KR19980702004A

KR19980702004A - 도시폐기물의 플라즈마 열분해 및 유리화

Info

Publication number: KR19980702004A
Application number: KR1019970707739A
Authority: KR
Inventors: 엘. 카마쵸 살바도르
Original assignee: 엘. 카마쵸 살바도르; 플라즈마 테크날러지 코포레이션
Priority date: 1995-08-29
Filing date: 1996-08-27
Publication date: 1998-06-25
Also published as: WO1997008494A1; US5544597A; CA2230309A1; AU6861496A; JPH11515086A; EA000373B1; US5634414A; EA199800173A1

Abstract

도시혼합고형폐기물(W)이 처리기구(31)로 들어가서 반응로(20)에 투입되기전에 램(34)에 의해 압축되는 시스템이 개시된다. 이송기구(40,46,50)는 반응로의 폐기물 높이와 관련한 센서(56)로부터의 시그널에 반응하여 그 높이가 낮을 때 반응로(20)의 상부에서 압축 폐기물의 블록(38,44,48)을 연속적으로 투입한다. 반응로(20)는 회동가능하고 연장될 수 있게 장착된 플라즈마아크토치(10)를 폐기물의 유기성분을 바람직한 가스부산물을 생성토록 열분해시키기에 적합한 열원으로 구비하고 있다. 공기 인입구(22)와 증기인입구(24)는 작동효율과 가스부산물의 성분을 개선한다. 열분해하지 않은 잔류물질은 용융되고 냉각되어 실질적으로 비활성인 유리화물질로 된다.

Description

도시폐기물의 플라즈마 열분해 및 유리화

기술이 진보하고 인구가 점점 증가함에 따라 각 가정, 사무실, 공장에서 더 많은 폐기물이 생성된다. 종래에는 소요되는 물리적 공간이나 환경에 가해질 잠재적 해악을 거의 고려하지 않고 폐기물은 큰 도시 주변에 위치한 매립지나 바다에 버려졌다. 최근에는 육지의 물리적 공간이나 환경적 해악이 점점 공공의 주요한 관심사가 되고 있다.

본 발명에서와 같이 종래기술에서는 만약 폐기물이 중앙위치로 옮겨지면 플라즈마아크가열기술을 이용하여 효과적이고 안전한 방법으로 열분해와 유리화가 실행되어 유용한 가스상 생성물과 유리화된 생성물이 산출되는 것이 가능하므로 폐기물찌꺼기를 매립지에 버리지 않아도 된다는 것이 알려져 있다. 개시된 발명은 초기시스템에 비해 진전되고 처리되는 특정양의 폐기물의 조건에 맞도록 크기가 조정된 혼합폐기물처리를 위한 다목적 시스템을 제시하고 있다.

미국특허 5,280,757과 그 아래 언급된 다른 종래기술에 기재된 바와 같이, 플라즈마아크가열공정은 폐기물의 열분해와 유리화에 아주 적합한 플라즈마가열의 몇가지 현저한 장점으로 인하여 연료연소에 비해 폐기물처리에 상당한 주목을 받고 있다. 플라즈마아크토치는 (이온화된)플라즈마가스의 유동(flow)에 고압아크를 가함으로써 극히 고온의 불꽃을 생성한다. 동일한 열에너지를 생성하기 위해 필요한 플라즈마토치를 통해 흐르는 플라즈마가스의 양은 탄화수소계의 연료의 연소에서 필요한 가스의 양보다 훨씬 작다. 연소열원에 비해 플라즈마토치열원의 다른 차이점과 장점은 본 발명의 가스제거과정에서 언급될 것으로 플라즈마토치는 높은 칼로리를 가진 유용한 가스부산물을 생성하는 것이 가능하다는 것이다. 더구나 플라즈마아크토치는 아크를 지지하고 열을 생성하는데 단지 소량의 가스만을 사용한다는 사실로 인하여 가열되는 폐기물이 동시에 연소될 가능성이 적다. 그 타고난 효율에 더하여 플라즈마토치는 비정상적으로 높은 열전달율을 감당할 수 있다는 것이 주요한 장점이다. 또한 플라즈마토치에 의해 생성되는 4,000-7,000℃의 온도는 연소열원에 의해 생성되는 온도에 비해 훨씬 높고, 열분해가스제거공정과 동시에 어떠한 알려진 재질도 녹일 수 있다.

플라즈마가열 반응로(reactor)에서 가정용 및 산업용 폐기물을 처리하기 위한 플라즈마아크가열방식을 이용하는 장치 및 방법은 본 발명인에 의한 미국특허 제3,779,182호에 개시되어 있다. 182' 특허는 또한 산소 또는 공기를 반응로에 도입하는 것을 제시한다는 점에서 유명하다. 182' 특허에서 제시하고 있는 점은 여기에 참고로 결합되어 있다.

여기에 사용될 반응로(reactor)라는 용어는 예를 들어 도시고형폐기물과 같은 폐기물이 놓여지고, 혼합폐기물 중 유기물의 동시적 열분해와 무기물의 유리화를 추진할 목적으로 열이 가해지는 공정 진행 용기 또는 로(furnace)를 의미한다.

본 발명자에 의한 미국특허 제5,143,000호는 고형폐기물의 처리를 위한 플라즈마아크가열 로를 제시한다. 000' 특허에서 압축되지 않은 폐기물을 반응로의 상부에서 투입시킨다고 제시한 사실이 본 발명의 흥미를 끈다. 카터(Carter) 등에 의한 미국특허 제5,280,757호는 고형폐기물을 이송하고 압축하고 플라즈마토치에 의해 가열되는 반응로의 바닥으로 투입시키는 공정을 제시하고 있다. 757' 특허는 또한 증기를 반응로에 분사시키는 것을 언급하고 있다. 그러나, 다량의 도시고형폐기물이 반응로의 상부에 위치하고 실질적으로 균일한 단면적을 가지고 실제적으로 공기가 없는 긴 흐름(stream)으로 압축되어지는 시스템은 알려진 바가 없다. 본 발명은 따라서 그러한 시스템을 제공하는 것이다.

공기가 만일 고형폐기물과 함께 반응로로 들어올 수 있게 된다면, 그것은 또한 제어되지 않는 공정에서의 연소를 가져올 것이고 그 결과물인 가스는 실제적으로 공기없는 환경에서의 유기폐기물의 열분해로부터 생성된 가스와 비교하면 성질상 다르고 무용한 가스로 된다. 유기폐기물의 열분해를 통한 가스 부산물은 기본적으로 수소와 일산화탄소와 같이 유용한 연료성분들이다. 다량의 공기의 유입은 가스의 에너지 함량을 희석시키는 질소의 양을 실질적으로 증대시킨다. 본 발명은 반응로의 상부로 소정의 크기의 압축된 폐기물이 떨어짐과 연계하여 제한적이고 제어된 양의 공기가 유용하게 사용될 수 있음에 착안한다.

따라서 본 발명의 전체적인 목적은 입력되는 혼합폐기물의 양을 줄이고 사용될 수 있는 고에너지함량을 가진 가스부산물을 배출하는 개선된 플라즈마 열분해 및 유리화공정을 제시하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 혼합폐기물의 유리화와 열분해에 사용하기 위한 개선된 이송시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 제어된 양의 공기를 도입하고 혼합폐기물내 함유된 수분으로부터 추출된 증기를 재활용하는 개선된 폐기물 이송시스템을 이용함으로써 수분을 포함하는 폐기물 중 유기물을 열분해하고 무기물을 효과적으로 유리화하는 시스템을 제공하는 것이다.

다른 목적이나 장점은 다음의 상세한 설명과 청구범위를 통해 잘 알 수 있을 것이다.

[발명의 요약]

여기에 개시된 시스템은 종래의 특허에서 개시된 플라즈마아크동력 반응로의 타입을 개선하는 것이다. 도시폐기물과 같은 혼합폐기물이 반응로위치로 옮겨지고 공급빈에 놓여진다. 압축운반장치는 폐기물을 압축하고 빈으로부터 반응로의 상부로 이송되고, 반응로 내부의 폐기물의 높이가 소정이하라고 판단될 때 압축된 폐기물의 선택된 부분이 반응로에 투입된다. 폐기물을 반응로에 투입하기전에 압축을 통해서 폐기물의 부피와 폐기물 내에 포착된 공기의 양은 현저히 감소되어 가스부산물의 성분을 개선시킨다. 플라즈마아크토치는 반응로의 경사진 상부플레이트에 회동가능하게 달려 있어 토치가 각도상 중앙위치에 왔을 때 상부플레이트와 수직이 된다. 투입관들은 제한적이고 제어된 양의 공기 또는 산소함유 가스를 인입시켜 반응로에서 제어된 연소를 가능케하고, 이는 플라즈마토치의 필요에너지를 감소시킨다. 상승하는 고온의 연료함유 가스는 아래로 투입되는 폐기물을 예열시키고 폐기물의 수분을 증기로 변환시킨다. 증기는 집적되어서 플라즈마불꽃과 유리화된 무기물의 공유영역인 열분해/유리화 지역으로 강제된다. 용융된 유리와 금속은 재생을 위해 배출된다. 생성된 가스는 집적매니폴드를 통해 세정/분리 시스템으로 관송된다.

본 발명은 도시폐기물과 같은 혼합폐기물의 부피를 생태학적으로 만족할만큼 감소시키는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 플라즈마아크가열기술에 의한 그러한 폐기물의 열분해 및 유리화방법에 관한 것이다.

도 1은 반응로에 연결된 폐기물 압축 및 상부투입 배송장치의 개략도로서, 화상이 외형선이고 배송장치부분이 점선으로 도시되어 있다.

도 2는 도 1의 반응로의 정면도로서, 화상이 외형선이고 다양한 위치를 나타내는 토치는 점선으로 도시되어 있다.

도 3은 도 2의 3-3선을 따른 반응로의 단면도로서, 압축된 혼합폐기물의 블록이 반응로의 본체로 떨어지는 것을 도시하고 있다.

도 4는 도 1의 반응로의 평면도로서, 토치와 폐기물 배송장치부분이 점선으로 도시되어 있다.

도 5는 도 2의 5-5에 따른 도 1의 반응로의 단면도이다.

상기 본 발명의 목적에 따라 플라즈마열분해 및 유리화시스템에서 채택되는 반응로는 도 1 내지 도 5에 도시되어 있다. 반응로 하우징(20)은 내화벽돌로 형성되어 있고, 외부형상은 실제적으로 사각형이고 내부형상은 구조의 가장아래 내부에 있는 화상(hearth)쪽으로 점점 좁아지도록 테이퍼진 형상인 것이 바람직하다. 화상(26)은 사발형상으로 화상(26)으로부터 탭(tap)(28)을 통해 배출되는 용융 폐기물을 받아들이도록 되어 있다. 내화벽돌로서 바람직한 재질은 고열에 잘 견디고 단열특성이 좋은 산화알미늄이다.

화상(26)위의 반응로(20)의 상부는 두 섹션으로 나뉘어져 있다. 경사진 상부패널(30)은 반응로(20)의 첫 번째 부분이다. 플라즈마아크토치(10)(도 1)는 회동가능한 구형상의 마운팅(12)에 의해 경사진 상부패널(30)에 장착된다. 도 2의 10로 지시된 각도상 중앙위치에서는 토치(10)는 경사진 상부패널(30)에 대략 수직이다. 따라서, 수평아래의 상부패널(30)의 각도는 반응로(20)의 높이와 폭에 달려 있다. 바람직한 실시예에서 예각 a(도 2)는 15˚ 내지 25˚이다. 회동할 때 토치(10)는 화상(26)의 다양한 위치로 발생된 열을 유도하기 위하여 10' 위치에서 10' 위치로 움직일 수 있다. 도 2의 10'로 지시된 토치(10)의 위치는 용융된 폐기물이 반응로(20) 밖으로 흘러나가도록 하기 위하여 탭(28)에 토치열을 집중시키기 위함이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 토치(10)의 발산끝단과 화상(26) 사이의 길이를 일정하게 유지하기 위하여 토치(10)는 회동과 아울러 구형상의 마운팅(12)을 통해 길이 연장이 가능하다. 토치(10)의 연장길이와 그 회동각도 사이의 관계는 미도시된 마이크로프로세서에 의해 제어된다. 플라즈마아크토치(10)에는 일반적으로 전력과 미도시된 적당한 공급원으로부터 공급관(16)을 통해 냉각액체와 플라즈마가스가 공급된다. 토치(10)의 동력과 폐기물을 이송하고 압축하는 장치의 용량과 반응로(20)의 크기는 모두 특정시스템에 의해 처리되는 폐기물의 타입과 부피에 따라 가변적이다. 플라즈마토치(10)를 역극성 즉 내부터미널이 양인 비이송형으로 작동하는 것이 바람직하다. 수평상부패널(54)(도 1)은 반응로(10)의 두 번째 부분이다. 가스배출관(64)(도 2와 도 4)은 반응로(20)의 내부와 외부를 연결하고 가스부산물을 적당한 가스 집적 또는 처리 시스템으로 향하게 한다.

본 발명의 배송시스템은 아주 독특하다. 이 시스템에서는 혼합폐기물(W)이 빈(bin)(31)으로 공급되고 거기서 유압실린더(32)에 의해 직접 구동되는 피스톤(34)에 의한 압력으로 이동한다. 압축된 혼합폐기물의 각 덩어리들(pieces)의 내부와 그 사이에 포착된 공기의 조성은 일반적으로 약 75%의 질소를 함유하고 있다. 질소는 그것이 연료를 생성하기에 유용하지 못하므로 본 발명의 공정에서는 바람직한 가스가 아니다. 폐기물(W)이 빈(31)으로부터 공급슈트(36)를 통해 운반될 때 점점 압축되며 밀도가 증가하고, 압축된 폐기물의 배출을 위해 반응로의 상부로 운반되기 위해 상승된다. 자연적이고 압축되지 않은 폐기물의 각 덩어리들의 내부와 그 사이에 포집된 공기는 이 변화를 겪으면서 대부분 없어진다. 더불어 폐기물(W)의 압축은 외부공기가 반응로시스템으로 들어오는 것을 막기 위해 공급슈트(36)를 밀봉하는 역할을 하고 반응로시스템은 대기공기의 침투를 막기 위해 다른 방식으로 밀봉되어 있다. 바람직한 실시예에 따라 실행된 압축은 유익하게 폐기물(W)의 부피를 톤당 약 75세제곱피트에서 약 40세제곱피트 이하로 줄이게 되어 특정사이즈의 반응로에서 처리될 수 있는 폐기물의 시간당 무게를 증대시킨다. 비록 플라즈마 아크 가열 로에서 처리되는 고형폐기물의 압축에 관한 개념은 이전에 생각되었지만 본 발명은 폐기물의 압축과 압축된 폐기물의 선택된 부분을 종래에서와 같이 로의 바닥으로 이송하여 용융시키는 것이 아니고 반응로(20)의 상부로 이송하는 독특한 결합을 제공하는 것이다.

폐기물(W)이 실린더(32)의 압축력에 의해 슈트(36)를 통해 이동됨에 따라 폐기물(W)은 폐기물투입위치로 옮겨가게 되어 반응로 내부에 동일한 소정의 폐기물의 높이를 유지하면서 개별적으로 압축된 폐기물덩어리들의 반응로(20)의 상부로의 제어된 투입이 가능하게 된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 압축된 폐기물(W)의 연속적 흐름의 첫 번째 위치에서 고압축된 폐기물조각(38)(44)(48)들은 배송실린더의 형태인 폐기물이송기(40)(46)(50)에 인접하여 연속적으로 배치된다. 반응로(20)내에서 처리되는 폐기물의 높이를 모니터하는 것은 이전에 알려졌지만, 본 발명에 따라 폐기물의 압축된 부분을 투입하면서 반응로(20)내부에서 적당한 높이로 폐기물(W)을 유지시키는 능력은 공정의 전체적인 효율성과 유효성을 증대시킨다. 높이체킹센서(56)(도 3과 도 4)는 반응로(20) 내부의 폐기물(W)의 높이를 결정하기 위하여 제공된다. 높이센서(56)은 미도시된 제어기와 더불어 폐기물(W)이 소정의 높이아래로 내려왔는가를 탐지한다. 센서(56)는 광원과 감광셀, 텔레비젼카메라의 형태일 수 있고 또는 목표물의 존재를 탐지하기 위해 채택되는 다른 형태의 기구일 수 있다.

슬라이딩 게이트(52)는 게이트실린더(53)에 의해 옆으로 움직여 하나 또는 그 이상의 블록(48)(44)(38)을 연속적으로 드러낸다. 도 1과 도 3에서 블록들이 비록 비교적 매끈한 평면을 가진 것으로 도시되었지만, 실제로 그러한 표면은 상당히 거친 구성을 나타낸다. 높이 정보의 시그널은 각각의 배송실린더(40)(46)(50)으로 전달되고, 하나이상의 실린더는 슬라이딩게이트(52)와 연계하여 작동되어 폐기물의 블록(38)(도 3)을 반응로(20)안의 상부패널(54)아래의 두 번째 위치로 밀어넣는다. 압축실린더(32)는 폐기물 배송실린더(40)(46)(50)과 게이트실린더(53)과 같은 제어기에 연결되어 다양한 실린더시스템이 발생할 수 있는 간섭을 피하기 위해 서로 연계하여 작동되도록 하고 있고, 이는 당업자에 명백할 것이다. 각 압축된 폐기물블록(38)이 압축된 상태에서 슈트(36)로부터 벗어나자 마자 블록형태의 폐기물은 급속히 팽창하여 성긴(loose) 블록(38')이 되고 결국에는 대략 폐기물 덩어리(38)와 같이 톤당 75세제곱피트인 원래의 부피로 돌아간다. 폐기물이 이전에 압축되었기 때문에 반응로로 투입된 공기와 물의 양은 최소라는 것이 이해될 것이다.

폐기물(W)에 함유된 물의 양은 폐기물의 조성과 다른 요소에 의해 달라진다. 열류(heat flow)를 높임으로써 자연적으로 발생하는 반응로 내부에서의 투입된 고형폐기물의 예열 뿐 아니라 폐기물(W)의 압축과정은 실제적으로 거의 완벽하게 폐기물내에 함유된 습기를 제거한다. 열을 증대시킴으로써 투입된 폐기물을 예열하는 것은 열분해와 유리화에 적은 열에너지를 필요케하므로 아주 유익하다. 전형적으로 폐기물로부터 제거된 리사이클된 증기형태 또는 보충된 증기형태인 제어된 양의 물은 하나 이상의 인입파이프(24)를 통해 아래공식에 서술된 과정을 따라 분사된다. 비록 예시를 단순화하기 위해 도시되지 않았지만, 바람직하게는 반응로(20) 주위를 따라 각 60˚당 하나의 파이프인 복수개의 증기인입파이프(24)들이 제공된다. 대부분의 경우 리사이클된 공급 폐기물내의 수분은 유기폐기물의 완벽한 열분해를 증진시키는데 적합하다.

혼합폐기물 중 대부분의 화학성분은 탄소, 수소 그리고 산소이다. 혼합폐기물의 다른 요소들은 무기물이고 직접적으로 반응하지 않는다. 도시 고상폐기물의 전형적인 샘플은 C₃₀H₄₈O₁₉N_0.5S_0.05를 포함하고 있다. 혼합도시폐기물과 증기를 가열함으로써 생성되는 화학적 반응으로부터 예상되는 결과는 다음의 식으로 표시될 수 있다.

CxHy+H₂O→CO+CO₂+H₂

여기서 CxHy는 임의의 탄화수소를 의미하고 H₂O는 리사이클된 증기를 말한다. 수소와 일산화탄소는 유용한 연료가스 부산물이다. 압축에 의해 포함되는 공기의 양을 줄이는 것과 같이 질소의 양을 줄이는 것은 아래와 같이 가스부산물의 성분에 유용한 역할을 한다. 압축되거나 압축되지 않는 조건에서 반응로로 투입된 혼합폐기물의 열분해로부터 얻어지는 가스의 전형적인 비교 화학분석은 아래의 가스부피테스트 결과의 차트(chart)에서와 같이 현저한 차이점을 나타내고 있다.

압축에 의해 질소의 비율을 줄이는 것은 수소와 일산화탄소의 비율을 증대시키는 것이 주목할만하고, 이것들은 메탄올이나 CH₃OH와 같은 연료의 생성에 유용한 생성물이다.

본 발명에서 공기투입파이프(22)를 통해서 플라즈마아크토치의 화염의 조금 위로 반응로에 소량의 공기나 다른 산소함유가스를 추가함으로써 또 다른 효과를 가져올 수 있는 바, 이는 유기폐기물의 연소를 제어할 수 있게 한다. 이 제어된 연소는 열생성에 유용하고 플라즈마토치(10)에 의해 소비되는 에너지의 양을 줄일 수 있게 된다는 것이 알려져 있다. 위에서 반응로(20)로 압축된 고형폐기물의 블록을 반응로의 상부로 투입함으로써 폐기물의 높이는 플라즈마토치(10)의 화염끝의 위에서 유지된다. 따라서 토치(10)로부터의 열과 제어된 연소에 의해 발생하는 추가열은 폐기물을 거쳐 상승하여 투입되는 폐기물을 예열시킨다. 연소에 의해 추가되는 열은 폐기물을 유리화하고 열분해하기 위해 필요한 토치-생성 열의 양을 줄이는데 주로 유용하다. 특히 150KW 플라즈마아크토치의 에너지 소비는 처리폐기물의 톤당 12세제곱피트의 공기를 반응로에 추가함으로써 폐기물의 톤당 약 580KWH에서 약 530KWH 이하로 감소된다. 반응로(20) 내부에서 바람직한 연소를 증진시키는 다른 방법은 산소함유가 많은 플라즈마 가스를 플라즈마아크토치(10)에 제공하는 것이다. 그러나, 산소함유 가스를 더 추가함에 의해 시스템의 인입 동력 대비 열효율을 비례하여 증진시키는 것은 아니다.

상기에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 공정에서 배출되는 결과물의 대부분은 가스의 형상이고 나머지는 냉각되어 유리화물이 되는 용융폐기물이다. 생성가스는 자체의 고온에 의한 현열(sensible heat) 에너지와 수소와 일산화탄소로부터 발생하는 열에너지로 구성된 높은 에너지값을 가지고 있다. 고온의 가스생성물은 반응로(20)로부터 일반적으로 반응로(20) 주위에 배열된 매니폴드(58)와 가스배출관(58)을 거쳐 배출된다(도 2, 3, 4). 발생된 가스가 벤트(57)를 통해 매니폴드(58)로 배출됨에 따라 물공급관(68)에 의해 채워진 워터배스를 통해 배리얼(60)을 가로지르기 위해 파이프(62)를 통해 강제된다. pH센서(미도시)는 정해진 높이에 따라 요청될 때 시그널을 발생시켜 pH조정기(66)(도 2)를 작동시켜서 석회를 추가하고 pH를 증대시킨다. 워터배스를 지나서 가스는 덕트(64), 세정기겸 분리기(70), 그리고 전기를 발생시키기 위한 터빈 제너레이터(미도시)로 흐른다. 생성된 전기는 플라즈마토치(10)에 또는 다른 목적에 유용하게 사용된다. 용융폐기물은 실리케이트, 방사성 성분, 중금속 등을 다양하게 포함할 수 있으며, 이들은 중금속성분과 방사성핵종을 포집하여 고정화시키는 유리화에 의해 효과적으로 안전하게 된다.

배기가스혼합물은 터빈제너레이터를 통과한 후에는 현열을 잃는다. 더 냉각된 수소와 일산화탄소는 추가적인 전기를 생성하기 위하여 연소된다.

열에너지회수는 플라즈마가열기로부터의 현열과, 유기폐기물의 열분해로부터 생성된 수소 및 일산화탄소로부터 발생된 열로 이루어진다. 현열과 가스로부터 발생하는 열은 대략 유기폐기물의 에너지함량 즉, 폐기물 톤당 900KWH와 일치한다. 폐기물의 에너지회수 총량을 얻기 위하여 필요한 플라즈마열은 대략 폐기물 톤당 500KWH. 따라서 폐기물 톤당 400KWH 상당의 순수한 이득이 얻어진다.

여기에 개시된 바와 같이, 개선된 배송시스템은 본 발명의 플라즈마 열분해와 유리화에 유리하고, 잉여 에너지를 생성하면서 혼합 도시폐기물의 부피를 줄이고 유해성분을 중화하는 효과적인 수단을 제공한다.

본 발명이 특별히 실시예를 참조하여 설명되었지만 다양한 변형, 개량, 실시예들이 가능하고 따라서 그러한 변형, 개량 실시예들은 본 발명의 정신과 범위에 속하는 것으로 간주될 것임은 첨부된 청구범위를 통해 알 수 있다.

상기 도시된 본 발명은 특히 산업상 유용하다. 본 발명은 반응로와 폐기물처리 및 압축장치를 제작할 수 있는 산업상 기회를 제공한다. 본 발명은 또한 도시폐기물의 열분해와 유리화를 위한 공정에서 산업상 기회를 제공한다. 마지막으로 본 발명은 제시된 공정의 생성물인 가스가 집적되어 연료재료로 변환되어 전기를 생산할 수 있다는 점에서 산업상 기회를 제공한다. 따라서 본 발명은 고형폐기물의 충격을 줄이고 그러한 폐기물에서 포착된 에너지를 회수하고 더구나 비교적 깨끗한 전력을 생성함으로써 환경에 이바지한다.

[바람직한 실시예]

바닥에 화상이 있고 상기 화상위의 측벽들과 적어도 부분적으로 경사진 상부패널로 감싸진 구조로된 폐기물 처리 챔버를 제공하는 반응로와; 다량의 혼합폐기물을 받아들이는 저장조와, 상기 저장조와 연계하여 폐기물을 받아들이고 최소한의 공기를 포함하도록 압축하여 혼합가스를 상기 상부패널 근방의 제1위치로 실제적으로 균일한 단면의 긴 압축물로서 이송시키는 압축기와, 반응로 내부에서 처리되기 위해 압축된 폐기물을 받아들이는 상기 제1위치 근방의 제2위치의 폐기물 투입부와, 상기 폐기물 투입부는 상기 긴 압축물로부터 분리되어 선택된 균일한 크기를 갖는 압축된 폐기물 덩어리를 받아들이도록 형성되어 있고, 상기 챔버내부로 상기 폐기물투입구를 통해 상기 긴 압축물의 선택된 부분의 운반을 위해 상기 제1위치에서 폐기물의 긴 압축물을 형성하는 것과 연계하여 작동될 수 있는 이송구를 포함하는 혼합폐기물을 반응로에 이송하는 수단과; 그리고 챔버에 회동가능하게 장착되고, 반응로로 이송된 상기 폐기물의 열분해와 유리화를 위해 화상쪽으로 향하는 발산끝단에 플라즈마열원을 제공하는 긴 플라즈마아크토치를 포함하고 있으며, 또한 제어된 양의 증기를 받아들이는 수단과, 챔버의 폐기물의 높이를 측정하고 상기 높이로써 상기 균일한 블록의 압축폐기물의 투입을 조정하는 센서와, 열분해과정에서 생성되는 가스를 장치에서 제거하기 위하여 주변적으로 배치된 배출구를 더욱 포함하는 혼합폐기물의 열분해와 유리화를 위한 장치.

Claims

(ㄱ) 바닥에 화상이 있고 상기 화상위의 상부패널 및 측벽구조로 감싸진 폐기물 처리 챔버를 제공하는 반응로와;

(ㄴ) ⅰ) 처리될 다량의 혼합폐기물을 받아들이는 저장조와,

ⅱ) 상기 저장조와 결합되고, 상기 저장조로부터 상기 혼합폐기물을 받아들여 최소한의 공기를 포함하도록 연속적으로 압축하고, 상기 혼합폐기물을 상기 상부패널 근방의 제1위치로 실제적으로 균일한 단면의 긴압축물로서 이송시키는 압축기와,

ⅲ) 반응로 내부에서 처리되기 위해 압축된 폐기물을 받아들이는 상기 제1위치 근방의 제2위치에 위치하고, 상기 긴 압축물로부터 분리되어 선택된 균일한 크기를 갖는 압축된 폐기물 덩어리를 받아들이도록 형성되어 있는 폐기물 투입부와,

ⅳ) 상기 챔버내부로 상기 폐기물투입구를 통해 상기 긴 압축물의 선택된 부분을 이동시키기 위해 상기 제1위치에서 폐기물의 긴 압축물을 형성함과 연계하여 작동될 수 있는 이송구

를 포함하는 상기 혼합폐기물을 상기 반응로에 이송하는 이송수단과;

(ㄷ) 상기 챔버에 장착되고, 상기 반응로로 이송된 상기 폐기물의 열분해와 유리화를 위해 상기 화상쪽으로 향하는 발산끝단에 플라즈마열원을 제공하는 긴 플라즈마아크토치

를 포함하는 도시고형폐기물이 예시인 혼합폐기물의 열분해와 유리화를 위한 장치.
제1항에 있어서,

상기 이송구에 의해 운반된 상기 선택된 덩어리는 실질적으로 균일한 크기를 가지고, 실제적으로 균일한 블록인 압축된 폐기물로서 상기 폐기물 투입부를 통해 상기 챔버로 투입되는 혼합폐기물의 열분해와 유리화를 위한 장치.
제1항에 있어서,

상기 선택된 덩어리를 상기 폐기물투입부로 이동시킴과 연계하여 제어된 양의 공기를 받아들이는 수단을 포함하는 혼합폐기물의 열분해와 유리화를 위한 장치.
제1항에 있어서,

상기 선택된 덩어리를 상기 폐기물투입부로 이동시킴과 연계하여 제어된 양의 증기를 받아들이는 수단을 포함하는 혼합폐기물의 열분해와 유리화를 위한 장치.
제2항에 있어서,

상기 챔버의 폐기물의 높이를 측정하고 상기 높이로써 상기 균일한 블록의 압축폐기물의 투입을 조정하는 센서를 포함하는 혼합폐기물의 열분해와 유리화를 위한 장치.
제1항에 있어서,

상기 플라즈마아크토치는 상기 챔버의 상기 상부패널구조에 회동가능하게 장착되어 있는 혼합폐기물의 열분해와 유리화를 위한 장치.
제1항에 있어서,

상기 상부패널구조의 적어도 한 부분이 수평에 대하여 예각으로 경사진 혼합폐기물의 열분해와 유리화를 위한 장치.
제1항에 있어서,

상부에 위치하여 열분해동안에 생성된 가스를 제거하기 위한 배출구를 더욱 포함하는 혼합폐기물의 열분해와 유리화를 위한 장치.
제8항에 있어서,

상기 배출구는 장치로부터 가스를 집적하고 유도하기 위하여 주변에 배치된 매니폴드를 포함하는 혼합폐기물의 열분해와 유리화를 위한 장치.
(ㄱ) 하기와 같은 것을 포함하는 폐기물처리를 위한 직립반응로를 설치하는 단계와;

ⅰ) 혼합고형폐기물을 상벽부분을 통해 받아들이는 투입부와;

ⅱ) 상기 반응로에 장착되고 활성화되면 상기 반응로의 하부내로 열원을 공급하는 플라즈마토치와;

ⅲ) 상기 반응로의 상벽을 통해 연료가스를 추출하는 제1출구부와;

ⅳ) 상기 반응로의 하부벽을 통해 슬래그를 추출하는 제2출구부

(ㄴ) 성기고 압축되지 않은 혼합고형폐기물을 제공하는 단계와;

(ㄷ) 상기 성기고 압축되지 않은 고형폐기물을 압축된 블록의 도시폐기물로 전환시키는 단계와;

(ㄹ) 상기 고형폐기물 블록 중 선택된 일부를 상기 투입부를 통해 상기 반응로로 이송하는 단계와;

(ㅁ) 상기 열원을 형성하기 위해 상기 플라즈마토치를 활성화하는 단계와;

(ㅂ) 상기 고형폐기물 블록을 상기 반응로 내에서 연료가스와 슬래그로 변환하기에 충분한 시간동안 상기 플라즈마토치가 작동되도록 하는 단계와;

(ㅅ) 상기 제1출구부를 통해 상기 연료가스를 추출하는 단계와;

(ㅇ) 상기 제2출구부를 통해 상기 슬래그를 추출하는 단계

를 포함하는 혼합고형폐기물의 열분해 및 유리화 공정.
제10항에 있어서,

상기 제공하는 단계를 제1위치로 하는 단계와, 상기 폐기물을 제2위치에서 상기 압축된 블록으로 전환하는 단계와, 상기 압축블록을 제3위치의 상기 투입부로 이송하는 단계를 더욱 포함하는 혼합고형폐기물의 열분해 및 유리화 공정.
제10항에 있어서,

상기 반응로에서 폐기물의 높이를 모니터하는 단계와, 모니터하는 단계와 연계하여 상기 반응로 내부에서 상기 폐기물의 선택된 높이를 유지시켜서 상기 연료가스와 슬래그가 실질적으로 연속적으로 생성되도록 하기 위하여 상기 압축된 블록의 선택된 일부를 상기 투입부를 통해 이송시키는 것을 반복하는 단계를 더욱 포함하는 혼합고형폐기물의 열분해 및 유리화 공정.
제10항에 있어서,

반응로 내부에서 제어되는 수준의 연소를 유지하기 위해 상기 반응로로 제어된 양의 공기를 투입시키는 단계를 더욱 포함하는 혼합고형폐기물의 열분해 및 유리화 공정.
제10항에 있어서,

상기 반응로 투입부를 통해 상기 반응로로 이송된 상기 압축된 폐기물 블록으로부터 생성된 압축이 풀린 상태로 투입되는 폐기물이 상기 투입되는 폐기물을 거쳐 상승하는 연료가스에 의해 예열되고, 그러한 예열에 의하여 상기 투입되는 폐기물에 함유된 수분으로부터 증기를 형성하는 것을 허용하는 단계를 더욱 포함하는 혼합고형폐기물의 열분해 및 유리화 공정.
제14항에 있어서,

상기 연료가스와 슬래그가 생성되는 상기 반응로 내의 일정한 영역을 통해 상기 증기를 집적하고 재순환시키는 단계를 포함하는 혼합고형폐기물의 열분해 및 유리화 공정.
제10항에 있어서,

상기 성기고 압축되지 않은 고형폐기물 블록을 압축된 블록으로 전환시키는 단계는 압축된 폐기물의 긴 블록을 형성하는 단계와 상기 폐기물블록을 개별적으로 형성키 위해 상기 긴 블록으로부터 다수의 블록을 제거하는 단계를 포함하는 혼합고형폐기물의 열분해 및 유리화 공정.