KR100835176B1

KR100835176B1 - 해양폐기물 연소용융 처리장치

Info

Publication number: KR100835176B1
Application number: KR20060096973A
Authority: KR
Inventors: 정노택; 전태병; 성홍근; 김선동; 이흥모; 채수택
Original assignee: 한국해양연구원
Priority date: 2006-10-02
Filing date: 2006-10-02
Publication date: 2008-06-09
Also published as: KR20080030744A

Abstract

본 발명은 해양 폐기물 처리 장치에 관한 것이다.

본 발명은 폐기물을 투입하기 위한 폐기물 공급기가 설치되는 연소용융실(2)과 후연소실(3)을 구비하는 것으로, 상기 연소용융실(2)은 고온의 가스 온도를 유지하는 외벽체(20)에 보조버너(27,27a)가 설치되고, 밀폐된 공간 내에서 폐기물 공급기(1)로부터 장입되는 폐기물을 수용하는 연소용 베드(22)와 고온에서 용융되어 안정화된 슬래그가 배출되는 출탕구(29)가 형성되며, 상기 후연소실(3)은 상기 연소용융실(2)과 내벽체(21)로 구획되어 연통로(200)로 연결되면서 교호되는 다수개의 격판(30,30a)에 의하여 가스가 회류되는 공간과 연소 생성물을 재연소시키기 위한 공기 주입구(31,31a,31b,31c) 및 연소된 가스를 배출시키기 위한 배출수단을 구비하여 해양 폐기물을 재활용이 가능한 용융 슬래그을 얻을 수 있는 친환경인 폐기물 처리 장치를 제공한다.

폐기물, 해양 폐기물, 용융, FRP

Description

해양폐기물 연소용융 처리장치{The sea scrap combustion fusion equipment}

도 1은 본 발명의 전면 방향을 투시한 사시도

도 2는 본 발명의 배면 방향을 투시한 사시도

도 3은 본 발명의 평단면도

도 4는 본 발명의 정단면도

도 5는 본 발명의 측단면도

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1 : 폐기물 공급기 2 : 연소용융실

3 : 후연소실 20 : 외벽체

21 : 내벽체 23 : 출탕 블럭

27,27a : 보조 버너 28 : 출탕 버너

30,30a : 격판 32 : 배출구

본 발명은 해양 폐기물 자원화 공정의 전처리(pre-treatment)가 가능한 폐기물 처리 장치에 의하여 해양 폐기물을 단순한 처리 대상의 개념에서 벗어나 재활용 가능한 물질로 변화시킬 수 있는 해양 폐기물 처리 장치에 관한 것이다.

폐기물의 처리는 매립과 소각에 의한 방법으로 처리되고 있다. 현재 폐기물의 처리는 대부분 매립에 의존하고 있으며 국토 현실을 고려하여 소각 처리율을 높이고 있는 실정에 있다.

매립은 좁은 국토를 비효율적으로 사용하게 하며 매립폐기물에서 나오는 침출수에 따른 토지의 황폐화를 가속시키며, 폐기물 중의 부패 가능한 것은 악취를 유발하여 주변지역에 제2의 공해를 유발시키며, 부패하게 되면 발화성 가스가 발생되어 화재가 일어날 수 있는 가능성이 있다.

소각 처리는 다이옥신을 비롯하여 인체에 치명적인 해를 끼치는 환경호르몬(내분비계교란물질)이 발생하는 문제점이 있어서 이의 적절한 처리 방법이 강구되어야 한다.

인스턴트 식품의 포장 용기로 사용되는 폴리스티렌이나 FRP를 비롯한 각종 합성수지류들은 소각할 때에 발암물질인 다이옥신이 배출되고, 발포제가 사용된 합성수지는 프레온 가스가 오존층을 파괴하는 등 또 다른 환경오염물질 생성하기 때문에 특별한 설비가 필요하며 매립에도 한계가 있다.

이러한 이유로 분리수거장, 소각장, 매립장 등의 시설물을 건설할 때에는 국민들과 지방자치단체 및 시공사 간에 소모적인 마찰과 시비를 유발하고 있다.

국내의 폐기물은 매립에 대한 의존도가 높으며, 소각처리에 있어서 지속적으로 제기되고 있는 문제는 다이옥신 등과 같은 배출가스를 처리하는 문제라 할 수 있으며, 소각재를 별도로 처리하는 것도 문제가 되고 있다.

한편 어민들에 의하여 사용되고 있는 어망, 어구 등과 같은 어로용 도구들과 해상 및 내륙의 하천으로부터 유입되어 새로이 발생되는 각종 해양 폐기물의 양이 매년 빠른 속도로 증가되고 있다. 이러한 해양 폐기물 들은 일부가 수거되어 처리되고 있을 뿐, 대부분은 그대로 방치되어 매년 많은 양의 폐기물이 바다 속에 누적되면서 환경오염이 심화되고, 바다 생태계를 위협하는 하나의 원인이 되고 있다.

현재 수거되고 있는 해상 폐기물에 대하여서도 매립과 소각, 그리고 일부 금속에 대해서는 재활용을 하는 방법으로 처리가 이루어지고 있다.

재활용 가능한 폐기물을 제외한 소각 가능한 폐기물은 해양에서 수거된 폐기물, 해양과 관련된 사업장에서 발생된 일반 가연성 폐기물, 해양관련 단체 및 인근지역에서 발생되는 생활계 폐기물로서 고분자계 물질, 일반 가연성 생활폐기물 등인데, 이들 해양 폐기물들은 지정 폐기물 소각로에서 소각 처리되거나 지정 매립장에서 매립되는 등 비효율적인 방법에 의하여 처리되고 있다.

여기서 지정폐기물이라 함은 폐산이나 폐알카리 등과 같이 사업장에서 발생하는 유해성 폐기물을 의미하는데, 해양 폐기물의 경우 지정 폐기물이 아님에도 불구하고 적절한 처리시설이 없기 때문에 현재 지정 폐기물로 다루어지고 있다.

그런데 지정 폐기물의 처리 설비는 일부 대규모 공단지역에 설비되어 있어서 해양 폐기물 수거 현장과 거리가 먼 경우가 많으므로 해양 폐기물의 처리를 위해서 값비싼 처리비와 운송경비를 부담해야 하는 어려움이 있다.

또한, 소각과정에서 발생하는 다이옥신 문제, 매립장 침출수에 의한 농토의 오염과 악취발생, 폐기물 이송차량에 의한 생활환경 파괴와 같은 각종 환경문제의 유발은 주민들로 하여금 환경시설 설치를 반대하게 만들었으며, 그 영향이 폐기물 처리에까지 미치게 되어 폐기물을 적시에 처리하지 못하는 사회적인 문제까지 대두되었다.

종래의 '해양 폐기물 전용 소각로'는 중금속 및 다이옥신 제거 설비 등 공해방지설비를 갖추는 등 해양 폐기물을 무공해 소각할 수 있는 기능을 갖추게 되는데, 비교적 큰 분진을 수거하기 위한 원심집진기, 산성가스(HCl, SOx)를 제거하기 위한 반건식 세정기, 중금속, 다이옥신, 미세분진을 제거하기 위한 백필터, 특히 다이옥신을 제거하기 위한 활성탄 분무장치, 연돌 등을 필요로 하는 고가격의 설비로 구성되어 있다.

따라서 해양 폐기물을 일반 폐기물 처리 업체에 위탁·처리할 경우 운반·이동 등의 사유로 인하여 과다한 처리비가 소요되어 비용부담이 문제가 되었다.

폐기물을 보다 효과적으로 처리할 수 있는 방법으로는 폐기물을 재활용하여 자원화 하는 방법을 들을 수 있다.

본 발명에 따르는 용융 시스템의 특징은 용융로 본체 및 공해방지 시설의 자동 운전이 가능하게 되는 것으로 이송투입 및 용융 슬래그 배출이 자동적으로 이루 어지고, 온도 및 압력의 자동 제어가 가능하게 되는 것으로, 연소용융실 내부로 투입된 폐기물이 용융될 때까지 폐기물이 가지고 있는 열량을 최대한으로 이용할 수 있도록 경사진 베드를 설치하여 에너지 낭비를 최소화함으로써 폐기물 용융에 필요한 연료를 많이 사용하지 않아도 되고, 연소된 가스는 연소용융실와 구별되어 있는 별도의 후연소실에서 재차 연소처리하는 구조로 되어 FRP와 같은 폐기물을 처리하여 재활용 가능한 생성물을 얻을 수 있게 된다.

이러한 본 발명은 저비용으로 제작 및 운영을 할 수 있는 폐기물 처리 시설로서 발열량이 높은 고분자계 물질의 안전한 열적처리와 열가소성 물질의 처리가 가능하여, 고발열 해양 폐기물, 고함수 물질, 인근 지역 생활계 폐기물의 소각 처리에서 열 및 운전 안전성이 보장되고, 해상 구조물에 설치 가능하면서 다양한 종류의 가연성 폐기물을 혼합 소각할 수 있는 중대형 소각로에 준하는 공해방지 능력으로 완벽한 공해방지 기능을 수행하며, 지상에 설치하게 되면 발생된 폐열을 지역난방에 활용할 수 있는 해양 폐기물 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 폐기물을 연소용융실에 투입하기 위한 폐기물 공급기;

상기 폐기물 공급기가 설치되는 외벽체에 고온의 가스 온도를 유지시키기 위한 보조 버너가 설치되고, 밀폐된 공간 내에서 폐기물 공급기로부터 장입되는 폐기물을 수용하는 연소용 베드가 경사지게 설치되며, 용융슬래그가 배출되는 출탕구가 형성되는 연소용융실;

상기 연소용융실과 내벽체로 구획되어 연통로로 연결되면서 교호되는 다수개의 격판에 의하여 공기가 회류되는 공간이 형성되고, 연소 생성물을 재연소시키기 위한 공기 주입구가 형성되는 후연소실;

상기 후연소실의 가스를 배출시키기 위한 배출수단을 구비하는 것을 기술적인 특징으로 하는 것이다.

이와 같은 본 발명은 투입된 고분자계 물질과 열가소성 물질의 복합체로 되는 폐기물이 고온 분위기의 연소용융실 내부에 경사지게 설치되는 연소용 베드에서 폐기물이 가지고 있는 열량을 최대한 이용하면서 용융됨으로써 적은 에너지를 사용하여 폐기물을 효과적으로 처리할 수 있게 되며, 연소용융실에서 발생되는 고온의 가스는 좁은 공간으로 이루어지는 후연소실에서 회류되는 동안 연소될 수 있는 충분한 체류시간을 가지고 외부로부터 공급되는 공기에 의하여 재연소되어 배출가스로 인한 2차적인 대기오염을 최소화할 수 있게 되는 것이다.

본 발명의 특징과 장점들은 첨부된 도면에 의하여 설명되는 실시예에 의하여 더욱 명확하게 이해될 것이다.

다음에서 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1 내지 도 5는 본 발명의 실시예와 관련된 각각의 도면을 나타내고 있다.

이 도면을 참조하면 본 발명의 해양폐기물 연소용융 처리장치는 폐기물 공급기(1), 연소용융실(2), 후연소실(3), 그리고 배출수단으로 구성된다.

연소용융실(2)과 후연소실(3)은 본 발명의 내부 구조에 대한 이해를 돕기 위하여 상부가 개방된 상태를 도시하고 있다.

폐기물 공급기(1)는 연소용융실(2)에 폐기물을 투입하기 위한 장치로 연소용융실(2)의 한쪽 외벽체에 설치되는데, 폐기물이 투입되는 호퍼(10,10a)가 형성된 실린더(11,11a)와 피스톤 조립체(12,12a)를 포함하는 2개의 왕복동 실린더가 횡방향으로 설치되어 있다.

상기 호퍼(10,10a)는 왕복동 실린더의 원활한 작동이 가능하도록 로드셀 등이 적용되는 정량 투입장치를 구비하여 일정량이 투입되는 되게 하는 것이 바람직하다.

이러한 폐기물 공급기(1)는 2개가 설치되는 것으로 도시하고 있으나 폐기물의 처리 규모에 적합하게 하나 또는 그 이상 설치될 수 있으며, 의도하는 바에 따라서는 댐퍼를 구비하는 컨베이어(도시되지 아니함)로 구성될 수도 있다.

연소용융실(2)은 후연소실(3)을 포함하는 외벽체(20)내에 형성되면서 연소용융실(2)과 후연소실(3)을 구획하는 내벽체(21)에 의하여 구분되어 있다.

외벽체(20)에 의하여 형성되는 연소용융실(2)의 내부에는 폐기물 공급기(1)가 설치되는 쪽에 연소용 베드(22)가 설치되어 폐기물 공급기(1)로부터 투입되는 폐기물을 수납하여 처리할 수 있게 되어 있다.

이러한 연소용 베드(22)는 폐기물의 이동이 용이하도록 적정한 각도를 가지고 경사지게 설치되어 있다.

또한 연소용융실(2)은 내벽체(21)에 의하여 후연소실(3)과 분리되면서, 용융 된 슬래그가 배출될 수 있도록 용탕 블럭(23)에 의하여 용탕실(25)과 출탕실(26)로 구분되어 있다.

용탕실(25)의 외벽체(20) 바깥쪽에는 장입된 폐기물의 용융 온도 이상으로 유지하기 위한 보조 버너(27,27a)가 설치되어 있고, 출탕실(26)의 외벽체(20) 바깥쪽에는 용융슬래그가 출탕되는 과정에서 온도 하강으로 경화되는 것을 방지하고자 유동성을 유지시키기 위한 출탕 버너(28)가 설치되어 있다.

출탕실(26)의 바닥면에는 용융되어 용탕블럭(23)을 통하여 흘러나오는 슬래그가 배출되는 출탕구(29)가 형성되어 있다.

상기 연소용융실(2)과 후연소실(3)을 구획하는 내벽체(21)에는 용탕실(25) 및 출탕실(26)에서 발생되는 유해성 가스를 후연소실(3)로 배출시키기 위한 연통로(200)가 형성되어 있다.

후연소실(3)은 상기 연소용융실(2)의 출탕실(26)과 내벽체(21)로 구획되면서 연통로(200)를 통하여 유해가스가 유입될 수 있게 되고, 내부 공간에는 다수개의 격판(30,30a)이 서로 엇갈리는 방향으로 형성되어 유입된 유해가스가 연속되는 S형의 회류공간을 통하여 이동할 수 있게 되어 있다.

상기 후연소실(3)이 형성되는 외벽체(20)에는 회류공간을 통하여 이동하는 유해가스 중에 포함되어 있는 가연성 유해성분을 연소시키기 위한 공기 주입구(31,31a,31b,31c)와 완전 연소된 가스가 배출되는 배출구(32)가 형성되어 있다.

상기 공기 주입구(31,31a,31b,31c)는 송풍팬, 공기압축기 등을 포함하는 공기공급수단에 의하여 공급되는 공기를 후연소실(3) 내에 유입시킨다.

배출수단은 배출구(32)에 연속되는 배기덕트 및 송풍팬(도시되지 아니함)을 포함한다.

이상의 실시예의 첨부된 도면에서 외벽체(20)의 상부가 개방되어 있는 상태를 도시하고 있는데, 이는 연소용융실(2)과 후연소실(3)의 내부 구조를 설명하기 위하여 임의로 상부를 개방한 상태를 나타낸 것이며, 따라서 상부가 밀폐되어야 하는 것임은 물론이다.

이와 같이 구성되는 본 발명은 수거된 해양 폐기물이 정량공급장치가 형성된 폐기물 공급기(1)의 호퍼(10,10a)로부터 정량이 투입되면, 피스톤 조립체(12,12a)의 왕복 이동에 의하여 연소용융실(2)의 용탕실(25) 내부로 장입되고, 동시에 보조 버너(27,27a)와 출탕 버너(28), 공기공급수단 및 배출수단이 자동제어에 의하여 작동 가능한 상태에 있게 된다.

연소용융실(2)에 장입되는 폐기물은 먼저 폐기물 공급기(1)에 근접하게 설치되어 있는 연소용 베드(22)에 공급되고 보조 버너(27,27a)의 온도 조절에 의하여 용융된다.

폐기물이 용융된 슬래그는 용융로 내에서 액위가 높아지게 되면 용탕블럭(23)을 통하여 출탕실(26)로 배출되는데, 이때 출탕 버너(28)가 고온의 온도를 유지시켜 슬래그의 유동성이 확보되고, 이후 용해된 슬래그가 출탕구(29)로 배출되어 재활용 가능한 고형물의 상태로 된다.

여기서 연소용융실(2)은 본 발명이 의도하는 용융의 목적상 약 1,400℃의 고온 분위기와 산소가 부족한 상태에 있게 되는데, 플라스틱 제조시 첨가된 중금속 성분이 환원성 분위기가 유지되면서 다이옥신과 황화수소(H₂S)를 비롯하여 각종 황화합물(H₂S, CH₃SH, (CH₃)₂S, (CH₃)₂S₂), 메르캅탄류, 아민류 등과 같이 인체에 유해하고, 대기오염의 원인이 되는 많은 양의 유해성분이 포함되어 있는 유해가스를 발생하게 된다.

이러한 기체상의 생성물(Gas)은 연소용 베드(22) 및 연소용융실(2)에서 생성된 가스로서 후연소실(3)로 이송된 다음 공기 주입구(31,31a,31b,31c)를 통하여 공급되는 공기에 의하여 약 1,000℃이상의 고온에서 재 연소되면서 격판(30,30a)에 의하여 형성되는 회류공간을 거친 후 배출되는데, 용융과정에서 발생된 고온의 열기를 이용하여 배출가스를 후연소실(3)에서 회류시키는 과정에서 외부 공기를 유입시켜서 연소시킴으로써 연소 효과를 높이게 되어 유해성분이 제거된 상태에서 배출시키게 된다.

이와 같은 본 발명에 의하면 후연소실(3)은 황화수소(H₂S)를 비롯한 각종 황화합물(H₂S, CH₃SH, (CH₃)₂S, (CH₃)₂S₂), 메르캅탄류, 아민류 등 기타 자극성이 있는 기체상 물질이 소멸되어 사람의 후각을 자극하여 불쾌감을 주거나 2차적 환경오염을 일으키는 일이 없다.

본 발명은 지역 실정에 맞게 제작 보급되어 발열량이 높은 고분자계 물질의 안전한 열적처리와 열가소성 물질의 처리가 가능하고, 고발열 해양폐기물, 고함수 물질, 인근 지역 생활계 폐기물을 용융시스템을 이용하여 처리함으로서, 열 및 운전 안전성이 보장되어 다양한 종류의 가연성 폐기물을 혼합하여 소각하는 것이 가능하게 되어 폐기물의 청정 처리 및 자원으로 재활용하기 위한 전처리 작업이 가능하게 되는 효과를 기대할 수 있다.

따라서 본 발명에 의하면 프라스틱을 포함하는 합성수지계 폐기물과 해양에서 발생되는 폐어구·어망 과 같이 매립 및 재활용이 어려운 해양폐기물을 친환경적으로 처리할 수 있게 되어 다이옥신과 황화합물을 연소 및 분해하여 환경오염과 악취를 방지함으로써 폐기물 처리시설의 건립에 따르는 지역주민들과 지방자치단체 간에 소모적인 마찰과 시비를 방지할 수 있고, 발생된 용융 슬래그를 재활용할 수 있는 부가적인 효과도 제공한다.

Claims

용융 시스템을 이용하여 폐기물을 처리하는 장치를 형성함에 있어서,

폐기물을 연소용융실에 투입하기 위한 폐기물 공급기(1);

상기 폐기물 공급기가 설치되는 벽체로부터 밀폐된 공간에 의하여 고온의 가스 분위기를 형성하는 외벽체에 보조 버너가 설치되고, 밀폐된 공간 내에서 폐기물 공급기로부터 장입되는 폐기물을 수용하는 연소용 베드가 경사지게 설치되며, 용융 슬래그가 배출되는 출탕구가 형성되는 연소용융실(2);

상기 연소용융실와 내벽체로 구획되어 연통로로 연결되면서 교호되는 다수개의 격판에 의하여 공기가 회류되는 공간이 형성되고, 연소 생성물을 재연소시키기 위한 공기 주입구가 형성되는 후연소실(3);

상기 후연소실의 연소 가스를 배출시키기 위한 배출수단으로 구성되되,

상기 연소용융실(2)은 내벽체에 의하여 후연소실(3)과 분리되면서 용융된 슬래그가 배출될 수 있도록 용탕 블럭(23)에 의하여 용탕실(25)과 출탕실(26)로 구분되고, 상기 용탕실(25)의 외벽체(20) 바깥쪽에는 장입된 폐기물의 용융 온도 이상으로 유지하기 위한 보조 버너(27,27a)가 설치되며, 상기 출탕실(26)의 외벽체(20) 바깥쪽에는 용융슬래그가 출탕되는 과정에서 온도 하강으로 경화되는 것을 방지하고자 유동성을 유지시키기 위한 출탕 버너(28)가 설치되고,

상기 후연소실(3)에 형성된 다수개의 격판(30,30a)은 상호 엇갈리는 방향으로 형성되어 유입된 유해가스가 연속되는 S형의 회류공간을 통하여 이동되며, 상기 공기 주입구(31,31a,31b,31c)는 후연소실(3) 내에 공기를 공급하기 위한 공기공급수단으로 외부에 송풍팬 또는 공기압축기가 설치되는 것을 특징으로 하는 해양폐기물 연소용융 처리장치.