KR101262097B1 - Continuous low-temperature pyrolysis system with preventing explosion - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 열분해 장치의 본체에서 발생한 비응축 가스가 이동하는 과정에서 배관의 온도 저하로 인해 부적합한 위치에서 Oil이 생성되는 문제와, 타르(Tar) 및 분진의 혼입에 따른 스케일(Scale) 형성으로 인해 배관이 막힘으로써 가스 순환 장애로 인한 폭발사고가 발생하던 종래 기술의 문제점을 해결하여, 폭발이 방지된 안전한 상태에서 폐고분자화합물을 저온 열분해하여 오일 및 가스로 재생시킬 수 있도록 하는 연속식 저온열분해 장치에 관한 것이다.
The present invention is due to the problem that the oil is generated in an inappropriate position due to the temperature drop of the pipe during the movement of the non-condensable gas generated in the main body of the pyrolysis device, due to the formation of scale due to the mixing of tar and dust Continuous low-temperature pyrolysis device that solves the problem of the prior art that the explosion caused by gas circulation failure due to blockage of the pipes, so that waste polymer compounds can be pyrolyzed at low temperature and regenerated into oil and gas in a safe state where explosions are prevented. It is about.
열분해는 폐기물을 무산소 또는 저산소 분위기 하에서 저온(300~600℃)으로 가열하는 시스템이며, 연소는 발열반응에 의하여 이루어지나 열분해는 흡열반응에 의하여 진행된다. 탄소쇄가 길게 잘려서 액상의 기름이 생성되는 300~600℃에서의 반응을 액상화 공정이라 하며, 750℃ 전후에서 탄소수가 짧게 잘려 가스가 생성되는 반응을 가스화 공정이라고 한다.Pyrolysis is a system that heats waste to low temperature (300 ~ 600 ℃) under an oxygen-free or low oxygen atmosphere. Combustion is by exothermic reaction, but pyrolysis is by endothermic reaction. The reaction at 300-600 ° C., where the carbon chain is cut long to produce liquid oil, is called a liquefaction process. The reaction in which gas is cut short after 750 ° C. is called a gasification process.
열분해 생성물은 탄소쇄의 크기와 함께 열분해에 이용한 폐기물의 종류에 따라서 생성물의 종류가 다르다. 예를 들면 폴리스티렌을 열분해 하면, 모노머인 스티렌의 함량이 증가한다. 또한 상기의 열분해에 의하여 로내에 잔류하는 것은 탄화물로서 다른 말로는 차(Char)라고도 하고, 순탄소와 금속 토사를 포함한다.
Pyrolysis products vary depending on the size of the carbon chain and the type of waste used for pyrolysis. For example, pyrolysis of polystyrene increases the content of styrene as a monomer. Also, what remains in the furnace by the above pyrolysis is carbide, which is also called Char in other words, and includes pure carbon and metal soil.
열분해 기술과 관련하여, 대한민국 등록특허 10-0319350(등록일자 2001년12월18일) '초임계유체를 이용한 폐타이어의 저온 열분해방법', 대한민국 등록특허 10-0777616(등록일자 2007년11월13일) '고탄소성 산업폐기물의 저온 열분해장치', 대한민국 등록특허 10-0945529(등록일자 2010년02월25일) '폐플라스틱의 저온 열분해 유화 시스템'에 대한 기술이 개시된 바 있다.Regarding the pyrolysis technology, Republic of Korea Patent Registration 10-0319350 (Registration Date December 18, 2001) 'Low Temperature Pyrolysis Method of Waste Tire Using Supercritical Fluid', Republic of Korea Patent Registration 10-0777616 (Registration Date November 2007 13 1) 'Low temperature pyrolysis device of high carbonaceous industrial waste', Republic of Korea Patent Registration 10-0945529 (Registration date February 25, 2010) has been disclosed a technology for 'low temperature pyrolysis emulsification system of waste plastic'.
그러나, 기존 열분해 기술은 중복된 공정으로 설비가 복잡하여 컨트롤하기 힘들었으며, 특히 열분해기 본체에서 발생하는 비산재에 의해 배관의 스케일(Scale) 발생으로 인하여 막힘 현상이 일어났으며, 후공정 설비의 컨트롤이 안 되는 불안전 요소로 작용하였다. 이러한 불안전요소가 내재된 상태에서의 운전으로 인한 폭발로 산업재해가 발생하는 선례를 매스컴이나 신문보도상 접할 수 있었다.However, the existing pyrolysis technology was difficult to control due to the complicated process due to the overlapping process. Especially, clogging occurred due to the scale of pipes caused by fly ash generated from the pyrolyzer body. This acted as an insecure factor. The precedent of industrial accidents caused by the explosion caused by driving in the state in which these unsafe elements are inherent was found in the media and newspaper reports.
열분해 공정으로 발생하는 가스를 응축 정제과정을 거쳐 오일로 회수되는데, 이때 오일로 회수되지 못하는 비응축 가스가 발생하게 된다. 타사들은 비응축 가스를 RTO로 소각하여 배출하거나, 연소하여 스팀생산을 하는데 국한되었다. The gas generated by the pyrolysis process is recovered to oil through the condensation and purification process, at which time non-condensable gas that is not recovered to oil is generated. Others were limited to incineration of non-condensable gases with RTO, or combustion to produce steam.
열분해는 500℃ 온도를 유지하기 위해서 버너를 사용하는데 열원에 공급되는 가스를 LPG 및 LNG를 사용할 경우 경제성이 떨어져 보조연료에 의한 비용으로 과다출혈이 발생하여 도산하는 경우도 다반사였다.Pyrolysis uses burners to maintain the temperature of 500 ℃, but LPG and LNG are not economical in case of gas supplied to the heat source, and excessive bleeding occurs due to the cost of auxiliary fuel.
상기의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 폐고분자 화합물을 저온 열분해하여 오일 및 가스로 재생시키되, 배관을 통해 순환하던 가스가 배관의 온도 저하에 따라 부적합한 위치에서 Oil로 변하게 되는 문제점과 타르(Tar)와 분진의 혼입으로 인해 스케일(Scale)이 발생하는 문제점을 해결함으로써, 배관의 막힘에 의한 가스 순환 장애로 인해 폭발사고가 발생하는 것을 미리 차단하여 안전하게 저온 열분해 공정이 이루어질 수 있도록 연속식 저온열분해 장치를 제공하고자 하는 것을 발명의 목적으로 한다.
In order to solve the above problems, the present invention is a low-temperature pyrolysis of the waste polymer compound to be regenerated into oil and gas, the problem that the gas circulated through the pipe is changed to the oil at an inappropriate position according to the temperature drop of the pipe and tar (Tar) By solving the problem that scale occurs due to the mixing of dust and dust, continuous low-temperature pyrolysis to safely prevent low-temperature pyrolysis process by preventing explosion accident due to gas circulation disturbance caused by blockage of the pipe. It is an object of the invention to provide a device.
상기의 목적을 달성하고자,To achieve the above object,
본 발명은 폐고분자화합물을 투입하는 투입 호퍼와,The present invention is an injection hopper for injecting waste polymer compound,
상기 투입 호퍼를 통해 유입된 폐고분자화합물을 원활히 이송하고 외부 산소와의 혼입을 최소화하기 위하여 스크류의 이송·압축만으로 작동되는 2단 구조의 이송·압축 스크류 컨베이어와,In order to smoothly transfer the waste polymer compound introduced through the input hopper and minimize the mixing with the external oxygen, a two-stage transfer and compression screw conveyor that operates only by the transfer and compression of the screw,
상기 이송·압축 스크류 컨베이어를 통해 공급된 폐고분자화합물을 스크류가 회전하면서 간접가열로 저온열분해하는 열분해본체와,Pyrolysis body for the low-temperature pyrolysis of the waste polymer compound supplied through the conveying, compression screw conveyor by indirect heating while the screw rotates,
상기 열분해본체에서 발생하는 비응축 가스에 포함되어 있는 타르 및 분진을 제거하는 싸이클론과,Cyclone to remove the tar and dust contained in the non-condensing gas generated from the pyrolysis body,
상기 싸이클론을 통해 타르와 분진이 제거된 비응축 가스를 오일(Oil)로 응축시켜 외부에 설치된 오일탱크로 이송시키는 열교환기와,A heat exchanger for condensing the non-condensable gas from which tar and dust are removed through the cyclone into oil, and transferring the non-condensed gas to an oil tank installed outside;
상기 열교환기를 통과한 비응축 가스를 다시 냉각응축시켜 외부에 설치된 오일탱크로 이송하는 가스 콘덴서와,A gas condenser for cooling and condensing the non-condensable gas that has passed through the heat exchanger and transferring it to an oil tank installed outside;
상기 가스 콘덴서를 통과한 비응축성 가스를 저장하여 열분해본체의 열원으로 재사용할 수 있도록 하는 리싸이클 가스탱크(Recycle Gas Tank)와,A recycle gas tank for storing the non-condensable gas that has passed through the gas condenser and reusing it as a heat source of the pyrolysis body;
상기 리싸이클 가스탱크에 저장되어 있는 가스를 열분해본체의 하단에 설치되어 있는 버너로 순환시키는 가스순환장치와,A gas circulation device for circulating the gas stored in the recycle gas tank to a burner installed at a lower end of the pyrolysis body,
상기 열교환기 및 가스 콘덴서에서 생성된 오일(Oil)을 저장하는 오일탱크와,An oil tank storing oil generated in the heat exchanger and a gas condenser;
상기 열분해본체의 하단에 설치되어 있는 버너의 초기 점화 열원을 공급하여 분해가스의 발생시점까지 LPG가스를 공급하는 LPG 공급탱크를 포함하여 이루어지되,LPG supply tank for supplying the initial ignition heat source of the burner installed at the bottom of the pyrolysis body to supply LPG gas to the point of generation of decomposition gas,
상기 열분해본체에서부터 열교환기까지 연결되는 배관의 내부에 스크류를 설치하여 회전시키고, 배관의 온도를 220~400℃로 유지토록 폭발방지 기능을 갖는 저온열분해 장치를 주요 기술적 구성으로 한다.
Install the screw inside the pipe connected from the pyrolysis body to the heat exchanger to rotate, the low temperature pyrolysis device having an explosion-proof function to maintain the temperature of the pipe at 220 ~ 400 ℃ as the main technical configuration.
본 발명에 따른 연속식 저온열분해 장치는 폐고분자화합물 투입을 위한 2단 구조의 1, 2차 이송·압축 스크류 컨베이어가 스크류의 이송·압축만으로 작동되도록 함으로써 외부의 산소가 혼입되는 것을 방지하고, 또한 내부에서 발생한 가스의 누출을 방지함으로써 폭발의 위험을 없애준다.The continuous low temperature pyrolysis apparatus according to the present invention prevents the mixing of external oxygen by allowing the two-stage primary and secondary conveying and compression screw conveyors for inputting waste polymer compounds to operate only by conveying and compressing the screws. Eliminate the risk of explosion by preventing the leakage of gas inside.
그리고, 열분해 본체에서부터 열교환기까지 연결되는 배관의 내부에 스크류를 설치하여 작동시키고, 또한 배관의 온도를 220~400℃로 유지시킴으로써 비응축 가스가 응축되면서 Oil이 생성되는 것을 방지하고, 배관의 스케일 발생을 최소화함으로써 폭발의 위험을 없애줄 수 있다.And, by installing a screw inside the pipe connected from the pyrolysis body to the heat exchanger to operate, and also maintain the temperature of the pipe at 220 ~ 400 ℃ to prevent the condensation of non-condensable gas to generate oil, scale of the pipe Minimizing the occurrence can eliminate the risk of explosion.
또한, 열분해본체의 간접 가열을 위한 외부의 열원으로서, 초기에는 적정온도의 승온을 위하여 LPG가 사용되나, 분해가스가 발생하는 이후로는 가스탱크(Gas Tank)에 포집된 재생가스를 사용하여 열분해본체를 가열함으로써 별도의 연료비가 필요하지 않다는 장점을 갖는다.
In addition, as an external heat source for indirect heating of the pyrolysis body, LPG is initially used to increase the temperature at an appropriate temperature, but after decomposition gas is generated, pyrolysis is performed using the regeneration gas collected in the gas tank. Heating the body has the advantage that no extra fuel cost is required.
도 1은 본 발명에 따른 연속식 저온열분해 장치의 전체 구성을 보인 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 이송·압축 스크류 컨베이어를 보인 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 이송·압축 스크류 컨베이어의 실제 사진.
도 4는 본 발명에 따른 열분해본체를 보인 정면도.
도 5는 본 발명에 따른 열분해본체를 보인 측면도.
도 6은 본 발명에 따른 연속식 저온열분해 장치의 폭발 방지를 위한 배관구성을 보인 도면.
도 7은 본 발명에 따른 가스순환장치를 보인 개략도.1 is a schematic view showing the overall configuration of a continuous low temperature pyrolysis apparatus according to the present invention.
Figure 2 is a front view showing a conveying, compression screw conveyor according to the present invention.
Figure 3 is an actual picture of the conveying, compression screw conveyor in accordance with the present invention.
Figure 4 is a front view showing a pyrolysis body according to the present invention.
Figure 5 is a side view showing a pyrolysis body according to the present invention.
6 is a view showing a pipe configuration for explosion protection of the continuous low temperature pyrolysis apparatus according to the present invention.
7 is a schematic view showing a gas circulation device according to the present invention.
이하, 상기의 기술 구성에 대한 구체적인 내용을 도면과 함께 살펴보고자 한다.
Hereinafter, the technical contents of the above description will be described with reference to the drawings.
본 발명에 따른 연속식 저온열분해 장치(1)는 도 1에 도시된 바와 같이,Continuous low
폐고분자화합물을 투입하는 투입 호퍼(10)와,An input hopper 10 for introducing waste polymer compounds,
상기 투입 호퍼(10)를 통해 유입된 폐고분자화합물을 원활히 이송하고 외부 산소와의 혼입을 최소화하기 위하여 스크류의 이송·압축만으로 작동되는 2단 구조의 이송·압축 스크류 컨베이어(20)와,In order to smoothly transport the waste polymer compound introduced through the
상기 이송·압축 스크류 컨베이어(20)를 통해 공급된 폐고분자화합물을 스크류가 회전하면서 간접가열로 저온열분해하는 열분해본체(30)와,
상기 열분해본체(30)에서 발생하는 비응축 가스에 포함되어 있는 타르 및 분진을 제거하는 싸이클론(40)과,Cyclone 40 to remove tar and dust contained in the non-condensing gas generated from the
상기 싸이클론(40)을 통해 타르와 분진이 제거된 비응축 가스를 오일(Oil)로 응축시켜 외부에 설치된 오일탱크로 이송시키는 열교환기(50)와,A
상기 열교환기(50)를 통과한 비응축 가스를 다시 냉각응축시켜 외부에 설치된 오일탱크로 이송하는 가스 콘덴서(60)와,A
상기 가스 콘덴서(60)를 통과한 비응축성 가스를 저장하여 열분해본체(30)의 열원으로 재사용할 수 있도록 하는 리싸이클 가스탱크(Recycle Gas Tank)(70)와,A
상기 리싸이클 가스탱크(70)에 저장되어 있는 가스를 열분해본체(30)의 하단에 설치되어 있는 버너로 순환시키는 가스순환장치(80)와,A gas circulation device (80) for circulating the gas stored in the recycle gas tank (70) to a burner installed at a lower end of the pyrolysis body (30);
상기 열교환기 및 가스 콘덴서(50,60)에서 생성된 오일(Oil)을 저장하는 오일탱크(90)와,An
상기 열분해본체(30)의 하단에 설치되어 있는 버너의 초기 점화 열원을 공급하여 분해가스의 발생시점까지 LPG가스를 공급하는 LPG 공급탱크(100)를 포함하여 이루어진다.
특히, 본 발명은 배관의 막힘으로 인해 발생할 수 있는 폭발사고를 방지하기 위해서, 이송·압축 스크류 컨베이어(20)에서의 기울기와 압축존에 대한 기술 구성과, 열분해본체(30)에서부터 열교환기(50)까지 연결되는 배관의 내부에 스크류를 형성하고, 배관 내부의 온도를 일정온도를 유지하도록 하는 기술 구성을 기술적 특징으로 한다.
In particular, the present invention, in order to prevent the explosion accident that may occur due to blockage of the pipe, the technical configuration of the slope and the compression zone in the conveying and
상기 이송·압축 스크류 컨베이어(20)는 투입 호퍼(10)에 연결된 상태에서 지면으로부터 상부방향으로 30~40°의 기울기를 갖도록 1차 이송·압축 스크류 컨베이어(201)와 2차 이송·압축 스크류 컨베이어(202)가 연설되어 후단의 열분해본체(30)와 연결되어 구성된다.(도 2 및 도 3)The conveying and compressing
그리고 상기 열분해본체(30)와 연결되는 지점으로부터 2차 이송·압축 스크류 컨베이어(202) 전체 길이의 2/10~3/10 지점까지는 스크류가 형성되지 않은 공간을 형성하게 되며, 이 공간을 '압축존'이라 한다.Then, from the point connected with the
상기 기울기는 이송·압축 스크류 컨베이어(20)를 구성함에 있어 중요 요소로 작용하게 되며, 상기 기울기에 따라 열분해본체(30)에서 발생한 가스가 외부로 배출되는 것을 차단할 수 있는지 여부가 결정된다.The inclination acts as an important element in configuring the conveyance and
본 발명에 따른 저온열분해 공정은 먼저, 상기 투입 호퍼(10)를 통해 투입된 폐고분자화합물을 1차 이송·압축 스크류 컨베이어(201)와 2차 이송·압축 스크류 컨베이어(202)를 따라 이송시켜 상기 2차 이송·압축 스크류 컨베이어(202)의 후단에 형성되어 있는 압축존까지 완전히 채운 상태에서 시작하게 된다.In the low temperature pyrolysis process according to the present invention, first, the waste polymer compound introduced through the
저온열분해 공정이 시작되면, 상기 압축존에 채워져 있는 폐고분자화합물은 1차 이송·압축 스크류 컨베이어(201)와 2차 이송·압축 스크류 컨베이어(202)를 통해 지속적으로 공급되는 폐고분자화합물에 의해 가압이 일어나면서 압축되어 열분해본체(30)로 공급된다. 이때 상기 기울기가 30°미만인 경우에는 압축존의 일부 공간이 폐고분자화합물에 의해 채워지지 않고 남아 있게 되어 압축이 제대로 이루어지지 않아 열분해본체(30) 내에서 발생한 가스가 외부로 배출되어 위험할 수 있으며, 40°를 초과하게 되는 경우에는 동력소모에 따른 비용증가의 문제가 발생하게 되므로, 상기 이송·압축 스크류 컨베이어(20)의 기울기는 30~40°를 유지하는 것이 바람직하다.When the low temperature pyrolysis process starts, the waste polymer compound filled in the compression zone is pressurized by the waste polymer compound which is continuously supplied through the primary feed /
즉, 이와 같은 이송·압축 스크류 컨베이어(20)의 기술 구성에 의해, 저온 열분해 원료인 폐고분자화합물을 연속적으로 투입하면서 외부의 산소 유입을 차단하고, 내부에서 발생한 가스가 외부로 누출되는 것을 차단시켜 줄 수 있다.
In other words, by the technical configuration of the transfer and
그리고 상기 열분해본체(30)에서부터 열교환기(50)까지 연결되는 배관의 내부에 스크류를 설치하여 회전시키고, 배관의 내부 온도를 220~400℃로 유지되도록 함으로써, 열분해본체(30)로부터 배출되는 비응축성 가스가 응축되는 막아 부적합한 지점에서의 Oil 생성을 막을 수 있고, 또한 배관 내부에서의 스케일 발생을 최소화할 수 있기 때문에, 배관의 막힘을 방지할 수 있어 저온열분해 공정 중 폭발을 방지할 수 있다.
And by installing a screw in the interior of the pipe connected from the
이외에, 타르(Tar) 및 분진의 제거를 위한 기술 구성 등이 포함되어 있어 본 발명에서 요구되는 폭발 방지의 효과를 달성할 수 있도록 하며, 이에 대한 기술 구성은 각 부 기술 구성에 맞춰 순차적으로 후술하도록 한다.
In addition, it is included in the technical configuration for the removal of tar (tar) and dust and the like to achieve the effect of the explosion protection required in the present invention, the technical configuration for this to be described later in sequence with each technical configuration do.
상기 투입 호퍼(10)는 폐고분자화합물을 투입하기 위한 곳으로서, 상기 투입 호퍼(10)를 통해 유입된 폐고분자화합물은 후단의 이송·압축 스크류 컨베이어(20)를 통해 후단의 열분해본체(30)로 이송된다.
The
상기 이송·압축 스크류 컨베이어(20)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 1차 이송·압축 스크류 컨베이어(201)와 2차 이송·압축 스크류 컨베이어(202)를 포함하는 2단 구조를 이룬다.The conveying and
상기 이송·압축 스크류 컨베이어(20)는 폐고분자화합물의 투입 시 산소유입 차단 및 내부 가스의 누출 방지를 위해 압축스크류 컨베이어를 사용하며, 상기 압축 스크류 컨베이어의 구체적인 예로서, 길이 2,500mm, 직경 300mm이고 스크류의 길이는 1,900mm로 하며, 피치간격은 250mm에서 180mm로 피치간격을 줄임으로써 폐고분자화합물을 압축시킨다.
The conveying and
상기 열분해본체(30)는 저온열분해의 측면에서 가장 중요한 부분으로서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 내부에 설치된 스크류가 회전하면서 간접가열하는 방식으로 설계된다.The
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 열분해본체(30)는 3단의 셀(Cell)로 구성되나, 5단 셀(Cell) 구조 등 필요에 따라 다양하게 변형하여 적용할 수 있다.As shown in FIG. 4 and FIG. 5, the
상기 열분해본체(30)의 내부에는 상호 연이어 통하게 주철관으로 된 3단의 셀이 한 조를 이루어 열분해본체(30)를 구성하고, 상기 열분해본체(30)의 내부에는 이송·압축 스크류 컨베이어(20)를 통해 공급된 폐고분자화합물을 간접 가열에 의한 저온 열분해시키면서 이송시키기 위한 수단으로서 3기의 이송스크류가 장착된다.The
그리고, 상기 열분해본체(30)의 가열은 열분해본체(30)의 하단 외부에 설치되어 있는 버너(도면 미도시)에 의한 간접가열에 의해 이루어진다.
The
상기 열분해본체(30) 내부에서는 저온 열분해 과정에서 물질들의 휘발 반응이 일어나게 되며, 저온 열분해 과정에서 발생한 차(Char)는 열분해본체(30)의 일측에 형성되는 배관을 통해 배출한다.In the
상기 열분해본체(30) 내에서의 저온열분해를 위한 열원은 각 셀의 하단에 설치되어 있는 버너를 통해 공급되며, 이때 버너를 통한 각 셀 내부의 물질을 간접 가열하도록 한다. 이때 열분해본체(30)의 내부 온도는 400~700℃를 유지할 수 있도록 한다.The heat source for low temperature pyrolysis in the
외부의 열원 공급은 초기 점화 시 적정온도의 승온을 위하여 LPG 공급탱크(100)에서 공급되는 LPG를 사용하며, 열분해본체(30) 내에서 비응축가스인 분해가스가 발생한 이후로는 리싸이클 가스탱크(Recycle Gas Tank)(70)에 포집된 재생가스를 열분해본체(30)를 가열하기 위한 열원으로 사용한다.The external heat source supply uses LPG supplied from the
이와 같이, 리싸이클 가스탱크(Recycle Gas Tank)(70)에 포집된 재생가스를 를 열분해본체(30)를 가열하기 위한 열원으로 재사용함으로써 저온 열분해를 위한 비용 절감효과를 얻을 수 있다.
As such, by reusing the regenerated gas collected in the
열분해과정에서 발생한 비응축가스는 컨트롤 블로워(Control Blower)에 의해 0.03bar 압력으로 외부로 배출되고, 이때 열분해본체(30) 내의 압력은 밸브를 이용하여 제어한다.The non-condensed gas generated during the pyrolysis process is discharged to the outside at a pressure of 0.03 bar by a control blower, and the pressure in the
상기 컨트롤 블로워(Control Blower)에 의해 0.03bar 압력으로 순환하는 비응축가스는 배관을 순환하는 과정에서 배관의 온도 저하로 인해 Oil의 생성, 타르(Tar) 및 분진의 혼입으로 인한 스케일(Scale) 형성 문제로 인해 배관의 막힘 현상이 발생하게 된다.The non-condensable gas circulating at 0.03 bar pressure by the control blower is scaled due to the generation of oil, tar and dust due to the temperature decrease of the pipe during the circulation of the pipe. Problems can cause blockage of the pipes.
따라서 이와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명에서는 제1 싸이클론(401)과 제2 싸이클론(402)을 설치하여 비응축 가스에 포함되어 있는 타르 및 분진을 1, 2차에 걸쳐 제거하게 된다.Therefore, in order to solve such a problem, in the present invention, the
상기 싸이클론의 설치 개수는 필요에 따라 변경 가능하기는 하나, 상기한 바와 같이 2개의 싸이클론을 구성하는 것이 바람직하다. 도 6은 본 발명에 따른 저온열분해 장치의 폭발 방지를 위한 기술 구성의 예를 보이기 위한 것으로서, 싸이클론의 개수는 다수로 늘릴 수 있다.
Although the number of installation of the cyclone can be changed as necessary, it is preferable to configure two cyclones as described above. Figure 6 is to show an example of the technical configuration for explosion prevention of the low-temperature pyrolysis apparatus according to the present invention, the number of cyclones can be increased to a large number.
상기 싸이클론(40)을 통한 타르 및 분진 제거 공정 외에, 상기 열분해본체(30)로부터 후단의 열교환기(50)의 입구에 이르는 배관 내부에 스크류(Screw)를 설치하고, 또한 배관의 온도를 220~400℃의 범위에서 유지되도록 함으로써, 배관 내의 스케일 발생을 최소화하고 오일(Oil)의 생성을 방지함으로써 고품질의 오일과 가스를 생산하면서 저온열분해 장치의 폭발을 방지할 수 있도록 한다.(도 6)In addition to the tar and dust removal process through the
상기 열분해본체(30)로부터 후단의 열교환기(50)의 입구에 이르는 배관은 원형이 아닌 타원형인 것으로서, 상기 타원형의 장축 직경은 Φ400이고, 단축 직경은 Φ250이다.The pipe from the
상기 타원형 배관의 내부에는 1,700~1,800rpm/min의 회전수를 갖는 스크류가 설치되며, 이때 스크류의 전체 직경은 Φ248을 유지하도록 한다.Inside the elliptical pipe is installed a screw having a rotational speed of 1,700 ~ 1,800rpm / min, wherein the total diameter of the screw to maintain Φ248.
이와 같이 배관을 타원형으로 형성하는 이유는 상기 스크류가 원활히 회전되도록 하기 위한 것이다.The reason for forming the pipe in an elliptical shape is to allow the screw to rotate smoothly.
그리고, 상기 스크류의 날개는 나선형으로 형성하되, 스크류의 중심축에 수직인 면과 날개 사이의 각도가 5~15°를 유지하도록 한다.
And, the blade of the screw is formed spirally, so that the angle between the plane and the wing perpendicular to the central axis of the screw to maintain 5 ~ 15 °.
일반적으로, 열분해 설비에서 배관의 막힘 현상이 일어나는 부분은 열분해본체(30)와 분진을 제거하는 싸이클론(40)간의 연결 구간에서 일어나게 되며, 이 구간의 배관에서의 막힘 현상에 의해 가스의 순환이 제대로 이루어지지 않아 가스압력의 급상승으로 인한 폭발이 발생하게 된다.In general, the blockage of the pipe in the pyrolysis facility occurs in the connection section between the
이와 같은 이유로 인해, 본 발명에서는 상기 열분해본체(30)와 싸이클론(40) 각각에 압력계를 설치함으로써 압력의 변화를 모니터링 할 수 있도록 하며, 그리고 관의 형태를 기존의 원형배관이 아닌 타원형 배관을 사용하여 내부에 스크류를 설치하도록 한다. 이때 스크류의 구동은 타이머에 의해 상시구동하며 압력계의 차압이 발생하였을 경우 구동될 수 있도록 프로그램을 구성한다.
For this reason, in the present invention, it is possible to monitor the change in pressure by installing a pressure gauge on each of the
상기 열교환기(Heat Exchanger)(50)는 싸이클론(40)을 통해 타르(Tar) 및 분진이 제거된 가스를 대부분 오일(Oil)로 응축시키게 되며, 이때 응축되지 않은 비응축가스는 다음 공정으로 순환하게 된다.The
그리고 상기 오일(Oil)은 레벨 컨트롤(Level Control)에 의하여 연속적으로 오일탱크(90)로 배출되기 때문에 상기 비응축가스의 순환에 영향을 미치지 않는다.And since the oil (Oil) is continuously discharged to the
상기 비응축가스는 상기 열교환기(50)로 진입하는 입구지점에서의 온도를 220℃로 유지하다가, 냉각수와 열교환을 이룬 후 열교환기(50)를 빠져나가는 출구지점에서의 온도가 60℃를 유지하게 되며,The non-condensable gas maintains the temperature at the inlet point entering the
또한, 냉각수가 상기 열교환기(50)로 진입하는 입구지점에서의 온도는 20℃로 유지하다가, 냉각수와 열교환을 이룬 후 열교환기(50)를 빠져나가는 출구지점에서의 온도가 25℃를 유지하게 된다.
In addition, the temperature at the inlet point at which the coolant enters the
상기 가스 콘덴서(60)는 상기 열교환기(50)를 통과한 비응축 가스를 다시 냉각응축시켜 오일을 생성한 후 후단에 설치되어 있는 오링탱크(90)로 이송하게 된다.
The
상기 가스 콘덴서(60)를 통과한 비응축가스는 후단의 리싸이클 가스탱크(Recycle Gas Tank)(70)에 포집되게 된다. 상기 리싸이클 가스탱크(Recycle Gas Tank)(70)는 저온열분해 과정에서 발생한 비응축성 가스를 저장하여 버너의 열원으로 재사용하기 위한 저장용기이다. 상기 리싸이클 가스탱크의 내부 압력은 0.1bar를 유지하도록 하고, 이때 내부 압력은 컨트롤 밸브(Control Valve)를 통해 제어하게 된다.
The non-condensed gas that has passed through the
상기 가스순환장치(80)는 리싸이클 가스탱크(Recycle Gas Tank)(70)에 저장되어 있는 가스를 열분해본체(30)로 순환시키기 위한 장치로서, 도 7에 도시된 바와 같다.The
상기 가스순환장치(80)는 저온 열분해과정에서 발생한 가스를 재이용하기 위하여, 가스필터(81)과 가스 압축 블로워(82)를 포함하여 구성된다.The
포집된 가스 중에는 미스트(mist) 등이 잔존하고 있어 버너의 열원으로 사용하기에 부적합할 수 있기 때문에 상기 가스필터(81)를 이용하여 다시 필터링을 하게 된다.Mist or the like remains in the collected gas and may be unsuitable for use as a heat source of the burner, so that the filter is filtered again using the
또한 가스필터(81)에서 필터링을 거친 가스는 상기 가스 압축 블로워(82)를 이용하여 0.6bar의 압력으로 정량 공급하며, 이때 압력은 레귤레이터(Regulator)로 조정하여 정압, 정량적으로 버너에 공급하여 열원으로 재사용하게 된다.
In addition, the gas filtered by the
상기 오일탱크(90)는 열교환기 및 가스 콘덴서(50,60)에서 생성된 오일(Oil)을 저장하는 장치로서, 구체적인 예로는 수량을 2기로 하고, SS41재질로 이루어진다. 그리고 규격은 Φ3,600×3,800H 또는 Φ2,600×3,600H로서 용량은 36㎥ 또는 18㎥이다.
The
본 발명에 따른 폭발방지 기능을 갖는 연속식 저온열분해 장치는 폭발이 발생하지 않는 안전한 상태에서 폐기물을 이용하여 Oil을 생산할 수 있기 때문에 안정성이 크게 개선되어 산업상 이용가능성이 크다.
Continuous low-temperature pyrolysis device having an explosion-proof function according to the present invention can be produced by using the waste oil in a safe state that does not occur explosion, so the stability is greatly improved and industrial applicability is large.
10: 투입 호퍼
20: 이송·압축 스크류 컨베이어
30: 열분해본체
40: 싸이클론
50: 열교환기
60: 가스 콘덴서
70: 리싸이클 가스탱크
80: 가스순환장치
90: 오일탱크
100: LPG 공급탱크10: input hopper
20: conveying and compression screw conveyor
30: pyrolysis body
40: cyclone
50: heat exchanger
60: gas condenser
70: recycle gas tank
80: gas circulation device
90: oil tank
100: LPG Supply Tank
Claims (4)
상기 투입 호퍼(10)를 통해 유입된 폐고분자화합물을 원활히 이송하고 외부 산소와의 혼입을 최소화하기 위하여 스크류의 이송·압축만으로 작동되는 이송·압축 스크류 컨베이어(20)와,
상기 이송·압축 스크류 컨베이어(20)를 통해 공급된 폐고분자화합물을 스크류가 회전하면서 간접가열로 저온열분해하는 열분해본체(30)와,
상기 열분해본체(30)에서 발생하는 비응축 가스에 포함되어 있는 타르 및 분진을 제거하는 싸이클론(40)과,
상기 싸이클론(40)을 통해 타르와 분진이 제거된 비응축 가스를 오일(Oil)로 응축시켜 외부에 설치된 오일탱크로 이송시키는 열교환기(50)와,
상기 열교환기(50)를 통과한 비응축 가스를 다시 냉각응축시켜 외부에 설치된 오일탱크로 이송하는 가스 콘덴서(60)와,
상기 가스 콘덴서(60)를 통과한 비응축성 가스를 저장하여 열분해본체(30)의 열원으로 재사용할 수 있도록 하는 리싸이클 가스탱크(Recycle Gas Tank)(70)와,
상기 리싸이클 가스탱크(70)에 저장되어 있는 가스를 열분해본체(30)의 하단에 설치되어 있는 버너로 순환시키는 가스순환장치(80)와,
상기 열교환기 및 가스 콘덴서(50,60)에서 생성된 오일(Oil)을 저장하는 오일탱크(90)와,
상기 열분해본체(30)의 하단에 설치되어 있는 버너의 초기 점화 열원을 공급하여 분해가스의 발생시점까지 LPG가스를 공급하는 LPG 공급탱크(100)를 포함하여 이루어지되,
상기 열분해본체(30)에서부터 열교환기(50)까지 연결되는 배관의 내부에 스크류가 설치되는 저온열분해장치에 있어서,
상기 저온열분해장치의 열분해본체(30)에서부터 열교환기(50)까지 연결되는 배관은 내부 온도가 220~400℃로 유지되는 타원형 배관으로서, 상기 타원형 배관 내부에 설치된 스크류는 1,700~1,800rpm/min의 회전수를 갖는 것으로, 상기 스크류의 날개는 나선형으로 형성되되, 스크류의 중심축에 수직인 면과 날개 사이의 각도가 5~15°를 유지하도록 구성된 것이며;
상기 이송·압축 스크류 컨베이어(20)는 투입 호퍼(10)에 연결된 상태에서 지면으로부터 상부방향으로 30~40°의 기울기를 갖는 1차 이송·압축 스크류 컨베이어(201)와 2차 이송·압축 스크류 컨베이어(202)가 연설되어 2단 구조를 이루어 열분해본체(30)와 연결되고, 상기 열분해본체(30)와 연결되는 지점으로부터 2차 이송·압축 스크류 컨베이어(202)의 전체 길이의 2/10~3/10 지점까지는 스크류가 형성되지 않은 압축존이 형성되어 구성된 것임을 특징으로 하는 폭발방지 기능을 갖는 저온열분해 장치.
An input hopper 10 for introducing waste polymer compounds,
In order to smoothly transport the waste polymer compound introduced through the inlet hopper 10 and to minimize the mixing with external oxygen, the feed and compression screw conveyor 20 is operated only by the conveyance and compression of the screw,
Pyrolysis body 30 for the low-temperature pyrolysis of the waste polymer compound supplied through the transfer and compression screw conveyor 20 by indirect heating while the screw rotates,
Cyclone 40 to remove tar and dust contained in the non-condensing gas generated from the pyrolysis body 30,
A heat exchanger 50 for condensing the non-condensable gas from which tar and dust are removed through the cyclone 40 to an oil, and transferring the non-condensable gas to an oil tank installed outside;
A gas condenser 60 for cooling and condensing the non-condensable gas that has passed through the heat exchanger 50 to an oil tank installed at the outside;
A recycle gas tank 70 for storing the non-condensable gas that has passed through the gas condenser 60 and reusing it as a heat source of the pyrolysis body 30;
A gas circulation device (80) for circulating the gas stored in the recycle gas tank (70) to a burner installed at a lower end of the pyrolysis body (30);
An oil tank 90 storing oil generated by the heat exchanger and the gas condenser 50 and 60;
LPG supply tank 100 for supplying the initial ignition heat source of the burner installed at the bottom of the pyrolysis body 30 to supply the LPG gas to the point of generation of decomposition gas,
In the low temperature pyrolysis apparatus in which a screw is installed in the pipe connected from the pyrolysis body 30 to the heat exchanger 50,
The pipe connected from the pyrolysis body 30 of the low temperature pyrolysis device to the heat exchanger 50 is an elliptical pipe whose internal temperature is maintained at 220 to 400 ° C., and the screw installed inside the elliptical pipe is 1,700 to 1,800 rpm / min. Having a rotational speed, wherein the blades of the screw are formed in a spiral shape and configured to maintain an angle between 5 and 15 ° between a wing perpendicular to the central axis of the screw and the blade;
The conveying and compressing screw conveyor 20 is a primary conveying and compressing screw conveyor 201 and a secondary conveying and compressing screw conveyor having an inclination of 30 to 40 degrees upward from the ground in the state connected to the feeding hopper 10. 202 is spoken to form a two-stage structure, connected to the pyrolysis body 30, and 2/10 to 3 of the total length of the secondary feed / compression screw conveyor 202 from the point where the pyrolysis body 30 is connected. Low temperature pyrolysis device having an explosion-proof function, characterized in that the compression zone is formed by forming a screw is not formed up to / 10.
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KR1020120115220A KR101262097B1 (en) | 2012-10-17 | 2012-10-17 | Continuous low-temperature pyrolysis system with preventing explosion |
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KR101857012B1 (en) | 2017-03-27 | 2018-05-14 | 곽재경 | Continuous waste plastic emulsification system using gas circulation |
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---|---|---|---|---|
KR101175550B1 (en) * | 2012-02-29 | 2012-08-21 | 아노텐금산주식회사 | A blocking prevention device of a outlet pipe |
-
2012
- 2012-10-17 KR KR1020120115220A patent/KR101262097B1/en active IP Right Grant
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KR101857012B1 (en) | 2017-03-27 | 2018-05-14 | 곽재경 | Continuous waste plastic emulsification system using gas circulation |
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