KR0137640B1 - 폐기물 용융로 - Google Patents

Abstract

탄소계 가연물질로 형성된 충전층을 구비하고, 충전층의 윗면보다 낮은 위치에서 충전층의 횡단방향의 외주부에 충전층과 연통하는 환상의 연소공간을 구비하고, 연소공간에 폐기물을 분말상으로 송입하고 연소공간 및 충전층에 있어서 비산하는 더스트의 발생을 될 수 있는대로 억제하는 것이 가능하고, 노내온도가 균일하고, 폐기물의 처리효율이 높은 폐기물 용융로를 얻는 것이다.

연소공간(4)과 충전층(2)의 경계위치에 연소공간(4)의 상부쪽보다 아래방향으로 뻗어나온 하수벽(8)을 구비하고, 연소공간(4)으로부터 충전층(2)으로 흐르는 연소가스의 흐름방향을 경사지게 아래방향으로 설정하는 수단을 구비하여 폐기물 용융로를 구성하였다.

Description

폐기물 용융로

제1도는 폐기물 용융로의 구성도.

제2도는 용융로 내의 온도의 비교 결과도.

[산업상의 이용분야]

본 발명은 코우크스 등의 탄소계 가연물로 형성한 충전층에 분말상으로 오니 등의 폐기물 등을 취입함으로써, 폐기물을 연소함과 동시에, 용융슬래그화하는 경우에, 처리에 따라 발생하는 더스트의 비산방지와 연비저감을 목적으로 하여 제안되고 있는 폐기물 용융로에 관한 것으로서, 상세히 말하면 탄소계 가연물질로 형성되는 충전층을 구비하고, 충전층의 윗면보다 낮은 위치에서 충전층의 횡단방향의 외주부에 충전층에 연통하는 환상의 연소공간을 구비하고, 연소공간에 폐기물을 분말상으로 송입하여, 연소공간 및 상기 충전층에 있어서 폐기물을 연소시킴과 동시에 용융슬래그화하는 폐기물 용융로에 관한 것이다.

[종래의 기술]

분말상으로 오니 등의 폐기물을 고온로상(床)에 취입하여 연소·용융하는 경우, 충전층에 직접 취입하려고 하면, 코우크스 표면에 폐기물(오니)이 부착함으로써 연소저해를 일으킴과 동시에, 유기분의 분해에 의한 흡열현상 등에 의하여 충전층의 온도저하를 초래한다. 그 결과, 용융로에 있어서의 더스트에 의한 폐색이 진행되어, 용융로의 조업악화를 일으키게 된다.

그래서, 제2도(b)에 도시한 바와 같이, 이들 폐해를 제거하기 위하여 인위적으로 충전층의 둘레부분에 연소공간을 설치하여, 이 연소공간으로부터 충전층을 향하여 가로방향으로 연소가스를 송출하여, 상기 폐기물을 연소·용융처리하는 방법이 고려되고 있다(일본국 특원평 2-131746호).

그러나, 이러한 구성에 의하면, 취입된 폐기물분말은 연소공간에서 연소후, 용융 또는 차아화하여 코우크스층에서 용융슬래그화하여 출재구(出滓口)로부터 배출되는 것이지만, 실제로는 코우크스층에 포집되지 않고 배출가스중으로 더스트로서 비산되는 경우가 있다. 또한, 이러한 연소·용융구조에 있어서는 충전층내에 있어서의 주변류(周 流)가 많으므로, 주변벽 가장자리가 고온이 된다. 그 이유는 통상의 충전층구조에 있어서의 주변류화현상에 의한 것이라고 생각된다. 즉, 충전층구조에서는 취입구로부터 취입된 가스가 노의 중심부보다 주변의 벽쪽으로 흐르기 쉽다.

예컨대, 제철용의 고로에 있어서는 주변풍속은 중심풍속의 2배 이상이 된다고 한다. 이러한 현상은 본 발명과 같은 충전층구조가 얇은 경우, 더욱 현저해진다.

이상의 결과, 취입된 분말상 폐기물은 벽가장자리로부터 빠져나가 배출가스 중에 비산하는 것이라고 생각된다. 또, 노중심으로의 가스흐름이 적으므로, 노중심의 온도도 충분히 고온화하지 않고, 노내 온도 분포는 불균일하게 되지 않을 수 없다.

그 결과, 이러한 폐기물 용융로에 있어서는 다음과 같은 문제가 발생하기 쉽다.

(1) 더스트이 비산(분말성 폐기물의 쇼오트패쓰)

(2) 노내온도의 불균일에 의한 충전층내에 브릿지 형성

(3) 주변코우크스의 부분연소, 분말상 폐기물의 미연비산에 의한 코우크스 소비량의 증가

(4) 노조업 불안정에 의한 출재불량

따라서, 본 발명의 목적은 비산하는 더스트의 발생을 될 수 있는대로 억제할 수 있고, 노내온도가 균일하고, 폐기물의 처리효율이 높은 폐기물 용융로를 얻는데 있다.

[발명의 개요]

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 폐기물 용융로의 특징구성은 탄소계 가연물질로 형성되는 충전층을 구비하고, 충전층의 윗면보다 낮은 위치에서 충전층의 황단방향의 외주부에, 충전층과 연통하는 환상의 연소공간을 구비하고, 연소공간에 폐기물을 분말상으로 송입하여 연소공간 및 상기 충전층에서 폐기물을 연소시킴과 동시에, 용융슬래그화하는 것으로서, 연소공간과 충전층의 경계위치에 연소공간 상부쪽으로부터 아래쪽으로 뻗어나온 하수벽(下垂壁)을 갖춘 점에 있다.

또한, 본 발명을 연소공간으로부터 충전층으로 옮겨 흐르는 연소가스의 흐름방향이 아래쪽으로 경사지게 설정되도록 하여도 좋다.

본 발명의 작용·효과는 다음과 같다.

이들의 구성에 있어서는, 하수벽을 설치함으로써, 또는 연소가스의 흐름방향을 제어함으로써, 연소실로 취입된 분말상 폐기물은 아래쪽으로 향하여 충전층 내부에 침입한다. 그리고, 충전층 중앙쪽에서의 연소처리가 촉진되어, 충전층내에서의 그 횡단방향의 온도분포가 균일화된다. 또, 연소처리되는 폐기물량이 증가(더스트비산이 감소한다)하여, 결과적으로 처리온도도 상승한다. 따라서, 종래와 같이 쇼오트패쓰를 일으켜 폐기물이 연소공간으로 충전층측벽 근방부를 상승하여 벽쪽으로 빠져나가는 것이 방지된다.

한편, 환상의 연소공간내의 연소가스는 이 공간내에서의 충전층둘레에서 선회궤적을 그리면서 충전층내로 보내지게 되나, 하수벽 또는 이에 상당하는 흐름방향의 제어에 의하여 연소공간에서의 체류시간을 충분히 취할 수 있게 되어, 폐기물의 이 공간내에서의 처리가 종래보다도 촉진된다.

그 결과, 본원의 폐기물 용융로에서는 가연분의 완전연소와 연소에 의한 승온이 달성될 수 있어서, 노를 소정의 온도로 용이하게 유지할 수 있음과 동시에 조업도 안정하게 행할 수 있다.

따라서, 본원의 폐기물 용융로에 있어서는 폐기물의 쇼오트패쓰를 방지할 수 있는 결과, 폐기물의 더스트비산량이 가소된다. 또한 연소실내에서의 연소가 촉진되어 온도가 고온이 됨과 동시에, 노내충전층의 온도의 균일화가 달성되어 조업이 안정된다.

상기의 여러 요인으로 폐기물의 고온부에서의 부분용융이나 저온부에서의 더스트부착에 위한 브릿지의 발생이 방지됨과 동시에, 폐기물처리에 따르는 충전층을 구성하는 재료인 탄소계 가연물질(예컨대, 코우크스)의 연료비절감을 도모할 수 있었다.

[실시예]

본 발명의 폐기물 용융로의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1도는 폐기물 용융로(1)의 충전층인 코우크스 충전층(2) 근방의 단면을 도시한 것이다. 이 폐기물 용융로(1)는 대략적으로 수직원통형상인 코우크스 충전층(2)을 구비하고 있다. 이 코우크스 충전층(2)은 그 하부위치에 용융슬래그가 출제되는 출재구(3)를 구비하고 있다. 이 코우크스 충전층(2)의 윗면보다 낮은 위치에서 그 횡단방향 외주부에 환상의 연소공간(4)을 갖추고 있다.

또한, 이 코우크스 충전층(2)의 상부부위에 프리보오드(5)를 구비하여 구성되어 있다. 그리고, 이 코우크스 충전층(2)에 대하여 이것에 1차공기를 공급하는 1차공기 공급노즐(6)과, 상기 프리보오드(5)의 입구 근방위치에 이 부위에 2차 공기를 공급하는 2차공기 공급노즐(7)이 갖추어져 있다.

다음에, 상기 연소공간(4)에 대하여 설명한다. 이 부위(4)에는 폐기물은 오니를 분말상으로 반송공기에 의하여 공급하는 폐기물공급노즐(4a), 연소용 산소함유 가스를 취입하는 연소용 산소공급노즐(4b), 보조연료를 취입하는 보조연료취입노즐(4c)이 구비되어 있다. 따라서, 이 연소공간(4)에 있어서는 연료의 연소가 시작됨과 동시에, 이 연소공간(4)으로 보내어진 분말상의 오니는 건조되어 연소된다.

그리고, 그 연소가스가 미연소물과 함께 코우크스 충전층(2) 둘레에서 선회궤적을 그리면서 코우크스 충전층(2) 내로 송입된다.

또한, 연소공간(4)과 코우크스 충전층(2)의 경계위치에서 연소공간(4)의 상부쪽으로 아래쪽으로 뻗어나와, 연소공간(4) 쪽에서 코우크스 충전층(2)으로부터 멀어짐에 따라 윗쪽에 위치하는 경사면인 하강안내면(8a)을 갖춘 내화물로 제조된 하수벽(8)이 구비되어 있다. 이 하수벽(8)을 구비함으로써 연소공간(4) 내의 연소가스는 이 하수벽(8)을 구비하지 않은 경우와 비교하여 코우크스 충전층(2) 내로의 흐름이 지연됨과 동시에(선회량이 증가한다), 코우크스 충전층(2) 내로의 연소가스의 흐름방향이 아래쪽으로 경사지게 설정된다.

이하, 본원의 폐기물 용융로(1)의 작용에 대하여 설명한다.

코우크스 충전층(2)은 충전층 하부에 있는 일시공기취입노즐(6)로부터 취입된 예열된 산소함유가스로서의 1차 공기에 의하여 연소되어, 1500∼1600℃의 고온으로 유지된다. 한편, 분말상의 폐기물, 예컨대 오니 등은 건조후 약 10% 수분의 상태로 연소공간에 설치된 폐기물공급노즐(4a)로부터 연소공간(4)내로 취입된다.

그리고, 이들이 연소용융됨과 동시 코우크스 충전층(2) 내로 보내져서, 매연소물도 코우크스 충전층(2)에서 용융되어 슬래그화되어, 출재구(3)로부터 배출된다.

여기서 연소용융을 원활히 행하게 하기 위해서는 연속공간온도는 1200℃이상, 코우크스 충전층 온도는 1400∼1500℃ 이상으로 유지할 필요가 있으나, 본원의 폐기물 용융로(1)에 있어서는 하수벽(8)을 설치함으로써, 연소공간(4)에 취입된 분말상 폐기물 및 산소함유가스는 아래쪽으로 향하여 코우크스 충전층(2) 내부에 침입하여, 쇼오트패쓰에 의한 벽쪽으로 빠져나감이 방지될 수 있는 것 등의 이유 때문에, 다음과 같은 조업상태가 얻어진다. 즉, 연소공간(4)에서의 체류시간도 충분하게 되어서, 가연분의 완전연소와 연소에 의한 승온이 달성되어, 노를 소정의 온도로 유지할 수 있고, 조업도 안정하게 행할 수 있다.

한편, 종래기술과 같이 하수벽(8)이 없는 경우에는 분말상 더스트의 연소공간 실내연소가 충분히 행하여지지 어려우므로, 폐기물인 오니 등은 더스트로서 그대로 배기가스로 비산한다.

다음에, 본 발명의 요용성에 구비한 실험데이타를 제2도와 함께 설명한다.

제2도(a)는 하수벽(8)을 갖춘 구성의 폐기물 용융로(1)의 노내 온도분포를 모식적으로 도시한 것이다. 제2도(b)는 하수벽을 구비하지 않은 종래형의 폐기물 용융로를 도시한 것이다.

각각의 운전상황을 다음에 비교하여 표시하였다.

테스트 결과 운전상황 비교

이상의 결과에서 명백한 바와 같이, 하수벽(8)을 설치한 경우에는 노내온도의 상승 및 균일화가 달성됨과 동시에, 동일한 오니의 처리에 요하는 코우크스량의 대폭적인 감량이 달성되고, 더스트비산량도 대폭적으로 감소한다.

본 발명의 폐기물 용융로의 구성·작용은 이상에 설명한 바와 같다.

이에 대하여 될 수 있는대로 분말폐기물의 주변벽 가장자리에서의 더스트의 빠져나감은 방지하여 층내로 송입하기 위하여 용융로에서는 코우크스 충전층(2)을 형성하는 경우에 코우크스를 주변부에서 두껍게 중심부에서 얇게 하는 조작, 이른바 코우크스의 층구조를 바꿈으로써 노내의 흐름을 제어하는 것도 생각할 수 있다.

그러나, 이러한 구성은 본 발명에 있어서는 코우크스 충전층의 두께가 얇기 때문에 채용하는 것이 불가능하다. 또한, 분말상 폐기물을 노중앙쪽으로 송입하기 위하여 연소공간에의 취입속도를 상승시키면, 충전층의 유동화가 동일한 이유로 발생하게 되므로, 이 대책도 채용할 수 없다.

따라서, 본 발명에 있어서는 연소공간(4)과 코우크스 충전층(2)의 사이에 하수벽(8)을 설치하여 연소공간(4)에 취입된 공기와 분말상 폐기물이 쇼오트패쓰로서 곧바로 벽가장자리로부터 프리보오드(5)로 빠져나가는 것을 방지함으로써, 상기와 같은 현저한 효과를 얻을 수 있었다.

다음에, 다른 실시예에 대하여 설명한다. 상기의 실시예에서는 하수벽을 종단면에서 보아 아래쪽으로 뻗어나온 3각 형상의 것으로 하였으나, 이것은 종단면에서 보아 단순히 아래쪽으로 뻗어나온 4각형의 벽면으로 하여도 좋다. 요컨대, 연소공간(4)으로부터 코우크스 충전층(2) 내로 유도되는 가스가 코우크스 충전층(2)의 측부에 직접 이동하여 연소되지 않고 충전층을 관통하여 배출되는 것을 회피할 수 있는 구성이면, 어떠한 구성이라도 좋다.

또한, 이 하수벽(8)을 실시예에 도실한 바와 같이, 내부가 충전된 내화물로 구성할 뿐만 아니라, 중공구조로 하여 이 부위를 수냉구조, 보일러구조 등에 의하여 구성하여도 좋다.

실시예에서는 코우크스를 사용하는 예를 들었으나, 이것은 탄소계 가연물질이면 어떠한 것이라도 좋다.

Claims (8)

1. 탄소계 가연물질로 형성되는 충전층(2)과, 환상으로 되어 있는 연소공간(4)으로 구성되어 있는 폐기물 용융로에 있어서, 상기 연소공간은 상기 충전층(2)의 윗면보다 낮은 위치에서 충전층(2)의 황단방향의 외주부에, 상기 충전층(2)과 연통하여 형성되어 있고, 하수벽(8)은 상기 연소공간(4)과 상기 충전층(2)의 경계위치에 상기 연소공간(4)의 상부측으로부터 아래쪽으로 뻗어나와 있고, 상기 연소강간(4)에 폐기물을 분말상으로 송입하여, 상기 연소공간(4) 및 상기 충전층(2)에 있어서, 상기 폐기물을 연소시킴과 동시에 용융슬래그화하는 것을 특징으로 하는 폐기물용융로.
2. 제1항에 있어서, 상기 코우크스 충전층(2)은 그 하부위치에 용융슬래그가 출재되는 출재구(3)를 구비하고 있고, 그 상부부위에 프리보오드(5)를 구비하고 있음과 동시에, 이 코우크스 충전층(2)에 대하여 이것에 1차공기를 공급하는 1차공기 공급노즐(6)과, 상기 프리보오드(5)의 입구 근방위치에 이 부위에 2차공기를 공급하는 2차공기 공급노즐(7)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 폐기물 용융로.
3. 제1항에 있어서, 상기 연소공간(4)은 폐기물인 오니를 분말상으로 반송공기에 의하여 공급하는 폐기물공급노즐(4a)과, 연소용 산소함유가스를 취입하는 연소용 산소공급노즐(4b)과, 보조연료를 취입하는 보조연료취입노즐(4c)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 폐기물 용융로.
4. 제1항에 있어서, 상기 하수벽(8)은 내화물로 제조된 것으로서 상기 연소공간(4)과 상기 충전층(2)의 경계위치에서 상기 연소공간(4)의 상부쪽으로부터 아래쪽으로 뻗어 나와, 상기 연소공간(4) 쪽에서 상기 충전층(2)으로부터 멀어짐에 따라 윗쪽에 위치하는 경사면인 하강안내면(8a)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 폐기물 용융로.
5. 탄소계 가연물질로 형성된 충전층(2)과, 환상으로 되어 있는 연소공간(4)으로 구비된 폐기물 용융로에 있어서, 상기 연소공간은 상기 충전층(2)의 윗면보다 낮은 위치에서 상기 충전층(2)의 횡단방향의 외주부에, 상기 충전층(2)과 연통하여 형성되어 있고, 연소가스는 상기 연소공간(4)으로부터 상기 충전층(2)으로 흐르는 그것의 흐름방향이 아래쪽으로 경사지게 설정되어 있고, 상기 연소공간(4)에 폐기물을 분말상으로 송입하여 상기 연소공간(4) 및 상기 충전층(2)에 있어서, 상기 폐기물을 연소시킴과 동시에, 용융슬래그화하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 폐기물 용융로.
6. 제5항에 있어서, 상기 코우크스 충전층(2)은 그 하부위치에 용융슬래그가 출재되는 출재구(3)를 구비하고, 그 상부부위에 프리보오드(5)를 구비하고 있음과 동시에, 이 코우크스 충전층(2)에 대하여 이것이 1차 공기를 공급하는 1차공기 공급노즐(6)과, 상기 프리보오드(5)의 입구 근방위치에 이 부위에 2차 공기를 공급하는 2차공기 공급노즐(7)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 폐기물 용융로.
7. 제5항에 있어서, 상기 연소공간(4)은 폐기물인 오니를 분말상으로 반송공기에 의하여 공급하는 폐기물공급노즐(4a)과, 연소용 산소함유가스를 취입하는 연소용 산소공급노즐(4b)과, 보조연료를 취입하는 보조연료취입노즐(4c)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 폐기물 용융로.
8. 제5항에 있어서, 상기 하수벽(8)은 내화물로 제조된 것으로서 상기 연소공간(4)과 상기 충전층(2)의 경계위치에서 상기 연소공간(4)의 상부쪽으로부터 아래쪽으로 뻗어나와 상기 연소공간(4) 쪽에서 상기 충전층(2)으로부터 멀어짐에 따라 윗쪽에 위치하는 경사면인 하강안내면(8a)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 폐기물 용융로.