KR101139941B1

KR101139941B1 - 내열강 블럭을 사용한 소각로용 내화벽 시공방법

Info

Publication number: KR101139941B1
Application number: KR1020090048158A
Authority: KR
Inventors: 정운필; 윤병선; 조광훈
Original assignee: (주)이알지서비스; (주)건일
Priority date: 2009-06-01
Filing date: 2009-06-01
Publication date: 2012-04-30
Also published as: KR20100129548A

Abstract

본 발명은 소각로에서 발생되는 클링커의 부착에 의한 내화벽돌의 손상을 방지하도록 화격자에 인접한 내화벽돌 위치에 내열강 블럭을 삽입하여 시공하는 소각로 내화벽 시공방법에 관한 것으로, 배면측이 개방되고 내부가 빈 육면체 형상으로 정면에 구멍들이 형성된 케이싱(100)과, 케이싱 내측 공간에 내화재로서 충진된 캐스타블(101)로 구성된 내열강 블럭을 화격자 측면에 인접한 내화벽돌 위치에 내열강 블럭의 정면이 내화벽과 동일 평면상에 배치되게 설치하고, 인접한 내열강 블럭 및 내화벽돌 사이에 캐스타블 몰탈을 충입하여 마감하는 것을 특징으로 하여 구성됨으로써, 내화벽의 시공 또는 기존 내화벽돌의 교체 작업을 매우 간편하게 수행할 수 있고, 본 발명의 내열강 블럭은 소각로의 고온에서의 운전에도 열변형 및 클링커에 의한 손상이 방지되어 소각로 내화벽의 보수유지가 간편한 효과가 있다.

소각로, 내화벽돌, 내열강 블럭

Description

내열강 블럭을 사용한 소각로용 내화벽 시공방법{Method For Making Fire Proofing Wall Of Incinerator With Heat Resisting Steel Blocks}

본 발명은 내열강 블럭을 사용한 소각로용 내화벽 시공방법에 관한 것으로, 특히 가동 및 고정 화격자들로 구성된 계단식 소각로의 내화블럭으로 이루어진 벽체에서 클링커 부착에 의한 내화벽의 손상방지를 위하여 표면에 클링커가 부착되지 않고 열변형이 방지되는 내열강 블럭을 사용하여 내화벽을 시공하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 일반 생활 쓰레기나 산업 폐기물 처리방법으로서 매립할 수 없고 소각가능한 것은 대부분 소각시켜 처리하고 있다. 이러한 폐기물 소각은 다이옥신발생을 방지하도록 850도 이상의 고온에서 처리되고 있으며, 경유와 LNG등의 연료로 버너를 점화시켜 소각로의 온도를 소정 온도로 승온한 다음에 버너를 정지하고 호퍼를 통해 폐기물을 투입하면 승온된 소각로 내부 온도에 의해 발화되고 연소되며, 상기 폐기물은 연소단에서 램푸셔에 의해 가동되는 화격자에 의해 이동되면서 완전히 연소되도록 하고 있다.

이러한 폐기물 처리용 소각로의 한 예로서 계단식 소각로가 도 1에 개략적으 로 도시되어 있다. 소각로(1)의 호퍼(2)로 투입되는 연소가능한 폐기물을 화격자장치(3)로 이동시키면서 연소버너(4)로 소각하도록 되어 있다. 상기 화격자장치는 도 2에 개략적으로 도시된 바와같이 가동화격자(6)와 고정화격자(7)가 교대로 계단식으로 설치되어 구성되며, 가동화격자가 램푸셔(8)에 의해 수평이동하면서 고정화격자 위에 있는 폐기물을 하측으로 이동시키면서 연소시킨다.

그런데, 이러한 소각로에서 플라스틱류가 완전연소되지 않은 경우 폐기물중 금속이나 유리성분등과 혼합되어 발생하는 소각생성물이나, 석탄이나 목탄등 폐기물의 소각 및 탄화시 클링커라 불리우는 소각생성물이 발생되며, 이러한 소각생성물이 소각로 벽체를 구성하는 내화벽돌에 반응하여 견고하게 부착됨에 따라 가동화격자의 작동에 방해가 되고 있고, 고장을 일으키게 되므로 소각로 가동을 중지하고 소각로 벽체로 부터 클링커를 제거하고 손상된 내화벽돌을 교체하는 등의 보수유지 작업을 해야 한다. 이와 같이 클링커로 인한 소각로 가동정지는 가동일수의 감소 및 재가동시 승온과정에서의 연료 소비에 따른 막대한 비용손실을 초래하게 된다.

이와같이 소각로에서 클링커가 내화벽돌에 부착되는 문제점을 방지하기 위하여 종래, 금속판을 소각로 내부의 내화벽돌 표면에 볼트와 같은 고정수단으로 부착하거나, 수냉재킷을 설치하고 냉각수를 순환시켜 회분의 자기질 클링커와 온도차가 발생되어 내화벽 표면에 클링커가 일체화되게 부착되는 것을 방지하여 일정 크기가 되면 자체의 하중에 의해 탈락되도록 하는 방법이 있다.

그러나, 금속판을 내화벽돌에 부착하는 방법은 소각로의 850도 내지 1200도에 달하는 고온에 견디지 못하고 변형되기 쉬우며, 이경우 폐기물 및 화격자의 이 동에 방해가 될 수 있는 문제가 있으며, 수냉재킷을 사용하는 방법은 시설비용이 과도하고 부식에 의해 수냉재킷이 파손될 수 있으며 이 경우 소각로를 정지하고 보수해야 하는데 따른 보수유지가 어려운 문제가 있다.

이러한 소각로에서의 내화벽돌 손상의 문제점을 해소하기 위하여, 한국 특허 제10-0859588호의 "소각로의 내화벽돌 대체 라이너"에는 도 2에 도시된 바와같이, 화격자(8)에 인접한 내화벽돌층(9)에 도 3에 분해도로 도시된, 내화벽에 매입되는 고정부재(10)에 결합수단(11)에 의해 착탈가능하게 결합되는 슬립 플레이트(12)를 구비한 내화벽돌 대체 라이너(13)로 대체하며, 상기 슬립 플레이트(12)가 내화벽과 도일 평면을 이루거나 미소 간격만큼 돌출되게 설치하여 화격자와 상기 슬립플레이트(12)가 접촉되도록 하고, 이로써 내화벽돌과 화격자가 접촉하여 마모되지 않도록 하였으며, 상기 슬립 플레이트 마모시에는 고정부재(10)로 부터 분리하여 새로운 슬립 플레이트를 조립하여 내화벽에 라이너를 시공하는 것이 제안되었다.

그러나, 이러한 내화벽돌 대체를 위한 슬립플레이트(12)와 라이너(13)는 조립결합구조로 되어 내부에 내화재를 충입할 수 없기 때문에 내부가 빈 박스형으로 이루어지게 되고 따라서 단열기능이 저하되는 문제가 있고, 열팽창에 의해 노출된 정면부가 부풀려짐에 따라 화격자와 과도하게 접촉되어 마모가 과도하게 발생되어 수명이 단축되거나 화격자의 작동을 정지시킬 수도 있는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 상기한 종래 소각로의 내열벽돌을 대체하는 블럭에 대한 문제점을 해결하여 내열특성이 양호하고 소각과정의 열팽창에 의한 변형을 최소화하며 내구성이 향상되고 화격자에 대한 손상을 방지하도록 내열강 블럭을 사용한 소각로용 내화벽 시공방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 소각로용 내화벽 시공방법은 소각로에서 발생되는 클링커의 부착에 의한 내화벽돌의 손상을 방지하도록 화격자에 인접한 내화벽돌 위치에 내열강 블럭을 삽입하여 시공하는 소각로 내화벽 시공방법에 있어서, 배면측이 개방되고 내부가 빈 육면체 형상으로 정면에 구멍들이 형성된 케이싱과, 케이싱 내측 공간에 내화재로서 충진된 캐스타블로 구성된 내열강 블럭을 화격자 측면에 인접한 내화벽돌 위치에 내화벽과 동일평면에 정면이 배치되게 설치하고, 인접한 내열강 블럭 및 내화벽돌 사이에 캐스타블 몰탈을 충입하여 마감하는 것을 특징으로 하여 구성된다.

상기 캐스타블은 분말상의 산화알루미늄 62 - 82중량%, 이산화규소 16-36중량%, 산화칼슘 1 - 2 중량%, 산화철 0.0 - 1.5중량%, 산화마그네슘 0.0-1중량%로 이루어지고 균일하게 혼합하여 상기 케이싱에 충입하여 소성한다.

상기 케이싱은 크롬 100중량부를 기준으로 니켈 39.27 - 246.42 중량부, 탄소 0.71 - 4.66 중량부를 포함한 조성물로 성형되는 것이 바람직하다..

본 발명에 따른 내열강 블럭을 사용한 소각로 내화벽 시공방법은 육면체의 내부 공간에 내화재로서의 캐스타블이 충입되어 일체화된 내열강 블럭으로 화격자 측면에 인접한 내화벽돌 위치에 기존의 내화벽돌과 같이 시공할 수 있으므로 내화벽의 시공 또는 기존 내화벽돌의 교체 작업을 매우 간편하게 수행할 수 있고, 본 발명의 내열강 블럭은 소각로의 고온에서의 운전에도 열변형 및 클링커에 의한 손상이 방지되어 소각로 내화벽의 보수유지가 간편한 효과가 있다.

이하에서는 본 발명에 의한 내열강 블럭을 사용한 소각로용 내화벽 시공방법을 첨부 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 4와 도 5는 본 발명의 소각로용 내화벽 시공방법에 사용하는 내열강 블럭을 보여준다. 본 발명에 의한 내열강 블럭은 내열강 재료로 성형되고 배면측이 개방된 내부가 빈 육면체 형상의 케이싱(100)과, 케이싱 내측 공간에 단열재로서 충진되어 일체화된 캐스타블(101)로 구성된다.

상기 케이싱(100)은 소각로 내화벽에 조립될 때 노출되는 정면에 구멍(102)이 복수개, 도면에 도시된 실시예에서는 4곳의 모서리부분과 중앙에 각각 형성되어 고온의 소각운전중 열팽창과, 내부에 충입된 캐스타블로부터 발생되는 가스에 의해 중앙부가 부풀어지는 현상이 방지된다.

또한, 변형적으로 상기 케이싱의 정면에 구멍 대신에 슬리트를 형성할 수도 있다.

또한, 상기 케이싱(100)은 1200도 이상의 소각로 운전온도에서도 충분한 내구성을 가질 수 있는 내열강으로 성형되는 것이 바람직하며, 상기한 케이싱내에는 내화물로서 충진되는 캐스타블은 1200도 이상의 소각로 운전온도에서 충분한 단열성 및 내화성, 열간 용적안정성과 전온도 영역에서 높은 강도를 갖는 것이어야 한다. 이를 위하여 본 발명에 따른 고알루미나질 단열 캐스타블은 산화알루미늄 62 - 82중량%, 이산화규소 16-36중량%, 산화칼슘 1 - 2 중량%, 산화철 0.0 - 1.5중량%, 산화마그네슘 0.0-1중량%로 된 조성물인 것이 바람직하다.

아래 표1은 중량비로 크롬 18, 니켈 34, 탄소 0.4, 실리콘 1.6, 망간 1.4, 인 0.03, 황 0.02의 비율로 이루어진 내열강 시편(X1)과, 중량비로 크롬 17, 니켈 36, 탄소 0.5, 실리콘 1.4, 망간 1.5, 인 0.02, 황 0.04의 비율로 이루어진 내열강 시편(X2)에 대한 표준 인장시험결과를 보여주며, 본 발명에 의한 내열강 조성물로 된 케이싱은 양호한 기계적 특성을 가짐을 알 수 있다.

표 1. 내열강 조성물 테스트 결과

항목 (Items)
		내열강 조성물
		X1 X2		평 균
신장율 (%)		9	9.8	9.4
인장강도 (Kg/mm²)		58	56	57
내 력 (Kg/mm²)		28	27	27.5
화학성분 (%) Chemical Composition	C	0.4	0.5	0.45
	Si	1.6	1.4	1.5
	Mn	1.4	1.5	1.45
	P	0.03	0.02	0.025
	S	0.02	0.04	0.03
	Ni	34	36	35
	Cr	18	17	17.5

아래 표2는 산화알루미늄 68중량%, 이산화규소 20중량%, 산화칼슘 1.2중량%, 산화철 0.5중량%, 산화마그네슘 0.3중량%로 이루어진 캐스타블조성물(Y1)과, 산화알루미늄 70중량%, 이산화규소 18중량%, 산화칼슘 1.4중량%, 산화철 0.4중량%, 산화마그네슘 0.2중량%로 이루어진 캐스타블조성물(Y2)에 대하여 110도에서 24시간 존치시킨 후의 선변화율(%), 1000도와 1350도에서 각각 3시간 존치시킨후의 영구선형변화율, 110도에서 24시간, 1000도에서 3시간, 135도에서 3시간 각각 존치시킨 후의 압축강도(Kg/㎠)를 테스트한 결과를 보여준다.

표 2. 캐스타블조성물 테스트 결과

항목 (Items)
		캐스타블조성물
		Y1 Y2		평 균
선형변화율 (%)	110℃×24hrs	-0.05	-0.04	-0.045
	1000℃×3hrs	-0.19	-0.21	-0.20
	1350℃×3hrs	-0.4	-0.38	-0.39
압축강도 (Kg/㎠)	110℃×24hrs	88	86	87
	1000℃×3hrs	70	76	73
	1350℃×3hrs	140	138	139
화학성분 (%)	Al₂O₃	68	70	69
	SiO₂	20	18	19
	CaO	1.2	1.4	1.3
	FeO3	0.5	0.4	0.45
	MaO	0.3	0.2	0.25

위 표2로 부터, 본 발명에 사용되는 캐스타블은 소각로에서의 운전 조건에 대하여 그 체적 변화가 매우 안정적이어서 케이싱의 변형을 초래하지 않으며, 충분한 강도를 제공함을 확인할 수 있다.

본 발명에 의한 소각로용 내화벽 시공방법은 먼저, 상기한 내부가 비워져 있고 배면측이 개방되고 대향된 양측면에 앵커(110)가 용접된 육면체 형상의 케이싱(100)에 상기한 분말상의 성분들이 균일하게 혼합된 캐스타블 조성물을 충입하여 도 6에 도시된 바와같이 소성시킴으로써 캐스타블이 앵커에 의해 케이싱 내부에 일체화된 내열강 블럭을 제조한다.

그런 다음, 상기한 바와같이 캐스타블이 충입된 내열강 블럭은 도 7에 도시된 바와같이 소각로의 내화벽에서 화격자와 인접한 2개층의 내화벽돌들을 제거하고, 제거된 내화벽돌 위치에 본 발명의 내열강 블럭을 그 정면이 주변 내화벽과 동일 평면으로 되게 내화벽에 삽입 배치하고, 인접한 내화벽돌과의 틈새에 상기한 캐스타블 몰탈로 채워서 마감한다.

본 발명에 따라, 케이싱의 전면에 구멍(102)들이 형성되어 소각로 운전시 캐스타블에서 발생되는 가스가 배출될 수 있어 케이싱의 변형이 방지되고 앵커에 의해 케이싱과 캐스타블이 일체화되어 견고하게 유지되며, 본 발명에 따른 내열강 케이싱에 캐스타블이 충입된 내열강 블럭들을 내화벽돌과 같이 간편하게 소각로 보수 및 시공함으로써 내화벽 시공 또는 보수작업을 간편하고 효율적으로 수행할 수 있다.

본 발명에 따라 내열강 케이싱에 내화특성의 캐스타블이 충입되고 앵커에 의해 견고하게 유지되는 내열강 블럭으로 기존 내화벽돌과 같이 소각로 벽체에서 화격자와 인접한 위치의 내화벽돌들을 대신하여 설치함으로써 종래 라이너로 내화벽에 조립하는 것과 비교하여 시공이 매우 간편하고, 소각로 운전온도에서 내열강 블럭의 변형이 발생되지 않고 클링커가 견고하게 부착되지 않아 보수유지가 간편한 효과가 있다.

도 1은 소각로의 개략적인 내부 구성도.

도 2는 도 1의 화격자에 의한 폐기물 이동을 설명하기 위한 개략적인 구성도.

도 3은 종래 내화벽에 설치하기 위한 내화벽돌 대체 라이너의 개략적인 분해사시도.

도 4는 본 발명에 의한 내열강 블럭 케이싱의 개략적인 사시도.

도 5는 도 4의 내열강 블럭 케이싱의 배면측에서 본 사시도.

도 6은 도 4의 내열강 블럭 케이싱에 캐스타블이 충입되고 앵커에 의해 일체화된 상태를 보여주는 단면도.

도 7은 도 6의 내열강 블럭을 소각로 내화벽에 시공하는 것을 보여주는 도면이다.

Claims

삭제
소각로에서 발생되는 클링커의 부착에 의한 내화벽돌의 손상을 방지하도록 화격자에 인접한 내화벽돌 위치에 내열강 블럭을 삽입하여 시공하는 소각로 내화벽 시공방법에 있어서, 배면측이 개방되고 내부가 빈 육면체 형상으로 정면에 구멍들이 형성된 케이싱(100)과, 케이싱 내측 공간에 내화재로서 충진된 캐스타블(101)로 구성된 내열강 블럭을 화격자 측면에 인접한 내화벽돌 위치에 내열강 블럭의 정면이 내화벽과 동일 평면상에 배치되게 설치하고, 인접한 내열강 블럭 및 내화벽돌 사이에 캐스타블 몰탈을 충입하여 마감하는 소각로 내화벽 시공방법에 있어서, 상기 캐스타블을 분말상의 산화알루미늄 62 - 82중량%, 이산화규소 16-36중량%, 산화칼슘 1 - 2 중량%, 산화철 0.0 - 1.5중량%, 산화마그네슘 0.0-1중량%로 균일하게 혼합하여 상기 케이싱에 충입하여 소성하는 것을 특징으로 하는 소각로 내화벽 시공방법.
제 2항에 있어서, 상기 케이싱은 크롬 100중량부를 기준으로 니켈 39.27 - 246.42 중량부, 탄소 0.71 - 4.66 중량부를 포함한 조성물로 성형되는 것을 특징으로 하는 소각로 내화벽 시공방법.