KR102482855B1 - 유리화설비의 폐기물 공급장치 - Google Patents

Abstract

유리화설비의 폐기물 공급장치를 제공한다. 유리화설비의 폐기물 공급장치는 용융로가 안착되며, 상기 용융로에서 배출되는 용융물이 내부에 충진되는 용융물저장유닛; 및 상기 용융물저장유닛을 경유하여, 상기 용융로 내부에 폐기물을 공급하도록 설치되는 폐기물공급유닛을 포함할 수 있다.

Description

유리화설비의 폐기물 공급장치{Slurry supplying apparatus of the vitrification process facility}

본 발명은 유리화설비의 폐기물 공급장치에 관한 것이다.

원자력 발전 등을 통해 나오는 방사성 폐기물을 보다 안정적으로 처리, 보관 및 관리하는 것이 필요하다. 유해성 폐기물을 처리, 보관하는 방법 중에서 저온 용융로 유리화 기술이 개발되어 왔다. 저온 용융로 유리화 기술은 유도가열식 저온용융로를 이용하여 유해성폐기물을 연소시키고 중금속을 용융하여 유리와 함께 유리고화체로 만들어 유리 구조 속에 가두어 주변 환경으로 침출되지 않도록 하여 격리시키는 것이다.

유리화를 위한 유리화설비 운전 시 저온용융로 상부에 설치된 폐기물 공급관을 통해 용융물 상부에 폐기물(가연성잡고체, 슬러리 등)을 투입하여 열분해 처리한다. 이때, 액체형태의 슬러지 폐기물 투입 시 용융물 표면온도(예: 약 1,150

등)에 의해 급격한 기화로 대량의 퓸(Fume) 발생, 용융로 내부 부압 상실 및 후단 필터 차압 상승 발생하게 되는 현상이 발생된다.

한국공개특허 제10-2016-0040239호

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 유리화설비 저온용융로 상의 슬러지를 포함한 유체 투입시 급격한 수분증발에 의한 용융로 내부 양압 발생 및 후단 필터 차압상승 방지하여 저온용융로 및 필터 수명을 연장시킬 수 있는 유리화설비의 폐기물 공급장치를 제공하는 것이다.

또한, 고온의 유리용탕 내부에 슬러리를 공급하여 열분해 시 발생되는 퓸(Fume)의 용융 처리량 증가시킨 유리화설비의 폐기물 공급장치를 제공하는 것이다.

또한, 산소와 슬러리 동시 공급으로 폐기물 공급관 노즐 막힘 방지하며, 투입된 슬러리와 용융물의 혼합(Mixing) 최적화로 용융물의 균질성 확보 가능한 유리화설비의 폐기물 공급장치를 제공하는 것이다.

또한, 용융물 투입에 따른 퓸(Fume) 발생을 최소화시키고, 배기체처리계통 배관 막힘 최소화하여 예방정비의 주기를 단축시킬 수 있는 유리화설비의 폐기물 공급장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 면(aspect)에 따른 유리화설비의 폐기물 공급장치는, 용융로가 안착되며, 상기 용융로에서 배출되는 용융물이 내부에 충진되는 용융물저장유닛; 및 상기 용융물저장유닛을 경유하여, 상기 용융로 내부에 폐기물을 공급하도록 설치되는 폐기물공급유닛을 포함할 수 있다.

또한, 상기 폐기물공급유닛은, 상기 용융물저장유닛의 하부에서 상부로 삽입되며, 상기 용융로 내부로 유체를 공급하기 위한 삽입체를 포함할 수 있다.

또한, 상기 삽입체는 적어도 상기 용융로 중앙부상에 유체를 공급하는 것일 수 있다.

또한, 상기 폐기물공급유닛은, 상기 삽입체와 연통되도록 하부에 설치되어, 상기 삽입체에 폐기물을 공급하기 위한 폐기물투입부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 폐기물공급유닛은, 상기 삽입체와 연통되도록 하부에 설치되어, 상기 삽입체로 냉각수를 주입하기 위한 냉각수주입부와, 주입된 상기 냉각수의 배출을 위한 냉각수배출부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 폐기물공급유닛은, 상기 삽입체와 연통되도록 하부에 설치되어, 상기 삽입체로 산소를 공급하기 위한 산소공급부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 폐기물공급유닛은, 상기 삽입체와 연통되도록 하부에 설치되어, 상기 삽입체로 냉각수가 주입되는 냉각수주입부와, 상기 냉각수의 배출을 위한 냉각수배출부를 포함하며, 상기 냉각수주입부와 상기 냉각수배출부를 통해 상기 삽입체는 내부에 냉각순환이 이루어지는 것일 수 있다.

또한, 상기 폐기물공급유닛은, 상기 삽입체와 연통되도록 하부에 설치되어, 상기 삽입체에 폐기물을 공급하기 위한 폐기물투입부와, 상기 삽입체와 연통되도록 하부에 설치되어, 상기 삽입체로 산소를 공급하기 위한 산소공급부를 포함하되, 상기 폐기물과 상기 산소는 상기 삽입체에 복합적으로 공급되는 것일 수 있다.

또한, 상기 폐기물공급유닛은 스테인레스강 재질을 포함하는 것일 수 있다.

또한, 상기 용융물저장유닛은, 상기 용융물이 충진되는 몸체와, 상기 몸체의 상부에 구비되어, 상기 용융로가 안착되는 안착부가 구비되며, 상기 안착부는 안착면상에 상기 용융로 내부와 연통되는 주입공이 형성되며, 상기 주입공을 통해 상기 용융로 내부에 기체를 분사하여, 상기 용융로 내부의 용융물 배출이 가속화되도록 하는 것일 수 있다.

또한, 상기 기체는 질소, 산소 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.

또한, 상기 안착부는, 편(片)형상체로서, 상호 이웃하여 둘레방향을 따라 다수 구비되며, 적어도 일부가 상부에서 하부로 경사지도록 구비되는 것일 수 있다.

또한, 용융물저장유닛은, 하부에 통공이 형성되는 금속재질로 이루어지며, 상기 통공은 충진물로 매워져 마감되되, 상기 충진물은 캐스터블(castable refractory)을 포함하는 것일 수 있다.

또한, 상기 용융물저장유닛은 상기 통공의 상부를 적어도 일부 덮는 마감체가 구비되는 것일 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 유리화설비의 폐기물 공급장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

본 발명에 따르면 유리화설비 저온용융로 상의 슬러지를 포함한 유체 투입시 급격한 수분증발에 의한 용융로 내부 양압 발생 및 후단 필터 차압상승 방지하여 저온용융로 및 필터 수명을 연장시킬 수 있다.

또한, 용융로의 고온의 유리용탕 내부에 슬러리를 공급하여 열분해 시 발생되는 퓸(Fume)의 용융 처리량 증가시킬 수 있다.

또한, 산소와 슬러리 동시 공급으로 폐기물 공급관 노즐 막힘 방지하며, 투입된 슬러리와 용융물의 혼합(Mixing)최적화로 용융물의 균질성 확보 가능하다.

또한, 용융물 투입에 따른 퓸(Fume) 발생을 최소화시키고, 배기체처리계통 배관 막힘 최소화하여 예방정비의 주기를 단축시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리화설비의 폐기물 공급장치를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 따른 용융물저장유닛을 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 따른 폐기물공급유닛을 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 따른 유리화설비의 폐기물 공급장치에 안착되는 용융로의 일 실시예를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리화설비의 폐기물 공급장치를 도시한 도면이다. 도 2는 도 1에 따른 용융물저장유닛을 도시한 도면이다. 도 3은 도 1에 따른 폐기물공급유닛을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리화설비의 폐기물 공급장치(이하, "폐기물 공급장치"라 함.)는, 용융물저장유닛(200), 폐기물공급유닛(300)을 포함할 수 있다. 폐기물공급유닛(300)은 삽입체(310)를 포함할 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면 폐기물 공급장치의 용융물저장유닛(200)은 용융로(100)가 안착되며, 용융로(100)에서 배출되는 용융물이 내부에 충진될 수 있다.

도 1 및 도 3을 참조하면 폐기물 공급장치의 폐기물공급유닛(300)은 용융물저장유닛(200)을 경유하여, 용융로(100) 내부에 폐기물을 공급하도록 설치될 수 있다.

도 1을 참조하면, 폐기물공급유닛(300)의 삽입체(310)는, 용융물저장유닛(200)의 하부에서 상부로 삽입될 되며, 용융로(100) 내부로 유체를 공급할 수 있다.

용융물저장유닛(200)의 몸체(210)는 용융물이 설정 용량으로 충진될 수 있다. 용융물저장유닛(200)의 안착부(220)는 몸체(210)의 상부에 구비되어, 용융로(100)가 안착되도록 할 수 있다.

이러한, 용융물저장유닛(200)의 안착부(220)는 안착면상에 용융로(100) 내부와 연통되는 주입공이 형성될 수 있다. 이러한, 주입공을 통해 용융로(100) 내부에 기체를 분사하며, 용융로(100) 내부의 용융물 배출이 가속화되도록 할 수 있는 효과가 있다.

여기서, 기체는 질소, 산소 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다. 용융물저장유닛(200)의 안착부(220)는 편(片)형상체로서, 상호 이웃하여 둘레방향을 따라 다수 구비될 수 있다,

안착부(220)는 적어도 일부가 상부에서 하부로 경사지도록 구비되는 것일 수 있다. 한편, 용융물저장유닛(200)은, 하부에 통공(H1)이 형성되는 금속재질로 이루어지며, 통공은 충진물(211)로 매워져 마감될 수 있다.
여기서, 충진물(211)은 캐스터블(castable refractory)을 포함하는 것일 수 있다. 용융물저장유닛(200)은 통공(H1)의 상부를 적어도 일부 덮는 마감체(212)가 구비되는 것일 수 있다.

삭제

이러한 캐스터블은 열효율 개선을 위한 것으로서, 예컨데, 용융물저장유닛(200)이 금속으로만 구비되는 경우와 대비하여 캐스터블이 전술한 바와 같이 구비됨으로써 열효율이 용융물저장유닛(200)보다 내부에 충진되는 용융물에 많은 열을 가지도록 열효율을 개선시킬 수 있는 효과가 있다.

폐기물공급유닛(300)의 삽입체(310)는 적어도 용융로(100) 중앙부상에 유체를 공급할 수 있다. 폐기물공급유닛(300)의 폐기물투입부(320)는 삽입체(310)와 연통되도록 하부에 설치된다. 이러한 폐기물투입부(320)를 통해 삽입체(310)에 폐기물이 공급될 수 있다.

폐기물공급유닛(300)의 냉각수주입부(331)는 삽입체(310)와 연통되도록 하부에 설치되어, 삽입체(310)로 냉각수를 주입하기 위한 것이다.

폐기물공급유닛(300)의 냉각수배출부(332)는 냉각수주입부(331)를 통해 삽입체(310)에 주입된 냉각수의 배출을 위한 것이다.

폐기물공급유닛(300)의 산소공급부(340)는 삽입체(310)와 연통되도록 하부에 설치되어, 삽입체(310)로 산소를 공급할 수 있다. 여기서, 폐기물공급유닛(300)은 스테인레스강 재질을 포함하도록 구비될 수 있다.

한편, 폐기물과 산소는 삽입체(310)에 개별적으로 공급되는 것이 가능하지만, 복합적으로 공급되는 것이 바람직하다. 이를 통하여 산소와 슬러리 동시 공급으로 폐기물 공급관 노즐 막힘 방지하며, 투입된 슬러리와 용융물의 혼합(Mixing)최적화로 용융물의 균질성 확보 가능하기 때문이다.

도 4는 도 1에 따른 유리화설비의 폐기물 공급장치에 안착되는 용융로의 일 실시예를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 용융로는 상부챔버(110), 투입구(111), 배기체출구(112), 하부챔버(120), 배출구(130), 유도코일(140)을 포함할 수 있다.

상부챔버(110)는 방사성폐기물, 일반 산업체 폐기물, 세라믹재료, 금속재료 등의 용융 대상물질이 투입되는 폐기물투입구(111)와 융융 과정에서 발생하는 배기체가 배출되는 배기체출구(112)가 구비될 수 있다.

상부 챔버(110)의 하측으로 이음부(105)를 매개로 연결되고 투입된 폐기물이 수용되어 용융 및 배출되는 하부 챔버로 구성된다. 하부챔버(120)는 금속섹터로 구비될 수 있다.

하부챔버(120)는 하부에 경사형 수냉바닥판(150)이 구비될 수 있다. 그리고, 수냉바닥판(150) 하측에는 용융물이 배출되는 용융물 배출부(130)가 구비될 수 있다.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100: 용융로
200: 용융물저장유닛
300: 폐기물공급유닛
310: 삽입체
331: 냉각수주입부
332: 냉각수배출부
340: 산소공급부
H1: 통공

Claims (10)

1. 용융로가 안착되며, 상기 용융로에서 배출되는 용융물이 내부에 충진되는 용융물저장유닛; 및
   상기 용융물저장유닛을 경유하여 상기 용융로 내부에 폐기물을 공급하도록 설치되는 폐기물공급유닛을 포함하고,
   상기 폐기물공급유닛은,
   상기 용융물저장유닛의 하부에서 상부로 삽입되어 구비되며 상기 용융로의 하방으로 유체를 공급하기 위한 삽입체와,
   상기 삽입체와 연통되도록 상기 용융물저장유닛의 하방에 위치되어 상기 삽입체에 폐기물을 공급하기 위한 폐기물투입부와,
   상기 삽입체와 연통되도록 상기 용융물저장유닛의 하방에 설치되어 상기 삽입체로 산소를 공급하기 위한 산소공급부를 포함하되,
   상기 폐기물과 상기 산소는 상기 삽입체를 경유하여 상기 용융로에 상향식으로 주입되는 것인, 유리화설비 폐기물 공급장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 삽입체는 적어도 상기 용융로 중앙부상에 유체를 공급하는 것인, 유리화설비 폐기물 공급장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 폐기물공급유닛은,
   상기 삽입체와 연통되도록 하부에 설치되어, 상기 삽입체로 냉각수가 주입되는 냉각수주입부와, 상기 냉각수의 배출을 위한 냉각수배출부를 포함하며,
   상기 냉각수주입부와 상기 냉각수배출부를 통해 상기 삽입체는 내부에 냉각순환이 이루어지는 것인, 유리화설비 폐기물 공급장치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 폐기물공급유닛은 스테인레스강 재질을 포함하는 것인, 유리화설비 폐기물 공급장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 용융물저장유닛은,
   상기 용융물이 충진되는 몸체와,
   상기 몸체의 상부에 구비되어, 상기 용융로가 안착되는 안착부가 구비되며,
   상기 안착부는 안착면상에 상기 용융로 내부와 연통되는 주입공이 형성되며,
   상기 주입공을 통해 상기 용융로 내부에 기체를 분사하여, 상기 용융로 내부의 용융물 배출이 가속화되도록 하는 것인, 폐기물 공급장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 기체는 질소, 산소 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 폐기물 공급장치.

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