KR100194702B1 - 유동층 열회수장치 - Google Patents

Abstract

소형의 구조로 각 부재의 마모를 피하면서 양호한 유동층 형성 및 열회수를 실현하고, 열회수량의 안정화 및 그 제어를 가능하게 한다.

노 바닥에 제1 분산판(38)과 제2 분산판(40)을 설치하고, 양분산판(38,40)끼리 사이에 불연물배출부(42)를 설치하고, 분산판(38,40) 상방향에 유동층(12)을 형성한다. 제2 분산판(40) 상방향에 열회수용 전열관(46) 및 배플(54)을 설치하고, 전열관(46) 상방향에 다수의 유동화가스 분사구를 갖는 복수의 기체분산관(50)을 병설한다. 분산판 (38,40)으로 부터의 유동화가스의 분사에 의해 유동층(12)의 유동입자가 배플(54) 근방을 상승하여 기체분산관(50)끼리의 틈새 및 전열관(46) 끼리의 틈새를 지나 하강하고, 배플(54) 하방향에서 상기 제1 분산판(38) 상방향으로 복귀하는 환류를 형성 한다.

Description

유동층 열회수장치

제1도는 본발명의 제1실시예에 있어서의 유동층 열회수 장치의 주요부를 도시하고 있는 단면정면도.

제2도는 상기 주요부를 도시하고 있는 일부단면 평면도.

제3도는 상기 유동층 열회수 장치의 전체구성도.

제4도는 본 발명의 제2실시예에 있어서의 유동층 열회수장치의 주요부를 도시하고 있는 단면정면도.

제5도는 상기 주요부를 도시하고 있는 일부단면 평면도.

제6도는 본 발명의 제3실시예에 있어서의 유동층 열회수장치의 주요부를 도시하고 있는 단면정면도.

제7도는 상기 주요부를 도시하고 있는 일부단면 평면도.

제8도는 본 발명의 제4실시예에 있어서의 유동층 열회수장치의 주요부를 도시하고 있는 단면정면도.

제9도는 상기 주요부를 도시하고 있는 일부단면 평면도.

제10도는 상기 주요부의 변형예를 도시하고 있는 단면 정면도.

제11도는 본 발명의 제5실시예에 있어서의 유동층 열회수장치의 주요부를 도시하고 있는 단면정면도.

제12도는 본 발명의 제6실시예에 있어서의 유동층 열회수장치의 주요부를 도시하고 있는 단면정면도.

제13도는 본 발명의 제7실시예에 있어서의 유동층 열회수장치의 주요부를 도시하고 있는 단면정면도.

제14도는 상기 유동층 열회수장치의 주요부를 도시하고 있는 단면평면도.

제15도는 본 발명의 제8실시예에 있어서의 유동층 열회수장치의 주요부를 도시하고 있는 단면정면도.

제16도는 본발명의 제1실시예를 개량한 바람직한 실시예에 있어서의 유동층 열회수장치의 전체구성도.

제17도는 상기 유동층 열회수장치의 주요부를 도시하고있는 단면 정면도.

제18도는 폐기물 발열량과 배기가스 재순환에 의한 열회수량 증가율과의 관계를 도시하고 있는 그래프.

제19도는 배기가스 재순환율과 노출구에 있어서의 NOx 감소율과의 관계를 도시하고 있는 그래프.

제20도는 본 발명의 다른 실시예에 있어서의 유동층 열회수장치의 전체구성도.

제21도는 본 발명의 제1실시예를 개량한 바람직한 다른 실시예에 있어서의 유동층 열회수장치의 주요부를 도시하고 있는 단면 정면도.

제22도는 본 발명의 다른 실시예에 있어서의 유동층 열회수장치의 주요부를 도시하고 있는 단면정면도.

제23도는 제22도의 A-A선 단면도.

제24도는 상기 실시형태에서 산소를 부가하지 않을 경우와 산소를 부가할 경우에 있어서의 폐기물 낮은위치 발열량과 모래층내 연소율과의 관계를 도시하고 있는 그래프.

제25도는 상기 모래층내 연소율과 모래층부 열회수량과의 관계를 도시하고 있는 그래프.

제26도는 종래의 유동층 열회수장치의 일예를 도시하고 있는 단면정면도.

제27도는 종래의 유동층 열회수장치의 일예를 도시하고 있는 단면정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 소각로 11 : 단열벽

12 : 유동층 14 : 프리보드

16 : 소각물 투입구 18 : 소각물 공급기

20 : 2차 공기블로어

[산업상의 이용분야]

본 발명은 유동층의 형성에 의해 산업폐기물, 도시쓰레기, 석탄등을 소각하여 이에 의해 발생하는 열을 회수하는 장치에 관한 것이다.

[종래의 기술]

종래, 산업폐기물등의 소각에 의한 열을 회수하는 장치로서 공기분산판상에 모래입자로 되는 유동층을 형성하는 유동층 열회수장치가 잘 이용되고 있다.

이 장치는 유동층내의 입자의 혼합이 매우 양호하고 층내 온도를 균일하게 유지할 수 있고, 또 입자층의 열유지능력이 크기 때문에 재기동이 용이하다는 등의 이점을 가지고 있다.

이와 같은 장치로서, 가령 특개소63-187001호 공보에는 제26도와 제27도에 도시하는 바와 같은 것이 개시되어있다.

제26도의 장치는 노(90)의 바닥부에 산형상의 공기분산판(92)이 설치되고, 이 공기분산판(92)에서 상방향을 향하여 블로어(91)의 토출공기 즉, 유동화 가스가 분출됨으로써 모래입자로 되는 유동층이 형성되어 있다.

상세하게는 분산판(92)의 좌우 양날개부에 있어서의 가스분사속도가 중앙부보다 크게 설정되고, 또한 이 공기분산판(92) 상방향에 상기 유동화 가스의 분사방향에 대향하는 형상의 반사칸막이(93)가 설치되어 있고, 이 때문에 모래입자는 좌우 양날개에서 기세좋게 불어올려진 후에 반사칸막이(93)에서 반사되어 중앙부에서 침강하는 유동층을 형성하고 있다.

이와같은 유동층에 대하여 상방향의 투입구(89)에서 중앙의 주연소실(96)내에 도시쓰레기 등의 피처리물이 투입되면 이 피처리물은 상기 유동층내에서 모래입자와 함께 유동하면서 연소되고 불연물은 불연물배출구(98)를 거쳐 스크루콘베이어(99)에 의해 장치밖으로 반출된다.

또, 모래입자의 일부는 반사칸막이(93)를 넘어서 그 외측으로 열회수실(94)내에 들어가고, 이 열회수실(94)내에서 침강한다.

이 열회수실(94)내에는 전열관(95)이 설치되어 있고, 이 전열관(95)에 의해 열회수실(94)내에 침입한 모래입자의 열이 회수된다.

이에 대하여 제27도의 장치는 수관(88)이 열회수실(94)의 측면에 형성되고, 반사칸막이벽 상부의 수관(88)에는 프로텍터가 설치되어 있다.

상기 장치는 다음과 같은 해결해야할 과제가 있다.

A) 장치내부를 수평방향으로 주연소실(96)과 열회수실(94)로 완전히 칸막이되어 있기 때문에 열회수실(94)의 증설분만큼 장치전체의 설치면적이 커지고, 장치전체의 소형화가 곤란하다.

B) 상기 장치는 유동화용 가스로 불어올려진 모래입자를 반사칸막이(93)에 닿게하여 반사시킴으로써 모래입자의 환류를 행하고 있기 때문에 반사칸막이(93)의 마모손상이 심하고, 그 만큼 수명은 짧아진다.

C) 제27도에 도시한 장치는 유동이 심한 모래층 표면에 수관(88)을 배치하고 있기 때문에 수관(88)의 마모가 현저하고, 그 수명도 짧다.

이 결함을 회피하는 수단으로 가령 특공평5-87758에 개시된 프로텍터를 설치하는 것이 고려되나, 이 프로텍터는 전적으로 소모품이 되기 때문에 그 교환작업이 번거롭다.

D) 제26도에 도시한 장치는 모래층에 섞여 있는 불순물을 비롯한 큰 고형물이 열회수실(94)내에 침입하여 전열관(95)끼리의 사이에 쌓일 우려가 있다.

이와같은 쌓임은 양호한 유동층 형성 및 원활한 열회수의 큰 방해가 된다.

E) 상기 전열관(95)에 의한 열회수를 안정화하는 데는 열회수실(94)로의 모래유입량을 균일화하고, 나아가서는 제어하는 것이 바람직하나, 상기 장치에 있어서 이와 같은 균일화 또는 제어를 행하는 것은 매우 곤란하다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결할 수 있는 유동층 열회수장치를 제공함을 목적으로 한다.

[발명의 개요]

하나의 적합한 본발명의 실시태양은 장치본체의 바닥부에 기체분산장치를 설치함과 동시에 상기 기체분산 장치상에 유동입자로 구성되는 유동층과 이 유동층에서의 피처리물 소각에 의해 발생한 열을 회수하는 매체가 관내에 흐르게 되는 전열관이 설치된 유동층 열회수장치에 있어서, 상기 전열관을 상기 장치 본체의 측벽에 인접한 위치에 배치하고, 이 전열관 보다 상기 장치본체 측벽에서 떨어지 위치이고 또한 상기 기체 분산장치에서 상방향으로 떨어진 위치에 배플을 설치하고, 상기 전열관 상방향에 다수의 유동화가스 분사구가 관벽에 설치된 복수의 기체분산관을 대략 수평방향으로 병설함과 동시에 상기 기체분산장치에서 유동화가스를 분사함으로써 상기 유동입자가 상기 배플에 있어서 상기 전열관에 대향하는 면과 반대측의 면 근방을 상승하여 상기 기체분산관끼리의 사이 및 상기 전열관의 설치장소를 통과하고 하강하여 상기 배플밑을 빠져나가는 환류가 유동층에 형성되도록 구성한 것이다.

이 적합한 실시태양에 있어서는, 배플을 경계로하여 전열관이 있는 측과 반대측의 주연소부에 피처리물을 투입함으로써 이 피처리물내의 가연물이 연소된다.

이 주연소부의 유동층 구성입자는 유동화가스의 작용으로 기체분산관 상방향으로 돌아 들고 기체분산관끼리 사이에서 전열관을 향하여 침강한다.

이 전열관에 의해 유동측의 열이 회수되고, 이 유동층은 배플밑을 빠져나와 원 위치로 복귀한다.

상기 장치에 있어서, 주연소부는 배플을 경계로 상기 전열관의 배설부분과 반대측 부분만이 아니라, 기체분산관에서 상방향의 공간도 포함하고 있다.

이런 관계로 전열관은 유동이 심한 유동층 표면보다 하방향의 위치에 가라앉아 있어 유동층 표면에 배설되어 있는 경우보다 마모는 적다. 또, 장치본체 바닥부의 기체분산장치에서 분사되는 유동화 가스로 유동층을 형성하고 있으므로 종래와 같이 반사판등에 유동층을 직접 부딪칠 필요가 없어 배플이나 기체분산관 등의 마모도 적다.

또, 기체분산관이 유동층의 유동저항이 되기 때문에 이 기체분산관이 없는 경우보다 열회수부(즉 전열관이 설치되어 있는 부분)로의 유동입자의 유입량이 안정되고, 게다가 이 유입량은 기체분산관에서 분출하는 가스량 조절로 제어가 가능하다.

또한 이 기체분산관은 큰 고형물 침입을 저지하는 체로서의 역할을 수행함과 동시에 이 기체분산관에서 분출하는 가스로 상기 고형물을 기체분산관상에서 뜨게함으로써 그 침입을 더욱 높은 확률로 저지하는 것이 가능하다.

[실시예]

본 발명의 제1실시예를 제1도∼제3도에 의거하여 설명한다.

여기에 예시하는 유동층 회수장치는 단열벽(11)으로 둘러싸인 소각로(10)를 구비하고 이 소각로(10) 바닥부에 모래 등으로 구성되는 유동층(12)이 형성되고, 그 상방향은 프리보드(14)로 되어있다. 소각로 중간부에는 소각물 투입구(16)가 형성되어 있고 여기에 소각물 공급기(18)가 접속됨과 동시에 마찬가지로 소각로 중간부의 적당한 높이 위치에는 2차 공기블로어(20)가 접속되어 있고, 소각로 상부에는 덕트(24)가 접속되어 있다.

상기 프리보드(14)에서의 단열벽(11)은 어느 높이까지는 내면이 내화물로 피복된 박막구조이고, 벽면을 통하여 가스층에서 열을 흡수하도록 구성되어 있다.

박막에서 증발한 증기는 증기저장부(25)에 집합하고 그 증기는 과열장치(26)로 배가스의 열을 회수하여 후기하는 전열관(46) 입구헤더(47)로 이송된다.

상기 배기가스는 상기 과열장치(26)에서 열을 빼앗긴후, 노벽의 박막과 동일한 구조의 증발기(28), 저온부식회피를 위한 급수가열기(29), 연소공기용 공기가열기(30)에서 다시 열을 빼앗긴다. 그리고, 가스냉각기(32)에서 냉각된 후, 백필터(34)에서 분진이 제거되고 배기팬(36)을 지나 굴뚝에서 배기돈다.

다음에 상기 소각로(10) 바닥부의 구조를 제1도 및 제2도에 의거하여 설명한다.

노바닥의 좌우방향 중앙에는 제1분산판(38)이 배설되어 있고, 이 제1분산판(38)의 좌우 양측에 제2분산판(40)이 배설되어 있고, 양 제2분산판(40)은 단열벽(장치본체 측벽;11)에 인접해 있다. 제1분산판(38)과 제2분산판(40)은 수형방향으로 이간되어 있고, 이 부분이 불연물배출부(42)로 되어 있다.

이 불연물배출부(42)의 하방향에는 불연물을 골라내는 장치(44)가 설치되고, 이 불연물을 골라내는 장치(44)는 상기 불연물배출부(42)에서 도출된 불연물이 들어있는 모래를 좌우 양외측으로 이송하는 스크루콘베이어를 내장하고 있다.

여기서, 상기 제1분산판(38)은 좌우의 불연물배출부(42)를 향함에 따라 낮아지도록 산형상으로 경사져 있고, 제2분산판(40)도 불연물배출부(42)를 향함에 따라 낮아지는 방향으로 경사져 있다. 이들 경사각도는 적절히 설정해도 좋으나 구체적으로는 15°이상 35°이하가 적합하다.

양 제2분산판(40) 상방향에는 복수개의 전열관(46)이 제1도 안길이 방향(제2도의 상하방향)으로 등간격으로 병설되어 있다. 각 전열관(46)은 단열벽(11) 하부를 옆쪽으로 관통하여 노내로 향하고 상기 제2분산판(40)상에서 S자 모양을 하고 상기 관통부보다 상방향에서 단열벽(11)을 관통하여 노밖으로 도출되어 있고, 그 양단은 제1도의 안길이 방향으로 뻗는 입구헤더(47) 및 출구헤더(48)에 각각 접속되어 있다. 그리고, 과열장치(26)에서 입구헤더(47)로 이송된 증기가 소각열 회수매체로서 전열관(46)내를 흐르고, 출구헤더(48)로 회수되도록 되어 있다.

이 노내에는 유동층(12)을 주연소부와 열회수부로 구획되는 기체분산관(50)이 배설되어 있다. 각 기체분산과(50)은 상기 전열관(46)의 상방향에 위치하는 상측부(51)와, 이 상측부(51)에서 상기 전열관(46) 옆쪽을 지나 대략 수직방향으로 뻗고, 제2 분산판(40)에 이르는 수직으로 세워져 있는 부분(52)으로 구성되고 상측부(51)의 관벽의 측면 및 그 근방에는 다수의 가스분사구멍이 뚫려 있다.

상기 상측부(51)는 불연물배출부(42)를 향함에 따라 낮아지는 방향으로 경사져 있고, 이 상측부(5)보다 조금 상방향에 유동층(12)의 상부면이 위치하고 있다. 상기 경사각도의 설정은 자유이나, 구체적으로는 5°이상35°이하가 적합하다.

상기 수직으로 세워져 있는 부분(52)의 중간부분 주위에는 내화재나 재킷등으로 구성되는 배플(54)이 설치되어 있다. 각 배플(54) 끼리의 사이에는 미소한 틈새(55)가 확보되고, 이 틈새(55)를 약간이나마 모래입자가 유통가능하게 되어 있다.

또한, 기체분산관(50)의 배설간격은 전열관(46)의 배설간격과 동일하게 설정되어 있으나 전열관(46)의 관지름보다 기체분산관(50)의 관지름이 큰부분 만큼 기체분산관(50)끼리의 틈새가 전열관(46) 끼리의 틈새보다 작게되어 있다. 또, 기체분산관(50) 끼리의 틈새는 배플(54)과 제2분산판(40) 사이의 상하간격(즉, 열회수부의 출구폭)과 비교하여도 작게 되어 있다.

상기 분산판(38,40)에는 다수의 유동화가스 분사구가 뚫려 있고, 제1분산판(38)의 하방향에는 복수의 가스실(41b)이, 제2분산판(40)의 하방향에는 복수의 가스실(40a, 41, 40b, 40c)이 좌우방향으로 병설되어 있다.

각 가스실에는 배관(57)을 각각 통하여 유동화가스(여기서는 공기)공급원인 1차 공기 블로어(가스분사수단;56)가 접속되고, 이 1차 공기블로어(56)에서 토출된 유동화가스가 상기 유동화 가스분사구에서 노 내의 유동층(12)을 향하여 분사되도록 되어 있다.

상기 가스실중, 제2분산판(40)의 하방향의 가스실로서 상기 불연물배출부(42)에 가까운 특정 가스실(41)에서는 상기 기체분산관(50)내에 유동화 가스가 공급되도록 되어 있다. 또, 이 가스실(41)보다 불연물배출부(42)에 가까운 가스실(40a)에서 유동화가스 분사구를 통하여 분사되는 유동화가스는 불연물배출부(42)를 향하여 수평방향으로 분출하고 상기 배플(54)에 있어서 상기 제1분산판(38)측을 향하는면 근방을 지나도록 되어 있다.

또, 각 가스실에 접속되는 배관(57) 도중에는 각 배관(57)내를 흐르는 유동화 가스의 풍량(風量)을 조절하는 도시하지 않은 댐퍼가 설치되고 이 댐퍼를 사용하여 유동화 가스(공기)분사량을 배관(57)마다 조절 가능하게 하고 있다.

이 실시예에 있어서는 기본적으로 모든 가스실중, 불연물배출부(42) 근방의 가스실(41b)로부터의 유동화가스 분사량이 비교적 크게 설정되고, 제1분사판(38)의 산형상중앙부 및 제2분산판(40)에 있어서 전열관(46) 하방향 부분에 위치하는 가스실(41)로 부터의 유동화가스 분사량이 비교적 작게 설정되어 있다.

이와같은 분사량설정 때문에 제1도에 백색화살표로 나타낸 바와 같이 주연소부측에서 모래입자가 배플(54)의 측면 근방을 지나 상승하고 노의 중앙측과 기체분산관(50)의 상측부(51)에 넘쳐서 각각 침강하는 흐름이 형성되어 있다.

다음에 이 장치의 작용을 설명한다.

우선, 소각물 투입구(16)에서 투입된 도시쓰레기등의 폐기물(피처리물)은 제1분산판(38)상의 유동층(12)내 (주연소부내)로 낙하하여 연소한다.

이 유동층(12)에서는 배플(54) 근방을 지나 상승한 모래입자가 노의 중앙측과 기체 분산관(50) 상측부(51) 측으로 넘쳐서 침강한다.

더 구체적으로, 상측부(51) 측으로 넘친 입자는 이들 상측부(51) 끼리의 틈새를 지나 배플(54)과 단열벽(11)으로 좁혀진 열회수부내에서 전열관(46) 끼리 사이를 침강하여 이 전열관(46)에 소각열을 부여한후(즉 전열관(46)이 소각열을 회수한후), 제2분산판(40)의 경사면을 따라 불연물배출부(42)측으로 미끄러져 떨어진다.

또, 노의 중앙으로 넘친 입자는 그대로 제1분산판(38)의 산형상 중앙에 침강하고, 이 제1분산판(38)의 경사면을 따라역시 불연물배출부(42)측으로 미끄러져 떨어진다.

여기서, 불연물배출부(42) 바로 앞의 가스실(41b)에서는 강한 유동화가스의 분사가 행해지고 있기 때문에 일부의 모래입자는 상기 유동화가스에 밀려 올라가서 주연소부로 재환류하고, 다른 모래 입자는 불연물(고형물)과 함께 불연물배출부(42)내로 낙하하며, 불연물을 골라내는 장치(44)에 의해 좌우 양외측으로 반출된다.

이 반출물은 체로 쳐서 미세한 모래입자만이 상기 유동층(12)으로 재환류된다.

이와 같은 열회수장치에 따르면 다음 효과를 얻을 수 있다.

(a) 제26도, 제27도에 도시한 종래장치와 달리 제1분산판(38)상의 공간만이 아니라 제2분산판(40)상에 있어서 기체분산관(50)보다 상방향의 공간도 주연소부로서 이용되기 때문에 장치의 설치면적이 감소된다. 게다가 전열관(46) 상방향의 공간도 유효이용 가능한 사실로 인하여 전열관(46)을 유동이 심한 유동층(12) 표면보다 하방향 위치에 내려 앉힐수 있어, 제26도의 종래장치와 같이 유동층(12) 표면에 배설할 경우보다 마모를 억제할 수 있다.

(b) 종래와 같이 반사판 등에 유동층을 직접 부딪혀 환류를 형성하는 것은 아니고 분산판(38,40) 상에서 분사되는 유동화가스로 유동층을 형성하고 있으므로 배플(54)이나 기체분산관(50)의 마모가 적다.

(c) 기체분산관(50)이 유동층(12)의 유동저항이 되기 때문에 이 기체분산관(50)이 없는 경우보다 열회수부로의 유동입자의 유입량이 안정되고, 게다가 이 유입량은 기체 분산관에서 분출하는 가스량 조절로 제어할 수 있다.

그리고, 가스분사량의 조절, 특히 상기 제2분산판(40)상에 있어서 상기 배플(54)의 대략 하방향 위치로 부터의 유동화가스의 분사량을 조절함으로써 열회수부를 통과하는 유동입자의 환류량을 유효하게 제어할 수 있다.

(d) 상기 기체분산관(50)은 큰고형물 침입을 저지하는 체로서의 역할을 수행하고, 게다가 이 기체분산관(50)에서 분출하는 가스로 상기 고형물이 기체분산관상에서 뜬 상태가 되므로 그 침입은 더욱 높은 확률로 저지된다. 특히, 이 실시예에서는 기체분산관(50) 상측부(51)가 단열벽(11)에서 떨어짐에 따라 낮아지는 방향으로 경사져 있기 때문에 이 상측부(51) 상방향에 큰 고형물이 운반되더라도 이 고형물은 기체 분산관에 따라 주연소부측으로 적극적으로 낙하됨으로써 열회수부로의 침입은 더욱 높은 확률로 저지된다. 게다가, 상기 기체분산관(50)끼리의 틈새가 전열관(46)끼리의 틈새나 배플(54)과 제2분산판(40)의 상하 간격(즉, 열회수부의 출구폭)보다 작기 때문에 상기 전열관(46)끼리의 간격이나 열회수부의 출구폭마다 큰 고형물은 기체 분산관(50)끼리의 사이를 통과하지 못하며, 이 때문에 상기 부분에서 고형물로 인하여 막히게 되는 것을 확실하게 저지할 수 있다.

(e) 주연소부에서 열회수부로의 옆쪽으로 부터의 고형물 침입을 배플(54)의 존재에 의해 저지할 수 있다.

(f) 상기 제1분산판(38) 및 제2분산판(40)이 불연물배출부(42)를 향함에 따라 낮아지는 방향으로 경사져 있기 때문에 각 분산판(38,40)상에 침하한 고형물을 퇴적시키지 않고 적극적으로 불연물배출부(42)로 미끄럼 낙하시켜서 언제든 배출할 수 있다.

(g) 상기 기체분산관(50) 상측부(51)에서 유동용 및 연소용 공기를 공급하기 때문에 상기 기체분산관(50)에 공급되는 공기는 상기 기체분산관(50) 및 상기 기체분산관(50)의 중간부분에 배설된 배플(54)을 냉각하여 보호할 수 있다.

상기 실시예에 있어서는 기체분산관(50)은 노측벽인 단열벽(11)까지이나, 기체분산관(50)이 단열벽(11)을 관통하도록 구성하고, 관통한 기체분산관을 2차 공기공급관에 접속하는 구성으로 할수도 있다. 이와같이 구성함으로써 기체분산관(50)에 공급된 공기는 일부가 상측부(51)에서 유동용 및 연소용 공기로서 노 내에 공급되고, 나머지는 2차 공기로서 소각로 프리보드부에 공급된다. 이 기체분산관(50)을 통과한 공기는 기체분산관(50)을 통과할때에 고온공기가 되기 때문에 통상의 상온공기를 2차 공기로서 사용할 경우와 비교하여 연소효율을 향상시킬 수 있다. 또, 이와 같이 구성할 경우는 기체분산관(50)에 공급되는 공기량도 많게 할수 있고, 기체분산관(50) 및 배플(54)을 충분히 냉각할 수 있어, 충분한 보호효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 이 실시예에 한정되는 것이 아니고, 예로서 다음과 같은 태양을 취할 수도 있다.

(1) 상기 실시예는 제1분산판(38)을 노 중앙에 배치하고, 그 양외측에 제2분산판(40)을 배치한 것을 예시하였으나, 제2실시예로서 제4도, 제5도에 도시하는 바와같이 노 한쪽에 제1분산판(38)을, 다른 한쪽에 제2분산판(40)을 배치하고 노의 대략 중앙에 불연물배출부(42)를 배치하여도 된다. 또, 상기 제1실시예에서는 제1분산판(38) 및 제2분산판(40)을 제1도의 안길이 방향으로 직선상으로 뻗게하고, 이 방향을 따라 전열관(46) 및 기체분산관(50)을 병설한 것을 예시하였으나, 제3실시예로서 제6도, 제7도에 도시하는 바와 같이 노 형상을 원통형으로 하여 중앙에 원추상으로 제1분산판(38)을 배치하고, 그 지름방향 외측에 도너츠판 형상의 제2분산판(40)을 배치하고, 양분산판(38,40)사이에 전체둘레에 걸친 불연물배출부(42)를 형성하여도 된다.

이 경우, 전열관(46) 및 기체분산관(50)도 둘레방향으로 병설하면 된다.

(2) 상기 실시예에 있어서는 입구 헤더(47) 및 출구헤더(48)를 노의 좌우 양외측에 배치하고, 전열관(46) 양단을 단열벽(측벽;11)에 관통시킨 것을 예시하였으나, 제4실시예로서, 제8도, 제9도에 도시하는 바와같이 전열관(46)을 단열벽(11)과 평행인 직선으로 통하게 하고, 그한쪽끝을 입구헤더(도시안됨), 다른끝을 출구헤더(48)로 각각 접속하게 하여도 된다. 이 경우, 각 전열관(48)의 줄 및 방향은 제8도와 같은 종횡방향이라도 좋고, 제10도와 같은 경사방향이라도 좋다.

(3) 본 발명에 있어서의 배플은 기체분산관(50)이라는 별도로 전체가 일체 성형된 것을 특별히 설치하여도 좋고, 이 경우에는 기체분산관(50)과는 별도의 지지기둥을 제2분산판(40)상에 세워서 이 지지기둥에 의해 상기 일체 성형한 것을 지지하면 된다.

단, 이 경우에는 구조가 대규모가 되어 설치가 쉽지않고 큰 열응력이 발생하는데 비하여 기체분산관(50)을 전열관(46) 옆쪽에서 대략 수직방향으로 뻗혀서 제2분산판(40)상에 까지 이르게하고 이 부분의 각 기체분산관(50) 주위에 내화재나 재킷등으로 되는 배플(54)을 형성하면 전자에 비하여 용이하게 제작될 수 있고, 게다가 배플(54)을 기체분산관(50) 단위로 분할하기 때문에 큰 열응력의 발생을 방지할 수 있는 이점이 있다. 또한, 배플(54) 끼리의 사이에 미소한 틈새(55)를 확보할 수 있으므로 열회수부에서 상기 미소틈새(55)를 통하여 주연소부로 빠지는 모래입자의 흐름을 생성할 수 있어 이 흐름을 이용하여 열회수실 출구에서 열회수실내로 유동화가스가 약간 유입되는 것을 저지할 수있고, 이 가스에 기인하는 전열관의 국소적 마모를 억제할 수 있는 이점도 있다. 또, 배플(54)내부를 공간으로 하여 가스실(41)을 형성하고, 이 가스실에서 기체분산관 상부(51)를 거쳐 기체분산관(50)에 유동화 가스를 공급하여도 좋다. 이 경우, 배플(54)로 유동화 가스를 공급하는 관은 기체분산관 수직으로 세워져 있는 부분(52)에 상당하나, 개수가 적어도 되며 열회수실로 부터의 불연물의 배출통로폭이 확대되고 불연물 배출이 더욱 용이해지는 이점이 있다.

(4)상기 실시예에 있어서는 양 분산판(38,40)의 경계위치에 불연물배출부(42)를 설치하고 있으나, 제5실시예로서 제11도에 도시하는 바와같이 노 중앙에 불연물배출부(42)를 설치함과 동시에 제1 분산판(38) 및 제2 분산판(40)을 접속되게 하여도 상기 열회수는 가능하다. 이 경우, 제1 분산판(38)에 있어서 상기 불연물배출부(42)에 가까울수록 그 장소로부터의 가스분사량을 증가하게 하면 상기 제1실시예와 같이 양분산판(38,40)상에 양호한 유동층(12)의 환류를 형성할 수 있다.

단, 이 실시예의 배치에서 분산판(38,40)을 불연물배출부(42)를 향하여 경사지게 하면, 양분산판(38,40)의 경사방향이 동일하게 되고, 그 경사부분만큼 장치바닥부의 유동층(12)의 최대깊이 치수가 매우 커져버리는데 비해 상기 실시예와 같이 제1분산판(38) 및 제2분산판(40)을 상기 불연물배출부(42)를 끼우고 그 양측에 배설하면 즉, 배플(53)의 대략 하방향 위치에 불연물배출부(42)를 설치하면 각 제1분산판(38) 및 제2분산판(40)을 상호 다른 방향으로 경사지게 할 수 있고 그 만큼 유동층의 깊이를 평균화하여 최대깊이 치수를 삭감할수 있다. 이에 의해 필요한 유동화가스 공급압력을 내려서 소비동력을 절감할수 있는 이점이 있다.

또, 각 분산판은 연속된 평면일 필요는 없고 제6실시예로서 제12도에 도시하는 바와같이 상기 제1실시예에서 예시한 산형상의 제1분산판(38)의 중앙부(38a)를 양측부(38b) 보다 높게하여 계단을 형성하여도 좋다.

(5) 상기 각 실시예에서는 노 바닥에서 유동화 가스를 분사하기 위한 기체분산장치를 분산판(38,40)과 이들 분산판(38,40)에서 가스를 분사하는 수단으로서 구성하고 있으나, 상기 제1분산판(38)대신 제7실시예로서 제13도, 제14도에 도시하는 바와같은 기체분산관(38')을 배설하여도 된다. 이 실시예에서는 복수개의 기체분산관(38')이 서로 평행상태로 수평으로 배치되고, 각 기체분산관(38')의 상반부에 다수의 가스분사구멍이 형성되어 있고, 각 기체분사관(38')의 한쪽끝이 공통의 입구헤더(58)에 접속되어 있다. 이 장치에 있어서, 각 입구헤더(58)에서 각 기체분산관(38')내에 유동화 가스를 공급하고 각 기체분산관(38')의 가스분사 구멍에서 상방향으로 분사시킴으로써 유동층(12)에 환류를 형성할 수 있다. 이 경우, 불연물은 각 기체분산관(38')끼리의 틈새에서 낙하하기 때문에 이들 기체분산관(38') 하방향이 불연물배출부(42)가 된다.

또, 제8실시예로서 제15도에 도시하는 바와같이 제2분산판(40) 대신 기체분산관(40')을 설치하여도 된다.

(6) 본 발명에서는 전열관(46) 및 기체분산관(50)의 관지름을 불문하고 양관(46,50)의 관지름을 동등하게 하여도 되고, 전열관(46)의 관지름을 기체분사관(50)의 관지름 보다 크게 한다. 이 경우에 기체분산관(50) 끼리의 틈새는 전열관(46) 끼리의 틈새보다 작게 설정해 둠으로써 전열관(46)끼리 사이에 큰 고형물이 막히는 것을 확실하게 방지할 수있다.

다음에 제1실시예를 개량한 바람직한 실시예에 대하여 제16도 내지 제20도에 의거하여 설명한다.

유동층 열회수장치에 있어서, 열회수부에 있어서의 유동층을 유동화시키는데 이 열회수부에 대하여 충분한 유량 (일반적으로는 필요 최저유동화 속도의 1∼2 배 속도가 얻어지는 유량)으로 유동화 가스를 공급하는 수단이 유효하다. 이 유동화 가스로서는 연소용의 1차 공기를 상온 그대로 유용하는 것이 일반적으로 고려된다.

그러나, 이와같은 열회수부에 유동화용 공기를 공급할 경우, 다음과 같은 결함이 생긴다.

a) 상기 장치에 있어서, 투여되는 연료의 열량이 높을 경우 등, 층내연소율이 낮을 경우에는 모래층내로 부터의 열회수율을 높이지 않으면 필요열량 모두를 회수하기 곤란해질 우려가 있다. 그러나, 층내 열회수율을 과도하게 올리면 그 만큼 모래층내 온도가 내려가서 안정된 연소를 유지할 수 없게 되므로 층내 열회수율을 올리는 데는 한계가 있다.

또한, 열회수효율을 높이는 수단으로서 상기 연소배기기스가 갖는 열에너지를 이용하여 열회수부내에 공급되는 유동화용 공기를 미리 가열하는 방법이 고려되나, 이 경우 유동화용 공기의 온도상승분만큼 열회수부내에서의 연소가 촉진되어 버린다.

이와같이 하여 열회수부내에서의 연소가 촉진되면 이 연소에 따르는 국부적인 고온화 현상이나 염화수소의 발생에 의해 열회수부내의 전열관의 열적 또는 화학적 열화, 손상이 촉진될 우려가 있다.

b) 상기 장치에 있어서는 주연소부에 연료인 폐기물이 투입되나, 이 연료가 열회수부에 들어갈 경우도 있을 수 있다. 이때, 열회수부에 상당한 양의 공기가 공급되고 있으면 이 공기중에 함유되는 산소에 의해 열회수부 내에서의 상기 연료의 연소가 촉진되고, 상기와 같은 국부적 고온화 감소나 염화수소의 발생을 초래할 우려가 있다.

c) 열회수부에서는 원칙으로서 연소는 행하지 않으면 따라서 이 열회수부에 유동화용으로서 공급되는 공기는 연소에 기여하지 않는 잉여공기가 된다.

이 잉여공기가 많을수록 연소배기가스중의 NOx 농도가 높아지고 환경에 악영향을 미칠우려가 있다.

본 실시예는 열회수부에 있어서의 유동층을 양호하게 유동화시키면서 결함없이 모래층내 열회수량을 증가시킬 수 있고, 게다가 열회수부에서의 연소를 억제하여 전열관을 보호하고, 또 열회수부에 있어서의 효소농도를 억제하여 NOx 의 발생량을 감소시키는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하는 수단으로서 본 실시예는 장치 본체 바닥부에 유동입자에 의해 형성된 유동층을 배플에 의해 주연소부와 열회수부로 구획되고, 열회수부내에 열회수용 전열관을 설치함과 동시에 상기 주연소부에 이 주연소부에 있어서의 유동입자를 유동화시키기 위한 유동화 가스를 분사하는 주연소용 기체분산장치와, 상기 열회수부에 이 열회수부에 있어서의 유동입자를 유동화시키기 위한 유동화 가스를 분사하는 열회수용 기체분산장치를 구비하고, 이들 유동화 가스에 의해 상기 주연소부의 유동입자가 상기 배플 상방향을 지나 상기 열회수부에 들어가고 다시 상기 배플 하방향을 지나 상기 주연소부내로 복귀하는 흐름이 형성되도록 구성한 유동층 열회수 장치에 있어서 상기 유동층에서의 연소에 의해 생긴 연소배기가스를 유동화 가스로서 상기 열회수용 기체분산장치에 재순환시키는 것이다.

다음에 이 장치의 특징인 각 가스실로의 유동화가스의 공급설비에 대하여 제16도∼제17도에 의거하여 설명한다.

우선, 주연소용 기체분산장치를 구성하는 가스실(40a,41b)에는 분기배관(57A)을 통하여 유동화가스(여기서는 공기)공급원인 1차 공기송풍기(가스 분사수단;60A)가 접속되어 있다.

그리고 이 1차 공기송풍기(60A)에서 토출된 공기가 상기 유동화 가스분사구에서 노 내의 주연소부(12A)를 향하여 분사되도록 되어 있다.

이 공기는 주연소부(12A)에서의 연소용 공기로서의 역할과 유동화용 공기로서의 역할을 겸하고 있다.

한편, 열회수용 기체분산장치를 구성하는 가스실(40b,40c)과 가스실(41)에는 배기가스 재순환용 배관(58) 및 분기배관(57B)을 통하여 상기 배기통로에 있어서의 배기팬(36)의 하류측 부분이 접속되어 있다. 배기가스 재순환용 배관(58) 도중에는 댐퍼(재순환량 조절수단;59) 및 배기가스 재순환용 송풍기(60B)가 설치되고, 이 배기가스 재순환용 송풍기(60B)에 의해 백필터(34)를 통과한 배기가스가 배관(58,57B)을 통하여 각 가스실(40b, 40c,41)에 재순환됨과 함께 그 재순환량이 댐퍼(59)에 의해 조절가능하게 되어 있다.

또, 1차 공기송풍기(60A)의 토출측과 배기가스 재순환용 송풍기(60B)의 토출측과는 접속통로인 배관(61)을 통하여 접속되어 있고, 이 배관(61) 도중에도 댐퍼(개폐수단; 62)가 설치되어 있다.

이때 주연소용 기체분산장치를 구성하는 가스실(41b, 40a)에 대해서는 상기 유동화 가스로서 1차 공기송풍기(60A)의 토출하는 공기가 그대로 공급되고, 유동화가스 분사구에서 주연소부(12A)에 분사된다.

이에 대해 열회수용 기체분산장치를 구성하는 가스실(40b,40c) 및 가스실(41)에 대해서는 배기통로를 흐르는 연소배기가스 일부가 유동화가스로서 재순환되고, 유동화 가스분사구에서 열회수부(12B)내에 분사된다. 이와같이 재순환되는 연소배기가스중의 산소농도는 공기와 비교하여 매우 낮기 때문에 유동화를 충분히 행할 유동화가스 공급량(즉, 연소배기가스 재순환량)을 증가하더라도 열회수부(12B) 내에서의 산소농도는 거의 상승하지 않고, 열회수부(12B) 내에서의 연료의 연소는 거의 촉진되지 않는다.

따라서, 이 연소 촉진에 따른 국부적 고온화 현상이나 염화수소의 발생에 기인하는 전열관의 열적 손상을 방지할 수 있음과 동시에 NOx 발생도 억제할 수 있다.

게다가, 재순환한 연소배기가스의 현열을 전열관(46)을 통하여 회수할수 있으므로 종래에 비해 열회수량은 대폭 증가되고 층내 연소율이 낮을 경우에도 충분한 열량을 회수할수 있다.

또한, 장치의 상승시 등에 연소배기가스 유량이 불충분한 기간에서는 댐퍼(62)를 개방시킨다. 이에 의해 가스실(40b, 40c,41)에 대한 유동화 가스의 공급량 부족분을1차 공기송풍기(60A)의 토출공기에 의해 보충할 수 있다.

[실험데이타]

제18도는 상기 배기가스 재순환을 행하지 않았을 경우(즉, 열회수부(12B)에 유동화 가스로서 공기를 공급할 경우)에서의 열회수량과, 전체 연소배기가스중의 10%를 재순환 시킬 경우(즉, 배기가스 재순환율이 10%일 경우)에서의 열회수량과의 비율(즉, 열회수량의 증가율)을 폐기물 발열량과의 관계에서 그래프에 표시한 것이다.

이 그래프에 표시된 바와같이 폐기물 발열량이 3000∼4000 kcal/kg 범위에서는 배기가스 재순환의 실행에 의해 열회수량을 약 1.2∼1.4 배나 증가시킬 수 있다.

제19도는 배기가스 재순환율과, 노출구에서의 연소배기가스중에 있어서의 NOx 감소율(배기가스 재순환량이 0일 경우에 있어서의 NOx 발생량을 1로 할 때의 NOx 발생량)과의 관계를 그래프에 표시한 것이다. 또한, 이 실험에서는 배기 가스 재순환율이 10%인 경우이고, 열회수부(12B)로의 유동화가스중에 있어서의 연소배가스의 함유율이 100%로 되어 있고, 배기가스 재순환율이10% 이상일 경우에는 주연소부용 유동화가스에도 일부 사용하고 있다.

이 그래프로 분명한 바와 같이 배기가스 재순환의 실행에 의해 NOx 발생을 억제하여 순환개선에 기여할 수 있다.

다음에 연소 배기가스를 유동화가스로서 열회수용 기체분산장치에 순환되는 다른 실시예를 제20도에 도시한다. 이 실시예에서는 상기 배기가스 재순환용 배관(58)에서 배관(64)을 분기시켜서 주연소용 기체분산장치를 구성하는 가스실(41b)에 접속하고, 상기 배관(64) 도중에 댐퍼(65)를 설치하고 있고, 상기 가스실(41b)에도 일부 연소배기가스가 재순환되도록 구성하고 있다.

이와같은 구성에 의하면, 1차 공기블로어(60A)에서 가스실(41b)에 공급되는 공기내에 충분한 연소효과가 얻어지는 범위내에서 적절히 연소배기가스를 혼입함으로써 주연소부(12A)에서의 NOx 발생도 억제하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에 있어서, 배기통로에서 재순환용 연소배기가스를 꺼내는 장소는 적절히 설정하면 된다. 단, 상기 실시예에 예시한 바와 같이 배기가스 처리장치인 백필터(34) 하류측에서 연소배기가스를 재순환시키게 하면 백필터(34)에서 유해성분이 제거된 더욱 바람직한 연소배기가스를 유동화가스로서 공급할 수 있는 이점이 있다.

다음에 제1실시예를 개량한 바람직한 다른 실시예에 대하여 제21도∼제25도에 의거하여 설명한다.

유동층 열회수장치에 있어서 피처리물의 연소에 의해 발생한 열은 노 내를 유동하는 모래입자를 매개로 하여 전열관(95)에 전해진다. 환언하면, 피처리물 소각에 의해 발생하는 열중, 유동층내에서 발생한 열만이 전열관(46)에 의해 회수가능하다.

그러나, 상기 총열량에 대한 유동층내에서의 발생열량의 비율(이하, 연소율이라 한다)은 많아도50% 강이고, 나머지는 유동층 상방향의 프리보드에서의 연소등에 의해 대기로 빠져나가 버린다. 특히 상기 피처리물로서 플라스틱류와 같이 용이하게 가스화 연소가 행해지는 폐기물이나, 단위중량당의 낮은위치 발열량이 높은 폐기물이 투여될 경우에는 상기 연소율이 현저히 낮아지고, 이에 따라 열회수에도 큰손실이 발생한다.

본 실시예는 상기 사정을 감안하여 간단한 구성으로 유동층으로부터의 열회수효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 실시예는 장치본체 바닥부에 설치된 기체분산장치상에 이 기체분산장치에서 분사되는 유동화 가스를 받아 유동하는 유동입자로 구성되는 유동측이 형성되고, 이 유동층중에 동일한 유동층에서의 피처리물 소각에 의해 발생한 열을 회수하는 열회수 수단이 설치된 유동층 열회수장치에 있어서, 상기 기체분산장치의 적어도 일부에서 분사하는 유동화가스로서 산소가스농도가 공기중에서의 산소가스농도보다 높은 부산소가스를 분사하는 것이다.

구체적으로는 유동층 열회수장치의 가스실중, 열회수부 하방향에 위치한 가스실(40b, 40c) 및 상기 기체분산관(52)이 접속되어 있는 가스실(41)에는 배관(57A)을 통하여 공기 공급원인 1차 공기블러어(공기공급수단; 56A)가 접속되고, 이 1차 공기블로어(56)에서 토출된 유동화가스(공기)가 그대로 제2분산판(40)의 유동화가스 분사구나 기체분산관(52) 관벽의 유동화가스 분사구에서 노 내의 유동층(12)을 향하여 분산되도록 되어 있다.

이에 비해 상기 가스실(41)보다 불연물배출부(42)에 가까운 가스실(40a)과, 제1분산판(38) 하방향의 가스실(41b)에는 배관(57B) 및 혼합기(58)를 통하여 상기 1차 공기 블로어(56A) 와 동일한 1차 공기블로어(공기공급수단;56B)가 접속되고 상기 혼합기 (58)에는 버퍼탱크(59)를 통하여 PSA 장치등으로 구성되는 산소발생장치(산소 부가수단; 60)가 접속되어 있다. 그리고, 상기 1차 공기블로어(56B)에서 공급되는 공기에 대하여 상기 산소발생장치(60)에서 버퍼탱크(59)를 통하여 공급되는 고순도 산소가스가 상기 혼합기(58)에서 부가되고, 부산소가스로서 상기 각 가스실(40a,41b)에 공급되도록 되어 있다. 여기서 상기 가스실(41)에 공급되는 부산소가스는 기체분산관(52)의 관벽에 설치된 다수의 유동화 가스분사구에서 유동층(12)내로 분사되고, 상기 가스실(40a)에서 유동화 가스분사구를 통하여 분사되는 부산소가스는 불연물배출부(42)를 향하여 수평방향으로 분출하고, 상기 배플(54)에 있어서 상기 제1분산판(38)측을 향하는 면 근방을 지나도록 되어있다.

또, 각 가스실에 접속되는 배관(57A, 57B) 도중에는 각 배관(57)내를 흐르는 유동화 가스의 풍량을 조절하는 도시하지 않은 댐퍼가 설치되고, 이 댐퍼를 이용하여 유동화 가스분사량을 배관(57)마다 조절가능하게 되어 있다.

여기서 가스실(41b, 40a)을 통하여 주연소부에 분사되는 유동화 가스는 1차 공기블로어(56B)에서 토출되는 가스에 고순도 산소가스를 부가한 부산소가스로 되어 있기 때문에 종래와 같이 공기를 그대로 분사하는 경우보다 유동층주연소부내에서의 연소가 촉진되고, 유동층내 연소율이 높아진다. 그리고 여기서 발생한 열이 유동층(12)을 매개로 하여 열회수부에서의 전열관(46)에 전해짐으로써 이 전열관(46)을 통한 열회수 효율도 높아진다.

다음에 일부의 기체분산장치가 부산소가스를 분사하는 다른 실시예에 대하여 제22도에 의거하여 설명한다.

이 실시예 형태에서는 장치바닥부 중앙에 불연물배출구(14)가 설치되고, 그 좌우에 각각 제1분산판(B1) 및 제2분산판(B2)이 설치되어 있다.

그리고, 제2분산판(B2)상에 있어서 상기 불연물배출구(14)근방 위치에 구획부재(54)가 세워설치되고 이 구획부재(54)에 의해 상기 유동층(12)이 제22도 좌측의 주연소부와 동도면 우측의 열회수부로 구획되어 있다.

이 구획부재(54) 하부에는 지지기둥(53)이 간헐적으로 배치되고, 이들 지지기둥(53)사이에 상기 주연소부와 열회수부를 연통하는 유동층연통로(28)가 형성되어 있다.

제1분산판(B1) 및 제2분산판(B2)은 각각 불연물배출구(14)를 향하여 경사지고 전체가 곡선형태로 되어 있고, 양분산판(B1,B2) 하방향에 가스실(43a,43b,43c,43d)이 설치되어 있다.

가스실(43a)은 양분산판(B1,B2) 하방향에 형성되고, 제2분산판(B2)에 있어서, 구획부재(54) 하방향의 영역과, 제1분산판(B1)의 대략 전역에 직면하고 있다.

가스실(43b)은 제2분산판(B2)의 외측부분 하방향 즉, 전열관(46)이 설치되어 있는 열회수부 하방향에만 형성되어 있다. 가스실(43c)은 제1분산판(B1)에 있어서 상기 불연물배출구(14) 근방에 위치하는 부분하방향에만 형성되고, 가스실(43d)은 제2분산판(B2)에 있어서 상기 불연물배출구(14) 근방에 위치하는 부분 하방향에만 형성되어있다.

양분산판(B1,B2)에는 그 상방향의 유동층(12)과 하방향의 가스실을 연통하는 가스분사구가 형성되어 있다. 단, 제23도에는 편의상 상기 가스실(43a,43d)로 각각 향하는 가스분사구(62,64)만을 도시하고 있다. 이 도면과 같이 제1 가스분사구(62)의 배설위치는 제2가스분사구(64)의 배설위치에 대하여 양분산판(B1,B2)의 줄 및 방향(제23도에서는 좌우방향)과 직교하는 방향(제23도에서는 상하방향)으로 엇갈린 위치에 설정되어 있다. 또, 구획부재(54)에도 상기 가스실(43a)과 연통하는 제1 유동화 가스분사구(54a)가 형성되어 있다.

그리고, 상기 가스실(43b)에 상기 실시형태에서도 예시한 1차 공기블로어(56A)가 직접접속되고, 이 1차 공기블로어(56A)에서 토출된 공기가 가스실(43a)을 통하여 그대로 유동화가스로서 제1분산판(B1)에서 상방향을 향하여 분사되도록 되어 있다. 동일하게 가스실(43c,43d)에는 고속 1차 공기블로어(56c)가 접속되어 있고, 이 고속 1차 공기블로어(56c)에서 토출된 공기가 가스실(43c)을 통하여 그대로 제1 고속가스로서 제1분산판(B1)에서 분산됨과 동시에 가스실(43d)을 통하여 제2 고속가스로서 제2분산판(B2)에서 분사되도록 되어 있다.

이에 비해, 가스실(43a) 에는 혼합기(58)를 통하여 상기 실시예에서도 예시한 1차 공기블로어(56B)가 접속되고, 상기 혼합기(58)에는 버퍼탱크(59)를 통하여 PSA 장치등으로 되는 산소발생장치(산소부가수단; 60) 이 접속되어 있다.

그리고, 상기 1차 공기블로어(56B)에서 공급되는 공기에 대하여 상기 산소발생장치(60)에서 버퍼탱크(59)를 통하여 공급되는 고순도 산소가스가 상기 혼합기(58)에서 부가되고, 부산소가스로서 상기 가스실(43a)에 공급되고, 제2분산판(B2)에서 상방향으로 분사되게 되어 있다.

여기서, 상기 고속 1차 공기블로어(56c)에 의한 제1고속가스 및 제2고속가스의 분사속도는 기타 유동화가스의 분사속도보다 크게 설정되어 있다.

또한, 제1고속가스는 상기 제1분산판(B1)에서 제2분산판(B2) 상방향을 향하여 경사진 상방향으로 분사되고, 제2 고속가스는 제2분산판(B2)에서 제1분산판(B1) 상방향 (상세하게는 후기 구획부재(54)의 상방향)을 향하여 경사진 상방향으로 분사되도록 양분사구(62,64)의 방향이 설정되어 있다. 또, 구획부재(54)의 형상 및 배설위치는 이 구획부재(54)가 양분사구(62,64)로 부터의 각 고속가스의 분사방향에서 벗어나도록 설정되어 있고, 도시하는 예에서는 구획부재(54)는 단면 대략 L자 모양으로 형성되어 있다.

다음에 이 장치의 작용을 설명한다.

우선, 도면 밖 상방향의 투입구에서 투입된 피처리물은 제1분산판(B1)상의 유동층(12)에 낙하한다. 이 유동층(12)은 가스실(43a)로부터 부산소가스의 분사에 의해 가벼운 기포층 상태로 침강하는 이동층으로 되어 있고, 여기서 상기 피처리물중의 가연물의 1차 연소(초벌연소)가 행해져서 불연소는 침강하고 불연물 배출구(14)에서 배출된다.

여기서의 유동층(12)은 주연소부를 구성하고 있고, 이 주연소부에는 공기보다 산소가스온도가 높은 부산소가스가 제1분산판(B1)으로 분사되고 있기 때문에 그만큼 피처리물 연소가 촉진되고, 유동층(12)에서의 연소율이 높여진다

불연소물(주로 탄소)은 상기 유동층(12)을 침강하고, 또한 이 경사에 따라 불연물 배출구(14)로 점차 이동하나, 그 바로앞의 가스분사구(62)에서 분사되는 제1 고속가스에 의해 구획부재(54)를 피하면서 그 상방향을 향하여 유동입자와 함께 불려올라가 구획부재(54)를 넘어서 열회수부측(제4도, 제5도 우측)의 유동층(12)에 낙하하고, 이 유동층(12)을 매체로 하여 상기 주연소부에서 발생한 연소열이 열회수부에 전달된다.

이 열회수부에서의 유동층(12)도 가벼운 기포층상태로 침강하는 이동층으로 되어 있으나, 이 열회수부에는 통상의 공기만이 분사되어 있어, 그 만큼 연소는 완만하고, 상기 탄소가 서서히 완전 연소된다.

이 연소에 의해 재가 된 피처리물은 유동입자와 함께 구획부재(54) 하부의 유동층 연통로(28)를 지나 불연물배출구(14)를 향하게 되는데, 그 바로 앞쪽에서 경사진 상방향으로 분사되는 제2고속가스에 의해 프리보드(유동층 상방방의 공간)로 불려 올라가서 배출가스와 함께 노 상부의 배출구에서 배출된다. 이 재와 함께 불려 올라간 고온의 유동입자는 그후 낙하하여 주연소부로 되돌아가며, 이하, 상기 요령으로 대략 8자 모양의 순환을 되풀이 한다(제1도의 파선화살표 참조). 이 순환에 의해 전체의 균열화가 촉진된다.

그리고, 전열관(46)내를 흐르는 수분은 상기 배기가스와의 열교환으로 포화증기 또는 과열증기가 되어 장치밖으로 유도된다.

이에 따라 열회수부의 열이 회수된다.

[실험데이타]

제24도는 상기 기타 실시형태로 예시한 장치에 있어서, 가스실(43b)에서 열회수부에 공기를 그대로 분사하는 경우와 상기 공기에 산소를 부가하면서 분사할 경우(최종 산소 가스농도 약25%)에 대하여, 모래층(유동층)내에서의 연소율을 측정한 결과를 도시한 것이다. 여기서, 상기 모래층내 연소율은(모래층내에서의 연소에 의해 발생한 열량)/{(모래층내의 연소에 의해 발생한 열량)+(모래층 밖의 연소에 의해 발생한 열량)}으로 표시된다. 또, 제25도는 상기 모래층내 연소율과 모래층부에서의 열회수량과의 관계를 측정한 결과를 표시한 것이다.

제24도에서 주연소부에 분사하는 가스에 미리 고순도 산소가스를 부가해 둠으로써 모래층내 연소율이 높아지고, 특히 폐기물의 낮은 위치 발열량이 높은 경우에 그 효과가 현저한 것을 이해할 수 있다.

그리고 제25도에서 모래층내의 연소율이 높을수록 모래층부의 열회수량도 증대한다는 것을 이해할 수있다. 따라서 상기 산소가스의 부가에 의해 모래층부의 열회수량을 증가시킬수 있고, 이에의해 열회수효율을 대폭 올릴수 있다고 결론을 내릴 수 있다.

또한, 본 발명은 이상의 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 또한 다음과 같은 태양을 취하는 것도 가능하다.

(1) 상기 부산소가스의 산소가스농도는 공기중의 산소가스농도(약21%)보다 높은 범위로 적절히 설정하면 좋다. 단, 이 산소가스농도가 30% 이상이 되면 유동층(12)내의 연소가 과도하게 촉진되고 그 열로 단열벽(11)이나 구획부재(54)를 구성하는 내화재가 손상되기 쉽다는 것이 실험에 의해 판명되고 있기 때문에 상기 산소가스 농도는 30% 미만의 값으로 설정하는 것이 더욱 바람직하다.

이와같은 산소가스농도의 설정은 또한 상기 제1실시형태의 장치의 경우 혼합기(58)로의 산소가스유량의 조절에 의해 자유로 행할 수 있다.

(2) 또, 장치 전역에 걸쳐 부산소가스를 분사하도록 하는 것이다.

단, 주연소부에서는 열회수부에서 부산소가스를 분사하여도 연소촉진에 기여하는 정도가 낮기 때문에 이 열회수부에 대해서는 산소가스의 부가를 정지함으로써 비용을 더욱 삭감할 수 있다.

(3) 본 발명에 있어서, 유동화가스중 산소성분을 제외한 성분은 특히 묻지 않으며, 예를들면, 아르곤 등의 불활성가스에 적당향의 산소가스를 혼입한 것이라도 좋다. 단, 상기 각 실시형태에 예시하는 바와같이 열회수부에 대해서는 공기를 그대로 분사하고, 주연소부의 적어도 일부에 대해서는 공기에 소량의 산호가스를 부가한 가스를 분사하도록 함으로써 무진장의 공기를 풀로 이용한 염가의 구성으로 상기의 우수한 효과가 얻어지는 이점이 있다.

본 발명은 그 정신 또는 주요특징에서 이탈하지 않고 기타 여러 가지 모양으로 실시할 수 있다. 그 때문에 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 불과하고 한정적으로 해석해서는 안된다.

본 발명의 범위는 특허청구의 범위에 의해 표시되는 것으로 명세서 본문에는 하등 구애되지 않는다. 또한, 특허청구의 범위에 균등범위에 속하는 변형이나 변경은 모두 본 발명의 범위내의 것이다.

Claims (16)

1. 장치 본체 바닥부에 기체분산장치를 구비함과 동시에 상기 기체분산장치상에 유동입자로 구성되는 유동층과, 이 유동층에서의 피처리물 소각에 의해 발생한 열을 회수하는 매체가 관내에 흐르는 전열관이 설치된 유동층 열회수장치에 있어서, 상기 전열관을 상기 장치본체 측벽에 인접한 위치에 배치하고, 이 전열관보다 상기 장치 본체 측벽에서 떨어진 위치이고 또한 상기 기체분산장치에서 상방향으로 떨어진 위치에 배플을 설치하고, 상기 전열관 상방향에 다수의 유동화 가스분사구가 관벽에 설치된 복수의 기체분산관을 대략 수평방향으로 병설함과 동시에 상기 기체분산장치에서 유동화 가스를 분사함으로써 상기 유동입자가 상기 배플에 있어서 상기 전열관에 대향하는 면과 반대측의 면 근방을 상승하여 상기 기체분산관끼리의 사이와 상기 전열관의 배설장소를 지나 하강하여 상기 배플밑을 지나가는 환류가 유동층에 형성되게 구성한 것을 특징으로 하는 유동층 열회수장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 배플의 바로 밑 근방에서의 유동화 가스의 분사량이 다른 장소의 유동화 가스분사량보다 많도록 상기 기체분산장치를 구성하는 것을 특징으로 하는 유동층 열회수장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 배플의 대략 하방향의 위치에서 분사하는 유동화가스의 분사량을 조절하는 유동화조절수단을 구비한 것을 특징으로 하는 유동층 열회수장치.
4. 제1항 내지 제3항중의 어느 한항에 있어서, 상기 전열관 상방향의 기체분산관을 상기 장치 본체측벽에서 떨어짐에 따라 낮아지는 방향으로 경사지게한 것을 특징으로 하는 유동층 열회수장치.
5. 제1항 내지 제4항중의 어느 한항에 있어서, 상기 기체분산관 끼리의 틈새를 상기 전열관끼리의 틈새보다 작게 설정한 것을 특징으로 하는 유동층 열회수장치.
6. 제1항 내지 제5항중의 어느 한항에 있어서, 상기 기체분산관 끼리의 틈새를 상기 배플과 기체분산장치의 틈새보다 작게 설정한 것을 특징으로 하는 유동층 열회수장치.
7. 제1항 내지 제6항중의 어느 한항에 있어서, 상기 기체분산관을 상기 전열관 옆쪽에서 대략 수직방향으로 뻗게하여 기체분산장치에 이르게하고, 이 전열관 옆쪽부분의 각 기체분산관 주위에 상기 배플을 설치한 것을 특징으로 하는 유동층 열회수장치.
8. 제1항 내지 제7항중의 어느 한항에 있어서, 상기 기체분산장치를 장치본체 바닥면을 구성하여 다수의 가스분사구를 갖는 분산판과, 이 분산판의 가스분사구에서 장치 본체내에 가스를 분사하는 분사수단으로 구성하고, 장치 본체 바닥부에 불연물배출부를 설치함과 동시에 상기 분산판을 상기 불연물배출부를 향함에 따라 낮아지는 방향으로 경사지게 한 것을 특징으로 하는 유동층 열회수장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 불연물배출부를 상기 배플의 대략 하방향위치에 설치하고, 이 불연물배출부를 끼우는 양측 분산판을 서로 반대방향으로 경사지게 한 것을 특징으로 하는 유동층 열회수장치.
10. 제1항에 있어서, 장치본체 바닥부에 유동입자에 의해 형성된 유동층을 배플에 의해 주연소부와 열회수부로 구획하고, 상기 주연소부에 이 주연소부에 있어서의 유동입자를 유동화시키기 위한 유동화 가스를 분사하는 주연소용 기체분산장치와, 상기 열회수부에 이 열회수부에 있어서의 유동입자를 유동화시키기 위한 유동화가스를 분사하는 열회수용 기체분산장치를 구비하고, 상기 유동층에서의 연소에 의해 생긴 연소배기가스를 유동화 가스로서 상기 열회수용 기체분산장치에 재순환시키는 배기가스 재순환 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 유동층 열회수장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 연소배기가스의 배출통로에 이 연소배기가스중의 특정성분을 제거하는 배기가스 처리장치를 설치함과 동시에, 이 배기가스 처리장치를 통과한 연소배기가스를 상기 열회수용 기체분산장치에 재순환시키도록 상기 배기가스 재순환 수단을 구성한 것을 특징으로 하는 유동층 열회수장치.
12. 제10항 또는 11항에 있어서, 상기 주연소용 기체분산장치에서 유동화가스의 공급원과 상기 열회수용 기체분산장치를 접속하는 접속통로와, 이 접속통로를 개폐하는 개폐수단을 구비한 것을 특징으로 하는 유동층 열회수장치.
13. 제10항 내지 제12항중의 어느 한항에 있어서, 상기 연소배기가스를 유동화가스로서 상기 주연소용 기체분산장치에도 일부 재순환시키도록 상기 배기가스 재순환 수단을 구성한 것을 특징으로 하는 유동층 열회수장치.
14. 제1항에 있어서, 장치본체 바닥부에 유동입자에 의해 형성된 유동층을 배플에 의해 주연소부와 열회수부로 구획하고, 상기 기체분사장치에서 상기 주연소부의 적어도 일부에 대하여 상기 유동화가스로서 산소가스농도가 공기중에서의 산소가스농도보다 높은 부산소가스를 분사시키는 제1분사수단과, 상기 기체분산장치에서 상기 열회수부에 대하여 상기 유동화가스로서 산소농도가 공기중의 산소가스농도 이하의 가스를 분사시키는 제2분사수단을 구비한 것을 특징으로 하는 유동층 열회수장치.
15. 제14항에 있어서, 제1분사수단으로서, 상기 기체분산장치의 가스분사부에 공기를 공급하는 공기공급수단과, 상기 공기가스 분사부에서 분사되기전에 이 공기에 산소가스를 부가하는 산소부가 수단을 구비하고, 상기 제2 분사수단으로서 상기 기체분산장치의 가스분사부에 공기를 그대로 공급하는 공기공급수단 구비한 것을 특징으로 하는 유동층 열회수장치.
16. 제7항에 있어서, 상기 기체분산관을 상기 전열관 상방향에서 노벽을 관통하도록 설치하고, 상기 관통된 기체분산관을 2차 공기공급관과 접속함으로써 기체분산관에 공급된 공기 일부를 2차 공기로서 노 내에 재공급하는 것을 특징으로 하는 유동층 열회수장치.