KR101991633B1 - 질소산화물 저감장치가 구비된 화장로 시스템 - Google Patents

질소산화물 저감장치가 구비된 화장로 시스템 Download PDF

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KR101991633B1
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송대근
안종섭
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Abstract

본 발명에 따르면, 배기가스 최종 배출구인 연돌에 질소산화물의 함량을 24시간 측정 감시할 수 있는 원격감시부를 설치하고, 환원제주입부를 통하여 환원제인 암모니아의 분사량을 배기탈초장치를 통하여 자동비례 제어하여 가스냉각기와 연소장치에 동시 또는 각각 분사됨으로써, 질소산화물을 완벽하게 제거할 수 있는 질소산화물 저감장치가 구비된 화장로 시스템을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 화장로 시스템에 있어서, 환원제인 암모니아를 저장하고, 공급하는 환원제공급부와, 상기 연돌에서 배출되는 질소산화물의 함량을 측정 감시할 수 있는 원격감시부와, 상기 원격감시부를 통하여 상기 연돌에서 배출되는 상기 질소산화물의 농도를 실시간으로 측정하고, 측정된 상기 질소산화물의 농도에 따라 상기 환원제공급부로부터 공급되는 상기 암모니아를 상기 연소장치와 상기 가스냉각기에 각각 또는 동시에 분사하여 상기 질소산화물을 저감시키는 배기탈초부를 포함하며, 상기 배기탈초부는, 상기 환원제공급부로부터 이어지는 환원제라인에서 분기되어 상기 연소장치의 제1재연소로 또는 제2재연소로 연결되는 제1탈초라인과, 상기 환원제라인으로부터 분기되어 상기 가스냉각기에 연결되는 제2탈초라인과, 상기 제1, 2탈초라인 상에 각각 설치되는 질량유량측정제어기기와 압력조절밸브로 구성되는 것이다.

Description

질소산화물 저감장치가 구비된 화장로 시스템{CREMATION FURNACE SYSTEM WITH NITROGEN OXIDE REDUCTION DEVICE}
본 발명은 질소산화물 저감장치가 구비된 화장로 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화장로 설비 중 연돌을 통해 배출되는 질소산화물(NOX)을 저감시킴으로써, 대기오염물질 환경규제치를 만족시키고, 쾌적한 생활환경을 추구할 수 있도록 한 질소산화물 저감장치가 구비된 화장로 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 대표적인 장례 풍습으로 크게 매장과 화장으로 나눌 수 있는데, 매장은 사망자의 시신을 관에 담아 산 등 매립지에 매립하여 이루어지고, 화장은 사망자의 시신을 불로 태우고 남은 재를 작은 항아리에 담아 보관하거나 강 등에 뿌리는 것으로 이루어지는 장례 방식이다. 우리 나라에서는 전통적으로 매장 방식의 장례 풍습을 선호하여 왔으나, 최근에는 한정된 부지 문제, 장례 비용 문제 및 토질의 환경오염 문제 등으로 인해 화장을 택하는 사례가 늘고 있다.
화장을 위하여는 통상 1,000℃ 이상의 고열에서 2시간 정도 시신을 태운 뒤 남은 뼈의 잔해를 곱게 갈아내는 방식이 많이 이용되고 있다.
화장로는 그 내부에 관 전체를 수용할 수 있는 크기로 형성되어 있고, 연도 길이를 길게 형성하기 위하여 다수의 연소로가 구비되어 있다.
일반적인 화장로는 연소로에서 유체와 관을 소각하는 과정에서 연소 가스가 발생하는데, 이러한 연소 가스는 약 850℃ 정도의 고온 상태가 된다. 이러한 고온 상태의 연소가스는 냉각장치를 통과하면서 상온 상태의 공기와 혼합되어 일정 온도 이하로 냉각되고, 냉각된 연소 가스에 포함된 분진과 각종 유해 물질은 싸이클론집진장치 또는 여과집진장치에 의해 포집되며, 어느 정도 정화된 연소 가스는 연돌을 통하여 그대로 외부로 배출된다.
이러한 종래의 기술에 따른 화장로 구조는 화장 작업시 발생하는 배기 가스에 포함된 분진이나 각종 오염 물질은 냉각 장치 및 집진 장치를 통과하면서 어느 정도 제거될 수는 있지만, 이들 유해 물질은 완전히 제거되지 못하여 연소 가스에 다량 포함되어 외부로 그대로 배출되는 문제점이 있다.
상기 배기가스에는 미세 분진뿐만 아니라, 일산화탄소, 질소산화물, 황산화물, 염산, 다이옥신과 같은 많은 종류의 유해 물질이 포함되는데, 특히, 유해한 질소산화물이 충분히 제거되지 않은 상태에서 외부로 배출되면, 이는 대기 오염에 심각한 영향을 미칠 뿐만 아니라 인간의 건강에도 막대한 영향을 미치게 되는 문제점이 있었다.
대한민국 특허공개번호 제10-2010-0122211호(공개일 2010.11.22)
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배기가스 최종 배출구인 연돌에 질소산화물의 함량을 24시간 측정 감시할 수 있는 원격감시부를 설치하고, 환원제공급부를 통하여 환원제인 암모니아의 분사량을 배기탈초부를 통하여 비례제어하여 가스냉각기와 연소장치에 동시 또는 각각 분사됨으로써, 질소산화물을 충분히 제거할 수 있는 질소산화물 저감장치가 구비된 화장로 시스템을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 관을 운반용 내화대차를 포함하는 사체반출입장치와, 화장로를 가지는 연소장치와, 가스냉각기와 가스열교환기에 의해 연소가스를 순차적으로 냉각시키는 연소가스냉각장치와, 상기 가스냉각기와 상기 가스열교환기로부터 배출되는 배기가스에서 대기오염물질을 제거하도록 소석회 및 활성탄 공급부와 여과집진기를 구비하는 연소가스처리장치와, 연돌을 통해 배기가스를 최종 배출 처리하는 배출장치를 포함하는 화장로 시스템에 있어서, 환원제인 암모니아를 저장하고, 공급하는 환원제공급부와, 상기 연돌에서 배출되는 질소산화물의 함량을 측정 감시할 수 있는 원격감시부와, 상기 원격감시부를 통하여 상기 연돌에서 배출되는 상기 질소산화물의 농도를 실시간으로 측정하고, 측정된 상기 질소산화물의 농도에 따라 상기 환원제공급부로부터 공급되는 상기 암모니아를 상기 연소장치와 상기 가스냉각기에 각각 또는 동시에 분사하여 상기 질소산화물을 저감시키는 배기탈초부를 포함하며, 상기 배기탈초부는 상기 환원제공급부로부터 이어지는 환원제라인에서 분기되어 상기 연소장치의 제1재연소로 또는 제2재연소로 연결되는 제1탈초라인과, 상기 환원제라인으로부터 분기되어 상기 가스냉각기에 연결되는 제2탈초라인과, 상기 제1, 2탈초라인 상에 각각 설치되는 질량유량측정제어기기와 압력조절밸브로 구성되는 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1, 2탈초라인의 단부측에는 압축공기와 상기 암모니아를 혼합하여 분사하는 인젝터노즐이 더 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 환원제공급부는 상기 암모니아를 정량 저장하기 위한 저장실과, 볼밸브와 체크밸브를 포함하는 공급라인과, 상기 암모니아의 누출을 감지할 수 있는 가스누출감지기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 원격감시부는 질소산화물분석기와 산소분석기를 포함하며, 배기가스 분석이 실시간으로 1~3초 이내에 분석되어 데이터가 실시간으로 전송되는 것이다.
본 발명에 의한 질소산화물 저감장치가 구비된 화장로 시스템에서는, 화장로에서 유체나 관의 소각 과정에서 발생하는 고온의 연소 가스 중 질소산화물을 포함하는 각종 유해물질을 환원제인 암모니아의 분사량을 자동비례 제어하여 질소산화물을 충분히 제거한 후, 정화된 공기를 배출시킴으로써, 화장 작업에 의한 공기 오염을 효율적으로 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화장로 설비시스템의 전체 구성도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화장로 설비시스템에서 질소산화물 저감장치 구체적으로 보여주는 구성도이고,
도 3은 도 2에 도시된 질소산화물 저감장치의 제어를 설명하기 위한 블록도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 발명 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
여기서 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화장로 설비시스템의 전체 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화장로 설비시스템에서 질소산화물 저감장치 구체적으로 보여주는 구성도이고, 도 3은 도 2에 도시된 질소산화물 저감장치의 제어를 설명하기 위한 블록도이다.
본 발명의 실시예에 따른 화장로는, 신체 또는 사람을 제외한 동물체 혹은 기타 소각을 통해 화장이 필요한 몸체를 완전 연소 또는 소각시키는 화장 시설이거나, 이러한 화장로를 포함한 화장 설비를 지칭할 수 있다.
도 1에서와 같이 크게 사체반출입장치(10), 연소장치(20), 연소가스냉각장치(30), 연소가스처리장치(40), 잔재처리장치(50), 배출장치(60)와, 질소산화물 저감장치(900)를 포함할 수 있다.
먼저, 사체반출입장치(10)는 관을 운반하기 위한 내화대차(160)를 전실(14) 또는 화장로의 내부[예: 주연소로(100)의 내부]로 운반하도록 내화대차 이송장치(13)를 가질 수 있다.
내화대차 이송장치(13)는 전동체인 슬라이드 방식으로 관을 자동으로 주연소로(100)의 내부로 반입 또는 반출시키는 역할을 담당할 수 있다.
또한, 내화대차(160)는 이음새 없는 일체형 구조의 상판부를 가질 수 있다.
사체반출입장치(10)는 자동 관 승강장치가 내장되고, 전동식으로 구동될 수 있는 관운반차(11) 및 화장 이후 유골을 반출시키기 위한 대차운반차(12)를 더 포함할 수 있다.
사체반출입장치(10)에는 화장의 시작 또는 종료시에 내화대차가 위치되는 전실(14)이 포함될 수 있다. 여기서, 전실(14)은 화장 후 급속 냉각이 가능하여 화장시간을 단축시킬 수 있는 공기조화설비가 마련될 수 있다.
또한, 전실(14)에는 입구측 전실자동문과, 주연소로(100)와 연결되는 위치 주변에 설치된 자동 개폐 장치가 설치되어 있을 수 있다.
또한, 전실(14)의 천정과 화장로의 연결관(740)의 사이에는 전실상부 댐퍼를 갖는 통기관(21)이 설치될 수 있다.
연소장치(20)는 내화대차 이송장치(13)에 의해 운반된 관을 주연소로(100) 또는 제1, 2재연소실(300)(400)에서 연소시키도록 상기 화장로에 결합될 수 있다. 여기서, 화장로는 복수의 기기(예: 1호로 ~ 10호로)로 구성될 수 있고, 이들 기기들에 관련한 각종 배관 및 연결 설비 등도 복수로 구성될 수 있다.
연소장치(20)는 주연소로(100) 또는 제1, 2 재연소실(300)(400)의 내부에서 루프회로에 의해 완전 연소를 실현할 수 있도록 구성될 수 있다.
또, 연소장치(20)는 주연소로(100)의 상부에 제1재연소로(300)가 위치한 구조일 수도 있지만, 본 실시예와 같이, 상기 제1재연소로(300)의 상부에 별도의 제2재연소로(400)가 더 마련될 수 있다.
또한, 연소장치(20)의 주연소버너(140)는 광범위한 각도조절(상하, 좌우, 전후)이 가능하고, 질소산화물의 발생이 적은 화장로 전용 버너일 수 있다.
아울러, 주연소로(100)에는 주연소로(100)의 전방 벽체에 설치된 내화문(130)과, 주연소로(100)의 후방 벽체에 설치된 주연소버너(140)와, 주연소버너(140)의 위쪽으로 후방 벽체에 설치된 주송풍구(150)와, 주연소로(100)의 바닥(102) 위에 설치된 내화대차용 레일(170)을 포함할 수 있다.
이때, 주송풍구(150)는 주연소버너(140)에서 발생되는 불꽃을 향하도록 경사지게 형성되어 있을 수 있고, 이에 따라, 주송풍구(150)에 장착된 주송풍구(150)를 통해 필요 공기량이 원활하게 상기 불꽃 쪽으로 전달될 수 있고, 2차 연소를 원활하게 수행함으로써, 완전연소를 유도할 수 있다.
또한, 주연소버너(140)는 상하 각도 25°, 좌우 각도 15°, 전후 이동 500mm 등과 같이 각도 조절이 가능하여, 난연부 해소 및 화장시간 단축효과를 가질 수 있다.
또, 주연소버너(140)는 로내(주연소실 또는 재연소실)의 온도, 압력, 연소량이 자동 제어되는 제어기(미도시)의 루프회로에 결합되어 있음에 따라, 완전연소를 실현할 수 있고, 연소가스가 주연소로(100)의 내부에 2초 이상 체류될 수 있음에 따라, 완전연소를 유도할 수 있다.
내화대차용 레일(170)은 주연소로(100)의 바닥(102)의 상면을 기초로 설치될 수 있다. 또한, 주연소로(100)의 바닥(102)의 저부에는 바닥(102)을 관통하여 레일(170) 위의 내화대차(160) 쪽으로 냉각 공기를 공급할 수 있는 송풍장치(180)가 더 마련되어 있을 수 있다.
송풍장치(180)는 화장로의 하부측에 위치한 송풍기와, 송풍기의 토출구에 연결된 주송풍관과, 주 송풍관에서 분기된 다수의 분기관을 포함하되, 여기서, 각 분기관의 끝단이 주연소로(100)의 바닥(102)을 관통하여 상향으로 연장되어 있을 수 있다.
연소가스냉각장치(30)는 상기 화장로의 연결관(740)에 관통하게 결합되고, 가스냉각기(750)와 가스열교환기(700)에 의해 연소가스를 순차적으로 냉각시키는 역할을 담당할 수 있다.
연소가스냉각장치(30)는 배기라인(731)을 통해 연소가스처리장치(40)와 관통하게 결합될 수 있다.
연소가스처리장치(40)는 연소가스냉각장치(30)로부터 배출되는 배기가스에서 대기오염물질을 제거하도록 소석회 및 활성탄 공급부(715)와 여과집진기(720)와 선택적 촉매반응기(730)를 구비하고, 재순환 배가스를 상기 가스냉각기(750) 쪽으로 재순환시키도록 재순환라인(780)을 포함할 수 있다.
소석회 및 활성탄 공급부(715)와 여과집진기(720) 및 선택적 촉매반응기(730)는 배기라인(731) 상에 결합될 수 있다.
소석회 및 활성탄 공급부(715)는 소석회 분무에 의한 염화수소, 황산화물 제거 역할을 담당할 수 있다.
여과집진기(720)는 입자크기 0.1마이크론 이상 미세분진을 제거하고, P-84 여과포 재질로 고온 운전(온도 280℃)이 가능한 장치일 수 있다.
선택적 촉매반응기(730)는 티탄계 촉매에 의한 환원반응으로 다이옥신 및 질소산화물을 최종 제거하는 SCR 장치일 수 있다.
잔재처리장치(50)는 여과집진기(720)에 포집된 잔재를 포집 및 처리하는 역할을 담당할 수 있다. 이를 위해서, 잔재처리장치(50)는 조대입경의 비재와 분진의 1차 포집을 위한 잔재 싸이클론(51)과, 0.1마이크론 이상의 미세 분진을 2차 포집하는 잔재 여과집진기(52)와, 강력한 풍량과 흡입력의 다단터보블로워로 이루어진 잔재 흡입송풍기(53)를 포함할 수 있다.
배출장치(60)는 선택적 촉매반응기(730)에서 배출된 배기가스를 배출처리 하는 역할을 담당할 수 있다.
배출장치(60)는 가변전압가변주파수(VVVF: Variable Voltage Variable Frequency) 제어가 가능하여서, 주연소실(100)의 내부 압력을 미리 정한 압력범위(예: -50 ∼ -100Pa) 내에서 조절할 수 있는 유인배풍기(770)를 포함할 수 있다.
또한, 배출장치(60)의 연돌(771)은 배가스의 대기확산 및 통풍력을 고려한 구조를 갖고, 외부조망이 가능하지 않도록 수직형으로 설계될 수 있다.
또한, 연돌(771)에는 백연제거장치(800)가 더 구비될 수 있다. 여기서, 백연제거장치(800)는 연돌(771)이 설치된 지역의 기준 외기온도(예: 여름철 30℃, 겨울철 -12℃)를 고려하여, 연돌(771)의 입구 온도(하부 온도)를 연소공기공급라인(705)으로부터 분기된 바이패스라인(772)의 온도(예: 200℃)에 의해 연돌(771)의 출구 온도(상부 온도) 195℃로 승온시켜서, 배가스의 포화습도를 불포화 습도로 낮추어 대기중으로 최종 배출시켜서, 백연을 제거하는 역할을 담당할 수 있다.
한편, 본 발명의 특징에 따른 질소산화물 저감장치(900)는 암모니아 및 압축공기를 제공하여 대기중으로 배출되는 질소산화물을 저감시키기 위한 역할을 담당할 수 있다.
질소산화물 저감장치(900)는 도 2에 도시된 바와 같이 크게, 환원제공급부(910)와 연돌(771)에 설치되는 원격감시부(920)와, 원격감시부(920)의 질소산화물 농도에 따라 상기 환원제공급부(910)로부터 암모니아를 주연소로(100)와 제1, 2재연소실(300)(400)를 포함하는 연소장치(20)와 가스냉각기(750)에 각각 또는 동시에 분사하는 배기탈초부(940)로 구성될 수 있다.
먼저, 환원제공급부(910)는 환원제인 암모니아를 저장하고, 공급하는 역할을 담당하는 것으로서, 암모니아를 정량 저장하기 위한 저장실(912)과, 저장실(912)에 저장된 암모니아를 공급하기 위한 공급라인(914)으로 구성될 수 있다.
저장실(912)은 금속재로 제작되되, 위험물관리법과 가스안전법 등의 관련 법령에 적합하게 제작되어야 한다.
그리고 저장실(912)에는 암모니아의 누출을 감지할 수 있는 가스누출감지기(916)가 더 설치될 수 있다.
상기 공급라인(914)에는 베이퍼라이저, 레귤레이터 등 암모니아의 정량 셋업을 위한 볼밸브(914a)와 체크밸브(914b)가 설치될 수 있다.
원격감시부(920)는 연돌(771)에서 배출되는 질소산화물의 함량을 측정 감시할 수 있는 장치로서, 화장시설의 배출가스에 포함되어 있는 질소산화물과 산소 항목을 실시간 측정하여, 배출되는 질소산화물 농도에 대한 데이터를 수집하여 화장로 제어 프로그램에 의해, 암모니아의 공급량을 배기탈초부(940)에 전달하여 비례제어가 될 수 있도록 하는 것이다.
따라서 질소산화물의 농도를 측정할 수 있는 질소산화물분석기(922)와 산소분석기(924)를 포함하며, 배기가스 분석이 실시간으로 1~3초 이내에 분석되어 데이터가 실시간으로 전송되어야 한다.
덧붙여, 정확한 측정을 위하여 배출가스에 포함된 분진 및 수분제거가 이루어지도록 먼지필터 및 유수분리기 등이 설치될 수 있다.
배기탈초부(940)는 원격감시부(920)를 통하여 연돌(771)에서 배출되는 질소산화물의 농도를 실시간으로 측정하고, 측정된 질소산화물의 농도에 따라 환원제공급부(910)로부터 공급되는 암모니아 및 압축공기를 연소장치(20)와 가스냉각기(750)에 각각 또는 동시에 제공하는 역할을 담당할 수 있다.
여기서 도 2에 도시된 바와 같이, 예시적인 설명을 위해서 본 실시예에서 연소장치(20)는 주연소로(100), 내부연도(200), 제1재연소로(300), 제2재연소로(400)를 포함하는 일종의 연소로 또는 소각로일 수 있다.
그리고 배기탈초부(940)에는 환원제공급부(910)로부터 이어지는 환원제라인(930)으로부터 분기되어 연소장치(20)의 제1재연소로(300) 또는 제2재연소로(400)로 연결되는 제1탈초라인(942)과, 다시 환원제라인(930)으로부터 분기되어 가스냉각기(750)에 연결되는 제2탈초라인(944)으로 구성될 수 있으며, 도시된 제1탈초라인(942)은 제2재연소로(400)에 관통 설치된 상태를 도시하였으나, 제1재연소로(300) 또는 주연소로(100), 내부연도(200)에도 관통 설치될 수 있다.
그리고 제1, 2탈초라인(942)(944) 상에는 각각 질량유량측정제어기기(942a)(944a)와 압력조절밸브(942b)(944b)가 설치될 수 있으며, 각 단부측에는 압축공기와 상기 암모니아를 혼합하여 분사하는 인젝터노즐(942c)(944c)이 설치될 수 있다.
상기와 같은 질소산화물 저감장치(900)를 포함하는 화장로 시스템의 작동은 하기의 도면을 참고하여 보다 자세히 설명한다
도 3의 블록도를 참고하여 설명하면, 화장로 설비는 중앙제어실(600)과, 이러한 중앙제어실(600)에 전기적으로 결합 또는 서로 접속될 수 있고, 화장로 기기구동 및 수동조작과 터치스크린에 의한 상태 감시 및 기기 구동이 가능한 화장로 현장제어반(620), 열교환기 동력반(640), 재순환 제어반(650), 유인배풍기 동력반(660) 및 질소산화물저감장치제어반(680)을 포함할 수 있다.
중앙제어실(600)은 전실의 냉각 및 공기조화제어와, 관운반차 및 대차운반차의 무인전자 유도 제어를 수행할 수 있도록 구성될 수도 있다. 관운반차 및 대차운반차의 무인전자 유도 제어는 통상의 미리 정한 경로를 따라 정해진 시퀀스를 수행하는 무인 로봇 시스템의 기술을 적용하여 실현될 수 있다.
중앙제어실(600)은 배가스 재순환 또는 자동연소 전공정을 원격 감시 할 수 있는 전장 설비, 운전상태 감시용 모니터링 설비, 디스플레이 설비, 경보 설비, 자동 수동 선택 계장, DVR 녹화, 주유설비 CCTV, 등을 더 포함할 수 있다.
예컨대, 중앙제어실(600)은 중 운전상태 감시기능으로서, 각 구간별 온도, 압력과 버너의 착화 상태 및 가스냉각기 및 열교환기의 온도, 압력 및 공해방지설비(예: 소석회 및 활성탄 공급부, 여과집진기, 선택적 촉매반응기 등)의 운전상태를 감시할 수 있도록 되어 있다. 또한, 중앙제어실(600)은 주연소버너 및 재연소버너의 불착화, 제1, 2재연소로의 온도 이상 유무, 화장로 내부 압력 및 가스 압력 이상 유무, 공해방지설비의 이상 유무를 알람 및 감시할 수 있고, 자동 인터록 기능 및 복귀 기능을 가질 수 있다. 또한, 중앙제어실(600)은 화장로의 자료수집 내용, 즉 운전 및 공정의 자료, 안전 및 위험요소 예측판단 자료, 운전일보, 월보 및 연보에 대하여 자료를 수집 및 기록 보관(보전)하는 기능을 수행하도록 되어 있다.
중앙제어실(600)은 주연소실 및 재연소실을 포함한 화장로의 내부 또는 외부에 설치된 센서류로부터 입력받은 온도값, 압력값, 산소량값을 포함한 제어변수에 대응하도록 주연소버너와 재연소버너의 연료공급량을 정하고, 상기 연료공급량에 비례하게 연소공기공급량을 정하는 루프회로를 가질 수 있다.
루프회로는 루프 콘트롤러 제어기에서 사용되는 회로일 수 있으며, 루프회로는 중앙제어실의 실질적인 제어수단에 포함되는 것으로서, 루프회로에 전기회로적으로 구성되거나 이루어진 센서신호처리기, 댐퍼제어기, 동력제어기, 인버터제어기, 비례제어기, 산소농도제어기 및 압력제어기를 포함할 수 있다.
예컨대, 센서신호처리기는 후술되는 각종 센서류의 센싱값을 입력받아서, 제어를 수행하기 위한 기초정보를 입력 처리할 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 댐퍼제어기는 후술되는 각종 댐퍼의 개폐 제어 또는 개폐량 조절 제어를 수행할 수 있는 것으로서, 각 댐퍼에 설치된 스텝 모터 또는 기어 모터 등의 액추에이터를 동작시키거나, 정지 상태를 유지할 수 있는 작동 제어 회로로 구성될 수 있다.
또한, 동력제어기는 후술되는 각종 송풍기 또는 모터 작동 장치에 동력을 제공하거나, 차단하는 역할을 수행할 수 있도록 회로적으로 구성될 수 있다.
또한, 인버터제어기는 후술되는 해당 송풍기의 모터의 회전수를 가변전압가변주파수(VVVF: Variable Voltage Variable Frequency) 제어로서, 인버터 회로에 의해 해당 송풍기의 모터, 즉 유도전동기를 갖는 유인배풍기의 회전속도를 제어할 수 있도록 구성될 수 있고, 유동전동기의 회전속도 가변 제어에 따라 연소가스의 압력을 제어하는 역할을 담당할 수 있다. 유인배풍기의 회전속도란 유인배풍기의 유도전동기의 모터샤프트 또는 모터샤프트에 결합된 송풍팬의 회전속도를 지칭할 수 있다.
또한, 비례제어기는 주연소버너와 재연소버너의 연료공급량에 비례하게 연소공기공급량을 정하는 역할을 담당할 수 있고, 온도 및 시간을 고려하여 버너 착화 온도 및 시간 타이밍을 고려하여, 열료공급량 대비 필요한 공기공급량을 산출하는 역할을 담당할 수 있으며, 산출 방식이나 방법은 통상의 고온 가열로내 온도 제어용으로 알려져 있는 비례 제어 수식이나 또는 알고리즘으로 구현 가능하므로, 본 실시예에서 상기 비례 제어 수식은 특정 수식 또는 알고리즘으로 한정되지 않을 수 있다.
또한, 산소농도제어기는 화장로내에서 유동하는 연소가스의 유량 대비 산소 함유량을 산출하는 것으로서, 통상의 산소농도센서를 이용한 산소 농도 산출 수식을 구현한 회로 장치일 수 있다.
또한, 압력제어기도 연소가스의 유량과 화장로 및 관련 배관의 체적량을 이용하여 압력을 산출할 수 있도록 구성된 회로 장치일 수 있다.
그리고 화장로 현장제어반(620)은 상기 루프회로에 접속되어 있고, 상기 연료공급량에 대응한 연료 및 상기 연소공기공급량에 대응한 연소공기를 상기 주연소버너와 상기 재연소버너에 공급하는 역할을 담당할 수 있다.
또한, 화장로 현장제어반(620)은 화장로 전단에 마련된 전실(미도시)의 자동문 또는 자동 개폐 도어에 해당하는 주연소로(100)의 내화문(130)의 개폐를 제어하는 역할을 담당할 수 있고, 화장 종료 후 자동 냉각이나 내화대차(160)의 자동 반입 또는 출입을 제어할 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 열교환기 동력반(640)은 상기 루프회로에 접속되어 있고, 냉각공기를 열교환기(700)에 공급, 제어하는 역할을 담당할 수 있고, 이러한 역할에 상응한 전장 설비로 구성될 수 있다.
또한, 재순환 제어반(650)은 상기 루프회로에 접속되고, 중앙제어실(600)의 댐퍼제어기를 제어하는 역할을 담당할 수 있고, 이러한 역할에 상응한 전장 설비로 구성될 수 있다.
유인배풍기 동력반(660)은 상기 루프회로에 접속되어 있고, 상기 주연소실의 내부 압력을 미리 정한 압력범위 내로 유지하도록, 화장로의 연돌(771) 전방의 유인배풍기(770)의 회전속도를 제어하는 역할을 담당할 수 있으며, 역시 그 역할에 대응한 전장 설비로 구성될 수 있다.
그리고 원격감시부(920)에서 연돌(771)을 통해 배출되는 배기가스에 포함된 질소산화물의 농도를 실시간으로 측정하되, 질소산화물분석기(922)와 산소분석기(824)을 통하여 1~3초 이내에 실시간으로 질소산화물과 산소의 농도 함량을 분석하여 질소산화물저감장치제어반(680)으로 데이터를 전송하게 된다.
환원제공급부(910)에서는 공급라인(914)과 환원제라인(930)을 따라 암모니아를 공급하게 되며, 전송된 데이터 값에 따라 질소산화물저감장치제어반(680)에서 측정값에 따라 배기탈초부(940)의 질량유량측정제어기기(942a)(944a)와 압력조절밸브(942b)(944b)에서 제어변수에 대응하게 암모니아 분무량을 조절하여 공급하게 된다.
이때, 암모니아의 분무는 제2재연소로(400)에 연결된 제1탈초라인(942)의 인젝터노즐(942c)과, 가스냉각기(750)에 연결된 제2탈초라인(944)의 인젝터노즐(944c)을 통해 분사될 수 있으며, 질소산화물 농도의 측정값에 따라 암모니아가 가스냉각기(750)에만 분사를 할 수도 있고, 제2재연소로(400)에만 분사를 할 수도 있다.
또는 제2재연소로(400)와 가스냉각기(750)에 동시 분사가 이루어질 수도 있다.
덧붙여, 배기가스에 포함된 질소산화물의 배출농도는 법적기준에 따라 70% 이하로 맞추는 것이 바람직하다.
한편, 화장 완료 후 자동으로 펄싱(pulsing)할 수 있다. 펄싱(pulsing)은 배기탈초부(940)의 내부에 마련된 공기압축설비, 즉 공기압축기, 공기저장탱크 및 공기건조기로 압축공기를 주입하여 기존의 가스를 제거하는 기능을 의미할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 화장로에서 유체나 관의 소각 과정에서 발생하는 고온의 연소 가스 중 질소산화물을 포함하는 각종 유해물질을 환원제인 암모니아의 분사량을 자동비례 제어하여 질소산화물을 완벽하게 제거한 후, 정화된 공기를 배출시킴으로써, 화장 작업에 의한 공기 오염을 효율적으로 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하므로 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 안에서 변경 가능한 것이며, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.
1 : 화장로 설비 10 : 사체반출입장치
20 : 연소장치 30 : 연소가스 냉각장치
40 : 연소가스 처리장치 50 : 잔재처리장치
60 : 배출장치 100 : 주연소로
102 : 바닥 130 : 내화문
140 : 주연소버너 150 : 주송풍구
160 : 내화대차 170 : 레일
180 : 송풍장치 200 : 내부연도
300 : 제1재연소로 400 : 제2재연소로
410 : 배기구
600 : 중앙제어실 700 : 열교환기
720 : 여과집진기 750 : 가스냉각기
771 : 연돌 900 : 질소산화물저감장치
910 : 환원제공급부 920 : 원격감시부
930 : 환원제라인 940 : 배기탈초부

Claims (4)

  1. 관을 운반하기 위한 내화대차를 포함하는 사체반출입장치와, 화장로를 가지는 연소장치와, 가스냉각기와 가스열교환기에 의해 연소가스를 순차적으로 냉각시키는 연소가스냉각장치와, 상기 가스냉각기와 상기 가스열교환기로부터 배출되는 배기가스에서 대기오염물질을 제거하도록 소석회 및 활성탄 공급부와 여과집진기를 구비하는 연소가스처리장치와, 연돌을 통해 배기가스를 최종 배출 처리하는 배출장치를 포함하는 질소산화물 저감장치가 구비된 화장로 시스템에 있어서,
    환원제인 암모니아를 저장하고 공급하는 환원제공급부와,
    상기 연돌에서 배출되는 질소산화물의 함량을 측정 감시할 수 있는 원격감시부와,
    상기 원격감시부를 통하여 상기 연돌에서 배출되는 상기 질소산화물의 농도를 실시간으로 측정하고, 측정된 상기 질소산화물의 농도에 따라 상기 환원제공급부로부터 공급되는 상기 암모니아의 분사량을 자동비례제어하여 상기 암모니아를 상기 연소장치와 상기 가스냉각기에 각각 또는 동시에 분사하여 상기 질소산화물을 저감시키는 배기탈초부를 포함하며,
    상기 배기탈초부는,
    상기 환원제공급부로부터 이어지는 환원제라인에서 분기되어 상기 연소장치의 제1재연소로 또는 제2재연소로로 연결되는 제1탈초라인과,
    상기 환원제라인으로부터 분기되어 상기 가스냉각기에 연결되는 제2탈초라인과,
    상기 제1, 2탈초라인 상에 각각 설치되는 질량유량측정제어기기와 압력조절밸브로 구성되고,
    상기 원격감시부는 질소산화물분석기와 산소분석기를 포함하며, 배기가스 분석이 실시간으로 1~3초 이내에 분석되어 데이터가 실시간으로 전송되도록 하고, 배기가스의 정확한 분석을 위하여 배기가스에 포함된 분진 및 수분제거가 이루어지도록 먼지필터 및 유수분리기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감장치가 구비된 화장로 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 2탈초라인의 단부측에는 압축공기와 상기 암모니아를 혼합하여 분사하는 인젝터노즐이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감장치가 구비된 화장로 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 환원제공급부는,
    상기 암모니아를 정량 저장하기 위한 저장실과,
    볼밸브와 체크밸브를 포함하는 공급라인과,
    상기 암모니아의 누출을 감지할 수 있는 가스누출감지기,
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감장치가 구비된 화장로 시스템.
  4. 삭제
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