KR100588057B1 - 에멀젼혼합연소방식의 폐기물 소각용융장치 - Google Patents

에멀젼혼합연소방식의 폐기물 소각용융장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기름과 물을 혼합하여 만들어진 에멀젼유를 연소시킬 때 얻어지는 미세폭발 현상에 의해 산업폐기물의 완전연소를 유도할 수 있도록 하는 에멀젼혼합연소방식의 폐기물 소각용융장치에 관한 것으로 그 구성은,
물탱크로부터 공급되는 물을 전기분해하여 수소 및 산소를 얻을 수 있게 구성되어지는 가스발생장치부와, 상기 가스발생장치부로부터 배출되는 수소가스 및 산소가스의 유통경로를 제어하는 가스제어장치부와, 상기 가스제어장치부의 제어에 따라 상기 가스발생장치부로부터 공급되는 수소 및 산소가스의 조력 작용에 의해 물과 기름을 에멀젼 상태로 혼합시키는 에멀젼유제조장치부와, 상기 가스발생장치부로부터 공급되는 수소 및 산소가스 그리고 상기 에멀젼유제조장치부로부터 공급물되는 에멀젼유를 연소물에 공급하여 연소시키는 연소장치부와, 상기 연소장치부로부터 얻어지는 열원을 회수할 수 있도록 이루어져 구비되는 열회수장치부를 포함하여 이루어진다.
에멀젼, 수소, 산소, 소각 용융로, 용융 슬래그, 혼합연소

Description

에멀젼혼합연소방식의 폐기물 소각용융장치{Cremation melt system of waste form emulsion mixture combustion}
도 1은 본 발명에 따른 에멀젼혼합연소방식의 폐기물 소각용융장치를 개략적으로 나타낸 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 에멀젼혼합연소방식의 폐기물 소각용융장치에서 가스발생장치부와 가스제어장치부를 개략적으로 나타낸 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 에멀젼혼합연소방식의 폐기물 소각용융장치에서 에멀젼유제조장치부인 유화장치의 구성을 개략적으로 나타낸 분해도.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명 >
2 : 가스발생장치부 22 : 물탱크
24 : 전해조 4 : 가스제어장치부
42 : 압력센서 44 : 온도센서
46 : 중앙처리장치부 6 : 에멀젼유제조장치부
62 : 봉상의 날개를 갖춘 회전자 64 : 망상 스크린을 갖춘 회전자
66 : 하우징 68 : 모터
8 : 연소장치부 10 : 열회수장치부
본 발명은 기름과 물을 혼합하여 만들어진 에멀젼유를 연소시킬 때 얻어지는 미세폭발 현상에 의해 산업폐기물의 완전연소를 유도할 수 있도록 하는 에멀젼혼합연소방식의 폐기물 소각용융장치에 관한 것이다.
보통의 연료유는 무화상태의 단일 입자가 착화 및 연소됨으로써, 공해물질을 남기는 상태로 배기 되므로 대기를 오염시키는 주원인이 되고 있었으며, 산업폐기물을 소각처리함에 있어서도 질소산화물과 같은 다량의 공해물질이 생성되어 환경을 크게 요염시키게 된다.
한편, 에멀젼유(emulsion fuel oil)를 연료유로 하여 폐기물을 소각처리할 경우에는 연료유 및 소각물을 완전연소시킬 수가 있다.
따라서 에멀젼유의 사용은, 대체 에너지의 개발 및 기존 에너지의 효율개선과 환경오염을 최소화시킬 수 있으므로, 환경부에서는 대기오염 방지시설(연소보조장치)의 성능기준 및 검사법(환경부 고시 제2001-35호)에 따라 에멀젼 연료유의 사용을 적극 권장하고 있다.
이러한 에멀젼유는, 물입자(수핵) 둘레에 기름이 둘러 쌓여지는 형태로 기름과 물을 미세 혼합(10미크론 이하)시켜서 에멀젼유(emulsion) 상태 즉, 기름이나 지방 따위를 물에 녹인 연료유로서, 물을 둘러싼 기름의 연소에 따라 얻어지는 열의 전도에 의하여 물입자는 기화하게 되며, 기화된 수증기는 그 부피가 증대되어(약 5800배 정도) 이 수증기가 기름층을 확산시켜 무화현상(霧化現像)을 일으켜서 기름의 완전한 연소에 도움을 주게 되며, 따라서 질소산화물등의 공해물질이 거의 없는 청정 상태로 배기 된다.
상기 에멀젼 연료유의 연소 과정에서는, 물(H2O)이 고온에서 수증기로 분해되어 산소,수소,수산기로 유리되는 연속적인 유리기 반응(Radical reaction)이 이루어진다.
즉, 물이 고온에서 수증기로 분해되어 수소레디칼을 생성시키게 되고, 이러한 수소레디칼은 산소분자와 화합하여 산소레디칼과 물이 된다. 이에서 생긴 산소레디칼은 수소분자와 화합하여 수산기(水酸基)레디칼과 수소레디칼이 되며, 수산기레디칼은 수소분자와 화합하여 물과 수소레디칼이 되고, 또 수증기와 수소가 화합하여 물과 수소레디칼을 생성시키게 된다.
또한, 이와 같은 에멀젼유의 실용화를 위해 활발한 연구가 이루어져 왔으나, 기름과 물의 혼합비율이 특정범위 이내이어야 하고, 연소가 이루어질 때까지 유수분리(油水分離)가 일어나지 않는 안정된 에멀젼 상태로 유지되어야만 하는 조건을 충족시키기가 어려워 범용화되지 못하는 실정에 있었다.
즉, 기름과 물을 에멀젼 상태로 짧은 시간동안 유지시키기는 쉽지만 연료의 운송/보관 등에 따르는 장시간이 경과되면 유수분리(油水分離)되어 에멀젼유로서의 기능 및 효과를 기대할 수 없고, 따라서 실제 사용성을 확보할 수가 없었다.
물론, HLB값 3∼4의 계면활성제와 물 및 폴리비닐알콜로 조성한 비이온성 계면활성제와 중질유 및 폐유를 일정비율로 혼합 교반하여 물을 미세입자로 분산시켜 폐유를 원료로 하여 에멀젼 연료를 제조하는 방법이 한국 특허공보에 공고번호 95-1407호 및 96-13612호 등으로 개시된 바 있고, HLB값 4~5의 계면활성제와 물을 혼합하여 유화첨가제를 만든다음 경유 또는 중유와 물 및 상기 유화첨가제를 일정 비율로 혼합한 후 물입자를 0.5~5㎛정도의 미세입자로 파쇄하여 에멀젼 연료유를 제조하는 방법이 한국 특허공보에 공개번호 99-64753호로 이미 제안된 바 있다.
그런데, 이와 같은 방법들은 연료유와 물 및 유화제를 일정비율로 혼합하여 혼합물을 만들어준 다음 특수하게 설계된 교반기가 내장된 탱크내에서 상기 혼합물을 교반시켜 연료유 중에 함유되어 있는 물을 미세입자로 분쇄하여 유화 분산시켜 주고 물이 분산되어 있는 상태에서 연료로 이용하게 하는 복잡한 과정을 거쳐야만 하고, 에멀젼 유지력도 극히 낮으며, 설비비도 높을 뿐만 아니라, 에멀젼유를 제조하기 위한 단일 설비에 불과하므로 여전히 실용성 극대화에 대한 과제를 달성할 수가 없었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 단점들을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 간단한 구조로 이루어진 장치부에서 에멀젼유를 제조하여 즉시 에멀젼유 소모요소에 공급하게 되어 있어, 간단한 과정을 거쳐 에멀젼유의 제조가 가능하고, 따라서 설비비 절감 효과를 기대할 수도 있게 될은 물론, 에멀젼유의 에멀젼 상태 유지력을 극대화시키기 위한 다른 노력을 들이지 않아도 에멀젼유가 갖는 고유의 장점에 따르는 효과를 기대할 수 있게 된, 에멀젼혼합연소방식의 폐기물 소각 용융장치를 제공하려는데 있다.
즉, 본 발명은 과다한 부대설비와 설치 및 보관시설을 위한 큰 면적의 용지가 필요없게 되어 실제 산업현장에 적용하는데 따르는 많은 제약을 해소하게 되도록 하고, 에멀젼 연료유의 저장 및 보관 과정없이 직접 사용할 수 있도록 하는 장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 에멀젼혼합연소방식의 폐기물 소각용융장치는, 물탱크로부터 공급되는 물을 전기분해하여 수소 및 산소를 얻을 수 있게 구성되어지는 가스발생장치부(2)와, 상기 가스발생장치부(2)로부터 배출되는 수소가스 및 산소가스의 유통경로를 제어하는 가스제어장치부(4)와, 상기 가스제어장치부(4)의 제어에 따라 상기 가스발생장치부(2)로부터 공급되는 수소 및 산소가스의 조력 작용에 의해 물과 기름을 에멀젼 상태로 혼합시키는 에멀젼유제조장치부(6)와, 상기 가스발생장치부(2)로부터 공급되는 수소 및 산소가스 그리고 상기 에멀젼유제조장치부(6)로부터 공급물되는 에멀젼유를 연소물에 공급하여 연소시키는 연소장치부(8)와, 상기 연소장치부(8)로부터 얻어지는 열원을 회수할 수 있도록 이루어져 구비되는 열회수장치부(10)를 포함하여 이루어진다.
그리고 상기 물을 전기분해하여 수소 및 산소를 얻을 수 있게 구성 되어지는 가스발생장치부(2)는 전해조(24)이고, 상기 가스발생장치부(2)로부터 배출되는 수소가스 및 산소가스의 유통경로를 제어하는 가스제어장치부(4)는 압력센서(42)와 온도센서(44) 및 이들로부터 입력되어지는 정보를 연산처리할 수 있는 중앙처리장치부(46)로 이루어진다.
또한 상기 에멀젼유제조장치부(6)는 중질유에 물과 계면 활성제를 혼합하여 그를 인입파이프를 통해 유입시키는 유화장치로 구성하되, 그 유화장치는 봉상의 날개를 갖춘 회전자(62)와 망상 스크린을 갖춘 회전자(64)를 하우징(66)에 내장시키고, 상기 회전자들과 그 회전축이 연결되어 있는 모터(68)로 이루어진다.
또 상기 연소장치부(8)는 버너이고, 상기 열회수장치부(10)는 보일러이며, 상기 열회수장치부는, 상기 연소장치부로부터 얻어지는 열원을 이용하여 폐기물을 소각,용융처리하는 로체구성부와, 로체구성부로부터 발생되는 배기가스를 2차연소시키는 2차연소실과, 2차연소실로부터 배출되는 배기가스의 온도를 조절할수 있는 열교환장치부와, 열교환장치로부터 배출되는 배기가스중의 환경유해물질을 제거하는 토네이도방식의 싸이클론과, 상기의 배기가스중의 환경유해물질을 화학적 반응에 의하여 제거할 수 있는 건식스크라바를 갖춘 후처리장치부로 구성된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 에멀젼혼합연소방식의 폐기물 소각용융장치를 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 에멀젼혼합연소방식의 폐기물 소각용융장치에서 가스발생장치부와 가스제어장치부를 개략적으로 나타낸 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 에멀젼혼합연소방식의 폐기물 소각용융장치에서 에멀젼유제조장치부인 유화장치의 구성을 개략적으로 나타낸 분해도이다.
본 발명은, 도 1 및 도 2에서와 같이 가스발생장치부(2)와, 가스제어장치부(4)와, 에멀젼유 제조장치부(6)와, 연소장치부(8)와, 열회수장치부(10)를 포함하여 이루어지는 에멀젼혼합연소방식의 폐기물 소각용융장치에 관련된다.
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즉, 상기 가스발생장치부(2)는 물탱크(22)로부터 공급되는 물을 전기분해하여 수소 및 산소를 얻을 수 있게 구성되어지는 전해조(24)로 되어 있다.
또, 상기 가스제어장치부(4)는 상기한 가스발생장치부(2)로부터 배출되는 수소가스 및 산소가스의 유통경로를 제어할 수 있도록 다수의 압력센서(42)와 온도센서(44) 및 이들로부터 입력되어지는 정보를 연산처리할 수 있는 중앙처리장치부(46)로 되어 있다.
한편, 상기 에멀젼유제조장치부(6)는 상기한 가스제어장치부(4)에 의한 제어에 따라 상기 가스발생장치부(2)로부터 공급되는 수소가스 및 산소가스에 의한 조력 작용에 의해 물과 기름을 에멀젼 상태로 혼합시킬 수 있도록 중질유에 물과 계면 활성제를 섞은 혼합물이 인입파이프를 통해 유입되는 유화장치로 구성되어진다.
즉, 상기한 바와 같은 유화장치는 도 3에 나타낸 바와 같이 봉상의 날개를 갖춘 회전자(62)와 망상 스크린을 갖춘 회전자(64)를 하우징(66)에 내장시키고, 상기 회전자(62,64)들과 그 회전축이 연결되어 있는 모터(68)로 이루어진다.
상기 연소장치부(8)는 상기한 가스제어장치부(4)에 의한 제어에 따라 상기한 가스발생장치부(2)로부터의 수소가스 및 산소가스를 연소물에 가하여 연소시키는 버너로 되어 있다.
또한, 상기 열회수장치부(10)는 상기한 연소장치부(8)로부터 얻어지는 열원을 회수할 수 있도록 보일러로 되어 있다.
상기한 열회수장치부는, 상기 연소장치부(8)로부터 얻어지는 열원을 이용하여 발 물을 소각,용융처리하는 로체구성부와, 로체구성부로부터 발생되는 배기가스를 2차연소시키는 2차연소실과, 2차연소실로부터 배출되는 배기가스의 온도를 조절 할수 있는 열교환장치부와, 열교환장치로부터 배출되는 배기가스중의 환경유해물질을 제거하는 토네이도방식의 싸이클론과, 상기의 배기가스중의 환경유해물질을 화학적 반응에 의하여 제거할 수 있는 건식스크라바(Dry type Scrubber)를 갖춘 후 처리장치부로 구성될 수도 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 장치는 전원스위치의 온 신호가 있을 때 시작하여 가스발생장치부(2)로부터 배출되는 수소 및 산소가스의 압력 및 온도를 압력센서(42)와 온도센서(44)에 검출하여 그 검출신호 및 기입력데이터에 대한 기준신데이터 값을 중앙처리장치부(46)에서 입력받으면, 검출신호 및 기입력데이터에 대한 기준신호를 비교 판단하여 그 판단 값에 따라 가스발생장치부(2)/ 가스제어장치부(4)/ 에멀젼유제조장치부(6)/ 연소장치부(8)/ 열회수장치부(10) 등의 구동을 제어하게 된다.
상기한 바와 같은 본 발명에 의한 에멀젼혼합연소방식의 폐기물 소각용융장치는, 간단한 구조로 이루어진 장치부에서 에멀젼유를 제조하여 즉시 에멀젼유 소모요소에 공급하게 되어 있어, 간단한 과정을 거쳐 에멀젼유의 제조가 가능하고, 따라서 설비비 절감 효과를 기대할 수도 있게 될은 물론, 에멀젼유의 에멀젼 상태 유지력을 극대화시키기 위한 다른 노력을 들이지 않아도 에멀젼유가 갖는 고유의 장점에 따르는 효과를 기대할 수 있게 된다는데 그 이점이 있다.

Claims (8)

  1. 물탱크로부터 공급되는 물을 전기분해하여 수소 및 산소를 얻을 수 있게 구성되어지는 가스발생장치부;
    상기 가스발생장치부로부터 배출되는 수소가스 및 산소가스의 유통경로를 제어하는 가스제어장치부;
    상기 가스제어장치부의 제어에 따라 상기 가스발생장치부로부터 공급되는 수소 및 산소가스의 조력 작용에 의해 물과 기름을 에멀젼 상태로 혼합시키는 에멀젼유제조장치부;
    상기 가스발생장치부로부터 공급되는 수소 및 산소가스 그리고 상기 에멀젼유제조장치부로부터 공급물되는 에멀젼유를 연소물에 공급하여 연소시키는 연소장치부;
    상기 연소장치부로부터 얻어지는 열원을 회수할 수 있도록 이루어져 구비되는 열회수장치부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 에멀젼혼합연소방식의 폐기물 소각용융장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 물을 전기분해하여 수소 및 산소를 얻을 수 있게 구성되어지는 가스발생장치부는 전해조임을 특징으로 하는 에멀젼혼합연소방식의 폐기물 소각용융장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 가스발생장치부로부터 배출되는 수소가스 및 산소가스의 유통경로를 제어하는 가스제어장치부는 압력센서와 온도센서 및 이들로부터 입력되어지는 정보를 연산처리할 수 있는 중앙처리장치부로 이루어짐을 특징으로 하는 에멀젼혼합연소방식의 폐기물 소각용융장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 에멀젼유제조장치부는 중질유에 물과 계면 활성제를 혼합하여 그를 인입파이프를 통해 유입시키는 유화장치로 구성하되, 그 유화장치는 봉상의 날개를 갖춘 회전자와 망상 스크린을 갖춘 회전자를 하우징에 내장시키고, 상기 회전자들과 그 회전축이 연결되어 있는 모터로 이루어짐을 특징으로 하는 에멀젼혼합연소방식의 폐기물 소각용융장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 연소장치부는 버너임을 특징으로 하는 에멀젼혼합연소방식의 폐기물 소각용융장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 열회수장치부는 보일러임을 특징으로 하는 에멀젼혼합연소방식의 폐기물 소각용융장치.
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