KR0163410B1 - 폐기물 처리방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고체 및 액체 폐기물을 처리하는 방법을 수행하는데 사용되는 킬른 및 관련장치에 관한 것이다. 케이싱이 내화재로 둘러싸이는 킬른(10)이 제공된다. 업드래프트형 킬른에 흙과 폐기물 재료의 펠릿화된 혼합물을 공급하는 호퍼(24)가 제공된다. 연도가스는 도입된 공기를 가열하는 응결기/열교환기(32)로 방출된다. 도입된 펠릿은 예열기(21)내에서 가열된 연소공기의 일부에 의해 예열된다. 킬른(10)은 섭씨 1300도 이상의 온도로 가열되어 열효율이 뛰어난 안정된 세라믹 펠릿을 생성한다.
Description
제1도는 본 발명에 따른 킬른장치를 보인 도면.
제2도는 제1도의 킬른장치의 하부를 상세히 보여주는 확대도.
제3도는 제1도의 킬른과 함께 사용되는 열교환기장치를 예시한 도면.
제4도는 제3도의 열교환기의 단면도(端面圖).
제5도는 본 발명에 따른 버너장치를 보인 도면.
제6도는 본 발명에 따른 분쇄기장치를 보인 도면.
제7도는 제6도에 예시한 분쇄기장치의 측면도.
제8도는 본 발명에 따른 펠리타이저장치의 단면(端面) 단면도.
제9도는 제8도의 펠리타이저장치의 부분절결 평면도.
제10도는 제8도에 따른 펠리타이저장치의 단면도(端面圖).
제11도는 본 발명에 따라 펠릿을 생성하는 과정을 보인 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 킬른 11 : 상부 팽창부
12 : 원통형 하부 13 : 내화 라이닝
16 : 지지 프레임 17 : 폐쇄판
18 : 버너 20 : 입구슈트
21 : 펠릿 예열기 22 : 예열 스크린
26 : 연료라인 27 : 공기라인
32 : 열교환기 35 : 배출구
37 : 금속 콘베이어 40 : 송풍기
63 : 하우징 70 : 제트
본 발명은 폐기물 처리방법에 관한 것이다.
본 발명은 특히 유기물질을 함유한 폐기물을 소각처리하는 방법에 관한 것으로, 본 명세서에서는 이를 중심으로하여 기술하기로 한다. 그러나 본 발명은 이러한 분야에만 국한되지 않고 유기물질을 함유하는 폐기물이 아닌 다른 폐기물을 소각처리하는 분야에도 응용할 수 있다.
산업에의 응용에 있어서, 그에의해 생성되는 독성 폐기물의 처리문제가 필연적으로 뒤따르게 된다. 그러한 폐기물은 초미립자에서부터 액체나 가스 등등 어떠한 형태라도 취할 수 있고, 유독금속, 합성유기성분 따위의 인체와 환경에 극히 해로운 물질 및 탄화수소, 쓰레기 및 하수오물 따위의 통상적으로 무해한 물질의 인공 농축물을 함유할 수도 있다. 산업 폐기물의 실제 독성이 폐기물처리에 있어 그다지 큰 비중을 차지하지 않는 경우, 과거에 사용되던 처리방법은 미학적인 관점이나 처리될 재료의 크기의 관점에서 처리하기 어려운 피처리물질을 만들어내었다.
현재, PCB 따위의 폴리염화 방향족 탄화수소 등의 유기물질 형태의 독성이 강한 폐기물은 고온소각에 의해 처리된다. 종종 폐기물은 외국의 특수시설이나 바다에서 처리하기 위해 해외로 수송되어져야만 한다. 외국에서 폐기물을 처리할 경우 비용이 극히 많이 들게되며 그 비용은 자국에서의 제조비용에 추가된다. 매우 많은 양이 처리되어져야하는 경우 그러한 에너지소모가 큰 공정을 비율에 따라 경제적으로 가동시킬 수 있기 때문에 비용이 적절한 설비의 설치는 단순히 경제적인 면에 있어서 효과적이다. 명목상 국제법의 적용을 받지만 이에 의해 제한을 받지않는 이유로 바다에서 폐기물을 처리할 경우, 비경제적인 편의만을 추구하여 바다에 그냥 폐기물을 통채로 내버리게 된다. 소각이 실제로 행해지는 경우, 발생된 연도 가스 및 내쏟겨진 잔류물과 관련하여 배출제어기준이 완화된다.
독성이 약한 다른 폐기물들은 고체 폐기물의 삼탄 및 매립 또는 내쏟는 따위의 집중적이지는 않지만 비용면에서 매우 만족스러운 처리방법에 의해 처리된다. 이러한 처리방법은 삼탄공정의 물위에 뜨는 액체의 처리 및 종종 여과될 수 있는 고체재료의 증가된 체적의 처리의 문제점을 야기시키게 된다. 일반적으로, 고체 오수 폐기물은 부분적으로 물이 제거된 슬러지를 개방부지에 내쏟기에 앞서 일차처리 현탁액을 침전시키고 증발시킴으로써 더욱 간단히 처리된다. 전체 폐기물의 독성의 정도가 일반적으로 낮다하더라도, 그러한 처리방법은 내쏟겨진 고체내의 독성요소와 물질을 농축시킬 수 있기 때문에 대수층 및 수로내로 독성액체가 용해될 가능성이 존재한다.
폐연료 및 폐윤활유 따위 탄화수소 기재 폐기물이 처리되어야하는 경우, 이것은 일반적으로 소각에 의해 처리된다. 그러나, 그러한 폐기물의 에너지 값은, 물이 오염될 경우 통상적으로 기준 버너 제트의 차단을 야기함으로 인해 폐기물의 물이 오염되면 다른 고체 폐기물을 처리하기 위한 소각로 연료로서 사용될 수 없기 때문에 일반적으로 낭비되어 버린다.
따라서 본 발명의 목적은 종래기술의 결함을 해소하고, 신뢰성이 있으며, 경제적이고 효율이 뛰어나서 매우 다양한 폐기물을 처리하는 장치 및 방법을 제공하는데 있다. 본 발명의 또다른 목적 및 장점등은 이하에서 더욱 명백히 기술된다.
상기한 목적 및 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 접합제로 폐기물 재료를 혼합하고, 혼합물을 펠릿으로 만들며, 용광로에서 그 혼합물을 섭씨 1300도 이상의 고온으로 소각하는 단계를 포함하는 폐기물 처리방법을 제공한다.
폐기물 펠릿을 섭씨 1300도 이상으로 가열하면, 용해성은 감소되고 화학적, 물리적 안정성은 증가된 용재덩어리가 생성됨을 발견하였다. 연도 가스의 오염 또한 종래의 처리방법과 비교하여 오염물질이 열분해되지 않아 휠씬 줄어들었다.
폐기물 재료에는 고체, 액체 또는 오수 슬러지, 기름 슬러지, 통상의 쓰레기 또는 액화 유독금속 폐기물을 포함하는 혼합 폐기물 및 폐기물 재료의 혼합물이 포함될 수도 있다. 폐기물 재료는 고체성분을 포함하고, 접합제 재료로 폐기물을 혼합시켜 펠릿을 만들기에 적합한 농도가 되도록 소각전에 고체를 폐기물에 첨가시키는 것이 바람직하다.
폐기물 재료는 연소가능성분을 함유하고, 연소가능한 재료는 소각에 필요한 에너지가 최소화되도록 소각전에 혼합물에 첨가도는 것이 바람직하다. 그러나, 폐기물이 공기중의 고온 산화로부터 얻을 수 있는 잠재 에너지를 극히 소량만을 갖거나 아예 갖지 않는 경우, 필요한 전체 에너지는 전기, 가루 석탄, 가스 또는 연료기름 따위의 외부 공급원으로부터 제공받을 수도 있다.
혼합물이 산, 석회 및 석회를 함유한 재료일 경우, 다른 기본 재료가 첨가되어 적어도 부분적으로는 소각중에 혼합물을 중화시켜 기체제거를 제어함으로써, 폐쇄 표면소각 펠릿이 생성되게 된다. 기체의 제거는 표면에 도달하여 기공을 형성하는 펠릿내에 공간을 형성하는 경향이 있다. 이러한 현상은, 펠릿이 공정을 재순환함으로써 예를 들어 액체 폐기물이 펠릿내에 흡수되는 경우에 바람직할 수도 있다.
많은 휘발성 기체가 기체제거를 촉진시켜 이러한 효과를 달성하는 한, 펠릿 혼합물의 황 성분은 바람직한 기공과 공간의 구조의 형성에 특히 관련된다.
따라서, 펠릿 폐기물의 황 성분은 폐기물을 선택하거나 황을 추가시켜 소각시 혼합물의 황 기체제거를 촉진시키는 수단에 의해 변동될 수도 있다.
처리되어야 할 재료의 속성이 스스로 접합제를 형성하는 경우, 별도의 접합제는 요구되지 않는다. 일차 오수 처리 슬러지 따위의 폐기물은 일반적으로 소각되지 않은 펠릿을 생성하는 공정중에 폐기물이 스스로 접착되게 하는 지방과 그리스를 함유한다. 그러한 폐기물을 용광로에서 처리하면 비활성 세라믹 용재덩어리가 생성된다. 킬른은 섭씨 1300도를 초과하는 온도로 펠릿을 가열하는 기능을 갖는한 어떠한 형태를 취하든 상관없다. 킬른은 로타리 다운드래프트형 킬른형태를 취하는 것이 바람직하다. 로타리 킬른내에서의 펠릿의 가열은 킬른내의 펠릿의 잔류시간을 변동시킴으로써 제어할 수도 있다. 예를 들어, 잔류시간은 킬른의 길이, 킬른의 경사도 및 회전율 중 어느 하나 또는 그 이상을 변동시킴으로써, 변동시킬 수 있다. 따라서, 회전축이 변동될 수 있도록 킬른을 설치하는 것이 바람직하다. 재료가 매우 가벼운 경우, 킬른은 거의 수직으로 위치할 수도 있으며, 폐기물 재료는 예를들어 40 내지 120초 동안 킬른을 통과하여 이동할 수 있다. 폐기물 재료가 가스의 팽창으로 인해 연소가능한 폐기물 재료내에 현수되는 경우, 로타리 킬른은 업드래프트 용광로로 변환될 수 있다. 로타리 킬른의 회전각이 증가하면, 회전속도는 일반적으로 감소하고, 재료의 킬른 아래쪽으로의 이동은 연소가스의 팽창에 반대되는 재료의 비중에 의해 결정된다. 상기한 로타리 킬른 처리는 물론 폐기물내에 존재하거나 용광로 연료 기름 또는 가루 석탄의 형태로 첨가되는 연소가능한 재료의 막대한 양을 필요로 하는 에너지 집중 처리이다. 폐기물의 칼로리 산출이 이론적으로는 본 발명에 따른 자가유지 연속공정을 지원할 수 있는 경우에도, 일반적으로는 이 공정이 고온 연도 가스와 폐기물의 탄소성분의 불완전한 연소에 따른 유용한 열에너지의 손실로 인해 그렇게 스스로 유지될 수는 없다.
따라서, 본 발명은 킬른몸체와, 상기 킬른몸체에 폐기물 재료를 공급하는 이송수단과, 상기 킬른몸체로부터 소각된 폐기물을 제거하는 방출수단을 포함하는 킬른장치에 있어서, 상기 킬른이 열회복수단을 또한 포함함으로써 상기 킬른몸체를 가열하는 열의 일부가 회복되어 상기 킬른몸체로 재순환하게 되는 킬른장치를 제공한다. 킬른몸체는 바람직하게 펠릿화된 폐기물 재료를 소각하는 기능을 유지하는 한 어떠한 형태를 취하여도 좋다. 예를들어, 킬른몸체는 업드래프트 또는 다운드래프트(역유동) 형태의 로타리 킬른으로 구성될 수도 있다. 킬른몸체 부재는 강제환기되어 효율적인 동작에 요구되는 고온과 대량가스전달을 획득하는데 도움을 주는 경사 다운드래프트 로타리 킬른인 것이 바람직하다. 킬른의 경사는 소각시 개개의 펠릿의 분리를 유지하는데 도움을 주고, 회전 킬른벽을 따라 소각 펠릿을 수송하는데 도움을 준다. 로타리 킬른몸체는 내화벽돌재료로 둘러싸여 섭씨 1300도를 초과하는 처리 온도를 획득하는 것이 바람직하다.
로타리 킬른몸체는, 사실상 원통형태를 취하고 직경이 작은 원통형 하부로 내려가면서 테이퍼경사지는 상부로 구성되어 연도 가스 역학을 최적화하면서도 그 상부에 비소각된 비교적 큰 체적의 재료를 수용하는 것이 바람직하다.
이송수단은 킬른몸체에 폐기물 재료를 공급하는 기능을 유지하는 한 어떠한 형태를 취해도 좋다. 본 발명과 연관되어 사용되는 수단으로는 굴착용 송곳, 램 등으로부터 기계적인 이송작용의 지원을 받거나 받지않는 간단한 중력이송슈트 등이 포함된다. 방출수단 또한 중력하에서 킬른몸체로부터 폐기물을 단순히 방출하는 것을 포함하여 그 기능을 유지하는 한 어떠한 형태를 취해도 좋다. 그러나, 방출수단은 킬른의 혼합물로부터 열을 회복하는 수단을 포함하는 것이 바람직하며, 이에 대해서는 이후에 상세히 기술하기로 한다.
열회복수단은 열교환기 형태를 취하여 연도 가스열과 기타의 폐열을 회보하고 이렇게 회복된 열을 킬른으로 들어갈 재료에 다시 전달하는 것이 바람직하다. 연교환기는 초과 용광로의 공급원과 접촉하는 적어도 하나의 표면을 구비하고 용광로로 공급되어지는 재료와 접촉하는 적어도 하나의 다른 표면을 구비하는 열 흡수 수단으로 구성되는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에 있어서, 열회복수단은 킬른몸체내에 설치되고 킬른에 의해 발생된 연도 가스를 열교환기로 나르는 도관으로 구성된다. 도관은 상부를 통해 킬른을 환기시키는 수단과는 달리 킬른의 바닥으로부터 나오는 연도 가스를 나르는 것이 바람직하다. 이 킬른의 킬른몸체의 상부는 처리될 폐기물 재료의 유입을 허용하는 폐쇄가능한 포트가 제공되는 것을 제외하면 사실상 밀폐되어 있다.
열교환수단은 킬른의 연소산화기로 향하는 공기를 가열하는 가스/공기 교환기인 것이 바람직하다. 킬른을 빠져나가는 연도 가스의 초기온도가 높다는 사실을 고려하여 열교환기를 내화재로 만드는 것이 바람직하다. 자체로서 중대한 열용량을 갖는 열교환기를 제공함으로써, 공기온도의 정밀한 제어가 단순히 열교환기를 통과하는 공기의 유량제어에 의해 실행될 수 있게 하는 것이 특히 바람직하다.(폐기물 재료가 연소가능한 물질을 함유하는 경우 결국 연소되는) 열교환기용 공기는 열교환기를 통과하는 공기를 빨아들이는 진공송풍기에 의해 주위조건하에서 대기로부터 빨아들여지는 것이 바람직하다. 이로부터 폐기물 열, 즉 킬른의 과립상 소성물내에 함유된 열의 이차 공급원이 회복된다. 공기는 과립상 재료를 통과하거나 그 위로 빨아들여져서 열교환기로 유입되기 전에 예열되는 것이 바람직하다. 공기가 과립자위로 빨아들여질 경우, 과립자는 고온 콘베이어위로 방출되어 표면의 체적비를 증가시킴으로써 이 공급원으로부터의 열회복을 개선시키는 것이 바람직하다.
열교환기에서의 가열이 끝난 후, 적어도 공기의 일부는 폐기물 재료를 통과함으로써 킬른의 상부로 공급되기 전에 그 온도가 증가되는 것이 바람직하다. 그런다음 공기는 킬른의 입구로 이송되는 것이 바람직하다. 소각하기 전에 펠릿을 예열하면, 펠릿으로부터 물과 연소가능한 휘발성 성분의 일부가 분해된다. 이들 연소가능한 성분으로 충전된 공기는 킬른으로 직접 이송되는 것이 바람직하며, 때문에 연소가능한 물질의 열은 킬른온도를 유지하는데 이용될 수 있다.
적어도 에열된 공기의 일부는 킬른을 예열시키고 및/또는 킬른의 에너지 크기를 상승시키는데 사용될 수 있는 버너의 공기통로를 통해 빨아들여지는 것이 바람직하다. 어떠한 경우에도, 열이 보일러 물 등의 형태로 또한 회복됨에도 불구하고 가열된 열 전체가 킬른으로 재순환되는 것이 바람직하다.
열교환후에 연도 가스는 열교환기내의 휘발성 성분의 비율을 가라앉힌다. 열교환기에서 빠져나온 연도 가스는 추가로 침전 및/또는 세정됨으로써 실제로 대기로 빠져나가기 전에 과립자 및/또는 선택된 가스성분이 제거된다. 펠릿은 섭씨 1300도 이상의 온도에서 소각되며, 더 크고 및/또는 더 무거운 펠릿을 소각할 경우에는 온도를 더 높이는 것이 바람직하다.
펠릿의 최종 속성은 사용되는 폐기물에 따라 달라진다. 폐기물이 산성인 경우, 폐기물은 열과 산소가 존재하면 휘발성이 되는 경향이 있으며, 가스가 생성됨으로써 기공이 더많은 과립자가 만들어진다. 펠릿내에 탄소가 존재하면, 과립자 둘레에 플라스틱 코팅이 형성되는 비율과 온도를 제어함으로써 기공이 형성된 과립자를 생성하는데 또한 사용될 수 있다. 고도로 용융된 혼합재의 경우, 비소가 양호한 플럭스이기 때문에, 비소 폐기물 재료가 사용될 수도 있다. 플럭스 또는 용융제는 섭씨 1300도 이상의 온도에서 폐기물 재료의 재 또는 잔류물을 접합시킬 수 있는 광물 약제에서 선택될 수도 있다. 적절한 재료에는 흙, 규토 및 기타의 광물 등이 있으나 가격 및 활용성 등을 고려하면 흙을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 그러한 재료가 폐기물 재료와 결합하여 소각되기 쉽도록 펠릿화될 수 있는 한 지구상에 존재하는 다른 재료를 사용하더라도 처리방법은 효과적으로 그 기능을 수행함이 또한 판명되었다.
시스템내에 산소가 충분해질 것으로 기대되지 않는 경우, 산화 플럭스를 사용하면 유익할 수도 있다. 산화조건이 요구되는 경우, 혼합물내에 첨가될 수 있는 플럭스 혼합물은 다음과 같다.
1) 산화 마그네슘 10부
탄산 타트륨 15부
염소산 칼륨 1부
2) 산화 마그네슘 2부
탄산 나트륨 3부
질소산 칼륨 1부
3) 탄산 나트륨 1부
산화 마그네슘 2부
4) 산화 알루미늄 1부
상승된 온도에서의 이들 혼합물 중 하나 또는 나머지의 산화효과는 공지된 것이다.
현 공정에서 발견되는 그러한 상승온도에서의 혼합물의 산화속성은 원재료에서의 PCB의 파손에 일부 영향을 미치게 된다. 유기체가 PCB에서 나왔든지 다른 재료에서 나왔든지 간에 이산화탄소만이 킬른내에서 소각된 모든 탄화수소로부터 생성된다.
혼합물은, 사출 및 사출의 전단에 의해 펠릿내에 형성될 수 있도록 사출될 수 있는 것이 바람직하다. 그렇지 않고, 사출된 재료가 다이 펀칭에 의해서 펠릿내에 형성될 수도 있다.
펠릿은 전도되거나 회전됨으로써 포함되는 재료의 속성에 따라 표면이 매끄러운 최종 소각 펠릿형성물 또는 비기공 혼합재를 제공할 수도 있는 매끄러운 표면을 제공할 수도 있다. 펠릿은 규산 알루미늄 또는 다른 적절한 덩어리화 되지 않은 재료(예를들어 내화 흙)로 피복되어 펠릿이나 과립자가 소각후에도 분리된 상태로 남아있는 것이 바람직하다.
소각시간은 처리될 폐기물의 속성에 따라 적절히 그 시간이 정해진다. 잔류시간이 매우 길면, 예를들어 10분을 초과하게되면, 몇몇 폐기물의 경우 결과로서 생기는 혼합재는 적절히 불활성으로 될 필요성이 있다. 이들과 같이 고정도의 휘발성 물질을 함유하는 다른 재료는 단지 수분의 짧은 잔류시간만을 요구한다.
처리될 폐기물 재료가 과립상 형태가 아니라면, 폐기물을 용광로에서 처리하기 전에 펠릿화될 수 있는 형태로 만드는 것이 바람직하다. 가정의 쓰레기 따위의 쓰레기는 과립화에 적절한 입자크기로 분쇄하는 것이 좋다. 필요하다면, 폐기물내의 물의 함량이 조정되어 폐기물의 펠릿으로 될 가능성을 향상시킬 수도 있다. 축축한 폐기물은 흙 또는 다른 재료 등의 두껍게 만드는 약제를 첨가함으로써 두껍게 되어 펠릿으로 될 가능성을 향상시킬 수도 있다. 가정의 쓰레기에 물과 흙 따위의 처리 약제를 둘다 첨가하여 소각에 적절한 펠릿을 생성할 수 있게 하는 것이 바람직할 수도 있다.
폐기물의 분쇄는 경제적인 폐기물처리에 있어서 중대한 문제점으로 나타난다. 따라서, 본 발명은 체임버를 한정하는 하우징과, 상기 하우징내에 설치되는 회전자와, 상기 회전자의 방사상 말단에 설치되는 커터날을 포함하며, 상기 하우징에는 상기 회전자에 축방향으로 위치하는 제1구멍과 상기 회전자의 접선둘레에 위치하는 제2구멍이 제공되는, 폐기물 재료 처리용 분쇄기를 제공한다.
하우징은 회전자가 중심을 벗어나서 설치되는 사실상 원형의 공간을 한정하며, 하우징의 내부 곡면벽과 회전자간의 큰 공간은 사실상 출구와 정반대에 위치하는 것이 바람직하다. 회전자는 구동샤프트상에 설치되는 봉상부재 형태를 취하고 하우징의 편평한 단부벽에 근접하여 구동되는 것이 바람직하다.
커터날은 일반적으로 회전자에 사실상 수직하고 회전자의 회전축에 평행하게 연장되는 돌기부 형태를 취하는 것이 바람직하다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 커터날은 회전축을 중심으로 대칭인 회전자의 단부상에 장착된다. 회전자의 말단에 위치하는 커터날의 단부는 하우징의 제2단부벽내에 제공된 동작 그루브내에서 동작하는 것이 바람직하다. 그렇지 않으면, 날의 단부가 하우징의 단부내에 제공되는 동작 그루브내에서 동작할 수 있는 링 따위에 의해 상호연결될 수도 있으며, 링은 날이 바깥쪽으로 벌어지는 것을 방지한다. 커터날은, 장치를 보수관리하고 설치된 날의 사양을 분쇄될 폐기물의 형태에 맞추기 위해 교체가능하게 분리될 수 있는 것이 바람직하다.
구동축으로부터 떨어져 있는 단부벽은 회전자의 회전축의 선 둘레에 구멍이 형성되어 하우징내의 제1개구를 한정하는 것이 바람직하다. 회전자의 회전방향에 따라, 이 구멍은 폐기물 입구 포트 또는 폐기물 출구 포트일 수도 있다. 이 포트는, 폐기물이 액체 및 부드러운 재료인 경우 폐기물 입구 포트인 것이 좋고, 폐기물이 건조하고 딱딱한 경우 폐기물 출구 포트인 것이 좋다. 폐기물 포트는 하우징 안 또는 하우징 밖으로 폐기물 재료를 안내하는 호퍼 등으로 구성되는 것이 바람직하며, 폐기물 포트에는 스크린 등이 적절히 제공된다.
제2구멍은 회전하는 회전자에 의해 그려지는 원호의 접선둘레에 배치되는 하우징의 곡면벽내의 구멍인 것이 바람직하다. 구멍은 하우징에 조립되거나 일체로 형성되는 관상몸체내로 향하는 것이 바람직하다. 제1구멍에는 스크린이 또한 제공되어, 적절하다면 크기가 큰 과립자가 하우징 밖으로 이송되는 것을 막을 수도 있다. 회전하는 회전자는 근접 접근하는 구멍의 가장자리에 근접하여 통과하는 것이 바람직하다. 폐기물 재료에는 종종 연마재료가 함유되기 때문에, 그러한 내구성을 받아들이고 분쇄될 폐기물 재료의 특정 형태에 적절히 대응할 수 있도록 분쇄장치의 작업공차가 조정될 수 있는 것이 바람직하다. 특히, 상기한 구멍의 가장 안쪽의 가장자리는 조정가능한 내구성 블록 따위로 형성되어 회전자와 구멍 가장자리간의 공차를 정해진 범위내에서 유지하는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이, 원 폐기물 재료를 과립자 또는 펠릿으로 형성하여 소정의 과립상 용융물을 생성하는 것이 바람직하다. 원재료가 펠릿으로되든 생성물이 상기한 분쇄기에서 분쇄된 것이든 간에, 생성물을 사출 펠릿화하여 개개의 펠릿이 동일한 처리레벨을 획득하고 예상특성을 갖는 생성물을 생성할 수 있도록 펠릿의 크기를 일정하게 유지하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명은 관통되는 다수의 구멍을 갖는 안내판과, 상기 안내판에서 떨어져 배치되고 상기 안내판내의 구멍과 그 위치가 서로 대응하는 다수의 구멍을 갖춘 다이판과, 상기 안내판과 상기 다이판에 대해 이동가능하고, 안내판내의 상기 구멍과 그 위치가 서로 대응하는 다수의 다이 핀을 지지하는 플래튼을 포함하며, 상기 판들 사이에 도입된 폐기물 재료는 상기 핀의 상기 판내의 구멍의 관통전진에 의해 다이 절단되어 펠릿으로 형성되는 펠릿형성장치를 제공한다.
펠릿형성장치는 예를들어 사출기로부터 혼합물을 받아들이는 구멍을 갖춘 하우징내에 포함될 수도 있다. 안내판은 플래튼과 스프링부가관계에 놓여 판사이로 도입되는 재료를 압축할 수 있는 것이 바람직하다.
본 발명은 폐기물의 에너지를 유효하게 활용하는 것을 목적으로 한다. 그러나, 어떤 폐기물은 본 발명에 따라 처리를 행할 때 별도의 에너지 입력을 필요로하게 된다. 동시에 액체 폐기물의 에너지 보유량은 풍부하지만 상기한 공정으로 펠릿을 형성하기는 어렵다. 어느정도 깨끗한 연료 폐기물인 경우, 이것은 종래의 버너를 가열하는데 사용될 수 있다. 그러나, 과거에는 그러한 폐기물의 통상적인 물의 오염을 포함하여 오염이 버너 제트의 차단을 야기시키고 이에 수반하여 함유되지 않은 액체를 가열할 위험성을 갖고 있었기 때문에 주로 탄화수소 폐기물로 버너를 가열하는 것은 실용적이 못되었다.
따라서, 본 발명은 연료제트를 구비한 공기통로와, 상기 제트에 연료를 공급하는 연료 공급기와, 상기 통로에 공기를 공급하는 공기 공급기와, 상기 제트에 주기적으로 물리적인 충격을 가하는 수단을 포함하는 버너장치를 제공한다.
공기통로는 공기 공급기로부터 연료제트에서 발사되는 연료에 연소공기를 공급하는 기능을 유지하는 한, 어떠한 형태를 취해도 좋다. 예를들어, 통상의 모든 벤츄리형 공기통로는 본 발명에 따라 사용하기 적합한 것으로 판명되었는 바, 이러한 형태의 공기통로의 사용이 바람직하다. 그러나, 단순한 원통형 공기통로도 본 발명의 버너에서 사용하기 충분한 것으로 판명된 바, 다른 어떠한 형태의 버너 공기튜브라도 사용될 수 있다. 공기통로는 제트 주위에 설치되어 그로부터 분사되는 연료에 공기를 집중적으로 공급하는 슬리브로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 슬리브로 들어가는 공기는 가압공기원에 연결된 측부 브랜치 공기입구를 통해 공급됨으로써 제트의 후방으로 아무런 방해를 받지 않고 접근할 수 있는 것이 바람직하다. 이와같이 구성되어야 하는 이유는 이후에 상세히 설명하기로 한다.
제트는 공기통로의 공기를 연소시킬 수 있는 적절한 형태로 연료를 공급하는 기능을 유지하는 한, 어떠한 형태를 취해도 좋다. 제트는 액체 연료를 공급하는 측부 브랜치 연료공급라인을 갖춘 관상 제트인 것이 바람직하다. 일반적으로 제트와 마찬가지로, 제트의 팁은 연소공기내의 연료의 분산 또는 분무를 제공할 수 있도록 구성되어 연료의 효율적인 연소를 돕는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
제트에 주기적으로 물리적인 충격을 제공하는 수단은 제트를 물리적으로 진동시켜서 연료와 배합되지않는 물 또는 다른 재료에 의해 야기되는 일시적인 분사중단을 제거하는 기능을 유지하는 한 어떠한 형태를 취해도 좋다. 제트에는 제트의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 보어가 제공되며, 측부 브랜치 유입점에 또는 그 뒤에 위치한다. 이 직경이 확대된 보어는 제트의 후방단부를 차단하는 이동가능한 요소를 포함하는 것이 바람직하다. 이동가능한 요소는 보어내에 설치된 피스톤형 침봉형태를 취하며, 제트와 동축적으로 이동하여 제트튜브에 충격을 전달하게 된다. 침봉은 패킹마개를 통해 제트튜브와 보어의 후방으로 연장됨으로써 침봉을 지나는 연료의 손실을 막는 것이 바람직하다. 다른 형태의 진동요소를 사용할 수도 있지만, 상기한 바와 같은 피스톤형 침봉은 제트의 유압여유와 진동여유를 제공하는 피스톤작용의 부가된 장점을 제공한다.
침봉, 따라서 제트에 주기적인 충격을 공급하는 수단은 코어를 구동시키는 솔레노이드에 의해 제공되어 침봉의 후방을 가격함으로써 제트가 차단되는 것을 주기적으로 해결하는 것이 바람직하다. 솔레노이드는 수동으로 그리고 주기적으로 트립되어 원하는 바대로 제트의 작동을 원활하게 한다. 그러나, 솔레노이드에 동작전류를 공급하는 타이밍회로에 의하거나 코어에 의해 동작되는 메이크-앤드-브레이크 회로와 솔레노이드를 단순히 결합시킴으로써 솔레노이드를 주기적으로 자동구동시키는 것이 바람직하다. 솔레노이드 코어는 각각의 충격이 이루어진 후에 침봉과 제트간의 복귀 스프링의 작용에 의해 침봉의 후방으로 후퇴되는 것이 바람직하다.
이하 첨부도면에 예시한 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도면에 예시한 바와 같이, 본 발명은 상부 팽창부(11)와, 원통형 하부(12)를 구비한 킬른(10)을 포함한다. 킬른(10)은 내화 라이닝(13)으로 둘러싸이고, 엔드 스러스트 베어링(15)을 포함하여 베어링(14)에서 회전가능하게 설치되어 있다. 베어링은 킬른의 하중을 지지 프레임(16)에 전달한다.
킬른(10)의 상단부에는 폐쇄판(17)과, 버너(18)와, 펠릿으로 형성된 폐기물 재료를 수용하는 입구 슈트(20)가 제공되어 있다. 입구 슈트(20)는 예열 스크린(22)과 미세입자 수거부(23)를 포함하여 펠릿 예열기(21)로부터 펠릿을 수용한다. 예열기(21)는 펠릿 저장통(24)으로부터 공급을 받는다. 버너(18)는 연료라인(26)에 의해 탱크(25)로 부터 액체연료를 받아들이고 공기라인(27)에 의헤 예열된 공기를 공급받는다.
고온의 연도 가스를 열교환기(32)로 이송하는 연도 가스 도관(31)에 의해 기공이 형성된 블랭킹 판(30)은 킬른(10)의 하단부에 위치한다. 연도 가스는 굴뚝(33)을 통해 열교환기(32)를 빠져나감으로써 연도 가스는 스크러버/침전기(34)로 이송되고 그다음 배출구(35)를 통해 대기로 배출된다. 고온 소각 폐기물 재료는 36에서 배출되어서 기공이 형성된 금속 콘베이어(37) 위를 통과한다.
송풍기(40)는 고온공기도관(41)과 공기통(42)을 경유하여 열교환기(32)를 통해 공기를 끌어들인다. 공기는 금속벨트(37)와 고온 폐기물 재료를 지난 후 베이스를 통해 열교환기(32)로 들어간다. 이를 위해 열교환기(32)의 베이스는 43에서 개방된다. 송풍기(40)에서 나온 고온 압축공기는 도관(44)을 통해 예열기(21)로 이송된다. 고온공기의 일부는 고온공기라인(27)을 지나 버너(18)에 공급된다.
스크린(22)상의 펠릿으로부터 급송된 휘발성 물질은 송풍기(45)에 의해 라인(46)을 지나 킬른에 곧바로 공급된다. 연도 가스 송풍기(47)가 제공됨으로써 연도 가스의 방출이 추가로 이루어진다. 열교환기(32)는 연도 가스 공간(52)을 둘러싸고 베이스부재(53)와 상부 부재(54)에 의해 폐쇄되는 하우징(51)내의 내화 라이닝(50)을 포함한다. 도관(31)에서 나온 연도 가스로부터 격리된 체임버(52)를 통해 공기를 통과시키는 고표면적 공기통로(55)가 사용된다. 공간(52)은 배기통(57)을 경유하여 연도(56)로 배출된다.
공기는 대기로부터 입구(60)를 통해 고표면 공기통로(55)로 빨아들여지고 공기통(42)과 소통하는 공기통(62)으로 방출되는 공기 배출구(61)를 통해 고표면 공기통로를 빠져나간다. 그런다음 공기는 고온공기도관(41)을 따라 송풍기(40)로 빨려들어갈 수도 있다.
제5도에 도시한 버너(18)는 블랭킹 판(17)에 장착되고 공기 체임버(64)를 한정하여 공기입구(65)를 통해 공기를 받아들이는 몸체부재(63)를 포함한다. 그안에 한정된 통로(67)를 구비한 제트 설치부(66)는 몸체부재(63)와 일체로 형성되며, 공기 체임버(64)내에 위치한다. 하우징(63)내에 제공된 분무 오리피스(72)내에 위치하는 분무구멍(71)쪽으로 테이퍼경사지는 제트(70)는 제트 설치부내에 동심적으로 설치되고 통로(67)와 동축적으로 배치된다. 공기 및 연료는 통로(67)로 공급되며, 공기는 동작캠프(75)의 제어하에서 슬라이더 밸브(74)에 의해 제어되는 포트(73)를 지나 공급된다.
패킹 너트 및 마개(80)를 통해 연장되고 모루부(81)에 의해 종료되는 피스톤형 침봉(77)은 통로(67)와 동축적으로 배치되는 확대 보어(76)내에 장착된다. 몸체(63)에 장착되는 스톱(83)과 피스톤형 침봉(77)에 장착되는 스톱(84) 사이에서 작동하는 스프링(82)은 침봉을 후방으로 밀어낸다. 솔레노이드(85)의 코어(86)가 피스톤형 침봉(77)의 모루부(81) 상을 가격하여 제트(70)의 장애를 제거할 수 있도록 주기적으로 트립된다.
제6도 및 제7도는 회전 가능하게 장착되는 회전자 봉(82)을 구비한 원통형 공간(81)을 한정하는 하우징을 포함하는 분쇄기를 예시한 것이다. 회전자 봉(82)에는 날(83)이 제공되어 있고, 베어링(85)에 의해 지지되는 샤프트(84)에 의해 하우징(80)에 장착된다. 회전자를 회전시키는 동력을 구동 샤프트(84)의 스플라인 구동단부(86)를 통해 전달된다.
하우징(80)의 전방부는 판(83)의 팁이 주행하는 그루브(90)를 구비한 폐쇄판(87)에 의해 폐쇄된다. 원통형 공간(81)으로 들어가는 입구(91)는 폐쇄판(87)내에 제공되며, 출구(92)는 장치의 외부로 방출시키기 위해 제공된다.
가정의 쓰레기 따위의 건조한 폐기물이 처리될 경우, 입구(91)와 출구(92)는 상기한 바와 같이 기능을 수행하고, 회전자의 회전방향은 제6도에 도시한 바와 같다. 그러나, 젖은 폐기물이 처리될 경우, 입구와 출구의 기능은 뒤바뀐다. 출구(92)에는 스크린(93)이 제공되어 크기가 큰 재료가 분쇄기를 빠져나가지 못하게 할 수도 있다.
제8도, 제9도 및 제10도에 예시한 펠리타이저의 실시예에 있어서는, 하우징(100)과, 하우징내에서 이동가능하며 복동식 유압 실린더(102)에 의해 동작가능한 핀-베어링 판(101)을 포함하는 펠리타이저가 제공된다. 스프링 타워(104), 스프링(105) 및 코넥팅 로드(106)에 의해 핀-베어링 판(101)에 연결되는 기공이 형성된 안내판(103)은 하우징내에서 빈 플레이트 아래에 설치된다. 하우징의 베이스는 기공이 형성된 고정 다이 판(107)에 의해 폐쇄된다. 핀 판(101)은 그에 견고히 부착되고 그 위치가 판(103)과 다이 판(107)내의 구멍에 대응하는 핀(110)을 구비한다. 사용시, 펠릿으로 형성될 수 있는 재료는, 예를들어 퍼그밀 사출기에 의해 안내판(103)과 다이 판(107)간에 한정된 공간(111)으로 공급된다. 스프링(105)에 의해 안내판(103)에 하중이 걸리면 핀(110)이 재료를 꿰뚫고 들어가기 전에 재료가 압축되어 다이 판(107)을 통해 펠릿이 형성된다.
제11도는 재료와 펠릿을 처리하는 전형적인 공정의 플로우 차트를 개략적으로 보인 것이다. 분쇄된 폐기물은 밀봉된 덤프 호퍼(210)로 이송되고, 그후에 폐기물 통(122) 내로 자기적으로 복구가능한 폐기물을 저장하는 자기 폐기물 분리기(121)로 이송된다. 비자기 폐기물은 콘베이어(123)에 의해 예비 파쇄기(124)로 이송되어 일차적으로 분쇄된다. 적절한 예비 파쇄기(124)는 일련의 원형 칼로 구성된다. 예비 파쇄기(124)로부터 폐기물은 콘베이어(125)에 의해 분쇄기 하우징(80) 내로 이송되며, 이곳에서 폐기물이 분쇄된다.
분쇄된 폐기물은 분쇄기 출구(92)를 통해 사이클론 분리기(126)로 이송되며, 여기서 폐기물은 공기와 분리된다. 침전된 폐기물은 사이클론(126)으로부터 모터(128)에 의해 구동되는 퍼그밀(127)로 방출되며, 여기서 폐기물은 수송관(131)을 경유하여 폐기물 및 슬러지 탱크(130)로부터 수송된 액체 폐기물의 적절한 비율로 제분된다. 슬러지와 액체의 비율과 형태는 조정가능하기 때문에 퍼그밀로 부터 사출기(132)에 의해 체임버(111), 펠리타이저(100)로 직접 사출될 수 있는 혼합재를 얻을 수 있다. 펠리타이저로부터 펠릿으로 형성된 폐기물은 롤러 코팅 드럼(133)으로 직접 낙하하고, 여기서 펠릿은 회전하여 마무리가 개선되고 및/또는 상기 언급한 바와 같이 플럭싱 약제로 피복된다. 코팅 드럼(133)으로부터 펠릿은 펠릿 호퍼(24)로 운반될 수도 있다. 그런다음 펠릿은 킬른내에서 소각되어 소정 형상의 폐기물 생성물로 변환된다.
본 발명이 예시한 실시예에 국한하여 설명되었지만, 이에 국한되지 않고 이후에 기재하는 특허청구의 범위의 정신과 범주를 벗어나지 않는 한 여러가지로 변형이 가능하다.
Claims (18)
- 폐기물을 접합제와 혼합하는 단계; 혼합물을 펠릿으로 형성하는 단계; 1300℃ 이상의 온도에 펠릿 덩어리 없이 혼합물을 소각하기 위하여 선택된 비-덩어리(non-agglomeration) 물질로 펠릿을 코팅하는 단계; 상기 코팅된 펠릿을 킬른(kiln)으로 공급하는 단계; 1300℃ 이상의 온도에서 상기 공급된 펠릿을 소각(firing)하는 단계; 상기 소각된 펠릿을 상기 킬른으로부터 방출하는 단계; 및 펠릿의 소각열중 적어도 일부분을 회복하고 재생하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리방법.
- 제1항에 있어서, 상기 폐기물 재료가 자체내에 접합제를 포함함을 특징으로 하는 폐기물 처리방법.
- 제1항에 있어서, 상기 폐기물 재료는 연소가능한 성분을 함유하거나, 연소가능한 재료가 소각전에 혼합물에 첨가됨을 특징으로 하는 폐기물 처리방법.
- 제1항에 있어서, 킬른은 로타리 다운드래프트 킬른임을 특징으로 하는 폐기물 처리방법.
- 제1항에 있어서, 펠릿화된 혼합물의 소각이 킬른내의 펠릿의 잔류시간을 변동시킴으로써 제어됨을 특징으로 하는 폐기물 처리방법.
- 제5항에 있어서, 상기 잔류시간은 킬른의 길이, 킬른의 경사도 및 회전율 중 하나 이상을 변동시킴으로써 변동됨을 특징으로 하는 폐기물 처리방법.
- 제1항에 있어서, 상기 킬른에서 배출된 연료가스가 대기로 배출되기 이전에 선택된 가스성분 및/또는 입자를 제거하기 위하여 침전 및/또는 세정에 의하여 처리되는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리방법.
- 제1항에 있어서, 상기 비-덩어리 물질은 규산 알루미늄(aluminum silicate) 및 내화성 흙중 하나인 것을 특징으로 하는 폐기물 처리방법.
- 제1항에 있어서, 상기 열회복단계는 킬른 연료가스 및 킬른 연소공기 사이의 열교환을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리방법.
- 제9항에 있어서, 가열된 킬른 연소공기의 적어도 일부분이 킬른으로 공급되기 이전에 그 온도를 상승시키기 위하여, 폐기물 펠릿을 통하여 지나가는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리방법.
- 제9항에 있어서, 상기 열교환 단계는, 상기 연료가스와 접촉하는 적어도 하나의 표면 및 킬른으로 공급되는 킬른 연소공기와 접촉하는 적어도 하나의 다른 표면을 가지는 열흡수재로 구성되어 있는 열교환기에 의하여 달성되는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리방법.
- 제11항에 있어서, 상기 열회복 단계는 킬른 몸체내부에 장착되어 있는 도관을 통하여 킬른 연소가스를 상기 열교환기로 전달하는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리방법.
- 제11항에 있어서, 상기 열교환기는 공기 온도의 제어가 상기 열교환기를 통한 공기흐름 비율을 제어하는 것에 의하여 달성되도록 하는 열용량을 가지는 내화성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리방법.
- 제4항에 있어서, 상기 회전 킬른은 원통형 상부부분 및 상기 상부부분 보다 작은 직경의 원통형 하부부분으로 이루어지는 킬른 몸체와, 펠릿화된 폐기물을 킬른 몸체로 공급하기 위한 공급수단과, 소각된 폐기물을 킬른 몸체로부터 제거하기 위한 방출수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리방법.
- 제14항에 있어서, 상기 방출수단은 방출되는 폐기물로부터 열을 회복하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리방법.
- 제15항에 있어서, 공기를 예열하기 위하여 킬른 연소가스의 적어도 일부분을 상기 방출된 폐기물을 관통하거나, 그 위로 지나가도록 함으로써, 상기 방출 폐기물로부터의 열회복이 달성되는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리방법.
- 제4항에 있어서, 상기 킬른내부에는 내화벽돌이 둘러져 있어서, 1300℃ 이상의 처리온도를 유지시키는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리방법.
- 제1항에 있어서, 상기 코팅된 펠릿이 열분해되기 이전에 소각되는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리방법.
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