KR0151872B1 - 축열매체를 포함하는 소각로 - Google Patents

Abstract

폐기물을 연소시키는 소각로내에 축열매체를 충진한 폐기물 소각로를 사용하여 폐기물을 소각할 경우 폐기물의 부하변동에 따른 소각로내 온도변화가 최소화되고 안정적인 소각이 가능하여 연소효율이 향상되고 배기가스의 오염도가 감소된다.

Description

축열매체를 포함하는 소각로

제1도는 본 발명의 일실시예인 고정상 축열매체를 갖는 소각로의 개략적인 단면도이고,

제2도는 본 발명의 또 다른 일실시예인 중력식 이동상 축열매체를 갖는 소각로의 개략적인 단면도이고,

제3도는 본 발명의 또 다른 일실시예인 강제이송식 이동상 축열매체를 갖는 소각로의 개략적인 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 축열매체조 3 : 축열매체층

5 : 폐기물 11 : 폐기물 투입구

13 : 축열매체 취출장치 15 : 축열매체 투입구

[산업상 이용분야]

본 발명은 소각로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 축열매체를 이용하여 안정적인 운전이 가능하고 연소효율이 향상된 폐기물 소각로에 관한 것이다.

[종래 기술]

고형 폐기물 또는 폐수 처리후의 슬러지 등을 최종 처리하기 위한 폐기물 처리 방법으로는 매립, 소각, 분쇄 후 지장산포, 퇴비화 등이 알려져 있다. 이와 같은 폐기물 처리방법 중 소각법은 가연성 폐기물을 소각시켜 유기물을 구성하고 있는 탄소, 수소, 질소, 무기물 등을 탄산가스, 수증기, 질소가스 등의 기체와 소량의 재로 분해하는 방법이다. 이와 같은 소각로로서 지금까지 개발된 것으로는 고정화격자로 및 가동화격자로를 포함하는 화격자연소방식로; 고정상, 회전로상, 다단로상, 로타리킬른 등을 포함하는 상연소방식로; 유동방식시로; 부유연소방식로; 분무연소방식 등이 알려져 있다.

이와 같은 폐기물의 소각방법은 주성분의 대부분이 기체로 되고 대지중에 폐기가 되기 때문에 감량효과가 크고, 반응속도가 크므로 처리효율이 높고, 병원균 등은 산화분해되기 때문에 위생적이고, 에너지 회수가 가능하다는 잇점 때문에 쓰레기 처리기술로서 중요한 지위를 차지하고 있다. 그러나 이와 같은 소각로를 이용한 폐기물의 처리방법은 폐기물의 불완전연소와 폐기물의 부하량 변동에 따른 소각로의 온도 변화에 의해 소각로의 안정적인 운전이 곤란하다는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 폐기물의 양이 적어 충분한 연소가 일어나지 않을 경우 보조연료를 사용하여 소각로내의 온도를 일정하게 유지하는 방법을 사용하고 있다. 그러나 이와 같은 방법 역시 폐기물이 양이 적어 소각로내의 연소 온도가 낮아질 경우 이를 감지하여 보조연료를 공급하는데 있어서, 그 되먹임(feedback)이 시간차를 두고 일어나 소각로내에서 일정한 온도를 계속적으로 유지하는데는 한계가 있다.

[본 발명이 해결하려는 과제]

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 첫째 폐기물의 부하변동시에도 소각로내 온도를 안정적으로 유지할 수 있는 폐기물 소각로를 제공하고, 둘째 소각로에 비하여 연소효율이 높아 미연분의 배출이 적은 저공해형 폐기물 소각로를 제공하고, 세째 NOx 등과 같은 오염물질의 생성을 추가적으로 억제할 수 있는 폐기물 소각로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명의 폐기물 소각로는 폐기물 부하 변동시에도 소각로내의 온도제어가 용이할 뿐만 아니라, 기계적 구동부분의 추가적인 설치 없이 본 발명의 목적을 달성할 수 있기 때문에 제작비 및 설치비가 저렴하고 유지보수가 간편하며, 기계적인 고장율이 낮은 폐기물 소각로를 제공한다.

그리고 소각로 정지 후 재가동시 정상가동이 빠르며 액상, 고상 및 고함수율의 다양한 소각물에도 건조 및 혼소가 용이한 폐기물 소각로를 제공한다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 폐기물을 연소시키는 폐기물 소각로에 있어서, 상기한 소각로 내에 축열물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각로를 제공한다.

상기한 본 발명에 있어서, 상기한 축열매체는 비열이 0.2 Kcal/kg ℃이상, 하중연화점이 2kg 하중에서 1500℃이상, 열팽창율이 100℃ 1%이하, 열충격저항이 30회 (DIN) 이상인 것이 바람직하다.

또 상기한 본 발명에 있어서, 상기한 축열매체의 상당 직경은 3 내지 10cm인 것이 바람직하다. 그리고 상기한 축열매체는 겉보기 밀도 1.5내지 3.0kg/㎤, 기공율 8 내지 20%, 압축강도 1000kg/㎠ 이상인 것이 바람직하다.

또 상기한 본 발명에서 상기한 축열매체는 Al₂O₃50 내지 95중량 %, SiO₂5내지 20 중량%, Fe₂O_{3 0.5}내지 3중량 %를 포함하는 축열매체를 사용하는 것이 바람직하다.

[작용]

본 발명에서와 같이 축열매체를 포함한 소각로는 종래의 소각로가 부하변동에 안정적으로 대처하지 못하는 것을 해결한 것으로서, 열용량이 큰 정형 또는 부정형의 축열매체를 소각로의 충전하여 축열매체가 가지고 있는 큰 축열량과 전열면적 때문에 폐기물의 부하변동에 따른 소각로내 온도 변화가 최소화되며 안정적인 소각이 가능하여 연소효율이 향상되고 대기 오염물질 성분을 적게 함유한 배기가스를 방출하여 대기오염을 감소시킬 수 있다.

본 발명에서 축열매체는 고온의 소각로에서 사용할 때 단지 고열의 작용을 받을 뿐만 아니라, 고온에서 연소가스, 증기, 연료의 회분광재, 비산하고 있는 분진, 용융체, 고체 등과 접촉하기 때문에 매체의 표면이나 침투 부분에서 화합반응에 의한 변질이나 침식작용을 받지 않아야 한다.

특히 본 발명의 축열매체는 철분의 함유량이 3 중량 %이하인 것이 바람직하다. 축열매체의 금속철 내지 산화철의 양이 상기한 3 중량 %를 초과할 경우에는 400 내지 800℃에서 CO 가스와 하기와 같은 반응에 의해 침적 및 탄화철을 생성하여 축열매체 조직의 붕괴가 일어날 수 있다.

3 Fe + 2 CO Fe₃C + CO₂

3 Fe₂O₃+ 9 CO 6 Fe + 9 CO₂+ 4CO

2 Fe₃C + 2 CO₂

또 본 발명에 있어서 소각로내의 온도는 1200℃ 이하로 유지하는 것이 내충격성이 불량해지는 문제점이 있다.

또 상기한 본 발명에 있어서, 상기한 축열매체의 직경은 충전하였을 때 공기 또는 연소가스와의 접촉에 의한 압력손실 및 전열량이 전열면적에 비례하는 것을 고려하여 결정하여야 하며 직경이 3 내지 10cm인 것이 바람직하다.

상기한 축열매체는 겉보기 밀도 1.5내지 3.0kg/㎠, 기공율 8 내지 20% 압축강도 1000kg/㎠ 이상인 것이 바람직하다.

또 상기한 축열매체는 정육면체, 원통형 또는 부정형인 것을 사용할 수 있다.

상기한 축열매체는 가능한한 많은 열을 축열하여야 함으로 열용량이 큰것이 바람직하며, 비열이 0.2Kcal/Kg ℃ 이상인 것이 바람직하고, 또 본 발명의 축열매체는 어느 일정한 하중 밑에서 연화현상이 일어나는 온도인 하중연화점이 2Kg 하중에서 1500℃ 이상인 것이 바람직하며, 본 발명의 축열매체는 열팽창율이 적으면서 저온에서 고온에 이르기까지 단조롭게 증가하고 이상성을 나타내지 않아야 하며 바람직하게는 1000℃에서 1%이하가 바람직하고, 본 발명의 축열매체는 표면에 급격하고도 가혹한 온도변화에 의해서 파괴되거나 박리하지 않아야 하며 열출격저항이 30 회(DIN)이상인 것이 바람직하다.

[실시예]

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 그러나 하기산 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 본 발명의 바람직한 일실시예일 뿐 본 발명의 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

제1도의 소각로는 축열매체를 고정시킨 고정상 축열매체 소각로로서 폐기물(5)의 상부의 배가스 출구부분에 축열매체(1)을 충전시킨 축열매체층(3)을 형성하여 배가스가 충전매체층(3)을 통과할 때 배가스에 포함된 분진이 일부 제거되며 난류가 형성되어 연소효율이 향상된다. 축열매체층(3)이 상부(9)는 축열매체(1)에 축적된 열에 의해 폐기물의 부하변동에서도 안정적인 고온의 분위기를 유지할 수 있어 폐기물 상부(7)에 불환전연소된 채로 방출된 가스가 축열매체층(3)을 통과하여 축열매체층(3)의 상부(9)에서 완전연소가 가능하며 소각로 정지 후 재가동시에도 정상가동을 위한 로내 분위기의 안정화가 빠르다. 축열매체가 설치된 축열매체층(3)의 두께는 필요한 축열량에 따라 결정하며 축열매체(1)의 크기는 3 내지 10cm의 것을 사용할 수 있다. 또 폐기물(5)의 종류에 따라 축열매체(1)에 촉매를 함유하여 NOxSOx 등 일부 특정 배가스를 선택적으로 제거할 수 있으며, CO₂/CO전환율을 향상시킬수 있는 촉매형 축열매체를 사용할 수도 있다.

제2도의 소각로는 축열매체를 중력으로 이동시키는 이동상 축열매체 소각로로서 축열매체(1)을 로상의 경사부 상에 충전하고 중력에 의해 이동하는 매체위에 폐기물(50)를 투여하여 폐기물을 이송, 소각시키는 소각로이다. 폐기문(5)의 로내 체류시간에 영향을 미치는 축열매체의 이동속도는 폐기물의 종류에 따라 조절이 가능하며 플라스틱 등 용융물이 로상에 부착되는 것을 방지하기 위해서 축열매체층의 두께는 약 60 내지 100cm 종도로 할 수 있다. 연소공기는 축열매체는 하부로부터 로상으로 주입되며 축열매체를 통과하면서 불규치한 난류를 형성하고 로내에 골고루 분산되어 연소효율을 극대화시킬수 있다. 소각이 진행되면서 불연물은 재 및 축열매체 취출장치(13)에 의해 축열매체와 같이 소각로 밖으로 배출된 후 재분리 장치에 의해 분리된다. 한편 분리된 축열매체는 로상부의 축열매체 투입구로 순환되고 축열매체는 온도 유지를 위해서 로하부에서 불어올려지는 공기는 예열공기를 사용하거나 배가스 중일부룰 순환하여 고온을 유지한다. 이와 같은 방식은 폐기물을 이송, 교반, 소각시키는데 따른 축열매체의 축열에 의해 로내 고온을 유지할 수 있어 재가동이 용이하다.

제3도의 소각로는 축열매체를 강제로 이동시키는 이동상 축열매체 소각로로서 축열매체(1)가 무한궤도차(17)에 의해 이동되면서 폐기물을 이송, 소각시키는 방식이다. 폐기물(5)의 로내 체류시간은 무한궤도차에 의해 조절되며 무한궤도차의 하부로 주입되는 연소공기에 대해 충분한 축열효과를 가질 수 있도록 60 내지 100cm 를 유지한다. 재 및 축열매체의 분리 장치 및 이송장치는 제2도에 도시한 중력식 이동장치와 동일하다.

[효과]

상기한 바와 같은 본 발명의 축열매체를 갖는 소각로를 사용하여 폐기물을 소각할 경우 폐기물이 부하변동에 따른 소각로내 온도변화가 최소화되고 안정적인 소각이 가능한여 연소효율이 향상되고 배기가스의 오염도가 감소된다. 또한 본 발명에서와 같은 충전매체를 이용한 폐기물 소각로는 종래의 소각로에 비하여 추가적인 제작비 및 설치비가 비교적 저렴하고 고장율이 낮다.

Claims (4)

1. 폐기물을 연소시키는 폐기물 소각로에 있어서, 상기한 소각로 내에 비열이 0.2Kcal/kg℃이상, 하중연화점이 2kg 하중에서 1500℃이상, 열팽창율이 1000℃에서 1%이하, 열충격저항이 30회(DIN)이상인 축열매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각로.
2. 제1항에 있어서, 상기한 축열매체는 겉보기 밀도 1.5내지 3.0kg/㎤, 기공율 8 내지 20%, 압축강도 1000kg/㎠이상인 폐기물 소각로.
3. 제1항에 있어서, 상기한 축열매체는 Al₂O₃50 내지 95중량%, SiO₂ 5내지 20중량%, Fe₂O₃O.5내지 3중량%를 포함하는 폐기물 소각로.
4. 제1항에 있어서, 상기한 소각로의 작업온도는 1200℃이하인 폐기물 소각로.