KR102242825B1

KR102242825B1 - 폐분진 처리를 위한 유도가열장치 및 이를 구비하는 폐분진 처리 시스템

Info

Publication number: KR102242825B1
Application number: KR1020200110423A
Authority: KR
Inventors: 홍기호; 홍상호; 이동훈
Original assignee: 홍상호; 이동훈; (주)명성환경
Priority date: 2020-08-31
Filing date: 2020-08-31
Publication date: 2021-04-22
Anticipated expiration: 2040-08-31

Abstract

폐분진 처리를 위한 유도가열장치 및 이를 구비하는 폐분진 처리 시스템이 개시된다. 개시되는 일 실시예에 따른 폐분진 처리 시스템은, 소각장치의 연소 과정에서 발생하는 폐분진을 포집하는 폐분진 포집장치, 폐분진이 투입되고, 투입된 폐분진을 유도가열하여 용융시키는 유도가열장치, 및 포집된 폐분진을 유도가열장치로 이송하는 폐분진 이송장치를 포함하고, 유도가열장치는, 폐분진이 투입되어 수용되고 절연물질로 이루어지는 용융로, 용융로의 외주면에 마련되고 고주파 자기장 및 전류를 이용하여 용융로 내의 폐분진을 유도가열하는 코일부, 및 코일부와 전기적으로 연결되고, 코일부로 고주파 전원을 공급하는 유도가열 전원부를 포함한다.

Description

폐분진 처리를 위한 유도가열장치 및 이를 구비하는 폐분진 처리 시스템{INDUCTION HEATER FOR DISPOSAL OF DUST WASTE AND SYSTEM FOR DISPOSAL OF DUST WASTE WITH THE SAME}

본 발명의 실시예는 폐분진 감량화 기법과 관련된다.

현재 소각시설에서 배출되는 분진에는 폐기물 소각 시 발생되는 황산화물(SO 또는 SO₂ 등)을 제거하기 위해 투입하는 생석회(CaO), 소석회(Ca(OH)²), 및 이와 반응하는 석고(CaSO₄·2H₂O)가 포함되어 있고, 납, 카드뮴 등과 같은 독성 및 유해성이 강한 금속과 탄화물, 및 발암성을 가진 다양한 다이옥신류 등이 포함되어 있으며, 이러한 분진 폐기물은 이송 전용 차량을 통해 지정된 매립장 부지에 매립 처리하고 있다. 이 경우, 분진 폐기물에 포함된 유해물질이 지하로 유출되면 토양, 지하수 등을 오염시키는 문제점이 있다.

또한, 소각시설에서는 처리용량 대비 약 6%의 분진 폐기물이 발생(1일 처리용량이 100톤인 경우, 6톤 정도의 분진 폐기물 발생)하는데, 이러한 분진 폐기물은 비중이 약 0.6으로 매우 낮고, 분진 사이의 공극이 커서 실제 무게에 비하여 부피가 크기 때문에, 매립장으로 이송하는데 운반비가 매우 많이 발생하는 등 환경적 및 경제적 측면에서 비효율적인 측면이 많다. 그리고, 과다한 부피로 인해 매립장 안정화에 어려움을 야기하는 등 매립장 운영 측면에서 분진 폐기물 반입을 거부하는 상황도 발생을 하게 된다.

따라서, 분진 폐기물에 의한 환경오염 문제를 예방하고, 분진 폐기물의 부피 및 무게를 줄일 수 있는 처리 방안이 요구된다.

한국등록특허공보 제10-1166221호(2012.07.16)

본 발명의 실시예는 소각장치에서 발생하는 폐분진을 감량화 처리할 수 있는 기법을 제공하기 위한 것이다.

개시되는 일 실시예에 따른 폐분진 처리 시스템은, 소각장치의 연소 과정에서 발생하는 폐분진을 포집하는 폐분진 포집장치; 상기 폐분진이 투입되고, 상기 투입된 폐분진을 유도가열하여 용융시키는 유도가열장치; 및 상기 포집된 폐분진을 상기 유도가열장치로 이송하는 폐분진 이송장치를 포함하고, 상기 유도가열장치는, 상기 폐분진이 투입되어 수용되고 절연물질로 이루어지는 용융로; 상기 용융로의 외주면에 마련되고 고주파 자기장 및 전류를 이용하여 상기 용융로 내의 폐분진을 유도가열하는 코일부; 및 상기 코일부와 전기적으로 연결되고, 상기 코일부로 고주파 전원을 공급하는 유도가열 전원부를 포함한다.

상기 유도가열장치는, 상기 용융로의 내부에 마련되고 자성체 또는 도전체로 이루어지며, 상기 고주파 자기장 및 전류에 의해 맴돌이 전류를 형성시키는 유도가열 보조부를 더 포함할 수 있다.

상기 유도가열 보조부는, 상기 용융로의 내벽에서 내측을 향해 노출되어 마련되고, 상기 코일부와 대응하여 마련되며, 상기 폐분진에 포함된 자성체 성질을 가진 금속 성분의 양 및 크기 중 하나 이상에 따라 상기 용융로의 내벽에 장착 가능하게 마련될 수 있다.

상기 폐분진 처리 시스템은, 상기 폐분진에 포함된 자성체 성질을 가진 금속 성분의 양 및 크기 중 하나 이상을 측정하는 측정 기구를 더 포함하고, 상기 유도가열 보조부는, 상기 측정 기구에 의해 측정된 값이 기 설정된 기준치 보다 작은 경우, 상기 용융로의 내벽에 장착되도록 마련될 수 있다.

상기 유도가열장치는, 상기 용융로의 외주면에 마련되고, 상기 코일부를 냉각시키는 냉각 파이프; 및 상기 냉각 파이프와 연결되고, 상기 용융로의 온도에 따라 상기 냉각 파이프로 냉각 유체를 공급하는 냉각 조절부를 더 포함하고, 상기 코일부는, 상기 용융로의 내벽의 외주면에 마련되고, 상기 냉각 파이프는, 상기 내벽의 외측에 마련되는 상기 용융로의 외벽의 외주면에서 상기 코일부와 대응하여 마련될 수 있다.

상기 유도가열장치는, 내부에 상기 용융로를 수용하는 하우징부; 및 상기 하우징부에 마련되고, 상기 용융로에서 발생하는 가스를 외부로 배출하는 배출가스 처리부를 더 포함하고, 상기 배출가스 처리부는, 상기 용융로에서 발생하는 가스를 흡입하는 유인 팬; 및 상기 유인 팬과 연통되고, 상기 유인 팬에 의해 흡입된 가스를 상기 소각장치로 바이패스 하는 덕트를 포함할 수 있다.

상기 유도가열장치는, 상기 하우징부의 외주면에 마련되고, 상기 하우징부를 회전시키는 회전장치를 더 포함하고, 상기 회전장치는, 상기 하우징부의 외면에 마련되고, 단부가 상기 하우징부의 내부에서 상기 용융로에 연결되는 회전축 및 상기 회전축을 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 구동부를 포함하고, 상기 용융로는, 상단에 상기 유도가열에 의해 용융된 폐분진을 배출하는 배출부를 포함하고, 상기 하우징부의 회전에 의해 상기 용융로가 회전되어 상기 용융된 폐분진이 상기 배출부를 통해 배출 후 처리될 수 있다.

상기 용융로에는 상기 폐분진 이외에 유리 성분 물질이 첨가제로 투입되며, 상기 유리 성분 물질에 의해 상기 폐분진이 유리화(琉璃化) 되고, 상기 유도가열장치는, 상기 유도가열을 통한 상기 용융로의 가열 온도를 상기 폐분진의 용융점이 아닌 상기 유리 성분 물질의 용융점으로 설정할 수 있다.

개시되는 다른 실시예에 따른 폐분진 처리 시스템은, 소각장치의 연소 과정에서 발생하는 폐분진을 포집하는 폐분진 포집장치; 상기 폐분진이 투입되고, 상기 투입된 폐분진을 유도가열하여 용융시키는 유도가열장치; 및 상기 포집된 폐분진을 상기 유도가열장치로 이송하는 폐분진 이송장치를 포함하고, 상기 유도가열장치는, 상기 폐분진이 투입되어 수용되고 절연물질로 이루어지는 용융로; 상기 용융로에 마련되고 고주파 자기장 및 전류를 이용하여 상기 용융로 내의 폐분진을 유도가열하는 코일부; 상기 코일부와 전기적으로 연결되고, 상기 코일부로 고주파 전원을 공급하는 유도가열 전원부; 상기 용융로의 내부에 마련되고 도전체로 이루어지며, 상기 고주파 자기장 및 전류에 의해 맴돌이 전류를 형성시키는 유도가열 보조부; 상기 용융로에 마련되고, 상기 코일부를 냉각시키는 냉각 파이프; 및 상기 냉각 파이프와 연결되고, 상기 용융로의 온도에 따라 상기 냉각 파이프로 냉각 유체를 공급하는 냉각 조절부를 포함한다.

개시되는 일 실시예에 따른 폐분진 처리를 위한 유도가열장치는, 하우징부; 상기 하우징부 내에 마련되고, 소각장치에서 발생한 폐분진이 투입되어 수용되는 용융로; 상기 용융로에 마련되고 고주파 자기장 및 전류를 이용하여 상기 용융로 내의 폐분진을 유도가열하는 코일부; 상기 코일부와 전기적으로 연결되고, 상기 코일부로 고주파 전원을 공급하는 유도가열 전원부; 상기 용융로의 내부에 마련되고 상기 고주파 자기장 및 전류에 의해 맴돌이 전류를 형성시키는 유도가열 보조부; 상기 용융로에 마련되고, 상기 코일부를 냉각시키는 냉각 파이프; 상기 냉각 파이프와 연결되고, 상기 용융로의 온도에 따라 상기 냉각 파이프로 냉각 유체를 공급하는 냉각 조절부; 및 상기 하우징부에 마련되고, 상기 용융로에서 발생하는 가스를 외부로 배출하는 배출가스 처리부를 포함한다.

개시되는 실시예에 의하면, 소각장치에서 발생하는 폐분진을 유도가열장치를 통해 용융시킴으로써, 폐분진의 부피 및 무게를 줄일 수 있게 된다. 이 경우, 폐분진을 유도가열을 통해 용융시키면 폐분진의 부피를 약 90% 내외로 줄일 수 있어 매립장에서 폐분진을 처리하는데 소모되는 비용 및 노력을 최소화 할 수 있게 된다. 그리고, 폐분진의 부피 및 무게를 줄임으로써 매립장의 부지 활용도를 높일 수 있게 된다.

또한, 용융로의 외주면에 코일부를 설치하여 유도가열함에 따라, 용융로 내에서 많은 양의 폐분진을 용해 처리할 수 있어 투입되는 에너지 대비 폐분진의 처리 효율을 높일 수 있게 된다.

또한, 용융 시 폐분진을 유리화하면, 폐분진을 매립하더라도 폐분진 내의 유해 물질이 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있는 바, 폐분진의 매립에 따른 환경오염 문제를 예방할 수 있게 된다.

또한, 폐분진의 유리화를 통해 토양 매립 시 폐분진에서 배출되는 독성 배출을 최소화 할 수 있고, 용출 시험 등 국가가 정한 환경기준을 만족할 경우 도로 하부의 기층 보조제로 사용할 수 있는 등 자원순환 물질로 사용이 가능하여 폐분진 처리에 따른 경제성을 높일 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐분진 처리 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도가열장치의 구성을 나타낸 개략도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용융로에 회전장치가 마련된 상태를 나타낸 도면

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.

한편, 상측, 하측, 일측, 타측 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면들의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시예의 구성 요소는 다양한 배향으로 위치 설정될 수 있으므로, 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐분진 처리 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 폐분진 처리 시스템(100)은 폐분진 포집장치(102), 폐분진 이송장치(104), 유도가열장치(106), 및 후처리 장치(108)를 포함할 수 있다.

폐분진 포집장치(102)는 소각장치(50)에서 발생하는 폐분진을 포집할 수 있다. 즉, 폐분진 포집장치(102)는 소각장치(50)의 연소 과정에서 배출되는 다량의 유해한 미연소 탄화물 및 금속류를 함유하는 분진 등을 포집할 수 있다. 여기서, 분진에는 금속류, 석회석, 소석회, 석고 등과 같은 고체 및 고형분 등 다양한 물질이 포함될 수 있다.

즉, 개시되는 실시예에서 "폐분진"이라 함은 소각장치의 연소 과정에서 배출되는 물질을 의미할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 폐분진 포집장치(102)는 백필터(Bag Filter) 등을 이용하여 소각장치(미도시)의 연소 과정에서 배출되는 폐분진을 포집할 수 있다.

폐분진 이송장치(104)는 폐분진 포집장치(102)에서 포집된 폐분진을 유도가열장치(106)로 이송할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 폐분진 이송장치(104)는 폐분진 포집장치(102)와 유도가열장치(106) 사이에서 폐분진 포집장치(102)와 유도가열장치(106)를 연결하며 마련될 수 있다. 폐분진 이송장치(104)는 예를 들어, 밸트 또는 스크류 컨베이어 등이 사용될 수 있다. 폐분진 이송장치(104)는 유도가열장치(106)의 내부까지 이어질 수 있다.

유도가열장치(106)는 폐분진 이송장치(104)에 의해 이송된 폐분진을 유도가열 방식을 통해 용융시킬 수 있다. 즉, 개시되는 실시예에서는 고체 및 고형분의 폐분진을 유도가열 방식을 통해 용융시킴으로써, 폐분진의 부피를 최소화 하며 그로 인해 폐기물 매립 시 처리가 용이하도록 할 수 있게 된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도가열장치(106)의 구성을 나타낸 개략도이다.

도 2를 참조하면, 유도가열장치(106)는 하우징부(111), 투입부(113), 용융로(115), 코일부(117), 냉각 파이프(119), 유도가열 보조부(121), 유도가열 전원부(123), 냉각 조절부(125), 및 배출가스 처리부(127)를 포함할 수 있다.

하우징부(111)는 외부 환경으로부터 용융로(115)를 보호할 수 있다. 하우징부(111)는 내부에 용융로(115)를 수납할 수 있는 공간을 구비할 수 있다. 하우징부(111)는 용융로(115)의 온도를 유지(즉, 보온)하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 하우징부(111)는 육면체 형상으로 이루어질 수 있으나, 그 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.

하우징부(111)의 일측에는 폐분진 이송장치(104)가 관통하는 개구(111a)가 마련될 수 있다. 폐분진 이송장치(104)는 개구(111a)를 통해 하우징부(111)의 내부로 연결될 수 있다. 폐분진 이송장치(104)의 단부는 투입부(113)의 상부에 위치할 수 있다. 또한, 하우징부(111)에는 관리자가 하우징부(111)의 내부로 출입할 수 있는 출입문(111b)이 마련될 수 있다.

투입부(113)는 폐분진 이송장치(104)에 의해 이송된 폐분진을 용융로(115)로 투입하는 부분이다. 예시적인 실시예에서, 투입부(113)의 상단은 하우징부(111)의 내부에서 폐분진 이송장치(104)와 연결될 수 있다. 투입부(113)의 하단은 하우징부(111)의 내부에서 용융로(115)와 연결될 수 있다.

용융로(115)는 투입부(113)를 통해 투입되는 폐분진을 수용할 수 있다. 용융로(115)는 폐분진이 가열되어 용융되는 장소이다. 예시적인 실시예에서, 용융로(115)는 세라믹 등과 같은 절연물질로 이루어질 수 있다. 또한, 용융로(115)는 용융점이 약 1,600℃ 이상에서도 견디는 내열 내화물로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 용융로(115)는 상단이 개방된 원통 형상으로 이루어질 수 있으나, 그 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.

용융로(115)의 하단에는 용융된 폐분진을 배출하기 위한 제1 배출구(115a)가 마련될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 배출구(115a)의 하부에는 제1 후처리 설비(108-1)가 마련될 수 있다. 제1 후처리 설비(108-1)로는 예를 들어, 용융된 폐분진을 냉각, 급속 응축 및 분쇄하기 위한 냉각수조 또는 용융된 폐분진을 기 설정된 형태로 만들기 위한 금형 등이 포함될 수 있다. 제1 배출구(115a)는 소정 각도 경사지게 마련될 수 있다.

또한, 용융로(115)의 상단에는 용융된 폐분진을 배출하기 위한 제2 배출구(115b)가 마련될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제2 배출구(115b)의 하부에는 제2 후처리 설비(108-2)가 마련될 수 있다. 제2 후처리 설비(108-2)로는 예를 들어, 용융된 폐분진을 냉각, 급속 응축 및 분쇄하기 위한 냉각수조 또는 용융된 폐분진을 기 설정된 형태로 만들기 위한 금형 등이 포함될 수 있다. 이와 같이, 용융로(115)에서 배출되는 용융된 폐분진은 후처리 장치(108)로 이동될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 용융로(115)는 내측에 마련되는 내벽(115-1) 및 내벽(115-1)의 외측에 마련되는 외벽(115-2)을 포함할 수 있다.

코일부(117)는 용융로(115)에 마련될 수 있다. 코일부(117)는 유도가열 전원부(123)와 전기적으로 연결될 수 있다. 코일부(117)는 유도가열 전원부(123)에서 공급되는 전원에 따라 고주파 자기장 및 전류를 생성할 수 있다. 즉, 코일부(117)는 고주파 유도가열을 위한 강력한 고주파 자기장 및 전류를 생성할 수 있다.

한편, 폐분진은 금속류, 석회석, 소석회, 석고 등 다양한 물질의 고체 및 고형분을 포함하기 때문에, 폐분진에 포함된 물질에 따라 다양한 녹는점을 가지게 된다. 예를 들어, 폐분진 내 석회 성분, 금속 성분 등의 경우 약 900 ~ 1,600℃ 정도까지 가열하여야 하기 때문에 많은 에너지가 필요하다. 이에 개시되는 실시예에서는, 폐분진에 포함된 물질보다 녹는점이 낮은 물질(예를 들어, 유리 성분의 물질 등)을 추가로 투입하여 폐분진이 추가로 투입된 물질에 의해 잘 뭉쳐지도록 하여 부피를 줄이면서 적은 에너지로 폐분진을 용융시키도록 할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.

예시적인 실시예에서, 코일부(117)는 용융로(115)의 내벽(115-1) 외주면에 스파이럴(Spiral) 형태로 마련될 수 있다. 이때, 코일부(117)는 내벽(115-1)의 외주면에서 일정 간격 이격될 수 있다. 즉, 코일부(117)는 연속된 하나의 코일로 이루어질 수 있으며, 코일부(117)는 내벽(115-1)의 외주면에 스파이럴 형태로 감겨서 마련될 수 있다. 이때, 코일은 내벽(115-1)의 외주면에서 일정 간격 이격되도록 감길 수 있다. 예시적인 실시예에서, 코일부(117)는 내벽(115-1)의 외주면에 마련되고, 외벽(115-2)에 매립되어 마련될 수 있다.

냉각 파이프(119)는 용융로(115)에 마련될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 냉각 파이프(119)는 용융로(115)의 외벽(115-2) 외주면에 마련될 수 있다. 냉각 파이프(119)는 외벽(115-2)의 외주면에서 스파이럴 형태로 마련될 수 있다. 이때, 냉각 파이프(119)는 코일부(117)와 대응하는 위치에 마련될 수 있다. 냉각 파이프(119)는 외벽(115-2)에 의해 코일부(117)와 절연되어 마련될 수 있다. 냉각 파이프(119)에는 냉매 또는 냉기 등 냉각유체가 흐를 수 있다. 냉각 파이프(119)는 냉각 조절부(125)와 연결될 수 있다. 냉각 파이프(119)는 코일부(117)를 냉각시키는 역할을 할 수 있다.

즉, 용융로(115)로 투입되는 폐분진에는 카드뮴 및 납 등과 같이 용융점이 약 1,000℃에 가까운 금속도 포함되어 있으므로, 이를 용융하기 위해서는 용융로(115)의 온도가 약 1,000℃ 이상이 되어야 한다. 이때, 코일부(117)가 고온에 의해 손상을 받을 수 있으므로, 냉각 파이프(119)를 통해 코일부(117)를 냉각시켜줄 수 있다.

유도가열 보조부(121)는 코일부(117)의 고주파 자기장에 의해 맴돌이 전류(와전류)를 형성하여 열을 발생시킬 수 있다. 유도가열 보조부(119)는 자성체 또는 도전체(예를 들어, 철(Fe) 또는 텅스텐(W) 등)로 이루어질 수 있다. 유도가열 보조부(121)는 용융로(115)의 내부 벽에 마련될 수 있다. 즉, 유도가열 보조부(121)는 용융로(115)의 내부 벽에 형성되어 내측을 향해 노출될 수 있다.

유도가열 보조부(121)는 용융로(115)의 내부 벽에서 코일부(117)와 대응하여 마련될 수 있다. 유도가열 보조부(121)는 용융로(115)의 내부에 수용된 폐분진에 유도가열을 위한 자성체 성질을 가진 금속 성분이 부족할 경우, 유도가열이 용이하게 일어나도록 하는 역할을 할 수 있다.

예시적인 실시예에서, 유도가열 보조부(121)는 폐분진에 포함된 자성체 성질을 가진 금속 성분의 양 및 크기 중 하나 이상에 따라 용융로(115)의 내벽에 장착 가능하게 마련될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 폐분진에 포함된 자성체 성질을 가진 금속 성분의 양 또는 크기가 기 설정된 기준치 보다 작은 경우, 유도가열 보조부(121)가 지그(미도시) 등에 의해 이동되어 용융로(115)의 내벽에 장착되도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 폐분진에 포함된 자성체 성질을 가진 금속 성분의 양 또는 크기가 기 설정된 기준치 보다 작은 경우, 유도가열 보조부(121)는 용융로(115)의 상부에서 용융로(115)의 내벽으로 삽입되어 장착되도록 마련될 수 있다. 이때, 하우징부(111)의 상부는 개폐 가능하게 마련될 수 있다. 하우징부(111)의 상부를 개방한 후 유도가열 보조부(121)를 용융로(115)의 내벽으로 삽입하여 장착할 수 있다.

이 경우, 폐분진 처리 시스템(100)은 폐분진 포집장치(102)에서 포집한 폐분진에 포함된 자성체 성질을 가진 금속 성분의 양 및 크기 중 하나 이상을 측정하는 측정 기구(미도시)를 더 포함할 수 있다.

유도가열 전원부(123)는 고주파 전력을 코일부(117)로 공급하여 고주파 자기장이 발생하도록 할 수 있다. 유도가열 전원부(123)는 고주파 자기장의 공진주파수를 발생되도록 하는 공진주파수 발생부(123a), 코일부(117)에서 발생되는 고주파 자기장을 조절하는 위한 발진 컨트롤러부(123b), 및 발진 컨트롤러부의 제어 신호에 따라 고주파 전력이 코일부로 공급되도록 하는 출력부(123c)를 포함할 수 있다.

냉각 조절부(125)는 냉각 파이프(119)를 통해 흐르는 냉매 또는 냉기 등 냉각유체를 조절할 수 있다. 냉각 조절부(125)는 냉각 파이프(119)로 냉매 또는 냉기 등 냉각유체를 공급하거나 차단할 수 있다. 냉각 조절부(125)는 용융로(115)의 온도에 따라 냉매 또는 냉기 등 냉각유체의 공급 여부를 조절할 수 있다.

배출가스 처리부(127)는 하우징부(111)에 마련될 수 있다. 배출가스 처리부(127)는 용융로(115)에서 발생되는 가스를 외부로 배출할 수 있다. 배출가스 처리부(127)는 폐분진이 용융로(115)에서 용융되는 과정에 발생하는 가스를 외부로 배출시킬 수 있다. 배출가스 처리부(127)에는 용융로(115)에서 발생하는 가스를 흡입하여 외부로 배출하기 위한 유인 팬(127a)을 포함할 수 있다.

배출가스 처리부(127)는 용융로(115)에서 발생하는 가스를 유인 팬(127a)과 연통하는 덕트(127b)를 통해 소각장치(50)로 보낼 수 있다. 즉, 배출가스 처리부(127)는 용융로(115)에서 발생하는 가스를 소각장치(50)로 바이패스(By-Pass) 하여 소각장치(50)에서 처리되도록 함으로써, 별도의 배출가스 처리 시설이 필요하지 않게 된다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 배출가스 처리부(127)는 용융로(115)에서 발생하는 가스를 별도의 대기 오염 방지 시설로 보낼 수도 있다.

한편, 유도가열장치(106)에는 용융로(115)를 회전시킬 수 있는 회전장치가 마련될 수 있다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용융로(115)에 회전장치(131)가 마련된 상태를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 회전장치(131)는 용융로(115)의 외면에 마련될 수 있다. 용융로(115)에는 회전장치(131)를 장착하기 위한 하우징이 마련될 수 있다.

회전장치(131)는 회전축(131a) 및 구동부(131b)를 포함할 수 있다. 회전축(131a)의 단부는 하우징부(111)의 내부에서 용융로(115)에 연결될 수 있다. 회전축(131a)은 구동부(131b)의 구동에 따라 회전축(131a)의 길이 방향을 중심으로 축 회전할 수 있다. 구동부(131b)는 회전축(131a)을 회전시키기 위한 구동력을 제공할 수 있다.

예시적인 실시예에서, 회전장치(131)를 통해 용융로(115)를 반 시계 방향으로 회전시킴으로써, 용융로(115) 내의 용융된 폐분진을 제2 배출구(115b)를 통해 배출할 수 있게 된다.

그리고, 유도가열장치(106)의 용융로(115)에서 폐분진을 용융시킬 때, 유리 성분의 물질을 첨가제로 추가로 투입할 수 있다. 여기서, 유리 성분의 물질을 용융로(115)로 투입함으로써 폐분진을 용융시킬 때 폐분진을 유리화(琉璃化) 할 수 있게 된다. 즉, 폐분진을 용융 상태의 유리 내에 가둘 수 있게 됨으로써, 폐분진의 부피를 줄일 수 있고 폐분진을 매립하더라도 폐분진 내의 유해물질이 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있게 된다.

그리고, 유리 성분 등과 같이 낮은 용융점을 가진 물질을 용융로(115)로 투입하면, 용융로(115)의 온도를 폐분진의 용융점까지 높이지 않아도 되고(구체적으로, 폐분진은 다양한 금속류, 미연 탄화물, 및 무기질 등을 포함하고 있어 이러한 물질들을 용융하기 위해서는 약 1,300 ~ 1,600℃까지 높여야 함), 유리 성분 물질의 용융점(예를 들어, 약 600 ~ 900℃)까지만 높이면 된다. 즉, 유리 성분의 물질의 용융점에서 유리 성분 물질이 녹으면서 폐분진을 유리 내에 가두는 유리화가 이루어지기 때문에, 용융로(115)의 온도를 폐분진의 용융점까지 높이지 않아도 되며, 그로 인해 유도가열장치(106)에서 소모되는 전력을 줄일 수 있게 된다. 이때, 유도가열장치(106)는 유도가열을 통한 용융로(115)의 가열 온도를 폐분진의 용융점이 아닌 유리 성분 물질의 용융점으로 설정할 수 있다.

유리 성분의 물질은 폐분진과 함께 용융로(115)로 투입할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 유리 성분의 물질은 용융로(115)가 기 설정된 온도(예를 들어, 600℃)에 도달하는 경우 투입될 수도 있다. 예시적인 실시예에서, 유리 성분의 물질은 유리 가루(파우더)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

일 예로, 유리 성분의 물질은 폐물질의 중량 대비 약 1 ~ 5 % 중량이 추가할 수 있다. 이는 유리 성분의 물질을 폐물질의 중량 대비 약 1 % 미만으로 투입하면, 폐물질을 유리화 하기가 어려워지게 되기 때문이다. 그리고, 유리 성분의 물질을 폐물질의 중량 대비 약 5%를 초과하여 투입하면, 폐물질의 전체 부피 및 중량이 증가하게 되기 때문이다.

또한, 용융로(115)에서는 소각장치(50)의 폐분진 뿐만 아니라 전자 폐기물(예를 들어, 전자회로기판, 전자 기기의 부품 및 회로 등)도 함께 투입되어 용해 처리될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 후처리 장치(108)는 유도가열장치(106)를 통해 용융된 폐분진을 후처리 할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 후처리 장치(108)는 유도가열장치(106)를 통해 용융된 폐분진을 매립하기 위한 후처리를 할 수 있다. 후처리 장치(108)는 분쇄장치(108a), 몰드장치(108b), 및 유가금속 회수장치(108c)를 포함할 수 있다.

분쇄장치(108a)는 용융된 폐분진을 분쇄할 수 있다. 예를 들어, 분쇄장치(108a)는 수조 등과 같은 냉각 설비를 포함할 수 있다. 폐분진이 유리화되어 있는 경우, 유리화 된 폐분진을 수조 등과 같은 냉각설비에 투입하면 유리화 된 폐분진이 수중에서 급속히 응축되어 작은 자갈과 유사한 크기로 균열되고 깨어지게 된다. 이렇게 분쇄된 폐분진은 이송 및 매립하기에 용이하게 된다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 분쇄장치(108a)는 폐분진을 커팅하여 분쇄할 수도 있다.

몰드장치(108b)는 용융된 폐분진을 기 설정된 특정 형태의 몰드로 투입하여 몰딩 할 수 있다. 몰드장치(108b)는 용융된 폐분진을 기 설정된 형태(예를 들어, 벽돌 형태 등)로 만들어 이송 및 매립하기에 편하게 할 수 있다. 이 경우, 폐분진을 내화물 형태의 건축 자재로 활용할 수 있게 된다.

유가금속 회수장치(108c)는 용융된 폐분진 내에 포함된 유가금속(예를 들어, 금, 은, 구리, 철, 알루미늄 등)을 회수할 수 있다. 예를 들어, 용융로(115)에서 폐분진과 함께 전자회로기판 등 전자 폐기물이 용해된 경우, 유가금속 회수장치(108c)를 통해 유가금속을 회수하여 경제성을 높일 수 있게 된다. 예시적인 실시예에서, 유가금속 회수장치(108c)는 용융된 폐분진 내 금속들의 비중을 이용하여 유가금속을 회수할 수 있다.

개시되는 실시예에 의하면, 소각장치(50)에서 발생하는 폐분진을 유도가열장치(106)를 통해 용융시킴으로써, 폐분진의 부피 및 무게를 줄일 수 있게 된다. 이 경우, 폐분진을 유도가열을 통해 용융시키면 폐분진의 부피를 약 90% 내외로 줄일 수 있어 매립장에서 폐분진을 처리하는데 소모되는 비용 및 노력을 최소화 할 수 있게 된다. 그리고, 폐분진의 부피 및 무게를 줄임(즉, 폐분진의 감량화)으로써 매립장의 부지 활용도를 높일 수 있게 된다.

또한, 용융로(115)의 외주면에 코일부(117)를 설치하여 유도가열함에 따라, 용융로(115) 내에서 많은 양의 폐분진을 용해 처리할 수 있어 투입되는 에너지 대비 폐분진의 처리 효율을 높일 수 있게 된다.

또한, 용융 시 폐분진을 유리화하면, 폐분진을 매립하더라도 폐분진 내의 유해물질이 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있는 바, 폐분진의 매립에 따른 다양한 환경오염 문제를 예방할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 폐분진 처리 시스템
102 : 폐분진 포집장치
104 : 폐분진 이송장치
106 : 유도가열장치
108 : 후처리 장치
108a : 분쇄장치
108b : 몰드장치
108c : 유가금속 회수장치
111 : 하우징부
111a : 개구
111b : 출입문
113 : 투입부
115 : 용융로
115a : 제1 배출구
115b : 제2 배출구
115-1 : 내벽
115-2 : 외벽
117 : 코일부
119 : 냉각 파이프
121 : 유도가열 보조부
123 : 유도가열 전원부
123a : 공진주파수 발생부
123b : 발진 컨트롤부
123c : 출력부
125 : 냉각 조절부
127 : 배출가스 처리부
127a : 유인 팬
127b : 덕트
131 : 회전장치
131a : 회전축
131b : 구동부

Claims

소각장치의 연소 과정에서 발생하는 폐분진을 포집하는 폐분진 포집장치;
상기 폐분진이 투입되고, 상기 투입된 폐분진을 유도가열하여 용융시키는 유도가열장치; 및
상기 포집된 폐분진을 상기 유도가열장치로 이송하는 폐분진 이송장치를 포함하고,
상기 유도가열장치는,
상기 폐분진이 투입되어 수용되고 절연물질로 이루어지는 용융로;
상기 용융로에 마련되고 고주파 자기장 및 전류를 이용하여 상기 용융로 내의 폐분진을 유도가열하는 코일부;
상기 코일부와 전기적으로 연결되고, 상기 코일부로 고주파 전원을 공급하는 유도가열 전원부; 및
상기 용융로의 내부에 마련되고 자성체 또는 도전체로 이루어지며, 상기 고주파 자기장 및 전류에 의해 맴돌이 전류를 형성시키는 유도가열 보조부를 포함하는, 폐분진 처리 시스템.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 유도가열 보조부는,
상기 용융로의 내벽에서 내측을 향해 노출되어 마련되고, 상기 코일부와 대응하여 마련되며, 상기 폐분진에 포함된 자성체 성질을 가진 금속 성분의 양 및 크기 중 하나 이상에 따라 상기 용융로의 내벽에 장착 가능하게 마련되는, 폐분진 처리 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 폐분진 처리 시스템은,
상기 폐분진에 포함된 자성체 성질을 가진 금속 성분의 양 및 크기 중 하나 이상을 측정하는 측정 기구를 더 포함하고,
상기 유도가열 보조부는, 상기 측정 기구에 의해 측정된 값이 기 설정된 기준치 보다 작은 경우, 상기 용융로의 내벽에 장착되도록 마련되는, 폐분진 처리 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 유도가열장치는,
상기 용융로에 마련되고, 상기 코일부를 냉각시키는 냉각 파이프; 및
상기 냉각 파이프와 연결되고, 상기 용융로의 온도에 따라 상기 냉각 파이프로 냉각 유체를 공급하는 냉각 조절부를 더 포함하고,
상기 코일부는, 상기 용융로의 내벽의 외주면에 마련되고,
상기 냉각 파이프는, 상기 내벽의 외측에 마련되는 상기 용융로의 외벽의 외주면에서 상기 코일부와 대응하여 마련되는, 폐분진 처리 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 유도가열장치는,
내부에 상기 용융로를 수용하는 하우징부; 및
상기 하우징부에 마련되고, 상기 용융로에서 발생하는 가스를 외부로 배출하는 배출가스 처리부를 더 포함하고,
상기 배출가스 처리부는,
상기 용융로에서 발생하는 가스를 흡입하는 유인 팬; 및
상기 유인 팬과 연통되고, 상기 유인 팬에 의해 흡입된 가스를 상기 소각장치로 바이패스 하는 덕트를 포함하는, 폐분진 처리 시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 유도가열장치는,
상기 하우징부의 외주면에 마련되고, 상기 용융로를 회전시키는 회전장치를 더 포함하고,
상기 회전장치는,
상기 하우징부의 외면에 마련되고, 단부가 상기 하우징부의 내부에서 상기 용융로에 연결되는 회전축 및 상기 회전축을 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 구동부를 포함하고,
상기 용융로는, 상단에 상기 유도가열에 의해 용융된 폐분진을 배출하는 배출부를 포함하며,
상기 하우징부의 회전에 의해 상기 용융로가 회전되어 상기 용융된 폐분진이 상기 배출부를 통해 배출 후 처리되는, 폐분진 처리 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 용융로에는 상기 폐분진 이외에 유리 성분 물질이 첨가제로 투입되며,
상기 유리 성분 물질에 의해 상기 폐분진이 유리화(琉璃化) 되고,
상기 유도가열장치는,
상기 유도가열을 통한 상기 용융로의 가열 온도를 상기 폐분진의 용융점이 아닌 상기 유리 성분 물질의 용융점으로 설정하는, 폐분진 처리 시스템.
소각장치의 연소 과정에서 발생하는 폐분진을 포집하는 폐분진 포집장치;
상기 폐분진이 투입되고, 상기 투입된 폐분진을 유도가열하여 용융시키는 유도가열장치; 및
상기 포집된 폐분진을 상기 유도가열장치로 이송하는 폐분진 이송장치를 포함하고,
상기 유도가열장치는,
상기 폐분진이 투입되어 수용되고 절연물질로 이루어지는 용융로;
상기 용융로에 마련되고 고주파 자기장 및 전류를 이용하여 상기 용융로 내의 폐분진을 유도가열하는 코일부;
상기 코일부와 전기적으로 연결되고, 상기 코일부로 고주파 전원을 공급하는 유도가열 전원부;
상기 용융로의 내부에 마련되고 도전체로 이루어지며, 상기 고주파 자기장 및 전류에 의해 맴돌이 전류를 형성시키는 유도가열 보조부;
상기 용융로에 마련되고, 상기 코일부를 냉각시키는 냉각 파이프; 및
상기 냉각 파이프와 연결되고, 상기 용융로의 온도에 따라 상기 냉각 파이프로 냉각 유체를 공급하는 냉각 조절부를 포함하는, 폐분진 처리 시스템.
하우징부;
상기 하우징부 내에 마련되고, 소각장치에서 발생한 폐분진이 투입되어 수용되는 용융로;
상기 용융로에 마련되고 고주파 자기장 및 전류를 이용하여 상기 용융로 내의 폐분진을 유도가열하는 코일부;
상기 코일부와 전기적으로 연결되고, 상기 코일부로 고주파 전원을 공급하는 유도가열 전원부;
상기 용융로의 내부에 마련되고 상기 고주파 자기장 및 전류에 의해 맴돌이 전류를 형성시키는 유도가열 보조부;
상기 용융로에 마련되고, 상기 코일부를 냉각시키는 냉각 파이프;
상기 냉각 파이프와 연결되고, 상기 용융로의 온도에 따라 상기 냉각 파이프로 냉각 유체를 공급하는 냉각 조절부; 및
상기 하우징부에 마련되고, 상기 용융로에서 발생하는 가스를 외부로 배출하는 배출가스 처리부를 포함하는, 폐분진 처리를 위한 유도가열장치.