KR102462259B1 - Batch Pyrolysis Treatment Apparatus and Method of Super-Compacted Radioactive Waste Drum using Induction Heating - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원전에서 보관중인 초고압 압축 잡고체 드럼을 유도가열방법을 이용하여 일괄적으로 열분해함으로써 셀룰로오스를 비롯한 유해물질과 부패 성분을 제거하고 가연성 물질을 탄화시켜 부피를 줄임과 동시에 처리 과정에서 발생한 배기가스 중의 환경유해물질과 방사성 물질을 제거하여 배출할 수 있도록 한 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a batch pyrolysis treatment apparatus and method for ultra-high pressure compressed radioactive waste using induction heating, and more particularly, to a batch pyrolysis of ultra-high pressure compressed and solid drums stored in a nuclear power plant using an induction heating method, including cellulose Batch pyrolysis of ultra-high pressure compressed radioactive waste using induction heating to remove harmful and decomposing components and carbonize combustible materials to reduce the volume, and at the same time remove and discharge environmentally harmful and radioactive materials in the exhaust gas generated during the treatment process It relates to a processing apparatus and method.
일반적으로 원자력발전소에서 발생하는 가연성 폐기물은 방호복, 방호화, 방호 장갑, 플라스틱류, 목재, 등의 유기성 물질로 구성되어 있으며, 발전소의 운영 상황에 따라 다양한 형태(예: 방호화의 경우 실내화, 고무신, 안전화 등)의 원전폐기물이 발생하게 된다.In general, combustible waste generated from nuclear power plants consists of organic materials such as protective clothing, protective boots, protective gloves, plastics, wood, etc. , safety boots, etc.) will be generated.
이렇게 발생한 원전폐기물은 압축 또는 초고압 압축 등의 방법으로 부피를 줄여 200리터 드럼 또는 320리터 드럼에 저장하여 관리하고 있다. 여기서, 320리터 드럼은 200리터 드럼을 초고압으로 재차 압축하여 수용한 후 채움재를 채워 형성하고 있다. 그리고 경주에 소재한 방사성폐기물 영구처분장 운영 이후 각각의 원자력 발전소에 임시 보관중인 원전 보유 폐기물을 처분하여야 하나, 원전 보유 폐기물은 알루미늄, 배터리, 페인트 입자 등의 유해물질을 포함하고 있어 처분 기준에 적합하게 처리하는 것이 필요하다.The nuclear waste generated in this way is reduced in volume by compression or ultra-high pressure compression, and then stored and managed in 200-liter drums or 320-liter drums. Here, the 320 liter drum is formed by re-compressing and accommodating the 200 liter drum at ultra-high pressure and then filling the filling material. In addition, after the operation of the permanent radioactive waste repository located in Gyeongju, the nuclear power plant wastes that are temporarily stored in each nuclear power plant must be disposed of. However, the nuclear power plant wastes contain hazardous substances such as aluminum, batteries, and paint particles, so they must be disposed of appropriately. it is necessary to do
현재 사용되고 있는 원전폐기물의 처리 방안에는 감량, 재활용, 재생, 매립, 열분해, 소각 등이 있으나, 재생이나 재활용 및 매립의 경우에는 원전폐기물의 자체처분을 위한 원자력위원회의 규제 승인 후에야 가능하고, 제염 방법 및 성능, 대국민 수용성 등의 측면에서 한계점을 가지고 있다.The currently used nuclear waste treatment methods include weight reduction, recycling, regeneration, landfill, pyrolysis, and incineration. And it has limitations in terms of performance and public acceptance.
따라서, 감량, 열분해 또는 소각 등의 방법이 주로 사용되나, 감량은 초고압 압축의 방법으로 이미 수행된 폐기물이며, 소각 방법은 폐기물에 불꽃을 직접 접촉하여 산화시키는 방법으로 부피저감 효과가 가장 큰 방법이나, 폐기물의 투입량, 밀도, 발열량, 함수율, 가열(소각) 온도, 경유 또는 가스 등의 사용 열원에 따라 완전연소가 어려운 점이 있다. 이에 따른 그을음, 소각 먼지, 대기오염 가스 및 환경오염 물질인 다이옥신의 발생 및 후단이 연소 가스가 다량 발생되어 배기가스 처리 설비 규모가 커지는 문제점이 있다. 따라서, 원전 주변의 주민 수용성이 낮아 실질적으로 적용이 어려운 상황이며, 원전폐기물의 처리에 많은 어려움을 가지고 있다. Therefore, methods such as weight reduction, thermal decomposition, or incineration are mainly used, but weight reduction is waste that has already been performed by the method of ultra-high pressure compression, and the incineration method is a method that oxidizes waste by direct contact with flame, which has the greatest volume reduction effect. , there is a point that complete combustion is difficult depending on the amount of waste input, density, calorific value, moisture content, heating (incineration) temperature, and heat source used such as diesel or gas. As a result, soot, incineration dust, air pollutant gas and dioxin, which are environmental pollutants, are generated, and a large amount of combustion gas is generated at the rear end, thereby increasing the scale of the exhaust gas treatment facility. Therefore, it is difficult to apply practically due to the low acceptance of residents around the nuclear power plant, and there are many difficulties in the treatment of nuclear waste.
한편, 본 발명과 관련한 선행기술을 조사한 결과 다수의 특허문헌이 검색되었으며, 그 중 일부를 소개하면 다음과 같다.On the other hand, as a result of investigating the prior art related to the present invention, a number of patent documents were searched, and some of them are introduced as follows.
특허문헌 1은, 육면체 박스형으로 이루어진 본체와, 본체의 상단에 구비된 폐활성탄 분해실과, 폐활성탄 분해실 하측에 구비된 필터 카트리지 보관실과, 필터 카트리지 보관실 하측에 구비된 폐활성탄 보관실과, 폐활성탄 보관실에 설치되어 폐활성탄을 폐활성탄 저장용기로 이송하는 송풍장치를 포함하며, 방사성 폐기물인 폐활성탄 필터를 분해하는 과정에서 작업자가 방사선에 피폭되는 안전사고를 원천적으로 예방할 수 있는 방사성 폐기물 분해장치를 개시하고 있다.Patent Document 1 discloses a body made of a hexahedral box, a spent activated carbon decomposition chamber provided at the upper end of the main body, a filter cartridge storage room provided below the spent activated carbon decomposition chamber, a spent activated carbon storage room provided below the filter cartridge storage room, and spent activated carbon It includes a blower installed in the storage room to transport the spent activated carbon to the waste activated carbon storage container, and a radioactive waste decomposition device that can fundamentally prevent safety accidents in which workers are exposed to radiation in the process of disassembling the waste activated carbon filter, which is radioactive waste. is starting
특허문헌 2는, 열분해실과, 제1플라즈마 토치가 구비되는 용융실을 포함하는 반응로와; 상기 열분해실 내에 폐기물 드럼을 투입하기 위한 투입장치를 포함하는 중저준위 방사성 폐기물 처리용 플라즈마 용융장치에 있어서, 상기 투입장치는 상기 열분해실과 인접하여 상기 반응로의 측부에 일정 각도의 경사를 갖고 마련된 투입 채널과, 상기 투입 채널의 입구에 개폐 가능한 도어가 구비되어 폐기물 드럼 투입이 이루어지는 경사 투입부와; 상기 투입 채널에 구비되어 발열이 이루어지는 발열체와; 상기 투입 채널의 선단부에 위치하여 상기 투입 채널을 차단하도록 복수의 날개가 회전 가능하게 구비되어 하나의 폐기물 드럼 단위로 상기 열분해실 내에 폐기물 드럼의 투입이 이루어지는 회전형 게이트와; 상기 회전형 게이트와 인접하게 마련되어 폐기물 드럼을 파쇄하기 위한 제2플라즈마 토치와; 상기 발열체의 온도를 조절하고 상기 회전형 게이트의 회전 구동을 제어하게 되는 제어부를 포함하며, 드럼형의 방사형 폐기물의 투입 처리가 가능하고 폐기 처분 중의 유해 물질이 바깥으로 유출되는 것을 방지할 수 있는 투입장치가 구비된 플라즈마 용융장치를 개시하고 있다.Patent Document 2, a pyrolysis chamber, and a reaction furnace including a melting chamber equipped with a first plasma torch; In the plasma melting apparatus for processing low and medium level radioactive waste including an input device for inputting the waste drum into the pyrolysis chamber, the input device is adjacent to the pyrolysis chamber and has an input channel provided with an inclination of a certain angle on the side of the reactor and an inclined input unit provided with an openable and openable door at the entrance of the input channel to receive the waste drum; a heating element provided in the input channel to generate heat; a rotary gate positioned at the front end of the input channel and having a plurality of blades rotatably provided to block the input channel, so that the waste drum is put into the pyrolysis chamber as a unit of one waste drum; a second plasma torch provided adjacent to the rotatable gate to crush the waste drum; and a control unit for controlling the temperature of the heating element and controlling the rotational driving of the rotary gate, allowing input processing of drum-type radial waste and preventing harmful substances from leaking out during disposal Disclosed is a plasma melting apparatus equipped with an apparatus.
특허문헌 3은, 탄소 미세입자가 코팅된 탄소체를 대용량 액체 방사성 폐기물에 부유시킴으로써 처리되고, 방사능 값을 측정하는 전처리 장치와; 전처리 장치에서 처리된 대용량 액체 방사성 폐기물을 배출할 때 이물질을 여과하는 여과장치와; 여과장치에서 처리된 고농도 액체 방사능 폐기물을 미세조류에 의하여 저농도 액체 방사능 폐기물로 처리하는 후처리 장치와; 그리고 전처리 장치와 여과장치 및 후처리 장치를 제어함으로써 대용량 액체 방사성 폐기물의 방사능 값에 의하여 재활용 여부, 방류여부, 후처리 여부를 판단하는 컨트롤러를 포함하며, 대용량 액체 방사성 폐기물을 규제해제 수준으로 처리하는 대용량 액체 방사성 폐기물 처리 시스템 및 방법을 개시하고 있다.Patent Document 3 discloses, a pretreatment device for measuring a radioactivity value by suspending a carbon body coated with carbon fine particles in a large-capacity liquid radioactive waste; a filtering device for filtering foreign substances when discharging large-capacity liquid radioactive waste treated in the pretreatment device; A post-treatment device for treating the high-concentration liquid radioactive waste treated in the filtration device into low-concentration liquid radioactive waste by means of microalgae; And by controlling the pre-treatment device, the filtration device, and the post-treatment device, it includes a controller that determines whether to recycle, whether to discharge, and whether to post-treatment based on the radioactivity value of the large-capacity liquid radioactive waste, A large volume liquid radioactive waste treatment system and method are disclosed.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 원전에서 보관중인 초고압 압축 방사성폐기물 드럼을 유도가열방법을 이용하여 일괄적으로 열분해함으로써 셀룰로오스를 비롯한 유해물질과 부패 성분을 제거하고 가연성 물질을 탄화시켜 부피를 줄임과 동시에 처리 과정에서 발생한 배기가스 중의 환경유해물질과 방사성 물질을 제거하여 배출할 수 있도록 한 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the problems of the prior art, and by thermally decomposing a drum of ultra-high pressure compressed radioactive waste stored in a nuclear power plant using an induction heating method, harmful substances including cellulose and decaying components are removed and combustible. To provide a batch pyrolysis treatment apparatus and method for ultra-high pressure compressed radioactive waste using induction heating that reduces the volume by carbonizing the material and simultaneously removes and discharges environmentally harmful and radioactive materials in the exhaust gas generated during the treatment process. There is this.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리장치는, 초고압으로 재포장된 320리터 드럼을 개방하여 초고압으로 압축된 200리터 드럼으로 분리하는 전처리장치; 고주파 유도가열방식으로 200리터 드럼을 열분해하는 드럼 열분해장치; 열분해과정에서 발생하는 배기가스를 냉각시켜 응축된 오일과 타르 성분을 회수할 수 있도록 드럼 열분해장치의 상부에 연결되는 배기가스 1차 처리장치; 오일과 타르 성분이 제거된 배기가스에 포함된 황 성분과 질소 성분을 제거하는 배기가스 2차 처리장치; 및 배기가스의 방사성물질과 환경유해물질의 농도를 각각 모니터링하여 기준을 만족하는 경우에만 외부로 배출하는 배기가스 배출장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a batch pyrolysis treatment apparatus for ultra-high pressure compressed radioactive waste using induction heating of the present invention for achieving the above object includes: a pre-treatment device for opening a 320-liter drum repackaged with ultra-high pressure and separating it into a 200-liter drum compressed with ultra-high pressure; Drum pyrolysis device that pyrolyzes 200 liter drums by high-frequency induction heating method; an exhaust gas primary treatment device connected to the upper portion of the drum pyrolysis device to cool the exhaust gas generated in the pyrolysis process to recover the condensed oil and tar components; an exhaust gas secondary treatment device for removing sulfur components and nitrogen components contained in the exhaust gas from which oil and tar components have been removed; and an exhaust gas exhaust device that monitors the concentrations of radioactive substances and environmental harmful substances in the exhaust gas, respectively, and discharges them to the outside only when the standards are satisfied.
또, 본 발명의 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리장치에 따르면, 상기 드럼 열분해장치는 찌그러진 200리터 드럼이 장입되는 밀폐구조의 열분해용기와, 고주파를 이용하여 200리터 드럼을 직접 가열하도록 열분해용기에 구비되는 고주파 유도가열코일과, 전원공급장치에서 공급되는 교류를 직류로 변환시키는 AD 컨버터와, 고주파 유도가열코일에 고주파를 인가하는 고주파발생기, 열분해용기의 외부에 배치되어 열분해용기를 가열하는 열분해용기 가열부, 열분해용기를 냉각시키도록 열분해용기 가열부의 외측에 배치되는 냉각기와, 열분해 과정에서 발생하는 열분해 가스를 배출하도록 열분해용기의 상부에 연결되는 가스배출장치 및 200리터 드럼 내의 잡고체가 무산소 분위기 하에서 열분해되도록 열분해용기로 질소를 공급하는 CAS(Controlled Air Supply) 시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the batch pyrolysis treatment apparatus for ultra-high pressure compressed radioactive waste using induction heating of the present invention, the drum pyrolysis apparatus directly heats a 200-liter drum using a high frequency and a closed structure pyrolysis vessel in which a crushed 200-liter drum is charged. A high-frequency induction heating coil provided in the pyrolysis vessel to do this, an AD converter that converts alternating current supplied from the power supply to direct current, a high-frequency generator that applies high frequency to the high-frequency induction heating coil, and a pyrolysis vessel disposed outside the pyrolysis vessel The pyrolysis vessel heating unit for heating, a cooler disposed outside the pyrolysis vessel heating unit to cool the pyrolysis vessel, a gas discharge device connected to the top of the pyrolysis vessel to discharge the pyrolysis gas generated during the pyrolysis process, and hold in the 200 liter drum It is characterized in that it includes a CAS (Controlled Air Supply) system for supplying nitrogen to the pyrolysis vessel so that the sieve is pyrolyzed under an oxygen-free atmosphere.
또한, 본 발명의 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리장치에 따르면, 상기 CAS 시스템은 압축 공기를 공급하는 공기압축기와, 공급된 압축공기를 정화하는 여과장치와, 여과된 공기를 일정한 압력으로 공급하는 레귤레이터와, 공기 중의 산소와 질소를 분리한 후 질소가 95% 이상이 되도록 조절된 질소를 공급하는 기체분리막을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the batch pyrolysis treatment device for ultra-high pressure compressed radioactive waste using induction heating of the present invention, the CAS system includes an air compressor for supplying compressed air, a filtration device for purifying the supplied compressed air, and a constant supply of the filtered air. It is characterized in that it comprises a regulator for supplying pressure, and a gas separation membrane for supplying nitrogen adjusted so that nitrogen is 95% or more after separating oxygen and nitrogen in the air.
또, 본 발명의 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리장치에 따르면, 상기 배기가스 1차 처리장치는 켄칭(Quenching)장치를 이용하여 배기가스를 급랭시켜 오일과 타르를 한꺼번에 응결 및 회수하거나, 직렬 연결된 복수의 열교환기를 이용하여 오일을 성분별로 분리하여 회수하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the batch pyrolysis treatment device for ultra-high pressure compressed radioactive waste using induction heating of the present invention, the exhaust gas primary treatment device uses a quenching device to rapidly cool the exhaust gas to condense and recover oil and tar at once. Alternatively, oil is separated and recovered by component using a plurality of heat exchangers connected in series.
또한, 본 발명의 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리장치에 따르면, 상기 배기가스 2차 처리장치는 배기가스에 포함된 황 성분을 제거하기 위한 스크러버 형식의 탈황설비와, 배기가스에 포함된 질소 성분을 제거하기 위한 촉매산화장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the batch pyrolysis treatment apparatus for ultra-high pressure compressed radioactive waste using induction heating of the present invention, the exhaust gas secondary treatment apparatus includes a scrubber-type desulfurization facility for removing sulfur components contained in the exhaust gas, and the exhaust gas. It is characterized in that it includes a catalytic oxidation device for removing the contained nitrogen component.
그리고, 본 발명의 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리방법은, 초고압으로 재포장된 320리터 드럼을 개방하여 초고압으로 압축된 200리터 드럼으로 분리하는 준비공정; 고주파 유도가열 장치에 분리된 200리터 드럼을 장입한 후 질소를 주입하여 무산소 분위기 하에서 유도가열방법으로 200리터 드럼을 열분해하는 유도가열 공정; 열분해 과정에서 발생한 배기가스에 외부 공기를 혼합하여 냉각시킴과 동시에 오일과 타르 성분을 회수하는 배기가스 처리공정; 배기가스에 포함된 SOx와 NOx를 포함하는 환경유해물질을 제거하는 환경유해물질 제거공정; 및 처리된 배기가스의 방사성물질과 환경유해물질의 농도를 각각 측정하고 기준을 만족하는 경우에만 외부로 배출하는 배기가스 배출공정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.And, the batch pyrolysis treatment method of ultra-high pressure compressed radioactive waste using induction heating of the present invention includes a preparation process of opening a 320 liter drum repackaged with ultra high pressure and separating it into a 200 liter drum compressed with ultra high pressure; an induction heating process in which a 200-liter drum is charged in a high-frequency induction heating device and then nitrogen is injected to pyrolyze the 200-liter drum by induction heating in an oxygen-free atmosphere; Exhaust gas treatment process of cooling by mixing the exhaust gas generated in the pyrolysis process with external air and at the same time recovering oil and tar components; Environmentally harmful substances removal process for removing environmentally harmful substances including SOx and NOx contained in exhaust gas; and an exhaust gas discharge process of measuring the concentrations of radioactive materials and environmental hazardous materials in the treated exhaust gas, respectively, and discharging to the outside only when the standards are satisfied.
본 발명에 따른 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리장치 및 방법은 원전에서 보관중인 초고압 압축 방사성폐기물 드럼을 유도가열방법을 이용하여 일괄적으로 열분해함으로써 셀룰로오스를 비롯한 유해물질과 부패 성분을 제거하고 가연성 물질을 탄화시켜 부피를 줄임과 동시에 처리 과정에서 발생한 배기가스 중의 환경유해물질과 방사성 물질을 제거하여 배출할 수 있게 되는 효과가 있다.The apparatus and method for batch pyrolysis of ultra-high-pressure compressed radioactive waste using induction heating according to the present invention collectively pyrolyze drums of ultra-high-pressure compressed radioactive waste stored in a nuclear power plant using an induction heating method, thereby removing harmful substances including cellulose and decomposing components. It has the effect of reducing the volume by removing and carbonizing combustible substances, and at the same time, it is possible to remove and discharge environmentally harmful substances and radioactive substances in the exhaust gas generated during the treatment process.
또한, 유도가열방법을 이용하여 열분해 용기를 가열하여 다량의 폐기물을 열분해하므로 일정한 온도 유지가 가능하고 온도 상승 시간 단축 및 일정 온도 유지에 효율적인 장점이 있다. In addition, since a large amount of waste is pyrolyzed by heating the pyrolysis vessel using the induction heating method, it is possible to maintain a constant temperature, and there are advantages in shortening the temperature rise time and maintaining a constant temperature.
또한, 열분해 과정이 무산소 조건에서 수행되므로 대기오염 물질인 질소산화물 및 황 산화물과 다이옥신 등의 유해물질을 최소화하는 효과가 있다.In addition, since the thermal decomposition process is performed under anoxic conditions, there is an effect of minimizing harmful substances such as nitrogen oxides and sulfur oxides, which are air pollutants, and dioxins.
또한, 열분해 가스와 외부 공기를 짧은 시간 내에 혼합하여 냉각시키게 되므로 배기가스 내에 함유되어 있는 오일을 회수하고 타르 성분을 입자화하여 제거할 수 있으며, 최종 배기되는 가스내에 존재하는 유해 가스를 정화하여 환경 영향이 최소화되는 효과가 있다. In addition, since the pyrolysis gas and the external air are mixed and cooled within a short time, the oil contained in the exhaust gas can be recovered and the tar component can be removed by granulation, and the harmful gas present in the final exhaust gas is purified to the environment. The effect is minimal.
도 1은 본 발명에 따른 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리장치가 도시된 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리장치의 드럼 열분해장치를 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리장치의 드럼 열분해장치에 적용되는 CAS 시스템을 나타낸 블록도.
도 4는 본 발명에 따른 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리장치의 배기가스 처리장치가 도시된 블록도.
도 5는 본 발명에 따른 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리장치의 작동 흐름도.
도 6은 본 발명에 따른 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리방법이 도시된 순서도.1 is a block diagram showing a batch pyrolysis treatment apparatus for ultra-high pressure compressed radioactive waste using induction heating according to the present invention.
2 is a schematic diagram showing a drum pyrolysis device of a batch pyrolysis treatment device for ultra-high pressure compressed radioactive waste using induction heating according to the present invention.
3 is a block diagram showing a CAS system applied to a drum pyrolysis device of a batch pyrolysis treatment device for ultra-high pressure compressed radioactive waste using induction heating according to the present invention.
4 is a block diagram illustrating an exhaust gas treatment apparatus of a batch pyrolysis treatment apparatus for ultra-high pressure compressed radioactive waste using induction heating according to the present invention.
5 is an operation flowchart of a batch pyrolysis treatment apparatus for ultra-high pressure compressed radioactive waste using induction heating according to the present invention.
6 is a flowchart illustrating a batch pyrolysis treatment method of ultra-high pressure compressed radioactive waste using induction heating according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리장치 및 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a batch pyrolysis treatment apparatus and method of ultra-high pressure compressed radioactive waste using induction heating of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 발명의 기술적 사항에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.The terms used in the present invention are terms defined in consideration of the functions in the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user or operator, so the definitions of these terms correspond to the technical matters of the present invention and should be interpreted as a concept.
아울러, 본 발명의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예이다.In addition, the embodiments of the present invention do not limit the scope of the present invention, but are merely exemplary matters of the constituent elements presented in the claims of the present invention, and are included in the technical spirit throughout the specification of the present invention and the scope of the claims. It is an embodiment including a substitutable component as an equivalent in the component.
그리고, 아래 실시예에서의 선택적인 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로서, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.In addition, optional terms in the examples below are used to distinguish one component from other components, and the components are not limited by the terms.
이에, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.Accordingly, in describing the present invention, detailed descriptions of related known technologies that may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted.
본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위한, 도 1은 본 발명에 따른 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리장치가 도시된 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리장치의 드럼 열분해장치를 나타낸 개략도이며, 도 3은 본 발명에 따른 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리장치의 드럼 열분해장치에 적용되는 CAS 시스템을 나타낸 블록도이다. 그리고, 도 4는 본 발명에 따른 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리장치의 배기가스 처리장치가 도시된 블록도이고, 도 5는 본 발명에 따른 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리장치의 작동 흐름도이며, 도 6은 본 발명에 따른 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리방법이 도시된 순서도이다. 또, 도 7은 본 발명에 따른 유도가열을 이용한 초고압 압축 잡고체 드럼의 일괄열분해 처리장치의 다른 예가 도시된 블록도이고, 도 8은 본 발명에 따른 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리장치의 다른 예의 작동 흐름도이며, 도 9는 본 발명에 따른 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리방법의 다른 예가 도시된 순서도이다.For explaining a preferred embodiment of the present invention, FIG. 1 is a block diagram showing a batch pyrolysis treatment apparatus for ultra-high pressure compressed radioactive waste using induction heating according to the present invention, and FIG. 2 is an ultra-high pressure using induction heating according to the present invention. It is a schematic diagram showing the drum pyrolysis device of the batch pyrolysis treatment device for compressed radioactive waste, and FIG. 3 is a block diagram showing the CAS system applied to the drum pyrolysis device of the batch pyrolysis treatment device for ultra-high pressure compressed radioactive waste using induction heating according to the present invention to be. And, FIG. 4 is a block diagram showing an exhaust gas treatment apparatus of a batch pyrolysis treatment apparatus for ultra-high pressure compressed radioactive waste using induction heating according to the present invention, and FIG. 5 is a block diagram of ultra-high pressure compressed radioactive waste using induction heating according to the present invention. It is a flow chart of the operation of the batch pyrolysis treatment apparatus, and FIG. 6 is a flowchart showing the batch pyrolysis treatment method of ultra-high pressure compressed radioactive waste using induction heating according to the present invention. In addition, FIG. 7 is a block diagram showing another example of a batch pyrolysis processing apparatus of an ultra-high pressure compressed solid drum using induction heating according to the present invention, and FIG. 8 is a batch pyrolysis of ultra-high pressure compressed radioactive waste using induction heating according to the present invention. It is an operation flowchart of another example of the treatment apparatus, and FIG. 9 is a flowchart showing another example of the batch pyrolysis treatment method of ultra-high pressure compressed radioactive waste using induction heating according to the present invention.
본 발명에 따른 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리장치는 도 1 내지 5에 도시된 바와 같이, 전처리장치(10)와, 드럼 열분해장치(20), 배기가스 1차 처리장치(30), 배기가스 2차 처리장치(40) 및 배기가스 배출장치(50)를 포함하여 이루어진다.As shown in FIGS. 1 to 5, the batch pyrolysis treatment apparatus for ultra-high pressure compressed radioactive waste using induction heating according to the present invention includes a
상기 전처리장치(10)는 초고압으로 재포장된 320리터 드럼을 개방하여 초고압으로 압축된 200리터 드럼으로 분리하는 것으로, 200리터 드럼이 찌그러진 형태로 분리된다.The
드럼 열분해장치(20)는 고주파 유도가열방식으로 200리터 드럼을 열분해하는 장치로, 질소를 주입하여 무산소 분위기로 만든 후 고주파 유도가열방식을 이용하여 250~650℃ 범위에서 장입된 200리터 드럼을 열분해하게 된다. The
구체적으로, 상기 드럼 열분해장치(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 찌그러진 형태의 200리터 드럼이 장입되는 밀폐구조의 열분해용기(21)와, 고주파를 이용하여 200리터 드럼을 직접 가열하도록 열분해용기(21)에 구비되는 고주파 유도가열코일(22)과, 전원공급장치에서 공급되는 교류를 직류로 변환시키는 AD 컨버터(23)와, 고주파 유도가열코일(22)에 고주파를 인가하는 고주파발생기(24), 열분해용기(21)의 외부에 배치되어 열분해용기(21)를 가열하는 열분해용기 가열부(26), 열분해용기(21)를 냉각시키도록 열분해용기 가열부(26)의 외측에 배치되는 냉각기(27)와, 열분해 과정에서 발생하는 열분해 가스를 배출하도록 열분해용기(21)의 상부에 연결되는 가스배출장치(28) 및 200리터 드럼 내의 잡고체가 무산소 분위기 하에서 열분해되도록 열분해용기(21)에 질소를 공급하는 CAS(Controlled Air Supply) 시스템(25)을 포함하여 이루어진다.Specifically, as shown in FIG. 2, the
여기서, 상기 CAS 시스템(25)은 열분해 과정에서 발생하는 산화 반응을 억제하기 위하여 열분해용기(21)에 공기중의 질소 농도가 95% 이상이 되도록 농축하여 공급하는 질소공급장치이다. 이러한 CAS 시스템(25)은 열분해용기(21) 내부의 산소를 제거하고 200리터 드럼 내에 존재할 수 있는 공기(산소)의 농도를 지속적으로 낮추어 산화 반응을 억제하게 된다. Here, the
구체적으로, 상기 CAS 시스템(25)은 도 3에 도시된 바와 같이, 압축 공기를 공급하는 공기압축기(25a)와, 공급된 압축공기를 정화하는 여과장치(25b)와, 여과된 공기를 일정한 압력으로 공급하는 레귤레이터(25c)와, 공기 중의 산소와 질소를 분리한 후 질소가 95% 이상이 되도록 조절된 질소를 공급하는 기체분리막(25d)과, 열분해용기(21)로 공급되는 질소의 양을 조절할 수 있도록 기체분리막(25d)의 후단부에 구비되는 밸브(25e)와 유량계(25f)를 포함하여 이루어진다. 이때, 질소가 많이 필요한 경우를 대비하여 기체분리막(25d)과 밸브(25e) 사이에 질소 함량이 조절된 공기가 저장되는 압력용기(25g)를 연결함으로써, 필요에 따라 압력용기(25g)의 조절된 공기를 사용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.Specifically, as shown in FIG. 3 , the
상기 배기가스 1차 처리장치(30)는 열분해과정에서 발생하는 배기가스에 외부공기를 혼합하여 냉각시키고 이 과정에서 응축되어 발생하는 오일과 타르 성분을 회수하는 장치로, 드럼 열분해장치(20)의 상부에 연결된다. 이때, 상기 배기가스 1차 처리장치(30)는 도 4에 도시된 바와 같이, 켄칭(Quenching)장치(31)를 이용하여 배기가스를 급랭시켜 오일과 타르를 한꺼번에 응결 및 회수하거나, 직렬 연결된 복수의 열교환기(32)를 이용하여 오일을 성분별로 분리하여 회수하도록 구성된다. 이를 위하여, 각각의 열교환기에는 냉각수 공급장치와 오일 회수라인을 별도로 형성하고, 각각의 열교환기는 직렬 연결하는 것이 바람직하다. The exhaust gas
참고로, 오일의 성분별 응축온도는 다음과 같다. 타르는 500~550℃에서 응축되고, 벙커C유는 400~500℃에서 응축되며, 경유 및 등유는 300~400℃에서 응축되고, 가스 및 휘발유는 250℃ 이하에서 응축된다. 이에 따라, 복수의 열교환기(32)를 오일의 성분별 응축온도에 대응하여 최적의 온도로 유지함으로써 각 오일 성분을 회수할 수 있게 된다, 그리고 복수의 열교환기(32)를 직렬로 연결하여 온도가 점진적으로 하강하면서 각 오일 성분이 회수되도록 함으로써 불필요한 에너지의 소비를 줄이는 것이 바람직하다. 다만, 응축되는 성분 중 수분은 오일류에 혼재되어 있는 경우가 발생하므로, 유수분리기를 이용하여 수분을 분리하는 것이 바람직하다. For reference, the condensation temperature for each component of the oil is as follows. Tar is condensed at 500~550℃, bunker C oil is condensed at 400~500℃, diesel and kerosene are condensed at 300~400℃, and gas and gasoline are condensed at 250℃ or lower. Accordingly, each oil component can be recovered by maintaining the plurality of
상기 배기가스 2차 처리장치(40)는 배기가스 1차 처리장치(30)에 의해 오일과 타르 성분이 제거된 배기가스에 포함된 황 성분(SOx)과 질소 성분(NOx)을 제거하는 장치이다. 구체적으로, 상기 배기가스 2차 처리장치(40)는 도 4에 도시된 바와 같이, 배기가스에 포함된 황 성분을 제거하기 위한 스크러버 형식의 탈황설비(41)와, 배기가스에 포함된 질소 성분을 제거하기 위한 세라믹 촉매를 구비한 촉매산화장치(42)를 포함하여 이루어진다.The exhaust gas
이에 따라, 탈황설비(41)가 고분자 합성폐기물을 열분해 할 때 발생되는 황 성분을 CaSO4 성분으로 전환하여 제거하게 되는데, 이 과정에서 발생되는 생성물인 CaSO4는 회수 후 건조하여 분말 형태로 만든 후 처분장 인도조건이 맞도록 최종 처리한 후 포장하여 처분장으로 인도한다. 그리고 탈황설비(41)를 거친 가스는 가스 열교환기와 히터를 이용하여 약 300 ~ 350℃ 정도로 재가열한 후 촉매산화장치(42)에서 NOx 및 환경유해물질을 법적 규지치 이하로 처리하며, 촉매산화장치(42)을 거친 가스는 가스 냉각장치에서 80℃ 이하로 냉각된다.Accordingly, the sulfur component generated when the
배기가스 배출장치(50) 촉매산화장치(42)를 통과한 배기가스의 방사성물질과 환경유해물질의 농도를 각각 모니터링하여 기준을 만족하는 경우에만 외부로 배출하는 장치로, 원전의 환기시스템(HVAC)으로 연결하여 배출하는 것이 바람직하다.It is a device that monitors the concentrations of radioactive substances and environmental harmful substances in the exhaust gas that have passed through the exhaust
한편, 본 발명의 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리방법은 도 6에 도시된 바와 같이, 초고압으로 재포장된 300리터 드럼을 개방하여 초고압으로 압축된 200리터 드럼으로 분리하는 준비공정; 고주파 유도가열 장치에 분리된 200리터 드럼을 장입한 후 질소를 주입하여 무산소 분위기 하에서 유도가열방법으로 200리터 드럼을 열분해하는 유도가열 공정; 열분해 과정에서 발생한 배기가스에 외부 공기를 혼합하여 냉각시킴과 동시에 오일과 타르 성분을 회수하는 배기가스 처리공정; 배기가스에 포함된 SOx와 NOx를 포함하는 환경유해물질을 제거하는 환경유해물질 제거공정; 및 처리된 배기가스의 방사성물질과 환경유해물질의 농도를 각각 측정하고 기준을 만족하는 경우에만 외부로 배출하는 배기가스 배출공정을 포함하여 이루어진다.On the other hand, in the batch pyrolysis treatment method of ultra-high pressure compressed radioactive waste using induction heating of the present invention, as shown in FIG. 6, a 300-liter drum repackaged with ultra-high pressure is opened and separated into a 200-liter drum compressed with ultra-high pressure. ; an induction heating process in which a 200-liter drum is charged in a high-frequency induction heating device and then nitrogen is injected to pyrolyze the 200-liter drum by induction heating in an oxygen-free atmosphere; Exhaust gas treatment process of cooling by mixing the exhaust gas generated in the pyrolysis process with external air and at the same time recovering oil and tar components; Environmentally harmful substances removal process for removing environmentally harmful substances including SOx and NOx contained in exhaust gas; and an exhaust gas discharge process of measuring the concentrations of radioactive substances and environmental harmful substances in the treated exhaust gas, respectively, and discharging to the outside only when the standards are satisfied.
상기 준비공정은 초고압 압축된 320리터 용량의 방사성폐기물 드럼을 폐기물 저장고에서 선정한 다음, 드럼을 하역하여 폐기물 종류, 폐기물 무게, 방사능 농도, 드럼 표면방사선량률 등을 측정하는 사전 점검 과정을 거친 후, 열분해 공정으로 처리 가능한 드럼에 대하여 지정된 장소로 운반한다. 운반된 320리터 드럼의 상부 체결링의 볼트를 풀어 개봉하고, 드럼 내부에 비고정형으로 있는 채움재 폐기물은 회수하여 별도 용기에 담고, 초고압 압축된 200리터 드럼을 꺼낸다. 초고압 압축된 200리터 드럼의 원형이 찌그러진 형태이므로 취급에 주의해야 한다.In the preparation process, the ultra-high pressure compressed radioactive waste drum with a capacity of 320 liters is selected from the waste storage, and the drum is unloaded to measure the type of waste, the weight of the waste, the radioactivity concentration, and the radiation dose rate on the surface of the drum. Transport to a designated location for processable drums. Unfasten the bolt of the upper fastening ring of the transported 320 liter drum, collect the non-fixed filling material waste inside the drum, put it in a separate container, and take out the ultra-high pressure 200 liter drum. Since the original shape of the 200 liter drum compressed under high pressure is in the shape of a crush, be careful when handling it.
이어, 초고압 압축된 200리터 드럼의 표면 방사선량률을 측정하여 작업자의 방사선피폭 제한에 영향이 없는지 확인한다. 이때, 초고압 압축된 200리터 드럼의 내용물이 부패 또는 부식되어 있을 수 있으므로 방호장구(방독면 및 방호 장갑 등)를 철저히 착용하여야 한다. Then, by measuring the surface radiation dose rate of the 200-liter drum compressed under high pressure, it is confirmed whether there is no effect on the radiation exposure limit of the operator. At this time, the contents of the 200 liter drum compressed under high pressure may be corroded or corroded, so protective equipment (gas mask and protective gloves, etc.) must be thoroughly worn.
상기 드럼 열분해 공정은 200리터 드럼을 열분해용기에 장입한 후 고주파 유도가열기를 이용하여 무산소분위기에서 열분해용기를 250~600 ℃ 범위에서 가열하는데, 운전하고자 하는 온도를 설정하면 ± 10℃ 오차 범위에서 가열/운전이 가능하도록 정밀하게 설계된다. 이때, 열분해용기의 가열부 상부에는 열분해시 발생하는 배기가스를 배출하기 위한 라인과 가열부의 산화반응 방지를 위한 CAS 시스템을 연결한다.In the drum pyrolysis process, a 200-liter drum is charged into the pyrolysis vessel and then the pyrolysis vessel is heated in an oxygen-free atmosphere in the range of 250 ~ 600 ℃ using a high-frequency induction heater. Precisely designed to enable heating/operation. At this time, a line for discharging exhaust gas generated during thermal decomposition and a CAS system for preventing oxidation reaction of the heating unit are connected to the upper portion of the heating unit of the pyrolysis vessel.
열분해가 완료되면 열분해용기 내에 있는 잔유물을 회수하여 균질화 및 안정화 공정을 거친다. 균질화 공정에서는 안정화를 효과적으로 수행하기 위하여 잔류물(Ash)이 혼합제와 같은 입도를 갖도록 이물질 제거, 선별 및 분쇄 등의 공정을 수행하고, 안정화 공정은 균질화된 잔류물을 혼합제와 섞은 후 일정 온도에서 소성 후 세라믹화 하여 처분장 인수조건에 맞도록 처리하고, 최종적으로는 인수조건에 따라 검사 및 측정을 실시하여 처분 안전성을 입증한 후 규제기관의 최종 승인을 받아 처분장에 인도하게 된다. When the pyrolysis is completed, the residues in the pyrolysis vessel are recovered and subjected to homogenization and stabilization processes. In the homogenization process, in order to effectively perform stabilization, processes such as removal of foreign substances, sorting, and grinding are performed so that the residue (Ash) has the same particle size as the mixture. After that, it is ceramicized and treated to meet the conditions of acceptance of the repository, and finally, inspection and measurement are performed according to the conditions of acceptance to prove the safety of disposal, and the final approval of the regulatory body is obtained and delivered to the repository.
상기 배기가스 1차 처리공정은 열분해 과정에서 발생한 대략 500℃의 배기가스와 에어 믹스(Air Mix)에서 유입되는 공기를 혼합함으로써 켄칭장치의 전단에서 250~300℃ 수준으로 급랭시킴으로써, 켄칭장치에서 기체상의 오일 및 타르 성분이 응결되어 분리되도록 한다. 이때, 켄칭장치를 통과한 배기가스가 열교환기로 유입되어 100℃ 미만으로 냉각되며, 이 과정에서 응결되는 오일 및 타르 성분은 액체 상태로 회수된다. 회수된 오일 및 타르 성분은 방사능 농도 분석 등을 거처 자체처분 된다. 또한, 상기 배기가스 1차 처리공정은 탈황 설비의 후단에 구비된 배기가스 팬의 부압에 의하여 공기 및 열분해 가스를 배기하므로 부압을 유지하게 된다.The exhaust gas primary treatment process is by mixing the exhaust gas of about 500 ℃ generated in the pyrolysis process with the air flowing in from the air mix (Air Mix) by rapidly cooling to a level of 250 ~ 300 ℃ at the front end of the quenching device, the gas in the quenching device Allow the oil and tar components of the phase to coagulate and separate. At this time, the exhaust gas passing through the quenching device flows into the heat exchanger and is cooled to less than 100° C., and the oil and tar components condensed in this process are recovered in a liquid state. The recovered oil and tar components are self-disposed through radioactive concentration analysis, etc. In addition, in the exhaust gas primary treatment process, the negative pressure is maintained because air and pyrolysis gas are exhausted by the negative pressure of the exhaust gas fan provided at the rear end of the desulfurization facility.
상기 배기가스 2차 처리공정은 탈황설비와 촉매산화장치를 이용하여 SOx 또는 NOx 등의 환경유해물질을 제거하게 된다. 스크러버 형식의 탈황설비는 고분자 합성폐기물을 열분해 할 때 발생되는 황 성분(SOx)을 CaSO4 성분으로 전환하여 제거한다. 이 과정에서 발생되는 생성물인 CaSO4 는 회수 후 건조하여 분말 형태로 만든 후 처분장 인도조건이 맞도록 최종 처리한 후 포장하여 처분장으로 인도한다. In the exhaust gas secondary treatment process, environmentally harmful substances such as SOx or NOx are removed by using a desulfurization facility and a catalytic oxidation device. A scrubber-type desulfurization facility converts and removes sulfur components (SOx) generated when pyrolyzing polymer synthesis wastes into CaSO4 components. CaSO4, a product generated in this process, is recovered, dried, and powdered. After final treatment to meet the delivery conditions at the repository, it is packaged and delivered to the repository.
탈황설비를 거친 가스는 가스 열교환기에서 히터를 이용하여 약 300~350℃ 정도로 재가열한 후 촉매산화장치에서 NOx를 포함하는 환경유해물질을 법적 규지치 이하로 처리하게 된다,The gas that has passed through the desulfurization facility is reheated to about 300~350℃ using a heater in the gas heat exchanger, and then the catalytic oxidation device treats environmental harmful substances including NOx below the legal limit.
이후, 배기가스 배출공정을 통해 촉매산화장치을 거친 가스를 80℃ 이하로 냉각하여 대기로 방출하게 된다. Thereafter, the gas that has passed through the catalytic oxidation device is cooled to 80° C. or less through an exhaust gas discharge process and discharged to the atmosphere.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 몇 가지 실시 예들과 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 발명의 설명에 기재된 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 통상의 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.Although described and illustrated in relation to several embodiments for illustrating the technical idea of the present invention, the present invention is not limited to the configuration and operation as described above, and the scope of the technical idea described in the description of the invention It will be apparent to those skilled in the art that many changes and modifications can be made to the present invention without departing from the scope of the present invention. Accordingly, all such suitable alterations and modifications and equivalents are to be considered as being within the scope of the present invention.
10...전처리장치
20...열분해장치
21...열분해용기
22...고주파 유도가열코일
23...AD 컨버터
24...고주파발생기
25...CAS 시스템
25a...공기압축기
25b...여과장치
25c...레귤레이터
25d...기체분리막
26...열분해용기 가열부
27...냉각기
28...가스배출장치
30...배기가스 1차 처리장치
31...켄칭(Quenching)장치
32...열교환기
40...배기가스 2차 처리장치
41...탈황설비
42...촉매산화장치
50...배기가스 배출장치10...Preprocessor
20...Pyrolysis unit
21...Pyrolysis vessel
22...High frequency induction heating coil
23...AD converter
24...High frequency generator
25...CAS system
25a...air compressor
25b...Filter
25c...regulator
25d...gas separation membrane
26...heating part of the pyrolysis vessel
27...cooler
28...gas exhaust device
30...Exhaust gas primary treatment device
31...Quenching device
32...heat exchanger
40...Exhaust gas secondary treatment device
41...Desulfurization facility
42...Catalyst Oxidizer
50...Exhaust gas exhaust device
Claims (6)
고주파 유도가열방식으로 200리터 드럼을 열분해하는 드럼 열분해장치(20);
열분해과정에서 발생하는 배기가스를 냉각시켜 응축된 오일과 타르 성분을 회수할 수 있도록 드럼 열분해장치(20)의 상부에 연결되는 배기가스 1차 처리장치(30);
오일과 타르 성분이 제거된 배기가스에 포함된 황 성분과 질소 성분을 제거하는 배기가스 2차 처리장치(40); 및
배기가스의 방사성물질과 환경유해물질의 농도를 각각 모니터링하여 기준을 만족하는 경우에만 외부로 배출하는 배기가스 배출장치(50);를 포함하고,
상기 드럼 열분해장치(20)는 찌그러진 200리터 드럼이 장입되는 밀폐구조의 열분해용기(21)와, 고주파를 이용하여 200리터 드럼을 직접 가열하도록 열분해용기(21)에 구비되는 고주파 유도가열코일(22)과, 전원공급장치에서 공급되는 교류를 직류로 변환시키는 AD 컨버터(23)와, 고주파 유도가열코일(22)에 고주파를 인가하는 고주파발생기(24), 열분해용기(21)의 외부에 배치되어 열분해용기(21)를 가열하는 열분해용기 가열부(26), 열분해용기(21)를 냉각시키도록 열분해용기 가열부(26)의 외측에 배치되는 냉각기(27)와, 열분해 과정에서 발생하는 열분해 가스를 배출하도록 열분해용기(21)의 상부에 연결되는 가스배출장치(28) 및 200리터 드럼 내의 잡고체가 무산소 분위기 하에서 열분해되도록 열분해용기(21)로 질소를 공급하는 CAS 시스템(25)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리장치.A pretreatment device 10 for opening the 320-liter drum repackaged with ultra-high pressure and separating it into a 200-liter drum compressed with ultra-high pressure;
a drum pyrolysis device 20 for thermally decomposing a 200-liter drum by a high-frequency induction heating method;
an exhaust gas primary treatment device 30 connected to the upper portion of the drum pyrolysis device 20 to cool the exhaust gas generated in the pyrolysis process to recover the condensed oil and tar components;
an exhaust gas secondary treatment device 40 for removing sulfur components and nitrogen components contained in the exhaust gas from which oil and tar components have been removed; and
Exhaust gas discharge device 50 that monitors the concentrations of radioactive substances and environmental harmful substances in the exhaust gas, respectively, and discharges them to the outside only when the standards are satisfied;
The drum pyrolysis device 20 includes a pyrolysis vessel 21 having a closed structure in which a crushed 200 liter drum is charged, and a high frequency induction heating coil 22 provided in the pyrolysis vessel 21 to directly heat the 200 liter drum using high frequency. ), an AD converter 23 that converts alternating current supplied from the power supply to direct current, a high frequency generator 24 that applies a high frequency to the high frequency induction heating coil 22, and is disposed outside the pyrolysis vessel 21 The pyrolysis vessel heating unit 26 for heating the pyrolysis vessel 21, the cooler 27 disposed outside the pyrolysis vessel heating unit 26 to cool the pyrolysis vessel 21, and the pyrolysis gas generated in the pyrolysis process A gas discharge device 28 connected to the upper part of the pyrolysis vessel 21 to discharge A batch pyrolysis treatment device for ultra-high pressure compressed radioactive waste using induction heating.
상기 CAS 시스템(25)은 압축 공기를 공급하는 공기압축기(25a)와, 공급된 압축공기를 정화하는 여과장치(25b)와, 여과된 공기를 일정한 압력으로 공급하는 레귤레이터(25c)와, 공기 중의 산소와 질소를 분리한 후 질소가 95% 이상이 되도록 조절된 질소를 공급하는 기체분리막(25d)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리장치.According to claim 1,
The CAS system 25 includes an air compressor 25a for supplying compressed air, a filtration device 25b for purifying the supplied compressed air, a regulator 25c for supplying the filtered air at a constant pressure, and Batch pyrolysis treatment apparatus for ultra-high pressure compressed radioactive waste using induction heating, characterized in that it comprises a gas separation membrane (25d) for supplying nitrogen adjusted so that nitrogen is 95% or more after separating oxygen and nitrogen.
상기 배기가스 1차 처리장치(30)는 켄칭장치(31)를 이용하여 배기가스를 급랭시켜 오일과 타르를 한꺼번에 응결 및 회수하거나, 직렬 연결된 복수의 열교환기(32)를 이용하여 오일을 성분별로 분리하여 회수하는 것을 특징으로 하는 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리장치.According to claim 1,
The exhaust gas primary treatment device 30 uses a quenching device 31 to rapidly cool the exhaust gas to condense and recover oil and tar at once, or use a plurality of heat exchangers 32 connected in series to separate oil into components. A batch pyrolysis treatment device for ultra-high pressure compressed radioactive waste using induction heating, characterized in that it is separated and recovered.
상기 배기가스 2차 처리장치(40)는 배기가스에 포함된 황 성분을 제거하기 위한 스크러버 형식의 탈황설비(41)와, 배기가스에 포함된 질소 성분을 제거하기 위한 촉매산화장치(42)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리장치.
According to claim 1,
The exhaust gas secondary treatment device 40 includes a scrubber-type desulfurization facility 41 for removing sulfur components contained in the exhaust gas, and a catalytic oxidation device 42 for removing nitrogen components contained in the exhaust gas. Batch pyrolysis treatment apparatus for ultra-high pressure compressed radioactive waste using induction heating, characterized in that it comprises a.
고주파 유도가열 장치에 분리된 200리터 드럼을 장입한 후 질소를 주입하여 무산소 분위기 하에서 유도가열방법으로 200리터 드럼을 열분해하는 유도가열 공정;
열분해 과정에서 발생한 배기가스에 외부 공기를 혼합하여 냉각시킴과 동시에 오일과 타르 성분을 회수하는 배기가스 처리공정;
배기가스에 포함된 SOx와 NOx를 포함하는 환경유해물질을 제거하는 환경유해물질 제거공정; 및
처리된 배기가스의 방사성물질과 환경유해물질의 농도를 각각 측정하고 기준을 만족하는 경우에만 외부로 배출하는 배기가스 배출공정;을 포함하고,
상기 유도가열 공정은 공기 중의 산소와 질소를 분리한 후 질소가 95% 이상이 되도록 조절된 질소를 공급하는 기체분리막을 구비한 CAS 시스템을 통해 열분해용기에 질소를 공급하여 200리터 드럼 내의 잡고체가 무산소 분위기 하에서 열분해되도록 하는 것을 특징으로 하는 유도가열을 이용한 초고압 압축 방사성폐기물의 일괄 열분해 처리방법.A preparatory process of opening a 300-liter drum repackaged with ultra-high pressure and separating it into a 200-liter drum compressed with ultra-high pressure;
an induction heating process in which a 200-liter drum is charged in a high-frequency induction heating device and then nitrogen is injected to pyrolyze the 200-liter drum by induction heating in an oxygen-free atmosphere;
Exhaust gas treatment process of cooling by mixing the exhaust gas generated in the pyrolysis process with external air and at the same time recovering oil and tar components;
Environmentally harmful substances removal process for removing environmentally harmful substances including SOx and NOx contained in exhaust gas; and
An exhaust gas emission process of measuring the concentrations of radioactive substances and environmental harmful substances in the treated exhaust gas, respectively, and discharging them to the outside only when the standards are satisfied;
The induction heating process separates oxygen and nitrogen in the air and supplies nitrogen to the pyrolysis vessel through a CAS system equipped with a gas separation membrane that supplies nitrogen adjusted so that nitrogen is 95% or more, so that the holding body in the 200 liter drum is anoxic A batch pyrolysis treatment method of ultra-high pressure compressed radioactive waste using induction heating, characterized in that it is pyrolyzed in an atmosphere.
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