KR100211124B1 - 쓰레기 소각 설비 - Google Patents

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요시토시 세키구찌
쿠니오 사사키
히데오 시모타니
마사하루 테라시마
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미나미 이조
히타치 조센 가부시키가이샤
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Abstract

전처리설비(1)와 소각용융설비(2)로 이루어진다. 소각용융설비(2)는, 소각실(3)과 용융실(5)이, 소각 찌꺼기를 연속적으로 이송할 수 있도록 칸막이 벽(7)을 개재하여 일체로 형성된다. 전처리설비(1)에서 세파쇄된 세파쇄물을 용융실(5)의 용융용 분말형버너(4)에 연료로서 공급한다. 이에 의하여 용융용 열원을 폐기물로부터 얻음과 아울러, 소각실(3)로부터 직접 냉각되지 않은 상태의 소각 찌꺼기를 과열 용융시키는 것에 의해, 낮은 비용으로 효율이 좋게 폐기물을 처리할 수가 있다.

Description

쓰레기 소각 설비
종래, 폐기물의 소각과, 소각에 의하여 생기는 소각재 등의 소각 찌꺼기의 용융을 연속해서 행할 수 있는 소각로로서는, 예컨데, 종형이동상로(綜型移動床爐)가 있다. 이 종형이동상로는, 상부로부터 폐기물을 투입하여 하부에 산화제(공기 또는 산소부화공기)를 공급하고, 유동층 하부에서 폐기물을 연소시키며, 그 연소열에 의하여 찌꺼기를 가열용융하는 것이다.
그러나, 상기한 종형이동상로에서는, 폐기물과 산화제가 대향류로 되어, 폐기물에서 발생하는 열분해가스가 배기가스와 함께 하류측으로 유출하기 때문에, 화로 하부의 용융실의 온도가 낮고, 폐기물을 연소시킨 열량만으로는 찌꺼기를 용융시킬 수가 없고, 통기효과도 포함한 조연제로서 코크스를 투입하고, 이 코크스로부터 얻어지는 열에 의하여 찌꺼기를 용융한다. 따라서, 귀중한 자원인 코크스를 사용하고, 이것에 의하여 처리 비용이 높아지는 문제가 있다.
본 발명은 쓰레기 소각과, 소각에 의하여 생기는 소각 찌꺼기의 용융을 연속적으로 행하는 쓰레기 소각 설비에 관한 것이다.
제1도는, 본 발명의 한 실시예에 있어서의 쓰레기 소각 설비의 구성도이다.
본 발명은, 높은 효율로 폐기물을 처리할 수 있어서, 소각비용을 저감할 수 있는 소각 설비를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이 목적을 위해, 본 발명의 쓰레기 소각 설비는, 폐기물을 전처리하는 전처리설비와, 전처리설비에 의하여 처리된 폐기물을 가열·소각한 후 그 찌꺼기를 연속하여 용융처리하는 소각용융설비로 이루어지고, 상기한 전처리 설비는, 폐기물을 파쇄하는 조파쇄기와, 조파쇄기에 의하여 파쇄된 조파쇄물로부터 주로 가열물로 이루어지는 경파쇄물과 불연물을 많이 포함하는 중파쇄물을 선별하는 조파쇄물선별기와, 중파쇄물로부터 재활용이 가능한 금속류를 선별하여 제거하는 자원회수물선별기와, 조파쇄물선별기로부터 배출된 경파쇄물을 다시 파쇄하는 세파쇄기를 구비하고, 상기한 소각용융설비는, 피소각물을 가열·소각하는 소각실과 일체로 형성되어서 소각실에서 생기는 소각 찌꺼기를 소각실로부터 연속 이동이 가능하고, 또한 용융버너를 가지는 용융실, 상기한 세파쇄기에서 분쇄된 전부 또는 일부의 세파쇄물을 상기한 용융실의 용융버너에 도입하는 용융연료공급수단, 그리고 상기한 자원회수물선별기에서 선별된 중파쇄물 및 세파쇄기에서 분쇄된 나머지부분의 세파쇄물을 소각실에 도입하는 파쇄물공급수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
상기한 구성의 전처리설비에 있어서, 조파쇄기에서 폐기물이 조파쇄된 후, 조파쇄물이 조파쇄물선별기 및 자원회수물선별기로 보내지고, 조파쇄물선별기에 의해, 조파쇄물을 주로 가열물로 이루어진 경파쇄물과, 불연물을 많이 포함하는 중파쇄물로 선별한다. 그리고, 중파쇄물이 자원회수물선별기로 이송되어서 재활용이 가능한 금속류가 선별제거된 후, 중선별물이 파쇄물공급수단을 개재하여 소각용융설비의 소각실로 이송된다. 또, 경파쇄물은 쇄파쇄기로 이송되어서 다시 작게 분쇄되어, 전부 또는 일부가 용융연료공급수단을 개재하여 소각실로 이송되어 소각된다. 그리고, 소각실에서는, 중파쇄물과 나머지부분의 세파쇄물이 가열연소되고, 또한 소각 찌꺼기가 소각실로부터 용융실로 연속적으로 이송된다. 그리고 용융실에서는 세파쇄물의 전부 또는 일부를 연료로 하는 용융버너에 의하여 가열용융되어, 감용화(減容化) 및 무해화(無害化)가 도모된다.
상기한 구성에 의하면, 용융버너의 연로로서 폐기물을 전처리하여 미세하게 분쇄한 것을 사용하므로, 운전비용을 대폭 저감할 수가 있다. 또, 소각실로부터 용융실의 소각 찌꺼기를 연속 이송가능한 일체형으로 구성하였으므로, 분리형과 같이 소각 찌꺼기가 일단 냉각된 뒤, 재연소되는 것이 아니므로, 열에너지의 손실이 적고, 효율이 좋게 운전할 수 있다. 또 연소실과 용융실을 일체형으로 구성하였으므로, 설비 전체를 소형화로 할 수가 있다.
또, 상기한 구성에서, 세파쇄기의 배출측에 피소각물의 분급장치가 설치되고, 이 분급장치의 세립파쇄물 배출측에 용융연료 공급수단이 접속됨과 아울러, 조립파쇄물 배출측에 파쇄물공급수단이 접속된 것이다. 이 분리장치에 의해 분급된 세립파쇄물만을 연료로하여 용융버너에 안정하게 이송할 수 있으므로, 용융버너의 연소를 안정하게 행할 수 있다.
또한, 상기한 구성에서, 용융버너의 연소공기로서 산소부화공기를 공급하는 산소부화공기 공급장치를 설치한 것이다. 용융버너에 산소부화공기를 연소공기로서 사용하는 것에 의해, 낮은 발열량의 파쇄물 및 파쇄면적이 비교적 큰 파쇄물의 공간연소가 가능하게 되어, 연소의 고온화와 화염의 안정, 연소율의 향상을 도모할 수 있다.
그리고 또, 상기한 구성에서, 소각용융설비의 소각실의 화격자(火格子)와 용융실의 화로바닥(爐床)을 각각 하류측 아래 방향으로 경사시켜서 연속시킨 것이다.
이에 의하여, 소각 찌꺼기를 온도저하시키는 일없이 용융실로 이송할 수가 있고, 또 용융버너의 가스를 이용하여 연소찌꺼기를 예열할 수 있어, 효율이 좋은 연소 및 용융이 된다.
제1도에 있어서, (1)은 폐기물을 전처리하는 전처리설비, (2)는 전처리설비(1)에 의하여 처리된 폐기물을 가열·소각한 후 그 찌꺼기를 연속하여 용융처리하는 소각용융설비이다.
상기한 소각용융설비(2)는 호퍼(hopper)(3a)로부터 투입된 파쇄물(破碎物)을 화격자(火格子)(3b)상에서 평면연소시키는 소각실(3)과, 소각실(3)로부터 배출되는 소각 찌꺼기를 용융버너의 한 예인 용융용(熔融用) 분말형버너(프라프버너)(4)에 의하여 가열용융하는 용융실(5)과 일체로 설치되어 있다. 그리고 용융실(5)에서 용융된 용융슬래그(slag)는, 슬래그냉각실(6)에 투입되어서 수쇄슬래그가 생성된다. 또, 소각실(3)과 용융실(5)은 1매의 칸막이 벽(7)에 의하여 상부가 나뉘어 있다. 그리고 칸막이 벽(7)의 하부에서는, 상류측에서부터 하류측으로 아래 방향으로 경사하는 소각실(3)의 화격자(3b)와 용융실(5)의 화로바닥(5a)이 연속하여 배설되고, 소각실(3)과 용융실이 연통되어 있다. 상기한 소각실(3)의 화격자(3b)는, 고정된 고정화격자열과, 이송방향으로 왕복이동되는 가동화격자열이 폭방향으로 서로 번갈아 배설된 구동식으로 구성되어 있다. 또 호퍼(3a)의 하부에는, 호퍼(3a)로부터 투입된 파쇄물을 화격자(3b) 위로 이송하는 파쇄물용 푸셔장치(32)가 설치되어 있다. 따라서, 상기한 화격자(3b) 및 파쇄물용 푸셔장치(32)의 이송력과 중력을 이용하여, 소각실(3)에서 생성된 소각 찌꺼기를, 온도가 저하되는 일없이 직접용융실(5)에 연속공급된다.
그리고, 화격자(3b) 및 파쇄물용푸셔장치(32)가 이송력과 중력에 의하여, 용융실(5)의 소각 찌꺼기의 연속이송이 곤란한 경우에는, 가성선으로 표시한 바와 같이, 화격자(3b)와 용융실(5)의 화로바닥(5a)의 사이에 형성된 단부에, 에어실린더(31a)와, 이 에어실린더(31a)에 의해 출퇴구동되는 푸셔블럭(31b)을 구비한 소각 찌꺼기용 강제 푸셔장치(31)가 설치되어 있다.
또한 용융용 분말형버너(4)에 의하여 발생된 고온의 연소가스(a)는, 소각 찌꺼기를 가열함과 동시에, 소각실(3)측에 이송되어서 이동도중의 소각 찌꺼기를 예열하고, 이어서 소각실(3)의 배기가스와 함께 배출되어, 그때에 보일러용 열교환기(8)에 의하여 열회수된다.
전처리설비(1)는, 폐기물을 가로세로가 50~80mm 정도로 되도록 조파쇄하는 조파쇄기(11)와, 조파쇄기(11)에서 분쇄된 조파쇄물을 건조하는 건조기(12)(필요에 따라서 배설됨)와, 풍력에 의해 상기한 조파쇄물을 주로해서 가연물로부터 이루어지는 경파쇄물과 불연물을 많이 포함하는 중파쇄물로 선별하는 조파쇄물선별기의 일종인 풍력비중선별기(12)와, 조파쇄기(11) 및 풍력비중선별기(13)로부터 배출된 중파쇄물로부터 자석이나 비중을 이용하여 재활용이 가능한 알루미늄이나 철 등의 금속류를 선별하여 제거하는 자원회수물선별기(14)와, 풍력비중선별기(13)로부터 배출된 경파쇄물을 다시 미세하게 분쇄하는 세파쇄기(15)와, 세파쇄기(15)에서 분쇄된 세파쇄물을 용융용 분말형버너(4)의 연료로서 사용가능한 가로세로 5mm 이하의 크기의 세립파쇄물(프라프연료)과, 그것을 넘는 조립파쇄물로 분급하는 분급장치(16)(필요에 따라서 배설됨)가 설치되어 있다.
그리고, 이 분급장치(16)의 세립파쇄물 배출측에, 세립파쇄물을 연료로 하여 용융용 분말형버너(4)에 공기를 수송하는 용용연료공급판(용융연료공급수단)(17)이 접속됨과 아울러, 조립파쇄물 배출측에, 소각실(3)의 호퍼(3a)에 폐기물을 공기수송하는 조립파쇄물공급관(파쇄물공급수단)(18)이 접속된다. 또 이 조립파쇄물공급관(18)에는, 필요에 따라 조립파쇄물을 분급장치(16)로 되돌리는 순환라인이 설치되어 있다.
그리고, 세파쇄기(15)에 의하여 파쇄된 세파쇄물을 직접용융연료공급관(17')으로부터 용융용 분말형버너(4)에 공급하여도 좋고, 또 세파쇄기(15)로부터 직접 조립파쇄물공급관(18)을 개재하여 소각실(3)의 호퍼(3a)에 공급하여도 좋다.
또한, 세파쇄기(15)가 분쇄된 세파쇄물의 대부분을 용융용 분말형버너(4)의 연료로서 사용가능한 가로세로 5mm 이하의 크기의 세립파쇄물(프라프연료)로 파쇄할 수 있는 성능을 가지는 경우에는, 전체 세파쇄물을 용융연료공급관(17')으로부터 용융용 분말형버너(4)에 공급하여도 좋다.
용융용 분말형버너(4)에는, 공기공급장치(20)로부터 연료공기를 공급하는 연소공기관(21)이 접속되어 있다. 또 이 연속공기관(21)에는 부화공기관(23)이 접속되어 있고, 산소부화공기발생장치(22)로부터 공기중의 산소를 30%정도 높인 부화공기를 부화공기관(23)으로부터 연소공기관(21)을 개재하여 용융용 분말형버너(4)에 공급할 수가 있다.
상기한 구성에 있어서, 수집된 폐기물은, 먼저 전처리설비(1)의 반입되어서 조파쇄기(11)에 의하여 가로세로 50~80mm 정도의 크기로 1차 분쇄된다. 그리고 건조기(12)에 의해 건조되던가, 또는 건조됨이 없이 풍력비중선별기(13)로 이송되어서, 조파쇄물이 중파쇄물과 경파쇄물로 선별된다. 여기에서 선별된 중파쇄물 혹은 조파쇄기(11)로부터 직접 이송된 중파쇄물은, 자원회수물선별기(14)로 이송되어서 재활용이 가능한 금속류가 선별제거된다. 그리고 그후, 중파쇄물공급라인(파쇄물공기수단)(19)을 개재하여 소각실(3)의 호퍼(3a)로 이송된다.
또, 풍력비중선별기(13)에 의하여 선별된 경파쇄물은, 세파쇄기(15)로 이송되어서 다시 미세하게 2차 분쇄된다. 그리고, 이 세파쇄물은 분급장치(16)에서 분급되어, 가로세로 5mm 이하의 세립파쇄물(프라프)이 용융연료공급관(17)을 개재하여 용융용 분말형버너(4)로 이송된다. 또 가로세로 5mm을 넘는 조립파쇄물을 조립 파쇄물공급관(18)을 개재하여 호퍼(3a)로 이송되어서 소각실(3)에 투입된다.
그리고, 분급기(16)가 없는 경우에는, 세파쇄물이 소정량씩 나뉘어져서 필요량이 용융연료공급관(17')에 공급되고, 찌꺼기 부분이 조립파쇄물공급관(18')로 공급된다.
또, 세파쇄물의 대부분이 가로세로 5mm 이하의 세립파쇄물(프라프)인 경우에는, 세파쇄물의 전부를 용융연료공급관(17')으로부터 용융용 분말형버너(4)로 이송 하여도 좋다.
호퍼(3a)로부터 소각실(3)로 투입된 파쇄물은, 가열연소되어서 소각되고, 소각 찌꺼기가 생성된다. 그 소각 찌꺼기는 화격자(3b)로부터, 화격자(3b) 및 파쇄물용 푸셔장치(32)의 이송력과 중력에 의하여 직접용융실(5)의 화로바닥(5a)으로 이송된다. 그리고 용융용 분말형버너(4)에 의해 가열되어서 용융된다. 그리고 그 용융슬래그는 슬래그냉각실(6)로 투입되어서 물로 냉각되어, 수쇄슬래그가 생성된다. 이때, 용융실(5)의 연소가스(a)는 화로바닥(5a) 위에서 화격자(3b) 위로 이송되어 소각 찌꺼기를 예열한 후, 소각실(3)의 배기가스와 함께 배출되고, 보일러용 열교환기(8)에 의해 열회수된다. 보일러용 열교환기(8)에서 얻어진 증기는 발전장치(9)의 증기터빈에 도입되어서 발전에 이용된다. 또 배기가스는 배기가스처리장치(10)를 개재하여 배출된다.
또 용융용 분말형버너(4)는, 기동시나 분말형연료의 열량부족시에는 연소되는 LPG가스나 중유 등의 조연료가 공급됨과 아울러, 가로세로 5mm 이하의 세립파쇄물(프라프)이 용융연료공급관(17)으로부터 공급되어, 연소공기관(21)으로부터 연소용공기가 공급되어서 연소된다. 또, 필요에 따라서, 산소부화공기발생장치(22)로부터 부화공기가 용융용 분말형버너(4)에 공급된다. 이 공기중의 산소농도를 약 30%정도로 높인 연소용부화공기를 사용하는 것에 의하여, 종래 가로세로 1mm 이하의 소편에서 밖에는 분말형버너의 프라프연료로서 사용할 수 없었던 것이, 가로세로 5mm 전후에서도 연소가 가능하게 된다. 또 이에 의하여 고온연소가 가능함과 아울러 화염을 안정시킬 수 있고, 또한 연소효율을 향상시킬 수가 있다. 또한, 연소용부화공기를 사용하는 것에 의하여, 배기가스를 30%정도 감소시킬 수 있기 때문에, 열효율의 향상과 배기가스처리설비의 소형화를 도모할 수가 있다.
상기한 실시의 형태에 의하면, 용융용 분말형버너(4)의 연료로서, 폐기물을 조파쇄기(11) 및 세파쇄기(15)에 의하여 미세하게 분쇄한 세립파쇄물(프라프)을 사용하므로써, 운전 비용을 대폭 저감할 수가 있다. 또 소각실(3)의 화격자(3b)와 용융실(5)의 화로바닥(5a)을 연속시켜서 아래 방향으로 경사시켰으므로, 소각실(3)측의 이송력과 자중에 의하여 소각 찌꺼기가 연속이송된다. 따라서, 분리형과 같이 소각 찌꺼기가 냉각된 후 다시 가열할 필요가 없으므로, 열에너지의 손실이 적고, 효율 좋게 운전할 수가 있다. 또 소각실(3)과 용융실(5)을 칸막이 벽(7)에 의하여 분리된 일체형으로 구성하였으므로, 설비전체를 소형화로 할 수 있다.
또, 세파쇄기(15)에 의하여 분쇄된 세파쇄물을 분급장치(16)에 의하여, 분급한 세립파쇄물만을 용융용 분말형버너(4)의 연료로 사용하므로써, 보다 안정한 연소를 행할 수 있다.
또한, 용융용 분말형버너(4)의 연소용공기로 산소분화공기를 사용하는 것에 의하여, 낮은 발열량의 파쇄물 및 파쇄면적이 비교적 큰 파쇄물의 공간연소가 가능하게 되고, 연소의 고온화와 화염의 안정, 연소율의 향상을 도모할 수 있다.
상기한 실시의 형태에 있어서, 폐기물을 가열연소한 후, 그 찌꺼기를 「연속해서」 용융처리하는 쓰레기 소각 설비를 설명하였으나, 여기에서 말하는 「연속해서」라함은, 화격자(3b)로부터 직접 화로바닥(5a)으로 이송되는 작용적인 것을 포함함과 동시에, 종래와 같이 일단 냉각된 것을 제가열하는 것이 아니고, 찌꺼기를 고온의 상태로 이송하여 다시 가열한다고 하는 시간적 및 양태적인 것을 포함한다.

Claims (5)

  1. 폐기물을 진처리하는 전처리설비(1)와, 전처리설비에 의하여 처리된 폐기물을 가열소각한 후 그 찌꺼기를 연속하여 용융처리하는 소각용융설비(2)로 이루어지고, 상기한 전처리설비(1)는, 폐기물을 분쇄하는 조파쇄기(11)와, 조파쇄기에 의해 분쇄된 조파쇄물로부터, 주로 가연물로 이루어진 경파쇄물과 불연물을 많이 포함한 중파쇄물을 선별하는 조파쇄물선별기(13)와, 중파쇄물로부터 재활용이 가능한 금속류를 선별제거하는 자원회수물선별기(14)와, 조파쇄물선별기로부터 배출된 경파쇄물을 다시 분쇄하는 세파쇄기(15)를 구비하고, 상기한 소각용융설비(2)는, 소각물을 가열·소각하는 소각실(3)과, 이 소각실(3)과 일체적으로 형성되어서 소각실에서 생기는 소각 찌꺼기를 소각실로부터 연속적으로 이송하는 것이 가능하고, 또한 용융버너(4)를 가지는 용융실(5)과, 상기한 세파쇄기에서 분쇄된 전부 또는 일부의 세파쇄물을 상기한 용융실의 용융버너(4)에 도입하는 용융연료공급수단(17)과, 상기한 자원회수물선별기(14)에서 선별된 중파쇄물 및 세파쇄기(15)에서 분쇄된 나머지부의 세파쇄물을 소각실(3)에 도입하는 파쇄물공급수단(18)을 구비한 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각 설비.
  2. 제1항에 있어서, 세파쇄기의 배출측에 피소각물의 분급장치(16)가 설치되고, 이 분급장치(16)의 세립파쇄물배출측에 용융연료공급수단(17)이 접속됨과 아울러, 조립파쇄물배출측에 파쇄물공급수단(18)이 접속된 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각 설비.
  3. 제1항에 있어서, 용융버너(4)의 연소공기로서 산소부화공기를 공급하는 산소부화공급장치(22), (23)를 설치한 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각 설비.
  4. 제2항에 있어서, 용용버너(4)의 연소공기로서, 산소부화공기를 공급하는 산소부화공급장치(22),(23)를 설치한 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각 설비.
  5. 제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서, 소각용융설비(2)의 소각실(3)의 화격자(3a)와 용융실(5)의 화로바닥(5a)을 각각 하류측 아래 방향으로 경사시켜서 연속시킨 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각 설비.
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