KR100721911B1 - Heat treatment equipment of waste using superheated vapor - Google Patents

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KR100721911B1
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김성곤
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(주)청명씨에스
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    • B09B3/45—Steam treatment, e.g. supercritical water gasification or oxidation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

본 발명은 과열증기를 이용한 폐기물 열처리장치에 관한 것으로, 폐기물을 처리하는 장치에 있어서, 초고온 저압상태의 과열증기를 발생하는 증기발생장치; 상기 증기발생장치로부터 공급된 과열증기를 폐기물에 분사하여 저 산소상태에서 열분해 및 탄화시키는 증기처리장치; 상기 증기처리장치에서 열분해된 화학물질을 분리하여 수집하는 수집장치를 포함하여 초고온 저압상태의 과열증기를 폐기물에 분사시켜 폐기물을 열분해 및 탄화 처리하여 폐기물의 건조 및 중량의 감소 등을 실현한 것이다.The present invention relates to a waste heat treatment apparatus using superheated steam, the apparatus for treating waste, comprising: a steam generator for generating superheated steam in an ultra high temperature low pressure state; A steam treatment apparatus for thermally decomposing and carbonizing in a low oxygen state by injecting superheated steam supplied from the steam generator to waste; Including a collecting device for separating and collecting the pyrolyzed chemicals in the steam treatment device to superheat the steam at a high temperature and low pressure state to the waste to pyrolyze and carbonize the waste to realize the drying and weight reduction of the waste.

과열증기, 열분해, 폐기물, 탄화, 열처리 Superheated steam, pyrolysis, waste, carbonization, heat treatment

Description

과열증기를 이용한 폐기물 열처리장치{Heat Treatment Equipment of Waste using Superheated Vapor}Heat Treatment Equipment of Waste using Superheated Vapor

도 1은 초고온 저압의 과열증기를 생성하는 증기발생장치의 사시도이다.1 is a perspective view of a steam generator for generating superheated low pressure superheated steam.

도 2는 본 발명에 따른 실시예로서, 과열증기를 이용한 폐기물 열처리장치의 구성을 나타낸 도면이다.2 is a view showing the configuration of a waste heat treatment apparatus using superheated steam as an embodiment according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 다른 실시예로서, 과열증기를 이용한 폐기물 열처리장치의 구성을 나타낸 도면이다.3 is a view showing the configuration of a waste heat treatment apparatus using superheated steam according to another embodiment of the present invention.

♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣♣ Explanation of symbols for main part of drawing ♣

10: 증기발생장치 20: 증기처리장치10: steam generator 20: steam treatment device

22: 증기주관 23: 케이스22: steam main 23: case

24: 분사노즐 30: 호퍼24: injection nozzle 30: hopper

32, 34, 36, 38: 이송수단 40: 수집장치32, 34, 36, 38: transfer means 40: collecting device

41, 42: 분리부재 43: 수집부재41, 42: separating member 43: collecting member

50: 냉각수단 60: 분리탱크50: cooling means 60: separation tank

W1, W2: 폐기물 C: 용융된 화학물질W1, W2: Waste C: Molten Chemicals

본 발명은 과열증기를 이용한 폐기물 열처리장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 초고온 저압상태의 과열증기를 폐기물에 분사시켜 폐기물을 저 산소상태에서 열분해, 화학물질 분리 및 탄화시키는 과열증기를 이용한 폐기물 열처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a waste heat treatment apparatus using superheated steam. More specifically, a waste heat treatment apparatus using superheated steam for thermally decomposing waste in a low oxygen state and separating and carbonizing the waste by injecting superheated steam of ultra high temperature and low pressure state into the waste. It is about.

일반적으로 압력을 일정하게 해 두고 액체를 가열하면 온도가 올라가고, 일정온도에 달하면 증발하기 시작한다. 이 경우 다시 가열하더라도 전부가 증발할 때까지는 온도가 변하지 않고 액체와 증기가 공존한다. 이것을 습윤포화증기(濕潤飽和蒸氣)라 하고, 전부 증기가 되어 버린 것을 건조포화증기라 한다. 건조포화증기를 다시 가열하면 증기의 온도는 상승하는데, 이것을 과열증기(過熱蒸氣, Superheated Vapor)라 한다. 이 증기를 이용하면 보일러나 엔진 또는 터빈의 효율을 향상시킬 수 있다.In general, when the pressure is kept constant and the liquid is heated, the temperature rises, and when it reaches a certain temperature, it starts to evaporate. In this case, even if it is heated again, the temperature does not change until all evaporates and liquid and vapor coexist. This is called wet saturated steam, and what has become all steam is called dry saturated steam. When the dry saturated steam is heated again, the temperature of the steam rises, which is called superheated vapor. Using this steam can improve the efficiency of boilers, engines or turbines.

더욱이 과열증기는 물을 비등시켜 발생한 증기에 압력을 가하지 않고 가열하여 생성된 100℃ 이상의 고온 무색의 투명한 기체이다. 공기에 의한 전열은 대류전열에 한하지만, 과열증기는 대류전열에 추가로 방사전열과 응축전열에 의한 전열을 함으로써 열효율이 높다. 그리고 통상 대류전열의 경우에는 과열증기의 전열속도가 가열공기에 비하여 약 4~6배 정도 빠르고, 보유열량 또한 5~8배 정도 많다. 특히 저 산소상태에서 열처리함으로써 피 가열물의 산화 및 연소를 억제할 수 있다. 그리고 일반적인 보일러(Boiler)는 가압된 압력 10kg/㎤G 시 183.3℃의 증기를 생산하고, 통상적으로는 7~8kg/㎤G 시 170℃의 증기를 생산하게 된다.Furthermore, superheated steam is a hot, colorless, transparent gas of 100 ° C. or higher produced by heating the steam generated by boiling water without applying pressure. Heat transfer by air is limited to convective heat, but superheated steam has high thermal efficiency by heat transfer by radiant heat and condensation heat in addition to convective heat. In general, in the case of convective heat transfer, the heat transfer rate of superheated steam is about 4 to 6 times faster than the heating air, and the amount of heat retained is also 5 to 8 times more. In particular, by heat treatment in a low oxygen state, oxidation and combustion of the heated object can be suppressed. And a general boiler (Boiler) will produce a steam of 183.3 ℃ at 10kg / cm3G pressurized pressure, and typically 170 ℃ at 7 ~ 8kg / cm3G.

한편, 저압의 과열증기를 생산하기 위해서는 1차 가열된 증기를 버너로 직접 가열하거나 히터를 이용하여 축온재 등을 간접 가열하는 방법과 전자유도 가열하는 방식이 있다.On the other hand, in order to produce low-pressure superheated steam, there is a method of directly heating the first heated steam with a burner or indirectly heating the heat storage material using a heater and an electromagnetic induction heating method.

이와 같은 과열증기를 발생시키는 증기발생장치로서, 본원 출원인이 특허출원한 특허출원 제2004-0054539호(관류보일러)는 저압의 고온 과열증기를 발생하는 장치가 있다. 이는 증발량이 30kg/h 로서 증기온도는 541.9℃ 이며, 증기압력은 0.12kg/㎤ 로 연소실 내에 나선형 과열기를 장착하여 1개의 버너로 가열 및 재가열하는 일체형 구조로서, 증기를 생산하는 비용이 적다.As a steam generator for generating such superheated steam, Patent Application No. 2004-0054539 (perfusion boiler), to which the applicant has applied for a patent, has a device for generating high-temperature superheated steam of low pressure. It has an evaporation rate of 30 kg / h, a steam temperature of 541.9 ° C., and a steam pressure of 0.12 kg / cm 3, which is a one-piece burner that is heated and reheated by installing a spiral superheater in the combustion chamber.

본 발명은 초고온 저압상태의 과열증기를 이용하여 폐기물, 즉 각종의 쓰레기가 포함된 폐기물을 저 산소상태에서 열분해 및 탄화 처리하는 과열증기를 이용한 폐기물 열처리장치를 제공하기 위한 것이 목적이다.An object of the present invention is to provide a waste heat treatment apparatus using superheated steam to pyrolyze and carbonize wastes, ie, wastes containing various kinds of wastes, in a low oxygen state by using superheated steam of ultra-high temperature and low pressure.

더욱이 본 발명은 난연성 폐기물, 예를 들어 소형 선박이나 비행기, 욕조, 물탱크 등에 사용되는 난연성 유기물인 FRP(Fiber-glass Reinforced Plastic, 강화섬유플라스틱) 폐기물을 발화시키지 않고 과열증기로 FRP용 수지 및 유리섬유로 열분해하여 기화된 FRP용 수지를 열교환시켜 회수함으로써 연료로 사용하고, 유리섬 유는 재이용할 수 있도록 하기 위한 것이 다른 목적이다.Furthermore, the present invention does not ignite flame-retardant waste, for example, FRP (Fiber-glass Reinforced Plastic) waste, which is a flame-retardant organic material used in small vessels, airplanes, bathtubs, water tanks, etc. It is another object to use the fuel by heat-recovering and recovering the FRP resin vaporized by thermal decomposition by fiber, and to reuse the glass fiber.

또한, 본 발명은 폐기물에 과열증기를 분사하여 폐기물에 포함된 화학물질 또는 목질 등을 각각 저 산소상태에서 열분해 및 탄화시켜 폐기물의 부피를 감소시켜 매립을 위한 폐기물의 양을 대폭 줄일 수 있도록 하기 위한 것이 또 다른 목적이다.In addition, the present invention is to spray the superheated steam to the waste to thermally decompose and carbonize each chemical or wood contained in the waste in a low oxygen state to reduce the volume of the waste to significantly reduce the amount of waste for landfill Is another purpose.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 과열증기를 이용한 폐기물 열처리장치는, 폐기물을 처리하는 장치에 있어서,In the waste heat treatment apparatus using the superheated steam according to the present invention as a means for achieving the above object, in the waste treatment apparatus,

초고온 저압상태의 과열증기를 발생하는 증기발생장치;Steam generator for generating superheated steam of ultra-high temperature low pressure state;

상기 증기발생장치로부터 공급된 과열증기를 폐기물에 분사하여 저 산소상태에서 열분해 및 탄화시키는 증기처리장치;A steam treatment apparatus for thermally decomposing and carbonizing in a low oxygen state by injecting superheated steam supplied from the steam generator to waste;

상기 증기처리장치에서 열분해된 화학물질을 분리하여 수집하는 수집장치를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.Characterized in that it comprises a collection device for separating and collecting the pyrolyzed chemicals in the steam treatment device.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 과열증기를 이용한 폐기물 열처리장치를 상세히 설명한다.Hereinafter, a waste heat treatment apparatus using superheated steam according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 초고온 저압의 과열증기를 생성하는 증기발생장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 실시예로서, 과열증기를 이용한 폐기물 열처리장치의 구성을 나타낸 도면이다.1 is a perspective view of a steam generator for generating superheated low pressure superheated steam, and FIG. 2 is a view illustrating a waste heat treatment apparatus using superheated steam as an embodiment according to the present invention.

먼저, 본 발명에서 이용되는 과열증기는 증기발생장치(10), 즉 보일러의 연 소실 내에 나선형 과열기를 장착하여 단일의 버너로 가열 및 재가열하는 일체형 구조를 갖는 관류보일러를 이용하여 저압의 고온 과열증기를 발생하는 장치가 적용된 것이다.First, the superheated steam used in the present invention is a steam generator 10, that is, a high-temperature superheated steam of low pressure by using a perfusion boiler having an integrated structure that is heated and reheated by a single burner by installing a spiral superheater in the combustion chamber of the boiler. Apparatus that generates the will have been applied.

증기발생장치(10)에서 발생된 저압의 고온증기(약 500~1,000℃)는 증기주관(22)을 따라 증기처리장치(20)로 연결된다.Low pressure high temperature steam (about 500 ~ 1,000 ℃) generated in the steam generator 10 is connected to the steam treatment device 20 along the steam main pipe (22).

상기 증기처리장치(20)는 하부를 제외하고 밀폐된 형상으로서 내부에 소정의 공간부가 형성된 케이스(23)로 이루어져 있다. 케이스(23)는 단열이 우수한 재질로 이루어지되, 각종 폐기물(W1)이 유입되고 배출되는 위치에 통공이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 증기처리장치(20)의 일측에 증기발생장치(10)로부터 연결된 증기주관(22), 즉 케이스(23) 내에 설치된 증기주관(22)에는 증기주관에서 복수로 분기되어 폐기물에 과열증기를 분사하는 복수의 분사노즐(24)이 연결된다. 분사노즐(24)은 증기주관(22)에서 공급된 고온의 과열증기를 폐기물(W1)로 분사하는 것이다. 또한, 상기 케이스(23)는 분사노즐(24)로부터 분사된 과열증기가 외부로 분산되는 것을 방지하기 위한 것이다.The steam treatment device 20 is a sealed shape except for a lower portion, and is formed of a case 23 in which a predetermined space is formed. Case 23 is made of a material excellent in heat insulation, it is preferable that the through-hole is formed at the position where the various waste (W1) is introduced and discharged. The steam main line 22 connected to the steam generator 10 on one side of the steam processing device 20, that is, the steam main line 22 installed in the case 23 is branched from a plurality of steam mains to inject superheated steam into the waste. A plurality of injection nozzles 24 are connected. The injection nozzle 24 injects the hot superheated steam supplied from the steam main pipe 22 into the waste W1. In addition, the case 23 is to prevent the superheated steam injected from the injection nozzle 24 to be dispersed to the outside.

그리고 분사노즐(24)의 출구는 폐기물(W1)로 과열증기를 분사할 수 있는 구조, 예를 들어 증기의 마찰손실을 줄이기 위해 원형파이프에 소정의 오리피스를 통해 분사하는 것이 바람직하지만, 폐기물(W1)을 보다 용이하게 분사할 수 있는 구조라면 어떠한 형상이라도 좋다. 분사노즐(24)은 증기처리장치(20)의 내측에서 증기처리장치(20)로 유입되는 폐기물(W1)을 다단의 위치에서 과열증기를 분사할 수 있도록 하는 것이 좋다. 즉 폐기물(W1)에 포함된 화학물질(FRP수지, 합성수지, 유리 섬유 등) 또는 목질 등이 보다 더 열분해 또는 탄화될 수 있도록 하기 위하여 폐기물(W1)에 포함된 화학물질 또는 목질에 과열증기가 여러 번 가해지도록 하는 것이다. 상기 화학물질은 플라스틱과 같은 합성수지 등의 고분자물질이 포함되고, 과열증기에 의하여 용융되는 것이 포함된다.And the outlet of the injection nozzle 24 is a structure capable of injecting superheated steam into the waste (W1), for example, in order to reduce the friction loss of steam through a predetermined orifice to the circular pipe, but waste (W1) ) May be any shape as long as the structure can be sprayed more easily. The injection nozzle 24 may inject the superheated steam at the multi-stage position of the waste W1 flowing into the steam treatment apparatus 20 from the inside of the steam treatment apparatus 20. That is, in order to make the chemicals (FRP resin, synthetic resin, glass fiber, etc.) or wood contained in the waste (W1) or the wood more thermally decomposed or carbonized, the chemicals or wood contained in the waste (W1) may have various superheated vapors. To be added once. The chemical substance includes a polymer material such as a synthetic resin such as plastic, and includes melting by superheated steam.

한편, 증기처리장치(20)의 하부에 폐기물(W1)을 일정 속도로 운반하기 위하여 제2이송수단(34)이 설치되어 있다. 제2이송수단(34)의 전단이나 상단에는 제1이송수단(32)이 위치해 있고, 제2이송수단(34)의 후단에는 제3이송수단(36)이 위치해 있도록 하고, 제2이송수단(34)의 하단에는 제4이송수단(38)이 위치해 있도록 한다.On the other hand, the second transfer means 34 is installed in the lower portion of the steam treatment device 20 to transport the waste (W1) at a constant speed. The first transfer means 32 is located at the front end or the upper end of the second transfer means 34, and the third transfer means 36 is located at the rear end of the second transfer means 34, and the second transfer means ( The fourth transfer means 38 is located at the bottom of the 34).

즉 제1이송수단(32)은 호퍼(30) 등으로부터 일정량으로 공급되는 폐기물(W1)을 제2이송수단(34)으로 이송시켜 공급하기 위한 것이고, 제3이송수단(36)은 제2이송수단(34)에서 열분해 및 탄화 처리된 폐기물(W2)을 공급받아 매립을 위하여 후처리하는 과정을 거치도록 매립을 위한 이송수단이며, 제4이송수단(38)은 제2이송수단(34)에서 열분해되어 용융된 화학물질을 이송하는 것이다. 상기 제3이송수단(36)의 종단 하부에는 폐기물(W2)을 수집하기 위한 수집탱크(38) 등이 구비될 수 있다.That is, the first transfer means 32 is for transferring the waste W1 supplied in a predetermined amount from the hopper 30 or the like to the second transfer means 34, and the third transfer means 36 transfers the second transfer means 34. The means 34 is a transport means for embedding so as to receive the pyrolyzed and carbonized waste (W2) from the process to be post-processed for landfill, and the fourth transfer means (38) is in the second transfer means (34) Pyrolysis transfers molten chemicals. A collection tank 38 for collecting waste W2 may be provided at the lower end of the third transfer means 36.

상기 제1 내지 제4이송수단(32, 34, 36, 38)은 컨베이어벨트 등과 같이 일정 속도로 폐기물(W1, W2)을 이동시킬 수 있는 수단이나 장치이다. 특히 제2이송수단(34)은 열분해된 화학물질이 용융되어 중력에 의해 아래로 낙하될 수 있도록 투과망의 형상을 갖는 것으로, 투과망은 과열증기에 영향을 받지 않는 재질이 좋다. 더욱이 제2이송수단(34)의 하단에는 이송수단으로부터 낙하되는 화학물질의 찌꺼기가 제2이송수단(34)에 접착 또는 고착되는 것을 막기 위하여 끌개 등의 분리부재(41, 42)가 장착되어 있는 것이 바람직하다.The first to fourth transfer means (32, 34, 36, 38) is a means or device that can move the waste (W1, W2) at a constant speed, such as a conveyor belt. In particular, the second transfer means 34 has a shape of a permeation network so that the thermally decomposed chemicals can be melted and dropped down by gravity, and the permeation network is preferably a material which is not affected by superheated steam. Furthermore, the lower end of the second transfer means 34 is equipped with separating members 41 and 42 such as a drag to prevent adhesion of chemicals falling from the transfer means to the second transfer means 34. It is preferable.

또한, 상기 제2이송수단(34)의 하부에는 제2이송수단(34)으로부터 열분해로 용융되어 낙하되는 화학물질을 모을 수 있도록 수집장치(40)가 구비되어 있다.In addition, the lower portion of the second transfer means 34 is provided with a collecting device 40 to collect the chemicals that are melted and dropped from the second transfer means 34 by pyrolysis.

수집장치(40)는 열분해되어 용융된 화학물질이 통과할 수 있는 투과망으로 이루어진 제2이송수단(34)의 하단에 접착된 용융된 화학물질을 분리시키는 분리부재(41, 42)와, 상기 제2이송수단(34)의 하부에 위치되어 제2이송수단(34)으로부터 열분해로 용융되어 낙하하는 각종 화학물질이 수집되는 깔때기 형상의 수집부재(43)가 구비된다. 그리고 상기 수집부재(43)에서 배출되는 용융된 화학물질을 분리탱크(60)로 이송시키는 제4이송수단(38)이 구비되어 있다. 또한, 상기 제2이송수단(38)의 일측에 장착되어 분리탱크(60)로 이송되는 용융된 화학물질을 열교환시켜 냉각시키는 냉각수단(50)이 구비될 수 있다.The collection device 40 is a separation member (41, 42) for separating the molten chemical bonded to the lower end of the second transfer means 34 made of a permeation network through which the thermally decomposed molten chemical can pass; A funnel-shaped collection member 43 is disposed below the second transfer means 34 and collects various chemical substances that are melted and dropped by pyrolysis from the second transfer means 34. In addition, a fourth transfer means 38 for transferring the molten chemical discharged from the collecting member 43 to the separation tank 60 is provided. In addition, the cooling means 50 may be provided on one side of the second transfer means 38 to heat-exchange and cool the molten chemicals transferred to the separation tank 60.

상기 수집장치(40)로서 수집부재(43)는 제2이송수단(34)의 하부에서 낙하되는 모든 용융된 화학물질(C)을 수집할 수 있는 형상, 형태 또는 재질이나 장치 등이 포함될 수 있다. 그리고 수집부재(43)에는 화학물질이 용융된 상태가 유지되도록 가열수단이 구비될 수도 있다.As the collecting device 40, the collecting member 43 may include a shape, a shape, a material, or an apparatus capable of collecting all the molten chemicals C falling from the lower portion of the second transfer means 34. . And the collecting member 43 may be provided with a heating means to maintain the molten state of the chemicals.

상기 수집부재(43)에서 수집된 화학물질은 제4이송수단(38)으로 공급되어 분리탱크(60) 등으로 이송 저장될 수 있다. 또한 분리탱크(60)에 저장될 때에 고체상태로 변환시키기 위하여 냉각수단(50) 등을 통해 열교환이 이루어지도록 하여도 좋을 것이다.The chemical collected in the collecting member 43 may be supplied to the fourth transfer means 38 and transferred to the separation tank 60. In addition, the heat exchange may be performed through the cooling means 50 or the like so as to be converted into a solid state when stored in the separation tank 60.

더욱이 상기 제2이송수단(34)의 하부에 위치된 수집부재(40)를 설치하지 않고 바로 제4이송수단(38)이나 분리탱크(60)가 제2이송수단(34)의 하부에 위치하여도 좋을 것이다. 이는 작업장의 조건이나 상황 또는 수집과정에 따라 선택적으로 가감될 수 있을 것이다.Furthermore, without installing the collecting member 40 located below the second transfer means 34, the fourth transfer means 38 or the separation tank 60 is located below the second transfer means 34. Would also be good. This may be selectively added or subtracted depending on the conditions or circumstances of the workplace or the collection process.

상기 분리탱크(60)에 수집된 용융된 화학물질(C)은 후처리과정을 통해 혼합된 화학물질을 종류별로 분리하여 재활용하거나 재처리하여 사용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.The molten chemicals (C) collected in the separation tank 60 is preferably to be recycled or reprocessed by separating the mixed chemicals by type through a post-treatment process.

이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 과열증기를 이용한 폐기물 열처리장치의 작동을 설명한다.The operation of the waste heat treatment apparatus using the superheated steam according to the present invention thus made will be described.

우선, 호퍼(30)에는 혼합된 각종 폐기물이 채워져 있다. 호퍼(30)로부터 일정량의 폐기물(W1)이 공급되도록 하되, 폐기물(W1)은 제1이송수단(32) 위에 분쇄 또는 파쇄된 후에 얇은 두께로 넓게 펼쳐진 상태로 이송될 수 있도록 한다. 그리고 폐기물(W1)에 포함된 수분이나 금속 또는 흙이나 석재 등은 제1이송수단(32)을 거치면서 별도의 분리수단에 의하여 분리되거나 호퍼(30)에 채워지기 전에 이미 분리되는 것이 좋다.First, the hopper 30 is filled with mixed various wastes. A certain amount of waste W1 is supplied from the hopper 30, but the waste W1 is crushed or crushed on the first transfer means 32 so that it can be transported in a wide unfolded state with a thin thickness. In addition, water, metal, soil, stone, etc. included in the waste W1 may be separated before being separated by a separate separating means or filled in the hopper 30 while passing through the first transfer means 32.

제1이송수단(32)을 거쳐 이송된 폐기물은 제2이송수단(34)으로 연결 공급되어 이송되고, 투과망이 구성된 제2이송수단(34) 위로 이송된 폐기물은 제2이송수단(34)의 상부로 설치된 증기처리장치(20)의 케이스(23) 입구로 투입된다. 이때, 케이스(23) 내부에 설치된 증기주관(22)을 통해 공급된 과열증기가 증기주관(22)에 구성된 복수의 분사노즐(24)로부터 초고온 저압상태의 과열증기가 폐기물(W1)로 분사된다. 과열증기는 고온의 증기이므로 폐기물(W1)에 포함된 목질 등은 탄화된다. 목질의 탄화는 저 산소상태에서의 탄화, 즉 산소의 공급에 의한 연소상태의 탄화가 아닌 고온의 증기에 의한 탄화이므로 목질의 중량은 감량된다. 실험에 의한 결과에 의하면 600g의 목질로 열분해 테스트 한 결과 약 200g, 즉 1/3의 중량으로 감량되었음을 알 수 있었다. 특히 과열증기에는 산소 함유량이 2% 밖에 존재하지 않으므로 목질은 연소과정을 거치지 않고 탄화과정만 이루어진다.The waste conveyed through the first conveying means 32 is connected and supplied to the second conveying means 34, and the waste conveyed onto the second conveying means 34 having the permeation network is transferred to the second conveying means 34. Inlet to the case 23 of the steam treatment apparatus 20 installed in the upper portion of the. At this time, the superheated steam of the ultra-high temperature and low pressure state is injected into the waste W1 from the plurality of injection nozzles 24 formed in the steam main pipe 22 supplied through the steam main pipe 22 installed in the case 23. . Since the superheated steam is a hot steam, the wood and the like contained in the waste W1 are carbonized. Wood carbonization is carbonized in a low oxygen state, that is, carbonized by hot steam, not carbonized in a combustion state by supply of oxygen, so that the weight of wood is reduced. According to the experimental results, the pyrolysis test with 600 g of wood showed that the weight was reduced to about 200 g, that is, 1/3. In particular, the superheated steam contains only 2% of oxygen, so wood does not undergo combustion but only carbonizes.

또한, 폐기물(W1)에 포함된 화학물질의 경우에도 산소에 의한 연소가 이루어지지 않고 용융상태가 된다. 즉 폐기물 속의 화학물질은 과열증기에 의하여 용융되어 제2이송수단(34)의 투과망을 통해 낙하된다. 제2이송수단(34)에는 용융된 화학물질(C)이 통과할 수 있는 투과망으로 구성되어 있기 때문이다.In addition, even in the case of the chemicals contained in the waste W1, combustion by oxygen is not performed, and the molten state becomes molten. That is, the chemical in the waste is melted by the superheated steam and falls through the permeation network of the second transfer means 34. This is because the second transfer means 34 is composed of a transmission network through which the molten chemical substance C can pass.

상기 투과망이 형성된 제2이송수단(34)에서 낙하되는 용융된 화학물질(C)은 수집장치(40)로 수집된다. 이때, 제2이송수단(34)에 접착되거나 고착된 화학물질은 제2이송수단(34) 하단 일측에 구비된 분리부재(41, 42)에 의하여 수집장치(40)로 낙하될 수 있도록 한다. 즉 분리부재(41, 42)는 투과망으로 이루어진 제2이송수단(34)에 접착되거나 고착된 화학물질을 긁어내듯이 제2이송수단(34)으로부터 분리시킨다.The molten chemical (C) falling from the second transfer means 34 in which the transmission network is formed is collected by the collecting device 40. At this time, the chemical substance adhered or fixed to the second transfer means 34 may be dropped into the collecting device 40 by the separating members 41 and 42 provided at one side of the lower end of the second transfer means 34. That is, the separating members 41 and 42 separate from the second transfer means 34 as if scraping off the chemicals adhered to or adhered to the second transfer means 34 made of a transmission network.

상기 수집장치(40)의 수집부재(43)로 수집된 화학물질은 용융된 상태로 분리탱크(60)로 공급된다. 이때, 수집부재(43)에는 용융된 화학물질이 대기와 반응하여 응고되지 않도록 설치되는 가열수단으로 열을 가할 수도 있다. 더욱이 수집부 재(43)로부터 분리탱크(60)로 화학물질이 직접 공급되지 않고 제4이송수단(38)을 통해 분리탱크(60)로 이송 및 저장될 수 있도록 할 수도 있다. 그리고 화학물질을 냉각수단(50) 등을 통해 열교환시켜 경화된 상태로 분리탱크(60)로 보낼 수도 있을 것이다.The chemical collected by the collecting member 43 of the collecting device 40 is supplied to the separation tank 60 in a molten state. In this case, the collecting member 43 may be heated with heating means installed so that the molten chemical does not react with the atmosphere to solidify. Furthermore, the chemicals may not be directly supplied to the separation tank 60 from the collecting member 43 but may be transported and stored to the separation tank 60 through the fourth transfer means 38. And the chemicals may be sent to the separation tank 60 in a cured state by heat exchange through the cooling means 50 or the like.

한편, 도 3은 본 발명에 따른 과열증기를 이용한 폐기물 열처리장치의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 증기처리장치(20)로서, 스크류(72)가 내장된 이송체(70)를 이용한 것이다.On the other hand, Figure 3 shows another embodiment of the waste heat treatment apparatus using the superheated steam according to the present invention, as a steam treatment apparatus 20, using a conveying body 70 with a screw 72 is built.

이송체(70)는 소정 위치, 바람직하게는 중앙부위에 복수의 통공(74)이 형성되고, 우측 끝부분에 배출공(76)이 형성된 케이스의 형상으로서, 내측에 회전하는 스크류(72)가 장착되어 있다. 스크류(72)는 좌측 상부에 설치된 호퍼(30)로부터 낙하된 폐기물을 우측 방향으로 밀어 올리듯이 회전하는 것으로, 스크류(72)의 축에는 스크류 구동장치(80)가 설치되어 있다. 스크류 구동장치(80)는 모터(82)의 회전력을 일정비로 감속시키는 감속기(84)가 구비되고, 스크류(72) 축은 감속기(84)에 연결되어 있다.The conveying body 70 has a shape of a case in which a plurality of through holes 74 are formed at a predetermined position, preferably at a central portion thereof, and a discharge hole 76 is formed at the right end portion thereof. It is installed. The screw 72 rotates as if the waste falling from the hopper 30 provided on the upper left side is pushed up in the right direction, and a screw drive unit 80 is provided on the shaft of the screw 72. The screw drive device 80 is provided with a reducer 84 that reduces the rotational force of the motor 82 at a constant ratio, and the screw 72 shaft is connected to the reducer 84.

더욱이 이송체(70) 내의 스크류(72) 상부에는 증기주관(22)이 위치되어 있고, 증기주관(22)은 증기발생장치(10)로부터 과열증기를 공급하는 것이다. 그리고 증기주관(22)에서 복수로 분기되어 폐기물에 과열증기를 분사하는 분사노즐(24)이 복수로 구성되어 있고, 분사노즐(24)의 출구는 폐기물(W1)로 과열증기를 분사할 수 있는 구조, 예를 들어 증기의 마찰손실을 줄이기 위해 원형파이프에 소정의 오리피스를 통해 분사하는 것이 바람직하지만, 폐기물(W1)에 과열증기를 보다 용이하게 분사할 수 있는 구조라면 어떠한 형상이라도 좋다. 분사노즐(24)은 증기처리장치(20)의 내측, 즉 호퍼(30)에서 이송체(70) 내부로 유입되는 폐기물(W1)을 다단의 위치에서 과열증기를 분사할 수 있도록 하는 것이 좋다. 따라서 폐기물(W1)에 포함된 화학물질(FRP수지, 합성수지, 유리섬유 등) 또는 목질 등이 보다 더 열분해 또는 탄화될 수 있도록 하기 위하여 폐기물(W1)에 포함된 화학물질 또는 목질에 과열증기가 여러 번 가해지도록 하는 것이다. 상기 용융된 화학물질(C)은 플라스틱과 같은 합성수지 등의 고분자물질이 포함되고, 과열증기에 의하여 용융되는 것이 포함된다.Further, the steam main pipe 22 is positioned above the screw 72 in the conveying body 70, and the steam main pipe 22 supplies superheated steam from the steam generator 10. In addition, a plurality of injection nozzles 24 branched from the steam main 22 to inject the superheated steam into the waste, and the outlet of the injection nozzle 24 is capable of injecting the superheated steam into the waste (W1) It is preferable to inject a circular pipe through a predetermined orifice in order to reduce the frictional loss of steam, for example, but any shape may be used as long as it can easily inject the superheated steam into the waste W1. The injection nozzle 24 may inject the superheated steam from the multi-stage position of the waste W1 introduced into the transfer body 70 from the inside of the steam treatment apparatus 20, that is, the hopper 30. Therefore, in order for the chemicals (FRP resin, synthetic resin, glass fiber, etc.) or wood contained in the waste (W1) or wood to be thermally decomposed or carbonized, the superheated vapors in the chemical or wood contained in the waste (W1) may be To be added once. The molten chemical substance (C) includes a polymer material such as a synthetic resin such as plastic, and includes molten by superheated steam.

상기 이송체(70)의 통공(74) 하부에 위치하여 통공(74)을 통하여 용융된 화학물질(C)을 수집할 수 있도록 분리탱크(60)가 구비되어 있고, 상기 이송체(70)의 배출공(76)을 통하여 탄화 처리된 폐기물(W2)을 수집하는 수집탱크(38)가 더 구비되어 있다.Separation tank 60 is provided below the through hole 74 of the transfer body 70 to collect the molten chemicals C through the through hole 74, and the A collection tank 38 for collecting the carbonized waste (W2) through the discharge hole 76 is further provided.

이와 같은 구성은 단일의 이송체(70) 내에 스크류 구동장치(80)의 모터(82)의 구동으로 스크류(72)가 회전하면서 호퍼(30)를 통해 투입된 폐기물(W1)이 이송되고, 증기발생장치(10)에서 증기주관(22)을 통해 공급된 고온의 증기가 분사노즐(24)을 통해 분사되면, 폐기물(W1)에 포함된 화학물질(C)이 용융되어 이송체(70)에 형성된 복수의 통공(74)을 통해 분리탱크(60)로 낙하된다. 그리고 분사노즐(24)을 거치면서 탄화된 폐기물(W2)은 이송체(70)의 종단부에 형성된 배출공(76)을 통해 수집탱크(38)로 배출되어 수집된다.In this configuration, as the screw 72 is rotated by the driving of the motor 82 of the screw driving device 80 in the single conveying body 70, the waste W1 introduced through the hopper 30 is transferred, and steam is generated. When the high temperature steam supplied through the steam main line 22 in the apparatus 10 is injected through the injection nozzle 24, the chemical (C) contained in the waste (W1) is melted and formed in the carrier 70 Falling to the separation tank 60 through a plurality of through holes (74). And the carbonized waste (W2) while passing through the injection nozzle 24 is discharged to the collection tank 38 through the discharge hole 76 formed in the end of the conveying body 70 is collected.

상기 증기주관(22)에 형성된 분사노즐(24)의 위치 및 통공(74)의 위치에 따 라 용융된 화학물질(C)을 각각의 통공이 형성된 하부에 설치된 분리탱크로 다단으로 분리할 수도 있을 것이다.Depending on the position of the injection nozzle 24 formed in the steam main pipe 22 and the position of the through hole 74, the molten chemicals C may be separated into multiple stages by a separation tank installed at the lower portion of each through hole. will be.

이와 같이 본 발명의 과열증기를 이용한 폐기물 열처리장치는 폐기물을 열분해 및 탄화 처리하는 과정에서 폐기물을 산소에 의하여 연소시키는 과정을 거치지 않게 되므로 그을음이나 연기 또는 다이옥신 등과 같은 대기공해물질을 배출시키지 않는다.As described above, the waste heat treatment apparatus using the superheated steam of the present invention does not go through the process of burning the waste by oxygen in the process of pyrolyzing and carbonizing the waste, and thus does not discharge soot, smoke or dioxin.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.While the invention has been shown and described in connection with specific embodiments thereof, it is well known in the art that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the invention as indicated by the claims. Anyone who owns it can easily find out.

상술한 바와 같이, 본 발명의 과열증기를 이용한 폐기물 열처리장치는 증기발생장치에서 발생된 초고온 저압상태의 과열증기를 폐기물에 분사하여 폐기물을 저 산소상태에서 열분해 및 탄화 처리하여 폐기물의 건조 및 중량의 감소 등을 실현할 수 있고, 더욱이 연소 과정에서 폐기물을 산화시키지 않고 연소시키는 과정을 거치게 되므로 그을음이나 연기 또는 다이옥신 등과 같은 대기공해물질을 배출시키지 않는 장점이 있어 각종 폐기물의 저공해 소각처리가 가능한 효과가 있다.As described above, the waste heat treatment apparatus using the superheated steam of the present invention sprays the superheated steam of the ultra-high temperature and low pressure generated from the steam generator to the waste to pyrolyze and carbonize the waste in a low oxygen state to dry and weight the waste. Reduction can be realized, and furthermore, since the combustion process is carried out without oxidizing the waste, the air pollutants such as soot, smoke, dioxins, etc. are not discharged, so that various wastes can be incinerated. .

Claims (6)

폐기물을 처리하는 장치에 있어서,In the waste treatment apparatus, 초고온 저압상태의 과열증기를 발생하는 증기발생장치;Steam generator for generating superheated steam of ultra-high temperature low pressure state; 상기 증기발생장치로부터 공급된 과열증기를 폐기물에 분사하여 저 산소상태에서 열분해 및 탄화시키는 증기처리장치;A steam treatment apparatus for thermally decomposing and carbonizing in a low oxygen state by injecting superheated steam supplied from the steam generator to waste; 상기 증기처리장치에서 열분해된 화학물질을 분리하여 수집하는 수집장치를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 과열증기를 이용한 폐기물 열처리장치.Waste heat treatment apparatus using superheated steam characterized in that it comprises a collection device for separating and collecting the pyrolyzed chemicals in the steam treatment device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 증기처리장치는 증기발생장치로부터 과열증기를 공급하는 증기주관과,The steam treatment device includes a steam main supplying superheated steam from a steam generator; 상기 증기주관에서 복수로 분기되어 폐기물에 과열증기를 분사하는 분사노즐과,A spray nozzle which is branched into the plurality of steam mains and sprays superheated steam to the waste; 상기 분사노즐로부터 분사된 과열증기가 분산되는 것을 방지하기 위한 케이스가 포함된 것을 특징으로 하는 과열증기를 이용한 폐기물 열처리장치.Waste heat treatment apparatus using a superheated steam, characterized in that the case for preventing the superheated steam injected from the injection nozzle is dispersed. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 일정량의 폐기물을 배출하는 호퍼와A hopper that discharges a certain amount of waste 상기 호퍼로부터 배출된 폐기물을 이송시키는 제1이송수단과,First transfer means for transferring the waste discharged from the hopper; 상기 제1이송수단에서 이송된 폐기물을 증기처리장치 내부로 이송시키는 제2이송수단과,Second conveying means for conveying the waste conveyed by the first conveying means into a steam treatment apparatus; 상기 제2이송수단에서 열분해 및 탄화 처리된 폐기물을 매립을 위한 수집탱크로 이송시키는 제3이송수단을 더 포함된 것을 특징으로 하는 과열증기를 이용한 폐기물 열처리장치.Waste heat treatment apparatus using superheated steam further comprises a third transfer means for transferring the pyrolysis and carbonized waste in the second transfer means to a collection tank for landfill. 제1항 또는 제3항에 있어서,The method according to claim 1 or 3, 상기 수집장치는 열분해되어 용융된 화학물질이 통과할 수 있는 투과망으로 이루어진 제2이송수단의 하단에 접착된 용융된 화학물질을 분리시키는 분리부재와,The collecting device is a separation member for separating the molten chemical bonded to the bottom of the second transfer means made of a permeable network through which the thermally decomposed molten chemical can pass; 상기 제2이송수단의 하부에 위치되어 제2이송수단으로부터 열분해로 용융되어 낙하하는 각종 화학물질이 수집되는 수집부재와,A collecting member which is located below the second transfer means and collects various chemical substances that are melted and dropped by pyrolysis from the second transfer means; 상기 수집부재에서 배출되는 용융된 화학물질을 분리탱크로 이송시키는 제4이송수단과,A fourth transfer means for transferring the molten chemical discharged from the collecting member to the separation tank; 상기 제2이송수단의 일측에 장착되어 분리탱크로 이송되는 용융된 화학물질을 열교환시켜 냉각시키는 냉각수단이 더 포함된 것을 특징으로 하는 과열증기를 이용한 폐기물 열처리장치.Waste heat treatment apparatus using the superheated steam, characterized in that the cooling means for heat-exchanging and cooling the molten chemicals that are mounted to one side of the second transfer means is transferred to the separation tank. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 증기처리장치는 소정 위치에 통공 및 배출공이 형성된 케이스로서, 내측에 회전하는 스크류가 장착된 이송체와,The steam treatment device is a case in which a through hole and a discharge hole are formed at a predetermined position, and a conveying body having a screw rotating therein; 상기 스크류의 상부에 위치하여 증기발생장치로부터 과열증기를 공급하는 증기주관과,A steam main pipe positioned at an upper portion of the screw to supply superheated steam from a steam generator; 상기 증기주관에서 복수로 분기되어 폐기물에 과열증기를 분사하는 분사노즐과,A spray nozzle which is branched into the plurality of steam mains and sprays superheated steam to the waste; 상기 스크류를 구동시켜 회전시키는 스크류 구동장치가 포함된 것을 특징으로 하는 과열증기를 이용한 폐기물 열처리장치.Waste heat treatment apparatus using a superheated steam, characterized in that it comprises a screw driving device for rotating by driving the screw. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 이송체의 통공 하부에 위치하여 통공을 통하여 용융된 화학물질을 수집하는 분리탱크와,A separation tank positioned below the through hole of the carrier to collect the chemicals melted through the through hole; 상기 이송체의 배출공을 통하여 탄화 처리된 폐기물을 수집하는 수집탱크가 더 구비된 것을 특징으로 하는 과열증기를 이용한 폐기물 열처리장치.Waste heat treatment apparatus using a superheated steam, characterized in that the collection tank for collecting the carbonized waste through the discharge hole of the conveying body.
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