KR100303473B1 - 유해폐기물의열분해가스화처리방법및그장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유해폐기물의 열분해 가스화처리 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 병원 폐기물과 같은 유해성 폐기물을 분리하지 않고 연소에 필요한 공기를 차단한 상태에서 고주파 유도에 의한 용융 금속의 고온 열에 의해 유해폐기물을 흡열반응으로 열분해 함으로써 액체나 고형물이 생김을 줄이고 독성의가스 발생을 방지하며 에너지원으로 사용가능한 가스로 전환하는 유해폐기물의 열분해 가스화처리 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 유해폐기물을 투입하는 투입장치와 투입된 유해폐기물을 열분해에 의해 가스로 분해하는 분해장치와 열분해된 가스를 후처리하는 후처리장치로 구성되는 유해폐기물의 열분해 가스화처리 장치에 있어서; 상기 분해장치는, 상기 유해폐기물에 존재하는 액상의 물질을 예열에 의해 증발시키는 건조 및 열분해로와, 상기 건조 및 열분해로를 예열시키는 가열전원 공급장치와, 상기 건조 및 열분해로를 거친 유해폐기물의 열분해에 필요한 열원을 공급하고 일정한 고온으로 유지시키는 전기유도 금속용융로와, 상기 전기유도 금속용융로를 고주파 유도에 의해 가열하는 고주파 유도장치와, 상기 전기유도 금속용융로의 열원에 의해 유해폐기물을 열분해하는 열분해실로, 구성됨을 특징으로 하는 유해폐기물의 열분해 가스화처리 장치 및 방법을 제공하여, 분해 효율을 높이고 환경 오염의 염려가 없으며 실용화할 수 있는 유용한 발명인 것이다.

Description

유해폐기물의 열분해 가스화처리 방법 및 그 장치(Thermal Decomposion Process ＆ Equipments of Toxic Organic Wastes)

본 발명은 유해폐기물의 열분해 가스화처리 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 병원 폐기물과 같은 유해성 폐기물을 분리하지 않고 연소에 필요한 공기를 차단한 상태에서 고주파 유도에 의한 용융 금속의 고온 열에 의해 유해폐기물을 흡열반응으로 열분해 함으로써 분해 효율을 높여 액체나 고형물이 생김을 줄이고 독성의 가스 발생을 방지하며 에너지원으로 사용가능한 가스로 전환하는 유해폐기물의 열분해 가스화처리 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 폐기물을 소각함에 있어서 산소와 함께 고열에 의한 발열반응으로 폐기물을 소각처리하나 이는 소각이 잘 안되고 재 형태의 미소각된 협잡물이 생기며 소각에 의해 발생하는 각종 유독 가스를 별도로 처리하기 위한 공해방지 시설이 필요하는 등의 단점이 있었다.

이를 위하여 녹색풀이나 적당량의 수분이 함유된 톱밥 등과 같은 촉매제를첨가하여 열분해에 의해 소각처리하는 장치 및 방법이 사용되고 있으나, 약 900℃정도밖에 고온이 안되어 완전소각이 불가능하며 잔재가 생기게 된다.

또한, 열분해에 의해 전부 가스화되고 일부가 슬러지화 되어야 하나 완전 가스화되지 못하고 고형물이나 액체가 생기게 되어 이의 처리가 어려워 가격이 상승하고 실용화되지 못하는 문제점이 있었다.

또한 병원 폐기물을 포함하는 복합 유해성 폐기물은 대개 수분이 함유되어있고 여러 가지 물질이 혼합되어 있어 1400℃ 이상의 고온 열에 의해 소각하여야 하나 1400℃ 이상의 온도를 갖는 소각장치의 실용화가 어렵고 이러한 소각장치를 제조하기 위해서는 소각장치의 가격이 상승하는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 병원 폐기물과 같은 유해성 폐기물을 분리하지 않고 연소에 필요한 공기를 차단한 상태에서 고주파 가열에 의한 용융 금속의 고온 열에 의해 유해폐기물을 흡열반응으로 열분해함으로써 분해 효율을 높여 액체나 고형물과 같은 부산물이나 유독 성분의 가스 발생을 방지하고 그에 따른 처리가 쉬워 실용화가 용이한 유해폐기물의 열분해 가스화처리 방법 및 그 장치를 제공하는 데 그 목적이 있는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유해폐기물을 열분해에 의하여가스화한 후 후처리하는 유해폐기물의 열분해 가스화처리 방법에 있어서, 유해폐기물을 분리하지 않고 연소에 필요한 공기를 차단한 상태에서 고주파 전기유도에 의한 금속용융로의 용탕열에 의해 흡열반응으로 열분해 가스화 함을 특징으로 하는 유해폐기물의 열분해 가스화처리 방법을 제공하고자 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유해폐기물을 투입하는 투입장치와, 투입된 유해폐기물을 열분해에 의해 가스로 분해하는 분해장치와, 열분해된 가스를 후처리하는 후처리장치로 구성되는 유해폐기물의 열분해 가스화처리 장치에있어서; 상기 분해장치는, 상기 유해폐기물에 존재하는 액상의 물질을 예열에 의해증발시키는 건조 및 열분해로와, 상기 건조 및 열분해로를 예열시키는 가열전원 공급장치와, 상기 건조 및 열분해로를 거친 유해폐기물의 열분해에 필요한 열원을 공급하고 일정한 고온으로 유지시키는 고주파 전기유도 금속용융로와, 상기 고주파전기유도 금속용융로에 고주파 전원을 공급하는 고주파 유도장치와, 상기 전기유도금속용융로의 열원에 의해 유해폐기물을 열분해하는 열분해실로, 구성됨을 특징으로 하는 유해폐기물의 열분해 가스화처리 장치를 제공하고자 한다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 열분해 공정 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 분해장치 2 : 후처리 장치

3 : 투입장치 4 : 유해폐기물

10 : 홉퍼 11 : 투입실

12 : 투입 유압 실린더 14 : 차폐 유압 실린더

16 : 이송 유압 실린더 18 : 건조 및 열분해로

20 : 전기유도 금속용융로 21 : 용융 금속

22 : 열분해실 24 : 냉각 및 세정탑

26 : 순환수 펌프 28 : 송풍기

30 : 가스 저장조 32 : 이송 펌프

34 : 폐수 처리장 36 : 가열전원 공급장치

38 : 고주파 유도장치 40 : 가열 코일

이하 본 발명을 첨부된 도면 도1을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 열분해 공정 흐름도이다.

먼저 본 발명의 기본적인 구성을 살펴보면, 유해폐기물(4)을 투입하는 투입장치(3)와, 투입된 유해폐기물(4)을 열분해에 의해 가스로 분해하는 분해장치(2)와, 열분해된 가스를 후처리하는 후처리장치(2)로 구성되는 유해폐기물의 열분해가스화처리 장치에 있어서; 상기 분해장치(1)는, 상기 유해폐기물(4)에 존재하는 액상의 물질을 예열에의해 증발시키는 건조 및 열분해로(18)와, 상기 건조 및 열분해로(18)를 예열시키는 가열전원 공급장치(36)와, 상기 건조 및 열분해로(18)를 거친 유해폐기물(4)의 열분해에 필요한 열원을 공급하고 일정한 고온으로 유지시키는 고주파 전기유도 금속용융로(20)와, 상기 전기유도 금속용융로(20)에 고주파 전원을 공급하는 고주파유도장치(38)와, 상기 고주파 전기유도 금속용융로(20)의 열원에 의해 유해폐기물(4)을 열분해하는 열분해실(22)로, 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명을 좀 더 자세히 설명하면, 투입장치(3)는 유해폐기물(4)이 투입되는 투입구인 홉퍼(10)와, 홉퍼(10)를 통해 투입된 유해폐기물(4)이 적재되는 투입실(11)과, 투입실(11)에 적재된 유해폐기물(4)을 1차 예열하기 위해 유해폐기물(4)을 이동시키는 투입 유압 실린더(12)와, 차폐 상태로 있다가 투입 유압 실린더(12) 전진시 상부로 이동하는 차폐 유압 실린더(14)와, 분해장치(1)의 건조 및 열분해로(18)에 적재된 유해폐기물(4)을 이송시키는 이송 유압 실린더(16)로 구성된다.

분해장치(1)는 투입장치(3)를 통해 투입된 유해폐기물(4)에 존재하는 액상의 물질을 예열에 의해 증발시키는 건조 및 열분해로(18)와, 상기 건조 및 열분해로(18)를 예열시키는 가열전원 공급장치(36)와, 상기 건조 및 열분해로(18)를 거친유해폐기물(4)의 열분해에 필요한 열원을 공급하고 일정한 고온으로 유지시키는 고주파 전기유도 금속용융로(20)와, 상기 고주파전기유도 금속용융로(20)에 고주파전원을 공급하는 고주파 유도장치(38)와, 상기 전기유도 금속용융로(20)의 열원에 의해 유해폐기물(4)을 열분해하는 내부 1500∼1650℃온도의 열분해실(22)로 구성된다.

후처리장치(2)는 상기 분해장치(1)의 열분해실(22)에서 분해된 가스를 세정수로 냉각하면서 유해 가스를 흡수하는 냉각 및 세정탑(24)과, 세정된 가스를 이송시키는 송풍기(28)와, 상기 송풍기(28)에 의해 이송된 가스를 저장하는 가스 저장조(30)와, 상기 냉각 및 세정탑(24)에 세정수를 계속하여 순환시키는 순환수 펌프(26)와, 농축된 세정수의 일부를 폐수 처리장(34)으로 이송시키는 이송 펌프(32)로 구성된다.

미설명 부호 40은 가열 코일이다.

병원성 폐기물 등과 같은 유해폐기물(4)은 대개 수분이 함유되어 있고 여러가지 물질이 혼합되어 있으며 병원균 등이 들어 있어 전처리가 어렵고 따라서 분리가 거의 불가능하다.

본 발명은 이러한 유해폐기물(4)을 분리하지 않고 직접 열분해 가스화하는 방식으로, 상술한 구성에 의한 작용 및 효과를 살펴보면, 유해폐기물(4)이 홉퍼(10)를 통해 투입되어 하부의 투입실(11)에 적재된다.

투입 유압 실린더(12)가 전진하면서 차폐 유압 실린더(14)가 상부로 이동하고, 투입실(11)에 적재된 유해폐기물(4)은 투입 유압 실린더(12)에 의해 이송되어 건조 및 열분해로(18)에 낙하 투입된다.

이때, 투입 유압 실린더(12)는 원위치로 복귀하고 차폐 유압 실린더(14)는하강하여 연소에 필요한 공기를 차단하고 따라서 건조 및 열분해로(18)를 포함한 분해장치(1)는 희박 공기 상태가 된다.

가열전원 공급장치(36)의 전열방식에 의해 건조 및 열분해로(18)가 400℃∼600℃의 온도로 가열되고 이 열에 의해 유해폐기물(4)에 존재하는 함유수분이나 용제 등과 같은 액상의 물질이 증발되면서 1차로 열분해 가스가 발생된다.

이때, 액상의 물질을 증발시키는 이유는 차후 공정인 전기유도 금속용융로(20)에 유해폐기물(4)을 투입할 때 폭발을 방지하기 위한 것이며 또 전기유도 금속용융로(20)의 온도가 급속히 하강하는 것을 방지하기 위한 것이다.

건조 및 열분해가 진행된 후, 이송 유압 실린더(16)를 전진시켜 고주파 전기유도 금속용융로(20)에 건조 및 1차 열분해된 유해폐기물(4)이 투입된다.

이때 상기 전기유도 금속용융로(20)는 고주파 전기 유도장치(38)에 의해 가열되어 1500℃∼1650℃의 온도를 유지하고 있는 상태에 있다.

고주파 전기유도 금속용융로(20)의 상부에 투입된 유해폐기물은 전기유도 금속용융로(20)의 열원에 의해 열을 받아서 열분해실(22)에서 열분해가 일어나 가스화되고 가스화되지 않는 고형물은 용융되어 용융 금속(21)으로 첨가되고 가스화 되지 않는 무기 고형물은 용융 금속(21)의 표면에 떠 있으면서 유리화된다.

이들 용융물질 중에서 유리화된 용융물질은 주기적으로 제거하면 되고 첨가된 용융 금속(21)은 그 양을 조정하여 전기유도 금속용융로(20)의 로내 상태를 조절하면 된다.

이렇게 제거된 용융물질 중에서 유리화된 무기물은 냉각시켜 일반 고형폐기물로 방출되고 응고 금속부분은 재활용으로 사용된다.

열분해실(22)에서 2차 열분해된 가스는 열분해된 유해폐기물(4)의 성상(性狀)에 따라 여러 가지 성질과 상태의 분해 가스가 포함된다.

이들 분해 가스는 닥트를 거쳐 냉각 및 세정탑(24)에 유입되어 세정수에 의해서 냉각되면서 유해 가스가 흡수되어 깨끗한 가스가 된다.

즉 냉각 및 세정탑(24)을 거치는 가스중 물에 흡수 용해되는 대부분의 물질은 물인 세정수에 흡수되면서 적정 온도로 하강하여 다음 공정에 적합한 성상이 되고, H₂와 CO와 같이 열분해시 발생되는 가스는 송풍기(28)에 의해서 가스를 포집 저장하는 가스 저장조(30)로 이송되어 저장된다.

가스 저장조(30)에 저장된 가스는 2차 열원으로 사용하여 재활용할 수도 있고 재활용에 어려움이 있거나 경제성이 없을 때는 직접 연소시켜 제거할 수도 있다.

따라서, 상기 가스 저장조(30) 대신에 연소설비로 구성될 수도 있다.

냉각 및 세정탑(24)에는 순환수 펌프(26)에 의해 계속 세정수가 순환되고,농축된 세정수중 일부 즉 냉각 및 세정탑(24)의 세정수에 용해된 유해물질은 이송펌프(32)에 의해서 폐수 처리장(34)으로 보내어 진다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 유해폐기물의 열분해 가스화처리 방법은,유해폐기물(4)을 분리하지 않고 연소에 필요한 공기를 차단한 상태에서 전기 고주파 유도에 의한 금속용탕의 열에 의해 흡열반응으로 열분해 가스화 함을 특징으로하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 유해폐기물의 열분해 가스화처리 방법은, 전기유도 금속용융열에 의한 열분해 소각 전에 유해폐기물(4)에 존재하는 액상의 물질을 400℃∼600℃ 온도의 예열로 증발시킴을 특징으로 하는 것이다.

이상에서와 같이, 병원 폐기물과 같은 유해성 폐기물을 분리하지 않고 비교적 저온의 예열에 의해 액상 물질을 증발시킨 후 고주파 유도에 의한 전기유도 금속용융로(20)의 고온 열에 의해 연소에 필요한 공기가 차단된 상태에서 유해폐기물을 흡열반응으로 열분해 함으로써, 가스화하여 세정한 후 2차 열원으로 사용하거나소각할 수 있고 가스화되지 않은 고형물은 용해 및 슬러지화 할 수 있어 환경 공해를 유발할 염려가 없는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은, 병원 폐기물과 같은 유해성 폐기물을 분리하지 않고 연소에 필요한 공기를 차단한 상태에서 고주파 가열에 의한 용융 금속의 고온 열에 의해 유해폐기물을 흡열반응으로 열분해 함으로써 분해 효율을 높여 액체나 고형물과 같은 부산물이나 유독 성분의 가스 발생을 방지하고 그에 따른 처리가 쉬워 실용화가 용이하며 에너지원으로 사용가능한 가스로 전환할 수 있는 유용한 발명인 것이다.

Claims (2)

1. (정정) 유해폐기물(4)을 열분해에 의하여 가스화한 후 후처리하는 유해폐기물의 열분해 가스화처리 방법에 있어서, 유해폐기물을 분리하지 않고 연소에 필요한 공기를 차단한 상태에서 고주파전기유도에 의한 금속용융로의 1500∼1650℃ 온도의 용탕열에 의해 흡열반응으로 열분해 가스화 함을 특징으로 하는 유해폐기물의 열분해 가스화처리 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 전기유도 금속용융열에 의한 열분해 소각 전에 유해폐기물(4)에 존재하는 액상의 물질을 400℃∼600℃ 온도의 예열로 증발시킴을 특징으로 하는 유해폐기물의 열분해 가스화처리 방법.