KR20100076757A - 분해로와 연소로 및 이를 이용한 폐기물의 열분해 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐기물의 투입 후(後) 열분해 완료에 이르는 전(全) 과정에 걸쳐 일정한 진공상태를 유지하는 것은 물론 상기 열분해 과정 중에 폐기물로부터 발생되는 기름성분과 가스성분을 연료로 활용하여 고온을 유지하는 소각로와, 상기 폐기물의 투입 후(後) 열분해 완료의 전(全) 과정에 걸쳐 발생되는 각종 혼합기체와 발열수단의 접촉공간을 극대화하여 유해한 혼합기체를 완전 연소시키는 소각로 그리고 상기 분해로와 연소로를 이용하여 폐기물을 열분해하는 고효율의 열분해 시스템에 관한 것이다.

구체적으로 본 발명은 폐기물의 열분해를 위한 분해영역을 정의하는 인너탱크; 상기 인너탱크 외면에 배치되어 상기 인너탱크를 고온 가열하기 위한 화염을 제공하는 관 형상의 버너; 상기 인너탱크 및 버너를 수용하는 아우터탱크; 및 석유 또는 액화가스의 제 1 연료, 상기 폐기물의 열분해 과정 중에 발생되는 기름성분의 제 2 연료, 상기 폐기물의 열분해 과정 중에 발생되는 가스성분의 제 3 연료가 저장되어 상기 화염의 생성 및 유지를 위해 상기 제 1 내지 제 3 연료를 상기 버너로 공급하는 연료공급부를 포함하는 분해로 외에 연소로와, 상기 분해로 및 연소로를 이용한 폐기물의 열분해 시스템을 제공한다.

Description

분해로와 연소로 및 이를 이용한 폐기물의 열분해 시스템{pyrolysis furnace, incineration furnace and waste pyrolysis system using the same}

본 발명은 분해로와 연소로 및 이를 이용한 폐기물의 열분해 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 폐기물의 투입 후(後) 열분해 완료에 이르는 전(全) 과정에 걸쳐 일정한 진공상태를 유지하는 것은 물론 상기 열분해 과정 중에 폐기물로부터 발생되는 기름성분과 가스성분을 연료로 활용하여 고온을 유지하는 소각로와, 상기 폐기물의 투입 후(後) 열분해 완료의 전(全) 과정에 걸쳐 발생되는 각종 혼합기체와 발열수단의 접촉공간을 극대화하여 유해한 혼합기체를 완전 연소시키는 소각로 그리고 상기 분해로와 연소로를 이용하여 폐기물을 열분해하는 고효율의 열분해 시스템에 관한 것이다.

최근 들어 사회가 본격적인 산업화 양상을 나타내면서 '대량생산와 대량소비'에 따른 폐기물이 급증하는 가운데 폐기물 처리에 수반되는 환경오염 문제가 심각하게 대두됨에 따라 효율적인 폐기물 처리방안이 시급히 요구되고 있다.

일반적으로 폐기물이란 쓸모없게 되어 버리는 물질을 총칭하며, 통상적 관념내지는 폐기물 관리법에 따르면 '쓰레기·연소재·오니(汚泥)· 폐유(廢油)·폐산·폐알칼리·동물 사체 등 사람의 생활이나 산업활동에 필요없게 되어 버리는 물질'로 정의된다.

한편, 현재 사용되고 있는 폐기물 처리방안에는 '감량', '재활용', '재생', '매립', '소각' 등이 있다.

이 중에서 감량, 재활용, 재생 등은 최종적인 폐기물 처리방안이 되지 못하는 관계로 제외하고, 매립은 장기간에 걸쳐 심각한 토질 및 수질오염을 초래하므로 각국의 강력한 규제대상이 되고 있다. 따라서 현재로서는 주로 '소각'의 방법이 사용되는데, 이는 화염(火焰)을 이용하여 폐기물을 태워 제거하는 방법이다.

하지만 '소각'에 의한 폐기물 처리방법 역시 여러가지 문제점을 나타낸다.

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 있다.

이에 따라 고온 및 진공환경에서 폐기물을 열분해(pyrolysis)하는 방법이 소개된 바 있는데, 첨부된 도 1은 해당기술을 이용한 일반적인 폐기물 처리장치의 개요도이다.

보이는 것처럼, 일반적인 폐기물 처리장치는 폐기물을 분쇄하는 분쇄장치(6)와, 분쇄된 폐기물을 열분해하는 열분해로(10)와, 폐기물 열분해 중에 발생되는 각 종 기체를 연소시키는 연소로(14)를 포함한다.

그리고 분쇄장치(6)에는 폐기물 투입을 위한 호퍼(hopper:1) 및 기체흡입을 위한 진공펌프(vacuum pump:5)가 부설되고, 열분해로(10)에는 폐기물의 열분해를 위한 버너(burner:15)가 장착되며, 연소로(14)에는 별도의 화염이 생성된다.

따라서 폐기물은 호퍼(1)를 통해 분쇄장치(6)로 투입된 후 분쇄되어 진공펌프(5)에 의해 기체가 제거된 상태로 열분해로(10)의 버너(15)에 의해 열분해되고, 이 과정 중에 발생되는 각종 혼합기체는 연소로(14)를 통과하면서 연소된다. 이때 진공펌프(5)를 이용해서 분쇄장치(6) 내부의 폐기물로부터 기체를 제거하는 이유는 분쇄장치(6)로부터 열분해로(10)에 이르는 진공을 조성, 유지하여 폐기물의 소각이 아닌 열분해가 이루어지도록 하기 위한 것이다.

하지만, 이상에서 살펴본 일반적인 폐기물 처리장치는 그 효율이 낮고 에너지 낭비가 크며, 불완전 연소기체의 발생 가능성이 여전히 크다.

그 원인을 살펴보면, 상기의 폐기물 처리장치는 폐기물의 투입 후(後) 열분해 완료에 이르는 전(全) 과정에 걸쳐 열분해로(10)의 고온환경이 유지되어야 하는바, 버너(15)로는 기름이나 액화가스와 같은 전용연료가 계속 공급되어야 한다. 하지만 폐기물의 열분해에 장시간이 소요되는 점을 감안하면 에너지 낭비가 크고 효율이 떨어진다.

또한, 상기의 폐기물 처리장치는 폐기물의 열분해 과정 중에 지속적으로 발생되는 혼합기체를 완전 제거하지 못하는 한계를 나타낸다. 비록, 해당 작용을 위해 진공펌프(5)가 구비되어 있지만 일반적인 진공펌프는 고온기체와 직접 접촉될 경우에 파손에 직결되고, 때문에 최초의 진공조성 이외에 별다른 작용을 기대하기 힘들다. 결국 열분해로(10) 내부의 진공환경 파괴에 따른 소각반응으로 인해 대기오염 공해배출가스가 다량 발생된다.

이에 따라 후속의 연소로(14)에서 혼합기체를 연소시키지만 열분해로(10)에서 발생되는 대량의 혼합기체를 완전 연소시키기에는 현재의 기술수준으로도 효율이 떨어지고, 막대한 시간과 비용을 요구하는 단점을 나타낸다. 아울러 일반적인 연소로(14)는 그 내부를 통과하는 혼합기체와 화염의 충분한 접촉을 보장하기 어렵고, 특히 열분해로(10)에서 발생되는 혼합기체는 산소함유량이 적어 활발한 연소반응을 기대하기도 어려운 터, 실질적인 효용성을 기대하기 어려운 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 폐기물의 열분해를 위한 효율적인 방도를 제시하는데 그 목적이 있다.

구체적으로 본 발명은 분해로와 연소로 및 이를 이용한 폐기물의 열분해 시스템으로서, 폐기물의 투입 후(後) 열분해 완료에 이르는 전(全) 과정에 걸쳐 일정한 진공상태를 유지하는 것은 물론 상기 열분해 과정 중에 폐기물로부터 발생되는 기름성분과 가스성분을 연료로 활용하여 고온을 유지하는 소각로와, 상기 폐기물의 투입 후(後) 열분해 완료의 전(全) 과정에 걸쳐 발생되는 각종 혼합기체와 발열수단의 접촉공간을 극대화하여 유해한 혼합기체를 완전 연소시키는 소각로 그리고 상 기 분해로와 연소로를 이용하여 폐기물을 열분해하는 고효율의 열분해 시스템을 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폐기물의 열분해를 위한 분해영역을 정의하는 인너탱크; 상기 인너탱크 외면에 배치되어 상기 인너탱크를 고온 가열하기 위한 화염을 제공하는 관 형상의 버너; 상기 인너탱크 및 버너를 수용하는 아우터탱크; 및 석유 또는 액화가스의 제 1 연료, 상기 폐기물의 열분해 과정 중에 발생되는 기름성분의 제 2 연료, 상기 폐기물의 열분해 과정 중에 발생되는 가스성분의 제 3 연료가 저장되어 상기 화염의 생성 및 유지를 위해 상기 제 1 내지 제 3 연료를 상기 버너로 공급하는 연료공급부를 포함하는 분해로를 제공한다.

이때, 상기 연료공급부는 상기 제 1 연료, 제 2 연료, 제 3 연료의 순서로 상기 버너에 공급하는 것을 특징으로 하고, 상기 버너는 상기 제 1 내지 제 3 연료가 분사되는 복수의 분사홀이 관통된 상태로 상기 인너탱크의 외면을 두르는 나선형인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 밀폐된 제 1 연소탱크; 상기 제 1 연소탱크 내부로 실장되고 상기 제 1 연소탱크 일측을 관통하는 배출구가 구비된 밀폐된 제 2 연소탱크; 상기 제 1 연소탱크 내부에서 상기 제 2 연소탱크 외면을 따라 배치되고, 상기 제 1 연소탱크의 일측을 관통하여 연소대상기체가 유입되는 일단 및 상기 제 2 연소탱크 일측에 연결되는 타단을 갖는 연소관; 상기 제 2 연소탱크 내부로 배치된 발열수 단; 및 상기 연소관의 타단을 통해 상기 제 2 연소탱크 내부로 유입된 후 상기 유출구로 배출되는 상기 연소대상기체의 이동경로를 실질적으로 확장시키도록 상기 제 2 연소탱크 내부로 실장된 판 형상의 순환플레이트를 포함하는 연소로를 제공한다.

이때, 상기 순환플레이트는, 상기 연소대상기체의 이동방향을 따라 관통된 복수의 관통홀 및 상기 연소대상기체의 이동방향을 기준으로 홀수번째와 짝수번째가 서로 반대편에 위치되도록 상기 복수의 관통홀 사이사이에서 외향 돌출된 복수의 가이드플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 발열수단은, 상기 아우터탱크 내주면을 따라 나란히 배열된 복수의 선형 전열히터인 것을 특징으로 한다.

아울러 본 발명은 폐기물이 투입되는 밀폐공간이 정의되고 상기 밀폐공간의 가열을 위한 화염을 제공하는 버너가 구비된 분해로; 상기 폐기물의 열분해 과정 중에 발생되는 각종 기체를 냉각하여 액체성분과 기체성분을 분리하는 냉각부; 상기 액체성분을 수집하여 물과 기름성분으로 분리하는 액체처리부; 상기 기체성분을 수집 및 압축하는 기체처리부; 상기 냉각부를 매개로 상기 분해로에 연결되어 상기 분해로 내부의 진공을 조성 및 유지하는 진공부; 액화가스 또는 석유의 제 1 연료와, 상기 기름성분의 제 2 연료와, 상기 기체성분의 제 3 연료가 저장되고, 상기 화염의 생성 및 유지를 위해 상기 제 1 내지 제 3 연료를 상기 버너로 공급하는 연료공급부; 및 상기 진공부와 연결되어 상기 진공의 조성 및 유지를 위해 상기 분해로로부터 흡입된 기체를 연소시키는 연소로를 포함하는 열분해 시스템을 제공한다.

이때, 상기 분해로는, 상기 밀폐공간을 정의하는 인너탱크; 및 상기 인너탱 크를 수용하는 아우터탱크를 포함하여, 상기 버너는 상기 인너탱크와 상기 아우터탱크 사이의 화염공간에 배치되는 것을 특징으로 하고, 상기 연소로는, 상기 화염공간에 연결되어 상기 버너의 연소가스를 연소시키는 것을 특징으로 하며, 상기 연소로에서 배출되는 기체의 고온을 이용하여 상기 액체처리부에서 생성된 물을 수증기로 기화시키는 증발기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 수증기를 냉각한 후 외부로 배출하는 적어도 하나의 냉각장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 진공부는, 상기 분해로에 순차적으로 연결되는 둘 이상의 진공탱크; 상기 진공탱크 내부를 흡기하여 진공을 조성하는 진공펌프; 및 상기 진공펌프와 연소로 사이에 설치되어 상기 진공펌프를 통해 흡기된 상기 진공탱크 내부의 기체를 저장해서 상기 연소로로 공급하는 버퍼탱크를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 진공부는, 상기 진공탱크 각각에 외부 기체를 유입하는 제 1 블로워; 상기 진공탱크와 상기 압력조절탱크 사이로 개재된 제 2 블로워; 및 상기 압력조절장치와 상기 연소로 사이로 개재된 역화방지유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 액체처리부는, 상기 냉각부의 액체성분이 저장되는 유수저장탱크; 상기 액체성분이 전달되어 물과 기름성분으로 분리하는 유수분리탱크; 및 상기 기름성분을 수집하여 상기 연료공급부로 공급하는 유류저장탱크를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 연료공급부는, 상기 제 1 연료, 상기 제 2 연료, 상기 제 3 연료 순으로 상기 버너에 공급하는 것을 특징으로 하며, 상기 제 1 연료와 제 2 연료, 상기 제 2 연료와 제 3 연료의 전환시점은 상기 연소로의 온도에 따라 결정되 는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 것처럼, 본 발명은 폐기물의 열분해를 위한 효율적인 방도를 제시하고 있다.

즉, 본 발명은 분해로와 연소로 및 이를 이용한 폐기물의 열분해 시스템을 제공하는바, 분해로는 폐기물의 투입 후(後) 열분해 완료에 이르는 전(全) 과정에 걸쳐 일정한 진공상태를 유지하는 것은 물론 상기 열분해 과정 중에 폐기물로부터 발생되는 기름성분과 가스성분을 연료로 활용하여 고온을 유지함에 따라 저비용, 고효율을 나탄낸다.

또한 연소로는 폐기물의 투입 후(後) 열분해 완료의 전(全) 과정에 걸쳐 발생되는 각종 혼합기체와 발열수단의 접촉공간을 극대화하여 유해한 혼합기체를 완전 연소시킬 수 있는 장점이 있다.

그리고 이들 분해로와 연소로를 이용한 폐기물의 열분해 시스템은 에너지 낭비가 작고 효율적이며 대기오염 공해배출가스 배출의 문제를 완전히 해결하는 장점이 있따.

이하, 도면을 참조해서 본 발명을 상세하게 살펴본다.

본격적인 설명에 앞서 미리 몇 가지 용어를 정의하면, '기체'란 폐기물의 열 분해 전(前) 폐기물에 함유된 가스성분을 의미하고, '혼합기체'란 폐기물의 열분해 중(中) 발생되는 가스성분을 의미하며, '연소기체'란 화염을 동반한 연료의 연소에 의해 발생되는 가스성분을 의미하고, '완전연소기체'란 '기체', '혼합기체', '연소기체'의 완전연소에 따른 가스성분을 의미한다. 따라서, '기체', '혼합기체', '연소기체'에는 대기오염 공해배출가스가 포함되는 반면, '완전연소기체'에는 대기오염 공해배출가스가 존재하지 않는다.

이들 용어의 정의는 이하의 명세서에서 일관되게 동일한 의미로 사용될 것이며, 기타 필요한 용어는 해당 부분에서 별도로 정의한다.

또한, 본 발명은 폐기물이 투입되어 실질적인 열분해가 진행되는 분해로와, 폐기물의 투입 후(後) 열분해 완료의 전(全) 과정에 걸쳐 발생되는 '기체', '혼합기체', '연소기체'를 연소하는 연소로와, 상기 분해로 및 연소로를 이용하여 폐기물을 열분해하는 폐기물의 열분해 시스템(이하, 간략하게 열분해 시스템이라 한다.)을 제공하는바, 이하에서는 분해로, 연소로, 열분해 시스템을 차례로 살펴본다.

첨부된 도 2와 도 3는 각각 본 발명에 따른 분해로(100)의 외관 사시도와 내부 투시도이다.

보이는 것처럼, 본 발명에 따른 분해로(100)는 밀폐된 내부 분해영역(A)을 정의하는 인너탱크(inner tank:120)와, 인너탱크(120)의 외면에 배치되어 외부에서 공급되는 연료의 연소에 따른 화염을 제공하는 버너(130)와, 인너탱크(120) 및 버너(130)를 수용하여 분해영역(A) 외부의 밀폐된 화염영역(B)을 정의하는 아우터탱 크(outer tank:110)를 포함한다.

각각을 세부적으로 살펴본다.

먼저, 인너탱크(120)는 폐기물이 투입되어 실질적인 열분해가 진행되는 부분으로서 내부 분해영역(A)에는 폐기물이 투입되고, 인너탱크(120)의 일측으로부터는 분해영역(A)과 연결된 제 1 배출관(122)이 구비되어 아우터탱크(110)의 외부로 관통 노출된다. 이때, 제 1 배출관(122)을 통해서는 인너탱크(110)의 밀폐 후 열분해 전(前) 까지 분해영역(A)에 존재하는 '기체'와, 폐기물의 열분해 중(中) 발생되는 '혼합기체'가 지속적으로 배출된다.

그 결과 인너탱크(120)는 폐기물의 투입 후 열분해 완료에 이르는 전(全) 과정에 걸쳐 일정한 진공을 유지한다.

다음으로, 버너(130)는 외부에서 공급되는 연료를 연소시켜 인너탱크(120)의 가열을 위한 화염을 생성 및 유지하는 부분으로서 인너탱크(120)의 외면을 감는 나선형의 관 현상을 나타낸다. 그리고 버너(130)의 일단은 아우터탱크(110)의 외부로 관통 노출되어 연료가 유입되는 연료유입구(132)를 이루고, 인너탱크(120)를 향하는 버너(130)의 내면을 따라서는 복수의 분사홀(134)이 관통된다.

따라서 연료유입구(132)로 연료가 공급되면 분사홀(134)을 통해 화염이 생성되고, 인너탱크(120)는 고온으로 가열된다.

마지막으로, 아우터탱크(110)는 인너탱크(120)와 버너(130)를 수용하여 화염의 생성 및 유지를 위한 인너탱크(110) 외부의 밀폐된 화염영역(B)을 정의하는 부분으로서 아우터탱크(110)의 일측에는 화염영역(B)과 연결된 제 2 배출관(112)이 구비된다. 이때, 제 2 배출관(112)을 통해서는 버너(130)에 의한 연료의 연소 과정 중에 발생되는 '연소가스'가 지속적으로 배출된다.

그리고 아우터탱크(110)의 또 다른 일측에는 개폐 가능한 도어(door:114)가 구비되어 인너탱크(120)와 아우터탱크(110)를 함께 밀폐함으로써 분해영역(A)과 화염영영(B)을 서로 분리 및 밀폐한다. 이때, 바람직하게는 도어(114)는 클램프(clamp:116) 등으로 긴밀하게 고정될 수 있고, 도어(114) 및 아우터탱크(110)의 내면을 따라서는 불연성의 단열재가 개재되어 내부의 고온환경을 외부와 분리한다.

상기의 분해로(100)를 이용한 폐기물의 열분해 과정을 살펴보면, 우선 사용자는 도어(114)를 열어 이너탱크(120)의 분해영역(A)에 폐기물을 넣은 후 도어(114)를 닫고 클램프(116)로 긴밀히 고정한다. 이로써 인너탱크(120) 내부의 분해영역(A)과, 인너 및 아우터탱크(120,110) 사이의 화염영역(B)은 서로 분리 및 밀폐된다.

이어서, 제 1 배출관(122)을 통해 인너탱크(120) 내부의 '기체'가 흡입되어 분해영역(A)에 진공이 조성되면 버너(130)의 연료유입구(132)로 연료가 공급되어 분사홀(134)로부터 화염이 발생되고, 인너탱크(120)가 가열되어 폐기물의 열분해가 진행되는 가운데 제 1 배출관(122)을 통해서는 폐기물의 열분해에 의해 발생되는 '혼합기체'가 지속적으로 배출되는 한편, 제 2 배출관(112)을 통해서는 버너(130)에 의한 연료의 연소에 따른 '연소기체'가 배출된다.

그리고 상기의 작용을 위해 버너(130)의 연료유입구(132)는 후술하는 열분해 시스템의 연료공급부에 연결되어 연료를 공급받고, 제 1 배출관(122)은 후술하는 열분해 시스템의 진공부에 연결되어 '기체' 및 '혼합기체'의 지속적인 인출을 가능케 하며, 상기 진공부는 후술하는 열분해 시스템의 연소로에 연결되어 '기체' 및 '혼합기체'를 '완전연소기체'로 연소되게 하고, 제 2 배출관(112)은 후술하는 열분해 시스템의 연소로에 연결되어 '연소기체'를 '완전연소기체'로 연소되게 하는바, 이들에 대해서는 해당 부분에서 상세히 살펴본다.

그 결과 인너탱크(120)는 폐기물의 투입 후(後) 열분해 완료에 이르는 전(全) 과정에 걸쳐 일정수준의 진공을 유지하여 폐기물의 열분해를 진행하며, 열분해가 완료되면 사용자는 도어(114)를 열어 인너탱크(120) 내부의 잔류물질을 제거함으로써 모든 과정이 완료된다.

한편, 본 발명에 따른 분해로(100)의 버너(130)는 액화가스 또는 석유와 같은 통상의 제 1 연료와, 폐기물의 열분해 중에 발생되는 기름성분의 제 2 연료와, 폐기물의 열분해 중에 발생되는 기체성분의 제 3 연료를 차례로 사용하여 화염을 조성 및 유지하는 것을 특징으로 한다. 이를 위해 버너(130)의 연료유입구(132)는 후술하는 열분해 시스템의 연료공급부와 연결되고, 연료공급부에는 액화가스 또는 석유의 제 1 연료와, 폐기물의 열분해 중에 발생되는 기름성분의 제 2 연료와, 폐기물의 열분해 중에 발생되는 기체성분의 제 3 연료가 수집 및 저장되어 적절한 연료를 적절한 시기에 버너(130)로 공급한다.

다시 말해, 폐기물의 종류에 따라 다소 차이는 있지만 임의로 동물의 사체인 경우로 가정하면, 열분해 시(侍) 발생되는 '혼합기체'는 초기에는 주로 수증기를 비롯한 기름성분이 다량 함유되고, 일정 시점 이후부터는 가연성 가스성분이 다량 함유되어 있는 것을 확인할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 분해로(100)의 버너(130)는 최초의 화염 생성 및 유지를 위해서 액화가스 또는 석유 등의 제 1 연료를 사용하고, 열분해 과정 중 적절한 시점부터는 '혼합기체'에 함유된 기름성분을 제 2 연료로 사용하며, 이후 시점부터는 '혼합기체'에 함유된 가스성분을 제 3 연료로 활용하는 것을 특징으로 하며, 이를 통해 저비용, 고효율을 달성한다.

그리고 해당 작용을 위해 버너(130)의 연료유입구(132)는 연료공급부에 연결되고, 연료공급부에는 석유 또는 액화가스의 제 1 연료가 저장되는 한편, 후술하는 열분해 시스템에 포함된 액체처리부와 기체처리부는 각각 폐기물의 열 분해 과정 중에 발생되는 '혼합기체'로부터 기름성분의 제 2 연료와 기체성분의 제 3 연료를 수집하여 연료공급부로 전달한다. 이때, 바람직하게는 제 1 내지 제 3 연료는 순차적으로 버너(130)로 공급되고, 제 1 내지 제 3 연료의 공급시기 등은 분해로(100) 및 후술하는 연소로의 내부 온도에 따라 결정되는바, 이에 대해서는 해당 부분에서 다시 한번 자세히 살펴본다.

첨부된 도 4 내지 도 6은 각각 본 발명에 따른 연소로의 외관사시도와, 내부투시도와, 단면사시도이다.

보이는 것처럼, 본 발명에 따른 연소로(150)는 제 1 연소탱크(160)와, 제 1 연소탱크(160)에 실장되는 제 2 연소탱크(170)와, 제 1 및 제 2 연소탱크(160,170) 사이를 지나 제 2 연소탱크(170)에 연결되는 연소관(180)과, 제 2 연소탱크(170)에 실장된 발열수단(H) 및 순환플레이트(190)를 포함한다.

각각을 세부적으로 살펴본다.

먼저, 제 1 연소탱크(160)는 본 발명에 따른 연소로(150)의 외관을 이루는 부분으로서 내부 밀폐공간을 제공한다. 이때, 바람직하게는 제 1 연소탱크(160) 내면을 따라서 불연성의 단열재가 개재되어 내부 고온환경을 외부와 분리할 수 있다.

다음으로, 제 2 연소탱크(170)는 제 1 연소탱크(160)에 실장되어 제 1 및 제 2 연소탱크(160,170) 사이의 제 1 연소영역(C)과 제 2 연소탱크(170) 내부의 제 2 연소영역(D)을 구분 정의하는 부분으로, 제 2 연소탱크(170) 일측에는 배출구(172)가 구비되어 제 1 연소탱크(160)의 외부로 관통 노출된다.

다음으로, 제 1 및 제 2 연소탱크(160,170) 사이의 제 1 연소영역(C)에는 연소관(180)이 배치된다. 그리고 연소관(180)의 일단은 제 1 연소탱크(160) 외부로 관통 노출되어 연소대상 기체, 다시말해 '기체', '혼합기체', '연소기체'가 유입되는 유입구(182)를 이루고, 타단은 제 2 연소탱크(170)와 연결되는 연결구(184)를 이룬다.

이때, 바람직하게는 연소관(180)은 제 2 연소탱크(170)의 외면을 두르는 나선형으로, 제 1 및 제 2 연소탱크(160,170)가 도면에서 처럼 직립된 원통 형상을 보인다는 전제하에 제 2 연소탱크(160)의 배출구(172)가 상단에 존재한다면 연소관(180)의 유입구(182)는 제 1 연소탱크(160)의 상단 일측을 관통하고, 연소관(180)의 연결구(184)는 제 2 연소탱크(170)의 하단에 연결된다.

그리고 제 2 연소탱크(170)의 내면을 따라서는 소정의 발열수단(H)이 배치되어 제 1 및 제 2 연소영역(C,D)을 고온으로 가열하는 한편, 발열수단(H) 안쪽의 제 2 연소탱크(170) 내부로는 연소관(180)의 연결구(184)로부터 제 2 연소탱크(170)의 배출구(172)로 이동하는 '기체', '혼합기체', '연소기체'의 이동경로를 극대화하는 순환플레이트(190)가 개재된다.

이 경우 소정의 발열수단은 제 2 연소탱크(170)의 내주면을 따라 수직 배열된 복수의 선형 전열히터가 사용될 수 있다.

또한, 순환플레이트(190)는 제 2 연소탱크(170)의 길이방향을 따라 배치된 판(plate) 형상으로서, '기체', '혼합기체', '연소기체'의 이동방향을 따라 복수의 관통홀(192)이 차례로 관통되고, 복수의 관통홀(192) 사이 사이로는 복수의 가이드단(194)이 돌출되되 상기 이동방향을 기준으로 홀수번째와 짝수번째가 서로 반대방향을 향하는 형태를 나타낼 수 있다.

따라서, 연소관(180)의 유입구(182)를 통해 연소관(180)의 내부로 유입되는 '기체', '혼합기체', '연소기체'는 연소관(180)을 따라 제 1 연소탱크(170) 외면을 회류하는 과정 중에 제 1 연소영역(C)의 고온에 의해 1차 연소되고, 연소관(180)의 연결구(184)를 통해 제 2 연소탱크(170)로 유입된 후 순환플레이트(190)의 관통홀(192)과 가이드단(194)에 의해 순환플레이트(190)를 지그재그 관통하며 이동하는 과정 중에 제 2 연소영역(D)의 고온 및 발열수단(H)과 직접적인 접촉을 통해 2차 연소된다.

그 결과 제 2 연소탱크(170)의 배출구(172)로 배출되는 가스성분은 실질적으로 '완전연소기체'가 되며, 해당 작용을 통해 폐기물 및 이의 열분해 과정 중에 발생되는 대량의 '기체', '혼합기체', '연소기체'를 완전 연소한다.

첨부된 도 7은 본 발명에 따른 분해로(100) 및 연소로(150)를 이용한 열분해 시스템의 블럭도이다.

보이는 것처럼, 본 발명에 따른 열분해시스템은 분해로(100)와 연소로(150)를 비롯한 냉각부(200), 액체 및 기체처리부(220,230), 연료공급부(240), 진공부(250)를 포함한다.

각각을 세부적으로 살펴본다.

먼저, 분해로(100)와 연소로(150)에 대해서는 앞서 자세히 살펴보았으므로 동일역할을 하는 동일부분에 대해 동일도면부호를 부여하여 중복된 설명을 피한다.

다음으로, 냉각부(200)는 분해로(100)에서 진행되는 폐기물의 열분해 과정 중에 발생되는 '혼합기체'를 냉각하여 액체성분과 기체성분으로 분리하는 부분으로, 분해로(100)의 제 1 배출구(122)에 연결된 적어도 하나의 냉각유닛(202,204,206)을 포함한다.

이때, 도면에는 비록 냉각유닛(202,204,206)이 세 개로 나타나 있지만 충분한 냉각효과를 얻을 수 있다면 그 수량에 특별한 제약은 없고, 각각의 냉각유닛(202,204,206)은 '혼합기체'가 통과하는 일정부피의 내부공간에 냉매가 흐르는 냉각관을 소정 형태로 배치시킨 탱크 형상을 나타낼 수 있다. 따라서 '혼합기체'는 적어도 하나의 냉각유닛(202,204,206)을 차례로 통과하는 과정 중에 냉각되고, '혼합기체' 내에 함유된 수증기와 기름성분 등의 액체성분은 냉각관 외면의 결로현상을 통해 냉각유닛(202,204,206) 각각에 수집된다.

이러한 냉각유닛(202,204,206)에 대해서는 본 출원인에 의한 출원발명 제10-2006-0058314호를 통해 자세히 소개된 바 있으므로 별도의 도면은 생략한다.

다음으로, 액체처리부(220)는 각각의 냉각유닛(202,204,206)에서 수집된 액체성분을 전달받아 물과 기름성분을 분리하고, 기름성분을 연료공급부(240)로 전달한다.

이를 위한 액체처리부(220)는 냉각부(200)의 액체성분이 저장되는 유수저장탱크(222)와, 물과 기름성분의 비중 차이를 이용하여 서로를 분리하는 유수분리탱크(224)와, 상등액인 기름성분을 선별 및 저장하는 유류저장탱크(226)를 포함하며, 유류저장탱크(226)는 연료공급장치(240)와 연결되어 기름성분을 공급한다.

한편, 바람직하게는 본 발명에 따른 열분해 시스템에는 연소로(150)에서 배출되는 '완전연소기체'의 고온을 이용하여 유수분리탱크(224)의 물을 고온으로 살균 및 기화하는 증발기(310)가 마련될 수 있다.

이때, 증발기(310)는 도면에서와 같이 유수분리탱크(224)의 물이 통과하는 내부공간에 연소로(150)의 '완전연소기체'가 흐르는 코일 형상의 열교환수단(312)을 내장시킨 구조를 나타낼 수 있는바, 유수분리탱크(224)에서 전달된 물은 증발기(310) 내부에서 고온의 '완전연소기체'와 열교환되어 수증기로 살균 및 기화된 후 상대적으로 낮은 온도로 냉각된 '완전연소기체'와 함께 증발기(310) 외부로 배출된다. 이 경우 더욱 바람직하게는 증발기(310)에서 배출되는 수증기 등을 냉각하는 냉각장치(212)가 마련될 수 있고, 그외에 정화기(214)와 응축기(216) 등을 거쳐 최종 배출되게 할 수 있다. 참고로, 냉각장치(212)는 앞서 살펴본 냉각부(200)의 냉각유닛(202,204,206)과 실질적으로 동일한 구성 및 역할을 할 수 있다.

다음으로, 기체처리부(230)는 분해로(100)의 열분해 과정 중에 발생되어 냉각부(200)에서 냉각된 기체성분을 압축하여 연료공급부(240)에 전달하는 부분으로, 통상의 압축기(232)가 사용될 수 있다. 이때, 압축기(232)의 역할은 부피가 큰 기체성분을 압축하여 연료공급부(240)에 전달하는 것이므로 자세한 설명이 없어도 당업자라면 쉽게 이해될 수 있다.

다음으로, 연료공급부(240)는 분해로 내 버너의 연료유입구와 연결되어 석유 또는 액화가스인 제 1 연료와, 혼합기체의 냉각에 따른 기름성분인 제 2 연료와, 혼합기체의 냉각에 따른 기체성분인 제 3 연료를 공급하는 부분이다.

참고로, 첨부된 도 8은 연료공급부(240)의 일례를 나타낸 블럭도로서, 제 1 내지 제 3 연료의 저장을 위한 제 1 내지 제 3 저장탱크(242,244,26)와, 제 1 내지 제 3 저장탱크(242,244,246)와 연료유입구(132)의 연결를 온/오프하는 제 1 밸브어셈블리(248) 및 상기 제 1 밸브어셈블리(248)의 동작을 제어하는 제어부(미도시)를 포함한다.

이때, 필요하다면 버너(130)의 원활한 화염 발생 및 유지를 위해 제 1 내지 제 3 저장탱크(242,244,246) 각각에 저장된 제 1 내지 제 3 연료를 미리 예열하는 별도의 예열탱크(245)가 사용될 수 있음은 물론이며, 제어부(미도시)는 분해로(100)와 연소로(150)의 내부 온도를 기준으로 제 1 연료와 제 2 연료, 제 2 연료와 제 3 연료를 순차적으로 전환하여 버너(130)에 공급한다.

즉, 앞서 예로 들은 것과 같이 폐기물을 동물의 사체라 가정하면, 분해 로(100)의 분해영역(A)의 내부온도가 150℃ 이상 상승하면 본격적인 폐기물의 열분해가 시작되고, 연소로(150)의 내부 온도가 900℃ 이상 상승하면 '혼합기체' 내 기체성분의 함량이 기름성분 보다 크게 증가한다.

따라서, 연료공급부(240)는 석유 또는 액화가스의 제 1 연료를 최초 버너(130)로 공급하여 화염을 발생시킨 후, 분해로(100) 내부의 분해영역(A)의 온도가 150℃ 이상 상승하면 '혼합기체' 내 기름성분을 버너(130)에 공급하여 화염을 유지하며, 이후 연소로(150) 내부의 온도가 900℃ 이상 상승하면 '혼합기체' 내 기체성분을 버너(130)에 공급하여 열분해 완료 까지 화염을 유지하는바, 이를 통해 폐기물의 열분해를 저비용, 고효율로 완료할 수 있다.

다시 도 7로 돌아와서, 다음으로 진공부(250)는 분해로(100)의 인너탱크(120) 내부의 '기체' 및 '혼합기체'를 지속적으로 흡입하여 인너탱크(120)의 진공을 일정수준으로 조성 및 유지하는 부분으로, 인너탱크(120)에서 인출된 '기체' 및 '혼합기체'는 연소로(150)로 전달된다.

이를 위한 진공부(250)는 적어도 하나의 진공탱크(252,254,256)와, 진공펌프(260)와, 버퍼탱크(310)를 포함한다.

이 중에서 적어도 하나의 진공탱크(252,254,256)는 각각의 내부에 진공이 조성된 상태로 폐기물의 열 분해 시(侍) 인너탱크(120)와 순차적으로 연결되어 양측의 내부압력을 동일하게 하는 방식으로 '혼합기체'를 인출하고, 진공펌프(260)는 인너탱크(120)의 '기체'와 진공탱크(252,254,256)의 '혼합기체'를 인출하여 각각에 진공을 조성한다. 그리고 진공펌프(260)에 의해 인너탱크(120)와 진공탱 크(252,254,256)로부터 각각 인출된 '기체'와 '혼합기체'는 버퍼탱크(310)에 저장된 후 연소로(150)로 전달된다.

이때, 바람직하게는 진공부(250)에는 진공탱크(252,254,256) 각각에 외부공기를 유입시켜 버퍼탱크(310)로 배기하는 적어도 하나의 블러워(290,310)와, 버퍼탱크(310)에 저장된 '기체' 및 '혼합기체'를 연소로(150)로 전달하는 과정 중에 발생될 수 있는 역화(逆火)를 방지하기 위한 역화방지유닛(320)이 포함될 수 있다.

이 경우 블로워(290,310)는 외부의 공기를 진공탱크(252,254,256) 각각에 유입시키는 제 1 블로워(290)와, 진공탱크(252,254,256) 각각에 유입된 외부공기를 버퍼탱크(310)로 전달하는 제 2 블로워(300)가 병행될 수 있고, 역화방지유닛(320)은 연소로(150)의 내부압력에 의거, 버퍼탱크(310)와 연소로(150)를 연결하는 관로를 여닫는 제 2 밸브어셈블리(322) 및 상기 제 2 밸브어셈블리(322)의 계폐동작 직전에 해당 관로로 불활성 기체를 불어넣어 역화 방지에 신뢰성을 기하는 컴프레셔(324)를 포함할 수 있다.

이 같은 역화방지유닛(320)에 대해서는 본 출원인에 의한 출원발명 제10-2007-0081946호 등에 자세히 나타나 있으므로 별도의 설명은 생략한다.

아울러, 본 발명에 따른 열분해 시스템에는 원활한 동작을 도모하기 위한 복수의 밸브(V1 내지 )가 사용될 수 있고, 이들은 상술한 각 구성요소 사이의 적절한 지점에 설치되어 각각을 흐르는 유체의 이동을 제어한다.

이를 위한 밸브는 그 기능에 따라 수량 및 위치가 조절될 수 있지만 유체의 흐름을 온/오프(on/off)하는 단속밸브라는 가정하에 도면에 의거, 냉각부(200)와 제 1 내지 제 3 진공탱크(252,254,256) 각각의 연결을 온/오프하는 제 1 내지 제 3 밸브(V1 내지 V3)와, 냉각부(200)와 진공펌프(260)의 연결을 온/오프 하는 제 4 밸브(V4)와, 진공펌프(260)와 제 1 내지 제 3 진공탱크(252,254,256) 각각의 연결을 온/오프하는 제 5 내지 제 7 밸브(V5,V6,V7)와, 제 1 블로워(290)와 냉각부(200)의 연결을 온/오프하는 제 8 밸브(V8)와, 제 1 블로워(290)와 제 1 내지 제 3 진공탱크(252,254,256) 각각의 연결을 온/오프하는 제 9 내지 제 11 밸브(V9,V10,V11)와, 제 2 블로워(300)와 제 1 내지 제 3 진공탱크(252,254,256) 각각의 연결을 온/오프하는 제 12 내지 제 14 밸브(V12,V13,V14)와, 냉각부(200)와 기체처리부(230)의 연결을 온/오프하는 제 15 밸브(V15)가 사용될 수 있다.

또한, 액체처리부(220)의 유수저장탱크(222)와 유수분리탱크(224) 사이로 제 16 밸브(V16)를 설치하여 유수분리탱크에 의한 물과 기름성분의 분리에 신뢰성을 기할 수 있고, 제 4 밸브(V4)와 진공펌프(260) 사이로 별도의 필터(280)를 개재하여 진공펌프로 유입되는 기타 이물질을 걸러 제거하는 한편, 필터(280)와 진공펌프(260) 사이로 제 17 밸브(V17)를 개재하여 해당 관로를 온/오프하도록 할 수 있으며, 냉각부(200)와 제 15 밸브(V15) 사이로는 안전변(270)을 개재하여 정전 등으로 인한 진공부(250)의 오작동 시 분해로(100)의 인너탱크(120) 내부압력이 기 설정된 기준치보다 높아질 경우에 인너탱크(120)와 기체처리부(232)가 직접 연결되도록 할 수 있다. 덧붙여, 미설명 부호 V18은 분해로(100)의 인너탱크(120)를 비롯한 진공탱크(252,254,256)를 대기압으로 조성하기 위한 제 18 밸브를 나타낸다.

이하, 본 발명에 따른 열분해 시스템의 작동상태를 살펴본다.

첨부된 도 8 내지 도 12는 본 발명에 따른 열분해 시스템을 이용한 폐기물의 열분해 과정을 순서대로 나타낸 블록도이다. 이때 편의상 해당 도면에 있어서 설명에 필요한 부분을 상대적으로 진하게 표시하였는데, 이는 실질적으로 각 단계에 대한 유체의 이동경로에 해당된다.

설명의 편의상 앞서 도 2 내지 도 8을 함께 참조한다.

먼저, 본 발명에 따른 열분해 시스템을 이용한 폐기물 처리방법을 위해서는 연소로(150)의 가열이 선행되고, 이후 분해로(110)의 도어(114)를 열어 인너탱크(120)에 폐기물을 투입한 다음 밀폐한다.

이어서 연소로(150)의 온도가 적정수준, 예컨대 800 내지 850℃ 정도에 달하면 진공펌프(260)의 가동으로 분해로(100)의 인너탱크(120)로부터 '기체'가 인출되어 진공이 조성된다. 이를 위해 제 4 밸브(V4)와 제 17 밸브(V17)가 온 되고 나머지는 오프상태를 유지한다. 그 결과 분해로(100)의 인너탱크(120)로부터 인출된 '기체'는 냉각부(200)와 진공부(250)의 필터(280)와 진공펌프(260)와 버퍼탱크(310)와 역화방지유닛(320)을 거쳐 연소로(150)로 전달된다.

이와 같은 인너탱크(120)의 진공 조성과 동시 또는 전후로 제 1 내지 제 3 진공탱크(252,254,256)에도 진공이 조성되며, 이를 위해 진공펌프(260)의 가동과 함께 모든 밸브(V1 내지 V18)가 오프된 상태에서 제 1 내지 제 3 밸브(V1 내지 V3)와 제 5 내지 제 7 밸브(V5 내지 V7)와 제 17 밸브(V17)가 온 된다. 그 결과 제 1 내지 3 진공탱크(252,254,256) 각각의 공기가 인출되어 진공이 조성되고, 제 1 내 지 제 3 진공탱크(252,254,256)로부터 인출된 공기는 필터(280)와 진공펌프(260)와 버퍼탱크(310)와 역화방지유닛(320)을 거쳐 연소로(150)로 전달된다.

이때, 해당 단계에서 연소로(150)는 이미 '기체'의 완전연소에 필요한 800 내지 850℃에 도달하였으므로 연소로(150)를 통과하는 '기체'와 공기 등은 '완전연소기체'로 연소되고, 증발기(310)의 열교환기(312)와 냉각장치(212)와 정화기(214)와 응축기(216)를 거쳐 정화수 및 정화기체의 형태로 최종 배출된다.(이상 도 8 참조)

이어서, 분해로(100)의 인너탱크(120)가 적정온도, 예컨대 150℃ 이상 가열되면 폐기물의 열분해가 본격적으로 진행되고, '혼합기체'가 발생되어 인너탱크(120)의 내부압력이 상승한다. 이에 따라 모든 밸브(V1 내지 V18)가 오프된 상태에서 제 1 밸브(V1)가 온 되어 인너탱크(120)의 '혼합기체'는 냉각부(200)를 거쳐 제 1 진공탱크(252)로 전달되고, 인너탱크(120)와 제 1 진공탱크(252)의 내부 압력이 동일하게 되는 방식으로 인너탱크(120)의 진공이 일정하게 유지되어 계속적인 폐기물의 열분해가 이루어진다.

한편, 상기의 과정 중에 냉각부(200)에서는 '혼합기체'의 냉각에 따른 결로가 발생되어 유수저장탱크(222)에 물과 기름성분이 수집되는 가운데 분해로(100)의 제 2 배출관(112)을 통해서는 고온의 '연소기체'가 연소로(150)로 전달된다.

이에 따라 유수저장탱크(222)에 충분한 양의 물과 기름성분이 수집되면 제 16 밸브(V16)가 온 되어 유수분리탱크(224)로 옮겨짐으로써 물과 기름성분이 분리되는데, 이 중에서 기름성분은 유류저장탱크(226)에 저장된 후 연료공급부(240)를 통해 버너(130)로 공급되어 화염 유지를 위한 제 2 연료로 활용되고, 물은 증발기(310)로 공급된다. 이때, 증발기(310)의 열교환기(312)로는 '연소기체'의 완전연소에 따른 고온의 '완전연소기체'가 유입되고, 그 결과 물과 '완전연소기체' 사이의 열교환에 따른 수증기와 완전연소기체가 냉각장치(212)와 정화기(214)와 응축기(216)를 거쳐 정화수 및 정화기체의 형태로 최종 배출된다. (이상 도 9 참조)

이어서, 제 1 진공탱크의 내부압력이 일정이상에 도달하면 제 1 밸브가 오프되고 제 4 밸브와 제 6 밸브가 온 되어 분해로의 인너탱크를 제 2 진공탱크에 연결한다. 이에 따라 인너탱크(120)의 '혼합기체'는 냉각부(200)를 거쳐 제 2 진공탱크(254)로 전달되고, 인너탱크(120)와 제 2 진공탱크(254)의 내부 압력이 동일하게 되는 방식으로 인너탱크(120)의 진공이 일정하게 유지되어 계속적인 폐기물의 열분해가 이루어진다.

아울러, 해당 단계에서 필요하다면 제 1 진공탱크(252)의 '혼합기체'를 비우는 배기 및 재 진공이 이루어질 수 있다.

우선, 제 1 진공탱크(252)의 배기를 위해서는 먼저 제 18 밸브(V18)가 온 되어 제 1 진공펌프(260) 내부가 대기압으로 조성된다. 이후 제 18 밸브(V18)가 오프되고 제 9 밸브(V9)와 제 1 밸브(V1)와 제 12 밸브(V12)가 온 되면서 제 1 및 제 2 블러워(290,300)가 가동되면 제 1 진공탱크(252)에 충진된 '혼합기체'가 버퍼탱크(310)로 전달되는 대신, 제 1 진공탱크(252)에는 외부 공기가 충진된다.

그리고 버퍼탱크(310)로 전달된 제 1 진공탱크(252)의 '혼합기체'는 역화방지유닛(320)을 거쳐 연소로로 전달된다.(이상 도 10 참조)

후속해서 제 1 진공탱크(252)의 재 진공을 위해서는 제 1 및 제 2 블로워(290,300)의 가동이 중단된 상태에서 제 18 밸브(V18)와 제 9 밸브(V9)가 오프되고, 진공펌프(260)가 가동되면서 제 5 밸브(V5)와 제 17 밸브(V17)가 온 된다. 이에 따라 제 1 진공탱크(252)에 충진된 공기는 진공펌프(260)를 통해 버퍼탱크(310)와 역화방지유닛(320)을 거쳐 연소로(150)로 전달되고, 제 1 진공탱크(252)는 재 진공이 조성된다.(이상 도 11 참조)

이때, 제 1 진공탱크(252)의 배기 및 재 진공은 분해로(100)의 인너탱크(120)와 제 2 진공탱크(254)가 연결되는 시점 이후의 적절한 단계에서 진행되는 것도 가능하고, 상기의 과정을 통해 분해로(100)의 인너탱크(120)는 제 1 내지 제 3 진공탱크(252,254,256)와 순차적으로 연결되어 일정한 진공이 조성된다. 이에 따라 도 11에는 분해로(100)의 인너탱크(120)와 제 3 진공탱크(256)가 서로 연결된 형태가 나타나 있으며, 그 외 냉각부(200), 액체처리부(220), 연료공급부(240), 증발기(310) 등의 작용은 앞서 도 9와 동일하다.

한편, 상기와 같은 폐기물의 열분해 과정 중 연소로(150)의 온도가 900℃ 이상 상승하면 '혼합기체' 내에는 기체성분의 함유량이 절대적으로 증가한다.

이에 따라 모든 밸브(V1 내지 V18)가 오프되는 대신 제 15 밸브(V15)가 온 되면 분해로(100)의 인너탱크(120)에서 발생된 '혼합기체'는 냉각부(200)를 거쳐 기체처리유닛(230)의 압축기(232)로 전달된다. 그리고 압축기(232)에서 압축된 '혼합기체'는 연료공급부(240)로 전달되어 버너(130)의 제 3 연료로 활용되고, '연소기체'는 연소로(150)에서 완전연소 된 후 증발기(310)의 열교환기(312)와 냉각장 치(212)와 정화기(214)와 응축기(216)를 거쳐 외부로 배출된다.

이후, 폐기물의 열분해가 모두 완료되어 '혼합기체'의 발생이 중지되면, 분해로(100)의 가열을 중단 한 후 제 1 및 제 2 블로워(290,300)와 다수의 밸브(V1 내지 V18)를 적절히 조절하여 제 1 내지 제 3 진공탱크(252,254,256)와, 버퍼탱크(232) 등에 대기압을 조성한 다음 외부공기를 유입시킴으로써 잔류 '혼합기체' 를 연소로(150)에서 모두 연소시킨다. 이에 대해서는 별도의 도면이 없더라도 앞서 설명을 통해 충분히 이해할 수 있을 것이다.

이로써 본 발명에 따른 열분해 시스템의 환기 및 청소까지 완료되었고, 충분히 시간이 경과되어 인너탱크(170)가 냉각되면 그 내부의 소각재 등의 잔류물을 제거함으로써 전(全) 과정을 완료한다.

도 1은 일반적인 폐기물 소각장치에 대한 개요도.

도 2는 본 발명에 따른 분해로에 대한 외관 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 분해로에 대한 내부 투시도.

도 4는 본 발명에 따른 연소로에 대한 외관 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 연소로에 대한 내부 투시도.

도 6은 본 발명에 따른 연소로에 대한 단면 사시도.

도 7은 본 발명에 따른 폐기물의 열분해 시스템에 대한 개요도.

도 8은 본 발명에 따른 연료공급부에 대한 개도요.

도 9 내지 도 12는 각각 본 발명에 따른 폐기물 열분해 시스템에 대한 작동상태를 나타낸 개요도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 분해로 110 : 아우터탱크

112 : 제 1 배출관 114 : 도어

116 : 클램프 120 : 인너탱크

122 : 제 2 배출관 130 : 연소관

132 : 연료유입구 134 : 분사홀

150 : 연소로 160 : 제 1 연소탱크

170 : 제 2 연소탱크 172 : 배출구

180 : 연소관 182 : 유입구

184 : 연결구 190 : 순환플레이트

192 : 관통홀 194 : 가이드단

200 : 냉각부 202,204,206 : 제 1 내지 제 3 냉각유닛

212 : 냉각장치 214 : 정화기

216 : 응축기 220 : 액체처리부

222 : 유수저장탱크 224 : 유수분리탱크

226 : 유류저장탱크 230 : 기체처리부

232 : 압축기 240 : 연료공급부

242,244,246 : 제 1 내지 제 3 저장탱크

245 : 예열탱크 248 : 제 1 밸브어셈블리

250 : 진공부 252,254,256 : 제 1 내지 제 3 진공탱크

260 : 진공펌프 270 : 감압변

280 : 필터 290,300 : 제 1 및 제 2 블로워

310 : 증발기 312 : 열교환기

320 : 역화방지유닛 322 : 제 1 밸브어셈블리

324 : 컴프레셔 A : 분해영역

B : 화염영역 C,D : 제 1 및 제 2 연소영역

H : 발열수단 V1 내지 V18 : 제 1 내지 제 18 밸브

Claims (16)

1. 폐기물의 열분해를 위한 분해영역을 정의하는 인너탱크;

   상기 인너탱크 외면에 배치되어 상기 인너탱크를 고온 가열하기 위한 화염을 제공하는 관 형상의 버너;

   상기 인너탱크 및 버너를 수용하는 아우터탱크; 및

   석유 또는 액화가스의 제 1 연료, 상기 폐기물의 열분해 과정 중에 발생되는 기름성분의 제 2 연료, 상기 폐기물의 열분해 과정 중에 발생되는 가스성분의 제 3 연료가 저장되어 상기 화염의 생성 및 유지를 위해 상기 제 1 내지 제 3 연료를 상기 버너로 공급하는 연료공급부를 포함하는 분해로.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 연료공급부는 상기 제 1 연료, 제 2 연료, 제 3 연료의 순서로 상기 버너에 공급하는 분해로.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 버너는 상기 제 1 내지 제 3 연료가 분사되는 복수의 분사홀이 관통된 상태로 상기 인너탱크의 외면을 두르는 나선형인 분해로.
4. 밀폐된 제 1 연소탱크;

   상기 제 1 연소탱크 내부로 실장되고 상기 제 1 연소탱크 일측을 관통하는 배출구가 구비된 밀폐된 제 2 연소탱크;

   상기 제 1 연소탱크 내부에서 상기 제 2 연소탱크 외면을 따라 배치되고, 상기 제 1 연소탱크의 일측을 관통하여 연소대상기체가 유입되는 일단 및 상기 제 2 연소탱크 일측에 연결되는 타단을 갖는 연소관;

   상기 제 2 연소탱크 내부로 배치된 발열수단; 및

   상기 연소관의 타단을 통해 상기 제 2 연소탱크 내부로 유입된 후 상기 유출구로 배출되는 상기 연소대상기체의 이동경로를 실질적으로 확장시키도록 상기 제 2 연소탱크 내부로 실장된 판 형상의 순환플레이트를 포함하는 연소로.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 순환플레이트는, 상기 연소대상기체의 이동방향을 따라 관통된 복수의 관통홀 및 상기 연소대상기체의 이동방향을 기준으로 홀수번째와 짝수번째가 서로 반대편에 위치되도록 상기 복수의 관통홀 사이사이에서 외향 돌출된 복수의 가이드단을 포함하는 연소로.
6. 청구항 4에 있어서,

   상기 발열수단은, 상기 아우터탱크 내주면을 따라 나란히 배열된 복수의 선형 전열히터인 연소로.
7. 폐기물이 투입되는 밀폐공간이 정의되고 상기 밀폐공간의 가열을 위한 화염을 제공하는 버너가 구비된 분해로;

   상기 폐기물의 열분해 과정 중에 발생되는 각종 기체를 냉각하여 액체성분과 기체성분을 분리하는 냉각부;

   상기 액체성분을 수집하여 물과 기름성분으로 분리하는 액체처리부;

   상기 기체성분을 수집 및 압축하는 기체처리부;

   상기 냉각부를 매개로 상기 분해로에 연결되어 상기 분해로 내부의 진공을 조성 및 유지하는 진공부;

   액화가스 또는 석유의 제 1 연료와, 상기 기름성분의 제 2 연료와, 상기 기체성분의 제 3 연료가 저장되고, 상기 화염의 생성 및 유지를 위해 상기 제 1 내지 제 3 연료를 상기 버너로 공급하는 연료공급부; 및

   상기 진공부와 연결되어 상기 진공의 조성 및 유지를 위해 상기 분해로로부터 흡입된 기체를 연소시키는 연소로를 포함하는 폐기물의 열분해 시스템.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 분해로는,

   상기 밀폐공간을 정의하는 인너탱크; 및

   상기 인너탱크를 수용하는 아우터탱크를 포함하여, 상기 버너는 상기 인너탱크와 상기 아우터탱크 사이의 화염공간에 배치되는 폐기물의 열분해 시스템.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기 연소로는, 상기 화염공간에 연결되어 상기 버너의 연소가스를 연소시키는 폐기물의 열분해 시스템.
10. 청구항 9에 있어서,

    상기 연소로에서 배출되는 기체의 고온을 이용하여 상기 액체처리부에서 생성된 물을 수증기로 기화시키는 증발기를 더 포함하는 폐기물의 열분해 시스템.
11. 청구항 10에 있어서,

    상기 수증기를 냉각한 후 외부로 배출하는 적어도 하나의 냉각장치를 더 포 함하는 폐기물의 열분해 시스템.
12. 청구항 7에 있어서,

    상기 진공부는,

    상기 분해로에 순차적으로 연결되는 둘 이상의 진공탱크;

    상기 진공탱크 내부를 흡기하여 진공을 조성하는 진공펌프; 및

    상기 진공펌프와 연소로 사이에 설치되어 상기 진공펌프를 통해 흡기된 상기 진공탱크 내부의 기체를 저장해서 상기 연소로로 공급하는 버퍼탱크를 포함하는 폐기물의 열분해 시스템.
13. 청구항 12에 있어서,

    상기 진공부는,

    상기 진공탱크 각각에 외부 기체를 유입하는 제 1 블로워;

    상기 진공탱크와 상기 압력조절탱크 사이로 개재된 제 2 블로워; 및

    상기 압력조절장치와 상기 연소로 사이로 개재된 역화방지유닛을 더 포함하는 폐기물의 열분해 시스템.
14. 청구항 7에 있어서,

    상기 액체처리부는,

    상기 냉각부의 액체성분이 저장되는 유수저장탱크;

    상기 액체성분이 전달되어 물과 기름성분으로 분리하는 유수분리탱크; 및

    상기 기름성분을 수집하여 상기 연료공급부로 공급하는 유류저장탱크를 포함하는 폐기물의 열분해 시스템.
15. 청구항 7에 있어서,

    상기 연료공급부는, 상기 제 1 연료, 상기 제 2 연료, 상기 제 3 연료 순으로 상기 버너에 공급하는 폐기물의 열분해 시스템.
16. 청구항 7에 있어서,

    상기 제 1 연료와 제 2 연료, 상기 제 2 연료와 제 3 연료의 전환시점은 상기 연소로의 온도에 따라 결정되는 폐기물의 열분해 시스템.

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