KR100844382B1 - 산화 유체용 분배 및 혼합실을 구비한 폐기물 처리 장치 및 폐기물 처리 방법 - Google Patents

산화 유체용 분배 및 혼합실을 구비한 폐기물 처리 장치 및 폐기물 처리 방법 Download PDF

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Abstract

폐기물 기둥을 수용하기 위한 폐기물 처리실과, 상기 처리실 상부에 배치되는 적어도 하나의 가스 배출 수단과, 상기 처리실 하부에 충분한 열을 공급하여 상기 처리실에 수용된 유기 폐기물이 연료 가스로 변화될 수 있도록 하기 위한 상기 처리실 하부로 연장 형성된 출력단을 구비한 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단로 구성된 폐기물 처리장치에 있어서, 상기 폐기물 처리장치는 적어도 하나의 산화 유체 분배 및 혼합실과, 이와 연계되어 산화 유체를 적절한 공급원으로부터 상기 분배 및 혼합실에 공급하기 위한 적어도 하나의 산화 유체 유입구를 구비한 것을 특징으로 하며, 상기 산화 및 혼합실은 상기 폐기물 기둥이 하부에 적재되었을 때 상기 폐기물 기둥의 하부와의 연속적인 주변 유체 연통과, 적어도 하나의 상기 산화 유체 유입구와의 유체 연통을 위한 주변 개구와 상기 처리실 하부의 내측벽이 상기 처리실 상부의 내측벽에 대해서 측방향 외측으로 이격됨으로써 형성된 상기 분배 및 혼합실의 외측 주변벽을 구비하여 형성된다.
여기서, 적어도 하나의 상기 산화 유체 유입구는 상기 플라즈마 토치 수단과 분리, 연계되어 있어, 상기 장치가 작동되는 동안에 적어도 하나의 상기 산화 유체 유입구로부터 상기 분배 및 혼합실로 유동하는 산화 유체는 상기 산화 유체 유입구와 연계되는 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단에 의하여 제공되는 고온 구역으로 유도된다.
폐기물 처리장치, 분배 및 혼합실, 플라즈마 토치

Description

산화 유체용 분배 및 혼합실을 구비한 폐기물 처리 장치 및 폐기물 처리 방법 {Apparatus and Method for processing waste with distribution/mixing chamber for oxidising fluid}
본 발명은 폐기물의 처리 및 취급을 포함하는 폐기물 변환을 위한 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 플라즈마 토치 방식의 폐기물 처리설비 내의 노(爐)에 공급되는 가스 또는 반응물 등을 포함한 산화 유체의 혼합, 배분 및 예열을 위해 진보된 장치 구조에 관한 것이다.
도심 폐기물, 의학 폐기물, 독성 및 방사성 폐기물과 같은 폐기물들을, 플라즈마 토치를 사용하는 폐기물 처리설비를 통하여 처리하는 것은 이미 널리 알려져 있다. 도1을 참고하여 보면, 일반적인 종래의 플라즈마 방식의 폐기물 처리설비(1)는 전형적으로 수직 축형태의 처리실(10)을 구비하고 있으며, 혼합(일반적으로 고체와 액체, 또는/및 반액체) 폐기물(20)이 공기 차단장치(30)를 구비한 폐기물 유입구를 통해 상기 처리실 상부로 유입된다. 상기 처리실(10)의 하단부에 배치된 하나 또는 복수개의 플라즈마 토치(40)는 처리실(10) 내의 폐기물 기둥을 가열시켜, 상기 폐기물을 배출구(50)을 통하여 배기되는 가스와, 처리실 하단부의 저장소(60) 에 집적되어 주기적 혹은 계속적으로 수거되는 액체 물질(일반적으로 용융된 물질 및/또는 슬래그)로 변환한다. 공기, 산소 또는 증기와 같은 산화 가스 또는 유체들은 유기 폐기물의 처리과정에서 발생하는 탄소를 포함하는 숯 잔여물을 일산화탄소 및 수소와 같이 유용한 생성 가스로 변환시키기 위하여 처리실(10)의 하단부에 공급된다. 고체 폐기물을 취급하기 위한 유사 구조가 미국특허 5,143,000에 기술되어 있으며, 그 내용은 참고문헌으로 본서에 병합된다.
산화 유체를 처리실에 공급하는데 있어서, 상기 처리설비 또는 노(爐)의 원활한 동작을 저해하는 적어도 두가지 문제에 직면하게 된다. 폐기물이 처리되면서 고온의 처리실 하부로 이동하게 될때, 용융 상태 또는 반 용융 상태로 존재하는 물질(금속, 산화물, 염 등)들이 처리실 내벽에 퇴적되는 경우가 발생하며, 이는 때때로 산화 가스 또는 산화 유체의 처리실 내부로의 유입을 방해할 뿐만 아니라 플라즈마 토치의 방출을 저해한다. 일단, 이러한 경우가 발생하면, 퇴적된 물질은 수작업을 통해 제거될 수 밖에 없는데, 즉, 설비의 가동을 중단하고 냉각시킨 후 퇴적물을 제거하거나, 처리실의 온도를 상승시켜 최적된 물질(금속, 산화물, 염 등)을 녹여 배출시킴으로 제거해야 한다. 첫번째 방식은 설비의 가동 중단으로 인한 경제적인 불이익을 초래한다. 두번째 방식은 항상 현실적으로 가능한 것은 아니며, 처리실에 더 많은 에너지가 공급되어야 하며, 이로 인하여 설비의 열효율 및 경제적 효율을 저하시키게 된다.
두번째 문제는 산화 유체 또는 산화 가스를 폐기물에 전체적으로 신속하게 공급하여 폐기물 내의 모든 분체연료가 유용한 가스로 효과적이며 효율적으로 변환될 수 있도록 하는데 있다. 다수의 종래 처리설비에서 산화 가스는 처리실의 축 방향을 향하도록 되어 있고, 폐기물 기둥을 일정 부분까지 침투하는 동안 균일하게 분배되는 것이 불가능했다. 미국 특허 5,143,000에 있어서, 증기는 처리실의 하단부에서 접선방향으로, 처리실의 종축과 처리실 벽 사이의 대략 중간까지 유입된다. 이러한 설정도 산화 유체를 분배하는데 그다지 유용하지 않은데, 이는 처리실 내의 폐기물 구성물의 무정형성 및 조밀성으로 인하여 산화 유체가 폐기물 전체로 효과적으로 분산될 수 없기 때문이다. SU특허 1715107은 하부는 폐기물을 가열하기 위한 유전체가 사용되는 이중벽 수냉식 금속 도가니로 구성하고, 상부는 내화성 물질로 이루어지며 그 직경이 하부 도가니와 동일하도록 구성되어 있는 폐기물 처리설비에 대하여 기재하고 있다. 금속으로 이루어진 외측 환상(環狀)공기관 구조에 의하여 공급되는 산화 가스는 원주 방향으로 배치된 다수의 개구를 통해, 상부와 도가니 부분의 사이에 공급된다. 이 구조는 유전 가열 방식에 기초한 설비에 대하여 구체적으로 기술하고 있으며, 이러한 구조는 작동 온도가 훨씬 높아 도가니 부분이 내화성 물질로 구성되지 않으면 금속관이 녹아버릴 수 있는 플라즈마 방식의 설비에는 적합하지 않다. 실제로, 처리실로 산화 유체를 공급하기 위한 다수개의 유입구를 갖는 상기 환상 파이프 구조는, 처리실의 하부가 일반 금속이 아니라 내화성 물질로 이루어진 처리설비에는 용이하게 적용할 수 없는데, 이는 내화성 물질로 이루어진 부분에 다수개의 천공을 형성하게되면 노(爐) 벽의 기계적인 강도가 상당 부분 감소되므로 천공을 형성하는 것이 쉽지 않기 때문이다. 또한, 산화 가스를 주 입하기 위해서 원주방향으로 개별적으로 분리된 다수개의 입구를 형성하는 것이, 상기 가스가 폐기물 기둥에 침투하는데 완벽하게 효과적이지는 않은데, 특히 분리된 유입은 상기에서 언급한 바와 같이 처리실의 동작 중에 차단되는 경향이 있으며, 도가니의 수냉으로 인해 고체화 현상 및 물질 퇴적이 발생할 수 있으며, 이는 유입의 차단현상을 더욱 악화시키게 된다.
따라서, 본서에 참고 문헌으로서 그 내용이 병합된 상기 특허 중에서, 어떠한 것도 폐기물 기둥에 산화가스를 적절하게 분배시키지 못하고 있으며, 특히, 고온 부분인 처리실의 하부가 내화성 물질로 이루어진 처리설비에 있어서 그러한 산화가스의 적절한 배포 방법을 제공하지 못하고 있다. 또한, 상기 특허 중 어떠한 것도 무기 폐기물의 용융물 또는 반용융물의 퇴적 고착으로 인한 플라즈마 토치 또는 산화 가스 유입구의 폐색(閉塞)을 회피할 수 있는 방법을 기재하거나 제시하고 있지 않다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래의 설비의 한계를 극복할 수 있도록, 폐기물에 산화 가스를 신속하고 효율적으로 유입 가능하게 하는 산화가스 유입 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 플라즈마 토치에서 발생된 고온의 플라즈마 가스와 상대적으로 차가운 산화 가스 또는 유체를 혼합하여, 가스화 구역에서 숯과 예열된 산화 가스 또는 유체의 신속하고 일정한 반응을 가능하게 할 수 있도록 구성된 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고체 폐기물 처리장치에 병합될 수 있는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 플라즈마 토치 방식의 처리 장치에 있어서 산화 가스의 유입구 및/또는 플라즈마 토치의 폐색을 충분히 방지할 수 있는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 기구적으로 단순하여 처리실 설계에 병합하는데 경제적인 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 플라즈마 토치 방식 혼합 폐기물 변환기의 일체 구성부분으로서 병합되는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 적어도 일부 현존하는 플라즈마 방식의 폐기물 변환기에 대하여 즉시 개조할 수 있는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 이러한 목적 및 기타 목적을 처리실에 일체화되는 산화 유체 분배 채널(channel) 또는 산화 유체 분배실을 제공함으로써 달성될 수 있으며, 상기 채널은 적절한 공급원으로부터 산화 유체를 내부로 유입시키기 위해 서로 연계된 적어도 하나 이상의 산화 유체 유입구로 구성된다. 상기 채널은 폐기물 기둥에 대하여 침하되어 있어 산화 유체가 처음부터 폐기물 기둥과 분리되어, 산화 유체가 폐기물 기둥의 원주방향으로 또는 적어도 주변으로 배분될 수 있도록 함으로써, 산화 유체가 모든 방향으로부터 상기 폐기물 기둥에 침투할 수 있게 된다. 이러한 채널은 내화성 물질을 사용하는 처리실의 일체 부분으로서 형성될 수 있다. 마찬가지로, 플라즈마 토치도 내화성 물질에 병합된 움푹 들어간 형태로 배치되어 무기 물질의 퇴적에 의한 폐색을 최소화한다.
비록 몇몇 플라즈마 방식의 처리설비에서 폐기물 기둥과 처리실의 내벽 사이에서 요홈 또는 채널을 구비하고 있으나, 이러한 요홈들은 본 발명의 관점에서의 기능적 측면을 갖지는 않는다. 다시 말하면, 숯이 생성가스로 변환되는 폐기물 부분에 산화 유체를 원주형으로 분포시키는 것에 대한 기재가 없으며, 또한 실제로 이러한 작용을 위해 요홈이 적용된 것이 아니다. 실제로, 미국특허 4,831,944에 의하여 예시된 바와 같이, 이러한 일부 종래 설비에서는 폐기물에 산화 유체를 공급하기 위한 설비에 관한 어떠한 언급 및 기재도 없으며, 더욱이 이러한 산화 가스의 원주형 분배에 대한 기재는 전무하고, 또한 본 발명에 의하여 해결되는 문제점이나 해결 방법에 대한 기재 역시 찾아 볼 수 없다. 일본 특허 JP10110917 및 JP10089645은 각각 환상 연소실을 형성하기 위해 복수개의 연소 가스 공급 포트가 구비된 중앙 팽창 부위를 갖는 수직 용융로에 대하여 기술하고 있다. 이러한 용융로에서는 플라즈마 토치가 사용되지 않는다. 따라서, 열용해 구역에서 폐기물을 소각시키기 위하여 연소 가스가 중앙 부위에 위치한 환상 연소 공간에 공급된다. 상기 용융로의 하단부에 위치한 복수개의 유입구를 통해 용융로에 공기가 공급되며, 상기 용융로의 하단부 단면은 중앙부위에서 팽창한 부분이 다시 원래의 팽창 전 크기가 된다. 이러한 시스템은 플라즈마 토치를 사용하는 처리설비에는 용이하게 적용될 수 없다. 예를 들어, 용융로 하단부에서 공급되는 공기의 냉각 효과로 인하여 처리실 하단부에서 용융된 무기 물질의 냉각이 발생할 수 있으며, 이는 무기 물질의 고체화로 인하여 유체 유입구의 폐색을 초래할 수 있다. 또한, 연소 가스가 생성 가스를 태우기 위해 상기 팽창 부분에 공급되고 있는데 반해, 숯과 같은 유기 폐기물을 생성 가스로 변환시키기 위한 산화 유체의 공급에 관해서는 언급이 없다. 오히려, 이러한 특허의목적은 브릿징을 감소시키는 것이며, 이를 위하여 팽창 부위 내에 추가적인 연소 가스의 혼입이 요구되는데, 여기서 산화 가스는 상기에서 언급된 바와 같이 하부의 유입구를 통하여 팽창 부위가 아니라 용융로에 공급된다. 따라서, 이러한 시스템은 내부에서의 연료 연소 없이 연소실 내의 숯과 산화 가스를 예열하기에는 적합하지 않다.
미국특허 5,657,706은 세부분의 수직 구역으로 분획되는 폐기물 처리 장치에 관한 것이다. 폐기물은 유입구를 통하여 가스화실인 중앙 구역으로 유입되고,연소 공기가 밑판(도면에는 도식되지 않음)을 구비한 측방향 개구 레벨을 통해 여기에 공급된다. 그러나, 상기 특허에서는 폐기물 기둥 주면에서 산화 유체를 분배하고 혼합하기 위한 분배 및 혼합실에 대한 기재나 암시는 없는 것으로 보여진다. 특히, 혼합 및 분배실에 대한 기재가 없으며, 또한 이러한 혼합 및 분배실에 폐기물 기둥과 연속적인 유체 연통을 위한 단부 개구를 구비하는 것이나, 본 발명과 같이 외부 단벽을 구비하는 것에 대한 암시도 없다.
유럽특허 850,885는 주 처리실로부터 횡적으로 배치된 통로를 구비하고 있는 용융 처리 장치에 관한 것으로서, 상기 주 처리실은 공기와 같은 가스를 위한 유입구를 구비하고 있다. 상기 통로는 용융물을 배출하기 위한 것으로서, 산화 유체를 폐기물 주위로 배출하기 위한 것은 아니다 - 가스 유입구의 위치는 대략 폐기물 하부의 하류 부근에 위치한다. 산화 유체를 위한 분배 및 혼합실에 대해서는 기재되어 있지 않고, 또한 이러한 혼합 및 분배실에 폐기물 기둥과 연속적인 유체 연통을 위한 단부 개구를 구비하는 것이나, 본 발명과 같이 외부 단벽을 구비하는 것에 대한 암시도 없다.
유럽특허 837,041은 재의 플라즈마 처리에 관한 것으로서, 플라즈마 방식의 장치 내에는 다수개의 이동 가능한 전극이 배치된다. 상기 장치의 하부 벽은 상기 장치의 상부에 대해서 횡적으로 이격되어 있는데 반해, 공기와 증기를 공급하기 위해 사용되는 렌스(lance)는 상기 장치의 상부에 위치되어, 하부 벽과 직접적으로 연계되지 않는다. 또한, 처리실의 작동중에 발생하는 상부에서의 폐기물에 의한 플러그 차폐로 인하여, 상기 렌스를 구비한 처리실 상부와 처리실 하단의 광폭 부분의 유체 연통이 원할하지 못하게 된다. 상기 문헌에서는 상기 렌스로부터의 산화 유체를 폐기물 기둥의 하부 주위에 분포시키기 위한 혼합 및 분배실에 대한 기재나 암시가 없다.
유럽특허 625,869는 폐기물 처리에 사용할 수 있는 플라즈마 아크 장치에 관한 것이다. 용융기 외부 덮개보다 작은 직경을 갖는 용융기 외피가 구비되며, 이러한 용융기 외피에는 환상 공백이 형성되어 상기 플라즈마 아크 장치로 공기가 유입될 수 있도록 한다. 따라서, 도면에서 도식된 바와 같이 상부(덮개 포함) 내접벽은 실질적으로 상기 장치의 하부(용융기 외피)에 비해 외측으로 배치되어 있으며, 이는 본 발명의 배치와 반대되는 것으로서 하기의 기재를 통해 명확해질 것이다. 또한, 처리실로의 유일한 산화 가스의 유입구는 상부 중앙구로서 폐기물 기둥의 상부의 중앙에 위치한다. 따라서, 이러한 배치에서는 상기 유입구를 구비한 처리실의 상부와 처리실의 하부가, 처리실의 동작 중에 발생하는 폐기물에 의한 폐색으로 인 하여 유체학적으로 연통될 수 없다. 상기 문헌에서는 상기 렌스로부터의 산화 유체를 폐기물 기둥의 하부 주위에 분포시키기 위한 혼합 및 분배실에 대한 기재나 암시가 없다.
이러한 상기 참조문헌들은 하기의 특징을 갖는 분배 및 혼합실에 대하여 기재 또는 암시하고 있지 않다.
폐기물 기둥이 하부에 적재되었을 때 상기 폐기물 기둥의 하부와 유체학적으로 연속적인 연통과, 적어도 하나의 상기 산화 유체 유입구와의 유체학적 연통을 위한 주변 개구와;
상기 처리실 하부의 내측을 향하고 있는 벽면이, 상기 처리실 상부의 내측을 향하고 있는 벽면에 대해서 측방향 외측으로 이격됨으로써 형성된 외측 주변 벽을 구비하고 있으며;
여기서, 적어도 하나의 상기 산화 유체 유입구는 상기 플라즈마 토치 수단과 분리, 연계되어 있어, 상기 장치가 작동되는 동안에 상기 산화 유체 유입구로부터 상기 분배 및 혼합실로 유동하는 산화 유체는 상기 유체 유입구와 연계되는 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단에 의하여 고온 구역으로 유도된다.
따라서, 이러한 참조문헌들은 본 발명과 같이 혼합 및 분배실을 제공하는 것에 관한 것이 아닐 뿐더러, 상기 참조문헌들이 기재하고 있는 처리실의 특징은 본 발명의 혼합 및 분배실과 구조적, 기능적으로 상이한 것이다.
일반적으로, 플라즈마 토치를 통하여 산화제를 공급하는 플라즈마 방식의 처리설비는, 만약 숯의 처리를 위해 추가적으로 산화 유체가 필요한 경우, 이로 인하 여 플라즈마 토치에 의하여 발생되는 온도가 낮아지는 결과를 초래한다. 이는 보다 많은 무기 물질의 퇴적을 초래하여 상기 언급된 폐색 문제를 야기하게 된다. 한편, 만약 플라즈마 토치의 온도를 증가시켜야 할 경우, 상기 플라즈마 토치에 공급되는 산화 유체를 감소시켜야 함으로 인해 폐기물 기둥 내의 숯이 생성 가스로 완전히 산화되지 못하는 결과를 낳거나, 플라즈마 토치에 공급되어야 할 에너지가 증가되어 결과적으로 생산 효율을 저하시키게된다. 따라서, 산화 유체 유입구를 플라즈마 토치와 독립적으로 구성함으로써, 플라즈마 제트의 온도와 산화 유체의 체적 유동비를 필요에 따라 동시에 증가시킬 수 있게되어 처리 설비의 가동방식에 추가적인 자유도를 부가할 수 있게 된다. 그러나, 플라즈마 토치와 독립적인 산화 유체 유입구를 채택한 플라즈마 토치 방식 노(爐)가 전혀 문제가 없는 것은 아니다. 이러한 노(爐)들은, 상대적으로 차가운 산화 가스 또는 유체를 공급하는 산화 유체 유입구가 무기 용융물로부터, 특히 상기 용융물의 배출구로부터 충분한 간격을 유지하도록 설계될 필요가 있다. 그렇지 않으면, 상대적으로 차가운 산화 유체가 용융물을 냉각시켜 고체화를 일으킴으로써 배출구의 폐색을 유발할 수도 있다.
본 발명은 폐기물 처리 장치에 관한 것으로서, 상기 폐기물 처리 장치는 폐기물 기둥을 수용하기에 적합한 폐기물 처리실과, 상기 처리실의 길이 방향 상부에 구비된 적어도 하나의 가스 배출 수단과, 상기 처리실 내에 수용된 유기 폐기물이 연료 가스로 변환될 수 있을 정도로 충분한 열을 상기 처리실 하부에 공급할 수 있 도록, 상기 폐기물 처리실의 하부로 연장 형성된 출력단을 구비한 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단을 구비하여 이루어지며, 상기 처리실은 저면을 구비하고 있으며, 이러한 폐기물 처리 장치는 적어도 하나의 산화 유체 배분 및 혼합실과 이와 연계되어 산화 유체를 적절한 유입원으로부터 상기 분배 및 혼합실에 공급하기 위한 적어도 하나의 산화 유체 유입구를 구비한 것을 특징으로 하며, 상기 산화 및 혼합실은:
폐기물 기둥이 하부에 적재되었을 때 상기 폐기물 기둥의 하부와의 유체학적으로 연속적인 연통과, 적어도 하나의 상기 산화 유체 유입구와의 유체학적 연통을 위한 주변 개구와;
상기 처리실 하부의 내측을 향하고 있는 벽면이, 상기 처리실 상부의 내측을 향하고 있는 벽면에 대해서 측방향 외측으로 이격됨으로써 형성된 외측 주변 벽을 구비하고 있으며;
여기서, 적어도 하나의 상기 산화 유체 유입구는 상기 플라즈마 토치 수단과 분리, 연계되어 있어, 상기 장치가 작동되는 동안에 상기 산화 유체 유입구로부터 상기 분배 및 혼합실로 유동하는 산화 유체는 상기 유체 유입구와 연계되는 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단에 의하여 고온 구역으로 유도된다.
따라서, 일반적으로 상기 처리실 하부의 내측을 향하고 있는 벽의 적어도 일부분은 상기 처리실 상부의 내측을 향하고 있는 벽에 대하여 측방향 외측으로 확장 형성되어 있어, 상기 측방향 외측으로 확장된 벽면과 상기 처리실에 수용된 폐기물 기둥의 하류 부분의 원형 외주 사이에서 분배 및 혼합실을 형성하게 되며, 상기 분 배 및 혼합실은 처리실 하부에 수용된 폐기물 기둥의 상기 원형 외주와, 적어도 하나의 산화 유체 유입구 간의 유체 연통을 제공한다.
측방으로 이격된 내측벽과 상기 처리실 하부 내벽의 일부분은 일반적으로 적합한 내화성 물질로 이루어져있다.
상기 측방으로 이격된 내측벽은 상기 처리실 상부의 내측벽으로부터 제1 간격(이격치)만큼 이격 배치되는데, 상기 제1 간격은 상기 내측벽을 따라 거의 일정하다. 다른 예로, 상기 측방으로 이격된 내측벽은 상기 처리실 상부의 내측벽으로부터 제1 간격(이격치)만큼 이격 배치되는데, 여기서 상기 제1 간격은 상기 산화 유체 유입구가 형성된 곳에서의 간격이 상기 내측벽을 따라 형성된 간격의 평균값보다 상대적으로 더 크다. 산화 유체 유입구로부터 180°의 위치에서의 이러한 제1 간격은 상기 내측벽을 따라 형성된 간격의 평균값보다 상대적으로 더 작다.
분배 및 혼합실의 상부는 상기 측방으로 이격된 내측벽으로부터 제2 간격만큼 중심축 방향으로 측방 또는 반경방향으로 연장 형성된 상부 환형(환상)벽에 의하여 구획되어 질 수 있다. 일반적으로, 상기 제2 간격(이격치)의 크기는 상기 제1 간격과 유사하다. 적어도 하나의 산화 유체 유입구가 상기 측방으로 이격된 내측벽 및/또는 상기 상부 환형벽에 구성된다.
상기 처리실의 하부의 내측벽은 절단된 원추형태로서, 상기 원추형태의 원추 반각(conical half-angle)은 상기 처리실의 상부의 내측벽의 원추 반각보다 큰 각도를 가지며, 상기 처리실 상부는 원추 반각이 0°인 원통형으로 구성될 수도 있다.
또 다른 예로, 상기 처리실의 하부 내측벽은 처리실 상부보다 더 큰 내경을 갖는 실린더(원통형) 형태로서 구성되며, 그 상기 상부 역시 실린더 형태로 구성된다.
또 다른 예로, 상기 처리실 하부의 내측벽은 상기 처리실 축에 대하여 수직으로 절단한 단면이 다각형인 상부가 절단된 피라미드 형태로 구성될 수 도 있다. 또한, 상기 처리실 상부의 내측벽 역시 상기 처리실 축에 대하여 수직으로 절단한 단면이 다각형인 상부가 절단된 피라미드 형태로 구성될 수 도 있다. 상기 처리실 상부 및 하부의 다각형 단면은 선택적으로 사각형이다.
선택적으로, 상기 분배 및 혼합실의 하단부는 개방되어 상기 측방 이격된 내측벽에서 하방 연장된 상기 처리실의 저면부와 연통될 수 있다.
또한, 상기 분배 및 혼합실의 하단부는 상기 측방으로 이격된 내측벽으로부터 제3 간격만큼 중심축 방향으로 측방 또는 반경방향으로 연장 형성된 하부 환상(환형)벽에 의하여 구획되어 질 수 있다. 일반적으로, 상기 제3 간격(이격치)의 크기는 상기 제2 간격보다 적다. 상기 하부 환형벽의 표면적은 상부 환형벽의 표면적보다 S만큼 적으며, 이러한 면적차 S는 상기 상부 환형벽의 표면적의 1%~99%의 범위가 될 수 있다.
선택적으로, 상기 폐기물 처리장치는 추가적으로 제2 산화 유체 분배 및 혼합실을 상기 분배 및 혼합실의 수직 하방에 배치하여 구성될 수 있다. 상기 하부 환형벽의 표면적은 상부 환형벽의 표면적보다 S'만큼 적으며, 이러한 면적차 S'는 상기 제2 산화 유체 분배 및 혼합실의 상부 환형벽의 표면적의 1%~99%의 범위가 될 수 있다.
선택적으로, 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단이 상기 처리실의 하단부에 형성된 적절한 요홈에 형성되어 상기 플라즈마 토치의 출력단이 상기 처리실 내에 수용된 폐기물 기둥으로 부터 이격 배치될 수 있도록 한다. 또한, 선택적으로, 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단이 상기 처리실의 측방에 배치되어 처리실과 적절한 통로를 통해 연통되는 보조실에 배치되어, 상기 플라즈마 토치의 출력단이 상기 처리실 내에 수용된 폐기물 기둥으로 부터 이격 배치될 수 있도록 한다. 다른 예로, 상기 폐기물 처리실은 추가적으로 복수개의 보조실을 구비할 수 있으며, 여기서 상기 추가 보조실은 처리실의 측방에 배치되어 있으며 처리실과 적절한 통로를 통해 연통되어, 이러한 추가 보조실에 배치되는 플라즈마 토치의 출력단은 상기 처리실에 수용된 폐기물 기둥으로부터 이격될 수 있다. 적어도 하나의 상기 보조실은 적어도 하나의 산화 유체 유입구를 구비한다.
선택적으로 처리실의 내부 윤곽에서의 불연속 부분은 처리실 상부와 처리실 하부 사이에 형성된다. 특히, 최상단 산화 유체 유입구의 중심의 수직방향 위치와 최하단의 상기 플라즈마 토치 수단의 출력단 중심의 수직방향 위치 사이에서 축방향에 대하여 수직으로 취한 처리실의 횡단면적은 상기 불연속 부분의 바로 위의 처리실 상부의 횡단면적보다 크다. 선택적으로, 상기 산화 유체 유입구는 상기 분배 및 혼합실 내에서 처리실의 길이방향 축과 상기 산화 유체 유입구의 중심에서 상기 불연속 부분을 연결하는 가상선 사이에서 각도φ를 형성하도록 배치되어 있으며, 여기서, φ는 0.5°에서 120°의 범위를 가진다. 또한, 선택적으로, 산화 유체 유 입구는 각각 처리실의 길이방향 축과 산화 유체 유입구의 중심을 포함하는 평면과, 상기 길이방향 축과 상기 플라즈마 토치 단부의 중심을 포함하는 평면이 이루는 각β가 약 ±170°, 바람직하게는 약 ±20°보다 같거나 작은 각도가 될 수 있도록 배치된다.
선택적으로, 상기 불연속 부분은 상기 측방으로 이격된 내측벽에 대해 내측 방향으로 이격되고 상기 처리실 상부로부터 하방으로 처진 원통형태의 벽으로 구성된다.
또한, 본 발명은 폐기물을 처리하기 위한 처리실과, 상기 처리실 하부에 충분한 열을 공급하여 처리실에 수용된 유기 폐기물이 연료 가스로 변화될 수 있도록 하기 위한 출력단을 구비한 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단으로 구성되는 폐기물 처리장치에 수용된 폐기물 기둥의 주변으로 산화 유체를 분배하고 혼합하기 위한 방법에 관한 것으로서, 이러한 방법은 (a) 상기 언급된 분배 및 혼합실을 형성하고; (b) 상기 처리실의 동작 중에, 산화 유체가 산화 유체 유입구로부터 상기 분배 및 혼합실과 상기 처리실 내에 수용된 폐기물 기둥의 주변으로 유동되게 하여, 상기 산화유체가 상기 산화 유체 유입구와 연계된 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단에 의하여 제공되는 고온 구역으로 유도될 수 있도록 한다.
도1은 종래 기술에 따른 전형적인 고체/혼합 폐기물의 플라즈마 처리장치의 주요 구성요소 및 일반적인 형태를 개략적으로 도식하고 있다.
도2(a)는 전형적인 플라즈마 처리장치에 관한 본 발명의 제1 구현예의 주요 구성요소를 개략적으로 도식하고 있다.
도2(b) 및 도2(c)는 도2(a) 구현예의 대체 구현예를 도식하고 있다.
도3(a) 및 도3(b)는 도2(a) 구현예를 X-X선을 따라 절개한 단면도를 도식하고 있다.
도4는 본 발명의 제2 구현예의 주요 구성요소를 개략적으로 도식하고 있다.
도5는 본 발명의 제3 구현예의 주요 구성요소를 개략적으로 도식하고 있다.
도6(a)는 본 발명의 제4 구현예의 주요 구성요소를 개략적으로 도식하고 있다.
도6(b)는 표준 내화벽돌로 구성된 분배 및 혼합실 벽의 측면을 구체적으로 도식하고 있다.
도7은 본 발명의 제5 구현예의 주요 구성요소를 개략적으로 도식하고 있다.
도8(a)는 본 발명의 제6 구현예의 주요 구성요소를 개략적으로 도식하고 있다.
도8(b)는 표준 내화벽돌로 구성된 분배 및 혼합실 벽의 측면을 구체적으로 도식하고 있다.
도9(a)는 전형적인 플라즈마 처리장치에 관한 본 발명의 제7 구현예의 주요 구성요소를 개략적으로 도식하고 있다.
도9(b), 도9(c) 및 도9(d)는 도9(a) 구현예를 선P-P, 선Q-Q 및 선S-S을 따라 절개한 단면도를 각각 도식하고 있다.
본 발명은 청구항에 의하여 정의되며, 그 내용은 명세서의 기재 내에 포함되는 것으로서 이는 이하에서 첨부된 도면을 참조하여 예시를 통하여 구체적으로 설명된다.
본 발명은 폐기물 변환 장치에서 폐기물 기둥에 예열된 산화 유체나 가스를 신속하고 효과적으로 분배시키기 위한 시스템에 관한 것이다. 여기서, "폐기물 변환장치"라는 것은 도심 폐기물, 가정 폐기물, 산업 폐기물, 의학 폐기물, 핵 폐기물 및 기타 폐기물을 포함한 모든 종류의 폐기물의 취급, 처리에 적합한 모든 종류의 장치를 포함한다. 본 발명은 또한 상기 언급한 시스템을 구비한 폐기물 변환장치 및 이러한 시스템과 장치의 작동 방식에 관한 것이다. 이러한 장치는 전형적으로 폐기물 기둥을 수용하기 위한 폐기물 전환실과, 출력단에서 고온의 가스 분출을 발생시키고 이러한 분출이 처리실의 저면으로 유도되도록 하는 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단을 구비하여 이루어진다. 상기 폐기물 전환장치는 처리실의 수직방향 상부에 적어도 하나의 가스 배출 수단과, 상기 처리실의 수직방향 하부에 액체 생성물 배출구를 추가적으로 구비할 수 있다. 특히, 상기 폐기물 전환장치는 플라즈마 토치에서 분리된 적어도 하나의 산화 유체 유입구를 추가적으로 구비하는데, 상기 산화 유체 유입구는 처리실 또는 상기 폐기물 전환장치의 하부, 고온부에 배치되어 산화 유체를 공급하도록 구성되어 있다. 여기서, "산화 유체"라는 것은 상기 폐기물 처리장치의 처리실의 하부에서 생성되거나 발견되는 숯의 적어도 일부분 을 산화시킬 수 있는 모든 종류의 가스 또는 유체를 포함하며, 예를 들어, 산소, 증기, 공기, 이산화탄소 및 이들의 적절한 혼합물이 될 수 있다.
본 발명에 따른 장치에는, 산화 유체 유입구와 연계되고, 특히 유체학적으로 연통되는 분배 및 혼합실이 구비된다. 이러한 분배 및 혼합실은 폐기물 기둥의 주변을 둘러싸도록 설정되어, 산화 유체 유입구와 폐기물 기둥의 원주 주변 사이에서 유체 연통이 가능하도록 한다. 바람직하게는, 상기 분배 및 혼합실은 모서리나 결함부위 또는 처리실의 측면 경사면에서의 변경부분과 같은 불연속 부분에 연계되어, 폐기물 기둥이 처리실로 하강하면서 지나치도록 되어 있어, 상기 분배 및 혼합실이 상기 처리실과 일체로 형성될 수 있도록 한다.
특히, 본 발명의 분배 및 처리실은 하부에 수용된 상기 폐기물 기둥과 연속적인 주변 유체 연통되고, 적어도 하나의 상기 산화 유체 유입구와 유체 연통되는 주변 개구를 구비한 것을 특징으로 한다. 주변 개구라는 것은 분배 및 혼합실의 주변을 따라 연속인 분배 및 혼합실로의 개구를 의미한다. 다시 말하면, 주변 개구는 처리실의 작동 중에 처리실의 하부에서 폐기물 기둥의 주변의 거의 모든 부분과 분배 및 혼합실의 거의 모든 부분 사이에서 유체 연통을 가능하게 한다.
이하에 보다 구체적으로 기술되는 바와 같이, 분배 및 혼합실은 상기 처리실 하부의 내측 벽면이 상기 처리실 상부의 내측 벽면에 대하여 측방향 외측으로 이격되어 형성되는 외측 주변 벽을 구비하는 것을 특징으로 한다. 다시 말하면, 처리실의 동작 시에 분배 및 혼합실의 하부에서 폐기물 기둥을 주변으로 에워싸는 분배 및 혼합실 벽면은 상기 처리실의 상부에 비하여 측방향에서 외측으로 확장 형성된 다.
또한, 적어도 하나의 상기 산화 유체 유입구는 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단과 연계되어, 폐기물 처리 장치가 작동되는 동안에 상기 산화 유체 유입구로부터 상기 분배 및 혼합실로 유동하는 산화 유체가 상기 유체 유입구와 연계되는 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단에 의하여 제공되는 고온 구역으로 유도되어 가열될 수 있도록 함으로써 생성 가스를 발생시키기 위한 숯의 가스화를 촉진시키게 된다.
도면을 참조하여 보면, 도 2(a)는 본 발명의 제1 구현예를 도식하고 있다. 도면부호 (100)으로 표시된 플라즈마 폐기물 처리장치는 처리실(10)을 구비하고 있으며, 상기 처리실(10)의 상부는 일반적으로는 원통 형태 또는 원추형 수직 기둥의 형태를 가지나 필요에 따라 어떠한 형태로도 변경될 수 있다. 일반적으로, 고체 또는 혼합 폐기물 공급시스템(20)은 공기 잠금 구조(30)를 구비한 폐기물 유입 수단을 통해 처리실(10) 상단에서 고체 폐기물을 유입하게 된다. 비록 일반적으로 가스 형태 및 액체 형태의 폐기물은 실질적인 처리없이 처리장치(10)으로부터 제거되지만 혼합 폐기물 역시 처리실(10)로 공급될 수 있다. 상기 고체/혼합 폐기물 공급 시스템(20)은 적합한 컨베이어 등과 같은 수단을 구비할 수 있으며, 또한 폐기물을 작은 조각으로 분쇄하기 위한 파쇄기를 추가적으로 구비해도 좋다. 상기 공기 잠금 구조(30)은 상부 밸브(32)와 하부 밸브(34)를 구비하여 그 사이에 적재실(36)을 형성하게 된다. 상기 밸브 (32, 34)는 전기적, 공압적 또는 유압적 방식으로 작동되며, 필요에 따라 서로 독립적으로 개폐되는 관문 밸브인 것이 바람직하다. 폐쇄 가 능한 홉 구조(39)는 상기 상부 밸브(32)가 개방되어 있고 상기 하부 밸브(34)가 폐쇄되어 있을 때, 고체 및/또는 혼합 폐기물을 상기 공급 시스템(20)으로부터 상기 적재실(36)로 적하한다. 일반적으로 적재실(36)로의 폐기물 공급은 상기 상부 밸브(32)의 폐쇄 동작과 폐기물이 간섭을 일으킬 가능성을 최소화 하기 위해서, 적재실(36) 내의 폐기물의 양이 총 적재가능량 보다 적은 소정의 수준에 도달할 때까지만 계속된다. 그런 다음 상부 밸브(32)는 폐쇄된다. 폐쇄된 상태에서는 각 밸브(32, 34)는 공기가 밀폐된다. 적절한 때에, 하부 밸브(34)가 개방되어 폐기물이 처리실(10)으로 공급되며 이 때, 공기는 들어가지 않거나 상대적으로 미미한 양만이 폐기물과 함께 처리실로 들어가게 된다. 상기 밸브(32, 34)의 개폐와 공급장치(20)로 부터의 폐기물 공급은 적절한 제어기(500)에 의하여 제어될 수 있는데, 이러한 제어기는 수동 제어기 및/또는 이에 연결 작동되거나 처리장치(100)의 기타 구성 요소와 연결 작동되는 적절한 컴퓨터 제어 시스템으로 구성할 수 있다. 바람직하게는 폐기물 흐름 감지 시스템(530)이 구비되어 상기 제어기(500)와 작동가능하게 연결되는 것이 좋다. 상기 감지 시스템(530)은 전형적으로 하나 또는 그 이상의 적절한 센서(33)들을 처리실 상부 또는 F레벨의 위치에 설치하여 폐기물의 수준이 여기에 도달했을 때 이를 감지하도록 구성된다. 유사하게, 상기 감지 시스템(530)은 전형적으로 하나 또는 그 이상의 적절한 센서(33')들을 상기 처리실의 F레벨의 수직 하방향에 배치된 E레벨의 위치에 설치하여 폐기물의 수준이 여기에 도달했을 때 이를 감지하도록 구성된다. F레벨은 처리실(10) 내의 폐기물의 안전 최대 한도를 나타내며, E레벨은 효율적인 처리를 위하여 처리실(10) 내에 폐기 물이 추가로 공급되어야 하는 수준을 나타낸다. 따라서, E레벨과 F레벨 사이의 처리실(10)내의 체적은 대략 적재실(36)에 수용될 수 있는 폐기물의 체적과 동일하다. 대체적으로, 또는 추가적으로 센서(33, 33')의 위치는, 폐기물의 수준이 F레벨에 도달하는 시간과 E레벨에 도달하는 시간 간격을 측정함으로써 처리실(10)을 통한 폐기물의 실제 유동비를 결정하는데 사용될 수 있는 적절한 자료를 제공할 수 있도록 선택된다. 제어기(500)은, 공급 시스템(20)으로부터 적재실(36)로의 적재와 적재실(36)로부터 처리실(10)로의 적하를 조정하기 위해서 밸브(32, 34)에 동작가능하게 연결되어 있다.
홉 구조(39)는 필요에 따라, 특히 의학 폐기물이 본 장치(100)에 의하여 처리되는 경우, 주기적 또는 연속적으로 폐기물에 살균제를 살포하기 위한 살균제 살포 시스템(31)을 구비해도 좋다.
처리실(10)의 저면에는 일반적으로 도가니 형태의 액체 생성물 수집구역(41)이 형성되어 있으며, 이러한 액체 생성물 수집구역은 하나 또는 그 이상의 수집 저장소(60)에 연계된 적어도 하나의 배출구(65)를 구비하고 있다. 상기 처리실(10)은 추가적으로 그 상단에서, 폐기물 처리 시 발생하는 생성 가스를 수집하기 위한 적어도 하나의 가스 배출구(50)을 구비하고 있다. 처리실(10)의 상단에는 공기 잠금 구조(30)가 배치되어 있으며, 처리실(10)은 일반적으로 상기 공기 잠금 구조(30)를 통해 폐기물이 최대 가스 배출구(50)의 높이 부근까지 채워지게 된다. 감지 시스템(530)은 (처리실(10)에서의 처리 결과로서) 폐기물의 수준이 충분히 감소되는 것을 감지하여 제어기(500)에게 이 사실을 통지하여 또 다른 폐기물 더미가 적재실(36)을 통하여 처리실(10)로 공급될 수 있도록 한다. 그런 다음, 제어기(500)은 하부 밸브(34)를 닫고 상부 밸브(32)를 열어 공급 시스템(20)을 통하여 적재실(36)이 재충전될 수 있도록 하고, 상부 밸브(32)를 닫아 다음 단계를 준비한다.
하나 또는 복수개의 플라즈마 토치(40)가 처리실(10)의 하단부에서 적절한 전력원, 가스 공급원 및 수냉원(45)에 작동 가능하게 연결되어 있으며, 이러한 플라즈마 토치(40)들은 이동식 타입이거나 비이동식 타입이다. 토치(40)는 적절하게 밀봉된 슬리브에 의하여 처리실(10) 내에 장착되게 되며, 이러한 슬리브는 토치(40)의 교환이나 수리를 용이하게 한다. 상기 토치(40)는 고온의 가스를 발생시켜 이러한 가스가 폐기물 기둥의 저단부를 향할 수 있는 각도로 배치되어 있다. 상기 토치(40)는, 작동시에 토치(40)로부터의 불꽃이 폐기물 기둥의 저면을 가능한 한 균일하게 고온으로, 일반적으로 대략 1600℃ 또는 그 이상의 온도로 가열할 수 있도록 처리실 하단부에 배치된다. 토치(40)는 그 하부의 출력단에서 약 2000℃에서 약 7000℃사이의 평균온도를 갖는 고온 가스 분출이나 플라즈마 불꽃을 생성한다. 토치(40)으로부터 방산되는 열은 폐기물 기둥을 따라 상승하게 되어, 결과적으로 처리실(10)내에서 점진적인 온도 구배를 형성하게 된다. 플라즈마 토치(40)에 의하여 생성된 고온의 가스는 처리실(10)내의 온도 수준을 유지시킨다. 이러한 온도 수준은, 처리실 (10) 하부에서 폐기물을 지속적으로, 가스 배출구(50)을 통해 배기될 수 있는 생성 가스와, 하나 또는 그 이상의 저장소(60)를 통해 처리실(10)의 하부에서 계속적으로 또는 주기적으로 수거되는 용융 물질 및/또는 슬러그(slag)를 포함하는 액상 물질(38)로 변환하기에 충분하다.
처리장치(100)은 배출구(50)을 통해 처리실(10)을 빠져나가는 생성 가스 흐름으로부터 바람직하지 않은 가스(예를 들어, HCL, H2S, HF)와, 미립 물질 및/또는 기타 액체 방울(피치 포함)을 제거하기 위해서 추가적으로 집진기 시스템(도식되어 있지 않음)을 구비해도 좋다. 미립 물질은 유기 및 무기 성분을 포함한다. 피치는 배출구(50)에서 배기되는 가스 흐름에 포함될 수 있다. 상기와 같은 기능을 수행할 수 있는 집진기는 당 분야에서 주지의 기술이며 따라서 본서에서 더 이상 구체적으로 상술할 필요가 없다. 일반적으로, 집진기는 정화된 생성 가스 (H2, CO, CH4, CO 2 및 N2)를 경제적으로 이용하기 위하여, 그 하류 부분이 제조 설비나 가스터빈 설비와 같은 적절한 가스 처리 수단과 작동가능하게 연결되어 있다. 상기 집진기에는 집진 장치에 의하여 생성 가스로부터 제거된 미립 물질, 피치 및 액체 물질을 수거하기 위한 저장소(도식되지 않음)를 추가로 구비해도 좋다. 이러한 미립 물질과 액상 물질(피치 포함)은 추가적인 처리가 요구된다.
선택적으로, 상기 처리장치(100)은 생성 가스에 포함되어 있는 연소성 물질이나 유기물을 연소시키기 위한 배출구(50)과 연결된 애프터버너(도식되지 않음)를 추가적으로 구비할 수 있으며, 애프터버너 에너지 이용 시스템과 가스 정화 시스템(도식되지 않음)과 동작가능하게 연결될 수 있다. 상기 에너지 이용 시스템은 보일러 및 발전기와 결합된 스팀 터빈장치를 포함한다. 가스 정화 시스템은 반응력을 갖는 석탄재과 같은 고형 폐기물 및/또는 폐기물을 포함한 액상 용제와 같 이 추가적인 처리가 요구되는 물질을 발생시킬 수도 있다.
공기, 산소 또는 증기와 같은 산화 유체는 유기 폐기물의 열분해에서 발생되는 숯을 일산화탄소와 수소같은 유용한 가스로 변환시키기 위하여 적절한 공급원(70)으로부터 공급된다. 상기 산화 유체는 하나 또는 그 이상의 적절한 유입구(75)를 통해 처리실(10)의 하부로 유입된다.
처리실(10)은 서로 개방 연통되는 상부(14)와 하부(200)로 구성되는데, 이로 인하여 폐기물 기둥 내의 폐기물이 상기 처리실의 고온 부분으로 하강하게 된다. 상기 처리실(10)의 상부(14)는 전형적으로 (물론 반드시일 필요는 없다.) 대략 수직인 길이방향 축(18)을 구비한 원통의 형태로 형성되며, 가스 생성물 배출구(50)을 구비한다. 상기 처리실(10)의 하부(200)은 도가니(41)과, 하나 또는 그 이상의 플라즈마 토치(40)와, 하나 또는 그 이상의 산화 유체 유입구(75)를 구비하여 이루어지며, 따라서 폐기물의 용융 및 가스화가 일어나는 처리실 부분을 포함하게 된다. 처리실(10)의 내측면, 적어도 처리실 하부의 내측면은 일반적으로 하나 또는 그 이상의 알루미나, 알루미나-실리카, 마그네사이트, 크롬-마그네사이트, 샤모트(Chamotte)나 내화벽돌과 같은 적합한 내화 물질로 구성된다. 일반적으로, 처리실(10)과 처리장치(100)은 기계적인 보전성을 향상시키기고, 처리실이 외부 환경으로부터 밀봉 차단될 수 있도록 전체가 금속층 또는 케이스로 덮혀있다.
본 발명은 처리실(10)의 하부(200)에 주로 혹은 완전히 병합된 산화 유체 분배 및 혼합실(300)을 제공하는 것을 특징으로 한다. 도3(a)를 참조해 보면, 상기 분배 및 혼합실(300)은 처리실(10)의 벽면 또는 내측면과 폐기물 기둥 사이의 주변 에 공간을 제공하며, 따라서, 상기 폐기물 기둥과 거의 연속적인 주변 유체 연통하는 연속적인 주변 개구(142)를 제공하여, 하나 또는 그 이상의 산화 유체 유입구(75)를 통해 분배 및 혼합실(300)에 공급되는 산화 유체가 폐기물 기둥의 원주 방향으로 거의 모든 부분에 도달할 수 있도록 한다. 따라서, 이러한 연속적인 주변 개구(142)는 폐기물 기둥(35)의 외측 둘레에 의하여 경계지어지게 된다. 산화 유체는 일반적으로 일부분은 폐기물 기둥의 중심을 향해 지름 방향이나 측방향으로 침투하고, 일부분은 폐기물 기둥의 모든 부분으로 균일하게 침투하여, 코크스(coke)나 탄소 형태의 숯을 소정의 가스 생성물로 효율적으로 변환할 수 있게 한다.
따라서, 분배 및 혼합실(300)은 처리실 벽(250)의 일부분의 내측벽(222)과 폐기물(35) 기둥 사이에서 주변 슬롯(slot) 이나 벽감(壁龕:장식을 위하여 벽면을 오목하게 파서 만든 공간)을 구비할 수 있도록 설정된다. 상기 슬롯이나 벽감은 폐기물 기둥(35)의 주위, 즉 그 둘레를 중심으로, 산화 유체 유입구(75)를 포함하며 소정의 폭(t)를 갖는다. 다시 말하면, 내측면(222)는 상기 처리실 상부(14)의 내측면에 비해서 제1 간격(D1)만큼 측방향 또는 지름방향의 외측으로 이격되어 있다.(도2(a)). 이러한 제1 간격(D1)은 일반적으로 처리살 하부(200)에서의 폐기물 기둥의 퍼짐에 따라 변하는 폭(t)와 동일하다. 분배 및 혼합실(300)의 폭(t)는 도3(a)에 도식된 바와 같이 거의 일정하며, 이러한 폭은 폐기물 기둥, 특히 폐기물 기둥의 둘레(37)에서의 물리적 성분 및 균일성에 따라 변동된다. 또한, 분배 및 혼합실(300)은 폐기물 주변의 각 위치마다 다른 폭을 갖도록 설정하는 것도 가능하 다. 예를 들어, 도3(b)에서 도식된 바와 같이, 산화 유체 유입구(75)에서 유입된 후, 계속적인 폐기물 기둥으로의 침투로 인한 산화 유체의 유동면적 감소를 보상하기 위해서, 산화 유체 유입구(75) 부근에서의 분배 및 혼합실(300)의 폭(tmax)은, 이와 180°의 위치에서의 폭(tmin)보다 크게 설정된다. 이렇게 폭을 달리하는 것은 내측벽(222)를 다른 제1 간격(D1)만큼 처리실(10) 주변에서 폐기물 기둥 주변으로 이동시킴으로서 달성할 수 있다.
본 발명에 따른 다수의 구현예에 있어서, 분배 및 혼합실(300)은 처리실(10)의 길이 방향 측단면에서 "불연속 부분"(400)을 구성함으로써 형성되며, 이러한 불연속 부분은 처리실(10) 하부(200)의 내측벽을 산화 유체 유입구(75) 부근에서 이러한 유체 유입구의 바로 위에 있는 처리실(10)의 상부에 대하여 측방향 (대부분의 경우 방사상) 외측으로 효과적으로 이격시킨다. 여기서 불연속 부분이라는 것은 모서리, 결함, 급격한 변화, 길이방향 돌출, 또는 처리실의 측사면의 길이방향으로의 모든 변화, 즉 축(18)과 평행한 방향의 모든 변화를 의미한다. 폐기물은 균일한 입자로 구성되어 있지 않아 완전 유체의 유동 특성이나 천천히 이동하는 유체의 유동 특성을 나타내지 않기 때문에, 폐기물이 처리실(10)을 통과하면서 하방향으로 이동할 때 불연속면을 그냥 지나치게 되어, 벽면(222)와 폐기물 기둥(35)과의 사이에 측방향 또는 지름방향으로 공간이 생기게 된다. 다른 구현예에 있어서, 상기 불연속 부분(400)은 처리실 하부로의 전이(transition)구간에서 폐기물이 그냥 지나쳐 내측벽(222)와 폐기물 기둥(35)의 사이에 지름방향 또는 최소한 측방향으로 공간을 형성하기만 한다면, 상기 불연속 부분은 매끈하거나 곡면으로 이루어진 전이구간의 형태로 이루어져도 좋다. 또 다른 구현예에 있어서, 이러한 불연속 부분은 처리실 상부에서 늘어진 형태로서, 측방향으로 이격된 내측벽(222)에 대하여 내측 측방으로 형성된 원주형태(일반적으로 원통형)의 벽의 형태로 구현될 수도 있다.
각 플라즈마 토치(40)의 단부가 폐기물 기둥(35)의 주변에 대해서 지름방향의 외측으로 이격 배치될 수 있도록 이차 절곡된 챔버(600)가 구성되며, 이로 인하여 토치에 퇴적되는 용융 생성물의 최소로하여 토치 폐색의 가능성을 감소시킨다.
도2(a)를 참조하여 보면, 본 발명의 제1 구현에서 처리실 하부(200)의 내벽(250)의 일부분인 내측벽(222)을 포함한 주변 부분은 상기 처리실 상부(14)에 대하여 측방향 외측으로 제1 간격(D1)만큼 이격되어 있다. 따라서, 불연속 부분(400)은 단계별 변경으로 산화 유체 유입구(75) 위치의 바로 위까지 처리실(10)의 구역 또는 지름을 증가시킴으로써 형성될 수 있다. 이로써, 분배 및 혼합실(300)은 내측벽(222)과 상기 내측벽(222)에 해당하는 길이방향 위치의 처리실에 수용되어 있는 폐기물 기둥(35) 부분의 원주 둘레(37) 사이에 형성되게 되며, 상기 원주 둘레(37)는 분배 및 혼합실(300)의 주변 개구(142)의 적어도 일부분을 확정한다. 이러한 구현예에서는 적어도 하나의 산화 유체 유입구(75)가 내측벽(222)에 구비된다. 또한, 분배 및 혼합실은, 내측벽(222)에서 제2 간격(D2)만큼 축(18)을 향해 내측으로 연장형성되어 상기 내측벽(222)를 불연속 부분(400)에 직접 혹은 간접적으로 연결하여 형성되는 상부 환상벽(224)를 추가적으로 구비한다. 따라서, 일반적으로 상기 제2 간격(D2)는 상기 제1 간격(D1)과 동일한 크기 를 갖는다. 다른 구현예, 예를 들어 도7의 구현예에 있어서, 제2 간격(D2)는 실질적으로 제1 간격(D1)보다 작다. 주변 내측벽(222)는 도식된 바와 같이 원통형이거나, 또는 원추형 등의 기타 다른 적합한 형태로 구성될 수 있다.
도2(a)를 참조하여 보면, 상기 산화 유체 유입구(75)의 최상부의 길이방향 위치(A2)와, 상기 플라즈마 토치(40)의 최하단부의 길이방향 위치(A3) 사이에서 길이방향 축(18)에 대하여 수직으로 절단하여 취한 상기 처리실(10)의 횡절단면의 넓이는, 불연속 부분(400)의 바로 위(A1)에서 상기 처리실(10) 상부(14)의 횡절단면의 넓이보다 상당히 크다.
일반적으로 각 상기 산화 유체 유입구(75)는 상기 분배 및 혼합실(300) 내에서 처리실(10)의 길이방향 축(18)과 상기 산화 유체 유입구(75)의 중심에서 상기 불연속 부분(400)을 연결하는 가상선 사이에서 각도φ를 형성하도록 배치되어 있으며, 여기서, φ는 일반적으로 0.5°에서 120°의 범위를 가진다. 어떠한 경우, 예를 들어, 도7에 도식되고 이하 설명되는 본 발명의 제5 구현예와 같은 경우에는 φ는 90°이상이며, 약 120°까지 될 수 있다.
또한, 도2(b)에 도식된 바와 같이, 하나 또는 그 이상의 산화 유체 유입구(75)가 상부 환형벽(224)에 구비될 수도 있다. 이러한 수직 유입구는 수평 통로를 뚫거나 내화 벽돌을 뚫어 이미 그 내부에 뚫려있는 수직 통로와 교차시킴으로써, 내화 벽돌의 하부로부터 내화 벽돌의 수평단으로 연장형성된 L자 형태의 통로를 형성함으로써 구성할 수 있다. 내화 벽돌의 하부에서 상기 통로에 의하여 형성된 개구는 산화 유체 유입구(75)의 역할을 하게되며, 반면에 내화벽돌의 수평단 에 형성된 개구는 적절한 산화 유체 공급원에 연결되게 된다.
대체예로서, 도2(c)에 도식된 바와 같이, 분배 및 혼합실(300)은 내측벽(222)에서 제2 간격(D2)만큼 축(18)을 향해 내측으로 연장형성되어 상기 내측벽(222)를 불연속 부분(400)에 직접 혹은 간접적으로 연결하여 형성되는 원추형 벽(223)를 추가적으로 구비한다. 따라서, 이러한 구현예에서 상기 제2 간격(D2)은 상기 제1간격(D1)과 동일한 크기를 갖는다. 여기서, 적절한 각도로 내화벽돌을 천공하여 내측에 뚫려 있던 수평 통로와 교차시킴으로써 내화벽돌의 하부에 경사진 부분으로부터 내화 벽돌의 수평단으로 연장 형성되는 L자 형태의 통로를 구비함으로써, 상기 원추형 내벽(223)에 적절한 산화 유체 유입구를 형성할 수 있다. 내화 벽돌의 경사진 부분에서 상기 통로에 의하여 형성된 개구는 산화 유체 유입구(75)의 역할을 하게되며, 반면에 내화벽돌의 수평단에 형성된 개구는 적절한 산화 유체 공급원에 연결되게 된다.
도2(a), 2(b) 및 2(c)에서 도식된 구현예에서, 분배 및 혼합실(300)의 하단부는 개방되어 있으며, 폐기물 기둥의 주변에서 폐기물 기둥과 유체 연통하게 되고, 또한, 처리실(10)의 하부(200)은 상기 제2 처리실(600)을 형성하기 위하여 플라즈마 토치(40)의 배치부분의 바로 위에서 재차 구역 또는 지름이 증가하게 된다. 따라서, 상기 분배 및 혼합실(300)은 상기 제2 처리실(600)과도 유체학적으로 연통된다. 따라서, 적어도 하나 또는 그 이상의 산화 유체 유입구(75)는 적어도 하나의 상기 플라즈마 토치(40)와 각각 연계되며, 상기 폐기물 처리장치(100)가 작동되는 동안에, 상기 산화 유체 유입구(75)로부터 상기 분배 및 혼합실(300)로 유동하 는 산화 유체가 상기 플라즈마 토치(40)에 의하여 형성되는 고온 구역으로 유도됨으로써 가열되어 생성 가스를 발생시키는 숯의 가스화를 촉진할 수 있도록 구성된다. 바람직하게는, 도3(a) 및 3(b)에서 도식한 바와 같이, 길이방향 축(18)과 하나의 산화 유체 유입구(75)의 중심을 포함하는 평면과, 상기 길이방향 축(18)과 상기 플라즈마 토치(40) 단부의 중심을 포함하는 평면이 이루는 각β가 약 ±170°, 보다 바람직하게는 약 ±90°, 가장 바람직하게는 약 ±20°보다 같거나 적어야 한다.
도4에 도식된 본 발명에 따른 제2 구현예는 제1 구현예에 준용되는 처리실 하부(200),불연속 부분(400) 과 분배 및 혼합실(300)을 제외하고는 제1 구현예와 동일한 구성 요소로 구성된다. 제2 구현예에서 불연속 부분(400)은, 비록 상기 제1 구현예보다는 덜 급격하지만, 처리실(10) 상부(14)와 처리실(10) 하부(202) 사이에서 처리실(10)의 반경 또는 구역을 산화 유체 유입구(75) 바로 위까지 확장시킴으로서 형성된다. 따라서, 상기 처리실(10) 하부(202)의 내측벽은 반원추각α를 갖는 절단된 원추형태가 되며, 반면에 처리실(10) 상부(14)는 원통형 또는 원추각이 α보다 다소 적은 원추형태로서 구성된다. 이러한 구현예에서, 각도α는 각도Φ에 일치한다. 각도α는 약 0.5°~ 90°사이의 범위에서 적절한 값을 갖게 된다. 따라서, 본 발명의 제2 구현예에서, 상기 하부(202)의 내측벽(252)은 하부(200)의 상측에 대해서 또는 상부(14)에 대해서 측방향 외측으로 이격, 여기서 측방 또는 반경방향의 간격(이격치)은 길이방향 축(18)을 따라 밑으로 내려갈수록 증가된다. 다시 말하면, 제1 간격(D1)과 제2 간격(D2)은 명목상으로 상기 축(18)의 직각으로 취 한 어떠한 평면에서도 동일하고, (D1),(D2)는 비록 다른 비율이지만 축(18)을 따라 하방향으로 내려가면서 증가된다.
제1 구현예에서와 같이, 분배 및 혼합실(302)은 폐기물(35) 기둥과 거의 연속적인 주변 유체 연통되는 주변 개구(242)를 구비하고 있으며, 이러한 주변 개구는 처리실의 동작 중에 그 내부에 수용되는 폐기물(35) 기둥 둘레(37)에 의하여 구획되어진다. 또한, 상기 분배 및 혼합실(32)의 하단부는 개방되어 있고, 실제 제2 구현예에서는 비록 불연속 부분(402)에서부터 연속적인 방식으로 이루어지기는 하지만,처리실(10)의 하부(202)의 플라즈마 토치(40) 부분에서 구역이나 반경이 증가됨으로써, 상기 분배 및 혼합실(302)은 상기 토치(40)과 유체 연통하게 구성된다. 마찬가지로, 적어도 하나, 바람직하게는 모든 산화 유체 유입구(75)는 적어도 하나의 플라즈마 토치(40)와 각각 연계되어 있어, 폐기물 처리 장치(100)가 작동되는 동안에 상기 산화 유체 유입구(75)로부터 상기 분배 및 혼합실(302)로 유동하는 산화 유체가 플라즈마 토치(40)에 의하여 제공되는 고온 구역으로 유도되어 가열될 수 있도록 함으로써 생성 가스를 발생시키기 위한 숯의 신속하고 일정한 가스화를 촉진시키게 된다. 제1 구현예에서와 같이, 산화 유체 유입구(75)는 각각 처리실의 길이방향 축(18)과 하나의 산화 유체 유입구(75)의 중심을 포함하는 평면과, 상기 길이방향 축(18)과 상기 플라즈마 토치(40) 단부의 중심을 포함하는 평면이 이루는 각β가 약 ±170°, 바람직하게는 약 ±20°보다 같거나 작은 각도가 될 수 있도록 배치된다.
도5에 도식된 본 발명에 따른 제3 구현예는 제1 구현예에 준용되는 처리실 하부(200),불연속 부분(400) 과 분배 및 혼합실(300)을 제외하고는 제1 구현예와 동일한 구성 요소로 구성된다. 본 발명에 따른 제3 구현예에서, 불연속 부분(403)은 제1 구현예와 유사하게 처리실(10)의 상부(14)와 처리실(10) 하부(203) 사이에서 상기 처리실(10)의 반경 또는 구역을 산화 유체 유입구(75)의 위치 또는 바로 위까지 확장시킴으로서 형성된다. 그러나, 이러한 구현예에서, 분배 및 혼합실(303)은 상기 불연속 부분(403)을 내측벽(253)까지 연장하여 형성된 상부 환형벽(224)뿐만 아니라 상기 내측벽(253)에 형성되어 있는 하부 환상벽(260)에 의해서도 구획되어진다. 따라서, 상기 하부 환상벽(260)은 축(18) 방향으로 제3 간격(D3)만큼 내측으로 연장형성되며, 본 구현예에서 상기 제3 간격(D3)의 크기는는 일반적으로 제2 간격(D2)보다 적다. 따라서, 상기 분배 및 혼합실(303)은 내측벽(253) 내부로 절곡된 환상 요홈의 형태로 구성되며, 이는 도5에서 도식된 바와 같이 원통형으로 구성되거나 원추형 또는 기타 다른 적합한 형태로 구성될 수도 있다. 또한, 상기 분배 및 혼합실(303)은 폐기물(35) 기둥과 거의 연속적인 주변 유체 연통되는 주변 개구(342)를 구비하고 있으며, 이러한 주변 개구는 처리실의 동작 중에 그 내부에 수용되는 폐기물(35) 기둥 둘레(37)에 의하여 구획되어진다. 산화 유체 유입구(75)는 상기 분배 및 혼합실(303) 내의 적절한 위치에 배치될 수 있으며, 예를 들어, 절곡부(313)의 상부 환상벽(224)이나 상기 절곡부(313)의 외측벽(222)에 배치될 수 있다. 상기 하부 환형벽(260)의 표면적은 상부 환형벽(224)의 표면적보다 S만큼 적으며, 이러한 면적차 S는 상기 상부 환형벽(224)의 표면적의 1%~99%의 범위가 될 수 있다. 이러한 면적차이 S로 인하여 플라즈마 토치(40)에 의하여 발생된 고온의 플라즈마 가스가 분배 및 혼합실(303)으로 유입될 수 있다. 이러한 구현예에서, 처리실(10)의 하부(203)의 구역 또는 반경은 플라즈마 토치(40)의 위치의 바로 위에서 재차 확장되며, 따라서 분배 및 혼합실(303)은 폐기물 기둥(35)을 통하여 처리실 하부와 유체학적으로 연통된다.
도6(a)에 도식된 본 발명에 따른 제4 구현예는 제3 구현예와 동일한 구성 요소로 구성된다. 본 발명의 제4 구현예에서는 제1 분배 및 혼합실(303)의 하측에 제2 분배 및 혼합실(304)가 추가되며, 상기 제2 분배 및 혼합실(304)에는 제1 분배 및 혼합실(304)과 유사한 방식으로, 추가 산화 유체 유입구(75) 위치 또는 바로 위에서 처리실(10) 구역이나 반경을 확장시킴으로써 상기 처리실(10)의 하부(202)에 형성된 제2 불연속 부분(404)을 구비한다. 상기 제2 분배 및 혼합실(304) 역시 내측벽(253)에 형성된 상부 환형벽(264)와 하부 환형벽(262)에 의하여 구획된다. 따라서, 상기 제2 분배 및 혼합실(304)은 내측벽(253) 내부로 형성된 환상 요홈(314)의 형태로 구성되며, 이는 도6(a)에서 도식된 바와 같이 원통형으로 구성되거나 원추형 또는 기타 다른 적합한 형태로 구성될 수도 있다. 제1 분배 및 혼합실(303)과 같이, 제2 분배 및 혼합실(304)은 폐기물(35) 기둥과 거의 연속적인 주변 유체 연통되는 주변 개구(442)를 구비하고 있으며, 이러한 주변 개구는 처리실의 동작 중에 그 내부에 수용되는 폐기물(35) 기둥 둘레(37)에 의하여 구획되어진다. 추가적적으로 하나 또는 그 이상의 산화 유체 유입구(75)가 상기 제2 분배 및 혼합실(304) 내의 적절한 위치에 배치될 수 있으며, 예를 들어, 절곡부(314)의 환상 부분 또는 원통형 부분 상에 배치될 수 있다.
상기 하부 환형벽(262)의 표면적은 상부 환형벽(264)의 표면적보다 S'만큼 적으며, 이러한 면적차 S'는 상기 상부 환형벽(264)의 표면적의 1%~99%의 범위가 될 수 있다. 이러한 면적차이 S'로 인하여 플라즈마 토치(40)에 의하여 발생된 고온의 플라즈마 가스가 분배 및 혼합실(304)으로 유입될 수 있다. 상기 제2 분배 및 혼합실(304)의 상부 환형벽(264)은 일반적으로 제1 분배 및 혼합실의 하부 환형벽 (260)보다 측방향으로 덜 이격되어 있어, 플라즈마 토치(40)에서 생성된 고온의 플라즈마 가스가 제2 분배 및 혼합실(304)를 통하거나 혹은 직접 플라즈마 토치(40)로부터 상기 제1 분배 및 혼합실(303)으로 침투될 수 있다. 이러한 구현예에서 처리실(10)의 하부(204)의 구역 또는 반경은 플라즈마 토치(40)의 위치의 바로 위에서 3차 확장되며, 따라서 제1 분배 및 혼합실(303)와 제2 분배 및 혼합실(303)은 폐기물 기둥(35)을 통하여 처리실 하부와 유체학적으로 연통된다.
도7에 도식된 본 발명에 따른 제5 구현예는 제1 구현예에 준용되는 처리실 하부(200),불연속 부분(400)과 분배 및 혼합실(300)을 제외하고는 제1 구현예와 동일한 구성 요소로 구성된다. 본 발명의 제5 구현예에 있어서, 불연속 부분(405)는 처리실(10)의 상부(14)에서 처리실(10)의 하부(205)로 연장되는 원통형 융기 또는 벽(405')의 형태로 구성된다. 이러한 구현예에서 분배 및 혼합실(305)은 처리실 하부(205)의 벽면(255)에서 상방향으로 연장 형성된 환상 요홈(315)를 구비하고, 이러한 환상요홈(315)는 처리실(10) 상부(14)에 대하여 확장된 구역이나 반경을 가지게된다. 또한, 상기 분배 및 혼합실(305)는 선택적으로 처리실(10) 하부(205)로 연장된다. 다시 말하면, 원통형 벽(405')이 상기 처리실 상부(14)로부터 하방 연장되 고, 상기 측방으로 이격된 내측벽(255)에 비하여 안쪽으로 이격되어 구성된다. 대신에, 상기 원통형 벽(405')은 처리실 상부(14)의 일부분을 형성한다고 고려될 수 있는데, 이러한 경우, 적어도 길이방향으로 상기 처리실 상부(14)의 하단부와 중첩되는 분배 및 혼합실(305)의 상측부는 처리실(100)의 상부에 포함된다고도 볼 수 있다. 따라서, 상기 분배 및 혼합실(305)에서, 상기 환상요홈(315)의 하방향 환상 개구(410)는 상기 폐기물 기둥(35)과 거의 연속적인 주변 유체 연통을 이룬다. 또한, 만약 상기 분배 및 혼합실(305)가 도7에서 도식된 것과 같이 불연속 부분(405)를 지나 하방향으로 연장되면, 상기 분배 및 혼합실(305)의 연속적인 주변 개구(542)는 처리실 작동 중에 내부에 수용되는 폐기물 기둥(35)의 둘레에 의하여 다시 구획되어진다. 바람직하게, 상기 산화 유체 유입구(75)는 용융 물질의 퇴적을 방지하고, 산화 유체의 원주방향 분배를 용이하게 하기위해서 상기 환상요홈(315) 내에 설치되는 것이 좋다. 이러한 본 발명의 제5 구현예는 특히 높은 유동성을 갖는 폐기물 처리에 사용되기에 적합한데, 만약 이러한 폐기물을 다른 구현예를 통해 처리하는 경우 분배 및 처리실이 유동성 폐기물로 채워지거나 폐색될 수 있기 때문이다. 상기 환상요홈(315)의 하측부분은 개방된 형태로서 폐기물 기둥(35)과 연통되어 모든 방향으로부터 산화 가스가 자유롭게 침투할 수 있도록 구성된다. 이러한 구현예에서 처리실(10) 하부(205)는 플라즈마 토치(40) 위치에 바로 위에서 재차 구역 또는 반경이 확장되며, 따라서 상기 분배 및 혼합실(305)는 상기 처리실 처리실 하부(205)과 유체학적으로 연통된다. 산화 유체 유입구(75)는 분배 및 혼합실의 적절한 어느 곳에라도 배치될 수 있으며, 예를 들어, 상기 환상요홈(315)의 상부 환상 부분이나 원통 부분에 배치될 수 있다. 적어도 하나, 바람직하게는 모든 산화 유체 유입구(75)는 적어도 하나의 플라즈마 토치(40)와 각각 연계되어 있어, 폐기물 처리 장치(100)가 작동되는 동안에, 상기 산화 유체 유입구(75)로부터 상기 분배 및 혼합실(305)로 유동하는 산화 유체가 플라즈마 토치(40)에 의하여 제공되는 고온 구역으로 유도되어 가열될 수 있도록 함으로써 생성 가스를 발생시키기 위한 숯의 가스화를 촉진시키게 된다. 제1 구현예에서와 같이, 산화 유체 유입구(75)는 각각 처리실의 길이방향 축(18)과 산화 유체 유입구(75)의 중심을 포함하는 평면과, 상기 길이방향 축(18)과 상기 플라즈마 토치(40) 단부의 중심을 포함하는 평면이 이루는 각β가 약 ±170°, 바람직하게는 약 ±20°보다 같거나 작은 각도가 될 수 있도록 배치된다.
도8(a)에 도식된 본 발명에 따른 제6 구현예는 준용되는 불연속 부분(402) 을 제외하고는 제2 구현예와 동일한 구성 요소로 구성된다. 본 발명의 제5 구현예에 있어서, 불연속 부분(406)는 처리실(10)의 상부(14)에서 처리실(10)의 하부(205)로 연장되는 원통형 융기 또는 벽(406')의 형태로 구성된다. 다시 말하면, 원통형 벽(406')은 상기 처리실 상부(14)로부터 하방 연장되고, 상기 측방으로 이격된 내측벽(252)에 비하여 안쪽으로 이격되어 구성된다. 대신에, 상기 원통형 벽(406')은 처리실 상부(14)의 일부분을 형성한다고 고려될 수 있는데, 이러한 경우, 적어도 길이방향으로 상기 처리실 상부(14)의 하단부와 중첩되는 분배 및 혼합실(302)의 상측부는 처리실(100)의 상부에 포함된다고도 볼 수 있다. 따라서, 상기 분배 및 혼합실(302)에서, 상기 환상요홈(315')의 하방향 환상 개구(411)는 상기 폐기물 기둥(35)과 거의 연속적인 주변 유체 연통되는 주변 개구(642)의 적어도 일부분을 구성한다. 또한, 상기 분배 및 혼합실(305)이 도8(a)에서 도식된 것과 같이 불연속 부분(406)를 지나 하방향으로 연장되면, 분배 및 혼합실(306)의 연속적인 주변 개구(642)는 처리실 작동 중에 내부에 수용되는 폐기물 기둥(35)의 둘레에 의하여 다시 구획되어진다. 제2 구현예와 마찬가지로, 적어도 하나 또는 그 이상의 산화 유체 유입구(75)는 적어도 하나의 플라즈마 토치(40)와 각각 연계되어 있어, 폐기물 처리 장치(100)가 작동되는 동안에, 상기 산화 유체 유입구(75)로부터 상기 분배 및 혼합실(302)로 유동하는 산화 유체가 플라즈마 토치(40)에 의하여 제공되는 고온 구역으로 유도되어 가열될 수 있도록 함으로써 생성 가스를 발생시키기 위한 숯의 가스화를 촉진시키게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 제6 구현예에 있어서, 상기 처리실 하부(202)의 내측벽(252)의 적어도 일부분은 상기 처리실의 상부(14) 내측벽에 대하여 측방향 외측으로 이격배치되며, 여기서 측방향 또는 반경 방향 이격치는 길이방향 축(18)을 따라 하방향으로 진행함에 따라 커지게 된다. 이러한 구현예에서, 제1 간격(D1)은 제2 간격(D2)보다 상기 축(18)에 대하여 직각으로 취한 모든 평면에서의 벽(406')의 측폭만큼 크게 되고, 제1 간격(D1)은 제2 간격(D2) 모두 축(18)을 따라 하방향으로 갈수록 커지게된다. 제1 구현예에서와 같이, 산화 유체 유입구(75)는 각각 처리실의 길이방향 축(18)과 산화 유체 유입구(75)의 중심을 포함하는 평면과, 상기 길이방향 축(18)과 상기 플라즈마 토치(40) 단부의 중심을 포함하는 평면이 이루는 각β가 약 ±170°, 바람직하게는 약 ±20°보다 같거나 작은 각도가 될 수 있도록 배치된다.
따라서, 상기 모든 구현예에서, 처리실(10)의 상부 내측벽에 대하여 측방향 또는 반경방향의 외측으로 이격된 상기 처리실 하부의 내측벽의 형태로 주변 부분을 구성하는 것은 분배 및 혼합실을 형성하는 역할을 하게되며, 이러한 분배 및 혼합실은 폐기물 처리장치의 작동 중에 처리실의 하부에 수용되는 폐기물 기둥의 둘레와 분배 및 혼합실과의 지속적인 유체 연통을 제공하기 위한 주변 개구를 구비하고 있다. 이러한 분배 및 혼합실은 하나 또는 그 이상의 산화 유체 유입구와 연결되었을 때, 플라즈마 토치(40)로부터 유입되는 고온의 플라즈마 가스와 혼합함으로써 산화 유체가 예열될 수 있도록 하고, 폐기물 기둥(35)의 둘레(37)에서 상기 산화 유체가 그 주변으로 또는 원주형으로 분포될 수 있도록 한다. 또한, 상기 산화 유체 유입구(75)는 폐기물 기둥에 대하여 측방향 또는 반경 방향으로 이격 배치되어 있기 때문에 이러한 유입구(75)가 용융 폐기 물질에 의하여 폐색될 가능성이 적다. 또한, 플라즈마 토치(40)의 출력단부가 폐기물 기둥으로부터 이격 배치될 수 있는 요입부(600)을 제공함으로써, 결과적으로 상기와 준용되는 유사한 이점을 가지게 된다.
모든 구현예에서, 상응하는 분배 및 혼합실과 상응하는 불연속 부분은 처리실(10)의 측면에 병합되는 것이 바람직하며, 즉, 처리실(10)의 하부 전체 또는 다른 부분과 같이 내화 물질로 구성된 처리실의 일체 부분인 것이 바람직하다. 상기에서 기술된 구현예에서, 상기 분배 및 혼합실은 적절한 크기와 모양을 갖는 판재로 성형된 내화 물질을 사용하여 만들어질 수 있다. 다른 방법으로, 내화 물질을 규격화된 크기와 형상을 갖는 통상의 벽돌의 형태로 구성하여, 이러한 벽돌을 원하 는 측면을 형성할 수 있도록 적절하게 쌓아 구성할 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 제2 및 제6 구현예에 있어서의 처리실 하부의 경사 측면은 단계 구조의 벽돌로 구성되는데, 도8(b)에서 도식된 바와 같이 각 벽돌의 윗층이 약간씩 축방향으로 치우쳐져 있다. 마찬가지로, 구현예1, 3, 4, 및 5의 분배 및 혼합실의 환형 윤곽은 다른 형태의 단계 구조의 벽돌로 구성되는데, 이상적인 "환형" 분배 및 본합실을 제공하기 위하여 도6(b)에서 도식된 것과 같이, 처음에는 최대 이격치까지 각 벽돌의 윗층이 약간씩 측방향으로 축(18)에서 멀어지도록 배치하고, 그런 다음 각 벽돌의 윗층이 약간씩 축(18)을 향해 치우치도록 배치한다. 특히, 표준 벽돌을 사용하는 경우에는 처리실(10) 측면의 종절단면은 원형이아니라 거의 직사각형이나 다각형의 형태가 될 것이다.
도9(a)에 도식된 본 발명에 따른 제7 구현예는 하기의 세부를 제외하고는 제1 구현예와 동일한 구성 요소로 구성된다. 특히, 소규모 폐기물 처리에 적합한 제7 구현예에서, 처리실(107)은 절단 피라미드 형태의 하부를 구비하고 있으며, 상기 하부는 상기 처리실의 길이방향 축에 수직인 면에서의 단면이 다각형의 형태를 갖는다. 여기서, "절단 피라미드 형태"라는 것은 삼각형 혹은 다각형의 밑변에서 상측으로 연장된 삼각형 또는 다각형 모양의 측면을 가진 피라미드로서, 그 정점(상부)이 절단된 형태를 말한다. 상기 처리실(107) 상부 역시 상단 절단 피라미드의 형태로 되어 있으며, 상기 처리실 상부는 상기 처리실의 길이방향 축에 수직인 면에서의 단면이 다각형의 형태를 갖는 것이 바람직하다. 상기 처리실 상부의 다각형 단면과 상기 처리실 하부의 다각형 단면은 일반적으로 서로 유사하며, 본 실시 예에서는 도9(d)에서 도식된 바와 같이 길이방향으로 사각형 단면을 갖는다. 다른 구현예에서 이러한 단면은 필요에 따라 변경될 수 있다. 상부(147)는 상기 길이방향 축(18)과 일반적으로 약 0.1°에서 0.4°의 예각δ을 이루는 경사벽으로 구성되나, 반드시 이러한 각도로 한정될 필요는 없다. 하부(207) 역시 마찬가지로 경사벽으로 이루어지나, 이러한 경사벽이 축(18)과 이루는 각도θ의 범위는 일반적으로 약 0.5°에서 30°로서, 각도θ가 각도δ 보다 크다. 여기서 상기 각도θ는 상기와 같은 각도로 한정되는 것은 아니다. 여기서, 각도θ가 각도δ는 원추형 반각과 동일하다고 간주된다. 따라서, 불연속 부분(407)은 상기 상부(147)과 상기 하부(207)사이에 형성된다. 처리실(107)은 일반적으로 표준 규격의 직사각형 벽돌로 구성되며, 국부적로 단계를 형성하는 윤곽을 갖게되어, 불연속 부분(407)은 상기 벽돌을 포함하는 외피를 나타내는 해당 가상선의 경사 변화라고 정의될 수 있다. 금속 외피층(770)은 본 처리장치 전체의 기계적 보전성을 향상시키고 이러한 처리장치를 외부 환경으로부터 밀봉 또는 밀폐된 상태로 유지시키기 위하여 제공된다. 본 구현예에서는 하나 또는 그 이상의 플라즈마 토치(40)이 측면 보조실(750)에 배치되며, 이러한 측면 보조실은 개방되어 그 하부에서 상기 처리실(107)과 유체 연통하며, 일반적으로 아치형 통로 형태의 적합한 문(755)을 통해서 분배 및 혼합실(307)과 유체 연통된다. 선택적으로, 플라즈마 토치(40)의 수를 증가시키고 그 분배 배치를 향상시키기 위해서 추가 측면 보조실이 상기 처리실(107)의 하부(207) 주위에 제공될 수 있다. 상기 추가 측면 보조실 역시 개방되어 그 하부에서 상기 처리실(107)과 아치형 통로 형태의 적합한 문(755)을 통해서 유체 연통된다. 이러한 구현예에 서, 도9(d)에 도식된 바와 같이, 상기 분배 및 혼합실(307)은 거의 사각형의 형태를 이루고 있으며, 그 주변 개구(742)는 폐기물 기둥의 둘레를 감싸, 상기 분배 및 혼합실에 배치된 하나 또는 그 이상의 산화 유체 유입구에 의하여 산화 유체가 그 주변으로 분배될 수 있도록 한다. 상기 플라즈마 토치(40)에 의하여 생성되는 고온 가스는 아치형 문(755)를 통해 상기 보조실(750)에서 상기 분배 및 혼합실(307)로 연장되는 고온 구역을 제공한다. 대신에 또는 추가적으로, 하나 또는 그 이상의 산화 유체 유입구(75)가 보조실(750)에 구비되어 산화 유체가 처음에는 플라즈마 토치(40)의 부근에 존재하도록 하고, 그 후에 상기 산화 유체는 문(755)를 통과하여 분배 및 혼합실(307)로 유동한다.
따라서, 적어도 하나 또는 그 이상의 산화 유체 유입구(75)는 적어도 하나의 플라즈마 토치(40)와 각각 연계되어 있어, 폐기물 처리 장치(100)가 작동되는 동안에, 상기 산화 유체 유입구(75)로부터 상기 분배 및 혼합실(302)로 유동하는 산화 유체가 플라즈마 토치(40)에 의하여 제공되는 고온 구역으로 유도되어 가열될 수 있도록 함으로써 생성 가스를 발생시키기 위한 숯의 가스화를 촉진시키게 된다. 제1 구현예에서와 같이, 산화 유체 유입구(75)는 각각 처리실의 길이방향 축(18)과 산화 유체 유입구(75)의 중심을 포함하는 평면과, 상기 길이방향 축(18)과 상기 플라즈마 토치(40) 단부의 중심을 포함하는 평면이 이루는 각β가 약 ±170°, 바람직하게는 약 ±20°보다 같거나 작은 각도가 될 수 있도록 배치된다.
따라서, 제1 간격(D1)은 처리실의 하부 내측벽이 처리실 상부 내측벽(14)로부터 측방 외측으로 이격되어 있는 거리를 말한다. 도2(a), 2(b), 2(c), 3(a), 3(b), 5, 6(b) 및 7에 도식된 구현예에서 예시된 환상 분배 및 혼합실에서, (D1)은 어떠한 소정의 측방향에 대해서도 거의 일정하다. 도9(a)의 구현예와 도4 및 도8의 구현예에 예시된 원추형 분배 및 혼합실에서, 상기 제1 간격(D1)은 축(18)을 따라 하방향으로 갈수록 증가된다. 제2 간격(이격치) (D2)이라는 것은 분배 및 혼합실의 내측벽과 불연속 부분을 연결하는 상부 벽의 측방 확장치를 말한다. 도2(a), 2(b), 2(c), 3(a), 3(b), 4, 5, 6(b) 및 9에 예시된 구현예에서, 상기 (D1)및 (D2)는 명목상으로 동일하다. 그러나, 도7 및 8(a)에 예시된 구현예에서는, 분배 및 혼합실의 상부 벽이 측방으로 불연속 부분까지 완전히 연장되지 않기 때문에, 제2 간격(D2)가 제1 간격(D1)보다 상기 불연속 부분에서 하방향으로 처진 벽의 폭만큼 작아진다. 상기에서 언급한 바와 같이, 본 구현예에서 불연속 부분은 벽의 형태이거나 부분처리실 상부의 하단부에서 처리실 하부로 돌출된 확장부를 말한다. 제3 간격(이격치) (D3)는 분매 및 혼합실의 하단부 벽면의 측방향 확장치를 나타내는 것으로서, 도5 및 6(a)에 도식된 구현예에서 포함되어 있으며, 일반적으로 제3 간격(D3)는 제2 간격(D2)보다 작다. 그러나, 기타 도면에 도식된 다른 구현예에서는, 상기 분배 및 혼합실은 그러한 하단부 벽면을 구비하고 있지 않다.
또한, 본 발명은 폐기물을 처리하기 위한 처리실과, 상기 처리실 하부에 충분한 열을 공급하여 처리실에 수용된 유기 폐기물이 연료 가스로 변화될 수 있도록 하기 위한 출력단을 구비한 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단으로 구성되는 폐기물 처리장치에 수용된 폐기물 기둥의 주변으로 산화 유체를 분배하고 혼합하기 위한 방법에 관한 것으로서, 이러한 방법은:
(a) 상기 언급된 분배 및 혼합실을 형성하고;
(b) 상기 처리실의 동작 중에, 산화 유체가 산화 유체 유입구로부터 상기 분배 및 혼합실과 상기 처리실 내에 수용된 폐기물 기둥의 주변으로 유동되게 하여, 상기 산화유체가 상기 산화 유체 유입구와 연계된 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단에 의하여 제공되는 고온 구역으로 유도될 수 있도록 한다.
비록 본 발명에 따른 분배 및 혼합실은 플라즈마 방식의 폐기물 변환장치 또는 처리장치에 그 통합 부분으로서 병합되는 것이 가장 바람직하나, 본 발명의 분배 및 혼합실은 개별적인 설치 환경에 따라 기존의 플라즈마 방식의 폐기물 처리에 맞게 필요한 변경을 가하여 개조될 수 있다.
비록 전술의 기재가 몇몇 구체적인 본 발명의 구현예를 구체적으로 기술하고 있으나, 본 기술 분야의 당업자라면 본 발명은 이러한 구현예에 한정되지 않으며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 여러가지 형태 및 세부의 변경이 가능한 것을 알 수 있을 것이다.
본 발명은 폐기물 변환 장치에서 폐기물 기둥에 예열된 산화 유체나 가스를 신속하고 효과적으로 분배시키기 위한 시스템에 관한 것이다. 여기서, "폐기물 변환장치"라는 것은 도심 폐기물, 가정 폐기물, 산업 폐기물, 의학 폐기물, 핵 폐기물 및 기타 폐기물을 포함한 모든 종류의 폐기물의 취급, 처리에 적합한 모든 종류의 장치를 포함한다.

Claims (35)

  1. 폐기물 기둥을 수용하기 위한 대략 세로 형태의 폐기물 처리실을 포함하는 폐기물 처리장치에 있어서, 폐기물 처리실은 전이(transition) 부분을 통해 하부와 연결되는 상부를 구비하고 있으며, 상기 상부는 폐기물 유입 수단과 적어도 하나의 가스 배출수단을 구비하고 있으며, 상기 하부는 충분한 열을 공급하여 폐기물 처리실 하부에 수용된 유기 폐기물이 연료 가스로 변화될 수 있도록 하기 위한 폐기물 처리실 하부로 연장 형성되는 출력단을 구비한 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단으로 구성되며, 이러한 폐기물 처리장치에 있어서,
    전이부분은 폐기물 처리실의 길이방향을 따라 상부와 하부의 사이에서 폐기물 처리실의 내측 윤곽의 경사면에 변화부분을 구비하여, 하부의 내벽의 일부분이라도 그 주변을 따라 전이부분으로부터 상기 상부의 내벽에 대하여 횡방향 외측으로 이격되도록함으로써 폐기물 처리실 상부에 비해 폐기물 처리실 하부에는 추가적인 주변 공간이 형성되도록 하여, 이러한 주변 공간이 적어도 하나의 산화 유체 분배 및 혼합실의 역할을 하게 되고, 산화 유체 분배 및 혼합실은 적절한 유입원으로부터 산화유체를 그 내부로 공급하기 위한 적어도 하나의 산화 유체 유입구를 구비하며, 산화 유체 유입구는 전이부분 바로 위에서 하부의 내측 횡단면이 상부의 내측 횡단면보다 큰 곳에 배치되는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  2. 제 1항에 있어서, 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단은 출력단을 구비하고 있으며, 출력단은 적어도 하나의 산화 유체 유입구의 위치 아래에 배치되는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  3. 제 1항에 있어서, 폐기물 처리실 상부의 내벽과 폐기물 처리실 하부의 내벽의 적어도 일부분은 적절한 내화성 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  4. 제 1항에 있어서, 하부의 내벽의 적어도 일부분은 폐기물 처리실 상부의 내벽으로부터 거의 일정한 형태로 하부의 내벽의 적어도 일부분의 주변을 따라 일정한 제1 간격만큼 측방 이격되고, 상기 제1 간격은 폐기물 처리실 종축에 대하여 대략 수직인 적절한 평면을 따라 구획되는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  5. 제 1항에 있어서, 산화 유체 분배 및 혼합실은 산화 유체 유입구를 구비하고 있으며, 여기서 산화 유체 분배 및 혼합실 내벽의 폐기물 처리실 상부 내벽에 대한 측방향 이격치는, 폐기물 처리실 종축에 대하여 수직인 평면상에서 볼 때, 하부의 내벽의 적어도 일부분의 둘레에서 산화 유체 유입구가 배치된 곳이 다른 어떤 곳보다도 큰 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  6. 제 5항에 있어서, 산화 유체 분배 및 혼합실 내벽의 폐기물 처리실 상부 내벽에 대한 측방향 이격치는 산화 유체 유입구의 위치에서 최대값을 가지며, 산화 유체 유입구의 반대 방향에서 최소값을 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  7. 제 1항에 있어서, 산화 유체 분배 및 혼합실은 전이부분으로부터 반경 방향으로 연장 형성된 상부 환형벽을 구비한 주변 요홈의 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  8. 제 7항에 있어서, 산화 유체 분배 및 혼합실은 폐기물 처리실의 종축과 거의 동축상으로 배치되는 대략 원통형 내벽을 구비하는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  9. 제 1항에 있어서, 적어도 하나의 산화 유체 유입구는 하부의 내벽의 적어도 일부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  10. 제 7항에 있어서, 적어도 하나의 산화 유체 유입구는 상기 상부 환형벽 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  11. 제 1항에 있어서, 산화 유체 분배 및 혼합실은 폐기물 처리실 하부의 상측부로서, 폐기물 처리실 상부의 내벽의 원추 반각(conical half-angle)보다 큰 각도의 원추 반각을 가지며 전이부분으로부터 연장 형성된 절단된 원추형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  12. 제 11항에 있어서, 폐기물 처리실 상부는 원추 반각이 0°인 대략 원통형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  13. 제 1항에 있어서, 하부의 내벽의 적어도 일부분은 전이부분 바로 위의 폐기물 처리실 상부보다 더 큰 내경을 갖는 원통 형태로서 구성되는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  14. 제 13항에 있어서, 폐기물 처리실 상부가 원통 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  15. 제 1항에 있어서, 하부의 내벽의 적어도 일부분은 폐기물 처리실의 종축에 대하여 수직으로 절단한 단면이 다각형인, 상부가 절단된 피라미드 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  16. 제 15항에 있어서, 폐기물 처리실 상부의 내벽은 폐기물 처리실의 길이방향 축에 대하여 수직으로 절단한 단면이 다각형인, 상부가 절단된 피라미드 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  17. 제 16항에 있어서, 폐기물 처리실 상부 및 하부의 단면이 대략 사각형인 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  18. 제 1항에 있어서, 산화 유체 분배 및 혼합실의 하단부는 개방되어 산화 유체 분배 및 혼합실의 하부에 배치되는 폐기물 처리실의 저면부와 연통될 수 있는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  19. 제 7항에 있어서, 산화 유체 분배 및 혼합실의 하단부는 폐기물 처리실의 종축을 향해 반경 방향으로 연장 형성된 하부 환형벽에 의하여 구획되어 지는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  20. 제 19항에 있어서, 하부 환형벽의 내측단은 전이부분보다 종축으로부터 측방으로 더 멀리 떨어진 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  21. 제 20항에 있어서, 하부 환형벽의 표면적은 상부 환형벽의 표면적보다 적으며, 이러한 표면적의 차이(S)는 상부 환형벽의 표면적의 1%~99%의 범위가 될 수 있는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  22. 제 21항에 있어서, 추가적으로 제2 산화 유체 분배 및 혼합실을 산화 유체 분배 및 혼합실의 수직 하방에 배치하여 구성하는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  23. 제 22항에 있어서, 제2 분배 및 혼합실에 대하여, 하부 환형벽의 표면적은 상부 환형벽의 표면적보다 적으며, 이러한 표면적의 차이(S')는 제2 산화 유체 분배 및 혼합실의 상부 환형벽의 표면적의 1%~99%의 범위인 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  24. 제 1항에 있어서, 폐기물 처리실 하부는 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단을 그 내부에 수용할 수 있는 요홈을 구비하고 있으며, 요홈은 산화 유체 분배 및 혼합실보다 하부에 배치되며, 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단의 출력단이 전이부분보다 폐기물 처리실 종축으로부터 더 멀리 이격 배치될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  25. 제 1항에 있어서, 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단이 폐기물 처리실의 측방에 배치된 폐기물 처리실과 적절한 통로를 통해 연통되는 보조실에 배치되어, 하나 이상의 플라즈마 토치 수단의 출력단이 전이부분보다 폐기물 처리실 종축으로부터 더 멀리 이격 배치될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  26. 제 25항에 있어서, 폐기물 처리실은 추가적으로 복수개의 보조실을 구비하고, 여기서 추가 보조실은 폐기물 처리실의 측방에 배치되어 있으며 폐기물 처리실과 적절한 통로를 통해 연통되며, 이러한 추가 보조실에 배치되는 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단의 출력단이 전이부분보다 폐기물 처리실 종축으로부터 더 멀리 이격 배치될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  27. 제 25항에 있어서, 적어도 하나의 보조실은 추가적으로 적어도 하나의 산화 유체 유입구를 구비한 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  28. 제 1항에 있어서, 전이부분은 폐기물 처리실의 종축을 포함하는 수직 절단 평면으로 볼 때, 모서리, 결함, 급격한 변화부분, 세로방향 돌출, 완만한 전이, 곡면 전이 중 어느 하나의 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  29. 제 1항에 있어서, 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단은 폐기물 처리실 하부에 배치됨으로써, 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단의 출력단의 중심 위치에서의 폐기물 처리실 하부의 횡절단면은 전이부분 바로 위의 폐기물 처리실 상부의 횡절단면보다 크게되는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  30. 제 1항에 있어서, 적어도 하나의 산화 유체 유입구는 산화 유체 분배 및 혼합실 내에서 폐기물 처리실의 종축과, 산화 유체 유입구의 중심에서 전이 부분을 연결하는 가상선 사이에서 각도φ를 형성하도록 배치되어 있으며, 여기서, 각도φ는 0.5°에서 120°의 범위를 가지며, 가상선은 산화 유체 유입구의 중심과 종축 모두를 포함하는 가상 평면에 배치되는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  31. 제 1항 내지 제 30항 중 어느 한항에 있어서, 적어도 하나 이상의 산화 유체 유입구는 각각 폐기물 처리실의 길이방향 축과 산화 유체 유입구의 중심을 포함하는 평면과, 길이방향 축과 상기 플라즈마 토치 수단의 출력단의 중심을 포함하는 평면이 이루는 각β가 약 ±170°보다 같거나 작은 각도가 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  32. 제 31항에 있어서, 상기 각β는 ±20°인 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  33. 제 1항에 있어서, 횡방향 외측으로 이격된 폐기물 처리실 하부의 내벽에 대해 폐기물 처리실 종축 방향 내측으로 이격되고 전이부분으로부터 하방으로 처진 원통형태의 벽을 추가적으로 포함하여 이루어지는 폐기물 처리장치.
  34. 제 1항에 있어서, 적어도 하나의 산화 유체 분배 및 혼합실은 폐기물 처리실 하부의 상측부에 배치되는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리장치.
  35. 제 1항 내지 30항, 33항 및 34항 중 어느 한 항에 따른 폐기물 처리장치에 수용된 폐기물 기둥의 주변으로 산화 유체를 분배하고 혼합하기 위한 방법에 있어서, 이러한 방법은
    (a) 폐기물 유입 수단을 통해 폐기물 처리실 내에 폐기물 기둥을 형성하고;
    (b) 폐기물 처리실의 동작 중에, 산화 유체가 적어도 하나의 산화 유체 유입구로부터 산화 유체 분배 및 혼합실과 폐기물 처리실 내에 수용된 폐기물 기둥의 주변으로 유동되게 하여, 산화유체가 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단에 의하여 제공되는 고온 구역과 연통할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리방법.
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