KR100889398B1 - 초고온 용융방식 폐기물 가스화로 - Google Patents

초고온 용융방식 폐기물 가스화로 Download PDF

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김우현
윤진한
이정규
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Abstract

본 발명은 초고온 용융방식 폐기물 가스화로에 관한것으로 상세하게는 폐기물을 고온 용융열을 이용하여 재생에너지로 생성시키는 열용융로에 있어서, 내화물로 이루어져 폐기물 시료가 용융되어지는 열용융로와; 상기 열용융로의 일측에 설치되며 상기 열용융로에 형성되는 시료투입구로 폐기물 시료를 투입하는 시료투입기와; 상기 열용융로의 타측 상부에 형성되어 상기 열용융로에서 배출되어지는 합성가스가 배출되어지는 가스배출구와; 상기 열용융로의 타측 하부에 형성되어 상기 폐기물 시료중 불연물이 용융되어 각각의 층으로 분리되어진 용융층중 최상층의 슬래그가 배출되어지는 슬래그댐과; 상기 슬래그댐의 주변을 감싸며 형성되어지며, 상기 열용융로에 외측에 형성되고, 하부로 상기 액상의 슬래그가 배출되어지는 슬래그배출구와; 고온의 액상 슬래그를 냉각하고 슬래그배출구를 통한 외부의 공기의 유입을 차단하는 수봉식(水封式)슬래그냉각조와; 상기 열용융로의 하단에 형성되어 상기 용융된 폐기물에 함유된 불연물 중의 금속물질을 배출시키는 금속배출구와; 상기 열용융로의 중단부에 설치되어 외부에서 주입되어지는 연료로 연소하여 가동 초기 열용융로 내부의 온도를 승온시키는 승온버너와; 상기 열용융로의 상부에 형성되고, 상기 가스배출구로 배출되어지는 가스에 스팀을 공급하여 가스의 질을 개선시키는 스팀분사구와; 상기 열용융로의 상부에 형성되고, 상기 폐기물 시료에서 발생되어지는 가연성 가스를 부분연소시켜 상기 열용융로 내부의 온도를 유지시키도록 산소를 공급하는 산소공급구;를 포함하여 구성되어지는 것을 특징으로 하는 초고온 용융방식 폐기물 가스화로에 관한것이다.
재생, 에너지, 열용융로, 연소, 폐기물

Description

초고온 용융방식 폐기물 가스화로{Ultra high temperature fusion form scrapped material gas brazier}
본 발명은 초고온 용융방식 폐기물 가스화로에 관한것으로 상세하게는 폐기물을 고온 용융열을 이용하여 재생에너지로 생성시키는 열용융로에 있어서, 내화물로 이루어져 폐기물 시료가 용융되어지는 열용융로와; 상기 열용융로의 일측에 설치되며 상기 열용융로에 형성되는 시료투입구로 폐기물 시료를 투입하는 시료투입기와; 상기 열용융로의 타측 상부에 형성되어 상기 열용융로에서 배출되어지는 합성가스가 배출되어지는 가스배출구와; 상기 열용융로의 타측 하부에 형성되어 상기 폐기물 시료중 불연물이 용융되어 각각의 층으로 분리되어진 용융층중 최상층의 슬래그가 배출되어지는 슬래그댐과; 상기 슬래그댐의 주변을 감싸며 형성되어지며, 상기 열용융로에 외측에 형성되고, 하부으로 상기 액상의 슬래그가 배출되어지는 슬래그배출구와; 고온의 액상 슬래그를 냉각하고 슬래그배출구를 통한 외부의 공기의 유입을 차단하는 수봉식(水封式)슬래그냉각조와; 상기 열용융로의 하단에 형성되어 상기 용융된 폐기물에 함유된 불연물 중의 금속물질을 배출시키는 금속배출구와; 상기 열용융로의 중단부에 설치되어 외부에서 주입되어지는 연료로 연소하여 열용융로 내부의 온도를 승온시키는 승온버너와; 상기 열용융로의 상부에 형성되고, 상기 가스배출구로 배출되어지는 가스에 스팀을 공급하여 가스의 질을 개선시키는 스팀분사구와; 상기 열용융로의 상부에 형성되고, 상기 폐기물 시료에서 발생되어지는 가연성 가스를 부분연소시켜 상기 열용융로 내부의 온도를 유지시키도록 산소를 공급하는 산소공급구;를 포함하여 구성되어지는 것을 특징으로 하는 초고온 용융방식 폐기물 가스화로에 관한것이다.
일반적으로 다양하게 나오는 폐기물들 예를들어 건축폐기물, 어업폐기물, 화학폐기물 하수슬러지등을 산소를 이용하여 용융분위기(鎔融雰圍氣)에서 불완전연소시켜 재생에너지를 생성하고 불연물은 용융시키고, 이때 발생되어지는 가스를 고온의 용융분위기(鎔融雰圍氣) 공간에서 수증기를 주입하여 개질(凱質)시킨 상태로 재생에너지 생성시켜 사용하게 된다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 초고온 용탕식 분위기에서 산소를 이용하여 가스화 시킴으로서, 외부의 에너지 공급없이 폐기물 자체의 부분산화에너지를 이용하여 양질의 가연성 가스 발생을 증가시키고 타르의 발생을 억제하며 빠르게 가스화가 이루어지도록 하는데 있다.
본 발명은 초고온 용융방식 폐기물 가스화로에 관한것으로 상세하게는 폐기물을 고온 용융열을 이용하여 재생에너지로 생성시키는 열용융로에 있어서, 내화물로 이루어져 폐기물 시료가 용융되어지는 열용융로와; 상기 열용융로의 일측에 설치되며 상기 열용융로에 형성되는 시료투입구로 폐기물 시료를 투입하는 시료투입기와; 상기 열용융로의 타측 상부에 형성되어 상기 열용융로에서 배출되어지는 합성가스가 배출되어지는 가스배출구와; 상기 열용융로의 타측 하부에 형성되어 상기 폐기물 시료중 불연물이 용융되어 각각의 층으로 분리되어진 용융층중 최상층의 슬래그가 배출되어지는 슬래그댐과; 상기 슬래그댐의 주변을 감싸며 형성되어지며, 상기 열용융로의 외측에 형성되고, 하부로 상기 액상의 슬래그가 배출되어지는 슬래그배출구와; 고온의 액상 슬래그를 앵각하고 슬래그배출구를 통한 외부의 공기의 유입을 차단하는 수봉식(水封式)슬래그냉각조와; 상기 열용융로의 하단에 형성되어 상기 폐기물 시료가 용융되어 생성되는 금속물질을 배출시키는 금속배출구와; 상기 열용융로의 중단부에 설치되어 외부에서 주입되어지는 연료로 연소하여 열용융로 내부의 온도를 승온시키는 승온버너와; 상기 열용융로의 상부에 형성되고, 상기 가스배출구로 배출되어지는 가스에 스팀을 공급하여 가스의 질을 개선시키는 스팀분사구와; 상기 열용융로의 상부에 형성되고, 상기 폐기물 시료에서 발생되어지는 가연성 가스를 부분연소시켜 상기 열용융로 내부의 온도를 유지시키도록 산소를 공급하는 산소공급구;를 포함하여 구성되어지는 것을 특징으로 하는 초고온 용융방식 폐기물 가스화로를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 용탕식 초고온 폐기물 가스화로를 이용한 합성가스 발생장치는 가스나 기름과 같은 보조에너지를 사용하지 않으면서 폐기물에서 일산화탄소와 수소 등의 가연성분이 주성분인 양질의 합성가스를 만들 수 있으며 초고온의 가스화 공정을 사용함으로써 합성가스의 사용의 어렵게 만드는 타르의 생성의 억제시킬 수 있다. 또한 가스화와 개질(凱質)이 하나의 설비에서 이루어짐에 따라 설비비의 절감과 가스생산 효율성 향상 효과가 있으며 용탕에서 배출된 용융 슬래그는 건축자재나 금속원료 등의 자원으로 재활용 할 수 있다.
본 발명은 폐기물을 고온의 용융열을 이용하여 재생에너지로 생성시키는 열용융로에 있어서, 내화물로 이루어져 폐기물 시료중 불연물이 용융되어지는 열용융로(10)와; 상기 열용융로(10)의 일측에 설치되며 상기 열용융로(10)에 형성되는 시료투입구(17)로 폐기물 시료를 투입하는 시료투입기(20)와; 상기 열용융로(10)의 타측 상부에 형성되어 상기 열용융로(10)에서 만들어진 합성가스가 배출되어지는 가스배출구(13)와; 상기 열용융로(10)의 타측 하부에 형성되어 상기 폐기물 시료중 불연물이 용융되어 각각의 층으로 분리되어진 용융층중 최상층의 슬래그가 배출되어지는 슬래그배출홀(12)과; 상기 슬래그배출홀(12)의 주변을 감싸며 형성되어지며, 상기 열용융로(10)에 외측에 형성되고, 하부로 상기 액상의 슬래그가 배출되어지는 슬래그배출구(30)와; 슬래그배출구를 통한 외부의 공기의 유입을 차단하는 수봉식(水封式)슬래그냉각조와(33); 상기 열용융로(10)의 하단에 형성되어 상기 폐기물 시료중 불연물이 용융되어 생성되는 금속물질을 배출시키는 금속배출구(11)와; 상기 열용융로(10)의 중단부에 설치되어 외부에서 주입되어지는 연료로 연소하여 가동초기 열용융로(10) 내부의 온도를 승온시키는 승온버너(14)와; 상기 열용융로(10)의 상부에 형성되고, 상기 가스배출구(13)로 배출되어지는 가스에 스팀을 공급하여 가스의 질을 개선시키는 스팀분사구(15)와; 상기 열용융로(10)의 상부에 형성되고, 상기 폐기물 시료에서 발생되어지는 가연성 가스를 부분연소시켜 상기 열용융로(10) 내부의 온도를 유지시키도록 산소를 공급하는 산소공급구(16);를 포함하여 구성되어진다.
이때, 상기 슬래그배출구(30)의 상부 일측에는 상기 슬래그배출홀(12)을 넘어서 배출되어지는 액상의 슬래그가 식어 슬래그배출구(30)를 막는 것을 방지하기 위해 열용융로(10)에서 만들어져 가스배출구(13)를 통하여 배출되는 합성가스를 주입하여 연소시키는 재생에너지공급구(31)가 형성되어 출탕부(出湯部) 가열을 위한 연료가 주입되어지고, 상기 슬래그배출구(30)의 상부 후측에는 연소에 사용되는 산소를 공급하는 출탕부(出湯部)산소공급구(32)가 형성되어 외부에서 공급되어지는 산소를 유입시킨다.
상기 열용융로(10) 내부의 압력은 가스의 누출에 따른 안전상의 문제를 막기 위하여 대기압 보다 낮게 유지하고 고온의 액상 슬래그를 냉각하고 슬래그배출구(30)를 통한 외부 공기의 유입을 차단하기 위하여 슬래그배출구(30)에는 수봉식(水封式)슬래그냉각조(33)가 연결된다.
그리고, 상기 스팀분사구(15)에서 분사되어지는 스팀과 상기 산소공급구(16)에서 공급되어지는 산소는 동시에 주입되어지며, 상기 열용융로(10) 내에서 발생하는 가스가 상기 산소와 결합하여 연소되어지고, 연소가스가 상기 스팀과 반응을 한 후, 가스배출구(13)로 합성가스가 배출되어진다.
또한, 상기 열 용융로의 전측과 후측에 산소공급구(16) 및 스팀분사구(15)가 각각 한개 이상 설치되어 상기 열용융로(10)를 용융분위기(鎔融雰圍氣) 이상으로 승온시키며, 가스를 개질(凱質)시킨다.
그리고, 상기 금속배출구(11)는 머드로 형성되어진 머드봉으로 막아 상기 금속배출구(11)를 폐쇄하게 되며 금속의 배출 및 회수가 필요한 경우 머드봉을 제거하여 열용융로(10) 내부의 액상금속을 배출시키고 금속 배출이 완료되면 머드봉으로 다시 막는다.
또한, 상기 열용융로(10)는 초기에 승온버너(14)를 통해 내부의 온도를 상승시킨뒤 산소공급구(16)를 통해 공급되어지는 산소로 폐기물 시료에서 발생되어지는 가연성 가스를 부분연소키시고, 열용융로의 후측의 스팀분사구(15)에서 스팀이 분사되어 연소가스와 반응하여 질을 개선시켜 상기 가스배출구(13)로 배출되어진다.
그리고, 상기 열용융로(10) 내부의 온도는 1400℃ ~ 1700℃로 유지되어진다.
또한, 폐기물 시료의 발열량이 낮아서 상기 온도의 유지가 어려운 경우 상기 열용융로(10)에 고분자계 폐기물과 같은 고발열 폐기물을 주성분으로 하는 별도의 매개물을 첨가하여 열용융로(10) 내부의 온도를 상승시키게 된다.
즉, 본 발명을 일 실시 예를 들어 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
내화물로 이루어져 폐기물 시료가 용융되어지는 열용융로(10)의 일측에 폐기물 시료가 투입되어지는 시료투입기(20)가 설치되어지고, 상기 시료투입기(20)로 부터 공급되어지는 폐기물 시료가 상기 열용융로(10)로 투입되어지는 시료투입구(17)가 형성되며, 상기 열용융로(10)의 타측 상부에는 상기 폐기물 시료가 용융분위기(鎔融雰圍氣)에서 반응하며 발생되어지는 혼합가스가 배출되어지는 가스배출구(13)가 형성되어지고, 상기 열용융로(10)의 타측 하부에 폐기물 시료중 불연물이 용융되어 위쪽으로 분리되어 층을 이루는 슬래그를 배출하는 슬래그배출홀(12)이 형성되고, 상기 슬래그배출홀(12)의 주변을 감싸며 하측이 개방되어 용융 슬래그가 배출되어지는 슬래그배출구(30)가 형성되어지며, 고온의 액상 슬래그를 냉각하고 상기 슬래그배출구(30)를 통한 외부 공기의 유입을 차단하기 위하여 슬래그배출구(30) 하부에 수봉식(水封式)슬래그냉각조(33)를 설치하고, 상기 열용융로(10)의 전후측 중단에 형성되어 상기 열용융로(10)를 초기에 가열하여 온도를 일정이상 유지시키도록 가열하는 승온버너(14)가 설치되어지며, 상기 열용융로(10)의 전후측 상부에 형성되며 열용융로(10) 내부에서 생성되어지는 가스를 일부 연소시키기 위해 산소를 공급하는 산소공급구(16)가 형성되어지며, 상기 가스배출구(13)측으로 형성되어 열용융로(10)에서 발생된 연소가스에 스팀분사구(15)에서 스팀을 분사하고, 상기 열용융로(10)의 일측 하부에 형성되어 폐기물중 불연물중 용융된 금속물을 배출시키는 금속배출구(11)가 형성되어진다.
이때, 상기 슬래그배출구(30)의 상부 일측에는 상기 슬래그배출홀(12)을 넘어서 배출되어지는 슬래그가 식어 슬래그배출홀(12)을 막는 것을 방지하기 위해 열용융로에서 만들어진 합성가스를 주입하여 연소시키는 재생에너지공급구(31)가 형성되어 외부의 연료가 주입되어지고, 상기 슬래그배출구(30)의 상부 후측에는 연소를 보조하도록 산소를 공급하는 출탕부(出湯部)산소공급구(32)가 형성되어 외부에서 공급되어지는 산소를 유입시킨다.
그리고, 상기 산소공급구(16)에서 공급되어지는 산소와 상기 스팀분사구(15)에서 분사되어지는 스팀은 열용융로(10)의 전후측에서 동시에 주입되어지며, 상기 열용융로(10) 내에서 발생하는 가연성 가스가 상기 산소와 결합하여 연소되어지고, 연소가스는 상기 스팀과 결합하여 가스배출구(13)로 배출되어진다.
또한, 상기 열용융로(10)는 초기에 승온버너(14)를 통해 내부의 온도를 상승시킨뒤 산소공급구(16)를 통해 공급되어지는 산소로 폐기물 시료가 연소되어 발생되어지는 가스를 부분연소키시고, 연소와 동시에 스팀분사구(15)에서 스팀이 분사되어 가스와 결합하여 질을 개선시켜 상기 가스배출구(13)로 배출되어진다.
또한, 상기 열 용융로의 전측과 후측에 산소공급구(16) 및 스팀분사구(15)가 각각 한개 이상 설치되어 상기 열용융로(10)를 용융분위기(鎔融雰圍氣) 이상으로 승온시키며, 가스를 개질(凱質)시킨다.
그리고, 상기 금속배출구(11)는 머드로 형성되어진 머드봉으로 막아 상기 금속배출구(11)를 폐쇄하게 된다.
그리고, 상기 열용융로(10) 내부의 온도는 1400℃ ~ 1700℃로 유지되어지며, 상기 열용융로(10)에 폐기물 시료를 투입할 때 열량이 부족한 경우 고열량의 폐기물을 주성분으로 하는 매개물을 첨가하여 열용융로(10) 내부의 온도를 상승시키게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 초고온 용융방식 폐기물 가스화로의 전체구성을 나타낸 블럭도,
도 2는 본 발명에 따른 초고온 용융방식 폐기물 가스화로의 평단면도,
도 3은 본 발명에 따른 초고온 용융방식 폐기물 가스화로의 측단면도,
도 4는 본 발명에 따른 초고온 용융방식 폐기물 가스화로의 정단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 열용융로 20 : 시료투입기
30 : 슬래그배출구

Claims (5)

  1. 폐기물을 고온 용융열을 이용하여 재생에너지로 생성시키는 열용융로에 있어서,
    내화물로 이루어져 폐기물 시료가 용융되어지는 열용융로(10)와;
    상기 열용융로(10)의 일측에 설치되며 상기 열용융로(10)에 형성되는 시료투입구(17)로 폐기물 시료를 투입하는 시료투입기(20)와;
    상기 열용융로(10)의 타측 상부에 형성되어 상기 열용융로(10)에서 배출되어지는 합성가스가 배출되어지는 가스배출구(13)와;
    상기 열용융로(10)의 타측 하부에 형성되어 상기 폐기물 시료중 불연물이 용융되어 각각의 층으로 분리되어진 용융층중 최상층의 슬래그가 배출되어지는 슬래그배출홀(12)과;
    상기 슬래그배출홀(12)의 주변을 감싸면서 형성되며, 상기 열용융로(10)의 외측에 형성되고, 하부로 상기 슬래그배출홀(12)을 통해 액체 상태의 슬래그가 배출되어지며, 일측 상부에 상기 슬래그배출홀(12)을 통해 배출되어지는 액체상태의 슬래그가 식어 슬래그배출홀(12)을 막는 것을 방지하기 위해 생성된 재생에너지를 주입하여 연소시키는 재생에너지공급구(31)가 형성되어 연료로 주입되고, 상부 후측에는 연소를 보조하도록 외부의 산소를 공급하는 출탕부(出湯部)산소공급구(32)가 형성되며, 하부에 수봉식(水封式)슬래그냉각조(33)가 설치되어 고온의 액체상태의 슬래그를 냉각하고 상기 슬래그배출홀(12)을 통한 외부의 찬 공기가 유입되는 것을 차단하는 슬래그배출구(30)와;
    상기 열용융로(10)의 하단에 형성되어 상기 폐기물 시료중 용융되어 하측에 응집되어진 금속물질을 배출시키는 금속배출구(11)와;
    상기 열용융로(10)의 중단부에 설치되어 외부에서 주입되어지는 연료를 연소하여 열용융로(10) 내부의 온도를 승온시키는 승온버너(14)와;
    상기 열용융로(10)의 상부에 형성되고, 상기 가스배출구(13)로 배출되어지는 가스에 스팀을 공급해 가스와 스팀이 혼합되어지도록 하여 가스의 질을 개선시키는 스팀분사구(15)와;
    상기 열용융로(10)의 상부에 형성되고, 상기 폐기물 시료가 용융되어 발생되어지는 가스를 부분연소시켜 상기 열용융로(10) 내부의 온도를 유지시키도록 산소를 공급하는 산소공급구(16);를 포함하여 구성되어지는 것을 특징으로 하는 초고온 용융방식 폐기물 가스화로.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 열용융로(10)의 전측과 후측에 산소공급구(16) 및 스팀분사구(15)가 각각 한개 이상 설치되어 상기 열용융로(10)를 용융분위기(鎔融雰圍氣) 이상으로 승온시키며, 가스를 개질(凱質)시키는 것을 특징으로 하는 초고온 용융방식 폐기물 가스화로.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 열용융로(10)에 폐기물 시료를 투입할 때 발열량이 낮아서 용융온도의 상승이 어려운 경우 고발열폐기물과 같은 매개물을 첨가하여 열용융로(10) 내부의 온도를 상승시키는 것을 특징으로 하는 초고온 용융방식 폐기물 가스화로.
KR1020080047710A 2008-05-22 2008-05-22 초고온 용융방식 폐기물 가스화로 KR100889398B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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