KR101462521B1 - 폐기물 및 고형 연료 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐기물 및 고형연료 처리장치에 관한 것으로서, 폐기물 또는 고형연료를 소각하여 발생된 배기가스에서 유해가스를 흡수하고, 수분 함유 미립자를 갖는 함진가스를 배출하는 습식 스크러버; 상기 습식 스크러버의 후단쪽에 위치하고, 정전기력을 이용하여 배출가스에서 분진을 집진하는 후단연소로; 및 상기 습식 스크러버와 상기 후단연소로의 사이에 결합되고, 함진가스에 포함된 수분 함유 미립자를 관성충돌과 다공판 충돌로 제거하여 상기 후단연소로 쪽으로 수분이 제거된 상기 배기가스를 제공하는 다공판 스크러버를 포함한다.

Description

폐기물 및 고형 연료 처리장치{APPARATUS FOR WASTE AND SOLID FUEL TREATMENT}

본 발명은 소각 처리를 통해 유해물질, 분진, 유해가스, 고형 연료 등을 제거하는 설비와 관련된다.

일반적으로 폐기물 처리장치는 용융로를 이용하여 도시쓰레기 및 산업폐기물을 소각하고, 용융로에서 발생되는 각종 가스, 분진, 화학적 유해물질 들을 회수 처리하는 장치 구성을 가지고 있다.

이러한 폐기물 처리장치는 소각 처리의 증가로 인하여 점차 처리 비중이 커지고 있고, 소각 방식도 다양화되어 가고 있다.

발명의 배경이 되는 폐기물 처리장치로는 스토카 방식, 열분해 용융 방식, 열분해 가스화 방식, 유동상 방식 등이 있다.

이들 설비들은 처리 대상이나 공정상 일부 차이가 있지만, 대략적으로 폐기물을 소각로 또는 용융로에서 연소하는 소각공정과, 상기 소각공정을 통해 배출된 고온의 소각가스를 폐열보일러로 공급하여 에너지로 전환하기 위한 증기를 생산하는 증기생산공정과, 상기 증기생산공정을 거친 배기가스를 반응탑 또는 습식 스크러버로 공급하여 유해가스를 흡수하는 유해가스 제거공정과, 습식 스크러버(wet scrubber)를 거치며 수분을 함유한 분진 등의 미립자를 비롯하여 잔존하는 유해물질을 제거하는 유해물질 제거공정을 포함할 수 있다.

특히, 습식 스크러버는 배기가스를 액체에 접촉시켜, 배기가스 중 가용성(可溶性) 성분을 액상 중에 용해시키는 가스 흡수 설비로서, 가스 흡수 외에 증류(蒸溜, Distillation), 증습(蒸濕, Humidification) 및 먼지(粉塵, Dust)와 액적(液滴, Mist)의 제거 용도로 사용되고 있으나, 습식 스크러버를 통해서 제거되지 않은 수분을 함유한 분진 등을 갖는 함진가스(含塵空氣)를 배출할 수 있다.

따라서, 수분을 함유한 분진 또는 기타 습식 스크러버를 통해서 제거되지 않은 유해물질을 갖는 함진가스는 백필터 또는 후단연소로로 공급되어 제거될 수 있다. 여기서 습식 스크러버와 후단연소로는 덕트 또는 배관을 통해서 서로 연결되어 있을 수 있다.

그러나, 종래 기술에 따른 폐기물 처리장치는 수분을 함유한 함진가스가 백필터 또는 후단연소로 쪽으로 공급되는 과정에서 상기 덕트 또는 배관 또는 재순환라인에 붙어 고착되는 문제를 가지고 있다.

즉, 종래의 습식 스크러버는 기액접촉층에서 오염물질을 대부분 제거하지만, 일부 기포가 큰 경우 기포내 오염물질이 액체와의 접촉 없이 그대로 배출되어 제거 효율을 저하시킬 수 있고, 특히 습식 스크러버의 전에 위치한 폐열보일러 또는 용융로에서 배출되는 재 또는 분진 등의 미립자는 1㎛ 미만의 크기를 갖는 것으로서 종래의 단순 기액 접촉만으로는 그 제거 효율이 상대적으로 떨어지기 때문에, 1㎛ 미만 크기의 수분을 함유한 미립자를 갖는 함진가스를 발생시킨다.

즉, 종래 기술에 따른 폐기물 처리장치에서는 상기 함진가스의 수분 함유 미립자가 습식 스크러버에서 배출된 후 상기 덕트 또는 배관뿐만 아니라 후단연소로의 입구쪽 배관 또는 내부 배관에도 붙어 고착됨으로써, 후단연소로 등의 고장을 일으킬 수 있다.

또한, 종래 기술에 따른 폐기물 처리장치는 상기 함진가스의 수분 함유 미립자의 고착으로 인하여 후단연소로 쪽 배관의 유동 면적이 협소하여지고, 이 경우, 습식스크러버 쪽에 부하변동이 발생되고, 이로 인하여 공정상의 차질이 발생되거나 유지 관리에 문제를 일으키는 주요 요인으로 작용하고 있으므로, 이를 해결할 수 있는 기술이 요구되고 있다.

한국등록특허 제10-0689788호 (2007.02.26)

본 발명의 실시예들은 습식 스크러버와 후단연소로 사이에 1차 관성 충돌부와 다공판부를 갖는 다공판 스크러버를 결합함으로써, 1㎛ 미만 크기의 수분 함유 미립자를 갖는 함진가스에서 수분을 제거하여, 미립자가 후단연소로 또는 후단연소로에 연결된 배관에 고착되는 것을 방지할 수 있고, 고착에 의한 설비 오작동을 미연에 방지할 수 있는 폐기물 처리장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 폐기물을 소각하여 발생된 배기가스에서 유해가스를 흡수하고, 수분 함유 미립자를 갖는 함진가스를 배출하는 습식 스크러버; 상기 습식 스크러버의 후단쪽에 위치하고, 정전기력을 이용하여 배출가스에서 분진을 집진하는 후단연소로; 및 상기 함진가스를 공급받을 수 있도록 상기 습식 스크러버와 상기 후단연소로의 사이에 결합되고, 관성 충돌 및 다공판 충돌을 유도하여 상기 함진가스에 포함된 수분 함유 미립자로부터 수분을 제거하여 만든 상기 배출가스를 상기 후단연소로 쪽으로 제공하는 다공판 스크러버를 포함하는 폐기물 처리장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 다공판 스크러버는 상기 습식 스크러버의 제 1 이송라인의 끝단에 연결되어 상기 함진가스를 유입받는 가스유입구를 측부에 구비한 1차 관성 충돌부; 상기 1차 관성 충돌부의 위에 관통하게 연결되고, 상기 배출가스를 상기 후단연소로 쪽으로 배출시키도록 상단부에 가스유출구를 구비한 다공판부; 상기 다공판부의 내부에 일측과 타측으로 이격 설치된 다공판; 및 상기 다공판의 상부에서 하향으로 상기 순환수를 분사하도록 다수의 노즐을 갖는 분사장치를 포함할 수 있다.

또한, 상기 다공판은 내산성을 갖는 스테인레스 재질 또는 엔지니어링 플라스틱 재질일 수 있다.

또한, 본 실시예는 상기 1차 관성 충돌부의 하단부의 순환수유출구에 연결된 집수관; 상기 1차 관성 충돌부의 내부로부터 상기 집수관을 통해 이동된 순환수를 저장하는 수조; 상기 수조와 상기 분사장치 사이에 연결되고 상기 순환수의 이동경로가 되는 순환수공급라인; 및 상기 수조에 저장된 상기 순환수를 상기 순환수공급라인을 통해 상기 분사장치에 공급하는 순환수 펌프를 포함할 수 있다.

또한, 상기 순환수공급라인은 상기 수조의 유출구에 배관된 제 1 배관; 상기 제 1 배관의 끝단에서 분기된 한 쌍의 바이패스배관; 상기 바이패스배관에 각각 설치된 상기 순환수 펌프; 상기 순환수펌프의 일측으로 상기 바이패스배관에 설치된 버킷스트레이너; 상기 순환수펌프의 타측으로 상기 바이패스배관에 설치된 체크밸브; 및 상기 바이패스배관이 합쳐지는 연결지점과 상기 분사장치 사이에 연결된 제 2 배관을 포함할 수 있다.

또한, 상기 수조는 상기 수조의 취수구에 배관된 제 3 배관; 상기 제 3 배관에 설치된 이송펌프; 및 상기 이송펌프에 의해 이송된 상기 순환수의 미립자를 처리하도록, 상기 제 3 배관에 연결된 탈수기를 포함할 수 있다.

또한, 상기 수조는 상기 수조에서 상기 순환수의 수위를 계측하는 수위센서; 상기 수위센서에서 측정한 수위값을 기준값에 비교하여 상기 수조에 공정수가 채워져서 상기 순환수를 보충하도록, 상기 수조에 연결된 제 4 배관; 및 상기 제 4 배관에 설치된 보충 펌프를 포함할 수 있다.

또한, 상기 1차 관성 충돌부는 상기 집수관의 상단에 연결되기 위한 상기 순환수유출구 쪽으로 관경이 축소되는 축소형 케이싱; 상기 축소형 케이싱의 상부에 관통하게 연결되고, 측부에 가스유입구를 구비한 중공형 케이싱; 및 상기 중공형 케이싱의 상부에 관통하게 연결되고, 상기 다공판부 쪽으로 관경이 확대되는 확관형 케이싱을 포함할 수 있다.

또한, 상기 다공판부는 상기 확관형 케이싱의 상부 테두리에 연결되고, 상기 분사장치용 설치구멍을 갖는 몸체 케이싱; 상기 몸체 케이싱의 내표면 저부에 결합된 하부 다공판; 상기 하부 다공판의 위쪽에 위치하고, 상기 몸체 케이싱의 내표면 상부에 결합된 상부 다공판; 상기 몸체 케이싱의 상부 테두리에 연결되고, 상기 가스유출구 쪽으로 축소되는 천장 케이싱; 및 상기 천장 케이싱 또는 상기 몸체 케이싱에 마련된 하나 이상의 액세스홀을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 습식 스크러버와 후단연소로의 사이에 위치하여, 관성 충돌 및 다공판 충돌에 의해, 습식 스크러버에서 발생된 수분 함유 미립자를 갖는 함진가스로부터 수분 및 미립자를 분리, 포집 및 배출함으로써, 그 결과 수분이 제거된 상기 배기가스를 상기 후단연소로 쪽으로 제공함으로써, 후단연소로 및 그와 관련된 배관의 관경이 수분 함유 미립자에 의해 고착되어서 막히거나, 부식되는 등의 문제를 해결할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 다공판 스크러버가 관성 충돌을 용이하게 유도할 수 있는 1차 관성 충돌부와, 다공판 충돌을 용이하게 유도할 수 있는 다공판부로 이루어져 일체화되어 있음에 따라, 장치 구성을 콤팩트화시킬 수 있고, 공정 효율을 극대화할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 수조는 대용량의 버킷스트레이너를 구비하고 있을 뿐만 아니라, 수조에 저장된 순환수의 수위를 관리하여 수조내 저수량이 부족한 경우 공정수를 공급하여 순환수의 보충이 이루어질 수 있고, 정기적으로 순환수를 탈수기 쪽으로 공급하여 순환수 내에 존재하는 미립자, 분진 등을 미연에 처리할 수 있음에 따라, 분사장치의 노즐 막힘 문제를 해결할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 다공판 스크러버의 내부에 설치되는 다공판이 내산성을 갖는 스테인레스 재질 또는 엔지니어링 플라스틱 재질로 제작되어 있어서, 함진가스 내의 산성물질에 의해 다공판이 부식되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐기물 처리장치의 모식도.
도 2는 도 1에 도시된 다공판 스크러버의 일부를 절개하여 내부를 보인 정면도.
도 3은 도 2에 도시된 다공판의 평면도.
도 4는 도 2에 도시된 다공판 스크러버와 결합되어 사용되는 수조의 구성도.
도 5 및 도 6은 함진가스로부터 수분 및 미립자를 분리하여 수분이 제거된 배출가스가 배출되는 원리를 설명하기 위한 단면도들.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐기물 처리장치의 모식도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 폐기물 처리장치는 폐기물[및/또는 고형 연료, 예를 들어 폐플라스틱을 펠렛화한 연료(예: RPF : Refused Plastic Fuel)]을 소각하는 소각 설비에 적용될 수 있다. 이하에서는, 주로 폐기물과 관련하여 설명하나, 고형 연료의 처리에도 사용될 수 있음은 물론이다.

본 실시예는 더 나아가 도시 쓰레기 및 산업 폐기물을 소각 처리하도록, 적어도 습식 스크러버 및 후단연소로를 구비하여 유해한 분진, 미립자, 유해가스를 제거하고자 하는 설비에도 적용될 수 있다. 또한, 폐기물 처리장치 또는 처리시스템에서 공지된 각종 스크류 컨베이어, 슬래그 처리 장치, 공기, 연료, 예열 공기 처리 설비, 전체 공정을 제어하는 제어반 등의 공지된 구성은 구체적으로 개시되지 않지만, 공지된 것이므로 여기서 보다 상세한 설명은 생략할 수 있다.

다만, 예시적인 설명을 위해서, 본 실시예는 크게 폐기물 공급부(10), 열분해 가스화 용융로와 같은 소각부(20), 폐열보일러(30), 세정탑(40), 습식 스크러버(50), 다공판 스크러버(100), 후단연소로(60), 연돌(70)을 포함할 수 있다.

폐기물 공급부(10)는 폐기물 저장조로부터 폐기물을 인양하여 투입호퍼 쪽으로 공급하는 장치 수단을 포함하고 있으나, 이에 한정되지 않고, 폐기물을 소각부(20) 까지 공급할 수 있는 수단이라면, 주지된 장치 구성을 포함할 수도 있다.

소각부(20)는 폐기물 투입호퍼, 연소재 배출구, 고정식 스토커, 이동식 스토커, 스토커 구동장치 등을 갖는 스토카 방식의 소각로이거나, 또는 무산소 상태에서 폐기물을 압축 탄화한 후, 탄화된 쓰레기를 2,000℃ 이상에서 고온 용융시키고, 탄화가스는 순수산소와 반응시켜 합성가스로 변화되어 에너지원으로 활용하고, 발생된 용융슬래그는 재활용시키는 기술(예: Themoselect)와 같은 열분해 용융 방식의 용융로일 수 있다. 또한, 소각부(20)는 폐기물의 투입 및 건조후, 건류 및 열분해 공정을 거치는 1차 열분해와, 상기 1차 열분해로 인해 발생된 열분해 건류가스를 완전 소각시키는 2차 연소를 수행하는 열분해 가스화 방식의 소각로이거나, 원형 또는 각형의 노내부에 유동층인 하부와 프리보드(free board)인 상부로 구성된 유동상 소각로일 수 있다.

즉, 소각부(20)는 도 1에 도시된 내용으로 한정되지 않을 수 있고, 폐기물을 소각 또는 용융하여 고온의 소각가스를 폐열보일러(30)로 공급할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 본 실시예에 적용될 수 있다.

폐열보일러(30)는 고온의 소각가스를 공급받아 폐열보일러로 공급하여 에너지로 전환하도록, 열회수에 의하여 증기를 생산하고, 생산된 증기는 공전 내에서 필요한 설비(예: 건조기 등)에 이용할 수 있도록, 폐열보일러(30)와 결합된 각종 배관 부재를 더 포함할 수 있다.

세정탑(40)은 폐열보일러(30)에서 나온 배기가스를 냉각 및 세정하는 역할을 담당할 수 있다.

습식 스크러버(50)는 세정탑(40)으로부터 공급받은 배기가스를 해당 오염물질에 상응한 흡수액 등과 같은 액체에 접촉시켜서, 배기가스중 가용성(可溶性) 성분을 액상 중에 용해시키는 역할을 담당할 수 있다. 즉, 습식 스크러버(50)는 배기가스 중 오염물질을, 물, 수용액 등의 액체에 흡수시켜서 분리하는 조작으로서, 가스상의 오염물질과 흡수액 사이에 접촉이 효율적으로 이루어지는 주지의 장치 구성을 질 수 있고, 이는 본 실시예에서 설명하지 않더라도 주지의 구성일 수 있으므로, 본 실시예에서 생략될 수 있다.

특히, 습식 스크러버(50)에서는 배기가스에 대하여 가스 흡수가 이루어지더라도, 미량의 산성물질(예: HCL), 습기를 함유한 분진 또는 습기 함유 미립자가 함진가스(G1)가 배출될 수 있다.

습식 스크러버(50)는 습식 스크러버(50)의 유출부로부터 연장되어서 다공판 스크러버(100)의 가스유입구에 결합되고, 습식 스크러버(50)로부터 유출된 함진가스(G1)의 이동경로가 되는 제 1 이송라인(55)을 포함할 수 있다.

습식 스크러버(50)는 배기가스에서 유해가스를 흡수하고, 수분 함유 미립자를 갖는 함진가스를 상기 제 1 이송라인(55)을 통해서 배출하게 된다.

후단연소로(60)는 습식 스크러버의 후단쪽에 위치, 더욱 바람직하게 습식 스크러버(50)와 다공판 스크러버(100)의 사이에 위치하고, 정전기력을 이용하여 배출가스(G2)에서 분진을 집진하는 역할을 담당할 수 있다.

후단연소로(60)도 폐기물 처리분야에서 주지된 장치에 해당할 수 있으므로, 본 실시예에서는 후단연소로(60) 자체의 내부 구성에 대해서는 생략될 수 있다.

다만, 후단연소로(60)는 다공판 스크러버(100)의 가스유출구로부터 연장되어서 후단연소로(60)의 유입부에 결합되고, 다공판 스크러버(100)로부터 유출된 배출가스(G2)의 이동경로가 되는 제 2 이송라인(65)을 포함할 수 있다.

다공판 스크러버(100)는 함진가스(G1)를 공급받을 수 있도록 습식 스크러버(50)와 후단연소로(60)의 사이에 결합될 수 있다. 즉, 다공판 스크러버(100)는 상기 제 1 이송라인(55)와 상기 제 2 이송라인(65)에 관통하게 결합될 수 있다.

이러한 다공판 스크러버(100)는 후술될 바와 같이 1차 관성 충돌부에서 관성 충돌을 유도하고, 다공판부에서 다공판 충돌을 유도하여서, 상기 함진가스(G1)에 포함된 수분 함유 미립자로부터 수분을 제거하여 상기 배출가스(G2)를 만드는 역할을 담당할 수 있다.

또한, 상기 다공판 스크러버(100)에서 만들어진 배출가스(G2)는 후단연소로(60) 쪽으로 제공되거나, 재순환라인(45)을 통해서 다시 세정탑(40) 쪽으로 재순환될 수 있고, 이러한 재순환에 필요한 밸브, 댐퍼, 외부공기포트 등의 구성은 주지의 구성이므로, 본 실시예에서 생략될 수 있다.

한편, 후단연소로(60)에서 집진 처리된 가스는 연돌(70)을 통해서 대기중으로 배출될 수 있다.

이하, 다공판 스크러버에 대하여 더욱 상세히 설명하고자 한다.

도 2는 도 1에 도시된 다공판 스크러버의 일부를 절개하여 내부를 보인 정면도.

도 2를 참조하면, 다공판 스크러버(100)는 1차 관성 충돌부(110)와 다공판부(120)를 포함할 수 있다.

1차 관성 충돌부(110)는 습식 스크러버로부터 유출된 함진가스(G1)의 이동경로가 되는 제 1 이송라인(55)의 끝단에 연결되어 함진가스(G1)를 유입받는 가스유입구(111)를 측부에 구비하고 있다.

1차 관성 충돌부(110)는 산성물질에 대하여 내식성을 발휘할 수 있는 재질로 제작될 수 있다. 예컨대, 스테인레스 스틸 재질 또는 FRP를 포함한 엔지니어링 플라스틱 재질로 제작될 수 있고, 플랜지 및 볼트를 이용하여서, 상호 대응하는 구성끼리 결합되고, 결합부위의 사이에는 고무, 실런트 등의 실링 부재가 더 개재되어 있거나, 스테인레스 스틸 재질의 경우 용접 등의 결합 방식을 이용하여 제작될 수 있다.

1차 관성 충돌부(110)는 집수관(150)의 상단에 연결되기 위한 순환수유출구(112) 쪽으로 관경이 축소되는 축소형 케이싱(113)과, 축소형 케이싱(113)의 상부에 관통하게 연결되고, 측부에 가스유입구(111)를 구비한 중공형 케이싱(114)을 포함할 수 있다.

1차 관성 충돌부(110)는 중공형 케이싱(114)의 상부에 관통하게 연결되고, 다공판부(120) 쪽으로 관경이 확대되는 확관형 케이싱(115)을 포함할 수 있다.

여기서, 확관형 케이싱(115)은 중공형 케이싱(114)에 비해 점차적으로 확장된 내부 공간을 제공함에 따라, 함진가스(G1)가 상기 확장된 내부 공간에서 확산되면서 하기에 후술될 관성 충돌을 유발할 수 있다.

다공판부(120)도 상기 동일 재질로 제작될 수 있는 것으로서, 1차 관성 충돌부(110)의 위에 관통하게 연결되고, 상기 배출가스(G2)를 상기 후단연소로쪽으로 배출시키도록 상단부에 가스유출구(121)를 포함할 수 있다. 여기서, 가스유출구(121)는 다공판 스크러버(100)의 다공판부(120)로부터 유출된 배출가스(G2)의 이동경로가 되는 제 2 이송라인(65)의 끝단이 관통하게 결합되어 있을 수 있다.

다공판부(120)는 상기 확관형 케이싱(115)의 상부 테두리에 연결되고, 상기 분사장치용 설치구멍(122)을 갖는 몸체 케이싱(123)과, 몸체 케이싱(123)의 내표면 저부에 결합된 하부 다공판(132)을 포함할 수 있다. 여기서, 하부 다공판(132)은 볼트 결합 또는 용접 등의 주지의 기계적 결합 수단을 이용하여 결합될 수 있다.

또한, 다공판부(120)는 하부 다공판(132)의 위에 위치 또는 상기 하부 다공판(132)의 위쪽으로 이격되게 위치하고, 상기 몸체 케이싱(123)의 내표면 상부에 결합된 상부 다공판(131)을 포함할 수 있다.

다공판(130, 131, 132)의 위치 또는 개수는 도면에 도시된 내용으로 한정되지 않고, 다공판 스크러버(100)의 크기, 용량 등에 선택 또는 변경될 수도 있다.

또한, 다공판부(120)는 몸체 케이싱(123)의 상부 테두리에 연결되고, 상기 가스유출구 쪽으로 축소되는 천장 케이싱(124)을 포함할 수 있다. 천장 케이싱(124)도 볼트 결합 또는 용접에 의해 몸체 케이싱(123)에 결합될 수 있다.

여기서, 천장 케이싱(124) 또는 몸체 케이싱(123)에는 하나 이상의 액세스홀(125, 126)을 포함할 수 있다. 액세스홀(125, 126)은 다공판 스크러버(100)의 내부로의 진입, 또는 청소 등의 유지보수 목적으로 사용될 수도 있고, 평상시 커버에 의해 밀폐상태를 유지하나, 액세스홀(125, 126)의 볼트를 분리할 경우, 상기 커버를 분리시킬 수도 있다.

또한, 다공판 스크러버(100)는 그의 내부에 다공판(130)과 분사장치(140)를 포함할 수 있다. 다공판(130)은 상부 다공판(131) 또는 하부 다공판(132)을 통칭할 수 있다.

다공판(130)은 다공판부(120)의 내부에 일측(예: 하부)과 타측(예: 상부)으로 이격 배치되고, 상하 이격 거리를 유지하면서, 평행하게 설치될 수 있다.

다공판(130)은 내산성을 갖는 스테인레스 재질 또는 엔지니어링 플라스틱 재질로 제작될 수 있다.

분사장치(140)는 다공판(130)의 상부에 위치하고, 하향으로 순환수를 분사하도록 다수의 노즐(141)을 가질 수 있다. 분사장치(140)는 순환수를 공급받을 수 있는 파이프 형상의 헤드부일 수 있고, 그 헤드부의 하부에 다수의 노즐(141)이 결합될 수 있다.

다공판 스크러버(100)는 1차 관성 충돌부(110)의 하단부의 순환수유출구(112)에 연결된 집수관(150)과, 1차 관성 충돌부(110)의 내부로부터 집수관(150)을 통해 이동된 순환수를 저장하는 수조(160)와, 상기 수조(160)와 상기 분사장치(140) 사이에 연결되고 상기 순환수의 이동경로가 되는 순환수공급라인(170)과, 상기 수조(160)에 저장된 상기 순환수를 상기 순환수공급라인(170)을 통해 상기 분사장치(140)에 공급하는 순환수펌프(180)(도 4 참조)를 포함할 수 있다.

도 3은 도 2에 도시된 다공판의 평면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 다공판 스크러버와 결합되어 사용되는 수조의 구성도이다.

도 3을 참조하면, 다공판(130)은 다공판부의 단면 형상(예: 원형)에 대응한 형상을 갖는 플레이트에 다수의 구멍(133)이 타공 또는 천공된 상태로 제작될 수 있다. 또한, 다공판(130)의 테두리에는 다공판부의 내표면에 고정될 수 있는 프레임(예: 테두리 프레임)과, 볼트 구멍 등이 더 마련되어 있을 수 있다.

도 4를 참조하면, 순환수공급라인(170)은 수조(160)의 순환수유출구에 배관된 제 1 배관(171)과, 그 제 1 배관(171)의 끝단에서 분기된 한 쌍의 바이패스배관(172, 173)과, 바이패스배관(172, 173)에 각각 설치된 순환수펌프(180)를 포함할 수 있다. 여기서, 순환수펌프(174)는 반드시 펌프 장치로만 한정되지 않을 수 있고, 압송이 가능한 압축기 등이 될 수도 있다.

또한, 순환수공급라인(170)은 순환수펌프(180)의 일측(예: 펌프 전단)으로 상기 바이패스배관(172, 173)에 설치된 버킷스트레이너(174)를 포함할 수 있다. 버킷스트레이너(174)는 순환수펌프(180) 및 순환수펌프(180)의 후단의 배관들 내 분진, 미립자 등의 침착을 방지하기 위한 것으로서, 대용량으로 제작되어 있을 수 있다.

또한, 순환수공급라인(170)은 순환수펌프(180)의 타측(예: 펌프 후단)으로 상기 바이패스배관(172, 173)에 설치된 체크밸브(175), 또는 개폐 밸브, 또는 압력계 또는 유량계 등이 더 마련될 수 있다.

또한, 순환수공급라인(170)은 순환수펌프(180)의 타측에서 합쳐져 연결되는 바이패스배관(172, 173)의 연결부와 상기 분사장치(140)(도 2 참조) 사이에 연결된 제 2 배관(176)을 포함할 수 있다.

이처럼 바이패스배관(172, 173)이 순환수공급라인(170)에 구비되어 있으므로, 바이패스배관(172, 173)에 결합된 한 쌍의 순환수펌프(180) 및 버킷스트레이너(174) 중 어느 하나를 유지 보수시, 다른 하나를 사용할 수 있음에 따라 순환수공급라인(170)을 통해 순환수의 공급이 단속 또는 차단되는 것을 막을 수 있고, 유지 보수가 이루어지는 과정이라도 순환수의 연속적인 공급이 가능할 수 있다.

또한, 수조(160)는 수조(160)의 취수구에 배관된 제 3 배관(161)과, 상기 제 3 배관(161)에 설치된 이송펌프(162), 및 상기 이송펌프(162)에 의해 이송된 상기 순환수의 미립자를 처리하도록, 상기 제 3 배관(161)에 연결된 탈수기(163)를 포함할 수 있다.

또한, 수조(160)는 수조(160)에서 순환수의 수위를 계측하는 수위센서(164)와, 제어기(166)가 상기 수위센서(164)에서 측정한 수위값을 기준값에 비교할 때, 공정수가 상기 수조(160)에 채워져서 상기 순환수를 상기 수조(160)에 보충하도록, 상기 수조(160)에 연결된 제 4 배관(165), 및 상기 제 4 배관(165)에 설치된 보충 펌프(167)를 포함할 수 있다. 여기서, 제 4 배관(165)에는 상기 제어기(166)에 의해 개폐가 제어되거나, 개폐량이 조절될 수 있는 전자밸브 형식의 공정수밸브(168)가 더 결합되어 있을 수 있다.

즉, 보충 펌프(167), 공정수밸브(168), 수위센서(164), 이송펌프(162) 등은 제어기(166)에 의해 제어될 수 있도록, 제어기(166)에 전기적으로 결합될 수 있다. 또한, 상기 순환수펌프(180)도 상기 제어기(166)에 접속되거나, 또는 미 도시된 제어실의 제어시스템에 접속되어 다공판 스크러버의 공정 프로세스에 의해 작동될 수 있다.

이하, 본 실시예에 따른 폐기물 처리장치의 다공판 스크러버의 운용에 대하여 도 2, 도 5, 도 6을 통해서 설명하고자 한다.

도 5 및 도 6은 함진가스로부터 수분 및 미립자를 분리하여 수분이 제거된 배출가스가 배출되는 원리를 설명하기 위한 단면도들이다.

도 2를 참조하면, 다공판 스크러버(100)에서는 함진가스(G1)가 1차 관성 충돌부(110)의 측부에 위치한 가스유입구(111)를 통해서 1차 관성 충돌부(110)의 내부로 유입된다.

세정수는 분사장치(140) 및 노즐(141)을 통해서 하향으로 공급된다.

함진가스(G1)는 60 ~ 90m/sec의 가스 유속을 가지고 있으므로, 상기 세정수와 만나 미세한 액적이 되고, 1차 관성 충돌부(110)의 내부 공간에 분산되어 함진가스(G1)의 수분 함유 미립자(예: 분진)와 접촉된다.

특히, 디퓨저(diffuser) 구조와 유사 또는 동일한 1차 관성 충돌부(110)의 확관형 케이싱(115)에서는 함진가스(G1)의 감속이 이루어지기 때문에, 상기 미세한 액적과의 상기 함진가스(G1)의 수분 함유 미립자간 관성 충돌이 일어나고, 이로 인하여, 함진가스(G1)의 처리 효율이 증가할 수 있게 된다. 이때, 압력손실은 300~800mmH₂O로 높아 동력비는 상대적으로 크지만, 높은 집진 효율을 발휘할 수 있다.

또한, 도 2를 참조하면, 1차 관성 충돌부(110)를 통과하여 상향으로 이동하는 미세 입경의 수분 함유 미립자는 대향류(예: 하향 이동)로 공급되는 상기 액적에 부착되고, 이후 타공판(130)에 충돌되는 바와 같이, 다공판 충돌이 일어날 수 있다.

특히, 일반적인 패킹층 대신 타공판(130)을 사용하는 본 실시예는 함진가스(G1)와 수분 함유 미립자를 동시에 처리하여도 막힘 현상이 없으며, 압력손실(예: 50 mmAq)이 적어 송풍기 운전 동력이 적게 소모되며, 기존의 패킹층 만큼 외형 높이를 줄일 수 있으므로, 소형화 및 경량화가 가능하고, 단순 가공물인 다공판(130)의 수명이 영구적이므로 보수가 필요 없을 수 있다.

즉, 도 5를 참조하면, 수분 함유 미립자를 갖는 함진가스(G1)는 상기와 같이 1차 관성 충돌부(110)를 통과한 후, 다공판(130)의 구멍(133)을 통과한다.

순환수는 다공판(130)의 전면에 일정하게 스프레이되어 미스트(W)(mist)의 상태가 될 수 있다.

이때, 함진가스(G1)는 상기 1차 관성 충돌부에서 수분을 함유한 상태로 다공판부로 넘어오게되며, 상기 미스트(W)에 의해 액적이 커진 미립자(B)가 될 수 있다.

도 6을 참조하면, 액적이 커진 미립자(B)는 다공판(130)에 충돌하게 되고, 다공판(130)의 구멍(133)을 통하여 관성에 의하여 1차 관성 충돌부의 하부의 집수관 쪽으로 포집되는 제거 입자(B-1)가 된다. 수분 함유 미립자가 제거된 배출가스(G2)는 다공판부에 연결된 제 2 이송라인을 통해서 후단연소로 쪽으로 이동할 수 있다.

한편, 도 4를 참조하면, 제거 입자(B-1) 및 순환수는 집수관(150)을 통해서 수조(160) 쪽으로 이동한다.

또한, 수조(160)에 이동한 제거 입자(B-1)(함진가스에서 분리된 미립자)는 주기적으로 탈수기(163) 쪽으로 이동하여 처리될 수 있다.

또한, 제어기(166)가 수위센서(164), 보충 펌프(167), 공정수밸브(168)를 제어하여 수위 관리를 수행하고 있으므로, 수조(160)는 상기 수위 관리에 의해 수위가 낮아지게 되면 공정수가 공급되어 항상 일정한 레벨이 유지될 수 있다. 즉, 제어기(166)의 제어에 의해서, 공정수밸브(168)가 개방되고, 보충 펌프(167)이 동작하면, 외부 수원(미 도시)의 공정수가 제 4 배관(165)을 통해 수조(160)로 유입되고, 수위센서(164)로부터 신호가 검출되면, 보충 펌프(167)의 동작이 정지되고, 공정수밸브(168)가 폐쇄될 수 있다.

위와 같이 설명한 본 실시예들에 따르면, 수분 함유 미립자를 갖는 함진가스로부터 수분 함유 미립자를 제거하여 배출가스를 만들 수 있는 다공판 스크러버를 제공함에 따라, 기존 장치에서 수분 함유 미립자에 의해 고착이 이루어져 배관이 막히는 문제와, 부식 문제와, 노즐 막힘 현상을 해결할 수 있다.

또한, 본 실시예들에 따르면, 상기 고착으로 인하여 후단연소로쪽 배관의 유동 면적이 협소하여지는 경우, 습식스크러버 쪽에 부하변동이 발생되고, 이로 인하여 공정상의 차질이 발생되거나 유지 관리에 문제를 일으키는 것을 방지할 수 있다.

10 : 폐기물 공급부 20 : 소각부
30 : 폐열보일러 40 : 세정탑
50 : 습식 스크러버 60 : 후단연소로
70 : 연돌 100 : 다공판 스크러버
110 : 1차 관성 충돌부 120 : 다공판부
130, 131, 132 : 다공판 140 : 분사장치
150 : 집수관 160 : 수조
170 : 순환수공급라인 180 : 순환수펌프

Claims (9)

1. 폐기물 또는 고형연료를 소각하여 발생된 배기가스에서 유해가스를 흡수하고, 수분 함유 미립자를 갖는 함진가스를 배출하는 습식 스크러버;
   상기 함진가스를 공급받을 수 있도록 상기 습식 스크러버와 결합되고, 상기 함진가스에 포함된 수분 함유 미립자로부터 수분을 제거하여 배출가스를 생성하는 다공판 스크러버; 및
   상기 습식 스크러버의 후단쪽에 위치하고, 정전기력을 이용하여 상기 배출가스에서 분진을 집진하는 후단연소로;를 포함하는 폐기물 및 고형연료 처리장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 다공판 스크러버는,
   상기 습식 스크러버로부터 배출된 함진가스가 유입되는 제 1 이송라인의 끝단에 연결되어 상기 함진가스를 유입받는 가스유입구를 측부에 구비한 1차 관성 충돌부;
   상기 1차 관성 충돌부의 위에 관통하게 연결되고, 상기 배출가스를 상기 후단연소로쪽으로 배출시키도록 상단부에 가스유출구를 구비한 다공판부;
   상기 다공판부의 내부에 일측과 타측으로 이격 설치된 다공판; 및
   상기 다공판의 상부에서 하향으로 순환수를 분사하도록 다수의 노즐을 갖는 분사장치;를 포함하는 폐기물 및 고형연료 처리장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 다공판은 내산성을 갖는 스테인레스 재질 또는 엔지니어링 플라스틱 재질인 것을 특징으로 하는 폐기물 및 고형연료 처리장치.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 1차 관성 충돌부의 하단부의 순환수유출구에 연결된 집수관;
   상기 1차 관성 충돌부의 내부로부터 상기 집수관을 통해 이동된 순환수를 저장하는 수조;
   상기 수조와 상기 분사장치 사이에 연결되고 상기 순환수의 이동경로가 되는 순환수공급라인; 및
   상기 수조에 저장된 상기 순환수를 상기 순환수공급라인을 통해 상기 분사장치에 공급하는 순환수 펌프;를 포함하는 폐기물 및 고형연료 처리장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 순환수공급라인은,
   상기 수조의 유출구에 배관된 제 1 배관;
   상기 제 1 배관의 끝단에서 분기된 한 쌍의 바이패스배관;
   상기 바이패스배관에 각각 설치된 상기 순환수 펌프;
   상기 바이패스배관에서 상기 순환수펌프의 일측에 설치된 버킷스트레이너;
   상기 바이패스배관에서 상기 순환수펌프의 타측에 설치된 체크밸브; 및
   상기 순환수펌프의 타측에서 합쳐져 연결되는 상기 바이패스배관의 연결부와 상기 분사장치 사이에 연결된 제 2 배관;을 포함하는 폐기물 및 고형연료 처리장치.
   
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 수조는,
   상기 수조의 일측에 배관된 제 3 배관;
   상기 제 3 배관에 설치된 이송펌프; 및
   상기 이송펌프에 의해 이송된 상기 순환수의 미립자를 처리하도록, 상기 제 3 배관에 연결된 탈수기;를 포함하는 폐기물 및 고형연료 처리장치.
   
7. 제 4 항에 있어서,
   상기 수조는,
   상기 수조에서 상기 순환수의 수위를 계측하는 수위센서;
   상기 수위센서에서 측정한 수위값을 기준값에 비교하여 상기 수조에 공정수가 채워져서 상기 순환수를 보충하도록, 상기 수조에 연결된 제 4 배관; 및
   상기 제 4 배관에 설치된 보충 펌프;를 포함하는 폐기물 및 고형연료 처리장치.
   
8. 제 4 항에 있어서,
   상기 1차 관성 충돌부는,
   상기 집수관의 상단에 연결되기 위한 상기 순환수유출구 쪽으로 관경이 축소되는 축소형 케이싱;
   상기 축소형 케이싱의 상부에 관통하게 연결되고, 측부에 가스유입구를 구비한 중공형 케이싱; 및
   상기 중공형 케이싱의 상부에 관통하게 연결되고, 상기 다공판부 쪽으로 관경이 확대되는 확관형 케이싱;을 포함하는 폐기물 및 고형연료 처리장치.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 다공판부는,
   상기 확관형 케이싱의 상부 테두리에 연결되고, 상기 분사장치용 설치구멍을 갖는 몸체 케이싱;
   상기 몸체 케이싱의 내표면 저부에 결합된 하부 다공판;
   상기 하부 다공판의 위쪽에 위치하고, 상기 몸체 케이싱의 내표면 상부에 결합된 상부 다공판;
   상기 몸체 케이싱의 상부 테두리에 연결되고, 상기 가스유출구 쪽으로 축소되는 천장 케이싱; 및
   상기 천장 케이싱 또는 상기 몸체 케이싱에 마련된 하나 이상의 액세스홀;을 포함하는 폐기물 및 고형연료 처리장치.
   

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