KR100308428B1 - 폐기물의건류가스화소각처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비교적 소형의 연소로 등의 구성으로 그 연소 능력을 향상시킬 수 있는 동시에 그 연소로에 가연성 가스를 원활히 도입하면서 그 가연성 가스를 원활히 연소시킬 수 있는 건류 가스화 소각 처리 장치를 제공하는 것이다.

폐기물(A)을 가스화 로(1) 내에서 건류하여 가연성 가스를 생성하고, 그 가연성 가스를 가스관(26)을 통하여 연소로(2)에 도입하여 연소시키는 건류 가스화 소각 처리장치에 있어서, 산소 도입구(30)를 연소로(2)의 내주면의 원주방향을 향해서 형성한다. 이 산소 도입구(30)로부터 연소로(2)에 가연성 가스의 연소에 필요한 산소를 공급함으로써 가연성 가스의 도입구(24)의 주위에 와류를 발생시킨다.

Description

폐기물의 건류 가스화 소각 처리 장치

제 1도는 본 발명의 건류 가스화 소각 처리 장치의 일례의 구성을 설명한 도면이며,

제 2도는 제 1도의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이며,

제 3도는 제 1도의 건류 가스화 소각 처리 장치의 작동을 설명하는 도표이다.

<도면의 주요부분에 대한 설명>

1 : 가스화 로

2 : 연소로

3,4 : 산소 공급 수단

10,11 : 빈 챔버

13,31 : 착화 장치

14 : 연료 공급 장치

21,44 : 개폐 밸브

22,45 : 개폐 밸브 제어기

24 : 가스 도입구

30 : 산소 도입구

본 발명은 폐타이어 등의 폐기물을 소각 처리하는 장치에 관한 것이다.

폐타이어 등의 폐기물을 소각 처리하는 장치로는, 예를 들어 본 출원인이 특개평 2-135280호 공보에 개시한 건류 가스화 소각 처리 장치가 일반적으로 알려지고 있다.

이 건류 가스화 소각 처리 장치는 가스화 로 내에 수납한 폐기물의 일부를 연소시키면서 그 연소열에 의하여 그 폐기물의 잔부를 건류(열분해)하여, 최종적으로는 그 폐기물을 완전 연소시켜서 그것을 재(ash)로 만드는 것이다. 또, 이때 그 폐기물의 건류로 발생하는 가연성 가스를 가스화 로로부터 가스 도입로를 통하여 연소로에 도입하는 동시에, 그 연소로에서 그 가연성 가스와 산소(공기)를 혼합하여 그 가연성 가스를 연소시키도록 한 것이다.

그리고, 이 장치는 질소 산화물 등의 발생이 극히 적어지도록 하는 대략 일정의 온도에서 가연성 가스의 연소를 연소로에서 실행하기 때문에, 그 연소 온도에 따라 가스화 로 내의 폐기물의 부분적 연소에 필요한 산소의 공급량을 제어하고, 이것에 의해 그 폐기물의 부분적인 연소 상태를 제어하여 가스화 로 내에 있어서의 가연성 가스의 발생량을 대충 일정해지도록 제어하고, 나아가서는 연소로로 도입되는 가연성 가스의 양을 대략 일정하게 제어하도록 한 것이다.

이 경우, 이러한 건류 가스화 소각 처리 장치에 있어서는, 종래 연소로에서의 가연성 가스와 산소의 혼합 및 그 혼합물의 연소는 다음과 같은 구성에 의하여 실행되고 있다.

즉, 연소로는 상기 가스 도입로에 연결된 버너부 및 이것에 연결되는 연소부를 구비하고, 이들의 내벽부는 내화재로 구성한다. 그리고 그 외주부에는 산소 공급원(공기 공급원)에 연결된 에어실이 형성되고, 이 에어실은 연소로의 내벽부에 뚫은 복수개의 공기 공급 구멍을 통하여 그 연소로의 낼부에 연통된다. 또 연소로의 버너부에는 착화 장치가 장착되고, 또, 연소로의 내부에는 상기 가스화 로 내에서 발생된 가연성 가스를 도입하기 위하여 흡인 팬 등에 의하여 흡기된다.

이와 같은 구성으로, 상기 가스화 로에 있어서의 폐기물의 건류가 개시되면 그 건류에 의하여 발생한 가연성 가스가 가스 도입로를 통하여 연소로의 버너부로 도입되고, 이것과 병행해서 상기 산소 공급원으로부터 에어실 및 공기 공급 구멍을 통하여 그 버너부에 산소(공기)가 도입되어 가연성 가스와 혼합된다. 이와 같이, 가연성 가스와 산소가 혼합되면 상기 착화 장치에 의하여 이들 혼합 가스에 착화되고, 이로 인해 그 가연성 가스가 연소되는 것이다. 그리고 가스화 로에 있어서의 폐기물의 건류가 안정하게 진행하여 상기와 같이 연소로에 있어서의 가연성 가스의 연소온도가 대략 일정하게 유지되게 되면, 그 가연성 가스는 자발적으로 연소하게 되고, 착화 장치는 정지한다.

그러나, 이와 같은 종래의 건류 가스화 소각처리 장치에 있어서는, 연소로에 도입되는 가연성 가스의 연소에 있어서 상기와 같이 단순히 연소로의 외주부에 형성된 에어실로부터 그 연소로의 내벽부에 뚫린 공기 공급 구멍을 통하여 산소를 공급하도록 하기 때문에 다음과 같은 결점이 발생했다.

즉, 이와 같은 종류의 연소로에 있어서는 가연성 가스의 연소에 필요한 산소를 단순히 공기 공급 구멍을 통하여 버너부에 공급하도록 하는 것이 아니므로 그 가연성 가스와 산소가 균일하게 혼합하기까지 다소 시간이 걸린다. 이로 인해, 그 연소로에 도입되는 가연성 가스를 완전히 연소시키기 위해서는 가연성 가스와 산소와의 혼합(기체가스)를 균일하게 하기 위한 대류 영역 등이 필요해져서 그 연소로의 구성이 대형화되기 쉬웠다. 그리고, 이것은 특히 연소로의 연소능력을 향상시키기 위하여 연소로에 대한 가연성 가스의 도입량을 증가시키고자 하면 가연성 가스와 산소를 균일하게 혼합하기까지 시간이 더욱 길어지므로, 큰 대류 영역이 필요해져서 연소로 구성의 대형화가 극히 현저해진다.

또, 이와 같이 연소로의 연소 능력을 향상시키고자 그 연소로를 대형화시키면, 가연성 가스와 산소가 균일하게 혼합되는 장소를 연소로의 정위치에 형성하는 것이 어렵기 때문에, 그 연소로 내에서 가연성 가스가 연소하는 위치가 변동되기 쉽다. 그리고, 이와 같은 연소 위치의 변동이 발생되면 연소로의 가연성 가스의 도입구 등에 정압(正壓)이 발생해서, 연소로에의 가연성 가스의 도입량이 불안정하게 되기 쉽고, 그 가연성 가스를 안정적으로 소정의 온도에서 연소시키는 것이 곤란했었다.

또, 연소로를 대형화시키면, 그 용적의 증가에 따라서 그 내부의 흡기를 위한 흡인팬 등의 용량을 증대시킬 필요가 있는 동시에, 상기와 같이 가연성 가스의 도입구 등에 정압이 발생되기 쉬우므로 이것을 방지하기 위하여 그 흡입팬 등의 용량을 대폭적으로 증대시켜야만 하고, 그 흡입팬 등의 부하가 대폭적으로 증대되는 결점이 있었다.

이와 같이, 종래의 건류 가스화 소각 처리 장치에 있어서는 그 연소로의 구성이 대형화되기 쉬웠고, 또한 그 연소로에 있어서의 가연성 가스의 연소 능력을 향상시키는 것이 곤란했었다.

본 발명은 이러한 결점을 해소하고, 비교적 소형의 여노로 등의 구성으로 연소능력을 향상시키는 동시에 그 연소로에 가연성 가스를 원활히 도입하면서 그 가연성 가스를 원활히 연소시킬 수 있는 건류 가스화 소각 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 폐기물을 수납하는 동시에 그 폐기물의 일부를 연소시키면서 그 연소열에 의하여 잔부를 건류하여 가연성 가스를 발생시키는 가스화 로와, 그 가스화 로에 가스 도입로를 통하여 연결되고 그 가스화 로로부터 그 가스 도입로를 통하여 도입되는 상기 가연성 가스를 그 연소에 필요한 산소와 혼합해서 연소시키는 연소로를 구비한 건류 가스화 소각 처리 장치에 있어서, 상기 연소로의 상기 가스 도입로를 연결한 가스 도입구의 주위 장소에 와류(渦流 : 소용돌이)를 발생시키면서 그 연소로의 내부에 상기 가연성 가스의 연소에 필요한 산소를 공급하는 산소 공급 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따르면 상기 산소 공급 수단에 의하여 상기 연소로의 상기 가스 도입로를 연결한 가스 도입구의 주위 장소에 와류를 발생시킴으로써, 상기 가스화 로 내에서 발생한 상기 가연성 가스가 그 연소로의 내부에서 발생시킨 와류에 흡인되도록 하여 그 가스화 로로부터 상기 가스 도입로를 통하여 그 연소로에 도입되고, 또 그 와륭 의하여 그 가연성 가스와 그 연소로에 공급된 산소가 급속하게 혼합된다.

이 경우, 이와 같은 와류는 상기 연소로를 그 일단부의 대략 중심부에 상기 가스 도입구를 구비하면서 대략 원통형 모양으로 형성하는 동시에, 그 가스 도입구의 주위 장소에서 그 연소로의 원주방향쪽으로 그 내주부에 상기 산소 도입구를 설치하고, 이 산소 도입구로부터 산소를 연소로의 내부로 공급함으로써 발생시킬 수 있다.

그리고 상기 연소로의 상기 가스 도입구를 구비하는 일단부와 반대측의 타단부에 상기 가연성 가스를 연소시켜서 구성되는 상기 연소 가스의 분출구를 설치하고, 그 연소로의 타단부를 그 분출구를 향해서 직경을 줄임으로써 그 줄어든 직경의 장소에서는 그 내벽에 상기 와류가 접촉함으로서 난류가 발생되고, 이것으로 인해 상기 가연성 가스와 산소와의 혼합이 더욱 촉진되는 것이다.

또, 상기 연소로내의 가스 도입구 근방 장소에서 그 가스 도입구를 통하여, 그 연소로에 도입되는 가연성 가스에 착화 수단을 설치함으로써, 그 연소로에 도입된 가연성 가스가 신속히 연소된다.

이 경우에 그 착화수단에 의한 착화 화염을 상기 와류의 흐름에 따라서 발생시킴으로써 그 착화 화염이 안정되고, 가연성 가스와 산소의 혼합가스에 착화하는 것을 원활히 할 수 있다.

또, 상기 착화수단에 의하여 상기 연소로의 산소 도입구를 향해서 착화 화염을 발생시킴으로써 그 연소로에 공급되는 산소가 신속히 가열되어 그 산소와 상기 가연성 가스와의 혼합 기체의 연소가 더욱 신속히 실행된다.

[실시예]

본 발명의 건류 가스화 소각 처리 장치의 일례를 제1도 내지 제3도에 따라서 설명한다. 제1도는 그 소각 처리 장치의 설명적 구성도이고, 제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선을 따른 단면도이며, 제3도는 그 작동을 설명하기 위한 도표이다.

제1도에서 (1)은 폐타이어 등의 폐기물(A)을 수납하고, 그것의 건류, 가스화 및 연소, 회화(灰化: 재로 변화함)를 진행시키는 가스화 로이고, (2)는 폐기물(A)의 건류에 의하여 발생하는 가연성 가스를 연소시키는 연소로이고, (3)은 가스화 로(1)에 산소(공기)를 공급하는 산소 공급 수단이며, (4)는 연소로(2)에 산소(공기)를 공급하는 산소 공급 수단이다.

가스화 로(1)의 상면부에는 개폐 가능한 투입 도어(door)(5)를 갖는 투입구(6)이 형성되고, 그 투입구(6)으로부터 폐기물(A)을 가스화 로에 투입할 수 있도록 구성된다. 그리고 가스화 로(1)은 투입 도어(5)를 닫은 상태에서는 그 내부가 실질적으로 외부 공기와 차단되도록 되어있다.

가스화 로(1)의 하부는 하방으로 돌출하는 원뿔대 형상으로 형성되고, 그 바닥면부(8) 및 경사진 면의 형태인 측벽부(9)의 외면부에는 각각 가스화 로(1)의 내부와 격리된 빈 챔버(10,11)가 형성되어 있다. 그리고 이들 빈 챔버(10,11)는 각각 바닥면부(8) 및 측벽부(9)에 설치된 공기 공급 노즐(12)를 통하여 가스화 로(1)의 내부에 연통되고 있다.

가스화 로(1)의 하부의 측부에는 가스화 로(1) 내에 수납된 폐기물(A)에 착화시키기 위한 착화 장치(13)가 장착되어 있다. 이 착화 장치(13)는 점화 버너 등으로 구성되는 것으로, 가스화 로(1)의 외부에 설치된 보조 연소유 등의 연료 공급 장치(14)에 공급관(15)을 통하여 연결되어 있다. 이러한 구성으로 착화 장치(13)은 연료 공급 장치(14)로부터 공급관(15)를 통하여 공급되는 연료를 연소시킴으로써 가스화 로(1)의 내부를 향한 착화 화염을 발생시킨다.

또, 가스화 로(1)의 외주부에는 그 냉각 구조로서 그 가스화 로(1)의 내부와 격리된 물 재킷(jacket)(16)이 형성되고, 그 상부에는 물 재킷(16) 내의 수위를 검지하는 수위 센서(17)가 장치되어 있다.

상기 도면 중, (18)은 이 물 재킷(16)에 급수하는 급수 수단이고, 이 급수수단(18)은 가스화 로(1)의 외부에 설치된 급수 장치(19)와, 그 급수 장치(19)와, 물 재킷(16)을 연결하는 급수관(20)과 그 급수관(20)에 설치된 개폐 밸브(21)와, 그 개폐 밸브(21)를 적절히 개폐하는 개폐 밸브 제어기(22)로 구성되고, 개폐 밸브 제어기(22)에는 수위 센서(17)의 검지 신호가 입력된다.

이 경우에, 개폐 밸브 제어기(22)는 개폐 밸브(21)를 개폐 구동하는 모터 등의 구동부(22a)와 그 구동부(22a)의 작동을 제어하는 CPU 등을 포함하는 제어부(22b)로 구성되고, 제어부(22b)는 수위 센서(17)의 검지 신호에 따라서 구동부(22a)를 작동시킨다.

이와 같은 구성에 의하여, 급수 수단(18)은 개폐 밸브 제어기(22)에 의하여 개폐 밸브(21)를 적절히 개방함으로써 급수 장치(19)로부터 급수관(20)을 통하여 물 재킷(16)에 물을 공급하고, 이때 개폐 밸브 제어기(22)는 수위 센서(18)에 의하여 검지되는 수위가 소정의 수위가 되도록 개폐 밸브(21)를 개폐한다.

또, 상기 도면에서 (23)은 가스화 로(1)의 내부의 온도(T₁)를 검지하는 온도센서이고 이 온도 센서(23)는 가스화 로(1)의 상부에 장착되어 있다.

상기 연소로(2)는 내화재에 의하여 대략 원통형 모양으로 형성되고, 그 일단부의 중심부에 형성된 가스 도입구(24)에 가스화 로(1)의 상부에 형성한 가스 도출구(25)로부터 도출된 가스 도입로인 가스관(26)이 연결되고, 가스화 로(1)의 내부에서 폐기물(A)의 건류에 의하여 발생하는 가연성 가스가 가스관(26)을 통하여 연소로(2)의 내부에 도입되도록 구성된다. 그리고 연소로(2)의 타단부의 중심부에는 도입된 가연성 가스를 연소시켜 생성되는 연소 가스를 분출하는 분출구(27)가 형성되고, 그 연소로(2)의 분출구(27) 부근에는 그 분출구(27)을 향해서 직경이 줄어드는 직경 감소부(28)가 형성된다.

또, 상기 도면에서(29)는 연소로(2)에 도입되는 가연성 가스의 연소 온도(T₂)를 검지하는 온도센서이고, 이 온도센서(29)는 분출구(27)의 위치에 장착되어 있다.

또, 연소로(2)의 가스 도입구(24) 쪽의 원주벽부에는 그 내부로 가연성 가스의 연소에 필요한 산소(공기)를 공급하기 위한 산소 도입구(30)가 형성되는 동시에, 그 연소로(2)로 도입되는 가연성 가스의 착화를 위한 착화 장치(착화수단)(31)가 장착되어 있다.

이 경우, 제 2(a)도의 도시와 같이, 산소 도입구(30)는 연소로(2)의 내주면의 원주방향(접선방향)을 향해서 형성되고 있다. 이와 같이 산소 도입구(30)을 연소로(2)에 설치함으로써 그 산소 도입구(30)로부터 연소로(2)에 공급되는 산소(공기)는 제 2(a)도에 화살표로 표시한 것과 같이 연소로(2)의 내주면을 따라서 원주방향으로 유동하면서 상기 연소가스의 분출구(27)을 향해서 유동하고 산소 도입구(30)의 주위에 와류를 발생시키게 된다. 그리고, 이때 이와 같이 와류로 되어서 분출구(27)를 향해서 유동하는 공급 산소는 연소로(2)의 직경 감소부(28)의 위치에서 그 직경 감소부(28)의 내벽에 접촉하여 교란되고 그 직경 감소부(28)의 위치에 난류를 발생시키게 된다.

착화 장치(31)는 상기 착화 장치(13)와 동일하게 점화 버너 등으로 구성되는 것으로, 제 1도에 도시된 바와 같이 상기 연료 공급 장치(14)에 공급관(32)을 통하여 연결되어 있다. 그리고, 제 2(a)도에 도시된 바와 같이 착화 장치(31)는 산소 도입구(30)와 연소로(2)의 원주방향으로 간격을 두고 대향하는 위치에서 그 연소로(2)에 형성된 착화 화염 분출구(30a)에 장착된다. 그 착화 화염 분출구(30a)는 상기 산소 도입구(30)로부터 도입되는 산소 와류의 흐름의 방향을 따라서, 그 연소로(2)의 내주면의 원주방향(접선방향)을 향해서 연소로(2)에 형성된다. 이러한 구성에 의하여, 착화 장치(31)는 연료 공급 장치(14)로부터 공급관(32)을 통하여 공급되는 연료를 연소시킴으로써 가스 도입구(24)에 근접한 위치에서 상기 착화 화염 분출구(30a)를 통하여 연소로(2)의 내부에 착화 화염(a)을 분출하고, 이 착화 화염(a)에 의하여 연소로(2)에 도입되는 가연성 가스에 착화된다. 그리고 이때 착화 화염 분출구(30a)는 상기와 같은 방향으로 형성되어 있으므로, 그 착화 화염 분출구(30a)를 통하여 분출되는 착화 화염(a)은 상기 산소 도입구(30)로부터 도입되는 산소의 흐름의 방향을 따라서 연소로(2)의 내주면의 원주방향을 향해서 분출하게 된다.

이 경우에 착화 장치(31)는 그 착화 작동을 제어하는 제어부(31a)를 구비하고 있고, 그 제어부(31a)에는 상기 온도 센서(29)의 검지신호가 입력된다. 그리고 상세히 후술하겠으나, 착화 장치(31)의 제어부(31a)는 온도센서(29)에 의하여 검지되는 가연성 가스의 연소 온도에 따라서 그 착화장치(31)의 착화 작동을 적절히 행하도록 하고 있다.

또, 연소로(2)의 연소 가스의 분출구(27)에는 그 내부에서 연소되는 가연성 가스의 연소열을 열원으로 하여, 예를 들어 보일러 장치(33)가 연결된다.

가스화 로(1)에 산소를 공급하는 상기 산소 공급수단(3)은 가스화 로(1)의 외부에 설치되는 산소 공급원(34)과, 그 산소 공급원(34)으로부터 도출된 주 산소 공급관(35)와, 그 주 산소 공급관(35)로부터 분기되어서 상기 가스화 로(1)의 빈챔버(10,11)에 각각 연결된 한쌍의 부 산소 공급관(36,37)과, 그 부산소 공급관(36,37)에 각각 설치된 개폐 밸브(38,39)와, 개폐 밸브(38,39)를 각각 적절히 개폐하는 개폐 밸브 제어기(40,41)로 구성되고, 개폐 밸브 제어기(40)에는 상기 온도센서(26)의 검지신호가 입력되고, 개폐 밸브 제어기(41)에는 그 온도 센서(26)와 상기 온도 센서(23)와의 양자의 검지 신호가 입력된다.

이 경우, 개폐 밸브 제어기(40)는 개폐 밸브(38)를 개폐 구동하는 모터 등의 구동부(40a)와, 그 구동부(40a)의 작동을 제어하는 CPU 등을 포함하는 제어부(40b)로 구성되고 온도 센서(26)의 검지 신호에 따라서 제어부(40b)를 통하여 구동부(40a)를 작동시킴으로써 개폐 밸브(38)의 개방 정도를 제어한다. 이와 같이, 개폐 밸브 제어기(41)는 개폐 밸브(39)를 개폐 구동하는 구동부(41a)와, 그 구동부(41a)의 작동을 제어하는 제어부(41b)로 구성되고, 온도 센서(23,26)의 양쪽 검지 신호에 따라서 제어부(41b)를 통하여 구동부(41a)를 작동시킴으로써 개폐 밸브(39)의 개방 정도를 제어한다.

연소로(2)에 산소를 공급하는 상기 산소 공급 수단(4)은 연소로(2)의 외부에 설치된 산소 공급원(42)과, 그 산소 공급원(42)으로부터 도출되어 상기 연소로(2)의 산소 도입구(30)에 연결된 주 산소 공급관(43)과, 그 주 산소 공급관(43)에 설치된 개폐 밸브(44)와, 개폐 밸브(44)를 적절히 개폐하는 개폐 밸브 제어기(45)와 개폐 밸브(44)의 상류측의 장소에서 주 산소 공급관(43)에 장착된 유량계(46)와, 그 유량계(46) 및 개폐 밸브(44) 사이에서 주 산소 공급관(43)으로부터 분기되고 그 개폐 밸브(44)의 하류측의 장소에서 주 산소 공급관(43)에 합류된 부 산소 공급관(47)과, 그 부 산소 공급관(47)에 설치된 개폐 밸브(48)로 구성되고, 개폐 밸브제어기(45)에는 상기 온도 센서(29)의 검지 신호가 입력된다.

이 경우, 개폐 밸브 제어기(45)는 상기 개폐 밸브 제어기(40,41)와 같이 개폐 밸브(44)를 개폐 구동하는 구동부(45a)와, 그 구동부(45a)의 작동을 제어하는 제어부(45b)로 구성되고 온도 센서(29)의 검지 신호에 따라서 제어부(45b)를 통하여 구동부(45a)를 작동시킴으로써 개폐 밸브(44)의 개방 정도를 제어한다.

또, 개폐 밸브(48)는 수동으로 개폐할 수 있도록 되어 있다.

다음에, 이러한 건류 가스화 소각 처리 장치의 작동을 설명한다.

제 1도에서 폐기물(A)을 소각 처리할 때, 우선 가스화 로(1)의 투입 도어(6)를 열고, 폐기물(A)을 가스화 로(1) 내에 투입한다.

다음에, 투입 도어(6)를 닫은 후에, 상기 착화 장치(13)를 작동시키고, 이것에 의하여 가스화 로(1) 내의 폐기물(A)에 착화가 실시되는 동시에, 그 폐기물(A)의 부분적 연소가 개시된다. 그리고, 그 폐기물(A)의 부분적 연소가 개시되면 착화 장치(13)는 정지된다.

이 경우, 이 착화에 앞서 가스화 로(1)의 물 재킷(16)에는 상기와 같이 급수 수단(18)의 급수 장치(19)로부터 급수관(20)을 통하여 적절히 물이 공급되고, 또 연소로(2)의 착화 장치(31)가 그 제어부(31a)의 제어에 의하여 작동된다.

또, 이 착화에 앞서, 상기 산소 공급 수단(4)의 개폐 밸브(45)에 의하여 개폐 밸브(44)가 약간 개방되고, 이에 의해 산소 공급원(42)으로부터 주 산소 공급관(43) 및 상기 산소 도입구(30)을 통하여 연소로(2)의 내부에 산소(공기)가 공급된다. 그리고, 이때 그 산소 도입구(30)로부터 연소로(2)의 내부에 공급되는 산소는 상기와 같이 연소로(2)의 가스 도입구(24)의 주위에 와류를 발생시키면서 분출구(27)를 향해서 유동한다.

또, 이것의 착화 시에는, 산소 공급 수단(3)의 개폐 밸브(38)는 개폐 밸브 제어기(40)에 의하여 제 3(b)도에 도시된 바와 같이 비교적 작은 소정의 개방도로 미리 개방되고 있고, 이에 의해 산소 공급원(34)으로부터 산소 공급관(35,36), 가스화 로(1)의 빈 챔버(10) 및 공기 공급 노즐(12)를 통하여 가스화 로(1) 내에 비교적 소량의 산소가 공급되고 있다. 이로 인해 착화 장치(13)에 의한 폐기물(A)에 대한 착화는 가스화 로(1) 내에 존재하는 산소와 산소 공급원(34)으로부터 공급되는 소량의 산소를 사용해서 실시된다.

또, 이 착화 시에는, 산소 공급 수단(3)의 개폐 밸브(39)와 산소 공급 수단(4)의 개폐 밸브(48)는 다같이 닫혀져 있다.

이와 같은 착화가 실행되면, 가스화 로(1) 내의 폐기물(A)은 그 하층부가 갓화로(1) 내에 존재하던 산소와 산소 공급원(34)으로부터 공급되는 소량의 산소를 소비하면서 서서히 연소하여 그 연소열에 의하여 그 폐기물(A)의 상층부가 건류를 개시하는 동시에 그 건류에 의하여 가연성 가스가 발생하기 시작하고 이 가연성 가스는 가스화 로(1)의 상부에 저장된다.

이때, 상기와 같이 연소로(2)의 내부에서는 그 공급 산소에 의하여 가스화로(1)의 내부에 가스관(26)을 통하여 연통하는 가스 도입구(24)의 주위에 와류가 발생되고 있으므로, 가스화 로(1) 내의 가연성 가스는 연소로(2)내의 와류에 흡인되어 가스화 로(1) 내로부터 가스관(26) 및 가스 도입구(24)를 통하여 연소로(2)의 내부로 도입된다. 그리고, 연소로(2)에 도입된 가연성 가스는 연소로(2)에 공급되는 산소(공기)와 혼합해서 상기 차화 장치(31)의 착화 화염으로서 착화하고 이것에 의하여 그 가연성 가스가 연소로(2)의 내부에서 연소하기 시작한다.

이 경우 착화 장치(31)는 가스 도입구(24) 및 산소 도입구(30)에 비교적 근접한 위치에 설치되는 동시에, 연소로(2)에 도입되는 가연성 가스가 공급 산소의 와류에 휘말려서 신속히 그 산소와 혼합하므로 그 가연성 가스에의 착화는 신속히 실시된다. 또, 이때 제 2(a)도의 도시와 같이 착화장치(31)의 착화 화염(a)은 공급 산소의 와류의 흐름의 방향으로 상기 착화 화염 분출구(30a)를 통하여 분출되므로 안정된 착화 화염(a)을 얻을 수 있고 이것에 따라서도 가연성 가스에 대한 착화를 원활히 실시할 수 있다.

한편 이때 가스화 로(1)에 있어서의 폐기물(A)의 하층부의 연소는 산소 공급원(34)으로부터 공급되는 소량의 산소를 소비하면서 서서히 안정화가 진행되는 동시에 그 범위가 서서히 확대된다. 그리고 이와 같이 폐기물(A)의 하층부의 연소가 안정화되는 데에 따라서 그 연소열에 의한 폐기물(A)의 상층부의 건류도 진행하여 그 건류에 의하여 발생하는 가연성 가스의 양도 증대된다. 이로 인해 연소로(2)에 도입되는 가연성 가스의 양도 증대하고 이것으로 제3(a)도에 도시된 바와 같이 연소로(2)에 있어서의 가연성 가스의 연소 온도(T₂)도 상승된다.

그리고, 이때 상기 온도 센서(26)에 의하여 검지되는 가연성 가스의 연소 온도(T₂)가 미리 정해진 소정의 온도(T_2a)에 도달되면(시각 t₁), 산소 공급수단(3)의 개폐 밸브 제어기(40)이 제 3(b)도의 도시와 같이 개폐 밸브(38)의 개방도를 단계적으로 증가시킨다. 이것으로 폐기물(A)의 하층부의 연소를 계속적으로 실시하는 데에 필요한 정도로 산소 공급원(34)으로부터 가스화 로(1)에 산소가 공급되고 그 폐기물(A)의 하층부의 연소가 필요 이상으로 확대되는 일도 없고, 안정적으로 실행되고, 또 폐기물(A)의 상층부의 건류도 안정적으로 진행된다.

이어서 온도 센서(26)에 의해서 검지되는 가연성 가스의 연소 온도(T₂)가 더욱 상승하고, 그 가연성 가스가 자발적으로 연소할 수 있는 동시에, 그 연소에 의한 질소 산화물 등의 발생이 적은 연소 온도로 미리 설정된 온도(T_2b)(제 3(a)도 참조) 보다도 약간 적은 온도(T_2c)(T_2a<T_2c<T_2b)에 도달하면(시각 t₂), 산소 공급 수단(3)의 개폐 밸브 제어기(40)이 가연성 가스의 연소 온도(T₂)를 온도(T_2b)로 유지하도록 개폐 밸브(38)의 개방 정도를 자동적으로 조정한다.

구체적으로는 연소온도(T₂)가 온도(T_2b)보다 적어지면 개폐 밸브(38)의 개방도가 커져서 가스회로(1)에의 산소 공급량이 증가되고, 이로 인해 폐기물(A)의 하층부의 연소가 촉진되는 동시에 그 연소열에 의한 폐기물(A)의 상층부의 건류 및 이 건류에 의한 가연성 가스의 발생이 조장된다.

반대로 연소 온도(T₂)가 온도(T_2b)보다 높아지면, 개폐 밸브(38)의 개방도가 작아져서 가스화 로(1)에의 산소 공급량이 감소되고, 이에 의해 폐기물(A)의 하층부의 연소가 억제되는 동시에, 그 연소열에 의한 폐기물(A)의 상층부의 건류 및 이 건류에 의한 가연성 가스의 발생이 억제된다.

이에 의해, 제 3(a)도에 도시된 바와 같이, 가연성 가스의 연소 온도(T₂)는 온도(T_2b)로 대략 유지되고 이 상태로 폐기물(A)의 하층부의 연소 및 상층부의 건류가 안정적으로 진행된다.

그리고, 이와 같이 가연성 가스의 연소 온도(T₂)가 자연 연소할 수 있는 온도(T_2b)로 유지되면 연소로(2)의 착화 장치(31)는 그 제어부(31a)의 제어에 의하여 정지되고, 그 가연성 가스는 계속적으로 자연 연소한다. 또 이와 같은 가연성 가스의 연소열은 보일러 장치(33)의 열원으로써 이용된다.

이때, 가연성 가스의 연소에 필요한 연소로(2)에 대한 산소공급은 상기 산소 공급 수단(4)에 의하여 다음과 같이 제어된다.

즉, 산소 공급수단(4)의 개폐 밸브 제어기(45)는 폐기물(A)의 건류의 초기 단계에 있어서는 연소로(2)에 도입되는 가연성 가스의 양이 증대하여 그 연소 온도(T₂)가 상승하는 데에 따라서 개폐 밸브(44)를 그 개방도가 증대되도록 개방하여 연소로(2)에의 산소 공급량을 증가시키고, 폐기물(A)의 건류가 안정적으로 진행하는 단계에서는 가연성 가스의 연소 온도(T₂)의 약간의 증감에 따라서 개폐 밸브(44)의 온도를 증감시키고, 이것에 의해 연소로(2)에의 산소 공급량을 연소로(1)에 도입되는 가연성 가스가 완전 연소할 수 있는 양으로 조정한다.

이 경우 연소로(2)의 내부에 있어서는 상기와 같이 가스 도입구(24)의 주위에 공급 산소의 와류가 발생되고 있는 동시에 연소로(2)의 직경 감소부(28)의 위치에 난류가 발생되고 있고, 이로 인해서 가스 도입구(24)를 통하여 연소로(2)의 내부에 도입되는 가연성 가스는 가스 도입구(24)의 근방에서 급속히 공급 산소의 와류에 말려드는 동시에 직경 감소부(28)의 근방에서 그 공급 산소와 급속히 균일하게 혼합된다.

따라서 가스화로(1)에 있어서 발생한 가연성 가스는 폐기물(A)의 건류가 안정적으로 진행하는 단계에 있어서는 연소로(2)의 공급 산소의 와류에 흡인되어서 원활하게 또 안정적으로 연소로(2)에 도입되는 동시에 그 도입 후에는 그 연소에 필요한 산소와 급속히 균일하게 혼합되어서 연소로(2)의 직경 감소부(28)의 위치에서 자연 연소하게 된다. 즉, 연소로(2)에 도입된 가연성 가스와 공급 산소의 혼합 및 연소는 아주 단시간 동안 실행되고, 또 그 연소는 거의 직경 감소부(28)위치에서 안정적으로 실행된다.

또, 이와 같은 연소로(2)에의 산소 공급시에는 작업자가 가연성 가스의 연소상태나, 상기 유량계(46)에 의하여 측정되는 산소 공급량을 확인하면서 개폐 밸브(48)를 수동으로 조작하여 연소로(1)에 대한 산소 공급량을 조정할 수도 있다.

그런데 이와 같은 폐기물(A)의 건류 시에는, 제 1도에 도시된 바와 같이 가스화 로(1)의 내부에는 그 하부측으로부터 상부측에 걸쳐서 차례로 회화층(灰化層)(a), 적열층(b), 유동화층(c), 전열층(d) 및 가스층(e)이 형성되고, 이들의 각각의 층(a∼e)중 폐기물(A)의 연소 완료에 의하여 발생하는 회화층(a)은 폐기물(A)의 부분적 연소의 진행에 따라서 증대되고 이것과 같이 폐기물(A)의 연소가 실행되고 있는 적열층(b)는 하층부로부터 상층부를 향해서 서서히 상승하여 이동한다. 또 이와 같은 회화층(a)의 증대 및 적열층(b)의 상승에 따라서 폐기물(A)의 건류가 진행하는 유동화층(c), 전열층(d) 및 가스층(e)는 감소하는데, 다시 말하면 건류할 수 있는 폐기물(A)의 양이 감소된다.

그리고 이와 같이 건류가 가능한 폐기물(A)의 양이 감소되면 산소 공급 수단(3)의 개폐 밸브(38)을 적당한 개방도에 의한 가스화 로(1)에의 산소 공급에 상관없이 연소로(2)의 가연성 가스의 연소 온도(T₂)를 대략 일정한 온도(T_2b)로 유지할 수 있는 양의 가연성 가스를 발생시킬 수 없고, 이로 인해 연소로(2)에 도입되는 가연성 가스의 연소 온도(T₂)도 최종적으로는 제 3(a)도에 도시된 바와 같이 하강된다.

또, 산소 공급수단(3)의 개폐 밸브 제어기(40)은 상기와 같이 가연성 가스의 연소온도(T₂)가 온도(T_2b)보다 하강했을 때에는 폐기물(A)의 건류를 촉진시키기 위하여 개폐 밸브(38)을 개방하도록 하고 있으므로 상기와 같이 가연성 가스의 연소온도(T₂)가 하강할 때에는 제 3(b)도의 도시와 같이 개폐 밸브(38)은 전부 개방된다.

또, 이와같은 폐기물(A)를 건류할 때에는 상기 온도 센서(23)에 의하여 검지되는 가스화로(1)내의 연소온도(T₁)는 제 3(a)도의 도시와 같이 폐기물(A)의 건류의 초기 단계에서 그 폐기물(A)의 하층부의 연소의 개시에 따라서 상승한 후에 그 연소열이 상층부의 폐기물(A)의 건류를 위해서 흡수됨으로써 일단 하강하고 계속해서 폐기물(A)의 건류가 안정적으로 진행하게 되면 폐기물(A)의 하층부의 연소의 진행에 따라서 상승한다. 그리고 상기와 같이 가연성 가스의 연소온도(T₂)가 하강될 때에는 폐기물(A)의 회화층(灰化層)(a)를 제외한 부분을 점유하는 적열층(b)의 증가하는 동시에 그 연소열이 폐기물(A)의 건류에 의하여 흡수되는 양도 감소되므로 가스화 로(1)내의 연소온도(T₁)는 일단 급상승하지만 점차 폐기물(A)의 연소 회화가 진행되는 데에 따라서 하강한다. 그리고 이와같이 폐기물(A)의 최종적인 회화(灰化)가 진행하는 단계에서는 그 폐기물(A)을 완전 연소시켜서 회화시킬 필요가 있다.

여기에서 본 실시예에 있어서 가연성 가스의 연소온도(T₂)가 대략 일정한 온도(T_2b)로 유지된 후에 하강될 때에 온도 센서(26)에 의하여 검지되는 가연성 가스의 연소온도(T₂)가 예를들어 상기 소정의 온도(T_2a)이하로 저하하고(시각 t₄) 또 온도 센서(23)에 의하여 검지되는 가스화로(1)내에 연소온도(T₁)이 폐기물(A)의 건류의 종료단계를 표시하는 것으로 미리 정해진 소정의 연소온도(T_1a)(제 3(a)도 참조)이상으로 상승했을 때(시각 t₃)에 개폐 밸브 제어기(41)이 제3(c)도의 도시와 같이 개폐 밸브(39)를 개방하여 산소 공급원(34)로 부터 산소 공급관(35,37) 가스화 로(1)의 공실(11) 및 급기 노즐(12)을 통하여 가스화 로(1)내에 산소를 공급한다.

이것에 의하여 가스화 로(1)내에는 산소 공급원(34)로 부터 산소 공급관(36,37)의 양자를 통하여 산소가 공급되고 그 공급량이 증대되어 폐기물(A)의 최종적인 연소 및 회화가 촉진되고 그 폐기물(A)는 전부 재로 변한다.

또 가연성 가스의 연소 온도(T₂)가 하강될 때에는 그 가연성 가스가 자연 연소가 안되므로 그 개폐 밸브(48)의 하강에 따라서 상기 착화 장치(31)는 그 제어부(31a)의 제어에 의하여 재차 작동되고, 이 착화 장치(31)에 의하여 그 가연성 가스가 연소된다.

또, 가스화로(1)의 하부에는 도시를 생략한 재의 출구가 설치되고, 가스화로(1) 내의 최종적인 회화물은 이 재의 출구로부터 배출된다.

이와 같이 본 실시예의 건류 가스화 소각 처리 장치에서는 폐기물(A)에 연소, 건류 및 회화가 원활하고 확실히 실행되는 동시에 그 건류에 의하여 발생하는 가연성 가스의 연소도 질소 산화물 등에 의한 환경오염을 발생시키는 일없이 원활하고 확실히 실행되고, 따라서 폐기물(A)의 깨끗한 소각 처리가 이루어진다.

이 경우에 특히 연소로(2)에서의 가연성 가스의 연소에 있어서는 가스 도입구(24)의 주위에 공급 산소의 와류를 발생시키는 동시에 연소로(2)의 직경 감소부(28)의 위치에 난류가 발생하도록 함으로써 가스화 로(1)내에 발생한 가연성 가스를 흡인팬 등을 사용하지 않고 원활히 연소로에 도입할 수 있는 동시에 그 도입한 가연성 가스를 공급산소와 신속히 균일하게 혼합해서 연소시킬 수 있고 그 연소능력을 종래의 것과 비교해서 대폭적으로 향상시킬 수 있다.

실제로 본 발명자 등의 실험에 의하면 종래의 연소로에서는 수십만 Kcal/㎥ㆍh 정도의 연소 능력을 가지고 있으나, 본 실시예의 연소로(2)에 의하면 수백만 Kcal/㎥ㆍh정도에 연소 능력을 얻을 수 있다.

또, 상기 와류를 발생시킬 때에는 연소로(2)의 원주 방향을 향해서 형성한 산소 도입구(30)에서 산소를 공급하는 것만으로 그 와류를 발생시킬 수 있고 그 와류를 발생시키기 위한 구성을 극히 간략하게 할 수 있다.

또, 본 실시예에서는 연소로(2)의 산소 도입구(30)와 착화 장치(31)와는 제2(a)도에 도시된 바와 같이 배치했으나, 예를 들어 제 2(b)도에 도시된 바와 같이 착화장치(31)을 산소 도입구(30)를 향해서 연소로(2)에 장착하도록 할 수도 있다.

이와 같이 하면 특히 건류의 초기 단계에 있는 종료단계에 있어서의 착화장치(31)에 의한 가연성 가스에의 착화시에 도입된 가연성 가스의 온도가 비교적 낮으나 산소 도입구(30)로부터 연소로(2)에 공급되는 산소(공기)가 그 산소 도입구(30)의 위치에서 착화장치(31)의 착화 화염(a)에 의하여 가열되어서 가연성 가스와 혼합하기 위하여 원활히 그 가연성 가스에 착화하여 이것을 연소시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 폐기물(A)을 수납하고, 상기 폐기물의 일부를 연소시키면서, 그 폐기물(A)의 일부의 연소열을 이용하여 그 폐기물의 잔부를 건류에 의해 열적으로 분해하여 가연성 가스를 발생시키는 가스화 로(1)와,

   상기 가스화 로에 가스 도입로(26)를 통하여 연결되고, 상기 가스 도입로(26)를 통하여 상기 가스화 로에서 도입되는 상기 가연성 가스를 산소와 혼합하여 상기 가연성 가스와 산소의 혼합물을 연소시키고, 상기 가스 도입로(26)에 연결된 가스 도입구(24)를 구비하는 연소로(2)와,

   상기 연소로(2)에 상기 가연성 가스의 연소에 필요한 산소량을 공급하고, 상기 가스 도입구(24) 주위에 산소 와류를 발생시키는 산소 공급 수단(42)과, 상기 가스 도입구(24)에 대하여 원주방향으로 형성되어 상기 연소로(2) 속으로 개방되는 산소 도입구(30)를 구비하며, 상기 산소 공급 수단(42)은 상기 가스 도입구(24) 주위에 산소 와류를 발생시키기 위해 상기 산소 도입구(30)를 통하여 상기 연소로(2) 속으로 상기 산소량을 공급하는 수단(4)을 구비하는 폐기물의 건류 가스화 소각 처리 장치에 있어서,

   상기 연소로(2)는 상기 산소 도입구(30)로부터 원주방향으로 간격을 두고 상기 연소로(2)에 대하여 접선방향으로 향하는 착화 화염 분출구(30a)를 구비하고, 상기 연소로(2)로 도입되는 가연성 가스에 대한 착화를 위해 상기 착화 화염 분툴구(30a)를 통하여 상기 연소로(2) 속으로 착화 화염(a)을 분출하기 위한 착화 화염 분출구(30a) 내에 배치된 착화 수단(31)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 건류 가스화 소각 처리 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 연소로(2)는 실질적으로 원통형이며, 상기 가스 도입구(24)는 상기 연소로의 일단부의 실질적인 중심에 형성되는 것을 특징으로 하는 폐기물의 건류 가스화 소각 처리 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 연소로(2)는 그 타단부에 형성되어 상기 가연성 가스를 연소시킬 때 발생하는 가스를 분출시키는 가스 분출구(27)를 구비하며, 상기 가스 분출구(27)를 향하여 직경이 줄어들도록 상기 가스 분출구에 결합된 직경 감소부(28)를 구비하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 건류 가스화 소각 처리 장치.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 착화 화염(a)은 상기 산소도입구(30)를 향하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 건류 가스화 소각 처리 장치.