KR100799349B1

KR100799349B1 - 열분해장치 및 이를 이용한 폐기물 처리시스템

Info

Publication number: KR100799349B1
Application number: KR1020060114639A
Authority: KR
Inventors: 김경동; 정숙진
Original assignee: (주)메덱스; 정숙진
Priority date: 2006-11-20
Filing date: 2006-11-20
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2026-11-20

Abstract

본 발명은 폐기물 처리의 전 과정에 걸쳐 일정수준의 진공환경을 유지한 채 폐기물을 열분해하여 유해물질 발생을 억제하고, 폐기물의 열분해 시 발생되는 혼합기체의 연소기능을 갖춘 열분해장치 및 폐기물 처리시스템에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 호퍼 및 적어도 하나의 제 1 접속구를 구비한 인너탱크와; 상기 호퍼 및 제 1 접속구를 제외한 상기 인너탱크를 내부로 수용하여 그 사이로 연소공간을 정의하고, 상기 연소공간에 연결된 적어도 하나의 제 2 접속구를 구비한 아우터탱크와; 상기 연소공간에 실장된 적어도 하나의 제 1 히터와; 상기 연소공간에 배치되며 상기 연소공간 내의 분사홀 및 상기 아우터탱크 외부로 노출된 공급구를 각각 구비한 적어도 하나의 연소관을 포함하여, 상기 호퍼를 통해 상기 인너탱크에 상기 폐기물이 투입되면 상기 제 1 접속구를 통해 상기 인터탱크 내부를 배기하여 상기 진공환경을 조성 및 유지한 상태로 상기 제 1 히터의 발열에 의해 상기 폐기물을 열분해하고, 상기 진공환경의 조성 및 열분해 시 발생되는 기체 및 혼합기체는 상기 제 1 접속구를 통해 상기 연소관의 공급구로 전달되어 상기 분사홀 및 상기 연소공간과 상기 제 2 접속구로 배출되는 과정 중에 상기 제 1 히터의 발열에 의해 완전연소되는 열분해장치 및 이를 이용한 폐기물 처리시스템을 제공한다.

Description

열분해장치 및 이를 이용한 폐기물 처리시스템{pyrolysis apparatus and wastes disposal system using the same}

도 1은 일반적인 폐기물 소각장치의 개요도.

도 2는 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템의 블록도.

도 3은 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템의 열분해장치에 대한 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템의 열분해장치에 대한 내부구조도.

도 5a와 도 5b는 각각 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템의 열분해장치에 대한 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템의 1차 연소장치에 대한 사시도.

도 7은 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템의 1차 연소장치에 대한 내부구조도.

도 8은 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템의 1차 연소장치에 대한 단면도.

도 9a 내지 도 9d는 각각 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템을 이용한 폐기물 처리방법을 나타낸 공정블럭도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 열분해장치 110 : 인너탱크

114 : 제 1 접속구 120 : 아우터탱크

122 : 제 2 접속구 142 : 공급구

150 : 진공생성부 152,154,156 : 진공탱크

160 : 진공펌프 170 : 버퍼탱크

180,265 : 제 1 및 제 2 펌프 200 : 가스처리부

202,204 : 냉각장치 210 : 1차 연소장치

250 : 액체처리부 260 : 액체저장탱크

270 : 증발기 272 : 열교환수단

300 : 배출부 302,304,306 : 냉각탱크

310 : 정화기 312 : 집진장치

352 : 송풍기 354 : 안전변

356 : 필터 A : 연소공간

V1 내지 V25 : 밸브

본 발명은 열분해장치(pyrolysis apparatus) 및 이를 이용한 폐기물 처리시스템(wastes disposal system)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 폐기물 처리의 전(全) 과정에 걸쳐 일정수준의 진공환경을 유지한 상태로 폐기물을 열분해(pyrolysis)하여 유해물질의 발생을 억제하고, 폐기물의 열분해 시(時) 발생되는 혼합기체의 연소기능을 함께 갖춘 열분해장치 및 이를 이용한 폐기물 처리시스템에 관한 것이다.

최근 들어 사회가 급격한 산업화와 도시화 양상을 보임에 따라 폐기물의 발생량 또한 크게 늘고 있으며, 이중에서도 처리가 곤란한 플라스틱류를 비롯해서 인체에 유해한 화학합성물질의 난 분해성 폐기물 발생량은 매년 급격한 증가추세를 보이고 있다. 이에 따라 폐기물 처분 시(時) 발생되는 각종 오염물질로 인한 대기, 수질, 토양 등의 환경오염에 많은 우려를 나타내고 있는데, 특히 폐기물의 소각 시 발생되는 대기오염 공해배출가스의 억제, 예컨대 다이옥신(dioxin : Poly Chlorinated Dibenzo Dioxins, PCDD계 화합물을 총칭한다. 이하 동일하다.) 등을 억제하기 위한 많은 노력이 뒤따르고 있다.

이와 관련해서 국내에서도 보다 효율적인 폐기물 처리와 대기오염 공해배출가스 억제를 위한 여러 움직임을 보이고 있다. 일례로 최근 시행된 환경부 시행령에 따르면 '25Kg 이하의 소형 소각로 설치를 5년 간의 유예기간에 걸쳐 전면 금 지하고, 모든 소각로를 대상으로 배출허용 기준에 적합한 처리능력을 갖춘 대기오염방지장치의 설치를 의무화 할 것'을 주요 골자로 하고, 소각로의 설계제작 검사 기준에서도 분진 및 외형만을 시험하던 기존과 달리 일산화탄소(CO), 황산화물(SOx) 및 질소산화물(NOx)의 배출까지 포함시켰다.

이는 결국 폐기물 소각 시 발생되는 대기오염 공해배출가스를 규제하기 위한 것이며, 향후 소각로에 대한 성능검사기준이 더욱 강화되리라는 것에 의문의 여지가 없다.

한편, 소각로(incinerator)란 폐기물을 소각 처리하기 위한 장치의 총칭으로서, 방식에 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 구분된다. 하지만 이들은 모두 폐기물에 직접적인 불을 가해 소각시키는 직화(直火)방식이며, 때문에 폐기물의 적재량, 밀도, 수분 함유량, 소각로 크기, 가열온도 등의 여러 요인으로 인해 폐기물의 완전연소가 실질적으로 불가능하다. 그 결과 그을음과 먼지를 비롯한 대기오염 공해배출가스의 억제에 한계를 나타낸다.

이에 고온 및 무산소의 진공환경에서 폐기물을 열분해 하여 유해물질 발생을 억제하는 방법이 소개되기도 하였는데, 첨부된 도 1은 해당 기술을 이용한 일반적인 폐기물 소각장치의 개요도이다.

보이는 것처럼 일반적인 폐기물 소각장치(10)는 폐기물의 투입을 위한 호퍼(hopper : 22)가 구비된 분쇄장치(20)와, 폐기물 소각을 위한 버너(burner : 32) 가 장착된 소각로(30)와, 폐기물 소각 시 발생되는 불완전연소기체를 화염(火焰, flame)으로 연소시켜 대기 중에 방출하는 연소로(40)로 이루어지며, 이중 분쇄장치(20)에 진공펌프(vacuum pump : 24)가 부설된다.

이에 따라 폐기물은 호퍼(22)를 통해 분쇄장치(20)에 투입될 때 진공펌프(24)에 의해 기체가 제거된 상태로 분쇄되고, 소각로(30) 내에서 버너(32)에 의한 연소반응을 통해 소각된다. 그리고 이 과정 중에 발생된 불완전연소기체는 연소로(40)의 화염으로 연소된다. 이때 분쇄장치(20)에 투입되는 폐기물로부터 기체를 제거하는 이유는 분쇄장치(20)를 비롯한 소각로(30) 내부에 고온 및 무산소의 진공환경을 조성하기 위한 것이며, 불완전연소기체를 연소시키는 이유는 다이옥신 등의 대기오염 공해배출가스 발생을 억제하기 위함이다.

하지만, 이상에서 살펴본 일반적인 폐기물 소각 시스템(10)은 목적하는 처리효과를 얻기 어려우며, 특히 대기오염 공해배출가스 제거율이 낮고 에너지 효율이 취약한 단점을 보인다.

그 이유로는 첫째, 소각로(30) 내에서 폐기물을 소각할 때 발생되는 불완전연소기체를 제거할 수 없어 소각로(30) 내부의 진공이 일정하게 유지되기 어려우며, 이에 따른 불완전 연소로 인해 대기오염 공해배출가스가 다량 배출된다. 이에 비록 후속의 연소로(40)에서 불완전연소기체를 연소시키지만, 소각로(30) 내부의 불완전 연소에 의한 대량의 불완전연소기체를 모두 연소시키기 위해서는 막대한 비용과 장치적 구성 및 시간을 요구하는바, 효율이 크게 저하된다. 둘째, 불완전연소기체의 연소를 위해서 연소로(40)는 소각로(30)의 버너(32)와 다른 별도의 화염을 요구하므로 전체적으로 에너지 손실이 크고, 앞서 살펴본 첫 번째 이유와 관련해서 효율이 더욱 떨어진다. 셋째, 분쇄장치(20)로 투입되는 폐기물로부터 추출된 기체 내에도 상당량의 대기오염 공해배출가스가 존재하지만, 이를 마땅히 제거할 방법이 없어 실질적인 대기오염 공해배출가스의 제거 효과를 얻기 어렵다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 폐기물 처리의 전 과정에 걸쳐 일정한 진공을 유지한 상태로 폐기물을 열분해 시켜 유해물질 발생을 억제하며, 최초의 진공조성은 물론 폐기물의 열분해 시 발생되는 모든 종류의 기체를 완전 연소시켜 대기오염 공해배출가스의 생성을 최대한 억제할 수 있는 구체적인 방도를 제시하는데 그 목적이 있다.

이를 위해 본 발명은 폐기물 처리의 전 과정에 걸쳐 일정한 진공을 유지함과 동시에 대기오염 공해배출가스의 완전연소를 가능케 하는 열분해장치 및 이를 이용한 폐기물 처리시스템을 제시코자 하는바, 특히 열분해장치에 폐기물의 열분해를 위한 기능과 함께 불완전연소기체의 연소를 위한 연소로 기능을 동시에 갖추도록 하여 에너지 효율을 크게 향상시키고, 아울러 불완전연소기체의 완전연소를 위한 실질적인 방법을 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 진공환경에서 폐기물을 열분해 하는 열분해장치로서, 호퍼 및 적어도 하나의 제 1 접속구를 구비한 인너탱크와; 상기 호퍼 및 제 1 접속구를 제외한 상기 인너탱크를 내부로 수용하여 그 사이로 연소공간을 정의하고, 상기 연소공간에 연결된 적어도 하나의 제 2 접속구를 구비한 아우터탱크와; 상기 연소공간에 실장된 적어도 하나의 제 1 히터와; 상기 연소공간에 배치되며 상기 연소공간 내의 분사홀 및 상기 아우터탱크 외부로 노출된 공급구를 각각 구비한 적어도 하나의 연소관을 포함하여, 상기 호퍼를 통해 상기 인너탱크에 상기 폐기물이 투입되면 상기 제 1 접속구를 통해 상기 인터탱크 내부를 배기하여 상기 진공환경을 조성 및 유지한 상태로 상기 제 1 히터의 발열에 의해 상기 폐기물을 열분해하고, 상기 진공환경의 조성 및 열분해 시 발생되는 기체 및 혼합기체는 상기 제 1 접속구를 통해 상기 연소관의 공급구로 전달되어 상기 분사홀 및 상기 연소공간과 상기 제 2 접속구로 배출되는 과정 중에 상기 제 1 히터의 발열에 의해 완전연소되는 열분해장치를 제공한다.

이때 상기 인너탱크 일측에 개방 가능하게 구비된 투시창과; 상기 투시창을 상기 아우터탱크 외부로 노출시키는 배출구를 더 포함하여, 상기 폐기물의 열분해 완료에 따른 잔류물은 상기 배출구를 통해 제거되는 것을 특징으로 한다.

이 경우 상기 호퍼를 밀폐하는 호퍼도어를 더 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 연소관은 서로 대응되는 두 개로서, 각각의 일단으로 이루어진 상기 공급구를 상단에 두고 상기 인너탱크의 폭 방향을 따라 지그재그로 왕복하면서 하향하여 상기 인너탱크 외면에 일정간격으로 대면된 채 양 방향에서 감싸도록 배치되는 것을 특징으로 하며, 상기 분사홀은 상기 각 연소관 타단에 복수개로 관통 구비된 것을 특징으로 한다. 아울러 상기 제 1 히터는, 상기 연소관을 사이에 두고 상기 인너탱크의 폭 방향 외면에 일정간격으로 대면 배치되는 복수의 선형 전열히터인 것을 특징으로 한다. 그리고 상기 인너탱크 내부를 관통하는 관통홀을 더 포함하여, 상기 제 1 히터 중 적어도 하나는 상기 관통홀에 관통 배치되는 것을 특징으로 한다.

아울러 본 발명은 상기의 기재에 따른 열분해장치를 이용한 폐기물 처리시스템으로서, 상기 제 1 접속구를 통해 상기 인너탱크의 기체 및 혼합기체를 인출하여 상기 진공환경을 조성 및 유지시키며, 상기 기체 및 혼합기체를 상기 공급구로 전달하는 진공생성부와; 상기 제 1 접속구를 통해 상기 인너탱크로부터 인출되어 상기 공급구로 전달되는 상기 기체 및 혼합기체를 냉각 및 가열하는 가스처리부와; 상기 가스처리부의 냉각에 따른 액체를 수증기로 기화시켜 상기 진공생성부를 통해 상기 공급구로 전달되게 하는 액체처리부를 포함하는 폐기물 처리시스템을 제공한다.

이때 상기 진공생성부는, 진공이 조성된 채 상기 제 1 접속구와 순차적으로 연결되어 상기 인너탱크의 혼합기체를 연속적으로 인출하는 적어도 하나의 진공탱크와; 상기 제 1 접속구를 통해 상기 인너탱크의 기체를 인출하여 상기 인너탱크의 상기 진공환경을 조성하고, 상기 진공탱크의 혼합기체를 인출하여 각각에 진공을 조성하는 진공펌프와; 상기 진공펌프의 기체 및 혼합기체가 저장되는 버퍼탱크와; 상기 버퍼탱크의 기체 및 혼합기체를 상기 공급구로 전달하는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는바, 이중 상기 가스처리부는, 상기 인너탱크와 진공탱크 사이로 개재되어 상기 인너탱크의 혼합기체를 냉각하는 적어도 하나의 냉각장치와; 상기 버퍼탱크와 상기 공급구 사이로 개재되어 상기 버퍼탱크의 기체 및 혼합기체를 연소시키는 1차 연소장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 1차 연소장치는, 상기 버퍼탱크에 연결되는 유입구와 상기 공급구에 연결된 유출구를 제공하는 본체와; 상기 본체에 내장된 제 2 히터를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 본체 내에 충진된 금속열선을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 더불어 상기 제 2 히터는 상기 본체의 내부 폭방향을 따라 배열된 복수의 선형 전열히터이고, 복수의 버퍼홀이 관통된 채 상기 본체 내에 부설되어 상기 제 2 히터가 관통하는 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 그리고 상기 유입구와 공급구를 외부로 노출시킨 채 상기 본체 외부를 두르는 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 액체처리부는, 상기 냉각장치의 냉각에 따른 결로를 수집 및 저장하는 액체저장탱크와; 상기 완전연소에 따른 완전연소기체의 고온을 이용하여 상기 액체저장탱크의 액체를 기화시키는 증발기를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 완전연소기체를 냉각시키는 제 1 냉각탱크와, 상기 기화된 수증기를 냉각시켜 기체성분과 액체성분을 분리하고 상기 기체성분은 상기 가스처리부를 통해 상기 공급구로 전달하는 제 2 냉각탱크와, 상기 제 1 냉각탱크의 완전연소기체와 상기 제 2 냉각탱크의 액체성분을 각각 정화해서 외부로 배출하는 정화기를 구비한 배출부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 경우 상기 정화기 후단에 구비되어 미세물질을 제거하는 집진장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조해서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본격적인 설명에 앞서 본 명세서에서 사용될 몇 가지 용어를 살펴보면, '기체'란 열분해 전(前)의 폐기물 내에 함유된 공기나 기타 가스를 의미하고, '혼합기체'란 폐기물의 열분해 시(時) 발생되는 수증기를 비롯한 모든 발생가스를 의미하는바, '기체'와 '혼합기체'에는 감염성균과 다이옥신을 비롯한 대기오염 공해배출가스가 포함되어 있다. 반면, '완전연소기체'란 '기체' 및 '혼합기체'의 완전연소를 통해 감염성균을 비롯한 다이옥신 등의 대기오염 공해배출가스가 제거된 가스를 의미한다.

이들 용어의 정의는 이하의 명세서에서 일관되게 동일한 의미로 사용되었다.

첨부된 도 2는 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템을 나타낸 블록도이다.

보이는 것처럼 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템은 열분해장치(100)와 진공생성부(150)를 포함하며, 그밖에 가스처리부(200)와 액체처리부(250)와 배출부(300) 등을 갖추고 있다.

먼저, 열분해장치(100)는 폐기물의 열분해와 더불어 혼합기체의 완전연소를 위한 연소로(combustion chamber) 기능을 함께 한다.

이를 위한 열분해장치(100)의 세부적인 내용은 해당부분에서 보다 상세히 살펴보겠지만, 미리 간단하게 살펴보면 안팎의 인너탱크(inner tank : 110)와 아우터탱크(outer tank : 120)로 이루어진다. 즉, 도시된 것처럼 본 발명에 따른 열분 해장치(100)는 밀폐된 아우터탱크(120) 내에 인너탱크(110)가 수용되어 인너탱크(110) 내부를 비롯한 인너탱크(110)와 아우터탱크(120) 사이로 각각 별도의 밀폐공간을 형성한다. 그리고 이중 인너탱크(110) 내부로는 폐기물이 투입되어 열분해가 진행되고, 인너탱크(110)와 아우터탱크(120) 사이의 연소공간(A)에서는 폐기물의 열분해에 따른 혼합기체가 공급되어 완전 연소된다.

이때, 본 발명에 따른 열분해장치(100)의 인너탱크(110)는 폐기물 투입 후 열분해 완료에 이르는 폐기물 처리의 전 과정에 걸쳐 일정수준의 진공을 유지하는 것을 특징으로 하는바, 폐기물이 투입되면 인너탱크(110)로부터 기체가 인출되어 진공환경이 조성되고, 이후 열분해 완료에 이르기까지 폐기물의 열분해에 따른 혼합기체가 지속적으로 인출되어 일정수준의 진공환경이 유지된다. 그리고 인너탱크(110)로부터 인출된 기체와 혼합기체는 열분해장치(100) 외부에서 소정의 처리과정을 거친 후 열분해장치(100)의 연소공간(A)으로 유입되어 완전 연소된다.

다음으로 진공생성부(150)는 열분해장치(100), 엄밀하게는 인너탱크(110) 내부의 기체를 비롯한 혼합기체를 지속적으로 인출해서 인너탱크(110)의 진공을 조성 및 유지시키고, 열분해장치(100) 외부에서 소정의 처리를 거친 기체와 혼합기체를 다시 열분해장치(100)의 연소공간(A)으로 전달하는 역할을 한다.

이를 위한 진공생성부(150)는 진공탱크(152,154,156)와 진공펌프(160)와 버퍼탱크(buffer tank : 170)를 포함한다. 이중 적어도 하나 이상으로 이루어지는 진공탱크(152,154,156)는 각각의 내부에 진공이 조성된 상태로 폐기물의 열 분해 시 인너탱크(110)와 순차적으로 연결됨에 따라 양측의 내부압력을 동일하게 조절하 는 방식으로 혼합기체를 인출해서 인너탱크(110)의 진공을 유지시키고, 진공펌프(160)는 인너탱크(110)의 기체와 진공탱크(152,154,156)의 혼합기체를 인출하여 각각에 진공을 조성하며, 이렇게 인출된 진공펌프(160)의 기체와 혼합기체는 버퍼탱크(170)에 저장된다. 그리고 버퍼탱크(170)에 저장된 기체와 혼합기체는 후술하는 가스처리부(200)의 1차 연소장치(210)로 전달되며, 이를 위해 버퍼탱크(170)와 1차 연소장치(210) 사이로는 별도의 제 1 펌프(180)가 구비될 수 있다.

그 결과, 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템에 있어서 처리 대상물인 폐기물은 일정수준의 진공환경이 조성 및 유지되는 열분해장치(100)의 인너탱크(110) 내에서 열분해 되고, 인너탱크(110) 내의 진공환경은 진공생성부(150)에 의해 조성 및 유지되는바, 인너탱크(110)로부터 인출된 기체와 혼합기체는 진공펌프(160)를 비롯한 진공탱크(152,154,156)와 버퍼탱크(170)에 의해 1차 연소장치(210)와 열분해장치(100)의 연소공간(A)을 차례로 경유하는 과정 중에 완전 연소된다.

아울러 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템에는 가스처리부(200)와 액체처리부(250)와 배출부(300) 등이 구비되고, 이들은 열분해장치(100)를 비롯한 진공생성부(150)와 함께 폐기물 처리를 위한 일련의 과정을 진행한다.

이를 위한 가스처리부(200)는 열분해장치(100)로부터 인출된 혼합기체를 냉각시키는 냉각장치(202,204)와, 버퍼탱크(170)로부터 인출된 기체 및 혼합기체를 연소시키는 1차 연소장치(210)를 포함한다.

이중 냉각장치(202,204)는 도면에서와 같이 열분해장치(100)의 인너탱크(110)와 진공탱크(152,154,156) 사이에 하나 이상이 위치할 수 있고, 이들 각각 은 혼합기체가 통과하는 내부공간에 냉기(冷氣) 또는 냉각수가 흐르는 냉각관을 배열시킨 형태를 나타낼 수 있다. 그 결과 열분해장치(100)의 인너탱크(110)로부터 인출된 혼합기체는 냉각장치(202,204)를 통과하면서 상대적으로 낮은 온도의 냉각관에 의해 냉각된 후 진공탱크(152,154,156)로 전달된다.

또한, 1차 연소장치(210)는 버퍼탱크(170)와 열분해장치(100)의 연소공간(A)사이에 위치해서 버퍼탱크(170)에 저장된 기체와 혼합기체가 열분해장치(100)의 연소공간(A)에 전달되기 전 미리 연소시키는 역할을 한다. 이때 특히 1차 연소장치(210) 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템에서 최초로 구동될 수 있으며, 이로써 연소공간(A)의 내부 온도가 충분히 상승되기 전까지는 기체를 연소시키는 별도의 연소로로 작용함과 동시에 연소공간(A)의 내부 온도가 충분히 상승된 후에는 혼합기체를 일차 연소시켜 열분해장치(100)의 연소공간(A)에서 보다 완전하게 연소되도록 하는 전처리연소로(pre-combustion chamber)로 작용할 수 있다.

이러한 1차 연소장치(210) 역시 해당 부분에서 다시 한번 상세히 살펴본다.

한편, 가스처리부(200)의 냉각장치(202,204)에서 수증기가 포함된 고온의 혼합기체가 냉각되는 과정 중에 냉각관 외면에 결로(結露) 현상이 나타날 수 있다. 따라서 이를 처리하기 위한 부분이 액체처리부(250)로서, 냉각장치(202,204)로부터 생성되는 액체를 저장하는 액체저장탱크(260)와, 상기 액체를 수증기로 기화시키는 증발기(270)를 포함한다.

이중 액체저장탱크(260)는 가스처리부(200)의 냉각장치(202,204)에서 발생된 결로(結露)에 의한 낙수(落水)를 수집 및 저장할 수 있고, 이를 증발기(270)로 전 달하기 위한 별도의 제 2 펌프(265)가 구비될 수 있다.

또한 증발기(270)는 액체저장탱크(260) 내에 저장된 액체를 가열해서 수증기로 변화시킨 다음 후술하는 배출부(300)의 냉각탱크(302,304,306) 중 하나로 전달하는데, 여기에 필요한 열은 열분해장치(100)의 완전연소기체로부터 얻어질 수 있다. 이를 위해 증발기(270) 내에는 별도의 열교환수단(272)이 내장되며, 열분해장치(100)의 연소공간(A)에서 완전 연소된 고온의 완전연소기체는 열교환수단(272)을 거쳐 배출부(300)의 냉각탱크(302,304,306)로 전달되는바, 열교환수단(272)에서는 고온의 완전연소기체와 상대적으로 낮은 온도의 액체 사이의 열교환이 이루어져 액체는 수증기로 기화된다.

이때 열교환수단(272)은 도면에서와 같이 소정직경의 관을 코일(coil) 형상으로 권취시켜 액체와의 접촉면적을 크게 늘린 구조를 보일 수 있으며, 여기를 통과한 완전연소기체는 배출부(300)의 냉각탱크(302,304,306) 중 적어도 하나, 임의로 제 1 냉각탱크(302,304)로 전달되고, 수증기는 배출부(300)의 냉각탱크(302,304,306) 중 적어도 하나, 임의로 제 2 냉각탱크(306)로 전달된다.

다음으로 배출부(300)는 열분해장치(100)의 연소공간(A)에서 배출된 완전연소기체를 냉각해서 정화수와 정화기체의 두가지 상(狀)으로 배출하며, 이를 위한 냉각탱크(302,304,306)와 정화기(310)를 비롯한 기타 집진장치(312)를 포함한다.

이때 냉각탱크(302,304,306)는 적어도 두 개 이상으로 이루어지며, 이들은 편의상 제 1 냉각탱크(302,304)와 제 2 냉각탱크(306)로 구분될 수 있는데, 제 1 냉각탱크(302,304)는 증발기(270)의 열교환기(272)를 경유해온 연소공간(A)의 완전 연소기체를 냉각하고, 제 2 냉각탱크(306)는 증발기(270)에서 기화된 수증기를 냉각한다.

그리고 제 1 냉각탱크(302,304)에서 냉각된 완전연소기체는 정화기(310)를 거쳐 정화기체의 형태로 최종 배출되고, 제 2 냉각탱크(306)에서 냉각된 수증기 중 액체 성분은 정화기(310)를 거쳐 정화수의 형태로 최종 배출되는 반면, 기체 성분은 가스처리부(200)의 1차 연소장치(210)와 열분해장치(100)의 연소공간(A)으로 전달되어 다시 한번 완전연소의 과정을 거친다. 하지만, 이들 제 1 및 제 2 냉각탱크(302,304,306)는 실질적으로 정확한 구별이 어려우며, 제 1 냉각탱크(302,304)가 수증기의 냉각에 기여할 수 있고, 제 2 냉각탱크(306) 역시 완전연소기체의 냉각에 기여할 수 있다.

또한 정화기(310)는 오존(O₃)을 이용한 살균 및 소독의 기능을 할 수 있고, 정화기체는 후술하는 송풍기(352)로 보내어질 수 있다. 그밖에도 배출부(300)에는 폐기물의 열분해 시 발생되는 분진 등의 미세물질을 수집 및 제거하는 집진장치(312)가 마련될 수 있으며, 이는 집진필터 및 집진펌프 등으로 이루어져 정화기(310) 후단에 위치함으로써 송풍기(352)로 보내지는 정화기체로부터 해당물질을 제거할 수 있다.

아울러 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템에는 송풍기(352)와 안전변(354)과 필터(356)를 비롯한 다수의 밸브(V1 내지 V25)가 구비된다.

이때 송풍기(352)는 열분해 완료 후의 인너탱크(110)와 진공탱 크(152,154,156)와 냉각장치(202,204)를 비롯해서 열분해 도중이나 완료 후의 진공탱크(152,154,156) 등에 외부기체를 공급함으로써 각각의 내부를 배기시키고, 안전변(354)은 정전 등으로 인한 진공생성부(150)의 오작동 시 인너탱크(110) 내부 압력이 기(旣) 설정된 기준치보다 높아질 경우에 자동 개폐되어 폭발을 억제하며, 필터(356)는 열분해장치(100)의 진공탱크(152,154,156)로부터 진공펌프(160)로 인출되는 기체 및 혼합기체로부터 이물질을 걸러 진공펌프(160)가 올바른 기능을 수행할 수 있도록 한다. 더불어 비록 도면상에 표시되지는 않았지만 진공탱크(152,154,156)에는 각각의 내부 압력을 측정할 수 있는 압력측정수단(미도시)으로서 별도의 압력계가 부설될 수 있다.

그리고 복수의 밸브(V1 내지 V24)는 상기한 각 구성요소 사이의 적절한 지점에 부설되어 유체의 흐름을 조절한다.

이를 위한 밸브는 기능에 따라 수량 변동이 가능하지만, 유체의 흐름을 온/오프(on/off) 단속하는 정지밸브(stop valve)라는 전제 하에, 진공펌프(160)와 필터(356) 사이로 개재된 V1과, 인너탱크(110)와 필터(356) 사이로 개재된 V2와, 인너탱크(110)와 진공탱크(152,154,156) 사이로 각각 개재된 V3,V4,V5와, 진공탱크(152,154,156)와 냉각장치(202,204) 사이로 각각 개재된 V6,V7,V8과, 진공탱크(152,154,156)와 버퍼탱크(170) 사이로 각각 개재된 V9,V10,V11과, 인너탱크(110)와 송풍기(352) 사이로 개재된 V12와, 냉각장치(202,204)와 송풍기(352) 사이로 개재된 V13과, 진공탱크(152,154,156)와 송풍기(352) 사이로 각각 개재된 V14,V15,V16과, 버퍼탱크(170)와 송풍기(352) 사이로 개재된 V17과, 인너탱크(112)를 비롯한 진공탱크(152,154,156) 등에 외부 공기를 공급하는 V18과, 인너탱크(112)와 액체저장탱크(260) 사이로 개재된 V19와, 버퍼탱크(170)와 필터(356)를 직접 연결하는 V20과, 냉각장치(202,204)와 액체저장탱크(260) 사이로 개재된 V21과, 냉각장치(202,204)와 1차 연소장치(210)를 직접 연결하는 V22와, 버퍼탱크(170)와 제 1 펌프(180) 사이로 개재된 V23과, 액체처장탱크(250)와 제 2 펌프(265) 사이로 개재된 V24와, 정화기(310)의 정화기체를 외부로 배기시키는 V25를 포함한다.

이상에서 살펴본 구성요소 중 몇 가지를 보다 상세히 살펴본다.

이때, 본 명세서에서 따로 언급되지 않은 내용은 통상의 기술이 적용될 수 있으며, 당업자라면 쉽게 이해할 수 있으므로 별도의 생략하였다.

먼저, 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템의 핵심적인 요소로서, 폐기물의 열분해와 혼합기체의 완전연소 기능을 갖춘 열분해장치(100)가 도 3과 도 4 그리고 도 5a와 도 5b에 나타나 있다. 이때 도 3은 열분해장치(100)의 외관을 나타낸 사시도이고, 도 4는 그 내부구조를 살펴보기 위한 내부 구조도이며, 도 5a와 도 5b는 각각 서로 다른 방향에서 바라본 단면도이다.

보이는 것처럼 본 발명에 따른 열분해장치(100)는 내외부의 인너탱크(110)와 아우터탱크(120)를 포함하며, 이들 사이의 연소공간(A)에 제 1 히터(heater : 130) 및 연소관(140)이 배치되어 있다.

이때 인너탱크(110)는 폐기물이 투입되어 열분해 되는 부분으로서 원통 또는 이와 유사한 형태를 보일 수 있고, 그 일측에는 폐기물의 투입을 위한 호퍼(112)와, 그 내부의 기체 및 혼합기체를 배출할 수 있는 적어도 하나의 제 1 접속구(114)가 구비되어 아우터탱크(120) 외부로 관통 노출된다. 아울러 인너탱크(110) 일측에는 폐기물의 열분해 과정을 외부에서 관찰할 수 있도록 내열유리 또는 석영재질로 이루어진 투시창(116)이 개폐 가능하게 부설되며, 이의 가장자리를 둘러 아우터탱크(120) 외부로 연장시키는 배출구(118)와 더불어 호퍼(112)를 밀폐하기 위한 호퍼도어(113)가 마련될 수 있다.

또한 아우터탱크(120)는 인너탱크(110)를 수용해서 그 사이로 기체와 혼합기체의 연소를 위한 연소공간(A)을 정의하는 부분으로, 인너탱크(110)와 유사한 원통 등의 형태를 나타낼 수 있고, 그 일측으로부터는 연소공간(A)에서 연소된 완전연소기체를 배출할 수 있는 적어도 하나의 제 2 접속구(122)가 구비된다. 아울러 아우터탱크(120)의 적어도 일면에는 도어(124)가 마련되어 그 내부를 밀폐 또는 개방시키도록 이루어지는데, 바람직하게는 도면에 나타난 것처럼 아우터탱크(120)의 서로 대향하는 양면이 모두 도어(124)로 이루어지는 것이 인너탱크(110)와 제 1 히터(130) 및 연소관(140)의 수선과 교체에 용이하다. 그리고 비록 도면상에 표시되지 않았지만 아우터탱크(120) 내면에는 단열재에 의한 단열층이 형성된다.

이어서 인너탱크(110)와 아우터탱크(120) 사이에 위치한 제 1 히터(130)는 복수개의 선(線)형 전열(電熱)히터가 사용될 수 있고, 이들 각각은 인너탱크(110)의 폭 방향을 따라 배열된 채 인너탱크(110)와 일정간격을 유지하도록 그 외면에 둘러 배열된다. 이때 특히 인너탱크(110)에는 폭 방향을 관통하는 관통홀(H)이 구비될 수 있고, 여기에 복수의 제 1 히터(130) 중 적어도 하나가 관통될 수 있다.

다음으로 연소관(140)은 도면에서와 같이 두 개로 이루어질 수 있는데, 각각의 일단은 아우터탱크(120) 외부로 관통 노출되어 기체 및 혼합기체가 공급되는 공급구(142)를 이룬다. 이때 특히 각각의 연소관(140)은 공급구(142)를 최상단에 둔 채 인너탱크(110)의 폭 방향 외면을 따라 지그재그로 왕복하면서 하향해서 인너탱크(110) 외면과 일정간격을 유지하도록 양 방향에서 감싸는 형태를 나타낼 수 있으며, 각각의 연소관(140) 중 가장 낮은 위치를 차지하는 타단에는 복수의 분사홀(144)이 관통되고 타 끝단은 밀폐된다.

한편, 본 발명에 따른 열분해장치(100)를 앞서의 도 2와 비교하면, 인너탱크(110)의 제 1 접속구(114)는 가스처리부(200)의 냉각장치(202,204)를 비롯한 진공탱크(152,154,156)를 매개로 진공펌프(160)에 연결되고, 아우터탱크(120)의 제 2 접속구(122)는 액체처리부(250)의 증발기(270) 내에 구비된 열교환수단(272)을 매개로 배출부(300)의 제 2 냉각탱크(306)에 연결되며, 연소관(140)의 공급구(142)는 가스처리부(200)의 1차 연소장치(210)를 매개로 버퍼탱크(170)에 연결됨을 확인할 수 있다.

이에 따라 호퍼(112)를 통해 인너탱크(110) 내에 폐기물이 투입된 후 호퍼도어(113)가 밀폐되면 인너탱크(110)의 제 1 접속구(114)를 통해 그 내부의 기체가 인출되어 인너탱크(110) 내부로 진공이 조성된다. 이때 제 1 접속구(114)를 통해 인출된 기체는 진공펌프(160)에 의해 버퍼탱크(170)에 저장된다. 이후 제 1 히터(130)의 발열이 시작되고, 소정 온도 이상에 다다르면 폐기물의 열분해가 진행되 는데, 이 과정 중에 발생되는 혼합기체는 제 1 접속구(114)를 통해 진공생성부(150)의 진공탱크(152,154,156)에 의해 순차적으로 인출된다. 그 결과 인너탱크(110) 내부는 폐기물 투입 후 열분해 완료에 이르기까지 일정한 진공환경이 유지된다.

한편, 버퍼탱크(170)에 저장된 기체와 혼합기체는 가스처리부(200)의 1차 연소장치(210)를 통해 일차적으로 연소된 후 연소관(140)의 공급구(142)로 공급되는바, 연소관(140) 내부를 따라 이동되는 과정 중에 제 1 히터(130)의 열에 의해 연소관(140) 내에서 연소됨은 물론 분사홀(144)을 통해 연소공간(A) 내부로 분사되어 완전 연소된다. 이후 연소공간(A)의 완전연소기체는 아우터탱크(120)의 제 2 접속구(122)를 통해 액체처리부(250)의 증발기(270), 엄밀하게는 열교환수단(272)으로 전달된다.

이상의 내용을 토대로, 본 발명에 따른 열분해장치(100)는 폐기물 처리의 전 과정에 걸쳐 인너탱크(110) 내부에 일정한 진공환경을 조성한 상태로 열분해를 진행함에 따라 유해물질 발생을 억제할 수 있고, 폐기물의 투입 후 열분해 과정 중에 발생된 기체와 혼합기체는 가스처리부(200)의 1차 연소장치(210)와 열분해장치(100)의 연소공간(A) 내에서 완전 연소된다. 따라서 다이옥신과 같은 대기오염 공해배출가스를 완전히 제거할 수 있다. 아울러 1차 연소장치(210)를 제외한 열분해장치(100)의 열분해와 연소는 동일한 제 1 히터(130)의 발열에 의하므로, 동일 열원(熱源)을 공유함에 따라 열 손실을 크게 줄여 소비전력과 효율면에서 뛰어난 특성을 보이게 된다.

계속해서, 도 6과 도 7 그리고 도 8은 각각 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템의 1차 연소장치(210)에 대한 도면이다. 이때 도 6은 1차 연소장치(210)의 외관 사시도이고, 도 7은 그 내부를 보인 내부 구조도이며, 도 8은 단면도이다.

앞서, 도 2를 참고한 설명 중에 본 발명에 따른 1차 연소장치(210)는 버퍼탱크(170)에 저장된 기체와 혼합기체를 열분해장치(100)의 연소공간(A)으로 전달하는 과정 중에 일차적인 연소를 진행하는 부분이라 하였는데, 이를 위한 1차 연소장치(210)는 원통 내지는 이와 유사한 형태의 본체(211a)로 이루어진다.

그리고 이러한 본체(211a) 일측에는 버퍼탱크(170)의 기체와 혼합기체가 전달되는 유입구(212)가 구비되고, 다른 일측에는 내부의 기체를 열분해장치(100)의 연소공간(A)으로 전달하기 위한 유출구(214)가 구비되며, 이들은 단열을 목적으로 본체(211a) 외부를 두르는 하우징(211b)로부터 관통 노출된다. 더불어 1차 연소장치(210)의 본체(211a) 내에는 다수의 버퍼홀(222)이 관통된 복수개의 격벽(220)을 부설되고, 별도의 제 2 히터(224)로서 복수의 선형 전열히터가 격벽(220)을 관통하여 내부 폭 방향으로 배열된다. 그리고 그 사이사이의 빈 공간에는 전도율 높은 금속재질로 이루어진 금속열선(226)이 솜 내지는 스펀지와 같이 얽혀 충진된다.

따라서 제 2 히터(224)의 발열에 의해 금속열선(226) 전체에 걸쳐 고온의 열이 전도되는바, 유입구(212)를 통해 버퍼탱크(170)의 기체와 혼합기체가 본체(211a)내로 유입되면 금속열선(226)과의 접촉에 의해 연소되면서 버퍼홀(222)을 통해 각각의 격벽(220)을 차례로 통과한 후 유출구(214)를 통해 열분해장치(100)의 연소공간(A)으로 전달된다. 이 과정 중에 기체 및 혼합기체와의 접촉면적이 극대화된 금속열선(226)의 고열을 통해 기체와 혼합기체는 충분히 연소된다.

다음으로, 첨부된 도 9a 내지 도 9d는 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템의 폐기물 처리과정을 순서대로 나타낸 공정 모식도로서, 앞서의 도 2 이하의 도면을 함께 참조한다. 이때 편의상 도 9a 내지 도 9d 각각에 있어서, 설명에 필요한 부분을 상대적으로 진하게 표시하였는바, 이들은 실질적으로 각 단계에 따른 유체의 이동경로와 동일하다.

우선, 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템을 이용한 폐기물 처리방법은 1차 연소장치(210)의 가열로부터 시작되고, 이후 열분해장치(100)의 호퍼(112)를 통해 인너탱크(110)에 폐기물이 투입된 다음 호퍼도어(113)가 밀폐되고 연소공간(A)이 가열된다.

이에 따라 1차 연소장치(210)의 온도가 적정수준, 예컨대 800 내지 850℃ 정도에 달하면 진공펌프(160)를 통해 인너탱크(110)와 진공탱크(152,154,156) 내부에 진공을 각각 조성한다. 이를 위해 V1,V2,V3,V4,V5,V23이 온(on) 되고, 나머지는 오프(off) 상태를 유지하는바, 인너탱크(110)와 진공탱크(152,154,156)로부터 각각 인출된 기체는 도 9a와 같이 필터(356)와 진공펌프(160)를 통해 버퍼탱크(170)로 전달된 후, 제 1 펌프(180)에 의해 1차 연소장치(210)를 통해 열분해장치(100)의 연소공간(A)으로 전달된다. 이때 1차 연소장치(210)는 기체의 완전연소에 필요한 온도로서 800 내지 850℃를 유지하며, 따라서 기체는 1차 연소장치(210)를 통과하 는 동안 완전연소 된다. 이후 연소공간(A)으로 전달된 완전연소기체는 증발기(270)의 열교환수단(272)과 냉각탱크(302,304,305)와 정화기(310) 및 집진장치(312)를 거쳐 분진 등의 이물질이 제거된 정화기체의 형태로 최종 배출된다.

이어서 인너탱크(110)의 내부 온도가 적정수준, 예컨대 150℃ 이상 가열되면 폐기물의 열분해가 본격적으로 진행되고, 혼합기체가 발생되어 인너탱크(110)의 내부압력이 상승한다.

이에 따라 도 9b와 같이 V6,V7,V8 중 임의로 V6이 온(on) 되고 나머지는 오프(off) 된다. 그 결과 인너탱크(110)는 V6을 통해 진공탱크(152,154,156) 중 하나, 임의로 제 1 진공탱크(152)와 연결되는바, 인너탱크(110)의 혼합기체는 냉각장치(202,204)를 매개로 상대적으로 압력이 높은 인너탱크(110)에서 진공의 제 1 진공탱크(152)로 인출되고, 이를 통해 인너탱크(110) 내부는 일정수준의 진공환경을 유지한 상태로 폐기물의 열분해가 계속 진행된다. 더불어 냉각장치(202,204)에서는 결로에 의한 낙수가 발생되고, V21이 온 되어 액체는 액체저장탱크(260)로 수집된다.

이후, 폐기물의 열분해에 따른 혼합기체로 인해 인너탱크(110)와 제 1 진공탱크(152)의 압력이 동일한 수준에 도달하면 V6이 오프되고, 도 9c와 같이 V7이 온된다. 그 결과 인너탱크(110)의 혼합기체는 V7을 통해 제 2 진공탱크(154)로 인출되며, 인너탱크(110) 내부는 여전히 일정수준의 진공환경을 유지한 상태로 폐기물의 열분해가 계속 진행된다.

이와 동시에 V14와 V18이 온 되면 외부공기가 제 1 진공탱크(152)로 유입되 어 대기압에 도달하며, 해당 시점에 송풍기(352)를 가동시킴과 동시에 V9를 온 시키면 제 1 진공탱크(152) 내부의 혼합기체가 버퍼탱크(170)로 전달된다. 이로써 제 1 진공탱크(152) 내부는 외부공기로 배기되어 실질적인 청소가 완료된다. 이어서 V9와 V14가 오프된 후 V1과 V3을 온 시키고 진공펌프(160)를 가동시키면 제 1 진공탱크(152) 내에는 다시 진공이 조성된다.

한편, 상술한 과정을 통해 진공펌프(160)로 전달된 제 1 진공탱크(152)의 혼합기체는 버퍼탱크(170)로 전달되는데, V23이 온(on) 되면 버퍼탱크(170)의 혼합기체는 1차 연소장치(210)를 통해 열분해장치(100)의 연소공간(A)으로 전달되는 동안 완전 연소된다. 그리고 연소공간(A) 내의 완전연소기체는 아우터탱크(120)의 제 2 접속구(122)를 통해 증발기(270)의 열교환수단(272)과 제 1 냉각탱크(302,304)와 정화기(310)와 집진장치(312)를 차례로 거쳐 이물질이 제거된 정화기체의 형태로 최종 배출된다. 이때 V24가 온 되고 제 2 펌프(265)가 작동되면 액체저장탱크(260)의 액체가 증발기(270)로 유입되어 열교환수단(272)에서 고온의 완전연소기체와 열교환이 일어난다. 그 결과 액체는 수증기로 변화된 후 제 2 냉각탱크(306)로 공급되고, 여기에서 액체 성분은 정화기(310)를 통해 정화수의 형태로 최종 배출되는 반면, 기체 성분은 1차 연소장치(210)를 비롯한 열분해장치(100)의 연소공간(A)으로 전달되어 다시 한번 완전연소의 과정을 거친 후 증발기(270)의 열교환수단(272)과 제 1 냉각탱크(302,304)와 정화기(310)와 집진장치(312)를 통해 이물질이 제거된 정화기체의 형태로 최종 배출된다. 이 경우 정화기(310)를 통해 최종 배출되는 정화기체는 송풍기(352)로 재 공급될 수 있다.

이상의 설명에 있어서, 도 9b와 도 9c를 비교하면 인너탱크(110)의 혼합기체를 인출하기 위한 진공탱크(152,154,156)는 제 1 진공탱크(152)로부터 제 2 진공탱크(154)로 교체되었고, 제 1 진공탱크(152)에 새로이 진공이 조성됨을 알 수 있는데, 이러한 과정은 복수개의 진공탱크(152,154,156) 사이에서 순차적으로 진행된다. 그 결과 진공탱크(152,154,156)는 순차적으로 인너탱크(110)와 연결되어 양측의 내부압력을 동일하게 조절하는 방식으로 인너탱크(110) 내부를 일정수준의 진공환경으로 유지시키며, 폐기물의 열분해와 혼합기체의 완전연소 과정은 연속적으로 진행된다.

이때 V20을 온(on) 시키면 필터(356) 내에 침전된 수분 및 이물질을 버퍼탱크(170)로 전달할 수 있고, 혼합기체와 함께 1차 연소장치(210)와 열분해장치(100)의 연소공간(A)을 경유하는 과정 중에 완전 연소된다. 아울러 정전 등의 기타 사유로 진공펌프(160)의 작동이 멈춰 진공탱크(152,154,156)에 의한 인너탱크(110)의 진공유지에 이상이 발생될 경우에는 안전변(354)이 자동으로 개폐되어 인너탱크(110)의 혼합기체를 1차 연소장치(210)로 직접 인출하고, 필요에 따라 V22와 V25를 수동으로 온 시키면 인너탱크(110)의 혼합기체는 1차 연소장치(210), 열분해장치(100)의 연소공간(A), 증발기(270)의 열교환기(272), 제 1 냉각탱크(302,304), 정화기(310), 집진장치(312)를 통해 외부로 직접 인출된다.

이후, 폐기물의 열분해가 모두 완료되어 혼합기체의 발생이 중지되면 열분해장치(100)의 연소공간(A)과 1차 연소장치(210)의 가열을 중단한 후 도 9d와 같이 V12,V14,V15,V16,V18을 온 시켜 인너탱크(110)와 진공탱크(152,154,156)에 대기압 을 조성하고, 해당 시점에 송풍기를 가동시킴과 동시에 V9,V10,V11, V23을 온 시킨다. 이로써 인너탱크(110)와 진공탱크(152,154,156)에 외부기체가 공급되어 냉각 및 청소되고, 이들 외부기체는 V23의 온과 제 1 펌프(180)의 가동에 의해 버퍼탱크(170), 1차 연소장치(210), 연소공간(A), 증발기(270)의 열교환기(272), 제 1 냉각탱크(302,304), 정화기(310), 집진장치(312)를 거쳐 외부로 배출된다. 이때 V13을 온 시키면 냉각장치(202,204) 내부도 함께 청소할 수 있다.

마지막으로, 충분한 시간경과에 따라 인너탱크(110)가 냉각되면 투시창(116)을 열고 배출구(118)을 통해 소각재를 제거함으로써 폐기물 처리를 위한 전 과정을 완료한다.

이상에서 살펴본 것처럼, 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템은 폐기물 처리의 전(全) 과정에 걸쳐 일정한 진공을 유지한 상태로 폐기물을 열분해 하여 유해물질 발생을 억제할 수 있고, 최초의 진공조성은 물론 폐기물의 열분해 시(時) 발생되는 기체와 혼합기체를 완전 연소시켜 대기오염 공해배출가스의 생성을 최대한 억제하는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 폐기물 처리시스템은 폐기물의 열분해와 기체 및 혼합기체의 완전연소가 하나의 열분해장치 내에서 동일한 히터로 진행되는바, 열 손실을 줄여 소비전력과 효율면에서 뛰어난 효과가 있다.

아울러 본 발명은 기체 및 혼합기체의 완전연소를 위한 1차 연소장치를 제공 하며, 이로써 열분해장치의 충분한 가열 이전에 혼합기체의 완전연소를 가능하게 한다. 그리고 특히 열분해 과정 중에 발생된 혼합기체를 총 3차에 걸쳐 완전 연소시킬 수 있어 다이옥신과 같은 대기오염 공해배출가스를 완전히 제거할 수 있는 잇점이 있다.

Claims

진공환경에서 폐기물을 열분해 하는 열분해장치로서,

호퍼 및 적어도 하나의 제 1 접속구를 구비한 인너탱크와;

상기 호퍼 및 제 1 접속구를 제외한 상기 인너탱크를 내부로 수용하여 그 사이로 연소공간을 정의하고, 상기 연소공간에 연결된 적어도 하나의 제 2 접속구를 구비한 아우터탱크와;

상기 연소공간에 실장된 적어도 하나의 제 1 히터와;

상기 연소공간에 배치되며 상기 연소공간 내의 분사홀 및 상기 아우터탱크 외부로 노출된 공급구를 각각 구비한 적어도 하나의 연소관

을 포함하여, 상기 호퍼를 통해 상기 인너탱크에 상기 폐기물이 투입되면 상기 제 1 접속구를 통해 상기 인터탱크 내부를 배기하여 상기 진공환경을 조성 및 유지한 상태로 상기 제 1 히터의 발열에 의해 상기 폐기물을 열분해하고, 상기 진공환경의 조성 및 열분해 시 발생되는 기체 및 혼합기체는 상기 제 1 접속구를 통해 상기 연소관의 공급구로 전달되어 상기 분사홀 및 상기 연소공간과 상기 제 2 접속구로 배출되는 과정 중에 상기 제 1 히터의 발열에 의해 완전연소되는 열분해장치.
제 1항에 있어서,

상기 인너탱크 일측에 개방 가능하게 구비된 투시창과;

상기 투시창을 상기 아우터탱크 외부로 노출시키는 배출구

를 더 포함하여, 상기 폐기물의 열분해 완료에 따른 잔류물은 상기 배출구를 통해 제거되는 열분해장치.
제 1항에 있어서,

상기 호퍼를 밀폐하는 호퍼도어를 더 포함하는 열분해장치.
제 1항에 있어서,

상기 연소관은 서로 대응되는 두 개로서, 각각의 일단으로 이루어진 상기 공급구를 상단에 두고 상기 인너탱크의 폭 방향을 따라 지그재그로 왕복하면서 하향하여 상기 인너탱크 외면에 일정간격으로 대면된 채 양 방향에서 감싸도록 배치되는 열분해장치.
제 4항에 있어서,

상기 분사홀은 상기 각 연소관 타단에 복수개로 관통 구비된 열분해장치.
제 4항에 있어서,

상기 제 1 히터는, 상기 연소관을 사이에 두고 상기 인너탱크의 폭 방향 외면에 일정간격으로 대면 배치되는 복수의 선형 전열히터인 열분해장치.
제 1항에 있어서,

상기 인너탱크 내부를 관통하는 관통홀을 더 포함하여, 상기 제 1 히터 중 적어도 하나는 상기 관통홀에 관통 배치되는 열분해장치.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 하나의 선택된 항의 기재에 따른 열분해장치를 이용한 폐기물 처리시스템으로서,

상기 제 1 접속구를 통해 상기 인너탱크의 기체 및 혼합기체를 인출하여 상기 진공환경을 조성 및 유지시키며, 상기 기체 및 혼합기체를 상기 공급구로 전달하는 진공생성부와;

상기 제 1 접속구를 통해 상기 인너탱크로부터 인출되어 상기 공급구로 전달되는 상기 기체 및 혼합기체를 냉각 및 가열하는 가스처리부와;

상기 가스처리부의 냉각에 따른 액체를 수증기로 기화시켜 상기 진공생성부를 통해 상기 공급구로 전달되게 하는 액체처리부

를 포함하는 폐기물 처리시스템.
제 8항에 있어서,

상기 진공생성부는,

진공이 조성된 채 상기 제 1 접속구와 순차적으로 연결되어 상기 인너탱크의 혼합기체를 연속적으로 인출하는 적어도 하나의 진공탱크와;

상기 제 1 접속구를 통해 상기 인너탱크의 기체를 인출하여 상기 인너탱크의 상기 진공환경을 조성하고, 상기 진공탱크의 혼합기체를 인출하여 각각에 진공을 조성하는 진공펌프와;

상기 진공펌프의 기체 및 혼합기체가 저장되는 버퍼탱크와;

상기 버퍼탱크의 기체 및 혼합기체를 상기 공급구로 전달하는 펌프

를 포함하는 폐기물 처리시스템.
제 9항에 있어서,

상기 가스처리부는,

상기 인너탱크와 진공탱크 사이로 개재되어 상기 인너탱크의 혼합기체를 냉각하는 적어도 하나의 냉각장치와;

상기 버퍼탱크와 상기 공급구 사이로 개재되어 상기 버퍼탱크의 기체 및 혼합기체를 연소시키는 1차 연소장치

를 포함하는 폐기물 처리시스템.
제 10항에 있어서,

상기 1차 연소장치는,

상기 버퍼탱크에 연결되는 유입구와 상기 공급구에 연결된 유출구를 제공하는 본체와;

상기 본체에 내장된 제 2 히터

를 포함하는 폐기물 처리시스템.
제 11항에 있어서,

상기 본체 내에 충진된 금속열선

을 더 포함하는 폐기물 처리시스템.
제 11항에 있어서,

상기 제 2 히터는 상기 본체의 내부 폭방향을 따라 배열된 복수의 선형 전열히터이고,

복수의 버퍼홀이 관통된 채 상기 본체 내에 부설되어 상기 제 2 히터가 관통 하는 격벽

을 더 포함하는 폐기물 처리시스템.
제 11항에 있어서,

상기 유입구와 공급구를 외부로 노출시킨 채 상기 본체 외부를 두르는 하우징을 더 포함하는 폐기물 처리시스템.
제 10항에 있어서,

상기 액체처리부는,

상기 냉각장치의 냉각에 따른 결로를 수집 및 저장하는 액체저장탱크와;

상기 완전연소에 따른 완전연소기체의 고온을 이용하여 상기 액체저장탱크의 액체를 기화시키는 증발기

를 포함하는 폐기물 처리시스템.
제 15항에 있어서,

상기 완전연소기체를 냉각시키는 제 1 냉각탱크와, 상기 기화된 수증기를 냉각시켜 기체성분과 액체성분을 분리하고 상기 기체성분은 상기 가스처리부를 통해 상기 공급구로 전달하는 제 2 냉각탱크와, 상기 제 1 냉각탱크의 완전연소기체와 상기 제 2 냉각탱크의 액체성분을 각각 정화해서 외부로 배출하는 정화기를 구비한 배출부를 더 포함하는 폐기물 처리시스템.
제 16항에 있어서,

상기 정화기 후단에 구비되어 미세물질을 제거하는 집진장치

를 더 포함하는 폐기물 처리시스템.