KR101093333B1 - 유동상 소각로를 이용한 폐열 재활용 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유동상 소각로를 이용한 폐열 재활용 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유동상 소각로 내부에 폐기물 예열부를 형성하여, 반입된 폐기물을 효율적으로 소각처리하고, 소각처리하는 과정에서 발생하는 폐열로써 폐열 보일러를 구동시키되, 상기 폐열 보일러의 열매체를 물 대신 탄화수소를 이용함으로써, 종래 폐열 보일러에 비해 증기에너지효율을 획기적으로 향상시킨 것을 특징으로 하는 유동상 소각로를 이용한 폐열 재활용 시스템에 관한 것이다.
즉, 본 발명은, 폐기물을 반입하는 폐기물 반입부와; 슬러지를 반입하여 건조시키는 슬러지 건조부와, 상기 폐기물 반입부의 폐기물과; 상기 슬러지 건조부에서 배출되는 건조슬러지를 이송받아 소각하되, 그 내부에는 폐기물 예열부가 형성된 유동상 소각로와; 상기 유동사 소각로의 일측에 형성되어 소각과정에서 유실되는 유동사를 포집하여 상기 유동상 소각로로 재투입하는 유동사 순환부와; 상기 유동사 소각로의 하측에 형성되어 불연물은 분리배출하는 불연물 배출부와; 상기 유동상 소각로와 연결되어, 소각과정에서 발생되는 폐열로써 탄화수소를 가열하여 증기를 발생시키는 폐열 보일러; 로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

유동상 소각로를 이용한 폐열 재활용 시스템{Recycling system of waste heat using the fluidized incinerator}

본 발명은 유동상 소각로를 이용한 폐열 재활용 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유동상 소각로 내부에 폐기물 예열부를 형성하여, 반입된 폐기물을 효율적으로 소각처리하고, 소각처리하는 과정에서 발생하는 폐열로써 폐열 보일러를 구동시키되, 상기 폐열 보일러의 열매체를 물 대신 탄화수소를 이용함으로써, 종래 폐열 보일러에 비해 증기에너지효율을 획기적으로 향상시킨 것을 특징으로 하는 유동상 소각로를 이용한 폐열 재활용 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 유동상(流動相) 소각로는 폐기물 소각로의 한 종류로서, 다른 말로는 유동층(流動層) 소각로라 하는데, 하부에서 가스 혹은 열풍을 주입하여 불활성층을 띄우면서 상기 불활성층을 가열한 다음, 상기 불활성층의 상측에서 폐기물을 투입하여 태우는 방식의 소각로이다.

보다 구체적으로, 상기 유동상 소각로는, 원통형으로 형성된 본체의 내측 하부에 다공판이나 노즐판 등의 가스 분산판을 설치한 노(爐)를 설치하고, 그 내부에 내열성 분립체를 충전한 후, 이에 가스 혹은 열풍을 주입하게 되면, 상기 내열성 분립체는 열풍에 의해 유동하면서 가열되고, 이에 소각 대상물을 투입하게 되면, 고온으로 가열된 내열성 분립체에 의해 소각 대상물이 소각되는 구조로 되어 있으며, 상기 내열성 분립체로서는 모래를 주로 사용하며, 상기 내열성 분립체로 사용되는 모래를 유동사라 하며, 상기 유동사를 담아 열풍으로 가열시키는 노(爐)를 유동사 가열부라 한다.

상기와 같은 유동상 소각로의 구성을 좀 더 구체적으로 설명하면, 수직으로 세워진 원통형의 본체와; 상기 본체의 내측 하부에 형성되어 유동사가 충진된 유동사 가열부와; 상기 유동사 가열부에 열풍을 공급하여 유동사를 가열시키는 열풍 공급부와; 상기 본체 측면에 형성되어 폐기물이 유동사 가열부로 투입되도록 하는 폐기물 투입구와; 상기 유동사 가열부에서 이탈되어 유실되는 유동사를 포집하여 상기 유동사 가열부로 재투입하는 유동사 순환부; 로 이루어져 있다.

상기와 같은 구조로 형성되는 종래의 유동상 소각로는, 폐기물 반입부에서 이송되는 폐기물이 폐기물 투입구를 통해 유동사 가열부로 직행하는 구조로 되어 있어서 일정 소량씩 투입하여야 비로소 완전한 소각이 가능해지므로 폐기물 처리효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

한편, 상기와 같은 유동상 소각로에서 발생하는 폐열을 활용할 수 있도록 하는 폐열 활용시스템이 많이 안출되어 왔으나, 상기 폐열 활용 시스템들의 열매체는 일반적으로 물로 형성되어 있고, 상기 물은 불꽃에 의해 직접적으로 가열되는 것이 아니라 고온의 배기가스에 의해 간접가열되는 것이어서 증기로의 변화가 신속하게 이루어지지 아니하여 시간이 다소 소요된다는 단점이 있고, 이에 따라 증기에너지의 제공이 다소 미흡하여 그 활용도가 제한되는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 더욱 개선하기 위해 안출한 것으로, 유동상 소각로의 내부에 폐기물 예열부를 형성하여 폐기물 처리효율을 더욱 향상시키고, 상기 유동상 소각로에서 발생되는 고온의 배기가스가 공급되는 폐열 보일러의 열매체를 탄화수소로 형성함으로써, 종래에 비해 현저하게 높은 온도와 압력을 가진 증기에너지의 생성이 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 유동상 소각로를 이용한 폐열 재활용 시스템을 제공하고자 하는 데에 본 발명의 목적이 있다.

이하에서는 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 해결수단을 제시하고자 한다.

즉, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 기본적으로, 폐기물을 반입하는 폐기물 반입부와; 슬러지를 반입하여 건조시키는 슬러지 건조부와; 상기 폐기물 반입부의 폐기물과, 상기 슬러지 건조부에서 배출되는 건조슬러지를 이송받아 소각하되, 그 내부에는 폐기물 예열부가 형성된 유동상 소각로와; 상기 유동상 소각로의 일측에 형성되어 소각과정에서 유실되는 유동사를 포집하여 상기 유동상 소각로로 재투입하는 유동사 순환부와; 상기 유동상 소각로의 하측에 형성되어 불연물은 분리배출하는 불연물 배출부와; 상기 유동상 소각로와 연결되어, 소각과정에서 발생되는 폐열로써 탄화수소를 열매체로 하는 열매체 가열부를 가열하여 증기를 발생시키는 폐열 보일러; 로 이루어짐을 특징으로 한다.

여기서, 상기 폐기물 반입부는, 반입되는 폐기물을 보관하는 폐기물 보관부과; 상기 폐기물 보관부의 폐기물을 집어옮기는 폐기물 크레인과; 상기 폐기물 크레인에 의해 집어옮겨진 폐기물을 파쇄하는 폐기물 파쇄 및 이송호퍼와; 상기 폐기물 파쇄 및 이송호퍼에 의해 파쇄된 폐기물을 유동상 소각로에 일정량씩 이송하는 폐기물 정량공급장치 로 이루어짐을 특징으로 한다.

또한, 상기 슬러지 건조부는, 반입되는 슬러지를 저장하는 슬러지 저장호퍼와; 상기 슬러지 저장호퍼로부터 공급받은 슬러지를 건조하는 슬러지 건조기와; 상기 슬러지 건조기를 통해 슬러지를 건조하여 외부로 이송시키는 건조슬러지 이송 컨베이어와; 상기 슬러지 건조과정에서 발생하는 건조 배가스에 포함된 수분을 탈습하는 건조배가스 탈습탑과; 상기 건조배가스 탈습탑를 순환하면서 건조배가스를 냉각시켜 수분을 추출하는 탈습탑 순환수 저장조와; 상기 건조배가스 탈습탑에서 탈습탑 순환수에 의해 응축된 응축수를 배수하여 저장하는 탈습탑 배수 저장조; 로 이루어짐을 특징으로 한다.

또한, 상기 유동상 소각로는, 수직 함체 형상의 소각로 본체(32)와; 상기 소각로 본체의 내측 하부에 형성되어 폐기물을 불태우는 유동사 가열부와; 상기 소각로 본체의 측면 일측에 형성되어 유동사 가열부로 폐기물이 투입되도록 하는 폐기물 투입구와; 상기 소각로 본체의 측면 타측에 형성되어 유동사 가열부에 유동사가 투입되도록 하는 유동사 투입구; 로 이루어짐을 특징으로 한다.

또한, 상기 유동사 순환부는, 상기 유동상 소각로의 하측에 형성되어 유동사 가열부에서 이탈되는 유동사를 포집하는 유동사 포집조와; 상기 유동사 포집조의 일측에 형성되어 포집된 유동사를 유동사 투입구의 상측으로 이동시키는 유동사 순환장치와; 상기 유동사 순환장치에 의해 모여진 유동사를 유동사 공급장치에 공급하는 유동사 공급조와; 상기 유동사 공급조에서 공급되는 유동사를 유동사 투입구로 투입하는 유동사 공급장치;로 이루어짐을 특징으로 한다.

또한, 상기 불연물 배출부는, 상기 유동상 소각로의 하측에 위치하여 소각되지 아니하는 불연물을 포집하는 불연불 포집부와; 상기 불연물 포집조에 포집된 불연물을 불연물 저장조로 이송시키는 불연물 이송컨베이어와; 상기 불연물 이송 컨베이어의 일측에 형성되어 불연물을 철물과 비철물로 선별하는 자력 선별부와; 상기 자력 선별부에 의해 선별된 불연물을 분리저장하는 불연물 저장조; 로 이루어짐을 특징으로 한다.

또한, 상기 열매체 가열부는 증기분배기와 연결되어 증기를 분배시키고, 분배되는 증기는 열교환기, 증기이용수단에 공급되며, 상기 열교환기, 증기이용수단에 사용된 증기는 응축되어 탄화수소 응축탱크로 집수되며, 상기 탄화수소 응축탱크는 순환펌프를 통하여 열매체 가열부로 탄화수소를 재공급하는 구성과 연결형성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 탄화수소 응축탱크는 탄화수소 공급탱크와 공급펌프로서 연결형성됨을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명은 이하와 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째, 유동상 소각로의 내측에 투입된 폐기물이 유동상 소각로 내측의 고열에 의해 충분히 예열되면서 유동사 가열부에 이르도록 하는 폐기물 예열부를 형성하고, 아울러, 상기 유동상 소각로에 투입되는 유동사 또한 충분하게 예열된 상태로 유동사 가열부에 보충되도록 함은 물론, 상기와 같은 구성으로 이루어지는 유동상 소각로를 위시하여 그 주변장치들의 구성을 유기적으로 연결하여 줌으로써, 종래에 비해 에너지를 크게 절감할 수 있음은 물론 폐기물의 처리효율을 더욱 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 유동상 소각로에서 발생하는 고온의 배기가스를 이용하여 증기를 발생시키는 폐열 보일러의 열매체를 탄화수소로 형성함으로써, 종래 물을 열매체로 이용한 폐열 보일러에 비해 동일 공급열량 대비 매우 높은 온도와 압력의 증기를 발생시킬 수 있게 되어 종래에 비해 낮은 온도의 열로도 높은 난방효율을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 폐기물 처리 및 난방시스템 개략도
도 2는 본 발명에 의한 유동상 소각로 내부의 폐기물 예열부 상세도
도 3은 본 발명에 의한 폐열 보일러와 증기활용시설의 연결흐름도

상기와 같은 해결수단을 제시한 본 발명의 구체적인 구성을 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 폐기물을 반입하는 폐기물 반입부(10)와; 슬러지를 반입하여 건조시키는 슬러지 건조부(20)와; 상기 폐기물 반입부(10)의 폐기물과, 상기 슬러지 건조부(20)에서 배출되는 건조슬러지를 이송받아 소각하되, 그 내부에는 폐기물 예열부(31)가 형성된 유동상 소각로(30)와; 상기 유동상 소각로(30)의 일측에 형성되어 소각과정에서 유실되는 유동사를 포집하여 상기 유동상 소각로(30)로 재투입하는 유동사 순환부(40)와; 상기 유동상 소각로(30)의 하측에 형성되어 불연물을 분리배출하는 불연물 배출부(50)와; 상기 유동상 소각로(30)와 연결되어, 소각과정에서 발생되는 폐열로써 열매체인 탄화수소를 가열하여 증기를 발생시키는 폐열 보일러(60); 로 이루어지는 것을 기본 구성으로 한다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명은, 폐기물 반입부(10)를 통해 폐기물을 반입하게 되면, 상기 반입된 폐기물은 수직 함체 형상의 소각로 본체(32)를 가진 유동상 소각로(30)의 측면 일측에 형성된 폐기물 투입구(34)를 통해 그 내부로 투입되고, 이와 함께 슬러지 건조부(20)에 의해 건조된 건조슬러지 또한 상기 폐기물 투입구(34)를 통해 상기 유동상 소각로(30) 내부에 투입된다.

또한, 상기 폐기물 투입구(34)를 통해 유동상 소각로(30)의 내부로 투입되는 폐기물과 건조슬러지가 상기 유동상 소각로(30)의 내측 하부에 형성되어 열풍에 의해 가열된 유동사 가열부(33)에 도달하게 되면, 상기 폐기물과 건조슬러지는 유동사의 높은 온도에 의해 소각처리된다.

이 때, 상기 유동상 소각로(30)의 폐기물 투입구(34)에서 유동사 가열부(33)에 이르는 사이 공간에는 폐기물 예열부(31)가 형성되어 있어서, 폐기물 투입구(34)로 투입된 폐기물은 유동사 가열부(33)로 직행하지 아니하고, 폐기물 예열부(31)를 통해 유동상 소각로(30) 내부의 고온에 의해 충분히 예열된 후에 유동사 가열부(33)로 투입되는 구조로 되어 있다.

여기서, 상기 폐기물 예열부(31)의 일측단은 폐기물 투입구(34)에 연결되고, 타측단은 유동사 가열부(33)에 근접된 상측에 위치하는 구조로 형성되어 있다.

또한, 상기 유동상 소각로(30)의 외측에는 유동사 순환부(40)가 형성되어 있고, 상기 유동상 소각로(30)의 측면 일측에는 유동사 투입구(35)가 형성되어 있어서, 열풍에 의해 유동되면서 가열되어 폐기물을 소각하는 과정에서 외부로 이탈할 수도 있는 유동사는 유동사 순환부(40)에 의해 포집되어 상기 유동사 투입구(35)를 통해 유동사 가열부(33)로 재투입된다.
상기 유동사 순환부(40)는, 상기 유동상 소각로(30)의 하측에 형성되어 유동사 가열부(33)에서 이탈되는 유동사를 포집하는 유동사 포집조(41)와; 상기 유동사 포집조(41)의 일측에 형성되어 포집된 유동사를 유동사 투입구(35)의 상측으로 이동시키는 유동사 순환장치(42)와; 상기 유동사 순환장치(42)에 의해 모여진 유동사를 유동사 공급장치(43)에 공급하는 유동사 공급조(44)와; 상기 유동사 공급조에서 공급되는 유동사를 유동사 투입구(35)로 투입하는 유동사 공급장치(43);로 이루어져 있다.

위와 같이 유동상 소각로(30)의 내측에는 외부에서 투입되는 낮은 온도의 폐기물을 유동상 소각로(30) 내부의 고온으로 충분히 예열시킨 후에 유동사 가열부(33)에 투입되도록 하는 폐기물 예열부(31)가 형성되어 있어서, 종래 유동사 가열부(33)의 온도에 비해 현저하게 낮은 온도로 투입되는 폐기물로 인해 유동사 가열부(33)의 열에너지 손실량이 많았던 문제점을 해소함은 물론 더 많은 양의 폐기물을 처리할 수 있게 된다.

또한, 상기 폐기물을 소각처리하는 유동상 소각로(30)에서는 고온의 배기가스가 발생되는데, 상기 고온의 배기가스는 외부로 유출되지 아니하고, 폐열 보일러(60)에 공급된다.

상기 폐열 보일러(60)는 증기로 변화되는 열매체를 가지고 있으며, 폐열 보일러(60)로 이송된 고온의 배기가스는 열매체를 가열시키게 되며, 이에 따라 열매체 증기가 발생하게 된다.

여기서, 본 발명에 의한 열매체는 물이 아니라 탄화수소로서, 탄화수소는 휘발성이 강하고, 액상과 기상의 변성이 용이하며, 저압에서도 고온을 얻을 수 있는 물질이다.

이러한 탄화수소를 열매체로 사용하게 되면, 배기가스의 고온에 의한 간접가열로도 매우 높은 온도와 압력을 가진 증기를 얻을 수 있으며, 수득된 고온 및 고압의 탄화수소 증기는 증기 분배기(66)를 통해 적재적소의 다양한 증기이용수단(70)에 공급되어 다양하게 활용되며, 물을 열매체로 이용한 폐열 보일러에 비해 훨씬 높은 온도와 압력을 가진 증기의 수득이 가능하므로 종래에 비해 더욱 높은 증기에너지효율을 제공할 수 있게 되는 것이다.

증기이용수단(70)에 의해 증기열이 활용된 증기는 응축되어 탄화수소 응축탱크(68)에 집수되며, 집수된 탄화수소는 재순환펌프(68a)를 통해 열매체 가열부(63)로 재공급된다.

이 때, 상기 탄화수소 응축탱크(68)의 일측에는 탄화수소 공급탱크(67)가 공급펌프(67a)로 연결되어, 상기 탄화수소 응축탱크(68)에 집수되는 탄화수소가 부족할 시에는 상기 공급펌프(67a)를 통해 탄화수소 공급탱크(67)로부터 탄화수소를 보충할 수 있도록 하는 것도 가능하다.

본 발명은 상기와 같은 실시예에 한하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위 내에서는 얼마든지 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.

10 : 폐기물 반입부 11 : 폐기물 보관부
12 : 폐기물 크레인 13 : 폐기물 파쇄 및 이송호퍼
14 : 폐기물 정량공급장치 20 : 슬러지 건조부
21 : 슬러지 저장호퍼 22 : 슬러지 건조기
23 : 건조슬러지 이송컨베이어 24 : 건조배가스 탈습탑
25 : 탈습탑 순환수 저장조
30 : 유동상 소각로 31 : 폐기물 예열부
32 : 본체 33 : 유동사 가열부
34 : 폐기물 투입구 35 : 유동사 투입구
40 : 유동사 순환부 41 : 유동사 포집조
42 : 유동사 순환장치 43 : 유동사 공급장치
44 : 유동사 공급조 50 : 불연물 배출부
51 : 불연물 포집조 52 : 불연물 저장조
53 : 불연물 이송컨베이어 54 : 자력 선별부
60 : 폐열 보일러 61 : 보일러 본체
62 : 배기가스 투입부 63 : 열매체 가열부
64 : 배기가스 배출부 65 : 분진 배출부
66 : 증기분배기 67 : 탄화수소 공급탱크
67a : 공급펌프 68 : 탄화수소 응축탱크
68a : 재순환펌프 69 : 열교환기
70 : 증기이용수단

Claims (5)

1. 폐기물을 반입하는 폐기물 반입부(10)와;
   슬러지를 반입하여 건조시키는 슬러지 건조부(20)와;
   상기 폐기물 반입부(10)의 폐기물과, 상기 슬러지 건조부(20)에서 배출되는 건조슬러지를 이송받아 소각하되, 그 내부에는 폐기물 예열부(31)와 유동사 가열부(33)가 구비된 유동상 소각로(30)와;
   상기 유동상 소각로(30)의 하측에 형성되어 상기 유동사 가열부(33)에서 이탈되는 유동사를 포집하는 유동사 포집조(41)와; 상기 유동사 포집조(41)의 일측에 형성되어 포집된 유동사를 유동사 투입구(35)의 상측으로 이동시키는 유동사 순환장치(42)와; 상기 유동사 순환장치(42)에 의해 모여진 유동사를 유동사 공급장치(43)에 공급하는 유동사 공급조(44)와; 상기 유동사 공급조(44)에서 공급되는 유동사를 유동사 투입구(35)로 투입하는 유동사 공급장치(43)로 이루어진 유동사 순환부(40)와;
   상기 유동상 소각로(30)의 하측에 형성되어 불연물은 분리배출하는 불연물 배출부(50)와;
   상기 유동상 소각로(30)와 연결되어, 소각과정에서 발생되는 폐열로서 탄화수소를 열매체로 하는 열매체 가열부(63)를 가열하여 증기를 발생시키는 폐열 보일러(60); 로 이루어짐을 특징으로 하는 유동상 소각로를 이용한 폐열 재활용 시스템.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 유동상 소각로(30)는, 수직 함체 형상의 소각로 본체(32)와; 상기 소각로 본체(32)의 내측 하부에 형성되어 폐기물을 불태우는 유동사 가열부(33)와; 상기 소각로 본체(32)의 측면 일측에 형성되어 유동사 가열부(33)로 폐기물이 투입되도록 하는 폐기물 투입구(34)와; 상기 폐기물 투입구(34)를 통해 투입되는 폐기물의 운반이 가능하도록 본체(32) 내측면에 나선형으로 체결되되, 일측단은 폐기물 투입구(34)에 연결형성되고, 타측단은 유동사 가열부(33)의 근접한 상측에 위치하도록 형성된 폐기물 예열부(31)와; 상기 소각로 본체(32)의 측면 타측에 형성되어 유동사 가열부(33)에 유동사가 투입되도록 하는 유동사 투입구(35); 로 이루어짐을 특징으로 하는 유동상 소각로를 이용한 폐열 재활용 시스템.
   
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