KR100628430B1 - 폐액을 처리하기 위한 산업용 연소설비 및 이를 이용한폐액처리방법 - Google Patents

Abstract

산업용 연소설비로 공급되는 연료 유량계로부터의 신호에 의해, 산업용 연소설비의 운용 상황을 파악하고, 폐액의 유량을 정확히 나아가 적절히 콘트롤함에 의해 저연소시·연소정지전·착화직후 미처리 폐액의 배출을 방지함과 동시에 폐액의 혼합에 동반하는 연료계나 연소실이나 연도(煙道)등으로의 악영향을 방지하고, 폐액의 종류나 연소설비에 따라 최적의 폐액처리를 실현할 수 있다.

Description

폐액을 처리하기 위한 산업용 연소설비 및 이를 이용한 폐액처리방법{Industal combustion equipment for Waste water, and Waste water disposal method using the Equipment}

본 발명은 폐액을 처리하기 위한 산업용 연소설비 및 이를 이용한 폐액처리방법에 관한다.

폐액이라는 것은 주로 공장 등의 생산설비나 의료·연구기관 등의 산업 활동에 동반하여 부생(副生)되는 부생물로, 유가(有價)로 판매할 수 없는 물질 중 특히 그것이 액체인 것을 칭한다. 그리고 그 폐액은 나아가 무기계 산·기·염류 등을 포함하는 무기계 폐액과 유기계 산·염기·유기화합물을 포함하는 유기계 폐액으로 분류된다. 여기서 무기계 폐액은 중화, 침전 등의 처리에 따라 비교적 용이하게 정화되기 때문에 환경에 대하여 큰 장해가 되기는 어렵다.

그러나 유기계 폐액의 경우 농도가 낮은 경우에는 생물처리방법에 따라 정화 가능한 경우도 있지만 농도가 높은 폐액과 생물처리에 맞지 않는 성분이 들어있으면 처리가 곤란하다.

유기계 폐액은 더욱이 친수성, 친유성 및 유화성(emulsion)의 3종류로 대별 되고, 친수성의 것은 특히 폐수, 친유성의 것은 폐유 등으로도 불리고 있다.

다음으로, 종래의 폐액처리방법에 대해서 개략을 설명하면, 공장에 있어서의 폐기물은 주로 산업폐기물로서 산업폐기물 처리업자에게 넘겨져 산업폐기물업자가 매립, 증발건고(蒸發乾固), 소각로에 의한 소각 등의 방법으로 처분하고 있다. 또 일반시설에 있어서는 자사 소각로를 가지고 소각처분을 하고 있다. 나아가 폐수처리설비를 이용하여 처리하는 경우도 있다.

[매립]

폐액을 드럼통이나 기타 밀봉용기에 넣어 최종 처분장에 운반하여 매립한다.

[증발건고]

폐액을 증기 또는 고온 열매체에 의한 가열처리에 의해 휘발성 성분을 증발시켜 용량을 줄인 후 고형물로서 그대로 처리하던가, 또는 콘크리트 등을 섞어 최종처분장에서 매립한다.

[소각로에 의한 처분]

고형물 소각용의 소각로에 폐액을 불어넣어 고온 분위기에서 증발 및 열분해를 행하여 처분한다.

[배수처리설비에 의한 처분]

폐액량이 소량으로, 폐액 중에 유해한 성분이 포함되지 않은 경우는 소량씩 폐수처리설비에 투입하여 처리하고 있다.

그러나, 이상의 처리방법은 아래와 같은 문제를 가지고 있다.

[매립·증발건고의 문제]

매립, 증발건고에 있어서는 최종 처분장의 확보난 등에 따라 감량화가 요구되는 외에 폐기물이 유해성을 지니는 경우 2차 유출에 의한 환경오염문제를 남긴다.

[소각로에 의한 처분의 문제]

소각로에 있어서는 폐액 단독으로 연소하는 경우는 적으므로 소각로 내부를 고온으로 하기 위한 보조연료가 필요한 것인데 이러한 보조연료를 사용한 열량의 회수가 곤란 하므로 처분비용이 상승한다.

[배수처리설비에 의한 처분의 문제]

폐액 중 유해한 성분이 포함되지 않은 경우에는 처리가 가능하지만, 생물처리의 경우 본래의 처리능력을 넘어 폐기물을 처리하거나 만일 유해물이 혼입되거나 하면 생물처리의 균형이 무너져 본래 처리하지 않으면 안되는 일반 배수처리까지 영향을 미칠 수밖에 없다. 또 생물처리의 경우, 일반적인 친유성과 유제성의 폐액은 생물이 분해하는 시간이 길어지므로 처리가 한층 곤란해진다.

또한, 친유성과 유화성 폐액의 경우에는 가압부상법과 응집침전법등의 유성폐액 분리방법에 따라 처리도 가능하지만 기본적인 슬러지라 불리는 고형물로 분리하는 방법이고, 사용하는 응집제에 따라 슬러지의 양도 증가하여, 처리후의 슬러지 폐기 처분비가 고가로 된다.

여기서, 이상과 같은 처분방법 외에 폐액연소로와 각종 보일러 등의 산업용 소각설비를 이용한 처분도 생각할 수 있다.

[산업용 연소설비(폐액소각로)에 의한 처분]

도 23은 폐액소각설비의 일예이다. 연료탱크1로부터 연료펌프2에 의해 이송된 연료는 연료유량조정밸브4를 경유하여 버너9로 보내져, 소각로18로 분무되어 연소된다. 연소실18에는 온도발신기41이 설치되어, 온도조정기42로 연소실온도신호를 보낸다. 온도조정기42는 당해온도에 준하여 연료유량 조정밸브4를 제어해서 연소실온도를 일정하게 유지한다.

연소실18 내부가 폐액을 증발, 열분해하는 것에 맞는 온도에 도달하면, 폐액 탱크11로부터 폐액펌프12에 의해 이송된 폐액이 폐액분무기17에서 분무되어, 연소실18내부에서 증발 및 열분해된다. 폐액유량의 조정은 자동적으로 행해지는 것이나, 일반적으로는 정해진 유량을 일정하게 유지하는 방법이 채용된다. 따라서, 폐 액유량 조정밸브14는 정유량(定流量)의 것이 이용된다.

폐액분무기17의 기본원리는 통상의 버너와 거의 같으며, 특별한 차이는 없다. 그러나 특성상 제어폭을 지니지 못하는 경우가 많으므로 연소용의 버너9 만큼의 분무특성 및 제어성은 요구되지 않는다. 오히려 약간의 이물질이나 불순물에 의한 노즐 등이 막히지 않는 대(對)이물성이 요구된다.

처리된 폐액과 연료의 연소가스는 배출가스로 되어 연돌19로부터 배기되는데, 배출 가스 중에 포함된 성분에 따라서는 탈황·탈질·제진·활성탄흡착 등의 방법에 의해 정화되는 경우도 있다.

[산업용연소시설(보일러)에 의한 처분]

도 24에 나타내는 보일러는 연소실18에 설치된 물드럼45내의 물을 가열하여 수증기를 발생시키는 것으로, 연료분사용 버너9 근방에는 연료와 같은 방향으로 폐액을 분무하는 폐액분무기17이 설치되어 있다. 또, 물드럼45에는 증기압력을 검지하는 압력발신기43이 설치되어, 압력조정기44로 압력신호를 보낸다. 압력조정기44는 해당 압력에 준하여 연료유량 조정밸브4를 제어하여, 연소실 온도를 일정하게 유지한다.

이러한 보일러에서는 연료가 버너9에서 연소하는 것이지만, 동시에 폐액분무기17에 의해 연소실내에 폐액을 공급함에 따라, 폐액의 열분해를 행하는 것은 전술한 폐액 연소로처럼 폐액 공급라인의 구성도 같다.

[산업용연소설비(폐액연소로)에 의한 처분의 문제]

그러나 폐액소각로의 폐액분무기에 있어서는 친수성인 폐수 또는 친유성인 폐유의 어느 쪽을 처분하도록 설계되어 있으므로, 폐수처리용으로 설계된 폐액소각로에서 폐유를 동시에 처리하거나 그 반대로의 처리가 곤란하여 양쪽 성질의 폐액이 발생하는 사업소에 있어서는 각각 전용의 폐액소각로를 가지든가, 어느 한쪽을 산업폐기물로서 외부업자에게 처리를 의뢰하는 것으로 되어있다.

또, 도 23에 나타낸 폐액소각로에서는 처리되는 폐액량은 변하지 않는 경우가 많고, 열분해온도가 산발분포(scattering)가 생기기 쉬울 뿐만 아니라 연소부하에 의해 화염 형태가 달라지므로, 넓은 연소범위에 있어서 분무된 폐액이 고온 하에서 확실하게 처리 될 것인지가 불안하다.

[산업용연소설비(보일러)에 의한 처분의 문제]

또한 도 24에 나타낸 보일러도 처리된 폐액량은 변화하지 않는 경우가 많으므로, 전술한 폐액연소로와 같은 불안이 남는다. 또, 폐액분무기17이 버너9의 근방에 설치되어있기 때문에 연소열의 복사를 받기 쉽고, 폐액이 없는 경우에는 복사열에 의한 고장이 생기기도하고, 화구에 새로이 폐액분무기17을 설치할 공간 등에 제약이 있어서 보급이 진척되지 않았다.

한편, 이러한 보일러 등의 산업용연소설비에 있어서, 폐액을 연료 중에 혼합시켜서 같은 버너로부터 폐액과 연료를 연소실내로 분무하여 연소시키는 것도 생각 할 수 있다.

그런데, 보일러 등의 산업용연소설비는 일반적으로 연소에 의해 연소실에서 발생한 열을 열매체에 전달함으로써 본래의 목적을 달성하는 것이다. 따라서 정상 운전시에 있어 연소실에서는 연소를 유지하는 것 뿐 아니라, 열을 외부로 전달시킬 충분한 열에너지가 존재하고 있지만, 그러한 발생 열에너지가 열매체에 전달되는 것이 필요하다.

그러므로 일반적으로 산업용연소설비는 발열량과 점도 등 품질이 안정된 연료를 사용하는 것을 전제로 설계되어 있어, 폐액을 연료 중에 혼합시키는 것은 그 본래의 목적(연소열의 이용)을 해칠 수밖에 없다. 또, 폐액을 소각 처분하는 것이 본래의 목적이 아니므로, 그 제어목적에 따라 연소량이 저하하거나 연소가 정지하는 경우가 있어, 이러한 비정상 상황 하에 있어서 안이하게 폐액을 주입하면, 연소가 불안정해지거나 열분해를 충분히 기대할 수 없는 등, 해결하지 않으면 안되는 문제가 많았다.

본 발명의 목적은 연료와 폐액을 혼합시킨 경우에도 폐액처리를 효율 좋게 확실하게 행해지는 산업용연소설비 및 이를 이용한 폐액처리방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 산업용연소설비는 액체연료를 연소실내에 연소시키는 연소수단과, 이 연소수단으로 연료를 공급하기위한 연료공급라인과, 이 연료공급라인에 설치된 연료이송수단 및 연료유량 제어수단을 갖춘 폐액처리를 위한 산업용 연소설비로, 상기 연료공급라인으로 공급되는 연료의 연료유량을 검지하는 연료유량 검지수단과, 연료와 처리대상이 되는 폐액을 혼합시키는 혼합수단과, 이 혼합수단보다도 상류(上流) 연료공급라인 또는 당해 혼합수단에 합류하는 폐액주입용 폐액주입라인과, 이 폐액주입라인에 설치되어 폐액유량을 검지하는 폐액유량 검지수단, 폐액유량을 제어하는 폐액유량 제어수단, 및 폐액을 이송하는 폐액이송수단과, 임의의 연료유량에 있어 폐액 목표 주입비율을 복수단(複數段) 설정 가능한 다점식 주입비율 설정수단과, 이 다점식(多点式) 주입비율 설정수단으로 설정된 목표주입율과 상기 연료유량검지수단으로부터의 유량신호에 의해 필요에 따라 목표폐액유량을 결정하는 것과 함께 상기 폐액유량제어수단으로 비례신호를 출력하는 비례제어수단을 갖추어, 이 비례제어수단은 연료유량이 비정상시 유량영역에 들어온 때에는 상기 다점식 주입비율 설정수단의 최소 한점(点)의 목표주입비율을 정상시 유량영역에서의 비율을 하회하는 비정상시 주입비율로서 이용하여 당해 비정상시 주입비율에 준한 유량의 폐액을 주입할 것인지, 또는 폐액주입을 정지가능하게 설치됨과 동시에, 당해 비례제어수단의 기능으로서는 상기 폐액유량검지수단의 검지신호로부터 알 수 있는 실제 폐액유량과 상기 목표폐액유량과의 편차 또는 각각의 수치, 상기 목표주입비율 및 상기 실제 폐액유량과 상기 연료유량검지수단의 검지신호로부터 구해지는 실제주입비율과의 편차 또는 각각의 수치 중 최소 하나의 정보를 이용하여 폐액주입이 상기 목표주입비율에 준하여 정규로 행해지는지 아닌지를 확인하는 확인기 능, 상기 정보중의 편차를 보정하는 보정기능, 상기 정보중의 편차가 일정이상의 크기로 된 때 또는 실제주입비율이 미리 정해진 안전비율을 넘은 때에 폐액주입을 정지할 것인지 아니면 안전비율이하에서 주입하는 안전기능 중 최소 하나의 기능을 갖추고 있는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의하면, 산업용연소설비가 현재 가지고 있는 연소수단이 액체연소버너인 경우, 당해 버너 및 연소제어수단을 그대로 활용하여 폐액처분을 가능하게 하는 것이므로, 연료공급라인에 설치된 연료유량검지수단으로부터의 신호에 따라, 산업용연소설비의 연소상황을 파악하여 정상 운전시에는 연소량에 비례한 최적의 폐액처분을 행하지만, 연소량이 비정상영역에 달한 경우에는 보다 적은 비율로 하거나 주입을 정지할 것과, 폐액주입량의 목표치와 실제치를 비교하여 항상 설정된 바른 양의 폐액이 주입되는 것을 실현함에 따라, 과대주입에 의한 미분해폐액의 생성을 방지하는 것이다. 이러한 것에 따라, 연료와 폐액을 혼합수단으로 혼합, 이것을 동일버너등의 연소수단을 이용하여 연소시킨 경우에도 양호한 연소상태를 얻을 수 있게 되어, 폐액처리를 효율 좋게 확실히 행하여 본 발명의 목적이 달성된다.

본 발명에 있어서는 연소량 가변제어형의 산업용연소설비가 바람직하므로, 이런 산업용연소설비는 적어도 2점(点)이상의 연소량 가변위치를 가져, 부하(負荷)측의 요구에 따라 연소량을 변경할 수 있는 것이다.

본 발명에서 이용되는 연료와 폐액 유량검지수단으로서 일반적으로는 유량계로 불리는 센서를 나타내는 것이 많으나 유량제어밸브와 연접한 암(arm)의 열림 정도와, 연소수단으로서 되돌림 압력 분무식버너를 이용한 경우의 되돌림 압력, 다단식 연소버너에 있어서는 다단연소의 제어단신호등도 연료유량을 정확히 나타내는 것이라면 검지수단이 될 수 있다. 그리고 유량계로서는 오-발기어, 로타리 피스톤, 루트 등의 폐공간 압축신장을 이용하여 유체의 통과량을 정확히 계측하는 체적식 유량계, 오리피스를 통과할 때 유체저항에 의해 발생하는 차압(差壓)을 계측하여 유량계측을 행하는 차압식 유량계, 삼각주의 하류 측에 발생하는 칼맨 소용돌이의 주파수를 계측함에 의해 유량계측을 행하는 와식(渦式) 유량계, 물과 같이 전도성을 띈 유체가 자속(磁束)을 통과할 때 생기는 기전력을 계측하여 유량계측을 행하는 전자(電磁) 유량계, 코리오리카를 이용하여 센서를 통과하는 질량유량을 계측함에 의해 유량계측을 행하는 질량 유량계, 수차(水車)와 프로펠러 원리를 이용하여 연료와 폐액의 흐름에 따라 변화하는 회전수로부터 유량계측을 행하는 유량계 등이 이용된다.

연료와 폐액의 이송수단으로서는, 액체의 질량을 이용한 낙차형, 동력을 사용하여 밀폐된 공간용적의 압축신장을 행하여 유체의 흡인 및 토출을 행하는 용적식 펌프(회전식펌프), 기어에서 구성되는 밀폐공간을 이용하여 이송하는 기어식 펌프(회전식펌프), 베인이라고 불리는 가동(可動)판과 편심을 갖춘 원통 내에 형성되는 밀폐공간을 이용하는 베인식 펌프(회전식 펌프), 누에형상의 루트로 불리는 2조의 요소로 형성되는 밀폐공간을 이용하는 루트식 펌프(왕복동 펌프), 피스톤과 실 린더로 형성되는 공간을 이용하는 플렌져식 펌프(왕복동 펌프), 고무와 얇은 금속판의 탄성변형에 의해 형성되는 밀폐공간을 이용하는 다이아프램식 펌프와 나사형상을 가진 로터와 그에 대응한 스테이터에 의해 형성되는 밀폐공간을 이용하는 나사식 펌프(액체에 더해지는 원심력을 이용하는 것), 단단(單段) 및 다단의 터빈 펌프등의 원심식 펌프(프로펠러에 더해지는 추력(推力)을 이용하는 것), 단단축류 펌프와 다단축류 펌프 등의 축류 펌프, 액체의 마찰력을 이용하여 유속을 발생시키는 것을 이용하는 펌프로, 급격히 방향을 바꿨을 때 생기는 충격력도 이용하고 단단보다 고압의 토출압을 지닌 카스케이드 펌프, 웨스코 펌프 등 마찰펌프 등이 이용된다.

연료와 폐액의 유량제어수단으로서는, 유량제어밸브, 회전제어형 용적펌프, 펄스수 제어형의 펄스 펌프 등이 이용되고 있다. 유량제어밸브는 밸브(valve)의 CV값으로 불리는 계수치를 허용설정 범위 내에서 임의로 변경함에 따라 소정의 유량을 통과시키는 것을 특징으로 하는 밸브이다. 일반적으로는 글로브(glove)방식이라 불리는 밸브가 많으나 볼(ball)밸브와 같은 형상을 지닌 것이다. 용적식 펌프에 의한 회전수제어는 상기 용적펌프의 회전수를 변경함에 따라 액체이송을 행하면서 유량제어도 동시에 행하는 제어방법이다. 왕복동 펌프라도 캠(cam)등에 의한 회전력에 의해 왕복력으로 변환 가능한 펌프는 본 제어방법을 이용할 수 있다. 펄스펌프에 의한 펄스수 제어는 용적식 펌프 중 주로 왕복동 펌프에 이용되고, 전자력의 입(入)/절(切)에 의해 발생하는 왕복동 에너지를 펌프 구동력으로 함에 의해, 전자력의 입/절을 제어하는 펄스를 보냄에 의해, 액체의 수송과 유량 제어를 동시에 실시 가능한 제어이다.

본 발명의 산업용연소설비는 액체연료를 연소실내에서 연소시키는 연소수단과, 이 연소수단으로 연료를 공급하기 위한 연료공급라인과, 이 연료공급라인에 설치된 연료이송수단 및 연료유량 제어수단을 갖춘 폐액 처리목적의 산업용연소설비로, 연료와 처리대상이 되는 폐액을 혼합시켜, 또한 상기 연료공급라인의 연료유량 제어수단과 상기 연소수단 사이에 배치된 혼합수단과, 임의의 연료유량에 있어서 폐액 목표주입비율을 설정할 수 있는 주입비율설정수단과, 목표주입비율로 할 때 당해 목표주입비율에 도달할 때까지의 시간을 제어하는 목표비율변경시간제어수단을 갖추고 있는 것을 특징으로 한다.

폐액이 가지는 열량이 연료보다 적을 경우, 상기 연료유량제어수단으로보다 앞서 폐액을 주입하면, 연소설비가 본래 필요로 하는 열 칼로리가 부족해지는 문제가 생기기 쉽다. 연료유량제어수단 이후에 주입하면 이런 문제는 해소될 수 있다. 그러나 연료유량이 일정량 흐르고 있는 상태에서 새로운 폐액을 급격히 주입하면, 주입한 낮은 칼로리의 폐액이 연소수단인 버너 등에 도달하기까지, 주입점에서 버너까지의 배관라인내의 연료를 밀어 부쳐 일시적으로 열 칼로리 과대현상을 일으킨다. 또 역으로, 폐액이 주입되어 발란스 상태를 지닌 상태에서 급격히 폐액을 정지한 경우에는 일시적으로 열 칼로리 부족현상을 일으킨다.

여기서 본 발명에서는 폐액 주입점을 버너와 연료유량제어수단의 사이로 한 경우, 그 연료공급라인에 존재하는 연료용적에 따라, 목표주입비율에 도달하기까지의 시간을 조정함에 따라, 급격한 폐액의 증감에 의한 연소 불안정을 방지하는 것과 함께, 설비시설에 있어서 열 칼로리 부족을 방지하는 것이다. 또, 폐액처리에 있어서 처리 중에 폐액이 부족해지는 것은 통상 있는 일로 생각된다. 이러한 경우에도 산업용연소설비는 본래의 운전목적 때문에 연소를 계속해야 한다는 것을 고려해야만 한다. 이러한 때, 폐액조에 설치된 액면검출수단으로부터 검지할 수 있는 폐액부족신호에 준하여, 서서히 폐액주입량을 감소시키는 정지동작을 행하지 않으면, 전술한 문제를 일으키는 것이 된다. 또한 폐액의 종류에 따라서는 폐액 잔량을 없애고 싶은 경우도 있어, 이 경우에는 부족예측에서 정확히 최종 처리까지(zero)의 잔량계산이 쉽지 않으므로 폐액이 부족한 경우에는 입수가능한 물을 보급하여 주입동작을 계속함에 의해 폐액을 묽게 하면서 최종 처리되도록 운전하는 방법도 선택가능하다. 이상과 같이 본 발명으로도 연료와 폐액을 혼합시킨 경우에 있어, 폐액처리를 효율 좋게 확실히 행하여, 본 발명의 목적이 달성된다.

본 발명의 산업용연소설비는 액체연료를 연소실내에서 연소시키는 연소수단과 이 연소수단으로 연료를 공급하기 위한 연료공급라인과, 이 연료공급라인에 설치된 연료이송수단 및 연료유량 제어수단을 갖춘 폐액 처리목적의 산업용연소설비로,

상기 연료공급라인의 연료유량 제어수단과 상기 연소수단 사이에 합류하는 폐액주입라인과, 이 폐액주입라인에 설치된 폐액유량 제어수단과, 임의의 연료유량 에 있어서 폐액 목표 주입비율을 설정할 수 있는 주입비율 설정수단과, 이 주입비율 설정수단으로 설정된 목표 주입율에 준하여 상기 폐액유량 제어수단으로 비례신호를 출력하는 비례제어수단을 갖추고 있는 것에 더하여, 상기 폐액주입라인의 폐액유량 제어수단 출구측 또는 상기 연료공급라인의 연소수단과 연료유량제어 수단과의 사이에 설치된 압력검출수단과, 이 압력검출수단으로부터의 압력신호에 준하여 상기 비례제어수단에 보정(補正)신호를 출력하는 압력보정수단을 갖추고 있던지, 아니면 상기 폐액유량 제어수단 전후의 차압(差壓)을 일정하게 유지하는 차압조정수단을 갖추고 있는 것을 특징으로 한다.

산업용 연소설비이므로 연소량 변화에도 대응해야 한다. 버너 등의 연소수단으로 연료유량이 변화하면, 버너로 공급되는 압력도 동시에 변화하는 경우가 많다. 일반적인 폐액유량 제어수단의 경우 폐액유량 제어수단 전후의 압력이 변화하면 동일 유량제어신호로는 실제유량이 변화하여 정확한 유량을 유지하기 어렵다. 이러한 오차는 어느 폐액유량 검지수단에서 보정하는 것이 가능하지만, 이 제어방법으로는 일시적인 제어 지연을 발생, 폐액유량의 과부족을 일으켜서 연소불안정을 초래할 우려가 있다.

본 발명에서는 유량검지수단에 대하여 응답이 빠른 압력검지수단을 이용하고 있으므로, 미리 폐액유량 제어수단 전후의 압력차에서 보정해야 하는 값을 계산해두면 버너 전(前)의 압력변화에 따라 폐액유량 제어수단으로 출력한 유량제어신호에 정확하고 빠른 보정을 가할 수 있어서 폐액유량의 과부족을 방지할 수 있다. 또한, 폐액유량 제어수단 전후의 차압을 일정하게 유지하기 위한 차압조정기능을 가 진 밸브기구를 설치해도 같은 효과를 기대할 수 있다. 이와 같이 본 발명으로도 연료와 폐액을 혼합시킨 경우에 있어서, 폐액처리를 효율 좋게 확실히 행하여 본 발명의 목적이 달성된다.

본 발명의 산업용연소설비에 있어서 상기 폐액주입라인과, 상기 연료보다도 낮은 발열량의 주(主)폐액을 주입시키는 주폐액 주입라인과, 상기 연료와 동일한 발열량의 부(副)폐액을 주입시키는 부폐액 주입라인을 갖추어서 구성되고, 상기 주폐액주입 라인은 상기 혼합수단보다 상류(上流) 연료공급라인 또는 당해 혼합수단에 합류하도록 설치되어, 상기 부폐액 주입라인은 상기 연료유량제어수단보다도 상류 연료공급라인에 합류하도록 설치되어 있는 것이 바람직하다.

예를 들면 폐액이 친수성 주폐액과 친유성 부폐액과 별도로 부생(副生)되어 있는 경우에 있어서, 친유성 폐액의 발열량이 연료와 동등한 부폐액을 연료유량제어수단 하류에 주입하면, 역으로 칼로리 과대가 되어 결함이 생기기 쉽다.

여기서 본 발명에서는, 부폐액 주입점을 상기 연료유량제어수단의 상류로 해서 연료와 부폐액을 연료유량 제어수단으로 같이 제어하므로, 열 칼로리가 과제가 된다는 결함은 발생하지 않고, 한대의 산업용연소설비에 있어서 주폐액 및 부폐액의 동시처리가 확실하게 행해지게 된다.

본 발명의 산업용연소설비에 있어, 상기 폐액은 친화성이 다른 주폐액과 부폐액으로 구성된 에멀젼(emulsion) 용액이고, 상기 폐액주입라인은 상기 에멀젼 용 액을 주폐액과 부폐액으로 분리하는 에멀젼 분리수단을 갖춤과 동시에, 이 에멀젼 분리수단의 하류측에 주폐액주입용의 주폐액 입라인과 부폐액 주입용의 부폐액 주입라인으로 분기되어 있는 것이 바람직하다.

에멀젼 용액은 안정되어 있다고 생각하는 경우에도 정치(靜置)와 기계적·온도적 변화 및 다른 폐액 혼합 등에 의해 안정이 훼손되어 분리와 농도차·크림이 발생한다. 이러한 상태가 되면 발열량이나 점도 등이 균일한 폐액이 되지 않으므로 처리가 곤란해진다.

여기서, 본 발명에 의하면, 이러한 에멀젼 용액을 에멀젼 분리수단을 이용하여, 예를 들면, 폐수와 폐유처럼 친화성이 다른 주폐액과 부폐액으로 나누기 때문에 그러한 주폐액 및 부폐액이 발열량이나 점도 등이 균일한 폐액으로서 연료주입라인에 주입되도록 되어, 에멀전 용액이라도 확실히 처리되게 된다.

여기서, 에멀젼 분리수단으로서는 에멀젼을 구성하는 액체들의 비중차를 이용한 것과, 에멀젼 브레이커(emulsion breaker)로 불리는 에멀젼 보호기능을 파괴함에 의해 분리를 용이하게 하는 방법, 증기압차를 이용하여 분류(分留)하는 방법이 있다. 비중차를 이용하는 것으로는 정치(靜置)법과 원심분리기가 알려져 있고, 에멀젼 브레이커는 소금이나 알코올의 첨가, 계면활성제 첨가의 방법이 알려져 있다. 또, 증기압차를 이용한 것으로는 가열에 의해 분류(分留)에 의해 각성분별로 분리하는 방법이 알려져 있다.

본 발명의 산업용연소설비는 액체연료를 연소실내에서 연소시키는 연소수단 과, 이 연소수단으로 연료를 공급하기 위한 연료공급라인과, 이 연료공급라인에 설치된 연료이송수단 및 연료유량 제어수단과, 폐액을 상기 연소실에 분무하는 폐액분무수단과, 이 폐액분무수단에 폐액을 주입하기 위한 폐액주입라인을 갖춘 폐액 처리목적의 산업용연소설비로, 상기 폐액은 따로따로 준비된 친화성이 다른 주폐액과 부폐액으로 구성되어, 상기 폐액주입라인은 상기 주폐액을 주입하는 주폐액 주입라인과 상기 부폐액을 주입하는 부폐액 주입라인을 갖추어서 구성되고, 상기 주폐액 주입라인에는 주폐액 유량을 검지하는 주폐액 유량검지수단과, 상기 주폐액 및 부폐액을 에멀젼화하는 에멀젼화 수단이 설치되고, 상기 부폐액 주입라인은 상기 에멀젼화 수단보다도 상류의 주폐액 주입라인 또는 상기 에멀젼화 수단에 합류하도록 설치되고, 이 부폐액 주입라인에 설치되어 상기 부폐액 유량을 검지하는 부폐액 유량 검지수단, 부폐액의 유량을 제어하는 부폐액 유량제어수단, 부폐액을 이송하는 부폐액 이송수단과, 상기 주폐액 유량검지수단의 유량신호에 준하여 상기 부폐액 유량 제어수단에 비례신호를 출력하는 부폐액 비례제어수단을 갖추고 있는 것을 특징으로 한다. 예를 들면, 종래의 폐액소각설비 등 산업용연소설비에 있어서는, 폐수와 폐유와 같이 친화성이 다름에 따라 상호 혼합하지 않고, 혼합 상태가 완전히 다른 주폐액과 부폐액을 동시에 처분하는 것이 불가능하였다.

그러나 본 발명에서는 주폐액 주입라인에 배치된 주폐액 유량검지수단으로부터의 신호에 의해, 부폐액을 비례주입 함과 함께, 이를 에멀젼화 수단에 의해 유화상태로 하여 폐액분무수단으로 공급하기 때문에, 그러한 부폐액과 주폐액을 폐액소각설비에서 동시에 처리하는 것이 가능하여, 본 발명의 목적이 달성된다.

또, 일반적으로 폐수와 같은 주폐액과 폐유와 같은 부폐액은 발열량이 다르고, 주폐액은 거의 열량을 갖지 않지만, 부폐액은 열량이 연료와 동등한 경우가 많다. 폐액소각설비는 연소실내의 온도를 일정하게 유지하도록 연료유량의 조정을 행하지만, 처리하는 폐액의 열량이 다르면 당연히 거기에 다른 연료의 조정이 필요하지만, 그 제어는 일반적으로 폐액열량의 근소한 변동을 보정하려는 것으로, 폐액의 발열량이 급격하게 변화한 경우, 그러한 제어가 때맞춰 이뤄지지 않아, 연소실온도저하에 의한 미처리물의 배출이나 연소실온도의 과도상승에 의한 노벽(爐壁)손상 등의 원인이 된다.

이것에 대하여 본 발명은 주폐액에 비례적으로 주입되는 부폐액의 에멀젼 폐액을 폐액 분무수단 직전에 형성하여 폐액분무수단에 공급함에 따라, 안정된 발열량을 가진 에멀젼 폐액으로 하여, 폐액의 급격한 열량변화도 방지할 수 있다.

본 발명의 산업용연소설비에 있어서 상기 연료, 폐액 및 이러한 혼합액 어느 것에 첨가제를 주입하는 첨가제 주입라인과, 상기 연료유량 검지수단, 상기 폐액유량검지수단 및 상기 주폐액 유량검지수단 중 어느 것의 유량 검지수단으로부터의 유량신호에 준하여 상기 첨가제 유량을 제어하는 첨가제 유량제어수단을 갖추는 것이 바람직하다.

예를 들면, 물과 기름과 같이 서로 혼합되지 않는 성질을 지닌 용액들을 혼합시키는 경우, 둘의 비중이 작은 경우나 연속상(連續相)이 되는 쪽의 액체 점도가 높은 경우는 기계적 유화수단을 강구하는 것으로 안정된 에멀젼 상태가 달성된다.

그러나 비중차가 크거나, 연속상이 되는 쪽의 액체점도가 낮은 경우 등과 같이 분리속도가 느린 경우는 연소실내로의 분무상태를 안정화시키기 위하여, 계면활성제등의 첨가제를 사용함으로써 분리속도를 저하시키는 것이 유효하다. 이를 위해 계면활성제 등의 첨가제를 사용하는 것에 따라 분리속도가 문제되는 것 같은 폐액처리에 있어서도 친수성 폐액(주폐액)에 대한 연료나 친유성 폐액(부폐액)의 혼합 상태가 양호해져서 안정된 연소가 행해진다.

본 발명의 산업용연소설비에 있어서 상기 연료, 폐액 및 이러한 혼합액 어느 것에 첨가제를 주입하는 복수의 첨가제 주입라인을 갖추어, 각 첨가제 주입라인은 제각기 성질이 다른 첨가제를 주입할 수 있도록 설치하는 것이 바람직하다.

첨가제의 성질이나 기대하는 성능에 따라 연료에 첨가하는 편이 효과를 기대할 수 있는 경우, 역으로 폐액과 같이 주입된 쪽에 첨가하는 편이 효과를 기대할 수 있는 경우, 및 그 양자 동시에 첨가하는 것이 좋은 경우 등 폐액의 종류에 따라 첨가제 종류 및 첨가방법을 변화하는 것이 유용하다.

여기서 본 발명에서는 복수의 첨가제주입라인을 설치하는 것이므로, 다양한 첨가제를 사용하는 것에 있어서 폐액종류에 따라 첨가제를 교환하는 것을 생략하고, 스위치 등에 의한 수동조작이나 센서 등에 의한 자동제어에 의해 용이하게 대응할 수 있다.

본 발명의 산업용연소설비에 있어서 상기 폐액주입라인에는 폐액중의 염류농도를 낮추는 염류농도 감소수단이 설치되어 있는 것이 바람직하다.

폐액 중에는 유기계폐액과 무기계폐액이 혼합생성된 것이 있다. 본 발명이 대상으로 하는 산업용 연소설비의 경우에는 소각로와 달리 할로겐과 탄분(炭分)의 퇴적에 대한 방어수단이 없고, 이런 것이 침입하면 설비수명의 단축과 열교환율의 저하등 악영향이 생길 가능성이 있다.

여기서 본 발명에서는 폐액 중에 포함된 무기계의 산 및 염기를 염분희석수단에 의해 탈염하여, 유기계 폐액성분이 많아진 탈염폐액으로 한 것을 산업용연소설비에서 처리하는 것으로, 설비수명과 열교환 효율의 저하를 방지할 수 있다.

본 발명의 산업용연소설비에 있어서 상기 폐액주입라인에는 폐액중의 겔상(狀) 고형물을 당해 폐액 중에 분산시키는 폐액유화수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

폐액은 완전한 액상물질인 경우가 많지만 그중에는 서로 성분이 반응 또는 폐액의 성질에서 겔상 고형물을 포함하는 경우가 있다.

본 발명에서는 겔상 고형물을 유화수단에 의해 폐액 중에 분산시켜 액상으로 하므로, 그러한 겔상 고형물을 포함하는 폐액도 양호하게 처리되게 되어, 폐액의 처리효율이 향상된다.

본 발명의 산업용연소설비에 있어서 유기화합물을 흡착한 활성탄 또는 탄화처리수단에서 배출되는 탄화물을 슬러리(slurry:현탁액)화 하기위한 슬러리화 수단 이 설치되어 있는 것이 바람직하다.

각종 제조프로세스 또는 의료·연구기계 등으로 유기계화합물을 흡착제거하는 수단으로 활성탄이 이용되고 있다. 그러나 흡착이 끝난 활성탄은 재생이 필요하지만 재생을 위해서는 상당한 전기에너지가 필요함은 물론, 상당한 설비코스트가 필요하다.

여기서 본 발명에 의하면, 그러한 활성탄 등의 탄화물을 슬러리화 수단으로 슬러리화 하기 때문에 종래 폐기물로서 매립 처분된 탄화물이 확실하고 싼 비용으로 처분되게 된다.

본 발명의 산업용연소설비에 있어서 폐액 중에 존재하는 유해세균을 살균하는 살균수단, 제균하는 제균수단, 유해세균의 증식을 억제하는 억제수단, 유해세균이 폐액 중에 혼입하는 것을 차단하는 차단수단, 및 폐액의 연소를 촉진하는 유용(有用)세균 증식수단 중 어느 수단을 갖추는 것이 바람직하다.

폐액의 종류에 따라서는 1차 저류 중에 부패하여 악취나 찌꺼기나 메탄가스 발생 등 처리공정상 바람직하지 않은 변화를 동반하는 경우가 있다.

본 발명에 있어서는 처리대상 폐액에 대하여 적절한 살균수단을 병용함에 따라, 이러한 폐액의 부패현상이 동반되는 폐해를 방지할 수가 있다.

한편, 본 발명의 산업용연소설비를 이용한 폐액처리방법은 상기 본 발명의 산업용 연소설비를 이용하여 폐액을 처리하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에서는 상기 바와 같이 각 청구항에서의 작용효과가 같게 얻어져, 본 발명의 목적이 달성된다.

본 발명의 폐액처리방법에 있어서 상기 연료, 폐액, 및 이러한 혼합액의 어느 것에 첨가제를 주입하는 경우에는 첨가제로서 친유친수 발란스(balance), 친유기(親油基) 및 친수기 어느 것의 조성이 다른 복수의 계면활성제를 조합시켜 이용하는 것이 바람직하다.

처리대상이 일정하지 않은 폐액의 경우, 유화시키려는 폐액에 최적의 계면활성제의 친유친수 발란스(HLB)나 친유기나 친수기가 각각 다른 경우가 많다. HLB를 위시하여 성질이 합치하지 않으면 계면활성제는 그 기능 발휘가 곤란하지만, 적으나마 합치하는 성분이 존재하면 계면활성기능은 대폭 개선된다. 폐액(주폐액)과 연료의 에멀젼 상태를 이용하는 경우나 친화성이 다른 폐액(주폐액, 부폐액)의 에멀젼 상태를 이용하는 경우, 혼합 후 버너연소까지의 시간은 일반적으로 짧기 때문에 그 시간 내에 에멀젼 상태를 유지하면 목적이 달성되므로, HLB나 친유기나 친수기의 성질이나 값이 분산하도록 조정된 계면활성제를 사용하는 것으로, 조성이 일정하지 않은 복수의 폐액에 대하여 동일 첨가제로 대응이 가능하다.

본 발명의 폐수처리방법에 있어서 상기 연료, 폐액, 및 이러한 혼합액의 어느 것에 첨가제를 주입하는 경우에는 첨가제로서 상기 연료 또는 폐액의 점성을 증가시키는 점도증가제를 이용하는 것이 바람직하다.

에멀젼 용액은 연속상(相)이 되는 용액의 점도가 증가하면 유화된 입자의 운동이 저해되어, 분리속도가 저하되는 것이 알려져 있다.

따라서 본 발명에 의하면 에멀젼의 안정화는 피주입측 액체의 HLB 값이나 친유기나 친수기의 성질에 거의 의존하지 않는다는 특징이 있어서 역시 조성이 일정하지 않은 폐액에 적절하여, 에멀젼 상태가 양호하게 유지된다.

본 발명의 폐액처리방법에 있어서 상기 연료, 폐액, 및 이러한 혼합액의 어느 것에 첨가제를 주입하는 경우에는 첨가제로서 상기 연료 또는 폐액의 윤활성을 향상시키는 성질의 윤활제를 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 폐액처리방법에 있어서 상기 연료, 폐액, 및 이러한 혼합액의 어느 것에 첨가제를 주입하는 경우에는 첨가제로서 상기 연료 또는 폐액의 방식성을 향상시키는 성질의 방식(부)제를 이용하는 것을 특징으로 한다.

산업용연소설비에 있어서는 연소기구가 복잡하고 고정밀도의 제어기 요구되는 것이 있다. 이러한 설비에 있어서 연료 중에 폐액이 포함된 윤활성이 없는 물이나 휘발성이 높은 성분이 섞이면, 연료공급라인·연료이송수단·연료제어수단·연소수단등에 윤활장해에 의한 스태틱(static)·마모 또는 부식에 의한 장해가 발생하여 운용에 중대한 지장을 일으킨다.

본 발명에 있어서는 연료 또는 폐액에 혼합액의 윤활성을 향상시키는 유성향상제·윤활제·극압첨가제나 금속부식을 방지하는 방청제를 첨가하기 위하여, 산업용연소설비에 있어 폐액첨가에 의한 장해를 방지할 수가 있다. 특히 알칼리 토류 금속등을 포함하는 첨가제를 사용하면, 할로겐이나 인(燐)에 의한 노(爐)내 부식의 저감에도 도움이 된다.

본 발명의 폐액처리방법에 있어서 주로 윤활 등을 목적으로 사용되는 윤활제를 폐액으로 한 경우의 허용주입비율을 연소안전성평가수단을 이용하여 결정하는 것이 바람직하다.

종래의 윤활제는 주로 그 본래의 목적인 윤활성 및 열안정성 등을 향상시키기 위해 각종 첨가제를 더하여 성능향상을 기하고 있다. 그러나 순환형 경제가 요구되는 현 상태에서는 성능향상 목적만으로 재생이 곤란한 물질 혼입을 바라지 않는 경향이 있다.

본 발명에 있어서는 약간 성능이 떨어지는 것에 의해 공업용윤활유 교환빈도가 상승하더라도 탄분(炭分) 및 할로겐이 적거나 포함되지 않은 첨가제를 배합한 윤활제를 이용하기도 하고, 비교적 간편한 방법으로 연소 장해나 배기가스의 악영향을 미치는 성분을 분리 제거되는 등의 방법을 이용함에 따라, 본 폐액혼합장치 또는 본 처리법에 의해 그것들의 처분이 용이해지고, 폐기물처리비용이나 산업용연소설비의 효율이나 설비수명 등 토탈 코스트로 비교하면 유리한 것이다.

여기서, 탄분의 정의인데, 이것은 JIS K2272의 [원유 및 석유제품의 탄분 및 황산탄분 시험방식]에 의한 탄분분석에 따라 정량(定量)되는 물질이다. 이중에 특히 저융점 금속성분이 문제가 되므로 제시하는 내용으로서는 탄분을 구성하는 각 금속성분마다 실시하는 것이 바람직하다.

할로겐은 원자주기표의 할로겐족에 속하는 F, Cl, Br, I등의 원소이다. 이 성분은 고온화에서 분리(승리)하여 직접 강재를 부식시키는 작용을 가진 외에, Cl에 관해서는 다이옥신발생의 원인도 되므로 가능한 포함되지 않는 것이 바람직하다.

인은 인산에스테르로서 아연대용으로, 주로 윤활성 부여를 위해 이용된다.

일반적으로 탄분은 775℃ 가열에 의해 탄을 형성하고 증발이나 기화가 생기지 않는 물질이므로 전열 면이나 제품에 잔류하여 전열의 저해 및 제품의 품질저하등의 폐해를 일으킨다. 상온에서 안정된 식염이라도 고온상태에서는 분리(승리)하여, 단체(單體)의 할로겐이 된다. 분리(승리)한 할로겐은 금속이나 내화재로서 사용되고 있는 산화칼슘이나 산화마그네슘과 고온 하에서 직접 반응하여 할로겐화 화합물을 형성하므로, 이러한 부식이나 열화(劣化)를 촉진시킨다. 인은 용융상태에서 강제와 반응하여 열화(劣化)시키는 성질을 가진다.

그러나 상기 탄분 및 할로겐 또는 인성분도 비교적 소량이라면 본발명에서 이용되는 산업용연소설비의 실용적인 장해는 되지 않는다.

도 1은 본 발명의 제1실시 형태를 나타낸다.

도 2는 상기 제1실시형태에서 이용되는 절선(折線)식 다점(多点) 주입비율 설정기를 나타낸다.

도 3은 상기 제1실시형태에서 이용되는 다단식 다점 주입비율 설정기를 나타 낸다.

도 4는 상기 제1실시형태에서 이용되는 기계식 다점 주입율 설정장치를 나타낸다.

도 5는 상기 절선식 다점 주입비율 설정기에 의한 주폐액 주입비율 제어결과의 일례를 나타내는 그래프

도 6은 상기 절선식 다점 주입비율 설정기를 2점식으로 한 경우를 나타내는 그래프

도 7은 공업용윤활유의 폐유를 부폐액으로 하여 주입하는 경우, 상기 절선식 다점 주입비율 설정기에 의한 부폐액 주입비율 설정패턴의 일례를 나타내는 그래프

도 8은 상기 다단식 다점 주입비율 설정기에 의한 주폐액 주입비율 제어결과의 일례를 나타내는 그래프

도 9는 상기 제1실시형태 주요부를 확대하여 나타낸다.

도 10은 본 발명의 제2실시형태를 나타낸다.

도 11은 본 발명의 제3실시형태를 나타낸다.

도 12는 상기 제3실시형태에서의 염류감소수단 변형 예를 나타낸다.

도 13은 상기 염류감소수단의 변형 예를 나타낸다.

도 14는 상기 염류감소수단의 변형 예를 나타낸다.

도 15는 상기 염류감소수단의 변형 예를 나타낸다.

도 16은 상기 염류감소수단의 변형 예를 나타낸다.

도 17은 본 발명의 제4실시형태를 나타낸다.

도 18은 본 발명의 제5실시형태를 나타낸다.

도 19는 본 발명의 제6실시형태를 나타낸다.

도 20은 상기 제6실시형태의 전체를 나타낸다.

도 21은 본발명의 제7실시형태를 나타낸다.

도 22는 상기 제7실시형태의 전체를 나타낸다.

도 23은 종래 기술을 나타낸다.

도 24는 종래 기술을 나타낸다.

이하, 본 발명의 각 실시형태를 도면에 준하여 설명한다.

[제1실시 형태]

이하 도면에 의해 본 발명 제1실시의 형태를 설명한다. 도 1은 본 발명에 관련한 액체연료의 비례식 연소기구를 가진 보일러(산업용연소설비) 구성도이다. 또 도 1에 있어서 도 23, 도 24로 설명한 구성과 같거나 동일기능을 가지는 구성에는 동일부호를 붙여서 나타낸다.

이러한 보일러에서는 연료공급라인 A로 폐수(주폐액) 및 폐유(부폐액)를 주폐액 주입라인B 및 부폐액 주입라인C를 개입하여 주입하고, 또 주폐액주입라인B로는 첨가재 주입라인 D를 개입하여 첨가제를 주입하도록 구성되어 있다.

보일러로의 공급연료량을 계측하는 수단인 연료유량계(연료유량 검지수단)5 는 폐유를 혼합하기위한 혼합기(혼합수단)10보다도 하류 측에, 또한 폐수를 에멀젼화하는 믹서 (또 하나의 혼합수단)20보다도 상류 측에 배치된다.

부폐액 탱크21에 저류된 폐유는 본실시형태의 경우에는 발열량이 연료와 거의 같아, 연료와 용이하게 혼합가능하다.

부폐액 펌프22는 기어식 펌프와 같이 1회전당 토출량이 정해진 펌프로 구성되어 있고, 그 부폐액 주입라인C위에 폐액유량을 검지하는 수단인 부폐액 유량계(폐액유량 검지수단)25가 배치된다.

이 부폐액 유량계25는 구성상 부폐액 펌프22의 상류측이라도 하류측이라도 문제는 없다. 부폐액 비례제어기(비례제어수단)66에는 모터 회전수를 변경할 수 있는 VVVF 장치(인버터)68의 출력주파수를 제어하는 기능이 갖춰져 있어, 부폐액 펌프22의 모터 회전수를 제어하는 것에 의해 부폐액 펌프22는 폐유 측의 폐액이송수단과 폐액유량 제어수단을 겸하고 있다.

부폐액 주입라인C는 본 실시형태에서는 혼합기10에서 연료와 합류하지만, 연료공급 라인A에 있어서 혼합기10의 상류 측에서 합류해도 문제는 없다.

혼합기10은 본 실시형태와 같이 서로 혼합되기 쉬운 액체들인 경우, 액체의 불균일을 방지할 수 있는 간단한 것으로도 대용가능하고, 후술하는 믹서20과 같이 액체에 전단력을 가하여 교반 및 분산을 행하는 것으로도 문제는 없다.

부폐액 차단밸브26은 구성상 중요한 것은 아니나, 폐유주입을 정지한 때에 연료의 역류를 방지하기도하고, 부폐액 펌프22의 시험 운전시 잘못 주입되지 않도록 배치된다.

주폐액 탱크11에 저류된 폐수는 본실시형태의 경우에는 발열량이 극히 낮은 물과 동등이다.

주폐액 펌프(또 하나의 폐액이송수단)12는 다단터어빈식 펌프로, 토출압은 유량에 관계없이 거의 일정하다. 도면상에는 생략되어 있으나 토출유량이 적은 경우, 주폐액 펌프12의 내부가열을 방지하기위해 미니멈 플로우 라인(minimum flow line)을 설치, 일정량을 주폐액 탱크11로 돌리는 것이 일반적이다.

주폐액 유량계(또 하나의 폐액유량 검지수단)15는 미니멈 플로우 라인(minimum flow line)보다도 하류 측에 설치되어, 미니멈 플로우 라인(minimum flow line)를 계측하지 않는 위치에 배치되어 있다.

주폐액 유량조정밸브(또하나의 폐액유량 제어수단)14는 목표비율 변경 시간제어기(목표비율 변경 시간제어수단)62를 경유한 설정비율신호에 준하여, 주폐액 비례제어기(또 하나의 비례제어수단)65에 있어 연료유량계5로부터의 신호에 따라 제어되지만, 주폐액 유량조정밸브14의 전후에 배치된 압력발신기(압력검출수단)43의 압력신호로부터 보정신호를 연산하는 압력차 보정연산기(압력보정수단)(63)의 신호도 상기 주폐액 비례제어기65로 합성된다.

압력신호기43은, 통상은 도1에 나타나는 바와 같이 주폐액 유량조정밸브14전후에 배치되지만 주폐액 펌프12의 출구압력이 일정한 경우에는 생략할 수 있다. 폐수는, 본 실시형태에서는 믹서20에 공급되어 연료(폐유포함)와 같이 에멀젼을 형성한다.

주폐액 차단밸브16의 기능은 상기 부폐액 차단밸브26과 같다.

여기서, 믹서20에 대한 개략 설명을 한다. 믹서는 일반적으로 회전 전단형, 액압 전단형, 초음파 진동형으로 대별된다.

회전 전단형은 모터 등에 의해 얻어지는 기계적 전단력을 액체에 가하여 주입액을 피주입액 중으로 분산시키는 것이다. 전단력을 더하는 부분의 형상은 프로펠러와 같이 액체를 교반한 것과, 대향(對向)하는 원반의 틈으로 유체를 통과시키며 한쪽 원반이 회전하여 액체에 전단력을 작용시키는 것 등 용도에 따라 다양하다.

액압 전단형은 주입액과 피주입액의 혼합물에 고압을 가하여 가는 노즐에서 분사 시키는 것에 의해 전단력을 가하는 것과, 일정 유속화로 작용하는 난류현상을 이용하여 전단력을 가하는 것 등이 있다.

초음파전단형은 초음파진동자를 혼합액 중에 작용시켜 진동자 표면에 발생하는 캐비테이션(cavitation: 洞空)현상에 의해 액체를 유화시키는 것이다.

첨가제 탱크51에 저류되어 있는 첨가제는 첨가액 펌프52와 첨가제 유량계55와 첨가제 척(chuck)밸브57을 경유하여 주폐액 주입라인B에 합류한다.

첨가제 펌프52는 본 실시형태에서는 전자펄스 구동식 다이어프램 펌프를 사용하고 있고, 첨가제 비례제어기67에서 출력되는 펄스 수에 따라 토출량이 조절되는 것으로, 첨가제 수송수단과 첨가제 유량제어수단의 일부를 겸하고 있다. 첨가제가 실제로 주입되고 있는 것은 첨가제 유량계55로 확인할 수 있다.

첨가제 척밸브57은 구성상 중요한 것은 아니나, 첨가제의 역류를 방지하는 것이다.

이상에 보일러의 개략을 설명했지만 이하에는 그 상세에 대하여 설명한다.

우선, 보일러에는 목표비율 변경시간 제어기62 및 부폐액 비례제어기66에 설정비율 신호를 출력하는 다점 주입비율 설정기(주입비율 설정수단)64를 갖추고 있다. 다점 주입비율 설정기64로서는 절선식 다점 주입비율 설정기, 다단식 다점 주입비율 설정기, 기계식 다점 주입비율 설정장치 등이 이용되고 있다.

도2에는 절선식 다점 주입비율 설정기의 구성 예(例)가 나타나 있다. 이러한 구성 에서는 연료 유량신호13의 값보다 우선 하한 일치검색처리133이 실행되어 설정치 파라미터 테이블135 내의 연료 유량치를 넘지 않는 가장 큰 X1과 그에 대응한 설정치 Y1을 읽어낸다. 다음에 설정치 파라미터 테이블135 내의 연료 유량치를 넘는 가장 작은 X2 와 그에 대응한 설정치 Y2를 읽어낸다.

상기 X1, Y1와 X2, Y2를 이용하여 관수(關數)처리136에 있어서 아래 식의 연산을 행함에 의해 목표비율을 결정하는 것이다. 일반적으로는 복수의 YY파라미터페어를 이용, 아래 식과 같은 특성으로 하지만 2개의 XY파라미터페어를 이용하는 경우에는 암묵(暗默)의 X=0, Y=0와 X=100, Y=Max(Y)라는 파라미터를 부가함으로써 도6과 같은 특성이 실현된다.

여기서, 도5는 절선식 다점 주입비율 설정기에 의해 주폐액 주입비율 제어결 과의 하나이다. 즉, 비정상시 주입역(域)1에서는 연소실온도의 저하나 버너9의 분무특성 악화에 따른 미처리물을 배출하지 않도록 주폐액의 주입을 정지한다. 비정상시 주입역2에서는 연소실온도의 저하에 의한 최대처리가능율의 감소에 대응한 주입율로 된다. 정상시 주입역은 그 보일러에 있어서 최대 처리능력이 발휘되는 영역으로, 또한 일반적인 보일러부하에 있어서도 가장 사용빈도가 많은 영역이다. 비정상시 주입역3은 버너9의 분사능력이 정격분무 능력을 오버하는 것을 회피하기위한 영역으로 주폐액 주입율을 감소시키고 있다. 또, 배기가스 유속이 지나치게 빨라질 경우에는 연소실18내의 체류시간이 짧아지는 것에 의한 비처리 물질의 발생을 방지하기위해 주폐액 주입을 정지한다.

도7은 공업용윤활유 폐액을 부폐액으로 주입하는 경우의 절선식 다점 주입비율 설정기에 의한 부폐액 주입비율 설정패턴의 일례이다. 공업용 윤활유에는 융점이 낮은 탄(炭)성분이 포함되어 있으므로 연소실 온도가 지나치게 상승하면, 전열 면 등에 용융탄분이 부착하여 장해를 발생하는 경우가 있다. 그러나 공업용 윤활유에는 염화물과 같은 다이옥신류 발생원인이 되는 성분이 없으므로 이러한 경우 저연소영역이 정상시주입역으로 되고, 비정상시 주입역1에서는 연소실이 고온으로 됨에 따라 주입율을 낮추는 것이나, 비정상시 주입역2에서는 완전히 부폐액의 주입을 정지하는 것에 의해 부폐액 연소에 의한 장해를 방지할 수 있다.

도3으로 돌아와서, 이 도에는 연소량에 대한 주폐액이나 부폐액의 주입비율을 그대로 읽어내는 다단식 다점 주입비율 설정기의 구성 예를 나타내고 있다. 단, 이러한 구성으로는 주입율이 도8과 같이 스텝상(狀)으로 변화하기 때문에 구성에 있듯이 목표비율변경 시간제어기62 등을 이용, 경계점에 있어서 급격한 주입율의 변경이 일어나지 않도록 하는 것이 중요하다.

도4에는 기계식 다점 주입비율 설정장치의 구성예가 나타나있다. 이상에 설명한 절선식 다점 주입비율 설정기나 다단식 다점 주입비율 설정기는 절선식 근사관수(關數)에 의한 연산과 테이블에 값을 배치하여 연료량에 따라 값을 읽어가는 전자적인 제어이나, 기계식 다점 주입비율 설정장치는 연료유량 검지수단·다점 주입비율 설정수단·비례제어수단 등을 캠이나 링크로 실현한 것이다. 여기에서는, 제어용 액튜에이터(actuator)121의 회전 각도를 전달하는 주(主) 암(arm)122가 접속되어 주 암122에는 연료유량 제어밸브4의 열림 정도를 제어하는 연료제어밸브 암123과 캠드럼125의 회전각도를 제어하는 드럼회전용 암128이 접속되어 있다. 캠드럼125에는 그 원주 상에 캠볼트126으로 불리는 높이 변경이 가능한 볼트가 채워져 있어, 그 머리부분과 병행판127과의 위치관계가 폐액제어밸브 암124의 각도를 결정하여 주폐액 유량조정밸브14를 제어한다.

이 기계식 다점 주입비율 설정장치의 경우, 주 암122가 연료조정밸브와 같은 기간 캠드럼125를 회전시키므로, 이 부분이 연료유량 검지수단을 구성하고, 캠드럼125의 회전중심129가 편심되어, 이 부분이 주 암의 회전에 따라 자동적으로 폐액제어밸브 암의 열림 정도를 비례적으로 제어하기 위하여 주폐액 비례제어수단을 구성하고, 각 캠볼트126은 그 시점에 있어서 주입율을 결정할 수 있기 때문에 다점 주입비율 설정수단을 구성하고 있다. 이러한 구성은 도표시를 생략하지만 부폐액에 대해서도 적용가능 하다.

또, 연료조정밸브의 열림 정도와 폐액조정밸브의 열림 정도가 연료유량 또는 폐액유량을 검지하기에 충분한 기능을 가지고 있으면 당해 2개의 열림정보를 폐액주입율 관리수단으로 이용해도 좋고, 별도로 유량계 등 계측기기를 설치해도 좋다.

다음으로, 본 실시형태에서의 주폐액 비례제어기65, 부폐액 비례제어기66, 및 첨가제 비례제어기67에 대해서 각각 설명한다. 각 비례제어기65, 66, 67은 각각 연료유량에 대한 주폐액의 유량, 연료유량에 대한 부폐액의 유량, 부폐액의 유량에 대한 첨가제의 유량을 정해진 비율로 주입하기 위한 것으로, 주폐액 유량조정밸브14의 열림 정도를 제어 하거나, 부폐액 펌프22 및 첨가제 펌프52의 회전수를 제어하기 위한 펄스 등의 비례 신호를 출력하는 수단이다.

이러한 제어를 실현하는 방법에는 일반적으로 오픈루프(open loop)제어, 클로즈드루프 (closed loop)제어, 그 중간에 있는 세미클로즈드루프(semi-closed loop)제어, 및 보정요소를 복수로 지닌 다요소제어가 알려져 있다. 이하에 각 제어에 대하여 기술한다.

오픈루프제어는 가장 간편한 제어로, 본 실시형태에 있어서는 첨가제비례제어기67에 실현되어 있다. 즉, 첨가제 펌프52의 정량성이 높고, 만일 주입이 행해지지 않거나 또는 비정상적으로 많은 양이 주입된 경우에 있어서도 시스템 전체에 심대한 영향을 미치지 않는 용도로서는 코스트 저감이 가능하므로 유용하다.

구체적으로는 주폐액 유량계15로부터의 유량신호에 따라, 첨가제 비례제어기67에 설정된 첨가율에 따라, 첨가제 펌프52로 펄스 열(列)을 출력함에 의해 실현된다. 예를 들면, 주폐액 유량계15가 펄스 출력타입으로 1펄스당 1L(리터)인 경우 첨 가제펌프52로서 1펄스당 10cc의 토출능력을 가진 펌프를 사용한 경우, 첨가제1% 비례주입시에는 주폐액 유량계15로부터의 펄스를 그대로 첨가제펌프52로 출력하면 된다. 10%의 경우에는 주폐액 유량계15의 펄스를 10배로 해서 출력하면 되고, 0.1%의 경우는 1/10으로 출력하면 된다. 따라서, 이 경우의 첨가제유량제어수단은 주폐액 유량계15, 첨가제 펌프52, 및 첨가제 비례제어기67의 각각의 기능으로 구성되어 있다.

클로즈드루프제어는, 본 실시형태에 있어서는 주폐액 비례제어기65 및 부폐액 비례제어기66에 적용되고 있다.

구체적으로는 각 비례제어기65, 66이 인식하고 있는 목표주입비율(SV%)과 연료 유량계5로부터의 연료 유량신호의 계산에 의해 요구되는 목표주입량(SV)이 당해 비례 제어기65, 66에 의해 결정된다. 다음으로, 비례 제어기65, 66은 주폐액 유량조정밸브14 및 VVVF장치68과 조합된 부폐액 펌프22에 보내는 비례신호(MV)를 생성한다.

폐액제어에 있어서 MV는 조정밸브의 CV값으로 불리는 일정한 점성과 비중 하에 있어서 밸브전후차압과, 밸브 열림 정도에 있어서 제어유량을 결정하는 값을 파라미터로 하는 관수(關數)에 의해, 어떤 SV값에 있어서 이론적인 MV값을 결정하는 것이 일반적이다. 이 때 점도, 비중, 밸브 전후차압이 일정하게 계산한 것을 주폐액 유량조정밸브14로 출력할 뿐이라면, 이 제어방법은 오픈루프제어이다.

그러나 일반적으로 상기의 MV는 그만큼 정도(精度)가 높지 않으므로(실제 적용의 경우 점도, 비중, 밸브 전후차압 등 외란(外亂)요소가 더해지기 때문에), 주, 부폐액유량계 15, 25로부터의 신호(PV)와 SV를 비교해서, MV값을 적의 보정할 필요가 있다. 예를 들면, PV값이 SV와 비교해서 낮으면 MV을 올려(밸브 열림정도를 크게 해서) 보정하는 것이다. 이 보정의 방법으로서 일반적인 것은 PID제어라고 불리는 방법에 의해 실현 되는 것이 많다. 이와 같이 MV값을 PV와 SV의 편차에 의해 보정하는 제어 방법이 클로즈드루프제어이다.

다음으로, 세미클로즈드루프제어에 대해 설명한다. 부폐액제어에 있어서 MV는 부폐액펌프22의 1회전당 이론토출량이 이미 알려져 있으므로, 1Hz당 이론토출량은 용이하게 결정된다. 따라서 SV를 알면 MV는 용이하게 결정가능하고, 특성도 선형적으로 제어하기 쉽다.

이러한 경우, 자신이 토출한 액체의 유량검지수단으로부터의 신호를 신뢰할 수 있을 때에는 상기 클로즈드루프제어를 행하지만, 제어유량이 지나치게 저하한 때에는 계측범위 밖이 되어 신뢰할 수 없으므로 오픈루프와 같은 제어를 행함으로써, 유량검지 수단의 계측범위 내에 있어서는 정도(精度)가 높은 클로즈드루프를 행하면서, 유량검지 수단의 하한 이하에 있어서도 어느 정도 신뢰있는(유량검지수단을 피드백함에 의해) 유량제어를 실현할 수 있다. 이러한 피드백수단이 신뢰할 수 없는 상태가 된다면, 무리하게 피드백제어를 하지 않고 자동적으로 오픈루프로 절단하여 대체하는 제어방법을 세미클로즈드제어라고 한다.

다음으로, 다요소제어에 대하여 설명한다. 세미클로즈드제어를 비롯하여 클로즈드 루프에 있어서도, 폐액 원압력과 주입점의 압력이 동일하다면 어느 정도 응답성이 요구되는 용도라도 추종제어가 가능하다. 그러나 일반연소기와 같이 부하에 응하는 압력이 변화하는 경우, 이 압력변화에 동반하는 유량변화까지도 유량계의 피드백으로 실현하려고 하면, 안정이 곤란하여 제어성이 나빠진다. 이와 같은 경우, 유량제어수단 전후의 압력차를 예측한 보정테이블을 미리 작성해두고, 압력차에 따라 그 보정테이블 값을 참고로 유량비례를 행하도록 함에 의해, 원압력과 주입점 압력이 변화하지 않는 경우와 PID연산으로서는 동일하게 되어 제어성이 개선된다. 이와 같이 압력차를 검출해서 보정하는 것과 같은 경우를 다요소제어라고 하고, PID연산의 응답성을 개선하기 위하여 사용된다. 퍼지제어와 PID제어의 조합등에 자주 이용된다.

이하에는 본실시형태의 주폐액 비례제어기65 및 부폐액 비례제어기66을 이용한 주·부폐액 주입제어에 대하여 보다 구체적으로 기술한다.

보일러로 공급되는 연료량은 연료유량계5로 검출되어 다점 주입비율 설정기64로 보내진다. 다점 주입비율 설정기64에는 미리 연료의 통과유량에 대하여 선택되는 주, 부폐액 주입비율을 기억시켜둔다. 그리고 연료유량계5로부터의 신호에 의해 보일러가 최저연소부근에 가까워진 경우에는 보일러의 정지에 대비하는 일과 연소실온도 저하에 의한 미처리물의 발생을 방지하기 위하여, 낮은 눈금의 주입비율 또는 주입 그 자체를 정지하도록 비율을 결정한다. 또, 일정 연소량 이상으로 된 경우에는 그 시스템에서 안전하게 처리될 수 있는 최대비율을 한도로 해서 임의의 비율로 결정한다. 또, 일반적으로 보일러의 경우에는 최대 연소시에 버너9로 분무가능한 정격분무량이 정해져있어, 이것을 초과하여 분무하면 장해를 일으키는 경우 가 있다. 이번 구성에 있어서 주폐액은 거의 열량을 지니지 않으므로 연료에 상승되어 버너9에서 분무된다. 즉, 최대 연소시에는 최대연소량과 주폐액첨가량의 합계가 버너9에서 분무된다. 따라서 최대 연소근방에 있어서는 역으로 주입비율을 감소 또는 정지하는 비율을 결정하는 것도 가능하다. 또한 이번 구성에 있어서 부폐액의 경우에는 열량이 연료와 같고 연료유량 조정밸브4의 전후에 주입되기 때문에 최대 연소량을 초과해서 분무되지 않고, 이러한 대책의 의미는 적다.

또, 일반적으로 최소연소근방이 된다는 것은 당해 보일러의 제어대상인 증기압력이 높다는 것을 나타내어 결과적으로 보일러가 정지하는 확률은 높아지는 것으로, 절대적으로 정지가 행해지는 것이 아닌 것과, 대수(台數)제어운전이라는 군(群)관리 하에 당해 보일러가 처해진 경우에는, 복수의 보일러에서 발생하는 합계증기량에서 필요한 연소의 보일러가 결정되므로 반드시 최저연소가 되기 때문에 정지하는 것은 아니다. 따라서 이러한 정지의 예측이 곤란한 경우에는 증기압력검출수단이나 제조설비 등에서 검출되는 정지예측신호나 당해 대수제어운전을 콘트롤하는 대수제어장치로부터의 정지예고 신호에 의해, 주입정지비율 결정을 행하는 것도 필요하다. 이때 중요한 것은, 폐액의 주입점에서 버너9까지의 라인중 배관용적이 적지않게 존재하여 연소와 동시에 폐액주입을 정지하여도 혼합후 라인 중에는 폐액이 잔류한다. 따라서 폐액잔류가 생기지 않도록 충분한 예측시간을 확보하던지, 정지나 재착화시 폐액의 미처리물이 악영향을 미치지 않도록 확인할 필요가 있다.

다점 주입비율 설정기64로 결정된 주폐액 비율은 연료유량신호와 함께 목표비율변경시간 제어기62로 보내진다. 목표비율변경시간제어기62는 미리 설정된 주폐 액주입점과 버너9 선단(先端)부까지의 연료공급라인A의 용적에 따라, 주입비율을 변경하는 타이밍을 제어하는 것이다.

여기서 왜 이러한 제어가 필요한가라는 설명을 도9에서 재확인한다. 연료공급라인 A의 연료유량은 연료유량조정밸브4에 의해 어느 일정유량으로 제어되고 있는 것으로 한다. 이때의 연료유량이 100이라고 가정한다. 여기서, 비율20%의 폐액을 첨가하려고 하면 20의 유량을 주폐액 주입라인B로 공급하는 것이 된다. 믹서20에 의해 이 둘의 폐액은 균일하게 혼합되어 혼합라인E를 거쳐 버너9로 공급되게 되어, 합계유량으로 120의 유량이 버너9에서 분무되는 것이 된다. 그러나 주입개시시점에 있어서는 혼합 라인E 및 버너9 내부에 존재하는 액체는 연료일 뿐이고 혼합액은 아니다. 따라서 이 시점에 있어서는 버너9에서는 120 유량의 연료가 분무하게 된다. 상기 바와 같이 주폐액은 거의 발열량을 지니지 않으므로 정규상태에서는 열량적으로 연료유량제어밸브4로 제어되는 연료와, 버너9에서 분무되는 혼합액과는 같게 되지만, 이러한 과도적 상황에 있어서는 일치하지 않게 되는 현상이 나타나는 것이다. 특히 보일러와 같이 연료와 연소에 필요한 공기량을 정밀하게 콘트롤하고 있는 연소설비의 경우에는 일시적인 연료의 과분무에 따라 산소부족을 초래, 불완전연소의 원인이 된다. 역으로 연소량100과 폐액량20으로 버너 분사량120의 발란스가 갖춰진 상황 하에서, 급하게 20의 폐액량을 제로로 한 경우를 상정하면, 버너9에서 분무되는 혼합액은 100으로 저하되지만, 이 100가운데 약17은 열량을 지니지 않은 폐액이므로 실제 열량을 가지는 연료는 83으로 감소되고 만다. 이것은 역으로 과잉공기로 되어 불완전연소 원인이 되기 쉽지만 이러한 현상이 원래 연소 불안정 한 저연소시에 발생하면, 연소가 더욱 불안정하게 되어 단화(斷火) 현상을 일으킬 염려가 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서는 우선 적당한 기준변화율 △%를 결정하여, 당해 폐액의 주입점과 버너 선단부까지의 용적을G(단위:리터 L), 그때 흐르는 유량을 F (단위: L/초)로 한 때, G÷F로 구해지는 도착시간을 T로 하고, △÷T를 변화율δ (단위: %/초)로 해서 산출된다. △의 값은 그 대상으로 하는 보일러의 공(空)연비 제어의 방법이나 과잉공기의 설정상황 등에 따라 고려해야만 하지만 일반적으로 3%정도의 △를 선택하는 것으로 대응가능하다. △값이 적어질수록 상기의 과도적 현상은 완화되지만 주입율의 변화율은 적어지므로 주입율이 변화하는 시간은 길어진다. 따라서 1L의 G를 가지고 1L/초의 F인 경우에는 δ값은 3%/초로 되어 1초당 3%의 주입율 변화가 허용되지만 F가 1/10으로 감소한 경우에는 0.3%/초로 되어 1초당 0.3%의 주입율 변화가 허용되는 것이다.

또한, 원칙적으로는 상기 연산식에 의해 구해지는 δ에 따라 주입율 변화를 행하는 것이 바람직하다. 실용에는 1% 주입비율을 변화시키면 연료유량계5에서의 계측치가 G값 크기에 도달할 때까지 기다려서, 도달하면 1% 더 변화시켜 G값에 도달하기까지 기다린다고 하는 조작을 반복하는 것처럼 통과유량에 따라 주입비율을 변화시키는 방법 외에, 단순히 1%변화시키면 일정시간 경과하는 것을 기다려, 1%변화시키고 다시 일정시간 경과를 기다린다는 것과 같은 시간에 응해서 주입비율을 변화시키는 방법 등으로 대용하는 것도 가능하다.

목표비율변경시간제어기62로 결정된 목표비율은 연료유량신호와 함께 주폐액 비례 제어기65로 보내져, 여기서 연산되어 목표로 하는 폐액유량이 결정된다. 기본적으로는 주폐액 유량계15의 신호와 상기 목표폐액유량이 일치하면 되는 것이므로 PID 수단을 이용하여 주폐액 유량조정밸브14의 열림 정도 조정을 행한다. 그러나 버너9가 연료유량에 따라 버너 공급압력의 변화를 일으키는 경우에는 연료의 유량변화에 동반하여 주입점 압력이 변화하는 것이 된다. 제어밸브 열림 정도가 동일하게 주입점의 압력이 변화하면, 일시적으로 예기한 폐액량과는 다른 유량이 흐르게 된다. 장기적으로 보면, 주폐액 유량계15에 따른 피드백신호에 의해 보정되는 것이나, 상기 바와 같이 유량(油量)조정밸브 이후의 주입제어인 경우에는 일시적인 주입비율 변화는 연소안정화에 큰 장해를 주는 것, 또는 이 변화는 바람직한 방향과는 역으로 주폐액 유량조정밸브14의 열림 정도가 일정한 경우에 연료유량의 증가→폐액주입점의 압력증가→주폐액유량 조정밸브14 전후차압의 감소→폐액주입유량의 감소로 되어버리기 때문에(연료유량 감소의 경우에는 그 반대), 버너9의 종류에 따라서는 심각한 문제의 원인이 될 수 있다.

주폐액 유량계15는 그 측정원리에 따라 고속의 응답이 일반적으로 곤란한다. 이것에 대해서, 압력검출은 응답성이 빠르고, 이러한 변화를 정확하게 잡는 것이 가능하다. 폐수와 같은 비압축성 유체의 경우, 주폐액유량 조정밸브14의 열림 정도와 밸브전후 차압을 압력발신기43으로 검출하여, 이 검출결과에 준해서 압력차 보정연산기63으로 연산 처리함에 따라, 비교적 용이하게 이론통과유량을 구하는 것이 가능하다. 따라서 차압의 변화에 따라 현재 설정해야 하는 열림 정도를 보정함에 따라, 상기의 바람직하지 않은 폐액유량 변화를 방지하는 것이 가능해지는 것이다.

또, 구성은 약간 복잡하게 되지만 주폐액 유량조정밸브14를 2개 직렬로 배치하고, 일방의 제어밸브에는 상기의 유량조정기능을 받아 지니게 하여, 한편의 제어밸브에는 유량기능을 받아 지닌 제어밸브의 전후차압을 일정하게 유지하는 차압조정밸브 기능을 지니게 함에 따라, 상기 압력차 보정연산기63과 동등한 효과를 얻을 수 있다.

또, 후술의 부폐액이나 첨가제의 주입과 같이 이송수단과 유량제어수단이 일체로 된 구성에 있어서도 주입점 압력변화는 주입율의 변화를 초래한다. 이와 같은 주입방법에 있어서도 주입점의 압력변화에 따라 펌프내부에서 새는(leak) 유량을 보정함에 따라 보다 정밀하고 안정성이 높은 주입비율제어가 실현될 수 있다.

한편, 다점 주입비율 설정기64에서 결정된 부폐액비율은 연료유량신호와 동반하여 부폐액 비례제어기66으로 보내져, 여기서 연산되어 목표로 하는 부폐액 유량이 결정 된다. 부폐액펌프22가 용적식펌프에 의한 회전수제어인 경우, 흘려보내야 하는 부폐액 유량이 결정되면 1회전당 이론토출량이 이미 알려져 있으므로 스스로 VVVF장치 68이 출력해야하는 주파수가 결정된다. 따라서, 우선 이 기준주파수가 결정되지만 이 이론토출량이 펌프전후의 압력차가 없는 경우의 것이므로, 실제는 라인의 압력차에 맞춰 보정계수를 추가해서 출력되는 것이 바람직하다. 이 상태에서 부폐액비율은 이론적으로는 거의 일치하지만 경시변화(經時變化: 시간의 흐름에 따른 변화)에 의한 펌프효율의 저하나 점도변화 등의 영향에 의해 실제유량에 오차가 있으므로, 부폐액 유량계25로부터의 신호에 따라 보정 하는 것이 바람직하다. 또한, 용적식부폐액펌프 22에 있어서는 경시변화에 의한 용적효율이 저하하는 경향 이 강하다. 초기성능에서 대폭으로 용적효율이 다운되면 상기의 이론토출량과 부폐액 펌프22 전후압력으로부터 결정된 기준주파수에 의한 실제 토출량과, 목표로하는 토출량의 편차가 커지므로 부폐액 유량계25로부터의 신호에 의한 보정을 빠뜨릴 수 없게된다. 따라서 이 편차의 크기를 검출함에 따라 적절히 부폐액 펌프22의 용적효율 저하를 검출하고 부폐액 펌프22의 정비나 교환 등의 수단에 의해 용적효율저하를 회복시키는 조치가 유효하다.

부폐액의 연료와의 합류점은 연료유량계5의 바로앞(상류측)에서 연료유량조정밸브4의 바로 앞에 구성되어 있다. 이러한 구성은 혼합비율을 대폭 변경시킬 때 유리하다. 즉, 이러한 구성을 취할 경우, 연료유량조정밸브4의 열림 정도가 일정할 때에 부폐액 주입 비율을 증대시키면, 당해 연료유량조정밸브4의 통과유량은 일정하기 때문에 역으로 연료 유량은 감소한다. 그렇지만 연료유량계5는 부폐액과 연료의 혼합유량을 계측하는 것으로, 이론적으로는 부폐액의 조성비로서 0~100%까지 실현가능하다. 따라서 이와 같은 주입방법은 연료의 발열량과 거의 같은 폐액의 주입에 특히 유효하다.

또, 폐액의 발열량이 연료의 절반정도인 중간발열량폐액의 주입방법을 생각하면, 본실시형태의 주폐액 주입라인B 및 부폐액 주입라인C 쌍방에 같은 당해 폐액을 사용하고, 각각 같은 비율의 주입율을 선택하면 연료유량조정밸브 열림정도4가 일정한 경우의 버너9로부터 분무되는 발열량은 폐액 무주입시에도 폐액 주입시에도 같아지므로, 본 실시형태와 같은 주폐액 주입라인B와 부폐액 주입라인C를 가지는 것은, 이러한 중간 발열량을 가진 폐액의 처리에도 극히 유효하다. 또, 폐액의 발 열량에 따라 주폐액의 주입율과 부폐액의 주입율을 적절하게 조정하면, 어떠한 발열량을 가진 폐액이라도 상기의 양(兩)분무발열량을 일치시킬 수 있는 것을 부기(付記)해 둔다.

부폐액이 비교적 점도가 높은 액체인 경우에는 본실시형태의 부폐액 펌프22로서는 이송수단과 유량제어수단을 겸한 용적식 펌프중에서도 기어식 펌프에 의한 회전수제어 방법이 특히 유리하다. 이 방법에서는 VVVF장치68등의 주파수변환기에 의해 펌프에 접속된 모터 회전수를 변화시킴으로서 부폐액의 유량조정을 행하면서 이송도 동시에 행하는 것이다. 이와 같이 이송수단과 유량제어수단을 회전수제어에 의해 실현되는 펌프형식으로서는 그 외에 베인(진공)펌프, 스크류 펌프, 루트 펌프와 같은 회전식 용적펌프 그외에, 다이어프램식이나 피스톤식 등 왕복동펌프에 있어서는 복수의 펌프 요소의 조합과 토출타이밍의 연구에 따라 맥동을 감소시킨 것이 적합하다.

계속해서 첨가제의 주입에 관하여 기술한다.

[첨가제주입제어]

첨가제유량제어수단을 구성하는 첨가제비례제어기67은 본실시형태의 경우, 주폐액 유량계15의 신호를 수신하여 당해 첨가제비례제어기67에 미리 설정되어 있는 첨가제 주입비율에 준하여, 첨가제펌프52로 비례신호를 출력한다. 본 실시형태에 의한 첨가제펌프52의 경우, 전자펄스구동식이라는 다이어프램식 펌프 때문에 첨가제비레제어기67에서의 1펄스 출력당 이론토출량이 정해져 있다. 따라서 당해 비례제어기67에서는 폐액유량신호와 설정된 주입비율에 의해 연산된 펄스열(列)을 첨 가제펌프52로 보내는 것이 비례제어조작으로 된다.

첨가제펌프52로서 이용되고 있는 다이어프램펌프는 일반적으로 정량(定量)성이 뛰어 나므로, 첨가제유량계55가 없어도 통상 운전시에는 큰 장해로 되기는 어렵다. 그러나 첨가제 주입에 의해 보일러연료로의 폐액주입 안전성이 확보되어 있는 것과 같은 경우, 어느 것의 장해에 의해 첨가제가 주입되지 않는 경우, 중대한 결과를 미치는 경우도 상정되므로, 첨가제유량계55나 플로(flow)검출기, 맥동검출기 등의 유량검지수단에 의해 이상을 검지하는 것이 중요하다.

또, 첨가제의 종류에 따라서는 연료계(係)에 주입하는 편이 바람직한 경우도 있어, 그 경우에는 첨가제의 합류점을 연료공급라인A로 변경하면 된다. 또, 주입비율의 제어대상이 폐액량이 아니고 연료량에 대한 편이 사정이 좋은 경우, 첨가제비례제어기 67이 수신하는 유량신호를 연료유량계5에서 출력하면 된다.

이상과 같이 제1실시형태에 의하면, 제조프로세스 등의 증기요구부하에 응한 증기를 안정적으로 공급하는 것을 목적으로 하는 산업용보일러설비로, 당해 플랜트에서 배출 되는 폐액을 증기발생의 목적으로 연소되는 윤택한 연료의 연소열에 의해 효율적이고 안전하게 처리됨과 함께, 폐액이 지닌 열에너지를 증기라고 하는 이용가치가 높은 에너지로 변경하여 재이용 가능하므로, 처리코스트의 삭감과 연료의 삭감이라는 두개의 과제를 기존 설비에 대폭적인 변경을 가하지 않고 달성되는 것이다.

[제2실시형태]

도10은 본 발명의 제2실시형태에 관련한 폐액소각로(산업용연소설비)에 의한 소각폐수로의 폐유주입을 행하는 설비 구성도이다. 본 실시형태에서 상정되는 폐액은 용제계폐유로, 비중이나 점도도 극히 낮고, 폐수와 극히 단시간에 분리하는 것이 추정되므로, 계면활성제를 첨가제로서 더하는 구성도 추가되어 있다.

또, 폐액소각로의 기본구성은 종래의 기술로 설명한 폐액소각로 설명의 도23과 동일한 것이므로, 상이한 부분만을 설명하고, 공통부분은 동일부호를 부여하여 설명은 생략한다. 상기 제1실시형태와 같은 구성에 대해서도 마찬가지로 생략한다. 후술의 다른 실시형태에서도 마찬가지이다.

본 실시형태에서는, 주폐액으로서 물과 같은 성질을 가지고 발열량이 적은 폐수, 부폐액으로서 폐용제(廢容劑)를 상정하고 있으므로, 주폐액 주입라인B에 배치되는 믹서20에는 에멀젼화 능력이 높은 것이 선정된다. 동시에 주폐액 유량을 검지하기위한 주폐액 유량계15가 배치된다.

폐용제인 부폐액은 생산프로세스 가까이 있는 부폐액 탱크21에서 부폐액 부스터 펌프 28을 이용해서 가압되어, 부폐액 펌프22로 공급된다. 부폐액부스터 펌프28의 토출압력을 조정하는 수단으로서 부폐액 압력조정밸브23이 배치되어 잉여 부폐액을 부폐액 탱크21로 되돌린다.

본 실시형태의 부폐액 펌프22는 다이어프램식으로, 부폐액 이송수단 및 유량제어 수단을 겸하고 있다. 부폐액 펌프22의 출구측에는 압력발신기43이 배치되어, 부폐액 크랙킹밸브29를 경유하고, 부폐액 주입라인C는 믹서20에서 주폐액 주입라인B와 합류한다.

압력발신기43은 다이어프램식 펌프와 같이 정량성이 뛰어난 펌프로, 일정이상의 압력이 더해지지 않으면 주폐액 측에 부폐액이 흐르지 않는 구조를 지닌 부폐액 크랙킹 밸브29를 조합시킨 경우 부폐액 압력을 검출하는 것으로, 유출검지수단을 겸하는 것이 가능하다. 부폐액 크랙킹밸브29의 설정압력은 부폐액 부스터펌프28의 출구압력보다 높게 설정되어, 부폐액펌프22가 작동하지 않는 경우에는 부폐액이 주폐액으로 주입되지 않도록 설정됨에 따라, 부폐액의 유량정도가 향상되어 부폐액을 차단하기위한 부폐액 차단밸브가 불필요하게 된다.

첨가제는 첨가제탱크51에 저장되어 있어, 첨가제펌프52에 의해 정량 이송되고, 첨가제 척(chuck)밸브57을 경유해서 폐수라인으로 합류한다. 이때 첨가제와 주폐액의 합류점은 부폐액의 합류점보다 상류측에 있다면 특별히 위치는 선별하지 않는다.

폐액소각로에서 연료의 소각을 개시하여 연소실18의 온도가 일정온도에 달하면, 주폐액 유량조정밸브14를 조정하여 폐수를 연소실로 분무한다. 폐수의 분무에 의해 연소실온도는 하향경향을 나타내므로 폐액소각로의 온도조정기42(온도발신기41)에 의해 연료량이 증가하여, 연소실 온도를 일정하게 유지하여 발란스를 이룬다.

이 상태에서 부폐액 주입을 개시하지만, 주입전에 첨가제펌프52를 가동시켜 첨가제를 미리 주폐액에 첨가해 둔다. 폐액소각로와 같이 폐액처리가 목적인 공정에 있어서는, 주폐액 분무량은 고정으로 문제없으므로, 통상은 첨가제도 고정유량으로도 문제없다. 그것은 만일 주폐액의 분무가 정지해버리고, 첨가제만 라인에 주 입되어도 특별한 중대 장해원인으로 되기는 어렵기 때문이다.

부폐액 주입비율은 미리 부폐액 비례제어기66에 기록되어 있어, 부폐액 비례제어기 66은 부폐액 펌프22의 주입량을 목표로 주입량으로 제어한다. 주폐액에 주입된 부폐액은 믹서20에 의해 에멀젼화 되지만 이때 주폐액에는 계면활성제인 첨가제가 첨가되므로, 유화상태가 유지된 그대로 폐액분무기17에서 분무되어 열분해가 행하여 진다.

주폐액 중에 에멀젼화된 부폐액이 포함되어 있으면 부폐액은 열량을 지니므로, 연소실18의 온도는 상승 경향이 된다. 폐액소각로 온도조정기42(온도발신기41)에 의해 연료량을 저하시켜 소각실18의 온도를 적정하게 유지한다.

부폐액의 주입율을 변경할 때, 그림표시 생략한 목표비율변경 시간제어기 등의 수단을 이용, 서서히 주입비율을 바꿈에 따라 당해 온도조정기42(온도발신기41)의 부담이 감소하여, 연소실온도를 안전하게 유지하기 쉽게 된다.

이상과 같이 제2실시형태에 의하면, 본래 폐수용으로 설계된 폐액소각로에 있어서, 폐용제등 열량을 가진 폐액을 동시에 처리하는 것이 대폭적인 설계변경없이 사용가능 하게 됨과 함께, 폐용제의 열량이 연소실온도 상승에 공헌함에 따라 폐액소각용 연료의 삭감에 공헌하는 것이 가능하게 된다.

또, 본래 폐유 등의 열 칼로리를 가진 폐액 소각로의 경우에는 연소실18이 지나치게 고온으로 되어 소각로가 손상되기 쉬우나, 폐수를 당해 폐유 중에 에멀젼화시켜 처리 하는 것도 가능하여, 열량을 지니지 않은 폐수 첨가에 의해 소각로 온도를 저하시키는 효과가 기대되므로, 역시 메리트(merit)는 크다.

[제3실시형태]

도11은 본 발명의 제3실시형태에 관련한 에멀젼 분리수단 및 염류농도감소수단을 갖춘 보일러의 구성도이다. 이 보일러에서 처리되는 에멀젼 폐액으로서는 개략폐유와 폐수와 2상(相)분리되어 배출되지만 일부 에멀젼화하고 있는 것처럼 불완전한 에멀젼 폐액을 상정하고 있다. 폐액의 유(油)성분에 관해서는 자연성이 있어 버너9에서 직접연소가 가능한 성분이다. 폐수 중에는 식염 등의 무기염류가 포함되어 있다.

에멀젼 폐액은 에멀젼 분리조(槽)71 (에멀젼 분리수단)에 저류된다. 위에 분리한 폐액은 기름이므로 폐액수송펌프12, 폐액유량조정밸브14, 폐액유량계15, 믹서20을 경유하여 버너9에 의해 연소된다. 이 설비는 온수보일러이므로 폐액유량조정밸브14는 보일러38측의 온도조정기능에 의해 유량제어가 실시된다.

또, 에멀젼의 분리속도를 향상시키는 에멀젼 분리촉진법으로서는 원심분리기등과 같이 기름과 물의 비중차이를 이용한 것, 에멀젼 브레이커라고 불리우는 계면활성제를 가함으로써 에멀젼의 분리성을 향상시키는 것, 소금과 알코올 등을 첨가하여 계면활성제의 기능을 잃게하는 방법, 친수성 및 소수(疎水)성을 가진 한외여과막 등을 이용하여 연속층만을 통과시키는 방법등이 있어 각각의 폐액 종류에 따라 나눠 사용하는 것이 바람직하다.

밑으로 분리한 폐수는 무기염류를 포함하고 있고, 폐수라인84를 경유하여 이온 교환막장치(염류감소수단)72에 공급된다. 이온교환막장치72는 그림(도)과 같이 카티온(cation: 양이온)막76 및 아니온(anion: 음이온)막77이 배치되어, 플러스전극74와 마이너스전극75에는 직류전원73에 의해 전압이 가해지고 있다. 이온교환막장치72에 의해 폐수중의 이온성분은 인접하는 농축액라인에 옮겨져, 폐수가 탈염된다(이온교환막 법).

여기서 염류라는 것은, 염기를 구성하는 금속성분과 무기 또는 유기산에서 구성되는 염 이외, 본 발명의 성질상 연소 후에 염기 또는 무기산을 생성하는 금속 및 할로겐이나 유황, 유기질소등도 포함하는 것으로 한다.

본 실시형태에 의하면 농축액탱크82, 양극액탱크78, 음극액탱크80은 각각 농축액순환펌프 83, 양극액순환펌프79, 음극액순환펌프81에 의해 이온교환막장치72를 경유하여 폐수를 순환시킨다. 이러한 탱크내의 전해질액은 농도조정을 행하여 농축도나 성분 조정이 행해지지만, 농도조정시 배출되는 폐수 중에는 비전해질의 성분은 섞이지 않으므로 처리가 용이하다.

또, 탈염폐수라인84에 흐르는 탈염된 폐수는 염농도가 저하하기 때문에 보일러와 같이 열교환을 동반하는 연소기에도 사용가능하다. 부폐액 펌프22 및 부폐액 유량계25를 경유하여, 상기 제1실시형태와 같이 폐유와 비례적으로 혼합되어 연소 처분된다.

그런데, 도12는 염류감소수단 실현의 변형 예(例)로, 이온교환수지법에 의한 구성의 일례를 나타내고 있다. 염류농도가 희석된 폐액은 앞의 방법과 같은 방법으로 소각처분이 가능하다.

이와 같은 방법에서는 원액탱크141에 있는 원액을 원액펌프142에서 가압, 양 이온 교환수지탑143 및 음이온교환수지탑144로 통하여, 전해질성분의 이온교환을 행하여 탈염수가 폐액탱크11에 저류된다. 이온교환수지는 이온교환량에 따라 포화에 도달하므로, 염산이나 수산화나트륨등에 의해 재생된다. 재생시에는 약간의 유기성분도 섞일 가능성이 있지만 농도가 묽으므로 배수조146에 저류하여 생물처리 등에 의해 배수된다.

원액 중에 중금속이온 등이 포함되어 있는 경우, 킬레이트(chelate)수지탑145를 통과하는 것에 의해 처리폐수 및 배수중의 중금속농도를 감소시키는 것이 가능하다. 킬레이트수지는 특정 금속이온과 착체(complex)를 만들어 강고(强固)하게 결합하기 때문에 선택적으로 중금속이온을 제거할 수 있는 것이지만, 그 특성에 의해 재생 가능한 것과 불가능한 것이 있다. 재생가능품의 경우에는 비용적으로 유리하지만 재생배수 중에는 중금속이 포함되는 것이 된다. 그러나 유기물농도가 적어지므로 후처리가 유리하다.

도13은 여과농축법에 의한 염류감소수단으로, 한외여과 또는 역삼투여과법에 의해 폐액중의 수분량을 줄이는 것과 함께 저분자량의 염류도 물과 함께 배출하는 방법의 일례를 나타내고 있다. 처리대상이 되는 폐액중의 유기물농도를 높이는 것에 의해, 열 칼로리 재이용율이 높게 되는 것이나 염류농도를 저하시키는 것에 의한 연소실보호효과를 지니고, 폐액량도 감용화(減容化)할 수 있으므로 본방식과 같이 연료에 첨가할 수 있는 방식으로 이용하면 그 메리트가 큰 것등 유리한 점이 많은 방법이다.

이와 같은 방식에서는 원액펌프142에서 가압된 원액은 여과기147을 경유하여 폐액압력조정밸브13으로 일정압력으로 유지된다. 따라서 여과기147의 1차측과 2차측에 차압을 발생, 수분 및 저분자량의 염류는 배수조146에 배출된다. 결과적으로 농축도가 상승한 폐액은 폐액압력조정밸브13을 경유하여 폐액탱크11에 저류되어, 본방식에 의한 폐액으로 처리된다.

여과에 사용되는 여과재(材)는 한외여과 또는 역삼투막이 적절하고, 여과대상물과 목적에 따라 나눠 사용하는 것이 바람직하다. 특히 역삼투막의 경우, 순수(純水) 제조목적의 것보다 상당히 그물눈이 거친 막을 사용함으로서, 폐액의 염류희석효과가 크다. 또한 전단계로 막의 그물눈 막힘 보호용으로 보다 그물눈이 거친 여과장치를 사용하는 것은 문제없다. 도면에서는 중공사막(中空絲膜)을 상정하여 기재하고 있으나, 기타 스파이럴(spiral)막 등의 방법도 있다.

도14는 증발농축법에 의한 염류감소수단의 구성도로, 다중효용식 농축기에 의해 폐액중의 수분을 줄임과 함께 수중에 녹아든 석출성이 높은 염류를 분리 제거하여 폐액중의 염류를 감소시키는 방법의 일례를 나타내고 있다.

이와 같은 방법에서는 원액은 원액펌프142에 의해 가압되어, 원액제어밸브153을 경유하여 다중효용캔156의 각 농축실로 공급된다. 농축실의 1단계에는 증기라인151이 접속되어 내부의 원액을 가열한다. 1단계의 원액이 가열되면 내부액은 증발하고 증발한 증기는 2단계의 원액을 가열하는 것처럼 증기 잠열을 유효하게 계속 이용하여 액체의 농축을 행하는 것이다.

농축된 원액이 일정 농도가 되면 농축액배출밸브154가 열려 여과기147을 경유하여 폐액탱크11에 저류되어, 본 처리법에 의해 처리되게 된다. 여과기147은 염 류의 석출 물에 맞춰서 적의최량(適宜最良)의 것을 선택하면 되지만, 석출물이 극히 소량이라고 예상되는 경우, 없더라도 폐액탱크11등에서 침전제거되므로 문제는 없다.

또, 1단계의 블렌드라인152에 응축된 드레인은 보일러의 드레인 회수수(回收水)로서 재이용가능하나, 배수드레인157에 응축된 드레인은 원액 조성에 따라 재이용 가능한 경우도 있다. 또, 도면에는 생략했지만 각 드레인라인152, 157에는 스팀과 랩(wrap)이 설치되고, 다중효용을 100℃이하에서 행하는 경우에는 배수드레인라인157에 진공펌프가 필요하다.

또한, 본 방식은 염류농도가 원래 낮은 원액이라도, 본방식에 의한 소각처리량을 감소시킬 수 있는 것과 소각처리를 행하는 보일러의 발열량이 증가하는 것에 의해, 연료량이 증가하여 처리화 가능량이 증가하는 것 등 염류감소 목적 이외의 효과도 크다.

도15는 폐유와 같이 상기 방법을 사용할 수 없는 폐액중의 염류감소수단, 즉, 알칼리금속 또는 알칼리토류(土類)금속처리법을 이용한 수단의 구성도로, 보다 구체적으로는 염소성분을 제거할 목적으로 사용되는 알칼리금속 등을 이용찬 처리법의 일예를 나타내고 있다. 이 방식은 알칼리인 금속나트륨, 금속칼륨이나 알칼리토류인 금속 칼슘이나 금속마그네슘의 강력한 탈염소작용을 이용함과 함께, 본 처리법이 폐유나 폐수를 소각 처분할 수 있는 방법이므로, 효율적으로 처리를 행할 수 있는 것이다.

이 방식에 의하면, 원액은 원액펌프142에서 제1반응조(槽)165로 공급되나, 그때 금속알칼리유탱크161에 저류되는 금속알칼리유를 금속알칼리유 이송펌프162에서 이송하여 원액과 혼합시킨다. 금속알칼리유라는 것은, 알칼리금속 또는 알칼리토류 금속이 공기 중에서는 극히 반응성이 높으므로, 오일 중에 알칼리 금속분을 분산시켜 공기와의 접촉을 차단함으로써, 취급상 안전성을 높인 슬러리유(slurry油)인 것이다.

원액(폐유)중에 할로겐이나 유황 등의 성분이 있으면 알칼리금속이 환원제로 되고, 그러한 것을 알칼리금속으로 취급한다. 이 반응은 상온, 상압에서도 진행하지만 반응 시간을 단축시키기 위해 가열 등의 수단을 강구해도 된다.

일차반응이 종료한 폐유는 믹서20을 경유하여 제2반응조166에 공급된다. 이때 급수펌프164에 의해 물이 공급되어 에멀젼으로 된다. 믹서20이 우수한 에멀젼화 기능 을 지닌 경우에는 계면활성제등은 불필요하지만, 통상은 계면활성제등을 사용, 물이 균일하게 분산되도록 한다.

금속알칼리는 물이 작용함에 따라 반응이 급속히 진행, 유기물에서 할로겐이나 유황을 뺏어서 할로겐화 알칼리 또는 유(硫)화 알칼리로 되어 에멀젼 수중에 녹아 든다. 이 폐유를 원심분리기70에 넣어, 기름성분과 물 성분으로 분리시켜, 기름성분은 폐액으로서 폐액탱크11로 보내지고, 물성분은 배수조146에 저류된다.

본 방식에서는, 특히 알칼리금속을 안정적으로 취급하기위한 오일도 소각 처분해버리고, 배수조146에 저류한 배수를 또한 상기 염류감소수단으로 제거해버림에 의해, 유해한 유기물을 생성하지 않는 폐액처리가 가능하다.

도16은 탈질소처리법에 의한 염류감소수단의 일례를 나타내는 구성도이다. 아민 이나 초산염 등에 포함되는 질소분은, 본 방식에 의한 소각처리법에 있어서는 배출 가스 중 NO_x로서 배출되므로, N₂로서 미리 제거해두면, 보다 환경부하가 적은 처리가 가능하다.

원액은 원액펌프142에 의해 이송된 탈질바이오리액터173에 공급되지만, 동시에 알코올탱크171에 저류되는 알코올을 알코올펌프172를 사용하여 첨가된다. 탈질 바이오리액터173이라는 것은 초산환원박테리아, 탈질박테리아 등 환원분위기화로 알코올 등을 에너지원으로 해서 초산성질소 또는 아민 등으로부터 N₂로서 무해화 함에 따라, 원액 중 총질소농도를 감소시키는 생물반응기이다.

현재의 기술에 있어서, 원액 중에 포함되는 질소성분을 N₂로 하여 무해화하는 수단은 생물을 이용한 것이 주류이나, 일반적으로 알코올(메틸알코올이나 에틸알코올)을 필요로 한다. 본 소각처리법의 경우에는, 탈질바이오리액터173을 작용시키기 위하여 가하는 알코올이 잔류하더라도 그대로 처분이 가능하여 유리하다.

이와 같은 염류감소수단은 여러 분야에 걸쳐 기술개발이 진행되고 있으나, 각각 단독 또는 복수의 기술을 본소각처리법과 조합시키는 것에 의해, 극히 환경부하가 적은 우수한 폐액처리방법이 가능한 것이고, 제1, 제2실시형태의 폐액에도 적용가능 함은 물론이다.

안정성이 나쁜 에멀젼 폐액의 경우, 그대로 소각처분하려고하면, 폐액의 발열량이 불안정하여 산업용연소설비와 같은 안정된 발열량을 요구하는 연소설비에는 적절하지 않지만, 이상의 제3실시형태와 같이 한번 기름성분 및 물 성분으로 나누 고, 그러한 것들을 버너 전에 정확히 비율 제어된 에멀젼으로 함으로서, 산업용연소설비에도 적용가능하게 된다. 또한, 한번 기름성분 및 물 성분으로 나누는 것으로 탈염처리를 행하는 것도 용이해져, 탄분이나 할로겐성분에 의한 악영향도 동시에 해결 가능한 것이다.

[제4실시형태]

도17은 제4실시형태에 관련한 산업용연소설비를 나타내는 구성도이지만, 본 실시형태는 방식제, 계면활성제, 증점(增粘)제의 3가지 주입제어를 행할 수 있는 시스템 형태로, 연료가 버너9에서 연소시키는 경로 상에서 폐액을 연료 중에 비례주입 하는 구성에 있어서는 제1실시형태1과 완전히 같은 구성을 갖추고 있다.

방식제탱크111에는 연료 중에 분산하여, 금속표면에 분자막을 형성하고 물이나 산등이 직접 금속면에 부착되지 않도록 함에 따라, 금속의 부식을 방지시키는 방식제가 들어있다. 동시에 이 작용은 금속들의 직접 접촉도 방지하므로, 윤활제로서도 작용한다. 이것은 일종의 계면활성제이지만 물에 녹지 않으므로 그림(도)과 같이 연료 측에 첨가한다.

또, 칼슘이나 마그네슘 같은 금속비누를 넣어두면, 폐액 중 할로겐이나 배출가스 중에서 금속을 침해하는 것을 방지할 수 있어서, 이 경우에는 연소실측에 방식효과를 기대할 수 있다.

여기서, 이하에 등장하는 본 실시형태에서의 계면활성제라는 것은 1분자 중에 후술 하는 친유기와 친수기를 가짐으로서, 물과 기름과 같이 본래는 혼합되지 않는 액체들을 유화상태로 하는 작용을 지닌 약품인 것이다.

친유기라는 것은, 계면활성제중에 있어서 기름에 녹기 쉬운 성질을 지닌 조성부를 나타내고, 일반적으로 석유 유래의 성분이나 동식물 유래의 성분에서 구성되어, 기본구성은 직쇄알킬이나 벤젠 및 그 유도체등이 이용된다.

친수기라는 것은, 계면활성제중에 있어서 물에 녹기 쉬운 성질을 지닌 조성부를 나타내고, 산과 염기 등 그 외 알코올이나 당(糖)등과 같은 물에 녹기 쉬운 성질을 지닌 유기화합물이 이용된다. 특히 친수기는 물에 녹은 때의 성질에 따라, 양이온계면활성제, 음이온계면활성제, 비이온계 계면활성제 등으로 분류된다.

HLB라는 것은 계면활성제 1분자에 있어 친유기와 친수기의 균형을 나타내는 지표로, 0~20까지의 값을 가지고, 친수성이 높은 만큼 높은 값을 나타낸다.

본 실시형태에서는, 계면활성제탱크91에는 물과 연료유와의 계면장력을 감소시켜, 유화상태를 유지시키기 위해 사용하는 계면활성제가 들어있다.

계면활성제에 의한 기름과 물의 작용기구는 상기의 친유기 성질, 친수기 성질, HLB의 3가지 요소가 지배하는 것이라 해도 과언이 아니고, 역으로 그 때문에 다종다용(多種多用)한 계면활성제가 개발되어왔다고 해도 될 것 같다. 따라서 폐유나 폐수등과 같이 그 성질이 연료나 물과 다른 성분을 가하여 유화시킬 경우에는, 당연히 그 성질에 따른 최적의 계면활성제를 이용할 필요가 있다. 그러나 현실적으로는 그만큼 따로따로 계면활성제를 선택하여 첨가제탱크로 투입하는 것은 불가능하므로, 예상되는 페유 및 폐액종(種) 중에서 복수의 계면활성제를 미리 블렌딩하여 둠으로서, 넓은 범위의 폐유 및 폐액종 으로의 대응이 가능하게 되는 것이다.

예를 들면 연료유가 등유이고, 폐유로서는 초산에틸, 폐수로서는 5%의 에틸알콜의 적용이 고려되는 경우, 등유와 물, 등유와 폐유와 물, 등유와 폐유와 폐수의 3종류 대응을 고려하지 않으면 안 된다. 등유와 물에 최적인 HLB는 6~9이지만 폐유가 섞이면 HLB가 상승하여 9~11전후가 최적이 된다. 그러나 알코올이 들어가면 친수기로서 알코올을 지닌 것의 편이 성능이 올라가므로 HLB9에서는 폴리옥세틸렌알킨에스텔을 사용하고, HLB11에는 폴리옥세틸렌알코올에텔을 50:50의 혼합비로서 사용하였더니 3조건에 있어서 양호한 유화성을 나타냈다.

한편 점도증가제로서는, 물과 기름이 녹은 경우에는 그 용매자신의 점도를 상승 시키는 성질을 가지는 약품이므로, 셀룰로오즈나 다당류를 대상으로 하는 용매에 용해 되도록 개질(改質)한 것이나 용매에 용해하는 고분자물질 등으로, 대상용매에 첨가함에 의해 점도증가효과가 있고, 더욱이 탄분이나 할로겐 등 연소실에 유해한 물질을 포함하지 않는 것이 바람직하다. 대표적으로는 카르복실(carboxyl)메틸셀룰로오즈, 카라기넌, 구아감, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌글리콜등이 있다.

상기의 계면활성제는 유상과 수상 양방에 녹는 성질을 지님에 의해 유화를 촉진유지 하는 것이지만, 어느 쪽의 성질과 계면활성제의 성질이 일치하지 않으면, 역으로 유화를 방해하기도 하고, 전혀 효과를 나타내지 않는 등 폐해를 일으킨다. 즉, 에멀젼 브레이커로서 사용되는 약품도 계면활성제의 일종이다. 이에 대하여 증점제는 유상 또는 수상 어느 쪽에 녹아들어 그 점도를 상승시킴에 의해, 유화된 상태를 유지 하는 것을 목적으로 하는 첨가제이다. 따라서 계면활성제와 같이 유화를 촉진하는 것은 아니지만, 유상 또는 수상 어느 쪽에 안정된 작용이 가능하다면, 역 으로 반대 측의 성질에는 영향 받기가 어려우므로 계면활성제가 맞지 않는 조합의 경우에 유효하다.

여기서, 본 실시형태에서는 점증제탱크101에는 물의 점도를 증가시켜, 분산화된 물이 용이하게 재결합하기 어렵기 때문에, 유화상태를 유지하기 위해 사용하는 증점제가 들어있다.

이 증점제는 예를 들면 수용성점증제의 경우, 물에 녹아버리면 점도가 상승하여 주입 등의 조작이 극히 곤란하다. 따라서 일반적으로는 알코올등과 같이 물에는 마음대로 섞이지만, 증점제는 용해되지 않는 것 같은 슬러리상(狀)으로 분산시켜둔다. 증점제의 슬러리가 폐수와 닿으면 서서히 용해하여 폐수 점도를 상승시키는 것이다. 특히 본 실시 예와 같이 주입포인트를 계면활성제로 절환하는 것이 가능하면, 증점제 주입 후 절환밸브를 계면활성제측으로 절환하고, 계면활성제로 도중 배관을 퍼지(purge) 할 수 있고, 주입포인트가 고화(固化)하는 것을 방지할 수 있으므로 좋은 상황이다.

이하에 계면활성제와 증점제의 사용구분에 대하여 기술한다.

폐액으로서 물 또는 물과 거의 같은 성질을 지닌 액체인 경우에는, 계면활성증점제 절환밸브97을 계면활성제가 흐르는 쪽에 세트하여, 폐액 중으로 계면활성제를 비례주입 하는 것이 가능하다.

그런데 폐액이 전해질이나 알코올, 알데히드 등의 수용성용질을 많이 포함한 경우, 계면활성제가 불용화(不溶化)되기도 하고 유화성능이 떨어지기도 한다. 이와 같은 폐액의 경우에는 폐액자체 점도를 약간 상승시킴에 의해 유화상태의 유지가 유리해 진다. 따라서 이와 같은 폐액에 대해서는 계면활성증점제 절환밸브를 증점제가 흐르는 쪽에 세트하여, 폐액 중으로 증점제를 비례주입하는 것이 가능하다.

또, 폐액이 산성인 것과 같은 경우에는 연료배관중의 금속면에 폐액이 접촉에 의한 부식이 염려된다. 이런 경우에는 방청제를 비례 주입하는 것이 가능하다.

이상과 같이 폐액(폐수, 폐유)은 항상 일정한 것이 정상적으로 배출되는 것이 아니고, 제조프로세스 등의 라인마다 폐액의 종류가 다른 경우도 상정된다. 이와 같은 경우, 본 실시형태와 같이 복수의 첨가제탱크91, 101, 111을 준비하여 각각의 탱크91,101,111 에 목적별로 첨가제를 준비해둠으로서 폭넓은 폐유폐액의 처리에 적합한 장치로 된다.

또, 이러한 첨가제의 절환은 절환밸브58을 이용하는 등에 의해, 폐액종을 확인한 후 오퍼레이터가 수동으로 실시하는 것도 좋지만, 폐액종에 따라 자동적으로 최적의 첨가제 조합을 선정하여 주입하도록 구성해도 좋다.

[제5실시형태]

다음으로, 본 발명에 관련한 제5실시형태를 설명한다. 본 실시형태는 기능향상을 위한 첨가제를 함유한 윤활제를 안전하게 소각 처리하는 방법으로, 폐유의 허용주입비율을 안전성평가수단을 이용하여 결정하는 것이다.

또, 허용주입비율이라는 것은 윤활제 폐액을 본 처리법에 있어서 안전하게 소각 처분할 수 있는 최대주입률로, 설비형식마다 결정하는 것이 바람직하다.

폐액으로 되는 윤활제는 주로 베어링이나 장치의 마찰부에 있어서 유막을 형 성하여 마모나 발열을 저감시켜, 장치수명을 연장하는 목적으로 사용된다. 그러나 윤활제에 요구되는 성능은 그 외, 전기절연성, 방청성, 저증기압성 등의 특징에 의해 이하와 같이 다양한 용도로 사용된다.

(윤활유)

윤활유의 사용목적으로서는 가장 일반적인 것으로, 엔진오일이나 터빈오일, 기어 오일등 기계적 마찰부가 있는 다양한 장치에 사용된다.

엔진오일: 가솔린엔진, 디젤엔진 등의 내연기관에 이용되어 윤활성 이외에 연소에 동반하는 카본이나 유황, 수분 등을 분산시키는 효과가 기대되고, 그러한 효과를 발휘시키기 위하여 첨가제가 사용된다.

터빈오일: 증기터빈과 가스터빈에서는 약간 사용목적이 다르나 중(重)하중에서는 없는 것이나 가스터빈 날개에 영향을 줄 가능성이 있으므로, 무탄계첨가제를 사용하고 있어, 본 처리법에는 유리한 윤활유이다.

유압작동유: 산화방지제와 녹방지제를 베이스로 한 경하중용의 것이면서, 내마모성, 고온특성, 저온특성 등을 중시한 특수그레이드(grade)가 있고, 용도에 따라 나눠 사용 한다.

압축기유: 공기에 의한 산화나 물의 침입등 악조건 하에서 사용되지만, 원래 수명이 짧은 것과 미스트(mist)중에 금속성분이 있는 것을 피하는 용도도 있으므로, 무탄계 첨가제를 사용한 제품도 있다.

기어오일: 기어오일에도 다양한 요구가 있어서 다종 다용한 제품이 있고, 그에 동반하여 복수 첨가제가 이용되고 있다. 특히 공기와의 계면에서 사용되는 기어 오일의 경우에는 거품방지를 위해 실리콘유 등이 혼합되어 있는 경우도 있어 주의가 필요 하다.

기타 윤활유: 냉동기유, 축받이유, 마찰면유, 방청유, 금속가공유, 일반윤활유등 다양한 윤활제가 공업적으로 사용되고 있다.

(기타윤활제)

절연유: 연료의 절연성을 이용하여 트랜스 및 차단기 등의 열 방산이나 산화열화(劣化) 를 방지하기위하여 사용된다. 절연성을 높이기도 하고, 방식성을 높이기 위하여 첨가제가 사용된다.

열매유(熱媒油): 저압에서 200℃를 넘는 열원이 필요한 경우에, 증기보일러 대신에 사용되는 열매보일러 등에 사용되는 오일이다. 저증기압성(가연성분이 증발하지 않음)이나 열안정성이 요구된다.

한편, 윤활제 사용시에는 첨가제를 첨가시키지만, 그 사용목적과 주성분을 표1에 기재한다.

또, 첨가제중 탄성분을 포함하지 않는 것을 무탄계 첨가제라 부르고, 환경면에서도 가능한 이러한 첨가제로 구성된 윤활제를 사용하는 것이 바람직하다.

[표 1]

종류	목적	대표적 물질
금속계 청정제	재, 물, 황의 분산	Ba,Ca,Mg등의 페네이트, 설포네이트, 포스퍼네이트 등
무탄형 청정제	재, 물, 황의 분산	알케닐호박산이미드, 알케닐호박산에스텔벤질아민 등
산화방지제	윤활유의 산화 열화(劣化)방지	디치오인산아연, 힌다드페놀, 방향족아민, 황화페닐 등
마모방지제 극압제	마찰방지 갉음방지	디치오인산아연, 인산에스텔, 아인산에스텔, 황산텔벤, 황화테레핀,황화유지등
프리쿠션 개질제	마찰방지 갉음방지	Mo의 디치오인산염, 디치오칼바민산염지방산, 그러한 에스텔, 이미드, 인산에스텔 등
방청제	녹의 방지	설폰산 알칼리 또는 알칼리 토류 금속염알케닐호박산유도체
점도지수 향상제	고온하의 점성유지	폴리메터클리레이트, 에틸렌프로필렌공중합물, 스틸렌부타디엔공중합물
유동점 강하제	저온하의 유동성유지	알킬나프탈렌, 폴리메터클리레이드
소포제	거품발생방지	실리콘, 폴리아크릴레이드

이상과 같은 윤활제는 슬러지의 발생이나 첨가제의 열화(劣化), 기유(基油)의 산화 열화 등에 의해 본래의 기능이 없어지고 폐유로 되어 폐기된다.

이때 연소에 의한 소각에 영향이 있는 성분으로서는 탄분, 할로겐, 인, 중금속등이 있다. 이와 같이 성분은 첨가제에 포함된 경우가 많다.

탄분은 JIS K2272에 의해 규정되어 있는 물질로 윤활제 중 700~800℃의 온도 범위에서 감량되지 않는 성분으로, 각종 금속성분이나 Si등이 해당한다. 또, 다음의 연소안전평가수단에서는 각각의 함유성분이 안전성평가에 중요하므로, 각성분마다 제시하는 것이 바람직하다.

할로겐은 F, Cl, Br, I등의 성분으로 고온 하에서 분리하여 강재 등을 침해하고 그 외 배출가스중의 허용농도도 정해져있다.

특히 Cl은 다이옥신류(類)의 발생원인이 되는 것 뿐 만 아니라 연소실이나 내화물의 열화(劣化)에도 연관되어, 가능한 사전처리로 제거하는 것이 바람직하다. 또 대기오염 방지법상에서도 최대허용배출량이 정해져 있으므로 이 기준치 이내로 되도록 제어할 필요가 있다.

또, F는 드물게 고온용 윤활제등에 포함되는 가능성이 있으므로 주의하지 않으면 안된다. F가 연돌에서 확산하면 환경을 위해서도 바람직하지 않으므로, 원칙적으로 주입을 금지하는 것이 좋다고 생각된다.

인은 금속성분이 있는 경우에는 상기 탄분으로서 카운트되지만, 인만 포함되어 있는 경우에는 인이 승화하기 때문에 단독으로 규정할 필요가 있다.

또, 인은 칼슘이나 마그네슘과 동시에 처리되는 경우에는 그다지 영향이 없지만 그러한 금속성분이 없는 경우에는 인산에 의한 부식 등이 문제로 된다. 따라서 윤활제중 모든 성분을 조사한 후 안전주입율을 결정할 필요가 있다.

탄분에도 카운트되지만 납이나 수은등의 중금속이온을 포함하는 것은 중금속으로 되어 본 처리법에서는 전처리에 의해 제거하는 것이 필요하다.

중금속류에 관해서 본 처리법에 있어서는, 원칙적으로 전처리로 제거해야만 하므로 그것이 적용가능하지 않은 경우에는 주입을 금지하는 것이 바람직하다. 또, 아연·나트륨·칼륨 등의 저융점 물질은 가능한 적은 양이 바람직하지만, 그 영향은 연소실화로부하 및 첨가율에 의존하므로 설비의 형식에 맞출 필요가 있다. 또, 할로겐 등의 성분을 포함하지 않는 경우에는 저연소역(域)만 첨가함으로서 금속성분의 용융 리스크를 저감할 수 있다.

칼슘·마그네슘 등 고융점물질은 비교적 허용도가 높고, 이러한 성분만이라 면 비교적 높은 주입율이 허용된다.

도18은 본 실시형태를 실현하기위한 구성도로, 디젤엔진181, 가스터빈182, 증기터빈 183, 스크류압축기184, 경부하 유압작동장치185, 중부하 유압작동장치186의 각각에서 정기적으로 사용이 끝난 오일이 폐유로서 배출된다.

디젤엔진181의 윤활유(윤활제)는 탄분 등의 제거처리가 곤란하므로, 저허용비율 탱크191에 저류되어, 가스터빈182, 증기터빈 183, 스크류압축기184의 오일은 각각 전용의 오일이지만 [연소에 영향을 주는 성분]을 거의 포함하지 않으므로, 고허용비율탱크193에 저류된다. 또, 경부하 유압작동기기185의 폐유는 악간의 금속성분이 있지만, 제거수단에 따라 거의 제거 가능하므로 제1금속제거처리187에서 처리후 고허용비율탱크193에 저류된다. 고부하 유압작동기기186의 폐유는 대부분의 금속성분은 제2금속제거처리188에서 제거되었지만, 실리콘유나 인산에스텔이 제거되지 않으므로, 중허용비율탱크192에 저류된다.

이상과 같이 허용주입비율마다 폐유를 분류함에 따라, 본 처리법으로 처리할 때에는 탱크에 저류된 윤활유마다의 허용주입 비율 내에서 운용하면, 안전하게 소각처분이 행해지는 것이다.

[제6실시형태]

본 발명의 제6실시형태는 폐액주입라인에 폐액중의 겔상(狀)고형물을 당해 폐액 중에 분산시키는 폐유분쇄수단을 설치한 산업용연소설비이다.

겔상 고형물이라는 것은 용해성섬유소나 다당류 또는 고분자물질이 입체그물 눈 구조를 가지고 겔상으로 고화(固化)한 것으로, 그물눈구조의 틈 사이에 폐액을 함유하는 것을 가리킨다. 이러한 것들은 비교적 부드러운 물질인 케이스가 많지만, 미처리 그대로 여과수단에 의해 여과하려고 하면 대량의 고형물로 되어 폐기처분이 필요하게 되는 것이다.

분쇄유화수단이라는 것은 예를 들면, 겔상 고형물에 기계적인 전단력을 주어 상기 입체 그물눈구조를 파괴함으로서 당해 그물눈구조중의 폐액을 자유롭게 여과수단에 의해 잔류량을 감소시키는 것이다. 또, 당해 분쇄수단의 능력을 향상시킴으로서 그물눈 구조를 형성하는 섬유소 및 고분자성질이 금속 등 불연성물질을 포함하지 않는 경우, 그들의 골격 그 자체도 연소수단에 의해 연소처 분하는 것이 가능하다.

또, 필요에 따라 분쇄후의 재결합을 방지하기위하여 계면활성제등의 첨가제를 가하는 것도 유효하다.

도19는 분쇄수단의 일례인 분쇄믹서200을 나타내는 단면도이다. 분쇄믹서 200에서는 원주대상(圓柱台狀)의 회전로터201과, 그것에 근소한 틈을 열어 접하는 스테이터202의 사이에 유체가 통할 때 유체 마찰력에 의한 강한 전단력을 받아 내부 고형물이 분쇄되는 것으로, 로터201 및 스테이터202의 재료로 경질의 소재를 사용함에 의해, 어느 정도 경도있는 겔상 물질을 잘게 할 수가 있다.

기타, 통상의 믹서등도 사용할 수 있지만 부수려고 하는 것의 크기나 경도에 맞춰서 최적 형식의 분쇄수단을 택하면 좋다.

도20은 과일의 과육이 든 폐액용 분쇄믹서200을 이용한 처리 일례를 나타내 는 구조도이다. 원액탱크141에는 과육이 든 원액이 들어있다. 원액펌프142가 과육에 의한 장해가 발생하는 것을 방지하기위해, 분쇄믹서200을 입구 측에 배치하고 있다. 절환밸브194는 원액탱크141로의 순환과, 폐액탱크11로의 공급 절환용이다.

과육(果肉) 등이 든 원액의 경우에는 원액탱크141과의 순환 측에 절한밸브194를 세트하고, 순환하면서 분쇄믹서200을 운전하여, 원액탱크141내의 액체 중 과육을 분쇄한다. 타이머 등에 의해 일정시간 순환운전을 행하면 절환밸브를 절환하고 폐액탱크11로 처리후의 폐액을 공급한다. 그때 만일의 미분쇄물 장해를 방지하기위해 여과기147을 배치, 분쇄가 덜된 이물(異物)을 제거한다.

[제7실시형태]

본 발명의 제7실시형태는 유기화합물을 흡착한 활성탄 또는 탄화처리수단으로부터 배출되는 탄화물을 슬러리화하기 위한 슬러리화수단을 설치한 산업용연소설비이다.

사용제 활성탄이라는 것은 본 실시형태에 있어서는 유기용제나 유기질 등을 흡착하여 활성을 상실한 활성탄의 것을 나타낸다.

이상적으로는 활성탄 재생로를 사용하여 재생하는 것이 바람직하지만, 여러 종의 활성탄을 사용하고 있거나 소량이라면, 활성탄 재생로의 초기비용을 흡수할 수 없어 폐기처분하고 있는 것이 많다.

또, 탄화물이라는 것은 유기계폐기물을, 공기를 차단한 상태에서 과열하여 유기물을 탄화물로서 감용(減容)화 하는 것이다.

안정된 물질이므로 그대로 매립 처분하여도 환경에로의 부담은 크지 않으나, 매립 처분비용이 들기 때문에 재이용방법이 바람직해지고 있다.

슬러리화 수단으로서는 도21과 같은 롤러206을 갖춘 파쇄기가 이용되고 있다. 활성탄 및 탄화물(이하 간단하게 탄화물이라 한다)은 딱딱한 물질이지만 잘 부숴 지는 성질도 갖고 있어, 롤러206으로 용이하게 미세화 가능하다. 회전하는 롤러206사이의 작은 틈 사이에 분쇄대상물(탄화물)을 통하게 함으로서, 용이하게 부숴지는 것이다.

미세화된 탄화물은 계면활성제 또는 점성제등과 혼합시키면 물에 용이하게 분산, 슬러리화된다. 흑즙(黑汁)이 반드시 이렇게 해서 제조된다.

분쇄 과정에서 결정화한 금속성분과 탄화물이 분리하기 때문에 함유금속성분에 적합한 계면활성제를 이용함에 의해, 부유선광(浮遊選鑛)의 원리로 탄화물과 금속성분을 분리할 수 있다.

물을 용매로 한 탄화물슬러리는 연소시 수성화 반응이라 불리는 물에 의한 탄소의 촉매작용에 의해, 대단히 양호한 연소성을 가지는 것이 확인되고 있다.

도22는 탄화물을 슬러리화하고, 소각 처분하는 용도로 구성된 산업용연소설비의 구성도이다. 탄화물207은 롤러206으로 분쇄되어 부유선광조(槽)209A에 투입된다. 부유선광조209A에서는 물 및 포함된 금속성분에 따라 계면활성제를 투입하여, 압축공기210으로 미세한 거품을 발생시켜, 거품의 표면에 부착한 금속을 배수조146에 저류한다.

부유선광조209A에 보내지는 슬러리 및 물의 양에 따라 부근에 배치된 정치조 209B 슬러리액이 이동한다. 정치조 209B 안에서 부유선광되지 않은 비중이 무거운 성분이 침전하므로, 적절히 블로우(blow)를 행함에 의해 배수조에 저류한다.

부유선광조209A의 레벨에 맞춰, 원액펌프142에 의해 폐수탱크11로 수송되어 본 처리법에 의해 소각처분된다.

[제8실시형태]

본 발명의 제8실시형태는 도면 제시를 생략하지만, 폐액중에 존재하는 유해세균을 살균하는 살균수단, 제균하는 제균수단, 유해세균의 증식을 억제하는 억제수단, 유해세균이 폐액 중으로 침입하는 것을 차단하는 차단수단, 및 폐액의 연소를 촉진하는 유용세균 증식수단 중 어느 것의 수단을 갖추고 있는 산업용연소설비이다.

살균수단이라는 것은 이하 처리를 이용하여 미생물을 사멸시키는 수단을 가르킨다.

약품처리: 살균성 있는 약품을 이용하는 수단으로 일반적으로는 차아염소산이나 역성(逆性)비누 등이 알려져 있지만, 본 처리의 경우에는 소각처분 가능하므로 포르말린 등 인체에 상당 유해한 성분이라도 안전하게 소각처분 가능하다.

가열처리: 가열에 의해 세균류를 사멸시키는 처리이다.

오존처리: 오존의 산화력에 의해 세균류를 사멸시키는 처리

자외선처리: 자외선에 의해 세균류의 DNA를 파괴하여 사멸시키는 처리

멸균: 살균수단을 철저하게 실시함으로서 포자나 아포(芽胞)를 포함한 모든 미생물을 사멸시키는 처리

감균: 살균수단으로서 미생물을 감소시키는 처리

제균수단이라는 것은 이하의 처리를 이용하여 미생물을 제거하는 수단을 가리킨다.

여과멸균: 모든 미생물을 제거하는 처리

일반제균: 미생물을 특정하지 않고 일부를 제거하는 처리

세균의 억제수단이라는 것은 이하의 처리를 이용한 수단을 가리킨다.

정균(靜菌): 미생물의 증식을 저해 또는 저지하는 처리. 냉장, 냉동등.

제균: 특정 미생물에 대해서 증식을 억제 또는 저해하는 처리

방균: 미생물을 특정하지 않고 증식을 억제하는 처리

방부: 유해생물에 의한 열화(劣化)를 방지하는 처리(부패성미생물의 증식억제)

세균의 차단수단이라는 것은 세균류가 폐액에 닿지않도록하는 수단을 가리킨다.

유용균의 번식수단이라는 것은 발효등의 처리에 의해 유용균(본처리의 경우에는 식초 익는 냄새나 이취(異臭)등과 같은 처리에 장해를 일으키는 균을 억제하는 균)을 증식시키는 수단을 가르킨다.

본 실시형태는 이상의 어느 수단을 이용하여 폐액의 이송장해, 악취, 가스의 발생 등을 방지함에 의해, 폐액의 처리를 용이하게 하는 것이다. 이러한 수단은 각각 특성에 맞춰 폐액 중에 넣거나, 탱크나 배관 중에 설치하거나, 폐액에 작용시키 는 등 적절히 운용하면 좋고, 복수 조합시켜도 문제는 없다.

예를 들면, 도1의 폐액탱크11, 21안에 자외선살균등을 설치하거나, 도19의 원액탱크141에 살균제로서 포르말린을 넣음에 의해 세균번식에 따른 장해를 방지할 수 있다.

본 발명의 산업용연소설비 및 폐액처리방법은 공장 등의 생산설비나 의료·연구기관 등 산업활동에 동반하여 부생되는 폐액의 처리에 이용될 수 있다.

Claims (25)

1. 액체연료를 연소실내에서 연소시키는 연소수단과, 이 연소수단으로 연료를 공급하기위한 연료공급라인과, 이 연료공급라인에 설치된 연료이송수단 및 연료유량 제어수단을 갖춘 폐액을 처리하기위한 산업용 연료설비에 있어서,

   상기 연료공급라인으로 공급되는 연료의 연료유량을 검지하는 연료유량 검지수단과,

   연료와 처리대상이 되는 폐액을 혼합시키는 혼합수단과,

   이 혼합수단보다도 상류의 연료공급라인 또는 당해 혼합수단에 합류하는 폐액 주입용의 폐액주입라인과,

   이 폐액주입라인에 설치된 폐액의 유량을 검지하는 폐액유량 검지수단, 폐액의 유량을 제어하는 폐액유량 제어수단, 및 폐액을 이송하는 폐액이송수단과,

   임의의 연료유량에 있어서 폐액의 목표주입비율을 복수단 설정 가능한 다점식(多点式)의 주입비율 설정수단과,

   이 다점식 주입비율 설정수단으로 설정된 목표 주입율과 상기 연료유량 검지수단으로 부터의 유량신호에 의해, 필요에 따라 목표 폐액유량을 결정하는 것과 함께, 상기 폐액유량 제어수단으로 비례신호를 출력하는 비례제어수단을 갖추고,

   이 비례제어수단은, 연료유량이 비정상시 유량역으로 들어간 때에는, 상기 다점식 주입비율 설정수단의 적어도 1점의 목표 주입비율을, 정상시 유량역에서의 비율을 하회하는 비정상시 주입비율로서 이용하여 당해 비정상시 주입비율에 기초 한 유량의 폐액을 주입하거나, 또는 폐액주입을 정지가능하게 설치된 것과 함께,

   당해 비례제어수단 기능으로서는, 상기 폐액유량 검지수단의 검지신호에서 알 수 있는 실제 폐액유량과 상기 목표 폐액유량과의 편차 또는 각각의 값, 상기 목표주입 비율, 및 상기 실제폐액유량과 상기 연료유량검지 수단의 검지신호에서 요구되는 실제주입비율과의 편차 또는 각각의 값중, 적어도 하나의 정보를 이용하여 폐액 주입이 상기 목표 주입비율에 기초하여 정규(定規)로 행해지는지 아닌지를 확인하는 확인기능, 상기 정보중의 편차를 보정하는 보정기능, 상기 정보중의 편차가 일정 이상의 크기로 되었을 때 또는 실제주입비율이 미리 정한 안전비율을 넘었을 때에 폐액주입을 정지시킬 것인가 또는 안전비율이하로 주입하는 안전기능 중 적어도 어느 것의 기능을 갖추고 있는

   것을 특징으로 하는 폐액처리를 위한 산업용 연소설비.
2. 액체연료를 연소실내에서 연소시키는 연소수단과, 이 연소수단으로 연료를 공급 하기위한 연료공급라인과, 이 연료공급라인에 설치된 연료이송수단 및 연료유량 제어수단을 갖춘 폐액을 처리하기위한 산업용 연소설비에 있어서,

   연료와 처리대상이 되는 폐액을 혼합시켜, 또한 상기 연료공급라인의 연료유량 제어수단과 상기 연소수단 사이에 배치된 혼합수단,

   임의의 연료유량에 있어 폐액의 목표 주입비율을 설정할 수 있는 주입비율 설정 수단과,

   목표주입비율로 할 때, 당해 목표주입비율에 도달하기까지의 시간을 제어하는 목표 비율변경 시간제어수단을 갖추고 있는

   것을 특징으로 하는 폐액처리를 위한 산업용 연소설비.
3. 액체연료를 연소실내에서 연소시키는 연소수단과, 이 연소수단으로 연료를 공급하기 위한 연료공급라인과, 이 연료공급라인에 설치된 연료이송수단 및 연료유량 제어수단을 갖춘 폐액을 처리하기위한 산업용 연소설비에 있어서,

   상기 연료공급라인의 연료유량제어수단과 상기 연소수단 사이에 합류하는 폐액라인과,

   이 폐액주입라인에 설치된 폐액유량 제어수단과,

   임의의 연료유량에 있어 폐액의 목표 주입비율을 설정할 수 있는 주입비율 설정 수단과,

   이 주입비율 설정수단으로 설정된 목표 주입율에 기초하여 상기 폐액유량 제어수단 으로 비례신호를 출력하는 비례제어수단을 갖추고 있는 것에 더하여,

   상기 폐액주입라인의 폐액유량 제어수단의 출구 측 또는 상기 연료공급라인의 연소수단과 연료유량 제어수단 사이에 설치된 압력검출수단과, 이 압력검출수단에서의 압력신호에 기초하여 상기 비례제어수단에 보정신호를 출력하는 압력보정수단을 갖추고 있거나,

   또는, 상기 폐액유량제어수단 전후의 차압을 일정하게 유지하는 차압조정수 단을 갖추고 있는

   것을 특징으로 하는 폐액을 처리하기위한 산업용 연소설비.
4. 청구항 1 내지 청구항 3의 어느 한 항에 기재한 폐액을 처리하기위한 산업용 연소설비에 있어서,

   상기 폐액주입라인은 상기 연료보다도 낮은 발열량의 주폐액을 주입시키는 주폐액 주입라인과, 상기 연료와 대략 동등한 발열량의 부폐액을 주입시키는 부폐액 주입라인을 갖춰 구성되고,

   상기 주폐액 주입라인은, 상기 혼합수단보다도 상류의 연료공급라인 또는 당해 혼합수단에 합류하도록 설치되고,

   상기 부폐액 주입라인은, 상기 연료유량제어수단보다도 상류의 연료공급라인에 합류하도록 설치되어 있는

   것을 특징으로 하는 폐액을 처리하기위한 산업용 연소설비.
5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재한 폐액을 처리하기위한 산업용 연소설비에 있어서,

   상기 폐액은, 친화성이 다른 주폐액과 부폐액으로 구성된 에멀젼 용액으로,

   상기 폐액주입라인은, 상기 에멀젼 용액을 주폐액과 부폐액으로 분리하는 에멀젼 분리수단을 갖춤과 함께, 이 에멀젼 분리수단의 하류 측에 주폐액주입용의 주폐액 주입라인과 부폐액 주입용의 부폐액 주입라인으로 분기되어 있는

   것을 특징으로 하는 폐액을 처리하기위한 산업용 연소설비.
6. 액체연료를 연소실내에서 연소시키는 연소수단과, 이 연소수단으로 연료를 공급하기 위한 연료공급라인과, 이 연료공급라인에 설치된 연료이송수단 및 연료유량제어수단과, 폐액을 상기 연소실에 분무하는 폐액분무수단과, 이 폐액분무수단에 폐액을 주입하기 위한 폐액주입라인을 갖춘 폐액을 처리하기위한 산업용 연소설비에 있어서,

   상기 폐액은 따로따로 준비된 친화성이 다른 주폐액과 부폐액으로 구성되고,

   상기 폐액주입라인은 상기 주폐액을 주입하는 주폐액 주입라인과, 상기 부폐액을 주입하는 부폐액 준비라인을 갖추어 구성되고,

   상기 주폐액 주입라인에는, 주폐액 유량을 검지하는 주폐액 유량검지수단과, 상기 주폐액 및 부폐액을 에멀젼화하는 에멀젼화 수단이 설치되고,

   상기 부폐액 주입라인은, 상기 에멀젼화 수단보다도 상류의 주폐액 주입라인 또는 상기 에멀젼화 수단에 합류하도록 설치되고,

   이 부폐액 주입라인에 설치되어 상기 부폐액의 유량을 검지하는 부폐액 유량검지 수단, 부폐액의 유량을 제어하는 부폐액 유량제어수단, 부폐액을 이송하는 부폐액이송 수단과,

   상기 주폐액 유량검지수단의 유량신호에 기초하여 상기 부폐액 유량제어수단에 비례신호를 출력하는 부폐액 비례제어수단을 갖추고 있는

   것을 특징으로 하는 폐액을 처리하기위한 산업용 연소설비.
7. 청구항 1 내지 청구항 3 또는 청구항 6 중 어느 한 항에 기재한 폐액을 처리하기위한 산업용 연소설비에 있어서,

   상기 연료, 폐액 및 이러한 혼합물의 어느 것에 첨가제를 주입하는 첨가제 주입 라인과,

   상기 연료유량 검지수단, 상기 폐액유량 검지수단, 및 상기 주폐액 유량검지 수단의 어느 것의 유량검지수단으로부터의 유량신호에 기초하여, 상기 첨가제의 유량을 제어하는 첨가제 유량제어수단을 갖추고 있는

   것을 특징으로 하는 폐액을 처리하기위한 산업용 연소설비.
8. 청구항 1 내지 청구항 3 또는 청구항 6의 어느 한 항에 기재한 폐액을 처리하기위한 산업용 연소설비에 있어서,

   상기 연료, 폐액 및 이러한 혼합물의 어느 것에 첨가제를 주입하는 복수의 첨가제 주입라인을 갖추고,

   각 첨가제 주입라인은 각각 성질이 다른 첨가제를 주입 가능하게 설치되어 있는

   것을 특징으로 하는 폐액을 처리하기위한 산업용연소설비.
9. 청구항 1 내지 청구항 3 또는 청구항 6의 어느 한 항에 기재한 폐액을 처리하기위한 산업용 연소설비에 있어서,

   상기 폐액주입라인에는, 폐액중의 염류농도를 내리는 염류농도 감소수단이 설치되어 있는

   것을 특징으로 하는 폐액을 처리하기위한 산업용 연소설비.
10. 청구항 1 내지 청구항 3 또는 청구항 6의 어느 한 항에 기재한 폐액을 처리하기위한 산업용 연소설비에 있어서,

    상기 폐액주입라인에는 폐액중의 겔상 고형물을 당해 폐액 중에 분산시키는 폐액분쇄화 수단이 설치되어 있는

    것을 특징으로 하는 폐액을 처리하기위한 산업용 연소설비.
11. 청구항 1 내지 청구항 3 또는 청구항 6의 어느 한 항에 기재한 폐액을 처리하기위한 산업용연소설비에 있어서,

    유기화합물을 흡착한 활성탄 또는 탄화처리수단에서 배출되는 탄화물을 슬러리화 하기위한 슬러리화 수단이 설치되어 있는

    것을 특징으로 하는 폐액을 처리하기위한 산업용 연소설비.
12. 청구항 1 내지 청구항 3 또는 청구항 6의 어느 한 항에 기재한 폐액을 처리하기위한 산업용연소설비에 있어서,

    폐액 중에 존재하는 유해세균을 살균하는 살균수단, 제균하는 제균수단, 유해세균의 증식을 억제하는 억제수단, 유해세균이 폐액 중에 침입하는 것을 차단하는 차단수단, 및 폐액의 연소를 촉진하는 유용세균의 증식수단 중 어느 것의 수단을 갖추고 있는

    것을 특징으로 하는 폐액을 처리하기위한 산업용 연소설비.
13. 상기 청구항 1에 기재한 산업용연소설비를 이용하여 폐액을 처리하는 것을 특징으로 하는 산업용 연소설비를 이용한 폐액처리방법.
14. 상기 청구항 2에 기재한 산업용연소설비를 이용하여 폐액을 처리하는 것을 특징으로 하는 산업용 연소설비를 이용한 폐액처리방법.
15. 상기 청구항 3에 기재한 산업용연소설비를 이용하여 폐액을 처리하는 것을 특징으로 하는 산업용 연소설비를 이용한 폐액처리방법.
16. 상기 청구항 4에 기재한 산업용연소설비를 이용하여 폐액을 처리하는 것을 특징으로 하는 산업용 연소설비를 이용한 폐액처리방법.
17. 상기 청구항 5에 기재한 산업용연소설비를 이용하여 폐액을 처리하는 것을 특징으로 하는 산업용 연소설비를 이용한 폐액처리방법.
18. 상기 청구항 6에 기재한 산업용연소설비를 이용하여 폐액을 처리하는 것을 특징으로 하는 산업용 연소설비를 이용한 폐액처리방법.
19. 상기 청구항 7에 기재한 산업용연소설비를 이용하여 폐액을 처리하는 것을 특징으로 하는 산업용 연소설비를 이용한 폐액처리방법.
20. 상기 청구항 8에 기재한 산업용연소설비를 이용하여 폐액을 처리하는 것을 특징으로 하는 산업용 연소설비를 이용한 폐액처리방법.
21. 상기 청구항 9에 기재한 산업용연소설비를 이용하여 폐액을 처리하는 것을 특징으로 하는 산업용 연소설비를 이용한 폐액처리방법.
22. 상기 청구항 10에 기재한 산업용연소설비를 이용하여 폐액을 처리하는 것을 특징으로 하는 산업용 연소설비를 이용한 폐액처리방법.
23. 상기 청구항 11에 기재한 산업용연소설비를 이용하여 폐액을 처리하는 것을 특징으로 하는 산업용 연소설비를 이용한 폐액처리방법.
24. 상기 청구항 12에 기재한 산업용연소설비를 이용하여 폐액을 처리하는 것을 특징으로 하는 산업용 연소설비를 이용한 폐액처리방법.
25. 청구항 13 내지 청구항 24 중 어느 한 항에 기재된 산업용 연소설비를 이용한 폐액처리방법에 있어서, 상기 연료, 폐액 및 이러한 화합액의 어느 것에 첨가제를 주입할 경우에는, 첨가제로서 친유 친수균형, 친유기, 및 친수기 어느 것의 조성이 다른 복수의 계면활성제를 조합시켜서 이용하는

    것을 특징으로 하는 산업용 연소설비를 이용한 폐액처리방법.

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