KR100930489B1 - 잔여물 재생 시스템, 쓰레기 처리 설비 및 재생 방법 - Google Patents

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Abstract

쓰레기 변화 장치를 위한 재생 시스템은 후처리 수단으로부터 잔여물을 수집하고 그리고 잔여물을 상기 장치 내로 재-유입시켜 사기 잔여물이 높은 온도 영역에게 노출이 되도록 한다.
슬랙, 변환장치, 쓰레기 기둥, 쓰레기 재생 시스템

Description

잔여물 재생 시스템, 쓰레기 처리 설비 및 재생 방법{Residues Recycling System, Waste Processing Plant and Method for Recycling}
본 발명은 쓰레기 공정 과정, 처리 또는 처분을 포함하는 쓰레기의 전환을 위한 설비 또는 장치와 관련된다. 특히, 본 발명은 설비에 의하여 발생한 날아다니는 재와 같은 것을 포함하는 잔여물을 처리하고, 그리고 상기 설비에 의하여 점진적으로 배출되는 자연물의 위험한 방출의 수준 및 부피의 수준을 감소시키기 위한 개선된 장치와 관련된다.
플라즈마 토치 기초 쓰레기 처리 설비(plasma-torch based waste processing plants)에 의한 생활 쓰레기, 약학 쓰레기, 독성 및 방사성 쓰레기를 포함하는 쓰레기의 처리 공정은 공지되어 있다. 도 1을 참조하면, 전형적인 선행 기술 플라즈마 기초 처리 설비(1)는 전형적으로 수직 기둥 형태의 처리 챔버(10)를 포함하고, 상기 처리 챔버(10) 내에는 전형적으로 고체 형태 또는 혼합된(즉, 일반적으로 고체와 액체 및/또는 반 액체가 합쳐진) 쓰레기(20)가 공기 잠금 장치(30)를 포함하는 쓰레기 입구 수단을 통하여 상부 끝 부분에서 유입된다. 처리 챔버(10)의 보다 낮은 끝에서는 하나 또는 다수 개의 플라즈마 토치(40)가 챔버 내에 있는 쓰레기의 기둥(35)을 가열하고, 쓰레기를 가스로 변환하여 출구(50)를 통하여 흘려 내보내고, 그리고 처리 챔버(10)의 보다 낮은 아래쪽에서 주기적으로 그리고 연속적으로 수집된 액체 물질(38)(전형적으로 융해된 금속 및 또는 용재)을 수집 저장소(60)를 통하여 흘려보낸다. 공기, 산소 또는 스트림(70)과 같은 산화성 가스 또는 유동체가 처리 챔버(10)의 보다 낮은 아래쪽 끝 부분에서 설치되어 유기 쓰레기의 처리 과정에서 발생된 탄소를 포함하는 분체 연료 잔여물(char residue)을 예를 들어 일산화탄소(CO) 및 수소(H2)와 같은 유용한 생산 가스로 변환시킨다. 고체 쓰레기를 처리하기 위한 유사한 장치가 US 5, 143, 000에 기술되어 있고, 상기 발명의 내용은 참조로서 본 명세서에 결합된다.
상기와 같은 설비(1)의 작동 과정에서, 쓰레기 가스화의 산출물은 가스, 액체 작은 물방울 및 고체 입자를 포함하여 생산되고, 그리고 출구(50)를 통하여 산출 가스의 방출에 의하여 처리 챔버(10)로부터 제거된다.
산출 가스는 예를 들어 일반식 CnHm을 가진 탄화수소 및 CO, H2, N2 , CO2, H2O, HCl, H2S, NH3, HF 및 다른 가스를 포함한다.
액체 형태의 작은 물방울은 다양한 화학적 구성 성분을 포함할 수 있고, 그리고 액체의 물리적 형태는 타르-유사 물질로부터 약하게 물에 용해되는 증류수 형태에 이르는 범위를 가진다.
고체 산출물은 쓰레기의 작은 입자(출구를 통하여 가스에 의하여 실행되는) 및 반응 장치 또는 처리 챔버(10)의 보다 낮은 아래쪽(보다 더 뜨거운)에서 수증기로 형성되고 그리고 다음 단계로 챔버의 위쪽 부분에서 압축되는 고체 성분의 작은 입자로 구성된다. 처리 챔버(10)로부터 실행되는 위와 같은 고체 형태의 입자는 전형적으로 "비산 재(fly ash)"로 공지되어 있다. 처리 챔버(10)로부터 벗어나는 산출 가스의 속도가 빠르면 빠를수록, 처리 챔버(10)로부터 제거되는 비산 재의 양은 보다 커진다. 위와 같은 비산 재는 일반적으로 유기성 및 무기물 구성 성분을 포함한다. 유기 구성 성분은 예를 들어 종이, 직물 원료 및 다른 물질을 포함하고, 상기 물질들은 차례대로 또한 일정량의 무기물 물질을 포함한다. 예를 들어, 무기물 물질은 몇몇 종이 생산물에서 사용되는 종이의 20% 이상을 구성할 수 있고, 무기 물질은 광물 충전 물질 및 코팅 안료로부터 기원하고, 상기 충전 물질 및 코팅 안료는 탄화 칼슘, 백토(china clay) 및 금속 산화물을 포함하고 인쇄 과정에서 칼라 잉크를 제공하기 위하여 사용된다. 유기 구성 성분은 또한 단지 그들의 산화물과 다른 서로 다른 염 및 금속을 포함할 수 있고, 그리고 처리되지 않은 쓰레기 물질 부분을 형성하고 또는/및 처리 챔버(10)의 보다 낮은 아래쪽 부분에서 반응 과정에서 형성될 수 있다.
전형적으로, 혼합된 액체 및 고체 생산물을 포함하는 산출 가스는 설비(1)에 포함되고 그리고 출구(50)를 통하여 처리 챔버(10)에게 작동이 가능하도록 연결된 적당한 후-처리 수단에게 흘려보내서 방출되고, 이러한 것은 도 2(a), 2(b) 및 3(a) 및 3(b)에 도시되어 있다. 후-처리 수단(2)의 실질적 형태는 일반적으로 설비(1)의 특정한 사용 및 크기/용량에 의존한다.
예를 들어, 도 2(a)에 도시된 것처럼, 약간의 대규모 설비(1)에서 후-처리 수단(2)은 후처리버너(3) 및 에너지 발생 시스템(4)을 포함하고, 상기 장치들은 가스 클리닝 시스템(5) 및 굴뚝(6)이 뒤따른다. 에너지 발생 시스템(4)은 에너지를 생산하기(전형적으로 전기적 에너지) 적당하게 만들어져 있고, 그리고 상기 에너지는 설비(1)를 운행하거나 및/또는 외부로 보내기 위하여 사용된다. 도 2(b)에 도시된 것처럼, 예를 들어 의료폐기물 또는 다른 위험한 쓰레기의 처리를 위하여 사용되는 소규모 설비(1)는 에너지 발생 시스템을 적당하게 만들기 위한 충분한 가스를 제공하지 못할 수 있고, 이로 인하여 에너지 발생 시스템은 연소 생산물 냉각 시스템(9)으로 대체될 수 있다.
도 2(a) 및 도 2(b)에서 예시된 설비에서, 처리 챔버(10) 내에서 생산되고 그리고 흘러서 배출되는 가스화 산출물은 후처리버너(3) 내로 향해지고 그리고 상기 후처리 버너(3)에서 모든 유기 물질(가스, 액체 또는 고체 형태로서)이 연소되어 CO2, H2O, N2, SOx, HCl, HF, P4O10, NOx 및 다른 연소 생산물을 형성하고, 상기에서 무기 물질은 산화물 및 염류를 형성한다. 원래의 쓰레기의 조성물에 따라서, 그리고 만약 후처리버너(3) 내에서 온도가 충분히 높지 않거나 또는/및 내부에서 잔류 시간(residence time)이 작다면, 다이옥신이 형성될 수 있다. 다이옥신을 제거하기 위하여, 연소 온도는 850℃보다 높아야하고(또는 만약 쓰레기 내의 염소의 양이 질량 값에 의하여 약 1%보다 더 큰 값이 된다면 1200℃보다 더 높고), 그리고 후처리버너(3) 내에서의 잔류 시간이 또한 2초 이상이 될 필요가 있다. 위와 같은 최소 조건 아래에서, 다이옥신(후처리버너(3) 내부로 도입된 가스 내에서 존재할 수 있는)은 산화될 것이고, 그리고 이로 인하여 파괴될 것이다.
다이옥신이 처리 공정 전에 쓰레기 물질 내에서 존재할 수 있는 한편, 선행 기술의 장치에서 다이옥신의 주요 부분은 물질의 연소 과정에서 형성되고, 염소-함유 유기 물질을 포함하며 특히 연소 온도가 낮고 그리고 후처리버너 내에서 잔류 시간이 또한 낮은 경우에 그러하다. 더욱이, 비산 재가 또한 약간의 금속 화합물을 포함하는 경향이 있고, 특히 비산 재 내에서 흡수되는 다이옥신을 형성하기 위하여 도움을 주는 촉매로서 역할을 하는 구리-포함 화합물을 포함하는 경향이 있고, 이로 인하여 선행 기술의 장치들에 의하여 형성된 비산 재 내에서 높은 수준의 독성에 이르게 된다. 모든 경우에 있어서, 심지어 연소 온도 및 잔류 시간이 후처리버너 내에서 다이옥신의 형성을 방지할 만큼 충분히 높다고 할지라도, 충분한 다이옥신이 여전히 보일러 내에서 연소 생산물의 냉각 과정에서 형성될 수 있다. 만약 쓰레기 내의 유기 물질이 연소 버너 내에서 충분히 연소되지 않는다면 특히 위와 같은 상황이 발생한다. 다이옥신의 위와 같은 생산을 방지하기 위하여, 높은 연소 온도를 가지고 그리고 연소 생산물의 억제를 하는 것이 필요하다.
대안으로, 그리고 도 3(a) 및 도 3(b)에서 도시된 것처럼, 처리 챔버(10)가 독성 및 부식성 화합물을 가지도록 하는 생산물 가스를 제거하기 위하여 후처리 수단(2)은 가스 클리닝 시스템(5')을 포함할 수 있고, 상기 독성 및 부식성 화합물은 예를 들어 HCl, HF, H2S 등과 같은 것들이 될 수 있고, 그리고 또한 Cl S, F 및 다른 것들 그리고 생산물 가스와 함께 운반되는 오일, 타르, 먼지 등을 포함한다. 가스 클리닝 시스템(5')은 쓰레기 물 처리 시스템(7)에 연결되고, 상기 시스템(7)은 낱알 전 물을 냉각시키고 깨끗하게 한다. 전형적으로 CO, H2, N2, CO2, CH4를 포함하는 가스 클리닝 시스템(5')을 벗어나는 깨끗한 연료 가스는 도 3(a)에 예시된 것과 같은 굴뚝(6)에 작동 가능하도록 연결된 적당한 에너지 생산 시스템(4)에게 흐름이 연결된다. 에너지 생산 시스템(4)에서, 연료 가스는 가스 터빈 장치 내에서 연소되고, 상기 터빈 장치는 전기 발전기에게 작동 가능하도록 연결되고 그리고 전형적으로 또한 공기 압축기에 연결된다. 가스 터빈으로부터의 뜨거운 연소 생산물(약 450℃ 내지 550℃의 온도에서) 보일러로 유도되어 스팀 터빈을 위한 스팀이 생산되고, 전기 발전기에 연결되는 경우 상기 스팀 터빈은 또한 전력을 발생시킨다. 상기와 같은 전력 발생 계획은 "연소 사이클"로 공지되어 있고, 그리고 매우 효율적인 것으로 알려져 있다. 대안으로 그리고 도 3(b)에서 알려진 것처럼, 깨끗한 연소 가스는 예를 들어 시멘트 공장 또는 다른 사용을 위하여 고객(8)에게 팔릴 수 있다. 도 3(a) 및 도 3(b)에서 예시된 형태의 시스템을 위하여, 염소는 연소 시스템으로 유도되거나 또는 팔리기 전에 클리닝 시스템 내에서 생산물로부터 얻어진다. 이로 인하여, 다이옥신은 일반적으로 상기와 같은 시스템 내에서 형성되지 않는다.
설비(1) 내에서 사용된 후-처리 수단(2)의 형태에 따라서, 서로 다른 잔여물이 후-처리 수단(2) 내에 침전되고, 이와 같은 잔여물은 비-가스성이고 그리고 전형적으로 고체 및/또는 액체 및/또는 그들의 혼합물이다. 비록 위와 같은 잔여물의 정확한 구성 성분 및 물리적 형태는 후처리 수단(2)의 형태 및 처리 챔버(10)에 의하여 처리된 쓰레기의 조성물에 의존하지만, 이와 같은 잔여물은 적당한 카테고리로 나누어 질 수 있고, 예를 들어 이들의 화학 구성 성분, 입자의 크기 등에 의하여 물리적 상태(예들 들어, 분말, 침전물 또는 액체)를 포함할 수 있다. 본 명세서에서, 이와 같은 잔여물은 아래에서 정의되는 것과 같이 잔여물 1(R1) 및 잔여물 2(R2)로 표시되는 것처럼 두 개의 형태의 잔여물로 편의적으로 분류가 된다.
잔여물 1(R1)은 가스 출구(50)를 통하여 단지 처리 챔버(10)로부터 유출되는 물질로부터 형성되는 잔여물로 정의되고, 그리고 후처리 수단(2) 내에서 그들의 차후 연소 생산물을 포함할 수 있고(예를 들어 도 2(a) 및 도 2(b)에서 제시된 장치 내에서 제공되는 것과 같은), 그리고 추가적으로 가스 세정기와 같은 가스 클리닝 수단 내에서 생산된 생산물을 포함할 수 있고, 상기에서 단지 물(추가 물질이 없이)만이 가스 세정기 내에서 사용된다(예를 들어 도 3(a) 및 도 3(b)에서 예시된 장치 내에서 제공된 것과 같은).
이로 인하여, 잔여물 1(R1)은 대부분 처리된 쓰레기의 구성 성분 및 압축된 증기를 포함할 수 있고 그리고 도 3(a) 및 도 3(b) 내에서 예시된 설비 내에서 쓰레기 물 처리 시스템(7) 내에서 침전되고, 즉 추가 물질이 없는 물은 쓰레기 물 처리 시스템(7)의 첫 번째 부분(7')에서 사용된다. 상기 잔여물(1)은 고체 입자와 타르를 포함할 수 있고(상기 타르는 처리 챔버를 벗어나는 생산물 내에서 존재한다), 물 및 처리 챔버를 벗어나는 약간의 물질과 물 사이의 반응으로부터 형성된 약간의 생산물을 포함한다. 예를 들어, 생산물 가스는 염화수소 가스를 포함할 수 있고, 상기 염화수소 가스는 가스 세정기 내에서 희석될 수 있고 그리고 염산(hydrochloric acid)을 형성하고, 다음으로 상기 염산은 얼마간의 고체 입자와 반응하여 염을 형성할 수 있고, 그들의 중의 얼마는 NaCl과 같이 수용성이 된다. 가스 세정기 물은 고체 입자 내에서 몇몇 구성 성분과 반응할 수 있고 그리고 수산화 물을 형성할 수 있고 그리고 이로 인하여 이와 같은 염 및 수산화물의 몇몇은 타르 및 다른 고체와 함께 재생될 수 있다. 상기와 같은 경우에, 잔여물 1(R1)은 쓰레기 물 처리 시스템(7)으로부터의 물과 혼합되어 침전물(sludge)의 형태가 될 수 있다. 대안으로, 잔여물 1(R1)은 도 2(a) 및 도 2(b)에서 예시된 설비 내에서 사용되는 것과 같은 후처리 버너(3) 내에서 산화 후에 처리되지 않은 물질 및 처리 챔버로부터 실행된 압축된 증기를 형성하는 물질을 포함할 수 있다. 상기와 같은 설비 내에서, 약간의 산화물 및 염류가 처리되지 않은 물질 내에 존재할 수 있다, 즉 처리 챔버 공급되고 그리고 다음으로 챔버에서 실행된다; 몇몇 상기와 같은 물질들은 후처리 버너 내에서 화학적으로 변화되지 않을 수 있다. 다른 한편으로, 챔버 내에서 그리고 후처리 버너 내에서 쓰레기의 조성물 및 조건에 따라서 예를 들어 금속 산화물, 염화물 등과 같은 몇몇 물질들은 화학적으로 변할 수 있다.
이와 같은 이유로, 가스 출구(50)를 경유하여 처리 챔버를 벗어나는 물질이 임의의 다른 추가 물질이 없이 단지 공기(및/또는 산소) 이용하거나 및/또는 물에 의하여 후처리 수단(2) 내에서 처리되는 경우 잔여물 1(R1)이 형성된다. 위와 같은 방식으로 만약 추가적인 또는 특별한 반응시약이 후처리 수단(2) 내에서 사용된다면, 그때에는 잔여물(92)은 아래에서 상세하게 설명하는 것처럼 대신 형성된다.
다른 한편으로, 잔여물 1(R1)을 포함하는 것이 가능한 한편, 잔여물 2(R2)는 후처리 수단(2), 특히 가스 클리닝 시스템 내로 추가적인 물질의 입력으로부터 기원하는 물질을 하는 것에 의하여 특징이 지워지고, 그리고 이와 같은 방식으로 잔여물 2(R2)는 처리 챔버(10)로부터 수행된 물질을 이용하여 내부에서 반응 생산물 뿐만 아니라 후처리 수단(2) 내에서 사용된 실질적인 추가 물질 및/또는 반응시약을 포함할 수 있고, 그리고 전형적으로 침전물(sludge)의 형태로 될 수 있다. 상기 잔여물 2(R2)는 도 2(a) 및 도 2(b)에서 예시된 장치들을 위하여 Ca(OH)2, Na2CO3, NaOH, 활성 탄소 및 다른 것들과 같은 것들을 포함할 수 있고, 상기 물질들은 산성 가스(예를 들어 SOx, HCl, HF, P4O10를 포함하는)을 결합하거나 그리고 다이옥신 및 중금속 화합물을 잡거나 또는 흡수하기 위하여 사용된다. 반응 생산물은 CaCl2, CaSO4, Ca3(PO4)2, CaF 및/또는 NaCl, Na2SO4, Na3PO4 및 다른 것을 포함할 수 있다. 이리하여, 잔여물 2(R2)는 몇몇 산화물 및 염류(미리 침전되지 않은), 반응시약(reagents)(이들은 일반적으로 요구되는 양보다 더 많은 양이 사용되므로) 및 반응 생산물을 포함할 수 있다. 도 3(a) 및 도 3(b)에서 예시된 장치들에서, 쓰레기 물 부분은 시스템(7)의 첫 번째 부분(7')으로부터 취해지고, 그리고 반응 시약을 첨가하는 것에 의하여 그리고 용액을 여과시키고 그리고 증발시키는 것에 의하여 특별한 처리를 위하여 클리닝 시스템(7)의 두 번째 부분(7")으로 유도된다. 두 번째 부분(7")에서, 잔여물(2)이 형성되고 그리고 중금속은 고체 수산화물(예를 들어 Cu(OH2), Mn(OH)2 및 다른 것들) 및 PBS, HgS 및 다른 것들을 포함하는 황화물로 변형될 수 있다. 염화물은 건조 NaCl 내로 변형될 것이다.
이와 같이 도 2(a)의 후처리 버너(3) 내에서 몇몇 먼지(연소 생산물)는 침전물 1(R1)로 침전된다. 가스 및 먼지를 포함하는 연소 생산물은 에너지 발생 시스템 (4) 내에서 포함된 보일러로 유도된다. 전형적으로, 때때로 뜨거운 물은 대신 고객을 위하여 제공될 수 있지만 스팀은 보일러 내에서 생산되고, 그리고 상기 스팀은 팔리거나 또는 전기 발생을 위하여 스팀 터빈(전기 발전기를 이용하여) 내에서 사용될 수 있다. 보일러 내에서 또한 얼마간의 먼지가 침전된다(즉, 잔여물 1(R1)로). 유사하게 도 2(b)의 냉각 시스템 내에서, 얼마간의 먼지가 또한 침전되고(잔여물 1(R1)로), 이는 연소 생산물이 된다. 도 2(a) 및 2(b)에서 예시된 설비 내에서, 잔여물(R1)은 전형적으로 분말의 형태가 된다.
도 2(a)를 참조하면, 에너지 생산 시스템(4)의 보일러 후에, 연소 생산물(가스 및 먼지를 포함하여)은 가스 클리닝 시스템(5)으로 향해진다. 예를 들어 Ca(OH)2, Na2CO3, NaOH, 활성 탄소 및 다른 반응 시약을 포함하는 반응 시약이 산성 가스를 결합하기 위하여 사용되고, 상기 산성 가스들은 SO2, HCl, HF, P4O10 을 포함할 수 있다. 반응 시약과 산성 가스들 사이의 반응 생산물이 예를 들어 CaCl2, CaSO4, Ca3(PO4)2, CaF 및/또는 NaCl, Na2SO4 , Na3PO4 및 다른 것을 포함하여 형성된다. 이로 인하여, 잔여물 2(R2)는 약간의 산화물 및 염류(설비(1) 내에서 미리 침전되지 않은), 약간의 반응 시약(이들은 정상적으로 필요한 정상 분배 양보다 더 큰 양으로 후-처리 수단(2)에게 공급된다), 및 반응 생산물을 포함한다. 잔여물 2(R2)는 사용되는 가스 클리닝 시스템(5)의 형태에 따라 분말 또는 침전물 형태로 될 수 있다.
예를 들어, 도 2(a)에서 예시된 설비를 위하여 적당한 "건조" 가스 클리닝 시스템(5)은 반-건조 가스 세정기(scrubber)를 포함할 수 있고 상기 가스 세정기내로 산성 가스를 결합하기 위하여 물 내에서 Ca(OH)2의 서스펜션이 공급된다. 물은 차후에 충분히 증발되고, 그리고 이로 인하여 단지 가스, 분말 형태의 생산물 Ca(OH)2, CaCl2, CaSO4, Ca3(PO4)2 및 다른 먼지(보일러 내에서 침전되지 않은)가 가스 세정기를 빠져나간다. 가스 세정기 후에 반응 흡수 장치가 존재하고, 상기에서 Ca(OH)2의 분말의 혼합물 및 분말 형태로 된 활성화된 탄소(PAC)가 공급된다. 이와 같은 분말형태로 된 흡착제들은 매우 큰 비교 면적 값(specific surface values)(전형적으로 탄소>750 m2/g; Ca(OH)2>30m2/g)을 가지고, 그리고 Ca(OH)2는 남아있는 산성 가스를 흡수할 수 있는 반면, PAC는 다이옥신 및 중금속을 포함하는 구성 성분을 흡수한다. 반응-흡수 장치 뒤에는 Ca(OH)2, 활성 탄소, 다이옥신, 몇몇 산화물 및 염류(앞에서 침전되지 않은) 및 반응 생산물(CaCl2, SaSO4, Ca3(PO4)2 및 다른 물질)을 포함하는 잔여물 2(R2)가 침전될 수 있는 섬유 필터 장치(a fabric filter arrangement)가 설치된다. 기본적으로, 다이옥신, 중금속 및 그들의 산화물과 염류와 같은 독성 구성 성분을 포함하는 가스 운반 먼지는 백(bag)의 섬유 위에 침전된 먼지의 층을 통하여 여과되고 그리고 예를 들어 Ca(OH)2 및 PAC와 같은 흡착제를 포함하여 독성 구성 성분들이 흡수되고 이로 인하여 운반 가스를 통하여 침전된다. 여과 후에 얻어진 깨끗한 가스는 배기관으로 유도되고 그리고 다음 단계로 대기 중으로 배출을 위하여 굴뚝으로 유도된다. 클리닝 시스템(특히 백 필터 장치로부터)으로부터 얻어진 잔여물 2(R2)는 액체를 포함하지 않고 그리고 이로 인하여 상기와 같은 시스템은 "건조" 클리닝 장치로 알려져 있다. 잔여물 2(R2)는 매우 독성이 강하고 그리고 다이옥신, 중금속의 화합물 및 Ca(OH)2, 활성 탄소, 몇몇 산화물 및 염류(미리 침전되지 않은), 반응 생산물(예를 들어 CaCl2, CaSO4, Ca3(PO4)2 및 다른 물질)을 포함할 수 있다. 그러나, 이와 같은 잔여물 2(R2)는 흡수성(특히 그들 중 CaCl2 부분)이기 때문에, 잔여물 2(R2)는 다른 연소 생산물과 함께 발생된 수증기로부터 물을 흡수하고 그리고 이로 인하여 침전물 형태의 농도(consistency)를 가질 수 있다. 따라서, 매우 많은 실시 예에서 가스 클리닝 시스템(5) 내에서 이와 같은 잔여물 2(R2)를 수송을 하기 위하여 사용되는 튜브가 잔여물 2(R2)가 건조가 되는 것이 가능하도록 하기 위하여 가열된다.
다른 한편으로, 그리고 도 2(b)에서 예시된 후-처리 수단(2)을 참조하면, 분무된 물(atomized water) 또는 Ca(OH)2를 이용한 물 서스펜션 또는 Na2CO3 또는 NaOH 수용액이 냉각 시스템(9) 내에서 사용될 수 있다. 물이 사용되는 경우, 냉각 시스템(9)은 단지 냉각 장치로서만 사용되고 그리고 잔여물 1(R1)이 내부에서 침전된다. 반응 시약을 이용한 물이 사용되는 경우(산성 가스-SOx, HCl, HF, P4O10 을 결합하기 위하여) 냉각 시스템(9)은 또한 냉각 장치로서 기능을 하지만, 그러나 추가적으로 또한 클리닝 시스템의 동시적인 부분을 형성한다. 후자의 경우, 잔여물 2(R2)가 침전되고, 그리고 반응 흡수 장치 및 백 필터 장치가 설치되고 필요한 변형을 가하여 도 2(a)의 장치와 관련하여 기술되었다.
도 3(a) 및 도 3(b)에 예시된 설비의 후처리 수단(2)을 참조하면, 가스 클리닝 시스템(5')은 예를 들어 가스 세정기 다른 수단을 포함할 수 있고, 상기 장치들에서 아래의 물질이 제거된다: H2O, HCl, H2S, NH3, HF, 오일, 타르, 먼지 및 다른 것들. 미리 가스 세정기에서 사용된 쓰레기 물 또는 쓰레기 수용성 용액은 가스 클리닝 시스템(5')에게 재생되기 전에 냉각 및 클리닝을 위하여 쓰레기 물 처리 시스템(7)에게 운반된다. 오일, 타르 및 비산 재를 포함하는 먼지 그리고 심지어 약간의 반응 시약 및 반응 생산물을 포함하는 잔여물 1(R1)은 쓰레기 물 처리 시스템(7)의 첫 번째 부분(7')에서 침전되고, 그리고 재생된 쓰레기 물은 가스 클리닝 시스템(7') 내로 다시 유입된다. 쓰레기 물의 부분은 쓰레기 물 처리 시스템(7)의 첫 번째 부분(7')으로부터 취해지고 그리고 쓰레기 물 처리 시스템(7)의 두 번째 부분으로 흘려보낸다. 이와 같은 물은 중금속, 염소 화합물 및 다른 것들을 포함하고, 그리고 쓰레기 물 재생 시스템(7)의 두 번째 부분(7")에서 중금속은 전형적으로 고체 수산화물(예를 들어 Cu(OH)2, Mn(OH)2 그리고 다른 것들과 같은 것들) 및 고체 황화물(예를 들어 PbS, HgS 및 다른 것들과 같은 것들),로 변형되고, 그리고 동시에 염소는 예를 들어 건조 NaCl,로 변형된다. 이와 같은 고체 잔여물은 잔여물 2(R2)가 된다.
이와 같은 방식으로, 기본적으로 이 분야에서의 상기와 같은 플라즈마 기초 처리 설비는 후처리 수단(2)의 구체적인 상세한 사항에도 불구하고 잔여물 1(R1) 및 잔여물 2(R2)를 발생시키고, 그리고 상기와 같은 플라즈마-기초 처리 설비(예를 들어 위에서 예시된 4개의 선행 기술의 각각의 하나와 같은 것들)의 작동과 관련되어 일반적으로 부딪히는 문제는 선행 기술의 후 처리 수단을 이용하여 안전하고 경제적인 잔여물 1(R1) 및 잔여물 2(R2)의 처리가 된다.
특히 쓰레기가 낮은 끓는 점을 가지고 그리고 이로 인하여 처리 챔버(10) 내에서 증류되는 중금속, 다이옥신 및 많은 다른 물질들(약간의 금속, 금속 산화물, 염화물, 불화물 및 다른 것들, 예를 들어 Cd, Hg, As, Zn, CdO, K2O, Na2O, CuO, CuCl, CdCl2, HgCl2, PbCl2, AsCl3, NiCl2, ZnCl2, MnCl2 및 다른 것들)의 많은 부분들을 가지는 경우, 이와 같은 물질들은 용제(slag) 내에 포함되기보다는 생산물 가스를 이용하여 흡수되어 제거된다. 이와 같은 휘발성 구성 성분은 점차적으로 후처리 수단(2) 그리고 특히 가스 클리닝 시스템 내에 축적이 되고 그리고 선행 기술 설비에서는 추가로 처리될 수 없다. 이것은 굴뚝(6)에 전달된 독성 구성 성분의 수용할 수 없는 높은 수준에 이르게 만들 수 있기 때문에, 이러한 잔여물은 전형적으로 선행 기술에서 매립지 처리에 의하여 처리를 위하여 제거되어야 한다.
몇몇 선행 기술의 설비에서, 잔여물 1(R1)의 문제는 물을 이용하여 잔여물 1(R1)을 혼합하는 것, 이러한 혼합물을 건조시키는 것 및 이들을 낱알형태로 만드는 것에 의하여 처리된다. 다음 단계로 상기 낱알 형태는 분리된 특별한 그리고 이러한 목적을 위하여 전용으로 사용되는 플라즈마 기초 처리 설비로 공급된다. 그러나, 이는 문제를 전혀 해결하지 못하고, 이는 낱알 형태들의 구성 성분 및 구조 때문에 많은 낱알 형태들이 공급 과정에서 분쇄되고 그리고 다시 생산물 가스에 의하여 실행되거나 또는 설비의 뜨거운 영역에 도달하기 전에 증발하여, 이로 인하여 추가적인 그리고 가능한 끝없는 낱알을 위한 필요성을 가지도록 만드는 결과에 이를 수 있기 때문이다.
다른 시스템("The Plasma Treatment of Incinerator Ashes", by D.M Iddles, C.D.Chapman, A.J. Forde, C.P.Heanly, of Tetronics Ltd.)에서 왕복 격자 소각 장치(reciprocating grate incinerator) 및 유동화 베드(fluidised bed)로부터 얻어진 비산 재가 장치의 상부 끝 부분을 통하여 장치에 공급된다. 상기 장치는 쌍으로 된 DC 플라즈마 아크 가열 시스템을 가지는 것으로 기술되고, 공급물을 융해시킨다. 상기 장치는 유용한 유리화된(vitrified) 생산물이 될 수 있고, 유기체 종류가 파괴되는 것이 필요하고, 그리고 가스 처리가 생산된 가스를 처리하기 위하여 요구된다. 상기 장치가 다른 선행 기술 시스템에 대하여 개선된 점을 가지는 한편, 비산 재는 분리되어 운송되어야 하고 그리고 장치 내로 첨가되어야 함으로서 도시 고체 쓰레기(municipal solid waste: MSW) 또는 하수 침전물 쓰레기(sewage sludge waste: SSW)의 변환에 대하여 비용 및 복잡성을 추가시키게 된다. 상기와 같은 장치가 정례적인 쓰레기 처리 설비 내에 결합되어야 한다는 점에 대해서는 아무런 시사가 없다. 그럼에도 불구하고, 그러한 어떤 결합이 형성되었다고 할지라도, 상기 장치는 여전히 플라즈마 토치 및 기타 여러 장치로 인하여 현저한 작동 비용을 추가시킬 것이다. 추가로, 개시된 장치에 있어서, 비산 재는 여전히 생산물 가스를 이용하여 흡수되고 그리고 처리 챔버로부터 제거되고, 그리고 유사하게 비산 재 내의 휘발성 구성 성분은 뜨거운 영역에 도달하기 전에 증발하며, 이는 비산 재가 장치의 냉각 장치 끝 부분에서 도입되기 때문이다. 상기와 같은 선행 기술 시스템은 또한 어떤 경우에도 잔여물 2(R2)를 처리하기 위하여 적당하지 않다. 장치의 높은 온도는 CaSO4, Na2SO4와 같은 황산염 SOx로 파괴한다. 다음 단계로 SOx는 특별한 가스 클리닝 시스템 내에서 다시 결합될 필요가 있고, 상기 시스템에서 잔여물들이 형성된다.
그러므로 본 발명의 목적은 쓰레기 변환 시스템, 특히 플라즈마-토치 기초 설비 내에서 가스 상태가 아닌 잔여물을 처리하기 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이고, 상기 장치 및 방법은 선행 기술 설비의 한계를 극복한다.
본 발명의 또 다른 목적은 도시 고체 쓰레기 처리 장치 내에서 결합될 수 있는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 처리 설비 설계와 결합하기 위한 상대적으로 간단하고 그리고 이로 인하여 경제적인 시스템을 제공하기 위한 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 플라즈마 토치 기초 형태 쓰레기 변화 장치의 통합 부분으로서 결합되는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 현존하는 플라즈마 토치 기초 쓰레기 변환 장치와 관련하여 구형 장치를 용이하게 갱신할 수 있는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 가스 상태가 아닌 잔여물, 특히 잔여물 1 및 잔여물 2를 처리 챔버의 보다 뜨거운 부분으로 직접적으로 재-지향시키는(redirecting) 시스템 및 방법을 제공하는 것에 의하여 위와 같은 목적 및 다른 목적을 성취한다. 하나의 실시 형태에서 위와 같은 것은 후처리 수단에 의하여 침전된 잔여물을 수집하기 위한 저장소를 제공하고, 그리고 직접적인 연결 도관에 의하여 상기 저장소와 처리 챔버의 보다 뜨거운 부분 사이의 소통을 제공하는 것에 의하여 성취된다. 또 다른 실시 형태에서 상기 잔여물은 적당한 첨가물과 혼합되고, 상기 첨가물은 처리 챔버에 의하여 생산된 슬랙(slag)을 포함하고 그리고 상기 첨가물은 처리 챔버의 상부 냉각 장치 부분 내에서 고정되도록 하기 위하여 설계된 복합 펠렛(pellets) 또는 낱알 형태를 형성하기 위하여 접착제 또는 그와 같은 것들을 접합한다. 위와 같은 펠렛은 다음 단계로 다른 정상적인 쓰레기와 함께 또는 그들이 없는 상태로 펠렛의 꼭대기 부분을 통하여 처리 챔버로 공급된다. 그러나 낱알 형태의 내부에서 잔여물의 대부분은 챔버로부터 가스에 의하여 실행될 수 없거나 또는 낱알 형태가 챔버의 높은 온도 영역에 도달하기까지는 화학적으로 파괴될 수 없다. 그러므로, 복합 펠렛 내부의 잔여물은 융해되거나 및/또는 슬랙 및/또는 낱알 형태의 첨가물과 함께 상호 작용하는 것이 가능하다. 이로 인하여, 잔여물의 독성 구성 성분 부분이 파괴될 것이고, 그리고 일부분은 융해된 슬랙 내에 포함되어 적당한 저장소를 통하여 수집될 것이다. 다른 실시 형태에서, 시스템의 양쪽 부분이 결합될 수 있고 그리고 분리되어 또는 함께 작동될 것이다.
처리 챔버의 높은 온도 영역 내부로 잔여물을 도입하는 효과는 단지 처리 챔버를 벗어나는 독성 구성 성분의 일부분이 상대적으로 변하지 않는 상태가 되는 것을 방지하기 위한 것이다. 보다 정확하게 말하면, 낮은 끓는 온도를 가지는 금속 산화물의 일부분이 처리 챔버의 보다 낮은 끝 부분에서 낱알 형태로 존재하면서 구성 성분의 융해 온도보다 훨씬 더 높은 융해 온도를 가지는 고체 용액을 형성하는 슬랙 및/또는 첨가물과 상호 작용할 수 있는 것이다. 위와 같은 방법으로, 적어도 중금속의 일부(예를 들어 Cd, Zn 및 Pb를 포함하는)가 유리화된 슬랙(vitrified slag) 내에 포함될 수 있고, 그리고 이로 인하여 굴뚝(6)을 벗어나는 가스의 일부분으로서 또는 매립지에서 잔여물의 매립의 방법 중의 어느 하나에 의하여 환경을 오염시키는 것을 방지할 수 있다. 유사하게, 처리 챔버(10)의 높은 온도 영역에 유입되는 경우 잔여물에 포함된 다이옥신은 HCl, CO 및 탄화수소로 환원되고, 상기 물질들은 차후 CO를 발생시키기 위하여 처리 챔버(10)의 가스화 영역 내에서 차후에 열-분해되거나(pyrolysed) 또는 산화된다.
본 발명은 쓰레기 기둥(a waste column)을 수용하고 쓰레기가 하류 방향으로 챔버를 통하여 벗어나는 것이 가능하도록 적합하게 만들어진 쓰레기 처리 챔버를 포함한다는 것을 주의하는 것이 중요하다. 뜨거운 영역(플라즈마 토치에 의하여 제공된) 및 가스 출구 사이의 쓰레기 기둥은 가스화 처리 공정 내에서 형성되는 가스를 위한 비틀린 매트릭스 구조를 제공하고, 이로 인하여 챔버로부터의 가스의 벗어남은 실질적으로 지연된다. 이것은 챔버를 통하여 가스 출구를 향하여 아래쪽으로 흐르는 슬랙 및 다른 물질들이 가스에 의하여 실행된 잔여물과 상호 작용하는 기회가 생기도록 만든다. 이리하여 융해 영역과 관련하여 가스 출구의 위치는 본 발명의 내용에서 중요한 것이 된다. 쓰레기 기둥이 존재하지 않는 상태에서 또는 가스 출구가 뜨거운 영역의 상류가 아닌 경우, 잔여물을 포함하는 가스는 실질적으로 챔버로부터 자유로이 배출되고, 처리 챔버로 입력되는 슬랙 또는 다른 물질과 효과적으로 작용할 수 없다. 더욱이, 쓰레기 기둥은 처리 설비 내에서 유사 정상 상태 조건(quasi steady state condition)이 유지되는 것을 돕고, 그리고 안정 온도 프로파일이 또한 내부에서 포함되고, 이에는 본 명세서의 가스화 영역이 되는 상대적으로 보다 냉각된 상부 영역을 포함하고, 상기 가스화 영역에서는 유기 물질이 가스 상태로 되고, 그리고 본 명세서에서 융해 영역이 되는 하부보다 뜨거운 영역을 포함하고, 상기 융해 영역에서는 실질적으로 모든 무기 물질이 융해된 금속 및 비금속 유기물 슬랙으로 변하여 처리 챔버의 플라즈마 토치에 의하여 발생된 플럼 형태(plume)에 근접하게 된다. 기둥의 하류 부분에서 무기물 쓰레기가 융해됨에 따라, 그리고 상부 부분에서 유기 쓰레기가 가스 상태로 됨에 따라, 기둥 내에 있는 쓰레기는 점차적으로 하류의 끝 부분을 향하여 벗어나게 되고, 그리고 더욱 많은 쓰레기가 챔버 내부로 입력될 것이다. 그러나 이것은 실질적으로 위에서 언급된 유사 정상 상태 조건에 영향을 미치지 않는다. 융해 영역 내에서 제공된 조건은 충분한 온도 및 잔류 시간을 포함하고, 이러한 것들은 챔버로부터 제거되고 그리고 차후에 냉각되어 고체화된 융합된 슬랙을 형성하도록 하기 위하여 슬랙이 충분히 융해되도록 하는 것들이다. 그러나, 융해 영역은 또한 유리화 영역(vitrification zone)에 적합하도록 만들어질 수 있다, 즉 상기 조건에서 온도 및/또는 잔류 시간이 적어도 슬랙의 일부분이 유리화가 되도록 충분히 증가하고 그리고 이로 인하여 챔버 외부에서 고체화된 후에 유리질 형태, 결정성이 아닌 구조를 가진다.
CH 691507은 격자 점화 유닛 내에서 고체 또는 점성 물질을 연소시키기 위한 방법 및 장치와 관련된다. 상기 방법은 물질을 격자(grate)(2)에 전달하고 그리고 그것을 연소시키는 것을 포함한다. 뜨거운 가스가 추가적으로 추가 장치(9, 12, 15, 20)를 통하여 유도되고, 상기 장치 내에서 가스 내에 있는 오염 물질이 적어도 부분적으로 분리된다. 연소되지 않은 물질은 슬랙으로서 슬랙 제거 장치(3)로 유도된다. 상기 오염 잔여물이 가스로부터 수집되고, 상기 가스는 오염 물질을 제거하기 위하여 스팀 보일러(9) 및 혼합 장치(12)를 적절하게 통과하고 그리고 상기 오염물질은 격자로 되돌아간다. 이와 같은 장치는 감소된 잔여물 쓰레기 및 오염 물질 수준을 이용하여 높은 연소 효율의 이점을 가지는 것으로 추정된다.
먼저, 위와 같은 참조 기술은 격자 점화 유닛(a grate firing unit)을 사용하는 물질의 연소와 관련된다. 이것은 높은 온도(전형적으로 플라즈마 기초) 쓰레기 처리 설비와는 전혀 다른 것이며, 상기 쓰레기 처리 설비에서는 조건은 내부의 금속을 융해시킬 수 있을 만큼 보다 높은 작동 온도 및 잔류 시간을 포함한다. 추가로, 상기 참조 기술의 오염 물질은 격자의 두 개의 부분 사이로 유입되고, 그리고 이것이 실질적으로 내부의 연소 처리 공정에 의하여 제공된 높은 온도 영역이 되는지 여부가 명확하지 않다. 더욱이 연소 시스템 대신 플라즈마 토치를 이용하여 사용된다면 격자 장치는 격자 위에서 침전되어야할 융해된 슬랙을 발생시키고, 이로 인하여 이러한 것은 방해 요소가 되고 그리고 작동되지 않는 것으로 만들게 되거나 및/또는 격자 그 자체가 융해되는 결과에 이르게 될 것이다. 특히, 위와 같은 참조된 문헌에서 개시된 장치는 쓰레기 기둥을 이용할 수 있도록 적합하게 만들어지지 않고-차라리 쓰레기는 격자 위에 공급되고 그리고 그 위에서 연소된다. 또한, 가스가 격자의 하류를 충분히 제거해버리고, 그리고 이로 인하여 어떤 경우에도 챔버에 유입되고 있는 쓰레기 또는 임의의 다른 물질과 상호 작용할 수 없다. 따라서, 본 발명의 이점은 위와 같은 참조 문헌의 장치 및 방법을 이용하여 용이하게 성취될 수 없다. 마지막으로, 소각 장치의 쓰레기 입구를 통하여 펠렛 형태 내에서 제공된 오염 물질에 대하여 전혀 개시되어 있지 않다.
WO 89/09253은 쓰레기(refuse) 소각 장치를 위한 방법 및 장치와 관련된다. 설비(그리고 선택적으로 다른 공급원) 내에서 소각 장치에 의하여 생산된 비산재는 소각되는 쓰레기 내부로 유입된다. 본 발명과 비교할 때, 비록 비산재는 슈트(chute)의 차가운 상부 부분에서 유입되지만, 상기 슈트의 상부 부분에서 온도는 약 20℃가 되고, 뜨거운 화로(kiln) 내로 유입되지 않는다. 더욱이, 비산재는 분말 또는 액체와 혼합된 침전물(sludge)로 유입되고 그리고 본 발명에 따른 형태인 펠렛으로는 유입되지 않는다. 그러므로 상기 참조 기술은 본 발명을 개시하거나 또는 제시하지 않는다. 게다가, 참조 기술의 소각 장치는 화로(kiln)의 가스 출구 상류를 포함하지 않고, 그리고 상기 소각 장치가 쓰레기 처리 챔버 내의 플라즈마 토치 및 가스 출구에 적합하게 만들어질 수 있다고 한다면, 상기 비산재는 가스 출구를 경유하여 계속적으로 배출될 것이다. 상기 참조 기술에서, 가스는 화로의 하류 끝 부분을 통과하여 배플(baffle) 및 보일러를 경유하여 정전기 필터에 이르게 된다. 그러므로 상기 참조 기술은 본 발명을 개시하거나 참조하지 않는다.
EP 324 454는 큰 규모의 연소 유닛으로부터 연기 가스를 제거하기 위한 방법과 관련되고, 상기 유닛에서는 연기 가스(굴뚝 재(flue ash))에 의하여 운반되는 고체 물질의 가장 큰 부분이 건조 먼지 필터링(9)에 의하여 분리되고, 나머지 고체 물질은 이어지는 산 연기 가스 세정기(10)에 내에서 침전되고 그리고 상기에서 건조 먼지 필터링 내에 있는 고체 물질은 쓰레기 및/또는 유리 물질로 융해시키는 혼합물과 가능한 함께 융해되고 그리고 연기 가스 세정기 내에서 현탁 분리된 고체 물질이 추출되어 여과된다. 상기 방법은 높은 온도(플라즈마-토치) 기초 처리 설비와 관련되기보다는 연소 유닛과 관련된다. 더욱이 쓰레기 기둥 또는 연소 유닛의 높은 온도 영역 내부로 유입되는 비산재 또는 쓰레기와 함께 연소 유닛의 꼭대기로 공급하기 위한 펠렛 내부로 비산재를 형성하는 것을 이용하기 위하여 적합하게 만드는 지는 연소 유닛에 대한 개시나 제안이 존재하지 아니하고 이러한 점들이 본 발명과 대비된다. 연소 유닛 내부로 재생되는 슬랙에 대한 어떤 제안이 암시되지 않는다.
US 2002/006372는 특히 쓰레기 처리 장치 및 방법과 관련되고 상기 방법에서 쓰레기는 낮은 온도 수평 형태 회전 드럼 소각 장치로부터 높은 온도 연소 융해 소각 장치를 통과하고, 그리고 물 불수용성 구성 성분은 낮은 온도 소각로로 되돌아가는 한편, 고체 잔여물(가스에 의하여 운반되지 않은)이 높은 온도 융해 소각 장 치 내부로 공급된다. 이와 같은 방식으로, 상기 참조 기술은 본 발명에서처럼 처리 챔버를 개시하지 않고--정의에 의하여 회전 소각 장치는 쓰레기 기둥을 이용할 수 없다-- 그리고 가스-생성 잔여물이 점차적으로 보다 높은 융해 소각 장치로 입력되기보다는 낮은 온도 소각 장치로 입력된다. 먼지 수집 장치에 의하여 수집된 먼지가 직접적으로 융해 소각 장치의 높은 온도 영역으로 직접 입력이 된다는 아무런 개시도 암시도 존재하지 않는다. 마지막으로, 본 발명에 따른 방법에서와 같은 펠렛으로 형성되는 잔여물 및/또는 소각 장치의 냉각 장치 끝 부분에서 공급되는 슬랙에 대한 아무런 암시 또는 개시가 존재하지 않는다.
WO 99/23419는 폭발성 물질을 포함하는 물체의 처리를 위한 폭발 방지 닫힌 반응 챔버(an explosion-proof, closed reaction chamber)와 관련된다. 상기 챔버는 진공 아피쳐를 가지고, 상기 아피쳐를 통하여 반응이 완전히 끝난 후 가스 및 용이하게 움직일 수 있는 반응 생산물이 빨아들여 제거될 수 있다. 상기 내부 표면은 분열에 대한 보호로서 온도-저항성 판벽(temperature-resistant lining)을 가진다. 공급 장치는 이동 가능한 바닥 아피쳐를 포함한다. 상기 바닥은 수압으로 구동이 된다. 가스 불꽃을 포함하는 점화 장치는 요구되는 빠른 반응을 활성화한다. 상기 점화 장치는 또한 전기 라이트 아크를 포함한다. 충격 및 추진 흡수 장치(a shock and thrust absorber)는 보다 큰 금속 몸체를 포함하고 그리고 추진 부하를 위한 두 번째 흡수 장치는 챔버의 상부 측면에 결합된다. 챔버 그 자체는 이로 인하여 쓰레기 기둥을 이용하기 위하여 적합하게 만들어지지 않고 그리고 챔버 내로 유입되는 어떠한 잔여물도 존재하지 않는다. 그보다는 가스는 챔버로부터 상부 입구를 통하여 플라즈마 챔버로 전달되고 그리고 점차적으로 플라즈마 챔버 및 반응 챔버로부터 발생하는 잔여물이 배출구(sluice)로 다시 유입된다. 이와 같은 방식으로, 본 발명과 비교할 때 플라즈마 챔버는 쓰레기를 처리하기 위한 것이 아니고 또한 그것은 쓰레기 기둥을 이용하기 위하여 적합하게 만들어지지 않고, 이보다는 오히려 반응 챔버로부터 가스 상태의 생산물을 수용하기만 한다. 더욱이 플라즈마 챔버의 뜨거운 영역에게 제공되는 잔여물에 대한 아무런 암시도 존재하지 않고, 대신 잔여물은 배출구에 제공된다. 높은 온도 펠렛으로 형성되는 잔여물에 대하여 전혀 암시가 존재하지 않고, 또한 본 발명과 대비할 때 상부 냉각 장치의 끝 부분을 통하여 플라즈마 챔버로 재 유입되는 펠렛 또는 슬랙에 대하여 전혀 암시되어 있지 않다.
FR 2691524는 분쇄시키는 것에 의하여 환경을 오염시키지 않는 방사성 흑연의 처리와 관련되고, 물을 혼합시켜 연소시키고 그리고 다음으로 연소 가스를 정제하고 그리고 연소되지 않는 고체 물질을 재생한다. 흑연 조각들이 분쇄되어 두 개의 단계에서 200 마이크론 입자크기보다 더 작은 크기로 분말 형태로 되고, 다음으로 물과 혼합되고 그리고 에멀션 형태로 만들고 그리고 서스펜션을 형성하기 위하여 제제(agent)에 수분을 흡수시킨다. 상기 서스펜션은 가열 장치(heater: E)를 통하여 두-단계 연소 장치로 주입되고 그리고 결과로서 발생하는 연소 가스는 주위 환경으로 방출되기 전에 사이클론, 가스-세정 시스템 및 무결성 필터(absolute filter)를 통과하는 것에 의하여 정제된다. 고체는 여러 단계로부터 회수되고 그리고 혼합 장치로 재생된다. 가스는 세정 단계 전에 열 교환기 내에서 냉각되어 약간의 연소 열을 회복할 수 있다. 대안으로, 가스는 미세하게 스프레이가 된 물에 의하여 냉각될 수 있다. 상기 어떤 경우에 있어서도 가스는 마지막 여과 단계에 이르기 전에 80℃에 도달한다. 이리하여, 상기 참조 기술은 "쓰레기"와 함께 버너 장치로 재-유입된 잔여물에게만 관련된다, 달리 말하면, 버너의 뜨거운 영역으로 직접적으로 잔여물을 유입하거나 또는 쓰레기와 함께 높은 온도 펠렛의 형태로 유입하는 것에 대해서는 전혀 언급하고 있지 아니하다.
DE 4333510은 뜨거운 가스로부터 먼지와 독성 물질을 제거하기 위한 처리 공정과 관련된다. 상기 처리 공정은 대기로 방출시키기 전에 가스 냉각 장치 내로 가스를 유입시키는 것, 뜨거운 가스 필터에 의하여 먼지를 제거하는 것 그리고 보일러 및 가스 세정 장치를 통과시키는 것을 포함한다. 뜨거운 먼지를 가진 독성 가스는 회전 소각 장치 및 후처리 버너 챔버 내에서 액체 파스트(paste) 및 고체 잔여물의 연소로부터 발생하고 그리고 상기 가스들이 처리되는 어셈블리에게 방출된다. 상기 뜨거운 가스는 1200℃에서 가스 냉각 장치로 유입되고, 상기 가스 냉각 장치에서 먼지가 뜨거운 가스 필터에 의하여 제거되기 전에 상기 가스는 800℃까지 냉각된다. 상기 뜨거운 먼지가 없는 가스는 다음 단계로 보일러를 통과하고, 상기 보일러에서 뜨거운 먼지가 없는 가스는 열을 발산하고 그리고 스팀을 발생시킨다. 상기 뜨거운 가스는 다음 단계로 대기로 방출되기 전에 가스 세척 장치를 통과한다. 상기 처리 과정은 통과하는 시스템 구성 성분에 대하여 심각한 손상을 끼치는 효과를 가지는 가스로부터 물질을 제거한다. 이리하여, 위와 같은 참조 기술은 단지 최초의 쓰레기와 함께 회전하는 소각 장치 내부로 다시 유입되는 먼지 잔여물에 게만 관련된다, 달리 표현하면 소각 장치의 뜨거운 영역에서 잔여물을 유입시키는 것에 대하여서는 전혀 개시하지 않는다.
발명의 요약
본 발명은 쓰레기 처리 설비 내에서 형성된 잔여물의 적어도 일부를 재생하기 위한 잔여물 재생 장치와 관련되고, 상기 쓰레기 처리 설비는 아래와 같은 것들을 가진다: 쓰레기 기둥을 이용하고 그리고 상기 쓰레기가 하류 방향으로 챔버를 벗어나는 것이 가능하도록 하기에 적합하도록 만들어진 하나의 쓰레기 처리 챔버를 가지고, 상기 챔버는 적어도 하나의 상류 가스 출구 수단 및 추가로 상기 챔버의 하류 부분 및 상대적으로 보다 냉각된 상류 가스화 영역에서 높은 온도 융해 영역을 제공하기 위하여 적합하게 만들어진 높은 온도 발생 수단을 가지고, 상기 융해 영역은 내부에서 실질적으로 모든 무기 물질 쓰레기가 적어도 융해된 금속 및 슬랙 중의 하나로 융해될 수 있도록 하기에 충분한 조건에 있고, 그리고 상기 상류 가스화 영역은 상기 쓰레기 기둥 내에서 유기물 쓰레기의 가스화가 가능하도록 하기에 충분한 조건에 있고;
적어도 하나의 쓰레기 처리 챔버에게 작동 가능하도록 연결된 하나의 후처리 수단을 포함하고, 상기 후처리 수단은 상기 잔여물이 상기 적어도 하나의 쓰레기 처리 챔버의 작동 과정에서 수집되기에 적합하도록 만들어지고;
상기 잔여물 재생 시스템은 상기 후처리 수단으로부터 잔여물의 적어도 일부분을 수집하고 그리고 상기 시스템의 작동 과정에서 잔여물의 상기 적어도 일부분이 상기 높은 온도 발생 수단에 의하여 제공된 상기 높은 온도 융해 영역에 노출되 는 방법으로 상기 처리 챔버 내부로 잔여물의 상기 적어도 일부분의 적어도 일부를 유입시키기에 적합하도록 만들어진다.
상기 재생 시스템은 적절하게 상기 후 처리 수단에 작동 가능하도록 연결되고 그리고 잔여물의 적어도 일부분을 수집하기에 적합하도록 만들어진 적어도 하나의 수집 저장소를 포함한다.
잔여물은 전형적으로 적어도 두 가지 형태의 잔여물을 포함하고, 상기 잔여물은 적어도 그들의 화학적 성질에서 서로 차이가 나는 잔여물 1 및 잔여물 2를 포함하고, 상기 잔여물 1과 잔여물 2는 상기 후처리 수단으로부터 독립적으로 수집이 가능하고, 그리고 상기 시스템은 잔여물 1 및 잔여물 2의 하나 또는 서로 다른 것을 독립적으로 수집하기 위한 적어도 하나의 상기 수집 저장소를 포함한다.
첫 번째 및 세 번째 실시 형태에서, 상기 재생 시스템은 상기 적어도 하나의 수집 저장소 및 상기 적어도 하나의 처리 챔버의 상기 하부 사이에 소통을 제공하기 위한 적당한 도관 수단을 전형적으로 포함하고, 상기 도관 수단은 상기 적어도 하나의 수집 저장소로부터 상기 적어도 하나의 처리 챔버의 상기 하부 부분에게 상기 잔여물을 운반하기에 적합하도록 만들어져서 상기 시스템의 작동 과정에서 상기 잔여물이 상기 뜨거운 영역에게 직접적으로 노출이 되도록 한다. 상기 시스템은 추가적으로 상기 도관 수단을 통하여 상기 잔여물의 수송을 돕기 위한 상기 적어도 하나의 수집 저장소에게 작동 가능하도록 연결된 적당한 수송 수단을 포함한다. 상기 수송 수단은 상기 잔여물의 수송을 위한 적당한 유체 형태의 매개체를 포함할 수 있다.
상기 시스템은 추가적으로 상기 도관 수단을 통하여 상기 잔여물의 운송을 돕기 위하여 상기 적어도 하나의 수집 저장소에 작동 가능하도록 연결된 적당한 수송 수단을 추가로 포함하고, 그리고 상기 수송 수단은 상기 잔여물을 운송하기 위한 적당한 펌프를 포함할 수 있다. 상기 도관 수단은 상기 처리 챔버의 적어도 하부 부분에게 작동 가능하도록 연결된 적어도 하나의 적당한 출구를 포함할 수 있다. 상기 도관 수단은 상기 도관 수단을 통하여 상기 잔여물의 적어도 일부분의 흐름이 선택적으로 차단하거나 또는 허용되도록 하는 것을 가능하도록 작동할 수 있는 적어도 하나의 적당한 밸브를 포함할 수 있다. 상기 밸브는 적당한 제어 시스템에게 작동 가능하도록 연결될 수 있다. 상기 제어 시스템은 추가적으로 상기 후 처리 수단 내에 포함된 적어도 하나의 적당한 센서에게 작동 가능하도록 연결되고 그리고 상기 센서에 의하여 감지된 미리 결정된 조건에 따라 상기 밸브의 작동을 제어하기에 적합하도록 만들어 질 수 있다.
두 번째 및 세 번째 실시 예에서, 상기 잔여물 재생 시스템은 적당한 첨가물 공급원 및 상기 첨가물을 상기 잔여물의 적어도 일부분과 혼합하기 위한 적당한 혼합 장치를 포함하고, 상기 첨가물은 상기 융해물 영역의 온도보다 실질적으로 더 낮은 온도에서 열적으로 그리고 기계적으로 견고한 기질(a matrix) 내에서 상기 잔여물의 일부를 적어도 부분적으로 캡슐화를 하기에 적당하도록 만들어지고, 상기 잔여물 재생 시스템은 상기 기질을 잔여물 낱알로 낱알 형태로 만들기 위한 첫 번째 낱알 수단 및 상기 적어도 하나의 처리 챔버의 냉각 장치 부분 내에 포함된 적당한 입구로 상기 잔여물을 운반하기 위한 수단을 포함한다. 상기 첨가물은 시멘트, 규산 나트륨, 열가소성 물질을 포함하는 유기물 화합물 및 산화물 분말, 산화물 용액, 염 분말 및 염 용액을 포함하는 무기 화합물 및/또는 복합물(complexes) 중의 어느 하나 또는 그들의 결합으로부터 선택될 수 있다. 상기 입구는 전형적으로 쓰레기가 상기 적어도 하나의 처리 챔버로 유입되도록 하는 것이 가능하도록 하기 위한 쓰레기 입구가 된다. 상기 첨가물은 상기 슬랙의 적어도 일부분을 포함할 수 있고 그리고 상기 시스템은 추가로 상기 슬랙의 적어도 일부분을 상기 혼합 장치 내부로 유입하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 상기 시스템은 또한 추가로 상기 적어도 하나의 처리 챔버에 의하여 생성된 슬랙을 상기 혼합 장치로 운반하기 위한 적당한 수송 수단을 포함할 수 있다. 상기 시스템은 추가로 상기 잔여물의 운반을 돕기 위하여 상기 적어도 하나의 수집 저장소에게 작동 가능하도록 연결된 적당한 운반 수단을 포함할 수 있다. 선택적으로, 상기 운반 수단은 상기 잔여물을 적어도 상기 혼합 장치에게 운반하기 위한 적당한 유체 형태의 매개체를 포함할 수 있다.
상기 재생 시스템은 추가적으로 적어도 상기 혼합 장치에게 상기 잔여물의 운반을 돕기 위하여 상기 적어도 하나의 수집 장치에게 작동 가능하도록 연결된 적당한 기계적 운반 수단을 포함할 수 있다. 선택적으로, 상기 운반 수단은 상기 잔여물을 운반하기 위한 적당한 펌프를 포함한다.
상기 재생 시스템은 추가로 상기 혼합장치로의 적어도 상기 잔여물의 일부의 흐름이 선택적으로 차단하거나 또는 허용하는 것이 가능하도록 작동할 수 있는 적어도 하나의 적당한 밸브를 포함한다. 적절하게, 상기 밸브는 적당한 제어 시스템에게 작동 가능하도록 연결된다. 유리한 점으로서, 상기 제어 시스템은 추가로 상기 후처리 수단 내에 포함된 적어도 하나의 적당한 센서에게 작동 가능하도록 연결되고 그리고 상기 센서에 의하여 감지된 미리 결정된 조건에 따라 상기 밸브의 작동을 제어하기에 적당하도록 만들어진다.
상기 잔여물 낱알들의 적어도 일부분의 부피(Vg) 및 외부 표면 면적(Fg)은 아래와 같은 방법으로 선택될 수 있다:
Vg/Fg≥0.00002*H,
상기에서 H는 처리 챔버의 상부 부분으로부터 후처리 챔버의 하부 부분까지의 잔여물 낱알의 이동 거리와 연관되는 미리 결정된 선형 거리가 된다.
H는 상기 가스 출구의 중앙으로부터 상기 하부 부분 내에 포함되고 그리고 융해된 슬랙이 상기 처리 챔버를 벗어나는 것이 가능하도록 하기에 적합하도록 만들어진 슬랙 출구 포트까지 취해진 상기 처리 챔버의 높이를 포함할 수 있다. 대안으로, H는 상기 가스 출구의 중앙으로부터 상기 챔버의 하부 부분에서 융해된 슬랙의 명목적인 수준까지 취해진 수직 거리를 포함한다. 대안으로, H는 상기 가스 출구의 중앙으로부터 상기 처리 챔버의 상기 하부 부분의 상기 높은 온도 영역까지의 수직 거리를 포함한다. 대안으로, 상기 처리 챔버는 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단을 포함하고, 그리고 상기 H는 상기 가스 출구로부터 상기 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단의 출구 끝 부분의 중앙까지 취해진 수직 거리를 포함한다.
상기 슬랙의 적어도 일부분은 상기 챔버로부터 제거될 수 있고 그리고 이후 고체화된 융합 슬랙(fused slag)을 제공하기 위하여 냉각된다. 적절하게, 상기 높 은 온도 발생 수단에 의하여 제공된 상기 융해 영역 내에서의 조건은 상기 융해 영역이 또한 유리화 영역이 되는 그런 방법으로 충분한 조건으로 되고, 그리고 상기 슬랙의 적어도 일부분은 상기 챔버로부터 제거되고 그리고 이후 고체 형태로 유리화된 슬랙을 제공하기 위하여 냉각된다.
모든 실시 형태에 따른 잔여물 재생 수단은 선택적 그리고 추가적으로 쓰레기 처리 설비 내에서 형성되고 그리고 이들의 추출 후에 차후에 냉각되어 고체 형태로 되는 슬랙의 적어도 일부분을 위한 슬랙 재생 시스템을 포함하고, 상기 슬랙 재생 수단은 상기 고체화된 슬랙의 적어도 일부분을 슬랙 입자로 변환하기 위한 적당한 변환 수단을 포함하고, 그리고 상기 슬랙의 적어도 일부분을 상기 적어도 하나의 처리 챔버의 냉각 장치 부분 내에 포함된 적당한 입구에게 운반하기 위한 수단을 포함한다. 적절하게, 상기 입구는 쓰레기가 상기 적어도 하나의 처리 챔버 내로 입력하는 것이 가능하도록 하는 쓰레기 입구가 된다. 적절하게, 상기 시스템은 추가로 적당한 첨가물을 상기 변환 수단 내로 도입하기 위한 수단을 포함한다.
상기 슬랙 입자의 적어도 일부분의 부피(Vr) 및 표면적(Fr)은 아래와 같은 방법으로 선택될 수 있다:
Vr/Fr<Vg/Fg,
상기에서 Vg는 부피를 나타내고 그리고 Fg는 상기 재생 시스템에 의하여 생산된 잔여물 낱알들의 외부 표면적을 나타낸다.
본 발명의 하나의 적용으로서, 높은 온도 발생 수단은 상기 쓰레기 처리 챔버의 하부 부분 내부로 연장된 출구 끝 부분을 포함하는 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단을 포함하고, 그리고 상기 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단은 그들에게 제공되는 모든 무기물이 실질적으로 융해되는 것이 가능하도록 하기에 적어도 충분한 상기 챔버의 하부 부분 내에 있는 높은 온도 융해 영역을 제공하기에 적합하도록 만들어진다.
본 발명은 또한 아래와 같은 것들을 포함하는 쓰레기 처리 설비와 관련된다:
쓰레기 기둥을 수용하고 그리고 상기 쓰레기가 하류 방향으로 챔버를 통하여 벗어나도록 하는 것이 가능하도록 만들어진 적어도 하나의 쓰레기 처리 챔버를 포함하고, 상기 챔버는 적어도 하나의 상류 가스 출구 수단 및 추가로 사기 챔버의 하류 부분 및 상대적으로 더욱 냉각된 상부 스트림 가스화 영역에서 높은 온도 융해 영역을 제공하기에 적합하도록 만들어진 높은 온도 발생 수단을 가지고, 그리고 상기 상류 가스화 영역은 상기 쓰레기 기둥 내에서 유기 쓰레기의 가스화가 가능하도록 하기에 충분한 조건에 있고;
상기 적어도 하나의 쓰레기 처리 챔버에게 작동 가능하도록 연결된 적어도 하나의 추 처리 수단을 포함하고, 상기 후처리 수단은 상기 적어도 하나의 쓰레기 처리 챔버의 작동 과정에서 상기 잔여물이 수집이 되는 것이 가능하도록 적합하게 만들어지고, 그리고 추가적으로 본 명세서에서 정의된 것과 같은 잔여물 재생 시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.
후처리 수단은 상기 후처리 챔버에게 일련의 장치로서 작동 가능하도록 연결된 적당한 후처리 버너, 적당한 에너지 이용 수단, 적당한 가스 클리닝 시스템 및 적당한 굴뚝을 포함한다.
대안으로, 후처리 수단은 상기 처리 챔버에 일련의 장치로서 작동 가능하도록 연결된 적당한 후처리 버너, 연소 생성물 냉각 시스템, 적당한 가스 클리닝 시스템 및 적당한 굴뚝을 포함한다.
대안으로, 상기 후처리 수단은 상기 후처리 챔버에게 일련의 장치로서 작동 가능하도록 연결된 적당한 가스 클리닝 시스템, 적당한 에너지 이용 수단 및 적당한 굴뚝을 포함하고, 그리고 추가로 상기 가스 클리닝 시스템에게 작동 가능하도록 연결된 쓰레기 물 처리 시스템을 포함한다.
대안으로, 상기 후처리 수단은 적당한 가스 클리닝 시스템 및 상기 가스 클리닝 시스템에게 작동 가능하도록 연결된 쓰레기 물 처리 시스템을 포함하고, 그리고 상기 가스 클리닝 시스템은 깨끗한 연료 가스를 외부 사용자에게 흘려보내기에 적당하도록 만들어진다.
본 발명의 한 가지 적용으로서, 상기 쓰레기 처리 설비는 플라즈마 토치 기초 설비가 되고, 그리고 상기 높은 온도 발생 수단은 상기 쓰레기 처리 챔버의 하부 부분 내로 연장되는 출력 끝 부분을 포함하는 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단을 포함하고, 그리고 상기 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단은 내부에 수용된 모든 무기물이 실질적으로 융해 금속 및 슬랙의 적어도 하나로 변환되는 것이 가능하도록 하기에 적어도 충분한 상기 챔버의 하부 부분 내에서 높은 온도 용해 영역을 제공하기에 적합하도록 만들어진다.
본 발명은 또한 쓰레기 처리 설비 내에서 형성된 잔여물의 적어도 일부를 재생하기 위한 방법과 관련되고, 상기 쓰레기 처리 설비는 아래와 같은 것들을 포함한다:
쓰레기 기둥을 수용하고 그리고 상기 쓰레기가 하류 방향으로 챔버를 벗어나도록 하는 것을 가능하도록 하기에 적합하도록 만들어진 적어도 하나의 처리 챔버를 포함하고, 상기 챔버는 적어도 하나의 상류 출구 수단 및 추가로 상기 챔버의 하류 부분 내에서 높은 온도 영역과 상대적으로 보다 냉각된 상류 가스화 영역을 제공하기에 적합한 높은 온도 발생 수단을 가지고, 상기 융해 영역은 실질적으로 내부의 모든 무기물 쓰레기가 융해된 금속 및 슬랙의 적어도 하나로 융해되도록 하는 것을 가능하도록 하기에 적어도 충분한 조건에 있고, 그리고 상기 상류 가스화 영역은 상기 쓰레기 기둥 내 유기물 쓰레기의 가스화가 가능하도록 하기에 충분한 조건에 있고;
상기 쓰레기 처리 챔버에게 작동 가능하도록 연결된 적어도 하나의 후처리 수단을 포함하고, 상기 후처리 수단은 상기 적어도 하나의 쓰레기 처리 챔버의 작동 과정에서 상기 잔여물이 수집되는 것이 가능하도록 만들어지고;
상기 방법은 아래와 같은 단계를 포함한다:
(a) 상기 후처리 수단으로부터 상기 잔여물의 적어도 일부분을 수집하는 단계; 및
(b) 상기 시스템의 작동 과정에서 상기 잔여물을 상기 높은 온도 발생 수단에 의하여 제공된 상기 높은 온도 융해 영역에게 제공되는 그러한 방법으로 상기 처리 챔버 내부로 유입하는 단계.
선택적으로, 단계 (a)에서 상기 잔여물은 상기 후처리 수단에게 작동 가능하 도록 연결된 적어도 하나의 적당한 수집 저장소 내에서 수집이 된다.
전형적으로, 상기 잔여물은 두 가지 형태의 잔여물을 포함하고, 그리고 상기 잔여물은 적어도 그들의 화학적 성질에 의하여 다른 것으로부터 구별되는 잔여물 1 및 잔여물 2를 포함하고, 상기 잔여물 1 및 잔여물 2는 상기 후처리 수단으로부터 독립적으로 수집이 가능하고, 그리고 상기에서 단계 (a)에서 잔여물 1 및 잔여물 2는 상기 서로 다른 수집 저장소 내에서 독립적으로 수집된다.
선택적으로, 단계(b)에서 상기 잔여물은 상기 시스템의 작동 과정에서 상기 뜨거운 영역에게 상기 잔여물이 직접적으로 노출이 되도록 하기 위하여 상기 잔여물의 상기 적어도 하나의 수집 저장소로부터 상기 적어도 하나의 처리 챔버의 상기 하부 부분으로 운반된다.
선택적으로 단계 (b)에서 적당한 첨가물이 상기 잔여물의 적어도 일부와 혼합되고, 그리고 상기 첨가물은 기질(matrix) 내에서 잔여물의 상기 일부분을 부분적으로 캡슐화하기에 적합하게 만들어져 있고, 상기 기질은 상기 뜨거운 영역의 온도보다 실질적으로 더 낮은 온도에서 열적으로 그리고 기계적으로 안정하고, 그리고 상기 기질은 적당한 잔여물 낱알들로서 낱알 형태로 되고, 그리고 상기 잔여물 낱알들은 상기 적어도 하나의 처리 챔버로의 유입을 위하여 상기 적어도 하나의 처리 챔버의 보다 차가운 부분 내에 포함된 적당한 입구로 운반된다. 유리한 점으로서, 상기 잔여물 낱알들의 적어도 일부분의 부피 Vg 및 외부 표면적 Fg은 아래와 같은 방법으로 선택된다:
Vg/Fg≥0.00002*H, 상기에서 H는 처리 챔버의 상부 부분으로부터 처리 챔버의 하부 부분까지의 잔여물 낱알들의 이동 거리와 상관되는 미리 결정된 선형 거리가 된다.
적절하게, H는 상기 가스 출구의 중앙으로부터 상기 하부 부분 내에 포함되고 그리고 융해된 슬랙이 상기 처리 챔버를 벗어나는 것이 가능하도록 하기에 적합하도록 만들어진 슬랙 출구 포트의 중앙까지 취해진 상기 처리 챔버의 높이를 포함한다.
대안으로 상기 H는 상기 가스 출구의 중앙으로부터 상기 챔버의 하부 부분에서 융해된 슬랙의 표면의 명목상의 수준까지 취해진 수직 거리를 포함한다.
대안으로 상기 H는 상기 가스 출구의 중앙으로부터 상기 처리 챔버의 상기 보다 낮은 부분의 상기 높은 온도 영역까지 취해진 수직 거리를 포함한다.
대안으로, 상기 처리 챔버는 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단을 포함하고 그리고 H는 상기 가스 출구의 중앙으로부터 사기 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단의 출구 끝 부분까지 취해진 수직 거리를 포함한다.
선택적으로, 상기 방법은 추가로 슬랙 낱알들을 적당한 입구로 도입하는 단계 (c)를 포함하고, 상기 입구는 상기 적어도 하나의 처리 챔버 내로 도입을 위하여 상기 적어도 하나의 처리 챔버의 보다 차가운 부분 내에 포함되고, 상기 슬랙 낱알들은 작동 과정에서 상기 처리 챔버에 의하여 제공된 슬랙의 적어도 일부분을 낱알 형태로 만드는 것에 의하여 생산된다. 적절하게 상기 낱알들의 적어도 일부분의 부피Vr 및 표면적 Fr은 아래와 같은 방법에 의하여 선택된다:
Vr/Fr<Vg/Fg, 상기에서 Vg는 단계 (b)에서 제공된 잔여물 낱알들의 부피 그리고 Fg는 외부 표면적을 나타낸다.
상기 방법에서, 상기 잔여물의 구성 성분은 슬랙, 특히 재생된 슬랙 내부로 도입되고, 상기 슬랙은 이후 상기 장치로부터 제거되고 그리고 차후에 상기 구성 성분에 내부에 가두기 위하여(trap) 냉각되고 그리고 고체화된다. 상기 구성 성분은 원소 형태 또는 화합물 형태로서 Cd, Zn, Pb, Cu, Tl, Sb, As, Cr, Mn, Ni, V, Cl, S, P, F 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 상기 뜨거운 융해 영역 내에서 조건은 상기 슬랙이 유리화가 되는 그런 정도가 적절하다.
상기 방법에서 상기 잔여물의 구성 성분은 상기 슬랙으로 고체 용액을 형성할 수 있고, 상기 슬랙은 이후 장치에서 제거되고 그리고 유리화된 슬랙을 형성하기 위하여 이후 냉각되고 그리고 고체화된다. 상기 구성 성분은 Hg, S, Cl, As, Se 및 금속 산화물: Cr, Ni, Nn, Co, No(3-5%); Ti, Cu, F, La, Ce, Cd, Th, Bi, Zr(5-15%); Li, B, Na, Mg, K, Ca, Fe, Zn, Rb, Cs, Sr, Ba, U; Al, Si, P, Pb 중의 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
도 1은 선행 기술의 전형적인 쓰레기 플라즈마 처리 장치의 전체적인 배치 및 주요 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2(a) 및 도 2(b)는 선행 기술의 전형적인 쓰레기 처리 설비의 한 가지 형태의 두 가지 유도 형태의 전체적인 배치 및 주요 장치를 개략적으로 도시한 것으로서, 도 1의 장치 및 후처리 장치를 포함한다.
도 3(a) 및 도 3(b)은 선행 기술의 전형적인 쓰레기 처리 설비의 또 다른 형 태의 두 개의 유도 형태의 전체적인 배치 및 주요 장치를 개략적으로 도시한 것으로서, 도 1의 장치 및 후 처리 장치를 포함한다.
도 4는 본 발명의 첫 번째 실시 형태의 주요 장치 사이의 일반적인 관계를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 두 번째 실시 형태의 주요 장치 사이의 일반적인 관계를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 세 번째 실시 형태의 주요 장치 사이의 일반적인 관계를 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 첫 번째 실시 형태의 전체적인 배치 및 주요 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 두 번째 실시 형태의 전체적인 배치 및 주요 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 세 번째 실시 형태의 전체적인 배치 및 주요 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 10(a) 및 도 10(b)은 두 개의 서로 다른 처리 챔버의 구성에 따라 도 3 및 도 5의 실시 형태의 직접 공급 시스템의 출구 및 플라즈마 토치의 상대적인 위치를 부분 횡단면도로서 도시한 것이다.
발명의 개시
본 발명은 청구항에 의하여 정의되고, 상기 청구항의 내용은 본 명세서의 개 시 안에 포함되는 것으로 이해되어야 하며, 그리고 아래에서 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 이용하여 개시될 것이다.
본 발명은 잔여물의 최후의 부피를 감소시키고 그리고 쓰레기 변환 장치에 의하여 생산된 중금속의 적어도 일부분을 처리할 목적으로 쓰레기 처리 장치에 의하여 발생된 가스 형태가 아닌 잔여물을 위한 시스템과 관련되고, 상기 목적은 금속의 화합물 및 복합물을 슬랙 융해물 내에 넣는 것(encasing), 즉 슬랙이 여전히 융해되는 과정에서 융해물 내에 넣는 것에 의하여 성취된다. 상기 재생 시스템은 잔여물이 보다 낮은 온도 가스화 영역에 의하여 실질적으로 영향을 받지 않고 장치의 보다 높은 온도 영역, 즉 융해 영역에서 잔여물 처리를 위한 쓰레기 변환 장치의 처리 챔버의 보다 뜨거운 부분에 도달하는 방법으로 장치를 재-지향시킨다는 점에서 특징을 가진다. 본 발명은 또한 앞에서 언급한 시스템을 가지는 그러한 쓰레기 변환 장치에게 향해지고 그리고 그러한 시스템 및 장치를 작동시키는 방법과 관련된다.
"하류(downstream)"란 용어는 쓰레기 입구로부터 융해 영역을 향하여 처리 챔버 내에서 쓰레기의 흐름의 방향을 따른 방향과 관련되는 한편, "상류(upstream)"란 용어는 실질적으로 상기 방향에 반대되는 방향과 관련된다. 장치의 다른 부분과 관련하여, "하류"는 장치의 일부에서 물질의 흐름을 따른 방향과 관련되는 한편, "상류"는 상기 방향과 반대되는 방향과 관련된다.
본 명세서에서 "쓰레기 변환 장치(waste converting apparatus)"란 용어는 임의의 쓰레기 물질의 처리, 공정 또는 처분을 하기에 적합하도록 만들어진 임의의 장치를 포함하고, 상기 쓰레기는 도시 생활 쓰레기(municipal waste : MSW), 가정 쓰레기, 산업 쓰레기, 의료폐기물, 하수 오물 침전물 쓰레기(sewage sludge waste : SSW), 방사성 쓰레기 및 다른 형태의 쓰레기, 특히 플라즈마 처리에 따르는 쓰레기를 포함한다.
본 명세서에서 "슬랙(slag)"이란 용어는 주로 열 발생 수단 특히 플라즈마 토치의 형태로서 처리된 후에 실질적으로 융해된 상태에서 쓰레기 처리 장치의 바닥 끝 부분에서 수집하는 무기 물질, 비금속 물질과 관련된다. 그럼에도 불구하고, 상기 "슬랙"이란 용어는 본 명세서에서 상기와 같은 슬랙 및 금속의 혼합물, 그리고 또한 상기와 같은 슬랙 내 금속 입자의 서스펜션을 포함한다. "융합된 슬랙(fused slag)"이란 용어는 본 명세서에서 상기와 같은 장치에서 형성되고 그리고 이후 냉각후 고체화가 되는 슬랙과 관련된다.
"유리화(vitrification)"란 용어는 유리질 또는 비-결정 형태로서 슬랙을 형성하는 것과 관련되고, 상기에서 온도 및/또는 잔류 시간은 무기질 쓰레기가 완전히 융해되기에 충분한 그러한 것들이다.
"잔여물(residue)"이란 용어는 본 명세서에서 침전되거나 또는 달리 처리 챔버의 가스 출구, 특히 처리 챔버에 작동 가능하도록 연결된 후처리 수단 내에서 하류(즉, 후처리 챔버로부터 멀어지는 가스의 흐름의 방향을 따라) 추출되는 가스 형태가 아닌 물질과 관련된다. 상기 잔여물은 본 명세서에서 잔여물 1(R1) 및 잔여물 2(R2)로 서브카테고리화가 된다. 잔여물 1(R1)은 본 명세서에서 장치의 쓰레기 처리 챔버로부터 기원하고 그리고 가스 및/또는 후처리 수단 내에서 차후의 연소 공정의 결과로서 발생하는 잔여물에 의하여 흡수 제거되는(entrained) 잔여물로서 정의된다. 달리 표현하면, 잔여물 1(R1)은 가스 출구를 경유하여 처리 챔버를 벗어나는 물질이 단지 공기(및/또는 산소) 및/또는 물에 의하여 후처리 수단 내에서 처리되는 경우 발생되고, 상기 처리 공정은 어떤 첨가물도 없는 상태에서 이루어진다. 잔여물 2(R2)는 후처리 수단 내부, 특히 가스 클리닝 시스템 내부로 추가적인 물질(예를 들어 추가적인 반응 시약 및 그들의 반응 생산물과 같은 것들)의 입력으로부터 발생하지만, 그러나 또한 그들과 함께 혼합된 잔여물 1(R1)을 포함하는 것이 가능한 물질을 포함하는 것에 특징을 가진다. 달리 표현하면, 만약 첨가물 또는 특별한 반응 시약이 후처리 수단의 일부에서 사용된다면, 그때에는 잔여물 2(R2)가 후처리 수단의 상기와 같은 일부 내에서 및/또는 그들의 하류로 형성된다.
"후처리 수단(post processing means)"이란 용어는 장치의 쓰레기 처리 챔버, 특히 그들의 가스 출구에게 작동 가능하도록 연결되고, 그리고 쓰레기 처리 챔버에 의하여 발생된 산출 가스의 추가적인 처리에 적합하도록 만들어진 임의의 장치 및 시스템과 관련된다.
도면을 참조하면, 도 4, 5 및 도 6은 본 발명의 첫 번째, 두 번째 및 세 번째 실시 형태를 제시한 것이다. 후처리 수단(200)은 처리 챔버(10)의 가스 출구(50)에서 가스 출구 라인(101)을 통하여 적어도 하나의 처리 챔버(10)에게 작동 가능하도록 연결되고, 그리고 사실 하나(또는 그 이상의) 후처리 수단이 임의의 필요한 순열 또는 조합에 따라 하나 또는 다수 개의 상기 처리 챔버(10)에게 작동 가능하도록 상호 연결될 수 있고, 상기 연결은 적당한 변형을 가하여 단일의 후처리 수단 및 단일의 후 처리 챔버 사이의 작동 연결(operative connection)과 관련하여 본 명세서에서 설명되는 것과 유사한 방법에 따라 이루어진다. 후처리 수단(200)은 산출물 가스를 후처리하기 위한 장치에게 연결되는 임의의 형태의 후처리 수단이 될 수 있고, 그리고 내부에서 잔여물 1(R1) 및/또는 잔여물 2(R2)를 발생시키고 그리고 이로 인하여 예를 들어 도 2(a), 2(b), 3(a) 및 3(b)에서 제시된 임의의 하나의 후처리 수단(2)을 포함하는 임의의 형태의 후처리 수단이 될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 첫 번째 실시 형태로서, 본 발명에 따른 잔여물 재생 시스템(900)은 직접 공급 시스템(700)의 형태로서 후처리 수단(200) 내에서 침전된 잔여물을 처리 챔버(10)에게 직접적으로 흘려보내도록 형성된다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 두 번째 실시 형태로서, 잔여물 재생 시스템(900)은 간접 공급 시스템(indirect feed system)(800)의 형태로 되고, 슬랙 및 다른 첨가물의 기질을 열적으로 그리고 기계적으로 기질을 보호에 있어 잔여물을 캡슐화하고 그리고 다음 단계로 캡슐화된 잔여물을 처리 챔버(10)로 흘려보내도록 형성된다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 세 번째 실시 형태로서, 잔여물 재생 시스템(900)은 실질적으로 각각 적당한 변형을 가한 첫 번째 실시 형태와 두 번째 실시 형태로서 직접 공급 시스템(700) 및 간접 공급 시스템(800) 양쪽을 모두 포함한다.
본 명세서에서 이후로, 본 발명의 첫 번째, 두 번째 및 세 번째 실시 형태는 도 2(a)에서 개략적으로 제시된 형태의 후처리 수단의 내용 내에서 보다 상세하게 기술된다. 비록 명확하게는 이와 같은 실시 형태 중의 어느 하나에 따른 잔여물 재생 시스템(900)은 출구(50)에게 작동 가능하도록 연결되고 그리고 가스 상태가 아닌 잔여물을 생산하는 임의의 다른 형태의 후처리 수단(200)에게 유사하게 적용 가능하고 예를 들어 적당한 변형을 가한 도 2(b)에서 제시된 후처리 수단을 포함한다. 이와 같은 방식으로, 도 7, 8 및 9를 참조하면, 각각 해당하는 첫 번째, 두 번째 및 세 번째 실시 형태의 각각에서, 도면 부호 (100)으로 표시되는 플라즈마 쓰레기 변환 설비는 처리 챔버(10)를 포함하고, 그리고 처리 챔버의 상류 상부 부분(14)은 전형적으로 실린더 형태 또는 플러스타-코니컬 수직 축(frusta-conical vertical shaft)이 되는 한편, 임의의 필요한 형태가 될 수 있다.
본 발명에서 쓰레기 처리 챔버(10)는 쓰레기 기둥을 수용하기에 적합하다는 것을 주목할 필요가 있다. 뜨거운 영역(즉 플라즈마 토치에 의하여 제공되는 영역) 및 상류 가스 출구 사이의 쓰레기 기둥은 가스화 공정에서 형성된 비틀린 매트릭스 구조를 제공하고, 이로 인하여 챔버로부터 가스의 벗어남은 실질적으로 지연된다. 이것은 본 발명에 따라 챔버를 통하여 아래쪽으로 흐르는 슬랙 및/또는 다른 물질이 위에서 설명된 것처럼 가스 출구를 향하여 가스에 의하여 운반되는 잔여물과 상호 작용할 기회를 제공한다. 융해 영역과 관련하여 가스 출구의 상류 위치는 위와 같은 방식으로 본 발명의 내용에 있어서 중요하다. 쓰레기 기둥이 존재하지 않는 상태 또는 가스 출구가 뜨거운 영역의 상류가 아닌 곳에서, 잔여물을 운반하는 가스는 실질적으로 챔버로부터 자유로이 배출되고, 그리고 처리 챔버에게 입력되는 슬랙 또는 다른 물질과 효과적으로 작용할 수 없다. 더욱이, 쓰레기 기둥은 처리 설비 내부에서 유사 정상 상태 조건(quasi steady state condition)을 유지하는 것을 돕고, 그리고 안정된 온도 프로파일이 내부에서 유지되고, 본 명세서에서 가스화 영역이 되는 상대적으로 보다 차가운 상부 영역 및 본 명세서에 융해 영역이 되며 그리고 처리 챔버의 플라즈마 토치에 의하여 발생되는 연기 기둥(plume)에게 가까운 하부보다 뜨거운 영역을 포함한다. 상부 가스화 영역에서, 유기 물질이 가스 상태로 된다. 하부 융해 영역에서 무기 물질이 융해된 금속 및 융해된 슬랙으로 변환되고, 상기 금속 또는 슬랙은 독립적으로 또는 함께 분리된다. 융해 영역에서 무기 물질의 잔류 시간은 충분히 긴 경우, 슬랙의 적어도 일부분(산화물 및 다른 화학적 구성 성분을 포함하는)은 유리화가 될 것이다(vitrified). 다른 한편으로, 잔류 시간이 유리화(vitrification)를 생산할 만큼 충분히 긴 시간이 되는 경우, 냉각될 때 융해된 슬랙은 고체화된 융합된 슬랙을 형성할 것이다. 본 발명에서, 융해 영역은 충분한 잔류 시간이 주어지는 경우 모든 무기 물질이 점차적으로 융해되고 그리고 전형적으로 또한 비금속 무기 물질이 쓰레기 내에 포함되는 경우 무기 물질의 적어도 일부분이 융합된 슬랙으로 변환되는 그러한 조건을 제공한다. 적절하게, 모든 무기 물질이 유리화된 슬랙으로 변환되고, 그리고 이로 인하여 융해 영역이 또한 유리화 영역으로 언급될 수 있다.
기둥(column)의 하류 부분 내에서 무기물 쓰레기가 융해됨에 따라 그리고 상부 부분 내에서 유기물 쓰레기가 유리화됨에 따라, 상기 기둥 내 쓰레기는 점차적으로 하류를 향하여 벗어나게 되고, 그리고 더 많은 쓰레기가 챔버 내부로 입력될 수 있다. 그러나 이것은 실질적으로 위에서 언급된 챔버 내에서의 유사 정상 상태 조건에 영향을 미치지 않는다.
본 명세서에서 상세하게 설명이 된 것처럼, 높은 온도 영역이 적절하게 적어도 하나의 플라즈마 토치 수단에 의하여 제공되는 한편, 조건이 내부에서 수용된 쓰레기 내에 포함된 모든 무기 물질이 실질적으로 융해될 수 있는 그런 방법으로 융해 영역 내에 제공되는 한 다른 수단이 또한 이와 같은 높은 온도 영역을 제공하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 코우크와 같은 적당한 연료와 혼합된 공기 또는 산호와 같은 미리 가열된 산화시키는 가스가 융해 영역을 제공하기 위하여 사용될 수 있다. 융해 영역 내에서의 온도는 자체적으로 연로 또는 공기로서 산화 연료(oxidizing fluid)를 사용하여 어떤 경우에서도 추가로 증가될 수 있고, 상기 공기 또는 연료는 본 명세서에서 기술되는 것처럼 후처리 수단(200)과 결합된 재생 열 교환기를 사용하여 예를 들어 1000℃ 또는 그 이상으로 높은 온도까지 미리 가열될 수 있다.
전형적으로, 고체 또는 혼합된 쓰레기 공급 시스템(20)은 공기 잠금 장치(30)를 포함하는 쓰레기 입구 수단을 통하여 처리 챔버(10)의 상부 끝 부분에서 전형적으로 고체 쓰레기를 유입시킨다. 비록 일반적으로 가스 상태 또는 액체 상태의 쓰레기는 실질적인 처리 없이 처리 챔버(10)로부터 제기될 수 있지만. 혼합된 쓰레기는 또한 처리 챔버(10) 내부로 공급될 수 있다. 고체 쓰레기 또는 혼합된 쓰레기 공급 시스템(20)은 임의의 적당한 콘베이어 수단 또는 그와 같은 것을 포함할 수 있고, 그리고 쓰레기를 보다 작은 조각으로 분쇄하기 위한 분쇄기(shredder)를 포함할 수 있다. 상기 공기 잠금 장치(30)는 사이에 부하 챔버(36)를 형성하는 상부 밸브(32) 및 하부 밸브(34)를 포함할 수 있다. 상기 밸브(32, 34)는 적절하게 필요에 따라 독립적으로 개폐되는 전기로서, 공기로서 또는 수압 또는 유압으로 작동되는 게이트 밸브가 된다. 닫힘 가능한 홉 장치(a closeable hop arrangement)(39)는 상부 밸브가 열려지고 그리고 하부 밸브(34)가 닫힌 위치에 있는 경우 부하 챔버(36) 내부 공급 시스템(20)으로부터 전형적으로 고체 및/또는 혼합된 쓰레기를 깔때기 모양이 되도록 한다. 부하 챔버(36) 내부로의 쓰레기의 공급은 전형적으로 부하 챔버(36) 내에서 쓰레기의 수준이 전체 용량의 아래로 미리 결정된 점에 도달할 때까지 계속되어, 임의의 쓰레기가 상부 밸브(32)의 닫힘을 방해하는 할 가능성을 최소화한다. 다음 단계로 상부 밸브(32)는 닫혀진다. 상기 닫힌 위치에서, 밸브(32, 34)의 각각은 공기 실(air seal)을 제공한다. 필요한 경우, 다음 단계로 하부 밸브(34)가 닫혀져서 공기가 쓰레기와 함께 거의 상대적으로 거의 또는 전혀 끌어 당겨지지 상태에서 쓰레기가 처리 챔버(10) 내부로 공급되는 것이 가능하도록 한다. 밸브(32, 34)의 개폐 및 공급 장치(20)로부터 쓰레기의 공급은 임의의 적당한 제어 장치(150)에 의하여 제어될 수 있고, 그리고 제어 장치(150)는 사람에 의하여 작동되는 제어 장치 및/또는 적당한 컴퓨터 제어 시스템을 포함할 수 있고, 그리고 플라즈마 쓰레기 변환 설비(100) 및 플라즈마 쓰레기 변환 설비(100)의 다른 구성 장치에게 작동 가능하도록 연결된다. 적절하게, 쓰레기 흐름 감지 시스템(130)이 제공되고 그리고 쓰레기의 레벨이 처리 챔버(10)의 상부 부분 또는 레벨(F)에 도달하는 때를 감지하기 위하여 처리 챔버(10)의 상부 부분 또는 레벨(F)에서 하나 또는 그 이상의 적당한 센서(33)를 전형적으로 포함한다. 유사하게, 쓰레기 흐름 감지 시스템(130)은 전형적으로 또한 레벨(E)에서 하나 또는 그 이상의 적당한 센서(33')를 포함하고, 상기 레벨(E)은 쓰레기의 레벨이 상기 레벨에 도달하는 때를 감지하기 위하여 처리 챔버(10)의 레벨(F)과 관련하여 아래쪽으로 수직으로 이동되어 있다. 레벨(F)은 유리한 점으로서 처리 챔버(10) 내에서 쓰레기를 위한 최대 안전 한계를 나타낼 수 있는 한편, 레벨 (E)은 처리 챔버(10)에 대하여 더 많은 쓰레기를 공급하기에 충분한 상태에 있는 처리 챔버(10)의 쓰레기의 레벨을 나타낸다. 이리하여, 레벨(E) 및 레벨 (F) 사이의 처리 챔버(10) 내에서의 부피는 근사적으로 부하 챔버(36) 내에서 수용될 수 있는 쓰레기의 부피와 동일할 수 있다. 대안으로서 또는 추가적으로 레벨(E) 및 레벨(F)에서의 센서(33, 33')의 위치는 처리 챔버(10)를 통한 쓰레기의 실질적인 흐름 속도를 결정하기 위한 적당한 데이터를 제공할 수 있도록 선택될 수 있고, 상기 흐름 속도는 예를 들어 쓰레기의 수준이 레벨(F)에 도달하는 시간부터 레벨 (E)에 도달할 때까지 사이의 시간 간격을 측정하는 것에 의하여 결정된다. 상기 제어 장치(150)는 또한 공급 시스템(20)으로부터의 부하량 및 부하 챔버(36)로부터의 쓰레기의 덜어냄(unloading)을 조정하기 위하여 밸브(32, 34)에게 작동 가능하도록 연결될 수 있다.
선택적으로, 홉 장치(39)가 필요한 경우, 특히 의료폐기물이 플라즈마 쓰레기 변환 설비(100)에 의하여 처리가 되는 경우 쓰레기를 주기적으로 또는 연속적으로 살균하기 위하여 살균 스프레이 시스템(31)을 포함할 수 있다.
처리 챔버(10)는 본 명세서에서 챔버의 뜨거운 융해 영역으로 포함하는 것으로 정의된 것처럼 하부 부분(17)을 포함하고, 상기에서 무기 물질의 융해된 그리고 적절하게 유리화된 무기물 슬랙 및 융해된 금속으로의 열분해(pyrolysis) 및 유리화가 발생한다. 하부 부분(17)은 전형적으로 도가니(crucible)의 형태로서 하나 또는 그 이상의 수집 저장소(60)와 결합된 적어도 하나의 출구(65)를 가지는 액체 생산물 수집 영역(41)을 포함한다. 처리 챔버(10)는 추가적으로 주로 쓰레기 처리 공정으로부터 발생된 생산물 가스를 처리 챔버로부터 멀리 흘려보내기 위하여 그들의 상부 끝 부분에서 적어도 하나의 가스 출구(50)를 포함한다. 처리 챔버(10)의 상부 끝 부분은 상기 공기 잠금 장치(30)를 포함하고, 그리고 상기 처리 챔버(10)는 전형적으로 약 일차 가스 출구(50)의 수준에 이르기까지 공기 잠금 장치(30)를 경유하는 쓰레기 물질로 채워진다. 쓰레기 흐름 감지 시스템(130)은 쓰레기의 수준이 충분히 떨어지는(처리 챔버(10)에서의 처리의 결과로서) 때를 감지하고 그리고 쓰레기의 또 다른 묶음(batch)가 부하 챔버(36)를 경유하여 처리 챔버(10)로 공급되는 것을 가능하도록 제어 장치(150)에게 알려준다. 제어 장치(150)는 다음 단계로 하부 밸브(34)를 닫고 그리고 상부 밸브(32)를 열어서 부하 챔버(36)가 공급 시스템(20)을 경유하여 재부하 적재가 되는 것이 가능하도록 하고 그리고 다음 단계로 상부 밸브(32)를 닫아서 다음 사이클을 준비한다.
처리 챔버(10)의 하부 부분(17)에서 하나 또는 다수 개의 플라즈마 토치(40)가 적당한 전력, 가스 및 물 냉각액 공급원(45)에게 작동 가능하도록 연결되고, 그리고 플라즈마 토치(40)가 전송 또는 비-전송 형태가 되도록 한다. 토치(40)가 적당하게 밀봉된 슬리브(sealed sleeve)에 의하여 처리 챔버(10) 내에서 설치되고, 상기 슬리브는 토치를 대치하거나 또는 역할을 하는 것으로 이용된다. 토치(40)는 전형적으로 모서리부분에서(at angle) 쓰레기 기둥의 바닥 끝 부분 내부로 아래쪽으로 향하는 뜨거운 가스를 발생시킨다. 토치(40)는 처리 챔버(10)의 바닥 끝 부분에 설치되어 작동시 토치(40)로부터의 연기 기둥이 가능한 균일한 상태로 전형적으로 약 1600℃ 또는 그 이상으로 이르는 높은 온도까지 쓰레기 기둥의 바닥을 가열한다. 토치(40)는 하류 출력의 끝 부분에서 약 2000 ℃ 내지 약 7000℃에 이르는 평균 온도를 가지는 뜨거운 가스 제트 또는 플라즈마 기둥을 생성시킨다. 토치(40)로부터 발산하는 열은 쓰레기 기둥을 통하여 상승하고 그리고 이로 인하여 온도 기울기가 처리 챔버(10) 내부에 설정된다. 플라즈마 토치(40)에 의하여 발생된 뜨거운 가스는 처리 챔버(10) 내에서의 온도 수준을 지지한다. 이와 같은 온도 수준은 쓰레기를 출구(50)를 경유하여 흘러서 배출되는 생산물 가스로 연속적으로 변환시키고, 그리고 하나 또는 그 이상의 슬랙 출구(61)를 경유하여 하나 또는 그 이상의 수집 저장소(60) 내부로 처리 챔버(10)의 하부 끝 부분에서 주기적으로 그리고 연속적으로 수집될 수 있는 융해된 금속 및/또는 슬랙을 포함하는 액체 물질(38)로 변환시키기 위하여 적어도 처리 챔버(10)의 하부 부분에서 충분하다. 전형적으로, 융해된 금속 및 슬랙은 전용 저장소에서 독립적으로 수집된다. 본 명세서의 이후의 기술에서 달리 구체적으로 명시하지 않는 한 도면의 참조 부호 60은 슬랙 저장소를 나타낸다.
산화 유체(oxidising fluid)는 유기 쓰레기의 열분해 과정에서 산출된 분체(char)를 예를 들어 CO 및 H2와 같은 유용한 가스로 변환하기 위하여 적당한 공급원(70)으로부터 제공될 수 있다. 상기 산화 유체는 하나 또는 그 이상의 적당한 입구 포트(75)를 경유하여 처리 챔버(10)의 아래쪽 부분에게 유입된다. "산화 유체"는 본 명세서에서 쓰레기 처리 장치의 처리 챔버의 보다 뜨거운 하부 부분에서 만들어지거나 또는 생산된 적어도 일부의 분체(char)를 산화시킬 수 있는 임의의 가스 또는 다른 유체를 포함하는 것으로 받아들여지고, 그리고 상기 "산화 유체"는 산호, 증기, 공기, 이산화탄소 및 이들의 임의의 적당한 혼합물을 포함한다. 처리 챔버(10)의 내부 마주보는 표면, 적어도 그들의 하부 부분은 전형적으로 예를 들어 알루미나, 알루미나-실리카, 마그네사이트, 크롬 마그네사이트, 샤모토(chamotte) 또는 내화벽돌과 같은 하나 또는 그 이상의 내화성 물질로 만들어진다. 전형적으로, 처리 챔버(10) 그리고 전체로서 일반적으로 플라즈마 쓰레기 변환 설비(100)는 그들의 기계적 보존성을 향상시키고 그리고 처리 챔버가 외부 환경과 관련하여 기밀성을 높이기 위하여 실링이 되는 것을 가능하도록 하기 위하여 금속 층 또는 캐스팅으로 커버링이 된다.
아래에서 보다 상세하게 기술되는 것처럼, 플라즈마 쓰레기 변환 설비(100)는 추가적으로 가스 라인(101)을 경유하여 상기 가스 출구(50)에게 작동 가능하도록 연결된 후처리 수단(200)을 포함하고, 상기에서 처리 챔버(10) 내에서 생성된 가스 산출물은 처리되고 정화되어 공정 과정에서 가스 상태가 아닌 잔여물을 생성한다. 일반적으로, 가스 상태가 아닌 잔여물은 후처리 수단(200)에 의하여 생성되고 그리고 이러한 잔여물은 이미 기술한 것처럼 서브카테고리에 속하는 잔여물 1(R1) 및 잔여물2(R2) 중의 하나 또는 양쪽 모두를 포함한다.
대안으로, 플라즈마 쓰레기 변환 설비(100), 특히 후처리 수단(200)은 추라고 가스 세정기 수단을 포함하지 않고 생산물 가스 내에서 유기 또는 다른 연소 가능한 구성 성분을 연소시키기 위하여 가스 라인(101)을 경유하여 출구에게 작동 가능하도록 연결된 후처리 버너 수단(300)을 포함한다. 후처리 수단(200)은 전형적으로 추가로 적당한 에너지 블록 또는 하류로 후처리 버너 수단(300)에게 작동 가능하도록 연결된 후처리 버너 에너지 이용 시스템(400)을 포함한다. 본 발명에 따른 후처리 버너 에너지 이용 시스템(400)은 예를 들어 전기 발전기에게 연결된 보일러 또는 증기 터빈 장치 또는 그와 같은 것을 포함할 수 있다. 후처리 버너 에너지 이용 시스템(400)에 의하여 발생된 에너지는 플라즈마 쓰레기 변환 설비(100)에 전력을 공급하거나 및/또는 예를 들어 에너지를 외부로 반출되도록 하기 위하여 사용될 수 있다. 이미 설명된 것처럼, 잔여물 1(R1)은 전형적으로 후처리 버너 수단(300) 및 후처리 버너 에너지 이용 시스템(400)에 의하여 침전된다.
후처리 수단(200)은 추가로 후처리 버너 에너지 이용 시스템(400)의 하류로 적당한 가스 클리닝 시스템(500)을 포함하고, 상기 후처리 수단(200)은 추가 처리를 필요로 하는 잔여물 2(R2)를 포함하여 고체 쓰레기 물질 및/또는 쓰레기 물질을 포함하는 액체 용액을 발생시킬 수 있다.
예를 들어, 가스 클리닝 시스템(500)은 "건조" 가스 클리닝 시스템을 포함할 수 있고, 그리고 이로 인하여 반-건조 가스 세정기를 포함하고, 상기 가스 세정기 장치의 내부로 산성 가스를 결합하기 위하여 물 내에서 Ca(OH)2의 서스펜션이 공급된다. 물은 이후 충분히 증발되고, 그리고 이로 인하여 단지 가스, 분말 형태의 생성물 Ca(OH)2, CaCl2, CaSO4, Ca3(PO4)2 및 다른 먼지(보일러 내에서 침전되지 않는)가 가스 세정기를 벗어난다. 가스 세정기 후에 반응 흡수 장치가 존재하고, 상기에서 Ca(OH)2 및 분말화된 활성 탄소(PAC)의 혼합물이 공급된다. 이와 같은 분말화된 흡착제(adsorbants)는 매우 큰 비교 면적 값(specific surface values)(전형적으로 탄소>700 m2/g; Ca(OH)2>30 m2/g)을 가지고, 그리고 Ca(OH)2는 남아 있는 산성 가스를 흡수할 수 있는 한편, PAC는 다이옥신 및 중금속을 포함하는 구성 성분을 흡수한다. 상기 반응 흡수 장치 후에, 섬유 필터 장치가 존재하고, 상기 장치에서 Ca(OH)2, 활성 탄소, 다이옥신, 몇몇 산화물 및 염류(이들은 앞에서 침전되지 않았다)를 포함하여 잔여물 2(R2) 그리고 반응의 생성물(CaCl2, CaSO4, Ca3(PO)4 및 다른 물질들)이 침전된다. 기본적으로, 다이옥신과 같은 독성 구성 성분을 포함하는 먼지를 운반하는 가스, 중금속 및 그들의 산화물 및 염류는 백(bag)에서 침전된 먼지의 층을 통하여 여과되고 그리고 예를 들어 Ca(OH)2 및 PAC와 같은 흡착제를 포함하여 독성 구성 성분이 흡착되고 그리고 이로 인하여 운반 가스(carrier gas)로부터 침전된다. 여과 후 얻어진 깨끗한 가스는 배출 장치 그리고 다음 단계로 대기로의 배출을 위하여 굴뚝으로 유도된다. 상기와 같은 클리닝 시스템(특히 백 필터 장치로부터)로부터 얻어진 잔여물 2(R2)는 액체를 포함하지 않고 그리고 이로 인하여 상기 시스템은 "건조" 클리닝 시스템으로 공지되어 있다. 잔여물 2(R2)는 매우 독성이 강하고 그리고 다이옥신, 중금속 성분 및 Ca(OH)2, 활성 탄소, 몇몇 산화물 및 염류(앞에서 침전되지 않았던), 반응 생성물(예를 들어 CaCl2, CaSO4, Ca3(PO)4 및 다른 물질들)을 포함할 수 있다. 그러나, 잔여물 2(R2)는 흡습성(특히 그들이 CaCl2에 해당하는 부분)이기 때문에, 잔여물 2는 다른 연소 생성물을 따라서 발생된 수증기를 흡수할 수 있고, 그리고 이로 인하여 침전물 형태 밀착성(a sludge-type consistency)을 가질 수 있다. 따라서, 가스 클리닝 시스템(500) 내에서 이와 같은 잔여물 2(R2)를 운반하기 위하여 사용되는 튜브는 선택적으로 잔여물 2가 건조되는 가능하도록 가열될 수 있다.
이와 같은 도면에서 예시된 후처리 수단(200)은 또한 가스 클리닝 시스템(500)으로부터 대기로 가스를 흘려보내기 위하여 적당한 굴뚝 장치(600)를 포함할 수 있다. 상기 굴뚝 장치(600)는 그들로부터 대기로 배출되는 오염물질의 수준이 법적으로 허용 가능한 한계 내가 되는지를 감시하기 위한 적당한 모니터링 장치를 포함한다. 이리하여, 후처리 수단(200)은 이미 기술된 것처럼 잔여물 1(R1) 및 잔여물 2(R2)를 발생시킨다.
첫 번째, 두 번째 및 세 번째 실시 형태의 각각에서, 도 4, 5, 및 6 그리고 도 7, 8 및 9에서 개략적으로 도시된 것처럼, 잔여물 재생 수단(900)은 전형적으로 후처리 수단(200)에 의하여 침전된 잔여물 1(R1) 및 잔여물 2(R2)의 일시적인 저장 및 축적을 위하여 하나 또는 그 이상의 저장소(950)를 포함한다.
잔여물들(R1, R2)은 일반적으로 분리된 저장소(950) 내부로 중력에 의하여 침전되고, 상기 저장소는 도 7, 8 및 9에서 각각 저장소(250, 550)로 표시된다. 잔여물은 전형적으로 각각 저장소(250, 550) 내에 포함된 컨베이어 홈통(troughs)(도시되지 않음) 내부로 각각 슈트(251, 551)를 통하여 연속적으로 방출된다. 각각의 저장소에서, 잔여물 컨베이어는 홈통의 바닥으로부터 고정된 잔여물을 끌어당기고 그리고 재 호퍼(ash hopper), 저장 빈(storage bin), 롤-오프 담체 또는 덤프 트럭(도시되지 않음)으로 잔여물을 운반한다. 상기 홈통은 강철 또는 콘크리트로 만들어지고, 그리고 잔여물 방출 시스템은 일반적으로 충분한 대기 상태(standby)가 이용 가능하도록 하기 위하여 두 개의 컨베이어 홈통을 가진다. 충분한 대기 상태를 가지는 것은 심지어 마멸(ware) 또는 예정된 유지를 위하여 시스템 사이에 교환하는 것을 허용한다. 적절하게, 홈통, 적당한 도래(auger) 시스템 또는 펌핑 시스템은 저장소로부터 잔여물의 수송을 위하여 사용될 수 있고, 상기에서 액체 매개체는 운송을 위하여 사용된다; 예를 들어 소모성 오일 또는 연료. 대안으로 증기 또는 압축된 공기가 먼지 형태의 잔여물의 수송을 위한 운송 매개체로 사용될 수 있다.
본 발명은 가스 상태가 아닌 잔여물의 재생을 위한 잔여물 재생 시스템(900)을 제공하는 점에 특징이 있고, 상기 시스템(900)은 처리 챔버(10)의 보다 뜨거운 부분에서 잔여물의 직접적인 처리를 보장한다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 세 번째 및 적절한 실시 형태에서, 잔여물 재생 시스템(900)은 직접 공급 시스템(700) 및 간접 공급 시스템(800) 모두를 포함하고, 실질적으로 두 개의 공급 시스템(700, 800)의 각각이 변형된 형태로서 첫 번째 및 두 번째 실시 형태와 관련하여 기술되 었다.
본 발명의 첫 번째 실시 형태에서 그리고 도 7을 참조하면, 잔여물 재생 시스템(900)은 직접 공급 시스템(700)이 되고, 그리고 처리 챔버(10)의 보다 뜨거운 하부 부분(17)에게로 후처리 수단(200) 내에서 침전된 잔여물의 적어도 일부를 직접적으로 흘려보내도록 형성된다. 유사하게, 그리고 도 9를 참조하면, 세 번째 실시 형태의 잔여물 재생 시스템(900)은 또한 직접 공급 시스템(700)을 포함한다. 전형적으로 잔여물 1(R1)은 먼저 저장소(250) 내에서 축적이 되고, 상기 저장소는 직접 공급 시스템(700) 내에 포함된 적당한 도관 수단(710)을 경유하여 챔버의 보다 뜨거운 하부 부분(17)과 유체가 소통되는 형태가 된다. 적당한 유체 수송 수단(720)이 저장소(250)로부터 처리 챔버(10)로 잔여물(R1)의 수송을 돕기 위하여 사용될 수 있고, 그리고 적당한 유체 매개체를 사용할 수 있고, 상기 유체 매개체는 증기, 산소 또는 공기와 같은 가스 형태 또는 연료, 사용된 오일(used oil), 액체 물과 같은 액체 형태가 될 수 있으며, 이러한 것들은 이미 기술되었다. 저장소(250)와 유체 소통 상태에 있는 유체 수송 수단(720)에 의하여 적당히 높은 압력에서 제공된 상기와 같은 유체 매개체는 유체 내부에서 잔여물을 혼합하고 그리고 잔여물 혼합물을 직접적으로 처리 챔버(10)에게 하류로 운반한다.
추가적으로 그리고 대안으로서, 직접 공급 시스템(700)은 처리 챔버(10)에게 잔여물을 운반하기 위한 기계적인 수송 수단(730)을 포함한다. 상기 기계적 수송 수단(730)은 예를 들어 저장소(250)로부터 처리 챔버(10)의 하부 끝 부분으로 잔여물을 이동시키기 위하여 나사 도래(a screw anger)와 같은 적당한 펌프를 포함할 수 있다. 적당한 유체가 추가로 잔여물에 제공되고, 전형적으로 저장소(250) 내에서, 도관 수단(710)에게 필요하도록 작동 가능하게 연결된 기계적 수송 수단(730)의 작동을 이용하기 위하여 유체 저장소(740)를 경유하는 동안 상기 유체가 제공될 수 있다.
도관 수단(710)은 처리 챔버(10)의 뜨거운 하부 부분(17)에 위치한 하나 또는 그 이상의 출구(760)를 포함한다. 특별히, 출구(760)는 적절하게 플라즈마 토치(40)에 의하여 발생된 플라즈마 토치 위쪽으로 짧은 거리에 위치하거나 또는 달리 잔여물이 가능한 처리 챔버(10)의 뜨거운 부분에게 유입되도록 하기 위하여 상기 제트에게 충분히 근접하여 위치한다. 예를 들어, 도 10(a)은 처리 챔버(10)의 구성의 부분도를 도시한 것이고, 상기에서 플라즈마 토치(40)는 내화성 물질로 만들어진 실질적으로 수직인 벽(15)과 관련하여 모서리에 설치된다. 도관 수단(710)의 출구(760)는 플라즈마 토치(40)의 위쪽으로 그러나 근접한 평면 내에 위치한다. 처리 챔버(10)의 하부 부분에서 높은 온도의 관점에서 출구(760)는 냉각 자켓 장치(770)를 포함한다. 대안으로, 도 10(b)에 도시된 것처럼, 플라즈마 쓰레기 변환 설비(100)의 몇몇 구성 형태에서, 플라즈마 토치(40)는 처리 챔버(10)에 포함된 측면 챔버(18) 내에 수직으로 설치될 수 있고, 그리고 출구(760)는 또한 플라즈마 토치(40)의 연기 기둥 끝 부분에 근접하여 측면 챔버(18) 내에 설치될 수 있다. 도 10(a)의 실시 형태에서, 출구(760)는 냉각 자켓 장치(770)를 포함할 수 있다.
잔여물 재생 시스템(900)은 또한 아마도 보다 제한된 형태로서 전형적으로 가스 클리닝 시스템(500)의 내에서 생성된 잔여물 2(R2)를 재생시키기 위하여 사용될 수 있다. 모든 실시 형태에서, 이와 같이 잔여물 재생 시스템(900)은 적절하게 가스 클리닝 시스템(500)에 의하여 침전되거나 또는 보다 일반적으로 후처리 수단(200)으로부터 발생하는 잔여물 2(R2)의 일시적인 저장 및 축적을 위하여 제공된 적당한 저장소(550)를 포함한다. 저장소(550)는 전형적으로 적당히 변형된 형태로서 잔여물 1(R1)과 관련하여 이미 기술된 저장소(250)와 유사하다.
이와 같이 도 7 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 첫 번째 및 세 번째 실시 형태에서, 직접 공급 시스템(700)은 추가적으로 적당한 도관 수단(520)을 포함하고, 그리고 저장소(550)와 도관(710) 사이에 유체 소통을 제공하고, 그리고 또한 적절하게 적당한 펌핑 수단을 포함한다. 유사한 방법으로 그리고 도관(710)을 경유하여, 잔여물 2(R2)는 저장소(250)로부터의 잔여물 1(R1)과 함께 처리 챔버(10)의 하부보다 뜨거운 부분으로 유입될 수 있다. 대안으로, 도관 수단(520)은 대신 저장소(250)로 통하게 되어, 도관 수단(710)으로 진행하기 전에 잔여물 1(R1)과 혼합될 수 있다. 대안으로, 직접 공급 시스템(700)은 잔여물 2(R2)가 잔여물 1(R1)로부터 분리되어 직접적으로 처리 챔버(10)로 유입되도록 하는 것이 가능하도록 하기 위한 형태를 될 수 있고, 그리고 위와 같은 목적을 위하여 도관(520)은 챔버의 하부 부분에게 직접적으로 연결될 수 있고, 이는 적당한 변형을 가한 도관 수단(710)을 위하여 기술된 것과 유사한 방법이다. 이와 같은 방법으로, 직접 공급 시스템(700)은 처리 챔버(10)로 잔여물 2(R2)를 운반하기 위한 적당한 수송 수단(도시되지 않음)을 포함하고, 그리고 상기와 같은 기계적 수송 수단은 예를 들어 저장소(550)로부터 처리 챔버(10)의 하부 부분(17)에게 잔여물을 이동시키기 위한 나사 도래와 같은 적당한 펌프를 포함할 수 있다. 적당한 밸브 수단(560)이 필요한 경우 처리 챔버(10)에 대한 잔여물 2(R2)의 흐름을 제어하고 차단하기 위하여 도관 수단(520) 내에 설치된다. 잔여물 2(R2)는 예를 들어 사용된 엔진 오일 또는 액체 연료와 같은 액체 유기 물질과 혼합될 수 있고, 그리고 상기 직접 공급 시스템(700)을 경유하여 처리 챔버(10)의 보다 낮은 부분으로 공급될 수 있다.
본 발명의 두 번째 실시 형태에서, 그리고 도 8을 참조하면, 잔여물 재생 시스템(900)은 간접 공급 시스템(800) 형태로 되고, 슬랙 및 다른 첨가물의 기질을 열적으로 그리고 기계적으로 보호하는 방법으로서 잔여물을 캡슐화하고 그리고 다음 단계로 상기 캡슐화된 잔여물을 처리 챔버(10)로 흘려보낸다. 유사하게, 그리고 도 9를 참조하면, 세 번째 실시 형태의 잔여물 재생 시스템(900)은 또한 간접 공급 시스템(800)을 포함한다. 전형적으로, 잔여물 1(R1)이 먼저 후처리 수단(200)으로부터 침전된 후에 저장소(250)에 축적이 된다. 간접 공급 시스템(800)은 혼합 챔버(820)를 포함하고, 상기 혼합 챔버(820)는 도관(825)을 경유하여 저장소(250)와 유체 소통이 된다. 저장소(250) 내에 축적이 된 잔여물의 적어도 일부는 중력을 통하여 또는 임의의 적당한 펌핑 장치(도시되지 않음)를 통하여 혼합 챔버(820)에게 공급되고, 그리고 잔여물 1(R1)은 혼합 챔버(820) 내에서 캡슐화 물질, 전형적으로 슬랙 또는 선택적으로 다른 반응 시약과 혼합된다. 이와 같은 방법으로 잔여물은 전형적으로 반응 시약 및 슬랙과 혼합되고 그리고 챔버의 상부 부분으로부터 가스에 의하여 실행되는 것을 방지하도록 하기 위한 그러한 방법으로 펠렛 또는 낱알을 형성하기 위하여 캡슐화되거나 또는 접착된다.
상기 낱알들은 잔여물들을 열적으로 뿐만 아니라, 또한 기계적으로 안정되도록 만들고, 그리고 이로 인하여 잔여물들에게 처리 챔버(10)의 하부 부분(17)에서 뜨거운 영역에 도달하기 위한 보다 큰 시간을 제공한다. 추가로, 상기 낱알들이 융해 영역을 향하여 아래쪽으로 이동함에 따라 상기 낱알들은 또한 처리 챔버(10) 내에서 서로 다른 화합물과 상호 작용하도록 만들 수 있고, 그리고 몇몇 휘발성 물질들은 낱알 형태 내에서 서로 다른 화합물과 반응할 수 있거나 또는 고체 용액을 형성할 수 있다. 대안으로, 몇몇 화합물들은 낱알 내부로(심지어 고체 형태로서) 표면으로부터 확산될 수 있다. "낱알들(granule)" 및 "펠렛(pellets)"이란 용어는 본 명세서에서 상호 교환 가능한 것으로 사용되고 그리고 상기 잔여물 및 캡슐화된 물질, 전형적으로 슬랙 및/또는 적당한 반응 시약을 포함하는 물질 양을 언급하고, 상기 반응 시약은 예를 들어 시멘트 또는 접착제와 같은 하나 또는 그 이상의 접착성 형태의 물질들을 선택적으로 포함하는 "첨가물"로 언급된다. 이리하여, 위와 같은 첨가물은 접착성을 가지는 것에 의하여 특징이 지워지고, 즉 상기 첨가물은 잔여물의 입자를 함께 기질(a matrix)로 결합하고, 그리고 추가로 이와 같은 방법으로 형성된 기질은 처리 챔버의 상부 부분에서 나타나는 조건 아래에서 분해되지 않는다; 오히려, 상기 기질은 처리 챔버의 하부보다 뜨거운 부분에서 나타날 수 있는 상승된 온도에서 파괴된다. 상기 접착성 첨가물은 예를 들어 시멘트, 염화 규소(sodium silicate), 열가소성 물질을 포함하는 유기 화합물, 및 산화물 분말, 산화물 용액, 염류 분말 및 염류 용액을 포함하는 무기 화합물 및/또는 복합물(complexes) 중의 임의의 하나 또는 이들의 결합물을 포함할 수 있다.
위와 같은 방법으로 캡슐화 시키는 물질은 잔여물이 캡슐화된 물질 내에 적어도 부분적으로 삽입되거나 또는 물질이 캡슐화가 되는 것이 가능하도록 하는 기능을 가지고, 상기 기능은 상부 끝 부분으로부터 처리 챔버(10)의 하부보다 뜨거운 끝 부분에게 이르는 이동시간과 관련되는 충분한 주기동안 잔여물을 열적으로 그리고 기계적으로 안정시키는 방법으로 이루어지고, 이러한 것들은 본 명세서의 아래에서 보다 명확하게 기술될 것이다. 본 명세서의 이후의 개시에서 첨가물로서 언급되는 상기 물질을 캡슐화시키는 물질(encapsulating material)은 예를 들어 선택적으로 물과 혼합된 시멘트, 실리카 유리(액체 유리 또는 mNa2O.nK2O.fSiO2, 상기에서 m, n, f는 정수 및 분수를 나타내는 수치 인자(numerical factors)가 된다) 또는 액체 유기 쓰레기(예를 들어 기계 오일을 포함하는) 또는 슬랙 또는 위와 같은 첨가물의 임의의 혼합물을 포함할 수 있다. 위와 같은 구성 성분은 도관(835) 및 중력 공급 또는 적당한 펌프(도시되지 않음)에 의하여 적당한 실로(silos) 또는 저장소(830)를 경유하여 혼합 챔버(820)에게 제공될 수 있다. 상기 슬랙이 다른 것들 중에서도 도관, 컨베이어 장치 또는 매개물 수송(vehicular transport)을 포함할 수 있는 수송 수단을 경유하여 냉각되어 적당한 크기의 입자들로서 분쇄된 후에 상기 슬랙은 추가적으로 또는 대안적으로 처리 챔버(10)로부터 직접적으로 제공될 수 있다.
전형적으로, 슬랙은 낱알들(예를 들어 처리 챔버(10)로부터 물 안에 슬랙을 쏟아버리는 것에 의하여)로 냉각될 수 있고 그리고 상기 슬랙은 다음 단계로 반응 시약 및 잔여물과 혼합될 수 있다. 슬랙이 물 안으로 쏟아지는 경우, 형성된 낱알의 직경은 융해된 제트 질량 흐름(melt jet mass flow) 및 제트의 직경(챔버의 생산성에 의존한다)에 의존하고 그리고 3cm보다 더 작아질 수 있다. 상기와 같은 시스템은 또한 회전 드럼을 포함할 수 있다. 물을 가진 슬랙이 드럼 위로 쏟아지는 경우 슬랙의 낱알들은 그들의 직경에 따라 서로 다른 거리까지 분사될 수 있다. 슬랙의 낱알들 또는 입자들은 필요하다면 혼합 장치(820) 내부로 유입되기 전에 추가로 분쇄될 수 있다. 대안으로, 슬랙 낱알들 또는 입자들은 먼저 금속 몰더(moulds) 내부로 융해된 슬랙을 쏟아 붓는 것에 의하여 형성될 수 있다. 상기 몰드는 각각의 몰드가 단일 낱알을 제공하도록 하기 위하여 적당한 크기가 될 수 있다. 대안으로, 상기 몰드는 요구되는 낱알 크기보다 훨씬 더 커질 수 있고, 그리고 일단 슬랙이 냉각되어 고체화가 된 후, 상기 낱알들은 슬랙의 낱알들 또는 입자들을 제공하기 위하여 고체화된 슬랙 잉곳(ingot)을 기계적으로 분쇄하고 그리고 쪼개는 것에 의하여 형성된다.
상기 잔여물들은 전형적으로 캡슐화되거나 적당한 첨가제에 의하여 슬랙에게 접착된다. 예를 들어 나사 도래 시스템(a screw anger system)은 잔여물과 첨가제의 혼합물을 추출해 낼 수 있고, 상기 혼합물은 혼합 장치(820)로부터의 펠렛을 만드는 기계 또는 낱알 형태를 만드는 수단(850) 내부에서 침전물 형태(sludge form)가 될 수 있고, 상기에서 펠렛 또는 낱알들은 이후 공기 제트에 의하여 건조된다. 일부 잔여물 입자들은 캡슐화가 되는 한편, 다른 것들은 펠렛의 표면에 존재할 수 있다. 어떤 경우라도, 잔여물 입자들은 기계적으로 펠렛에게 결합되어 펠렛 내의 잔여물 입자들이 생산물 가스에 의하여 처리 챔버(10)로부터 제거되는 것을 방지한다. 이와 같은 방법으로 형성된 상기 펠렛 또는 낱알들은 간단한 혼합물을 포함할 수 있고, 그리고 상기 혼합물은 기질을 형성하기 위하여 사용된 접착제로 인하여 분해되지 않는다. 대안으로, 혼합 장치(820) 내에 존재하는 일부 반응 시약은 혼합하고 그리고 이후 낱알을 형성하는 과정에서 슬랙 및 잔여물과 반응할 수 있다. 예를 들어 시멘트(구성 성분은 CaO.mSiO2; KCaO.nAl2O3; fCaO.Al2O3.Fe2fO3 및 다른 것들)가 사용될 수 있고, 그리고 이로 인하여 물과 반응할 수 있고 그리고 잔여물의 구성 성분을 가진 얼마간의 화합물 및/또는 복합물을 형성할 수 있고, 상기 화합물 및/또는 복합물은 동일한 산화물을 포함하여 처리 챔버의 하부 부분에서 높은 온도 영역에 노출되는 것에 의하여 기질 구조가 파괴될 때까지 금속 산화물이 결합되고 그리고 이로 인하여 휘발성화 될 수 없는 기질을 발생시킬 수 있다.
낱알 수단(850)에 의하여 제공된 잔여물 낱알의 부피(Vg) 및 외부 표면적 (Fg)는 유리하게 아래의 표준에 따라 제어되고 그리고 최적화 될 수 있고, 상기에서 잔여물 낱알의 부피 Vg 및 외부 표면적 Fg는 아래와 같은 관계식을 만족시키도록 선택될 수 있다.
Vg/Fg≥0.00002*H,
상기에서 H는 처리 챔버(10)의 상부 부분으로부터 처리 챔버(10)의 하부보다 뜨거운 부분까지 잔여물 낱알의 이동거리와 상관되는 적절하지만 반드시 필요한 것은 아닌 미리 결정된 선형 거리를 나타낸다. 이리하여 H는 처리 챔버(10)의 높이로서 위와 같은 실시 형태에서 유리하고 그리고 적절하게 정의되고, 가스 출구(50)의 중앙으로부터 슬랙 출구 포트(61)의 중앙까지의 거리를 취하고, 이는 도 7에 예시되어 있다. 대안으로, H는 가스 출구(50)의 중앙으로부터 처리 챔버(10)의 하부 부분(17)에서 슬랙의 표면적의 명목상 또는 최대 수준 중의 어느 하나까지의 거리(예를 들어 도 7에서 H'로 표시되어 있는)를 취하거나 또는 대안으로 플라즈마 토치(40)에 의하여 제공된 하부 부분(17)의 뜨거운 영역까지의 거리(예를 들어 도 7에서 H''''로 표시되어 있는)를 취하거나 또는 대안으로 플라즈마 토치의 하나의, 적절하게는 최상위 플라즈마 토치의 출력 끝 부분의 중앙까지의 거리(예를 들어 도 7에서 H'''으로 표시되어 있는)를 취할 수 있다. 잔여물 낱알의 다공성의 수준에 따라, 이와 같은 것들은 또한 해당하는 내부 표면적을 포함할 수 있다.
이와 같은 방법으로, 잔여물 및 첨가물의 혼합물은 다음 단계로 혼합 챔버(820)로부터 낱알 형태 수단(850)에게 공급되어 적당한 크기의 낱알 또는 펠렛을 형성한다. 이후에, 적당한 수송 시스템(855)은 낱알을 쓰레기 공급 시스템(20)을 경유하거나 또는 직접적으로 공기 잠금 장치(30)를 포함하는 쓰레기 입구 수단을 경유하여 처리 챔버(10)의 상부 끝 부분까지 낱알을 운반한다(물론 상기 위치에서 낱알은 추가적으로 또는 대안적으로 장래의 사용을 위하여 적당한 위치에 저장되거나 및/또는 내부에서 재생시키기 위하여 서로 다른 플라즈마 쓰레기 변환 설비(100)로 운반될 수 있다). 다음 단계로 상기 낱알들은 공급 시스템(20)으로부터의 쓰레기와 함께 또는 상기와 같은 쓰레기가 없이 처리 챔버(10) 내부로 유입될 수 있고, 그리고 다음으로 처리 챔버(10)의 하부보다 뜨거운 하부 부분(17)을 향하여 아래쪽으로 이동하며, 이러한 것들이 본 명세서에서 기술되어 있다. 위와 같은 방법으로, 첨가물에 의한 잔여물의 캡슐화는 실질적으로 잔여물이 상대적으로 처리되지 않은 상태로 처리 챔버(10)의 외부로 불완전한 상태에서 운반되어 출구(50)를 경유하여 벗어나는 것을 방지한다. 오히려, 캡슐화된 잔여물의 일부는 아래로 향한 이동 과정에서 반응 시약과 상호 반응하는 한편, 다른 잔여물이 처리 챔버(10)의 하부보다 뜨거운 부분에 이르는 것이 가능하도록 한다.
이와 같은 실시 형태는 유출 제제(a fluxing agent)가 되는 슬랙이 쓰레기 기둥에 연속적으로 첨가될 수 있어 내부의 정체의 위험을 최소화시키는 추가적인 이점을 가진다. 또한, 낱알들은 쓰레기 기둥에게 어느 정도의 "다공성(porosity)"을 제공하고, 상기 다공성은 처리 챔버(10) 내에서 열과 온도의 좋은 분포를 유지하기 위하여 도움이 된다.
이와 같은 방법으로, 처리 챔버(10)의 뜨거운 하부 부분(17)의 높은 온도에게 재생된 잔여물을 노출시키는 것을 가능하도록 하는 것에 의하여, 낮은 융해 온도를 가지는 잔여물 내에 포함된 일부 산화물들이 내부에서 다른 융해된 물질에 의하여 "흡수될(absorbed)" 수 있도록 한다. 서로 다른 산화물들은 용액 및 원래의 구성 성분의 일부보다 보다 높은 융해 온도를 가지는 새로운 화합물을 형성할 수 있다. 예를 들어, 휘석 광물과 같은 물질이 형성될 수 있고, 그리고 상기 물질은 Na, Ca, Mg, Fe, Al, Cr 및 Si의 산화물을 서로 다른 비율로 포함할 수 있다. 더욱이, 반응 시약(잔여물 및/또는 재생되는 슬랙(아래 참조)에 첨가되는)은 슬랙 및 또는 재생되는 잔여물을 가진 상기와 같은 구성 성분을 포함할 수 있어, 휘발성 구성 성분이 갇히는 것(trapped)을 허용한다. 상기와 같은 휘발성 구성 성분은 예를 들어 잔여물의 재생으로부터 또는 쓰레기로부터 형성될 수 있고, 그리고 쓰레기 기둥을 통하여 증기의 형태로서 처리 챔버 내에서 상승하는 경향을 가진다. 광물 백운모(KAl2(OH)2[AlSi3O10])로서, 서로 다른 원소들은 내부에서 대체될 수 있고, 예를 들어 K는 Na, Cs, Ca 또는 Ba로서 대체될 수 있고; Al은 Fe, Li, Cr, Mn 또는 V로서 대체될 수 있고; OH는 F로서 대체될 수 있다. 상기와 같은 구성 성분은 서로 다른 독성 구성 성분을 가둘(trap) 수 있다. 상기와 같은 방법에서 슬랙 내에서 예를 들어 Cd, Zn, Pb와 같은 일부 중금속을 포함하는 것이 가능하고, 상기 중금속들은 최초에 잔여물 내에 존재했고, 그리고 이로 인하여 처리를 위하여 동일한 안전성을 가지도록 한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 두 번째 및 세 번째 실시 형태에서, 도관 수단(570) 및 적당한 펌프 수단(도시되지 않음)은 잔여물 2(R2)가 저장소(550)로부터 혼합 챔버(820)에게 유입되는 것을 가능하도록 한다. 혼합 챔버(820)에서, 잔여물 2(R2)는 첨가물과 혼합될 수 있고, 이는 적당한 변형을 가하여 잔여물 1(R1)을 위하여 기술되었던 방법과 유사한 방법으로, 선택적으로 저장소(250)로부터의 잔여물 1(R1)에 첨가하는 것과 유사한 방법으로 혼합된다. 도관 수단(570) 및 도관(825)은 각각 적당한 밸브(828, 528)를 포함하여, 혼합 장치(820)로 잔여물 1(R1) 및 잔여물 2(R2)의 흐름을 제어하고, 그에 의하여 내부에 유입되는 잔여물 1(R1) 및 잔여물 2(R2)의 상대적인 양을 제어 가능하도록 할 수 있다. 대안으로, 도관 수단(570)은 대신 저장소(250)에 연결되어 혼합 챔버(820) 또는 낱알 수단(850)에게 진행하기 전에 잔여물 1(R1)과 혼합되고, 그리고 밸브 수단(528)이 다음 단계를 내부로 유입되는 잔여물 2(R2)의 양 또는 비율을 제어하기 위하여 사용될 수 있다. 대안으로, 간접 공급 시스템(800)은 잔여물 2(R2)가 직접적으로 첨가물과 혼합되고 그리고 다음으로 잔여물 1(R1)과 분리되어 처리 챔버(10)로 유입되는 것이 가능하도록 형성될 수 있다. 위와 같은 목적을 위하여 도관(570)은 분리된 혼합 챔버에 직접적으로 연결될 수 있고, 혼합 챔버와 소통되는 추가적인 저장소를 가지고, 그리고 적당한 변형을 가하여 잔여물 1(R1)을 위하여 기술된 혼합 챔버와 유사하지만 분리된 낱알 수단 및 적당한 수송 수단에게 직접적으로 연결될 수 있다.
어떤 경우라도, 간접 공급 시스템(800)은 동일한 방법으로 그리고 전형적으로 정규의 쓰레기와 함께 상부 끝 부분을 경유하여 처리 챔버(10) 내부로 공급될 수 있는 낱알들을 제공한다. 낱알들이 처리 챔버(10)의 증가시키는 온도 영역을 통하여 하강함에 따라, 낱알들은 이에 대응하여 가열된다. 그러나, 각각의 낱알들 내부의 온도는 표면의 온도와 서로 다르다. 낱알들이 보다 크면 클수록 낱알의 중앙과 표면 사이의 온도 차이는 더욱 커진다. 유사하게, 낱알 물질의 온도 전도성이 작으면 작을수록 낱알의 중앙과 표면 사이의 온도 차이는 더욱 커진다. 또한 주어진 물질을 위하여, 그들의 다공성이 커지면 커질수록, 유효 열 전도성을 더욱 낮아진다.
예를 들어, 목재의 열 성질(습기(humidity)로 공지된)을 가지는 물질에 대하여, 표면 온도에 도달하기 위한 물질의 구형(반지름(r)은 인치로 표현된다)의 온도의 중앙을 위하여 필요한 시간으로서 시간(t)은 특별한 외부 온도 및 펠렛의 물리적 특성에 대하여 아래와 같은 근사 방정식에 의하여 결정될 수 있다[Hazardous Waste and Solid Waste. Edited by David H.F. Liu, Bela G. Liptak. 2000. Lewis Publishers]:
t ≒ 0.5*r2.
위와 같은 방법으로, 상기 방정식은 목재 유사 물질을 위하여 약 한시간이 3인치 직경 펠렛의 중심이 표면 온도에 도달하기 위하여 필요하다. (t) 및 (r) 사이에도 유사한 관계식이 다른 물질들을 위하여 또한 이론적으로 및/또는 실험적으로 유도될 수 있다.
위와 같은 방식으로, 만약 간접 공급 시스템(800)에 의하여 제공된 낱알들이 충분히 크고 그리고 또한 낮은 열전도성을 가진다면(만약 낱알들이 다공성이라면 이와 관련하여 도움이 된다), 잔여물 내에 있는 독성 구성 성분의 몇몇은 낱알들 내부에서 상대적으로 처리되지 않는 상태로 존재할 수 있는 한편 상기 구성 성분들은 처리 챔버(10)의 보다 뜨거운 부분에게로 하강한다. 동시에, 상대적으로 유기 물질의 작은 입자들(쓰레기 내에 존재할 수 있거나 또는 대안으로 잔여물의 재생을 도울 목적으로 쓰레기에게 첨가될 수 있다)은 이미 언급한 것처럼 챔버(10)의 동일한 수준에서 융해될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 휘발성 구성 성분이 큰 낱알들의 내부 부분으로부터 방출되는 경우, 상기 구성 성분들은 낱알들 또는 융해된 상태에 있는 무기물 입자들, 심지어는 동일한 큰 낱알의 뜨겁거나 또는 융해된 물질과 구성 성분들의 표면에서 접촉을 만드는 것이 가능하고, 그리고 이로 인하여 휘발성 물질은 이후 흡수되거나 및/또는 흡착될 수 있고, 그리고 접촉 상태에 있는 물질과 반응할 수 있다. 이와 같은 방식으로, 실질적인 낱알의 크기 및 구성 성분은 잔여물의 재생을 위한 중요한 매개변수가 될 수 있고, 그리고 이러한 매개 변수들은 각각의 처리 챔버(10)의 형태를 위하여 최적화가 될 수 있고, 상기 최적화는 전형적으로 처리 챔버(10) 내에서의 잔류 시간에 의존하다. 따라서, 다공성 낱알을 형성하고 그리고 낱알들의 구성 성분 및 구조를 제어하여 낱알들의 표면에서 그 자체로서 휘발성 독성 구성 요소를 가둘 수 있는 그러한 구성 성분을 제공하는 것이 유리하다.
세 개의 예시된 실시 형태의 각각에서, 잔여물 2(R2)의 일부 양은 가스 클리닝 시스템 내에서 축적이 될 수 있고, 그리고 시스템에서 처리될 수 없거나 또는 무한하게 재생된다. 이것은 굴뚝(600) 내에서 독성 구성 성분의 법적으로 수용 가능한 수준을 초과하게 만들고, 그리고 이와 같은 잔여물(R2)은 처리 챔버(10)에게 입력되는 쓰레기의 구성 요소가 "보다 깨끗하도록(claeaner)", 즉 보다 적은 중금속, 명소 및 황 등을 가지도록 될 때까지 특별한 저장소에 위치할 수 있다.
잔여물 2(R2)는 전형적으로 매립지에서 정상적으로 처리되기에 적당하지 않는 중금속, 다이옥신 및 다른 물질들을 포함하는 많은 금속으로부터 Ca(OH)2, CaCl2, CaSO4, CaCO3, NaOH, NaCl, Na2SO4, 금속 산화물들, 수산화물 및/또는 황화물들을 포함한다. 이와 같은 물질의 잔여물의 부피는 위에서 기술된 것처럼 처리 챔버(10)의 보다 뜨거운 부분으로 잔여물 2를 되돌려 보내서 재생하는 방법으로 본 발명의 시스템을 사용하여 현저하게 감소될 수 있다. 일반적으로 이와 같은 물질은 처리 챔버(10)의 상부 부분에서 나타나는 상대적으로 낮은 온도 즉 약 200℃에서 반응하여 필요하지 않은 HCl 및 다른 생성물을 만든다.
그러나, 본 발명에서와 같이 처리 챔버(10)의 보다 뜨거운 부분으로 유입되는 경우, 이와 같은 물질은 화합물 원소로 분해되고, 그리고 많은 금속들이 전형적으로 고체 용액으로서 유리화된 슬랙 내로 삽입되고, 그리고 이로 인하여 처리를 위하여 안전한 상태로 될 수 있다. 서로 다른 물질들이 유리질(glasses)(유리화된 슬랙과 같은) 내에 다양한 비율로 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 유리질은 다음과 같은 것들을 포함할 수 있다: Hg(<0.1%); S, Cl, As, Se(특별한 유리질을 위하여 1%이상) 그리고 금속 산화물들: Cr, Ni, Mn, Co, Mo(3-5%); Ti, Cu, F, La, Ce, Cd, Th, Bi, Zr(5-15%); Li, B, Na, Mg, K, Ca, Fe, Zn, Rb, Cs, Sr, Ba, U(15-25%); Al, Si, P, Pb(25%이상).
이와 같은 방법으로, 다른 것들 중에 잔여물 2에 포함된 Cd, Zn, Cl, S, Hg, Pb와 같은 휘발성 구성 성분은 적어도 몇가지 측정에서 슬랙 내에 포함될 수 있고, 그리고 이로 인하여 잔여물 2를 처리 챔버(10)의 보다 뜨거운 하부 부분(17)에게 직접적으로 제공하는 것에 의하여 플라즈마 쓰레기 변환 설비(100)에 의하여 제공된 최종적인 잔여물로부터 제거될 수 있다. 슬랙을 경유하여 잔여물 2로부터 효과적으로 제거될 수 있는 이와 같은 금속의 양은 이로 인하여 해당하는 화학적 원소가 슬랙 구성 요소 내에 포함될 수 있는 가능성, 그리고 플라즈마 쓰레기 변환 설비(100)에 의하여 생산된 슬랙의 상대적인 양에 의존할 것이다. 이와 같은 방식으로, 이러한 금속이 잔여물 2로부터 제거될 수 있는 양에는 한계가 존재하고, 그리고 이로 인하여 잔여물 2가 처리 챔버(10)로 유입되는 시간에 이러한 금속들이 플라즈마 쓰레기 변환 설비(100) 내에서 끝없이 재생되는 것을 방지하기 위하여 이러한 금속들이 늦추어지고 그리고 함께 중지되는 양에 대한 한계가 할 수 있다.
더욱이 그리고 잔여물 1(R1)과는 달리, 잔여물 2(R2)는 정상 환경에서 충분히 재생될 수 없다. 이것에 대한 주요 이유는 CaSO4 및 Na2SO4와 같은 화합물은 처리 챔버(10)의 높은 온도 영역에서 다시 황 산화물을 형성하고, 상기 산화물은 가스 클리닝 시스템(500)에서 다시 CaSO4 및 Na2SO4로 간단하게 변화된다. 이와 같은 방법에 의하여 잔여물 2(R2)의 이러한 구성 성분은 재생 처리 과정에 의하여 효과적으로 제거되지 않고, 그리고 예를 들어 수송 수단(590)과 같은 서로 다른 수단에 의하여 처리되어야 한다. 이와 같은 방법으로, 다시 때때로 처리 챔버(10)에 대한 잔여물 2(R2)의 유입은 이러한 물질이 플라즈마 쓰레기 변환 설비(100) 내에서 끝없이 재생되는 것을 방지하기 위하여 속도가 늦추어지거나 또는 함께 중지된다.
이미 언급한 것처럼, 잔여물 2(R2)는 또한 다이옥신을 포함할 수 있고, 이는 특별히 만약 처리 챔버(10)에 의하여 처리되어야할 최초의 쓰레기가 PVC를 포함하는 경우에 그러하다. 상기 다이옥신은 특별한 방법에 의하여 정상적으로 처리되어야할 위험한 물질이고, 위와 같은 처리를 위하여 높은 비용을 필요로 한다.
본 발명에서, 다이옥신을 포함하여 잔여물을 처리하는 생산물의 하나는 HCl이고, 상기 HCl은 주로 가스 클리닝 시스템에 의하여 주로 차단되지만, 그러나 그것의 일부는 전형적으로 굴뚝(600)을 통하여 대개로 배출되는 것이 허용된다. 그러나, 상기와 같은 그리고 다른 배출에 대하여는 법적 그리고 안정성 면에서 제한이 존재하고, 그러한 제한은 계속적으로 감시되어야 한다. 예를 들어, EU 그리고 독일에서 규정된 것과 같은 많은 국제 표준에 따르면, HCl 배출을 위한 제한(24시간 내에 평균 최대치, 건조 기준, 11% O2)은 세제곱 미터당 10 mg이 되고, 그리고 SO2에 대하여 상기 제한은 세제곱 미터당 50 mg이 된다. HCl의 수준(그리고 다른 오염 물질)은 적당한 센서(650)에 의하여 굴뚝(600)에서 측정될 수 있고, 그리고 이와 같은 매개 변수는 챔버에 대한 잔여물 2의 적당한 공급 속도를 결정하기 위하여 제어 매개 변수로 사용될 수 있다. 예를 들어, 만약 센서(650)에 의하여 측정된 HCl의 수준이 어떤 미리 결정된 문턱 값을 초과한다면, 이것은 처리 챔버(10) 내에서 처리되어야 할 잔여물 2(R2)가 너무 많다는 것을 지시할 수 있고, 그리고 이로 인하여 잔여물 2(R2)의 흐름의 재생 속도가 감소되거나 또는 함께 중지될 수 있고, 이러한 상태는 HCl 및/또는 SO2(또는 다른 독성 구성 성분)의 수준이 다시 허용 가능한 제한 범위 내로 될 때까지 계속된다. 물론, 만약 염소 및/또는 황(또는 독성 화합물을 형성하는 다른 원소)의 수준이 여전히 낮아지지 않는다면, 이것은 공급(20)을 통하여 유입된 쓰레기가 높은 수준의 HCl을 포함하고, 그리고 다른 교정 동작이 필요하다는 것을 의미한다.
잔여물 2(R2)의 흐름 속도를 제어하기 위하여, 밸브 수단(560)(첫 번째 및 두 번째 실시 형태에서) 및 밸브 수단(528)(두 번째 및 세 번째 실시 형태에서)은 유리하게 상기 제어 장치(150)와 같은 적당한 제어 장치에게 작동 가능하도록 연결된다. 상기 제어 장치(150)는 또한 적절하게 이미 기술된 것처럼 처리 챔버(10)의 다른 구성 성분뿐만 아니라 센서(650)에게 작동 가능하도록 연결된다.
본 발명의 주요 이점-그리고 진실로 목적-의 하나는 잔여물의 재생에 의하여 유리화된 슬랙 내부로 아래의 중금속(Cd, Zn, Pb, Cu, Tl, Hg, Sb, As, Cr, Mn, Ni, V 및 다른 것들), 비금속 Cl, S, P, F(서로 다른 화합물 내에 존재하는)를 유입하는 것이다. 이와 같은 화학 원소는 잔여물 내에서 서로 다른 구성 성분 내에서 발견될 수 있고, 예를 들어 도 2(a), 2(b), 3(a) 또는 3(b)에서 제시된 것과 같은 설비(1)의 특정한 기술적 장치에 의존한다. 이러한 구성 성분의 일부는 낮은 끓는점을 가지거나 또는 낮은 온도에서 화학적으로 파괴된다(예를 들어, Hg 356.7℃, HgCl2 301.8℃, AsCl3 130℃; HgO 400℃ 파괴되고, Cd(OH)2 300℃에서 파괴된다). 다른 구성 성분은 보다 높은 끓는점을 가지거나 또는 화학적으로 보다 높은 온도에서 파괴된다(예를 들어, As 615 ℃, As4S4 534℃, Pb 1745℃, PbCl2 953℃, PbS 1114℃, PbO 1516℃, NiCl2 970℃, CuO 1026℃(파괴온도), ZnCl2 732℃, Zn 906℃, Cd 765.5℃, CdCl2 964℃, CdO 900℃). 두 번째 및 세 번째 실시 형태에서, 슬랙은 처리 챔버(10) 내부에 유입된 낱알 또는 펠렛에 의하여 제공된다.
그러나, 그리고 선택적으로 본 발명의 첫 번째, 두 번째 또는 세 번째 실시 형태에 따른 시스템(900)은 처리 챔버(10) 내부에 추가로 플라즈마 쓰레기 변환 설비(100)에 의하여 형성된 슬랙의 적어도 일부를, 그리고 마찬가지로 가능하다면 첨가물을 직접적으로 재생하기 위한 슬랙 재생 시스템(990)을 추가로 포함한다. 상기 슬랙 재생 시스템은 상기 슬랙의 적어도 일부를 슬랙 입자로 변환하기 위한 적당한 낱알 또는 다른 변환 수단, 그리고 상기 슬랙 입자의 적어도 일부를 상기 적어도 하나의 처리 챔버의 보다 차가운 부분 내에 포함된 적당한 입구로 운송하기 위한 수단을 포함한다.
슬랙의 재생은 처리 챔버(10) 내부에서 보다 좋은 열 분포를 돕고, 그리고 또한 쓰레기 그 자체에서 휘발성 구성 성분을 가두고(trapping) 및/또는 재생되는 잔여물을 위한 열 분포에 도움을 준다. 많은 양의 슬랙이 처리 챔버(10)에 의하여 생산되는 경우 상기 슬랙의 일부는 재생되는 한편, 나머지 슬랙은 고객(63)에게 팔릴 수 있다. 이리하여, 그리고 도 4 및 7, 5 및 8, 그리고 6 및 9를 참조하면, 첫 번째, 두 번째 그리고 세 번째 실시 형태 각각을 위한 슬랙 재생 시스템(990)은 수집 저장소(60)에 작동 가능하도록 연결되고 그리고 수집 저장소(60)로부터 슬랙의 적어도 일부를 낱알 형태로 되거나 아니면 적당한 크기의 입자로 변화된 상태로 처리 챔버(10)의 꼭대기로 수송하기 위하여 적합하게 만들어진 적당한 도관(995)을 포함하고, 이는 이미 기술된 두 번째 및 세 번째 실시 형태에 대하여 적당한 변형을 가하여 생산되고 그리고 수송되는 낱알과 유사한 방법으로 이루어진다. 선택적으로, 슬랙 재생 시스템(990)은 도관(995) 및 수집 저장소(60)에 작동 가능하도록 연결된 혼합 챔버(996)를 포함할 수 있고, 상기에서 첨가물이 외부 공급원(997)으로부터 첨가되어, 앞에서와 마찬가지로 슬랙 및 낱알 형태로 된 이후 혼합물과 혼합이 된다. 선택적으로, 슬랙 재생 시스템은 제어 장치(150)를 통하여 제어될 수 있다.
슬랙 재생 시스템(990)에 의하여 재생된 슬랙 낱알 또는 입자의 부피 Vr 및 표면적 Fr은 유리하게 아래의 표준에 따라 제어될 수 있고, 상기에서 적절하게 슬랙 낱알 및 입자의 부피 Vr 및 표면적 Fr은 아래의 조건을 만족하도록 선택될 수 있다:
Vr/Fr<Vg/Fg,
상기에서 Vg는 부피가 되고 그리고 Fg는 간접 재생 시스템(800)에 의하여 생산된 낱알 또는 입자의 표면적이 된다. 슬랙 낱알 또는 입자는 선택적으로 다른 쓰레기 처리 설비로부터 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 슬랙 재생 시스템이 플라즈마 형태 쓰레기 변환 또는 처리 장치의 통합된 형태로서 가장 잘 결합이 되는 한편, 본 발명의 잔여물 재생 시스템은 또한 각각의 환경에 따라 현존하는 플라즈마 토치 쓰레기 처리 장치에 대하여 갱신이 가능하다.
본 발명에 따른 잔여물 재생 시스템은 플라즈마-토치 기초 쓰레기 처리 설비의 내용에서 기술되고 그리고 특별히 그들을 위하여 그들에 의하여 적합하게 만들어지는 한편, 잔여물 재생 시스템은 또한 적어도 하나의 가스 출구 수단 및 또한 내부에 수용된 무기물 쓰레기가 융해된 슬랙으로 변화되는 것이 가능하도록 하기 위하여 적어도 충분한 조건이 되는 상기 챔버의 하부 부분 내에서 높은 온도 영역을 제공하기에 적합하게 만들어진 높은 온도 재생 수단을 포함하는 임의의 형태의 쓰레기 처리 설비와 관련된다. 이리하여, 본 발명은 또한 비-플라즈마 토치 기초 쓰레기 처리 설비에 대하여 적용 가능하다. 상기 설비는 예를 들어 처리 설비를 포함하고, 설비 내에서 예를 들어 도시 생활 쓰레기, 오물 쓰레기, 첨가 코크(plus coke) 또는 석탄이 이들의 꼭대기 끝 부분을 경유하여 처리 챔버에게 공급되고, 그리고 산소가 챔버의 하부 끝 부분을 경유하여 제공되며, 무기물 쓰레기를 융해된 슬랙으로 변환하기에 충분한 강렬한 열을 제공한다. 다른 실시 예는 상기 형태의 처리 설비를 포함하고, 상기 처리 설비 내에 MSW가 그들의 상부 끝 부분을 경유하여 처리 챔버에게 공급되고, 그리고 뜨거운 공기, 미리 가열된 산소 및 연료 가스가 챔버의 하부 끝 부분을 통하여 제공되고, 무기물 쓰레기를 융해된 슬랙으로 변환하기에 충분한 강렬한 열을 제공한다. 이와 같은 설비에서, 잔여물을 포함하는 생산물 및 쓰레기 가스는 하나 또는 그 이상의 가스 출구를 경유하여 처리 챔버를 벗어난다.
위의 상세한 설명에서 본 발명의 단지 몇 가지 특정한 실시 형태가 상세하게 설명되었지만, 이 분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자에게는 본 발명은 위와 같은 특정 실시 예에 제한되지 않고 그리고 형태 및 상세한 사항에서 다른 변형이 본 명세서에서 기술된 범위 및 사상을 벗어나지 않고 가능한 것으로 이해될 것이다.


Claims (62)

  1. 쓰레기 처리 설비에서 형성된 잔여물의 일부 또는 전부를 재생하기 위한 잔여물 재생 시스템에 있어서,
    상기 쓰레기 처리 설비는,
    쓰레기 기둥을 수용하기에 적합하게 만들어진 하나 또는 그 이상의 쓰레기 처리 챔버를 가지고, 그리고 상기 챔버는 상기 쓰레기는 하류 방향으로 상기 챔버를 통하여 이동하는 것이 가능하도록 만들어지고, 그리고 상기 챔버는 하나 또는 그 이상의 상류 가스 출구 수단을 가지고 그리고 추가로 상기 챔버의 하류 부분에서 높은 온도 융해 영역 및 상대적으로 보다 더 차가운 상류 가스화 영역을 제공하는 높은 온도 발생 수단을 가지고, 융해 영역에서의 온도가 실질적으로 내부에 있는 모든 무기물 쓰레기가 융해된 금속 및 슬랙 중 하나로 융해될만큼 높으며, 상류 가스화 영역의 온도가 상기 쓰레기 기둥 내에서 유기 쓰레기의 가스화가 일어날 만큼 높고;
    하나 또는 그 이상의 쓰레기 처리 챔버가 작동 가능하도록 연결된 하나 또는 그 이상의 후처리 수단을 가지고, 상기 후처리 수단은 상류 가스 출구 수단을 통해 후처리 수단으로 흐르는 가스로부터 상기 후처리 수단 내에서 추출되거나 침전되는 상기 잔여물이 하나 또는 그 이상의 상기 쓰레기 처리 챔버의 작동 과정에서 상기 후처리 수단으로부터 수집되는 것을 가능하도록 하는 상기 잔여물 재생 시스템을 포함하고;
    상기 잔여물 재생 시스템은 상기 후처리 수단으로부터 상기 잔여물의 일정 부분을 상기 처리 챔버의 더 뜨거운 하부 부분 내부로 유입하여 상기 시스템의 작동 과정에서 상기 잔여물의 일부 또는 전부의 상기 일정 부분이 상기 높은 온도 발생 수단에 의하여 제공된 상기 높은 온도 융해 영역에 직접적으로 노출되도록 하기에 적합하게 만들어진 것을 특징으로 하는 잔여물 재생 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 재생 시스템은 상기 후처리 수단이 작동 가능하도록 연결되고 잔여물의 일부 또는 전부를 수집하기에 적합하도록 만들어진 하나 또는 그 이상의 수집 저장소를 포함하는 잔여물 재생 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 잔여물은 적어도 두 가지 형태의 잔여물을 포함하고, 상기 두 가지 형태는 적어도 화학적 성질에 의하여 다른 것과 구별되고, 그리고 상기 후처리 수단에 의하여 독립적으로 수집이 가능한 잔여물 1(R1) 및 잔여물 2(R2)를 포함하고, 그리고 상기 시스템은 상기 잔여물 1(R1) 및 잔여물 2(R2) 중의 하나 또는 다른 것을 독립적으로 수집하기 위한 하나 또는 그 이상의 상기 수집 저장소를 포함하는 것을 특징으로 하는 잔여물 재생 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 재생 시스템은 상기 하나 또는 그 이상의 수집 저장소와 하나 또는 그 이상의 처리 챔버의 하부 부분 사이에 소통을 제공하기 위한 도관 수단을 포함하고, 상기 도관 수단은 상기 잔여물을 상기 시스템의 작동 과정에서 상기 처리 챔버의 뜨거운 하부 부분에 노출시키기 위하여 상기 잔여물을 하나 또는 그 이상의 수집 저장소로부터 상기 하나 또는 그 이상의 처리 챔버의 상기 하부 부분으로 수송하기에 적합하게 만들어진 것을 특징으로 하는 잔여물 재생 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 시스템은 추가적으로 상기 도관 수단을 통하여 상기 잔여물의 수송을 돕기 위하여 상기 하나 또는 그 이상의 수집 저장소가 작동 가능하도록 연결된 수송 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 잔여물 재생 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 수송 수단은 상기 잔여물의 수송을 위하여 유동 매개체를 포함하는 잔여물 재생 시스템.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 시스템은 추가적으로 도관 수단을 통하여 상기 잔여물의 수송을 돕기 위하여 상기 하나 또는 그 이상의 수집 저장소가 작동 가능하도록 연결된 기계적 수송 수단을 포함하는 잔여물 재생 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 수송 수단은 상기 잔여물을 수송하기 위한 펌프인 것을 특징으로 하는 잔여물 재생 시스템.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 도관 수단은 상기 처리 챔버의 상기 하부 부분에 작동 가능하도록 연결된 하나 또는 그 이상의 출구를 포함하는 잔여물 재생 시스템.
  10. 청구항 4에 있어서,
    상기 도관 수단은 상기 도관 수단을 통하여 상기 잔여물의 일부 또는 전부의 흐름이 선택적으로 방지되거나 또는 허용될 수 있도록 하는 것을 가능하도록 작동할 수 있는 하나 또는 그 이상의 밸브를 포함하는 잔여물 재생 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 밸브는 제어 시스템에 제어 가능하도록 연결된 것을 특징으로 하는 잔여물 재생 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제어 시스템은 추가로 상기 후처리 수단 내에 포함된 하나 또는 그 이상의 센서에 작동 가능하도록 연결되고 그리고 상기 센서에 의하여 미리 결정된 조건에 따라 상기 밸브의 작동을 제어하기에 적합하도록 만들어진 것을 특징으로 하는 잔여물 재생 시스템.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 재생 시스템은 혼합 장치 및 상기 혼합 장치에 첨가물을 도입하기 위한 수단을 포함하며 상기 혼합 장치는 상기 첨가물과 상기 잔여물의 일부 또는 전부를 혼합하고, 그리고 상기 첨가물은 상기 처리 챔버의 가스화 영역의 온도와 실질적으로 유사한 온도에서 열적으로 그리고 기계적으로 안정한 기질(matrix) 내에서 상기 잔여물의 일부를 부분적 또는 완전히 캡슐화하기에 적합하고, 그리고 상기 기질을 잔여물 낱알들로 낱알 형태로 만들기 위한 첫 번째 낱알 수단 및 융해 영역보다 더 차가운 상기 하나 또는 그 이상의 처리 챔버의 부분 내에 포함된 입구로 상기 잔여물 낱알을 수송하기 위한 수단을 포함하는 잔여물 재생 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 첨가물은 시멘트, 규산 나트륨, 열가소성 물질을 포함하는 유기물 화합물 및 산화물 분말, 산화물 용액, 염 분말 및 염 용액을 포함하는 무기 화합물 및 복합물(complexes) 중의 어느 하나 또는 그들의 결합으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 잔여물 재생 시스템.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 입구는 쓰레기가 하나 또는 그 이상의 처리 챔버 내부로 입력되는 것이 가능하도록 하기 위한 쓰레기 입구가 되는 것을 특징으로 하는 잔여물 재생 시스템.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 첨가물은 상기 슬랙의 일부 또는 전부를 포함하고, 그리고 추가로 상기 혼합장치 내부로 상기 슬랙의 일부 또는 전부를 유입하기 위한 도관을 포함하는 것을 특징으로 하는 잔여물 재생 시스템.
  17. 청구항 16에 있어서,
    추가로 상기 하나 또는 그 이상의 처리 챔버에 의하여 생산된 슬랙을 상기 혼합 장치에 수송하기 위한 수송 수단을 포함하는 잔여물 재생 시스템.
  18. 청구항 13에 있어서,
    상기 시스템은 추가로 상기 잔여물의 수송을 돕기 위하여 상기 혼합 장치가 작동 가능하도록 연결된 수송 수단을 포함하는 잔여물 재생 시스템.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 수송 수단은 적어도 상기 혼합 장치로 상기 잔여물을 수송하기 위한 유동 매개체를 포함하는 잔여물 재생 시스템.
  20. 청구항 13에 있어서,
    상기 시스템은 적어도 상기 혼합 장치로의 상기 잔여물의 수송을 돕기 위하여 상기 혼합 장치에 작동 가능하도록 연결된 기계적 수송 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 잔여물 재생 시스템.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 기계적 수송 수단은 상기 잔여물을 수송하기 위한 펌프를 포함하는 잔여물 재생 시스템.
  22. 청구항 13에 있어서,
    추가로 상기 혼합 장치에 대한 상기 잔여물의 일부 또는 전부의 흐름이 선택적으로 방지되거나 또는 허용될 수 있도록 작동할 수 있는 하나 또는 그 이상의 밸브를 포함하는 잔여물 재생 시스템.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 밸브는 제어 시스템에 작동 가능하도록 연결된 것을 특징으로 하는 잔여물 재생 시스템.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 제어 시스템은 상기 후처리 수단 내에 포함된 하나 또는 그 이상의 센서에 작동 가능하도록 연결되고, 상기 제어 시스템은 상기 센서에 의하여 감지된 미리 결정된 조건을 따라 상기 밸브의 작동을 제어하기에 적합하도록 만들어진 것을 특징으로 하는 잔여물 재생 시스템.
  25. 청구항 13에 있어서,
    상기 잔여물 낱알의 일부 또는 전부의 부피 Vg 및 외부 표면적 Fg는 아래의 조건
    Vg/Fg≥0.00002*H를 만족하도록 선택되고, H는 처리 챔버의 하부 부분으로부터 하부 챔버의 하부 부분까지 잔여물 낱알의 이동 거리와 상관되는 미리 결정된 선형 거리인 것을 특징으로 하는 잔여물 재생 시스템.
  26. 청구항 25에 있어서,
    상기 H는 가스 출구의 중앙으로부터 상기 하부 부분 내에 포함된 슬랙 출구 포트의 중앙까지의 취해진 수직 거리(H)를 포함하고 그리고 융해된 슬랙이 상기 처리 챔버를 벗어나도록 하는 것이 가능하도록 하기에 적합하도록 된 것을 특징으로 하는 잔여물 재생 시스템.
  27. 청구항 25에 있어서,
    H는 가스 출구의 중앙으로부터 상기 챔버의 상기 하부 부분에서 융해된 슬랙의 표면의 표면상의 수준까지 취해진 수직 거리(H')를 포함하는 잔여물 재생 시스템.
  28. 청구항 25에 있어서,
    H는 가스 출구의 중앙으로부터 플라즈마 토치가 상기 처리 챔버 내로 삽입되어 있는 처리 챔버의 하부 부분에서의 입구까지 취해진 수직 거리(H'''')를 포함하는 잔여물 재생 시스템.
  29. 청구항 25에 있어서,
    상기 처리 챔버는 하나 또는 그 이상의 플라즈마 토치를 포함하고 그리고 H는 가스 출구의 중앙으로부터 상기 하나 또는 그 이상의 플라즈마 토치의 출력 끝부분의 중앙까지 취해진 수직 거리(H''')를 포함하는 잔여물 재생 시스템.
  30. 청구항 1에 있어서,
    상기 높은 온도 발생 수단은 상기 쓰레기 처리 챔버의 하류 부분 내부로 연장되는 출구 끝부분을 포함하는 하나 또는 그 이상의 플라즈마 토치를 포함하고, 상기 하나 또는 그 이상의 플라즈마 토치는 상기 챔버의 하류 영역에서 높은 온도 융해 영역을 제공하기에 적합하도록 만들어졌으며, 온도는 실질적으로 내부에 수용된 모든 무기물 쓰레기를 융해시키는 것이 가능할 만큼 높은 것을 특징으로 하는 잔여물 재생 시스템.
  31. 청구항 1에 있어서,
    쓰레기 처리 설비 내에서 형성되어 추출된 후 차례로 냉각되고 고체화된 슬랙의 일부분 또는 전부를 위한 슬랙 재생 시스템을 추가로 포함하고, 슬랙 재생 시스템은 상기 고체화된 슬랙의 일부 또는 전부를 슬랙 입자로 변환하기 위한 변환 수단 및 상기 하나 또는 그 이상의 처리 챔버의 상대적으로 더 차가운 상류 가스화 영역 내에 위치한 입구로 상기 슬랙의 입자의 일부 또는 전부를 수송하기 위한 도관을 포함하는 잔여물 재생 시스템.
  32. 청구항 31에 있어서,
    상기 입구는 쓰레기가 상기 하나 또는 그 이상의 처리 챔버 내부로 입력되는 것을 가능하도록 하기 위한 쓰레기 입구가 되는 것을 특징으로 하는 잔여물 재생 시스템.
  33. 청구항 31에 있어서,
    추가로 첨가물을 상기 변환 수단 내부로 유입하기 위한 도관을 포함하는 잔여물 재생 시스템.
  34. 청구항 31에 있어서,
    상기 슬랙의 일부 또는 전부의 부피 Vr 및 표면적 Fr은 아래의 조건,
    Vr/Fr<Vg/Fg가 만족하도록 선택되고, Vg는 부피를 나타내고 그리고 Fg는 상기 재생 시스템에 의하여 제공된 잔여물 낱알의 외부 표면적을 나타내는 것을
    특징으로 하는 잔여물 재생 시스템.
  35. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬랙의 일부 또는 전부는 상기 처리 챔버로부터 제거되고 그리고 이후 고체화되어 융합되는 슬랙을 제공하기 위하여 냉각되는 것을 특징으로 하는 잔여물 재생 시스템.
  36. 청구항 1에 있어서,
    상기 높은 온도 발생 수단에 의하여 제공된 상기 융해 영역 내에서의 온도는 상기 융해 영역이 또한 유리화 영역이 될만큼 높은 것을 특징으로 하는 잔여물 재생 시스템.
  37. 청구항 36에 있어서,
    상기 슬랙의 일부 또는 전부는 처리 챔버로부터 제거될 수 있고 그리고 고체화되어 유리화된 슬랙을 제공하기 위하여 차후에 냉각되는 것을 특징으로 하는 잔여물 재생 시스템.
  38. 쓰레기 처리 설비에 있어서,
    쓰레기 기둥을 수용하고 그리고 상기 쓰레기가 하류 방향으로 챔버를 통하여 이동하는 것이 가능하도록 하기에 적합하도록 만들어진 하나 또는 그 이상의 쓰레기 처리 챔버를 포함하고, 상기 챔버는 하나 또는 그 이상의 상류 가스 출구 수단을 가지고 그리고 추가로 상기 챔버의 하류 부분에서 높은 온도 융해 영역 및 상대적으로 보다 냉각된 상류 가스화 영역을 제공하기에 적합하도록 만들어진 높은 온도 발생 수단을 가지고, 융해 영역에서의 온도는 실질적으로 내부의 모든 무기물 쓰레기가 융해된 금속 및 슬랙 중 하나로 융해될만큼 높고, 상류 가스화 영역에서의 온도는 상기 쓰레기 기둥 내 유기물 쓰레기의 가스화가 일어날 만큼 높고;
    상기 하나 또는 그 이상의 쓰레기 처리 챔버가 작동 가능하도록 연결된 하나 또는 그 이상의 후처리 수단을 포함하고, 후처리 수단은 잔여물이 상기 하나 또는 그 이상의 쓰레기 처리 챔버의 작동 과정에서 수집이 가능하도록 하기에 적합하게 만들어지고; 추가로 청구항 1 내지 청구항 37 중의 어느 하나에서 규정된 것과 같은 잔여물 재생 시스템을 포함하는 쓰레기 처리 설비.
  39. 청구항 38에 있어서,
    상기 후처리 수단은 상기 처리 챔버에 연속적으로 작동 가능하도록 연결된 후처리 버너, 에너지 이용 수단, 가스 클리닝 시스템 및 굴뚝을 포함하는 쓰레기 처리 설비.
  40. 청구항 38에 있어서,
    상기 후처리 수단은 상기 처리 챔버에 연속적으로 작동 가능하도록 연결된 후처리 버너, 연소 생산물 냉각 시스템, 가스 클리닝 시스템 및 굴뚝을 포함하는 쓰레기 처리 설비.
  41. 청구항 38에 있어서,
    상기 후처리 수단은 상기 처리 챔버에 연속적으로 작동 가능하도록 연결된 가스 클리닝 시스템, 에너지 이용 수단 및 굴뚝을 포함하고, 그리고 추가로 상기 가스 클리닝 시스템이 작동 가능하도록 연결된 쓰레기 물 처리 시스템을 포함하는 쓰레기 처리 설비.
  42. 청구항 38에 있어서,
    상기 후처리 수단은 가스 클리닝 시스템 그리고 상기 가스 클리닝 시스템이 작동 가능하도록 연결된 쓰레기 물 처리 시스템을 포함하고, 가스 클리닝 시스템은 깨끗한 연료 가스가 외부 사용자에게 흘려보내기 적합하도록 만들어진 것을 특징으로 하는 쓰레기 처리 설비.
  43. 청구항 38에 있어서,
    상기 높은 온도 발생 수단은 상기 쓰레기 처리 챔버의 하류 부분 내부로 연장되는 출구 끝부분을 포함하는 하나 또는 그 이상의 플라즈마 토치를 포함하고, 상기 하나 또는 그 이상의 플라즈마 토치는 실질적으로 내부에 수용된 모든 무기물 쓰레기가 하나의 융해된 금속 및 슬랙으로 변화되도록 하는 온도를 갖는 상기 챔버의 하류 영역에서 높은 온도 융해 영역을 제공하기에 적합하도록 만들어진 것을 특징으로 하는 쓰레기 처리 설비.
  44. 쓰레기 처리 설비 내에서 형성된 잔여물의 일부 또는 전부의 재생 방법에 있어서,
    상기 쓰레기 처리 설비는,
    쓰레기 기둥을 수용하고 그리고 상기 쓰레기가 하류 방향으로 챔버를 통하여 이동하는 것이 가능하도록 하기에 적합하도록 만들어진 하나 또는 그 이상의 쓰레기 처리 챔버를 포함하고, 상기 챔버는 하나 또는 그 이상의 상류 가스 출구 수단을 가지고 그리고 추가로 상기 챔버의 하류 부분에서 높은 온도 융해 영역 및 상대적으로 보다 냉각된 상류 가스화 영역을 제공하는 높은 온도 발생 수단을 가지고, 융해 영역에서의 온도는 실질적으로 내부의 모든 무기물 쓰레기가 융해된 금속 및 슬랙 중 하나로 융해될 만큼 높고, 상류 가스화 영역에서의 온도는 상기 쓰레기 기둥 내 유기물 쓰레기의 가스화가 가능할 만큼 높고;
    상기 하나 또는 그 이상의 쓰레기 처리 챔버가 작동 가능하도록 연결된 적어도 하나의 후처리 수단을 포함하고, 후처리 수단은 제1항의 잔여물 재생 시스템을 포함하며,
    (a) 상기 후처리 수단으로부터 상기 잔여물의 일부분 또는 전부를 수집하는 단계; 및
    (b) 상기 잔여물 재생 시스템의 작동 과정에서 상기 잔여물이 상기 높은 온도 발생 수단에 의하여 제공된 상기 높은 온도 융해 영역에 노출이 되도록 하기 위하여 상기 잔여물의 일부 또는 전부를 상기 처리 챔버의 더 뜨거운 하부 부분 내부로 유입하는 단계
    의 순서로 상기 재생 시스템을 활성화시키는 것을 포함하는 재생 방법.
  45. 청구항 44에 있어서,
    단계 (a)에서, 상기 잔여물은 상기 후처리 수단이 작동 가능하도록 연결된 하나 또는 그 이상의 수집 저장소에서 수집되는 것을 특징으로 하는 재생 방법.
  46. 청구항 45에 있어서,
    상기 잔여물은 적어도 화학적 성질이 서로 다른 잔여물 1(R1) 및 잔여물 2(R2)를 포함하는 적어도 두 가지 형태의 잔여물을 포함하고, 이 두 잔여물은 상기 후처리 수단에 의하여 독립적으로 수집이 가능하며, 제44항의 방법의 단계(a)에서 잔여물 1(R1) 및 잔여물 2(R2)는 서로 다른 수집 저장소에서 독립적으로 수집되는 것을 특징으로 하는 재생 방법.
  47. 청구항 45에 있어서,
    제44항의 방법의 단계 (b)에서 상기 잔여물은 상기 시스템의 작동 과정에서 상기 잔여물을 높은 온도 융해 영역으로의 직접적 노출을 위하여 상기 하나 또는 그 이상의 수집 저장소로부터 상기 하나 또는 그 이상의 처리 챔버의 하부 부분까지 수송하는 것을 특징으로 하는 재생 방법.
  48. 청구항 45에 있어서,
    제44항의 방법의 단계 (b)에서 첨가물이 상기 잔여물의 일부 또는 전부와 혼합되고, 그리고 상기 첨가물은 높은 온도 융해 영역의 온도보다 실질적으로 더 낮은 온도에서 기계적으로 그리고 열적으로 안정된 기질 내에서 상기 잔여물을 부분적으로 또는 전체적으로 캡슐화하기에 적합하도록 만들어지고, 상기 기질은 잔여물 낱알들로 낱알 형태로 되고, 그리고 상기 잔여물 낱알은 상기 하나 또는 그 이상의 처리 챔버 내부로의 유입을 위하여 상기 하나 또는 그 이상의 처리 챔버의 상대적으로 차가운 상류 가스화 영역 내에 포함된 입구로 수송되는 것을 특징으로 하는 재생 방법.
  49. 청구항 48에 있어서,
    상기 잔여물 낱알의 일부분 또는 전부의 부피 Vg 및 외부 표면적 Fg은 아래의 조건,
    Vg/Fg≥0.00002*H가 만족되도록 선택되고, H는 처리 챔버의 하부 부분으로부터 하부 챔버의 하부 부분까지 잔여물 낱알의 이동 거리와 상관되는 미리 결정된 선형 거리인 것을 특징으로 하는 재생 방법.
  50. 청구항 49에 있어서,
    상기 H는 가스 출구의 중앙으로부터 상기 하부 부분 내에 포함된 슬랙 출구 포트의 중앙까지의 취해진 수직 거리(H)를 포함하고 그리고 융해된 슬랙이 상기 처리 챔버를 벗어나도록 하는 것이 가능하도록 하기에 적합하도록 된 것을 특징으로 하는 재생 방법.
  51. 청구항 49에 있어서,
    H는 가스 출구의 중앙으로부터 상기 챔버의 상기 하부 부분에서 융해된 슬랙의 표면의 표면상의 수준까지 취해진 수직 거리(H')를 포함하는 재생 방법.
  52. 청구항 49에 있어서,
    H는 가스 출구의 중앙으로부터 플라즈마 토치가 상기 처리 챔버 내로 삽입되어 있는 처리 챔버의 하부 부분에서의 입구까지 취해진 수직 거리(H'''')를 포함하는 재생 방법.
  53. 청구항 49에 있어서,
    상기 처리 챔버는 하나 또는 그 이상의 플라즈마 토치를 포함하고 그리고 H는 가스 출구의 중앙으로부터 상기 하나 또는 그 이상의 플라즈마 토치의 출력 끝부분의 중앙까지 취해진 수직 거리(H''')를 포함하는 재생 방법.
  54. 청구항 44 내지 청구항 53 중의 어느 하나에 있어서,
    상기 하나 또는 그 이상의 처리 챔버 내부로의 유입을 위하여 슬랙 낱알을 상기 하나 또는 그 이상의 처리 챔버의 상대적으로 더 차가운 상류 가스화 영역 내에서 포함된 입구로 유입하는 단계 (c)를 포함하고, 상기 슬랙 낱알은 작동 과정에서 상기 처리 챔버에 의하여 제공된 슬랙의 일부 또는 전부를 낱알 형태로 만드는 것에 의하여 생산되는 것을 특징으로 하는 재생 방법.
  55. 청구항 54에 있어서,
    상기 슬랙의 낱알의 일부분 또는 전부의 부피 Vr 및 표면적 Fr은 아래의 조건,
    Vr/Fr<Vg/Fg를 만족하도록 선택되고, Vg는 부피를 나타내고 Fg는 단계 (b)에서 제공된 잔여물 낱알의 외부 표면적이 되는 것을 특징으로 하는 재생 방법.
  56. 청구항 54에 있어서,
    잔여물의 구성 성분 중 일부 또는 전부는 슬랙 내부로 유입되고, 상기 슬랙은 이후 잔여물 재생 시스템으로부터 제거되고 그리고 상기 구성 성분을 내부에 가두기 위하여 차후에 냉각되고 그리고 고체화되는 것을 특징으로 하는 재생 방법.
  57. 청구항 56에 있어서,
    상기 구성 성분은 원소 또는 화합물의 형태로서 Cd, Zn, Pb, Cu, Tl, Hg, Sb, As, Cr, Mn, Ni, V, Cl, S, P, F 중의 하나 또는 그 이상을 포함하는 재생 방법.
  58. 청구항 56에 있어서,
    높은 온도 융해 영역 내에서의 온도는 상기 슬랙이 유리화가 되도록 하는 온도인 것을 특징으로 하는 재생 방법.
  59. 청구항 54에 있어서,
    잔여물의 구성 성분은 상기 슬랙을 가진 고체 용액을 형성하고, 상기 슬랙은 잔여물 재생 시스템으로부터 차후에 제거되고 그리고 유리화된 슬랙을 형성하기 위하여 차후에 냉각되고 고체화되는 것을 특징으로 하는 재생 방법.
  60. 청구항 59에 있어서,
    상기 구성 성분은 Hg, S, Cl, As, Se, 및 Cr, Ni, Mn, Co, Mo; Ti, Cu, F, La, Ce, Cd, Th, Bi, Zr; Li, B, Na, Mg, K, Ca, Fe, Zn, Rb, Cs, Sr, Be, U; Al, Si, P, Pb 의 금속 산화물 중 하나 또는 그 이상을 포함하는 재생 방법.
  61. 삭제
  62. 삭제
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