KR100690022B1

KR100690022B1 - 중금속 오염 석탄재의 밀도별 제거 공정 및 그 시스템

Info

Publication number: KR100690022B1
Application number: KR1020040085312A
Authority: KR
Inventors: 김광제
Original assignee: 김광제
Priority date: 2004-10-25
Filing date: 2004-10-25
Publication date: 2007-03-09
Also published as: KR20060036232A

Abstract

본 발명은 화력 발전소 등에서 배출되는 폐기물 중 과다한 중금속을 함유하고 있는 석탄재를 제거하는 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 석탄재를 밀도별로 적층한 후 최하층에 적층된 과다한 중금속에 오염되어 있는 석탄재만을 선별적으로 제거하여 줌으로써 중금속 함량이 미비하거나 거의 없는 석탄재를 제공하여 보다 친환경적인 토양 개량제 등으로 재활용될 수 있도록 중금속 오염 석탄재의 밀도별 제거 공정 및 그 시스템을 제공하는데 그 주된 목적이 있다.

화력발전소, 밀도, 중금속, 토양 개량제, 플라이 애쉬, 바텀 애쉬,석탄재

Description

중금속 오염 석탄재의 밀도별 제거 공정 및 그 시스템{Removal process according to density of heavy metal polluted coal ashes and its system}

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중금속 오염 석탄재의 밀도별 제거 시스템에 관한 개략도,

도 2a 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중금속 오염 석탄재의 밀도별 제거 시스템의 밀도별 분리 수단의 'V' 형 진동 벨트부 및 수평 이송부를 나타낸 사시도,

도 2b 는 도 2 a 의 밀도별 분리 수단의 'V' 형 진동 벨트부 및 수평 이송부를 정면에서 나타낸 정면도,

도 3 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중금속 오염 석탄재의 밀도별 제거 공정을 단계별로 나타낸 블록도,

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10;원료 저장 수단 20;투입 수단

30;밀도별 분리 수단 40;1차 중금속 제거수단

50;성형 수단 60;분석수단

70;포장 수단 80;2 차 중금속 제거수단

90;반출 수단

본 발명은 화력 발전소 등에서 배출되는 폐기물 중 과다한 중금속을 함유하고 있는 석탄재를 제거하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 과다한 중금속에 오염되어 있는 석탄재만을 선별적으로 제거하여 줌으로써 중금속 함량이 미비하거나 거의 없는 석탄재를 제공하여 친환경적인 토양 개량제 등으로 재활용될 수 있는 중금속 오염 석탄재의 제거 공정 및 그 시스템에 관한 것이다.

현재, 화력 발전소, 열병합 발전소 등에서는 불규칙한 크기의 석탄을 대략 입경 30mm에서 분말도 5000㎠/g 의 상태로 분쇄하여 연소시킴으로써 화력을 증대시키고 있으며, 연소 후 발생된 연소 부산물인 석탄재를 입자의 굵기에 따라 바텀 애쉬(bottom-ash)와 플라이 애쉬(fly ash)로 구분하고 있다.

이러한 석탄재는 통상적으로 공지에 매립되어 왔으나 그 처리가 점차 어렵게 되자 이를 처리하기 위하여 재활용화 기술들에 대한 연구 개발이 활발히 진행되어 왔으며, 그 결과로 석탄재의 플라이 애쉬를 일반 포틀란트 시멘트와 혼합하여 고유동성과 저수화열의 특성을 갖는 플라이 애쉬 시멘트로 생산하고 있으나 화력 발전소 등에서 연간 발생되는 석탄재를 모두 수용하기에는 여전히 부족하여 대부분 인근 해안이나 매립장에 그대로 매립되는 실정이다. 이 때문에 석탄재를 퇴비화하려는 연구들이 시도되고 있으나 석탄재속에 다량 함유되어 있는 중금속을 효과적으로 제거하지 못하여 오히려 농작물이나 인체에 유해하게 나타나 매우 심각한 사회 문 제로 여겨지고 있다.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 석탄재를 밀도별로 적층한 후 최하층에 적층된 과다한 중금속에 오염되어 있는 석탄재만을 선별적으로 제거하여 줌으로써 중금속 함량이 미비하거나 거의 없는 석탄재를 제공하여 보다 친환경적인 토양 개량제 등으로 재활용될 수 있도록 중금속 오염 석탄재의 밀도별 제거 공정 및 그 시스템을 제공하는데 그 주된 목적이 있다.

뿐만 아니라, 2차적인 분석 수단 및 제거 수단을 갖추어 중금속이 오염된 석탄재를 보다 정밀하게 제거할 수 있는 중금속 오염 석탄재의 밀도별 제거 공정 및 그 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 중금속 오염 석탄재의 밀도별 제거 시스템은 배기가스와 함께 배출되어 과다한 중금속으로 오염된 석탄재를 제거하는 제거 시스템에 있어서, 소정 체적을 갖고 형성되어 석탄재 원료를 투입하는 원료 투입 수단;과 상기 원료 투입 수단으로 부터 적어도 두개 이상 설치되어 투입된 원료를 집진하는 집진 수단;과 상기 집진 수단 하측에 설치되어 석탄재가 밀도별로 적층되도록 하는 밀도별 분리 수단;과 상기 밀도별 분리 수단과 별도로 설치되되 상기 밀도별 분리 수단 말단부 하측에 설치되어 최하층에 적층된 고밀도의 석탄재를 제거하는 1차 제거수단;과 상기 밀도별 분리 수단 각각에 대해 하나의 이송 장치로 연결 설치되어 상기 이송 장치의 말단부를 통해 공급되는 석탄재를 소정 형태 로 성형하는 성형 수단;과 상기 성형 수단의 유출구로 부터 연결되어 있는 이송 장치에 인접되게 설치되어 유출된 석탄재를 채취 및 분석하는 2차 분석수단;과 상기 성형 수단의 이송 장치 말단에 위치하여 상기 2차 분석수단을 거친 석탄재를 단위 시간당 일정하게 포장하는 포장 수단;과 상기 포장 수단의 유출측에 인접되게 위치하여 상기 2 차 분석수단의 정보에 따라 포장된 석탄재를 제거하는 2 차 중금속 제거수단; 및 상기 포장 수단 말단으로 위치하여 상기 2 차 중금속 제거수단을 거친 포장된 석탄재를 반출하는 반출 수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중금속 오염 석탄재의 밀도별 제거 시스템의 구성을 첨부된 도면을 참조로 하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중금속 오염 석탄재의 밀도별 제거 시스템에 관한 개략도이고, 도 2a 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중금속 오염 석탄재의 밀도별 제거 시스템의 밀도별 분리 수단의 V자 진동 벨트부 및 수평 이송부를 나타낸 사시도이고, 도 2b 는 도 2a 의 밀도별 분리 수단의 V자 진동 벨트부 및 수평 이송부를 정면에서 나타낸 정면도이다.

도 1 에서와 같이 본 발명에 따른 중금속 오염 석탄재의 밀도별 제거 시스템(1)은 소정 체적을 갖고 형성되어 석탄재 원료를 저장하는 원료 저장 수단(10)을 구비하고, 이러한 원료 저장 수단(10)으로 부터 원료를 공급받아 투입하는 적어도 하나 이상의 투입 수단(20)을 설치한다. 여기서의 투입 수단(20)은 통상적인 집진 시설에 사용되는 호퍼를 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 투입 수단(20) 하측에 석탄재가 밀도별로 적층되도록 하는 밀도별 분리 수단(30)을 설치한다. 즉, 도 2a 및 도 2b 에서와 같이 밀도별 분리 수단(30)은 집진 수단(20) 하측으로 부터 소정 길이 만큼 적어도 하나 이상의 'V' 형 진동벨트부(A)가 형성되고, 'V' 형 진동벨트부(A) 말단으로 소정 높이의 수평 이송부(B)를 수평되게 설치한다. 'V' 형 진동벨트부(A)는 'V' 형 형태로 소정 각도를 갖고 기울어진 한쌍의 롤러(36)와 이러한 롤러(36)에 의해 이송되는 진동 밸트로 구성하는 것이 바람직하며 석탄재가 진동에 의해 하부에서 부터 밀도별로 적층되게 되면 자연스럽게 중금속 함량이 큰 석탄재는 하강하여 기준치(통상적인 중금속 오염 기준치) 이상의 적층부를 이루는데 본 발명에서는 이를 최하층(b)라고 정의하며, 최하층(b) 상측으로 기준치 이내의 적층부를 형성하는 것을 기준층(a)으로 정의한다. 수평 이송부(B)는 'V'형 진동벨트부(A) 말단부에 설치되되 그 높이는 최소한 최하층(b) 이상으로 하여 설치하는 것이 매우 바람직하다.

한편, 밀도별 분리 수단(30)과 별도로 밀도별 분리 수단(30) 말단부 하부 최하층(b)에 적층된 고밀도의 중금속을 함유하는 석탄재를 1차적으로 제거하는 1차 중금속 제거수단(40)을 설치한다.

이와 같은 밀도별 분리 수단(30) 각각은 하나의 이송 장치(46)로 연결 설치하며, 이러한 이송 장치(46)의 말단부를 통해 공급되는 석탄재를 소정 형태로 성형하는 성형 수단(50)을 구비한다.

한편, 성형 수단(50)의 유출구로 부터 연결되어 있는 이송 장치(51)에 인접되게 설치되어 유출된 석탄재를 채취 및 분석하는 분석수단(60)을 구비한다. 여기서 사용되는 분석 수단(60)은 통상적으로 지질학에 사용되고 있는 중금속 분석 장 치를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 성형 수단의 이송 장치(51) 말단에 분석수단(60)을 거친 석탄재를 단위 시간당 일정하게 포장하는 포장 수단(70)을 구비한다.

그리고, 포장 수단(70)의 유출측에 인접되게 위치하여 분석수단(60)의 정보에 따라 포장된 석탄재를 제거하는 2 차 중금속 제거수단(80)을 구비한다. 이러한 포장 수단(70) 말단으로 위치하여 2 차 중금속 제거수단(80)을 거친 포장된 석탄재를 반출하는 반출 수단(90)을 구비한다.

도 3 에서와 같이 각 제거 공정을 각 단계별로 하여 개조식으로 설명하면 다음과 같다.

1) 원료 저장 단계(S100)

석탄재 원재료를 화력 발전소로 부터 수송 차량에 담아 원료 저장 탱크 (10)에 저장하는 단계로서 석탄재 원료를 포집하는 단계이다. 이 때 포집되는 석탄재의 입도는 1 ~ 2 mm 이다.

2) 투입 단계(S110)

상기 원료 저장 단계(S100)에서 저장된 원료를 적어도 하나 이상의 호퍼(21,22,23,24,25; 도 1 참조)에 투입하는 단계이다.

3) 밀도별 분리 단계(S120)

상기 투입 단계(S110)로 부터 유출되는 석탄재를 밀도에 따라 분리 적층되도록 하는 단계이다. 즉, 상기 투입 단계(S110)에서 투입된 석탄재는 투입 수단(20; 도 1참조) 저면에 놓인 'V'형 진동 밸트로 이루어진 밀도별 분리 수단(30; 도 1 참 조)에 낙하하게 되고 이렇게 낙하한 석탄재는 진동 밸트가 작동함에 따라 밀도가 큰 입자부터 하부로 낙하되면서 밀도에 따른 적층이 이루어지게 되어 결국 하부에서 부터 시작하여 밀도가 큰 최하층(b)과 밀도가 기준치(통상적인 중금속 오염 기준치) 이하인 기준층(a)으로 구분되면서 분리가 이루어 진다.

4) 1차 중금속 제거 단계(S130)

상기 밀도별 분리 단계(S120)를 통해 최하층에 적층된 고밀도 석탄재를 제거하는 단계이다. 즉, 도 2a 및 도 2b 에서와 같이 'V'형 진동벨트부(A)에 의해 석탄재는 계속해서 이송되다가 그 말단부에 도달하게 되면 소정 간격을 두고 개구되거나 미리 개구되어 있는 각각의 1차 중금속 제거 수단(41,42,43,44,45; 도 1 참조)에 의해 최하층(b)에 위치한 큰 밀도를 갖는 석탄재만이 배출 또는 제거되게 된다. 동시에 상측에 적층된 중금속 함량이 적거나 없는 저밀도의 기준층(a)은 수평 이송부(B)를 따라 계속 이송되게 되어 중금속 함량이 큰 석탄재가 1차적으로 제거되게 된다.

5) 성형 단계(S140)

상기 1 차 중금속 제거단계(S130)를 거친 후 유출된 석탄재가 비산되는 것을 방지하기 위해 이들을 하나로 포집하여 소정 형태로 성형하는 단계이다.

6) 분석 단계(S150)

상기 성형 단계(S140)를 거친 후 유출된 석탄재를 단위 시간당 채취하여 별도 설치된 분석 장치를 통하여 중금속 함량 여부를 분석하는 단계이다.

7) 포장 단계(S160)

상기 분석단계(S150)를 거친 성형된 석탄재를 중금속 함량 정보 및 제품 정보가 기록된 바코드가 부착된 포장 상자(71; 도 1 참조)에 포장하는 단계이다.

8) 2 차 중금속 제거단계(S170)

상기 포장 단계(S160)를 거친 포장된 석탄재를 상기 분석단계(S150)에서 바코드에 기록된 단위 시간당 검출된 중금속 함량 정보에 따라 기준 함량을 초과하는 포장된 석탄재를 2차적으로 제거하는 단계이다. 즉, 1차 중금속 제거단계(S130)에서 미처 제거되지 않은 중금속이 함유된 석탄재를 다시한번 제거할 수 있다.

9) 반출 단계(S180)

상기 2 차 중금속 제거단계(S170)를 거쳐 기준치 이하의 중금속을 함유하고 있는 석탄재만을 외부로 반출하는 단계이다.

위와 같은 각 단계를 거친 석탄재는 원료로부터 중금속을 다량 함유하고 있는 석탄재가 제거된 것이다. 이렇게 중금속이 함량이 미비한 석탄재는 화학적으로 알카리성을 갖고 있으므로 산성을 갖는 토양에 토양 개량제로서 사용이 가능하다.

한편, 본 명세서에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

전술한 바와 같은 구성 및 작용을 갖는 본 발명에 따른 중금속 석탄재의 밀 도별 제거 공정 및 그 시스템을 통해 과다한 중금속을 함유하고 있는 석탄재를 입도별로 더욱 미세하게 제거할 수 있어 그로 부터 얻어진 석탄재를 통해 토양 개량 등 친환경적인 활용이 가능하게 되는 보다 탁월한 효과를 얻을 수 있다.

Claims

배기가스와 함께 배출되어 과다한 중금속으로 오염된 석탄재를 제거하는 제거 공정에 있어서,

석탄재 원료를 투입하여 원료 저장 탱크에 저장하는 원료 저장 단계(S100);와

상기 원료 저장 단계(S100)에서 저장된 원료를 투입하는 투입 단계(S110);와

상기 투입 단계(S110)로 부터 유출되는 석탄재를 밀도에 따라 분리 적층되도록 하는 밀도별 분리 단계(S120);와

상기 밀도별 분리 단계(S120)를 통해 최하층에 적층된 고밀도 석탄재를 제거하는 1차 중금속 제거 단계(S130);와

상기 1 차 중금속 제거 단계(S130)를 거친 후 유출된 석탄재를 하나로 포집하여 소정 형태로 성형하는 성형 단계(S140);와

상기 성형 단계(S140)를 거친 후 성형된 석탄재를 단위 시간당 채취하여 별도 설치된 분석 장치를 통하여 중금속 함량 여부를 분석하는 분석 단계(S150) ;와

상기 분석 단계(S150)를 거친 후 성형된 석탄재를 중금속 함량 정보 및 제품 정보가 기록된 바코드가 부착된 포장 상자(71)에 포장하는 포장 단계(S160);와

상기 포장 단계(S160)를 거친후 포장된 석탄재를 상기 분석단계(S150)에서 단위 시간당 검출된 중금속 함량 정보에 따라 기준 함량을 초과하는 포장된 석탄재를 제거하는 2 차 중금속 제거단계(S170);및

상기 2 차 중금속 제거단계(S160)를 거쳐 기준치 이하의 중금속을 함유하고 있는 석탄재를 외부로 반출하는 반출단계(S180)로 이루어진 것을 특징으로 하는 중금속 오염 석탄재의 밀도별 제거 공정.
배기가스와 함께 배출되어 과다한 중금속으로 오염된 석탄재를 제거하는 제거 시스템에 있어서,

소정 체적을 갖고 형성되어 석탄재 원료를 저장하는 원료 저장 수단(10);과

상기 원료 저장 수단(10)으로 부터 적어도 하나 이상 설치되어 원료를 투입하는 투입 수단(20);과

상기 투입 수단(20) 하측에 설치되어 석탄재가 밀도별로 적층되도록 하는 밀도별 분리 수단(30);과

상기 밀도별 분리 수단(30)과 별도로 설치되되 상기 밀도별 분리 수단(30) 말단부 하측에 설치되어 최하층에 적층된 고밀도의 석탄재를 제거하는 1차 중금속 제거수단(40);과

상기 밀도별 분리 수단(40) 각각에 대해 하나의 이송 장치(46)로 연결 설치되어 상기 이송 장치(46)의 말단부를 통해 공급되는 석탄재를 소정 형태로 성형하는 성형 수단(50);과

상기 성형 수단(50)의 유출구로 부터 연결되어 있는 이송 장치(51)에 인접되게 설치되어 유출된 석탄재를 채취 및 분석하는 분석수단(60);과

상기 성형 수단(50)의 이송 장치(51) 말단에 위치하여 상기 분석수단(60)을 거친 석탄재를 단위 시간당 일정하게 포장하는 포장 수단(70);과

상기 포장 수단(70)의 유출측에 인접되게 위치하여 상기 분석수단(60)의 정보에 따라 포장된 석탄재를 제거하는 2 차 중금속 제거수단(80); 및

상기 포장 수단(70) 말단으로 위치하여 상기 2 차 중금속 제거수단(80)을 거친 포장된 석탄재를 반출하는 반출 수단(90)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 중금속 오염 석탄재의 밀도별 제거 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 밀도별 분리 수단(30)은 상기 집진 수단(20) 하측으로 부터 소정 길이 만큼 적어도 하나 이상의 'V'형 진동 벨트부가 형성되고, 상기 'V'형 진동 벨트부 말단부의 소정 높이로 수평되게 형성된 수평 이송부가 형성된 것을 특징으로 하는 중금속 오염 석탄재의 밀도별 제거 시스템.