KR102416304B1 - 초고온 수냉식 진공환원 버너 및 이를 포함하는 진공 환원 반응로 - Google Patents

초고온 수냉식 진공환원 버너 및 이를 포함하는 진공 환원 반응로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초고온 수냉식 진공환원 버너(100)를 포함하는 진공 환원반응로(10)에 관한 것으로, 탄소를 포함하는 유기물(CnH2n)을 1,500 ℃ 이상의 고온에서 환원시키기 위해, 하부에 폐기물이 투입되는 투입구(210)가 구비되며, 측면에 복수의 초고온 수냉식 진공 환원버너(100)를 방사형으로 구비하여 벽체(220)의 버너 진공 반응공간(270)을 확보하고, 그 반응공간(270) 안에서 산소를 완전히 제거시켜 진공 환원공간(241)으로 고온의 복사열을 전달하여 진공 열차단(280) 공간을 형성하여 산소가 존재하지 않는 상태에서 탄소를 포함하는 모든 유기성 폐기물을 진공 환원공간(241)에서 완벽하게 환원시키는 진공 환원 반응로(10)를 완성할 수 있다. 그리고 반응로 상부에 혼합가스(H2+CO) 배출구(231)가 구비하여 환원되어 나오는 고온의 혼합가스(대략 혼합가스 온도 1300℃)를 수냉식 냉각자켓(22)으로 1차로 냉각하고, 미처 반응하지 않은 혼합가스내 부유입자를 포집하는 스크러버(20)와 스크러버(20)로부터 정재되어 나오는 혼합가스를 냉각시키는 냉각 쿨러(31)(32)와 그 혼합가스에 포합된 미량의 황화수소(H2S)을 제거하는 황화수소(H2S) 제거기(41)(42), 그리고 완벽하게 정재된 혼합가스를 압축하는 압축펌프(50)와 압축 저장탱크(60), 저장된 혼합가스와 산소발생기(70)를 이용하여 진공환원반응로(10)에 연료로 재사용 하는 혼합가스 재활용 시스템을 완성할 수 있다.

Description

초고온 수냉식 진공환원 버너 및 이를 포함하는 진공 환원 반응로{Ultra-high temperature water cooled vacuum reduction burner and vacuum reduction reactor containing it}
본 발명은 초고온 수냉식 진공환원 버너 및 이를 포함하는 진공 환원 반응로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 완전한 환원반응을 위해 반응로의 내부공간에 일정한 버너반응공간을 만들어, 환원반응을 위한 공간을 둠으로써, 산소를 완전히 제거하고, 반응로 내부의 진공상태를 유지할 수 있는 반응로 내부를 일정한 열차단 공간을 확보할 수 있는 초고온 수냉식 진공환원 버너 및 이를 포함하는 진공 환원 반응로에 관한 것이다.
일반적으로 현대 산업에서 사용하는 모든 종류의 산화 반응로(연소로, 산업폐기물 소각로, 복합 화력 발전, 병원 쓰레기 등의 소각로)는 700℃-1,200 ℃ 이하의 저온 산화 환경에서 견딜 수 있는 단열재와 버너를 주로 사용하고 있으며, 환원에 대한 인식이 부족하여 모든 산업 폐기물 등을 소각로와 같은 연소로에서 불로 태워 부피를 줄이는 산화 처리 방법을 채택하고 있다.
그러나 각종 산업폐기물을 소각하는 과정에서 발생하는 연소 가스는 다량의 다이옥신(Dioxine)을 포함하고 있다. 이러한 다이옥신은 암을 유발하는 매우 위험한 독성물질로 알려져 있으며, 최근까지 연구된 바로는 만성 피부질환, 근육 기능장애, 여러 가지 신체의 염증, 발기부전, 기형아, 유전자 돌연변이, 신경계 질환 등을 일으킬 수 있다고 알려져 있다.
이와 같은 다이옥신을 제거하기 위한 대표적인 방법으로는 800 내지 1,000 ℃의 온도로 소각하여 제거하는 방법이 사용되고 있으나, 문제는 소각온도의 조건에서는 성분이 일시적으로 사라졌다가 배출된 가스가 대기 중에 노출되어 온도가 300 ℃로 낮아지게 되면 다이옥신이 재형성된다.
이러한 각종 폐기물 소각 시의 문제점을 연구하다가 점차 산화에 의한 다양한 1차 화합물이 생성된다는 것을 알게 된 후에는 산화 후에 2차 화합물을 처리하는 방법을 연구해 오고 있다.
종래의 산화 반응로(연소로)는 반응로 내부로 버너의 헤드 부분이 짧게 돌출되어 있거나 반응로 내벽에서 돌출되지 않는 형태로 설치되어 있으며, 버너의 화염이 반응로 내부의 처리 대상물질과 직접 닿으면서 소각이 이루어진다.
이와 같이 종래의 산화 반응로는 처리 대상물질에 불을 직접 붙여 같이 연소되면서 소각하는 산화버너 방식으로서, 탄소를 포함하는 유기물(CnH2n)에 산소를 공급하여 연소시키는 것이므로 산화가 일어나면서 각종 산화물과 2차 화합물의 유해물질이 발생하게 된다.
즉, 다이옥신 외에도 톨루엔, 나프탈렌, 벤젠, 염화비닐단량체, 자이렌, 클로로벤젠과 같은 방향족 발암물질(PAHS)과 아황산가스(SO2), 이산화질소(NO2), 이산화탄소(CO2) 등도 발생하여 이들을 그대로 대기 중에 방류할 경우 심각한 대기오염과 환경오염이 발생하게 되므로 깨끗한 여과를 위해 상당한 처리비용이 소요되는 문제가 있다.
또한, 기존 산업에서 사용되는 모든 종류의 소각용 버너는 낮은 온도에서 사용하기 때문에 버너의 중요성이 떨어진다. 그러나 초고온 상태의 환원 반응로를 사용하는 경우는 버너의 중요성이 부각되고, 초고온의 상태를 유지하기 위해 버너의 내구성이 강조된다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 버너 반응공간을 확보하여, 산소를 완전히 제거하고 반응로 내부의 진공상태를 유지하기 위한 진공 열차단 공간을 확보할 수 있는 초고온 수냉식 진공환원 버너 및 이를 포함하는 진공 환원 반응로를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적은, 수소 투입구, 복수의 산소 투입구, 투시창 및 버너 점화구가 구비된 헤드부; 상기 헤드부의 후방에 밀봉 결합되어 냉각수가 순환되는 원통 형상의 냉각수 순환 탱크; 상기 순환 탱크의 후방에 밀봉 결합되어 진공 환원 반응로에 결합되는 플랜지; 및 상기 플랜지의 후방에 결합되어 상기 냉각수 순환 탱크를 통해 상기 헤드부의 수소 투입구, 복수의 산소 투입구, 투시창 및 버너 점화구에 연결되는 수소 공급라인, 산소 공급라인, 투시 라인, 버너 점화라인 그리고 상기 냉각수 순환 탱크의 내부공간과 연결되는 냉각수 공급 및 배출라인을 고정하는 고정부재로 구성되는 것을 특징으로 하는, 초고온 수냉식 진공환원 버너에 의해 달성된다.
본 발명의 하나의 측면에 의하면, 상기 플랜지와 상기 고정부재 사이에 외부로부터의 상기 산소 공급라인과 연결되는 산소 분배 홈이 구비되고, 상기 분배 홈에 산소 공급라인이 복수로 분기되어 상기 헤드부의 복수의 산소 배출구에 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 수소 공급라인, 상기 산소 공급라인, 상기 투시창 라인, 상기 버너 점화라인 및 상기 냉각수 공급 및 배출라인의 재질은, SUS와 고순도 알루미나 세라믹을 조합하여 만드는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 탄소를 포함하는 유기물(CnH2n)을 1,500 ℃ 이상의 고온에서 환원시키며, 하부에 폐기물이 투입되는 투입구가 구비되며 측면에 복수의 버너 결합구가 구비된 벽체와 상부에 혼합가스 배출구가 구비되어 상기 벽체의 상부 분리 결합되는 뚜껑으로 구성된 반응로; 및 상기 반응로에 복수의 버너 결합구에 결합되어, 상기 반응로 내에 산소와 수소를 공급하고, 상기 반응로 내부를 투시하며 불꽃을 점화하며 냉각수가 순환되는 복수의 초고온 수냉식 진공환원 버너를 구비하여, 상기 반응로의 내부공간에 상기 초고온 수냉식 진공환원 버너가 산소를 완전히 소모할 수 있는 버너 진공반응공간을 구비하고, 1차 진공 환원공간, 1차 연소실, 2차 진공 환원공간 그리고 2차 연소실로 구획하는 것을 특징으로 하는, 진공 환원 반응로에 의해 달성된다.
본 발명의 하나의 측면에 의하면, 상기 복수의 초고온 수냉식 진공환원버너는, 상기 버너 진공반응공간에서 산소를 완벽하게 제거하여 상기 1차 진공 환원공간, 상기 2차 진공 환원공간의 상부를 초고온으로 1차 열 차단, 2차 열 차단을 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 복수의 초고온 수냉식 진공환원 버너는, 상기 반응로 벽체에 상하로 일정간격을 두고 설치되되, 상기 복수의 초고온 수냉식 진공 환원 버너를 방사형으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 반응로의 벽체는, 알루미나옥사이드(AL2O3) 계열의 세라믹 단열재로 구성되어 내부에 1차 환원 공간, 1차 연소실, 2차 환원 공간, 및 2차 연소실을 형성하고, 상기 내벽은 세라믹 라이너로 구성되며, 상기 내벽의 외측면에 배치하는 중간벽은 세라믹 몰드 단열재로 구성되고, 상기 중간벽의 외측면에 배치되는 외벽은 세라믹 울 단열제를 삼중격벽으로 단열제를 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 1차 연소실과 상기 2차 환원 공간 사이에 중공을 가지는 격벽이 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 진공 환원 반응로의 투입구에 연결되어 상기 진공 환원 반응로 내에 투입되는 폐기물을 이송 압축하여 산소를 제거하면서 폐기물을 이송하는 폐기물 진공 압축 이송수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 폐기물 진공 압축 이송수단은, 외부로부터 폐기물이 투입되는 폐기물 투입구를 가지고, 내부에 이송용 모터에 연동하는 이송용 스크루를 구비하여 상기 폐기물 투입구를 통해 유입되는 폐기물을 이송하는 이송관; 및 일측이 상기 이송관에 연결되고 타측이 상기 진공 환원 반응로의 투입구에 연결되며 내부에 진공 압축용 모터에 연동하는 진공 압축용 스크루를 구비하여 상기 이송관으로부터 이송되는 폐기물을 진공 압축하여 상기 진공 환원 반응로 내부로 투입되는 진공 압축관으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 또 다른 목적은, 상기 배출 파이프 수냉식 냉각자켓의 외주변에 상기 진공 환원반응로로부터 환원되어 나오는 혼합가스(H2+CO)를 냉각 및 정재하여, 진공 환원반응로의 연료로 재사용하는 혼합가스(H2+CO) 재활용 시스템을 완성할 수 있다
내부에 냉각 파이프와 냉각수 스프레이가 상하로 배치되고 상기 진공 환원 반응로와 배출 파이프로 연결되어, 액체분사를 이용하여 상기 진공 환원 반응로로부터 배출되는 혼합가스 속에 일부 환원되지 않고 배출되는 부유 입자를 포집하는 스크러버; 냉각수가 순환되는 코일 형상으로 감겨진 냉각 파이프와 상기 스크러버에 연결되는 가스 분산기가 상하로 배치되어, 상기 스크러버로부터 배출되는 가스를 냉각시키는 제1, 제2 쿨러; 가스 분산기와 복수의 필터가 상하로 배치되어, 상기 제1 쿨러로부터 배출되는 가스 중 황화수소(H2S)를 제거하는 제1, 제2 황화수소(H2S) 제거기; 상기 제2 황화수소(H2S) 제거기로부터 배출되는 정제된 혼합가스(H2+CO)를 회수하여 압축하는 혼합가스(H2+CO) 압축펌프; 및 상기 혼합가스(H2+CO) 압축펌프에 의해 압축된 혼합가스(H2+CO)를 저장하고, 산소 발생기로부터 공급되는 산소와 함께 상기 진공 환원 반응로에 혼합가스(H2+CO)를 공급하는 혼합가스(H2+CO) 저장탱크로 구성되는 것을 특징으로 하는, 혼합가스 재활용 시스템에 의해 달성된다.
본 발명에 의하면, 초고온 진공 환원버너에서 산소를 완전히 제거하여 진공 환원 반응로 내부로 열원을 공급하여 산화와 환원을 분리함으로써, 진공 환원 반응로에서 유기성 폐기물이 2차 공해물이 생성되지 않고 소각(산화로)의 공해로부터 벗어날 수 있다. 또한, 연료로 사용되는 폐기물이 직접 산화되지 않기 때문에 2차 공해가 없고 연료를 계속 투입 가능한 구조로 소형으로 만들어 있어 후단 설치인 필터링 과정을 최소화할 수 있다. 또한, 폐기물 처리시장은 본 발명에 의한 고온 진공 환원로로 바로 적용하여 해결할 수 있다. 또한, 생활 폐기물, 병원의 병원성 폐기물, 폐PVC, 폐타이어 등과 같은 고형 폐기물을 다이옥신, 질소 등의 오염이 없이 폐기물을 처리할 수 있고, 독성 폐오일, 자동차 엔진오일, 폐유 변압기 절연류 등의 액상 폐기물 역시 다이옥신, 질소 등의 오염 없이 폐기물을 처리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 합성가스 재활용 시스템을 보인 개략도이다.
도 2는 도 1에 개시된 진공 환원 반응로의 개략 구성도이다.
도 3a 내지 도 3d는 도 1 및 도 2에 개시된 초고온 수냉식 진공환원 버너의 개략 사시도이다.
도 3e는 도 1 및 도 2에 개시된 초고온 수냉식 진공환원 버너의 개략 단면도이다.
도 4a는 초고온 수냉식 수소 진공 환원 버너의 설치 예를 보여주는 평단면도이다.
도 4b는 초고온 수냉식 수소 진공 환원 버너의 다른 설치 예를 보여주는 평단면도이다.
도 5는 도 1에 개시된 스크러버(scrubber)의 상세 구성도이다.
도 6은 도 1에 개시된 제1, 제2 가스 쿨러의 상세 구성도이다.
도 7은 도 1에 개시된 제1, 제2 황화수소(H2S) 제거기의 상세 구성도이다.
도 8은 진공 환원 반응로와 폐기물 진공 압축 이송수단과의 결합관계를 보인 도면이다.
도 9a, 도 9b는 도 8에 개시된 폐기물 진공 압축 이송수단을 보인 도면이다.
도 10a 내지 도 10d는 도 8 및 도 9a, 도 9b에 개시된 진공 압축관과 이송관의 결합상태를 보인 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 혼합가스 재활용 시스템을 보인 개략도이고, 도 5는 도 1에 개시된 스크러버(scrubber)의 상세 구성도이며, 도 6은 도 1에 개시된 제1, 제2 가스 쿨러의 상세 구성도이며, 도 7은 도 1에 개시된 제1, 제2 황화수소(H2S) 제거기의 상세 구성도이다.
도 1, 도 5 내지 도 7에 의하면, 본 발명의 실시예에 의한 혼합가스 재활용 시스템은, 초고온 수냉식 진공버너로부터 산소와 수소가 공급되어, 투입되는 제품을 1,500 ℃ 이상의 초고온으로 가열하여 연소시키는 진공 환원 반응로(10), 내부에 냉각 파이프(23)와 냉각수 스프레이(24)가 상하로 배치되고 진공 환원 반응로(10)와 배출 파이프(21)로 연결되어, 액체분사를 이용하여 진공 환원 반응로(10)로부터 배출되는 혼합가스 속에 일부 환원되지 않고 배출되는 부유 입자를 포집하는 스크러버(20), 냉각수가 순환되는 코일 형상으로 감겨진 냉각 파이프(31c)(32c)와 스크러버(20)에 연결되는 가스 분산기(31b)(32b)가 상하로 배치되어, 스크러버(20)로부터 배출되는 가스를 냉각시키는 제1, 제2 쿨러(31)(32), 가스 분산기(41b)(42b)와 복수의 필터(41c)(42c)가 상하로 배치되어, 제1 쿨러(31)로부터 배출되는 가스 중 황화수소(H2S)를 제거하는 제1, 제2 황화수소(H2S) 제거기(41)(42), 제2 황화수소(H2S) 제거기(42)로부터 배출되는 정제된 혼합가스(H2+CO)를 회수하여 압축하는 혼합가스(H2+CO) 압축펌프(50), 및 혼합가스(H2+CO) 압축펌프(50)에 의해 압축된 혼합가스(H2+CO)를 저장하고, 산소 발생기(70)로부터 공급되는 산소와 함께 진공 환원 반응로(10)에 혼합가스(H2+CO)를 공급하는 혼합가스(H2+CO) 저장탱크(60)로 구성된다.
위 실시예에서, 배출 파이프(21)의 외주면에 진공 환원 반응로(10)로부터 배출되는 혼합가스를 냉각을 위한 냉각수가 순환되는 수냉식 순환쟈켓(22)이 구비됨으로써, 진공환원 반응로에서 환원되어 나오는 혼합가스를 1차적으로 냉각을 완벽하게 할 수 있다. 위 실시예에서, 제1, 제2 가스 쿨러(31)(32)를 제1, 제2 황화수소(H2S) 제거기(41)(42)의 전후에 배치함과 동시에 황화수소(H2S) 제거기를 이중으로 배치함으로써, 혼합가스를 적정한 온도로 냉각할 수 있을 뿐더러 황화수소(H2S)를 보다 효율적으로 제거할 수 있다.
도 2는 도 1에 개시된 진공 환원 반응로의 개략 구성도이고, 도 4a는 초고온 수냉식 진공 환원 버너의 설치 예를 보여주는 평단면도이며, 도 4b는 초고온 수냉식 진공 환원 버너의 다른 설치 예를 보여주는 평단면도이다.
도 2, 도 4a 및 도 4b에 의하면, 본 발명의 실시예에 의한 진공 환원 반응로(10)는, 탄소를 포함하는 유기물(CnH2n)을 1,500 ℃ 이상의 고온에서 환원시키며, 하부에 폐기물이 투입되는 투입구(210)가 구비되며 측면에 복수의 버너 결합구가 구비된 벽체(220)와 상부에 혼합가스 배출구(231)가 구비되어 벽체(220)의 상부 분리 결합되는 뚜껑(230)으로 구성된 반응로(200), 및 반응로(200)에 복수의 버너 결합구에 결합되어, 반응로(200) 내에 산소와 수소를 공급하고 반응로(200) 내부를 투시하며 불꽃을 점화하며 냉각수가 순환되는 복수의 초고온 수냉식 진공환원 버너(100)를 구비하여, 반응로(200)의 내부공간에 초고온 수냉식 진공환원 버너(100)가 산소를 완전히 소모할 수 있는 진공반응공간(270)을 구비하고, 1차 진공 환원공간(231), 1차 연소실(232), 2차 진공 환원공간(241) 그리고 2차 연소실(242)로 구획한다.
위 실시예에서, 복수의 초고온 수냉식 진공환원버너(100)는, 버너 반응공간(270)에서 산소를 완벽하게 제거하여 1차 진공 환원공간(231), 2차 진공 환원공간(241)의 상부를 초고온으로 1차 열 차단(280), 2차 열 차단(281)을 할 수 있다.
위 실시예에서, 복수의 초고온 수냉식 진공환원 버너(100)는, 도 4a 및 도 4b와 같이, 반응로(200) 벽체(220)에 상하로 일정간격을 두고 설치되되, 3개 혹은 4개의 초고온 수냉식 진공 환원 버너(100)가 방사형으로 배치됨으로써, 환원공간(231, 232)과 버너반응공간(270)을 명확하게 구분하고 열차단 함으로써, 버너의 연소효율을 극대화할 수 있다.
위 실시예에서, 반응로(200)의 벽체(220)가 알루미나옥사이드(AL2O3) 계열의 세라믹 단열재로 삼중으로 구성되어 내부에 1차 환원 공간(231), 1차 연소실(232), 2차 환원 공간(241), 및 2차 연소실(242)이 형성되는 내벽(221)은 세라믹 라이너로 구성되며, 내벽(221)의 외측면에 배치되는 중간벽(222)은 세라믹 몰드로 구성되며, 중간벽(222)의 외측면에 배치되는 외벽(223)은 세라믹 울 형태의 재질로 삼중으로 구성됨으로써, 1500℃ 이상의 초고온에 견딜 수 있으며, 폐기물을 환원시키기 위한 열량의 손실을 최소화할 수 있다.
위 실시예에서, 1차 연소실(232)과 2차 환원 공간(241) 사이에 중공(251)을 가지는 격벽(250)이 설치됨으로써, 폐기물의 연소과정에서 발생하는 혼합가스의 흐름을 유지하면서 제1 연소실(232)과 제1 환원공간(241)을 명확하게 구분하여 1차 환원공간에서 미처 반응하지 못하면 2차 환원공간에서 완벽하게 환원을 할 수 있다.
위 실시예에서, 반응로(200) 벽체(220)의 외측면을 금속재질의 커버(260)로 감싸므로, 반응로(200)에 초고온 수냉식 진공환원 버너(100)를 보다 용이하게 탈부착할 수 있다.
도 8은 진공 환원 반응로와 폐기물 진공 압축 이송수단과의 결합관계를 보인 도면이고, 도 9a, 도 9b는 도 8에 개시된 폐기물 진공 압축 이송수단을 보인 도면이며, 도 10a 내지 도 10d는 도 8 및 도 9a, 도 9b에 개시된 진공 압축관과 이송관의 결합상태를 보인 도면이다.
도 8 내지 도 10d에 의하면, 본 발명의 실시예에 의한 진공 환원 반응로(10)는, 진공 환원 반응로(10)의 투입구에 연결되어 진공 환원 반응로(10) 내에 투입되는 폐기물을 이송 압축하여 산소를 제거하면서 폐기물을 이송하는 폐기물 진공 압축 이송수단(80)을 구비한다.
여기서, 폐기물 진공 압축 이송수단(80)은, 외부로부터 폐기물이 투입되는 폐기물 투입구(81)를 가지고, 내부에 이송용 모터(82)에 연동하는 이송용 스크루(83)를 구비하여 폐기물 투입구(81)를 통해 유입되는 폐기물을 이송하는 이송관(84), 및 일측이 이송관(84)에 연결되고 타측이 진공 환원 반응로(10)의 투입구에 연결되며 내부에 진공 압축용 모터(85)에 연동하는 진공 압축용 스크루(86)를 구비하여 이송관(84)으로부터 이송되는 폐기물을 진공 압축하여 진공 환원 반응로(10) 내부로 투입되는 진공 압축관(87)으로 구성된다.
도 3a 내지 도 3d는 도 1 및 도 2에 개시된 초고온 수냉식 진공환원 버너의 개략 사시도이고, 도 3e는 도 1 및 도 2에 개시된 초고온 수냉식 진공환원 버너의 개략 단면도이다.
도 3a 내지 도 3e에 의하면, 본 발명의 실시예에 의한 초고온 수냉식 진공환원 버너는, 수소 배출구(111), 복수의 산소 배출구(112), 투시창(113) 및 버너 점화구(114)을 구비하여, 반응로의 내부에 위치하는 헤드부(110), 헤드부(110)의 후방에 밀봉 결합되어 냉각수가 순환되는 원통 형상의 냉각수 순환 탱크(120), 순환 탱크(120)의 후방에 밀봉 결합되어 진공 환원 반응로에 결합되는 플랜지(130), 및 플랜지(130)의 후방에 결합되어 냉각수 순환 탱크(120)를 통해 헤드부(110)의 수소 배출구(111), 복수의 산소 배출구(112), 투시창(113) 및 버너 점화구(114)에 연결되는 수소 공급라인(151), 산소 공급라인(152), 투시 라인(153), 버너 점화라인(154) 그리고 냉각수 순환 탱크(120)의 내부공간과 연결되는 냉각수 공급 및 배출라인(155)(156)을 고정하는 고정부재(140)로 구성됨으로써, 폐기물을 처리하기 위한 버너의 온도를 초고온으로 높이고 유지할 수 있는 것이다.
위 실시예에서, 플랜지(130)와 고정부재(140) 사이에 외부로부터의 산소 공급라인(152)과 연결되는 분배 홈(160)이 구비되고, 분배 홈(160)에 산소 공급라인(152a)이 복수로 분기되어 헤드부(110)의 4개의 산소 배출구(112)에 연결됨으로써, 폐기물을 환원시키기 위한 산소를 보다 폭넓은 공간으로 공급하여 1차, 2차 환원공간에 산소가 유입되지 않고 버너 반응공간(270) 내에서 완전히 산소를 제거할 수 있다.
위 실시예에서, 수소 공급라인(151), 산소 공급라인(152), 투시 라인(153), 버너 점화라인(154) 및 냉각수 공급 및 배출라인(155)(156)의 재질은, SUS와 고순도 알루미나 세라믹으로 조합하여 만들어짐으로써, 폐기물을 연소시키기 위해 버너의 온도를 초고온까지 올리고, 유지할 수 있는 것이다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시 구조들은 본 발명의 기술 사상으로부터 벗어나는 것으로 이해되어져서는 안될 것이다.
10 : 진공 환원 반응로 20 : 스크러버
21 : 배출 파이프 22 : 수냉식 순환쟈켓
23 : 냉각 파이프 24 : 냉각수 스프레이
31 : 제1, 제2 쿨러 31a, 41a : 파이프
31b, 41b : 가스 분산기 31c, 41c : 냉각 파이프
41, 42 : 제1, 제2 황화수소(H2S) 제거기
41a, 42a : 파이프 41b, 42b : 가스 분산기
41c, 42c : 필터 50 : 혼합가스(H2+CO) 압축펌프
60 : 혼합가스(H2+CO) 저장탱크 70 : 산소 발생기
80 : 폐기물 진공 압축 이송수단 81 폐기물 투입구
82 : 이송용 모터 83 : 이송용 스크루
84 : 이송관 85 : 진공 압축용 모터
86 : 진공 압축용 스크루 87 : 진공 압축관
100 : 초고온 수냉식 진공환원 버너
110 : 헤드 111 : 수소 배출구
112 : 산소 배출구 113 : 투시창
114 : 버너 점화구 120 : 냉각수 순환탱크
130 ; 플랜지 140 : 고정부재
151 : 수소 공급라인 152 : 산소 공급라인
153 : 투시창 라인 154 : 버너 점화라인
155 : 냉각수 공급라인 156 : 냉각수 배출라인
160 : 산소 분배 홈 200 : 진공 환원 반응로
210 : 폐기물 투입구 220 : 세라믹 벽체
221 : 내벽(세라믹 라이너) 222 : 중간벽(세라믹 몰드)
223 : 외벽(세라믹 울) 230 : 뚜껑
231 : 1차 진공 환원공간 232 : 1차 연소실
241 : 2차 진공 환원공간 242 : 2차 연소실
250 : 격벽 251 : 중공
260 : 버너 커버 270 : 버너 진공반응 공간
280 : 1차 진공 열차단 공간 281 : 2차 진공 열차단 공간

Claims (11)

  1. 수소 배출구(111), 복수의 산소 배출구(112), 투시창(113) 및 버너 점화구(114)이 구비된 헤드부(110);
    상기 헤드부(110)의 후방에 밀봉 결합되어 냉각수가 순환되는 원통 형상의 냉각수 순환 탱크(120);
    상기 순환 탱크(120)의 후방에 밀봉 결합되어 진공 환원 반응로에 결합되는 플랜지(130); 및
    상기 플랜지(130)의 후방에 결합되어 상기 냉각수 순환 탱크(120)를 통해 상기 헤드부(110)의 수소 투입구(131), 복수의 산소 투입구(132), 투시창(113) 및 버너 점화구(114)에 연결되는 수소 공급라인(151), 산소 공급라인(152), 투시 라인(153), 버너 점화라인(154) 그리고 상기 냉각수 순환 탱크(120)의 내부공간과 연결되는 냉각수 공급 라인(155)및 배출라인(156)을 고정하는 고정부재(140)
    로 구성되는 것을 특징으로 하는, 초고온 수냉식 진공환원 버너(100).
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 플랜지(130)와 상기 고정부재(140) 사이에 외부로부터의 상기 산소 공급라인(152)과 연결되는 산소 분배 홈(160)이 구비되고,
    상기 분배 홈(160)에 산소 공급라인(152a)이 복수로 분기되어 상기 헤드부(110)의 복수의 산소 배출구(112)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 초고온 수냉식 진공환원 버너(100).
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 수소 공급라인(151), 상기 산소 공급라인(152), 상기 투시 라인(153), 상기 버너 점화라인(154) 및 상기 냉각수 공급라인(155) 및 배출라인(156)의 재질은, SUS와 고순도 알루미나 세라믹을 조합하여 만드는 것을 특징으로 하는, 초고온 수냉식 진공환원 버너(100).
  4. 탄소를 포함하는 유기물(CnH2n)을 1,500 ℃ 이상의 고온에서 환원시키며, 하부에 폐기물이 투입되는 투입구(210)가 구비되며 측면에 복수의 버너 결합구가 구비된 벽체(220)와 상부에 혼합가스 배출구(231)가 구비되어 상기 벽체(220)의 상부 분리 결합되는 뚜껑(230)으로 구성된 반응로(200); 및
    상기 반응로(200)에 복수의 버너 결합구에 결합되어, 상기 반응로(200) 내에 산소와 수소를 공급하고 상기 반응로(200) 내부를 투시하며 버너을 점화하며 냉각수가 순환되는 복수의 초고온 수냉식 진공환원 버너(100)를 구비하여,
    상기 반응로(200)의 내부공간에 상기 초고온 수냉식 진공환원 버너(100)가 산소를 완전히 소모할 수 있는 버너 진공반응 공간(270)을 구비하고, 1차 진공 환원공간(231), 1차 연소실(232), 2차 진공 환원공간(241) 그리고 2차 연소실(242)로 구획하는 것을 특징으로 하는, 진공 환원 반응로(10).
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 복수의 초고온 수냉식 진공환원버너(100)는, 상기 버너 진공반응 공간(270)에서 산소를 완벽하게 제거하여 상기 1차 진공 환원공간(231), 상기 2차 진공 환원공간(241)의 상부를 초고온으로 1차 열차단 공간(280), 2차 열차단 공간(281)을 형성하는 것을 특징으로 하는 진공환원 반응로(10).
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 복수의 초고온 수냉식 진공환원 버너(100)는,
    상기 반응로(200) 벽체(220)에 상하로 일정간격을 두고 설치되되, 상기 복수의 초고온 수냉식 진공 환원 버너(100)를 방사형으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 진공 환원 반응로(10).
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 반응로(200)의 벽체(220)는,
    알루미나옥사이드(AL2O3) 계열의 세라믹 단열재로 구성되어 내부에 1차 환원 공간(231), 1차 연소실(232), 2차 환원 공간(241), 및 2차 연소실(242)을 형성하고,
    내벽(221)은 세라믹 라이너로 구성되며, 상기 내벽(221)의 외측면에 배치하는 중간벽(222)은 세라믹 몰드 단열재로 구성되고, 상기 중간벽(222)의 외측면에 배치되는 외벽(223)은 세라믹 울 단열제를 삼중격벽으로 단열제를 구성되는 것을 특징으로 하는, 진공 환원 반응로(10).
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 1차 연소실(232)과 상기 2차 진공 환원 공간(241) 사이에 중공(251)을 가지는 격벽(250)이 설치되는 것을 특징으로 하는, 진공 환원 반응로(10).
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 진공 환원 반응로(10)의 투입구에 연결되어 상기 진공 환원 반응로(10) 내에 투입되는 폐기물을 이송 압축하여 산소를 제거하면서 폐기물을 이송하는 폐기물 진공 압축 이송수단(80)을 구비하는 것을 특징으로 하는, 진공 환원 반응로(10).
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 폐기물 진공 압축 이송수단(80)은,
    외부로부터 폐기물이 투입되는 폐기물 투입구(81)를 가지고, 내부에 이송용 모터(82)에 연동하는 이송용 스크루(83)를 구비하여 상기 폐기물 투입구(81)를 통해 유입되는 폐기물을 이송하는 이송관(84); 및
    일측이 상기 이송관(84)에 연결되고 타측이 상기 진공 환원 반응로(10)의 투입구에 연결되며 내부에 진공 압축용 모터(85)에 연동하는 진공 압축용 스크루(86)를 구비하여 상기 이송관(84)으로부터 이송되는 폐기물을 진공 압축하여 상기 진공 환원 반응로(10) 내부로 투입되는 진공 압축관(87)
    으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 진공 환원 반응로(10).
  11. 혼합가스(H2+CO)를 냉각 및 정재하여 연료로 재사용하며, 상기 혼합가스(H2+CO)가 환원되어 나오는 진공 환원 반응로(10);
    상기 진공 환원반응로(10)부터 환원되어 나오는 혼합가스(H2+CO)를 1차로 냉각하는 수냉식 냉각자켓(22);
    상기 진공 환원반응로(10) 외부에 냉각 파이프(23)와 냉각수 스프레이(24)가 상하로 배치되고 상기 진공 환원 반응로(10)와 배출 파이프(21)로 연결되어, 액체분사를 이용하여 진공 환원 반응로(10)로부터 배출되는 혼합가스 속에 부유 입자를 포집하는 스크러버(20);
    냉각수가 순환되는 코일 형상으로 감겨진 냉각 파이프(31c)(32c)와 상기 스크러버(20)에 연결되는 가스 분산기(31b)(32b)가 상하로 배치되어, 상기 스크러버(20)로부터 배출되는 가스를 냉각시키는 제1, 제2 쿨러(31)(32);
    가스 분산기(41b)(42b)와 복수의 필터(41c)(42c)가 상하로 배치되어, 상기 제1 쿨러(31)로부터 배출되는 가스 중 황화수소(H2S)를 제거하는 제1, 제2 황화수소(H2S) 제거기(41)(42);
    상기 제2 황화수소(H2S) 제거기(42)로부터 배출되는 정제된 혼합가스(H2+CO)를 회수하여 압축하는 혼합가스(H2+CO) 압축펌프(50); 및
    상기 혼합가스(H2+CO) 압축펌프(50)에 의해 압축된 혼합가스(H2+CO)를 저장하고, 산소 발생기(70)로부터 공급되는 산소와 함께 상기 진공 환원 반응로(10)에 혼합가스(H2+CO)를 공급하는 혼합가스(H2+CO) 저장탱크(60)
    로 구성되는 것을 특징으로 하는, 혼합가스 재활용 시스템.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0571720A (ja) * 1991-04-18 1993-03-23 Union Carbide Ind Gases Technol Corp 流体廃物バーナ装置
JPH07293822A (ja) * 1994-04-27 1995-11-10 Kawasaki Heavy Ind Ltd 微粉炭の酸素燃焼バーナ
KR100898723B1 (ko) * 2007-12-11 2009-05-20 중앙아이엔티 주식회사 폐기물 처리를 위한 초고온 환원분해로
CN102162040A (zh) * 2011-04-02 2011-08-24 顾丽萍 一种金属镁的还原方法与装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0571720A (ja) * 1991-04-18 1993-03-23 Union Carbide Ind Gases Technol Corp 流体廃物バーナ装置
JPH07293822A (ja) * 1994-04-27 1995-11-10 Kawasaki Heavy Ind Ltd 微粉炭の酸素燃焼バーナ
KR100898723B1 (ko) * 2007-12-11 2009-05-20 중앙아이엔티 주식회사 폐기물 처리를 위한 초고온 환원분해로
CN102162040A (zh) * 2011-04-02 2011-08-24 顾丽萍 一种金属镁的还原方法与装置

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