KR102684498B1 - 폐기물소각로 및 폐기물소각로의 동작 방법 - Google Patents

Abstract

본 개시는 운전제어장치 의하여 제어되어 오염물질의 배출을 줄이기 위한 폐기물소각로의 제어 방법에 관한 것으로써, 폐기물소각로의 제어 방법은 제 1 혼합공기를 제 1 주입 영역 및 제 2 주입 영역 중 적어도 하나에서 연소실의 내부로 공급하는 단계, 제 2 혼합공기를 건조단 및 주연소단 중 적어도 하나에 공급하는 단계, 일반공기를 후연소단에 공급하는 단계, 및 일반공기를 제 3 주입 영역에서 연소실의 내부로 공급하는 단계를 포함하고, 제 1 주입 영역은 건조단 및 주연소단 중 적어도 하나의 상단에 위치하고, 제 2 주입 영역은 후연소단의 상단에 위치하며, 제 3 주입 영역은 주연소단 및 후연소단 중 적어도 하나의 상단에 위치할 수 있다.

Description

폐기물소각로 및 폐기물소각로의 동작 방법{WASTE INCINERATOR AND OPERATION METHOD THEREOF}

본 개시는 폐기물소각로 및 폐기물소각로의 동작 방법에 대한 것이다. 보다 구체적으로 폐기물소각로는 공기 및 재순환 배기가스를 이용하여 소각로의 연소를 최적화할 수 있다.

과학기술의 발달 및 현대인의 삶의 변화에 따라 폐기물의 종류 및 형태가 변화하고 있다. 현재 운영중인 폐기물 소각로는 과거의 일반적인 폐기물의 성상을 기준으로 설계되었으며 과거의 일반적인 폐기물을 효과적으로 처리하였다. 하지만 과거의 일반적인 폐기물을 기준으로 설계된 소각로가 현재의 폐기물을 처리할 때, 오염물질이 지나치게 발생하거나, 소각의 효율일 떨어지는 문제점이 있다.

예를 들어, 현재의 폐기물은 소각이 빠른 비닐, 플라스틱류 등의 함량이 과거에 비하여 높아서, 소각이 전단부에서 종료되는 현상 또는 화염온도가 지나치게 상승하는 현상이 빈번하게 나타난다. 화염의 온도가 지나치게 높은 경우, 섭씨1000도 내지 1200도를 기준으로 설계된 내화벽이 손상되거나, NOx, SOx, 및 CO 등의 오염물질이 많이 발생되는 문제점이 있다. 따라서, 폐기물의 성상이 달라지더라도 효율적으로 소각을 수행하며, 오염물질을 줄일 수 있는 소각로 설계가 필요하다.

본 개시는 폐기물의 성상이 달라지더라도 효율적으로 소각을 수행하며, 오염물질을 줄일 수 있는 소각로에 관한 것이다.

본 개시의 운전제어장치 의하여 제어되어 오염물질의 배출을 줄이기 위한 폐기물소각로의 제어 방법은 제 1 혼합공기를 제 1 주입 영역 및 제 2 주입 영역 중 적어도 하나에서 연소실의 내부로 공급하는 단계, 제 2 혼합공기를 건조단 및 주연소단 중 적어도 하나에 공급하는 단계, 일반공기를 후연소단에 공급하는 단계, 및 일반공기를 제 3 주입 영역에서 연소실의 내부로 공급하는 단계를 포함하고, 제 1 주입 영역은 건조단 및 주연소단 중 적어도 하나의 상단에 위치하고, 제 2 주입 영역은 후연소단의 상단에 위치하며, 제 3 주입 영역은 주연소단 및 후연소단 중 적어도 하나의 상단에 위치하고, 일반공기에 포함된 산소의 체적%는 제 2 혼합공기에 포함된 산소의 체적%보다 크거나 같고, 제 2 혼합공기에 포함된 산소의 체적%는 제 1 혼합공기에 포함된 산소의 체적%보다 크거나 같다.

본 개시의 폐기물소각로의 제어 방법의 제 1 혼합공기에 9체적%이상 12체적%이하의 산소가 포함되고, 제 2 혼합공기에 12체적%이상 17체적%이하의 산소가 포함되고, 일반공기는 19체적%이상 23체적%이하의 산소가 포함된다.

본 개시의 폐기물소각로의 제어 방법의 제 1 혼합공기를 제 1 주입 영역 및 제 2 주입 영역 중 적어도 하나에서 공급하는 단계는 혼합기가 재순환 배기가스 및 일반공기를 혼합하여 제 1 혼합공기를 생성하는 단계 및 생성된 제 1 혼합공기를 제 1 주입 영역 및 제 2 주입 영역 중 적어도 하나에서 공급하는 단계를 포함한다.

본 개시의 폐기물소각로의 제어 방법의 제 2 혼합공기를 건조단 및 주연소단 중 적어도 하나에 공급하는 단계는 제 1 혼합공기를 건조단 및 주연소단 중 적어도 하나의 하단으로 공급하는 단계 및 일반공기를 건조단 및 주연소단 중 적어도 하나의 측면에서 공급하는 단계를 포함한다.

본 개시의 폐기물소각로의 제어 방법의 제 2 혼합공기를 건조단 및 주연소단 중 적어도 하나에 공급하는 단계는 서브 혼합기가 재순환 배기가스 및 일반공기를 혼합하여 제 2 혼합공기를 생성하는 단계 및 생성된 제 2 혼합공기를 건조단 및 주연소단 중 적어도 하나에 공급하는 단계를 포함한다.

본 개시의 폐기물소각로의 제어 방법의 제 1 방향에 있어서 건조단의 제 1 길이는 전체길이의 0.15이상 0.3이하이고, 제 1 방향에 있어서, 주연소단의 제 2 길이는 전체길이의 0.2이상 0.55이하이고, 제 1 방향에 있어서, 후연소단의 제 3 길이는 전체길이의 0.3이상 0.5이하이고, 전체길이는 제 1 방향에 있어서 건조단, 주연소단, 및 후연소단의 총길이이며, 제 1 방향은 건조단에서 주연소단으로 향하는 방향 또는 주연소단에서 후연소단으로 향하는 방향이다.

본 개시의 폐기물소각로의 제어 방법의 제 1 혼합공기가 제 1 주입 영역에서 공급되는 방향은 제 1 방향 및 아래 방향이 이루는 제 1 사선방향이고, 제 1 혼합공기가 제 2 주입 영역에서 공급되는 방향은 제 1 방향의 반대 방향 및 아래 방향이 이루는 제 2 사선방향이며, 제 3 주입 영역은 제 1 주입 영역 및 제 2 주입 영역보다 높이 위치하고, 제 1 방향은 건조단에서 주연소단으로 향하거나 주연소단에서 후연소단으로 향하고 지면에 평행한 방향이다.

본 개시의 오염물질의 배출을 줄이기 위한 폐기물소각로는 폐기물을 연소실 내부로 반입하는 폐기물 투입구, 혼합기로부터 제 1 혼합공기를 공급받고, 윈드박스로부터 일반공기를 공급받아서 투입된 폐기물을 연소하여 오염된 배기가스를 생성하며, 건조단, 주연소단 및 후연소단 중 적어도 하나를 포함하는 연소실, 오염된 배기가스를 처리하여 재순환 배기가스를 생성하며, 폐열보일러, 반건식 세정탑, 백필터, 배기 유인송풍기 및 습식세정탑 중 적어도 하나를 포함하는 후처리부, 재순환 배기가스를 혼합기로 공급하기 위한 재순환 유인송풍기, 외부로부터 일반공기를 흡입하여 윈드박스로 공급하기 위한 압입송풍기, 일반공기를 일정한 압력으로 맞추고 필요한 곳에 공기를 공급하기 위한 윈드박스, 재순환 유인송풍기로부터 재순환 배기가스를 공급받고, 윈드박스로부터 일반공기를 공급받아서 제 1 혼합공기를 생성하는 혼합기를 포함한다.

본 개시의 폐기물소각로의 혼합기는 제 1 혼합공기를 제 1 주입 영역 및 제 2 주입 영역 중 적어도 하나를 통하여 연소실로 공급하고, 제 1 주입 영역은 건조단 및 주연소단 중 적어도 하나의 상단에 위치하고, 제 2 주입 영역은 후연소단의 상단에 위치한다.

본 개시의 폐기물소각로의 혼합기의 제 1 혼합공기 및 윈드박스의 일반공기가 건조단 및 주연소단 중 적어도 하나에 제 2 혼합공기로써 공급된다.

본 개시의 폐기물소각로의 혼합기는 제 1 혼합공기를 건조단 및 주연소단 중 적어도 하나의 하단을 통하여 공급하고, 윈드박스는 일반공기를 건조단 및 주연소단 중 적어도 하나의 측면을 통하여 공급한다.

본 개시의 폐기물소각로의 일반공기에 포함된 산소의 체적%는 제 2 혼합공기에 포함된 산소의 체적%보다 크거나 같고, 제 2 혼합공기에 포함된 산소의 체적%는 제 1 혼합공기에 포함된 산소의 체적%보다 크거나 같다.

본 개시의 폐기물소각로의 윈드박스가 일반공기를 후연소단의 측면 및 하단 중 적어도 하나를 통하여 공급하고, 윈드박스가 일반공기를 제 3 주입 영역을 통하여 연소실의 내부로 공급하며, 제 3 주입 영역은 주연소단 및 후연소단 중 적어도 하나의 상단에 위치한다.

본 개시의 폐기물소각로의 혼합기는 후처리부에서 생성된 재순환 배기가스 중 20%이상 40%이하를 공급받고 후처리부에서 생성된 재순환 배기가스의 양의 10%이상 30%이하의 양에 해당하는 일반공기를 공급받으며, 연소실은 후처리부에서 생성된 재순환 배기가스의 양의 30%이상 50%이하의 양에 해당하는 제 1 혼합공기를 공급받고, 후처리부에서 생성된 재순환 배기가스의 양의 50%이상 70%이하의 양에 해당하는 일반공기를 공급받는다.

본 개시의 폐기물소각로는 재순환 유인송풍기로부터 재순환 배기가스를 공급받고, 윈드박스로부터 일반공기를 공급받아서 제 2 혼합공기를 생성하는 서브 혼합기를 더 포함하고, 서브 혼합기가 재순환 배기가스 및 일반공기를 혼합하여 제 2 혼합공기를 생성하고, 제 2 혼합공기를 건조단 및 주연소단 중 적어도 하나의 하단 및 측면 중 적어도 하나에서 공급한다.

본 개시의 폐기물소각로는 폐열보일러, 반건식 세정탑, 백필터, 배기 유인송풍기 및 습식세정탑 중 적어도 하나를 포함하는 후처리부로부터 공급된 재순환 배기가스를 재순환 유인송풍기를 통하여 공급받고, 윈드박스로부터 일반공기를 공급받아서 제 1 혼합공기를 생성하고, 제 1 혼합공기를 연소실로 공급하는 혼합기를 포함하고, 혼합기는 재순환 배기가스를 선회혼합부의 내부로 유입시키는 배기가스유입부, 일반공기를 선회혼합부의 내부로 유입시키는 공기유입부, 배기가스유입부 및 공기유입부와 연결되며, 재순환 배기가스 및 일반공기를 혼합하여 제 1 혼합공기를 생성하며 혼합과정에서 생성되는 응축수를 배출하는 선회혼합부, 및 선회혼합부와 연결되고, 제 1 혼합공기를 배출하는 혼합가스 배출부를 포함하며, 제 1 혼합공기에 9체적%이상 12체적%이하의 산소가 포함된다.

본 개시의 폐기물소각로의 선회혼합부는 내부에 재순환 배기가스 및 일반공기가 혼합되기 위한 공간을 형성하고, 배기가스유입부 및 공기유입부가 연결된 혼합부외벽, 혼합부외벽을 관통하여 혼합부외벽의 내부로 삽입되고, 다시 혼합부외벽을 관통하여 혼합부외벽의 외부로 나오는 냉각수관, 혼합부외벽의 하단에 연결된 제 1 응축수 배출밸브를 포함하고, 배출부와 혼합부외벽이 연결되는 위치는 배기가스유입부 및 공기유입부와 혼합부외벽이 연결되는 위치보다 높다.

본 개시의 폐기물소각로의 냉각수관 내부에 냉각수가 공급되어 제 1 혼합공기에 포함된 수증기가 응결되어 혼합부외벽의 하부에 고이며, 혼합부외벽의 하부는 아래로 갈수록 반경이 줄어들어서 응축수를 수집하며, 응축수가 미리 결정된 임계량 이상인 경우, 제 1 응축수 배출밸브를 통하여 응축수가 혼합부외벽으로부터 외부로 배출된다.

본 개시의 폐기물소각로의 배기가스유입부 및 공기유입부는 혼합부외벽에 대하여 비스듬히 연결되어 재순환 배기가스 및 일반공기가 혼합부외벽의 내주면을 따라 선회하면서 혼합되도록 한다.

본 개시의 폐기물소각로의 배출부는 선회혼합부와 상단에서 결합하여 제 1 혼합공기를 수용하는 난류혼합기, 난류혼합기에 연결되어 난류혼합기의 제 1 혼합공기를 연소실로 공급하기 위한 혼합공기유량제어밸브, 및 난류혼합기의 하단에 연결되어 제 1 혼합공기에서 응결된 응축수를 배출하기 위한 제 2 응축수 배출밸브를 포함하고, 난류혼합기는 제 1 혼합공기가 난류를 형성하도록하고, 난류혼합기의 상단에서 하단으로 이동하도록 한다.

본 개시의 폐기물소각로의 혼합기는 제 1 혼합공기에 포함된 산소농도를 제어하기 위한 혼합기제어부, 및 선회혼합부 및 혼합가스 배출부 중 적어도 하나에 위치하고 산소농도를 측정하기 위한 산소농도센서를 포함하고, 혼합기제어부는 산소농도센서에 의해 측정된 제 1 혼합공기에 포함된 산소가 9체적%이하인 경우, 혼합기로 유입되는 일반공기의 양을 늘리거나 재순환 배기가스의 양을 줄이고, 혼합기제어부는 산소농도센서에 의해 측정된 제 1 혼합공기에 포함된 산소가 12체적%이상인 경우, 혼합기로 유입되는 일반공기의 양을 줄이거나 재순환 배기가스의 양을 늘린다.

본 개시의 폐기물소각로의 선회혼합부는 내부에 재순환 배기가스 및 일반공기가 혼합되기 위한 공간을 형성하고, 배기가스유입부 및 공기유입부가 연결된 혼합부외벽, 혼합부외벽의 내부에 위치하며, 혼합부외벽의 하부에 연결되어 상측으로 연장되는 혼합부내벽, 적어도 일부가 혼합부내벽의 내부에 위치하며, 혼합부외벽의 상단을 관통하는 배출관, 및 혼합부외벽의 하단에 연결된 제 1 응축수 배출밸브를 포함하고, 배출관은 배출부와 연결된다.

본 개시의 폐기물소각로의 혼합부외벽의 하부는 아래로 갈수록 반경이 줄어들어서 응축수를 수집하며, 혼합부내벽의 하단에는 응축수가 흐르기 위한 적어도 하나의 배수구가 형성되어 있으며, 응축수가 미리 결정된 임계량 이상인 경우, 제 1 응축수 배출밸브를 통하여 응축수가 혼합부외벽으로부터 외부로 배출된다.

또한, 상술한 바와 같은 본 개시의 소각로 제어 시스템의 동작 방법을 구현하기 위한 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다.

본 개시에 따른 폐기물 소각로는 FGR(Flue Gas Recirculation)을 이용한 MILD(Moderate or Intense Low-oxygen Dilution)-Combustion을 구현하여 소각로 내 고온부를 제거할 수 있다. 또한, 소각로 운영자는 안정적으로 소각로 운영할 수 있다.

보다 구체적으로 본 개시에 따른 폐기물소각로는 연소가 완료된 배기가스를 재순환하여 소각로 내 투입되는 공기와 혼합(산소 농도 희석)하고, 소각로 내 혼합가스를 주입하여 가연분의 반응속도를 지연시킴으로써 국부적인 고온영역을 해소하고 소각로 내 균일한 연소분위기를 조성할 수 있다.

또한, 국부적인 고온부 해소를 통해 소각로 내의 화격자 및 내화벽 손상을 방지할 수 있고, 클링커를 최소화할 수 있다. 또한 NOx, SOx, 및 CO 등과 같은 오염물질의 배출이 줄어들 수 있으며, 폐기물 소각로의 온도가 균일 해져서 폐기물소각로의 효율이 높아질 수 있다.

도 1는 본 개시의 일 실시예에 따른 운전제어장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 소각로 제어 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 소각로를 나타낸다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 연소실을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 운전제어장치의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 소각로를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 운전제어장치의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 개시의 다른 실시예에 따른 소각로를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 혼합기를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 혼합기를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 혼합기를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 폐기물소각로의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따라 연소실의 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 폐기물 소각로온도 분포를 나타낸다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 폐기물 소각로에서 생성되는 NOx의 농도의 분포를 나타낸다.
도 16은 본 개시의 일 실시예에 따른 혼합기의 효과를 나타내는 도면이다.

개시된 실시예의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 개시된 실시예에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 관련 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

본 명세서에서의 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수인 것으로 특정하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 복수의 표현은 문맥상 명백하게 복수인 것으로 특정하지 않는 한, 단수의 표현을 포함한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부"는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따르면 "부"는 프로세서 및 메모리로 구현될 수 있다. 용어 "프로세서" 는 범용 프로세서, 중앙 처리 장치 (CPU), 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서 (DSP), 제어기, 마이크로제어기, 상태 머신 등을 포함하도록 넓게 해석되어야 한다. 몇몇 환경에서는, "프로세서" 는 주문형 반도체 (ASIC), 프로그램가능 로직 디바이스 (PLD), 프로그램가능 로직 컨트롤러(PLC), 필드 프로그램가능 게이트 어레이 (FPGA) 등을 지칭할 수도 있다. 용어 "프로세서" 는, 예를 들어, DSP 와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들의 조합, DSP 코어와 결합한 하나 이상의 마이크로프로세서들의 조합, 또는 임의의 다른 그러한 구성들의 조합과 같은 처리 디바이스들의 조합을 지칭할 수도 있다.

용어 "메모리" 는 전자 정보를 저장 가능한 임의의 전자 컴포넌트를 포함하도록 넓게 해석되어야 한다. 용어 메모리는 임의 액세스 메모리 (RAM), 판독-전용 메모리 (ROM), 비-휘발성 임의 액세스 메모리 (NVRAM), 프로그램가능 판독-전용 메모리 (PROM), 소거-프로그램가능 판독 전용 메모리 (EPROM), 전기적으로 소거가능 PROM (EEPROM), 플래쉬 메모리, 자기 또는 광학 데이터 저장장치, 레지스터들 등과 같은 프로세서-판독가능 매체의 다양한 유형들을 지칭할 수도 있다. 프로세서가 메모리로부터 정보를 판독하고/하거나 메모리에 정보를 기록할 수 있다면 메모리는 프로세서와 전자 통신 상태에 있다고 불린다. 프로세서에 집적된 메모리는 프로세서와 전자 통신 상태에 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 실시예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 운전제어장치를 나타낸 도면이다.

운전제어장치(100)는 프로세서(110) 및 메모리(120)를 포함할 수 있다. 프로세서(110)는 메모리(120)에 저장된 명령어들을 수행할 수 있다.

도 1은 운전제어장치(100)에 대하여 설명한 것이지만 이에 한정되는 것은 아니다. 이하에서 설명할 서버(210)도 운전제어장치(100)와 동일한 구성을 포함할 수 있다. 또한 서버(210)는 프로세서(110) 및 메모리(120)를 포함할 수 있다. 프로세서(110)는 메모리(120)에 저장된 명령어들을 수행할 수 있다. 서버(210)는 운전제어장치(100)와 데이터를 주고받으면서 폐기물소각로를 제어할 수 있다.

도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 소각로 제어 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

소각로 제어 시스템(200)은 소각로를 제어할 수 있다. 소각로 제어 시스템(200)은 운전제어장치(100), 센서부(220), 및 서버(210)를 포함할 수 있다. 본 개시에서 소각로 제어 시스템(200)이 수행한다고 기재한 것은 소각로 제어 시스템(200)에 포함된 운전제어장치(100) 또는 서버(210) 중 적어도 하나에서 수행됨을 의미할 수 있다.

운전제어장치(100)는 PC, 스마트폰, PDA, 노트북, 데스크탑, 프로그램가능 로직 컨트롤러(PLC) 또는 웨어러블 디바이스 등을 포함할 수 있다. 운전제어장치(100)는 소각로에 위치한 장치이며, 센서부(220)로부터 데이터를 수집하고 소각로를 제어하기 위해 사용되는 장치일 수 있다. 운전제어장치(100)는 센서부(220)에 센서제어신호를 송신할 수 있다. 또한 운전제어장치(100)는 소각로의 다양한 위치에 설치되어 있는 센서부(220)로부터 센서 신호를 수신하여 저장할 수 있다. 또한 운전제어장치(100)는 사용자의 입력 또는 인공지능을 이용하여 운전설정정보를 제어할 수 있다. 운전설정정보는 소각로의 폐기물 투입여부, 송풍기의 송풍량, 송풍 댐퍼의 개도율, 대기오염물질을 저감하기 위한 약품투입량, 소각효율을 향상시키기 위한 약품투입량, 푸셔(화격자)의 동작 주기 또는 동작 횟수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 운전설정정보중의 하나인 송풍량은 송풍기와 연결된 전기 모터 인버터의 출력 주파수를 조정하여 제어할 수 있다.

센서부(220)는 소각로에 설치되어 있는 다양한 센서를 포함할 수 있다. 센서부(220)는 운전상태정보를 획득할 수 있다. 운전상태정보는 폐기물의 질량 정보, 공급유량 정보, 송풍유량 정보, 압력 정보, 저장 탱크에 대한 정보, 온도 정보, 습도정보, 배기가스에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 센서부(220)는 질량센서, 공급유량측정센서, 송풍유량측정센서, 압력센서, 레벨측정센서, 온도센서, 습도센서, 배기가스검출센서, 또는 배기가스농도측정센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

운전제어정보는 소각로를 운영하는 사용자에 의한 소각로의 조작과 관련된 정보일 수 있다. 운전제어정보에 포함된 정보의 종류는 운전설정정보에 포함된 정보의 종류와 동일하거나, 운전설정정보에 포함된 정보의 종류 중 일부일 수 있다. 운전제어정보는 폐기물 투입 여부 정보, 투입 폐기물의 무게, 투입 폐기물의 발열량, 투입 폐기물의 발열커브, 유인 송풍기의 송풍량, 압입 송풍기의 송풍량, 배기가스 재순환기 송풍기 송풍량, 송풍기 댐퍼의 개도율 정보, 대기오염물질을 저감하기 위한 약품투입량, 소각효율을 향상시키기 위한 약품투입량 또는 푸셔의 동작 정보 중 하나를 포함할 수 있다. 송풍량은 송풍기와 연결된 전기 모터 인버터의 예측 출력 주파수를 정보를 포함할 수 있다.

또한 소각로 제어 시스템은 서버(210)를 포함할 수 있다. 서버(210)는 운전제어장치(100)와 유무선으로 통신을 할 수 있다. 서버(210)는 운전제어장치(100)로부터 원격에 위치할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니고, 근접한 곳에 위치할 수도 있다. 서버(210)는 운전제어장치(100)로부터 데이터를 수신하여 저장하거나 처리할 수 있다. 서버(210)는 운전제어장치(100)로부터 운전상태정보, 운전설정정보, 또는 운전제어정보 중 적어도 하나를 수신할 수 있다. 운전상태정보, 운전설정정보 및 운전제어정보는 중 적어도 하나는 소각로의 운영상태를 나타내는 로그정보일 수 있다.

서버(210)는 운전제어장치(100)로부터의 데이터를 처리하여 결과정보를 획득할 수 있다. 결과정보는 운전상태정보, 운전설정정보 및 운전제어정보 중 적어도 하나에 기초하여 획득될 수 있다. 결과정보는 서버(210)가 자동으로 생성할 수도 있고, 원격의 사용자가 운전상태정보, 운전설정정보 및 운전제어정보 중 적어도 하나에 기초하여 서버(210)에 입력한 정보일 수 있다. 결과정보는 폐기물소각로를 최적으로 운영하기 위한 예측된 운전제어정보를 포함할 수 있다. 결과정보는 현재 상태에 기반하여 획득된 근 미래의 예측된 운전상태정보를 포함할 수 있다. 서버(210)는 결과정보를 운전제어장치(100)로 송신할 수 있다.

소각로에 있는 사용자는 결과정보에 포함된 예측된 운전상태정보 또는 예측된 운전제어정보에 기초하여 소각로를 제어할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 운전제어장치(100)는 결과정보를 출력하고, 소각로를 관리하는 근거리의 사용자가 결과정보를 확인하고 입력한 입력신호에 기초하여 소각로가 제어될 수 있다. 운전제어장치(100)는 예측된 운전상태정보를 출력하고, 소각로를 관리하는 근거리의 사용자가 결과정보를 확인하고 입력한 입력신호에 기초하여 소각로가 제어될 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예에 따르면, 운전제어장치(100)는 예측된 운전제어정보에 기초하여 소각로의 송풍기, 푸셔, 폐기물의 투입여부를 자동으로 제어할 수 있다. 보다 구체적으로 운전제어장치(100)는 예측된 운전제어정보에 기초하여 소각로의 폐기물의 투입여부, 송풍기의 송풍량, 송풍 댐퍼의 개도율, 대기오염물질을 저감하기 위한 약품투입량, 소각효율을 향상시키기 위한 약품투입량, 푸셔(화격자)의 동작 주기 또는 동작 횟수와 같은 운전설정정보를 자동으로 제어할 수 있다. 또한 운전설정정보중의 하나인 송풍량은 송풍기와 연결된 전기 모터 인버터의 출력 주파수를 조정하여 제어할 수 있다.

도 2에서는 소각로 제어 시스템(200)이 운전제어장치(100) 및 서버(210)를 포함하는 것으로 개시하였다. 하지만 소각로 제어 시스템(200)의 구성은 도 3에 한정되는 것은 아니다. 소각로 제어 시스템(200)은 서버(210)를 포함하지 않을 수 있다. 즉, 운전제어장치(100)는 원격의 장치로부터 도움을 받지 않고 소각로를 운영할 수도 있다. 위에서 설명한 서버(210)는 소각로의 원격에 위치할 수도 있고 소각로에 위치할 수도 있다. 또한, 운전제어장치(100)가 위에서 설명한 서버(210)를 포함할 수도 있다. 또한, 소각로 제어 시스템(200)은 운전제어장치(100)가 없이 원격의 서버(210)만을 포함할 수 있다. 즉, 운전제어장치(100)에서 수행되는 동작이 서버(210)에 의해 수행될 수도 있다.

소각로 제어 시스템(200)의 동작 방법에 대하여 이하에서 더 자세히 설명한다.

도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 소각로를 나타낸다.

본 계시에서 소각로(300)는 폐기물소각로와 동일한 의미일 수 있다. 소각로(300)는 연소실(310) 및 오염가스 처리시설부(340)를 포함할 수 있다. 연소실(310)에는 오염가스 처리시설부(340)가 결합되어 있을 수 있고, 오염가스 처리시설부(340)가 배출가스의 환경오염물질을 제거할 수 있다. 연소실(310)과 오염가스 처리시설부(340)는 기능적으로 구분될 뿐, 물리적으로 명확히 구분되는 구성이 아닐 수 있다. 오염가스 처리시설부(340)는 크게 후처리부(320) 및 굴뚝(330)을 포함할 수 있다.

소각로(300)는 폐기물을 연소실 내부로 반입하는 폐기물 투입구(350)를 포함할 수 있다. 운전제어장치(100)는 운전설정정보 및 운전제어정보 중 적어도 하나에 기초하여 폐기물의 투입량, 또는 시간당 투입횟수 등을 결정할 수 있다. 운전제어장치(100)는 운전설정정보 및 운전제어정보 중 적어도 하나에 기초하여 폐기물 투입구(350)로 폐기물을 투입할 수 있다. 폐기물 투입구(350)로 투입된 폐기물은 투입 푸셔에 의해 일정 시간 간격마다 소각로 내로 투입될 수 있다.

투입된 폐기물은 연소실(310)에서 소각될 수 있다. 연소실(310)은 1차 연소실(471)과 2차 연소실(472)을 포함할 수 있다. 1차 연소실(471)과 2차 연소실(472)에 대해서는 도 4와 함께 설명한다.

연소실(310)은 혼합기(360)로부터 제 1 혼합공기를 공급받고, 윈드박스(370)로부터 일반공기를 공급받아서 투입된 폐기물을 연소할 수 있다. 연소실(310)에서는 소각에 의하여 오염된 배기가스가 생성될 수 있다. 오염된 배기가스는 염화수소(HCl), 질소 산화물(NOx), 황산화물(SOx), 먼지, 일산화탄소(CO), 및 산소(O2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 연소실(310)은 건조단(410), 주연소단(420) 및 후연소단(430) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 연소실(310)에서 생성된 오염물질은 후처리부(320)에서 처리될 수 있다. 소각로의 건조단(410)에서는 폐기물 내의 수분증발이 이루어질 수 있고, 주연소단(420)에서는 휘발분이 연소될 수 있으며, 후연소단(430)에서는 고정탄소 연소 등의 연소과정이 이루어질 수 있다.

후처리부(320)는 오염된 배기가스를 처리하여 재순환 배기가스를 생성할 수 있다. 후처리부(320)는 폐열보일러(321), 반건식세정탑(반건식반응탑; 322), 백필터(여과집진시설; 323), 배기유인송풍기(324), 및 습식세정탑(스크러버; 325) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 후처리부(320)는 연소공기의 산성가스 및 대기오염물질을 제거하는 선택적비촉매환원장치(SNCR), 및 원심력집진시설(사이클론), 선택적촉매환원장치(SCR) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.

굴뚝(330)은 연소가스를 대기 중으로 배출하는 구성일 수 있다. 소각로에 포함된 유인송풍기는 연소가스가 굴뚝을 통하여 대기 중으로 배출되도록 유도할 수 있다.

소각로(300)는 재순환 유인송풍기(365)를 포함할 수 있다. 재순환 유인송풍기(365)는 재순환 배기가스를 혼합기(360)로 공급할 수 있다. 재순환 유인송풍기(365)는 후처리부(320)에 의하여 처리가 끝난 재순환 배기가스의 일부를 혼합기(360)로 공급할 수 있다. 보다 구체적으로, 후처리부(320)는 오염된 배기가스를 처리하여 배출 배기가스를 생성할 수 있으며, 그 중 일부를 재순환 배기가스로써 재순환 유인송풍기(365)에 의하여 혼합기(360)로 공급될 수 있다. 배출 배기가스는 FGR(Flue Gas Recirculation)일 수 있다. 혼합기(360)로 공급되지 않은 나머지 배출 배기가스는 굴뚝(330)을 통하여 외부로 배출될 수 있다.

굴뚝으로 배출되는 배출 배기가스의 양에 대한 혼합기(360)로 공급되는 배출 배기가스의 양은 비율은 미리 결정될 수 있다. 예를 들어, (혼합기(360)로 공급되는 배출 배기가스의 양)/(굴뚝으로 배출되는 배출 배기가스의 양)은 1/4이상 2/3이하일 수 있다. 즉, 전체 배출 배기가스 중 20%이상 40%이하를 재순환 배기가스로써, 혼합기(360)에 공급될 수 있다. 여기서 전체 배출 배기가스는 후처리부(320)에서 생성된 재순환 배기가스를 의미할 수 있다. 또는, (혼합기(360)로 공급되는 배출 배기가스의 양)/(굴뚝으로 배출되는 배출 배기가스의 양)은 3/7일 수 있다. 즉, 혼합기(360)에 공급되는 재순환 배기가스는 전체 배출 배기가스 중 30%일 수 있다. 혼합기(360)로 공급되는 배출 배기가스의 양 및 굴뚝으로 배출되는 배출 배기가스의 양은 질량 또는 부피를 의미할 수 있다.

소각로(300)는 압입송풍기(375)를 포함할 수 있다. 압입송풍기(375)는 외부로부터 일반공기를 흡입하여 윈드박스(370)로 공급할 수 있다.

소각로(300)는 윈드박스(370)를 포함할 수 있다. 윈드박스(370)는 일반공기를 일정한 압력으로 맞추고 소각로(300)의 필요한 곳에 일반공기를 공급할 수 있다.

소각로(300)는 혼합기(360)를 포함할 수 있다. 혼합기(360)는 재순환 유인송풍기(365)로부터 재순환 배기가스를 공급받고, 윈드박스(370)로부터 일반공기를 공급받아서 제 1 혼합공기를 생성할 수 있다.

혼합기(360)에 공급되는 일반공기의 양 및 재순환 배기가스의 양의 비율은 미리 결정되어 있을 수 있다. 혼합기(360)는 후처리부(320)에서 생성된 재순환 배기가스 중 20%이상 40%이하를 공급받을 수 있다. 또한 혼합기(360)는 후처리부(320)에서 생성된 재순환 배기가스의 양의 10%이상 30%이하의 양에 해당하는 일반공기를 공급받을 수 있다. 또한, (혼합기(360)에 공급되는 일반공기의 양)/(혼합기(360)에 공급되는 재순환배기가스의 양)은 1/4이상 1/2이하일 수 있다. 보다 구체적으로 (혼합기(360)에 공급되는 일반공기의 양)/(혼합기(360)에 공급되는 재순환배기가스의 양)은 1/3일 수 있다. 즉, 혼합기(360)에 공급되는 재순환 배기가스 및 일반공기의 비율은 3:1일 수 있다. 여기서 양은 부피 또는 질량일 수 있다.

연소실(310)은 윈드박스(370)로부터 일반공기를 공급받고, 혼합기(360)로부터 제 1 혼합공기를 공급받을 수 있다. 연소실(310)은 후처리부(320)에서 생성된 재순환 배기가스의 양의 30%이상 50%이하의 양에 해당하는 제 1 혼합공기를 혼합기(360)로부터 공급받을 수 있다. 또한, 연소실(310)은 후처리부에서 생성된 재순환 배기가스의 양의 50%이상 70%이하의 양에 해당하는 일반공기를 윈드박스(370)로부터 공급받을 수 있다. 또는, 연소실에 유입되는 제 1 혼합공기의 양 및 일반공기의 양의 비율은 미리 결정될 수 있다. 예를 들어, (연소실에 유입되는 제 1 혼합공기의 양)/(일반공기의 양)은 1/3이상 3/4이하일 수 있다. 보다 구체적으로 (연소실에 유입되는 제 1 혼합공기의 양)/(일반공기의 양)은 2/3일 수 있다. 즉, 연소실에 공급되는 제 1 혼합공기 및 일반공기의 비율을 2:3일 수 있다. 여기서 양은 부피 또는 질량일 수 있다.

기존의 소각로에서 연소실에 공급되는 일반공기의 양이 100이라면, 본 개시의 소각로는 연소실(310)에 60의 일반공기 및 40의 제 1 혼합공기를 공급할 수 있다. 기존 소각로에서 연소실에 공급되는 기체의 양과 본 개시의 소각로의 연소실에 공급되는 기체의 양은 거의 동일 할 수 있다. 본 개시의 소각로의 연소실에 공급되는 기체의 양은 기존의 소각로와 같을 수 있으나, 기체를 구성하는 물질의 농도비는 다를 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 소각로는 재순환 배기가스를 이용하여 연소실(310)의 내부의 산소의 농도를 기존의 소각로에 비하여 낮출 수 있다. 이를 통해 폐기물의 연소반응을 지연하여 단시간에 일부의 폐기물 소각이 완료되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 소각로 내 투입되는 공기의 일부를 배가스로 대체함으로써 기존과 동일한 열전달량과 함께 소각로 내 당량비를 최적화 할 수 있다.

이와 같은 혼합기(360)에 공급되는 일반공기의 양 및 재순환 배기가스의 양의 비율 및 연소실에 유입되는 제 1 혼합공기의 양 및 일반공기의 양의 비율을 따르는, 본 개시의 소각로(300)에 의하면, 소각로 내 1차 연소실(471)의 온도를 균일하게 할 수 있어, 화격자 및 내화벽 손상이 줄어들고, 클링커 형성이 최소화되며, 오염물질(NOx, SOx, CO)의 생성을 억제할 수 있다. 이는 전산해석을 통해 검증되었고, 다양한 문헌자료를 통해 유사한 결과를 확인할 수 있다.

운전제어장치(100)는 연소실(310)에 투입되는 폐기물의 양과 발열량, 폐기물 투입 크레인의 계량기에서 측정된 질량데이터를 측정하고, 푸셔(화격자)의 이동속도 및 정지속도 등을 제어할 수 있다. 또한 운전제어장치(100)는 연소실(310)에 포함된 온도센서에서 검출하는 온도 및 압력센서에서 검출하는 압력과 1,2차 압입송풍기의 송풍량, 배기가스 재순환 송풍량, 유인송풍기의 송풍량 및 폐열보일러(321)에 포함된 센서를 통해 검출되는 변수 및 선택적비촉매환원장치(SNCR), 원심력집진시설(사이클론), 반건식세정탑(322), 습식세정탑(325), 백필터(323), 선택적촉매환원장치(SCR), 굴뚝(330)에서 검출하는 염화수소(HCl), 질소 산화물(NOx), 황산화물(SOx), 먼지, 일산화탄소(CO), 및 산소(O2) 중 적어도 하나를 고려하여 소각로의 운전을 제어할 수 있으며, 이러한 제어를 선택적으로 수행할 수도 있다.

이와 같이 운전제어장치(100)는 보일러의 증기발생량과 소각로 출구온도를 감지하고 이들을 분석함으로써 소각로를 제어할 수 있다. 이 때, 보일러 증기발생량, 증기 온도, 증기 압력, 폐기물의 성상과 발열량, 압입송풍기의 공기량(송풍량), 배기가스 재순환기 송풍량, 유인송풍기의 송풍량, 공급장치(feeder), 화격자(grate; 푸셔)의 속도, 및 염화수소(HCl), 질소 산화물(NOx), 황산화물(SOx), 먼지, 일산화탄소(CO), 산소(O2) 중 적어도 하나는 운전제어장치(100)가 소각로를 제어하기 위한 주요 변수 값일 수 있다.

도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 연소실을 설명하기 위한 도면이다. 또한 도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 운전제어장치의 동작을 나타낸 흐름도이다.

연소실(310)은 건조단(410), 주연소단(420) 및 후연소단(430) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 폐기물 투입구(350)를 통하여 폐기물이 연소실 내부로 투입되면, 폐기물은 건조단(410), 주연소단(420) 및 후연소단(430)으로 이동하면서 소각될 수 있다.

연소실(310)은 1차 연소실(471) 및 2차 연소실(472)을 포함할 수 있다. 1차 연소실(471) 및 2차 연소실(472)은 명확히 구분되는 공간일 수 있다. 예를 들어 1차 연소실(471) 및 2차 연소실(472)은 제 3 주입 영역(443)을 기준으로 구분될 수 있다. 제 3 주입 영역(443)은 경계(470)부터 시작될 수 있다. 즉, 1차 연소실(471) 및 2차 연소실(472)은 경계(470)를 기준으로 구분될 수 있다. 즉, 경계(470)의 상부는 2차 연소실(472)이고 경계(470)의 하부는 1차 연소실(471)일 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니며 1차 연소실(471) 및 2차 연소실(472)은 경계(473)를 기준으로 구분될 수도 있다. 즉, 경계(473)의 상부는 2차 연소실(472)이고, 경계(473)의 하부는 1차 연소실(471)일 수 있다. 또한 경계(470) 내지 경계(473)는 중간 지대이고, 경계(470)의 하부는 1차 연소실(471)이고, 경계(473)의 상부는 2차 연소실(472)일 수도 있다. 환경부의 '생활폐기물 소각시설 설치운영지침 해설서 개정본(2012)'에 따르면, 1차 연소실(471) 및 2차 연소실(472)은 명확히 구분되는 개념이므로 통상의 기술자라면 1차 연소실(471)에 기체를 공급하는 것과 2차 연소실(472)에 기체를 공급하는 것은 서로 다른 기술적특징을 가짐이 명확하다.

1차 연소실(471)은 건조단(410), 주연소단(420), 및 후연소단(430)을 포함하는 공간일 수 있다. 1차 연소실(471)은 폐기물을 연소시키고, 가연성 가스를 발생시킬 수 있다. 1차 연소실(471)에서 발생한 가연성 가스는 1차 연소실(471)보다 작은 반경을 가지는 2차 연소실(472)로 이동할 수 있다. 2차 연소실(472)은 1차 연소실(471)에서 발생한 가연성 가스를 완전 연소시킬 수 있으며 오염된 배기가스를 발생시킬 수 있다. 이미 설명한 바와 같이 오염된 배기가스는 후처리부(320)에 의하여 정화될 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 건조단(410), 주연소단(420) 및 후연소단(430)의 제 1 방향에 대한 길이는 미리 결정될 수 있다. 제 1 방향은 건조단(410)에서 주연소단(420)으로 향하는 방향 또는 주연소단(420)에서 후연소단(430)으로 향하는 방향일 수 있다. 제 1 방향에 있어서 건조단(410)의 제 1 길이는 전체길이의 0.15이상 0.3이하일 수 있다. 또한, 제 1 방향에 있어서 주연소단의 제 2 길이는 전체길이의 0.2이상 0.55이하일 수 있다. 또한, 제 1 방향에 있어서, 후연소단의 제 3 길이는 전체길이의 0.3이상 0.5이하일 수 있다. 여기서 전체길이는 제 1 방향에 있어서 건조단(410), 주연소단(420), 및 후연소단(430)의 총길이일 수 있다.

또한, 제 1 방향에 있어서 제 1 길이는 전체길이의 0.15이상 0.3이하일 수 있다. 제 1 방향에 있어서 제 1 길이에 제 2 길이를 합한 길이는 전체길이의 0.5이상 0.7이하일 수 있다. 제 3 길이는 전체길이에서 제 1 길이 및 제 2 길이를 차감한 것과 같을 수 있다. 이와 같이 각 단에서의 산화제 조건(산소농도, 유량배분)을 독립적으로 유입할 수 있어 폐기물의 소각속도를 조절할 수 있다. 이를 통해 소각로 내 1차 연소로의 온도를 균일하게 하여 화격자 및 내화벽의 손상을 방지하고, 클링커를 최소화하며, 오염물질 배출을 억제 할 수 있다.

이하, 도 4 및 도 5와 함께 운전제어장치(100)의 동작에 대하여 설명한다.

운전제어장치(100)는 오염물질의 배출을 줄이기 위해 폐기물 소각로(300)를 제어할 수 있다. 보다 구체적으로 운전제어장치(100)는 연소실(310)에 공급되는 공기의 종류 및 양을 제어할 수 있다.

운전제어장치(100)는 제 1 혼합공기를 제 1 주입 영역 및 제 2 주입 영역 중 적어도 하나에서 연소실(310)의 내부로 공급하는 단계(510)를 수행할 수 있다. 제 1 주입 영역(441) 및 제 2 주입 영역(442) 중 적어도 하나는 1차 연소실(471)에 제 1 혼합공기를 공급할 수 있다. 또한, 제 1 주입 영역(441) 및 제 2 주입 영역(442) 중 적어도 하나는 1차 연소실(471)에 배치될 수 있다. 이미 설명한 바와 같이 1차 연소실(471)은 2차 연소실(472)과 다를 수 있다.

여기서 제 1 주입 영역(441)은 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나의 상단(상측)에 위치할 수 있다. 제 1 주입 영역(441)은 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나의 상측에 위치한 천장에 형성될 수 있다. 제 1 혼합공기는 제 1 주입 영역으로부터 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나를 향하여 공급될 수 있다. 제 1 혼합공기는 일반공기보다 산소의 양이 적으므로 폐기물투입구(350)로부터 투입된 폐기물의 연소반응속도를 일반공기에서보다 늦출 수 있다.

또한, 제 2 주입 영역(442)은 후연소단(430)의 상단(상측)에 위치할 수 있다. 제 2 주입 영역(442)은 후연소단(430)의 상측에 위치한 천장에 형성될 수 있다. 제 1 혼합공기는 제 2 주입 영역으로부터 주연소단(420) 및 후연소단(430) 중 적어도 하나를 향하여 공급될 수 있다.

제 1 주입 영역(441) 및 제 2 주입 영역(442) 에 공급된 제 1 혼합공기는 건조단(410), 주연소단(420) 및 후연소단(430)에서 소각되어 배출되는 배가스를 1차 연소실에서 내부순환되도록 유도하여 체류시간을 늘리고 배가스가 1차 연소실 영역에서 넓고 균일하게 반응이 일어나도록 한다. 제 1 주입 영역(441) 및 제 2 주입 영역(442)에서 제 1 혼합공기의 공급방향은 배가스를 1차 연소실에서 내부순환되도록 유도하기 위한 방향일 수 있다.

제 1 혼합공기가 제 1 주입 영역에서 공급되는 방향은 제 1 방향 및 아래 방향이 이루는 제 1 사선방향(481)일 수 있다. 제 1 사선방향(481)은 지면에 평행한 방향과 아래 방향이 이루는 방향일 수 있다. 제 1 혼합공기가 제 1 주입 영역(441)에서 공급되는 방향은 공기공급통로(노즐)의 형성 방향 의하여 결정될 수 있다. 즉, 제 1 주입 영역(441)에 형성된 공기공급통로의 형성방향은 제 1 방향 및 아래 방향이 이루는 제 1 사선방향(481)일 수 있다. 여기서 제 1 방향은 건조단(410)에서 주연소단(420)으로 향하거나 주연소단(420)에서 후연소단(430)으로 향하고 지면에 평행한 방향일 수 있다. 본 개시의 다양한 실시예에 따르면 제 1 혼합공기가 제 1 주입 영역(441)에서 공급되는 방향은 아래 방향일 수 있다. 아래 방향은 지면에 수직한 방향일 수 있다.

제 1 혼합공기가 제 2 주입 영역(442)에서 공급되는 방향은 제 1 방향의 반대 방향 및 아래 방향이 이루는 제 2 사선방향(482)일 수 있다. 제 2 사선방향(482)은 지면에 평행한 방향과 아래 방향이 이루는 방향일 수 있다. 제 1 혼합공기가 제 2 주입 영역(442)에서 공급되는 방향은 공기공급통로의 형성 방향 의하여 결정될 수 있다. 즉, 제 2 주입 영역(442)에 형성된 공기공급통로의 형성방향은 제 1 방향의 반대 방향 및 아래 방향이 이루는 제 2 사선방향(482)일 수 있다. 본 개시의 다양한 실시예에 따르면 제 1 혼합공기가 제 2 주입 영역(422)에서 공급되는 방향은 아래 방향일 수 있다. 아래 방향은 지면에 수직한 방향일 수 있다.

제 2 사선방향(482)이 지면과 이루는 각이 크다면 제 1 사선방향(481)이 지면과 이루는 각이 작을 수 있다. 제 2 사선방향(482)이 지면과 이루는 각이 작다면 제 1 사선방향(481)이 지면과 이루는 각이 클 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 제 1 사선방향(481)과 제 2 사선방향(482)에 의하여, 제 1 주입 영역(441) 및 제 2 주입 영역(442)에서 공급되는 제 1 혼합공기는 배가스가 1차 연소실에서 내부순환하도록 유도할 수 있다. 배가스는 1차 연소실에서 지면에 평행한 축을 중심으로 시계방향 또는 반시계방향으로 순환할 수 있다. 또는 배가스는 제 1 사전방향(481) 및 제 2 사선방향(482)에 의하여 1차 연소실에서 지면에 수직한 축을 중심으로 회전할 수도 있다.

본 개시의 소각로(300)가 제 1 혼합공기를 제 1 주입 영역 및 제 2 주입 영역 중 적어도 하나에서 연소실(310)의 내부로 공급하여서, 연소실(310)의 내부에는 MILD 연소의 조건이 달성될 수 있다. 이에 따라 1차 연소실 내의 균일한 온도가 달성되어 화격자 및 내화벽 손상이 줄어들고, 클링커 형성이 최소화되며, 오염물질 생성을 억제할 수 있다.

운전제어장치(100)는 제 2 혼합공기를 건조단 및 주연소단 중 적어도 하나에 공급하는 단계(520)를 수행할 수 있다. 제 2 혼합공기는 제 1 혼합공기와 다를 수 있다. 보다 구체적으로 일반공기에 포함된 산소의 체적%는 제 2 혼합공기에 포함된 산소의 체적%보다 크거나 같고, 제 2 혼합공기에 포함된 산소의 체적%는 제 1 혼합공기에 포함된 산소의 체적%보다 크거나 같을 수 있다. 더 구체적으로 제 1 혼합공기에 9체적%이상 12체적%이하의 산소가 포함될 수 있다. 또한, 제 2 혼합공기에 12체적%이상 17체적%이하의 산소가 포함될 수 있다. 또한, 일반공기에 19체적%이상 23체적%이하의 산소가 포함될 수 있다. 일반공기는 21체적%의 산소가 포함될 수 있다. 또한 재순환 배기가스에는 4체적%이상 8.5체적%이하의 산소가 포함될 수 있다. 이는 재순환 배기가스에 포함된 산소의 비율은 소각로를 운영함에 따라 달라질 수 있는데 소각로의 운행 시작시에는 재순환 배기가스에 7체적%이상 12체적%이하의 산소가 포함될 수 있다. 하지만 운행이 진행됨에 따라 재순환 배기가스에는 4체적%이상 10체적%이하의 산소가 포함될 수 있다.

제 2 혼합공기는 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나의 측면(451, 452)에서 공급되거나 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나의 하단(461, 462)(하측)에서 공급할 수 있다. 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나의 측면(451, 452)에는 공기를 공급하기 위한 적어도 하나의 공기공급통로가 형성되어 있을 수 있다. 제 2 혼합공기는 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나의 측면(451, 452)에 형성된 적어도 하나의 공기공급통로를 통하여 공급될 수 있다. 또한, 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나의 하단(461, 462)에는 기체를 공급하기 위한 적어도 하나의 공기공급통로가 형성되어 있을 수 있다. 제 2 혼합공기는 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나의 하단(461, 462)에 형성된 적어도 하나의 공기공급통로를 통하여 공급될 수 있다. 단계(520)의 효과를 설명하기 위하여 도 13을 잠시 참조한다.

도 13은 본 개시의 일 실시예에 따라 연소실의 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 13을 참조하면 본 개시의 소각로(300)가 달성하고자 하는 조건은 연소실(310) 내의 투입산소의 농도가 10.5체적%이상 16.5체적%이하이고 연소실(310)의 온도가 섭씨 1000도이상 1200이하인 영역(1310)이다. 산소의 농도가 10.5체적%이상 16.5체적%이하라는 것은 일반공기보다 산소의 농도가 낮다는 것을 의미할 수 있다.

본 개시의 소각로(300)가 건조단(410)에 제 2 혼합공기를 공급하여, 건조단(410) 부근은 일반공기보다 낮은 산소농도를 가질 수 있다. 즉, 본 개시의 소각로(300)가 건조단(410)에 제 2 혼합공기를 공급하여, 건조단(410)에는 도 13의 부상화염 영역의 혼합공기가 투입될 수 있다, 또는 건조단(410)에 부상화염 영역에 근접한 무화염연소 영역의 혼합공기가 투입될 수도 있다. 이를 통해 건조단(410)에서의 연소반응속도가 지연되고, 빠르게 소각되는 폐플라스틱, 합성수지 등이 폐기물이 건조단(410)에서 소각이 완료되는 현상을 방지할 수 있다.

또한, 본 개시의 소각로(300)가 주연소단(420)에 제 2 혼합공기를 공급하여, 주연소단(420) 부근은 일반공기보다 낮은 산소농도를 가질 수 있다. 즉, 본 개시의 소각로(300)가 주연소단(420)에 제 2 혼합공기를 공급하여, 주연소단(420)에 도 13의 부상화염 영역의 혼합공기를 투입될 수 있다. 또는 주연소단(420)에 부상화염 영역에 근접한 무화염연소 영역의 혼합공기가 투입될 수도 있다. 이에 따라 주연소단(420)에서의 연소 반응이 지연되고, 연소가 빠른 일부 폐기물(목재류, 면류 등)의 가연분이 주연소단(420)에서 연소가 완료되는 것을 방지하고 후연소단(430)까지 점진적으로 연소가 진행될 수 있게 한다. 이에 따라 1차 연소실 내의 균일한 온도가 달성되어 화격자 및 내화벽 손상이 줄어들고, 클링커 형성이 최소화되며, 오염물질 생성을 억제할 수 있다.

다시 도 5를 참조하면, 운전제어장치(100)는 일반공기를 후연소단(430)에 공급하는 단계(530)를 수행할 수 있다. 일반공기는 후연소단(430)의 측면(453)에서 공급되거나 후연소단(430)의 하단(463)에서 공급할 수 있다. 즉, 윈드박스(370)가 일반공기를 후연소단(430)의 측면 및 하단 중 적어도 하나를 통하여 공급할 수 있다. 후연소단(430)의 측면(453)에는 기체를 공급하기 위한 적어도 하나의 공기공급통로가 형성되어 있을 수 있다. 일반공기는 후연소단(430)의 측면(453)에 형성된 적어도 하나의 공기공급통로를 통하여 공급될 수 있다. 또한, 후연소단(430)의 하단(463)에는 기체를 공급하기 위한 적어도 하나의 공기공급통로가 형성되어 있을 수 있다. 일반공기는 후연소단(430)의 하단(463)에 형성된 적어도 하나의 공기공급통로를 통하여 공급될 수 있다.

본 개시의 소각로(300)가 후연소단(430)에 일반공기를 공급하여서, 후연소단(430)에서 잔여 가연분의 연소가 완료될 수 있고, 회분 내 강열감량이 최소화 되도록 할 수 있다.

운전제어장치(100)는 일반공기를 제 3 주입 영역(443)에서 연소실(310)의 내부로 공급하는 단계(540)를 수행할 수 있다. 즉, 윈드박스(370)가 일반공기를 제 3 주입 영역(443)을 통하여 연소실의 내부로 공급할 수 있다. 제 3 주입 영역은 주연소단(420) 및 후연소단(430) 중 적어도 하나의 상단(상측)에 위치할 수 있다. 제 3 주입 영역(443)은 제 1 주입 영역(441) 및 제 2 주입 영역(442)보다 높이 위치할 수 있다. 제 3 주입 영역(443)은 연소실(310)에서 후처리부(320)로 향하는 관에 위치할 수 있다. 제 3 주입 영역(443)은 2차 연소실(472)에 위치할 수 있다. 제 3 주입 영역(443)은 2차 연소실(472)의 측면을 따라 형성된 적어도 하나의 노즐을 포함할 수 있다.

일반공기가 제 3 주입 영역(443)에서 공급되는 방향은 제 1 방향 및 아래 방향이 이루는 제 3 사선방향(483) 또는 제 1 방향의 반대 방향 및 아래 방향이 이루는 제 4 사선방향(484)을 포함할 수 있다. 일반공기가 제 3 주입 영역(443)에서 공급되는 방향은 지면에 평행한 방향 및 아래 방향이 이루는 사선방향일 수 있다. 사선 방향은 제 3 사선방향(483) 및 제 4 사선방향(484)을 포함할 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 일반공기가 제 3 주입 영역(443)에서 공급되는 방향은 지면에 평행한 방향이거나, 지면에 평행한 방향 및 위 방향이 이루는 사선방향일 수 있다.

일반공기가 제 3 주입 영역(443)에서 공급되는 방향은 공기공급통로의 형성 방향 의하여 결정될 수 있다. 즉, 제 3 주입 영역(443)에 형성된 공기공급통로의 형성 방향은 제 3 사선방향(483) 및 제 4 사선방향(484)중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제 3 주입 영역(443)에 형성된 공기공급통로는 연소실(310)에서 후처리부(320)로 향하는 관의 내주면을 따라 적어도 한 개가 형성되어 있을 수 있다. 일반공기는 제 3 주입 영역(443)에 제 3 사선방향(483) 및 제 4 사선방향(484) 이외의 방향으로 공급될 수도 있다.

제 3 주입 영역(443)이 2차 연소실(472)에 형성되어 있으므로, 제 3 주입 영역(443)으로 공급된 일반공기는 1차 연소실(471)에서 폐기물이 연소되고 생성된 가연성 가스와 혼합되어 연소될 수 있다. 1차 연소실(471)에는 폐기물을 연소하기 위하여 많은 양의 공기가 공급되며, 폐기물이 활발히 연소되므로 1차 연소실(471)은 2차 연소실(472)보다 기압이 높을 수 있다. 즉, 1차 연소실(471)에서 생성된 가연성 가스는 2차 연소실(472)로 흐를 수 있다. 또한, 2차 연소실(472)의 가스가 다시 1차 연소실(471)로 역류하기 힘들 수 있다.

도 5에서 단계(510) 내지 단계(540)는 순차적으로 수행될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 단계(510) 내지 단계(540)는 동시에 수행될 수 있으며, 도 5와 다른 순서로 수행될 수도 있다.

도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 소각로를 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 도 4를 더 자세히 나타낸 도면이다. 이하 도 6와 함께 소각로(300)에 대하여 설명한다.

연소실(310)에는 폐기물의 연소를 위한 일반공기가 공급될 수 있다. 연소실(310)의 일반공기 공급시스템을 이하에서 설명한다. 연소실(310)의 하부에 설치된 제 1 연소공기노즐(미도시)은 건조단(410), 주연소단(420) 및 후연소단(430) 중 적어도 하나에 일반공기를 제공할 수 있다. 운전제어장치(100)는 하부에 설치된 제 1 연소공기노즐의 끝단 유속이 미리 정해진 값 이상으로 유지되도록 제어할 수 있다. 압입송풍기(375)에 의하여 윈드박스(370)에 공기가 공급되며 윈드박스(370)는 연소실(310)내의 필요공기량을 공급해 주는 역할을 할 수 있다. 윈드박스(370)의 일반공기는 밸브(611)를 통하여 건조단(410)에 공급될 수 있다. 윈드박스(370)의 일반공기는 밸브(612)를 통하여 주연소단(420)에 공급될 수 있다. 윈드박스(370)의 일반공기는 밸브(613)를 통하여 후연소단(430)의 측면(453)으로 공급될 수 있다. 윈드박스(370)의 일반공기는 밸브(614)를 통하여 후연소단(430)의 하단으로 공급될 수 있다.

연소실(310)의 2차 연소공기 공급시스템을 살펴보면 연소실(310)의 상부에 설치된 제 2 연소공기노즐(미도시)은 제 3 주입 영역(443)에 형성되어 있을 수 있다. 상부에 운전제어장치(100)는 설치된 제 2 연소공기노즐의 출구 노즐의 끝단 유속이 미리 정해진 값 이상으로 유지되도록 제어할 수 있다. 윈드박스(370)의 일반공기는 밸브(615)를 통하여 연소실(310)내로 공급될 수 있다. 밸브(615)가 열리는 경우, 일반공기는 제 3 주입 영역(443)을 통하여 연소실(310)내로 공급될 수 있다.

도 6에서 하나의 압입송풍기(375) 및 하나의 윈드박스(370)를 제 3 주입 영역(443), 건조단(410), 주연소단(420) 및 후연소단(430) 중 적어도 하나에 일반공기를 공급하는 것으로 표시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제 3 주입 영역(443), 건조단(410), 주연소단(420) 및 후연소단(430) 중 적어도 하나에 일반공기를 공급하는 압입송풍기 및 윈드박스는 별도로 구비될 수 있다.

연소실(310)에는 폐기물의 연소를 위한 재순환 배기가스가 공급될 수 있다. 연소실(310)의 재순환 배기가스의 공급시스템을 이하에서 설명한다. 연소실(310)의 하부에 설치된 제 3 연소공기노즐(미도시)은 건조단(410), 주연소단(420) 및 후연소단(430) 중 적어도 하나에 혼합공기를 제공할 수 있다. 운전제어장치(100)는 하부에 설치된 제 3 연소공기노즐의 끝단 유속이 미리 정해진 값 이상으로 유지되도록 제어할 수 있다. 재순환 유인송풍기(365) 의하여 혼합기(360)에 재순환 배기가스가 공급되며 윈드박스(370)에 의하여 일반공기가 혼합기(360)에 공급될 수 있다. 혼합기(360)는 연소실(310)내의 필요공기량을 공급해 주는 역할을 할 수 있다. 혼합기(360)의 제 1 혼합공기는 밸브(621)를 통하여 건조단(410)에 공급될 수 있다. 혼합기(360)의 제 1 혼합공기는 밸브(622)를 통하여 주연소단(420)에 공급될 수 있다.

연소실(310)의 상부에 설치된 제 4 연소공기노즐(미도시)은 연소실(310)의 상단에 혼합공기를 제공할 수 있다. 제 4 연소공기노즐은 제 1 주입 영역(441) 및 제 2 주입 영역(442) 중 적어도 하나에 형성되어 있을 수 있다. 운전제어장치(100)는 상부에 설치된 제 4 연소공기노즐의 출구 노즐의 끝단 유속이 미리 정해진 값 이상으로 유지되도록 제어할 수 있다. 혼합기(360)의 제 1 혼합공기는 밸브(623)를 통하여 연소실(310)에 공급될 수 있다. 밸브(623)가 열리는 경우, 제 1 혼합공기는 제 1 주입 영역(441)을 통하여 연소실(310)내로 공급될 수 있다. 혼합기(360)의 제 1 혼합공기는 밸브(624)를 통하여 연소실(310)에 공급될 수 있다. 밸브(624)가 열리는 경우, 제 1 혼합공기는 제 2 주입 영역(442)을 통하여 연소실(310)내로 공급될 수 있다.

이하 도 6과 함께 도 7에 대하여 설명한다.

도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 운전제어장치의 동작을 나타낸 흐름도이다.

운전제어장치(100)는 제 1 혼합공기를 제 1 주입 영역(441) 및 제 2 주입 영역(442) 중 적어도 하나에서 공급하기 위하여 다음과 같은 과정을 수행할 수 있다. 운전제어장치(100)는 혼합기(360)가 재순환 배기가스 및 일반공기를 혼합하여 제 1 혼합공기를 생성하는 단계(710)를 수행할 수 있다. 이미 설명한 바와 같이 혼합기(360)는 재순환 배기가스를 재순환 유인송풍기(365)를 통하여 후처리부(320)로부터 공급받을 수 있다. 또한 혼합기(360)는 일반공기를 윈드박스(370)로부터 공급받을 수 있다.

혼합기(360)는 제 1 혼합공기에 포함된 산소농도를 제어하기 위한 혼합기제어부를 포함할 수 있다. 혼합기제어부는 운전제어장치(100)에 포함되는 구성일 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 혼합기제어부는 운전제어장치(100)와 별도의 구성일 수도 있다. 혼합기(360)는 산소농도를 측정하기 위한 산소농도센서를 포함할 수 있다. 산소농도센서는 선회혼합부 및 혼합가스 배출부 중 적어도 하나에 위치할 수 있다. 선회혼합부 및 혼합가스 배출부는 혼합기(360)의 구성으로써, 추후 설명한다.

혼합기제어부는 산소농도센서에 의해 측정된 제 1 혼합공기에 포함된 산소가 9체적%이하인 경우, 혼합기(360)로 유입되는 일반공기의 양을 늘리거나 재순환 배기가스의 양을 줄일 수 있다. 혼합기제어부는 산소농도센서에 의해 측정된 제 1 혼합공기에 포함된 산소가 12체적%이상인 경우, 혼합기(360)로 유입되는 일반공기의 양을 줄이거나 재순환 배기가스의 양을 늘릴 수 있다. 혼합기제어부는 윈드박스(370)와 혼합기(360)의 사이에 있는 밸브 및 재순환 유인송풍기(365)와 혼합기(360)의 사이에 있는 밸브를 제어하여 혼합기(360)로 유입되는 일반공기의 양 또는 재순환 배기가스의 양을 제어할 수 있다.

운전제어장치(100)는 생성된 제 1 혼합공기를 제 1 주입 영역(441) 및 제 2 주입 영역(442) 중 적어도 하나에서 연소실(310)로 공급하는 단계(510)를 수행할 수 있다. 즉, 혼합기(360)는 제 1 혼합공기를 제 1 주입 영역 및 제 2 주입 영역 중 적어도 하나를 통하여 연소실로 공급할 수 있다. 여기서 제 1 주입 영역(441)은 건조단 및 주연소단 중 적어도 하나의 상단(상부)에 위치하고, 제 2 주입 영역(442)은 후연소단의 상단에 위치할 수 있다. 단계(510)에 대해서는 이미 설명하였으므로 중복되는 설명은 생략한다.

운전제어장치(100)는 제 2 혼합공기를 건조단 및 주연소단 중 적어도 하나에 공급하는 단계(520)를 수행하기 위하여 다음과 같은 과정을 더 수행할 수 있다. 도 6을 참조하면, 혼합기(360)의 제 1 혼합공기 및 윈드박스(370)의 일반공기가 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나에 제 2 혼합공기로써 공급될 수 있다. 즉, 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나에서 일반공기와 제 1 혼합공기가 혼합되어 제 2 혼합공기가 생성될 수 있다. 일반공기 및 제 1 혼합공기에 포함된 산소의 체적%는 윈드박스(370) 및 혼합기(360)에서 일정하게 유지되므로 운전제어장치(100)는 건조단 및 주연소단 중 적어도 하나에 공급하는 제 1 혼합공기 및 일반공기의 유량을 조절하여 건조단 및 주연소단 중 적어도 하나에서 제 2 혼합공기가 생성되도록 할 수 있다.

보다 구체적으로 운전제어장치(100)는 제 1 혼합공기를 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나의 하단(하측)으로 공급하는 단계(720)를 수행할 수 있다. 즉, 혼합기(360)는 제 1 혼합공기를 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나의 하단(하측)을 통하여 공급할 수 있다. 또한, 운전제어장치(100)는 일반공기를 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나의 측면(451 및 452 중 적어도 하나)에서 공급하는 단계(730)를 수행할 수 있다. 즉, 윈드박스(370)는 일반공기를 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나의 측면(451 및 452 중 적어도 하나)을 통하여 공급할 수 있다.

단계(510), 단계(720), 및 단계(730)는 동시에 수행될 수 있다. 단계(510), 단계(720), 및 단계(730)의 사이에는 순서가 없을 수 있다.

제 1 혼합공기 및 일반공기는 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나에 동시에 공급될 수 있다. 제 1 혼합공기 및 일반공기는 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나에서 혼합되어 제 2 혼합공기로써 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나에 공급될 수 있다. 즉, 소각로(300)는 제 1 혼합공기 및 일반공기를 혼합하여 제 2 혼합공기를 생성할 수 있다. 또한 제 2 혼합공기가 혼합되는 장소는 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나일 수 있다.

단계(720)는 제 1 혼합공기를 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나의 하단으로 공급하고, 단계(730)는 일반공기를 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나의 측면(451 및 452 중 적어도 하나)에서 공급하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 단계(720)에서 소각로(300)는 제 1 혼합공기를 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나의 측면(451 및 452 중 적어도 하나)으로 공급하고, 단계(730)에서 소각로(300)는 일반공기를 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나의 하단에서 공급할 수도 있다.

소각로(300)는 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나의 하단으로 유입되는 제 1 혼합공기의 양(부피 또는 유량)을 측정하는 센서 및 제 1 혼합공기에 포함된 산소의 농도를 측정하는 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 소각로(300)는 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나의 측면(451 및 452 중 적어도 하나)에서 유입되는 일반공기의 양(부피 또는 유량)을 측정하는 센서 및 일반공기에 포함된 산소의 농도를 측정하는 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 운전제어장치(100)는 제 1 혼합공기의 양, 제 1 혼합공기에 포함된 산소의 농도, 일반공기의 양, 및 일반공기에 포함된 산소의 농도에 기초하여 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나에 공급되는 제 2 혼합공기에 포함된 산소의 농도를 획득할 수 있다. 운전제어장치(100)는 제 2 혼합공기에 12체적%이상 17체적%이하의 산소가 포함되도록 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 운전제어장치(100)는 센서에 의해 측정된 제 2 혼합공기에 포함된 산소가 12체적%이하인 경우, 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나로 유입되는 일반공기의 양을 늘리거나 제 1 혼합공기의 양을 줄일 수 있다. 운전제어장치(100)는 센서에 의해 측정된 제 2 혼합공기에 포함된 산소가 17체적%이상인 경우, 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나로 유입되는 일반공기의 양을 줄이거나 제 1 혼합공기의 양을 늘릴 수 있다. 운전제어장치(100)는 혼합기(360)와 건조단(410)의 사이에 있는 밸브(621)를 제어하여 건조단(410)의 하단으로 유입되는 제 1 혼합공기의 양을 제어할 수 있다. 운전제어장치(100)는 혼합기(360)와 주연소단(420)의 사이에 있는 밸브(622)를 제어하여 주연소단(420)의 하단으로 유입되는 제 1 혼합공기의 양을 제어할 수 있다. 또한, 운전제어장치(100)는 윈드박스(370)와 건조단(410)의 사이에 있는 밸브(611)를 제어하여 건조단(410)의 측면(451)으로 유입되는 일반공기의 양을 제어할 수 있다. 또한, 운전제어장치(100)는 윈드박스(370)와 주연소단(420)의 사이에 있는 밸브(612)를 제어하여 주연소단(420)의 측면(452)으로 유입되는 일반공기의 양을 제어할 수 있다.

도 8은 본 개시의 다른 실시예에 따른 소각로를 설명하기 위한 도면이다.

도 8 중 도 6과 다른 점을 이하에서 설명한다. 도 8에 대한 설명 중 생략된 것은 도 6의 설명에 의하여 설명될 수 있다.

제 2 혼합공기를 건조단 및 주연소단 중 적어도 하나에 공급하는 단계(520)는 다음과 같은 과정이 더 포함될 수 있다.

소각로는 재순환 유인송풍기(365)로부터 재순환 배기가스를 공급받고, 윈드박스(370)로부터 일반공기를 공급받아서 제 2 혼합공기를 생성하는 서브 혼합기(810)를 더 포함할 수 있다. 서브 혼합기(810)는 재순환 배기가스 및 일반공기를 혼합하여 제 2 혼합공기를 생성하고, 제 2 혼합공기를 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나의 하단 및 측면 중 적어도 하나에서 공급할 수 있다.

서브 혼합기(810)는 재순환 배기가스를 재순환 유인송풍기(365)를 통하여 후처리부(320)로부터 공급받을 수 있다. 또한 서브 혼합기(810)는 일반공기를 윈드박스(370)로부터 공급받을 수 있다. 서브 혼합기(810)는 제 2 혼합공기를 생성할 수 있다. 즉, 서브 혼합기(810)는 재순환 배기가스 및 일반공기를 혼합하여 제 2 혼합공기를 생성하는 단계를 수행할 수 있다.

서브 혼합기(810)는 선회혼합부 및 혼합가스 배출부 중 적어도 하나에 위치하고 산소농도를 측정하기 위한 산소농도센서를 포함할 수 있다. 서브 혼합기(810)의 선회혼합부 및 혼합가스 배출부는 혼합기(360)의 선회혼합부 및 혼합가스 배출부와 동일한 구조를 가질 수 있다.

운전제어장치(100)는 산소농도센서에 의해 측정된 제 2 혼합공기에 포함된 산소가 12체적%이하인 경우, 서브 혼합기(810)로 유입되는 일반공기의 양을 늘리거나 재순환 배기가스의 양을 줄일 수 있다. 운전제어장치(100)는 산소농도센서에 의해 측정된 제 2 혼합공기에 포함된 산소가 17체적%이상인 경우, 서브 혼합기(810)로 유입되는 일반공기의 양을 줄이거나 재순환 배기가스의 양을 늘릴 수 있다. 운전제어장치(100)는 윈드박스(370)와 서브 혼합기(810)의 사이에 있는 밸브 및 재순환 유인송풍기(365)와 서브 혼합기(810)의 사이에 있는 밸브를 제어하여 서브 혼합기(810)로 유입되는 일반공기의 양 또는 재순환 배기가스의 양을 제어할 수 있다.

운전제어장치(100)는 생성된 제 2 혼합공기를 건조단 및 주연소단 중 적어도 하나에 공급하는 단계를 수행할 수 있다. 운전제어장치(100)는 서브 혼합기(810)와 건조단(410)의 사이에 있는 밸브(821)를 제어하여 건조단(410)의 하단으로 유입되는 제 2 혼합공기의 양을 제어할 수 있다. 운전제어장치(100)는 서브 혼합기(810)와 건조단(410)의 사이에 있는 밸브(823)를 제어하여 건조단(410)의 측면(451)으로 유입되는 제 2 혼합공기의 양을 제어할 수 있다. 운전제어장치(100)는 서브 혼합기(810)와 주연소단(420)의 사이에 있는 밸브(822)를 제어하여 주연소단(420)의 하단으로 유입되는 제 2 혼합공기의 양을 제어할 수 있다. 운전제어장치(100)는 서브 혼합기(810)와 주연소단(420)의 사이에 있는 밸브(824)를 제어하여 주연소단(420)의 측면(452)으로 유입되는 제 2 혼합공기의 양을 제어할 수 있다.

도 8에 따르면 서브 혼합기(810)에 의하여 혼합된 제 2 혼합공기를 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나에 공급하므로, 일정한 농도의 제 2 혼합공기가 건조단(410) 및 주연소단(420) 중 적어도 하나에 공급될 수 있다. 따라서 제 2 혼합공기를 공급하기 위한 제어의 부담이 줄어들 수 있다.

도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 혼합기를 나타내는 도면이다. 또한, 도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 혼합기를 나타내는 도면이다.

폐기물 소각로(300)는 혼합기(360)를 포함할 수 있다. 혼합기(360)는 폐열보일러, 반건식 세정탑, 백필터, 배기 유인송풍기 및 습식세정탑 중 적어도 하나를 포함하는 후처리부(320)로부터 공급된 재순환 배기가스를 재순환 유인송풍기(365)를 통하여 공급받을 수 있다. 후처리부(320)는 굴뚝(330)의 직전까지 포함되는 설비를 포함할 수 있다. 재순환 배기가스는 굴뚝으로부터 배출되기 직전의 배출 배기가스일 수 있다. 또한 혼합기(360)는 윈드박스(370)로부터 일반공기를 공급받을 수 있다. 혼합기(360)는 재순환 배기가스 및 일반공기를 혼합하여 제 1 혼합공기를 생성할 수 있다. 또한 혼합기(360)는 제 1 혼합공기를 연소실로 공급할 수 있다.

도 9를 참조하면 혼합기(360)는 유입부(910)를 포함할 수 있다. 유입부(910)는 배기가스유입부(911) 및 공기유입부(912)를 포함할 수 있다. 배기가스유입부(911)는 재순환 배기가스를 선회혼합부(920)의 내부로 유입시킬 수 있다. 공기유입부(912)는 일반공기를 선회혼합부(920)의 내부로 유입시킬 수 있다. 배기가스유입부(911) 및 공기유입부(912)를 설명하기 위하여 도 10을 잠시 참조한다.

도 10은 도 9의 혼합기(360)를 A-A'라인으로 자른 단면을 나타낸다. 배기가스유입부(911) 및 공기유입부(912)는 혼합부외벽(921)에 대하여 비스듬히 연결되어 재순환 배기가스 및 일반공기가 혼합부외벽의 내주면 및 냉각수관(922)의 외주면 사이를 따라 선회(1010)하면서 혼합되도록 할 수 있다. 유입부(910)가 혼합부외벽(921)과 이루는 각(1020)은 5도이상 10도이하일 수 있다.

이와 같이 재순환 배기가스 및 일반공기가 혼합부외벽의 내주면 및 냉각수관(922)의 외주면 사이를 따라 선회(1010)하므로 재순환 배기가스 및 일반공기가 혼합부외벽의 내부에 오랫동안 머무를 수 있으며, 재순환 배기가스 및 일반공기가 효율적으로 혼합되어 제 1 혼합공기가 생성될 수 있다.

다시 도 9를 참조하면, 혼합기(360)는 선회혼합부(920)를 포함할 수 있다. 선회혼합부(920)는 배기가스유입부(911) 및 공기유입부(912)와 연결될 수 있다. 선회혼합부(920)는 재순환 배기가스 및 일반공기를 혼합하여 제 1 혼합공기를 생성하며 혼합과정에서 생성되는 응축수를 배출할 수 있다. 제 1 혼합공기는 제 1 혼합공기 전체 체적의 9체적%이상 12체적%이하의 산소가 포함될 수 있다.

혼합기(360)는 혼합가스 배출부(930)를 포함할 수 있다. 혼합가스 배출부(930)는 선회혼합부와 연결되고, 제 1 혼합공기를 배출할 수 있다. 혼합가스 배출부(930)에서 배출된 제 1 혼합공기는 연소실(310)에 공급될 수 있다. 보다 구체적으로 혼합가스 배출부(930)에서 배출된 제 1 혼합공기는 제 1 주입영역, 제 2 주입 영역, 주연소단, 및 건조단 중 적어도 하나로 공급될 수 있다. 제 1 주입영역, 제 2 주입 영역, 주연소단, 및 건조단 중 적어도 하나로 공급되는 제 1 혼합공기의 양은 유량제어밸브(931)에 의하여 제어될 수 있다. 운전제어장치(100)는 유량제어밸브(931)를 제어할 수 있다.

혼합가스 배출부, 및 선회혼합부 중 적어도 하나에는 산소농도센서가 배치될 수 있다. 운전제어장치(100)는 산소농도센서로부터 산소농도를 수신할 수 있다. 운전제어장치(100)는 수신된 산소농도에 기초하여 혼합기(360)에 의하여 생성되는 제 1 혼합공기 중의 산소 농도가 9체적%이상 12체적%이하가 되도록 제어할 수 있다. 보다 구체적으로 운전제어장치(100)는 공기유입부(912)의 일반공기의 양을 제어하거나, 배기가스유입부(911)의 재순환 배기가스의 양을 제어하여 제 1 혼합공기 중의 산소 농도가 9체적%이상 12체적%이하가 되도록 제어할 수 있다

선회혼합부(920)는 혼합부외벽(921)을 포함할 수 있다. 혼합부외벽(921)은 내부에 재순환 배기가스 및 일반공기가 혼합되기 위한 공간을 형성할 수 있다. 또한 혼합부외벽(921)에 배기가스유입부 및 공기유입부가 연결되어 재순환 배기가스 및 일반공기가 혼합부외벽(921)의 내부로 유입될 수 있다

선회혼합부(920)는 냉각수관(922)을 포함할 수 있다. 냉각수관(922)은 혼합부외벽(921)을 관통하여 혼합부외벽(921)의 내부로 삽입될 수 있다. 냉각수관(922)이 혼합부외벽(921)의 내부로 삽입되도록 관통하는 위치는 혼합부외벽(921)의 하단일 수 있다. 냉각수관(922)이 혼합부외벽(921)의 내부로 삽입되도록 관통하는 위치는 유입부(910)의 부근일 수 있다.

또한 냉각수관(922)은 다시 혼합부외벽(921)을 관통하여 혼합부외벽(921)의 외부로 나올 수 있다. 냉각수관(922)이 혼합부외벽(921)의 외부로 빠져나오도록 관통하는 위치는 혼합부외벽(921)의 상단일 수 있다.

냉각수관(922)에 의하여 냉각수는 재순환 배기가스 및 일반공기와 직접적인 접촉을 하지 않을 수 있다. 다만 냉각수관(922)의 내부의 냉각수에 의하여 재순환 배기가스 및 일반공기의 온도는 낮아질 수 있다.

선회혼합부(920)는 혼합부외벽(921)의 하단에 연결된 제 1 응축수 배출밸브(923)를 포함할 수 있다. 냉각수에 의하여 재순환 배기가스, 일반공기, 및 제 1 혼합공기 중 적어도 하나로부터 응결된 수분이 제 1 응축수 배출밸브(923)에 의하여 외부로 배출될 수 있다.

보다 구체적으로, 냉각수관(922) 내부에 냉각수가 공급될 수 있다. 냉각수의 온도는 10도씨이상 35도씨이하일 수 있다. 재순환 배기가스, 일반공기, 및 제 1 혼합공기에 포함된 수증기는 냉각수에 의하여 응결되어 혼합부외벽(921)의 하부에 고일 수 있다. 혼합부외벽의 하부는 아래로 갈수록 반경이 줄어들어서 응축수를 수집하도록 설계되어 있을 수 있다. 제 1 응축수 배출밸브(923)는 혼합부외벽(921)의 최하단에 위치할 수 있다. 운전제어장치(100)는 센서로부터 측정된 혼합부외벽(921)의 하단의 응축수의 양을 수신할 수 있다. 센서는 수량측정센서일 수 있다. 센서는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 응축수가 미리 결정된 임계량 이상인 경우, 운전제어장치(100)는 제 1 응축수 배출밸브(923)를 통하여 응축수가 혼합부외벽으로부터 외부로 배출되도록 할 수 있다. 따라서 응축수가 충분히 모이지 않았을 때는 제 1 응축수 배출밸브(923)가 닫혀있으므로 혼합부외벽(921)의 밀폐가 이루어질 수 있고, 제 1 혼합공기가 효율적으로 생성될 수 있다.

운전제어장치(100)는 혼합부외벽(921)의 하단에 응축수가 미리 결정된 최저량 이상을 유지하도록 제어할 수 있다. 즉, 운전제어장치(100)는 응축수가 미리 결정된 임계량 이상인 경우, 제 1 응축수 배출밸브(923)를 열고, 응축수가 최저량 이하인 경우 닫을 수 있다. 여기서 미리 결정된 임계량은 최저량보다 클 수 있다. 운전제어장치(100)는 응축수가 최저량 이상을 유지하도록 함으로써, 제 1 혼합공기가 제 1 응축수 배출밸브(923)를 통하여 배출되는 것을 방지할 수 있다.

혼합가스 배출부(930)와 혼합부외벽(921)이 연결되는 위치(940)는 배기가스유입부(911) 및 공기유입부(912)와 혼합부외벽(921)이 연결되는 위치보다 높을 수 있다. 따라서 배기가스유입부(911) 및 공기유입부(912)로부터 혼합부외벽(921)의 내부로 유입된 재순환 배출가스 및 일반공기는 혼합부외벽(921)의 내주면 내지 냉각수관(922)의 외주면을 따라 선회하면서 천천히 상승 이동하여 혼합가스 배출부(930)로 이동할 수 있다. 이와 같이 재순환 배기가스 및 일반공기가 혼합부외벽의 내부에 오랫동안 머무를 수 있으며, 재순환 배기가스 및 일반공기가 효율적으로 혼합되어 제 1 혼합공기가 생성될 수 있다.

혼합가스 배출부(930)는 난류혼합기(932), 혼합공기 유량제어밸브(931), 제 2 응축수 배출밸브(933)를 포함할 수 있다.

난류혼합기(932)는 선회혼합부(920)와 상단에서 결합할 수 있다. 난류혼합기(932)는 제 1 혼합공기를 수용할 수 있다. 선회혼합부(920)의 내주면 내지 냉각수관(922)의 외주면의 사이를 따라 선회하던 제 1 혼합공기기가 난류혼합기(932)로 유입되고, 흐름의 방향이 갑작스럽게 변화하므로, 난류혼합기(932)에는 난류혼합영역이 형성될 수 있다. 또한, 난류혼합기(932)는 제 1 혼합공기가 난류를 형성하도록 하고, 제 1 혼합공기가 난류혼합기(932)의 상단에서 하단으로 천천히 이동하도록 할 수 있다. 따라서 재순환 배출가스 및 일반공기는 원활히 혼합되어 제 1 혼합공기가 생성될 수 있다.

혼합공기 유량제어밸브(931)는 난류혼합기(932)에 연결되어 난류혼합기(932)의 제 1 혼합공기를 연소실로 공급할 수 있다. 유량제어밸브(931)는 제 1 주입 영역, 제 2 주입 영역, 주연소단, 및 건조단 중 적어도 하나에 대하여 각각 형성될 수 있다. 유량제어밸브(931)는 3개일 수 있다. 예를 들어, 유량제어밸브(931)는 제 1 주입 영역 및 제 2 주입 영역을 위한 밸브, 건조단(410)을 위한 밸브, 및 주연소단을 위한 밸브를 포함할 수 있다. 운전제어장치(100)는 유량제어밸브(931)를 제어하여 제 1 주입 영역, 제 2 주입 영역, 주연소단, 및 건조단 중 적어도 하나에 공급되는 제 1 혼합공기의 양을 제어할 수 있다.

제 2 응축수 배출밸브(933)는 난류혼합기(932)의 하단에 연결되어 제 1 혼합공기에서 응결된 응축수를 배출할 수 있다. 난류혼합기(932)의 하부는 아래로 갈수록 반경이 줄어들어서 응축수를 수집하도록 설계되어 있을 수 있다. 제 2 응축수 배출밸브(933)는 난류혼합기(932)의 최하단에 위치할 수 있다. 운전제어장치(100)는 센서로부터 측정된 난류혼합기(932)의 하단의 응축수의 양을 수신할 수 있다. 난류혼합기(932)의 하단의 응축수가 미리 결정된 임계량 이상인 경우, 운전제어장치(100)는 제 2 응축수 배출밸브(933)를 통하여 응축수가 난류혼합기(932)로부터 외부로 배출되도록 할 수 있다. 따라서 응축수가 충분히 모이지 않았을 때는 제 2 응축수 배출밸브(933)가 닫혀있으므로 난류혼합기(932)의 밀폐가 이루어질 수 있고, 제 1 혼합공기가 효율적으로 생성될 수 있다.

운전제어장치(100)는 난류혼합기(932)의 하부에 응축수가 미리 결정된 최저량 이상을 유지하도록 제어할 수 있다. 즉, 운전제어장치(100)는 응축수가 미리 결정된 임계량 이상인 경우, 제 2 응축수 배출밸브(933)를 열고, 응축수가 최저량 이하인 경우 닫을 수 있다. 여기서 미리 결정된 임계량은 최저량보다 클 수 있다. 운전제어장치(100)는 난류혼합기(932)의 하단의 응축수가 최저량 이상을 유지하도록 함으로써, 제 1 혼합공기가 제 2 응축수 배출밸브(933)를 통하여 배출되는 것을 방지할 수 있다. 난류혼합기(932)의 하단의 응축수의 최저량과 혼합부외벽(921)의 하단의 응축수의 최저량은 서로 다를 수 있다. 또한, 난류혼합기(932)의 하단의 응축수의 미리 결정된 임계량과 혼합부외벽(921)의 하단의 응축수의 미리 결정된 임계량은 서로 다를 수 있다.

도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 혼합기를 나타내는 도면이다.

도 11의 설명 중 일부는 도 9의 설명과 동일하다. 따라서 도 11의 설명 중 도 9와 동일한 설명은 생략한다.

선회혼합부(920)는 혼합부외벽(1121), 혼합부내벽(1122), 배출관(1123), 및 제 1 응축수 배출밸브(1124) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

혼합부외벽(1121)은 내부에 재순환 배기가스 및 일반공기가 혼합되기 위한 공간을 형성할 수 있다. 또한, 혼합부외벽(1121)은 배기가스유입부(911) 및 공기유입부(912)가 연결될 수 있다. 배기가스유입부(911) 및 공기유입부(912)는 혼합부외벽(1121)의 하부에 연결될 수 있다. 배기가스유입부(911) 및 공기유입부(912)와 혼합부외벽(1121)의 연결은 도 10과 같을 수 있다. 배기가스유입부(911) 및 공기유입부(912)를 통해 혼합부외벽(1121)의 내부로 진입한 기체의 이동 방향은 혼합부외벽(1121)의 내주면의 접선과 같은 방향일 수 있다. 따라서 재순환 배기가스와 일반공기는 혼합부외벽(1121)의 내주면 내지 혼합부내벽(1122)의 외주면을 따라 선회할 수 있다.

혼합부내벽(1122)은 혼합부외벽(1121)의 내부에 위치하며, 혼합부외벽(1121)의 하부에 연결되어 상측으로 연장될 수 있다.

배출관(1123)은 적어도 일부가 상기 혼합부내벽(1122)의 내부에 위치하며, 혼합부외벽(1121)의 상단을 관통할 수 있다. 배출관(1123)은 혼합부외벽(1121)의 내부의 제 1 혼합가스가 외부로 빠져나오기 위한 관일 수 있다.

배기가스유입부(911) 및 공기유입부(912)를 통하여 혼합부외벽(1121)의 내부로 유입된 재순환 배기가스 및 일반공기는 혼합부외벽(1121)의 내주면 내지 혼합부내벽(1122)의 외주면을 따라 선회하면서 천천히 상승 이동할 수 있다. 왜냐하면 혼합부내벽(1122)에 의하여 막혀 있어서 재순환 배기가스 및 일반공기가 아래로 이동할 수 없기 때문이다. 재순환 배기가스 및 일반공기는 혼합되어 제 1 혼합공기가 되어갈 수 있다.

재순환 배기가스 및 일반공기는 혼합부외벽(1121)의 상단까지 이동한 후에 다시 혼합부내벽(1122)의 내주면 내지 배출관(1123)의 외주면을 따라 선회하면서 천천히 하강 이동할 수 있다. 혼합부내벽(1122)의 하단에는 기체 흐름의 방향의 변화로 인하여 난류 혼합 영역이 형성될 수 있다. 재순환 배기가스 및 일반공기는 혼합부내벽(1122)의 하단에서 더욱 섞일 수 있다. 재순환 배기가스 및 일반공기는 혼합되어 제 1 혼합공기가 되어갈 수 있다.

제 1 혼합공기는 배출관(1123)을 따라 이동하여 선회혼합부(920)의 외부로 배출될 수 있다. 배출관(1123)은 혼합가스 배출부(930)와 연결될 수 있다. 혼합가스 배출부(930)에 대해서는 도 9와 함께 이미 설명하였으므로 중복되는 설명은 생략한다.

제 1 응축수 배출밸브(1124)는 혼합부외벽(1121)의 하단에 연결될 수 있다. 혼합부외벽(1121)의 하부는 아래로 갈수록 반경이 줄어들어서 응축수를 수집할 수 있다. 또한, 혼합부내벽(1122)의 하단에는 응축수가 흐르기 위한 적어도 하나의 배수구(1130)가 형성되어 있을 수 있다. 배수구(1130)는 혼합부내벽(1122)의 둘레를 따라 일정한 간격으로 형성되어 있을 수 있다. 응축수가 미리 결정된 임계량 이상인 경우, 운전제어장치(100)는 제 1 응축수 배출밸브(1124)를 통하여 응축수가 혼합부외벽으로부터 외부로 배출되도록 제어할 수 있다. 제 1 응축수 배출밸브(1124)는 도 9의 제 1 응축수 배출밸브(923)에 대응될 수 있다. 제 1 응축수 배출밸브(923)에 대한 설명은 제 1 응축수 배출밸브(1124)에 적용될 수 있다.

도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 폐기물소각로의 효과를 설명하기 위한 도면이다.

도 12의 (a)를 참조하면, 폐기물의 성상이 변화하고 있으며, 소각이 빠른 비닐, 플라스틱류 등의 함량이 과거에 비하여 높아서, 소각이 건조단 부근에서 종료되는 경우가 늘고 있다. 따라서, 화염이 건조단 부근에 집중되므로 건조단 부근의 온도가 지나치게 높아지므로 오염물질이 크게 증가하는 문제가 있었다. 과거의 화염의 분포는 점선(1211)과 같다.

하지만 본 개시에 따른 폐기물 소각로(300)는 재순환 배기가스를 연소실(310)에 공급함으로써, 도 13의 MILD 연소 영역(1310)을 달성할 수 있다. 영역(1310)은 연소실(310) 내의 투입산소의 농도가 10.5체적%이상 16.5체적%이하이고 연소실(310)의 온도가 섭씨 1000도이상 1200이하인 영역(1310)이다. 본 개시에 따른 소각로(300)는 N2, CO2, Ar 등 미반응가스를 추가로 사용하는 것이 아닌, 기존 소각로 내 완전 연소된 배기가스를 재순환하여 공기 중의 O2농도를 희석하므로, N2, CO2, 또는 Ar를 사용하는 것보다 비용적인 이점을 갖고, 굴뚝으로 빠져나가는 전체 배출 배기가스 유량이 감소되는 장점이 있다. 왜냐하면, 도 3에서 보는 바와 같이 후처리부(320)에서 발생하는 전체 배출 배기가스 중 일부가 재순환되어 기존 유입되는 공기의 일부를 대체하므로 굴뚝(330)으로 배출되는 가스는 원래의 70 %에 불과하기 때문이다.

본 개시에 따른 폐기물 소각로(300)는 재순환 배기가스를 연소실(310)에 공함으로써, 폐기물의 연소를 늦출 수 있으며, 이에 따라 화염이 건조단부터, 주연소간 및 후연소단에 이르기까지 상대적으로 균일하게 분포될 수 있다. 즉, 본 개시에 따른 폐기물 소각로(300)는 MILD-Combustion을 구현할 수 있다. 본 개시에 따른 소각로(300)의 화염의 분포는 점선(1212)과 같다.

도 12의 (b)를 참조하면, 위와 같이 본 개시에 따른 소각로(300)는 폐기물이 지나치게 빠르게 연소되지 않도록 하여, 연소실(310) 내의 온도를 1000이상 1200이하로 유지할 수 있다. 따라서 국부적으로 온도가 지나치게 높아지는 현상이 줄어들 수 있다. 이에 따라 연소실(310) 내부의 다양한 부품들의 손상이 줄어들 수 있다. 특히 화격자 및 내화벽 손상을 방지할 수 있다. 따라서 소각로(300)의 유비관리가 기존에 비하여 용이해질 수 있다. 또한, 1200도 이상의 고온에서 생성되는 회분이 용융되어 생기는 클링커의 생성을 억제할 수 있다.

또한, 후연소단(430)에 일반공기를 투입하여, 잔여 가연분의 연소가 완료되는 영역으로 회분 내 강열감량이 최소화될 수 있다.

또한 본 개시의 소각로에 따르면 국부적인 고온부가 낮아지고, 소각로 내 당량비를 최적화하여, NOx, SOx 등과 같은 오염물질의 생성을 억제할 수 있다. 또한, 소각로 내 균일한 온도분포 및 유동으로 인해 CO 생성을 최소화할 수 있다.또한 기존의 소각로에서 연소실에 공급되는 일반공기의 양이 100이라면, 본 개시의 소각로는 연소실(310)에 60의 일반공기 및 40의 제 1 혼합공기를 공급할 수 있다. 따라서 기존 소각로에서 연소실에 공급되는 기체의 양과 본 개시의 소각로의 연소실에 공급되는 기체의 양은 거의 동일 할 수 있다. 이에 따라 소각로 내부 배가스양을 기존과 동일하게 유지할 수 있으며, 열교환기에서의 배가스와 열전달량(대류열전달)을 동일하게 유지할 수 있다.

도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 폐기물 소각로온도 분포를 나타낸다.

왼쪽은 소각로(1410)는 종래의 소각로의 온도분포를 나타낸다. 도 14를 참조하면, 소각로(1420)보다 상대적으로 고온 부위가 많이 나타남을 알 수 있다. 또한 소각로(1410)에서 고온부위는 건조단(410) 및 주연소단(420)에 분포하며, 건조단(410) 및 주연소단(420)에서 대부분의 폐기물이 연소됨을 알 수 있다. 특히 건조단(410)에서 고온이 크게 형성됨을 볼 때, 폐기물이 건조단에서 폭발적으로 연소됨을 알 수 있다. 이와 같이 건조단(410)에서 폭발적으로 연소가 일어나는 경우, 화격자 및 내화벽에 손상이 생길 수 있으며, 클링커가 다량 생성되고, NOx, SOx, 및 CO 등과 같은 오염물질의 배출이 늘어날 수 있다.

오른쪽 소각로(1420)는 본 개시의 일 실시예에 따른 소각로의 온도분포를 나타낸다. 도 14를 참조하면, 기존 건조단(410) 및 주연소단(420)에서 국부적으로 형성된 고온부가 해소된 것을 볼 수 있다. 이는 건조단(410), 주연소단(420), 및 후연소단(430)에서 고르게 폐기물이 연소되어 소각로(1410) 내 온도가 균일하게 분포됨을 알 수 있다. 이와 같이 국부적인 고온부 해소는 화격자 및 내화벽의 손상을 방지할 수 있으며, 클링커가 적게 생성되고, 오염물질의 배출이 줄어들 수 있다.

도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 폐기물 소각로에서 생성되는 NOx의 농도의 분포를 나타낸다.

왼쪽 소각로(1510)는 종래의 소각로의 NOx의 농도 분포를 나타낸다. 도 15를 참조하면 소각로(1510)는 NOx를 많이 배출하고 있음을 알 수 있다. 도 14와 함께 비교하면, 온도가 높은 곳에서 NOx가 많이 생성됨을 알 수 있다.

오른쪽 소각로(1520)는 본 개시의 일 실시예에 따른 소각로의 NOx의 농도 분포를 나타낸다. 도 15를 참조하면, 소각로(1520)는 NOx를 적게 배출하고 있음을 알 수 있다. 즉, 본 개시의 일 실시예에 따른 소각로는 NOx를 적게 배출하므로 소각로 주변의 환경을 기존의 소각로에 비하여 개선할 수 있다. 또한 후처리부(320)의 부담을 줄일 수 있다.

도 16은 본 개시의 일 실시예에 따른 혼합기의 효과를 나타내는 도면이다.

도 16의 혼합기(1610)는 도 9의 혼합기(360)에 대응될 수 있다. 또한 도 16의 혼합기(1620)는 도 11의 혼합기(360)에 대응될 수 있다. 두개의 혼합기 모두 재순환 배기가스(FGR) 및 일반공기가 완전히 혼합되어 출구로 배출됨을 알 수 있다.

이제까지 다양한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.

Claims (7)

1. 운전제어장치에 의하여 제어되어 오염물질의 배출을 줄이기 위한 폐기물소각로의 제어 방법에 있어서,
   제 1 혼합공기를 제 1 주입 영역 및 제 2 주입 영역에서 연소실의 내부로 공급하는 단계;
   제 2 혼합공기를 건조단 및 주연소단 중 적어도 하나에 공급하는 단계;
   일반공기를 후연소단에 공급하는 단계; 및
   상기 일반공기를 제 3 주입 영역에서 연소실의 내부로 공급하는 단계를 포함하고,
   상기 제 1 주입 영역은 상기 건조단 및 상기 주연소단 중 적어도 하나의 상단에 위치하고,
   상기 제 2 주입 영역은 상기 후연소단의 상단에 위치하며,
   상기 제 3 주입 영역은 상기 주연소단 및 상기 후연소단 중 적어도 하나의 상단에 위치하고,
   상기 일반공기에 포함된 산소의 체적%는 상기 제 2 혼합공기에 포함된 산소의 체적%보다 크거나 같고, 상기 제 2 혼합공기에 포함된 산소의 체적%는 상기 제 1 혼합공기에 포함된 산소의 체적%보다 크거나 같으며,
   상기 건조단, 상기 주연소단, 및 상기 후연소단에서 소각되어 배출되는 배가스를 1차 연소실에서 내부순환되도록 유도하기 위하여, 상기 제 1 혼합공기가 상기 제 2 주입 영역에서 공급되는 방향은 제 1 방향의 반대 방향 및 아래 방향이 이루는 제 2 사선방향이며,
   상기 제 1 방향은 상기 건조단에서 상기 주연소단으로 향하거나 상기 주연소단에서 상기 후연소단으로 향하고 지면에 평행한 방향이고,
   상기 제 1 혼합공기를 제 1 주입 영역 및 제 2 주입 영역에서 공급하는 단계는,
   혼합기가 재순환 배기가스 및 상기 일반공기를 혼합하여 상기 제 1 혼합공기를 생성하는 단계; 및
   상기 생성된 제 1 혼합공기를 상기 제 1 주입 영역 및 상기 제 2 주입 영역에서 공급하는 단계를 포함하고,
   상기 제 2 혼합공기를 건조단 및 주연소단 중 적어도 하나에 공급하는 단계는,
   서브 혼합기가 재순환 배기가스 및 상기 일반공기를 혼합하여 상기 제 2 혼합공기를 생성하는 단계; 및
   상기 생성된 제 2 혼합공기를 상기 건조단 및 상기 주연소단 중 적어도 하나에 공급하는 단계를 포함하며,
   상기 혼합기는,
   상기 재순환 배기가스를 선회혼합부의 내부로 유입시키는 배기가스유입부;
   상기 일반공기를 상기 선회혼합부의 내부로 유입시키는 공기유입부;
   상기 배기가스유입부 및 상기 공기유입부와 연결되며, 상기 재순환 배기가스 및 상기 일반공기를 혼합하여 상기 제 1 혼합공기를 생성하며 혼합과정에서 생성되는 응축수를 배출하는 상기 선회혼합부; 및
   상기 선회혼합부와 연결되고, 상기 제 1 혼합공기를 배출하는 혼합가스 배출부를 포함하고,
   상기 선회혼합부는,
   내부에 상기 재순환 배기가스 및 상기 일반공기가 혼합되기 위한 공간을 형성하고, 상기 배기가스유입부 및 상기 공기유입부가 연결된 혼합부외벽;
   상기 혼합부외벽을 관통하여 상기 혼합부외벽의 내부로 삽입되고, 다시 상기 혼합부외벽을 관통하여 상기 혼합부외벽의 외부로 나오는 냉각수관;
   상기 혼합부외벽의 하단에 연결된 제 1 응축수 배출밸브를 포함하고,
   상기 배출부와 상기 혼합부외벽이 연결되는 위치는 상기 배기가스유입부 및 상기 공기유입부와 상기 혼합부외벽이 연결되는 위치보다 높은 폐기물소각로 제어방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 혼합공기에 9체적%이상 12체적%이하의 산소가 포함되고,
   상기 제 2 혼합공기에 12체적%이상 17체적%이하의 산소가 포함되고,
   상기 일반공기는 19체적%이상 23체적%이하의 산소가 포함되는 폐기물소각로 제어방법.
   
3. 삭제
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 2 혼합공기를 건조단 및 주연소단 중 적어도 하나에 공급하는 단계는,
   상기 제 1 혼합공기를 상기 건조단 및 상기 주연소단 중 적어도 하나의 하단으로 공급하는 단계; 및
   상기 일반공기를 상기 건조단 및 상기 주연소단 중 적어도 하나의 측면에서 공급하는 단계를 포함하는 폐기물소각로 제어방법.
   
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 방향에 있어서 상기 건조단의 제 1 길이는 전체길이의 0.15이상 0.3이하이고,
   상기 제 1 방향에 있어서, 상기 주연소단의 제 2 길이는 상기 전체길이의 0.2이상 0.55이하이고,
   상기 제 1 방향에 있어서, 상기 후연소단의 제 3 길이는 상기 전체길이의 0.3이상 0.5이하이고,
   상기 전체길이는 상기 제 1 방향에 있어서 상기 건조단, 상기 주연소단, 및 상기 후연소단의 총길이인 폐기물소각로 제어방법.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 혼합공기가 상기 제 1 주입 영역에서 공급되는 방향은 상기 제 1 방향 및 아래 방향이 이루는 제 1 사선방향이고,
   상기 제 3 주입 영역은 상기 제 1 주입 영역 및 상기 제 2 주입 영역보다 높이 위치하는 폐기물소각로 제어방법.