WO2014182068A1 - 고함수 유기성 폐기물 건조장치, 그를 이용한 고함수 유기성 폐기물의 고형연료 제조방법 및 고함수 유기성 폐기물의 에너지화를 위한 전처리 방법 - Google Patents

고함수 유기성 폐기물 건조장치, 그를 이용한 고함수 유기성 폐기물의 고형연료 제조방법 및 고함수 유기성 폐기물의 에너지화를 위한 전처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고함수 유기성 폐기물 건조장치(10)에 관한 것으로 증기공급기(30)를 통해 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기를 교반되는 반응기(20)에 증기를 투입하여 같이 교반한 후 급감압 밸브(50)를 이용하여 급감압 및 불로우워(90)를 이용한 차압을 수행하게 함으로써 건조효율이 향상된 건조장치에 관한 것이다. 또한, 유기성 폐기물 건조장치를 이용한 고함수 유기성 폐기물의 고형연료 제조방법에 관한 것이다. 또한, 유기성 폐기물 건조장치를 이용한 고함수 유기성 폐기물의 에너지화 를 위한 전처리 방법에 관한 것이다.

Description

고함수 유기성 폐기물 건조장치, 그를 이용한 고함수 유기성 폐기물의 고형연료 제조방법 및 고함수 유기성 폐기물의 에너지화를 위한 전처리 방법
본 발명은 고함수 유기성 폐기물의 건조장치, 그를 이용한 고함수 유기성 폐기물의 고형연료 제조방법 및 고함수 유기성 폐기물의 에너지화 전처리 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 유기성 슬러지, 축산물 분뇨, 음식쓰레기와 같은 고함수 유기성 폐기물과 종이와 플라스틱류를 포함하는 도시쓰레기를 건조하는 장치와 그를 이용한 원료화 방법 및 에너지화 전처리 방법에 관한 것이다.
인류문명의 발달과 함께 소비하는 물질도 점진적으로 증가해 왔으며, 이와 비례하여 폐기물의 발생도 함께 늘어가고 있다. 아울러, 점차 심각해지는 기후변화의 위협과 자원의 고갈이 지구환경에 위협적인 요소로 대두하기 시작한 이 시점에서 자원 순환의 중요성은 더욱 부각되고 있다. 이제 폐기물은 단순히 버리는 것이 아니라 순환자원으로 재조명되고 있으며 나아가 향후의 지속적인 성장을 위한 밑거름으로서 그 가치가 주목받고 있다.
이러한 상황에서 종래에는 유기성슬러지와 축산분뇨물은 소각, 발효, 직간접 건조 등의 기술을 이용하여 처리하였으나, 소각의 경우에는 다이옥신을 비롯한 유해물질을 발생시키고 많은 양의 외부에너지가 필요한데다 설치비용이 많이 들어 경제적이지 못하고, 직간접 건조시에는 80%의 수분을 15%까지 낮추는데 상당한 양의 에너지가 소비되며 건조과정 및 건조 후의 고체연료에서 악취 발생이 심하다는 문제점이 있으며, 발효의 경우에는 발효과정 중 발생하는 유황성분이 포함된 가스상 물질의 영향으로 악취 발생이 특히 심한데다, 에너지 효율이 낮고, 많은 시간이 소요되며 폐수를 처리하여야 하는 등의 문제점을 개선할 필요가 요구되었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 대한민국 등록특허공보 제10-0841335호 "중압증기를 이용한 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치 및 이를 이용한 축산분뇨 또는 유기성폐기물의 건조방법과 이러한 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치를 이용한 축산분뇨 또는 유기성폐기물의 고효율 건조/가스화를 포함하는 열병합장치"는 중압증기를 이용한 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치 및 이를 이용한 축산분뇨 또는 유기성폐기물의 건조방법과 이러한 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치를 이용한 축산분뇨 또는 유기성폐기물의 고효율 건조/가스화를 포함하는 열병합장치에 관한 것으로, 고액분리기로부터 축산분뇨, 바이오매스, 유기성폐기물 중의 어느 하나를 공급받아 중압증기를 이용 건조처리하여 공급된 축산분뇨, 바이오매스, 유기성폐기물 중의 어느 하나의 세포막까지 파괴하여 내부수까지 건조하는 축산분뇨 건조시스템과 이를 이용한 건조방법을 특징으로 한다. 또한 축산분뇨 건조시스템에서 건조된 축산분뇨, 바이오매스, 유기성폐기물 중의 어느 하나 중에서 일부는 비료로 사용하고 비료로 사용되지 않은 일부를 고형연료화하는 고형연료제조장치와 고형연료 제조장치를 거쳐 제조된 고형연료를 가스화하는 가스화장치와 가스화장치를 통해 공급되는 합성가스를 이용하는 전력을 생산하는 전력생산장치 및 스팀을 생산하는 스팀생산장치와 상기 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치에 증기를 공급하는 보일러를 포함하여 구성된 열병합장치 제안하고 있다.
또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0012844호 "진공감압식 슬러지 건조 장치"는 건조탱크에 투입된 하수슬러지, 음식물쓰레기, 축산분뇨, 수산물폐기물 등의 슬러지를 보일러에서 공급되는 고온의 스팀으로 건조시켜 연료, 사료, 비료 등으로 재사용하기 위한 슬러지 건조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건조탱크에 고온의 스팀을 공급함과 동시에 진공포트와 진공펌프를 통해 건조탱크의 내부를 대기압보다 낮게 진공감압함에 따라, 슬러지에 함유된 수분의 증발온도를 대기압에서보다 낮게 하강시킴으로써, 슬러지의 건조 속도를 향상시켜 운전비용을 크게 절감할 수 있도록 한 진공감압식 슬러지 건조 장치에 관한 기술을 제안하고 있다.
또한, 대한민국 등록특허공보 제10-0980428호 "유기성 슬러지 가압치환 감압 건조 처리 시스템, 방법은 유기성 슬러지 가압치환 감압 건조 처리 시스템"은 유기성 슬러지와 매체유를 혼합하고 예열하는 전처리 유닛, 전처리 유닛과 연결되어, 혼합된 유기성 슬러지와 매체유를 가압한 상태에서 가열하여 유기성 슬러지가 포함하는 수분과 상기 매체유간의 가압치환 반응을 일으키는 가압치환 유닛, 전처리 유닛과 연결되어, 매체유 및 수분으로부터 유기성 슬러지인 고형분을 분리하는 고유수분리 유닛, 고유수 분리 유닛과 연결되어, 매체유와 수분을 각각 분리하는 제1 유수 분리 유닛, 고유수 분리 유닛 및 제1 유수 분리 유닛과 연결되어, 고형분과 매체유를 감압한 상태에서 가열하여 잔여 수분을 제거하는 감압 증발 건조 유닛, 및 감압 증발 건조 유닛과 연결되어, 고형분과 매체유를 분리시키는 고액 분리 유닛을 포함하여, 유기성 슬러지를 건조시켜 유기성 슬러지를 재생 연료화하는 기술을 제안하고 있다.
그러나, 이와 같은 종래기술에 따른 유기성 폐기물을 건조하기 위한 장치와 이를 적용하는 유기성 폐기물 처리방법은 몇 가지 개선해야 할 문제가 있다.
즉, 종례의 기술들은 유기성 폐기물 건조장치의 건조효율을 높이기 위해서 유기성 폐기물이 반응기에서 교반되기 전 고액분리기 등의 추가 장치 및 매체유 등의 부가 원재료가 요구된다.
또한 건조장치내 유기성 폐기물의 건조를 위해 반응기 내부의 증기를 장시간에 걸쳐 배출함으로써 발생되는 건조기의 운전 및 처리비용이 증대되는 문제점이 있다.
또한, 건조과정의 생성물에서 악취의 발생이 심하다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로, 종례 기술에 비해 반응기에 유기성 폐기물이 투입되기 전 전처리를 위한 별도의 기기를 사용하지 않아 장치의 구성이 간결하고, 반응기(20)에 접속된 급감압 밸브(50) 및 불로우워(90)를 이용하여 반응기(20) 내부 유기성 폐기물의 교반 및 건조시간을 단축하여 유기성 폐기물 건조장치의 운전비용을 최소화하며, 이를 통해 유기성 폐기물 처리에 있어 건조 효율을 높일 수 있는 새로운 형태의 고함수 유기성 폐기물 건조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 Fe계열의 반응기(20) 및 건조장치 일측에 접속된 탈취기(80)를 이용하여 악취를 현저하게 줄이면서도 친환경적이고 효율적으로 고함수 유기성 폐기물을 건조하여 고형연료를 제조하는 새로운 형태의 고함수 유기성 폐기물 건조장치를 이용한 고함수 유기성 폐기물의 고형연료 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 악취를 현저하게 줄이면서도 친환경적이고 효율적으로 고함수 유기성 폐기물이 처리되어 생성된 고형연료 및 에너지화 시스템을 위한 전처리 생성물을 제공하며, 특히 에너지화 시스템을 위한 전처리 생성물은 후속되는 에너지화 시스템에 이용됨에 있어 발효속도가 빠르고 그로 인해 에너지화 효율도 높아질 수 있는 새로운 형태의 고함수 유기성 폐기물 건조장치를 이용한 에너지화를 위한 전처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 내부에 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기가 투입되는 반응기(20)와, 반응기(20) 내부에 증기를 공급하기 위한 증기공급기(30)와, 반응기(20) 내부에 결합되어 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기를 교반하는 교반기(40)와, 반응기(20) 내부의 증기를 배출시키기 위한 급감압 밸브(50)를 포함하되, 급감압 밸브(50)는 반응기(20)내 고압의 증기를 10~120초의 범위 내로 배출하여 반응기(20) 내부가 0.9~1.1기압으로 급감압시킬 수 있도록 형성됨으로써 고함수 유기성 폐기물의 저분자화 및 도시쓰레기의 비표면적 증대를 시키는 것을 특징으로 하는 고함수 유기성 폐기물 건조장치(10) 구성한다.
이와 같은 본 발명에 따른 고함수 유기성 폐기물 건조장치(10)는 급감압 밸브(50)에 접속되고 급감압시 발생하는 소음을 감소시키기 위한 사일렌서(70), 사일렌서(70)와 급감압 밸브(50) 사이에 설치되어 급감압시 반응기(20) 내부로 유입되는 고체물질을 잔류시키기 위한 고체물질 트랩(60)을 더 포함한다.
이와 같은 본 발명에 따른 고함수 유기성 폐기물 건조장치(10)는 급감압 밸브(50), 고체물질 트랩(60) 및 사일렌서(70)에 연속적으로 접속되고 사일렌서(70)를 통과한 기체의 악취제거를 위한 탈취기(80)를 더 포함한다.
이와 같은 본 발명에 따른 고함수 유기성 폐기물 건조장치(10)는 반응기(20) 내부의 공기를 반응기(20) 외부로 배출하여 차압조건을 가하는 불로우워(90)를 더 포함한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, (a) 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기를 반응기(20)에 투입하여 혼합하는 폐기물의 혼합단계, (b) 반응기(20)에 고온의 증기를 가하여 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기의 혼합물을 가압한 후, 가압상태에서 교반함으로써 혼합물을 가수분해하는 가수분해 단계, (c) 반응기(20)내 증기를 10~120초의 범위 내로 배출하여 반응기(20) 내부가 0.9~1.1기압으로 급감압시킴으로써 (b)단계를 거친 혼합물을 저분자화하거나, 비표면적을 증대시켜 파쇄하는 급감압 단계, (d) 반응기(20)에 차압 조건을 가하여 (c)단계를 거친 반응물의 수분을 제거하는 차압 단계 및 (e) (d)단계를 거친 반응물을 자연건조하여 수분함량이 10~20%인 고형연료를 제조하는 고형연료화 단계를 포함하여 이루어지는 고함수 유기성 폐기물의 고형연료 제조방법으로 구성된다.
이와 같은 본 발명에 따른 고함수 유기성 폐기물 건조장치를 이용한 고함수 유기성 폐기물의 고형연료 제조방법에서 고함수 유기성 폐기물은 축산 분뇨, 하수 슬러지, 음식물 쓰레기 중에서 선택되는 1종 이상으로서 수분함량이 80% 이상인 폐기물이고, 도시쓰레기는 종이류 및 플라스틱류를 포함하는 것을 특징으로 하되, 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기는 3.5~4:0.5~1의 비율로 투입하여 혼합하고, 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기를 70~90%의 충진률로 반응기(20)에 투입하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 (a) 단계, 반응기(20)와 연결된 증기공급기(30)를 이용하여, 반응기(20)에 200~250℃의 증기를 가하여 반응기(20) 내부압력이 20~25기압이 되도록 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기의 혼합물을 가압하는 것을 특징으로 하는 (b) 단계, 반응기(20) 내부의 증기를 10~120초간 배출하여 0.9~1.1 기압이 되도록 급감압하는 것을 특징으로 하는 (c) 단계, 반응기(20)와 연결된 불로우워(90)를 이용하여 반응기(20)에 10~15분간 차압 조건을 가함으로써 (c)단계를 거친 반응물에 함유된 수분의 5~10%를 제거하는 것을 특징으로 하는 (d) 단계로 구성되고, (e)단계에서 제조되는 고형연료는 5000 kcal/kg이상의 저위발열량을 갖는다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, (f) 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기를 반응기(20)에 투입하여 혼합하는 폐기물의 혼합단계, (g) 반응기(20)에 고온의 증기를 가하여 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기의 혼합물을 가압한 후, 가압상태에서 교반함으로써 혼합물을 가수분해하는 가수분해 단계, (h) 반응기(20)내 증기를 10~120초의 범위 내로 배출하여 반응기(20) 내부가 0.9~1.1기압으로 급감압시킴으로써 (g)단계를 거친 혼합물을 저분자화하거나, 비표면적을 증대시켜 파쇄하는 급감압 단계, (i) (h)단계를 거친 반응물을 에너지화 시스템으로 이송시키는 이송단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고함수 유기성 폐기물의 에너지화를 위한 전처리 방법으로 구성된다.
이와 같은 본 발명에 따른 고함수 유기성 폐기물 건조장치를 이용한 고함수 유기성 폐기물의 에너지화를 위한 전처리 단계에서, 고함수 유기성 폐기물은 축산 분뇨, 하수 슬러지, 음식물 쓰레기 중에서 선택되는 1종 이상으로서 수분함량이 80% 이상인 폐기물이고, 도시쓰레기는 종이류 및 플라스틱류를 포함하는 것을 특징으로 하되, 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기는 3.5~4:0.5~1의 비율로 투입하여 혼합하고, 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기를 70~90%의 충진률로 반응기(20)에 투입하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 (f) 단계, 반응기(20)와 연결된 증기공급기(30)를 이용하여, 반응기(20)에 200~250℃의 증기를 가하여 반응기(20) 내부압력이 20~25기압이 되도록 유기성 폐기물과 도시쓰레기의 혼합물을 가압하는 것을 특징으로 하는 (g) 단계, 반응기(20) 내부의 증기를 10~120초간 배출하여 0.9~1.1 기압이 되도록 급감압하는 것을 특징으로 하는 (h) 단계를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 의한 고함수 유기성 폐기물 건조장치(10)에 의하면, 유기성 폐기물이 반응기(20)로 투입되기전 별도의 전처리가 필요하지 않아 건조장치의 구성이 간결하다.
또한, 반응기(20) 내부에 급감압 밸브(50)를 통한 급감압과 불로우워(90)를 통한 차압조건을 가함을 통해 유기성 폐기물과 도시쓰레기의 건조효율을 증가시킬 수 있으며 이를 통해 유기성 폐기물 건조장치의 운전비용을 절감할 수 있다.
본 발명에 의한 고함수 유기성 폐기물 건조장치를 이용한 고함수 유기성 폐기물의 고형연료 제조방법에 의하면, 고함수 유기성 폐기물을 Fe 계열의 반응기(20)에 투입하여 혼합하고 고온고압의 수증기를 가함으로써, 수증기 라디칼의 분해력, Fe반응 촉매에 의한 펩톤반응의 촉진으로 인한 유기물 및 악취성분을 매우 효과적으로 분해할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 고함수 유기성 폐기물 건조장치를 이용한 고함수 유기성 폐기물의 고형연료 제조방법에 의하면 고온고압으로 채워진 반응기(20) 내부에 급감압 공정을 수행함으로 인하여, 고함수 유기성 폐기물이 파쇄, 완전 분해되어 고함수 유기성 폐기물의 내부수까지 효율적으로 건조된 고형연료를 제조할 수 있게 된다.
특히, 본 발명에 의한 고함수 유기성 폐기물 건조장치를 이용한 고함수 유기성 폐기물의 고형연료 제조방법에 의하면 고온고압의 증기를 가한 후 급감압하는 단계를 거침으로써 미분해된 고함수 유기성 폐기물은 저분자화되고, 팽창되어 비표면적이 증대됨으로써, 건조의 효율을 매우 향상되어 빠른 시간 내에 고형연료를 제조할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 고함수 유기성 폐기물 건조장치를 이용한 고함수 유기성 폐기물의 고형연료 제조방법에 의하면 저분자화 되었거나 비표면적이 증대된 반응기(20)내 물질의 수분을 단시간에 효율적으로 제거하기 위한 차압단계를 거침으로써 건조의 효율을 더욱 향상시켜 빠른 시간 내에 고형연료를 제조할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 고함수 유기성 폐기물 건조장치를 이용한 고함수 유기성 폐기물의 고형연료 제조방법에 의하면 고함수 유기성 폐기물 건조장치를 이용한 고함수 유기성 폐기물의 건조방법에 의해 제조되는 고형연료는, 저위 발열량이 높아 화석에너지를 대체하는 훌륭한 에너지원으로서 제공될 수 있다.
본 발명에 의한 고함수 유기성 폐기물 건조장치를 이용한 에너지화 전처리 방법에 의하면, 고함수 유기성 폐기물을 Fe계열의 반응기(20)에 투입하여 혼합하고 고온고압의 수증기를 가함으로써, 수증기 라디칼의 분해력, Fe반응 촉매에 의한 펩톤반응의 촉진으로 인한 유기물 및 악취성분을 매우 효과적으로 분해할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 고함수 유기성 폐기물 건조장치를 이용한 에너지화 전처리 방법에 의하면, 고온고압으로 채워진 반응기(20) 내부에 급감압 공정을 수행함으로 인하여, 고함수 유기성 폐기물이 파쇄, 완전 분해되어 고함수 유기성 폐기물의 내부수까지 효율적으로 건조된 에너지화 전처리 단게의 생성물을 제조할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 의한 고함수 유기성 폐기물 건조장치를 이용한 에너지화 전처리 방법에 의하면, 고온고압의 증기를 가한 후 급감압하는 단계를 거침으로써 미분해된 고함수 유기성 폐기물은 저분자화되고, 팽창되어 비표면적이 증대됨으로써, 건조의 효율을 매우 향상되어 빠른 시간 내에 에너지화 전처리 단계의 원료를 제조할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 고함수 유기성 폐기물 건조장치를 이용한 에너지화 전처리 방법에 의하면, 고함수 유기성 폐기물 건조장치를 이용한 에너지화 전처리 방법에 의해 제조되는 에너지화 전처리 단계의 생성물은, 후속 공정인 에너지화 공정에서 발효될때 발효 속도를 높일 수 있고 그로 인해 에너지화의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 따른 고함수 유기성 폐기물 건조장치의 구성도;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고함수 유기성 폐기물 건조장치(10)를 이용한 고함수 유기성 폐기물의 고형연료 제조방법의 구성도;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고함수 유기성 폐기물 건조장치(10)를 이용한 고함수 유기술 폐기물의 에너지화를 위한 전처리 방법의 구성도;
도 4는 물의 이온적 변화와 유전율 변화 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 따른 고함수 유기성 폐기물 건조장치(10)의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 고함수 유기성 폐기물 건조장치(10)는 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기가 투입되는 반응기(20), 반응기(20) 내부에 증기를 공급하기 위한 증기공급기(30), 반응기(20) 내부에 결함되어 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기를 교반하는 교반기(40) 및 반응기(20) 내부의 증기를 배출시키는 급감압 밸브(50), 반응기(20) 내부의 공기를 반응기(20) 외부로 배출하여 차압조건을 가하는 불로우워(90)로 구성된다.
이때, 반응기(20)는 반응기(20)의 일측에 형성되고 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기가 투입되는 투입구(22) 및 반응기(20)의 일측에 형성되고 고함수 유기성 폐기물 건조장치(10)의 생성물이 배출되는 배출구(24)가 형성된다.
또한, 반응기(20)의 내부에는 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기를 후술하는 증기공급기(30)에서 공급되는 증기와 함께 교반하는 교반기(40)가 형성된다.
또한, 반응기(20)의 내부에는 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기가 70~90%의 충진율로 충진된다.
또한, 반응기(20)는 Fe 계열의 소재로 제작되는데, 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기를 Fe계열 반응기(20)에 투입하여 혼합하고 고온고압의 수증기를 가함으로써, 수증기 라디칼의 분해력, Fe 반응 촉매에 의한 펩톤반응의 촉진으로 인한 유기물 및 악취성분을 분해할 수 있다.
이때, 증기공급기(30)는 반응기(20)의 일측에 반응기(20)와 접속하여 형성되어 반응기(20) 내부로 200~250℃의 증기를 가하여 반응기(20) 내부압력이 20~25기압이 될 수 있도록 형성된다. 또한 증기공급기(30)에서 반응기(20) 내부로 공급되는 증기는 온도가 낮은 고함수 유기성 폐기물에 직접 접촉 분사함됨에 의하여 고온수로 변화하는 과정 없이, 반응기(20) 내의 고함수 유기성 폐기물은 증기공급기(30)로부터 공급된 수증기와 접촉하여 물리화학적인 반응을 일으킬 수 있게 되어 반응의 효율을 현저하게 향상시키게 된다.
이때, 급감압 밸브(50)는 반응기(20)의 일측에 접속되어 반응기(20)내 고압의 증기를 10~120초의 범위내로 배출하여 반응기(20) 내부가 0.9~1.1기압으로 급감압시킬 수 있도록 형성된다. 이러한 급감압을 통해 반응기(20) 내부의 고함수 유기물은 저분자화되고 도시쓰레기는 파쇄와 함께 비표면적이 증대되는 효과를 가진다.
즉, 반응기(20) 내부에서 고온의 증기로 가압한 상태의 반응물을 급감압시켜 도시쓰레기의 부피가 순간적으로 팽창하게 되어 비표면적이 증대됨으로써 함수성 유기물과 반응하면서 건조됨에 따라 건조시간을 상당히 단축하게 되어 건조의 효율을 현저하게 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
이때, 불로우워(90)는 반응기(20)의 일측에 접속되고 반응기(20) 내부의 증기를 반응기(20) 외부로 배출하여 반응기(20) 내부에 차압조건을 가한다. 즉, 반응기(20) 내부에 차압조건을 가함을 통해 교반과 급감압을 거친 반응물의 수분을 제거할 수 있는데, 이는 고함수 유기성 폐기물에 함유된 수분의 증발온도를 대기압에서보다 낮게 하강시킴으로써 고함수 유기성 폐기물의 건조속도를 향상시켜 건조장치의 운전비용을 크게 절감시킬 수 있게 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도 2 내지 도 3에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 각 도면에서 종래기술로부터 용이하게 확인할 수 있는 유기성 폐기물 건조장치와 관련된 기술, 고형연료 제조방법 및 에너지화를 위한 생성물 제조방법과 관련된 기술 등 등 통상 본 발명에 적용되는 분야의 종사자들 및 그들이 관련분야의 종사자들을 통해 통상적으로 알 수 있는 부분들의 도시 및 상세한 설명은 생략하고, 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시 및 설명하였다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고함수 유기성 폐기물 건조장치(10)를 이용한 고함수 유기성 폐기물의 고형연료 제조방법의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 고함수 유기성 폐기물 건조장치를 이용한 고함수 유기성 폐기물의 고형연료 제조방법은 (a) 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기를 반응기(20)에 투입하여 혼합하는 폐기물의 혼합단계, (b) 반응기(20)에 증기공급기(30)를 통해 고온의 증기를 가하여 유기성 폐기물과 도시쓰레기의 혼합물을 가압한 후, 가압상태에서 교반기(40)를 통해 교반함으로써 혼합물을 가수분해하는 가수분해 단계, (c) 반응기(20) 내부의 증기를 급감압 밸브(50)를 통해 배출시켜 반응기(20) 내부를 급감압함으로써 (b)단계를 거친 유기성 폐기물을 저분자화하거나, (b)단계를 거친 도시쓰레기의 비표면적을 증대시켜 파쇄하는 감압 단계, (d) 반응기(20)에 차압 조건을 가하여 (c)단계를 거친 반응물의 수분을 제거하는 차압 단계 및 (e) (d)단계를 거친 반응물을 자연 건조시켜 수분함량이 10~20%인 고형연료를 제조하는 고형연료화 단계로 이루어진다.
이때, (a) 단계는 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기를 Fe 계열의 반응기(20)에 투입하여 혼합하는 폐기물의 혼합하는 단계로, 고함수 유기성 폐기물은 축산 분뇨, 하수 슬러지, 음식물 쓰레기 중에서 선택되는 1종 이상으로서 수분함량이 80% 이상인 폐기물이고, 도시쓰레기는 종이류 및 플라스틱류를 포함하는 것이 바람직하다. 이는 후술하는 급감압 단계에서 급감압에 의하여 저분자화된 유기성 폐기물과 팽창하면서 증대된 비표면적을 갖는 종이류 및 플라스틱류 도시쓰레기가 반응하여 건조의 효율을 최대화하고, 석유계 유기성 물질인 플라스틱류 도시쓰레기가 포함됨으로써 생성된 고형연료의 저위 발열량을 향상시킬 수 있기 때문이다. 바람직하게는 도시쓰레기 중 종이류는 50~55 중량%, 플라스틱류는 40~45중량%를 포함하도록 한다.
이때, (b)단계는 반응기(20)에 고온의 증기를 가하여 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기의 혼합물을 가압한 후, 가압상태에서 교반함으로써 혼합물을 가수분해하는 단계로, 고온의 증기는 반응기(20) 외부에서 반응기(20)와 접속된 증기공급기(30)에서 반응기(20)로 연결되는 증기공급관(32)을 통해 반응기(20)로 증기가 가해지는 가압에 의하여 고함수 유기성 폐기물을 이루는 물질이 분해되어 저분자화되고, 황산성분을 포함하는 악취성분이 분해되어 악취를 제거하면서 고온에 의하여 유기성 폐기물의 함수율을 현저하게 낮추는 단계이다. 바람직하게는 반응기(20)와 접속된 증기공급기(30)에서 생성된 증기가 증기배출관을 통해, 반응기(20)에 200~250℃의 증기를 가하여 반응기(20) 내부압력이 20~25기압이 되도록 한 후, 교반함으로써 가수분해 반응이 이루어지도록 한다. 도 4에 물의 이온적([H+][OH-]) 변화와 유전율 변화를 나타내었는 바, 도 4에 나타낸 바와 같이 200~250℃에서 이온반응이 가장 활발하여 상온과 비교할 때 약 1000배 이상의 활성이 나타나게 되고, 유전율이 상온에 비해서 1/3~1/4 수준으로 낮아지게 되므로 이온사이에 전위차가 발생하여 유기물 분해력을 증가시킬 수 있게 된다. 이에 상기 온도 및 압력 범위 미만일 경우 유기물의 분해 및 악취의 저감 효과가 감소하여 원하는 효과를 얻을 수 없게 되고, 상기 온도 및 압력 범위를 초과할 경우 에너지 손실을 초래하게 된다.
또한, (b)단계에 있어서 증기의 공급은 반응기(20) 외부에서 반응기(20)와 접속된 증기공급기(30)와 증기공급기(30)에 연결된 증기공급관(32)을 이용하여 공급하도록 하고 있어, 온도가 낮은 유기성 폐기물에 직접 접촉 분사함에 의하여 고온수로 변화하는 과정 없이, 반응기(20) 내의 유기성 폐기물은 증기공급기(30)로부터 공급된 증기와 접촉하여 물리화학적인 반응을 일으킬 수 있게 되어 반응의 효율을 현저하게 향상시키게 된다.
또한 반응기(20) 외부에 설치된 증기공급기(30)를 이용하여 증기를 공급함으로써 고온수와 반응하는 현상이 발생하지 않으므로 반응기(20) 내부에 충전되는 폐기물의 양이 증가되어도 반응을 유지할 수 있게 되어, 처리하고자 하는 폐기물의 혼합물을 반응기(20)의 70~90%에 이르도록 충전하여 수증기와의 접촉반응을 일으킬 수 있게 된다.
또한, 가수분해반응은 Fe 계열의 반응기(20) 내부에서 이루어지게 됨에 따라, Fe의 촉매작용으로 특히 반응기(20) 내 포화수증기가 차지하는 영역에서 펩톤반응을 촉진할 수 있어 반응의 효율을 현저하게 높일 수 있게 되고, 반응기(20)의 처리·운전에 따라 반응기(20) 내부에는 1~2mm의 유기막이 형성됨으로써 NaCl 등에 의한 부식이 방지될 수 있도록 한 것이다.
이때, (c)단계는, 반응기(20) 일단에 접속된 급감압 밸브(50)의 개폐에 의해 반응기(20) 내부의 증기를 배출시켜 반응기(20) 내부를 급감압함으로써 (b)단계를 거친 고함수 유기성 폐기물을 저분자화하거나, (b)단계를 거친 도시쓰레기의 비표면적을 증대시켜 파쇄하는 단계로, 고온의 증기로 가압한 상태의 반응물을 순간적으로 감압함으로써 부피를 증대시켜 저분자화 또는 파쇄하는 단계이다. 이러한 감압단계에 의하여 원료인 도시쓰레기의 부피가 순간적으로 팽창하게 되어 비표면적이 증대됨으로써 함수성 유기물과 반응하면서 건조됨에 따라 건조시간을 상당히 단축하게 되어 건조의 효율을 현저하게 향상시킬 수 있게 되는 바, 반응기(20) 내부의 증기를 10~120초간 배출하여 0.9~1.1 기압이 되도록 급 감압하는 것이 바람직하다.
급감압에 의해 반응기(20) 외부로 배출되는 증기는 급감압배관의 개폐를 통해 반응기(20) 외부로 배출된다. 배출된 증기는 급감압 밸브(50)를 통해 외기로 바로 배출도 가능하나 바람직하게는 급감압 밸브(50) 및 고체물질 트랩(60)에 연속하여 접속되는 사일렌서(70)를 경유하여 금감압시 발생하는 소음을 감소시킬 수 있다. 여기서, 고체물질 트랩(60)은 사일렌서(70)와 급감압 밸브(50) 사이에서 급감압시 반응기(20) 외부로 유출되는 고체물질을 잔류시키기 위해 설치한다. 아울러, 증기는 최종적으로 외기로 내보내지기전 급감압 밸브(50), 고체물질 트랩(60) 및 사일렌서(70)에 연속하여 접속되고 사일렌서(70)를 통과한 기체의 악취를 제거하기 위한 탈취기(80)를 경유함으로써 악취가 나지않는 상태의 증기를 외기로 배출할 수 있다.
이때, (d)단계는, 불로우워(90)를 이용하여 반응기(20)에 차압 조건을 가하여 (c)단계를 거친 반응물의 수분을 제거하는 단계로, 바람직하게는 반응기(20)와 접속된 불로우워(90)를 이용하여 반응기(20)에 10~15분간 진공 또는 차압 조건을 가함으로써 (c)단계를 거친 반응물에 함유된 수분의 5~10%를 제거하여 건조장치의 건조효율을 높인다. 불로우워(90)는 반응기(20)의 일측에 접속하고 반응기(20)와 사일렌서(70) 사이에 형성되는데, 반응기(20) 내부에 반응물의 건조를 위한 차압조건을 가한다. 이러한 가압조건을 반응기(20)에 가함으로써 발생되는 수분을 포함한 증기는 사일렌서(70)와 사일렌서(70) 후단에 연속되는 탈취기(80)를 통해 외부로 배출되는 것이 바람직하다.
이때, (e)단계는, (d)단계를 거친 반응물이 반응기(20) 외부로 배출되어 자연건조 하여 수분함량이 10~20%인 고형연료를 제조하는 단계로, 바람직하게는 5000 kcal/kg이상의 저위발열량을 갖는 고형연료를 제조한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고함수 유기성 폐기물 건조장치를 이용한 고함수 유기술 폐기물의 에너지화를 위한 전처리 방법의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 고함수 유기성 폐기물의 에너지화를 위한 전처리 방법은 (f) 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기를 반응기(20)에 투입하여 혼합하는 폐기물의 혼합단계, (g) 반응기(20)에 고온의 증기를 가하여 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기의 혼합물을 가압한 후, 가압상태에서 교반함으로써 혼합물을 가수분해하는 가수분해 단계, (h) 반응기(20)내 증기를 10~120초의 범위 내로 배출하여 반응기(20) 내부가 0.9~1.1기압으로 급감압시킴으로써 (g)단계를 거친 혼합물을 저분자화하거나, 비표면적을 증대시켜 파쇄하는 급감압 단계, (i) (h)단계를 거친 반응물을 에너지화 시스템으로 이송시키는 이송단계를 포함하여 이루어진다.
이때, (f) 단계는 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기를 Fe 계열의 반응기(20)에 투입하여 혼합하는 폐기물의 혼합하는 단계로, 고함수 유기성 폐기물은 축산 분뇨, 하수 슬러지, 음식물 쓰레기 중에서 선택되는 1종 이상으로서 수분함량이 80% 이상인 폐기물이고, 도시쓰레기는 종이류 및 플라스틱류를 포함하는 것이 바람직하다. 이는 후술하는 급감압 단계에서 급감압에 의하여 저분자화된 유기성 폐기물과 팽창하면서 증대된 비표면적을 갖는 종이류 및 플라스틱류 도시쓰레기가 반응하여 건조의 효율을 최대화하고, 석유계 유기성 물질인 플라스틱류 도시쓰레기가 포함됨으로써 생성된 고형연료의 저위 발열량을 향상시킬 수 있기 때문이다. 바람직하게는 도시쓰레기 중 종이류는 50~55 중량%, 플라스틱류는 40~45중량%를 포함하도록 한다.
이때, (g)단계는 반응기(20)에 고온의 증기를 가하여 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기의 혼합물을 가압한 후, 가압상태에서 교반함으로써 혼합물을 가수분해하는 단계로, 고온의 증기는 반응기(20) 외부에서 반응기(20)와 접속된 증기공급기(30)에서 반응기(20)로 연결되는 증기공급관(32)을 통해 반응기(20)로 증기가 가해지는 가압에 의하여 고함수 유기성 폐기물을 이루는 물질이 분해되어 저분자화되고, 황산성분을 포함하는 악취성분이 분해되어 악취를 제거하면서 고온에 의하여 유기성 폐기물의 함수율을 현저하게 낮추는 단계이다. 바람직하게는 반응기(20)와 접속된 증기공급기(30)를 이용하여, 반응기(20)에 200~250℃의 증기를 가하여 반응기(20) 내부압력이 20~25기압이 되도록 한 후, 교반함으로써 가수분해 반응이 이루어지도록 한다. 도 4에 물의 이온적([H+][OH-]) 변화와 유전율 변화를 나타내었는 바, 도 4에 나타낸 바와 같이 200~250℃에서 이온반응이 가장 활발하여 상온과 비교할 때 약 1000배 이상의 활성이 나타나게 되고, 유전율이 상온에 비해서 1/3~1/4 수준으로 낮아지게 되므로 이온사이에 전위차가 발생하여 유기물 분해력을 증가시킬 수 있게 된다. 이에 상기 온도 및 압력 범위 미만일 경우 유기물의 분해 및 악취의 저감 효과가 감소하여 원하는 효과를 얻을 수 없게 되고, 상기 온도 및 압력 범위를 초과할 경우 에너지 손실을 초래하게 된다.
또한, (g)단계에 있어서 증기의 공급은 반응기(20) 외부에서 반응기(20)와 접속된 증기공급기(30)와 증기공급기(30)에 연결된 증기공급관(32)을 이용하여 공급하도록 하고 있어, 온도가 낮은 유기성 폐기물에 직접 접촉 분사함에 의하여 고온수로 변화하는 과정 없이, 반응기(20) 내의 유기성 폐기물은 증기공급기(30)로부터 공급된 증기와 접촉하여 물리화학적인 반응을 일으킬 수 있게 되어 반응의 효율을 현저하게 향상시키게 된다.
또한 반응기(20) 외부에 설치된 증기공급기(30)를 이용하여 증기를 공급함으로써 고온수와 반응하는 현상이 발생하지 않으므로 반응기(20) 내부에 충전되는 폐기물의 양이 증가되어도 반응을 유지할 수 있게 되어, 처리하고자 하는 폐기물의 혼합물을 반응기(20)의 70~90%에 이르도록 충전하여 수증기와의 접촉반응을 일으킬 수 있게 된다.
또한, 가수분해반응은 Fe 계열의 반응기(20) 내부에서 이루어지게 됨에 따라, Fe의 촉매작용으로 특히 반응기(20) 내 포화수증기가 차지하는 영역에서 펩톤반응을 촉진할 수 있어 반응의 효율을 현저하게 높일 수 있게 되고, 반응기(20)의 처리·운전에 따라 반응기(20) 내부에는 1~2mm의 유기막이 형성됨으로써 NaCl 등에 의한 부식이 방지될 수 있도록 한 것이다.
이때, (h)단계는, 반응기(20) 일단에 접속된 급감압 밸브(50)의 개폐에 의해 반응기(20) 내부의 증기를 배출시켜 반응기(20) 내부를 급감압함으로써 (g)단계를 거친 고함수 유기성 폐기물을 저분자화하거나, (g)단계를 거친 도시쓰레기의 비표면적을 증대시켜 파쇄하는 단계로, 고온의 증기로 가압한 상태의 반응물을 순간적으로 감압함으로써 부피를 증대시켜 저분자화 또는 파쇄하는 단계이다. 이러한 감압단계에 의하여 원료인 도시쓰레기의 부피가 순간적으로 팽창하게 되어 비표면적이 증대됨으로써 함수성 유기물과 반응하면서 건조됨에 따라 건조시간을 상당히 단축하게 되어 건조의 효율을 현저하게 향상시킬 수 있게 되는 바, 반응기(20) 내부의 증기를 10~120초간 배출하여 0.9~1.1 기압이 되도록 급 감압하는 것이 바람직하다. 급감압에 의해 반응기(20) 외부로 배출되는 증기는 급감압배관의 개폐를 통해 반응기(20) 외부로 배출된다. 배출된 증기는 급감압 밸브(50)를 통해 외기로 바로 배출도 가능하나 바람직하게는 급감압 밸브(50) 및 고체물질 트랩(60)에 연속하여 접속되는 사일렌서(70)를 경유하여 금감압시 발생하는 소음을 감소시킬 수 있다. 여기서, 고체물질 트랩(60)은 사일렌서(70)와 급감압 밸브(50) 사이에서 급감압시 반응기(20) 외부로 유출되는 고체물질을 잔류시키기 위해 설치한다. 아울러, 증기는 최종적으로 외기로 내보내지기전 급감압 밸브(50), 고체물질 트랩(60) 및 사일렌서(70)에 연속하여 접속되고 사일렌서(70)를 통과한 기체의 악취를 제거하기 위한 탈취기(80)를 경유함으로써 악취가 나지않는 상태의 증기를 외기로 배출할 수 있다.
이때, (i)단계는, (h)단계를 거친 반응물을 에너지화 시스템으로 이송시키는 단계로, 반응기(20)에서 배출된 반응물을 컨베이어 벨트를 포함한 이송수단을 이용하여 에너지화 시스템의 발효조로 이송시키는 것이다. 여기서 이송되는 반응물은 도 2의 설명에서 전술된 고형연료 제조방법의 단계 중 블로우워(90)를 사용한 수분증발을 수행하지 않은 반응물로 발효조로 이송될 시 발효의 효율을 높이기 위해 일정정도의 수분이 포함된 반응물이다. 즉, 컨베이어 벨트를 포함한 이송수단을 통해 이송되는 (i)단계의 반응물은 에너지화 시스템에서 에너지화될 수 있는 에너지화를 위한 전처리 생성물이다.
이와 같은 혐기성 소화에 따른 유기물의 분해는 일반적으로, 가수분해단계, 산생성단계, 및 메탄생성단계의 3단계로 이루어지고, 생성된 메탄은 다시 정제 및 에너지화 시스템으로 이송되어 에너지원을 생성하게 되고 이 메탄가스를 이용하여 가스 발전을 실시하여 목적으로 하는 전기 에너지를 생산하게 된다. 본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 본 발명의 전처리 방법에 따른 유기물 분해 시간 및 메탄가스의 발생량을 측정하여 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다.
표 1 일반 혐기성 소화와 전처리가 포함된 혐기성 소화 발생 가스량 및 처리기간 비교
일반 혐기성 소화 전처리가 포함된 혐기성 소화
발생 가스량 CH4(60%), CO2(40%) CH4(80%), CO2(20%)
처리기간 30~60일 15~20일
표 2 돈분의 메탄가스 발생량
분배설량(kg/두(필).일 고형물량(kg/두(필).일 유기물량(kg/두(필).일 메탄가스발생량
일반혐기성 소화(ℓ/kg투입원료량) 전처리가 포함된 혐기성 소화(ℓ/kg투입원료량)
돼지 2.5 0.625 0.5 300∼500 390~650
통상적으로 이러한 유기물 분해(혐기성 소화)의 전처리 시스템에서는 가수분해 및 산생성단계를 수행하게 되고, 이 경우 상기 두 단계를 수행하는데 소요되는 기간은 약 10~20일을 필요로 하고 있다. 그러나, 상기 본 발명의 에너지화를 위한 전처리 방법에 따를 경우, 고함수 유기성 폐기물 외에 도시쓰레기를 더 포함한 혼합 폐기물을 가압하여 가수분해하고, 다시 급감압하여 상기 혼합 폐기물을 저분자화 또는 파쇄에 의하여 비표면적을 증대시킴으로써 효율적으로 건조시킬 수 있게 된다. 따라서 상기 본 발명의 전처리 방법에 따르면, 1시간 내 80% 이상의 효율로 건조 처리가 가능하게 되어 상기 표 1에 나타낸 바와 같이 혐기성 소화에 소요되는 기간을 1/3 수준으로 감소시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, 결과적으로는 유기물 분해 처리시간의 단축 및 메탄가스 발생효율의 상승을 가져오게 되는바, 구체적으로 이러한 가수분해 및 급감압의 전처리 과정을 포함하지 않는 기존의 방법에 따른 처리시 그 효율이 약 60%에 불과하나, 본 발명의 경우에는 생성 효율이 80%로 효율을 현저하게 향상시켰음은 물론, 황성분을 제거하고, 처리비용을 감소시키게 된다. 즉, 상기 표 2를 참고하면 메탄가스의 발생량에 있어서도 18~30% 증가된 것으로 확인되었다. 이는, 본 발명의 방법에 따를 경우 상기 급감압에 따른 혼합 폐기물의 저분자화 또는 비표면적의 증대 외에, 황성분에 대해서도 효율적으로 제거할 수 있기 때문인 것으로 판단되는바, 경제성 면에서도 처리 비용의 감소효과가 높을 것으로 기대된다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고함수 유기성 폐기물 건조장치, 그를 이용한 고함수 유기성 폐기물의 고형연료 제조방법 및 고함수 유기성 폐기물의 에너지화를 위한 전처리 방법을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 내부에 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기가 투입되는 반응기(20)와;
    상기 반응기(20) 내부에 증기를 공급하기 위한 증기공급기(30)와;
    상기 반응기(20) 내부에 결합되어 상기 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기를 교반하는 교반기(40)와;
    상기 반응기(20) 내부의 증기를 배출시키기 위한 급감압 밸브(50)를 포함하되,
    상기 급감압 밸브(50)는 상기 반응기(20)내 고압의 증기를 10~120초의 범위 내로 배출하여 상기 반응기(20) 내부가 0.9~1.1기압으로 급감압시킬 수 있도록 형성됨으로써 고함수 유기성 폐기물의 저분자화 및 도시쓰레기의 비표면적 증대를 시키는 것을 특징으로 하는 고함수 유기성 폐기물 건조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 급감압 밸브(50)에 접속되고 급감압시 발생하는 소음을 감소시키기 위한 사일렌서(70) 및;
    상기 사일렌서(70)와 상기 급감압 밸브(50) 사이에 설치되어 급감압시 상기 반응기(20) 내부로 유입되는 고체물질을 잔류시키기 위한 고체물질 트랩(60)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고함수 유기성 폐기물 건조장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 급감압 밸브(50), 고체물질 트랩(60) 및 사일렌서(70)에 연속적으로 접속되고 상기 사일렌서(70)를 통과한 기체의 악취제거를 위한 탈취기(80)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고함수 유기성 폐기물 처지장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응기(20) 내부의 공기를 반응기(20) 외부로 배출하여 차압조건을 가하는 불로우워(90)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고함수 유기성 폐기물 처리장치.
  5. (a) 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기를 반응기(20)에 투입하여 혼합하는 폐기물의 혼합단계;
    (b) 상기 반응기(20)에 고온의 증기를 가하여 상기 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기의 혼합물을 가압한 후, 가압상태에서 교반함으로써 상기 혼합물을 가수분해하는 가수분해 단계;
    (c) 상기 반응기(20)내 증기를 10~120초의 범위 내로 배출하여 상기 반응기(20) 내부가 0.9~1.1기압으로 급감압시킴으로써 상기 (b)단계를 거친 상기 혼합물을 저분자화하거나, 비표면적을 증대시켜 파쇄하는 급감압 단계;
    (d) 상기 반응기(20)에 차압 조건을 가하여 상기 (c)단계를 거친 반응물의 수분을 제거하는 차압 단계; 및
    (e) 상기 (d)단계를 거친 반응물을 자연건조하여 수분함량이 10~20%인 고형연료를 제조하는 고형연료화 단계;를 포함하여 이루어지는 고함수 유기성 폐기물의 고형연료 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 고함수 유기성 폐기물은 축산 분뇨, 하수 슬러지, 음식물 쓰레기 중에서 선택되는 1종 이상으로서 수분함량이 80% 이상인 폐기물이고, 상기 도시쓰레기는 종이류 및 플라스틱류를 포함하는 것을 특징으로 하되,
    상기 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기는 3.5~4:0.5~1의 비율로 투입하여 혼합하고, 상기 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기를 70~90%의 충진률로 상기 반응기(20)에 투입하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 (a) 단계,
    상기 반응기(20)와 연결된 증기공급기(30)를 이용하여, 상기 반응기(20)에 200~250℃의 증기를 가하여 상기 반응기(20) 내부압력이 20~25기압이 되도록 상기 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기의 혼합물을 가압하는 것을 특징으로 하는 (b) 단계,
    상기 반응기(20) 내부의 증기를 10~120초간 배출하여 0.9~1.1 기압이 되도록 급감압하는 것을 특징으로 하는 (c) 단계,
    상기 반응기(20)와 연결된 불로우워(90)를 이용하여 상기 반응기(20)에 10~15분간 차압 조건을 가함으로써 상기 (c)단계를 거친 반응물에 함유된 수분의 5~10%를 제거하는 것을 특징으로 하는 (d) 단계로 구성되고,
    상기 (e)단계에서 제조되는 고형연료는 5000 kcal/kg이상의 저위발열량을 갖는 것을 특징으로 하는 고함수 유기성 폐기물의 고형연료 제조방법.
  7. (f) 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기를 상기 반응기(20)에 투입하여 혼합하는 폐기물의 혼합단계;
    (g) 상기 반응기(20)에 고온의 증기를 가하여 상기 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기의 혼합물을 가압한 후, 가압상태에서 교반함으로써 상기 혼합물을 가수분해하는 가수분해 단계;
    (h) 상기 반응기(20)내 증기를 10~120초의 범위 내로 배출하여 상기 반응기(20) 내부가 0.9~1.1기압으로 급감압시킴으로써 상기 (g)단계를 거친 상기 혼합물을 저분자화하거나, 비표면적을 증대시켜 파쇄하는 급감압 단계;
    (i) 상기 (h)단계를 거친 반응물을 에너지화 시스템으로 이송시키는 이송단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고함수 유기성 폐기물의 에너지화를 위한 전처리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 고함수 유기성 폐기물은 축산 분뇨, 하수 슬러지, 음식물 쓰레기 중에서 선택되는 1종 이상으로서 수분함량이 80% 이상인 폐기물이고, 상기 도시쓰레기는 종이류 및 플라스틱류를 포함하는 것을 특징으로 하되,
    상기 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기는 3.5~4:0.5~1의 비율로 투입하여 혼합하고, 상기 고함수 유기성 폐기물과 도시쓰레기를 70~90%의 충진률로 상기 반응기(20)에 투입하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 (f) 단계,
    상기 반응기(20)와 연결된 증기공급기(30)를 이용하여, 상기 반응기(20)에 200~250℃의 증기를 가하여 반응기(20) 내부압력이 20~25기압이 되도록 상기 유기성 폐기물과 도시쓰레기의 혼합물을 가압하는 것을 특징으로 하는 (g) 단계,
    상기 반응기(20) 내부의 증기를 10~120초간 배출하여 0.9~1.1 기압이 되도록 급감압하는 것을 특징으로 하는 (h) 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고함수 유기성 폐기물의 에너지화를 위한 전처리 방법.
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