KR100779879B1

KR100779879B1 - 유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 분진의 재순환처리 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100779879B1
Application number: KR1020050104901A
Authority: KR
Inventors: 배종호; 유영환; 김충근; 최종서; 신상운; 황태원; 박승철; 최석모
Original assignee: 한국수력원자력 주식회사; 현대로템 주식회사
Priority date: 2005-11-03
Filing date: 2005-11-03
Publication date: 2007-11-28
Also published as: KR20070047965A; EP1952062A1; WO2007052919A1; US20080282943A1

Abstract

본 발명은 분진의 재순환 처리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 유해폐기물 특히 방사성폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생하는 분진을 슬러리 형태로 제조하고 기존 용융로 내로 재순환하여 처리하는 유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 분진의 재순환 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.

유해폐기물, 방사성폐기물, 분진, 슬러리, 재순환, 용융, 유리고화

Description

유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 분진의 재순환 처리 장치 및 방법 { DUST RECYCLING AND RE-TREATING SYSTEM AND METHOD FOR THE DUST GENERATED FROM HAZARDOUS WASTE MELTING PROCESS }

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 분진의 재순환 처리장치의 구조를 개략적으로 도시한 구조도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 분진의 재순환 처리방법을 도시한 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 집진부, 12 : 하우징,

14 : 로타리밸브, 20 : 분진이송부,

22 : 이송스크류, 24 : 제1연결배관,

30 : 분진계량부, 32 : 계량호퍼,

34 : 제1조절밸브, 36 : 토출배관,

40 : 슬러리제조부, 42 : 제조호퍼,

44, 64, 82 : 교반기, 46 : 제1토출밸브,

50 : 슬러리이송부, 52 : 이송펌프,

53 : 제2연결배관, 54 : 제3연결배관,

55 : 제2조절밸브, 56 : 제3조절밸브,

57 : 제4조절밸브, 58 : 제1리턴배관,

59 : 제1리턴밸브, 60 : 슬러리저장부,

62 : 저장호퍼, 66 : 제2토출밸브,

70 : 슬러리투입부, 72 : 투입펌프,

73 : 제4연결배관, 74 : 제5연결배관,

75 : 제5조절밸브, 76 : 제6조절밸브,

78 : 질소분사장치, 80 : 슬러리예비저장부,

81 : 예비저장호퍼, 83 : 제6연결배관,

84 : 제7연결배관, 85 : 제2리턴배관,

86 : 제3토출밸브, 87 : 제4토출밸브,

88 : 제7조절밸브, 89 : 제2리턴밸브,

90 : 용융로, 100 : 용수공급배관,

102 : 용수조절밸브,

S10 : 집진단계, S20 : 분진이송단계,

S30 : 분진계량단계, S40 : 슬러리제조단계,

S50 : 슬러리이송단계, S60 : 슬러리저장단계,

S70 : 슬러리투입단계, S80 : 슬러리예비저장단계.

일반적인 폐기물 소각로 또는/및 용융로 시설과 같이, 유해폐기물을 소각·용융(유리고화 처리 등)처리할 경우에는 발생 배기체 내에 미연탄소, 회, 중금속 입자 등의 고체상 및 액체상 입자들이 포함되어 있다.

이들 미립자(분진)를 처리하기 위하여 우선 배기체 내 가스상 물질과 분리하여 집진하게 되는데, 이때 고온세라믹필터 등 집진장치에서 포집되어 발생하는 소각잔재, 즉 분진(바닥재 및 비산재)은 2차폐기물로써 별도의 처리가 필요하다.

특히 방사성폐기물 처리시 발생하는 분진내에는 방사능이 함유되어 있으므로, 일반적인 매립처분은 곤란하며 별도의 고화처리가 필요하다.

유해폐기물의 경우에도 분진내의 각종 중금속 등 유해성분의 용출에 의한 환경오염 때문에 적절한 고화처리가 수행되어야 한다.

고화처리방법으로는 시멘트고화, 파라핀고화 등이 있으나, 각각 공정상의 수분함유에 따른 파손, 부피저감 측면 및 고화체 자체의 물리적 견고성, 침출율 면에서 불리하다.

발생분진을 안정화시키기면서 동시에 충분한 감용화를 얻기 위해서는 용융고화법으로써, 유리고화방법이 적절하다.

종래 방사성폐기물 소각·용융처리장치 및 방법에 대해서는 공개특허공보 공 개번호 제2001-26585호 및 공개특허공보 공개번호 제2003-94612호에 잘 나타나 있다.

그러나, 기존에는 발생된 분진을 별도로 고화처리하거나 밀봉저장함으로써 해당 용융설비의 감용성을 떨어뜨리고 장기관리가 어려운 문제가 있었다.

특히, 방사성폐기물의 처리시 발생하는 분진의 경우, 분진의 비산성 등으로 인하여 취급에 어려움이 많다. 분진을 처리하기 위해서는 별도의 처리설비가 필요한데, 이는 비용의 증가와 관련장치의 복잡성을 초래할 뿐만 아니라 분진을 기존의 시멘트고화처리 등으로 수행할 경우 침출 안전성과 부피감용 측면에서 경제성이 매우 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 유해폐기물 특히 방사성폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생하는 분진을 수거하여 슬러리 형태로 제조 및 이송함으로써, 분진을 용융고화처리 가능한 용융로 내로 재순환 처리하여 해당설비의 감용비를 높이고 유해분진을 별도로 처리하지 않도록 하며 또한 기존 용융설비를 통하여 안전한 고화체 형태로 전환함으로써 안전성과 경제성을 높일 수 있는 유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 분진의 재순환 처리 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 분진의 재순환 처리 장치는, 유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생 한 배기체로부터 분진을 분리하고 포집하는 분진포집장치와; 상기 분진포집장치로부터 포집된 분진을 용수와 혼합하여 슬러리를 제조하는 슬러리제조장치와; 상기 슬러리제조장치에 의해 제조된 슬러리를 기존 용융로에 투입하여 처리하는 슬러리처리장치를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 분진의 재순환 처리방법은, 유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 배기체로부터 분진을 분리하고 포집하는 집진단계와; 분진과 용수를 혼합하여 슬러리(slurry)를 제조하는 슬러리제조단계와; 슬러리를 기존 용융로에 투입시키는 슬러리투입단계로 이루어진다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 분진의 재순환 처리장치의 구조를 개략적으로 도시한 구조도이다.

본 발명은 기본적으로 분진을 슬러리로 제조하여 기존 용융로에 투입하여 처리하는 것으로써, 크게 유해폐기물(특히, 방사성폐기물)의 소각·용융처리설비에서 발생한 배기체로부터 분진을 분리하고 포집하는 분진포집장치와, 상기 분진포집장치로부터 포집된 분진을 용수와 혼합하여 슬러리를 제조하는 슬러리제조장치와, 상기 슬러리제조장치에 의해 제조된 슬러리를 기존 용융로에 투입하여 처리하는 슬러리처리장치로 이루어진다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 분진포집장치는 집진부(10)와, 분진이송부(20)와, 분진계량부(30)로 이루어지고, 상기 슬러리제조장치는 슬러리제조부(40)와, 슬러리이송부(50)로 이루어지며, 상기 슬러리처리장치는, 슬러리저장부(60)와 슬러리투입부(70)와, 질소분사장치(78)와 용융로(90)를 포함하여 이루어진다.

이때, 슬러리예비저장부(80)를 더 포함하여 이루어지도록 함이 바람직하다.

상기 집진부(10)는, 배기체로부터 분진을 분리하고 포집하는 장치로써, 하우징(12)과 집진필터(미도시)와 역세정장치(미도시)와 로타리밸브(14)로 이루어진다.

상기 하우징(12)은 분진이 잘 모아지도록 하기 위하여 깔때기 형상으로 이루어져 있고, 상기 집진필터는 세라믹 소재 필터, 여과포 집진필터, 금속필터 등이 사용된다.

상기 필터들에 형성된 기공을 통하여 가스는 빠져 나가고, 분진은 충돌, 차단, 확산 등의 메커니즘으로 필터 표면에 부착되었다가 상기 역세정장치의 작동에 의해 즉 압축공기 등에 의한 주기적인 역세정(declogging)에 의하여 상기 하우징(12)으로 수거된다.

수거된 분진은 상기 하우징(12) 하부에 장착되는 상기 로타리밸브(14)를 통하여 상기 분진이송부(20)로 이동된다.

상기 분진이송부(20)는 상기 집진부(10)에 의해 모아진 분진을 상기 분진계량부(30)로 이송하는 장치로써, 이송스크류(22)와 제1연결배관(24)으로 이루어진다.

상기 이송스크류(22)는 모터에 의해 작동되며, 상기 제1연결배관(24)은 상기 이송스크류(22)와 상기 분진계량부(30)를 연계하고 있다.

상기 분진계량부(30)는, 상기 분진이송부(20)에서 이송된 분진을 계량(計量) 즉, 분진의 양을 측정하는 장치로써, 계량호퍼(32)와 제1조절밸브(34)와 교반기(미도시)와 토출배관(36)으로 이루어진다.

상기 계량호퍼(32)는 상기 분진이송부(20)로부터 이송된 분진을 저장하는 저장고 역할을 하고, 상기 계량호퍼(32)에는 로드셀(미도시)이 장착되어 분진의 양을 측정하며, 상기 교반기는 모터에 의해 상기 계량호퍼(32)에 저장되는 분진을 휘젓는다.

상기 제1조절밸브(34)는 상기 계량호퍼(32)의 하단에 장착되며, 상기 제1조절밸브(34)를 개방하여 적정량의 분진 즉, 슬러리 제조에 필요한 최대 설정값 이하의 분진을 분진발생량의 변동에 관계없이 상기 토출배관(36)을 통하여 상기 슬러리제조부(40)로 투입함으로써 슬러리농도를 조절할 수 있다.

다시 말하면, 분진발생량이 일정하지 않더라도 처리 가능한 슬러리 농도범위를 설정함으로써, 적정 슬러리 농도범위 내에서는 분진발생량의 변동에 관계없이 미리 설정된 최대 분진량 이하의 범위에서 분진을 상기 슬러리제조부(40)로 투입시킨다.

이렇게 함으로써, 항상 상기 슬러리제조부에 투입될 최대 분진량 이하로 분진을 투입시킬 수 있어, 적정한 농도범위 내에서 슬러리를 쉽게 제조할 수 있다.

상기 슬러리제조부(40)는, 상기 분진계량부(30)로부터 투입된 분진과 용수를 혼합하여 슬러리(slurry)를 제조하는 장치로써, 제조호퍼(42)와 교반기(44)와 제1 토출밸브(46)와 로드셀(미도시)과 수위계(미도시) 등으로 이루어진다.

상기 제조호퍼(42)는 상기 분진과 용수를 담는 역할을 하고, 로드셀은 상기 제조호퍼(42)에 장착되어 슬러리의 양을 측정하며, 상기 수위계는 다중성(Redundancy)의 개념에 따라 상기 로드셀을 보완하여 상기 제조호퍼(42)에 담수되는 용수 및 슬러리의 양을 측정한다.

또한, 상기 교반기(44)는 모터에 의해 상기 제조호퍼(42)에 저장되는 분진과 용수를 휘저어 혼합되도록 하고, 상기 제1토출밸브(46)는 상기 제조호퍼(42)의 하단에 장착되어 개폐함으로써, 상기 슬러리이송부(50)와 연결한다.

이때, 상기 용수공급을 위한 용수공급배관(100)이 상기 제조호퍼(42)에 직접 연결되도록 할 수도 있으나, 후술하는 바와 같이 상기 용수공급배관(100)은 상기 슬러리이송부(50)의 제2연결배관(53)에 장착되도록 함이 바람직하다.

상기 용수공급량은 항상 일정량을 설정하여 공급한다.

분진량은 연소조건, 폐기물 투입처리율 등에 따라 발생량이 변할 수 있으나, 처리 가능한 슬러리농도 범위를 설정하면 이 범위 내에서는 분진발생량의 변동에 관계없이 슬러리 제조처리가 가능하다.

또한 방사성슬러리의 취급시 이 계통의 유지보수를 위하여 작업자가 접근하여야 할 경우에는, 방사성피폭관리 측면에서 제조한 방사성슬러리를 상기 슬러리저장부(60)로 이송한다.

상기 슬러리이송부(50)는 상기 슬러리제조부(40)로부터 제조된 슬러리를 다이아프램펌프 등과 같은 이송펌프(52)를 사용하여 상기 슬러리저장부(60)로 이송시 키는 장치로써, 이송펌프(52)와 제2,3연결배관(53,54)과 제2,3,4조절밸브(55,56,57) 등으로 이루어진다.

상기 이송펌프(52)는 다중성(redundancy)의 개념적용에 따라 2개 이상 배치함이 바람직하다.

상기 이송펌프(52)의 전후에는 각각 제2,3조절밸브(55,56)가 장착되고, 상기 이송펌프(52)의 전방에 장착되는 제2조절밸브(55)는 상기 슬러리제조부(40)의 제1토출밸브(46)와 제2연결배관(53)에 의해 연결되고, 상기 이송펌프(52)의 후방에 장착되는 제3조절밸브(56)는 제3연결배관(54)에 의해 상기 슬러리저장부(60)와 연결되며, 상기 제3연결배관(54)에는 제4조절밸브(57)가 장착된다.

이때, 상기 제2연결배관(53)에는 상기 용수공급배관(100)이 장착되고, 상기 제3연결배관(54)에는 상기 슬러리제조부(40)의 제조호퍼(42)의 상단과 연결되는 제1리턴배관(58)이 상기 제4조절밸브(57)와 이송펌프(52) 사이에 장착되도록 함이 바람직하다.

또한, 상기 용수공급배관(100)에는 용수조절밸브(102)가 장착되고, 상기 제1리턴배관(58)에는 제1리턴밸브(59)가 장착된다.

상기 제1리턴배관(58)은 슬러리 제조시 균질하게 분진과 용수를 효과적으로 혼합하는데 사용된다.

즉, 슬러리 제조 초기에는 주로 상기 제조호퍼(42)에 장착된 교반기(44)에 의하여 분진과 용수를 혼합하지만, 어느 정도 섞이게 되면, 제1토출밸브(46)와 제2조절밸브(55)와 제3조절밸브(56)와 제1리턴밸브(59)만을 개방한 상태에서, 이송펌 프(52)를 작동함으로써 슬러리가 제조호퍼(42)와 제2연결배관(53)과 제1리턴배관(58)의 사이에서 펌프압력에 의하여 순환하면서 균질한 슬러리를 제조할 수 있다.

슬러리가 충분히 균질하게 혼합제조 되면, 이 상태에서 제4조절밸브(57)를 개방한 후 제1리턴밸브(59)를 폐쇄함으로써 이송될 수 있도록 한다.

또한 제1리턴배관(58) 상에는 내부를 볼 수 있는 투명배관을 일부 장착하여 육안으로 살피거나 카메라를 설치하여 관찰함으로써, 슬러리의 혼합상태 및 이송상황을 파악할 수 있다.

상기 슬러리저장부(60)는, 상기 슬러리이송부(50)로부터 이송된 슬러리를 저장하는 장치로써, 저장호퍼(62)와 교반기(64)와 제2토출밸브(66)와 로드셀과 수위계 등으로 이루어진다.

상기 저장호퍼(62)는 슬러리를 저장하는 역할을 하고, 상기 교반기(64)는 상기 슬러리에 장착되어 상기 저장호퍼(62) 내부에 저장된 슬러리 내 고형물의 침전을 방지하도록 하기위해 상기 슬러리를 휘저어 준다.

상기 저장호퍼(62)의 하단에는 제2토출밸브(66)가 장착되어 상기 슬러리투입부(70)와 연통시키거나 차단시킨다.

상기 로드셀은 상기 저장호퍼(62)에 장착되어 상기 저장호퍼(62)에 저장되는 슬러리의 양을 측정하고, 상기 수위계는 다중성(Redundancy)의 개념에 따라 상기 로드셀을 보완하여 상기 저장호퍼(62)에 담수되는 슬러리의 양을 측정한다.

상기 저장호퍼(62)에 저장된 슬러리가 용융로(90)에 투입할 상태가 되면, 상기 제2토출밸브(66)를 개방하여 슬러리를 상기 슬러리투입부(70)로 보낸다.

또한, 방사성슬러리의 취급시 이 계통의 유지보수를 위하여 작업자가 접근하여야 할 경우, 방사선피폭관리 측면에서 저장된 방사성슬러리를 상기 슬러리예비저장부(80)로 이송한다.

상기 슬러리투입부(70)는, 상기 슬러리저장부(60)에 저장된 슬러리를 용융로(90)에 정량 투입시키는 장치로써, 투입펌프(72)와 제4,5연결배관(73,74)과 제5,6조절밸브(75,76)로 이루어진다.

상기 투입펌프(72)는 튜브펌프나 모노펌프 등으로 이루어지고, 상기 이송펌프(52)와 같이 다중성(redundancy)의 개념적용에 따라 2개 이상 배치함이 바람직하다.

상기 투입펌프(72)의 전후에는 각각 제5,6조절밸브(75,76)가 장착되고, 상기 투입펌프(72)의 전방에 장착되는 제5조절밸브(75)는 상기 슬러리저장부(60)의 제2토출밸브(66)와 상기 제4연결배관(73)에 의해 연결되고, 상기 투입펌프(72)의 후방에 장착되는 제6조절밸브(76)는 상기 제5연결배관(74)에 의해 상기 용융로(90)와 연결된다.

이때, 상기 슬러리투입부(70)의 제5연결배관(74) 끝단에는 질소를 분사하는 상기 질소분사장치(78)가 장착됨이 바람직하다.

이는, 상기 용융로(90)로부터의 열기의 역류나 고형물 슬러리의 침전 등에 의한 배관 막힘을 방지하기 위한 것으로써, 상기 질소분사장치(78)를 이용하여 질소를 분사시킴으로써 배관 막힘을 방지할 수 있다.

상기 용융로(90)는 분진 및 폐기물을 용융처리하는 장치로써, 유리고화용융 로임이 바람직하다.

상기 슬러리예비저장부(80)는, 상기 슬러리저장부(60)와 연계되어 슬러리를 임시로 저장하는 장치로써, 일측이 상기 슬러리저장부(60)에 연결되고, 타측이 상기 슬러리이송부(50)에 연결된다.

상기 예비저장호퍼(81)와 교반기(82)와 제6,7연결배관과 제2리턴배관(85)과 제3,4토출밸브(86,87)와 제7조절밸브(88)와 제2리턴밸브(89) 등으로 이루어진다.

상기 예비저장호퍼(81)는 상기 슬러리저장부(60)의 저장호퍼(62)에 저장된 슬러리를 임시 저장하는 저장고 역할을 하는 것으로써, 상기 예비저장호퍼(81)는 상기 저장호퍼(62)보다 높이가 낮게 배치되어 슬러리가 상기 저장호퍼(62)로부터 자연낙하에 의하여 이송되도록 함이 바람직하다.

또한, 상기 예비저장호퍼(81) 내부에는 교반기(82)가 장착되어, 슬러리를 계속적으로 휘저어 주어 슬러리가 침전되는 것을 방지한다.

상기 예비저장호퍼(81)는 상기 제6연결배관(83)에 의해 상기 슬러리저장부(60)의 제2토출밸브(66)와 연결되고, 상기 제7연결배관(84)에 의해 상기 슬러리저장부(60)의 상부와 연결된다.

이때, 상기 제6연결배관(83)에는 제7조절밸브(88)가 장착되고, 상기 제7연결배관(84)에는 제3토출밸브(86)가 장착되도록 함이 바람직하다.

상기 제6연결배관(83)과 제7조절밸브(88)는 상술한 바와 같이, 상기 슬러리저장부(60)에 방사성슬러리가 저장된 경우, 이를 예비저장호퍼(81)에 이송시키기 위한 장치이다.

그리고, 상기 제7연결배관(84)과 제3토출밸브(86)는, 상기 저장호퍼(62)에 저장되는 슬러리가 과잉되어 넘침(overflow)이 발생한 경우에, 넘친 슬러리를 상기 예비저장호퍼(81)에 이송하기 위한 장치이다.

상기 예비저장호퍼(81)의 하부에는 상기 제4토출밸브(87)가 장착되고, 상기 제4토출밸브(87)는 상기 제2리턴배관(85)에 의해 상기 슬러리이송부(50)의 제2연결배관(53)과 연결된다.

이때, 상기 제2리턴배관(85)에는 상기 제2연결배관(53) 가까이에 제2리턴밸브(89)가 장착되도록 함이 바람직하고, 상기 제2리턴배관(85)은 상기 용수공급배관(100) 후방에 배치되도록 함이 바람직하다.

본 발명에는 제어부(미도시)가 장착되어 상술한 구성요소들을 각각 제어하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 분진의 재순환 처리방법을 도시한 순서도이다.

본 발명의 분진의 재순환 처리방법은 기본적으로 집진단계(S10)와 슬러리제조단계(S40)와 슬러리투입단계(S70)로 이루어진다.

상기 집진단계(S10)과 상기 슬러리제조단계(S40) 사이에는 분진이송단계(S20) 또는/및 분진계량단계(S30)가 더 추가되고, 상기 슬러리제조단계(S40)와 상기 슬러리투입단계(S70) 사이에는 슬러리이송단계(S50) 또는/및 슬러리저장단계(S60)가 더 추가됨이 바람직하다.

또한, 슬러리예비저장단계(S80)를 더 포함하여 이루어짐이 바람직하다.

상기 집진단계(S10)는 상술한 상기 집진부(10)를 이용하여 배기체로부터 분진을 분리하고 포집하는 단계이고, 상기 분진이송단계(S20)는 상기 분진이송부(20)를 이용하여 분진을 이송하는 단계이며, 상기 분진계량단계(S30)는 상기 분진계량부(30)를 이용하여 분진을 계량(計量)하는 단계이다.

상기 분진계량단계(S30)는, 분진발생량이 일정하지 않더라도 처리가능한 슬러리 농도범위를 설정함으로써, 슬러리 농도범위 내에서 분진발생량의 변동에 상관없이 즉 분진발생량에 상관없이 미리 설정된 최대 분진량 이하의 범위에서 분진을 언제든지 상기 슬러리제조단계(S40)로 보낸다.

상기 슬러리제조단계(S40)는 상기 슬러리제조부(40)를 이용하여 분진과 용수를 혼합하여 슬러리(slurry)를 제조하는 단계이고, 상기 슬러리이송단계(S50)는 상기 슬러리이송부(50)를 이용하여 슬러리를 이송시키는 단계이며, 상기 슬러리저장단계(S60)는 상기 슬러리저장부(60)를 이용하여 이송된 슬러리를 저장하는 단계이며, 상기 슬러리투입단계(S70)는 상기 슬러리투입부(70)를 이용하여 저장된 슬러리를 용융로(90)에 투입시키는 단계이며, 상기 슬러리예비저장단계(S80)는 상기 슬러리저장단계(S60)에서 저장된 슬러리를 임시적으로 저장하는 단계이다.

이때, 상기 슬러리제조단계(S40)에서 슬러리농도 처리가능범위는, 예를 들어 80kg 용수공급시 슬러리의 용수함량비가 80wt%이상이 적정 슬러리농도일 경우 1회시 최대 처리 분진량은 20kg에 해당한다.

즉, 상기 분진계량단계(S30)에서 분진을 설정된 최대 처리량 이하의 범위로 상기 슬러리제조단계(S40)로 보내고 상기 슬러리제조단계(S40)는 분진과 용수를 혼합하여 슬러리를 제조한다.

이때, 용수량은 일정하게하고 상기 분진계량단계(S30)에서 상기 슬러리제조단계(S40)로 보내는 분진의 양에 따라 조절함으로써, 슬러리의 농도조절 및 제어를 쉽게 할 수 있다.

상기 슬러리이송단계(S50)는, 슬러리의 혼합상태가 균질하게 이루어졌는가(S55)를 측정하여 불균질하게 이루어졌으면 즉 설정값 미만이면 상기 슬러리를 상기 슬러리제조단계(S40)로 리턴시키고, 균질하게 이루어졌으면 즉 설정값 이상이면 상기 슬러리를 상기 슬러리저장단계(S60)로 이송시킨다.

상기 슬러리저장단계(S60)에서는 상술한 바와 같이, 유지보수를 위한 작업자의 외부입력이 있는가(S65)를 측정하여 외부입력이 있으면 저장된 슬러리를 상기 슬러리예비저장단계(S80)로 이송시키고, 외부입력이 없으면, 상기 슬러리투입단계(S70)로 이송시킨다.

이때, 상기 슬러리저장단계(S60)에서는 상술한 바와 같이, 슬러리가 과잉 저장되었는가를 측정하여 과잉 저장되었으면 과잉량을 상기 슬러리예비저장단계(S80)로 이송시키고, 과잉되지 않았으면, 상기 슬러리투입단계(S70)로 이송시키기도 한다.

또한, 상기 슬러리투입단계(S70)는 슬러리만 단독 투입할 수도 있고, 폐기물과 함께 연속 투입할 수도 있다.

이하, 본 발명의 작동과정에 대하여 자세하게 살펴본다.

상기 집진부(10)의 로타리밸브(14)와 분진이송부(20)는 연통하여 작동하고, 모든 밸브는 폐쇄한다.

상기 분진이송부(20)에 의해 분진은 상기 분진계량부(30)로 이송되고, 상기 분진계량부(30)에서는 이송된 분진발생량에 관계없이 미리 설정된 최대 분진량 이하면 언제든지 상기 슬러리제조부(40)로 보낸다.

상기 슬러리제조부(40)의 제조호퍼(42) 내부에 장착된 교반기(44) 작동하고, 상기 분진계량부(30)로부터 분진이 투입되어 상기 제조호퍼(42) 내부에 미리 담수된 용수와 혼합된다.

상기 슬러리의 혼합상태 확인 후 제조호퍼(42) 하단의 제1토출밸브(46)와 제2조절밸브(55)와 제3조절밸브(56)와 상기 제1리턴배관(58)에 장착된 제1리턴밸브(59)를 개방하고, 상기 슬러리이송부(50)의 이송펌프(52)를 작동하여 슬러리가 제조호퍼(42), 이송펌프(52), 제1리턴배관(58)을 통하여 펌프압에 의하여 순환되면서 완전 균질하게 혼합되도록 한다.

슬러리의 혼합상태가 충분히 균질하게 제조되면, 상기 제3연결배관(54)에 장착된 제4조절밸브(57)를 개방하고, 상기 제1리턴밸브(59)를 폐쇄하여 슬러리를 상기 이송펌프(52)에 의해 상기 슬러리저장부(60)로 이송한다.

이때, 슬러리의 혼합상태가 아직 충분히 균질하게 제조되지 않았다면, 슬러리를 제조호퍼(42), 이송펌프(52), 제1리턴배관(58)을 통하여 펌프압에 의하여 계속 순환되면서 완전히 균질하게 혼합되도록 한다.

상기 제조호퍼(42) 내부의 슬러리 비움상태를 확인한 후 상기 이송펌프(52)를 정지시킨다.

상기 제1리턴밸브(59)를 개방하여 제3연결배관(54)과 제1리턴배관(58) 내에 존재하는 잔량을 자연낙하에 의하여 상기 제조호퍼(42)로 일부 회수한다.

상기 제4조절밸브(57)와 상기 제1토출밸브(46)를 폐쇄하고, 상기 용수공급배관(100)을 개방하여 용수가 제2연결배관(53)과 이송펌프(52)와 제1리턴배관(58)을 통하여 상기 제조호퍼(42) 내부로 들어가게 한다.

이때, 상기 공급되는 용수에 의해 제2연결배관(53)과 제1리턴배관(58) 및 이송펌프(52) 등에 존재하는 슬러리 잔량을 상기 제조호퍼(42)에 완전히 회수시킬 수 있을 뿐만 아니라, 용수에 의해 깨끗하게 세척이 이루어지므로 항상 청결한 상태로 유지 가능하다.

상기 제조호퍼(42) 내부에 용수가 일정량 채워지면, 상기 용수공급배관(100)과 상기 제1리턴배관(58)을 폐쇄한다.

그리고, 상술한 바와 같은 작동을 반복적으로 하여 슬러리를 상기 슬러리저장부(60)에 이송시킨다.

한편, 상기 슬러리저장부(60)에 저장된 슬러리는, 상기 슬러리예비저장부(80)의 제7조절밸브(88)가 폐쇄되고 제2토출밸브(66)가 개방된 상태에서 상기 투입펌프(72)의 작동에 의해 상기 제5연결배관(74)을 통하여 상기 용융로(90)에 투입된다.

이때, 상기 슬러리저장부(60)에 슬러리가 과잉 축적되면, 상기 제3토출밸브 (86)가 개방되어 슬러리는 상기 제7연결배관(84)을 통하여 상기 슬러리예비저장부(80)의 예비저장호퍼(81)에 적재된다.

상기 예비저장호퍼(81)에 적재된 슬러리는 상기 제4토출밸브(87)와 상기 제2리턴밸브(89)를 개방하여 상기 제2리턴배관(85)과 상기 슬러리이송부(50)를 통하여 다시 상기 슬러리저장부(60)에 저장되도록 한다.

상기 슬러리저장부(60)에 저장된 슬러리는 상술한 바와 같이 다시 상기 슬러리투입부(70)에 의해 상기 용융로(90)에 투입되어 처리된다.

또한, 상술한 바와 같이, 방사성슬러리의 취급시 상기 슬러리제조부(40) 또는 슬러리저장부(60)의 유지보수를 위하여 작업자가 접근하여야 할 경우에는, 방사성피폭관리 측면에서 제조한 방사성슬러리를 상기 슬러리저장부(60)로 이송하거나, 저장된 방사성슬러리를 상기 슬러리예비저장부(80)로 이송한다.

상기 슬러리예저장부(80)로 이송된 슬러리는 상기 제2리턴배관(85)에 의해 상기 슬러리이송부(50)로 이송되고, 다시 상기 슬러리저장부(60)로 저장된다.

본 발명인 유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 분진의 재순환 처리 장치 및 방법은 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 분진의 재순환 처리 장치 및 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 유해폐기물 특히 방사성폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생하는 분 진을 수거하여 슬러리 형태로 제조 및 이송함으로써, 분진을 용융고화처리 가능한 용융로 내로 재순환 처리하기 때문에 해당설비의 감용비를 높이고 유해분진을 별도로 처리할 필요가 없으며 또한 기존 용융설비를 통하여 안전한 고화체 형태로 전환함으로써 안전성과 경제성을 높일 수 있다.

둘째, 본 발명을 사용함으로써 별도의 처리가 곤란한 분진을 기존 용융로에 다시 재순환, 처리할 수 있다. 재순환을 위하여 용수를 사용하여 용이하게 슬러리를 제조하고 그 농도를 조절할 수 있다. 또한 슬러리형태로 제조함으로써 이송 및 투입을 용이하게 할 수 있다. 슬러리의 투입율(feed rate)은 용융로의 상태에 따라 조절할 수 있으며, 조절된 값에 따라 정량투입이 가능하다.

용융로 특히 유리고화처리 용융로의 경우, 본 슬러리의 처리에 적절한데 해당 폐기물과 동시에 투입처리할 수도 있고, 슬러리 단독투입 처리할 수도 있다. 유리고화처리 용융로의 경우, 발생분진 내에는 주요 유리 구성성분 즉, 붕소(B), 리튬(Li), 나트륨(Na) 등이 고온 열처리에 의한 휘발 등에 의하여 포함된다. 이들 주요 유리구성성분은 계속해서 휘발되어 용융유리로부터 이탈하면 유리점도가 점차 증가하고 폐기물 내 무기물질 등에 대한 용해도가 감소하여 용융유리의 배출을 어렵게 하는 등 안정적인 운전에 영향을 주게 된다. 이때 발생분진을 다시 슬러리 형태로 다시 재순환하여 용융로 내에 공급하게 되면, 유리용탕 내의 구성성분이 일정하게 유지되는 효과가 있다. 이렇게 일정하게 유리용탕 성분이 계속 일정하게 유지하면서 운전하게 되면 전체적으로 운전상황을 예측가능하고, 또한 용융유리의 배출도 용이하다.

또한 방사성슬러리의 경우, 세슘(Cs), 코발트(Co) 등의 방사성핵종을 함유하고 있는데, 마찬가지로 이들 핵종을 다시 재순환, 용융로 내로 공급하게 되면 별도의 처리 설비없이 기존 용융로를 이용하여 방사성분진을 처리 가능하다. 본 발명은 이들 원소들을 함유한 슬러리를 반복적으로 재순환함으로써 처리가능하다.

셋째, 운전/유지보수 측면에서 우선, 자동운전 개념에 의한 원격운전이 가능하다. 또한 무해한 용수를 이용하여 슬러리로 제조함으로써 분진의 안전한 제어가 가능하다. 방사성 분진을 취급할 때의 유지보수시, 작업자가 계량부에 접근시에는 내부 분진을 제조부에 이송하며, 제조부에 접근시에는 내부 슬러리를 저장부로 이송한다. 저장부에 접근시에는 다시 예비저장호퍼로 이송하고, 예비저장호퍼의 슬러리는 이송부로 연결되어 다시 저장부로 이송이 가능하다. 이렇게 순환적인 구성을 함으로써 작업자의 접근시 방사능물질에 의한 방사선피폭을 최소화할 수 있다.

분진의 처리측면에서, 방사성분진이나 유해폐기물의 소각 잔재물은 매립처리가 불가능하다. 기존의 시멘트 고화, 약품처리법 등도 감용효과가 적고 장기간에 걸쳐 방사성핵종이나 중금속 등이 침출될 수 있어 위험하다. 반면에 용융고화법 특히, 유리고화 용융처리 등에 본 발명의 장치를 설치하면 감용비 및 고화체의 물리적, 화학적 건전성 측면에서 매우 우수한 고화체로 분진을 처리할 수 있다.

넷째, 본 발명은 발생분진을 취급하기 위하여 용수를 사용함으로써, 장치구성이 간단하며 슬러리의 제조, 이송, 투입 등 취급이 용이하다. 또한 분진 발생량이 일정하지 않더라도 적정 슬러리 농도범위 내에서 유연하게 처리가 가능하다.

슬러리 제조시 제조호퍼에 장착된 교반기로 우선 분진과 용수를 혼합하지만, 균일하게 완전히 섞일 수 있도록 이송 전 슬러리이송부의 제1리턴배관을 이용한 순환기능을 갖는다. 즉, 제조호퍼 하단의 제1토출밸브와 제1리턴밸브를 개방한 후 이송펌프를 작동하여 충분한 슬러리 혼합이 될 때까지 제조호퍼-이송펌프-제1리턴배관 구간을 반복순환하면서 혼합이 된다. 이렇게 함으로써 충분히 이송이 가능한 정도의 슬러리를 제조한다. 또한 슬러리 제조시 슬러리의 기능을 조절하기 위한 첨가물질을 넣어야 할 경우, 제조호퍼 상에 이를 연결함으로써 첨가물질의 투입이 용이하다.

분진 수거, 계량에서 슬러리 제조 및 이송까지의 배치에 대한 자동운전이 가능하므로 운전이 용이하다. 슬러리의 투입은 용융로의 조건이 준비되면 언제든지 슬러리를 용융로 내로 원활하게 연속투입운전이 가능하다.

다섯째, 배관 내 슬러리의 침적이 없도록 적절한 슬러리 농도를 설정, 운전시 배관 막힘 등의 문제는 없도록 할 수 있다. 또한 분진에 의한 오염이 가장 많을 수 있는 제조호퍼, 이송펌프 및 연결배관은 구조상 매번 슬러리 제조 후 용수공급에 의하여 플러싱(flushing)을 하게 되므로, 청결한 상태로 유지 가능하다. 용융로 내로의 슬러리투입라인 끝단부에도 질소분사장치를 장착함으로써 배관 막힘을 방치할 수 있다.

여섯째, 본 발명 장치를 기존의 용융설비에 연결하면, 기존의 용융로를 이용하여 분진을 물리적, 화학적으로 건전성이 좋은 용융고화체를 만들 수 있고 또한 해당 용융설비의 전체적인 폐기물 감용성도 높임으로써 처분비용을 감소할 수 있는 장점이 있다.

일곱째, 본 발명은 기타 방법에 비하여 설비가 간단하고, 별도의 고온처리공정이 없기 용융로 설비를 활용함으로써 분진처리공정이 단순한 효과가 있다.

Claims

삭제
유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 배기체로부터 분진을 분리하고 포집하는 분진포집장치와;

상기 분진포집장치로부터 포집된 분진을 용수와 혼합하여 슬러리를 제조하는 슬러리제조장치와;

상기 슬러리제조장치에 의해 제조된 슬러리를 기존 용융로에 투입하여 처리하는 슬러리처리장치를 포함하여 이루어지되,

상기 분진포집장치는,

배기체로부터 분진을 분리하고 포집하는 집진부와;

상기 집진부에 의해 모아진 분진을 이송하는 분진이송부와;

상기 분진이송부로부터 이송된 분진을 계량(計量)하는 분진계량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 분진의 재순환 처리 장치.
제2항에 있어서,

상기 분진계량부는 분진발생량에 상관없이 미리 설정된 최대 분진량 이하의 범위에서 분진을 상기 슬러리제조장치로 투입시키는 것을 특징으로 하는 유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 분진의 재순환 처리 장치.
유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 배기체로부터 분진을 분리하고 포집하는 분진포집장치와;

상기 분진포집장치로부터 포집된 분진을 용수와 혼합하여 슬러리를 제조하는 슬러리제조장치와;

상기 슬러리제조장치에 의해 제조된 슬러리를 기존 용융로에 투입하여 처리하는 슬러리처리장치를 포함하여 이루어지되,

상기 슬러리제조장치는,

상기 분진포집장치로부터 투입된 분진과 용수를 혼합하여 슬러리(slurry)를 제조하는 슬러리제조부와;

상기 슬러리제조부로부터 제조된 슬러리를 이송시키는 슬러리이송부로 이루어진 것을 특징으로 하는 유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 분진의 재순환 처리 장치.
유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 배기체로부터 분진을 분리하고 포집하는 분진포집장치와;

상기 분진포집장치로부터 포집된 분진을 용수와 혼합하여 슬러리를 제조하는 슬러리제조장치와;

상기 슬러리제조장치에 의해 제조된 슬러리를 기존 용융로에 투입하여 처리하는 슬러리처리장치를 포함하여 이루어지되,

상기 슬러리처리장치는,

상기 슬러리제조장치에 의해 제조된 슬러리를 저장하는 슬러리저장부와;

상기 슬러리저장부에 저장된 슬러리를 기존 용융로에 투입시키는 슬러리투입부와;

상기 슬러리투입부의 끝단에 장착되어 질소를 분사하는 질소분사장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 분진의 재순환 처리 장치.
제5항에 있어서,

일측이 상기 슬러리저장부에 연결되어 슬러리를 임시로 저장하는 슬러리예비저장부가 더 장착되되,

상기 슬러리예비저장부의 타측은, 상기 슬러리저장부와 상기 슬러리이송부 사이에 연결된 것을 특징으로 하는 유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 분진의 재순환 처리 장치.
제4항 또는 제6항에 있어서,

상기 슬러리이송부에는 이송펌프가 장착되고,

상기 슬러리이송부로부터 상기 슬러리제조부로 슬러리를 리턴시키는 리턴배관이 장착되며,

상기 슬러리제조부, 슬러리이송부 및 리턴배관에 의해 슬러리는 반복순환되어 균질하게 혼합되는 것을 특징으로 하는 유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 분진의 재순환 처리 장치.
제2항에 있어서,

상기 분진계량부에는 교반기가 장착된 것을 특징으로 하는 유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 분진의 재순환 처리 장치.
제4항에 있어서,

상기 슬러리제조부 또는 슬러리저장부에는 교반기가 장착된 것을 특징으로 하는 유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 분진의 재순환 처리 장치.
제6항에 있어서,

상기 슬러리예비저장부에는 교반기가 장착된 것을 특징으로 하는 유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 분진의 재순환 처리 장치.
유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 배기체로부터 분진을 분리하고 포집하는 분진포집장치와;

상기 분진포집장치로부터 포집된 분진을 용수와 혼합하여 슬러리를 제조하는 슬러리제조장치와;

상기 슬러리제조장치에 의해 제조된 슬러리를 기존 용융로에 투입하여 처리하는 슬러리처리장치를 포함하여 이루어지되,

상기 용융로는 유리고화용융로인 것을 특징으로 하는 유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 분진의 재순환 처리 장치.
제4항에 있어서,

방사능슬러리를 취급하는 경우, 상기 슬러리제조부에 작업자 접근하면, 상기 방사능슬러리를 상기 슬러리저장부로 이송하는 것을 특징으로 하는 유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 분진의 재순환 처리 장치.
제6항에 있어서,

방사능슬러리를 취급하는 경우, 상기 슬러리저장부에 작업자 접근하면, 상기 방사능슬러리를 상기 슬러리예비저장부로 이송하는 것을 특징으로 하는 유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 분진의 재순환 처리 장치.
제7항에 있어서,

상기 슬러리이송부에는

용수를 공급하는 용수공급관이 장착되되,

상기 용수공급관으로부터 공급되는 용수는 상기 슬러리이송부와 상기 리턴밸브를 통하여 상기 슬러리제조부로 유입되는 것을 특징으로 하는 유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 분진의 재순환 처리 장치.
삭제
유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 배기체로부터 분진을 분리하고 포집하는 집진단계와;

분진과 용수를 혼합하여 슬러리(slurry)를 제조하는 슬러리제조단계와;

슬러리를 기존 용융로에 투입시키는 슬러리투입단계로 이루어지되,

상기 집진단계와 상기 슬러리제조단계 사이에는,

모아진 분진을 이송하는 분진이송단계와;

이송된 분진을 계량(計量)하는 분진계량단계가 더 포함된 것을 특징으로 하는 유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 분진의 재순환 처리 방법.
제16항에 있어서,

상기 분진계량단계는 분진발생량에 상관없이 미리 설정된 최대 분진량 이하의 범위에서 분진을 상기 슬러리제조단계로 투입시키는 것을 특징으로 하는 유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 분진의 재순환 처리 방법.
유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 배기체로부터 분진을 분리하고 포집하는 집진단계와;

분진과 용수를 혼합하여 슬러리(slurry)를 제조하는 슬러리제조단계와;

슬러리를 기존 용융로에 투입시키는 슬러리투입단계로 이루어지되,

상기 슬러리제조단계와 상기 슬러리투입단계 사이에는,

제조된 슬러리를 이송시키는 슬러리이송단계와;

이송된 슬러리를 저장하는 슬러리저장단계가 더 포함된 것을 특징으로 하는 유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 분진의 재순환 처리 방법.
제18항에 있어서,

슬러리를 임시 저장하는 슬러리예비저장단계를 더 포함하여 이루어지되,

상기 슬러리저장단계 후 유지보수를 위한 작업자의 외부입력이 있는가를 측정하여 외부입력이 있으면 저장된 슬러리를 상기 슬러리예비저장단계로 이동시키고, 상기 슬러리예비저장단계는 슬러리를 상기 슬러리이송단계로 리턴시키는 것을 특징으로 하는 유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 분진의 재순환 처리 방법.
제18항에 있어서,

상기 슬러리이송단계는,

슬러리의 혼합상태가 균질한지 여부를 측정하여 설정값 미만이면 상기 슬러리를 상기 슬러리제조부로 리턴시키고, 설정값 이상이면 상기 슬러리를 상기 슬러리저장단계로 이송시키는 것을 특징으로 하는 유해폐기물의 소각·용융처리설비에서 발생한 분진의 재순환 처리 방법.