KR100834298B1 - 소각로 자체에서 열에너지를 이용하여 수성가스를 발생하게하여 소각하는 방법. - Google Patents

Abstract

본 발명은 소각로 자체에서 열에너지를 이용하여 수성가스를 발생하게 하여 더 완전한 소각하는 방법으로,

더 상세하게는 소각로 내에서 소각로의 자체 열에너지로 물을 수증기로 변환시켜 그 수증기를 다시 소각로에 공급하므로서 수증기와 탄소 덩어리와 반응하여 수성가스인 수소가스와 일산화 탄소를 생성하게 하여 수성가스인 수소가스, 일산화 탄소와 송풍된 공기 중의 산소과 혼합되어 쉽게 연소 되어 소각로 내의 소각 온도가 850∼1100도로 유지하기 쉽고, 탄소 덩어리인 그을음과 수증기가 반응하여 수성가스가 생성되어 연소되므로 그을음 발생이 상당히 줄이게 되고, 덩어리 고체 탄소와 수증기가 반응하여 수성가스가 생성되어 연소되므로 바닥재의 강열감량을 줄일 수 있어 바닥재 처리에도 쉽게 할 수 있는 완전한 소각방법이다.

소각로, 수증기, 수성가스, 강열감량, 그을음

Description

소각로 자체에서 열에너지를 이용하여 수성가스를 발생하게 하여 소각하는 방법.{omitted}

도1 : 소각로 자체에서 열에너지를 이용하여 수성가스를 발생하게 하여 소각하는 공정도

본 발명은 소각로 자체에서 열에너지를 이용하여 수성가스를 발생하게 하여 더 완전한 소각하는 방법으로,

더 상세하게는 소각로 내에서 소각로의 자체 열에너지로 물을 수증기로 변환시켜 그 수증기를 다시 소각로에 공급하므로서 수증기와 탄소 덩어리와 반응하여 수성가스인 수소가스와 일산화 탄소를 생성하게 하여 수성가스인 수소가스, 일산화 탄소와 송풍된 공기 중의 산소과 혼합되어 쉽게 연소 되어 소각로 내의 소각 온도가 850∼1100도로 유지하기 쉽고, 탄소 덩어리인 그을음과 수증기가 반응하여 수성가스가 생성되어 연소되므로 그을음 발생이 상당히 줄이게 되고, 덩어리 고체 탄소와 수증기가 반응하여 수성가스가 생성되어 연소되므로 바닥재의 강열감량을 줄일 수 있어 바닥재 처리에도 쉽게 할 수 있는 완전한 소각방법이다.

일반적으로 소각 가능한 폐기물을 소각할 때에는 폐기물관리법 규정에 의거 대기 환경 오염 등을 최소한으로 줄이기 위하여 소각로의 연소실의 출구 온도가 섭씨 850∼1100도이어야 하기 때문에 보조버너 등 충분한 용량의 보조연소장치가 설치하여야 하며, 소각로의 연소실에 연소가스가 2∼6초 체류하여 송풍된 공기와 충분하게 혼합될 수 있어야 하며, 대기 오염 방지시설 중 최초집진시설에 유입되는 연소가스를 섭씨 100∼200도로 냉각시키기 위한 냉각시설 또는 폐열회수시설을 설치된 소각로이어야 하고, 바닥재의 강열감량이 10퍼센트 이하가 될 수 있는 소각로이어야 한다.

폐기물의 소각 방식은 화격자 연소방식, 바닥 연소방식, 유동상 방식 등이 있는데, 이들 소각 방식들은 위에서 설명한 조건에 만족하여야만 소각이 가능한 것이다.

소각 가능한 폐기물은 연소될 때에 연소실 내의 온도에 의해 제일 먼저 폐기물 중의 휘발분을 생성되어 연소가스가 생기게 된다. 이 연소 가스는 송풍된 공기와 혼합되어 연소가 되어 연소실 내의 온도가 상승하게 되어 폐기물 중의 휘발분이 모두 연소가스로 되어 연소하게 된다. 이러한 연소를 분해 연소라 한다.

폐기물의 휘발분이 연소하게 되면 나머지는 숯과 같은 고체 탄소가 남게 되는데, 고체 탄소는 연소실 내의 온도에 의해 송풍된 공기와 함께 연소 되는데 이러한 연소를 표면 연소라 한다.

분해 연소 과정에서는 폐목재, 폐종이 등 셀롤로스계 물질은 연소실 내의 휘발분 분해 속도가 늦어 송풍된 공기와 충분히 혼합하여 연소가 잘 되지만은, 폐프 라스틱류의 고분자계 물질은 연소실 내의 휘발분 분해 속도가 매우 빠르기 때문에 송풍된 공기와 혼합이 충분하지 못하여 그을음 발생하게 되므로, 폐프라스틱류를 연소할 때에는 연소실 내에 작은 량의 폐프라스틱류을 넣어 휘발분의 량과 송풍된 공기와 충분히 혼합되게 하여 연소하게 되어 소각할 폐기물의 종류에 따라 연소할 량의 조절이 쉽지 않아 그을음의 발생을 조절하지 못하였다.

폐프라스틱류의 고분자계 물질은 거의 휘발분으로 연소가스화 되어 분해연소되지만, 폐목재, 폐종이 등 셀롤로스계 물질은 휘발분으로 연소하고 남은 물질인 숯과 같은 고체 탄소가 많이 남게 된다.

표면 연소과정에서는 숯과 같은 고체 탄소는 연소실 내의 높은 온도하에서 송풍된 공기와 접촉하여 연소하기 때문에 송풍된 공기가 덩어리인 고체 탄소의 부피가 크기 때문에 송풍된 공기와의 접촉면이 작기 때문에 빠른 연소가 될 수 없어 바닥재의 강열감량이 10퍼센트 이상이 된다. 바닥재의 강열감량이 10퍼센트 이하로 유지하기 위하여는 계속적으로 송풍된 공기와 덩어리인 고체 탄소와 접촉시켜 연소시켜야 하는데 이러한 방법으로 연소하게 되면 송풍된 공기의 은도에 의해 연소실 내의 온도가 섭씨 850도 이하로 내려가게 된다.

따라서, 소각로의 연소실의 출구 온도가 섭씨 850∼1100도이어야 하기 때문에 보조연소장치인 보조버너의 가동이 계속 필요하게 되어 보조버너의 연료비가 상당히 들어가게 된다.

본 발명은 이러한 종래의 결점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 소각로 내 에서 소각로의 자체 열 에너지로 물을 수증기로 변환시켜 그 수증기를 다시 소각로에 공급하므로서, 수중기와 탄소 덩어리와 반응하여 수성가스인 수소가스와 일산화 탄소를 생성하게 하여, 폐 고분자 물질의 연소 과정에서 생성하기 쉬운 그을음을 최대한 억제하고, 폐 셀롤로스계 물질의 연소 과정에서 생성된 고체 탄소의 연소를 표면 연소만으로 연소하지 않고 분해 연소할 수 있게 하여 연소실 내의 온도를 높여 소각로의 연소실의 출구 온도가 섭씨 850∼1100도 되게 하고. 바닥재의 강열감량이 10퍼센트 이하로 유지할 수 있도륵 함을 목적으로 한다.

본 발명은 소각로 자체에서 열에너지를 이용하여 수성가스를 발생하게 하여 더 완전한 소각하는 방법으로,

더 상세하게는 소각로 내에서 소각로의 자체 열 에너지로 물을 수증기로 변환시켜 그 수증기를 다시 소각로에 공급하므로서 수증기와 탄소 덩어리와 반응하여 수성가스인 수소가스와 일산화 탄소를 생성하게 하여 수성가스인 수소가스, 일산화 탄소와 송풍된 공기 중의 산소과 혼합되어 쉽게 연소 되어 소각로 내의 소각 온도가 850∼1100도로 유지하기 쉽고, 탄소 덩어리인 그을음과 수증기가 반응하여 수성가스가 생성되어 연소되므로 그을음 발생이 상당히 줄이게 되고, 쉽게 타지 않는 고체 탄소와 수증기가 반응하여 수성가스가 생성되어 연소되므로 바닥재의 강열감량을 줄일 수 있어 바닥재 처리에도 쉽게 할 수 있는 완전한 소각방법이다.

일반적으로 소각 가능한 폐기물을 소각할 때에는 폐기물관리법 규정에 의거 대기 환경 오염 등을 최소한으로 줄이기 위하여 소각로의 연소실의 출구 온도가 섭 씨 850∼1100도이어야 하기 때문에 보조버너 등 충분한 용량의 보조연소장치가 설치하여야 하며, 소각로의 연소실에 연소가스가 2∼6초 동안 체류하여 송풍된 공기와 충분하게 혼합될 수 있어야 하며, 대기 오염 방지시설 중 최초집진시설에 유입되는 연소가스를 섭씨 100∼200도로 냉각시키기 위한 냉각시설 또는 폐열회수시설을 설치된 소각로이어야 하고, 바닥재의 강열감량이 10퍼센트 이하가 될 수 있는 소각로이어야 한다.

온도가 높은 연소실 내에서 폐 고분자 물질의 연소 과정에서 휘발분 분해 속도가 매우 빠르기 때문에 송풍된 공기와 혼합이 충분하지 못하여 그을음 발생이 된 그을음 성분인 탄소와, 폐 셀롤로스계 물질의 연소 과정에서 휘발분이 분해되고 연소된 후에 나머지인 고체 탄소에, 소각로 연소실 출구 이후 장소인 곳에서 소각로의 연소실의 출구 온도가 섭씨 850∼1100도 되는 연소된 가스를 이용하여 물을 수증기로 변환시킨다.

소각로 연소실 출구 이후 장소인 곳은 냉각시설 또는 폐열회수시설을 이용할 수도 있고, 연소된 가스가 냉각시설 또는 폐열회수시설에 도달하지 전의 공정에서 별도의 수증기 발생 시설을 설치할 수도 있다

변환 시킨 수중기를 연소실 내에 불어 넣게 되면, 그을음 성분인 탄소와 고체 탄소와 반응하여 연소실 내의 온도가 섭씨 1000도의 고온에서는 [반응식 1] 과 같이 수소와 일산화 탄소이 생성되고, 연소실 내의 온도가 섭씨 1000도 보다 낮은 저온에서는 [반응식 2] 와 같이 수소와 이산화 탄소로 생성되는데 이를 수성가스라 한다.

[반응식 1]

C + H₂O →CO + H₂

[반응식 2]

C + 2H₂O →CO₂ + 2H₂

연소실 내에 수증기를 주입하므로서 생긴 연소가스인 수성가스는 송풍된 공기와 혼합하여 [반응식 3] 과 [반응식 4] 와 같이 연소가 된다.

[반응식 3]

2H₂ + O₂ → 2H₂O

[반응식 4]

2CO + O₂ →2CO₂

폐 고분자 물질의 연소 과정에서 생성하기 쉬운 그을음 성분인 탄소는 연소실 내에 공급된 수증기에 의해 수성가스가 생기게 되어 또 다시 연소가스로서 송풍된 공기와 혼합하여 연소가 되어 그을음 발생을 억제할 수 있으며,

폐 셀롤로스계 물질의 연소 과정에서 생성된 고체 탄소는 연소실 내에 공급된 수증기에 의해 수성가스가 생기게 되어 또 다시 연소가스로서 송풍된 공기와 혼합하여 연소되므로 연소실 내의 온도를 내려가지 않게 하여 연소실의 출구 온도가 섭씨 850도 이상이 되게 하고, 고체 탄소가 수증기에 의해 수성가스가 생기게 되므로 바닥재의 부피가 작아지게 되어 바닥재의 강열감량이 10퍼센트 이하로 유지할 수 있다.

소각로 자체의 열 에너지로 물을 수증기로 변환시켜 연소로 내의 그을음과 숯과 같은 고체탄소를 수성가스로 변환하여 연소시켜 그을음 발생을 억제할 수 있으며, 숯과 같은 고체탄소를 수성가스로 변환하여 연소시켜 연소로 내의 온도를 떨어지는 것을 방지하여 보조 버너 사용을 줄이게 하고, 바닥재의 강열감량을 줄여 소각로의 사용을 효과적으로 사용할 수 있다.

Claims (3)

1. 소각 가능한 폐기물을 소각할 때에 소각로 내에서 수성가스를 발생하게 하여 소각하는 방법에 있어서,

   소각로의 연소실의 출구온도는 섭씨 850∼1100도로 하는 공정과;

   연소실에 연소가스가 2∼6초 체류할 수 있도록 하고, 연소가스가 충분히 혼합될 수가 있는 공정과;

   대기 오염 방지시설 중 최초집진시설에 유입되는 연소된 가스를 섭씨 100∼200도로 냉각시키기 위한 냉각시설이 있는 공정 또는 폐열회수시설이 있는 공정과;

   연소실의 출구 이후, 물을 수증기로 변환시키는 공정과;

   변환된 수증기를 연소실 내로 보내는 공정과;

   연소실 내에서 미 연소 된 탄소 덩어리와 수증기의 반응을 연속적으로 소각로 자체에서 열에너지를 이용하여 수성가스를 발생하게 하여 소각하는 방법
2. 제1항에 있어서, 연소실의 출구 이후, 물을 수증기로 변환시키는 공정에 있어서, 냉각시설 또는 폐열회수시설에서 물을 수증기로 변환시키는 장치를 설치하여 연소실 내로 수증기를 보내어 미 연소 된 탄소 덩어리와 수증기의 반응을 연속적으로 소각로 자체에서 열에너지를 이용하여 수성가스를 발생하게 하여 소각하는 방법
3. 제1항에 있어서, 연소실의 출구 이후, 물을 수증기로 변환시키는 공정에 있어서, 연소된 가스가 냉각시설 또는 폐열회수시설에 도달하기 전의 공정에서 별도의 수증기 발생 시설을 설치하여 연소실 내로 수증기를 보내어 미 연소 된 탄소 덩어리와 수증기의 반응을 연속적으로 소각로 자체에서 열에너지를 이용하여 수성가스를 발생하게 하여 소각하는 방법

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