KR101233919B1 - 수직형 쓰레기 소각로에 있어서의 연소용 공기의 공급 방법 및 수직형 쓰레기 소각로 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시 형태의 수직형 쓰레기 소각로에 있어서의 연소용 공기의 공급 방법은, 수직형 쓰레기 소각로(1)에 있어서의 소각 처리 중, 연소용 공기(a)의 공급량이, 퇴적층 중의 폐기물(R)을 완전 연소시키기 위해 필요한 이론 공기량의 0.2 내지 0.8배로 되도록 제어하고, 상기 퇴적층의 하부로부터 상부를 향해 연소용 공기(a) 중의 산소가 감소하도록 연소용 공기(a)를 공급한다.

Description

수직형 쓰레기 소각로에 있어서의 연소용 공기의 공급 방법 및 수직형 쓰레기 소각로{METHOD FOR SUPPLYING COMBUSTION AIR IN VERTICAL WASTE INCINERATOR, AND VERTICAL WASTE INCINERATOR}

본 발명은, 수직형의 노(爐) 내에 폐기물을 순차적으로 투입하고, 노 내에 투입된 폐기물이 형성하는 퇴적층에 연소용 공기를 공급하면서 폐기물을 연소시키고, 연소가 완결된 소각재를 노 저부로부터 노 외부로 순차적으로 배출함으로써 폐기물을 소각 처리하는 수직형 쓰레기 소각로에 있어서의 연소용 공기의 공급 방법 및 수직형 쓰레기 소각로에 관한 것이다.

산업 폐기물이나 일반 폐기물 등의 폐기물은, 고체, 액체 혹은 점성체로, 그 성상이 다종 다양하며, 이연물, 난연물 및 불연물이 혼재하고 있으므로 쓰레기 질의 변동이 매우 크다. 특히, 의료계의 산업 폐기물에는 용융하기 쉬운 글래스류나 고발열량의 플라스틱성의 일회용 용기에 더하여 종이 기저귀 등의 고함수성 쓰레기가 다량으로 포함되어 있다. 또한, 주사 바늘 등의 예리물이나 감염성 폐기물은 소정의 포장 상태인 채 처리하는 것이 필요하므로, 교반 등에 의해 쓰레기 질을 균질화하는 전처리를 행하는 것도 곤란해져 있다.

쓰레기 질의 변동이 큰 폐기물을 소각 처리하면, 안정된 연소 상태를 유지하는 것이 곤란해진다. 또한, 고발열량의 이연물의 연소에 의한 국소적인 온도 상승이 발생하기 쉬우므로, 용융한 불연물이 노벽에 용착되어 클링커를 형성한다. 성장하여 비대화된 클링커는, 소각이나 소각재 배출 시의 장해로 되는 등의 문제를 발생시킨다.

이들 쓰레기 질의 변동이 큰 폐기물의 소각 처리에는, 로터리 킬른식, 경사 회전 노상식, 혹은 교반 수단이 구비된 수평 회전 노상식 등의 쓰레기를 회전 혹은 교반하면서 연소시키는 방식의 노가 일반적으로 많이 사용되고 있다. 그러나 이들 방식에 있어서는, 노 내에 있어서의 폐기물의 퇴적 두께가 얇아지므로, 종이나 플라스틱 등의 이연물만 먼저 연소되어 난연물이 남는다고 하는 소위 연소 불균일이 발생하기 쉽다. 그로 인해 통풍에 의한 내화물의 수명 저하 방지와 난연물의 연소 시간 확보를 위해 노상 면적을 확장할 필요가 있어, 설치 면적이 증대되는 등의 문제가 있다.

그런데 최근, 수직형의 노 내 하부에 폐기물을 두껍게 퇴적하고, 퇴적한 폐기물을 연소시키고, 연소에 의해 발생한 가스를 노 내 상부에서 연소함으로써 소각 처리하는 수직형 쓰레기 소각로가 개발되어 있다(예를 들어, 하기 특허문헌 1 및 2 참조).

즉, 상기 특허문헌 1 및 2에 개시하는 종래의 수직형 쓰레기 소각로는, 노 본체를 수직형으로 함으로써 설치 면적을 작게 하고, 또한, 수직형의 노 내 하부에 폐기물을 두껍게 퇴적함으로써 폐기물의 퇴적 두께를 확보하고, 소각 처리 중, 퇴적한 폐기물을 상부로부터 「조질층」, 「연소층」 및 「재층」으로 되도록 연소 상태를 제어하면서 연소시키고, 연소에 의해 발생한 가스 상태의 가연성 물질을 노 내 상부에서 재연소시키는 소각 방식을 채용한 것이다.

여기서, 상기 「조질층」은, 주로 투입된 폐기물을 건조하여 쓰레기 질을 균일화하는 층이며, 상기 「연소층」은, 충분한 연소 시간을 확보하여 폐기물을 연소하는 층이며, 상기 「재층」은, 잔류하는 미연물을 연소하는 동시에 연소가 완결된 소각재가 퇴적하는 층이다.

일본 특허 출원 공개 평4-158110호 공보 일본 실용신안 공고 평5-31383호 공보

그러나 특허문헌 1 및 2에 개시하는 종래의 수직형 쓰레기 소각로에 있어서는, 폐기물의 투입 시, 투입된 폐기물 중에 포함되는 이연물의 대부분이 조질층에 있어서 단번에 연소하여, 노 내 온도가 순간적으로 상승하고, 연소 상태가 불안정해지는 경우가 있었다.

또한, 조질층에 있어서 대부분의 이연물이 연소하면, 연소층으로 이행하는 폐기물 중에 있어서의 고발열량의 이연물의 함유량이 적어지는 동시에, 난연물의 비율이 상대적으로 증가하게 된다. 이것은, 연소층에 있어서의 연소 칼로리를 저하시켜, 소각재의 강열 감량 증가의 원인으로 된다.

본 발명은 상기 기술적 과제를 해결하기 위해 개발된 것이며, 안정된 연소 상태를 유지할 수 있고, 강열 감량의 저감도 기대할 수 있는 신규의 수직형 쓰레기 소각로에 있어서의 연소용 공기의 공급 방법 및 수직형 쓰레기 소각로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 수직형 쓰레기 소각로에 있어서의 연소용 공기의 공급 방법(이하, 「본 발명 방법」이라 함.)은, 수직형의 노 내에 폐기물을 순차적으로 투입하고, 노 내에 투입된 폐기물이 형성하는 퇴적층에 연소용 공기를 공급하면서 폐기물을 연소시키고, 연소가 완결된 소각재를 노 저부로부터 노 외부로 순차적으로 배출함으로써 폐기물을 소각 처리하는 수직형 쓰레기 소각로에 있어서의 연소용 공기의 공급 방법이다.

즉, 본 발명 방법은, 노 내 하부에 폐기물을 퇴적하고, 퇴적된 폐기물이 형성하는 퇴적층에 대하여 연소용 공기를 공급하면서 소각 처리하는 등의 기술적 사상에 기초하는 소각로를 대상으로 하는 것이며, 이 기술적 사상에 기초하는 소각로이면 그 밖의 부가적 구조에 대해 특별히 한정되는 것은 아니다.

그리고 본 발명 방법에 있어서는, 소각 처리 중, 연소용 공기의 공급량이, 퇴적층 중의 폐기물을 완전 연소시키기 위해 필요한 이론 공기량의 0.2 내지 0.8배로 되도록 제어하고, 상기 퇴적층의 하부로부터 상부를 향해 산소가 감소하도록 연소용 공기를 공급하는 점에 가장 큰 특징을 갖는다.

여기서, 「이론 공기량」이라 함은, 연소 대상물을 완전하게 연소시키기 위해 필요한 공기량을 의미한다.

통상의 소각로에 있어서는, 단위 시간당 노 내에 투입되는 폐기물의 양이나 발열량 등에 따라 연소용 공기의 공급량이 결정되지만, 투입된 폐기물을 완전 연소시키기 위해, 이론 공기량에 대하여 약간의 여유를 보아 연소용 공기가 공급된다. 단, 필요 이상으로 과잉의 공기가 공급되면 노 내 온도가 저하되는 경우가 있으므로, 통상의 소각로에 있어서는, 이론 공기량의 1.1 내지 1.4배 정도의 연소용 공기를 공급하는 것이 일반적이었다.

또한, 종래의 수직형 쓰레기 소각로에 있어서는, 노 내 하부에 퇴적된 폐기물을 연소시키고, 연소에 의해 발생한 가스 상태의 가연성 물질을 노 내 상부에서 재연소시키는 구성의 것이 많고, 퇴적된 폐기물이 형성하는 퇴적층에 대하여 공급하는 연소용 공기의 양은, 이론 공기량의 0.8 내지 1.3배 정도로 하는 것이 일반적이었다.

그러나 이연물 및 난연물이 혼재하는 폐기물을 수직형 쓰레기 소각로에서 소각 처리하는 데 있어서, 퇴적층에 대하여 이론 공기량의 0.8 내지 1.3배 정도의 연소용 공기를 공급하면, 퇴적층 상부에 있어서 산소가 충분히 잔존하고 있으므로, 특히 폐기물의 투입 시에 있어서 투입된 폐기물 중의 이연물이 순간적으로 단번에 연소하고, 연소 상태가 불안정해지는 경우가 있었다.

따라서, 이러한 종류의 수직형 쓰레기 소각로의 안정된 연소 상태를 유지하기 위해, 본 발명자가 예의 검토를 거듭한 결과, 소각 처리 중, 연소용 공기의 공급량이, 퇴적층 중의 폐기물을 완전 연소시키기 위해 필요한 이론 공기량의 0.2 내지 0.8배로 되도록 제어하고, 상기 퇴적층의 하부로부터 상부를 향해 산소가 감소하도록 연소용 공기를 공급하면, 소각 처리 중의 퇴적층 내, 노 내 저부에 존재하는 소각재(재층) 내의 미연물과 상기 소각재 상에 존재하는 연소 중의 층(연소층) 내의 폐기물이 유산소 연소함으로써 퇴적층 중의 산소가 소진되고, 연소층 상에 산소가 거의 공급되지 않는 실질적으로 무산소 상태의 고온하에서 폐기물의 열분해(환원)가 촉진되는 탄화층(환원층)이 형성된다고 하는 지식을 얻었다.

그리고 퇴적층에 있어서의 연소층 상에 실질적으로 무산소 상태의 탄화층이 형성되면, 탄화층보다 상부의 층(조질층) 중의 이연물이 단번에 연소하는 것에 의한 순간적인 온도 상승이 억제되어, 연소 상태가 매우 안정된다고 하는 지식을 얻었다.

또한, 조질층에 있어서, 고발열량을 갖는 이연물이 단번에 연소하지 않고, 폐기물에 많이 함유된 채, 조질층으로부터 탄화층, 탄화층으로부터 연소층으로 이행하므로, 연소층에 있어서의 연소 칼로리를 유지할 수 있다고 하는 지식도 얻었다.

또한, 상기 탄화층은, 연소층으로부터 발생하는 열을 받으므로 고온 상태로 된다. 그로 인해 당해 탄화층에 있어서, 폐기물은, 비교적 장시간에 걸쳐 산소가 부족한 상태로 고온에 노출되어 억제 연소하므로, 폐기물 중의 난연물이 충분히 열분해된다. 그 결과, 폐기물의 균질한 소각 처리가 촉진되고, 연소층에 있어서의 연소 칼로리의 유지와 더불어, 최종적으로 배출되는 소각재 중의 미연물의 잔존이 극히 작아져, 강열 감량이 매우 낮아진다고 하는 지식도 얻었다.

또한, 연소용 공기의 공급량이, 퇴적층 중의 폐기물을 완전 연소시키기 위해 필요한 이론 공기량의 0.2배 미만으로 되면, 연소용 공기가 지나치게 적어 퇴적층에 있어서의 연소층의 형성이 불충분해진다. 한편, 연소용 공기의 공급량이, 퇴적층 중의 폐기물을 완전 연소시키기 위해 필요한 이론 공기량의 0.8배를 초과하면, 연소용 공기가 지나치게 많아 퇴적층에 있어서의 탄화층의 형성이 불충분해진다. 따라서, 본 발명 방법에 있어서는, 연소용 공기의 공급량을, 퇴적층 중의 폐기물을 완전 연소시키기 위해 필요한 이론 공기량의 0.2 내지 0.8배의 범위로 설정하고 있다. 또한, 연소용 공기의 공급량은, 이론 공기량의 0.3 내지 0.7배의 범위로 하는 것이 바람직하고, 0.4 내지 0.6배의 범위로 하는 것이 보다 바람직하다.

그런데 종래의 수직형 쓰레기 소각로에 있어서는, 연소용 공기를 퇴적층에 공급하는 데 있어서, 노벽의 상하 방향에 걸쳐 복수의 공기 송입용 노즐을 배치하고, 복수 개소로부터 연소용 공기를 공급하고 있었다.

그러나 본 발명 방법에 있어서는, 노 내에 투입된 폐기물이 형성하는 퇴적층의 하부로부터 상부를 향해 서서히 산소 농도를 감소시키고, 퇴적층에 있어서의 연소층 상에 실질적으로 무산소 상태의 탄화층을 적극적으로 형성할 필요가 있으므로, 퇴적층의 한가운데로부터 상부에 해당하는 위치에 있어서 연소용 공기를 많이 공급하는 것은 바람직하지 않다.

즉, 소각 처리 중, 단순히 퇴적층에 대하여 공급하는 연소용 공기를, 퇴적층 중의 폐기물을 완전 연소시키기 위해 필요한 이론 공기량의 0.2 내지 0.8배로 한 것만으로는, 퇴적층에 있어서의 연소층 상에 안정된 탄화층을 형성하는 것은 매우 곤란하다.

이 점에 대해, 본 발명 방법에 있어서는, 소각 처리 중, 연소용 공기의 공급량이, 퇴적층 중의 폐기물을 완전 연소시키기 위해 필요한 이론 공기량의 0.2 내지 0.8배로 되도록 제어한 후에, 상기 퇴적층의 하부로부터 상부를 향해 산소가 감소하도록 연소용 공기를 공급하고 있으므로, 퇴적층에 있어서의 연소층 상에 실질적으로 무산소 상태의 탄화층을 안정적으로 형성할 수 있는 것이다.

퇴적층의 하부로부터 상부를 향해 연소용 공기 중의 산소가 감소하도록 연소용 공기를 공급하는 데 있어서는, 퇴적층에 대하여 공급되는 연소용 공기의 총량에 대해, 그 대부분의 비율을 퇴적층의 하부(바람직하게는 저부)로부터 공급할 필요가 있다. 보다 구체적으로는, 퇴적층에 대하여 공급되는 연소용 공기의 전체량의 60％ 이상을 퇴적층의 하부로부터 공급하는 것이 바람직하고, 또한, 70％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 또한, 90％ 이상으로 하는 것이 한층 더 바람직하다.

즉, 본 발명 방법에 있어서는, 퇴적층에 대하여 공급되는 연소용 공기의 대부분을 퇴적층의 하부로부터 공급하는 것이 바람직한 것이며, 따라서, 본 발명 방법에 있어서는, 퇴적층의 하부로부터만 연소용 공기를 공급하는 것이 바람직하다.

계속해서 본 발명의 수직형 쓰레기 소각로(이하, 「본 발명 소각로」라 함.)에 대해 설명한다. 단, 상기 본 발명 방법에 있어서 앞서 서술한 점에 대해서는 본 발명 소각로에 있어서도 마찬가지이며, 반복을 피하기 위해 여기에서는 설명을 생략한다.

본 발명 소각로는, 수직형의 노 내에 폐기물을 순차적으로 투입하고, 노 내에 투입된 폐기물이 형성하는 퇴적층에 연소용 공기를 공급하면서 폐기물을 연소시키고, 연소가 완결된 소각재를 노 저부에 배치된 소각재 배출판으로부터 노 외부로 순차적으로 배출함으로써 폐기물을 소각 처리하는 수직형 쓰레기 소각로이며, 이 수직형 쓰레기 소각로는, 상기 소각재 배출판에 퇴적층의 저부로부터 연소용 공기를 공급하기 위한 복수의 공기구가 형성되어 이루어지고, 소각 처리 중, 상기 공기구로부터 연소용 공기가 공급되는 것이며, 또한, 연소용 공기의 공급량이 퇴적층 중의 폐기물을 완전 연소시키기 위해 필요한 이론 공기량의 0.2 내지 0.8배로 되도록 제어하는 제어 기구가 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 소각재 배출판에 형성하는 공기구는, 1개소뿐만 아니라 복수 개소로 분산하여 배치해도 된다.

상기 구성을 갖는 본 발명 방법 및 본 발명 소각로는, 수직형 쓰레기 소각로의 안정된 연소 상태를 유지하고, 또한 강열 감량의 저감도 기대할 수 있다.

즉, 본 발명 방법 및 본 발명 소각로에 있어서는, 소각 처리 중, 연소용 공기의 공급량을, 퇴적층 중의 폐기물을 완전 연소시키기 위해 필요한 이론 공기량의 0.2 내지 0.8배로 되도록 제어한 후에, 상기 퇴적층의 하부로부터 상부를 향해 산소가 감소하도록 연소용 공기를 공급하고 있으므로, 소각 처리 중의 퇴적층에 있어서 실질적으로 무산소 상태의 탄화층이 형성되어, 탄화층 상에 존재하는 조질층 중의 이연물이 단번에 연소하는 것에 의한 순간적인 온도 상승이 억제되므로, 연소 상태가 매우 안정된다.

또한, 고발열량을 갖는 이연물이, 조질층에 있어서 단번에 연소하지 않고, 폐기물에 많이 함유된 채, 조질층으로부터 탄화층, 탄화층으로부터 연소층으로 이행하므로, 연소층에 있어서의 연소 칼로리를 유지할 수 있다.

또한, 상기 탄화층은, 연소층으로부터 발생하는 열을 받으므로 고온 상태로 된다. 그로 인해 당해 탄화층에 있어서, 폐기물은, 고발열량의 이연물을 함유한 채, 비교적 장시간에 걸쳐 산소가 부족한 상태로 고온에 노출되어 억제 연소하므로, 폐기물 중의 난연물이 충분히 열분해된다. 그 결과, 폐기물의 균질한 소각 처리가 촉진되고, 연소층에 있어서의 연소 칼로리의 유지와 더불어, 최종적으로 배출되는 소각재 중의 미연물의 잔존이 극히 작아져, 강열 감량이 매우 낮아진다.

도 1은 본 발명에 관한 수직형 쓰레기 소각로의 개략 구조를 도시하는 단면 모식도이다.
도 2는 본 발명에 관한 수직형 쓰레기 소각로에 있어서의 소각재 배출판을 도시하는 평면도이다.
도 3의 (a) 내지 (f)는 연소용 공기의 공급량을 이론 공기량의 0.8 내지 1.3배로 한 경우의 수직형 쓰레기 소각로에 있어서의 퇴적층의 연소 상태를 설명하는 설명도이다.
도 4의 (a) 내지 (f)는 연소용 공기의 공급량을 이론 공기량의 0.2 내지 0.8배로 한 경우의 수직형 쓰레기 소각로에 있어서의 퇴적층의 연소 상태를 설명하는 설명도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 도면을 참조하여 설명하지만, 본 발명은 이 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 수직형 쓰레기 소각로의 개략 구조를 도시하는 단면 모식도이다. 도 1에 있어서, 수직형 쓰레기 소각로(1)는, 원통부(21)와 그 하부에 연접하는 깔때기부(22)로 이루어지는 소각로 본체(2), 소각로 본체(2)의 저부에 배치된 소각재 배출 기구(3)를 구비한다. 또한, 이 수직형 쓰레기 소각로(1)에는, 소각로 본체(2)의 상부에 있어서, 배기 가스 혼합 수단(4)을 통해 적재된 재연소실(5)이 설치되어 있다.

상기 소각로 본체(2)는, 그 외피를 이루는 강제의 케이싱(도시하지 않음)과 내측의 상부 내화물(23)[원통부(21)에 배치] 및 하부 내화물(24)[깔때기부(22)에 배치]로 구성된다. 소각로 본체(2)의 측면에는, 폐기물(R)을 노 내에 투입하기 위한 투입구(6)가, 이중 댐퍼 등의 시일 기구를 구비하여 형성되어 있다. 또한, 소각로 본체(2)의 측면에는, 퇴적층을 연소시킴으로써 발생하는 가스 상태의 가연성 물질(e)을 재연소하기 위한 복수의 2차 연소용 공기구(25)가 배치되어 있다. 이 2차 연소용 공기구(25)로부터 원통부(21) 내를 향해, 압입 송풍기(26)를 통해 상온의 2차 연소용 공기(b)가 공급된다.

투입된 폐기물(R)을 적층하는 깔때기부(22)는, 깔때기 형상으로 좁혀져 형성되어 있다. 깔때기부(22)에 배치된 하부 내화물(24)에는, 내부를 통과하는 냉각수에 의해, 하부 내화물(24)을 냉각하는 수냉 재킷(8)이 외주 전체면에 걸쳐 설치되어 있다. 노 내에 투입된 폐기물(R)은, 이 깔때기부(22) 내에 있어서 퇴적층을 형성한다.

소각재 배출 기구(3)는, 깔때기부(22) 하부에 설치되어 있고, 상측에 배치된 대향하는 한 쌍의 출몰 가능한 쓰레기 지지 수단(31), 하측에 설치된 개폐 가능한 소각재 배출판(32), 재 반출 장치(33), 및 도시하지 않은 이들의 구동 기구로 구성되어 있다.

쓰레기 지지 수단(31)은, 통상 시에는 소각로 본체(2) 내로부터 가라앉은 상태에 위치한다. 이 쓰레기 지지 수단(31)은, 소각 완결 후의 소각재(A)가 배출될 때에, 소각로 본체(2) 내로 돌출되어져(도면 중 1점 쇄선으로 나타냄.), 쓰레기 지지 수단(31)보다 상방에 있는 퇴적층의 하중을 지지한다. 쓰레기 지지 수단(31)보다 하방의 소각재(A)는, 소각재 배출판(32)이 회전됨으로써(도면 중 1점 쇄선으로 나타냄.), 소각재 배출 기구(3)의 하방에 배치된 재 반출 장치(33)로 배출된다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 소각재 배출판(32)에는, 복수의 공기구[28(28a, 28b)]가 방사상으로 천공되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 소각재 배출판(32)에 공기구(28)를 방사상으로 천공하는 데 있어서, 그 중심 부근에 구경 35 내지 45㎜ 정도의 공기구(28a)를 복수 배치하고, 그 주위에 구경 25 내지 35㎜ 정도의 공기구(27a)를 복수 배치하고 있다. 즉, 상기 소각재 배출판(32)의 중심 부근에 비교적 큰 구경의 공기구(28a)를 복수 배치함으로써, 많은 연소용 공기(a)가 퇴적층의 저부 중심 부근을 향해 공급되도록 하고 있다.

연소용 공기 공급관(7)으로부터 수송된 연소용 공기(a)는, 상기 공기구(28)를 통과하여 퇴적층에 공급된다. 이 연소용 공기(a)는, 재연소실(5) 내에 설치한 고온용 공기 예열기(52)로 승온된 것이며, 압입 송풍기(27)를 통해 공급된다. 연소용 공기 공급관(7)에는, 관로에 연소용 공기(a)의 유량을 감시하는 유량계(F)와, 연소용 공기(a)의 공급량을 변경하는 개폐 밸브(댐퍼)(D)가 구비되어 있다. 본 실시 형태에 있어서의 연소용 공기(a)의 공급량은, 퇴적층의 퇴적 두께가 두꺼워져 연소용 공기(a)의 수송 부하가 커지고, 그 유량이 감소한 경우에, 상기 개폐 밸브(D)를 개방하여 연소용 공기(a)의 공급량이 많아지도록 제어되어 있다. 한편, 폐기물(R)의 퇴적 두께가 얇아져 연소용 공기(a)의 수송 부하가 작아지고, 그 유량이 증가한 경우에는, 상기 개폐 밸브(D)를 좁혀 연소용 공기(a)의 공급량을 적게 하도록 제어되어 있다.

퇴적층의 연소에 의해 발생한 고온의 가스 상태의 가연성 물질(e)은, 2차 연소용 버너(50)에 의한 가열 및 2차 연소용 공기구(25)로부터 공급되는 상온의 2차 연소용 공기(b)에 의해 연소 가스(w)로 된다. 연소 가스(w)는, 배기 가스 혼합 수단(4)을 통과하여 재연소실(5)에 들어가고, 재연소용 버너(51)의 가열에 의해 미반응 가스나 부유 탄소 입자의 완전 소각과 다이옥신류 등의 유기 화합물의 열분해 및 연소가 이루어진 재연 가스(r)로 된다. 그 후, 재연 가스(r)는, 노 외부의 처리 설비로 이송된다.

다음으로, 이와 같이 구성된 수직형 쓰레기 소각로(1)에 있어서의 노 내 하부에 퇴적된 퇴적층의 연소 상태를 설명한다.

<연소용 공기(a)의 공급량을 이론 공기량의 0.8 내지 1.3배로 한 경우의 연소 상태>

작업 개시 시에 있어서, 투입구(6)로부터 소각로 본체(2) 내에 투입된 폐기물(R)은, 깔때기부(22)의 저부에 잔존하는 재층(z) 상에 퇴적되어 조질층(u)으로 되고, 초기의 퇴적층을 형성한다[도 3의 (a) 참조]. 초기의 퇴적층에 있어서, 조질층(u) 중의 폐기물(R)은, 재층(z)을 통과하여 상승하는 고온의 연소용 공기(a)와 접촉함으로써 건조하고, 산소를 소비하면서 이연물로부터 연소를 개시하고, 난연물과 함께 불씨를 보유하면서 연소층(y)을 형성한다[도 3의 (b) 참조].

여기서, 연소용 공기(a)의 공급량을 이론 공기량의 0.8 내지 1.3배로 한 경우, 퇴적층의 상부까지 산소가 충분히 공급되므로, 연소층(y)은 산소를 소비하면서 서서히 조질층(u) 상부에까지 넓어져 간다. 또한, 연소층(y)에 있어서 연소가 완결된 소각재(A)는, 재층(z)에 퇴적해 간다[도 3의 (c) 참조. 도면 우측에 병기한 그래프는, 연소에 의해, 퇴적층의 하부로부터 상부를 향해 산소가 소비되어 가는 상태(잔류 O₂량)를 나타냄.].

재층(z)에 일정량 이상 소각재(A)가 퇴적하면, 쓰레기 지지 수단(31) 및 소각재 배출판(32)을 순차적으로 작동시키고, 쓰레기 지지 수단(31)보다도 하방의 소각재(A)를 재 반출 장치(33)에 낙하시킨다[도 3의 (d) 참조].

소각재(A)의 배출 후, 소각재 배출판(32)은 원래의 위치로 복귀되고, 쓰레기 지지 수단(31)은 소각로 본체(2) 외부로 이동시켜진다. 이로부터, 쓰레기 지지 수단(31)의 상부에 있는 나머지의 재층(z), 연소층(y) 및 조질층(u)은, 소각재 배출판(32) 상에 순차적으로 낙하한다[도 3의 (e) 참조].

이 낙하 시의 쇼크에 의해, 재층(z), 연소층(y) 및 조질층(u)의 통기성이 좋아진다. 또한, 연소층(y) 및 조질층(u)에 있어서의 소각 잔사의 덩어리가 붕괴되므로, 덩어리의 내부까지 공기가 통과하게 된다. 이로 인해, 잔류하고 있었던 불씨에 의해 가일층의 연소가 촉진된다.

그 후, 마찬가지로 투입구(6)로부터 폐기물(R)를 순차적으로 투입하면, 투입된 폐기물(R)은 새로운 조질층(u)을 형성한다. 또한, 조질층(u)의 하부가 연소층(y)의 열과 연소용 공기(a)에 의해 연소를 개시하고, 새로운 연소층(y)을 형성한다. 연소가 완결된 소각재(A)는 재층(z)에 퇴적해 간다[도 3의 (f) 참조].

즉, 소각 처리 중, 퇴적층에 공급하는 연소용 공기(a)의 공급량을 이론 공기량의 0.8 내지 1.3배로 한 경우, 퇴적층 중에는, 그 연소 상태에 의해 위치가 이동하는 것의, 상부로부터 「조질층(u)」, 「연소층(y)」 및 「재층(z)」이 형성되고, 정상 상태로 된다.

그러나 이 정상 상태에 있어서는, 조질층(u)과 연소층(y)이 인접하고 있고, 또한, 퇴적층의 상부에 이르기까지 산소가 충분히 공급되므로, 폐기물(R)의 투입 시, 조질층(u) 중의 이연물이 순간적으로 단번에 연소하는 현상이 일어나, 연소 상태가 불안정해지는 경우가 있다.

<연소용 공기(a)의 공급량을 이론 공기량의 0.2 내지 0.8배로 한 경우의 연소 상태>

작업 개시 시에 있어서, 투입구(6)로부터 소각로 본체(2) 내에 투입된 폐기물(R)은, 깔때기부(22)의 저부에 잔존하는 재층(z) 상에 퇴적되어 조질층(u)으로 되고, 초기의 퇴적층을 형성한다[도 4의 (a) 참조]. 초기의 퇴적층에 있어서, 조질층(u) 중의 폐기물(R)은, 재층(z)을 통과하여 상승하는 고온의 연소용 공기(a)와 접촉함으로써 건조하고, 산소를 소비하면서 이연물로부터 연소를 개시하고, 난연물과 함께 불씨를 보유하면서 연소층(y)을 형성한다[도 4의 (b) 참조].

여기서, 연소용 공기(a)의 공급량을 이론 공기량의 0.2 내지 0.8배로 한 경우, 서서히 연소층(y)이 조질층(u)에 넓어져 가지만, 이 연소층(y)의 확대는 연소용 공기(a) 중의 산소의 소진과 함께 정체한다. 연소층(y)의 확대가 정체하면, 연소층(y) 상의 조질층(u)이 거의 산소가 존재하지 않는 상태로 연소층(y)의 열에 노출되므로, 실질적으로 무산소 상태의 고온하에서 폐기물(R)의 열분해가 촉진되는 탄화층(c)이 형성된다. 또한, 연소층(y)에 있어서 연소가 완결된 소각재(A)는 재층(z)에 퇴적해 간다.[도 4의 (c) 참조. 도면 우측에 병기한 그래프는, 연소에 의해, 퇴적층의 하부로부터 상부를 향해 산소가 소비되어 가는 상태(잔류 O₂량)를 나타냄.].

재층(z)에 일정량 이상 소각재(A)가 퇴적하면, 쓰레기 지지 수단(31) 및 소각재 배출판(32)을 순차적으로 작동시키고, 쓰레기 지지 수단(31)보다도 하방의 소각재(A)를 재 반출 장치(33)에 낙하시킨다[도 4의 (d) 참조].

소각재(A)의 배출 후, 소각재 배출판(32)은 원래의 위치로 복귀되고, 쓰레기 지지 수단(31)은 소각로 본체(2) 외부로 이동시켜진다. 이로부터, 쓰레기 지지 수단(31)의 상부에 있는 나머지의 재층(z), 연소층(y), 탄화층(c) 및 조질층(u)은, 소각재 배출판(32) 상에 순차적으로 낙하한다[도 4의 (e) 참조].

이 낙하 시의 쇼크에 의해, 재층(z), 연소층(y), 탄화층(c) 및 조질층(u)의 통기성이 좋아진다. 또한, 연소층(y), 탄화층(c) 및 조질층(u)에 있어서의 소각 잔사의 덩어리가 붕괴되므로, 덩어리의 내부까지 공기가 통과하게 된다. 이로 인해, 잔류하고 있었던 불씨에 의해 가일층의 연소가 촉진된다.

그 후, 마찬가지로 투입구(6)로부터 폐기물(R)을 순차적으로 투입하면, 투입된 폐기물(R)은 새로운 조질층(u)을 형성한다. 또한, 낙하에 의해 연소용 공기(a)의 산소가 공급되게 된 탄화층(c)은 연소를 개시하고, 새로운 연소층(y)이 형성된다. 또한, 산소가 부족한 조질층(u)의 하부가, 새로운 탄화층(c)으로서 형성된다. 연소가 완결된 소각재(A)는 재층(z)에 퇴적해 간다[도 4의 (f) 참조].

즉, 소각 처리 중, 퇴적층에 대하여 공급하는 연소용 공기(a)의 공급량을 이론 공기량의 0.2 내지 0.8배로 한 경우, 퇴적층 중에는, 그 연소 상태에 의해 위치가 이동하는 것의, 상부로부터 「조질층(u)」, 「탄화층(c)」, 「연소층(y)」 및 「재층(z)」이 형성되고, 정상 상태로 된다.

그리고 퇴적층 중에 있어서, 조질층(u)과 연소층(y) 사이에 실질적으로 무산소 상태의 탄화층(c)이 형성되면, 조질층(u) 중의 이연물이 순간적으로 단번에 연소하는 현상이 억제되어, 연소 상태가 매우 안정된다.

또한, 조질층(u) 중의 이연물은, 단번에 연소하지 않고, 폐기물(R)에 많이 함유된 채, 조질층(u)으로부터 탄화층(c), 탄화층(c)으로부터 연소층(y)으로 이행한다. 따라서, 연소층(y)에 있어서의 연소 칼로리를 유지할 수 있다.

또한, 상기 탄화층(c)에 있어서, 폐기물(R)은, 고발열량의 이연물을 함유한 채, 비교적 장시간에 걸쳐 산소가 부족한 상태로 고온에 노출되어 억제 연소하므로, 상기 폐기물(R) 중의 난연물이 충분히 열분해된다. 그 결과, 폐기물(R)의 균질한 연소 처리가 촉진되고, 연소층(y)에 있어서의 연소 칼로리의 유지와 더불어, 최종적으로 배출되는 소각재(A) 중의 미연물의 잔존이 극히 작아져, 강열 감량이 매우 낮아진다.

1 : 수직형 쓰레기 소각로
2 : 소각로 본체
3 : 소각재 배출 기구
4 : 배기 가스 혼합 수단
5 : 재연소실
6 : 투입구
7 : 연소용 공기 공급관
8 : 수냉 재킷
28 : 공기구
32 : 소각재 배출판
a : 연소용 공기
u : 조질층
c : 탄화층
y : 연소층
z : 재층

Claims (3)

1. 수직형의 노 내에 폐기물을 순차적으로 투입하고, 노 내에 투입된 폐기물이 형성하는 퇴적층에 연소용 공기를 공급하면서 폐기물을 연소시키고, 연소가 완결된 소각재를 노 저부로부터 노 외부로 순차적으로 배출함으로써 폐기물을 소각 처리하는 수직형 쓰레기 소각로에 있어서의 연소용 공기의 공급 방법이며,
   이 공급 방법은,
   소각 처리 중, 상기 퇴적층의 퇴적 두께가 두꺼워졌을 경우에 연소용 공기의 공급량을 많게 하고, 한편 상기 퇴적층의 퇴적 두께가 얇아졌을 경우에 연소용 공기의 공급량을 적게 하고, 연소용 공기의 공급량이, 퇴적층 중의 폐기물을 완전 연소시키기 위해 필요한 이론 공기량의 0.2 내지 0.8배로 되도록 제어하면서, 상기 퇴적층의 하부로부터 상부를 향해 연소용 공기 중의 산소가 감소하도록 연소용 공기를 공급함으로써,
   소각 처리 중의 퇴적층에 있어서 유산소 연소하는 연소층 상에 산소가 거의 공급되지 않는 실질적으로 무산소 상태의 고온하에서 폐기물의 건조 및 열분해가 촉진되는 탄화층을 형성하는 것을 특징으로 하는, 수직형 쓰레기 소각로에 있어서의 연소용 공기의 공급 방법.
2. 제1항에 있어서, 퇴적층의 하부로부터만 연소용 공기를 공급하는, 수직형 쓰레기 소각로에 있어서의 연소용 공기의 공급 방법.
3. 수직형의 노 내에 폐기물을 순차적으로 투입하고, 노 내에 투입된 폐기물이 형성하는 퇴적층에 연소용 공기를 공급하면서 폐기물을 연소시키고, 연소가 완결된 소각재를 노 저부에 배치된 소각재 배출판으로부터 노 외부로 순차적으로 배출함으로써 폐기물을 소각 처리하는 수직형 쓰레기 소각로이며,
   이 수직형 쓰레기 소각로는,
   상기 소각재 배출판에 설치된 복수의 공기구와,
   상기 복수의 공기구를 통과시켜서 퇴적층의 저부를 향해서 연소용 공기를 공급하기 위한, 상기 소각재 배출판의 하부에 연소용 공기를 수송하는 연소용 공기 공급관과,
   상기 연소용 공기 공급관에 구비된 유량계와,
   상기 연소용 공기 공급관에 구비된 연소용 공기의 공급량을 변경하는 개폐 밸브를 구비하는 것이며,
   소각 처리 중의 퇴적층에 있어서 유산소 연소하는 연소층 상에 산소가 거의 공급되지 않는 실질적으로 무산소 상태의 고온하에서 폐기물의 건조 및 열분해가 촉진되는 탄화층을 형성하기 위해,
   소각 처리 중, 퇴적층의 퇴적 두께가 두꺼워져서 연소용 공기의 수송 부하가 커지고, 그 유량이 감소했을 경우에, 상기 개폐 밸브를 개방해서 연소용 공기의 공급량을 많게 하고, 한편 폐기물의 퇴적 두께가 얇아져서 연소용 공기의 수송 부하가 작아지고, 그 유량이 증가했을 경우에, 상기 개폐 밸브를 좁혀서 연소용 공기의 공급량을 적게 하고,
   상기 퇴적층의 하부로부터 상부를 향해서 연소용 공기 중의 산소가 감소하도록 연소용 공기를 공급함으로써,
   연소용 공기의 공급량이 퇴적층 중의 폐기물을 완전 연소시키기 위해 필요한 이론 공기량의 0.2 내지 0.8배로 되도록 제어하는 제어 기구가 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는, 수직형 쓰레기 소각로.

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