KR20170039276A

KR20170039276A - 스토커식 소각로

Info

Publication number: KR20170039276A
Application number: KR1020177005991A
Authority: KR
Inventors: 마사유키 마와타리; 요시마사 사와모토; 고우지 나메리사와
Original assignee: 미츠비시 쥬코 칸쿄 카가쿠 엔지니어링 가부시키가이샤
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2015-09-09
Publication date: 2017-04-10
Anticipated expiration: 2035-09-09
Also published as: EP3193084A1; EP3193084A4; TW201616056A; JP2016057039A; CN106687744B; SG11201701891YA; WO2016039374A1; PL3193084T3; TWI644058B; EP3193084B1; KR101910301B1; CN106687744A; US10386064B2; JP6260058B2; US20170261206A1

Abstract

연소 가스를 처리한 후의 배기 가스를, 연소 가스 유로 (15) 에 형성된 재순환 배기 가스 노즐 (36) 을 통해서 연소 가스 유로 (15) 에 환류시키고, 재순환 배기 가스 (S3) 로서 공급하는 재순환 배기 가스 공급부와, 연소 가스 유로 (15) 에 있어서의 재순환 배기 가스 노즐 (36) 보다 하류측에, 연소 가스 유로 (15) 에 형성된 2 차 연소 공기 노즐 (31) 을 통해서 2 차 연소 공기 (S2) 를 공급하는 2 차 연소 공기 공급부를 갖고, 재순환 배기 가스 노즐 (36) 과 2 차 연소 공기 노즐 (31) 은 평면에서 보아 상이한 위치에 배치되어 있는 스토커식 소각로.

Description

스토커식 소각로{STOKER-TYPE INCINERATOR}

본 발명은, 도시 쓰레기 등의 피소각물을 반송하면서 연소시키는 스토커를 갖는 스토커식 소각로에 관한 것이다.

본원은, 2014년 9월 12일에 출원된 일본 특허출원 2014-186387호에 대하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

스토커식 소각로는, 고정단 (固定段) 과 가동단 (可動段) 의 화격자를 교대로 배치하여 이루어지는 스토커를 구비하는 소각로이다. 스토커식 소각로는, 유압 장치에 의해 가동단을 왕복 이동시킴으로써, 호퍼로부터 투입된 쓰레기 (피연소물) 의 교반과 전진을 실시하면서, 스토커의 상류측에 배치된 건조대 (帶) 에서 쓰레기의 건조를 실시한다. 스토커식 소각로는, 건조대 다음의 주연소대에서 1 차 연소 공기를 투입하면서 주연소를 실시하고, 최하류측의 숯 연소대에서 타다 남은 분의 숯 연소를 실시하도록 구성되어 있다.

이와 같은 스토커식 소각로에 있어서, 스토커 상방의 연소 가스 유로 내의 연소 가스 (배기 가스) 의 일부를 추출한 재순환 배기 가스를, 재순환 통로를 통과하여 연소 가스 유로 내의 2 차 연소실에 환류시켜 2 차 연소 공기와 함께 연소에 제공하도록 한 기술이 제공되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).

즉, 이 스토커식 소각로에서는, 안정적인 저공기비 연소 (노 출구의 배기 가스 유량의 저감) 를 달성하는 수단의 하나로서, 노 내 배기 가스 재순환 시스템이 채용되고 있다. 노 내 배기 가스 재순환 시스템은, 숯 연소대로부터 발생한 연소 배기 가스가 거의 산소를 소비하고 있지 않고, 공기에 가까운 조성이기 때문에, 이 연소 영역의 연소 배기 가스를 인발하여 팬 등으로 승압한 후에, 다시 2 차 연소부 영역에 투입하는 시스템이다. 노 내 배기 가스 재순환 시스템은, 안정적인 저공기비 연소를 실현하고, 노 출구 배기 가스 유량을 저감시킴으로써, 보일러 효율의 향상, 배기 가스 처리 시스템의 소형화를 달성하는 시스템이다.

일본 공개특허공보 2009-103381호

그런데, 상기 재순환 배기 가스를 2 차 연소 공기와 함께 연소에 제공하도록 한 기술에 있어서는, 예를 들어, 소각로의 대형화에 수반하여, 재순환 배기 가스 및 2 차 연소 공기가 연소 가스에 도달하지 않는 경우가 있다. 이로써, 연소 가스의 충분한 교반 효과가 얻어지지 않고, 질소 산화물 (NOx) 이나 일산화탄소 (CO) 등의 유해 가스의 저감이 불충분해진다는 과제가 있었다.

본 발명은, 노 내를 상방으로 유통하는 연소 가스에 대하여, 재순환 배기 가스 및 2 차 연소 공기를 확실히 도달시키고, 연소 가스의 교반을 실시할 수 있는 스토커식 소각로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제 1 양태에 의하면, 스토커식 소각로는, 피소각물을 반송하면서 연소시키는 스토커와, 상기 피소각물이 연소됨으로써 발생하는 연소 가스를 상방으로 유도하는 연소 가스 유로와, 상기 스토커에 대하여 1 차 연소 공기를 공급하는 1 차 연소 공기 공급부와, 상기 연소 가스 유로를 유통한 상기 연소 가스를 처리한 후의 배기 가스를, 상기 연소 가스 유로에 형성된 재순환 배기 가스 노즐을 통해서 상기 연소 가스 유로에 환류시키고, 재순환 배기 가스로서 공급하는 재순환 배기 가스 공급부와, 상기 연소 가스 유로에 있어서의 상기 재순환 배기 가스 노즐보다 하류측에, 상기 연소 가스 유로에 형성된 2 차 연소 공기 노즐을 통해서 2 차 연소 공기를 공급하는 2 차 연소 공기 공급부를 갖고, 상기 재순환 배기 가스 노즐과 상기 2 차 연소 공기 노즐은 평면에서 보아 상이한 위치에 배치되어 있다.

이와 같은 구성에 의하면, 노 내를 상방으로 유통하는 연소 가스에 대하여, 재순환 배기 가스 및 2 차 연소 공기를 확실히 도달시키고, 연소 가스의 교반을 실시할 수 있다. 그 결과, 저공기비 연소를 실현할 수 있고, 연돌로부터 배출되는 총 배기 가스량의 대폭 저감과 소각 프로세스에서 사용하는 증기량을 저감시킬 수 있다.

상기 스토커식 소각로에 있어서, 상기 재순환 배기 가스 노즐은, 상기 피소각물의 반송 방향을 따라 재순환 배기 가스를 공급하고, 상기 2 차 연소 공기 노즐은, 상기 피소각물의 반송 방향을 따라 상기 2 차 연소 공기를 공급해도 된다.

상기 스토커식 소각로에 있어서, 상기 재순환 배기 가스 노즐과 상기 2 차 연소 공기 노즐은 평면에서 보아 복수가 엇갈리게 배치되어 있는 구성으로 해도 된다.

상기 스토커식 소각로에 있어서, 상기 재순환 배기 가스 노즐은, 상기 스토커에 공급된 상기 피소각물에 의해 형성된 연료층의 표면으로부터 1000 ㎜ ∼ 2000 ㎜ 의 높이에 설치되어 있는 구성으로 해도 된다.

이와 같은 구성에 의하면, 재순환 배기 가스에 의해 피소각물의 연소를 소외시키지 않고 재순환 배기 가스를 피소각물의 화염에 불어넣을 수 있다.

상기 스토커식 소각로에 있어서, 상기 재순환 배기 가스의 일부에 환원제를 첨가하여, 상기 2 차 연소 공기 노즐의 하류에 불어넣는 환원제 공급부를 갖는 구성으로 해도 된다.

이와 같은 구성에 의하면, 무촉매 탈질 시스템의 환원제를 교반하는 가스로서 재순환 배기 가스를 사용함으로써, 공기에 비해 환원제가 탈질 반응 전에 산화되는 것을 억제할 수 있다.

상기 스토커식 소각로에 있어서, 상기 환원제는 상기 2 차 연소 공기 노즐의 하류의 노온 950 ℃ ∼ 1050 ℃ 의 범위에 불어넣어지는 구성으로 해도 된다.

본 발명에 의하면, 노 내를 상방으로 유통하는 연소 가스에 대하여, 재순환 배기 가스 및 2 차 연소 공기를 확실히 도달시키고, 연소 가스의 교반을 실시할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태의 소각 설비의 개략 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 제 1 실시형태의 스토커식 소각로의 개략 구성도이다.
도 3A 는 스토커식 소각로에 있어서의 EGR 노즐의 배치를 설명하는 개략 평면도이다.
도 3B 는 스토커식 소각로에 있어서의 2 차 연소 공기 노즐의 배치를 설명하는 개략 평면도이다.
도 4 는 스토커식 소각로의 노벽에 형성된 노즐로부터 분사되는 가스의 확산을 설명하는 개략 평면도이다.
도 5A 는 스토커식 소각로에 있어서 EGR 노즐의 배치의 변형예를 설명하는 개략 평면도이다.
도 5B 는 스토커식 소각로에 있어서 2 차 연소 공기 노즐의 배치의 변형예를 설명하는 개략 평면도이다.
도 6 은 본 발명의 제 2 실시형태의 소각 설비의 개략 구성도이다.
도 7 은 스토커식 소각로에 있어서의 환원제 노즐의 배치를 설명하는 개략 평면도이다.

(제 1 실시형태)

이하, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 스토커식 소각로를 갖는 소각 설비에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시형태는, 도시 쓰레기 등의 피소각물을 소각 처리하기 위한 소각 설비에 관한 것이다.

본 실시형태의 소각 설비 (1) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 피소각물 (D) 을 일시적으로 저류하는 호퍼 (4) (호퍼 슈트) 와, 피소각물 (D) 을 연소시키는 스토커식 소각로 (2) 와, 호퍼 (4) 로부터 슈트부 (5) 를 통해서 연속적으로 피드 테이블 (6) 상에 공급된 피소각물 (D) 을 소정의 스트로크로 진퇴 이동시켜 소각로 내에 압출 투입하는 피더 (7) 와, 피더 (7) 를 피드 테이블 (6) 상에서 진퇴 이동시키기 위한 피더 구동 장치 (8) 를 갖고 있다.

스토커식 소각로 (2) 는, 바닥부측에, 금속제의 고정 화격자와 쓰레기의 흐름 방향으로 왕복 운동하는 가동 화격자를 교대로 배치하여 이루어지는 스토커 (9) 를 갖고 있다.

소각 설비 (1) 는, 압입 송풍기 (11) 로부터 1 차 연소 공기 (S1) 를 스토커 (9) 의 각 부에 풍상 (風箱) (12) 을 통해서 공급하는 1 차 연소 공기 공급부 (10) 를 구비하고 있다. 1 차 연소 공기 공급부 (10) 는, 1 차 연소 공기 (S1) 를 예열하는 증기식 공기 예열기 (20) (SAH : Steam Air Heater) 를 갖고 있다.

스토커 (9) 는, 피더 (7) 에 의해 압출되어 소각로 내에 낙하한 피소각물 (D) 을 받아, 이 피소각물 (D) 의 수분을 증발시킴과 함께 일부 열분해하기 위한 건조 스토커부 (M1) 와, 하방의 풍상 (12) 으로부터 공급되는 1 차 연소 공기 (S1) 에 의해, 건조 스토커부 (M1) 에서 건조시킨 피소각물 (D) 에 착화시키고, 휘발분 및 고정 탄소분을 연소시키는 연소 스토커부 (M2) 와, 연소 스토커부 (M2) 에서 연소되지 않고 통과되어 온 고정 탄소분 등의 미연분을 완전히 재가 될 때까지 연소시키는 후연소 스토커부 (M3) 를 구비하고 있다. 또, 후연소 스토커부 (M3) 의 출구에 재 배출구 (13) 가 형성되고, 이 재 배출구 (13) 를 통해서 소각로로부터 재를 배출하도록 구성되어 있다.

스토커식 소각로 (2) 의 내부는, 피소각물 (D) 이 연소됨으로써 발생하는 연소 가스 (R) 가 상방으로 유도되는 연소 가스 유로 (15) 이다. 연소 가스 유로 (15) 는, 스토커 (9) 의 상방이 1 차 연소실 (16), 1 차 연소실 (16) 의 상방이 2 차 연소실 (17) 로 되고, 연소 가스 (R) 가 스토커 (9) 로부터 1 차 연소실 (16), 1 차 연소실 (16) 로부터 2 차 연소실 (17) 을 향하여, 하방에서 상방으로 유통한다. 스토커식 소각로 (2) 에는, 2 차 연소실 (17) 의 연소 가스 (R) 의 유통 방향 하류측에 열 회수 보일러 (18) 가 접속하여 배치 형성되어 있다.

스토커식 소각로 (2) 는, 2 차 압입 송풍기 (30) 로부터 2 차 연소 공기 (S2) 를 연소 가스 유로 (15) 에 공급하는 2 차 연소 공기 공급부 (29) 를 갖고 있다. 2 차 연소 공기 (S2) 는, 스토커식 소각로 (2) 의 노벽에 장착된 2 차 연소 공기 노즐 (31) 을 통해서 연소 가스 유로 (15) 에 공급된다. 1 차 연소 공기 공급부 (10) 와 동일하게, 2 차 연소 공기 공급부 (29) 에도 2 차 연소 공기 (S2) 를 예열하는 증기식 공기 예열기 (20) 가 형성되어 있다.

또, 열 회수 보일러 (18) 에서 열 회수된 배기 가스 (R') 는, 감온탑 (22), 반응 집진 장치 (23) (백 필터) 를 통과하여 처리된다. 감온탑 (22) 및 반응 집진 장치 (23) 를 통과하여 처리된 배기 가스 (R') 는, 증기식 가스 재가열기 (24) (SGH : Steam Gas Heater), 촉매 반응탑 (25), 및 유인 송풍기 (26) 를 개재하여, 연돌 (27) 로부터 외부로 배출된다.

또한, 본 실시형태의 소각 설비 (1) 에는, 반응 집진 장치 (23) 에서 처리한 후의 배기 가스 (R') 를, 1 차 연소 공기 (S1) 노즐과 2 차 연소 공기 노즐 (31) 사이의 연소 가스 유로 (15) 에 재순환 배기 가스 (S3) 로서 공급하는 재순환 배기 가스 공급부 (33) (EGR : Exhaust Gas Recirculation) 를 구비하고 있다.

재순환 배기 가스 공급부 (33) 는, 배기 가스 (R') 를 재순환 배기 가스 송풍기 (34) 에 의해 환류시켜, 연소 가스 유로 (15) 에 공급하고 있다. 배기 가스 (R') 는, 재순환 통로 (35) 를 통과한 후, 노벽에 형성된 EGR 노즐 (36) (재순환 배기 가스 노즐) 을 통해서 연소 가스 유로 (15) 에 공급된다.

EGR 노즐 (36) 은, 연소 가스 (R) 의 유통 방향에 있어서, 2 차 연소 공기 노즐 (31) 의 상류측에 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 2 차 연소 공기 공급부 (29) 는, 연소 가스 유로 (15) 의 유통 방향에 있어서, 재순환 배기 가스 공급부 (33) 보다 하류측에 형성되어 있다.

도 2, 도 3A 및 도 3B 에 나타내는 바와 같이, 2 차 연소 공기 노즐 (31) 및 EGR 노즐 (36) 은, 스토커식 소각로 (2) 의 연소 가스 유로 (15) 의 전벽 (前壁) (38) 과 후벽 (後壁) (39) 에 형성되어 있다. 2 차 연소 공기 노즐 (31) 및 EGR 노즐 (36) 은, 피소각물 공급측 및 숯 연소측의 각각으로부터 대향하도록 배치되어 있다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, EGR 노즐 (36) 은, 피소각물 (D) 의 반송 방향 (C) 을 따라 재순환 배기 가스 (S3) 를 공급하도록 지향되어 있다. 피소각물 (D) 은, 피더 (7) 에 의해 수평 방향으로 압출되기 때문에, EGR 노즐 (36) 은, 스토커 (9) 와 평행한 방향으로 대향하도록, 또한 스토커 (9) 와 평행하게 재순환 배기 가스 (S3) 를 분출하도록 구성되어 있다. 이로써, 연소 가스 유로 (15) 를 통해서 대향하는 EGR 노즐 (36) 로부터 분사되는 재순환 배기 가스 (S3) 는, 연소 가스 유로 (15) 내에서 충돌한다.

EGR 노즐 (36) 은, 스토커 (9) 에 공급된 피소각물 (D) 에 의해 형성된 연료층의 표면 (F) 으로부터 1000 ㎜ ∼ 2000 ㎜ 의 높이에 설치되어 있다. 바꾸어 말하면, EGR 노즐 (36) 은, EGR 노즐 (36) 로부터 공급되는 재순환 배기 가스 (S3) 에 의해, 연료층의 표면 (F) 에서의 연소 저해를 야기하지 않을 정도로 낮게 배치되어 있다. 공급되는 재순환 배기 가스 (S3) 의 압력은, EGR 노즐 (36) 부에 있어서 1 ㎪ ∼ 5 ㎪ 로 설정되어 있다.

동일하게, 2 차 연소 공기 노즐 (31) 은, 피소각물 (D) 의 반송 방향 (C) 을 따라 2 차 연소 공기 (S2) 를 공급하도록 지향되어 있다. 2 차 연소 공기 노즐 (31) 은, 수평 방향으로 대향하도록, 또한 수평 방향으로 2 차 연소 공기 (S2) 를 분출하도록 구성되어 있다. 이로써, 연소 가스 유로 (15) 를 통해서 대향하는 2 차 연소 공기 노즐 (31) 로부터 분사되는 2 차 연소 공기 (S2) 는, 연소 가스 유로 (15) 내에서 충돌한다.

연소 가스 (R) 의 유통 방향에 있어서의 2 차 연소 공기 노즐 (31) 의 위치는, 연소 가스 (R) 의 체류 시간에 의해 설정된다. 2 차 연소 공기 노즐 (31) 은, EGR 노즐 (36) 로부터 체류 시간으로 0.3 초 ∼ 0.6 초 하류의 위치에 설치되어 있다. 바꾸어 말하면, 2 차 연소 공기 노즐 (31) 의 설치 위치는, EGR 노즐 (36) 의 설치 위치로부터 2 차 연소 공기 노즐 (31) 의 설치 위치까지 사이에 있어서의 연소 가스 (R) 의 체류 시간이 0.3 초 ∼ 0.6 초가 되도록 설정되어 있다.

도 3A 및 도 3B 에 나타내는 바와 같이, 2 차 연소 공기 노즐 (31) 과 EGR 노즐 (36) 은, 평면에서 보아 (상방으로부터 보아) 상이한 위치에 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 2 차 연소 공기 노즐 (31) 과 EGR 노즐 (36) 은, 평면에서 보아 복수가 엇갈리게 배치 (지그재그 배치) 되어 있다.

EGR 노즐 (36) 은, 전벽 (38) 과 후벽 (39) 에 폭방향으로 등간격이 되도록 배치되어 있다. 본 실시형태의 스토커식 소각로 (2) 에서는, 전벽 (38) 에 3 개의 EGR 노즐 (36) 이 등간격으로 배치되어 있음과 함께, 후벽 (39) 에 3 개의 EGR 노즐 (36) 이 등간격으로 배치되어 있다. 전벽 (38) 의 3 개의 EGR 노즐 (36) 과 후벽 (39) 의 3 개의 EGR 노즐 (36) 은, 대향하도록 배치되어 있다.

2 차 연소 공기 노즐 (31) 은, 평면에서 보아 이웃하는 EGR 노즐 (36) 의 중간 위치에 배치되어 있다. 본 실시형태의 스토커식 소각로 (2) 에서는, 전벽 (38) 에 2 개의 2 차 연소 공기 노즐 (31) 이 등간격으로 배치되어 있음과 함께, 후벽 (39) 에 2 개의 2 차 연소 공기 노즐 (31) 이 등간격으로 배치되어 있다. 전벽 (38) 의 2 개의 2 차 연소 공기 노즐 (31) 과 후벽 (39) 의 2 개의 2 차 연소 공기 노즐 (31) 은, 대향하도록 배치되어 있다.

이웃하는 EGR 노즐 (36) 의 간격 (P) (피치) 은, 스토커식 소각로 (2) 의 전벽 (38) 과 후벽 (39) 사이의 전후간 거리를 W 로 하면, P ＜ 0.15 × W 가 되도록 설정되어 있다. 이것은, 노즐로부터 분사된 가스의 확산을 고려한 것이다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 예를 들어, 스토커식 소각로 (2) 의 전벽 (38) 에 형성된 노즐 (N) 로부터 분사된 가스는, 전후간 거리 (W) 의 중간 위치 (W/2) 에서, 0.1W 의 폭으로 확산되는 것이 알려져 있다. 본 실시형태의 노즐 사이의 피치 (P) 는, 이 지견을 고려하여 설정되어 있다.

본 실시형태의 소각 설비 (1) 에서 피소각물 (D) 을 소각 처리할 때에는, 피더 (7) 의 구동에 의해 스토커식 소각로 (2) 내의 스토커 (9) 상에 낙하한 피소각물 (D) 이, 화격자의 왕복 운동에 의해 순차적으로, 건조 스토커부 (M1), 연소 스토커부 (M2), 후연소 스토커부 (M3) 에 반송된다. 또, 이 때, 하방의 풍상 (12) 으로부터 1 차 연소 공기 (S1) 가, 예를 들어 공기비를 0.8 ∼ 1.0 정도로 하여 각 스토커부 (M1, M2, M3) 에 공급되고, 이 1 차 연소 공기 (S1) 에 의해 피소각물 (D) 이 연소된다. 또, 순차 반송되면서 피소각물 (D) 이 연소되고, 후연소 스토커부 (M3) 의 출구에 형성된 재 배출구 (13) 로부터 재가 외부로 배출된다.

여기서, 왕복 운동하는 스토커 (9) 의 화격자 상의 피소각물 (D) 에 하방으로부터 공급되어, 이 피소각물 (D) 을 연소시키기 위한 1 차 연소 공기 (S1) 는 그 유속이 그다지 빠르지는 않다. 또, 1 차 연소 공기 (S1) 로 피소각물 (D) 을 연소시켜 발생한 연소 가스 (R) 는, 1 차 연소실 (16) 내에 있어서, 그 가스 성분의 농도나 온도에 분포가 발생한다. 이 때문에, 1 차 연소 공기 (S1) 와 연소 가스 (R) 의 혼합에 시간을 필요로 하고, 그 성분이 다 연소되기까지 시간이 걸린다.

이 때문에, 소각 설비 (1) 에서는, 스토커식 소각로 (2) 내의 1 차 연소실 (16) 로부터 상방으로 흐르는 연소 가스 (R) 에 대하여, 연소 가스 유로 (15) 의 도중에서 2 차 연소 공기 (S2) 를 예를 들어 공기비 0.2 ∼ 0.4 정도로 공급하도록 하고, 연소 가스 (R) 의 미연 가스 성분의 연소를 촉진시킨다.

한편, 상기와 같이 피소각물 (D) 을 연소시키는 과정에서, 미연 가스나 미연물의 발생·연소에 수반하여 NOx 가 발생한다. NOx 는, 특히 1 차 연소 공기 (S1) 로 피소각물 (D) 을 소각한 후의 1 차 연소실 (16) 내에서 많이 발생한다.

이것에 대하여, 본 실시형태의 소각 설비 (1) 에서는, 먼저, 스토커식 소각로 (2) 로부터 열 회수 보일러 (18) 에 보내지고, 이 열 회수 보일러 (18) 에서 열 회수되고, 나아가 감온탑 (22), 반응 집진 장치 (23) 등에 의해 순차 처리된 배기 가스 (R') 의 일부, 예를 들어 전체 배기 가스량의 10 ∼ 30 ％ 정도의 배기 가스 (R') 를, 재순환 배기 가스 (S3) 로서 1 차 연소 공기 노즐과 2 차 연소 공기 노즐 (31) 사이의 연소 가스 유로 (15) 에 환류시킨다.

그리고, 이와 같이 재순환 배기 가스 (S3) 를 공급하면, 1 차 연소실 (16) 의 연소 가스 (R) 가 재순환 배기 가스 (S3) 에 의해 교반 혼합된다. 이로써, 1 차 연소실 (16) 내의 가스 성분의 농도나 온도가 균일화되고, 또한 환원 분위기에서 미연 가스나 미연물의 연소가 촉진되며, 이것에 수반하여 NOx 의 발생이 억제된다.

또, 공급되는 재순환 배기 가스 (S3) 에 의해, EGR 노즐 (36) 부근의 보일러 전후벽 근방의 가스 정압이 저하된다. 이로써, 주로 스토커 (9) 상 중앙부 부근에서 발생하는, 소위 주연소 가스가 EGR 노즐 (36) 방향으로 끌어들여짐과 함께, 쓰레기 건조 영역 및 숯 연소 영역에 공급되는 연소 공기 기인의 잉여 산소와 혼합 촉진된다.

그 결과, EGR 노즐 (36) 단면 (斷面) 부근 일대에 화로 단면적을 유효하게 활용한 안정적인 화염을 형성할 수 있고, 쓰레기의 건조·연소에 필요한 열원을 안정적으로 공급할 수 있다. 이로써, 소각재 중의 미연분도 증가하지 않고, 1 차 연소 공기 (S1) 의 대폭 저감이 가능해진다.

또, EGR 노즐 (36) 의 하류에 2 차 연소 공기 노즐 (31) 을 배치함으로써, 2 차 연소 공기 (S2) 분류의 충돌에 의해 발생하는 하강류가 EGR 노즐 (36) 단면 근방에서 연소 가스 (R) 를 체류시키도록 작용하기 때문에, 자기 탈질을 촉진시킬 수 있다.

또한, EGR 노즐 (36) 과 2 차 연소 공기 노즐 (31) 을 엇갈리게 배치함으로써, EGR 노즐 (36) 사이를 빠져나간 가스를 2 차 연소 공기 (S2) 로 혼합·연소할 수 있다. 그 결과, NOx, CO 의 저감을 양립한 저공기비 연소를 실현할 수 있고, 연돌로부터 배출되는 총 배기 가스량의 대폭 저감과 소각 프로세스에서 사용하는 증기량을 저감시킬 수 있기 때문에, 발전량의 증가를 실현할 수 있다.

또, EGR 노즐 (36) 및 2 차 연소 공기 노즐 (31) 배치를 보일러 전후벽면으로 함으로써, 대형화시에는 노 폭방향으로 넓힘으로써, 모든 규모에 있어서 동일한 효과가 얻어진다.

또한, EGR 노즐 (36) 및 2 차 연소 공기 노즐 (31) 의 배치 방법은, EGR 노즐 (36) 과 2 차 연소 공기 노즐 (31) 이, 평면에서 보아 상이한 위치에 배치되어 있으면 상기한 방법에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 도 5A 및 도 5B 에 나타내는 변형예와 같이, 전벽 (38) 에 배치된 EGR 노즐 (36) 과 후벽 (39) 에 배치된 EGR 노즐 (36) 을 대향 배치로 하지 않고 엇갈리게 배치함과 함께, 전벽 (38) 에 배치된 2 차 연소 공기 노즐 (31) 과 후벽 (39) 에 배치된 2 차 연소 공기 노즐 (31) 을 대향 배치로 하지 않고 엇갈리게 배치해도 된다.

구체적으로는, 전벽 (38) 의 2 개의 2 차 연소 공기 노즐 (31) 은, 평면에서 보아 이웃하는 전벽 (38) 의 EGR 노즐 (36) 의 중간 위치에 배치되고, 후벽 (39) 의 2 개의 EGR 노즐 (36) 은, 평면에서 보아 이웃하는 후벽 (39) 의 2 차 연소 공기 노즐 (31) 의 중간 위치에 배치된다.

노즐 (31, 36) 을 대향 배치하는 것에 의한 가스의 충돌이 바람직하지 않은 작용을 나타내는 경우 등에 있어서는, 이 변형예와 같은 배치로 할 수 있다.

(제 2 실시형태)

이하, 본 발명의 제 2 실시형태의 스토커식 소각로 (2B) 를 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 본 실시형태에서는, 상기 서술한 제 1 실시형태와의 차이점을 중심으로 서술하고, 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략한다.

도 6 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 스토커식 소각로 (2B) 는, NH₃ (암모니아) 등의 환원제 (탈질 약제) 를 공급하는 환원제 공급 장치 (41) (환원제 공급부) 를 구비하고 있다. 환원제 공급 장치 (41) 는, 2 차 연소 공기 노즐 (31) 및 EGR 노즐 (36) 보다 연소 가스 (R) 의 유통 방향 하류측에 형성된 환원제 노즐 (42) 에 접속되어 있다. 환원제는, NH₃ 가스 혹은 NH₃ 수(水)의 기화 후 가스가 바람직하다.

환원제 공급 장치 (41) 는, 스토커식 소각로 (2) 의 노 내에 환원제를 공급하여 연소 가스 (R) 중에 포함되는 NOx 를 환원하여 저감·무해화시키는 무촉매 탈질 시스템으로서 기능한다.

환원제 공급 장치 (41) 에는, 재순환 통로 (35) 로부터 분기된 분기 통로 (43) 가 접속되어 있고, 환원제를 교반하는 환원제 교반용 가스로서 재순환 배기 가스 (배기 가스 (R')) 를 이용하는 것이 가능하게 되어 있다. 환원제 노즐 (42) 은, 스토커식 소각로 (2B) 의 좌우 측벽 (40) 양면에 각각 1 개 이상 설치되어 있다. 즉, 환원제 공급 장치 (41) 는, 배기 가스 (R') 의 일부에 환원제를 첨가하여, 2 차 연소 공기 노즐 (31) 의 하류에 불어넣는다.

환원제 노즐 (42) 은, 스토커식 소각로 (2B) 의 노온 950 ℃ ∼ 1050 ℃ 의 온도 범위 (T) 의 연소 가스 (R) 에 환원제와 배기 가스의 혼합 가스 (G) 를 불어넣을 수 있는 위치에 설치되어 있다. 환원제와 배기 가스의 혼합 가스 (G) 의 스토커식 소각로 (2B) 내로의 공급 압력은, 3 ㎪ ∼ 5 ㎪ 로 한다.

도 7 에 나타내는 바와 같이, 환원제 노즐 (42) 은, 스토커식 소각로 (2B) 의 연소 가스 유로 (15) 의 측벽 (40) 에 형성되어 있다. 환원제 노즐 (42) 은, 일방의 측벽 (40) 에 형성되어 있는 환원제 노즐 (42) 과, 타방의 측벽 (40) 에 형성되어 있는 환원제 노즐 (42) 이 엇갈리게 되도록 배치 (지그재그 배치) 되어 있다. 즉, 일방의 측벽 (40) 에 형성되어 있는 환원제 노즐 (42) 과, 타방의 측벽 (40) 에 형성되어 있는 환원제 노즐 (42) 은, 대향 배치되어 있지 않다.

이와 같이 배치함으로써, 혼합 가스 (G) 가 노 내에 구석구석까지 분사된다.

또, 환원제 노즐 (42) 로부터 분사되는 혼합 가스 (G) 가 서로 충돌하는 것이 억제된다. 환원제를 포함하는 혼합 가스 (G) 가 노 내에서 충돌하면, 낮은 온도의 환원제에 의해 온도가 낮은 영역이 남는 경우가 있다. 혼합 가스가 서로 충돌하는 것을 억제함으로써, 온도가 낮은 영역이 남는 것을 방지할 수 있다.

또, 예를 들어, 소각로가 대형인 경우 등에는, 환원제 노즐 (42) 은, 스토커식 소각로 (2) 의 측벽 (40) 뿐만 아니라, 전벽 (38) 에 설치할 수도 있다.

또한, 배기 가스는, 재순환 배기 가스 송풍기 (34) 의 하류측의 재순환 통로 (35) 로부터 분기시킬 필요는 없고, 반응 집진 장치 (23) 의 하류측이면 어디서부터 분기시켜도 된다.

상기 실시형태에 의하면, 무촉매 탈질법에 있어서, 환원제 교반용 기체로서 재순환 배기 가스 (S3) 를 사용하고, 환원제와 환원제 교반용 기체인 재순환 배기 가스를 동일한 환원제 노즐 (42) 로부터 스토커식 소각로 (2B) 의 노 내에 공급한다. 환원제 교반용 기체로서 재순환 배기 가스 (S3) 를 사용함으로써, 공기에 비해 환원제의 산화를 억제할 수 있다.

또, 재순환 배기 가스 (S3) 의 강한 가스 교반 효과에 의해, 무촉매 탈질역에서의 가스 온도·농도 분포가 작아지기 때문에, 나아가 무촉매 탈질 성능이 향상됨과 함께, 각종 변동 요인에 대하여 견뢰성 (堅牢性) 이 향상된다.

또, 재순환 배기 가스 (S3) 가 수증기에 비해 밀도가 크기 때문에 공급 동력이 동일하면, 교반 효과가 향상되기 때문에, 보다 높은 탈질 성능이 얻어진다.

또, 환원제와 배기 가스의 혼합 가스 (G) 를, 스토커식 소각로 (2) 의 950 ℃ ∼ 1050 ℃ 의 온도 범위 (T) 의 연소 가스 (R) 에 공급함으로써, 환원제가 새로운 NOx 생성원이 되는 것을 방지함과 함께 미반응 상태로 배출되는 것도 방지한다.

또한, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 여러 가지 변경을 가하는 것이 가능하다.

예를 들어, 상기 각 실시형태에 있어서는, 1 차 연소 공기 (S1) 와 2 차 연소 공기 (S2) 는 별도 계통으로부터 공급하는 구성으로 했지만, 2 차 연소 공기 (S2) 를 1 차 연소 공기 공급부 (10) 로부터 공급하는 구성으로 해도 된다.

1 : 소각 설비
2, 2B : 스토커식 소각로
4 : 호퍼
5 : 슈트부
6 : 피드 테이블
7 : 피더
8 : 피더 구동 장치
9 : 스토커
10 : 1 차 연소 공기 공급부
11 : 압입 송풍기
12 : 풍상
13 : 재 배출구
15 : 연소 가스 유로
16 : 1 차 연소실
17 : 2 차 연소실
18 : 열 회수 보일러
20 : 증기식 공기 예열기
22 : 감온탑
23 : 반응 집진 장치
24 : 증기식 가스 재가열기
25 : 촉매 반응탑
26 : 유인 송풍기
27 : 연돌
29 : 2 차 연소 공기 공급부
30 : 2 차 압입 송풍기
31 : 2 차 연소 공기 노즐
33 : 재순환 배기 가스 공급부
34 : 재순환 배기 가스 송풍기
35 : 재순환 통로
36 : EGR 노즐 (재순환 배기 가스 노즐)
38 : 전벽
39 : 후벽
40 : 측벽
41 : 환원제 공급 장치 (환원제 공급부)
42 : 환원제 노즐
43 : 분기 통로
D : 피소각물
R : 연소 가스
S1 : 1 차 연소 공기
S2 : 2 차 연소 공기
S3 : 재순환 배기 가스

Claims

피소각물을 반송하면서 연소시키는 스토커와,
상기 피소각물이 연소됨으로써 발생하는 연소 가스를 상방으로 유도하는 연소 가스 유로와,
상기 스토커에 대하여 1 차 연소 공기를 공급하는 1 차 연소 공기 공급부와,
상기 연소 가스 유로를 유통한 상기 연소 가스를 처리한 후의 배기 가스를, 상기 연소 가스 유로에 형성된 재순환 배기 가스 노즐을 통해서 상기 연소 가스 유로에 환류시키고, 재순환 배기 가스로서 공급하는 재순환 배기 가스 공급부와,
상기 연소 가스 유로에 있어서의 상기 재순환 배기 가스 노즐보다 하류측에, 상기 연소 가스 유로에 형성된 2 차 연소 공기 노즐을 통해서 2 차 연소 공기를 공급하는 2 차 연소 공기 공급부를 갖고,
상기 재순환 배기 가스 노즐과 상기 2 차 연소 공기 노즐은 평면에서 보아 상이한 위치에 배치되어 있는 스토커식 소각로.
제 1 항에 있어서,
상기 재순환 배기 가스 노즐은, 상기 피소각물의 반송 방향을 따라 재순환 배기 가스를 공급하고,
상기 2 차 연소 공기 노즐은, 상기 피소각물의 반송 방향을 따라 상기 2 차 연소 공기를 공급하는 스토커식 소각로.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 재순환 배기 가스 노즐과 상기 2 차 연소 공기 노즐은 평면에서 보아 복수가 엇갈리게 배치되어 있는 스토커식 소각로.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 재순환 배기 가스 노즐은, 상기 스토커에 공급된 상기 피소각물에 의해 형성된 연료층의 표면으로부터 1000 ㎜ ∼ 2000 ㎜ 의 높이에 설치되어 있는 스토커식 소각로.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 재순환 배기 가스의 일부에 환원제를 첨가하여, 상기 2 차 연소 공기 노즐의 하류에 불어넣는 환원제 공급부를 갖는 스토커식 소각로.
제 5 항에 있어서,
상기 환원제는 상기 2 차 연소 공기 노즐의 하류의 노온 950 ℃ ∼ 1050 ℃ 의 범위에 불어넣어지는 스토커식 소각로.