KR102572768B1 - 고효율 에너지 회수형 소각 설비 - Google Patents

고효율 에너지 회수형 소각 설비 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고효율 에너지 회수형 소각 설비를 개시한다. 이러한 본 발명은 소각 공정에 건식 반응기와 워터 스프레이 방식의 탈진 장치 및 연소가스 재순환 처리부를 구성하는 한편, 및/또는 소각로 연소실 측벽에 폐열 보일러의 수관벽과 연결되는 인코넬 쿨링존으로서 수냉벽을 구성한 것이고, 이에 따라 폐기물 소각으로 인해 발생하는 연소가스에서의 오염원 제거를 위한 반응제 사용량을 줄이고, 에너지 흡수 효율과 에너지 회수 효율을 증대시키며, 건조된 연소가스를 소각로의 상부가 아닌 소각로 연소실의 건조단으로 재순환시키면서 폐기물 소각시 발생하는 유해물질의 처리 효율을 증대시키고, 소각로 연소실에서의 고온 부식에 따라 클링커가 생성되는 것을 방지함은 물론, 폐열 보일러에서의 폐열 회수량을 높이면서 발전장치의 발전에 사용되는 스팀 발생량을 증대시키는 것이다.

Description

고효율 에너지 회수형 소각 설비{HIGH EFFICIENCE ENERGY RECOVERY INCINERATION FACILITY}
본 발명은 소각 설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소각 공정에 이형단면 구조의 화격자와 연동하여 고열회수가 가능한 인코넬 쿨링존, 2차공기의 다층식 주입노즐, 권상권하식 폐열보일러, 약품 재순환이 가능한 건식 반응기와 워터 스프레이(water spray) 방식의 탈진장비, 가스 열교환기 및 연소가스 재순환 라인이 적용되는 고효율 에너지 회수형 소각 설비에 관한 것이다.
일반적으로, 생활 폐기물이나 산업 폐기물을 소각 처리하는 소각 설비는, 소각로에 폐기물이 투입되면, 상기 소각로의 1차 연소실에 공급되는 공기 중 산소와 반응하여 1차 연소되고, 이때 발생하는 연소가스는 2차 연소실에 공급되는 공기와 반응하면서 2차 연소가 이루어지며, 상기 소각로에서의 폐기물 연소에 따라 발생하는 연소가스는 폐열 보일러, 반건식 반응탑, 여과 집진기, 선택적 촉매 반응탑을 순차적으로 통과되며, 이에따라 상기 연소가스에 포함되는 오염원(예; 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 염화수소(HCl) 등)이 제거된 후 굴뚝(연돌)을 통해 대기중으로 방출되는 것이다.
여기서, 상기 반건식 반응탑은 반응제(예; 소석회, 중탄산나트륨 등)을 분사하여 상기 연소가스로부터 오염원을 제거하는 것이고, 상기 반건식 반응탑으로부터 오염원이 제거된 연소가스는 여과 집진기와 촉매 반응탑을 통과한 후 건조 반응 생성물, 분진, 다이옥신, 중금속 등이 제거되는 정화된 가스로 상기 굴뚝을 통해 대기중으로 방출되는 것이다.
그러나, 종래 소각 설비에 적용되는 상기 반건식 반응탑에서 연소가스에 포함되는 오염원을 제거하기 위해서는 많은량의 반응제를 공급받아야 하므로 시스템에 대한 유지 관리의 비용이 증가되는 문제점이 있다.
즉, 종래 소각 설비에 적용되는 폐열 보일러는 소각로에서 배출하는 고온의 연소가스를 냉각시키면서 폐열을 회수하여 스팀을 생성하는 것으로 오염원을 제거하지는 않았다.
이에, 상기 반건식 반응탑에서는 상기 폐열 보일러에서 배출하는 고온의 연소가스에 포함되는 오염원의 효율적인 제거를 위해 반응제 공급량을 늘릴 수 밖에 없었으며, 이는 시스템에 대한 유지 관리의 비용을 상승시키는 요인으로 작용하였던 것이다.
더불어, 종래의 소각 설비는 여과 집진기와 촉매 반응탑의 연결라인에 연소가스 재순환 라인(FGR; Flue Gas Recirculation)을 분기 구성하면서 정화된 고온의 연소가스 중 일부를 소각로의 상부로 재순환시키고 그 재순환되는 연소가스에 따라 상기 소각로의 연소 온도를 조절하여 오염원 중 질소산화물(NOx)의 발생량을 저감시키기도 하였지만, 이 경우 질소산화물의 농축 현상으로 인해 그 저감 효율은 저하될 수 밖에 없고, 이를 해결하고자 소각로의 내부 온도를 상승시키는 경우도 있지만, 상기와 같은 소각로내의 연소실 온도 상승은 오히려 질소산화물의 증가와 소각로의 내구성 저하 등 문제를 초래하는 것이다.
공개특허공보 제10-2007-0019924호(공개일 2007.02.16.) 등록특허공보 제10-0829533호(공고일 2008.05.16.) 등록특허공보 제10-0837612호(공고일 2008.06.12.) 등록특허공보 제10-1781602호(공고일 2017.09.25.) 등록특허공보 제10-2169126호(공고일 2020.10.23.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 소각 공정에 건식 반응기, 워터 스프레이 방식의 탈진 장치 및 연소가스 재순환 처리부를 각각 구성함으로써, 폐기물 소각으로 인해 발생하는 연소가스에서의 오염원 제거를 위한 반응제 사용량을 줄이고, 에너지 흡수 효율과 에너지 회수 효율을 증대시키며, 연소가스를 소각로의 상부가 아닌 소각로의 연소실 건조단으로 재순환시키면서 폐기물 소각시 발생하는 오염원(예를 들어, 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx) 등)의 처리 효율을 증대시킬 수 있도록 하는 고효율 에너지 회수형 소각 설비를 제공하려는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 소각로 연소실 측벽에 폐열 보일러의 수관벽과 연결되는 인코넬 쿨링존(Inconel Cooling Zone)으로서 수냉벽을 구성하여 소각로 연소실 내부에서 생성되는 클링커(clinker)를 방지하고, 폐열 보일러에서의 폐열 회수량을 높이면서 발전장치(예; 터빈)의 발전에 사용되는 스팀 발생량을 증대시킬 수 있도록 하는 고효율 에너지 회수형 소각 설비를 제공하려는 것이다.
본 발명의 과제 해결 수단인 고효율 에너지 회수형 소각 설비는, 폐기물을 연소시키는 소각로; 상기 소각로의 출구에 배치되는 폐열 보일러; 상기 폐열 보일러와 제 1 계통라인으로 연결되는 절탄기; 상기 절탄기와 제 2 계통라인으로 연결되는 반건식 반응탑; 상기 반건식 반응탑과 제 3 계통라인으로 연결되는 여과 집진기; 상기 여과 집진기와 제 4 계통라인으로 연결되는 선택적 촉매 반응탑; 및, 상기 선택적 촉매 반응탑과 유인 송풍기가 형성되는 제 5 계통라인으로 연결되는 굴뚝; 을 포함하되,
상기 반건식 반응탑과 상기 여과 집진기를 연결하는 제 3 계통라인에는 상기 반건식 반응탑으로부터 1차 오염원이 제거되면서 배출되는 연소가스 중의 오염원을 약품을 분무하여 2차 제거하는 건식 반응탑을 연결하고,
상기 굴뚝의 입구측에 연결되는 상기 제 5 계통라인과 상기 소각로의 연소실 건조단측은 폐기물 연소에 따른 질소산화물 생성을 방지하도록 상기 유인 송풍기에 의해 상기 굴뚝으로 송풍되는 정화된 고온의 연소가스 중 일부를 상기 소각로의 연소실 건조단으로 재순환시키는 재순환 송풍기가 형성되는 재순환 라인으로 연결하는 것이다.
또한, 상기 소각로는, 경사 왕복동식 단층 및 사행 전단식 이형화격자를 적용하고, 상기 건조단과 연소단 및 후연소단의 3단 구조로 이루어진 것으로 제 1 공급라인에 형성되는 제 1 송풍기와 증기식 공기 예열기를 통해 예열된 공기를 1차 공급받는 1차 연소실과, 상기 1차 연소실의 상단에 형성되는 것으로 제 2 공급라인에 형성되는 제 2 송풍기를 통해 공기를 2차 공급받는 2차 연소실로 분할하되, 상기 제 2 송풍기는 상기 제 2 공급라인을 통해 상기 2차 연소실 입구에 공기를 양방향 단차로 공급하는 것이다.
상기 소각로를 이루는 상기 1차 연소실에는 폐기물의 소각에 따른 클링커에 의한 불완전 연소 및 가동 정지를 방지하도록 상기 폐열 보일러의 수관벽과 연결되는 인코넬 쿨링존인 수냉벽을 형성하는 것이다.
상기 폐열 보일러에는 상기 소각로로부터 배출되는 연소가스에 포함되는 비산물을 제거하기 위한 권상권하식 워터스프레이 방식 탈진장치가 형성되는 것이다.
또한, 상기 여과 집진기와 상기 선택적 촉매 반응탑을 연결되는 상기 제 4 계통라인에는 상기 선택적 촉매 반응탑으로 유입되는 여과된 연소가스의 온도를 저온에서 고온으로 승온시키는 가스 열교환기를 연결하는 것이다.
이와 같이, 본 발명은 소각 공정에 건식 반응기와 워터 스프레이 방식의 탈진 장치 및 연소가스 재순환 처리부를 구성하는 한편, 소각로 연소실 측벽에 폐열 보일러의 수관벽과 연결되는 인코넬 쿨링존으로서 수냉벽을 구성한 것이며, 이를 통해 폐기물 소각으로 인해 발생하는 연소가스에서의 오염원 제거를 위한 반응제 사용량을 줄이고, 에너지 흡수 효율과 에너지 회수 효율을 증대시키며, 건조된 연소가스를 소각로의 상부가 아닌 소각로의 연소실 건조단으로 재순환시키면서 폐기물 소각시 발생하는 오염원의 처리 효율을 증대시키고, 소각로 연소실에서의 고온 부식에 따라 클링커(clinker)가 생성되는 것을 방지함은 물론, 폐열 보일러에서의 폐열 회수량을 높이면서 발전장치(예; 터빈)의 발전에 사용되는 스팀 발생량을 증대시키는 효과를 기대할 수 있는 것이다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예로 고효율 에너지 회수형 소각 설비의 개략적인 계통도.
도 2는 본 발명의 실시예로 소각로와 폐열 보일러의 구조에 대한 확대도.
도 3은 본 발명의 실시예로 선택적 촉매 반응탑의 개략적인 구조도.
도 4는 본 발명의 실시예로 건식 반응탑의 개략적인 구조도.
도 5는 2차 연소실에 2차 연소공기를 공급하는 주입노즐을 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연소가스 재순환(FGR: Fuel Gas Recirculation) 라인을 나타내는 도면.
도 7은 소각로에 적용되는 화격자의 구동을 나타내는 도면
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명 기술적 사상의 실시예에 있어서 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명 기술적 사상의 실시예에 있어서 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 필요한 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드 지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 장치의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 따라서, 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 해당 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 다른 도면을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 참조 부호가 표시되지 않았더라도, 다른 도면들을 참조하여 설명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예로 고효율 에너지 회수형 폐기물 처리시스템의 개략적인 계통도이고, 도 2는 본 발명의 실시예로 소각로와 폐열 보일러의 구조에 대한 확대도이며, 도 3은 본 발명의 실시예로 선택적 촉매 반응탑의 개략적인 구조도이고, 도 4는 본 발명의 실시예로 건식 반응탑의 개략적인 구조도를 도시한 것이다.
첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 고효율 에너지 회수형 소각 설비는, 소각로(10), 폐열 보일러(20), 절탄기(30), 반건식 반응탑(40), 여과 집진기(50), 선택적 촉매 반응탑(60), 굴뚝(70), 건식 반응탑(80) 및 가스 열교환기(90)를 포함하는 것이다.
상기 소각로(10)는 화격자식 폐기물 소각로로서 1차 연소실(11)과 1차 연소실(12)를 포함할 수 있다. 상기 소각로(10)는 경사 왕복동식 단층 및 사행 전단식 이형화격자를 적용하되, 전진운동(폐기물의 이동), 상하운동(폐기물 전단효과) 및 좌우 운동(폐기물 혼합효과)를 극대화하여 완전연소를 유도하여 열작감량을 최소화되도록 구성할 수 있다. 도 7은 소각로(10)에 적용되는 화격자의 구동을 나타내는 도면이다. 여기서, 화격자는 건조단(10a)에서의 화격자를 예시로 하고 있으나, 이는 건조단(10a) 뿐만 아니라 연소단(10b) 및 후연소단(10c)에도 적용될 수 있다.
도 7을 참조하면, 화격자는 각 구역별로 구성된 구동장치링크에 의해서 폐기물의 전진운동(도 7(a))을 행할 수 있고, 폐기물의 전단효과를 위하여 폐기물의 상하운동(도 7(b))을 행할 수 있다. 또한, 화격자의 전면 가공형태에 따라서 폐기물의 좌우운동(도 7(c))을 행할 수도 있다.
상기 1차 연소실(11)은 건조단(10a), 연소단(10b) 및 후연소단(10c)의 3단 구조로 이루어지며, 폐기물의 1차 소각을 위해 제 1 공급라인(L11)에 형성되는 제 1 송풍기(11a)와 증기식 공기 예열기(11b)를 통해 폐기물이 연소될 수 있고, 초기 승온을 위하여 1차 연소버너(11c)도 포함될 수 있다.
상기 2차 연소실(12)은 연소가스의 2차 소각을 위해 상기 1차 연소실(11)의 상단에 형성되는 것으로 제 2 공급라인(L12)에 형성되는 제 2 송풍기(12a)를 통해 2차 연소공기를 분무하여 연소가 이루어질 수 있다.
여기서, 2차 연소공기는 미연소가스의 완전연소를 위하여 제공될 수 있다. 도 5는 2차 연소공기를 공급하는 주입노즐(12c, 12d, 12e)을 도시하는 도면이다. 도 5를 참조하면, 2차 연소공기를 공급하는 주입노즐(12c, 12d, 12e)는 서로 단차를 가지고 교차 배치될 수 있다. 여기에서 주입노즐(12c, 12d, 12e)의 최대 단차는 2,000 ~ 2,300 mm일 수 있다. 주입노즐(12c, 12d, 12e) 간에 단차를 형성하여 낮은 속도로 교차공급함으로써 2차 연소실(12) 내의 난류가 극대화되고 사공간(dead zone)을 최소화하여 연소시 공기의 혼합이 증대될 수 있다.
즉, 상기 1차 연소실(11)의 건조단(10a)에 폐기물이 투입되면, 상기 건조단(10a)에서는 공기와 로(爐) 내의 복사열을 통해 폐기물이 건조됨과 아울러 승온되어서 착화되며, 착화해서 연소를 개시한 상기 폐기물은 다시 연소단(10b)에 보내지고, 밑으로부터 보내지는 연소 공기에 의해 열분해되어 가스화되고 일부는 연소된다.
이 때 연소단(10b)의 화격자에는 연소공기를 분할 공급하기 위하여 복수(예를 들어, 2개)의 호퍼(14a, 14b)가 그 하부에 형성될 수 있다. 이를 통해 클링커가 생성되는 것을 방지할 수 있다.
그리고 추가로 후연소단(10c)에서 폐기물 중의 미연소분이 완전하게 연소될 수 있으며, 다음으로 2차 연소실(12)에서는 이차적인 연소가 되어서 가연성 가스를 완전하게 연소시키게 되는 것이다.
이때, 상기 소각로(10)를 이루는 상기 1차와 2차 연소실(11, 12)의 측벽에는 상기 폐열 보일러(20)의 수관벽과 연결되는 인코넬 쿨링존으로서 수냉벽(13)이 형성될 수 있으며, 상기 수냉벽(13)은 용수가 흐르는 관을 벽처럼 포개면서 적층되어 나선 모양으로 배치된 것이며, 이에 따라 연소실(11, 12)에서의 폐기물 소각에 따른 클링커를 방지시킴은 물론, 상기 폐열 보일러(20)에서의 스팀량을 증대시킬 수 있도록 하는 것이다. 클링커의 생성은 불완전 연소 및 가동 정지를 유발시키기 때문에 클링커를 방지함으로서 이러한 문제를 해결하고 에너지회수를 극대화할 수 있다.
상기 폐열 보일러(20)는 상기 소각로(10)의 출구측에 배치되는 것으로, 이는 상기 소각로(10)의 연소가스를 1차 냉각하는 한편 폐열을 회수하여 재활용하기 위한 것으로, 이는 상기 연소가스의 온도를 낮추는 것이다.
즉, 상기 폐열 보일러(20)는 상기 소각로(10)에서의 폐기물 소각시 발생하는 고온의 연소가스를 이용하여 스팀을 생성하는 한편, 폐열 보일러(20) 내에서는 상기 소각로(10)에서의 폐기물 소각시 발생되는 고온(예; 약 1000℃)의 연소가스가 소정의 온도(예; 약 200∼300℃)로 1차 냉각될 수 있다.
이때, 상기 폐열 보일러(20)에는 상기 소각로(10)로부터 배출되는 연소가스에 포함되는 비산물(예; 미세먼지)을 제거하기 위한 탈진장치(21)가 형성될 수 있으며, 상기 탈진장치(21)는 도면에는 구체적으로 도시하지 않았지만 용수를 공급하는 탱크, 그리고 상기 탱크로부터 공급되는 용수를 상기 폐열 보일러(20)의 내부에서 분사하는 권상권하식 워터 스프레이(water spray) 방식의 노즐을 포함할 수 있는 것이다.
즉, 상기 탱크는 상기 폐열 보일러(20)의 외부에 배치되고, 상기 노즐은 상기 폐열 보일러(20)의 내부에 배치되면서 연결관체(예; 파이프 라인)로 연결될 수 있으며, 상기 노즐로의 용수 공급은 솔레노이드 밸브의 개폐 동작에 따라 결정되고, 상기 솔레노이드 밸브의 개폐 동작은 미도시된 제어부에 의해 제어될 수 있는 것이다.
상기 절탄기(30)은 상기 폐열 보일러(20)와 제 1 계통라인(L1)으로 연결되는 것으로, 이는 상기 폐열 보일러(20)에 의해 1차 냉각된 연소가스에서 폐열을 회수하여 소정의 온도(예; 약 200∼220 ℃)로 2차 냉각시킨 후 이를 반건식 반응탑(40)에 제공하는 것이다.
상기 반건식 반응탑(40)은 상기 절탄기(30)과 제 2 계통라인(L2)으로 연결되는 것으로, 미도시된 노즐로 분사되는 소석회로 배출가스 중의 염화수소나 황산화물을 배출허용기준에 맞도록 중화시키는 것이다.
즉, 상기 반건식 반응탑(40)은 상기 절탄기(30)에 의해 2차 냉각된 연소가스가 공급되면, 상기 연소가스로부터 소석회, 수산화나트륨, 탄산나트륨, 수산화칼슘 등의 알칼리성 반응제를 탱크로부터 공급받은 후 이를 노즐을 통해 분사하면서, 상기 연소가스에 포함되는 오염원(예; 황산화물(SOx), 염화수소(HCl) 등의 산성가스, 중금속, 기타 유해가스 등)을 중화시켜 제거하도록 하는 것이다.
여기서, 상기 반건식 반응탑(40)에는 도면에는 구체적으로 도시하지 않았지만 통상적으로 연소가스 중화 반응을 위한 반응제와 일정 압력의 압축 공기를 분사하기 위한 가스분배기가 하나 또는 다수로 구성될 수 있으며, 상기 가스분배기는 연소가스를 이동시키기 위한 덕트 및, 반응제를 분사하기 위한 노즐 등으로 구성될 수 있는 것이다.
상기 여과 집진기(50)는 상기 반건식 반응탑(40)과 제 3 계통라인(L3, L3')으로 연결되는 것으로, 이는 백필터로 구성하는 것이 바람직하며, 상기 반건식 반응탑(40)으로부터 오염원이 제거되는 연소가스로부터 이물질(예; 건조 반응 생성물, 분진, 다이옥신, 중금속 등)을 집진하여 제거하는 것이다.
여기서, 상기 여과 집진기(50)는 도면에는 구체적으로 도시하지 않았지만 통상적으로 케이스 내부에 백필터가 수직으로 설치될 수 있는 것이다.
상기 선택적 촉매 반응탑(60)은 상기 여과 집진기(50)와 제 4 계통라인(L4, L4')으로 연결되는 것으로, 연소가스 중의 잔여 산가스와 중금속, 다이옥신, 질소산화물(NOx)을 흡착, 흡수, 환원 반응으로 제거하면서 잔여 분진의 90% 이상을 제거하는 기능을 수행하는 것이며, 이에따라 상기 선택적 촉매 반응탑(60)은 촉매와 산화 분해로 다이옥신을 제거하고 질소산화물은 소정 정도(예를 들어, 규제치) 이하의 농도로 배출하도록 예비 촉매층(S1)을 포함하는 3단의 촉매층(S1, S2, S3)이 형성될 수 있는 것이다.
즉, 상기 선택적 촉매 반응탑(60)은 상기 여과 집진기(50)에서 배출된 연소가스 중 유해물질(예; 질소산화물(NOx) 및 다이옥신(Dioxin))을 촉매제(예; 활성탄 촉매와 소석회(Ca(OH)2) 및 이산화규소(SiO2)로 이루어진 혼합물 촉매제 또는 암모니아 수 또는 암모니아 가스 등)를 통해 흡착 또는 혼합시켜 제거하는 것이다.
상기 굴뚝(70)은 상기 선택적 촉매 반응탑(60)과 유인 송풍기(F1)가 형성되는 제 5 계통라인(L5, L5')으로 연결되는 되는 것으로, 상기 선택적 촉매 반응탑(60)에 의해 오염원이 제거된 정화된 가스를 대기중으로 방출하는 것이다.
상기 건식 반응탑(80)은 상기 반건식 반응탑(40)과 상기 여과 집진기(50)를 연결하는 제 3 계통라인(L3, L3')에 연결되는 것으로, 이는 상기 반건식 반응탑(40)으로부터 1차 오염원이 제거되면서 배출되는 연소가스 중의 오염원을 건조법을 이용하여 2차 제거하는 것이다.
이에 따라, 상기 건식 반응탑(80)에는 소정 시간(예를 들어, 1초) 이상의 체류 시간을 확보함으로써 반응제와 충분히 반응할 수 있는 공간을 확보할 수 있다.
따라서, 상기 건식 반응탑(80)은 분말 형태를 이루는 반응제를 분사하면서 염화수소(HCl) 및 황산화물(SOx)를 비롯한 유해 산성가스를 반응시켜 제거할 수 있으며, 이러한 건식법은 중화제의 취급이 간편하고 폐수처리가 필요하지 않으며, 반건식의 반응생성물의 고착으로 인한 설비의 가동중지를 사전에 예방하고, 연소가스의 수분을 적게 유지할 수 있어 백연방지장치를 별도로 설치하지 않아도 된다는 장점을 가질 수 있는 것이다.
상기 가스 열교환기(90)는 상기 여과 집진기(50)와 상기 선택적 촉매 반응탑(60)를 연결되는 상기 제 4 계통라인(L4, L4')에 연결되면서 상기 선택적 촉매 반응탑(60)으로 유입되는 여과된 연소가스의 온도를 고온으로 승온시키는 것으로, 열교환기(91)와 증기식 가스 가열기(92)를 포함하는 것이다.
상기 열교환기(91)는 상기 여과 집진기(50)와 연결되는 하나의 제 4 계통라인(L4)에 입구측이 연결되고 상기 선택적 촉매 반응탑(60)과 연결되는 다른 하나의 제 4 계통라인(L4')에 출구측이 연결되면서 상기 여과 집진기(50)를 통과하는 저온의 연소가스를 고온으로 열교환하는 것이다.
상기 증기식 가스 가열기(92)는 상기 다른 하나의 제 4 계통라인(L4')에 형성되면서 상기 열교환기(91)에 의해 고온으로 열교환된 연소가스를 가열하여 상기 선택적 촉매 반응탑(60)에 고온의 연소가스를 공급하는 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 고효율 에너지 회수형 소각 설비에는 상기 굴뚝(70)의 입구측에 연결되는 상기 제 5 계통라인(L5')과 상기 소각로(10)의 연소실 건조단측이 재순환 송풍기(F2)가 형성되는 재순환 라인(L6)으로 연결될 수 있으며, 이에 따라 상기 유인 송풍기(F1)에 의해 상기 굴뚝(70)으로 송풍되는 정화된 고온(예; 183℃)의 연소가스 중 일부가 상기 소각로(10)의 1차 연소실(11)에 포함되는 건조단(10a)으로 재순환되면서, 상기 1차 연소실(11)에서의 폐기물 연소시 질소산화물 생성을 최소화시킬 수 있는 것이다. 이와 같은 연소가스 재순환(FGR: Fuel Gas Recirculation) 라인은 도 6에 보다 자세하게 도시된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 고효율 에너지 회수형 소각 설비는 첨부된 도 1 내지 도 7에서와 같이, 폐기물 소각으로 인해 발생하는 연소가스에서의 오염원 제거를 위한 상기 반건식 반응탑(40)에서의 반응제 사용량을 줄일 수 있으며, 상기 선택적 촉매 반응탑(60)에서 배출되는 연소가스를 소각로(10)의 1차 연소실(11)에 마련되는 건조단(10a)으로 재순환시키면서 폐기물 소각시 발생하는 오염원의 발생을 최소화하고, 특히 수냉벽(13)을 통해 상기 소각로(10)를 이루는 1차 연소실(11)에서의 클링커(clinker) 생성을 방지시키면서, 상기 폐열 보일러(20)에서의 폐열 회수량을 증대하여 발전장치(예; 터빈)의 발전에 사용되는 스팀 발생량이 증대될 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 고효율 에너지 회수형 소각 설비에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
따라서, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
10; 소각로 10a; 건조단
10b; 연소단 10c; 후연소단
11; 1차 연소실 11a; 제 1 송풍기
11b; 증기식 공기 예열기 11c; 1차 연소버너
12; 2차 연소실 12a; 제 2 송풍기
13; 수냉벽 14a, 14b : 호퍼
20; 폐열 보일러 21; 탈진장치
30; 절탄기 40; 반건식 반응탑
50; 여과 집진기 60; 선택적 촉매 반응탑
70; 굴뚝 80; 건식 반응탑
90; 가스 열교환기 91; 열교환기
92; 증기식 가스 가열기 F1; 유인 송풍기
F2; 재순환 송풍기 L1; 제 1 계통라인
L2; 제 2 계통라인 L3, L3'; 제 3 계통라인
L4, L4'; 제 4 계통라인 L5, L5'; 제 5 계통라인
L6; 재순환라인 L11; 제 1 공급라인
L12; 제 2 공급라인 S1, S2, S3; 촉매층

Claims (5)

  1. 폐기물을 연소시키는 사행전단식 이형단면 구조의 화격자를 갖는 소각로; 상기 소각로의 출구에 배치되는 폐열 보일러; 상기 폐열 보일러와 제 1 계통라인으로 연결되는 절탄기; 상기 절탄기와 제 2 계통라인으로 연결되는 반건식 반응탑; 상기 반건식 반응탑과 제 3 계통라인으로 연결되는 여과 집진기; 상기 여과 집진기와 제 4 계통라인으로 연결되는 선택적 촉매 반응탑; 및, 상기 선택적 촉매 반응탑과 유인 송풍기가 형성되는 제 5 계통라인으로 연결되는 굴뚝; 을 포함하되,
    상기 반건식 반응탑과 상기 여과 집진기 사이에 건식 반응기를 설치하여 상기 반건식 반응탑으로부터 1차 오염원이 제거되면서 배출되는 연소가스 중의 오염원인 유해 산성가스를 분사되는 분말형태의 반응제를 통하여 제거하며,
    상기 굴뚝의 입구측에 연결되는 상기 제 5 계통라인과 상기 소각로의 연소실 건조단측은 상기 유인 송풍기에 의해 상기 굴뚝으로 송풍되는 정화된 고온의 연소가스 중 일부를 상기 소각로의 연소실 건조단으로 재순환시키는 재순환 송풍기가 형성되는 재순환 라인으로 연결하여 상기 연소실에서의 폐기물 연소에 따른 질소산화물의 발생을 억제하고,
    상기 소각로는,
    경사 왕복동식 단층 및 상기 사행전단식 이형단면 화격자와 연동하여 제 1 공급라인에 형성되는 제 1 송풍기와 증기식 공기 예열기를 통해 예열된 공기를 1차 공급받는 1차 연소실과, 상기 1차 연소실의 상단에 형성되는 것으로 제 2 공급라인에 형성되는 제 2 송풍기를 통해 공기를 2차 공급받는 2차 연소실로 분할하되, 상기 1차 연소실은 건조단, 연소단 및 후연소단의 3단 구조를 가지며, 상기 연소단의 상기 사행전단식 이형단면 화격자의 하부에는 상기 예열된 공기를 분할 공급하기 위하여 2개 이상의 호퍼가 형성되며,
    상기 제 2 송풍기는 상기 제 2 공급라인을 통해 상기 2차 연소실 입구에 공기를 복수의 위치에서 서로 단차를 가지고 교차 공급하여 2차 연소실에서 완전연소가 가능하며,
    상기 소각로를 이루는 상기 1차 연소실 및 상기 2차 연소실 측벽에 상기 폐열 보일러의 수관벽과 연결되는 인코넬 쿨링존(Inconel Cooling Zone)으로서 수냉벽을 구성하여 상기 폐열 보일러에서의 폐열 회수량을 높임과 동시에 상기 소각로와 연결된 상기 폐열 보일러에 권상권하식 워터스프레이 방식 탈진장치가 반영되어 상기 수관벽에 부착된 비산먼지를 제거함으로써 상기 고효율 에너지 회수형 소각 설비와 연결되는 발전장치의 발전에 사용되는 스팀 발생량을 극대화하고, 상기 권상권하식 워터스프레이 방식 탈진장치는 상기 폐열 보일러의 외부에 배치되어 용수를 공급하는 탱크와 개폐가능한 솔레노이드 밸브에 의해 연결되며,
    상기 여과 집진기와 상기 선택적 촉매 반응탑을 연결되는 상기 제 4 계통라인에는 상기 선택적 촉매 반응탑으로 유입되는 여과된 연소가스의 온도를 고온으로 승온시키는 가스 열교환기를 연결하여 폐가스를 이용하여 온도를 상승시키고, 상기 가스 열교환기는 상기 여과 집진기를 통과하는 저온의 연소가스를 고온으로 열교환하는 열교환기 및 상기 열교환기에 의해 열교환된 연소가스를 가열하여 상기 선택적 촉매 반응탑으로 공급하는 증기식 가스 가열기를 포함하는, 고효율 에너지 회수형 소각 설비.

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