KR101031177B1 - 화력발전소의 보텀에쉬 재처리방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화력발전소의 보텀에쉬 재처리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화력발전소에서 유연탄의 연소시 불완전연소에 의한 부산물인 보텀에쉬(bottom ash)를 완전 연소 처리하여 미연소입자가 전혀 섞이지 않은 순수 에쉬로 재처리함으로써 보텀에쉬의 재활용이 가능하도록 구성되는 화력발전소의 보텀에쉬 재처리방법을 제공함에 그 목적이 있다.
그리고, 상기와 같이 구성되는 본 발명은 보텀에쉬를 간단하고도 경제적으로 순수 에쉬로 재처리함으로써 폐기물로 취급하던 보텀에쉬를 100% 재활용이 가능한 순수에쉬로의 전환이 가능하고, 보텀에쉬에 의한 환경오염을 방지할 수 있으며, 이에 따른 경제적인 부가가치를 창출할 수 있는 등의 효과를 제공하게 된다.
화력발전소, 보텀에쉬, 플라이에쉬, 미연소
Description
본 발명은 화력발전소의 보텀에쉬 재처리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화력발전소에서 유연탄의 연소시 불완전연소에 의한 부산물인 보텀에쉬(bottom ash)를 완전 연소시켜 재활용이 가능한 에쉬로 재처리하도록 구성되는 화력발전소의 보텀에쉬 재처리방법에 관한 것이다.
일반적으로, 화력발전소에서는 유연탄의 연소시 불완전연소의 부산물로서 보텀에쉬와 플라이애쉬(fly ash)와 같은 무기성의 잔류 물질이 발생되고, 보텀에쉬(bottom ash)는 연소로 내에서 소결 작용에 의해 다소 큰 입자 형태를 이루면서 연소로의 하부로 낙진되어 수집되지만, 플라이에쉬(fly ash)는 미세한 크기의 입자로 비산되면서 배기가스와 함께 연도를 통해 배출되는 과정에서 연도 상에 구비된 집진기에 의해 포집되는 특징이 있다.
이때, 미연소함량이 6% 미만인 플라이에쉬는 주로 시멘트 혼화재, 성토재, 토지 개량재, 경량 골재 등과 같이 건축자재 등으로 재활용하는 기술이 개발되어 있고, 미연소함량이 6%이상인 보텀에쉬는 노반 성토재, 포장용 기층재, 콘크리트 배합용 골재 등으로 재활용하고 있다.
그러나, 실질적으로 보텀에쉬와 플라이에쉬(fly ash)의 재활용 비율은 매우 낮은 편이고, 특히 보텀에쉬는 미연소함량이 다량 포함되어 있어 미연소입자를 중심으로 입자들이 엉기면서 입자의 크기가 불균일하여 재활용이 어렵게 된다.
더욱이, 보텀에쉬는 재활용되어 어떤 구조물을 이루는 경우 다량함유된 미연소입자가 수화팽창에 의해 구조물의 손상을 야기하면서 때로는 부분적인 융기 현상을 초래하게 된다.
또한, 보텀에쉬는 다량 함유된 미연소입자가 지하수 또는 우수 등과 같은 수분과 접촉되면 강알칼리성 침출수 등을 생성함으로써 수질 오염 등과 같은 환경오염을 유발할 수 있다.
특히, 보텀에쉬를 재활용하여 아파트 등과 같은 건축물에 내장재로 활용될 경우 미연소입자가 공기에 혼입되면서 아토피 등과 같은 부작용을 유발하게 된다.
결국, 보텀에쉬는 다량 함유된 미연소입자에 의해 상기와 같은 문제를 초래하게 되고, 이러한 이유로 재활용이 되지 못하고 해안에 그대로 매립되는 폐기물로 처리되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제를 개선하기 위하여 안출된 것으로, 화력발전소에서 유연탄의 연소시 불완전연소에 의한 부산물인 보텀에쉬(bottom ash)를 완전 연소 처리하여 미연소입자가 전혀 섞이지 않은 순수 에쉬로 재처리함으로써 보텀에쉬의 재활용이 가능하도록 구성되는 화력발전소의 보텀에쉬 재처리방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 화력발전소의 연소로에서 배출되는 보텀에쉬를 콘베어벨트를 이용하여 공급호퍼에 수집하는 보텀에쉬 수거 및 공급단계와; 상기 공급호퍼에서 공급되는 보텀에쉬를 미분쇄기에서 200~500메시의 크기로 분쇄하는 보텀에쉬 미분쇄단계와; 상기 미분쇄기로부터 공급되는 미분말을 예열탱크에서 400~700℃의 간접열이나 열풍을 이용하여 수분을 제거하는 보텀에쉬 예열단계와; 상기 예열탱크의 미분말을 연소탱크에서 900~1,250℃의 간접열을 이용하여 4~10분간 가열하는 보텀에쉬 연소단계와; 상기 연소탱크에서 배출되는 연소미분말을 연소상태영상판독부에서 영상을 통해 정상적인 연소여부를 판독한 후, 냉각탱크 또는 예열탱크의 이송을 제어하는 완전연소 판독단계와; 연소탱크로부터 이송된 순수에쉬를 냉각송풍관을 통해 공급되는 냉각송풍기의 냉각공기를 이용하여 냉각하면서 400~700℃의 열풍을 생산하여 예열탱크로 공급하는 순수에쉬 냉각단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 화력발전소의 보텀에쉬 재처리방법을 제공하게 된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명은 보텀에쉬를 간단하고도 경제적으로 순수 에쉬로 재처리함으로써 폐기물로 취급하던 보텀에쉬를 100% 재활용이 가능한 순수에쉬로의 전환이 가능하고, 보텀에쉬에 의한 환경오염을 방지할 수 있으며, 이에 따른 경제적인 부가가치를 창출할 수 있는 등의 효과를 제공하게 된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도1은 본 발명에 따른 화력발전소의 보텀에쉬 재처리장치를 나타내는 구성도이고, 도2는 본 발명에 따른 화력발전소의 보텀에쉬 재처리방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명은 그 일 실시예에 따르면, 도1에 도시한 바와 같이 화력발전소의 연소로(1)에서 배출되는 보텀에쉬가 콘베어벨트(2)에 의해 이송되어 공급호퍼(5)에 공급되도록 구성되어 있다.
이때, 공급호퍼(5)내에 적치된 보텀에쉬는 공급호퍼의 하부에 구비된 미분쇄기(10)에서 미세한 분말로 분쇄하게 되는데, 이는 예열과정에서 탈수와 습기제거가 충분히 이루어지면서 연소과정에서 완전연소를 유도하기 위함이다.
그리고, 미분쇄기(10)에서 분쇄된 보텀에쉬의 미분말은 예열탱크(20)에 공급되어 간접열에 의해 예열이 이루어지게 되는데, 예열탱크에서는 처음 가동시 탱크의 외부에서 가해지는 열에 의해 가열되면서 그 간접열을 이용하여 미분말의 보텀 에쉬를 가열함으로써 미분말내의 수분을 제거하게 되지만 냉각탱크(40)내에서 생성되는 열풍이 열풍공급관(42)을 통해 공급되면 별도의 외부열을 공급할 필요가 없게 된다.
여기서, 예열탱크(20)에서는 내장 설치된 제1이송스크루(21)가 보텀에쉬의 미분말을 출구측으로 이송하면서 잘 섞이게 하여 미분말의 수분을 효과적으로 제거하도록 작용하게 된다.
또한, 예열탱크(20)내에서 수분이 완전 제거된 보텀에쉬의 미분말은 다시 연소탱크(30)로 이송되어 예열탱크와 같은 방식의 간접열에 의해 연소가 이루어지게 된다.
다시 말하면, 연소탱크(30)에서는 제2이송스크루(31)에 의해 예열된 미분말을 이송시키면서 잘 섞이도록 혼합하여 미연소분말 전체가 완전히 연소되도록 작용하게 된다.
그리고, 연소탱크(30)에서 완전 연소가 이루어지면서 보텀에쉬에서 순수에쉬로 재처리된 미분말은 통상적인 이송수단인 콘베어벨트 등에 의해 냉각탱크(40)로 이송되는데, 이 이송과정에서 미분말의 연소상태를 연소상태영상판독부(36)에서 판독하게 된다.
이때, 연소상태영상판독부(36)에서는 고속카메라를 이용하여 이송되는 연소미분말을 초당 30프레임(Frame)으로 캡쳐한 후, 캡쳐된 영상에서 황색의 패턴수가 16,384픽셀(Pixel)중 검은 색 성분의 데이터가 500픽셀 이하로 산출되면 정상적인 연소로 판독하여 냉각탱크(40)로 연소미분말을 이송하게 된다.
그러나, 연소상태영상판독부(36)에서는 캡쳐된 영상에서 황색의 패턴수가 16,384픽셀(Pixel)중 검은 색 성분의 데이터가 500픽셀을 초과하는 경우 연소탱크(30)의 연소미분말을 회수콘베어벨트(35)를 통해 예열탱크(20)로 다시 수거하여 예열과 연소과정을 다시 거치도록 제어하게 된다.
또한, 냉각탱크(40)에서는 냉각송풍관(51)을 통해 냉각송풍기(50)의 냉각공기가 공급되면 연소미분말을 냉각시키게 되고, 제3이송스크루(41)를 이용하여 연소미분말을 섞이도록 혼합하면서 이송하게 된다.
특히, 냉각탱크(40)에서 연소미분말을 냉각하는 과정에서 냉각공기가 연소미분말의 고열에 의해 열풍으로 변하게 되고, 이 열풍을 일정한 온도 즉 예열온도인 400~700℃에 이르면 열풍공급관(42)을 통해 예열탱크(20)에 공급하여 보텀에쉬의 미분말을 예열하는 데 사용하게 된다.
그리고, 냉각탱크(40)에서 제3이송스크루(41)에 의해 배출되는 순수에쉬는 순수에쉬배출호퍼(60)에 저장되어 있다가 차폐변(61)의 개방에 따라 외부로 배출되도록 구성되어 있다.
이상과 같이 구성되는 본 발명은 도2에 도시한 바와 같이 보텀에쉬 수거 및 공급단계(S10)와 보텀에쉬 미분쇄단계(S20), 보텀에쉬 예열단계(S30) 그리고 보텀에쉬 연소단계(S40)를 거쳐 완전연소 판독단계(S50), 순수에쉬 냉각단계(S60)로 구성되어 버텀에쉬를 순수에쉬로 재처리하게 된다.
이때, 보텀에쉬 수거 및 공급단계(S10)에서는 화력발전소의 연소로(1)에서 배출되는 보텀에쉬를 콘베어벨트(2)를 이용하여 공급호퍼(5)에 수집하는 단계이다.
그리고, 보텀에쉬 미분쇄단계(S20)에서는 공급호퍼(5)에서 공급되는 보텀에쉬를 미분쇄기(10)에서 200~500메시의 크기로 분쇄하게 되는데, 200메시 미만의 크기로 분쇄되는 경우 그 입자의 크기가 커서 예열과정에서 수분제거가 완전히 이루어지지 않으면서 연소과정에서 미연소에쉬가 발생될 수 있고, 500메시를 초과하여 분쇄되는 경우 그 입자의 크기가 너무 미세하여 제1,2,3이송스크루(21,31,41)에 의한 이송과 혼합이 원활히 이루어지지 않는 문제가 있다.
또한, 보텀에쉬 예열단계(S30)에서는 예열탱크(20)에서 400~700℃의 간접열이나 열풍을 이용하여 보텀에쉬의 미분말을 예열하는 것이 바람직하다.
특히, 보텀에쉬 연소단계(S40)에서는 연소탱크(30)에서 보텀에쉬의 미분말을 900~1,250℃의 간접열을 이용하여 4~10분간 가열함으로써 미연소에쉬를 완전 연소하도록 구성되어 있다.
그리고, 완전연소 판독단계(S50)에서는 연소상태영상판독부(36)에서 고속카메라를 이용하여 연소탱크(30)에서 냉각탱크(40)로 이송되는 과정에서 연소미분말을 초당 30프레임(Frame)으로 캡쳐한 후, 캡쳐된 영상에서 황색의 패턴수가 16,384픽셀(Pixel)중 검은 색 성분의 데이터가 500픽셀 이하로 산출되면 정상적인 연소로 판독하여 냉각탱크(40)로 연소미분말을 이송하게 되지만, 황색의 패턴수가 16,384픽셀(Pixel)중 검은 색 성분의 데이터가 500픽셀을 초과하는 경우 미연소성분이 포함된 것으로 판단하여 연소탱크(30)에서 배출된 연소미분말을 회수콘베어벨트(35)를 통해 예열탱크(20)로 다시 수거하여 예열과 연소과정을 다시 거치도록 제어하게 된다.
이때, 순수에쉬 냉각단계(S60)에서는 연소탱크(30)로부터 이송된 연소미분말을 냉각송풍관(51)을 통해 공급되는 냉각송풍기(50)의 냉각공기를 이용하여 냉각하는 단계이다.
여기서, 순수에쉬 냉각단계(S60)에서는 고온의 연소미분말(순수에쉬)을 냉각공기로 냉각하는 과정에서 냉각공기가 가열되면서 400~700℃의 열풍을 생산하게 되고, 이 열풍을 열풍공급관(42)을 통해 예열탱크(20)로 공급하여 보텀에쉬의 예열에 사용하도록 구성되어 있다.
요컨대, 본 발명에서는 화력발전소에서 유연탄의 연소시 불완전연소에 의한 부산물인 보텀에쉬(bottom ash)를 수거하여 분쇄단계를 거쳐 수분제거을 위한 예열단계와, 연소단계를 차례로 거치면서 순수에쉬로 재처리한 후, 이를 냉각하여 배출하도록 구성하는 데에 그 기술적 특징이 있다 할 것이다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 이는 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
그러므로, 본 발명의 실질적인 범위는 상술된 실시예에 의해 한정되어져서는 안되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 청구범위와 균등한 구성에 의해 정해져야 함은 당연하다.
도1은 본 발명에 따른 화력발전소의 보텀에쉬 재처리장치를 나타내는 구성도,
도2는 본 발명에 따른 화력발전소의 보텀에쉬 재처리방법을 나타내는 순서도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 연소로 10: 미분쇄기 20: 예열탱크 30: 연소탱크 40: 냉각탱크 50: 냉각송풍기 60: 순수에쉬배출호퍼
Claims (1)
- 화력발전소의 연소로(1)에서 배출되는 보텀에쉬를 콘베어벨트(2)를 이용하여 공급호퍼(5)에 수집하는 보텀에쉬 수거 및 공급단계(S10)와;상기 공급호퍼(5)에서 공급되는 보텀에쉬를 미분쇄기(10)에서 200~500메시의 크기로 분쇄하는 보텀에쉬 미분쇄단계(S20)와;상기 미분쇄기(10)로부터 공급되는 미분말을 예열탱크(20)에서 400~700℃의 간접열이나 열풍을 이용하여 수분을 제거하는 보텀에쉬 예열단계(S30)와;상기 예열탱크(20)의 미분말을 연소탱크(30)에서 900~1,250℃의 간접열을 이용하여 4~10분간 가열하는 보텀에쉬 연소단계(S40)와;상기 연소탱크(30)에서 배출되는 연소미분말을 연소상태영상판독부(36)에서 영상을 통해 정상적인 연소여부를 판독한 후, 냉각탱크(40) 또는 예열탱크(20)의 이송을 제어하는 완전연소 판독단계(S50)와;연소탱크(30)로부터 이송된 순수에쉬를 냉각송풍관(51)을 통해 공급되는 냉각송풍기(50)의 냉각공기를 이용하여 냉각하면서 400~700℃의 열풍을 생산하여 예열탱크(20)로 공급하는 순수에쉬 냉각단계(S60);로 구성되는 것을 특징으로 하는 화력발전소의 보텀에쉬 재처리방법.
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