KR20130004697U - 유기폐기물 저온 열분해 처리기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 유기폐기물 저온 열분해 처리기를 개시한다.
이러한 구성의 유기폐기물 저온 열분해 처리기는 방사상으로 배치되는 복수의 연결파이프 및 이들 연결파이프가 연결되는 매니폴드에 의해 투입된 폐기물을 떠 받칠 수 있을 뿐만 아니라 폐기물에 의한 착화부의 매립 현상을 방지할 수 있어 불꽃을 안정적으로 유지시킬 수 있는 이점이 있다. 또한, 매니폴드의 하측에 위치한 착화부 측으로 활성화된 공기를 원활하게 유동시킬 수 있어 안정된 훈소 환경의 조성이 가능한 효과가 기대된다.

Description

유기폐기물 저온 열분해 처리기{Pyrolytic Decomposition of Organic Wastes materials}

본 고안은 각종 유기물을 포함하는 폐기물을 저온에서 열분해하여 다이옥신이나 악취의 발생을 억제하면서 자화된 개질공기를 사용하여 유기 폐기물에 대한 열분해를 실시하는 유기폐기물 저온 열분해 처리기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 투입된 폐기물에 의한 착화부가 매립되는 것을 방지하면서 착화부 측으로 활성화된 공기를 원활하게 공급할 수 있도록 하여 안정된 훈소조건의 형성을 가능하게 하는 유기폐기물 저온 열분해 처리기에 관한 것이다.

일반적으로 폐기물은 쓰레기·연소재·오니(汚泥)·폐유·폐알칼리·동물의 사체 등을 일컫는 것으로서, 사람의 생활이나 사업활동에 필요 없게 된 물질(폐기물관리법 제 2조 1호). 인구증가와 공업화, 대중소비의 심화로 폐기물의 배출량이 급증하면서 자연환경과 생활환경의 파괴와 오염의 정도가 심각해짐에 따라 일상생활에서 발생하는 생활폐기물과 산업활동에서 발생하는 산업폐기물 중 환경 및 국민보건에 미치는 유해정도를 기준으로, 유해한 산업폐기물은 특정폐기물로, 유해하지 않은 산업폐기물은 일반폐기물로 분류하고 있다.

폐기물은 감량·소각·중화·파쇄·고형화·재생·재활용 등에 의한 중간처리와 매립·해역배출 등에 의한 최종 처리를 폐기물 처리라고 하며, 일반 폐기물은 소각·파쇄·매립 등의 방법에 의해 처리하고, 특정폐기물은 소각·파쇄·중화· 고형화 등의 방법에 의해 처리한다. 이 중에서 감량·재활용·재생 등은 최종적인 폐기물 처리 방안이 되지 못하는 관계로 제외하고, 매립은 장기간에 걸쳐 심각한 토질 및 수질 오염을 야기함에 따라 여러 나라에서 강력한 규제대상이 되고 있는 실정이다.

따라서 현재로서는 주로 폐기물을 열적 환경하에서 처리하여 그 재를 재활용하는 방법이 널리 실시되고 있으며, 이러한 열적 처리방법으로는 대표적으로 폐기물을 직접 소각처리한 후 소각재를 용융하는 방식과, 폐기물을 열분해 및 가스화 처리한 후 용융하는 방식 그리고 폐기물을 직접 용융하는 방식으로 대별된다. 즉, 종래의 소각방법은 소각 온도에 따라 저온 소각, 중온 소각, 고온 소각으로 분류될 수 있다. 중온 소각은 소각 온도가 대략 1000℃ 부근의 온도에서 운전되며 가장 널리 이용되고 있는 소각방법이다.

이러한 소각에 의한 폐기물 처리방법은 크게 폐기물의 감량화, 폐기물의 위생적 처리, 에너지 회수이용의 이점이 있으며, 폐기물의 감량화는 소각처리 전의 페물 부피의 95~99%, 무게의 80~85%를 연소가스로 전환시킴으로써 최종적으로 매립 처분 처리해야 하는 폐기물을 감소시켜 점차 심각해지는 매립지 확보 문제를 완화할 수 있다. 그리고 폐기물의 위생적 처리는 폐기물 중의 부패성 유기물, 병원균, 유독성 성분 등을 연소과정을 통해 완전 산화하여 무해화하기 때문에 다른 어떤 폐기물 처리 공정보다 위생적인 처리가 가능하다. 끝으로 에너지 회수이용은, 폐기물 중의 가연성 성분에 잠재되어 있는 에너지를 소각 공정을 통해 열에너지로 회수하여 이용이 가능하다.

반면, 소각에 의한 폐기물의 처리방법의 단점으로는, 폐기물 소각로의 건설비 및 유지관리 비용이 높기 때문에 고가의 처리비용이 발생하고, 소각로 설치 및 운영에 고도의 기술이 요구되며, 폐기물의 연소과정에서 유해한 연소가스의 발생으로 인한 대기오염과 폐수발생에 의한 수질오염 그리고 소각재 처리 등 2차 환경오염 문제를 야기한다.

즉, 폐기물에 직접적인 화염을 가하는 소각의 경우에 폐기물의 적재량, 밀도, 수분 함유량, 소각로 크기, 가열온도와 같은 여러 요인으로 인해 완전연소가 실질적으로 불가능하고, 불완전 연소에 따른 그을음, 먼지, 대기오염 공해배출가스 등이 다량 발생하는 문제점이 있으며, 소각 후 잔유물인 소각재의 발생량이 많고, 소각재의 성상이 불안전하여 중금속 등 오염물질이 용출될 수 있는 점과, 소각시 발생하는 가스의 양이 많아 분진, 황화합물, 질소산화물 등 오염물질의 제거를 위한 후처리 공정에 과도한 비용이 소요되는 단점이 있다. 또한 소각 조건이 충분한 산소를 공급한 상태에서 이루어지므로 질소 산화물의 발생과 염소 성분이 함유된 폐기물의 소각시 발암물질인 다이옥신류의 발생을 유발하는 문제점이 있었다.

상기 종래의 소각 처리방법에 따른 문제점을 해결하고자 고온 및 진공환경에서 폐기물을 열분해(pyrolysis)하여 처리하는 공법이 개발되었다.

종래 기술에 따른 열분해를 이용한 진공 폐기물 처리장치는 열분해로 내부에 폐기물을 투입시킨 후 내부를 진공으로 유지시키면서 상기 열분해로를 가열시켜 투입된 폐기물에 대한 열분해를 유도한다. 그러나, 종래의 열분해를 이용한 진공 폐기물 처리장치는 진공처리를 필요로 함에 따라 구조장치가 복잡하고 유지관리가 어려운 문제점이 있었다.

또한, 가열된 열분해로 내부의 공기를 강제 배출시켜 진공상태를 유지시켜야 하므로 열효율이 낮아 경제성이 떨어지는 단점이 있고, 폐기물의 열분해 과정 중에 지속적으로 발생되는 혼합기체를 완전 제거하지 못하는 단점이 있었다.

이러한 단점을 해결하기 위해서는 폐기물을 1300℃에서 2000℃ 정도의 고온에서 소각하는 것인데, 이러한 고온 소각은 잔유물을 용융시킴으로써 매우 안정적인 상태의 소각재를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 소각시 발생되는 유해 가스 및 오염물질의 제거가 용이하다.

그러나, 고온 소각방법은 순수한 산소를 투입하거나 보조 연료를 사용해야 하므로 경제적인 운영이 곤란하며, 고온 소각에 따른 질소산화물의 발생 증가 등의 단점이 해결과제로 남아 있다.

등록특허공보 제10-0868231호(2008.11.05), 3쪽 청구의 범위(청구항 1), 도면1 상기 특허문헌1은 열분해로에 관한 것으로, 그 청구항1에는 외부 공간과 단열벽으로 분리된 내부 공간에 폐기물을 투입하고, 투입된 폐기물을 분해하여 배기가스로 배출하기 위한 열분해부와, 상기 열분해부에서 발생되는 배기가스를 내부에 수용하고 있는 수중에 폭기하여 배기가스 중에 포함된 유해물질을 물에 흡착되게 한 후 배기가스를 내보내는 버블링조를 가진 열분해로로서, 상기 열분해부는: 상기 열분해로 내부로 폐기물이 투입되게 하는 폐기물 투입구와, 상기 폐기물 투입구로 투입되는 폐기물을 지지하는 폐기물 지지수단과, 상기 폐기물에 열을 가하는 열공급수단과, 상기 열분해부의 내부 공간으로 공기를 공급하기 위하여 열분해로 하부 쪽에 설치한 공기 공급수단과, 상기 폐기물이 열분해되어 발생하는 배기가스를 상기 버블링조로 배출하는 배출구를 포함하여 이루어지는 것이 특징인 열분해로가 개시되어 있다. 이러한 구성의 상기 열분해로는 단열벽으로 외부 공간과 분리된 공간에 투입되는 폐기물을 분해하여 가스로 배출하는 열분해부 및 이 열분해부에서 배출되는 가스를 수중에 폭기하여 유해물질을 물에 흡수시킨 후 배기하는 버블링조를 포함하는 구성이며, 공기 공급수단을 구성하는 요소 중 하나인 자석을 통해 개질된 공기를 유입시키는 구성이 개시되어 있다. 그러나, 종래의 열분해로는 폐기물이 투입된 상태에서 열분해부의 내부로 공기가 공급되는데 이때 공급되는 공기는 열분해부의 내부 중심으로 원활하게 유동되지 못하여 결과적으로 분해효율이 낮은 문제점이 있었다. 또한, 열분해부에서 배출되는 배기가스를 물과 화학약품이 채워진 버블링조를 통과시켜 중화 처리함에 따라 상기 버블링조에서 생성된 오폐수를 재처리하기 위한 별도의 수처리시설을 갖추어야 하므로 설비가 복잡하고 오폐수에 의한 2차 환경오염의 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 고안의 목적은 폐기물이 자립연소가 이루어지도록 하되 다이옥신류나 유해중금속의 발생을 억제하면서 저비용의 경제적인 운영이 가능한 유기폐기물 저온 열분해 처리기를 제공하는데 있어서, 활성화된 공기가 착화부가 위치한 중심부로 원활하게 공급 유동될 수 있도록 하여 폐기물의 자립연소 환경을 양호하게 조성함으로써 효율을 높일 수 있는 유기폐기물 저온 열분해 처리기를 제공하는데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 구조를 간소화하여 설치 공간에 대한 제약을 최소화하고, 유지 관리의 편의성을 높일 수 있는 유기폐기물 저온 열분해 처리기를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 고안의 일 실시례에 따른 유기폐기물 저온 열분해 처리기는, 폐기물이 투입되는 밀폐 공간을 제공하는 것으로 내부에 300~400℃ 온도 조건하에서 훈소를 유도하는 착화부가 구비된 본체 및 이 본체에 영구자석을 통과한 활성화된 공기를 공급하는 활성공기 공급수단 및 본체에 연결되어 배기가스에 포함된 유해물질을 제거하는 것으로 활성탄 또는 백금(Pt),로듐(Rh),팔라듐(Pd), 희토 성분을 하나 또는 하나 이상 조성하여 된 촉매제를 포함하는 여과필터로 이루어진 유해물질제거수단을 포함하는 유기폐기물 저온 열분해 처리기에 있어서,

상기 본체(10)는 밀폐된 원통 형상을 갖는 것으로 전면 및 상면에 각각 착화·재화배출 및 폐기물 투입을 위한 개폐 가능한 제1,2도어(11a,11b)가 구비되고, 하부 일측에는 응축수를 배출하기 위한 드레인콕(11c)이 구비되는 외체 케이싱(11)과; 상기 외체 케이싱(11)의 내부에 간격을 두고 동심원이 되게 배치되는 상면이 개방된 원통 형상의 부재로, 내측 바닥에는 착화를 위한 착화부(15a)가 구비되고, 측면 상부에는 복수의 배기가스 배출홀(15b)이 관통되며, 상기 제1도어(11a)에 대응하는 위치에 연통구멍(15c)이 형성된 내체 케이싱(15)으로 구성되고,

상기 활성공기 공급수단(20)은 상기 외체 케이싱(11)의 하부 외측에 방사상으로 배치되어 외부 공기를 유입하는 유입관(21) 및 이 유입관(21)의 일측에 부착되어 그 내부를 통과하는 공기에 대한 활성화를 유도하는 영구자석(22) 및 상기 유입관(21)에 연결되어 활성공기를 공급받아 수용하는 공간을 제공하는 것으로 상기 내체 케이싱(15)의 내부 하측에 고리 형상으로 구비되는 속이 빈 금속재의 가열공기챔버(24) 및 상기 내체 케이싱(15)의 중심에 배치되어 활성 공기를 공급받아 분기 배출하는 것으로 복수의 접속구(27a)와 배출구(27b)가 형성된 속이 빈 매니폴드(27) 및 상기 가열공기챔버(24)와 매니폴드(27)의 접속구(27a)를 연결하는 복수의 연결파이프(28)로 구성되며,

상기 유해물질제거수단(30)은 상기 외체 케이싱(11)의 상부 일측에 배관으로 연결되어 하측으로 배기가스를 공급받아 상측으로 배출하는 것으로, 그 내부에는 상·하로 복수의 체류격판(31a)이 교차 배치되어 배기가스의 유동을 지연시키는 체류하우징(31)과; 상기 체류하우징(31)의 상측에 위치하여 배관 연결되고, 800~1200℃로 가열되는 것에 의해 대류작용에 의한 활성 공기의 유입을 유도하며, 상기 체류하우징(31)을 통과하여 공급되는 배기가스를 연소시켜 유해물질을 제거하는 대류 연소히터(33)로 구성되는 것을 포함하며,

상기 대류 연소히터(33)는, 내부 중심에 배기가스가 통과하는 통로(33a′)가 형성되는 관체(33a) 및 상기 관체(33a)를 감싸는 것으로 외부로부터 전원을 공급받아 800~1200℃로 가열되는 발열선(33b)과; 상기 통로(33a′) 내에 구비되는 봉형상을 갖는 발열요소로 상기 통로(33a′)에 대해 감소된 지름을 가지며 전원을 공급받아 발열하는 발열코어(33c)를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

본 고안에 따른 유기폐기물 저온 열분해 처리기는 투입된 폐기물에 대하여 활성화된 공기를 이용하여 가열 건조한 뒤 훈소와 탄화과정을 거쳐 최종적으로 환경오염을 유발하지 않고 무해한 재화처리가 가능하며, 폐기물의 소각에 필요한 연료나 외부 열량을 필요로 하지 않고 자립 연소에 의한 훈소처리 방식으로 소각이 이루어지므로 경제적인 운영이 가능한 이점이 있다.

또한, 영구자석을 통과한 활성공기가 가열공기챔버에 일시 저장된 상태에서 확산노즐을 통해 착화부측으로 균일하게 공급됨으로써 자립연소 분위기를 안정되게 유시킬 수 있음에 따라 효율성을 높일 수 있는 이점이 있다.

특징적으로는 방사상으로 배치되는 복수의 연결파이프 및 이들 연결파이프가 연결되는 매니폴드에 의해 투입된 폐기물을 떠 받칠 수 있을 뿐만 아니라 폐기물에 의한 착화부의 매립 현상을 방지할 수 있어 불꽃을 안정적으로 유지시킬 수 있는 이점이 있다. 또한, 매니폴드의 하측에 위치한 착화부 측으로 활성화된 공기를 원활하게 유동시킬 수 있어 안정된 훈소 환경의 조성이 가능한 효과가 기대된다.

본 고안의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 고안자가 그 자신의 고안을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 고안의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1 내지 도 3은 본 고안의 기본 실시례에 따른 유기폐기물 저온 열분해 처리기를 나타낸 사시도,
도 4은 도 1의 유기폐기물 저온 열분해 처리기를 하측에서 바라본 사시도,
도 5 및 도 6은 도 1의 유기폐기물 저온 열분해 처리기의 요부구성을 절개하여 나타낸 사시도,
도 7은 도 1의 유기폐기물 저온 열분해 처리기의 내부 구성을 설명하기 위한 단면도,
도 8은 도 1의 유기폐기물 저온 열분해 처리기의 동작 구성을 설명하기 위한 단면도,
도 9는 도 1의 유기폐기물 저온 열분해 처리기에서 본체의 내부를 설명하기 위한 횡단면도,
도 11은 본 고안의 최선의 실시례에 따른 열분해 처리장치의 절개 사시도,
도 12는 도 10의 유기폐기물 저온 열분해 처리기에서 본체의 내부를 설명하기 위한 횡단면도,

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 유기폐기물 저온 열분해 처리기를 설명하면 다음과 같다. 먼저, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호로 나타내고 있음을 유의하여야 한다. 본 고안을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 고안의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 1은 본 고안의 기본 실시례에 따른 유기폐기물 저온 열분해 처리기의 외관을 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 유기폐기물 저온 열분해 처리기에서 제1도어가 개방된 상태를 나타낸 사시도이며, 도 3은 제2도어를 개방시키고 폐기물을 투입하는 상태를 예시한 도면이다.

그리고, 도 4는 본 실시례에 따른 유기폐기물 저온 열분해 처리기를 하측에서 바라본 사시도이고, 도 5는 도 5는 본 실시례에 따른 유기폐기물 저온 열분해 처리기에서 본체의 내부 구성을 설명하기 위해 절개한 사시도이며, 도 6은 활성공기 공급수단과 유해물질제거수단의 내부 구성을 설명하기 위해 절개한 사시도이다.

끝으로, 도 7은 본 실시례에 따른 유기폐기물 저온 열분해 처리기의 내부 구성을 나타내 보인 단면도이고, 도 8은 투입된 폐기물이 훈소에 의해 자립연소되는 과정을 설명하기 위한 예시도이며, 도 9는 본 실시례에 따른 유기폐기물 저온 열분해 처리기에서 활성공기 공급수단을 구성하는 확산노즐의 배치 상태를 나타낸 본체의 횡단면도이다.

이상의 도면을 참조하여 본 고안의 일 실시례에 따른 유기폐기물 저온 열분해 처리기(1)의 구성을 상세하게 설명하기로 하되, 본 고안에서의 유기 폐기물은 유기성 물질로 된 폐기물을 일컫는 것으로 음식물 쓰레기나 식품 부산물 또는 병원 폐기물등이 해당된다.

본 고안에 따른 유기폐기물 저온 열분해 처리기(1)는 폐기물(w)이 투입되는 밀폐 공간을 제공하는 것으로 내부에 300~400℃의 온도 조건 하에서 자립연소를 유도하는 착화부(15a)가 마련된 본체(10) 및 이 본체(10)의 내부로 영구자석(22)을 통과한 활성화 된 공기를 공급하는 활성공기 공급수단(20)과, 상기 본체(10)에 연결되어 자립연소 과정에서 생성된 배기가스에 포함된 유해물질을 제거하는 유해물질제거수단(30)으로 구성된다.

본체(10)는 외체를 형성하는 외체 케이싱(11)과, 이 외체 케이싱(11)의 내부에 구비되어 투입된 폐기물(w)에 대한 자립연소가 실시되는 공간을 제공하는 내체 케이싱(15)으로 구성된다.

상기 외체 케이싱(11)은 밀폐된 원통 형상으로 구비되며, 하부 전면 일측에는 착화와 재화배출을 위한 제1도어(11d)가 개폐 가능하게 구비되고, 상면측에는 폐기물(w)의 투입을 위한 제2도어(11b)가 개폐 가능하게 구비된다. 그리고, 상기 외체 케이싱(11)의 하부 일측에는 투입된 폐기물(w)이 훈소 과정에서 발생하는 응축수를 외부로 배출하기 위한 드레인콕(11c)이 구비된다.

미설명 부호 (11d)는 후술할 내체 케이싱(15)에 형성된 배기가스 배출홀(15b)에 연통되게 형성된 외체 케이싱(11)의 관통구멍(11e)을 차폐하는 마감판(11d)을 나타낸 것으로, 본체(10) 내부를 청소할 필요가 있는 경우 상기 외체 케이싱(11)에 나사체결로 결합된 마감판(11d)을 분해한 뒤 노출된 관통구멍(11e)을 통해 그 내부를 청소할 수 있다.

이러한 구성의 외체 케이싱(11)은 하부 일측에 형성된 제1도어(11d)를 개폐시킴으로써 후술할 내체 케이싱(15)의 착화부(15a)에 착화를 실시하거나 또는 폐기물(w)이 자립연소하여 생성된 재화에 대한 배출이 가능하며, 상기 제2도어(11b)를 개방시켜 그 내부의 구비된 내체 케이싱(15)의 내부공간으로 다량의 폐기물(w)의 투입이 가능하다. 또한, 상기 외체 케이싱(11)의 하부 일측에 형성된 드레인콕(11c)은 밸브에 의해 개폐 가능하게 구성되며, 배출되는 응축수는 별도의 처리수조로 수거하여 살충제로의 활용이 가능하다. 한편, 상기 폐기물(w)의 투입은 본 고안의 본체(10)의 크기에 따라 작업자가 직접 투입하거나 또는 자동화된 공급장치에 의해 투입이 이루어질 수 있을 것이다.

상기 내체 케이싱(15)은 상기 외체 케이싱(11)의 내부에 간격을 두고 동심원이 되게 구비되는 원통 형상의 부재로서, 상면은 개방되어 상기 외체 케이싱(11)의 상판 저면에 접촉되게 구성되며, 내부의 바닥 중심으로는 착화를 위한 착화부(15a)가 구비되고, 측면 상부에는 복수의 배기가스 배출홀(15b)이 관통 형성된다. 또한, 상기 제1도어(11d)에 대응하는 위치에 연통구멍(15c)이 형성된다. 즉, 상기 내체 케이싱(15)은 상기 외체 케이싱(11)에 대하여 감소된 지름을 갖도록 구비되는 것에 의해 상기 외체 케이싱(11)과의 사이에 배기가스와 응축수가 유동되는 간극(g)을 형성한다.

이러한 구성의 내체 케이싱(15)은 내부에 투입된 폐기물(w)이 자립연소가 일어나는 과정에서 발생된 혼합가스가 측면 상부에 형성된 배기가스 배출홀(15b)을 통해 상기 간극(g)으로 유입되고, 이 간극(g)으로 유입된 혼합가스는 다량의 유해물질을 포함한 배기가스와 수분을 함유하고 있는 상태인데, 수분은 응축되어 간극(g) 내에서 하측으로 흘러내려 최종적으로 드레인콕(11c)을 통해 외부로 배출 처리되며, 배기가스는 간극(g)을 통해 외체 케이싱(11)의 측면 상부 일측에 연결된 연결관(30a)을 통해 후술할 유해물질제거수단(30)으로 공급된다.

활성공기 공급수단(20)은 유입관(21)과 영구자석(22) 그리고 촉매활성필터(23) 및 가열공기챔버(24) 및 확산노즐(25)로 구성된다.

상기 유입관(21)은 상기 외체 케이싱(11)의 하부 외측에 방사상으로 배치되어 외부 공기를 유입하는 요소로서, 그 입구측에는 도시하지는 않았으나 이물질의 유입을 차단하도록 여과망이 구비될 수 있으며, 흡입압을 자동으로 조절할 수 있도록 흡입팬이 부착 구비될 수 있다. 본 고안에서는 공기조절밸브(av)를 설치하여 공기량 조절이 가능하도록 하였으며, 이때의 공기조절밸브(av)는 수동 조작에 의해 밸브량의 조절되거나 또는 솔레노이드 밸브 등과 같이 자동 조작에 의해 밸브량이 조절되는 밸브가 사용될 수 있을 것이다.

상기 영구자석(22)은 상기 유입관(21)의 일측에 부착되어 상기 유입관(21)을 통과하는 공기를 개질시키기 위한 요소로서, 4000~5000 가우스의 자속밀도를 갖는 자석이 사용된다.

상기 촉매활성필터(23)는 상기 유입관(21)에 연결되어 유입되는 공기를 개질시키기 위한 요소로서, 그 내부에는 촉매제가 충진되며, 이때의 촉매제는 공기 이온화를 유도하는 희토류 광물이나 토륨이 함유된 광물이 사용된다.

상기 가열공기챔버(24)는 상기 내체 케이싱(15)의 내부 하측에 고리 형상으로 구비되는 속이 빈 금속재의 일종의 공기탱크로서, 상기 유입관(21)에 연결되어 활성화된 공기를 공급받는다.

상기 확산노즐(25)은 상기 가열공기챔버(24)에 일단이 연결되어 활성공기를 공급받도록 구성되고 타단은 상기 착화부(15a)측을 향하여 돌출 구비되는 빨대 형태로 구비되는 것으로, 활성화된 공기를 착화부(15a)측으로 유동되도록 안내하는 요소이다. 이러하 확산노즐(25)은 도면에 나타내 보인 바와 같이 상기 내체 케이싱(15)의 내부에서 방사상으로 복수 구비되며, 활성공기의 공급이 안정적으로 이루어질 수 있도록 상·하 2열로 구비되는 것이 바람직하다.

이러한 구성의 활성공기 공급수단(20)은 유입관(21)을 통해 유입된 공기에 대하여 영구자석(22) 또는 촉매활성필터(23) 중 어느 하나 또는 하나 이상을 경유하여 활성화시키고, 이렇게 활성화된 공기는 가열공기챔버(24)로 유동된 상태에서 복수의 확산노즐(25)을 통해 착화부(15a)로 안내된다.

한편, 본 고안에서의 착화부(15a)는 훈소 즉, 자립연소를 유도할 수 있을 정도의 발화성을 갖는 요소가 놓여지는 곳으로, 이때의 발화요소로는 향불, 담뱃불, 톱밥, 왕겨, 목탄, 깜부기불, 신문지나 폐지를 말은 종이불 등이 사용될 수 있다. 또한, 훈소는 가연성 물질의 내부에서 발생하는 것으로 불꽃이 발생하지 않고 적열이나 백열의 상태를 유지하면서 연기 또는 가스만을 발생하면서 불기운이 성하게 타 들어가는 현상을 일컫는다. 이러한 훈소는 가연물이 열로 인해서 분해될 때 만들어지는 가연 성분이 좁은 공간의 밀폐성에 의해 산소가 부족하거나 바람 등의 영향을 적절하게 받게 되면 불꽃이 발생이 없어 타들어 가며 발생하는데, 산소가 약15% 이하이고 일산화탄소가 증가하는 상태에서 거의 밀폐된 공간과 기류의 흐름이 없는 곳에서 활발하게 발생한다.

유해물질제거수단(30)은 상기 본체(10)에 투입된 폐기물(w)이 자립연소 과정에서 분리된 배기가스에 포함된 유해물질을 제거하기 위한 요소로서, 배기가스의 유동속도를 저해하여 온도를 낮추는 체류하우징(31)과, 상기 체류하우징(31)을 경유한 배기가스에 포함된 유해물질을 연소시켜 제거하는 대류 연소히터(33) 그리고 상기 대류 연소히터(33)를 경유한 배기가스에 잔류하는 잔존 유해물질을 제거하기 위한 촉매제가 충진된 여과필터(35)로 구성된다.

상기 체류하우징(31)은 도면에 나타내 보인 바와 같이 상기 본체(10)와 상부측에 위치하여 본체(10)와는 연결관(30a)으로 연결되는 것에 의해 배기가스를 공급받도록 구성되며, 그 내부에는 상·하로 복수의 체류격판(31a)이 교차 배치되되, 각 체류격판(31a)은 도면에 나타내 보인 바와 같이 일단은 체류하우징(31)의 내측면에 연결되고 타단은 자유단 형태로 구비되며, 이 자유단측이 하향 경사지게 배치된다.

상기 대류 연소히터(33)는 상기 체류하우징(31)의 상측에 위치하여 배관(미부호)으로 연결되는 것에 의해 배기가스의 공급을 유도함과 동시에 공급받은 배기가스에 대하여 800~1200℃로 가열함으로써 배기가스 중에 포함된 유해성분을 연소시킨다.

즉, 상기 대류 연소히터(33)는 내부 중심에 배기가스가 통과하는 통로(33a′)가 형성되는 관체(33a)와, 상기 관체(33a)를 감싸는 것으로 외부로부터 전원을 공급받아 800~1200℃로 가열되는 발열선(33b)과, 상기 통로(33a′) 내에 구비되는 봉형상을 갖는 발열요소로, 상기 통로(33a′)에 대해 감소된 지름을 가지며 전원을 공급받아 발열하는 발열코어(33c)를 포함하여 구성되며, 초기에 800℃로 3~5시간 가량 가열된 상태에서 본체(10)가 밀폐된 상태를 이루면, 대류 작용에 의해 활성공기공급수단(20)을 구성하는 유입관(21)을 통해 외부로부터 공기를 흡입 유도하게 되고, 이렇게 흡입 유도된 공기는 영구자석(22)과 가열공기챔버(24)를 경유하여 최종적으로 확산노즐(25)을 통해 내체 케이싱(15)의 내부로 유동되고, 상기 내체 케이싱(15) 내부에 투입된 폐기물(w)이 훈소과정에서 생성한 배기가스 역시 상기 대류 연소히터(33)의 대류 작용에 의해 체류하우징(31)을 통해 연소히터(33)측으로 유동된다. 한편, 상기 대류 연소히터(33)는 대류 작용이 원활하게 유지되는 상태에서 즉, 초기 기동후 3~5시간이 경과하면 초기 온도인 800℃에서 1200℃로 상승하여 그 내부를 경유하는 배기가스에 포함된 유해성분을 고온 연소시킨다.

상기 여과필터(35)는 상기 대류 연소히터(33)의 상측에 위치하여 배관으로 연결되는 것에 의해 배기가스를 공급받는 구성이다. 이러한 여과필터(35)는 배기가스를 공급받아 여과 처리하는 활성탄 또는 백금(Pt),로듐(Rh),팔라듐(Pd), 희토 성분을 하나 또는 하나 이상 조성하여 된 촉매제가 내부에 충진되어 있으며, 이 촉매제를 통과하는 과정에서 잔류 유해성분이 제거된다. 또한, 상기 여과필터(35)는 상측에 배기구(37)가 구비되어, 여과 처리된 가스를 최종적으로 배출하도록 구성된다.

미설명 부호 (c)는 본 고안의 유기폐기물 저온 열분해 처리기(1)에서 전장품을 운영하기 위한 컨트롤러를 지칭한 것으로, 이때의 컨트롤러(c)는 사용자로부터 입력조작을 받기 위한 스위치 및 동작상태를 알려주기 위한 표시등을 구비한다.

이상의 도면을 참조하여 본 고안의 일 실시례에 따른 유기폐기물 저온 열분해 처리기의 구성을 상세하게 설명하기로 한다.

대류 연소히터(33)를 800℃로 가열시킨 상태에서, 본체(10)를 구성하는 내체 케이싱(15)의 내부 공간에 폐기물(w)을 투입하고 밀폐 상태로 한 뒤 착화부(15a)에 점화시킨다. 이때 상기 활성공기 공급수단(20)을 구성하는 유입관(21)을 통해 외부의 공기가 영구자석(22)의 자장을 통과하여 활성화되고, 이렇게 활성화된 공기는 가열공기챔버(24) 내부로 유동된 뒤 복수의 확산노즐(25)을 통해 착화부(15a)측으로 토출된다.

이러한 상태에서 상기 내체 케이싱(15)의 중심부 즉, 착화부(15a)를 중심으로 1200℃로 상승하고, 그 주변부는 대략 400℃의 상태를 이루며, 이때, 폐기물(w)은 자립연소에 의해 훈소를 시작한다.

이어서, 상기 내체 케이싱(15)에 투입된 폐기물(w)은 도 8에 나타내 보인 바와 같이 최상층으로부터 건조층-훈소층-탄화층-재화층-조정층으로 구성되며, 건조층은 투입된 폐기물(w)이 건조된 상태이고, 훈소층은 자립연소에 의해 훈소되는 상태로서 폐기물(w)에 함유된 수분이 추출되는 상태이며, 탄화층은 중심부 온도 350~400℃ 발열작용에 의해 탄화되는 상태이며, 재화층은 탄화된 폐기물(w)이 지속에 의해 탄화가 지속 유지됨과 아울러 물분자가 원자구조로 변환됨에 따라 부피가 급속히 감소되는 상태이며, 조정층은 조정세라믹의 연속반응으로 탄화물이 점진적으로 세라믹화된 상태를 나타낸 것이다.

상기 내체 케이싱(15)의 내부에서 훈소 과정에서 생성된 배기가스는 배기가스 배출홀(15b)을 통과하여 간극(g)으로 유동되며, 이 과정에서 수분은 응축되어 외체 케이싱(11)의 하부에 제공되는 드레인콕(11c)을 통해 외부로 배출되며, 배기가스는 연결관(30a)을 통해 유해물질제거수단(30)을 구성하는 체류하우징(31)으로 공급된다.

이어서 상기 체류하우징(31)으로 유동된 배기가스는 복수의 체류격판에 의해 체류 지연되면서 온도가 낮아지고, 이 과정에서 수분이 분리되어 하측으로 흘러 간극(g)으로 유입되어 상술한 드레인콕(11c)을 통해 배출된다.

한편, 상기 체류하우징(31)을 통과한 배기가스는 배관으로 연결된 대류 연소히터(33)로 공급되어 800~1200℃로 가열되는 것에 의해 유해성분 및 악취성분이 연소되어 제거되며, 이 과정에서 제거되지 않은 잔류 유해 및 악취성분은 상기 대류 연소히터(33)와 연결된 여과필터(35)의 촉매제를 통과하면서 최종적으로 제거 처리된 뒤 배기구(37)를 통해 배기된다.

도 10은 본 고안의 최선의 실시례에 따른 열분해 처리장치의 절개 사시도이고, 도 11은 도 10의 유기폐기물 저온 열분해 처리기에서 본체의 내부를 설명하기 위한 횡단면도이다.

본 실시례에 따른 유기폐기물 저온 열분해 처리기(1)는 앞서 설명한 기본 실시례의 구성과 전체적인 구성은 대동소이하다. 다만, 본 실시례에서의 유기폐기물 저온 열분해 처리기(1)는 활성공기 공급수단(20)을 구성을 일부 변경하여 착화부(15a)가 위치한 내체 케이싱(15)의 중심부측에서 활성 공기가 확산되도록 하는 주요한 특징요소를 갖는다.

이하, 본 실시례에 따른 유기폐기물 저온 열분해 처리기(1)의 구성을 설명하되, 앞서 설명한 기본 실시례와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 실시례에서의 활성공기 공급수단(20)은 상기 외체 케이싱(11)의 하부 외측에 방사상으로 배치되어 외부 공기를 유입하는 유입관(21) 및 이 유입관(21)의 일측에 부착되어 그 내부를 통과하는 공기에 대한 활성화를 유도하는 영구자석(22) 및 상기 유입관(21)에 연결되어 활성공기를 공급받어 수용하는 공간을 제공하는 것으로 상기 내체 케이싱(15)의 내부 하측에 고리 형상으로 구비되는 속이 빈 금속재의 가열공기챔버(24) 및 상기 내체 케이싱(15)의 중심에 배치되어 활성 공기를 공급받아 분기 배출하는 것으로 복수의 접속구(27a)와 배출구(27b)가 형성된 속이 빈 매니폴드(27) 및 상기 가열공기챔버(24)와 매니폴드(27)의 접속구(27a)를 연결하는 복수의 연결파이프(28)로 구성된다.

즉, 상기 활성공기 공급수단(20)에서 유입관(21)과 영구자석(22) 및 가열공기챔버(24)의 구성은 앞서 설명한 일 실시례의 구성과 대동소이하다. 다만, 상기 착화부(15a)의 상부측에 속이 빈 원판형상을 가지면서 외주면으로 복수의 접속구(27a)와 배출구가 형성된 매니폴드(27)가 배치되며, 상기 접속구(27a)와 가열공기챔버(24)를 연결파이프(28)로 연결하는 구성이다.

이러한 구성에 의해 상기 가열공기챔버(24)로 유입된 활성 공기는 연결파이프(28)를 통해 상기 매니폴드(27)로 공급되고, 상기 매니폴드(27)는 복수의 배출구(27b)를 통해 활성 공기를 토출하게 된다.

한편, 본 고안은 기재된 실시례에 한정되는 것은 아니고, 적용 부위를 변경하여 사용하는 것이 가능하고, 본 고안의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 고안의 실용신안등록청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

1 : 유기폐기물 저온 열분해 처리기 10 : 본체
11 : 외체 케이싱 15 : 내체 케이싱
20 : 활성공기 공급수단 21 : 유입관
22 : 영구자석 24 : 가열공기챔버
25 : 확산노즐 30 : 유해물질제거수단
31 : 체류하우 징 33 : 대류 연소히터
35 : 여과필터

Claims (1)

1. 폐기물이 투입되는 밀폐 공간을 제공하는 것으로 내부에 300~400℃ 온도 조건하에서 훈소를 유도하는 착화부가 구비된 본체 및 이 본체에 영구자석을 통과한 활성화된 공기를 공급하는 활성공기 공급수단 및 본체에 연결되어 배기가스에 포함된 유해물질을 제거하는 것으로 활성탄 또는 백금(Pt),로듐(Rh),팔라듐(Pd), 희토 성분을 하나 또는 하나 이상 조성하여 된 촉매제를 포함하는 여과필터로 이루어진 유해물질제거수단을 포함하는 유기폐기물 저온 열분해 처리기에 있어서,
   상기 본체(10)는 밀폐된 원통 형상을 갖는 것으로 전면 및 상면에 각각 착화·재화배출 및 폐기물 투입을 위한 개폐 가능한 제1,2도어(11a,11b)가 구비되고, 하부 일측에는 응축수를 배출하기 위한 드레인콕(11c)이 구비되는 외체 케이싱(11)과; 상기 외체 케이싱(11)의 내부에 간격을 두고 동심원이 되게 배치되는 상면이 개방된 원통 형상의 부재로, 내측 바닥에는 착화를 위한 착화부(15a)가 구비되고, 측면 상부에는 복수의 배기가스 배출홀(15b)이 관통되며, 상기 제1도어(11a)에 대응하는 위치에 연통구멍(15c)이 형성된 내체 케이싱(15)으로 구성되고,
   상기 활성공기 공급수단(20)은 상기 외체 케이싱(11)의 하부 외측에 방사상으로 배치되어 외부 공기를 유입하는 유입관(21) 및 이 유입관(21)의 일측에 부착되어 그 내부를 통과하는 공기에 대한 활성화를 유도하는 영구자석(22) 및 상기 유입관(21)에 연결되어 활성공기를 공급받아 수용하는 공간을 제공하는 것으로 상기 내체 케이싱(15)의 내부 하측에 고리 형상으로 구비되는 속이 빈 금속재의 가열공기챔버(24) 및 상기 내체 케이싱(15)의 중심에 배치되어 활성 공기를 공급받아 분기 배출하는 것으로 복수의 접속구(27a)와 배출구(27b)가 형성된 속이 빈 매니폴드(27) 및 상기 가열공기챔버(24)와 매니폴드(27)의 접속구(27a)를 연결하는 복수의 연결파이프(28)로 구성되며,
   상기 유해물질제거수단(30)은 상기 외체 케이싱(11)의 상부 일측에 배관으로 연결되어 하측으로 배기가스를 공급받아 상측으로 배출하는 것으로, 그 내부에는 상·하로 복수의 체류격판(31a)이 교차 배치되어 배기가스의 유동을 지연시키는 체류하우징(31)과; 상기 체류하우징(31)의 상측에 위치하여 배관 연결되고, 800~1200℃로 가열되는 것에 의해 대류작용에 의한 활성 공기의 유입을 유도하며, 상기 체류하우징(31)을 통과하여 공급되는 배기가스를 연소시켜 유해물질을 제거하는 대류 연소히터(33)로 구성되는 것을 포함하며,
   상기 대류 연소히터(33)는, 내부 중심에 배기가스가 통과하는 통로(33a′)가 형성되는 관체(33a) 및 상기 관체(33a)를 감싸는 것으로 외부로부터 전원을 공급받아 800~1200℃로 가열되는 발열선(33b)과; 상기 통로(33a′) 내에 구비되는 봉형상을 갖는 발열요소로 상기 통로(33a′)에 대해 감소된 지름을 가지며 전원을 공급받아 발열하는 발열코어(33c)를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 유기폐기물 저온 열분해 처리기.
   

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