KR0131745B1 - 폐기물 소각로 및 폐기물 소각로에 의한 폐기물 소각방법 - Google Patents

Abstract

가스화한 쓰레기(폐기물)과 보조연소공기를 충분히 혼합함으로써 소각할 경우의 다이옥신의 배출량을 저감한다. 소각로 본체(10)내를 제1연소영역(A1), 제2연소영역(A2), 제3연소영역(A3)로 나눈다. 각 영역(A1∼A3)의 경계부분에 하측교축부(12) 및 상측 교축부(14)을 설치하고 이에 의해 제2연소영역(A2)의 입구부분을 상방으로 향하여 확경하는 형상으로 하고, 출구부분을 상방으로 향하여 축경하는 형상으로 한다. 그리고, 상기 하측 교축부(12)의 2차공기 분사구(20)로부터 2차 공기를 상향으로 선회상태에서 분사하고 상측 교축부(14)의 3차공기분사구(26)로부터 3차공기를 하향으로 분사한다.

Description

폐기물 소각로 및 폐기물 소각로에 의한 폐기물 소각방법

제1도는 본 발명의 제1실시예에 있어서 폐기물 소각로의 주요부를 도시하는 단면 정면도.

제2도는 (a)는 제1도의 A-A선 단면도.

(b)는 제1도의 B-B선 단면도.

제3도는 종래의 페기물 소각로에 있어서 Co의 혼합상태 및 가스의 속도벡터를 연산한 결과를 도시하는 도면.

제4도는 상기 실시예의 폐기물 소각로에 있어서 Co의 혼합상태 및 가스의 속도 벡터를 연산한 결과를 도시하는 도면.

제5도는 본 발명의 제2실시예에 있어서 폐기물 소각로의 주요부를 도시하는 단면 정면도.

제6도는 본 발명의 제3실시예에 있어서 폐기물 소각로의 주요부를 도시하는 단면 정면도.

제7도는 본 발명의 4실시에에 있어서 폐기물 소각로의 주요부를 도시하는 단면 정면도.

제8도는 (a)(b)는 본 발명의 폐기물 소각로의 평단면 형상의 변형예를 도시하는 단면 평면도.

제9도는 종래의 폐기물 소각로의 일예를 도시하는 단면 정면도.

제10도는 종래형의 소각로와 본 발명형의 소각로에 있어서 연소성에 대한 시험결과를 도시하는 그래프.

제11도는 본 발명에 있어서 폐기물 소각로의 내부 형상의 변형예를 도시하는 단면 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 소각로 본체 12 : 하측 좁힘부

14 : 상측 좁힘부 15 : 공기공급장치(공기공급수단)

20 : 2차공기 분사구 26 : 3차공기 분사구

30 : 확경부 32 : 축경부

36, 38 : 냉각용 재킷 40 : 펌프(유통수단)

44, 46 : 열전대(온도검출수단) 48 : 유량제어장치(유량제어수단)

A1 : 1차 연소영역 A2 : 2차 연소영역

A3 : 3차 연소영역

[산업상의 이용분야]

본 발명은 도시 쓰레기 소각 플랜트 등에 설치되는 폐기물 소각로 및 이에 의한 페기물 소각 방법에 관한 것이다.

[종래 기술]

일반적으로, 도시 쓰레기 소각 플랜트에 있어서 소각로는 중요기기의 하나이고, 투입된 쓰레기를 완전히 연소, 소각함과 동시에, 그 연소중에서의 유해물질의 발생을 억제하는 역할을 달성하고 있다. 이 소각로는 스토우커 방식의 것과 유동층 방식의 것으로 대별된다. 이중 유동층 소각로의 구조를 일예를 제9도에 도시하였다. 도면에 도시하는 소각로의 본체(80)는 그 안쪽으로부터 순서대로 내화재(81), 단열재(82) 및 철피(83)가 적층된 것이고 그 저부에는 모래층(84)이 설치되어 있다. 이 모래층(84)의 하방으로부터 산기장치(86)를 통하여 유동화 공기(연소용1차 공기)가 모래층(84)내로 분출되고, 이 공기에 의하여 모래층(84)은 유동을 개시한다. 기동시는, 상부의 승온버너(87)로 모래층(84)이 가열되고 그 온도가 약 700℃에 도달한 시점에서 급진(給塵)기(88)로부터 노내에 쓰레기가 투입됨으로써 그 일부가 모래층의 열로 착화하고 가스화된다. 이 연소에 의하여 발생한 열의 일부는 모래층(84)으로 거두어 들여져서 모래층온도는 정상에서 약 700℃로 유지된다. 가스화된 쓰레기는 모래층(84) 상방의 공간(프리보오드)(90)에 들어가고, 여기서 2차 연소 공기노즐(89)로부터의 2차 공기(보조연소공기)와 혼합되면서 2차 연소되고, 약 900℃의 출구온도로 외부로 배출된다. 연소하지 않는 쓰레기는 모래층(84)내를 순환하고, 최종적으로 불연소물 발출관(92), 불연소물 발출장치(94), 및 진동체(96)를 통하여 외부로 배출되고 진동체(96)에서 불연소 쓰레기와 분리된 모래(유동매체)는 유동매체 순환장치(98)를 통하여 소각로내의 모래층(84)부로 되돌려진다. 또한 도면에서 99는 보조연료를 공급하기 위한 연료 공급구이다.

[발명이 해결하려고 하는 과제]

최근, 도시 쓰레기 소각 플랜트로부터의 다이옥신의 배출이 큰 사회문제로 되어 있다. 이와 같은 다이옥신의 배출을 규제함에는 3개의 T, 즉 상기 프리보오드(90)에 있어서 가스의 체류시간(Time ), 프리보오드(90)내의 온도(Temperature), 프리보오드(90) 내에서의 가스의 난류(Trubulence), 즉 가스화한 쓰레기와 공기와의 혼합효율이 중요하게 되어 있다. 여기서 종래의 소각로에서는 상기 3개의 T중 시간 및 온도는 조건을 충분히 만족하고 있으므로, 혼합의 개선이 큰 과제로 되어 있다. 이 쓰레기로부터 발생한 미연소가스와 공기와의 혼합의 개선수단으로서, (A)소각로내에 옆으로부터 2차 공기를 불어넣어 주류를 굽히거나, (B)소각로의 형상자체를 잘록하게 하거나 굽힘으로써 가스의 난류를 유발하는 등의 수단이 강구되어 있지만, 어느 것이든지 충분한 효과를 얻지 못하고 있다. 또, 이와 같은 혼합정도의 개선을 도모하는 대신에 실제의 쓰레기 투입량에 최적한 공기량을 공급하도록 연소제어를 행하면 다이옥신의 저감이 가능하지만, 상기 쓰레기 투입량의 정확한 측정은 곤란하고, 또 쓰레기의 질에 따라 연소상태가 변화하기 때문에 상기와 같은 정확한 연소제어를 실행하는 것은 사실상 곤란하다. 본 발명은 이와 같은 사정에 비추어 가스화한 쓰레기 등의 폐기물과 보조연소공기를 효과적으로 혼합함으로써 다이옥신의 배출을 저감할 수 있는 폐기물 소각로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명은 내부에 공급된 폐기물을 연소시켜, 가스화하여 외부로 배출하는 폐기물 소각로에 있어서, 그 내부에 상기 폐기물을 연소시켜 폐기물을 열분해, 가스화하는 1차연소영역과, 이 1차연소영역의 상방에 위치하고 동영역에서 생성된 가스를 더욱 연소시키는 2차 연소영역을 형성함과 동시에 상기 2차 연소영역내에 그 입구부분으로부터 상방으로 향하고 또한 출구부분의 직정에서 하방으로 회선하는 가스의 재순환 소용돌이(再循環渦)를 형성하는 것이다. 또 본 발명은 상기 재순환 소용돌이를 형성하는 수단으로서, 상기 폐기물 소각로의 내부에 보조연소공기를 공급하는 공기공급수단을 구비함과 동시에, 상기 2차 연소영역내에 그 입구부분에서 상방으로 향하고 또한 출구부분의 직전에서 하방으로 회전하는 가스의 재순환 소용돌이를 형성하도록 상기 2차 연소영역에 있어서 소각로의 내부형상과 상기 공기 공급수단에 의한 보조연소공기의 공급개소 및 공급방향을 설정한 것이다. 보다 구체적으로, 상기 2차 연소영역에 있어서 소각로 내부형상을, 2차 연소영역의 출구부분에서 상방을 향함에 따라 축경하는 형상으로 설정함과 동시에 이 2차 연소영역의 입구부분 및 출구부분에 상기 공기 공급수단에 의한 보조연소공기의 공급개소를 설정하고 상기 출구부분에서 공급되는 보조 연소공기의 공급방향을 하향으로 설정하는 것이 극히 바람직하다. 더욱이 상기 2차 연소영역 입구부분에서 공급되는 보조연소공기가 선회하도록 그 공급방향을 설정하거나, 상기 2차 연소영역의 입구부분의 내부형상을 상방으로 향함에 따라 확경하는 형상으로 설정하거나 하는 것에 의해, 보다 바람직하게 된다. 상기 2차 연소영역과 소각로 출구의 사이에는, 2차 연소영역에서 연소된 가스를 체재시키는 3차 연소영역을 형성하는 것이 보다 바람직하다. 또 상기 2차 연소영역이나 3차 연소영역을 둘러싸는 소각로 측벽내에 냉각용 재킷을 형성함과 동시에 이 냉각용 재킷 내에 냉각용 유체를 유통시키는 유통수단을 구비하는 것이 보다 바람직하다. 이 경우, 노내온도를 검출하는 온도검출수단과, 이 온도검출수단에 의하여 검출된 온도에 의거하여 상기 유통수단에 의하여 상기 냉각용 재킷내에 유통되는 냉각용 유체의 유량을 제어하는 유량 제어수단을 구비함으로써 보다 효과적으로 된다. 이상의 각 소각로에 있어서는 상기 보조 연소공기중에 수증기 또는 미립화 한 물을 혼힙함으로써 후술하는 바와 같은 우수한 효과가 얻어진다.

[작용]

본 발명에 따른 소각방법 및 폐기물 소각로에서는, 1차 연소영역에서 페기물이 연소함으로써 가스를 생성하고, 이 가스를 2차 연소영역내에 도입하여 더욱 연소함과 동시에, 이 2차 연소영역내에서 그 입구부분에서 상방으로 향하고 동시에 출구부분의 직전에서 하방으로 회전하는 가스의 재순환 소용돌이를 형성하고 있으므로, 이 재순환 소용돌이에 의하여 상기 가스와 보조연소공기를 충분히 혼합할 수 있다. 보다 구체적으로 본 발명에 따른 폐기물 소각로에서는, 2차 연소영역의 입구부분에 공급된 보조연소공기와 1차 연소영역에서 페기물이 연소함으로써 생성된 미연소가스가 2차 연소영역내에 도입되어, 상승하여, 2차 연소영역 출구의 좁힘으로 전향한다. 즉, 방향을 전환한다. 그리고 상기 2차 연소영역 출구부분에서 보조 연소공기가 하향으로 공급됨으로써 상기 전향 가스가 하방으로 되돌아가게 하여 이로써 재순환 소용돌이가 형성된다. 더욱이 본 발명에 다른 폐기물 소각로에서는, 상기 2차 연소영역 입구부분에서 보조연소공기가 선회하면서 공급됨으로써, 상기 재순환 소용돌이의 형성이 촉진된다. 본 발명에 따른 페기물 소각로에서는 2차 연소영역 입구 부분에서 가스통로의 급확대 효과에 의하여 상승가스가 직경방향으로 넓어지면서 2차 연소영역으로 유입한다. 이 출구부분에서 하향으로 보조연소공기가 공급됨으로써 더욱더 안정한 재순환 소용돌이의 형성이 촉진된다. 여기서, 2차 연소영역에서의 혼합이 양호하게 행해지더라도, 연소가스중에 숯이나 매연이 발생한 경우나, 산소량, 연료 공급량이 적은 경우에는 연소가스를 노내에 충분한 시간 체재시키지 않으면 완전한 연소는 기대할 수 없지만, 본 발명에 따른 폐기물 소각로에서는 2차 연소영역에서 연소된 가스가 소각로 출구에 이르는 도중에 3차 연소영역에 체재하기 때문에 보다 완전한 연소가 행해지는 것으로 된다. 또 본 발명에 따른 폐기물 소각로에서는, 상기 2차 연소영역이나 3차 연소영역을 둘러싸는 소각로측벽내에 형성된 냉각용 재킷내에 냉각용 유체가 유통되기 때문에, 이로써 노내온도가 이상하게 상승하는 것이 방지됨과 동시에, 상기 열이 노내에서 발생한 열이 상기 냉각용 유체를 통하여 회수가 가능하게 되고 열에너지의 유효이용을 도모할 수 있다. 여기서 본 발명에 따른 폐기물 소각로에서는 실제의 노내온도에 의거하여 상기 냉각용 유체의 유량이 제어되기 때문에 노내온도가 보다 정확한 온도로 유지된다. 상기 각 소각로에 있어서 본 발명에 따른 소각방법을 실시하면, 보조연소공기에 이것보다 비중이 큰 수증기 또는 미립화된 물이 혼입하여 있으므로, 이 질량증대분만큼 물함유 보조공기가 갖는 운동에너지가 증대한다. 따라서 이 보조연소공기가 상승가스를 그 흐름에 저항하여 관통하고 폐기물 소각로 중앙에 이르는 힘(이하, 관통력이라 칭한다)이 증대하여 이로써 더욱 강력한 재순환 소용돌이의 형성 및 소용돌이 강도의 조정이 가능하게 된다.

[실시예]

본 발명의 제1실시예를 제1도∼제4도에 의거하여 설명한다. 또한 여기에 도시하는 페기물 소각로에 있어서 소각로 본체(10)의 측벽의 층구조 및 주변기기의 구성은 제9도와 동등하므로 여기서는 설명을 생략한다. 제1도에 도시하는 바와 같이 상기 소각로본체(10)의 내부는, 하방으로부터 순서대로 1차 연소영역(가스화 영역) (A1), 2차 연소영역(주연소영역)(A2), 및 3차 연소영역(A3)으로 구분되어 있다. 1차 연소영역(A1)과 2차 연소영역(A2)과의 경계부분에는 하측좁힘부(12)가 돌출설치되고 2차 연소영역(A2)과 3차 연소영역(A3)과의 경계부분에는 상측 좁힘부(14)가 돌출설치되어 있고 각 좁힘부(12, 14)에는 공기공급장치(공기공급수단)(15)가 접속되어 있다. 아래측 좁힘부(12)의 내부면은, 아래끝에서 순서대로 상방을 향하여 축경하는 테이퍼면(16), 직경이 일정한 원통면(17) 및 상방으로 향하여 확경하는 테이퍼면(18)으로 되어 있다. 제2(a)도에 도시하는 바와 같이 상기 원통면(17)에는 다수의 2차 공기분사구(20)가 둘레방향으로 늘어서서 설치되고, 상기 공기공급장치(15)로부터 공급되는 공기가 각 2차공기 분사구(20)를 통하여 소각로내에 2차 공기(보조연소공기)로서 분사되도록 되어 있다. 여기서 상기 2차 공기의 분사방향은, 제1도에 도시하는 바와 같은 종단면에 있어서 수평방향에 대하여 적당한 각도(여기서는 30°) 상향으로 경사하고, 제2(a)도에 도시하는 바와 같은 횡단면에 있어서 반경방향에 대하여 적당한 각도(도면예에서는 약 45°)만큼 각각 같은 방향으로 경사하는 방향, 즉 2차공기가 선회하면서 공급되는 방향으로 설정되어 있다. 상측 좁힘부(14)의 내주면은 아래끝에서 순서대로, 상방을 향하여 축경하는 테이퍼면(22)과 상방을 향하여 확경하는 테이퍼면(24)으로 이루어져 있다. 제2(b)도에 도시하는 바와 같이 이 상측 좁힘부(14)에는 둘레방향으로 등간격을 두고 복수(도면예에서는 4개)의 3차 공기분사구(26)가 설치되고 각 3차 공기분사구(26)사이에 다수의 부 3차 공기분사구(28)가 설치되어 있고 이들 분사구(26, 28)를 통하여 상기 공기 공급장치(15)로부터의 공기가 3차 공기(보조연소공기)로서 소각로 내로 분사되도록 되어 있다. 여기서, 상기 3차 공기분사구(26)로부터의 3차공기의 분사방향은, 제1도에 도시하는 바와 같은 종단면에 있어서 수평방향에 대하여 적당한 각도만큼 하향으로 경사하고, 제2(b)도에 도시하는 바와 같은 횡단면에 있어서는 반경방향과 합치하는 방향으로 설정되어 있다. 구체적으로 그 관통력(상승가스의 흐름에 저항하여 폐기물 소각로에 도달하는 힘)이 강한 경우에는 반경방향에 대하여 소각로 중앙축을 포함하는 수직면내 각도로하여 약 0°∼ 60°의 범위가 적당하고, 도면의 예에서는 약 45°로 되어 있다. 또 상기 부 3차 공기 분사구(28)로부터의 3차 공기의 분사방향은 제1도에 도시하는 바와같은 종단면에 있어서 수평방향과 합치하고 제2(b)도에 도시하는 바와 같은 횡단면에 있어서는 반경방향과 합치하는 방향으로 설정되어 있다. 즉, 상기 2차 연소영역(A2)에 있어서 소각로의 내부형상은, 그 입구부분에 있어서 상방으로 향함에 따라 확경하고, 출구부분에 있어서 상방으로 향함에 따라 축경하는 형상으로 설정되어 있다. 이와 같은 소각로에 있어서 상기 1차 연소영역(A1)내의 도면 생략의 모래층상에 쓰레기가 투입됨으로써, 이 쓰레기가 연소, 가스화되고, 2차 연소영역(A2)내에 침입된다. 이 2차 연소공기(A2)내에서는, 그 입구부분인 하부 좁힘부(12)의 2차 공기분사구(20)로부터 2차공기가 선회상태에서 분사되고 직경방향으로 넓어지면서 상승한 후, 출구부분인 상부 좁힘부(14)의 테이퍼면(26)에서 중앙으로 좁혀진다. 더욱이 이 상부 좁힘부(14)의 3차공기분사구(26)로부터 하향으로 3차공기가 분사됨으로써 상기 2차 공기와 함께 여 재순환 소용돌이(즉 상승후에 출구부분에서 하방으로 회전하는 가스의 흐름)가 형성된다. 이 재순환 소용돌이에 의하여 상기 2차공기 및 3차공기와 1차 연소영역(A1)으로부터 상승한 연소가스가 효과적으로 혼합되고, 이로써 상기 연소가스가 양호하게 재연소된다. 이 연소에서 생성된 가스는 3차 연소영역(A3)을 부상하여 소각로상부로부터 바깥쪽으로 배출된다. 이상과 같이 이 소각로에서는 2차 연소영역(A2)의 출입구에 좁힘부(12, 14)를 설치하고, 양 좁힘부(12, 14)로부터 2차공기 및 3차공기를 분사함으로써 2차 연소영역(A2)내에 재순환 소용돌이를 형성하고 있으므로 이 재순환 소용돌이를 이용하여 가스화한 쓰레기와 상기 2차공기나 3차공기(보조연소공기)를 충분히 혼합함으로써 다이옥신의 발생을 대폭적으로 억제할 수 있다. 특히 이 실시예에서는 2차공기가 선회상태에서 도입되기 때문에 재순환소용돌이의 형성이 보다 용이하게 됨과 동시에 2차 연소영역(A2)내의 흐름이 복잡하게 되어 혼합이 보다 더 촉진되는 잇점이 있다. 또 3차 연소영역(A3)의 흐름도 선회상태로 되기 때문에, 이 영역(A3)에서의 체류시간을 길게할 수 있는 잇점도 생긴다. 또한 이 실시예에서는 3차공기분사구(26)로부터 하향으로 3차공기를 분사하고 있으므로 2차 연소영역(A2)내의 가스가 중앙으로부터 상방으로 빠져나가는 것을 방지하고, 보다 강력한 재순환 소용돌이를 형성할 수 있고 또 3차 공기분사구(26)사이의 부 3차공기분사구(28)로부터도 3차공기를 분사함으로써, 상기 가스가 빠져나가는 것을 보다 확실히 방지할 수 있다. 여기서, 상기 재순환 소용돌이의 형성에는 테이퍼면(22)에 의한 통로축소, 및 2차 연소영역 출구에서의 하향의 3차공기의 분사가 특히 중요하다. 테이퍼면(22)에 의한 통로축소가 없으면, 소용돌이의 형성은 촉진될 수 없고 하향의 3차공기의 분사가 없으면 1차 연소영역(A1)에서 발생한 중간 생성물을 포함하는 가스가 소각로의 중심부를 빠져나가서 충분한 혼합이 이루어질수 없게 되기 때문이다. 제3도 및 제4도는 상기 제9도에 도시한 종래의 소각로 및 제1도에 도시한 본 실시예의 소각로에 있어서 Co의 혼합상태 및 가스의 속도벡터를 유동수치 계산으로 산출한 경과를 도시한 것이다. 이들의 도면을 참조하면 종래의 소각로내부에서는 재순환 소용돌이가 거의 형성되지 않고 Co의 혼합상태가 나쁜데 대하여 본실시예의 소각로에서는 2차 연소영역에 명백한 재순환 소용돌이가 형성되고 이 재순환 소용돌이에 의하여 Co가 충분하게 2차공기나 3차공기와 혼합되는 것이 이해된다. 또 제10도는 종래형 및 본 실시예형의 2.5ton/day의 모델로에서의 연소시험결과를 도시한 것이다. 이 모델로에서는, 모래층을 설치하지 않고 도시가스버너를 사용하고 있지만 모래층을 갖는 실제로(유동층 도시쓰레기 소각로)와 같은 조건하에서 연소운전을 행하였을때의 일산화탄소 배출량 및 그 시간적 패턴이 얻어지도록 시뮬레이트하고 있다. 보다 구체적으로는, 우선 종래형의 모델로에 있어서 종래의 실제로와 동 등의 일산화탄소 배출량 및 그 시간적 패턴이 발생하는 것과 같은 연소운전방법을 찾아내어 그 후 이 연소운전방법과 꼭같은 방법으로 본 실시예형 모델로 연소운전을 행하여 그 결과를 측정하도록 하고 있다. 동도면에서 「정격조건」은 설계조건을 의미하고 있고, 따라서 이 운전조건에서는 양형 모두 일산화탄소발생량은 0으로 되어 있다. 이에 대하여 「국소적 저부하조건」이란 쓰레기 부족상태에서의 운전조건을, 「국소적 과부하조건」이란 쓰레기가 국소적으로 과도하게 공급된 상태에서의 운전조건을 각각 의미하고 있다. 이 도면에 도시하는 바와 같이 상기 시험의 결과 본 실시예형 모델로에 의하면, 국소적 고부하 조건하에서는 종래형 모델로에 비하면 일산화탄소 배출량을 1% 이하로 억제할 수 있고, 국소적 저부하 조건하에 이르러서는 일산화탄소 배출량을 거의 0으로 할 수 있음을 판명하였다. 이는 본 실시예형로에서는 상술의 재순환 소용돌이에 의해 미연소가스와 보조연소공기가 2차 연소영역에서 양호하게 혼합되기 때문이라 생각된다. 다음에 제2실시예를 제5도에 의하여 설명한다. 상기 제1실시예에 도시하는 소각로에 있어서 하측 좁힘부(12)의 테이퍼면(18)에 의하여 가스통로를 급격히 확대할수록 재순환 소용돌이의 형성은 보다 용이하게 되지만, 이에 동반하여 상기 테이퍼면(16)의 좁힘의 정도가 높아지는 것으로 주류의 유속이 과도하게 상승하는 것으로 인하여 소용돌이 형성은 역으로 어려워진다. 여기서 이 제 2실시예에서는 2차 연소영역(A2)의 입구부분 및 출구부분에 있어서, 소각로 본체(10)자체에 확경부(30) 및 축경부(32)를 설치하고 실제로 2차 연소영역(A2)에 있어서 소각로 내경을 다른 영역(A1, A3)에 있어서 소각로 내경보다도 크게하고 있다. 이와 같은 구성에 의하면 1차 연소영역(A1)의 출구부분에서 좁힘을 행하는 일 없이 2차 연소영역(A2)의 입구부분에서 가스통로를 급확대시킬 수 있고, 이에 의해 충분한 재순환 소용돌이를 용이하게 형성할 수 있다. 다음에 제3실시예를 제6도에 의거하여 설명한다. 여기서는 1차 연소영역(A1)에 있어서 노의 중심축(G1)을 2차 연소영역(A2)에 있어서 노의 중심축(G2)에서 수평방향으로 어긋나게 하고, 이에 의해 1차 연소영역(A1)을 형성하는 하우징의 상면을 상방으로 개방함과 동시에 이 상면에 쓰레기 투입구(34)를 설치하고 있다. 이와 같은 구조로하면 상기 제1실시예 및 제2실시예에 도시하는 바와 같이 1차 연소영역(A1)의 중심축(G1)과 2차 연소영역(A2)의 중심축(G2)이 합치하고 있는 구조에 비하여, 쓰레기 투입구(34)를 보다 1차 연소영역(A1)의 중앙부분에 가까이 할 수 있는 잇점이 얻어진다. 또 이와 같이 양영역(A1, A2)을 편심시키더라도, 2차 연소영역(A2)에서 재순환 소용돌이를 안정하게 형성함으로써 연소가스와 보조연소공기의 충분한 혼합 및 다이옥신의 저감을 도모할 수 있다. 다음에 제4실시예를 제7도에 의거하여 설명한다. 상기 각 실시예에 표시한 유동상식 소각로는, 부하 추종성이 우수(즉, 쓰레기 투입에 의한 노내온도 변동의 응답성이 높다)하기 때문에, 특히, 적극적인 혼합에 의한 연소가 도모되는 2차 연소영역(A2)이나, 그 하류측의 3차 연소영역(A3)에 있어서 바람직한 온도범위(상기 실시예에서는 800∼1000℃)를 초과하기 쉽다. 이와 같은 과도의 온도상승에 기인하여 써멀 NOx나 벽면에서 비산하고 있는 회분의 용융등이 발생하므로 소각로의 성능을 저하시킬 염려가 있다. 또 노벽에서는 노내발생열량의 약 2% 정도의 열량이 노외로 헛되게 방출되는 것으로 되어 그것의 회수도 요망된다. 여기서 이 실시예에서는 상기 노벽에 수냉 재킷이 설치되고, 노내 냉각 및 열회수가 도모되고 있다. 구체적으로 제7도에 있어서, 상기 2차 연소영역(A2) 및 3차 연소영역(A3)을 둘러싸는 측벽내에는 도넛 상공간을 갖는 냉각용 재킷(36, 38)이 형성되어 있다. 각 냉각용 재킷(36, 38)은 냉각수 공급통로(39)를 통하여 펌프(유통수단)(40)에 접속됨과 동시에, 온수회수통로(42)를 통하여 도면생략의 탱크에 접속되어 있다. 폐기물 소각로 본체에는 2차 연소영역(A2) 및 3차 연소영역(A3)에 있어서 노내온도를 검출하는 열전대(온도검출수단)(44, 46)이 설치됨과 동시에 이들 열전대(44, 46)의 검출온도에 의거하여 상기 펌프(40)의 토수유량을 제어하는 유량제어장치(48)가 장비되어 있다. 이 유량제어장치(48)는 상기 열전대(44, 46)의 검출온도 중 적어도 한쪽이 허용최고온도(이 실시예에서는 1000℃)를 초과하는 경우에, 상기 펌프(40)의 토수유량을 기본유량보다도 증대되도록 구성되어 있다. 이와 같은 구성에 의하면 상기 냉각용 재킷(36, 38)내를 흐르는 냉각수에 의하여, 노내온도를 적당한온도로 유지함과 동시에, 노내에서 발생한 열을 상기 냉각수를 매체로하여 회수할 수 (구체적으로 노내열로 덥게한 온수를 탱크로 회수할 수)있고, 이 온수가 갖는 열을 소각장 구내의 난방등으로 재이용하는 것이 가능하게 된다. 구체적으로 쓰레기 처리량이 100t/day의 소각로에서는 냉각용 재킷(36, 38)에 의하여 약 80℃의 온수를 2.5t/hr 회수하는 것이 가능하다 라는 것이 확인되고 있다. 더욱 이 실시예는 다음과 같은 변형도 가능하다.

(a) 냉각용 재킷(36, 38)은 2차 연소영역(A2), 3차 연소영역(A3)의 어느 한쪽에만 형성하여도 좋다. 다만, 특히 3차 연소영역(A3)에 설치하면, 소각로 출구(50)로부터 배출되는 연소가스온도를 보다 확실히 규정온도 이하로 억제하는 것이 가능하게 된다. (b) 제7도에서는 냉각용 재킷(36, 38)에 공통의 펌프(40)를 접속한 것을 도시하였지만, 각 재킷(36, 38)에 대하여 개별로 펌프(40)를 접속하고, 각각의 영역(A2, A3)에 있어서 노내온도에 의거하여 각 펌프(40)의 토수유량을 개별로 제어하도록 하여도 좋다. (c) 상기 냉각용 재킷(36, 38)에 유통시키는 냉각용 유체는, 물에 한하지 않고 예를 들면 각 재킷(36, 38)에 공기를 흐르게하여 이에 의해 더워진 공기를 2차 공기나 3차공기에 이용하도록 하여도 좋다. 또 본 발명은 이상 설명한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 예로서 다음과 같은 모양을 취하는 것도 가능하다. (1) 본 발명에 있어서, 2차 연소영역(A2)으로 유입하는 가스의 공기비는 적당히 설정하면 좋지만, 연소온도를 내리지 않기 위하여는 상기 공기비를 약 1.7정도로 유지하는 것이 바람직하고, 또 안정한 재순환 소용돌이를 형성하도록 공기공급의 방향 운동량을 설정하는 것이 극히 바람직하다. 또한 2차공기나 3차공기에 이들 공기보다도 비중이 높은 수증기 또는 미립화한 물을 혼입하여 분사하면 분사속도를 높이지 않더라도 중량 증대분만큼 물혼합공기의 운동에너지를 높일 수 있고, 이에 의해 2차공기나 3차공기의 관통력, 즉 상기 상승가스를 그 흐름에 저항하여 관통하고, 노중앙에 이르기 위한 힘을 높일 수 있다. (2) 본 발명에서는 2차 연소영역에서의 공기비도 적당히 설정하면 좋다. 다만, 이 영역에서 1000℃정도의 고온을 유지할 수 있도록 상기 공기비를 조절하는 것이 바람직하고, 또, 이 공기량의 범위내에서 상기 재순환 소용돌이를 형성하도록 공기의 운동량을 결정하는 것이 극히 바람직하다. (3) 본 발명에서는 보조연소공기의 구체적인 온도는 묻지않지만, 이 보조연소공기를 도입전에 예열하여 두면, 이 도입에 의한 소각로의 냉각을 회피할 수 있고 보다 양호한 연소를 확보할 수 있다. (4) 본 발명에서는, 2차 연소영역(A2)의 출구측에서 관통력이 있는 하향의 보조연소공기가 공급되면 좋고, 상기 실시예에 있어서 3차 연소영역(A3)은 생략이 가능하다. 단지, 이 3차 연소영역(A3)의 설치에 의하여 2차 연소영역(A2)에서 연소한 가스를 보다 긴시간 소각로내에 체류시켜 둘 수 있고, 혼합 촉진 만으로는 충분히 행할 수 없는 연소도 양호하게 행사는 것이 가능하다. 예를들면 연소가스 중에 숯이나 매연 등과 같이 연소에 시간을 요하는 물질이 발생한 경우나 산소량, 연료 공급량이 적은 경우에도 2차 연소영역(A2)에서 연소된 가스를 3차 연소영역(A3)에 소정시간 이상 체재시켜둠으로써 완전한 연소를 달성하는 것이 가능하게 된다. (5) 본 발명에서는, 소각로의 평단면 형상은 불문에 붙이고, 예를들면 상기 제1도에 도시하는 A-A선 및 B-B선으로 자른 단면이 제8(a), (b)도에 도시하는 바와 같이 직사각형의 것일지라도, 2차 연소영역(A2)의 입출구에서 각각 가스통로를 확대 및 축소시키는 것과 보조공기의 적절한 도입에 의하여 상기 실시예와 같은 재순환 소용돌이를 형성할 수 있다. 또 동도면(a)에 도시하는 바와 같이 2차공기의 분사방향을 수평면내에서 경사시킴으로써, 2차공기를 선회시키면서 공급하는 것도 가능하다. (6) 본 발명에서는 재순환 소용돌이의 소용돌이치는 방향을 특히 묻지 않는다. 예를 들면 상기 제8도(a) (b)에 도시한 바와 같이 프리보오드가 직사각형 단면의 경우 제11도에 도시하는 바와 같이 서로 대향하는 한쌍의 벽면을 동도면의 가장 깊은 방향으로 관통하는 공기 공급용 구조체(21)를 설치하고, 그 하면을 좁힘용 테이퍼면(22)으로 함과 동시에 이 공기 공급용 구조체(21)의 양단에 설치한 3차 공기분사구(26) 및 부 3차 공기분사구(28)로부터 제1실시예와 같이 보조 연소공기를 공급하도록 하면, 상기 제1도에 도시한 재순환 소용돌이와 역회전의 재순환 소용돌이를 형성하는 것도 가능하다.

[발명의 효과]

이상과 같이 본 발명은 2차 연소영역에서 재순환 소용돌이를 형성하고 이 재순환 소용돌이에 의하여 보조연소공기와 가스화한 폐기물과의 혼합효율을 높이도록 한 것이므로 복잡한 연소제어를 행하는 일없이, 다이옥신의 배출을 대폭으로 억제할 수 있는 효과가 있다. 특히 본 발명에 따른 소각로에서는 상기 2차 연소영역의 입구부분에서 보조연소공기를 선회시키면서 분사하도록 하고 있으므로, 상기 재순환 소용돌이의 형성을 보다 용이하게 할 수 있는 효과가 있다. 또 본 발명에 따른 소각로에서는 상기 2차 연소영역의 출구부분의 형상을 상방으로 향함에 따라 가스통로가 좁아지는 형상으로 설정하고 있으므로 가스통로 급확대에 의한 재순환 소용돌이 형성촉진의 작용과 2차 연소영역을 형상적으로 명확화하는 것으로 인하여 2차 연소영역 출구보다 아래쪽에 공급되는 보조공기의 1차 연소영역으로의 유입을 방지하고 재순환소용돌이를 안정화할 수 있는 효과가 있다. 더욱, 본 발명에 따른 폐기물 소각로에서는, 2차 연소영역에서 연소된 가스를 소각로 출구에 이르는 도중에 3차 연소영역에 체재시킴으로써 숯 등에 같 연소에 시간을 요하는 물질이 연소가스에 포함되어 있는 경우나, 산소량, 연료 공급량이 적은 경우에도 노내에서 충분한 연소를 확보할 수 있는 효과가 있다. 또 본 발명에 따른 폐기물 소각로는, 상기 2차 연소영역이나 3차 연소영역을 둘러싸는 소각로 측벽내에 형성한 냉각용 재킷내에 냉각용 유체를 유통시키는 것이므로 이에 의해 노내온도의 과도한 상승을 방지하고 정상적인 연소를 확보할 수가 있다. 게다가 노내에서 발생한 열을 상기 냉각용 유체를 매체로하여 회수할 수 있고, 이에 의해 에너지 절약화를 실현할 수 있다. 여기서 본 발명에 따른 폐기물 소각로에서는, 실제의 노내온도에 의거하여 상기 냉각용 유체의 유량을 제어하고 있으므로, 노내온도를 보다 정확히 적정한 범위로 유지할 수 있다. 또 본 발명에 따른 방법에서는, 보조연소공기에 이것보다도 비중이 큰 수증기 또는 미립화된 물을 혼입하고 있으므로, 이 질량 증대분만큼 혼합기체가 갖는 운동에너지 나아가서는 관통력(보조연소공기가 상승가스를 그 흐름에 저항하여 폐기물 소각로 중앙까지 관통하는 힘)을 증대시킬 수 있고 이에 의해 더욱더 강력한 재순환 소용돌이의 형성 및 소용돌이 강도의 조정을 가능하게 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 소각로 내로 공급된 폐기물을 연소하기 위한 폐기물 소각로에 있어서, 상기 폐기물을 연소시키고 가스화시키기 위한 1차 연소영역(A1), 상기 소각로내의 상기 1차 연소영역(A1)위에 배열된 2차 연소영역(A2), 상기 1차 및 상기 2차 연소영역(A1, A2)사이의 공유영역사이에 제공되고 상방으로 향함에 따라 확경하는 형상을 한 상기 2차 연소영역(A2)의 입구부분을 형성하는 하측좁힘부(12), 상방으로 향함에 따라 축경하는 형상을 한 상기 2차 연소영역(A2)의 출구부분에 제공되는 상측좁힘부, 상기 가스화된 폐기물을 연소시키기 위하여 상기 보조연소공기를 상기 소각로 내로 공급하기 위한 공기공급장치(15)을 포함하고 있으며, 2차 공기는 상기 공기공급장치(15)에 의해서 상기 하측좁힘부(12)의 2차 공기 분사구(20)로부터 상향으로 분사되며, 3차 공기는 상기 공급장치(15)에 의해서 상기 상측좁힘부(14)의 3차 공기분사구(26)로부터 하향으로 분사되며 이에따라 상기 2차공기와 혼합하여 재순환 소용돌이를 형성하는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각로
2. 소각로 내로 공급된 폐기물을 연소하기 위한 폐기물 소각로에 있어서, 상기 폐기물을 연소시키고 가스화시키기 위한 1차 연소영역(A1), 상기 소각로내의 상기 1차 연소영역(A1)위에 배열된 2차 연소영역(A2), 상기 1차 및 상기 2차 연소영역(A1, A2)사이의 공유영역사이에 제공되고 상방으로 향함에 따라 확경하는 형상을 한 상기 2차 연소영역(A2)의 입구부분을 형성하는 하측좁힘부(12), 상방으로 향함에 따라 축경하는 형상을 한 상기 2차 연소영역(A2)의 출구부분에 제공되는 상측좁힘부, 상기 가스화된 폐기물을 연소시키기 위하여 상기 보조연소공기를 상기 소각로 내로 공급하기 위한 공기공급장치(15)을 포함하고 있으며, 2차 공기는 상기 공기공급장치(15)에 의해서 상기 하측좁힘부(12)의 2차 공기 분사구(20)로부터 분사되며, 상기 2차 공기의 공급방향은 상향으로 소용돌이를 형성하도록 설정되며, 3차공기는 상기 공급장치(15)에 의해서 상기 좁힘부(14)의 3차 공기분사구로부터 하향으로 분사되며 이에따라 상기 2차공기와 혼합하여 재순환 소용돌이를 형성하는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각로.
3. 제2항에 있어서, 냉각용 재킷(36)은 상기 2차 연소영역(A2)을 둘러싸는 상기 소각로의 측벽에 형성되며, 냉각유체를 상기 냉각용 재킷으로 유통시키기 위한 유통수단(40)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각로.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 2차 연소영역(A2)에서 연소된 가스를 유지하기 위한 3차 연소영역(A3)은 상기 2차 연소영역(A2)과 상기 소각로의 출구사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각로.
5. 제6항에 있어서, 상기 소각로내의 온도를 검출하기 위한 온도검출수단(44, 46)과 상기 온도검출수단(44, 46)에 의해서 검출된 상기 온도에 따라 상기 유통수단(40)에 의해서 상기 냉각용 재킷(36, 38)으로 유통된 상기 냉각용 유체의 유량을 제어하기 위한 유량제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각로.
6. 청구항 1 또는 2에 따른 폐기물 소각로에 의해서 상기 폐기물을 상기 1차 연소영역(A1)에서 연소시키는 단계, 및 상기 1차 연소영역(A1)에서 발생된 가스를 상기 2차 연소영역(A2)에서 연소시키는 단계로 이루어진 폐기물을 소각하는 방법에 있어서, 상기 2차 공기의 공급방향이 상향으로 소용돌이를 형성하도록 설정되고 상기 공기공급장치(15)에 의해서 상기 2차 공기를 상기 하측 좁힘부(12)의 제2차 공기분사구(20)로부터 분사하는 단계, 및 상기 공기공급장치(15)에 의해서 상기 3차 공기를 3차 공기분사구(26)로부터 하향으로 분사하는 단계, 이에따라 상기 2차공기와 혼합하여 재순환 소용돌이를 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제6항에 있어서, 수증기 또는 미립화된 물은 상기 보조연소공기와 혼합되는 것을 특징으로 하는 방법.