KR100505125B1 - 폐기물 처리설비의 황산화물 및 다이옥신 제거장치 - Google Patents

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야.

본 발명은 쓰레기를 소각 처리함으로서 배출되는 배기가스를 처리하기 위한 집진기에 관한 것으로, 특히 먼지나 가스는 물론 인체에 치명적인 위해를 끼치는 발암물질인 다이옥신이나 퓨란 등의 환경오염물질을 동시에 처리할 수 있도록 한 것이다.

나. 발명이 해결하려는 기술적 과제.

종래의 소각시설 등에서 발생되는 분진 등의 오염물질을 대전시켜 제거하기 위한 전기 집진기는 황산화물 등의 유해가스나 다이옥신류의 독성물질을 제거하지 못함으로서 별도의 방지시설을 형성하여야 하는 문제점이 있었다.

다. 발명의 해결방법의 요지.

분진이 접착되어지는 집진판에 지속적으로 물의 분무를 행함으로서 황산화물 등의 유해가스와 분진을 동시에 처리할 수 있도록 된 습식전기집진기의 후단부에 (-)전하가 대전된 방전극과, 활성탄이 충진되고 방전극에 반대되는 (+)전하가 대전되어진 고정상의 흡착층을 형성하여 미처리된 황산화물과 다이옥신류의 독성물질을 처리할 수 있도록 한 것이다.

라. 발명의 중요한 용도

집진장치.

Description

폐기물 처리설비의 황산화물 및 다이옥신 제거장치{The de-sulfuration de-dioxins Equipment for Waste treatment system}

본 발명은 도시쓰레기, 산업폐기물, 하수슬러지 등을 소각 처리하거나 용융, 고화 처리하기 위한 소각로, 용융로 등의 폐기물 처리시설에서 발생하는 배기가스를 처리하기 위한 집진장치에 관한 것으로, 특히 배기가스중에 포함된 분진과 설비의 부식을 촉진하고 호흡기를 통한 폐질환을 일으키는 스모그의 원인물질인 황산화물등의 가스상 오염물질과 인체에 치명적인 위해를 끼치는 발암물질로 알려진 다이옥신이나 퓨란 등의 환경오염물질을 동시에 처리할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 사회 활동에 따라 부수적으로 발생하는 생활폐기물이나 산업폐기물 등을 2차적인 오염없이 처리함으로서 후대에 청정한 자연환경을 물려줄 수 있도록 하는 것은 인류의 숙원인 동시에 시급히 해결하여야 할 문제로 대두되어지고 있다.

통상 산업활동에 의해 발생하는 폐기물이나 일반적인 도시쓰레기 등을 처리하기 위해서는 재활용이 가능한 자원으로 분리하여 재활용을 하는 것이고, 재활용이 불가능한 폐기물중 썩는 것은 매립하여 처리하고 썩지 않는 것 중 연소가 가능한 유기물로 이루어진 폐기물은 소각 처리하거나 용융 고화시켜 해수면 매립 등에 활용토록 하고 있는 것이다.

근래에는 매립지의 부족으로 소각처리가 선호되고 있으며 많은 국가에서도 폐기물 소각장 건립에 많은 예산을 투입하고 있는 실정이다.

그러나, 이러한 폐기물을 소각 처리할 때에는 폐기물이 연소되면서 많은 먼지와 유해한 가스가 동시에 배출되어짐으로서 이러한 오염물질이 대기중으로 배출되지 않도록 하기 위한 적절한 오염방지시설의 설치가 요구되는 것이었다.

특히, 이러한 배기가스 중에는 쓰레기에 함유되어진 황 성분이 연소용 공기와 결합하여 황산화물의 형태로 배출되어짐으로서 산업 설비와 교량 등 강재 구조물의 부식을 촉진하게되어 내구성을 떨어뜨림으로서 비용의 상승을 초래하고 특히, 스모그의 발생을 일으키는 원인물질로서 그 독성으로 인한 호흡기 자극과 폐질환을 일으키게 됨으로서 인류에게 폐해를 주게되는 것이다.

또한, 베트남 전쟁에서 사용된 고엽제를 통해, 그 독성이 널리 인식된 다이옥신이 쓰레기 속에 본래부터 존재하던 것들의 일부가 소각시 분해되지 않거나, 염화벤젠(Chlorinated benzene)이나 염화페놀(Chlorinated phenol), 염화비닐(PVC) 등 다이옥신류와 관련된 화학구조를 갖는 화합물 등이 이미 쓰레기속에 존재하였거나 소각시 우선적으로 형성된 뒤 이들로부터 후속적인 반응을 통해 다이옥신류가 형성되거나, 다이옥신류와는 화학적으로 직접적인 관련이 없는 여러 물질들이 복잡한 반응을 통해서 발생되는 것이다.

이러한 다이옥신류는 소각시설의 로내 온도가 저온 영역에서 온도의 증가에 따라 발생수준이 급격히 감소하다가 다시 온도의 증가에 따라 증가되어지는 특성을 보인다.

따라서 이러한 다이옥신류의 발생을 억지하기 위해서는 소각시에 충분한 온도와 연소시간을 줌으로서 독성유기물질의 파괴를 유도하여야 하나 배출되어지는 쓰레기의 특성상 원소 조성의 균질화가 어렵고 완전한 혼합이 가능하지 못해 로내에서 부분적으로 저온구간이 생기고 이로 말미암아 불완전 연소의 원인이 되어 다이옥신류의 파괴가 제대로 일어나지 않게 되는 것이고, 동시에 다이옥신류로 변화되기 쉬운 염화벤젠(Chlorinated benzene)이나 염화페놀(Chlorinated phenol), 염화비닐(PVC) 등의 전구물질의 생성이 일어나게 되는 것이다.

특히, 쓰레기 연소가스중에 다이옥신류는 섭씨 250도 ~ 400도 사이에서 활발하게 재형성이 일어남으로서 배기가스의 처리를 위한 방지시설에 유입할 때 급격한 냉각을 필요로 하게 되는 것이다.

종래에 소각시설에서 발생되는 먼지나 유해가스 등을 제거하기 위한 환경오염방지시설은 그 대다수가 다이옥신류의 독성물질을 제거하기 위한 목적이 아니라 산성가스나 중금속 등을 제거하기 위한 목적으로 설립된 것으로 불특정 다수인이 다이옥신류에 노출되어짐으로서 건강상 위해를 입을 수 있다는 문제점이 있었다.

근래에는 다양한 방법으로 다이옥신류의 제거를 위한 환경오염방지시설이 제안되어지고 있으며 대표적인 방법으로는 흡착에 의해 제거하는 방법으로 세부적으로는 촉매의 반응을 이용하거나 산화반응을 이용하거나 흡착반응을 이용하는 방법 등이 이용되고 있는 것이다.

이러한 흡착에 의해 제거하는 방법은 다이옥신과 분사되는 물의 미용된 황산화물을 동시에 제거할 수 있는 것으로 활성탄이나 소석회 등의 흡착제를 방지시설의 전단에서 분무하여 배기가스와 혼합시킴으로서 흡착을 유도하고 다이옥신류가 흡착된 흡착제를 후단부에서 여과포나 전기집진기 등을 이용해서 포집도록 하는 것으로 배기가스중에 불티가 포함되거나 온도가 비교적 높을 경우 화재의 위험이 있고, 배기 가스중에 다이옥신류의 함유 농도와 관계없이 항상 일정한 양의 흡착제를 분무시킴으로서 비용이 많이 소요되는 단점이 있었으며, 난류가 형성되거나 흡착제가 도달하지 못하는 사각지역으로는 미처리된 가스가 통과될 수 있다는 문제점이 있었다.

한편, 전기집진기는 (+)전하가 대전되어진 다수개의 집진판 사이로 (-)전하를 띄는 방전극을 형성하여 집진판 사이로 이동하는 배기가스중에 포함된 분진 등의 입자상 오염물질에 (-)전하를 대전시켜 (+)전하를 띄는 집진판에 접착시켜 제거하는 것으로 고온 배기 가스의 처리와 고농도로 함진된 배기가스를 처리할 수 있다는 장점을 가지고 있으나 소각시설 등에서 발생하는 유해가스 등은 처리가 곤란하여 별도의 유해가스처리시설을 구비하여야 하며 집진기내 온도가 상승하여 고온에서 운전될 경우 다이옥신의 재생성이 우려되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 집진판에 지속적으로 물의 분무를 행함으로서 유해가스와 분진을 동시에 처리할 수 있도록 된 습식전기집진기의 후단부에 (-)전하가 대전된 방전극과 활성탄이 충진되고 방전극으로 대전된 (-)전하에 대응토록 (+)전하가 대전되어진 고정상의 흡착층을 형성함으로서 방전극을 통과할 때 (-)전하가 대전된 오염물질의 흡착효율을 높임으로서 습식전기집진기를 통과하면서 미처리된 황산화물과 다이옥신류의 독성물질을 쉽게 처리할 수 있도록 한 것이다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 각 도면을 설명함에 있어, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 도시되더라도 가능한 한 동일한 참조부호를 갖는다.

제1도에 도시된 바와 같이 본 발명의 구성은 몸체(16)의 일측으로 형성된 가스입구관(1)을 따라 유입되어지는 배기가스를 냉각하고 정화하기 위하여 물이 분무되어지는 분사기(3)가 몸체(16)의 사방으로 형성되어있고, 하부에는 분사된 물을 집수하여 순환사용하기 위한 배출구(14)가 형성되며, 상기 분사기(3)의 후단에는 유입되는 배기가스가 몸체(16)내에 골고루 분산되어질 수 다공판(11)이 형성되고, 일렬로 하방으로 길게 판상형의 집진판(5) 사이에 방전극(6)이 각각 직하방으로 형성되며 방전극(6)의 하부에는 방전극(6)의 고정추(15)의 자중에 의하여 펴지도록 고정추(15)가 형성되며, 상기 고정추(15)는 격자판(17)의 사이에 위치되어 다공판(11)을 통하여 유입되는 배기가스의 유속으로 인하여 방전극(6)이 흔들리는 것을 방지하고 방전극(6)은 집진판(5)의 상부에서 애자(7)를 통하여 전원이 공급되는 전기집진층(30) 및 애자(7`)를 통하여 전원을 공급받는 방전극(6`)과 입상의 활성탄(42)이 소정의 충진된 흡착층(40)으로 이루어지는 구성이다.

이때 전기집진층(30)의 집진판(5)에 물막을 형성하고 접착된 분진층을 제거하기 위한 위한 분사밸브(9) 및 세척밸브(8)가 형성되어지는 것이다.

본 발명의 다른 제1실시 예에 따르면, 가스입구관(1)의 전단에는 벤츄리스크러버(50)가 더 형성되어짐으로서 발생된 분진의 농도가 높은 배기가스로부터 분진을 제거함으로서 불티의 유입이나 흡착층(40)의 공극 폐쇄에 의한 활성탄 교체 주기가 감소되지 않도록 할 수 있는 구성이다.

본 발명의 다른 제2실시 예에 따르면, 가스입구관(1)의 후단 몸체(16)내로 구불구불한 면을 형성하여 표면적을 넓힌 다량의 패킹(22)을 충진시킨 1단 이상의 패킹층(20)을 직렬로 더 형성함으로서 분무되어지는 물과 배스가스의 접촉 면적을 증대시켜 유해가스의 흡수 처리 효율을 증대시킬 수 있도록 되는 구성이다.

본 발명의 다른 제3실시 예에 따르면, 상술한 벤츄리 스크러버(50)와 패킹층(20)이 복합적으로 더 형성되어지는 구성이다.

이때, 소각시설 등으로부터 오염물질의 발생을 최소화하기 위해서 섭씨 850도 이상으로 연소된 쓰레기로부터 발생된 배기가스를 급냉시켜 방지시설로 유입되는 온도를 섭씨 130도 내지 200도 내외로 유지하기 위한 이코노마이저(미도시)를 형성함으로서 본 발명의 따른 방지시설 내에서는 온도에 의해 다이옥신류의 재생성이 일어나지 않도록 하는 것이고 몸체(16)의 후단에는 유인팬(미도시)을 형성하여 가스의 흐름이 원활하게 이루어지도록 할 수 있는 것이다.

상기 전기집진층(30)의 방전극(6) 및 흡착층(40)의 방전극(6`)으로는 (-)전원이 인가되고, 집진판(5)과 흡착층(40)으로는 (+)전원을 인가시켜 방전극(6)(6`)으로부터 대전되어진 유해가스가 쉽게 집진판(5)에 부착되거나 흡착층(40)에 흡착되어지도록 되는 것이다.

이는 서로 같은 극끼리는 밀어내고 다른 극끼리는 당기는 성질을 이용하는 것이다.

따라서 가스입구관(1)으로 유입되는 유해가스 및 분진의 대부분은 분무기(3)에서 1차로 흡수되거나 전기집진층(30)에 접착되어 정화되어지는 것이고 이러한 가스 중에 잔존하는 황산화물 등의 유해가스는 활성탄(42)이 충진되어진 흡착층(40)을 통과하면서 흡착되어짐으로서 청정한 가스로 배출되어지는 것이다.

특히, 다이옥신류의 재성성에 전구물질로 작용할 수 있는 염화페놀류와 소각재는 대부분이 분무되어지는 물과 집진판(5)에 접착 제거됨으로서 재생성에 의한 2차 오염을 방지할 수 있도록 되는 것이다.

한편, 1단 이상 직렬로 형성되어진 패킹층(20)에서는 유입되어진 배기가스가 충분한 시간 동안 분무되어진 물에 접촉되어짐으로서 배기가스중에 포함된 황산화물이 충분히 용해되어지도록 되는 것이고, 다이옥신의 재생성에 기인하는 전구물질로 작용할 수 있는 염화페놀류의 흡수와 미립화된 소각재 등을 제거하게 됨으로서 다이옥신의 재생성을 최대한 억제할 수 있는 것이고, 지속적인 살수에 따라 집진장치의 내부온도가 상승되지 않도록 함으로서 다이옥신의 제거와 재생성을 방지할 수 있도록 되는 것이다.

미설명부호 21은 분무된 물을 집수하기 위한 물탱크이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 폐기물 처리시설에서 대기중으로 배출되는 배기가스중에 황산화물과 다이옥신류의 농도를 저감시킬 뿐만 아니라 다이옥신류의 전구물질인 염화페놀류의 유해가스와 비산재 등의 분진류를 동시에 처리함으로서 재생성에 의한 2차 오염을 방지하게 되는 효과가 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 구성을 보이는 개략적인 종단면도.

도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 구성을 보이는 개략적인 종단면도.

도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 구성을 보이는 개략적인 종단면도.

도 4는 본 발명의 제3실시 예에 따른 구성을 보이는 개략적인 종단면도.

도 5는 본 발명에 따른 패킹의 사시도.

<도면의주요부분에대한부호의설명>

1 : 가스입구관 3,3' : 분사기

5 : 집진판 6,6` : 방전극

7,7` : 애자 8 : 세척밸브

9 : 분사밸브 11 : 다공판

14 : 배출구 15 : 고정추

16 : 몸체 17 : 격자판

20 : 패킹층 21 : 물탱크

22 : 패킹 30 : 전기집진층

40 : 흡착층 42 : 활성탄

50 : 벤츄리 스크러버

Claims (4)

1. 몸체(16)의 일측으로 형성된 가스입구관(1)을 따라 유입되어지는 배기가스를 냉각하고 정화하기 위하여 물이 분무되어지는 분사기(3)가 몸체(16)의 사방으로 형성되어있고, 하부에는 분사된 물을 집수하여 순환사용하기 위한 배출구(14)가 형성되며, 상기 분사기(3)의 후단에는 유입되는 배기가스가 몸체(16)내에 골고루 분산되어질 수 다공판(11)이 형성되고, 일렬로 하방으로 길게 판상형의 집진판(5) 사이에 방전극(6)이 각각 직하방으로 형성되며 방전극(6)의 하부에는 방전극(6)의 고정추(15)의 자중에 의하여 펴지도록 고정추(15)가 형성되며, 상기 고정추(15)는 격자판(17)의 사이에 위치되어 다공판(11)을 통하여 유입되는 배기가스의 유속으로 인하여 방전극(6)이 흔들리는 것을 방지하고 방전극(6)은 집진판(5)의 상부에서 애자(7)를 통하여 전원이 공급되는 전기집진층(30) 및 애자(7`)를 통하여 전원을 공급받는 방전극(6`)과 입상의 활성탄(42)이 소정의 충진된 흡착층(40)으로 구성되어 횡으로 배치되어짐을 특징으로 하는 폐기물 처리설비의 황산화물 및 다이옥신 제거장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 몸체(16)의 전단에는 고농도의 함진가스의 처리를 위한 벤츄리스크러버(50)가 더 형성되어짐을 특징으로 하는 폐기물 처리설비의 황산화물 및 다이옥신 제거장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 가스입구관(1)의 후단 몸체(16)내로 구불구불한 면을 형성하여 표면적을 넓힌 다량의 패킹(22)이 충진시킨 1단 이상의 직렬로 배치된 패킹층(20)이 형성되어짐을 특징으로 하는 폐기물 처리설비의 황산화물 및 다이옥신 제거장치.
4. 제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서, 상기 벤츄리스크러버(50)와 패킹층(20)이 함께 형성되어짐을 특징으로 하는 폐기물 처리설비의 황산화물 및 다이옥신 제거장치.