KR100801504B1

KR100801504B1 - 고상 폐기물 열분해 건류 가스의 처리장치

Info

Publication number: KR100801504B1
Application number: KR1020070048393A
Authority: KR
Inventors: 손영성
Original assignee: 관보전력개발(주)
Priority date: 2007-05-18
Filing date: 2007-05-18
Publication date: 2008-02-12

Abstract

본 발명은 고상 폐기물 열분해 건류 가스의 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고상 폐기물을 저장 및 소각하게 되는 열분해로의 내부로 관통되는 일측 상부에 소석회를 직접 투입 및 분산 투입할 수 있는 저장 호퍼를 형성시키되, 상기 저장 호퍼 내부에 보관된 소석회는 공급용 배관에 형성된 스크루의 작동에 의해 자동으로 이동되면서 열분해로 내부로 투입되어 저장된 폐기물의 가스와 반응한 후, 건류 가스로 변화되어 예열로를 통하여 완전 연소시킬 수 있는 특징이 있다. 그리고, 상기 건류 가스를 2차 연소시키면서 발생하는 고온의 가스는 스팀 보일러와 연결된 발전기를 회전시켜 전기를 생산할 수 있는 효과가 있다.

폐기물, 폐기물 열분해, 고상 폐기물 처리장치

Description

고상 폐기물 열분해 건류 가스의 처리장치{Apparatus for processing waste materials}

도 1은 본 발명의 일실시 예인 고상 폐기물 소각방법을 개략적으로 나타낸 공정도.

도 2는 본 발명의 요부를 발췌하여 확대한 상태의 정면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10.열분해로 11.폐기물 투입 크레인

12.건류용 송풍기 13.건류용 송풍관

14.폐기물 투입문 15.소석회 투입 호퍼

16.소석회 공급용 배관 17.가스 이송관

18.예열버너 19.예열로

20.연소용 송풍기 21.연소용 공기 공급관

22.2차 연소로 23.스팀 보일러

24.열교환기 25.냉각 송풍기

26.스크루 컨베이어 27.활성탄 저장조

28.정량펌프 29.여과집진기

30.이송 컨베이어 31.포집통

32.I.D팬 33.연돌

34.증기터빈 35.열교환기

36.정수기 37.물 저장탱크

38.냉각수 공급관 39.난방 공급수관

40.스팀 공급관 41.스팀 헤드

42.정량 개량체 43.공급 스크루

44.구동모터 45.개폐 실린더

본 발명은 고상 폐기물 열분해 건류 가스의 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고상 폐기물을 저장 및 소각하는 열분해로의 내부로 관통되는 일측 상부에 소석회를 직접 투입은 물론, 분산 투입할 수 있도록 저장 호퍼를 형성시키되, 상기 저장 호퍼 내부에 보관된 소석회는 공급용 배관에 형성된 스크루의 작동에 의해 자동으로 이동되면서 상기 열분해로 내부로 투입되어 생성되는 폐기물의 가스와 반응하여 염소(Cl)를 제거한 건류 가스로 변화된 후, 예열로 및 2차 연소로를 통해 완전 연소시킬 수 있도록 구성되는 고상 폐기물 열분해 건류 가스의 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 플라스틱 폐기물의 발생량은 그 사용량에 따라 해마다 꾸준히 늘어 연간 500만 톤을 넘어서고 있으며, 이러한 플라스틱 폐기물의 처리방법은 매립 78.2%, 소각 4.3%, 재활용 17.5% 정도로 진행하고 있다.

이러한 플라스틱이 자연계에서 분해가 진행되려면 수백 년이 걸리게 되고, 플라스틱 폐기물을 소각할 경우에는 황산화물(SOx), 질산화물(NOx), 염화수소(HCl), 다이옥신과 같은 유해물질이 발생함에 따라 냉각장치, 집진장치, 세정장치 등의 후처리시설을 요구하게 된다.

한편, 플라스틱 폐기물의 재활용 방법에는 재생원료 재활용(material recycling), 에너지 재활용(energy recycling), 유화환원(chemical recycling)의 방법이 있으며, 이를 간략히 살펴보면 다음과 같다.

상기 재생원료 재활용 방법은 플라스틱 폐기물을 다시 공정원료로 활용하는 방식으로, 플라스틱의 분류와 이물질의 제거가 필요함은 물론, 이 같은 방식은 플라스틱의 제품화공정에서 나온 부산물 등에 국한됨에 따라 혼합 플라스틱 폐기물을 처리하고자 할 경우에는 플라스틱의 분류기술이 선행되어야 하며, 현재는 경제적인 이유로 수작업에 의존하고 있는 실정이다.

상기 에너지 재활용 방법은 소각을 통해 폐열을 이용하는 방법으로, 다량의 플라스틱 폐기물을 동시에 처리할 수 있다는 장점은 있으나, 플라스틱의 연소시 다량의 오염물질이 발생하는 단점이 있다.

또한, 상기 유화환원방법은 열분해 공정으로 폐기물로부터 연료유나 화학공업에 쓰이는 원료물질을 회수하는 방법으로, 원유의 가격상승으로 기업과 연구기관들에 의해 열분해 공정과 열분해촉매에 대한 많은 연구가 활발히 진행되고 있으며, 소각의 대체기술로 알려져 있다, 하지만, 플라스틱 폐기물의 상당한 부분을 차지하 고 있는 폴리비닐클로라이드(PVC)의 열분해시 발생하는 HCl은 촉매(실리카 알루미나계열 또는 제올라이트계열)를 오염시켜 활성을 억제시키고, 사용수명을 단축시키며, 염소가 열분해 생성물에 함유되어 추가적인 정제의 공정을 요구하고 그 질을 저하시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 폐기물을 투입할 때 소석회 분말을 동시에 투입한 후, 발생하는 건류 가스를 연소시키므로 인하여 염화수소(HCl)와 소석회의 반응성을 더 좋게 할 수 있는 고상 폐기물 열분해 건류 가스의 처리장치에 관한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 고상 폐기물을 저장 및 소각하는 열분해로 내부와 관통하는 일측 상부에 소석회 분말을 직접 투입 및 분사 투입할 수 있는 저장 호퍼를 형성시키되, 상기 저장 호퍼 내부에 보관된 소석회 분말은 공급용 배관에 형성된 스크루의 작동에 의해 자동으로 이동되면서 열분해로 내부로 투입되어 생성되는 폐기물의 가스와 반응하여 염소(Cl)를 제거한 건류 가스로 변화된 후, 예열로 및 2차 연소로를 통하여 완전 연소시킬 수 있도록 구성되는 고상 폐기물 열분해 건류 가스의 처리장치를 제공하고자 하는 것이다.

이하, 본 발명의 일실시 예에 의해 이루어진 구성 및 작동상태를 첨부된 도면과 관련하여 상세히 설명하되, 첨부된 도면은 본 발명의 일실시 예를 구체적으로 설명하는 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위가 도면 또는 상기 도면을 참조한 설명에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일실시 예인 고상 폐기물의 소각방법을 개략적으로 나타낸 공정도이고, 도 2는 본 발명의 요부를 발췌하여 확대한 상태의 정면도이다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 폐기물 투입 크레인(11)을 사용하여 가연성 고상 폐기물을 열분해로(10) 내부에 투입하게 되고, 이때 소석회 투입 호퍼(15)와 일체로 결합하는 공급 스크루(43)는 구동모터(44)의 회동에 의해 회전하게 되면서 정량 개량체(42)의 작동에 의해 정해진 소석회 분말을 상기 열분해로(10) 내부에 투입하여 폐기물과 혼합되도록 구성한다.

상기 소석회는 일반적으로 생석회와 물을 반응시켜 제조하며, 생석회를 물과 반응시키는 것을 수화(水花)라고 하는바, 그 방식에 따라 크게 습식 수화와 건식 수화로 대별된다. 전자는 생석회에 다량의 물을 가하여 슬러리 상의 소석회를 제조하는 방법이며, 후자는 생석회에 비교적 적은 양의 물을 가하여 분말 상의 소석회를 제조하는 방법이다. 또한, 소석회는 일반적으로 반응성이 높은 알칼리성 물질로, 화학은 물론 건설, 환경, 금속공업 등에 주로 사용되고 있으며, 근래에는 산성비의 원인이 되고 있는 HCl, SOx, HF 등과 같은 산성가스를 제거하는 흡수제(중화제)의 기능도 겸하고 있다.

이에, 본 발명에서는 소석회를 입경 350∼400mesh 정도의 분말로 형성시켜 상기 소석회 분말을 소석회 투입 호퍼(15)에 투입하여 사용하게 되며, 이러한 소석회 분말은 폐플라스틱 중 폴리비닐로라이드(PVC)의 열분해시 발생하는 염화수소(HCl) 가스와 효과적으로 반응시키기 위해 사용한다.

상기 정량 개량체(42)는 도 2와 같이 소석회 투입 호퍼(15) 내부에 형성되고, 상기 정량 개량체(42)를 통하여 배출되는 소석회 분말은 공급 스크루(43) 작동에 의해 이동되면서 열분해로(10) 내부로 자동 공급된다.

상기 공급 스크루(43)는 소석회 공급용 배관(16) 내부에 삽입되어 구동모터(44)의 회전력을 전달받아 회전하게 되고, 소석회 공급용 배관(16)과 밀착되는 열분해로(10) 일측에는 별도의 개폐 실린더(45)를 형성시켜 소석회 분말이 투입되는 공간을 밀폐하는 것이 바람직하다. 또한, 폐기물과 소석회 분말이 일괄 투입된 다음 열분해로(10)의 투입구를 밀폐하게 되고, 상기 건류용 송풍관(13) 및 건류용 송풍기(12)를 통하여 열분해로(10) 하부 측에 공기를 공급하면서 소정의 온도로 가열하게 되며, 이때 공급되는 공기비는 1:2이다. 따라서, 일반적인 소각로의 고체 폐기물 연소 공기비 2.4에 비해 연소 공기량을 1/2로 적게 투입되므로 열효율을 최대한 높일 수 있게 된다.

한편, 발생하는 건류 가스는 가스 이송관(17)을 통하여 예열로(19)에 공급되며, 연소용 송풍기(20)와 연소용 공기 공급관(21)을 통하여 이송된 다음, 2차 연소로(22) 내부에서 완전연소되는바, 이때 2차 연소로(22) 내부의 온도는 1000∼1200℃의 온도를 유지하게 되고, 이는 건류용 송풍기(12)의 건류 가스 발생량과 연소용 송풍기(20)의 조정으로 이루어질 수 있다.

상기 2차 연소로(22)에서 2초 이상 체류된 고온의 가스는 스팀 보일러(23)로 유입되고, 이때 발생하는 스팀은 스팀 헤드(39)를 지나 증기 터빈(34)에서 발전기(미도시됨)를 회전시켜 전기를 생산할 수 있게 된다. 또한, 상기 증기터빈(34)을 돌리고 압력이 떨어진 스팀은 열교환기(35)를 통하여 정수기(36)로 유입된 후, 물 저장 탱크(37)로 순환되는데, 이때 열교환기(35)에서 발생된 온수는 별도의 난방 공급수관(41)을 통하여 난방용으로 활용될 수 있다.

상기한 고온의 연소가스는 여과집진기(29)로 유입되기 전 열교환기(24)를 거쳐 적정 온도로 맞춰지게 하는 한편, 냉각 송풍기(25)로 인해 발생한 더운 공기는 건류용 송풍기(12) 및 연소용 송풍기(20)에 유입된다.

상기 여과 집진기(29)에 유입되기 전 폐 가스는 활성탄 저장조(27)에서 정량 펌프(28)를 통과한 활성탄과 희석되어 여과기를 통과하지만, 미세량의 공해물질이 활성탄에 흡착 여과되고, 포집된 오염물질이 에어 펄싱으로 낙진되면 스크루 컨베이어(30)에 의해 포집통(31)에 저장된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용과 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 1 및 도 2와 같이 고상 폐기물을 저장 및 소각하는 열분해로(10) 내부와 관통되는 일측 상부에 소석회를 직접 투입 및 분산 투입할 수 있는 소석회 투입 호퍼(15)를 형성하게 되고, 소석회 저장 호퍼(15) 내부에 보관된 소석회 분말은 공급용 배관(16) 내부에 형성된 공급 스크루(43)의 작동에 의해 자동으로 이동되면서 열분해로(10) 내부로 투입되면서, 폐기물에서 발생하는 가스에 함유된 염소(Cl) 성분을 제거시킨 상태의 건류 가스로 변화시키고, 상기 건류 가스는 예열로(19) 및 2차 연소로(22)를 통하여 완전 연소 된다.

상기 2차 연소로(22)에서 2초 이상 체류된 고온의 가스는 스팀 보일러(23)로 유입되며, 이때의 스팀은 스팀 헤드(39)를 지나 증기 터빈(34)에서 발전기(미도시됨)를 회전시켜 전기를 생산할 수 있고, 상기 증기 터빈(34)을 돌리고 압력이 떨어진 스팀은 열교환기(35)를 통하여 정수기(36)로 유입된 후, 별도의 물 저장 탱크(37)로 순환될 수 있는바, 이때 발생된 온수는 별도의 난방 공급수관(41)을 통하여 난방용으로 활용되는 특징이 있다.

이상과 같이 본 발명은 열분해로(10) 내부에서 원천적으로 HCl의 발생을 저하시키는 방법으로, 고상 폐기물을 열분해로(10) 내부에 투입과 동시에 소석회 투입 호퍼(15)에 저장된 소석회 분말을 스크루(43)의 구동으로 자동 공급한 후, 건류 가스로 형성시키고, 상기 건류 가스를 완전 연소할 수 있으므로 소각 설비 전체 수명을 장구히 할 수 있으며, 특히 폐 가스에 노출된 보일러의 경우는 다른 시설보다 더 많은 효과를 갖는 특징이 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.

이상과 같이 본 발명에 의한 고상 폐기물 소각방법은 고상 폐기물을 투입할 때 소석회 분말을 동시에 투입시킴에 따라 발생하는 건류 가스를 완전 연소시키므로 인하여 염화수소(HCl)와 소석회의 반응성을 더욱 향상시킬 수 있는 특징과 함께 상기 건류 가스의 연소로 발생하는 고온의 가스는 스팀 보일러와 연결된 발전기를 회전시켜 전기를 생산할 수 있는 효과가 있다.

Claims

고상 폐기물을 저장 및 소각하는 열분해로 내부와 관통되는 일측 상부에 소석회 분말을 직접 투입 및 분사 투입할 수 있는 저장 호퍼를 형성시키되,

상기 저장 호퍼 내부에 보관된 소석회 분말은 공급용 배관에 형성된 스크루의 작동에 의해 자동으로 이동되면서 열분해로 내부로 투입되어 발생하는 폐기물의 가스와 반응하여 염소(Cl)를 제거한 건류 가스로 변화되어 예열로 및 2차 연소로 내부로 공급되어 완전 연소 될 수 있도록 구성함을 특징으로 하는 고상 폐기물 열분해 건류 가스의 처리장치.
제 1항에 있어서,

상기 스크루는 소석회 공급용 배관에 수용되어 구동모터의 회전력을 전달받아 회전하게 되고, 상기 소석회 공급용 배관과 밀착되는 열분해로 일측에는 개폐 실린더를 형성시켜 소석회 부분이 투입되는 공간을 밀폐할 수 있도록 구성함을 특징으로 하는 고상 폐기물 열분해 건류 가스의 처리장치.
제 1항에 있어서,

상기 2차 연소로에서 2초 이상 체류된 고온의 가스는 스팀 보일러로 유입된 후, 발생되는 스팀 부분이 스팀 헤드를 지나 증기 터빈의 발전기를 회전시켜 전기를 생산할 수 있도록 구성함을 특징으로 하는 고상 폐기물 열분해 건류 가스의 처 리장치.
제 1항에 있어서,

상기 열분해로 내부에 투입되는 폐기물과 같이 소석회 분말을 바로 투입하여 연소 되기 전에 가스를 형성한 후, 높은 온도에서 연소 될 수 있도록 구성함을 특징으로 하는 고상 폐기물 열분해 건류 가스의 처리장치.