KR100186730B1 - 시멘트 생산설비에서의 폐기물 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시멘트 생산설비에서 폐기물을 처리하기 위한 방법에 관한 것으로, 특히 처리하기가 상당히 어려운 폐기물의 효율적인 처리 및 폐기물을 소각하며 생성되는 배기가스를 시멘트생산설비로 유입시켜 시멘트 생산공정을 거치면서 정화처리토록 한 시멘트생산설비에서의 폐기물처리방법에 관한 것이다.

본 방법은 처리하기가 난이한 폐기물을 처리함과 동시에 폐기물 처리시 발생하는 유해배기가스를 시멘트생산설비를 이용하여 정화처리함으로써 폐기물 처리시의 유해배기가스를 정화처리하기 위한 부대설비가 필요치 않다. 따라서, 폐기물 처리비용을 절감할 수 있는 잇점을 갖는다. 이와 아울러, 폐기물 처리시 발생하는 폐가스열을 회수하여 시멘트 소성과정에서 부가적인 열원으로 활용케 하므로 시멘트 생산에 따른 연료비를 감축할 수 있는 효과도 갖는다.

Description

시멘트 생산설비에서의 폐기물처리방법

제1도는 본 발명에 따른 폐기물처리방법을 구현하기 위한 시멘트생산설비의 배치도,

제2도는 제1도의 분무탑과 전기집진기에서의 배기가스 처리과정을 설명하기 위한 설명도.

＊ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 소성시설 20 : 예열탑

30a, 30b : 분무탑 31 : 배기구

40a, 40b, 40c : 전기집진기 41 : 유입구

42 : 배출구 50 : 냉각시설

51 : 폐열회수덕트 60 : 2차연소실

70 : 폐기물처리시설 71 : 배기관

80a, 80b : 굴뚝 90a, 90b : 원료분쇄시설

본 발명은 시멘트 생산설비에서 폐기물을 처리하기 위한 방법에 관한 것으로, 특히 폐기물을 소각하며 생성되는 배기가스를 시멘트생산설비로 유입시켜 시멘트 생산공정을 거치면서 정화처리토록 한 시멘트생산설비에서의 폐기물처리방법에 관한 것이다.

일반적으로, 해외 시멘트제조공업의 경우 제조과정에서 발생된 폐기물을 2차 연소실의 연료로 사용하는 곳이 많다. 물론, 국내의 시멘트 공업에서도 소성시설에 일부 폐기물을 처리토록 허가하고 있다. 하지만, 소성시설에 자동으로 투입할 수 있는 폐기물은 기술적으로 한정되어 있고, 소성시설운전에 영향을 주거나 안전사고의 위험이 따르기 때문에 사용을 기피하고 있다. 한편, 폐기물은 폐기물처리업체에 위탁하여 처리하기도 하는데, 현 국내에는 특정폐기물처리업체의 수가 태부족이고, 처리비용 또한 상당히 비싸다. 여기서, 폐기물이라 함을 폐유, 폐그리스, 폐벨트, 폐고무류등 특정 및 일반폐기물을 포함한다.

시멘트 생산설비에서 폐기물 처리시 폐유의 경우는 폐유저장시설을 설치하고 펌프로 폐유를 소성시설의 버너로 공급하여 연소한 경우도 있었고, 폐기물의 경우는 소성시설 입구에서 인력으로 직접투입하거나 또는 예열탑에 투입구를 설치하여 인력으로 직접투입하여 처리하고 있다.

하지만, 혼합된 폐유를 소성시설에 버너를 이용하여 투입하여 처리한다는 것은 발열량이 일정치 않아 클링커의 품질기준인 프리라임(Free Lime)이 높게 나타나는 문제가 발생하여 실패하고 말았다.

특히, 점도가 높은 폐그리스(Grease)의 처리는 가장 큰 문제로 대두되는데, 이 폐그리스를 소성시설입구나 예열탑에 투입시 정량투입이 불가능하여 투입량이 일정치 않다. 이럴 경우 일산화탄소의 농도가 상승되어 소성시설의 가동에 지장을 초래하는 폐단이 있다. 또한, 일반 폐기물의 경우 예열탑으로 폐기물을 운반하여 인력으로 투입하게 됨으로써 많은 인건비가 소요되는 결점도 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 제결점들을 극복하기 위해서 안출한 것으로서, 폐기물처리시설의 배기관을 폐열회수덕트에 연결하여 폐기물 처리 시설에서 발생된 유해 배기가스를 시멘트생산설비의 2차연소실로 유입시켜 시멘트소성과정을 거치게 함으로써 배기가스를 정화처리할 수 있는 시멘트생산설비에서의 폐기물처리방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 폐기물 처리시 발생한 폐가스열을 회수하여 시멘트생산설비에서 시멘트소성시의 열원으로 활용함으로써 시멘트생산을 위한 연료비를 절감할 수 있는 시멘트생산설비에서의 폐기물처리방법을 제공함에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 시멘트생산설비에서의 폐기물처리방법은 상기 폐기물처리시설의 폐가스를 상기 2차연소실로 유입시켜 재연소시키는 단계를 구비하고 있다. 재연소된 배기가스를 상기 예열탑으로 유동시켜 상기 시멘트원료와 화학반응시키는 단계를 구비하고 있다. 상기 화학반응으로 소정의 유해가스가 정화된 배기가스를 집진시설로 유입시켜 포집처리하는 단계를 구비하고 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

제 1도는 본 발명에 따른 폐기물처리방법을 구현하기 위한 시멘트생산설비 배치도이다.

시멘트생산설비는 시멘트원료를 소성시켜 클링커를 생산하기 위한 소성시설(10)을 구비하고 있다. 소성시설(10)에서 원료를 클링커로 소성하며 발생된 폐열은 소성시설(10)과 연결된 예열탑(20)을 통해 원료를 예열시키면서 예열탑(20) 출구로 배출되어, 분무탑(30a, 30b)과 전기집진기(40a, 40b)를 거쳐 정화되어 대기중으로 배출된다. 또한, 소성시설(10)에서 생산된 클링커는 냉각시설(50)에서 냉각되며 폐가스를 발생하게 되는데, 이 폐가스는 유해성이 없는 폐열이다.

냉각시설(50)에서 생성된 폐열은 세 곳으로 이송되는데, 첫째로 소성시설(10) 내부로 유입되고, 둘째 출구를 통해 전기집진기(40c)를 거쳐 외부로 배출되고, 셋째 폐열회수덕트(51)에 의해 2차연소실(60)로 회수되어 열원으로 활용된다. 본 폐기물 처리방법은 폐기물을 소각하는 폐기물처리시설(70)에 폐열회수덕트(51)와 연결되는 배기관(71)을 설치하여 배기가스를 폐열과 함께 2차연소실(60)로 회수한다. 이 폐기물처리시설(70)로는 고정회분식 소각로와 유동층 소각로의 중간방식을 채택한 소각로를 이용했다. 특히, 폐기물 소각시 발생되는 HC1, SO₂, NO_X등의 유해가스는 소각로의 연소온도를 최소 800℃ 이상으로 하고, 공기비(m=1.4) 또한 충분케 하여 폐기물처리시설 자체에서 완전연소케 하고 있다. 그럼에도 유해한 정도의 배기가스가 발생하게 되는데, 이때 발생된 유해가스는 2차연소실(60)로 보내져 재연소되어 폐열과 더불어 시멘트원료를 예열(예비소성)시키게 된다. 이 2차연소실(60)의 온도는 항상 900℃정도를 유지하게 되며, 회수된 폐가스열은 2차연소실(60)의 온도를 약 4℃가량 높여 연료를 절감하게 한다.

2차연소실(60)을 거친 배기가스는 예열탑(20)으로 전송되며, 원래 이 예열탑(20)에서는 시멘트원료가 유동하며 재차 예열되고 소성시설(10)에서 발생된 고열가스에 의해 소성되는 공정이 수행된다. 따라서, 소성시설(10)에서 시멘트원료는 클링커(Clinker)가 되며, 이 클링커는 냉각시설(50)로 배출돼 냉각됨으로써 시멘트반제품이 된다. 이와 같은 예열탑(20)에서의 시멘트원료 예열시 유입된 배기가스는 원료와 화학반응을 일으키게 된다. 더 구체적으로 설명하면, 소성시설(10)에서 석회석은 약 750∼900℃에서 CaO와 CO₂로 활발히 분해된다. 이때, 분해된 석회(CaO)성분은 배기가스의 유해성분인 HC1 및 SO₂와 각각 반응하여 무해한 성분으로 정화한다. 이에 대한 화학반응식이 아래에 표기되어 있다.

특히, 예열탑(20)을 거치면서 원료와의 화학반응에 의해 무해가스로 일부분 정화된 배기가스는 집진시설인 분무탑(30a, 30b)과 전기집진기(40a, 40b)를 거치면서 유해가스가 재차 정화됨과 아울러 유해가스에 함유된 분진도 포집된다. 이 분무탑(30a, 30b)은 시간당 약 15∼20톤 정도의 물을 분사하여 유해가스는 용해 또는 흡수되어 분진과 함께 액적입자화한다. 이때 용해 또는 흡수된 유해가스와 함께 액적입자화된 분진은 전기집진기(40a, 40b)를 거치면서 포집된다. 따라서, 폐기물처리시설(70)에서 발생된 유해가스는 그 농도가 현저히 감소되어 굴뚝(Stack)(80a, 80b)을 통해 배기된다. 본 도면에서 미설명된 도면부호 90a, 90b는 원료를 분쇄하여 공급하는 원료분쇄시설을 나타낸다.

제 2도는 제 1도의 분무탑과 전기집진기에서의 배기가스 처리과정을 보다 구체적으로 설명하기 위한 설명도이다.

도시한 바와 같이, 집진시설인 분무탑(30)의 배기구(31)는 전기집진기(40)의 유입구(41)로 연결되어 있다. 따라서, 전술한 소성과정에서 원료와 화학반응하여 일정부분 정화되어 분무탑(30)으로 유입된 배기가스는 분무탑(30)에서 분사된 물에 의하여 유해가스성분은 용해 또는 흡수되어, 분진과 함께 액적입자화되어 전기집진기(40)로 유입된다. 분무탑(30)에서는 시간당 약 15∼20톤 정도의 물을 분사하여 위에서 밝힌 바와 같이 유입된 물질을 처리한다. 특히, 배기가스중 유해가스인 HC1, SO₂, NO_X, CO등은 물에 용해 또는 흡수되는 성질이 있으므로, 이러한 용해 또는 흡수되는 유해가스와 함께 액적입자화된 분진은 전기집진기(40)에서 포집된 후, 정화처리된 배기가스만이 배출구(42)를 통해 배출된다.

이상 서술한 바와 같이, 본 방법은 폐기물 처리시 발생하는 유해배기가스를 시멘트생산설비를 이용하여 정화처리함으로써 폐기물 처리시의 유해배기가스를 정화처리하기 위한 부대시설이 필요치 않다. 따라서, 폐기물 처리비용을 절감할 수 있는 잇점을 갖는다. 일예로, 당사의 경우 폐유발생량이 일일 5드럼정도이며, 이 폐유를 처리하기 위해서는 드럼당 약 6만원 정도의 비용이 소요되므로, 폐유만을 자체처리할 경우 일일 30만원의 처리비를 절감할 수 있어 연간 10,950만원의 처리 경비를 절약하게 된다. 이와 아울러, 폐기물 처리시 발생하는 폐가스열을 회수하여 시멘트 소성과정에서 부가적인 열원으로 활용케 하므로 시멘트 생산에 따른 연료비를 감축할 수 있는 효과도 갖는다. 뿐만아니라, 국가의 환경정책에 적극 부응하여 깨끗한 지구환경에 이바지할 수 있는 잇점도 가지고 있다.

Claims (4)

1. 시멘트원료를 예열하는 예열탑과, 예열된 시멘트원료를 소성시키는 소성시설, 소성된 클링커를 냉각하는 냉각시설, 냉각시설에서 발생된 폐열을 회수하여 2차연소하는 2차연소실 및, 소성과정에서 발생된 분진 및 유해가스를 정화하는 집진시설을 구비한 시멘트생산설비에서 폐기물을 폐기물소각로로 소각시켜, 자체정화처리하는 방법에 있어서,

   상기 폐기물소각로의 폐가스를 냉각시설에서 발생된 폐열을 이용하여 2차연소열로 사용하는 상기 2차연소실로 유입시켜 재연소시키는 단계;

   재연소된 배기가스를 상기 예열탑으로 유동시켜 상기 시멘트원료와 화학반응시키는 단계; 및

   상기 화학반응으로 소정의 유해가스가 정화된 배기가스를 집진시설로 유입시켜 포집처리하는 단계를 포함하는 시멘트생산설비에서의 폐기물처리 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 포집처리단계는 상기 집진시설에서 분사된 물에 상기 배기가스에 함유된 용해성유해가스를 용해 또는 흡수시켜, 분진과 함께 액적입자화하는 단계와, 상기 용해 또는 흡수된 유해가스와 액적입자화된 분진을 포집하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 시멘트생산설비에서의 폐기물처리방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 배기가스중의 유해가스성분인 HC1, SO₂는 상기 시멘트원료와 다음과 같이 반응하여 무해한 성분으로 정화됨을 특징으로 하는 시멘트생산설비에서의 폐기물처리방법.

   다음
4. 제 1항에 있어서, 상기 2차연소실로 유입된 배기가스는 회수된 상기 폐열에 부가되어 상기 시멘트원료를 예열함을 특징으로 하는 시멘트생산설비에서의 폐기물처리방법.