KR102193729B1

KR102193729B1 - 유동상식 소각로의 모래 냉각과 질소산화물 제거를 동시에 처리하는 시스템과 그 제어 방법

Info

Publication number: KR102193729B1
Application number: KR1020200064472A
Authority: KR
Inventors: 이태욱; 이종한
Original assignee: 진도종합건설(주)
Priority date: 2020-05-28
Filing date: 2020-05-28
Publication date: 2020-12-21

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 유동상식 소각로의 모래 냉각과 질소산화물 제거를 동시에 처리하는 시스템과 그 제어 방법은, 일반 용수로 희석된 저농도의 요소 냉각수의 요소 냉각수가 저장된 혼합 탱크(20); 상기 혼합 탱크(20)와 소각로(100)를 연결하는 파이프라인에 설치되어 상기 요소 냉각수를 이동시키는 공급 펌프(30); 압축공기를 생성하는 공기압축기(41); 소각로(100)에 설치되고, 상기 요소 냉각수에 상기 압축공기를 혼합한 혼합물을 상기 소각로(100)의 모래를 향하여 분사하는 제1 노즐(40); 및 상기 소각로(100)에 설치되어 상기 모래의 온도를 측정하는 온도 센서(60)를 포함하고, 상기 온도 센서(60)에서 측정한 온도 값을 바탕으로 상기 공급 펌프(30)가 제어될 수 있다.

Description

유동상식 소각로의 모래 냉각과 질소산화물 제거를 동시에 처리하는 시스템과 그 제어 방법{System for simultaneous treatment of sand cooling and nitrogen oxide removal in a fluidized bed incinerator and a control method therefor}

본 발명은 유동상식 소각로에서 모래 냉각과 질소산화물 제거를 동시에 처리하는 시스템과 그 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 유동상식 소각로는, 소각로 내의 아랫부분에 모래 등의 유동층이 형성되어 있다.

가연성 물질은 소각로 내에 투입되면, 유동층 내에서 소정 온도까지 미리 가열된 모래 등과 함께 유동화 되면서 연소 될 수 있다.

유동상식 소각로는 모래를 적정 온도, 예컨대 600℃~620℃의 범위로 유지하여 소각이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 기계 기구가 필요하다.

또한, 생활폐기물을 소각할 때 발생하는 먼지(Dust), 염화수소(HCl), 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), 수은을 포함하는 중금속 및 다이옥신 등의 유해성분을 포함하고 있다.

즉, 유동상식 소각로는 앞서 설명된 유해성분의 발생을 최대한 억제할 수 있어야 한다.

KR

10-0355505

B1

KR

10-1287075

B1

국내소각로 공정의 현황(공업화학 전망, 제4권 제4호, 2001)

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 모래 온도를 제어함과 아울러 질소산화물을 동시에 제거하도록 하는 것으로서, 유동상식 소각로의 모래에 요소 성분이 포함된 요소 냉각수를 고압으로 미립자 형태로 분사하여 모래 온도를 적절히 제어함과 동시에 생활폐기물 소각 중 발생하는 질소산화물을 동시에 제거함으로써, 요소수 투입 설비와 작동시킴으로써 질소산화물의 농도를 좀 더 확실하게 낮추어 처리할 수 있도록 하는 유동상식 소각로의 모래 냉각과 질소산화물 제거를 동시에 처리하는 시스템과 그 제어 방법을 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 강화된 환경규제 관련 법규를 준수할 수 있도록 하고 경제성을 높일 수 있도록 하는 유동상식 소각로의 모래 냉각과 질소산화물 제거를 동시에 처리하는 시스템과 그 제어 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 유동상식 소각로의 모래 냉각과 질소산화물 제거를 동시에 처리하는 시스템은, 일반 용수로 희석된 저농도의 요소 냉각수의 요소 냉각수가 저장된 혼합 탱크(20); 상기 혼합 탱크(20)와 소각로(100)를 연결하는 파이프라인에 설치되어 상기 요소 냉각수를 이동시키는 공급 펌프(30); 압축공기를 생성하는 공기압축기(41); 소각로(100)에 설치되고, 상기 요소 냉각수에 상기 압축공기를 혼합한 혼합물을 상기 소각로(100)의 모래를 향하여 분사하는 제1 노즐(40); 및 상기 소각로(100)에 설치되어 상기 모래의 온도를 측정하는 온도 센서(60)를 포함하고, 상기 온도 센서(60)에서 측정한 온도 값을 바탕으로 상기 공급 펌프(30)가 제어될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 유동상식 소각로의 모래 냉각과 질소산화물 제거를 동시에 처리하는 시스템은, 일반 요소수에 일반용수를 혼합하여 요소 성분을 희석하도록 하는 희석 탱크(11)를 포함하고, 상기 희석 탱크(11)에 저장된 저농도 요소 냉각수가 상기 혼합 탱크(20)로 제공되는 것을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 유동상식 소각로의 모래 냉각과 질소산화물 제거를 동시에 처리하는 시스템은, 상기 혼합 탱크(20)에 설치되어 요소 냉각수를 휘저어 요소 성분의 고형물이 침전되는 것을 방지하도록 하는 교반기(21)를 포함하여 구성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 유동상식 소각로의 모래 냉각과 질소산화물 제거를 동시에 처리하는 시스템은, 상기 공급 펌프(30)를 저속으로 작동하도록 제어하는 제어부(31)를 포함하여 구성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 유동상식 소각로의 모래 냉각과 질소산화물 제거를 동시에 처리하는 시스템은, 상기 소각로(100)의 상부에 설치되고, 상기 온도 값을 바탕으로 제어되어 요소 성분이 포함되지 않은 일반용수의 냉각수를 모래에 직접 분사하도록 하는 제2 노즐(50)을 포함하여 구성할 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 유동상식 소각로의 모래 냉각과 질소산화물 제거를 동시에 처리하는 시스템의 제어 방법은, 일반 요소수에 일반용수를 혼합하여 희석하여 저농도의 요소 냉각수를 준비하는 제1 단계(S1); 제1 노즐(40)의 전단에 상기 요소 냉각수와 압축공기가 대기하는 제2 단계(S2); 온도 센서(60)에서 측정된 온도 값을 바탕으로 공급 펌프(30)가 작동하여 상기 요소 냉각수와 상기 압축공기가 혼합된 상태에서 소각로(100)의 모래를 향하여 미립자 형태로 분사되는 제3 단계(S3); 상기 미립자 형태의 요소 냉각수로 모래 온도를 제어하고, 요소 냉각수에 포함된 요소 성분으로 질소산화물을 제거하는 제4 단계(S4)를 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 유동상식 소각로의 모래 냉각과 질소산화물 제거를 동시에 처리하는 시스템의 제어 방법은, 상기 제1 단계(S1)에서 상기 요소 냉각수에 요소 성분의 고형분이 침전되지 않도록 교반기(21)로 휘젓는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 유동상식 소각로의 모래 냉각과 질소산화물 제거를 동시에 처리하는 시스템의 제어 방법은, 상기 제3 단계(S3)에서 상기 공급 펌프(30)를 저속으로 작동하도록 제어하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 유동상식 소각로의 모래 냉각과 질소산화물 제거를 동시에 처리하는 시스템의 제어 방법은, 상기 온도 값을 바탕으로 제2 노즐(50)이 제어되어 요소 성분이 포함되지 않은 일반용수의 냉각수를 모래에 직접 분사하도록 하는 단계를 더 포함하여 구성할 수 있다.

본 발명에 실시예에 따른 유동상식 소각로의 모래 냉각과 질소산화물 제거를 동시에 처리하는 시스템과 그 제어 방법은, 소각로 모래 주변에 저농도의 요소 냉각수를 압축공기와 같이 소량 일정하게 지속해서 분사할 수 있는 제1 노즐을 설치하여 생활폐기물의 안정적 소각을 위한 모래의 적정 온도제어 및 소각할 때 발생하는 질소산화물을 동시에 제거함으로써 고농도 환원제를 사용하기 전에 일부 질소산화물을 제거할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 실시예에 따른 유동상식 소각로의 모래 냉각과 질소산화물 제거를 동시에 처리하는 시스템과 그 제어 방법은, 모래에 소량의 저농도의 요소 냉각수를 지속해서 분사함에도 모래 온도가 상한 기준 온도, 예컨대 620℃에 도달하면 상부에 배치되어 모래에 직접투입할 수 있는 제2 노즐의 공급 배관의 밸브를 개방(Open)하여, 제2 노즐을 통해 냉각수를 모래에 추가로 분사하여 모래 온도를 낮춤으로써 모래 온도를 일정하게 유지할 수 있다.

또한, 본 발명에 실시예에 따른 유동상식 소각로의 모래 냉각과 질소산화물 제거를 동시에 처리하는 시스템과 그 제어 방법은, 혼합 탱크에 저농도의 요소 냉각수를 저장하고, 저농도의 요소 냉각수는 모래를 냉각할 수 있으며, 요소 냉각수는 설정한 용량으로 지속해서 소각로에 유입되도록 하여 제1 노즐의 막힘을 방지할 수 있고, 인버터와 온도 센서 등을 이용하여 요소 냉각수의 투입 시점과 투입 용량을 제어할 수 있다.

또한, 본 발명에 실시예에 따른 유동상식 소각로의 모래 냉각과 질소산화물 제거를 동시에 처리하는 시스템과 그 제어 방법은, 소각로 상부에 제2 노즐을 배치하고, 제2 노즐을 통해 소각로 내부로의 냉각수 투입을 최소화함으로써, 모래 온도 및 연소 가스양의 급격한 변화 없이 소각로를 안정적으로 운용할 수 있다.

또한, 본 발명에 실시예에 따른 유동상식 소각로의 모래 냉각과 질소산화물 제거를 동시에 처리하는 시스템과 그 제어 방법은, 질소산화물을 좀 더 확실하게 제거할 수 있어 강화된 환경규제 관련 법규를 준수할 수 있고, 기존의 설비에 과도한 설계 변경 없이 적용할 수 있어 경제성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명에 실시예에 따른 유동상식 소각로의 모래 냉각과 질소산화물 제거를 동시에 처리하는 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 실시예에 따른 유동상식 소각로의 모래 냉각과 질소산화물 제거를 동시에 처리하는 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명하면서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 자세한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시한 것이 아니라 일부 구성요소의 크기가 과장되게 도시할 수 있다.

한편, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

다른 한편, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

일반용수는 수돗물을 사용할 수 있고, 유동층의 모래 온도를 조절할 수 있으며, 이를 구체적으로 살펴보면, 소각로 상부에서 모래가 있는 하부 방향으로 직접투입 노즐을 통해 냉각수를 분무하여 냉각수가 모래와 직접 접촉하도록 하여 모래를 냉각시킬 수 있다.

냉각용으로 공급된 냉각수는, 모래 온도가 600℃가 되면 공급 중단되고, 모래 온도가 620℃가 되면 재공급되며, 이처럼 모래 온도에 따라 냉각수를 공급하여 모래의 적정 온도를 조절할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 모래 온도를 일정하게 유지하기 위하여 모래 온도가 일정 범위를 넘어서면 냉각수를 분무하여 모래 온도를 떨어트려 적정 온도를 유지할 수 있고, 이러한 냉각수의 분무를 위한 별도의 장치와 일반용수의 공급이 필요할 수 있다.

한편으로, 생활폐기물을 소각할 때 발생하는 먼지(Dust), 염화수소(HCl), 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx) 중에서 질소산화물을 환원시켜 제거하기 위한 목적으로 요소 성분을 함유한 약제의 분무 등을 통하여 질소산화물을 제거할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 질소산화물(NOx)은 요소수와 화학반응을 하여 질소(N₂)와 물(H₂O)로 환원될 수 있다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 유동상식 소각로의 모래 냉각과 질소산화물 제거를 동시에 처리하는 시스템과 그 제어 방법에 관해서 설명한다. 도 1은 본 발명에 실시예에 따른 유동상식 소각로의 모래 냉각과 질소산화물 제거를 동시에 처리하는 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 본 발명에 실시예에 따른 유동상식 소각로의 모래 냉각과 질소산화물 제거를 동시에 처리하는 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

본 발명의 실시예에 따른 유동상식 소각로의 모래 냉각과 질소산화물 제거를 동시에 처리하는 시스템은, 소각로(100), 요소수 저장 탱크(10), 혼합 탱크(20), 공급 펌프(30), 제1, 2 노즐(40, 50) 및 온도 센서(60)를 포함하여 구성할 수 있다.

상기 소각로(100)는 특허문헌과 비특허문헌에서 확인할 수 있듯이, 알려진 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 요소수 저장 탱크(10)에 일반 요소수가 저장될 수 있다. 일반 요소수는 인위적으로 희석하지 않은 고농도일 수 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 일반 요소수는 소각로(100)의 노즐(101)을 통하여 소각로(100) 내부에 직접 분사되어 질소산화물을 환원시키는 데에 이용할 수 있다.

혼합 탱크(20)는 교반기(21)가 설치될 수 있고, 교반기(21)의 작동으로 요소 성분의 고형물이 침전되지 않도록 휘저을 수 있다.

상기 혼합 탱크(20)는 상기 일반 요소수에 일반용수를 혼합하여 희석한 저농도의 요소 냉각수가 저장될 수 있다. 상기 저농도의 요소 냉각수는 모래를 냉각시키는 데에 사용될 수 있다.

한편으로, 상기 혼합 탱크(20)로 이어지는 경로에서 혼합 탱크(20)의 전단에 희석 탱크(11)가 배치될 수 있다.

상기 희석 탱크(11)는 고농도 요소수에 일반용수를 혼합하여 요소 농도를 낮추어 저농도의 요소 냉각수를 생성할 수 있다. 요소 냉각수의 농도는 1%에서 3%일 수 있다. 요소 냉각수의 요소 농도는 1% 이상이면 질소산화물을 물과 질소로 환원이 양호하게 이루어질 수 있고, 요소 냉각수의 요소 농도는 3% 이하이면 요소수의 낭비를 줄일 수 있다.

상기 희석 탱크(11)에서 생성한 저농도의 요소 냉각수는 상기 혼합 탱크(20)로 보내져 저장될 수 있다.

즉, 본 발명은 희석 탱크(11)를 추가로 배치함으로써, 일반 요소수를 소망하는 저농도의 요소 냉각수로 요소 농도를 정교하게 조절하여 생성할 수 있고, 특히 냉각수의 요소 농도를 균일하게 유지할 수 있다.

한편으로, 상기 희석 탱크(11)는 복수로 연달아 배치될 수 있고, 각 희석 탱크(11)에서 고농도의 요소수를 복수 회차로 거듭하여 희석할 수 있다. 좀 더 상세하게는 선행하여 제1차 희석할 때 요소 냉각수의 요소 농도를 측정할 수 있고, 제2차 희석할 때 요소 냉각수의 요소 농도를 측정할 수 있다. 즉, 요소 냉각수의 요소 농도를 거듭하여 측정하고 확인할 수 있도록 함으로써 요소 농도를 좀 더 정교하게 설정할 수 있다.

상기 공급 펌프(30)는 상기 혼합 탱크(20)에 저장된 요소 냉각수를 상기 제1 노즐(40)로 이동시킨다.

상기 제1 노즐(40)은 상기 소각로(100)에 설치될 수 있고, 좀 더 상세하게는 소각로(100)에 투입된 모래에 가까운 위치에서 모래를 직접 겨냥하는 위치에 배치될 수 있다.

즉, 상기 공급 펌프(30)가 작동하면 상기 혼합 탱크(20)에 저장된 요소 냉각수가 제1 노즐(40)을 통하여 소각로(100) 내부로 분사될 수 있다.

상기 공급 펌프(30)는 복수로 구성할 수 있고, 어느 하나의 공급 펌프(30)가 고장이 나면 다른 공급 펌프(30)로 대체하여 사용할 수 있으며, 이로써 비상시에도 연속적인 냉각수의 공급이 가능할 수 있다.

상기 제1 노즐(40)은 이류체 노즐로써 한쪽에 공기압축기(41)와 연결될 수 있다. 공기압축기(41)의 작동으로 고압 공기가 상기 제1 노즐(40)에 제공되고, 제1 노즐(40)의 내부에서 요소 냉각수와 압축공기가 혼합될 수 있다.

상기 요소 냉각수는 압축공기가 혼합되어 소각로(100) 내부의 모래에 분사될 수 있다.

상기 요소 냉각수는 압축공기에 의하여 마치 안개처럼 미세한 입자로 형성할 수 있고, 모래에 직접 분사함으로써 소각할 때 발생하는 질소산화물을 제거함과 동시에 모래의 열량을 빼앗아 모래 온도를 낮추어 모래를 냉각할 수 있다.

또한, 상기 제1 노즐(40)은 소각로(100)에 설치되고, 고온 및 모래의 접촉 마찰에서도 형태의 변형이 없는 내열, 내마모성 재질로 제공할 수 있다.

또한, 상기 제1 노즐(40)에서 분사되는 요소 냉각수의 양은 공급 펌프(30)의 작동에 따라 제어될 수 있다. 상기 공급 펌프(30)는 제어부(31)가 연결될 수 있고, 제어부(31)는 상기 온도 센서(60)에서 측정되는 온도 값을 바탕으로 제어 신호를 생성할 수 있다. 상기 제어부(31)는 인버터일 수 있다.

한편, 상기 제어부(31)는 상기 공급 펌프(30)가 저속으로 작동하도록 제어할 수 있고, 예컨대 5Hz~10Hz의 제어 신호를 상기 공급 펌프(30)에 인가할 수 있다.

상기 공급 펌프(30)는 5Hz 이상으로 제어되면 요소 냉각수가 최소 유량 이상으로 적정하게 공급될 수 있다.

상기 공급 펌프(30)는 10Hz 이하로 제어되면 요소 냉각수가 과하게 공급되지 않도록 하여 모래 온도가 적정 온도보다 낮아지는 것을 방지할 수 있다.

상기 공급 펌프(30)는 상기와 같이 저속으로 제어되어 작동됨으로써, 제1 노즐(40)을 통하여 분사되는 요소 냉각수 유량을 소량으로 지속해서 공급하도록 제어할 수 있고, 이로써 모래 온도가 과도하게 상승하지 않을 수 있고, 급작스러운 온도 변화를 방지할 수 있으며, 요소 냉각수가 지속해서 모래에 투입됨으로써 질소산화물 제거효율을 일정하게 유지할 수 있다.

상기 제2 노즐(50)은 고온에 견디는 재질로 형성될 수 있으며, 요소 성분이 없는 일반용수 등의 냉각수가 소각로(100) 내부로 공급되는 것일 수 있다. 또한, 제2 노즐(50)은 소각로(100)의 모래에 냉각수를 직접 분사할 수 있도록 소각로(100)의 상부에 설치될 수 있다.

상기 온도 센서(60)는 소각로(100)에 설치되어 상기 모래 온도를 측정하여 모래의 온도 값을 검출할 수 있다.

자동 밸브(51)는 상기 온도 센서(60)에서 검출된 온도 값을 바탕으로 개폐 제어될 수 있다. 예컨대, 검출된 온도 값이 설정된 상한 온도에 도달하면 자동 밸브(51)가 개방되어 제2 노즐(50)을 통해 냉각수를 모래에 직접 분사할 수 있다.

상기 검출된 온도 값이 하한 온도에 도달하면 상기 자동 밸브(51)가 폐쇄되어 제2 노즐(50)을 통한 냉각수 분사가 정지될 수 있다.

즉, 모래 온도가 설정 온도, 예컨대 580℃ 이상이면 모래를 냉각하거나 생활폐기물을 소각할 때 발생하는 질소산화물 제거를 위하여 공급 펌프(30)의 제어부(31)를 5~10Hz로 낮게 유지하여 요소 냉각수를 지속해서 소량 분사하여 모래 온도가 급작스럽게 상승하는 것을 방지할 수 있고, 소각로(100) 내부의 질소산화물을 일정 부분을 지속해서 제거할 수 있다.

한편으로, 모래 온도가 설정 온도, 예컨대, 580℃ 미만이면 모래 온도가 낮아서 소각이 원활히 이루어지지 않을 수 있으므로, 공급 펌프(30)를 정지하여 더는 냉각수가 소각로(100)로 유입되지 않도록 제어할 수 있다.

모래에 소량의 저농도의 요소 냉각수를 지속해서 분무하지만, 온도 센서(60)에서 측정된 온도 값이 예컨대 620℃ 이상이면 자동밸브(52)를 개방하여 일반용수의 냉각수를 추가 투입할 수 있다.

또한, 온도가 상승한 모래가 냉각수 분사로 인하여 설정 온도, 예컨대 620℃ 이하로 낮아지면 자동밸브(52)가 폐쇄되어 소각로(100)의 상부에 배치된 제2 노즐(50)을 통해 유입되는 냉각수 공급을 정지하도록 제어할 수 있다.

이로써 본 발명은, 모래가 설정 범위 온도, 예컨대 600℃~620℃로 유지되도록 제어할 수 있다.

상기와 같은 본 발명은, 온도 센서(60)에서 검출된 온도 값을 바탕으로 제1 노즐(40)과 제2 노즐(50)을 제어함으로써, 모래 온도를 적정하게 제어할 수 있고, 동시에 소각할 때 발생하는 질소산화물의 효율적으로 제거할 수 있다.

특히, 본 발명은, 상기 제2 노즐(50)의 분사를 통하여 모래 온도가 조절되는 동안에도 소각로(100) 하부에 설치된 제1 노즐(40)을 통하여 동시에 저농도의 요소 냉각수의 분사가 이루어짐으로써 모래 냉각과 질소산화물 제거의 작용 효과를 기대할 수 있다.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 유동상식 소각로에서의 모래 냉각과 질소산화물 제거방법을 단계별로 설명한다.

<제1 단계(S1)>

일반 요소수에 일반용수를 혼합하여 희석한 저농도의 요소 냉각수를 혼합 탱크(20)에 저장할 수 있다. 혼합 탱크(20)는 교반기(21)를 작동시켜 요소 성분의 고형물이 침전되지 않도록 하여 저농도의 요소 냉각수를 준비할 수 있다.

<제2 단계(S2)>

소각로(100)는 모래가 채워지고 소각에 필요한 적정 온도로 가열된다.

제1 노즐(40)은 상기 혼합 탱크(20)의 요소 냉각수와 공기압축기(41)로 형성한 압축공기가 혼합되어 소각로(100)로 투입될 수 있도록 대기할 수 있다.

<제3 단계(S3)>

상기 혼합 탱크(20)에 채워진 요소 냉각수는 공급 펌프(30)의 작동으로 제1 노즐(40)에 제공되고, 제1 노즐(40)은 요소 냉각수에 압축공기를 혼합하여 소각로(100)의 내부로 분사한다. 상기 요소 냉각수는 안개처럼 미립자 형태로 형성되어 모래에 분사될 수 있다.

상기에서 제1 노즐(40)은 소각로(100) 내의 모래와 연소 가스가 양호하게 반응할 수 있는 위치에 배치될 수 있다.

상기 제2 노즐(50)은 소각로(100) 상부에서 모래에 일반 냉각수를 직접 분사할 수 있다.

<제4 단계(S4)>

요소 성분이 포함된 요소 냉각수는 모래 온도를 적정하게 유지함과 아울러 요소 성분은 질소산화물을 제거할 수 있다.

특히, 요소 냉각수는 제1 노즐(40)을 통하여 소각로(100) 내로 분사되어 소진되는데, 상기 제1 노즐(40)은 압축공기가 혼합된 상태로 분사됨으로써 미세한 미립자 형태로 형성되어 모래에 분사됨으로써 모래와 질소산화물 간의 접촉 효율을 높일 수 있다. 또한, 미립자 형태의 요소 냉각수는 모래와 열교환을 더욱 활발하게 진행하여 좀 더 효과적으로 모래를 냉각시킬 수 있고, 소각할 때 발생하는 질소산화물을 효과적으로 제거할 수 있다.

상기 제2 노즐(50)을 통하여 냉각수를 소각로(100)의 내부로 투입하여 모래를 추가로 냉각시킴으로써, 소각로(100)의 효율적인 운전이 가능하다.

또한, 상기 저농도의 요소 냉각수는 제어부(31)의 정밀한 제어를 통하여 공급 펌프(30)를 제어함으로써 최적화한 소량을 지속해서 정교하게 모래에 분사될 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 해당 업계 종사자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명의 실시예에 따른 유동상식 소각로는 모래 냉각 작용과 질소산화물 제거를 동시에 처리하는 데에 이용할 수 있다.

10: 요소수 저장 탱크 11: 희석 탱크
20: 혼합 탱크 21: 교반기
30: 공급 펌프 31: 제어부
40, 50: 제1, 2 노즐 41: 공기압축기
51: 자동밸브 60: 온도 센서
100: 소각로
101: 노즐

Claims

인위적으로 희석하지 않은 고농도의 일반 요소수가 저장된 요소수 저장 탱크(10);
소각로(100)에 설치되어 상기 요소수 저장 탱크(10)로부터 일반 요소수를 상기 소각로(100) 내부에 직접 분사되어 질소산화물을 환원시키는 데에 이용하도록 하는 노즐(101);
일반 요소수에 일반용수를 혼합하여 요소 성분을 희석하도록 하는 희석 탱크(11);
상기 희석 탱크(11)로부터 일반 용수로 희석된 저농도의 요소 냉각수가 저장된 혼합 탱크(20);
상기 혼합 탱크(20)에 설치되어 요소 냉각수를 휘저어 요소 성분의 고형물이 침전되는 것을 방지하도록 하는 교반기(21);
상기 혼합 탱크(20)와 소각로(100)를 연결하는 파이프라인에 설치되어 상기 요소 냉각수를 이동시키는 공급 펌프(30);
상기 공급 펌프(30)를 저속으로 작동하도록 제어하는 제어부(31);
압축공기를 생성하는 공기압축기(41);
소각로(100)에 유동화 모래를 직접 겨냥하는 위치에 설치되고, 상기 요소 냉각수에 상기 압축공기를 혼합한 혼합물을 상기 소각로(100)의 유동화 모래를 향하여 분사하는 제1 노즐(40);
상기 소각로(100)의 상부에 설치되고, 모래의 온도 값을 바탕으로 제어되어 요소 성분이 포함되지 않은 일반용수의 냉각수를 모래에 직접 분사하도록 하는 제2 노즐(50); 및
상기 소각로(100)에 설치되어 상기 모래의 온도를 측정하는 온도 센서(60)를 포함하고,
상기 온도 센서(60)에서 측정한 온도 값을 바탕으로 상기 공급 펌프(30)가 5Hz 이상 10Hz 이하의 제어신호로 제어되는 것;
을 포함하는 유동상식 소각로의 모래 냉각과 질소산화물 제거를 동시에 처리하는 시스템.
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일반 요소수에 일반용수를 혼합하여 희석하여 저농도의 요소 냉각수를 준비하는 제1 단계(S1);
제1 노즐(40)의 전단에 상기 요소 냉각수와 압축공기가 대기하는 제2 단계(S2);
온도 센서(60)에서 측정된 온도 값을 바탕으로 공급 펌프(30)가 5Hz이상 10Hz 이하의 제어신호로 제어되어 저속으로 작동하도록 하여 상기 요소 냉각수와 상기 압축공기가 혼합된 상태에서 소각로(100)의 유동화 모래를 직접 겨냥하여 미립자 형태로 분사되는 제3 단계(S3);
상기 미립자 형태의 요소 냉각수로 모래 온도를 제어하고, 요소 냉각수에 포함된 요소 성분으로 질소산화물을 제거하는 제4 단계(S4);를 포함하고,
상기 제1 단계(S1)에서 상기 요소 냉각수에 요소 성분의 고형분이 침전되지 않도록 교반기(21)로 휘젓는 것을 포함하며,
상기 온도 값을 바탕으로 제2 노즐(50)이 제어되어 요소 성분이 포함되지 않은 일반용수의 냉각수를 모래에 직접 분사하도록 하는 단계;를 포함하며,
인위적으로 희석하지 않은 고농도의 일반 요소수가 저장된 요소수 저장 탱크(10)로부터 소각로(100)에 설치된 노즐(101)을 통하여, 일반 요소수를 상기 소각로(100) 내부에 직접 분사되어 질소산화물을 환원시키 것
을 포함하는 유동상식 소각로의 모래 냉각과 질소산화물 제거를 동시에 처리하는 시스템의 제어 방법.
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