KR100822870B1 - Combustors and waste disposal system using the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 폐기물 소각장치의 개요도.1 is a schematic view of a general waste incineration apparatus.
도 2는 본 발명에 따른 연소로의 사시도.2 is a perspective view of a combustion furnace according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 연소로의 분해사시도.3 is an exploded perspective view of a combustion furnace according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 연소`로의 경사단면도.4 is an inclined cross-sectional view of a combustion` furnace in accordance with the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 연소로의 단면도.5 is a sectional view of a combustion furnace according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템의 블록도.6 is a block diagram of a waste treatment system according to the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템의 열분해장치의 사시도.7 is a perspective view of a pyrolysis apparatus of a waste treatment system according to the present invention.
도 8은 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템의 열분해장치의 내부구조도.8 is an internal structure diagram of a pyrolysis device of a waste treatment system according to the present invention.
도 9 내지 도 11은 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템의 폐기물 처리방법에 대한 블록도.9 to 11 is a block diagram of the waste treatment method of the waste treatment system according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100 : 연소로 110 : 외부탱크100: combustion furnace 110: outer tank
118 : 단열층 120 : 중간탱크118: heat insulation layer 120: intermediate tank
128 : 공급관 129 : 배출관128: supply pipe 129: discharge pipe
130 : 내부탱크 134 : 제 1 히팅수단130: inner tank 134: first heating means
135 : 제 2 히팅수단 136 : 가열수단135: second heating means 136: heating means
138,140 : 제 1 및 제 2 와류발생부재138,140: first and second vortex generating members
A : 발열공간 B,C : 제 1 및 제 2 연소공간A: heating space B, C: first and second combustion space
D : 가열공간D: heating space
본 발명은 연소로(combustors) 및 이를 이용한 폐기물 처리시스템(waste disposal system)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기체의 완전연소가 가능한 연소로 및 이를 이용하여 폐기물을 열분해 하는 폐기물 처리시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a combustor and a waste disposal system using the same, and more particularly, to a combustion furnace capable of completely burning gas and a waste disposal system for pyrolyzing waste using the same.
일반적으로 폐기물이란 고체나 액체상의 폐기물질을 통칭하며, 『폐기물관리법』에 따르면 『쓰레기, 연소재, 오니(汚泥), 폐유(廢油), 폐산(廢酸), 폐알칼리, 동물의 사체와 같이 사람생활이나 사업활동에 필요 없게 된 물질』로 정의된다.In general, waste is a solid or liquid waste material, and according to the Waste Management Act, the waste, combustible material, sludge, waste oil, waste acid, waste alkali, animal body and Likewise, it is defined as a substance that is no longer needed for human life or business activities.
최근 들어 사회전반에 걸쳐 급격한 공업화, 도시화, 인구증가가 진행되면서 폐기물 발생량이 급증하여 여러 가지 사회문제를 일으키고 있는바, 요사이에는 폐기물의 급증 및 이의 처리에 수반되는 환경오염 등의 문제를 인류생존문제에 직결시키는 것이 지배적인 시각이며, 전 세계적으로 폐기물의 효과적인 처리방안을 시급히 모색하고 있다.In recent years, the rapid industrialization, urbanization, and population growth of the entire society have led to the rapid increase in the amount of waste generated, resulting in various social problems.In the Yosai area, there are problems such as the increase of waste and environmental pollution accompanying its disposal. This is the dominant point of view, and there is an urgent need for effective treatment of wastes worldwide.
한편, 전통적인 폐기물의 처리방법으로는 감량, 재활용, 재생, 매립(埋立), 소각(燒却) 등을 들 수 있는데, 이중에서 감량, 재활용, 재생 등은 폐기물의 최종적인 처리방안이 되지 못하는 관계로 명백한 한계를 드러내며, 매립은 장기간에 걸쳐 심각한 토질 및 수질오염을 초래하므로 각 국의 강력한 규제대상이 되고 있다.On the other hand, traditional waste treatment methods include weight loss, recycling, reclamation, landfill, and incineration. Among them, weight loss, recycling, and reclamation are not the final disposal methods. This is a clear limitation, and landfilling is a strong regulatory target for countries because it causes severe soil and water pollution over a long period of time.
이에 따라 현재에는 주로 소각을 통해 폐기물을 처리한다.As a result, waste is now treated mainly by incineration.
이때, 『소각』이란 『화염(火焰)을 동원해서 폐기물을 태워 제거하는 방법』으로서, 이를 위한 장치를 소각로(incinerator)라 하고, 소각원리에 따라 화격자연소방식(火格子燃燒方式), 고정상연소방식(固定床燃燒方式), 다단로연소방식(多段爐燃燒方式), 회전소각로방식(回轉燒却爐方式), 유동상연소방식(流動床燃燒方式), 분무연소방식 등으로 구분될 수 있다.In this case, incineration is a method of burning and removing waste by ignition of flames. The device for this is called an incinerator, and according to the principle of incineration, it is a type of incineration method. Type, multi-stage combustion method, rotary incinerator method, fluidized bed combustion method, spray combustion method, etc. .
하지만 이들은 모두 폐기물에 직접적인 불꽃을 가하는 직화(直火) 방식이다.But these are all direct fires that directly spark the waste.
때문에 폐기물의 적재량, 밀도, 수분 함유량, 소각로의 크기, 가열온도 등의 여러 가지를 원인으로 폐기물의 완전연소가 실질적으로 불가능하며, 이로 인한 그을음과 먼지, 대기오염 공해배출가스 배출의 문제를 수반한다.Therefore, complete combustion of waste is practically impossible due to various factors such as the amount of waste loaded, density, moisture content, size of incinerator, heating temperature, etc., which is accompanied by problems of soot, dust, and air pollution emission. .
이와 관련해서 국내에서는 보다 효율적인 폐기물 처리와 대기오염 공해배출가스 억제를 위한 제도적인 움직임을 보이고 있다. 일례로 최근 환경부 시행령에 따르면 『25Kg 이하 소형 소각로의 설치를 5년 간의 유예기간에 걸쳐 전면 금지하고, 모든 소각로를 대상으로 배출허용 기준에 적합한 처리능력을 갖춘 대기오염방지장치의 설치를 의무화 할 것』을 주요 골자로 하며, 소각로의 설계제작 검사 기준에 있어서도 분진 및 외형만을 시험하던 종전과 달리 일산화탄소(CO), 황산화 물(SOx) 및 질소산화물(NOx)의 배출기준까지 포함시켰다.In this regard, there is an institutional movement in Korea for more efficient waste disposal and air pollution emission control. For example, according to the Enforcement Decree of the Ministry of Environment, `` The installation of small incinerators of 25kg or less should be banned over a five-year grace period, and all the incinerators should be mandated to install air pollution prevention devices with treatment capacity that meets the emission standards. As the main point, the incinerator's design and production inspection standards included emission standards of carbon monoxide (CO), sulfates (SOx) and nitrogen oxides (NOx), unlike the previous test, which only tested dust and appearance.
이는 결국 폐기물의 소각 중에 발생되는 대기오염 공해배출가스를 규제하기 위한 것이며, 향후 그 기준이 더욱 엄격해 지리라는 것에 이견이 없다.This is, after all, to regulate air pollutant emissions generated during incineration of waste, and there is no disagreement that the standard will become more stringent in the future.
이에 따라 폐기물의 소각에 수반되는 대기오염 공해배출가스 등의 환경문제를 해결할 수 있도록 고온 및 진공환경에서 폐기물을 열분해(pyrolysis) 하는 방법이 소개되었다.Accordingly, a method of pyrolysis of wastes in high temperature and vacuum environment has been introduced to solve environmental problems such as air pollution and pollution emissions associated with incineration of wastes.
첨부된 도 1은 해당기술을 이용한 폐기물 처리장치의 개요도이다.1 is a schematic diagram of a waste treatment apparatus using the technique.
보이는 것처럼, 일반적인 열분해 방식의 폐기물 처리장치는 폐기물을 분쇄하는 분쇄장치(6)와, 분쇄된 폐기물을 열분해 하는 열분해로(10)와, 폐기물 열분해 중에 발생되는 각종 기체를 연소시켜 대기 중에 방출하는 연소로(14)로 이루어지며, 이중 분쇄장치(6)에는 폐기물의 투입을 위한 호퍼(hopper : 1) 및 여기에 투입된 폐기물로부터 기체를 흡입하는 진공펌프(vacuum pump : 5)가 부설되고, 열분해로(10)에는 폐기물의 열분해를 위한 버너(burner : 15)가 장착되며, 연소로(14)에는 폐기물의 열분해 중에 발생되는 각종 기체를 연소시키기 위한 별도의 화염이 제공된다.As can be seen, a general pyrolysis waste treatment apparatus includes a
이에 따라 폐기물은 호퍼(1)를 통해 분쇄장치(6)로 투입되는 과정 중에 진공펌프(5)에 의해 기체가 제거된 후 분쇄장치(6)에서 분쇄되고, 열분해로(10)에서 버너(15)에 의해 열분해가 이루어진다. 그리고 이 과정 중에 발생되는 기체는 연소로(14)를 통과하는 동안 화염에 의해 연소된다.Accordingly, the waste is pulverized in the pulverizing
이때 진공펌프(5)를 동원해서 분쇄장치(6)로 투입되는 폐기물로부터 기체를 제거하는 이유는 분쇄장치(6)를 비롯한 열분해로(10)의 진공환경을 조성 및 유지시키기 위한 것이며, 연소로(14)에서 기체를 연소하는 이유는 대기오염 공해배출가스의 발생을 억제하기 위한 것이다.At this time, the reason for removing the gas from the waste introduced into the
하지만, 이상에서 살펴본 일반적인 폐기물 소각장치는 목적하는 처리효율을 얻기 어려운 단점을 보인다.However, the general waste incinerator described above has a disadvantage in that it is difficult to obtain a desired treatment efficiency.
그 원인을 살펴보면, 먼저, 열분해로(10)에서 폐기물을 열분해 할 때 발생되는 수증기 등의 각종 기체를 지속적으로 제거하기 어렵고, 이로 인해 열분해로(10) 내부의 진공환경이 파괴되어 일반적인 소각과 마찬가지로 대기오염 공해배출가스가 다량 배출된다. 이에 비록 후속의 연소로(14)에서 기체를 연소시키지만, 열분해로(10) 내부의 불완전연소에 따른 대량의 기체를 모두 연소시키기에는 턱없이 효율이 낮아 막대한 비용과 시간을 요구한다.Looking at the cause, first, it is difficult to continuously remove various gases such as water vapor generated when pyrolyzing waste in the
또한 일반적인 연소로(14)는 그 내부를 통과하는 기체에 고온의 화염을 가해 연소하는 방식을 취하는바, 에너지 손실이 크고, 화염과 기체의 충분한 접촉을 보장하기 어렵다. 특히 열분해로(10)의 열분해 중에 발생되는 각종 기체에는 산소함유량이 적어 활발한 연소반응을 기대하기도 어려운 터, 기체의 연소를 위해서 화염의 온도를 높이는데 따르는 비용적 낭비는 물론 화염과 기체의 충분한 접촉을 위해 지나치게 장시간을 요구함에 따라 효율이 더욱 저하되어 실질적인 효용성을 기대하기 어렵다.In addition, the
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 폐기물의 처리 중에 발생되는 각종 기체의 완전연소를 가능케 하는 고효율의 연소로를 제공하는데 그 목적이 있다. 아울러 본 발명은 상기의 연소로를 이용한 효과적인 폐기물 처리방안으로서, 폐기물 처리의 전(全) 과정에 걸쳐 일정한 진공환경을 조성 및 유지한 채 폐기물을 열분해 할 수 있어 유해물질 발생을 억제하고, 에너지 효율 면에서 크게 개선된 폐기물 처리시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a high-efficiency combustion furnace that enables the complete combustion of various gases generated during the treatment of waste. In addition, the present invention is an effective waste treatment method using the combustion furnace, it is possible to pyrolyze the waste while creating and maintaining a constant vacuum environment throughout the entire process of waste treatment, to suppress the generation of harmful substances, energy efficiency The aim is to provide a waste disposal system that is greatly improved in this respect.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 공급관 및 배출관을 구비한 연소로로서, 밀폐된 내부공간을 정의하는 외부탱크와; 상기 외부탱크에 내장되어 상기 외부탱크와의 사이로 독립된 발열공간을 정의하는 중간탱크와; 일측이 개방된 상태로 상기 중간탱크에 내장되어 각각, 상기 공급관과 연결된 내부의 제 1 연소공간과, 상기 배출관과 연결되며 상기 중간탱크와의 사이에 해당되는 제 2 연소공간과, 상기 일측과 중간탱크 사이에서 상기 제 1 및 제 2 연소공간을 연결하는 가열공간을 정의하는 내부탱크와; 상기 발열공간에 내장된 제 1 히팅수단과; 상기 제 1 연소공간에 실장되어 상기 공급관으로 공급되는 기체를 나선형으로 회전시키면서 상기 가열공간으로 전달하는 제 1 와류발생부재와; 상기 제 2 연소공간에 실장되어 상기 가열공간의 기체를 나선형으로 회전시키면서 상기 배출관으로 배출하는 제 2 와류발생부재를 포함하는 연소로를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a combustion furnace having a supply pipe and a discharge pipe, the outer tank defining a sealed inner space; An intermediate tank embedded in the outer tank to define an independent heating space between the outer tank; The first combustion space inside the intermediate tank with one side open, the second combustion space connected to the supply pipe, the second combustion space connected to the discharge pipe and corresponding to the intermediate tank, and the one side and the middle. An inner tank defining a heating space connecting the first and second combustion spaces between the tanks; First heating means built in the heating space; A first vortex generating member mounted in the first combustion space and transferring the gas supplied to the supply pipe to the heating space while spirally rotating the gas; It is mounted in the second combustion space and provides a combustion furnace including a second vortex generating member for discharging the gas in the heating space to the discharge pipe while spirally rotating.
이때 상기 제 1 와류발생부재는 상기 내부탱크의 길이방향을 따라 실장된 스 크류이고, 상기 제 2 와류발생부재는 상기 내부탱크와 외부탱크 사이의 길이방향을 따라 실장된 스크류인 것을 특징으로 하고, 상기 제 1 히팅수단은, 상기 중간탱크의 길이방향을 따라 일정 간격으로 둘러 배열되는 복수개의 선형전열 히터 또는 상기 중간탱크에 화염을 가하는 버너 중 하나 또는 모두인 것을 특징으로 하며, 상기 내부탱크에 내장된 제 2 히팅수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 가열공간에 충진된 가열수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는바, 이 경우 상기 가열수단은 전기 또는 화염에 의해 고온의 열을 발하도록 열선을 불규칙하게 뭉친 열선뭉치 또는 전도성이 큰 금속재질 중에 선택된 열저장소재가 복수개의 덩어리를 이루도록 구현된 것을 특징으로 한다.In this case, the first vortex generating member is a screw mounted along the longitudinal direction of the inner tank, the second vortex generating member is a screw mounted along the longitudinal direction between the inner tank and the outer tank, The first heating means is one or both of a plurality of linear heat transfer heaters arranged around a predetermined interval along the longitudinal direction of the intermediate tank or a burner for applying a flame to the intermediate tank, built in the inner tank It characterized in that it further comprises a second heating means. In addition, the heating means is characterized in that it further comprises a heating means filled in the heating space, in this case, the heating means in the heat wire bundle or irregularly agglomerated heat wire or a large conductive metal material to generate a high temperature heat by electricity or flame Characterized in that the selected heat storage material is implemented to form a plurality of lumps.
또한 본 발명은 상기에 기재된 연소로를 이용한 폐기물 처리시스템으로서, 폐기물이 투입되는 밀폐된 열분해공간을 정의하는 인너탱크 및 상기 열분해공간을 가열하는 히터를 갖춘 열분해장치와; 상기 열분해공간 내부의 기체를 흡입해서 상기 연소로의 공급관으로 전달하여 상기 열분해공간에 일정한 진공을 조성 및 유지시키는 진공생성부를 포함하는 폐기물 처리시스템을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a waste treatment system using the combustion furnace described above, comprising: a pyrolysis apparatus having an inner tank defining a closed pyrolysis space into which waste is input, and a heater for heating the pyrolysis space; It provides a waste treatment system including a vacuum generating unit for sucking the gas in the pyrolysis space and deliver it to the supply pipe to the combustion furnace to create and maintain a constant vacuum in the pyrolysis space.
이때 상기 연소로의 공급관으로 전달되는 기체에 외부공기를 혼입시키는 외기공급수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 열분해장치는, 상기 인너탱크와 히터를 그 내부에 내장시켜 상기 인너탱크와의 사이로 상기 연소로의 배출관과 연결된 제 3 연소공간을 정의하는 아우터탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In this case, further comprising an external air supply means for incorporating external air into the gas delivered to the supply pipe to the combustion furnace, the pyrolysis device, the inner tank and the heater in the interior of the inner tank between the And an outer tank defining a third combustion space connected to the discharge pipe of the combustion furnace.
또한 상기 진공생성부는, 적어도 하나의 진공펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는바, 이 경우 상기 진공펌프는, 상기 열분해공간의 진공 조성을 위한 초기기체 를 흡입해서 상기 연소로의 공급관으로 전달하는 제 1 진공펌프와; 상기 열분해공간의 가열에 따른 상기 폐기물의 열분해 중에 발생되는 혼합기체를 흡입해서 상기 연소로의 공급관으로 전달하는 제 2 진공펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 진공생성부는, 상기 제 2 진공펌프와 상기 연소로의 공급관 사이로 개재되어 상기 혼합기체를 저장한 후 상기 연소로의 공급관으로 전달하는 버퍼탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the vacuum generating unit, characterized in that it comprises at least one vacuum pump, in this case, the vacuum pump, the first vacuum for sucking the initial gas for the vacuum composition of the pyrolysis space to deliver to the supply pipe to the combustion furnace A pump; And a second vacuum pump for sucking the mixed gas generated during the pyrolysis of the waste due to the heating of the pyrolysis space and transferring the mixed gas to the supply pipe to the combustion furnace. The vacuum generating unit may further include a buffer tank interposed between the second vacuum pump and the supply pipe of the combustion furnace to store the mixed gas and to deliver the mixed gas to the supply pipe of the combustion furnace.
아울러 상기 인너탱크와 상기 진공생성부 사이로 개재되어 상기 기체를 냉각시키는 냉각부를 더 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 제 3 연소공간으로부터 배출되는 기체를 재처리하는 재처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하며, 이 경우 상기 재처리부는, 상기 기체를 냉각하는 냉각저장탱크와; 상기 냉각된 기체를 정화하는 정화기와; 상기 정화된 기체로부터 이물질을 걸러 제거하는 집진기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The apparatus may further include a cooling unit interposed between the inner tank and the vacuum generating unit to cool the gas, and further including a reprocessing unit to reprocess the gas discharged from the third combustion space. In this case, the reprocessing unit, and a cooling storage tank for cooling the gas; A purifier for purifying the cooled gas; It characterized in that it comprises a dust collector for filtering out foreign matter from the purified gas.
또한 상기 인너탱크와 상기 진공생성부 사이로 개재되어 상기 열분해공간으로부터 흡입된 기체를 냉각시키는 냉각부와; 상기 냉각부의 냉각동작에 따른 결로와 상기 제 3 연소공간으로부터 배출되는 기체를 처리하는 재처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하고, 이 경우 상기 재처리부는, 상기 결로를 수집 및 저장하는 액체저장탱크와; 상기 제 3 연소공간으로부터 배출되는 기체와 상기 액체저장탱크에 저장된 액체를 열교환시켜 상기 액체를 기화시키는 기화기를 포함하는 것을 특징으로 하는바, 상기 재처리부는, 상기 기화기로부터 배출되는 기체를 냉각하는 제 1 냉각저장탱크와; 상기 기화된 액체를 냉각하여 액체성분과 기체성분을 분리한 후 상기 기체성분을 상기 연소로의 공급관으로 전달하는 제 2 냉각저장탱크와; 상기 제 1 냉각저장탱크의 냉각물질과 상기 제 2 냉각저장탱크의 액체성분을 정화하여 정화수 및 정화기체를 배출하는 정화기를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, a cooling unit interposed between the inner tank and the vacuum generating unit to cool the gas sucked from the pyrolysis space; And a reprocessing unit for processing the dew condensation according to the cooling operation of the cooling unit and the gas discharged from the third combustion space, wherein the reprocessing unit includes: a liquid storage tank for collecting and storing the condensation; ; And a vaporizer for vaporizing the liquid by heat-exchanging the gas discharged from the third combustion space with the liquid stored in the liquid storage tank. The reprocessing unit is configured to cool the gas discharged from the vaporizer. 1 cold storage tank; A second cooling storage tank for cooling the vaporized liquid to separate a liquid component and a gas component and then transferring the gas component to a supply pipe of the combustion furnace; And a purifier for purifying the cooling material of the first cooling storage tank and the liquid component of the second cooling storage tank to discharge purified water and purge gas.
그리고 상기 정화기체로부터 이물질을 걸러 제거하는 집진기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And it is characterized in that it further comprises a dust collector for filtering out foreign matter from the purge gas.
이하, 도면을 참조해서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 살펴본다.Hereinafter, with reference to the drawings looks at in detail a preferred embodiment of the present invention.
본격적인 설명에 앞서 본 명세서에서 사용될 몇 가지 용어를 살펴보면, 『초기기체』란 실질적인 폐기물 처리공정 이전에 폐기물에 기(旣) 함유된 기체성분을 의미하고, 『혼합기체』란 폐기물의 열분해 중에 발생되는 수증기 및 기타의 모든 기체성분을 의미하며, 『완전연소기체』란 혼합기체의 완전연소를 통해서 대기오염 공해배출가스 등의 유해성분이 제거된 기체성분을 의미하는바, 이들은 이하에서 일관되게 동일한 의미로 사용될 것이다.Looking at some terms to be used in the present specification prior to the full description, "super gas" refers to a gas component contained in the waste prior to the actual waste treatment process, and "mixed gas" refers to a gas generated during pyrolysis of waste. Means steam and all other gas components, and `` complete combustion gas '' means a gas component from which harmful components such as air pollution emission gases are removed through the complete combustion of a mixed gas. Will be used.
그 외 필요한 용어는 해당 부분에서 별도로 정의한다.Other necessary terms are defined separately in that section.
첨부된 도 2 는 본 발명에 따른 연소로(100)를 나타낸 사시도이다.2 is a perspective view showing a
보이는 것처럼, 본 발명에 따른 연소로(100)는 외형상 원통 내지는 이와 유사한 다각형의 통 형상을 나타내며, 그 일측에는 초기기체와 혼합기체 등의 연소대상기체가 공급되는 공급관(128)과 완전연소기체가 배출되는 배출관(129)이 구비되어 있다. 따라서 외부의 연소대상기체가 공급관(128)을 통해 공급되면 연소 로(100) 내부에서 완전연소되어 배출관(129)을 통해 완전연소기체가 배출된다.As can be seen, the
이를 위한 연소로(100)의 내부구조가 도 3 내지 도 5에 나타나 있다. 이때 도 3은 본 발명에 따른 연소로(100)의 분해 사시도이고, 도 4는 길이방향에 따른 경사 단면도이며, 도 5는 정 단면도이다.An internal structure of the
보이는 것처럼 본 발명에 따른 연소로(100)는 실질적인 외형을 이루는 외부탱크(110) 내에 중간탱크(120)와 내부탱크(130)가 차례로 내장된 구조를 보인다.As shown, the
이때 외부탱크(110)는 외부로부터 독립된 내부의 밀폐공간을 정의하도록 관 형상의 측면(112)을 비롯한 양 끝단의 선후단면(114,116)을 갖춘 통 형상을 보이며, 그 내면을 따라서는 소정두께의 단열층(118)이 구비될 수 있다. 그리고 외부탱크(110)에 실장되는 중간탱크(120)는 외부탱크(110)와 유사하게 관 형상의 측면(122)을 비롯한 양 끝단의 선후단면(124,126)을 갖춘 동양(同樣)의 통 형상을 나타낼 수 있지만, 그 측면(122)의 외경은 외부탱크(110)의 측면(112) 내경 보다 작아 이들 사이로 독립된 별도의 공간이 정의되고, 중간탱크(120)의 임의의 일 끝단인 선단면(124)에는 연소대상기체가 공급되는 공급관(128)과 완전연소기체가 배출되는 배출관(129)이 각각 구비되어 외부탱크(110)를 관통하고 있다. 또한 중간탱크(120)에 실장되는 내부탱크(130)는 관 형상의 측면으로 이루어지되, 그 내부가 공급관(128)에 연결되도록 임의의 일 끝단은 중간탱크(120)의 선단면(124)에 밀착되고, 전체적인 길이는 중간탱크(120) 보다 작아 개방된 타 끝단은 중간탱크(120)의 후단면(126)으로부터 일정정도 이격되어 있다.At this time, the
그 결과 본 발명에 따른 연소로(100)에는 서로 연결된 네 개의 공간이 정의 된다.As a result, four spaces connected to each other are defined in the
다시 말해, 편의상 도면에서와 같이 외부탱크(110)와 중간탱크(120)와 내부탱크(130)가 동일 중심축을 공유하는 원통형상으로서, 중간탱크(120)의 선후단면(124,126)이 외부탱크(110)의 선후단면(114,116)에 각각 밀착된다는 전제 하에, 이들 네 개의 공간은 외부탱크(110)의 측면(112)과 중간탱크(120)의 측면(122) 사이로 정의된 밀폐된 발열공간(A)과, 내부탱크(130)의 내부공간에 해당되며 공급관(128)과 연결된 제 1 연소공간(B)과, 내부탱크(130)와 중간탱크(120) 측면(122) 사이에 해당되며 배출관(129)과 연결된 제 2 연소공간(C)과, 내부탱크(130)의 개방된 타 끝단으로부터 중간탱크(120)의 후단면(126) 사이에 해당되며 제 1 및 제 2 연소공간(B,C)을 연결하는 가열공간(D)으로 구분될 수 있다.In other words, for convenience, the
이때, 본 발명에 따른 연소로(100)는 상기한 네 개 공간, 다시 말해 발열공간(A)과 제 1 및 제 2 연소공간(B,C)과 가열공간(D)의 상호 위치관계를 만족시키는 한 세부적인 형태에서 다소 변형될 수 있다.At this time, the
즉, 본 발명에 따른 연소로(100)는 외부탱크(110)와 중간탱크(120)에 의해 그 사이로 독립된 발열공간(A)이 정의되고, 중간탱크(120)와 내부탱크(130)에 의해 각각, 내부탱크(130)의 내부공간에 해당되며 공급관(128)이 연결된 제 1 연소공간(B)과, 발열공간(A)과 제 1 연소공간(B) 사이인 것과 동시에 중간탱크(120)와 내부탱크(130) 사이에 해당되며 배출관(129)이 연결된 제 2 연소공간(C)과, 제 1 및 제 2 연소공간(B,C)을 연결하는 가열공간(D)이 서로 연통되게 정의된 것으로, 이를 만족시키는 어떠한 변형도 가능하다. 예컨대, 외부탱크(110)와 중간탱크(120)와 내부탱크(130)가 서로 다른 통 형상으로서 중심축을 공유하지 않아도 되고, 내부탱크(130)의 일 끝단에 별도의 선단면이 갖추어지는 대신, 여기에 공급관(128)이 구비되어 중간탱크(120)와 외부탱크(110)를 차례로 관통하는 것도 가능하며, 중간탱크(120)의 선후단면(124,126)이 외부탱크(110)의 선후단면(114,116)에 밀착되지 않아도 무방하다. 이에 대해서는 후술하는 내용을 통해 당업자라면 쉽게 이해될 수 있다.That is, the
그리고 이러한 본 발명에 따른 연소로(100)의 발열공간(A)에는 고온의 열을 발하는 제 1 히팅수단(134)이 내장되고, 가열공간(D)에는 고온의 열을 발함과 동시에 그 내부로 기체의 침투 및 추출을 자유로이 허용하는 가열수단(136)이 충진된다. 이때, 제 1 히팅수단(134)은 선형(線形)의 전열히터 또는 화염을 제공하는 버너 등이 사용될 수 있고, 가열수단(136)은 전기 또는 화염에 의해 고온의 열을 발하도록 열선을 불규칙하게 뭉친 열선뭉치 및/또는 전도성이 큰 금속재질로 이루어진 열저장소재 등이 사용될 수 있다. 이중, 열선뭉치를 사용하는 경우에는 그 사이사이 공간을 통해서 기체가 자유로이 이동할 수 있고, 열저장소재를 사용하는 경우에는 일정크기의 덩어리 또는 알갱이 형태를 나타내도록 하여 그 사이사이로 기체가 자유로이 이동할 수 있도록 한다.In the heat generating space (A) of the
이에 따라 연소로(100)의 공급관(128)으로 공급되는 연소대상기체는 제 1 연소공간(B)과 가열공간(D)과 제 2 연소공간(C)을 차례로 경유한 후 배출관(129)을 통해서 배출되는데, 이 과정 중에 연소대상기체는 제 1 히팅수단(134)에 의해 고온환경이 조성된 제 1 연소공간(B)을 통과하면서 1차 연소되고, 가열공간(D)의 가열 수단(136)을 통과하면서 2차 연소되며, 제 1 히팅수단(134)에 의해 고온환경이 조성된 제 2 연소공간(C)을 통과하면서 3차 연소된다. 그 결과 배출관(129)으로는 3차 연소에 의한 완전연소기체가 배출된다.Accordingly, the combustion counter body supplied to the
이 경우 특히 본 발명에 따른 연소로(100)의 제 1 및 제 2 연소공간(B,C)에는 각각 연소대상기체와 고온환경의 접촉시간 및 접촉면적을 최대화하는 제 1 및 제 2 와류발생부재(138,140)가 갖추어질 수 있다. 이때 제 1 와류발생부재(138)는 내부탱크(130)의 길이방향을 따라 실장되어 공급관(128)으로부터 가열공간(D)에 이르는 나선형의 이동경로를 제공하는 스크류(screw)가 사용될 수 있고, 제 2 와류발생부재(140)는 중간탱크(120)와 내부탱크(130) 사이로 실장되어 가열공간(D)으로부터 배출관(129)에 이르는 나선형의 이동경로를 제공하는 또 다른 스크류가 사용될 수 있다.In this case, in particular, the first and second vortex generating members in the first and second combustion spaces B and C of the
그 결과 공급관(128)을 통해서 제 1 연소공간(B)으로 공급된 연소대상기체는 제 1 와류발생부재(138)에 의해 나선형으로 회전하면서 제 1 연소공간(B)을 통과한 후 가열공간(D)으로 전달되고, 가열공간(D)을 경유해온 기체는 제 2 와류발생부재(140)에 의해 나선형으로 회전하면서 제 2 연소공간(C)을 통과하여 배출관(129)으로 배출되는바, 그 과정을 다시 한번 자세히 살펴보면, 공급관(128)으로 공급된 연소대상기체는 제 1 와류발생부재(138)에 의해 나선형으로 회전하면서 제 1 연소공간(B)을 통과하는 과정 중에 제 1 히팅수단(134)에 의해 제 1 연소공간(B)에 조성된 고온환경과의 접촉면적 및 접촉시간이 크게 증가되어 충분한 1차 연소반응이 진행되고, 가열공간(D)에서는 가열수단(136)의 사이사이를 통과하는 과정 중에 직 접적인 접촉면적 및 접촉시간이 크게 증가되어 충분한 2차 연소반응이 진행되며, 제 2 와류발생부재(140)에 의해 나선형으로 회전하면서 제 2 연소공간(C)을 통과하는 과정 중에 제 1 히팅수단(134)에 의해 제 2 연소공간(C)에 조성된 고온환경과의 접촉면적 및 접촉시간이 크게 증가되므로 충분한 3차 연소반응이 진행된다.As a result, the combustion counterbody supplied to the first combustion space B through the
따라서 배출관(129)으로부터는 완전연소에 의한 완전연소기체가 배출된다.Therefore, the complete combustion gas by the complete combustion is discharged from the
이때 필요하다면 제 1 와류발생부재(138)의 회전축을 별도의 또 다른 히팅수단으로 활용하거나 또는 도면에서와 같이 해당위치로 제 2 히팅수단(135)을 관통 배치시킴으로서 더욱 향상된 완전연소의 효과를 기대할 수 있다. 이때 제 2 히팅수단(135)은 선형의 전열히터가 사용될 수 있다.At this time, if necessary, by utilizing the rotation axis of the first
한편, 이상에서 살펴본 연소로(100)는 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템에 적용될 경우 보다 효과적일 수 있다. 첨부된 도 6은 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템을 간략하게 나타낸 블록도이다.On the other hand, the
보이는 것처럼, 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템은 열분해로(150)와 진공생성부(200) 그리고 앞서의 연소로(100)를 포함한다.As can be seen, the waste treatment system according to the present invention comprises a
이중 열분해로(150)는 폐기물이 투입되는 고온의 독립된 열분해공간(E)을 제공함에 따라 폐기물의 열분해를 진행하는 부분이고, 진공생성부(200)는 열분해로(150)의 열분해공간(E)에 폐기물이 투입된 후 열분해 완료에 이르기까지 열분해공간(E)에 일정한 진공을 조성 및 유지시키는 부분이며, 연소로(100)는 진공생성부(200)에 의한 열분해공간(E)의 진공조성 및 유지의 과정 중에 열분해공간(E)으로 부터 인출되는 초기기체와 혼합기체를 연소시켜 완전연소기체를 배출하는 부분이다.The
이때 특히 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템의 열분해로(150)는 고온의 제 3 연소공간(F)을 별도로 제공함에 따라 연소로(100)에서 배출된 완전연소기체를 다시 한번 연소시킬 수 있는 것을 특징으로 하는바, 이하에서는 구분을 위해 연소로(100)에서 배출된 완전연소기체를 1차 완전연소기체라 하고, 열분해로(150)의 제 3 연소공간(F)에서 배출된 완전연소기체를 2차 완전연소기체라 한다.In this case, in particular, the
그밖에도 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템에는 냉각부(250)와, 재처리부(300)가 포함될 수 있고, 그 외에 외기공급수단(400)을 비롯한 압력계측기(410)와 안전변(Safety valve : 420)과 필터(430) 그리고 다수의 밸브(V1 내지 V7, C1 내지 C5, A1 및 A2)가 마련될 수 있다.In addition, the waste treatment system according to the present invention may include a
이중 냉각부(250)는 열분해로(150)의 열분해공간(E)과 진공생성부(200) 사이로 개재되어 폐기물의 열분해 중에 발생되는 혼합기체를 냉각하는 역할을 하고, 재처리부(300)는 냉각부(250)의 냉각동작 중에 발생된 액체와 더불어 열분해로(150)의 제 3 연소공간(F)으로부터 배출된 2차 완전연소기체를 적절히 처리해서 외부로 최종 배출하는 부분이다. 또한 외기공급수단(400)은 연소로(100)로 공급되는 초기 및 혼합기체에 각각 산소를 포함한 외부공기를 혼입시켜 연소반응을 촉진함과 동시에 폐기물 처리시스템의 청소를 위한 외부공기를 제공하며, 압력계측기(410)와 안전변(420)과 필터(430)와 다수의 밸브(V1 내지 V7, C1 내지 C5, A1 및 A2)는 각각 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템의 운용상 편의와 안전을 도모하는 부분이다.The
각각을 상세히 살펴본다.Look at each one in detail.
먼저, 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템의 열분해로(150)는 폐기물의 열분해와 함께 연소로(100)에서 배출된 1차 완전연소기체를 또 다시 연소시켜 2차 완전연소기체를 배출하는 기능을 한다.First, the
이를 위한 열분해로(150)의 세부적인 구성에 대해 도 7과 도 8을 함께 참조해서 살펴본다. 이때 도 7은 본 발명에 따른 열분해로(150)의 외관을 나타낸 사시도이고, 도 8은 내부 구조도이다.A detailed configuration of the
보이는 것처럼 본 발명에 따른 열분해로(150)는 외관을 이루는 아우터탱크(outer tank : 160) 내에 별도의 인너탱크(inner tank : 170)가 실장된 형태를 나타낸다. 따라서 인너탱크(170) 내에는 독립된 열분해공간(E)이 정의되고, 아우터탱크(160)와 인너탱크(170) 사이로는 독립된 제 3 연소공간(F)이 정의된다.As can be seen, the
그리고 제 3 연소공간(F)에는 연소관(180) 및 히터(190)가 마련된다.In the third combustion space F, a
이때 편의상 인너탱크(170)를 먼저 살펴보면, 이는 폐기물이 투입되어 이를 열분해 시키는 부분으로서 밀폐된 내부의 열분해공간(F)을 정의하는 원통 또는 이와 유사한 통 형상을 나타낼 수 있고, 일측에는 폐기물의 투입을 위한 호퍼(172) 및 이를 밀폐하는 호퍼도어(173)가 구비되며, 그 외에도 열분해공간(F)의 초기기체와 혼합기체를 배출할 수 있는 적어도 하나의 제 1 접속구(174)가 구비되어 아우터탱크(160)를 관통한다. 또한 인너탱크(170)의 일측에는 폐기물의 처리완료 후 잔류물인 소각재 등을 추출하기 위한 토출구(176)가 구비되어 아우터탱크(160)를 관 통하며, 여기에는 폐기물의 열분해 과정을 외부에서 관찰할 수 있도록 내열유리 또는 석영재질로 이루어진 투시창(177)이 개폐 가능하게 부설될 수 있다.At this time, for convenience, the
다음으로 아우터탱크(160)는 인너탱크(170)를 수용해서 그 사이로 별도의 밀폐된 제 3 연소공간(F)을 정의하는 부분으로, 이를 위한 아우터탱크(160)는 인너탱크(170)와 유사한 원통 내지는 이와 유사한 통 형상을 나타낼 수 있고, 일측에는 제 3 연소공간(F)의 제 2 완전연소기체를 배출할 수 있는 적어도 하나의 제 2 접속구(162)가 구비되어 있다. 또한 아우터탱크(160)의 적어도 일측에는 후술하는 연소관(180) 및 히터(190)의 수선과 교체 등을 위해 개폐 가능한 도어(164)가 마련될 수 있는데, 바람직하게는 도면에 나타난 것처럼 아우터탱크(160)의 좌우 양측면이 모두 도어(164)로 이루어질 수 있다.Next, the
더불어 비록 도면상에 표시되지 않았지만 아우터탱크(160) 내면에는 단열재에 의한 소정두께의 단열층이 구비될 수 있다.In addition, although not shown in the drawings, the inner surface of the
그리고 아우터탱크(160)와 인너탱크(170) 사이의 제 3 연소공간(F)에 설치된 연소관(180)은 도면에서와 같이 한 쌍으로 이루어질 수 있는바, 각각의 연소관(180) 일단은 아우터탱크(160)를 관통함으로써 외부로 노출되어 연소로(100)의 제 1 완전연소기체가 공급되는 공급구(182)를 이루고, 그 이후 단은 아우터탱크(160)와 인너탱크(170) 사이의 길이방향을 따라 지그재그로 왕복하면서 하향하되 인너탱크(170)의 외면과 일정간격을 유지하도록 양 방향에서 감싸 두르는 형태를 나타낼 수 있으며, 각각의 연소관(180) 중 가장 낮은 위치의 타단에는 복수의 분사홀(184)이 관통된 상태로 타 끝단은 밀폐되어 있다.In addition, the
이어서, 연소관(180)과 함께 제 3 연소공간(F)에 설치된 히터(190)로는 복수개의 선형 전열히터가 사용될 수 있고, 이들 각각은 인너탱크(160)의 길이방향을 따라 배열된 상태로 인너탱트(160)의 외면을 두르듯 일정간격의 원형으로 배치될 수 있다. 더불어 인너탱크(160)의 중심축 근처에는 길이방향을 따르는 관통홀(178)이 관통될 수 있으며, 여기에는 복수의 히터(190) 중 적어도 하나가 삽입될 수 있다.Subsequently, a plurality of linear heat transfer heaters may be used as the
이러한 본 발명에 따른 열분해로(150)를 도 6에서 살펴보면, 인너탱크(170)의 제 1 접속구(174)는 진공생성부(200)에 연결되고, 아우터탱크(160)의 제 2 접속구(162)는 재처리부(300)에 연결되며, 연소관(180)의 공급구(182)는 연소로(100)의 배출관(129)에 연결된 것을 확인할 수 있다.Referring to the
이에 따라, 호퍼(172)를 통해 인너탱크(170)의 열분해공간(E)으로 폐기물이 투입된 후 호퍼도어(173)가 밀폐되면, 진공생성부(200)에 의해 열분해공간(E)의 초기기체가 제 1 접속구(174)를 통해서 강제로 인출되어 열분해공간(E)에 진공이 조성된다. 이어서 히터(190)의 발열로 열분해공간(E)이 소정온도에 다다르면 폐기물의 열분해가 진행되는데, 이 과정 중에 발생되는 혼합기체는 진공생성부(200)에 의해 제 1 접속구(174)를 통해서 강제로 인출되며, 이로써 열분해공간(E)의 진공은 일정하게 유지된다.Accordingly, when waste is introduced into the pyrolysis space E of the
한편, 진공생성부(200)에 의해 열분해로(150)의 열분해공간(E)으로부터 인출된 초기기체와 혼합기체는 각각 연소로(100)로 공급되어 연소된 후 제 1 완전연소기체의 형태로 배출되고, 이는 다시 연소관(180)의 공급구(182)를 통해서 열분해 로(150)의 제 3 연소공간(F)으로 공급되어 연소관(180)을 따라 이동되는 과정 중에 고온의 히터(190)에 의해 또 다시 연소되며, 분사홀(184)을 통해 제 3 연소공간(F)에 분사된 후 제 2 접속구(162)를 통해 배출되는 과정 중에 고온의 히터(190)와 직접적인 접촉을 통해 재차 연소된 다음 제 2 완전연소기체의 형태가 된다.Meanwhile, the initial gas and the mixed gas drawn out from the pyrolysis space E of the
그리고 제 2 완전연소기체는 후술하는 재처리부(200)로 공급되어 소정의 처리과정을 마친 후 외부로 최종 배출된다.The second complete combustion gas is supplied to the
이상의 내용을 토대로, 본 발명에 따른 열분해로(150)는 폐기물의 투입 후 열분해 완료에 이르는 전(全) 과정에 걸쳐 인너탱크(170)의 열분해공간(E)에 일정한 진공이 조성 및 유지되므로 이상적인 폐기물의 열분해를 진행할 수 있고, 유해물질의 발생을 억제할 수 있다. 또한 인너탱크(170)의 열분해공간(E)으로부터 인출된 초기기체와 혼합기체는 각각 연소로(100)에서 1차 완전연소기체로 연소된 후, 열분해로(150)의 제 3 연소공간(F)에서 또 다시 연소되어 더욱 안정적인 제 2 완전연소기체가 된다.Based on the above, the
그 결과 제 2 완전연소기체는 대기오염 공해배출가스의 함유량이 0인 완전연소의 형태를 나타내며, 열분해로(150)의 제 3 연소공간(F)에서 진행되는 연소반응은 폐기물의 열분해를 위한 히터(190)의 발열에 의하므로 열효율을 크게 향상시킬 수 있다.As a result, the second complete combustion gas has a form of complete combustion in which the air pollution emission gas content is 0, and the combustion reaction proceeding in the third combustion space F of the
다시 도 6으로 돌아와서, 진공생성부(200)는 폐기물의 투입 후 열분해 완료에 이르기까지 열분해로(150)의 열분해공간(E)에 일정한 진공이 조성 및 유지되도 록 인너탱크(170)의 제 1 접속구(174)를 통해서 초기기체와 혼합기체를 인출하는 부분으로, 이를 위한 복수개의 진공펌프(vacuum pump : 210,220)와 버퍼탱크(buffer tank : 230)를 포함한다.6, the
이중 복수개의 진공펌프(210,220)는 각각 폐기물의 투입 후 인너탱크(170)의 열분해공간(E)으로부터 초기기체를 흡입하여 연소로(100)에 공급함으로서 열분해공간(E)의 초기진공을 조성하는 제 1 진공펌프(210)와, 폐기물의 열분해 중에 발생되는 열분해공간(E)의 혼합기체를 지속적으로 흡입하여 초기진공을 유지시키는 제 2 진공펌프(220)로 구분될 수 있고, 버퍼탱크(230)는 제 2 진공펌프(220)와 연소로(100) 사이로 개재되어 제 2 진공펌프(220)로부터 전달되는 혼합기체를 저장한 후 일정한 압력으로 연소로(100)에 전달하는 역할을 한다.Among the plurality of
이때 제 2 진공펌프(220)에 의해 열분해공간(E)으로부터 인출된 혼합기체를 버퍼탱크(230)에 경유시키는 이유는, 연소로(100)로 공급되는 혼합기체의 압력을 일정하게 조절하여 연소로(100)의 연소효율을 최상으로 유지시키기 위한 것으로, 초기기체는 그 양이 많지 않으므로 굳이 버퍼탱크(230)에 경유시킬 필요가 없지만, 혼합기체는 수 시간에 걸쳐 지속적으로 배출되므로 버퍼탱크(230)에 저장한 후 일정한 압력으로 연소로(100)에 공급할 필요가 있다. 이때 버퍼탱크(230)에는 내부압력을 감지하는 압력계측기(410)가 장착될 수 있고, 연소로(100)와 버퍼탱크(230) 사이에는 압력계측기(410)의 감지압력이 기준치 이상에 도달할 경우에 버퍼탱크(230)에 저장된 혼합기체를 일정한 압력으로 연소로(100)로 공급하는 제 1 제어밸브(A1)가 마련될 수 있다. 아울러 인너탱크(170)와 제 1 진공펌프(210) 사이로 는 별도의 필터(430)를 개재해서 초기기체에 함유된 수증기 및 기타 먼지 등의 이물질을 걸러 제거할 수 있고, 이를 통해서 제 1 진공펌프(210)의 손상을 방지할 수 있다..At this time, the reason why the mixed gas drawn out from the pyrolysis space E by the
한편, 폐기물의 열분해 중에 인너탱크(170)의 열분해공간(E)으로부터 인출된 혼합기체는 고온이다. 하지만 이 같은 고온의 혼합기체를 제 2 진공펌프(220)와 버퍼탱크(230)에 직접 전달할 경우, 제 2 진공펌프(220)의 성능을 저하시키고 버퍼탱크(230)의 부피가 무리하게 커지는바, 이를 해소할 수 있도록 인너탱크(170)와 제 2 진공펌프(220) 사이로는 냉각부(250)가 개재된다.On the other hand, the mixed gas withdrawn from the thermal decomposition space E of the
이러한 냉각부(250)는 도면에서와 같이 둘 이상의 냉각장치(260)를 줄지어 배치함으로써 냉각효율을 더욱 높일 수 있고, 각각의 냉각장치(260)는 혼합기체가 통과하는 내부공간에 냉기(冷氣) 또는 냉각수가 흐르는 냉각관을 배열한 형태를 나타낼 수 있다. 그 결과 인너탱크(170)의 열분해공간(E)으로부터 인출된 혼합기체는 냉각장치(260)를 통과하면서 상대적으로 낮은 온도의 냉각관에 부딪혀 냉각된 후 제 2 진공펌프(220)를 경유해서 버퍼탱크(230)에 저장된다.The
다음으로, 재처리부(300)는 열분해로(150)의 제 3 연소공간(F)으로부터 배출되는 제 2 완전연소기체를 적절히 처리하여 외부로 최종 배출하는 것과 동시에, 냉각부(250)의 냉각과정 중에 발생된 액체를 처리하는 역할을 한다. 이중 후자의 역할을 간략하게 살펴보면, 앞서 냉각부(250)의 냉각장치(260)는 혼합기체를 냉각 관에 부딪혀 냉각시키는 냉각원리를 나타낼 수 있다 하였는바, 냉각관 외면에 결로(結露)에 의한 액체가 발생될 수 있고, 이러한 액체는 폐기물의 열분해에 따른 혼합기체에 의한 것이므로 대기오염 공해배출가스 성분을 비롯한 기타 유해성분이 포함될 수 있다.Next, the
따라서 재처리부(300)는 전자의 역할, 다시 말해 열분해로(150)의 제 3 연소공간(F)으로부터 배출되는 제 2 완전연소기체를 적절히 처리하여 외부로 최종 배출하는 것과 동시에, 후자의 역할을 위해서 냉각부(250)의 냉각동작 중에 발생된 액체를 기화시킨 후 냉각함으로써 액체성분과 기체성분으로 분리한 후, 이중 액체성분은 정화수의 형태로 최종 배출하는 반면, 기체성분은 연소로(100)에 공급한다.Therefore, the
이를 위한 재처리부(300)는 액체저장탱크(310)와, 기화기(320)와, 제 1 및 제 2 냉각저장탱크(340,350)와, 정화기(360)를 포함하고, 그밖에 필요하다면 집진기(370)를 갖출 수 있다.The
이중 액체저장탱크(310)는 냉각장치(260)의 결로를 수집 및 저장하고, 기화기(320)는 액체저장탱크(310)에 저장된 액체와 열분해로(150)의 제 3 연소공간(F)으로부터 배출된 제 2 완전연소기체의 잠열(潛熱)을 열 교환시켜 액체를 수증기로 기화시키는 역할을 하는바, 이를 위해 제 2 완전연소기체가 통과하는 별도의 금속관을 코일(coil) 형상으로 권취시킨 열교환기(322)가 내장될 수 있다. 이로써 액체저장탱크(310)에 저장된 액체는 기화기(320)로 공급된 후, 고온의 제 2 완전연소기체가 통과하는 열교환기(322)에서 수증기로 기화된다. 이때 필요하다면 액체저장탱크(310)와 기화기(320) 사이로는 액체의 강제수송을 위한 송수펌프(315)가 개 재될 수 있다.The dual
다음으로 제 1 냉각저장탱크(340)는 기화기(320)의 열교환기(322)를 통과해온 제 2 완전연소기체를 저장해서 냉각시키는 역할을 하고, 제 2 냉각저장탱크(350)는 기화기(320)에서 기화된 수증기를 저장 및 냉각해서 액체성분과 기체성분으로 분리한 후 기체성분을 연소로(100)에 공급한다. 이때 도면을 통해 알 수 있듯이 제 1 및 제 2 냉각저장탱크(340,350)는 실질적으로 동일한 역할을 하지만, 관로(管路)의 연결에 의해서 제 1 냉각저장탱크(340)는 제 2 완전연소기체의 냉각에 따른 액체 및 기체성분을 각각 정화기(360)로 전달하고, 제 2 냉각저장탱크(350)는 수증기의 냉각에 따른 액체성분을 정화기(360)로 전달하는 반면 수증기의 냉각에 따른 기체성분은 연소로(100)로 공급한다.Next, the first
그리고 정화기(360)는 제 1 및 제 2 냉각저장탱크(340,350)로부터 전달된 제 2 완전연소기체와 액체성분에 오존(O3) 등을 가하여 정화수와 정화기체의 형태로 최종 배출하며, 집진기(370)는 정화기체로부터 먼지 등의 이물질을 걸러 제거하는 역할을 한다.The
이어서, 외기공급수단(400)은 송풍기나 기타 회전팬으로 이루어질 수 있다.Subsequently, the external air supply means 400 may be formed of a blower or other rotating fan.
그리고 이러한 외기공급수단(400)은 폐기물의 열분해 중에는 버퍼탱크(230)로부터 연소로(100)로 공급되는 혼합기체에 산소가 포함된 외부공기를 혼입시키고, 폐기물의 열분해 완료 후에는 인너탱크(170)를 제외한 본 발명에 따른 폐기물 처리 시스템의 각 부분으로 외부공기를 강제 순환시켜 청소하는 역할을 한다. 이때 필요하다면 재처리부(300)의 집진기(370)를 통과한 정화기체가 외기공급수단(400)으로 공급될 수 있다.In addition, the external air supply means 400 mixes external air containing oxygen in the mixed gas supplied from the
아울러 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템에는 압력계측기(410) 및 안전변(420)을 비롯한 필터(430)와 다수의 밸브(V1 내지 V7, C1 내지 C5, A1 및 A2)가 동원될 수 있는바, 이중 압력계측기(410)와 필터(430)에 대해서는 해당 부분에서 살펴보았고, 안전변(420)은 인너탱크(170)의 내부압력을 감지한다.In addition, the waste treatment system according to the present invention can be mobilized
그리고 다수의 밸브(V1 내지 V7, C1 내지 C5, A1 및 A2)는 필요에 따라서 적당한 위치에 일정기능을 갖춘 적절한 수량으로 부설될 수 있지만, 일례로 유체의 이동경로를 단속하는 복수개의 단속밸브(stop valve : V1 내지 V7)와, 유체의 이동방향을 정해진 일 방향으로만 제한하는 복수개의 체크밸브(check valve : C1 내지 C5)와, 유체의 단속은 물론 유량제어의 기능을 갖춘 복수개의 제어밸브(control valve : A1 및 A2)가 사용될 수 있다.And a plurality of valves (V1 to V7, C1 to C5, A1 and A2) can be laid in a suitable quantity with a certain function at a suitable position as needed, for example, a plurality of intermittent valves for regulating the flow path of the fluid ( stop valve (V1 to V7), a plurality of check valves (C1 to C5) for restricting the flow direction of the fluid to only one predetermined direction, and a plurality of control valves for controlling flow as well as controlling the flow rate (control valves A1 and A2) can be used.
이중에서 단속밸브(V1 내지 V7)로는, 인너탱크(170)의 제 1 접속구(162)와 제 1 진공펌프(210) 사이로 개재되어 초기기체의 흐름을 단속하는 제 1 단속밸브(V1)와, 필터(430)와 버퍼탱크(230)를 연결해서 필터(430) 내부에 집진된 수증기나 먼지 등을 버퍼탱크(230)로 전달하는 제 2 단속밸브와(V2), 액체저장탱크(310)와 송수펌프(315) 사이로 개재되어 액체저장탱크(310)로부터 기화기(320)로 공급되는 액체의 흐름을 단속하는 제 3 단속밸브(V3)와, 외기공급수단(400)과 냉각부(250) 사이로 개재되어 냉각부(250)로 공급되는 외부공기의 흐름을 단속하는 제 4 단속밸브(V4)와, 외기공급수단(400)과 버퍼탱크(230) 사이로 개재되어 버퍼탱크(230)로 공급되는 외부공기의 흐름을 단속하는 제 5 단속밸브(V5)와, 냉각부(250)와 연소로(100)를 직접 연결하거나 단속함으로서 필요에 따라 냉각부(250)의 혼합기체를 연소로(100)로 직접 공급하는 제 6 단속밸브(V6)와, 냉각부(260)와 액체저장탱크(310) 사이로 개재되어 결로에 의한 액체의 흐름을 단속하는 제 7 단속밸브(V7)를 포함한다. 이때 특히 제 6 단속밸브(V6)를 제외한 나머지 단속밸브(V1 내지 V5, V7)는 소정의 알고리즘에 따라 자동적으로 개폐되는 자동밸브일 수 있고, 제 6 밸브(V6)는 사용자의 선택에 따라 개폐되는 수동밸브인 것이 바람직하다.Among the intermittent valves V1 to V7, a first intermittent valve V1 interposed between the
아울러 체크밸브(C1 내지 C5)로는 냉각부(250)와 제 2 진공펌프(220) 사이로 개재되어 혼합기체가 제 2 진공펌프(220)를 향해서만 흐를 수 있도록 제한하는 제 1 체크밸브(C1)와, 제 2 진공펌프(220)와 버퍼탱크(230) 사이로 개재되어 혼합기체가 버퍼탱크(230)를 향해서만 흐를 수 있도록 제한하는 제 2 체크밸브(C2)와, 제 1 진공펌프(210)와 연소로(100) 사이로 개재되어 초기기체가 연소로(100)를 향해서만 흐를 수 있도록 제한하는 제 3 체크밸브(C3)와, 버퍼탱크(230)와 연소로(100) 사이로 개재되어 혼합기체가 연소로(100)를 향해서만 흐를 수 있도록 제한하는 제 4 체크밸브(V4)와, 제 2 냉각저장탱크(350)와 연소로(100) 사이로 개재되어 수증기의 기화 및 냉각에 따른 기체성분이 연소로(100)를 향해서만 흐를 수 있도록 제한하는 제 5 체크밸브(C5)를 포함한다.In addition, the check valves C1 to C5 are interposed between the cooling
마지막으로 제어밸브(A1,A2)는 버퍼탱크(230)와 연소로(100) 사이로 개재되 어 버퍼탱크(230)의 혼합기체를 단속하거나 일정한 압력으로 연소로(100)에 공급하는 제 1 제어밸브(A1)와, 외기공급수단(400)과 연소로(100) 사이로 개재되어 연소로(100)에 공급되는 초기 및 혼합기체에 산소를 포함한 외부공기를 일정한 압력으로 혼입시키는 제 2 제어밸브(A2)를 포함한다.Finally, the control valves A1 and A2 are interposed between the
이하, 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템을 이용한 폐기물 처리방법을 살펴본다.Hereinafter, a waste treatment method using a waste treatment system according to the present invention will be described.
이를 위해 첨부된 도 9 내지 도 11을 참조하는데, 이들은 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템의 폐기물 처리과정을 순서대로 나타낸 공정 블록도이다. 이때 편의상 도 9 내지 도 11에 있어서 설명에 필요한 부분을 상대적으로 진하게 표시하였는고, 이들은 실질적으로 각 단계에 따른 유체의 이동경로를 나타낸다.For this, reference is made to the accompanying Figures 9 to 11, which are process block diagrams showing in sequence the waste treatment of the waste treatment system according to the present invention. In this case, for convenience, the parts necessary for explanation are relatively darkened in FIGS. 9 to 11, and these represent substantially the movement paths of the fluid according to each step.
먼저, 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템을 이용한 폐기물 처리방법을 위해서는 연소로(100)의 가열이 선행되고, 이후 열분해장치(150)의 호퍼(172)를 통해 인너탱크(170)의 열분해공간(E)에 폐기물이 투입된 다음 밀폐된다.First, the waste treatment method using the waste treatment system according to the present invention is preceded by the heating of the
이어서 연소로(100)의 온도가 적정수준, 예컨대 800 내지 850℃ 정도에 달하면 제 1 진공펌프(210)의 가동으로 인너탱크(170)의 열분해공간(E)으로부터 초기기체가 인출되어 진공이 조성된다. 이를 위해 제 1 단속밸브(V1)가 온 되고, 나머지 단속밸브(V2 내지 V7)는 오프상태를 유지하는바, 열분해공간(E)으로부터 인출된 초기기체는, 도 9와 같이, 필터(430)와 제 1 진공펌프(210)를 거쳐 연소로(100)로 전달되며, 동시에 냉각부(250)의 냉각장치(260)에도 진공이 조성된다.Subsequently, when the temperature of the
한편, 해당 단계에서 연소로(100)는 이미 초기기체의 완전연소에 필요한 800 내지 850℃에 도달하였고, 따라서 초기기체는 연소로(100)를 통과하는 동안 완전연소되어 제 1 완전연소기체가 된다. 이후 열분해로(150)의 제 3 연소공간(F)에 전달된 제 1 완전연소기체는 제 3 연소공간(F)의 온도에 따라서 또 다시 연소되는 등의 추가적인 연소 과정을 거친 후 기화기(320)의 열교환기(322)와 제 1 냉각저장탱크(340)와 정화기(360)를 거쳐 정화수 및 정화기체의 형태로 최종 배출되고, 이중 정화기체는 집진기(370)에 의해 이물질이 제거된다. 이때 초기기체를 냉각부(260)에 경유시키지 않는 이유는 인너탱크(170)이 열분해공간(E)이 완전히 가열되지 않아 초기기체의 온도가 높지 않기 때문이며, 이 경우에 그 양 또한 많지 않으므로 연소로(100)를 통과시키는 것만으로도 충분한 완전연소의 효과를 얻을 수 있다.On the other hand, in this stage, the
이어서 인너탱크(170)의 열분해공간(E)이 적정온도, 예컨대 150℃ 이상 가열되면 폐기물의 열분해가 본격적으로 진행되고, 혼합기체가 발생되어 인너탱크(170)의 내부압력이 상승한다.Subsequently, when the pyrolysis space E of the
이에 따라 도 10과 같이 제 1 단속밸브(V1)를 오프(off) 시키는 것과 동시에 제 1 진공펌프(210)의 가동을 중단하고, 제 2 진공펌프를(220) 가동시키면 인너탱크(170)의 열분해공간(E)에서 발생되는 혼합기체는 냉각부(250)를 통해서 버퍼탱크(230)로 전달되며, 이로써 인너탱크(170)의 열분해공간(E)에는 일정수준의 진공이 유지된 상태로 계속적인 폐기물의 열분해가 이루어진다.Accordingly, as shown in FIG. 10, when the first intermittent valve V1 is turned off, the operation of the
이후, 압력계측기(410)의 감지결과에 따라 버퍼탱크(230)의 압력이 일정정도 에 달하면 외기공급수단(400)이 가동되는 것과 동시에 제 1 및 제 2 제어조절밸브(A1,A2)가 일정한 압력으로 열림으로써 버퍼탱크(230)로부터 혼합기체를 일정한 압력으로 배출시키는 것과 동시에 여기에 일정량의 외부공기를 혼입시켜 연소로(100)로 공급된다. 이에 따라 연소로(100)에서는 보다 원활한 연소반응이 일어나서 제 1 완전연소기체가 배출되고, 이는 열분해로(150)의 제 3 연소공간(F)으로 공급되어 추가적인 연소반응을 거친 후 제 2 완전연소기체의 형태로 기화기(320)에 공급된다.Subsequently, when the pressure in the
한편, 상기의 과정 중에 냉각부(250)에서는 혼합기체의 냉각에 따른 결로가 발생되고, 이로 인한 액체는 제 7 단속밸브(V7)를 통해 액체저장탱크(310)로 전달된다. 그리고 제 7 단속밸브(V7)가 잠기고 제 3 단속밸브(V3)가 열리면 액체저장탱크(310)의 액체는 송수펌프(315)에 의해 기화기(320)로 공급되는바, 열교환기(322)에서는 고온의 제 2 완전연소기체와 액체 사이의 열교환이 일어나고, 제 2 완전연소기체는 제 1 냉각저장탱크(340)로 공급되어 냉각된 후 정화기(360)를 통해 정화수와 정화기체로 배출되며, 이중 정화기체는 집진기(370)에 의해 이물질이 걸러진다. 반면, 액체는 기화기(320)에서 수증기로 기화되어 제 2 냉각저장탱크(350)로 공급된 후 냉각되어 기체성분과 액체성분으로 분리된다. 그리고 이중 액체성분은 정화기(360)를 통해 정화수의 형태로 최종 배출되지만, 기체성분은 연소로(100)로 공급되어 혼합기체와 동일한 과정을 거친 후 정화수 및 정화기체로 최종 배출된다.Meanwhile, condensation is generated in the
덧붙여, 이상의 과정 중에서 필터(430)와 버퍼탱크(230)를 연결하는 제 2 단 속밸브(V2)를 오픈하면 필터(430) 내에 집진된 수증기와 먼지 등이 버퍼탱크(230)로 유입되어 혼합기체와 함께 이동되는 과정 중에 연소된다. 또한, 정전 내지는 기타의 사유로 제 2 진공펌프(220)의 작동이 멈추는 등 이상이 발생될 경우에는 인너탱크(170)의 열분해공간(E)에서 발생되는 혼합기체가 배출되지 못하여 인너탱크(170)의 내부압력이 상승함에 따라 안전변(420)의 압력측정값이 기준치 이상을 나타내는바, 사용자가 수동밸브인 제 6 단속밸브(V6)를 열면 열분해공간(E)의 혼합기체는 냉각부(260)를 통해서 연소로(100)로 직접 전달된다.In addition, when the second control valve V2 connecting the
이로써 폭발 등의 위험없이 폐기물의 열분해를 계속 진행할 수 있다.This allows the pyrolysis of the waste to continue without risk of explosion.
이후, 폐기물의 열분해가 모두 완료되어 혼합기체의 발생이 중지되면, 열분해로(150)의 가열을 중단 한 후 도 11과 같이 외기공급수단(400)을 가동시키고, 제 3 내지 제 5 단속밸브(V3,V4,V5)와 제 7 단속밸브(V7)를 오픈시킨다.Then, when all of the waste pyrolysis is completed and generation of the mixed gas is stopped, the heating of the
이에 따라 외부공기가 냉각탱크(260)와 제 2 진공펌프(220)와 버퍼탱크(230)에 공급되어 각각의 잔류기체를 외부공기와 함께 연소로(100)로 전달하고, 액체저장탱크(210)의 액체는 기화기(320)로 공급된다. 그리고 아직 가동중인 연소로(100)에서는 연소작용이 일어나 제 1 완전연소기체를 열분해로(150)의 제 3 연소공간(F) 및 열교환기(322)로 전달하는바, 폐기물의 열분해와 동일한 과정을 통해 최종의 정화수 및 정화기체가 배출되며, 인너탱크(170)의 내부온도가 하강한다.Accordingly, the external air is supplied to the
이로써 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템의 각 부분에 대한 환기 및 청소까지 완료되었고, 충분한 시간경과에 의해 인너탱크(170)가 냉각되면 그 내부의 소각재 등의 잔류물을 제거함으로써 전(全) 과정을 완료한다.This completes the ventilation and cleaning of each part of the waste treatment system according to the present invention. When the
이상에서 살펴본 것처럼, 본 발명에 따른 연소로는 폐기물의 열분해 중에 발생되는 모든 기체를 완전연소 시킬 수 있는 효과가 있다. 아울러 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템은 폐기물 처리의 전(全) 과정에 걸쳐 일정한 진공을 유지한 상태로 폐기물을 열분해 하여 유해물질 발생을 억제할 수 있고, 연소로에서 완전연소된 1차 완전연소기체를 다시 한번 연소시켜 대기오염 공해배출가스의 배출을 완전히 제거할 수 있다. 이 과정 중에 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템은 폐기물의 열분해와 초기 및 혼합기체의 완전연소를 하나의 열분해로에서 동일한 열원으로 진행하는바, 열 손실을 줄여 소비전력과 효율면에서 뛰어난 효과가 있다.As described above, the combustion furnace according to the present invention has the effect of completely burning all the gas generated during the pyrolysis of waste. In addition, the waste treatment system according to the present invention can suppress the generation of harmful substances by pyrolyzing the waste in a state of maintaining a constant vacuum throughout the entire process of waste treatment, the first complete combustion gas completely burned in the combustion furnace Can be burned once again to completely eliminate emissions of air pollutant emissions. During this process, the waste treatment system according to the present invention proceeds the pyrolysis of waste and the complete combustion of the initial and mixed gas from one pyrolysis furnace to the same heat source, thereby reducing heat loss and thus having excellent power consumption and efficiency.
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2007
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