KR100234226B1 - 저온증류 드럼의 가열방법 및 장치 - Google Patents

저온증류 드럼의 가열방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

건류가스(s)를 발생시키도록 설계된 건류드럼(4)을 가열하기 위해, 가열가스회로(70, 72)에 이송되는 가열가스(g)가 사용된다. 건류장치(1)를 특히 효율적으로 그리고 자율적으로 작동시키기 위해, 본 발명에 따라 가열가스(g)가 건류가스(s)의 일부(t1)를 연소시킴으로써 발생된다. 건류/연소설비에서, 특히 건류장치(1)로 개장한 연소장치(2)에서, 발생된 건류가스(s)의 나머지(t2)가 연소장치(2)에 공급된다.

Description

저온 증류 드럼의 가열 방법 및 장치
본 발명은 특허청구범위 제 1항의 서문에 따른 증류 드럼의 가열 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 방법을 실시하기 위한 장치 및 상기 방법에 따라 작동하는 증류/연소 설비에 관한 것이다.
저온에서의 쓰레기 증류는 흡열반응이다. 반응에 필요한 열은 회전 드럼 또는 증류 드럼의 벽에 파이프의 형태로 배치된 열교환기 가열표면을 통해 간접적으로 쓰레기에 공급된다.
유럽 특허 공보 제0 340 537호에 공지된 열에 의한 쓰레기 처리 방법에서는 증류 드럼이 가열가스회로에 이송되는 가열가스를 공급한다. 가열가스회로는 상기 방법에 따라 작동하는 증류/연소 설비내에 열교환기를 포함하며, 상기 열교환기는 연소장치의 연소챔버에 배치되어 거기서 고온 연도가스로부터 열에너지를 흡수한다. 증류장치는 실제로 항상 연소장치와 함께 작동되며, 증기 발생을 위해 발생된 증류가스가 연소장치에서 연소된다.
자동적으로 가열가능한 증류 장치는 독일 특허 공개 제30 18 572호에 공지되어 있다. 여기에 기재된 증류 또는 열분해 장치에서, 발생된 증류가스의 일부는 연소챔버에서 연소된다. 이때 생기는 연도 가스는 증류 드럼의 가열가스로 사용되며 열교환기를 통해 흐른 후 주변으로 배출된다.
자동적으로 작동가능한 증류장치는 문헌["Pyrolyse von Abtaellen", Karl J. Thome-Kozmiensky 저, EF-Verlag Fuer Energie-und Umwelttechnik GmbH, 1985, 97 내지 120 페이지, 특히 101 페이지의 제 2 도 및 103 페이지의 설명]에 공지되어 있다. 공지된 장치에서는 전체 발생된 증류가스가 가스 변환기 및 그 다음에 접속된 세정구간에서 깨끗한 가스로 변환된다. 이 깨끗한 가스의 일부는 연소챔버내에서 연소된다. 이때 생기는 연도 가스는 개방회로에 이송되어 증류 드럼용 가열가스로서 사용된다. 그러나, 이 방법은 매우 복잡하며, 특히 경제적으로 이용가능한 깨끗한 가스가 가열가스 발생에 사용되어야 하기 때문에 비경제적이다.
본 발명의 목적은 가열가스로 항상 충분한 열량을 증류 드럼내로 공급하는 방식으로, 경제적으로 증류 드럼을 가열하는 방법을 제공하는 것이다. 이것은 증류 장치의 자동적 작동에 필요한 가열가스를 제공하는, 가급적 간소화된 장치로 이루어져야 한다.
방법에 있어서, 상기 목적은 본 발명에 따라 특허청구범위 제1항의 특징에 의해 달성된다.
증류가스의 일부를 연소시킴으로서 발생되는 가열가스의 온도를 셋팅하기 위해, 증류 드럼으로부터 배출되는 냉각된 가열가스의 제어가능한 일부가 폐회로에서 증류 드럼으로 피드백되어 거기서 다시 고온 가열가스에 혼합된다.
증류가스의 일부는 바람직하게는, 연소 전에 먼지 제거되기 때문에 증류 장치의 작동 동안 먼지가 가열가스회로에, 특히 증류 드럼에 축적될 수 있다. 축적되는 먼지량은 증류가스의 연소될 일부를 감소시킴으로서 줄일 수 있다. 그러나, 이것은 가열가스에 의해 증류 드럼내로 유입되는 열량을 감소시킨다. 부족한 열량을 가열가스에 공급하기 위해, 증류 드럼으로부터 배출되는 냉각된 가열가스를 먼저 예열시킨다.
그 후, 예열된 가열가스를 증류가스의 연소된 일부와 함께 증류 드럼에 다시 공급한다. 증류 드럼으로부터 배출되는 가열가스의 일부는 예열 전에 또는 예열 후에 가열가스회로로부터 분기된다.
증류가스의 일부는 바람직하게는, 가열가스회로가 저압일 경우, 이송된다. 이러한 조치는 한편으로는, 가열가스회로에서 발생된 가열가스 및 증류가스의 일부를 이송시키는데 사용된다. 다른 한편으로는, 누설의 경우에 증류가스 또는 가열가스가 주변으로 누출되는 것이 방지된다.
냉각된 가열가스의 예열은 바람직하게는, 증기에 의한 간접적인 열교환에 의해 이루어진다. 이 경우, 냉각된 가열가스는 예열 전에 먼지 제거되는 것이 바람직하다.
장치에 있어서, 상기 목적은 특허청구범위 제 6항의 특징에 의해 달성된다.
바람직한 실시예는 특허청구범위 제 7항 내지 제 11항에 제시된다.
본 발명의 방법에 따라 작동하는, 증류가스를 발생시키기 위한 증류 드럼이 장착된 증류/연소 설비에서는, 발생된 증류가스의 일부, 특히 20 내지 50%는 증류 드럼용 가열가스를 발생시키기 위한 제1연소챔버에 공급될 수 있다. 발생된 증류가스의 나머지는 증기 발생을 위한 연소장치의 제2연소챔버에 공급될 수 있다. 가열가스회로에서 제1연소챔버 앞에 접속된 열교환기에는 연소장치에서 발생되는 증기가 공급된다. 따라서, 냉각된 가열가스는 증기에 의한 간접적인 열교환에 의해 예열된다.
본 발명에 의해 얻어지는 장점은 증류에 필요한 가열가스를 발생시키는데 증류가스의 일부를 사용함으로서 증류 장치가 특히, 경제적인 방식으로 자동적으로 작동될 수 있다는 점이다. 따라서, 상기 증류 장치는 기존의 연소장치를 개장하는데 사용될 수 있으며, 과잉 증류가스 및 증류 드럼으로부터 배출된 잔류물이 연소장치에서 연소될 수 있다. 여기서는, 예컨데, 유럽 특허 공개 제 0 340 537호에 따른 선행기술에서 증류 장치를 가열하기 위해 필요했던, 기존의 연소장치와 이것에 속하거나 내장된 증류 장치 사이를 횡방향으로 연결시키는 열전달 및 재료 이송이 필요없다.
본 발명의 실시예를 첨부의 도면을 참고로 상세히 설명하면 다음과 같다. 도면은 2개의 선택적 장소에서 가열가스회로내로 접속된 열교환기를 장착시킨 가열가스 발생장치를 포함하는 증류/연소 설비의 개략도이다.
도시된 증류/연소 설비는 저온 증류 장치(1) 및 그 다음에 접속된 연소장치(2)를 포함한다. 저온 증류 장치(1)는 쓰레기의 공급장치(6)를 갖는 증류 드럼(4), 및 가스 방출된 잔류물(r)로부터 증류가스를 분리시키기 위한 배출챔버(8)를 포함한다. 증류 드럼(4)내에 가열관(10)이 배치되어 있으며, 상기 가열관(10)에는 가열가스(g)가 공급된다. 증류 드럼(4)에 유입라인(12) 및 유출라인(14)이 접속된다. 유입라인(12)은 혼합챔버(16)에 접속되고, 상기 혼합챔버(16) 앞에는 연소챔버(18)가 접속된다. 유출라인(14)에는 팬 또는 흡입통풍장치(20)가 위치한다. 유출라인(14)의 제1분기(22)는 혼합챔버(16)에 접속된다. 유출라인(14)의 제 2 분기(24)는 연소챔버(18)에 접속된다. 분기(22 및 24)에는 각각 하나의 밸브(23 및 25)가 위치한다.
배출챔버(8)는 라인(26)을 통해 먼지분리장치(28), 예컨데, 사이클론에 접속된다. 먼지분리장치(28)는 라인(30)을 통해 연소챔버(18)에 접속된다. 먼지분리장치(28)의 출구(27)는 라인(32)을 통해 연소장치(2)의 연소챔버(34)에 접속된다.
연소챔버(34) 다음에는 가열 표면(38)을 갖는 폐열보일러 또는 연도 가스 냉각기(36)가 접속된다. 연도가스라인(40)에는 연도 가스 정화장치(42) 및 또 다른 팬 또는 흡입통풍장치(44)가 접속된다. 연도가스라인(40)은 굴뚝(도시되지 않은)으로 뻗는다.
증류 드럼(4)의 유출라인(14)은 밸브(46)를 통해 폐열보일러(36)와 배기가스 정화장치(42) 사이의 영역에 있는 연도가스라인(40)내로 뻗는다. 이와 평행한, 밸브(45)를 갖는 분기(43)는 폐열보일러(36)의 인접한 가열표면(38) 사이의 영역으로 뻗느다. 연도가스라인(40)은 라인(47) 및 밸브(48 및 50)를 통해 유출라인의 분기(22 또는 24)에 접속된다.
쓰레기(a)는 공급 장치(52)에 의해 증류 드럼(4)에 공급된다. 쓰레기(a)는 증류 드럼(4)내에서, 고온 연도 가스 또는 가열가스(g)에 의해 가열된 관(10)에 의해 열분해되거나 증류된다. 이때 발생하는 증류가스(s) 및 가스 방출된 잔류물(r)은 배출챔버(8)에서 서로 분리된다. 잔류물(r)은 배출구(54)를 통해 또 다른 처리부에 공급된다. 상기 잔류물은 예컨데, 연소챔버(34)에서 연소될 수 있다. 증류가스(s)는 필터(55)를 이용한 섬유 및 이의 큰 조각의 분리에 의해 개략적으로 정화된 후, 라인(26)을 통해 먼지분리장치(28)내로 흡입된다. 증류가스(s)는 상당량의 연소가능한 물질을 함유하는 수중량%의 미세 먼지를 포함한다.
증류가스(s)는 도시되지 않은 방식으로 비교적 높고 좁은 슬롯의 형태로 형성된 유입구(56)를 통해 먼지분리장치(28)의 상부로 유입된다. 먼지 입자는 먼지분리장치(28)내로 유입시 원심력에 의해 벽에 압착된다. 따라서, 중심에는 먼지가 없다.
증류가스(s)의 20 내지 50%, 바람직하게는 30%인, 먼지가 적은 증류가스의 일부(t1)는 유입구(56) 아래로 뻗은 흡입관(62)을 통해 먼지분리장치(28)로부터 배출되어 연소를 위해 연소챔버(18)에 공급된다.
흡입관(62)의 여러 디자인에 의해 증류가스(s)의 일부(t1)의 먼지함량이 더욱 줄어들 수 있다. 예컨데, 흡입관(62)내의 종방향 슬롯은 먼지분리에 대한 긍정적인 영향을 주는데, 그 이유는 그것에 의해 유입속도가 줄어들고 균일화되기 때문이다.
먼지가 제거된 증류가스(s)의 일부(t1)는 가열가스 발생에 사용된다. 이를 위해, 증류가스(s)의 일부(t1)는 연소챔버(18)내에서 약 1250℃의 온도(T1)로 연소된다. 증류 드럼(4)으로부터 유출되어 약 250℃의 온도(T2')로 냉각된 가열가스(g)는 먼저 팬(20)의 압력측면상에서 유출라인(14)내로 접속된 열교환기(80)에서 약 360℃의 온도(T2'')로 예열된다. 그 다음에, 예열된 가열가스(g)의 조절가능한 일부(t3)는 분기(22)를 통해 혼합챔버(16)내로 이송된다. 거기서, 상기 가열가스(g)는 연소챔버(18)로부터의 가열가스(g)와 혼합되므로서, 증류 드럼(4)내로 유입시 약 520℃의 혼합온도(T3)가 셋팅된다. 밸브(25)에 의해 조절가능한, 예열된 가열가스(g)의 일부(t4)는 연소챔버(18)에 직접 공급될 수 있다. 따라서, 가열가스(g)의 적어도 일부가 폐회로(70)에서 혼합챔버(16) 및 유입라인(12)을 통해, 가열관(10) 및 열교환기(80)를 통해, 그리고 유출라인(14)의 분기(22, 24)를 통해 흐른다.
증류가스(2)의 나머지(t2)에 대한 먼지분리장치(28)의 배출구(27)는 마찬가지로 먼지분리장치(28)의 하부영역에 접해 있다. 벽쪽으로 집중된 먼지는 증류가스의 나머지(t2)와 함께 라인(32)을 통해 연소챔버(34)에 이른다. 이 경우, 증류가스 흐름의 회전방향은 먼지분리장치(28)내로 유입 후와 먼지분리장치(28)로부터의 배출 전이 동일하다. 먼지분리장치(28)의 바닥영역(60)은 중심쪽으로, 원추형으로 또는 포물선 형태로 커지므로, 먼지가 쌓이지 않을 수 있다.
연소챔버(34)에서 증류가스(s)의 나머지(t2)의 연소시 생기는 고온 연도가스는 폐열보일러(36)에서 증기 발생을 위해 사용된다. 증류가스의 상기 나머지(t2)를 증류 드럼(4)으로부터 먼지분리장치(28) 및 연소챔버(34)를 통해 그리고 폐열보일러(36) 및 정화장치(42)를 통해 이송시키는 것은 흡입통풍장치(44)에 의해 이루어진다.
가열가스 발생에 필요치 않은 고온가스(g)는 개방회로(72)에서 밸브(46)를 통해 흐르며, 정화장치(42) 앞에서 연소챔버(34)로부터 유출된 연도가스에 혼합된다. 따라서, 정화장치(42)에서는 완전히 연소된 연도가스만이 정화된다.
열교환기(80)의 열전달 매체로는 폐열보일러(36)로부터 배출된 증기가 사용된다. 증기는 지점(A)에서 가열표면(38)으로부터 배출되어 약 390℃의 유입온도로 열교환기(80)에 공급된다. 지점(B)에서 열교환기(80)로부터 배출되는, 냉각된 증기는 약 330℃의 온도로 가열표면(38)으로 다시 흐른다.
가열가스(g)의 먼지를 더욱 더 제거하기 위해, 유출라인(14)에서 팬(20)의 흡입측에 먼지분리장치(82)가 배치된다.
팬(20)의 흡입측에 밸브(23 및 25)의 폐쇄시 가열가스(g)는 증류 드럼(4)으로부터 회로(72)에 이송되며, 밸브(49)를 통해 폐열보일러(36) 앞에서, 그리고 밸브(46)를 통해 폐열보일러(36) 뒤에서 연도가스에 혼합된다. 가스 혼합물의 정화는 정화 장치(42)에서만 이루어진다. 가열가스회로(72)는 라인(47) 및 밸브(48 및 50)에 의해 폐쇄되며, 열교환기(80')는 라인(47)에 놓인다. 이 경우, 팬(44)의 압력측에서 깨끗한 연도가스가 배출되어 라인(47)에 배치된 열교환기(80')에서 예열된다. 그리고 나서, 예열된 연도가스가 가열가스(g)에 다시 혼합된다.
자동적으로 작동가능한 저온 증류 장치(1)는 특히, 기존의 연소장치(2)를 개장하는데 적합하다. 이를 위해서는 라인(32)을 통한 접속만 이루어지면 된다.

Claims (13)

  1. 가열가스회로(70, 72)에 이송되는 가열가스(g)를 사용하고, 증류가스(S)의 일부(t1)를 연소시킴으로써 가열가스를 발생시키는 방식으로 증류가스(S)를 발생시키기 위한 증류 드럼을 가열하는 방법으로서, 냉각된 가열가스(g)의 제어가능한 일부(t3, t4)가 증류 드럼(4)으로 피드백되므로서 다시 가열가스(g)에 혼합되고, 증류 드럼(4)으로부터 유출되는 냉각된 가열가스(g)가 먼저 예열됨을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 가열가스회로(70, 72)가 저압일 경우, 증류가스(S)의 일부(t1)가 이송됨을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 증류가스(S)의 일부(t1)가 연소 전에 먼지 제거됨을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 증기에 의한 간접적인 열교환에 의해 냉각된 가열가스(g)가 예열됨을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 냉각된 가열가스(g)가 예열 전에 먼지 제거됨을 특징으로 하는 방법.
  6. 유입라인(12) 및 유출라인(14)을 통해 가열가스회로(70, 72)에 배치되며, 가열가스회로(70, 72)는 가열가스(g)를 발생시키기 위한 연소챔버(18)를 포함하며, 증류 드럼(4)에서 발생된 증류가스(S)의 일부(t1)가 연소챔버(18)에 공급될 수 있는 방식으로 증류 드럼(4)을 가열하는 장치로서, 가열가스회로(70, 72)에서 냉각된 가열가스(g)를 예열시키기 위한 열교환기(80, 80')가 연소챔버(18) 앞에 접속됨을 특징으로 하는 장치.
  7. 제6항에 있어서, 연소챔버(18) 앞에 사이크론과 같은 먼지분리장치(28)가 접속됨을 특징으로 하는 장치.
  8. 제6항에 있어서, 가열가스회로(70, 72)의 유출라인(14)에 흡입팬(20)이 접속됨을 특징으로 하는 장치.
  9. 제8항에 있어서, 흡입팬(20)의 압력측이 연소챔버(18)에 접속됨을 특징으로 하는 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 흡입팬(20)의 압력측이 연소챔버(18) 다음에 접속된 혼합챔버(16)에 접속됨을 특징으로 하는 장치.
  11. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 유출라인(14)에서 열교환기(80, 80') 앞에 접속된 먼지분리장치(82)를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  12. 발생된 증류가스(S)의 나머지(t2)가 연소장치(2)의 연소챔버(34)에 공급됨을 특징으로 하는 제6항 내지 11항 중 어느 한 항에 따른 가열장치가 구비된 증류/연소 설비.
  13. 연소장치(2)에서 발생된 증기가 열교환기(80, 80')에 공급될 수 있음을 특징으로 하는 제6항 내지 11항 중 어느 한 항에 따른 가열장치가 구비된 증류/연소 설비.
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