KR19980080487A

KR19980080487A - 소각로 배기가스의 처리방법 및 장치

Info

Publication number: KR19980080487A
Application number: KR1019980009594A
Authority: KR
Inventors: 아이시마시즈오; 고시다카히토; 오카와라마사아키; 다나카도시유키; 이토다카시; 후루카와가즈쿠니; 후지마사시; 네모토겐타로
Original assignee: 오카와라마사아키; 오카와라가코키가부시키가이샤
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1998-03-20
Publication date: 1998-11-25
Also published as: US6042636A; KR100523735B1; TW354364B

Abstract

쓰레기 및/또는 폐기물 소각로로부터 후단계에 배출되는 고온 배기가스를 정화처리하기 위한 소각로 배기가스 냉각의 방법 및 장치를 제공한다. 분무냉각실은 도립 원추형의 거의 원통형으로 형성된 하단부를 가진 실, 회전 날개가 장비되고 실의 상류측에 배설된 가스 분배실, 실의 중앙 상측부에 배설된 냉각액의 분무기, 실의 하단부에 배설된 먼지 배출구, 및 실에 배설된 배기 파이프로 이루어져 있다. 배기가스로부터의 폐열 회수를 디옥신 발생의 억제가 가능한 온도 범위에 한정하고, 또 고온 배기가스를 급격히 냉각하여서 1 초 내의 짧은 시간에 300℃ 부근에 강하하므로, 소각로 설비로부터의 디옥신의 배출 농도를 0.1 ng-TEQ/Nm³이하로 줄일 수 있다.

Description

소각로 배기가스의 처리방법 및 장치

본 발명은 쓰레기 및/또는 폐기물 소각로 배기가스(이하 소각로 배기가스라 한다)를 냉각하는 방법과 장치에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은, 특히 디옥신의 재생을 억제하고 또 염화수소 가스, 산화황 가스, 먼지, 비산 재 등과 함께, 디옥신 또는 수은 따위의, 유해성 물질을 배그 필터(bag filter)로 더 효율적으로 제거할 수 있는, 소각로 배기가스의 냉각의 방법 및 장치에 관한 것이다.

도시의 쓰레기 소각로에서 배출되는 배기가스는 매진(smoke dust), 염화수소(HCl), SOx, NOx, 수은을 포함한 중금속, 또는 디옥신 따위의 미량의 성분이 함유돼 있다. 환경보호의 입장에서는, 그러한 유해성 물질을 제거하는 것은 필요하다.

그 중, 디옥신(일반명 PCDD: 폴리클로-디벤조디옥신, 및 PCDF: 폴리클로로디벤조푸란)은 매우 강한 독성을 가지고 있으며, 또 디옥신은 발암현상이 있다고도 보고돼 있다. 그러므로, 디옥신의 수집과 제거는 비상문제로 취급된다.

배기가스 처리장치가 함께 배치된, 도시의 쓰레기 소각로 설비의 종래의 예를 도 11에 보인다.

도 11에 보인 장치에서, 덤프 핏 (1)에 모인 쓰레기는, 예를 들어, 크레인(도면에는 도시되지 않음)에 의해, 소각로 (2)로 보내진다. 쓰레기는 소각로 (2)에서 소각된 다음, 제 2의 연소실 (3)에서 제 2의 공기에 의해 완전히 연소된다. 소각로 (2)에서 연소한 후의 재는 배출구 (11)을 통해 외부에 베출된다. 제 2의 연소실 (3)에 있어서의 쓰레기의 완전연소의 결과 발생되는 배시가스는 폐열 보일러 (4)와 폐열 회수기(예열기) (5)에 의해 열이 회수되고, 다음 급랭 반응 탑 (6)에 도달한다.

급랭 반응 탑 (6)에서는 소석회 슬러리를 소석회 탱크 (7)에서 분무하여, 배기가스에 함유된 염화수소(HCl)와 산화황(SOx)을 제거한다. 배기가스는 다음 하류측의 배그 필러 (8)에 인도되며, 배기가스에 남아있는 매진 및/또는 비산 재 (이하 먼지라 한다), HCl, SOx, 중금속 및 디옥신이, 거기에서 제거된다. 참조번호 (9)는 상기에 언급한 바와 같이 처리한 후의 배기가스를 흡입하여 굴뚝 (10)을 통해 대기중으로 그 것을 배출하는 흡출 송풍기이다.

그러나, 비록 소각로로부터의 배기가스를 상기언급의 배기가스 처리장치로 처리한다 해도, 디옥신이 바람직한 저농도로 감소될 수 없는 가능성은 충분하다. 자세히 말하면, 쓰레기의 소각과정에서 발생되는 디옥신은 제 2의 연소실에서 거의 분해되나, 배기가스 처리 단계들인 열회수 단계, 냉각반응 단계, 및 집진 단계의 각 단계에서 소각로 배출가스의 온도를 약 350 내지 900℃의 고온으로부터 저온으로 감소시킬 필요가 있다. 그러나, 강한 독성이 있는 디옥신의 발생은 특히 300℃ 부근에서 일어나는 경향이 있다. 그러므로, 상기언급의 종래의 배기가스 처리장치에 있어서는, 각 단계에서 디옥신이 발생하며, 그 결과, 디옥신을 바람직한 저농도에 수집 제거할 수 없다는 그러한 문제가 생긴다.

게다가, 종래의 냉각 탑에서는 온도를 150℃ 이하로 감소시키기가 어려워, 온도가 보통 약 150 내지 200℃이다. 그러한 결과로, 디옥신을 바람직한 저농도에 수집 제거할 수 없다는 문제가 생기고 있는 것이다.

배기가스의 냉각 기법으로서의 폐열 회수기는, 냉각시간이 어느정도 길어, 가스의 흐름이 부분적으로 이질이 되며, 먼지가 또한 기계의 표면에 가라앉아 축적된다는 문제가 있다. 게다가, 온도나 가스 유량에 변화가 있으면, 배출구 온도가 변한다. 그 결과, 디옥신의 발생이 증대하여, 온도를 조절하기 위한 수분사 냉각수단이 필요해진다.

배기가스 냉각수단으로 수분사 냉각 탑을 사용하면, 냉각이 평균 경 150 μm, 대개 250 μm의 거치른 물방울로 행해져, 가스의 온도를 조절할 수 없고, 또 먼지가 젖은 상태나 슬러리 상태로 바뀐다. 그 결과, 배출구 오도가 150℃ 이하로 낮으면, 배그 필터를 사용할 수 없게 되어, 먼지를 처리하기 어렵게 된다. 더구나, 수분사 냉각 수단으로서 덕트나 탑 부분에 물이나 슬러리를 분사하는 방법이 있으나, 그러한 방법은 가스를 균일하게 냉각할 수 없다는 단점을 동반한다.

게다가, 배기가스에 함유된 유해성 물질을 제거하기 위하여, 디옥신이나 수은의, 유해성 물질을 제거하는 분말(이하 유해성 물질 제거분말이라 한다)을 수분사 냉각 탑의 후류(post-stream)측의 배기 파이프 내로 도입하여 그 배기 파이프 내의 배기가스와 혼합하게 하여, 유해성 물질을 집진기, 예를 들어, 배그 필터 또는 전기집진장치로 수집하여 제거한다. 그러나 배기가스와의 접촉 및 체류 시간이 10 초이하로 짧아 제거효률이 충분치 않다.

상기설명의 디옥신 배기 억제에 관하여, 일본 보건부는 1990년, '디옥신 발생의 방지에 관한 지침'을 마련하였다. 따라서, 디옥신의 배출농도는 약 0.5 ng-TEQ(독성 상당 전환 농도: Toxicity Equivalent Conversion Concentration)/Nm³이하로 돼 있었다. 일본 보건부는 1996년 10월, 상기 지침을 재고하여, 장차 건설될 쓰레기 소각 연속로의 디옥신 배출농도를 약 0.1 ng-TEQ/Nm³이어야 함을 고려하고 있다.

본 발명은 선행기술에 수반되는 문제점들에 비추어 이루어졌다. 따라서, 본 발명의 목적은, 염화수소 가스, 산화황 가스, 그리고 디옥신이나 수은 따위의 유해성 물질을, 소각로 배기가스와의 충분히 확실한 접촉 체츄 시간에 의해 고능률로 제거하고, 먼지를 건조된 상태로 회수할 수 있으며, 유해성 물질 제거 분말의 흡착 및 흡착성능의 저하없이 고온의 소각로 배기가스(이하 고온 소각로 배기가스라 한다)를 또한 신속히 냉각할 수 있는, 소각로 배기가스의 처리의 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 배기가스로부터의 폐열 회수를 디옥신 발생을 억제할 수 있는 범위에 한정하고, 또, 특히, 1초 이하의 짧은 기간에 300℃ 부근을 통과하는 온도강하 속도로 고온 배기가스를 또한 신속히 냉각함에 의해, 배출되는 디옥신의 농도를 더 감소시키게 하여, 디옥신의 발생량을 감소시키는 데 있다.

도 1은 본 발명에 사용되는 분무냉각실의 일례를 보이는 단면 개략도이다.

도 2는 본 발명에 사용되는 분무냉각실의 또 하나의 예를 보이는 단면 개략도이다.

도 3은 본 발명에 사용되는 분무냉각실의 또 다른 예를 보이는 단면 개략도이다.

도 4는 본 발명에 사용되는 분무냉각실의 한층 다른 하나의 예를 보이는 단면 개략도이다.

도 5는 본 발명에 사용되는 분무냉각실의 한층 더 다른 하나의 예를 보이는 단면 개략도이다.

도 6은 본 발명에 사용되는 분무냉각실의 한층 더 다른 하나의 예를 보이는 단면 개략도이다.

도 7은, 도 4 내지 도 6에 보인 분무냉각실을, A-A 를 따라 그린 단면도이다.

도 8은, 본 발명에 따른 연소로 배기가스 처리장치가 연합돼 있는 소각로 설비의 일례를 보이는 설명도이다.

도 9는 본 발명에 따른 연소로 배기가스 처리장치가 연합돼 있는 소각로 설비의 또 하나의 예를 보이는 설명도이다.

도 10은 본 발명에 따른 연소로 배기가스 처리장치가 연합돼 있는 소각로 설비의 다른 예를 보이는 설명도이다.

도 11은 함께 배설된 종래의 배기가스 처리장치를 가진 도시 쓰레기의 소각로 설비의 예를 보이는 설명도이다.

발명의 개요

본 발명의 제 1의 양상에 의하면, 상류측에 가스 분배실이 있어 선회 흐름을 주게 되는 분무냉각실 내로 소각로 배출가스를 도입하며, 분무냉각실에 분부된 냉각액체와 소각로 배기가스를 혼합함으로써 소각로 배기가스를 소정의 온도 이하에 급격히 냉각하며, 동시에, 소각로 배기가스에 함유된 먼지를 건조된 상태로 분리하는 것으로 이루어져 있는, 폐기물 소각로로부터 후단계에서 배출되는 고온 배기가스를 정화처리하기 위한 소각로 배기가스의 냉각방법이 마련된다.

본 발명의 제 2의 양상에 의하면, 하단부가 도립 원추형의 거의 원통형으로 형성돼 있는 실(室: chamber)과, 그 실의 상류측에 배설된 가스 분배실, 그 실의 중앙 상측부에 배설된 냉각액체 분무수단, 그 실의 하단부에 배설된 먼지 배출구, 및 그 실에 배설된 배기덕트로 이루어져 있는, 폐기물 소각로로부터 후단계에서 배출되는 고온 배기가스의 정화처리를 위한 소각로 배기가스의 냉각장치가 마련된다.

본 발명의 제 3의 양상에 의하면, 폐기물 소각로로부터 배출되는 고온 배기가스를 냉각하고, 유해성 물질 제거 분말을 그에 첨가, 및/또는 집진함으로써 배기가스를 정화하는 소각로 배기가스의 처리방법이 마련되며, 그 방법은, 상류측에 가스 분배실을 가진 부무냉각실 내로 소각로 배기가스를 도입함으로써, 소각로 배기가스에 회전 흐름을 주게되고, 분무냉각실에 분부되는 냉각액과 소각로 배기가스를 혼합함으로써 소각로 배기가스를 소정의 온도 이하로 급격히 냉각하게 되고, 분무냉각실의 중간류측으로부터 유해성 물질 제거 분말을 불어넣어 그 것을 소각로 배기가스와 접촉하여 혼합하게 함으로써 소각로 배기가스에 함유된 유해성 물질을 반응 흡착하며, 다음 분무냉각실의 하류측에 배설된 집진기의 유해성 물질과 반응하여 흡인하는 유해성 물질 제거 분말을 먼지와 함께 분리하는 것으로 이루어지고 있다.

본 발명의 제 4의 양상에 의하면, 폐기물의 소각로에서 배출되는 고온 배기가스를 냉각하고, 유해성 물질 제거 분말을 그에 첨가하여, 집진함으로써 배기가스를 정화하는, 소각로 배기가스 처리장치가 마련되며, 그 장치는, 하류 단부가 도립 원추 형의 거의 원통형로 형성돼 있는 실과, 그 실의 상류측에 배설된 가스 분배실, 그 실의 중앙 상측부에 배설된 냉각액체 분무수단, 그 실의 중류측에 배설된 유해성 물질 제거 분말 취입구, 그 실의 하단부에 배설된 먼지 배출구, 그 실에 배설된 배기덕트, 및 그 실의 후류측에 배설된 집진기로 이루어지고 있다.

본 발명에 있어서, 가스 분배실로부터의 가스 흐름 속도가 10 내지 50 m/sec이고, 또 가스의 회전속도가 1 내지 30 rad/sec일 것이 바람직하며, 또 흡입온도 250 내지 950℃의 가스가 70 내지 250℃의 배출온도에 급격히 냉각될 것이 바람직하다. 대규모의 소각로의 경우에 있어서는, 때로는 발전 등을 목적으로 열이 보일러에 회수되어 배기가스가 수초 내에 250-450℃ 아래로 냉각되는 일이 있다. 이런 경우에는, 그 다음의 디옥신의 재생량이 적다. 그러나, 그 배기가스는 바람직하게 급랭되어, 디옥신의 재발생량을 감소시키는 흡착제거의 효과를 주로 향상하기에는 낮은, 70-200℃의 온도로 만들게 된다. 또한, 유해성 물질 제거 분말은 가압공기에 의해 운반되어 분무냉각실의 중류측의 측벽에 배설된 분말 취입구로부터 그 분무냉각실의 중심 방향으로의 회전과 함께 도입되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서는, 사용되는 소석회나 분말 및/또는 활성탄의 양을 감소하기 위하여, 써버린 비반응의 소석화나 비반응의 활성탄을 내포하는 복귀 먼지를 분무냉각실에 취입되는 유해성 물질 제거 분말로서 사용하고, 또 분무냉각실의 후류측에 신선한 유해성 물질 제거 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 게다가, 유해성 물질 제거 분말은 소석회유나 분말, 석회석 분말, 활성탄, 또는 복귀 먼지, 또는 그들의 조합 등등일 것이 바람직하다.

이 처리장치에 있어서는, 유해성 물질 제거 분말의 취입구가 배설돼 있어 유해성 물질 제거 분말이 5 내지 45°의 각도로 그 실의 중심 방향으로 취입되고, 가스 분배실을 구성하는 측벽의 일부가 재킷(jacket) 구조를 가지고 있으며, 냉각액의 분무수단이 회전 디스크 형, 이류체 노즐(binary fluid nozzle) 형이거나, 또는 이중 파이프 구조의 분무 노즐 형이다. 물론, 이중 파이프 구조의 분무 노즐이 특히 바람직하다.

이중 파이프 구조의 분무 노즐은 냉각액이 내측를 통하며, 가압 공기가 그의 주변을 통하고 있음을 말한다.

냉각액이 평균 경 20 내지 80 μm로 분무되고, 또 분무각도가 5 내지 180°일 것이 바람직하다. 그러나, 냉각액 분무수단이 이중 파이프 구조이면 분무 노즐은 파이프 당 0.1 내지 100kg/min의 유량의 냉각액이 그 이중 파이프 구조의 내측으로 회전하면서 분무되고, 5 내지 10 kPa의 압력의 가압 공기가 그의 주변에 회전하면서 분무됨으로써, 냉각액(물, 석회유(슬러리), 쓰레기 처리수, 등등)의 분무를 행하는 것이 바람직하다.

우선 실시양태의 상세한 설명

본 발명의 제 1 및 제 2의 양상의 소각로 배기가스 냉각의 기본 기능은 이하와 같다.

앞서 설명한 바와 같이, 소각로 배기가스는 약 250 내지 950℃의 고온이며, 만약 고온으로부터 저온으로의 온도강가 과정에서 배기가스 온도가 약 300℃이면, 강한 독성의 디옥신의 재발생이 생겨난다. 따라서, 본 발명은, 고온의 배기가스를 급속히 냉각함에 있어서, 300℃ 부근인 250℃ 내지 350℃ 사이의 범위의 온도가 1초 내에 강하되어 약 300℃ 부근의 배기가스의 체류 시간을 극히 짧게 단시간에 통과하게 함으로써, 디옥신의 재발생을 가능한 한 최소화하는 냉각방법을 이용한다.

본 발명의 제 3 및 제 4의 양상의 기본개념은 아래와 같다.

대규모의 소각로의 경우에 있어서는, 때로는 배기가스가 250-450℃ 아래로 냉각되는 일이 있다. 이런 경우에는, 그 다음의 디옥신의 재발생량이 적다. 그러나, 디옥신의 재생량을 적게하기 위하여, 배기가스가 급랭되어 흡착제거의 효과를 주로 향상하는 70-200℃의 온도로 만들게 된다.

배기가스의 그러한 급속냉각을 성취하기 위하여, 본 발명은 소각로 배기가스를, 도립 원추형의 거의 원통형으로 형성된 하단부를 가진 분무냉각실에 도입하여, 소각로 배기가스에 회전흐름을 주면서 분무냉각액과 혼합시킨다.

또한, 본 발명에 있어서, 300℃ 부근의 온도강하 속도(냉각속도)를 증대시키는 것은, 온도강하 속도가 배기가스의 각부에서 균일하게 빠르다는 뜻이며, 이는 배기가스로부터의 디옥신의 재발생을 억제하는 점에서 중요하다. 그러므로 이를 성취함에는 냉각액이, 냉각액의 분무수단으로서 회전 디스크 형 액체분무기 또는 유사한 것을 이용하여 5 내지 180°의 분무각도로 원형으로 분무되어, 10 내지 50 m/sec의 가스 속도와 1 내지 30 rad/sec의 가스 회전 속도의 배기가스와 혼합될 것이 바람직하다.

특정한 이중 파이프 구조 분무 노즐이 냉각액의 분무수단으로서 사용되는 경우는, 흐름속도 0.1 내지 100 kg/min의 냉각액이 그 것을 회전시키면서 이중 파이프 구조 내에 분무되고, 5 내지 40 kP의 압력의 가압 공기가 그 것을 회잔시키면서 그의 주변에 분무됨으로써, 냉각액의 분무를 행하는 것이 바람직하다.

분무하는 냉각액으로서는 물을 보통 사용하지만, 예를 들어, 석회유, 석회유 따위의 알칼리 슬러리를 함유하는 폐수, 또는 소각로 설비에 딸린 물 처리 시설에서 배출되는 써버린 염 등을 또한 사용할 수도 있다.

본 발명에 따르면, 소각로 배기가스의 300℃ 부근의 체류 시간이 극히 짧아 디옥신의 재발생을 가능한 한 최소화하게 된다. 그 결과, 배기가스가 후속의 처리 단계들(예를 들어, 석회분말이나 활성탄 첨가 처리 또는 배그 필터로의 처리)을 통과하게 되는 경우, 디옥신의 대기중에의 배출농도는 보건복지부의 지침에 규정된 바와 같이 0.1 ng-TEQ/Nm³이하가 될 수 있다.

종래에는, 소각로 배기가스에 함유된 유해성 물질, 특히 디옥신이나 수은을 제거하기 위하여, 수분사 냉각 탑의 배기덕트에 유해성 물질 제거 분말을 도입하여, 배기덕트 내에서 배기가스와 혼합한 다음, 집진기로 회수 제거하였다. 그러나 배기가스와의 접촉 체류 시간이 10 초 이하로 짧아, 제거효과가 불충분하였다. 따라서, 본 발명의 또 다른 실시양태에 따르면, 유해성 물질 제거 분말을 분무냉각실에 도입하는 경우, 유해성 물질 제거 분말의 흡착과 흡착성능이 유지되고, 배기가스와의 접촉 시간이 연장됨으로써, 소각로 배기가스에 함유되는 유해성 물질, 특히 디옥신이나 수은의 제거효과를 향상시킨다.

본 발명의 다른 실시양태에 따르면, 그러한 유해성 물질 제거 분말의 도입을 달성하기 위하여, 가압 공기에 의해 운반되는 유해성 물질 제거 분말이, 분무냉각실의 중류측에 배설된 분말 취입구로부터 분무냉각실의 중심 방향에 회전과 함께 바람직하게 도입되므로, 그 분말이 분무냉각실에서 회전하는 소각로 배기가스와 접촉하여 혼합된다.

또한, 분무냉각실에 도입된 유해성 물질 제거 분말의 흡착 및 흡착성능을 최량의 상태로 보지하기 위하여는, 그 분말을 고온이나 습윤으로부터 방지하는 것이 불가결하다.

따라서, 유해성 물질 제거 분말을 어떻게든 낮은 온도와 건조상태에 유지하고 또 소각로 배기가스와의 접촉 시간을 또한 가능한 한 늦추기 위하여는, 유해성 물질 제거 분말을 분무냉각실의 중류로부터 도입하는 것이 중요하다.

유해성 물질 제거 분말을, 분무냉각실의 상류측에 배설된 가스 분배실로부터 도입하면, 고온의 배기가스에 의해 분말의 온도가 상승하며, 그 결과, 그의 흡착 및 흡착성능을 감소시킨다.

또, 유해성 물질 제거 분말을, 분무냉각실의 상류측에 배설된 분무지대 내에 도입하면, 분말이 습해지므로 그 흡착 및 흡착성능을 감소시킬 뿐 아니라, 또한 분말이 분무냉각실의 내벽에 접착하는 경향이 있어, 바람직하지 않다.

유해성 물질 제거 분말의 도입 위치가 분무냉각실의 하류측에 접근하는 때는 소각로 배기가스와의 접촉 시간이 충분히 확보되지 않는다. 그 결과, 배기가스에 함유된 유해성 물질, 특히 디옥신이나 수은의 제거효과가 감소된다.

위에 설명한 바와 같이, 디옥신의 재발생은, 유해성 물질 제거 분말의 흡착 및 흡착성능을 유지하고, 배기가스와의 접촉 시간을 늦추며 또 소각로 배기가스의 300℃ 부근의 체류 시간을 극히 짧게 함으로써 배기가스에 함유된 유해성 물질, 특히 디옥신이나 수은의 제거효과를 향상시킴에 의해서, 가능한 한 크게 최소화할 수 있다. 그 결과, 배기가스가 후속의 처리 단계들(예를 들어, 소석회 분말이나 활성탄 첨가 처리 또는 배그 필터로의 처리)을 통과하게 되는 경우, 디옥신의 대기중에의 배출농도는 보건복지부의 지침에 규정된 바와 같이 0.1 ng-TEQ/Nm³(이하 지침치라 한다)이하로 감소될 수 있다.

이 점에 대하여 자세히 살명하면, 배그 필터로의 처리 따위의 후속 단계들에 있어서의 제거효과는 배기가스 온도, 활성탄량 등의 조정으로 약 95%를 달성할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 처리 전의 예처리의 디옥신의 농도가 1.0 ng-TEQ/Nm³인 경우, 후처리를 통과함에 의해 농도는 0.05 ng-TEQ/Nm³로 감소되어, 지침치를 쉽게 만족시킨다. 다른 한편, 도 12에 보인 바와 같은 종래의 폐열 포집기 또는 급속 냉각 반응 탑에 있어서는, 디옥신의 농도가 10 ng-TEQ/Nm³를 초과하는 값을 나타내며, 비록 후처리에 의한 제거처리가 적용된다 해도, 농도는 지침치 0.1 ng-TEQ/Nm³이상의 값 0.5 ng-TEQ/Nm³를 나타낸다.

본 발명을 도면을 참조하여 이하에 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 사용되는 분부냉각실의 일례를 보이는 단면의 개략도이다.

도 1에 있어서, 참조번호 (20)은 실(室: chamber)를 나나태며, 그의 하단부는 도립의 원추형으로 구성돼 있고, 그의 상부는 거의 원통형으로 형성돼 있다. 회전 날개 (25)를 장비한 가스 분배실 (21)이 실 (20)의 상축부에 배설돼 있으며, 그 상측부는 배기가스(고온 가스)가 소각로(도시되지 않음)로부터 보내지는 흡입 덕트 (22)에 접속돼 있다. 가스 분배실 (21)에 대하여는, 배기가스 온도가 600℃를 초과하면, 벽부의 일부가 냉수가 그를 통과하도록 재킷 구조로 형성돼 있어, 안가의 장치재료를 사용할 수 있다. 냉각액의 분무 수단인 회전 디스크 형 수분사기 (23)이 실 (20)의 중앙 상측부에 배설돼 있으며, 이 수분사기 (23)은 물운반 시설 (24)로부터 물이 보내지게 형성돼 있다, 먼지 배출구 (26)이 실 (20)의 하단부에 마련돼 있으며, 배기가스를 배출하는 배기덕트 (27)이 실 (20)의 도립 원추형부(29)에 열려 있다. 참조번호 (28)은 석회분말 취입구이다.

분무냉각실 (15)는 상기에 설명한 바와 같이 구성돼 있어, 그의 배기가스 처리를 설명한다. 흡입덕트 (22)로부터 보내지는 배기가스(고온 가스)는 가스 분배실 (21) 내로 도입된다. 그 가스 분배실 (21)은 회전 날개 (25)를 장비하고 있으며, 소정의 가스 속도 및 회전 속도의 회전 흐름이 회전 날개 (25)에 의해 배기가스에 부여된다. 배기가스는 실 (20) 내에서 회전하면서 점차 아래로 내려간다. 한편, 냉각액인 물은 회전 디스크에 의해 원형의 상태로 수분사기 (23)으로부터 분무되어, 배기가스와 즉시 혼합된다. TIC는 온도 제어 장치이며, 흡입 배기가스와 배출 배기가스의 온도를 검출한다. 검출되는 각 값이 피듭백과 피드포워드에 걸리게 되어, 물운반 시설 (24)로부터 수분사기 (23)으로 보내지는 물의 양을 제어하는 것이다.

배기가스(고온 가스)와 물이 이와 같이 혼합되면, 분무 상태로 또 원의 상태로 분사되는 물은, 회전 흐름이 부여된 고온 가스와 접촉하여 혼합된다. 그 결과, 물과 가스의 접촉효과가 매우 좋아, 약 350 내지 900℃의 고온 가스는 급격히 냉각되어 약 80 내지 250℃로 강하하게 된다. 온도 강하 속도는 고온 가스의 각부에서 균일하게 빠르며, 디옥신의 발생을 억제함에 필요한 250℃와 350℃의 사이의 범위가 1 초 내에 냉각될 수 있다. 고온 가스의 온도의 변동과 가스량의 변동에 대해서 조차도, 상기 설명의 급속 냉각은, 분사되는 냉각액(물)의 분사량을 조정하고 제어함에 의해 달성될 수 있다. 또, 배출 가스 온도의 소정의 온도에의 조정은 냉각액의 분사량의 조정에 의해 달성될 수 있다.

배기가스가 분무냉각실 (15)에서 물과 접촉하고 혼합되어 배기가스의 온도를 소정의 온도에 냉각하게 되며, 그렇게 냉각된 배기가스는 실 (20)의 도립 원추부 (29)에 열린 배기덕트 (27)로부터 하류측으로 배출된다. 이 경우에, 석회 분말이 석회 분말 취입구 (28)로부터 배기덕트 (27)에 불어 넣어져 SOx 및 HCl과 반응하게 되어, 그 물질들이 제거된다. 배기가스에 함유된 먼지의 일부는 실 (20)의 하단부의 먼지 배출구 (26)으로부터 건조 상태로 밖으로 배출된다.

도 2는 본 발명에 사용되는 분무 냉각실의 또 다른 예를 보이는 단면 개략도이다. 이 분무 냉각실은 도 1에 보인 예와는, 회전 디스크 형 수분사기의 대신에 이류체 노즐 형이나 유사한 노즐 형의 수분사기가 단지 사용되며, 또 실의 상측부가 원추형으로 형성돼 있다는 점에서, 다르다.

이류체 노즐 형 수분사기가 사용되면, 물의 분사각이 회전 디스크 형 처럼 넓을 수가 없다. 그러므로, 배기가스와 물의 충분한 접촉과 혼합을 성취한다는 점에서 실의 상측부룰 원추형으로 형성하는 것이 바람직하다. 더구나, 이류체 노즐 형 수분사기 (23)에 있어서는, 물운반 설비 (25)로부터 보내지는 물이 압축공기 설비 (30)으로부터의 공기와 함께 분사된다.

상기의 두 분사기와 같이, 보내지는 액체량이 감소하는 때 물방울 경이 감소하는 특성이 있는 액체 분무 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 그러한 장치의 사용은, 흡입 가스 온도의 변동에 대해, 빠르며 균일한 냉각이 가능하게 된다.

도 3은 본 발명에 사용되는 분무냉각실의 다른 예를 보이는 단면 개략도이다. 이 분무냉각실은 단지 이중 파이프 구조의 냉각액 분무 노즐이 사용된다는 점에서 도 1과 도 2에 보인 예와는 다르다.

냉각액 분무 노즐 (23)이 사용되면, 냉각액이 회전시켜지면서 이중 파이프 구조 내로 분사되며, 고속 공기가 회전하면서 그의 주변에 분사된다. 그 결과, 내측으로부터 분사되는 냉각액은 주변으로부터 분사되는 고속 공기에 의해 산포되어, 냉각액의 분무가 달성된다. 분무의 도는 냉각액의 흐름속도, 고속 공기의 압력, 등에 의해 조정될 수 있다. 바림직하게, 냉각액의 유량은 파이프 당 0.1 내지 100 kg/min이며, 고속 공기의 압력은 5 내지 40 kPa이다. 위의 조정으로, 냉각액의 흐름 속도가 감소하는 때에 액체 방울의 평균 사이즈가 감소하는, 분부상태가 획득된다.

바람직하게 사용되는 이중 파이프 구조 냉각액 분무 노즐 (23)의 예는, 취입 액체에 대한 압력 회전 노즐과, 그리고 노즐 주위에 배설된, 가스를 고속으로 불어 넣는 원통형 보디로 이루어지고, 노즐의 상측 단부가 미국툭허들 5,499,768과 5,227,017에 개시된 바와 같이 테이퍼 구조를 가진, 냉각액 분무 노즐을 포함하고 있다. 이 냉각액 분무 노즐은 둘의 분무단계를 동반하며, 압력 회전 노즐의 액체 자신이 지닌 압력으로 첫째의 무화가 행해진다. 이 첫째의 무화는 원추 및 원형으로 액체를 분사하는 것이다. 이처럼 첫째로 무화된 액체 방울은 다음, 원통형 보디로부터 불어 넣어지는 고속 가스와 충돌하게 됨으로써 두번째의 무화를 행하게 된다. 그 결과, 액체가 저압으로 분무되는 경우라도, 액체의 무화가 성취될 수 있으며, 또액체 방울 사이즈의 제어도 또한 행해질 수 있다.

도 4의 예는 도 1의 예와 거의 같으나, 유해성 물질 제거 분말이 실의 안으로 취입된다는 점에서, 도 1에 보인 예와는 다르다.

도 4에서는, 유해성 물질 제거 분말을 실 (20)의 중심 방향으로 회전과 함께 도입하기 위한 분말 취입구 (40)이 실 (20)의 중류측에 배설돼 있다. 유해성 물질 제거 분말은, 분말 수송 파이프 (42)를 통해 분말을 가압공기와 함께 수송하는 분말 수송 설비 (44)로부터 이 취입구 (40)에 공급된다.

그러므로, 가압공기와 함께 수송되는 유해성 물질 제거 분말은, 실 (20)의 중류측에 배설된 분말 취입구 (40)으로부터 실 (20)의 중심 방향으로 회전과 함께 도입하기 위하여 분무됨으로써, 냉각처리 후의 소각로 배기가스와 접촉하여 혼합한다. 그 결과, 유해성 물질 제거 분말의 흡착 및 흡착성능이 최량의 상태로 유지될 수 있으며, 소각로 배기가스와의 접촉 체류 시간이 종래의 시간에 비해 약 2배 연장될 수 있다. 따라서, 소각로 배기가스와 유해성 물질 제거 분말 간의 반응도가 증대하고, 또 소각로 배기가스에 함유되는 유해성 물질, 특히 디옥신이나 수은의 제거효과를 향상시킬 수 있다.

또, 소각로 배기가스에 함유되는 유해성 물질인, HCl 또는 SOx가 실 (20)의 중류부에서 제거될 수 있기 때문에, 실 (20)의 하류부의 부식을 감소시킬 수 있다.

이 때에는, 소정의 수(예를 들어, 3)의 분말 취입구가 도 7에 보인 바와 같이, θ각 5 내지 45°로 실 (20)의 중류부의 중심 O의 방향으로 배열되는 것이 바람직하다.

아러한 배열에 의해, 소각로 배기가스와 유해성 물질 제거 분말의 접촉과 혼합이 양호하게 행해지므로, 소각로 배기가스에 함유되는 유해성 가스의 제거효과를 향상시킬 수 있다.

분말 취입구 (40)의 수는 특히 한정되지 않으며, 상기 설명의 목적을 달성하기 위하여 적절한 변화가 가능하다.

본 발명에 사용되는 유해성 물질 제거 분말은 소석회, 활성탄이나 복귀 먼지, 또는 그의 조합의 어떤 것도 바람직하다.

그런 물질은 소각로 배기가스에 함유되는 유해성 물질, 또는 그의 종류에 따라 적당히 선택되어 조정된다. 특히, 소각로 배기가스에 함유되는 HCl 또는 SOx의 발생량이 많으면, 많은 양의 유해성 물질 제거 분말(소석회분)이 소요된다. 그러므로, 사용되는 유해성 물질 제거 분말의 양은 비반응 소석회나 또는 비반응 활성탄을 내포하는 복귀 먼지를 유효하게 이용함에 의하여 감소시킬 수 있다.

도 5와 도 6은 본 발명에 사용되는 분무냉각실의 한층 더 다른 하나의 예를 보이는 단면 개략도를 각각 보이고 있다. 그 예들은 단지 이류체 노즐 형, 이중 파이프 구조 분무 노즐 형, 또는 유사한 노즐 형 수분사기가 회전 디스크 형 수분사기 대신에 사용되고, 또 실의 상측부가 원추형으로 형성돼 있다는 점에서, 도 4에 보인 예와는 다르다.

이류체 노즐 형 또는 이중 파이프 구조 노즐 형 수분사기 (23)이 사용되는 경우, 물의 분무각은 회전 디스크 형의 것에 비해 그리 크지 않다. 따라서, 배기가스와 물 간의 유효한 접촉과 혼합을 성취하는 점에서, 실의 상측부를 원추형으로 형성하는 것이 바람직하다.

상기의 분무기에 있어서 처럼, 보내지는 액체의 양이 감소하는 때 액체 방울의 사이즈가 감소하는 특성이 있는 분무장치를 사용하는 것이 더 바람직하다. 그 결과, 흡입가스 온도의 변동에 대해 신속하고 균일한 냉각이 행해질 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 연소로 배기가스 처리 장치가 연합돼 있는 소각로 설비의 일례를 보이는 설명도이다.

도 8에 보인 장치에 있어서는, 쓰레기 덤프 핏 (1), 소각로 (2), 이차 연소로 (3), 및 폐열 보일러 (4)가 도 11의 구성과 같다.

폐열 보일러 (4)로 열회수가 행해지고, 약간 강하된 온도의 배기가스(고온 가스)는 다음, 분무냉각실 (12)에 도입되어, 배기가스는 소정의 온도에 급격히 냉각된다. 냉각 배기가스는 배기덕트 (13)을 통하여 분무냉각실 (12)로부터 배출된다. 배기덕트 (13)의 과정에는, 소석회 분말 저장탱크(14)로부터 소석회 분말이 취입되어 배기가스에 함유된 SOx 및 HCl과 반응하게 되어, 그 물질들이 제거된다. 취입되는 소석회 분말의 양은 바람직하게 배기가스에 함유되는 SOx나 HCl의 2 내지 4 배 상당량이다.

활성탄 저장탱크 (16)으로부터 배기덕트 (13) 내에 활성탄이 공급되어, 배기가스에 함유되는, 수은 또는 디옥신 따위의 중금속을 더 제거한다. 공급되는 활성탄의 양은, 비록 먼지농도, 소석회량, 순환 먼지량 등에 달려있는 것이기는 하나, 바람직하게 0.05 내지 0.30 g/Nm³의 범위이다. 분말과 작용하여 분말에 흡착된 SOx, HCl, 중금속 및 디옥신이 그에 첨가된 배기가스는 배그 필터 (8)로 보내지며, 거기서 고체 가스 분리가 행해지어, 배기가스에 남아 있는 매진, HCl, SOx, 중금속 및 디옥신 등이 제거된다. 배그 필터 (8)에 의해 분리되는 일부의 먼지는 배기덕트 (13)으로 순환시킬 수 있다. 또, 소각로 설비의 배설계획에 따라서는, 분무냉각실은 수평형, 전도형 또는 경사형 따위 자유로이 배설할 수 있다.

배그 필터 (8)을 통과한 배기가스는 흡출 송풍기 (9)로 흡출되어, 굴뚝 (10)으로 해서 대기중에 배출된다.

도 9는 본 발명에 따른 소각로 배기가스 처리장치가 연합돼 있는 소각로 설비의 또 하나의 예를 보이는 설명도이다.

폐열 보일러 (4)로 열회수가 행해지고, 약간 강하된 온도의 배기가스(고온 가스)는 다음, 분무냉각실 (12)에 도입되어, 배기가스가 소정의 온도에 급격히 냉각된다. 냉각된 소각로 배기가스는, 소석회분 저장탱크 (14) 및 분무냉각실 (12)의 하류측의 분말 취입구 (40)을 통해 활성탄 저장탱크 (16)으로부터 회전과 함께 도입되는 유해성 물질 제거 분말을 이용하는 유해성 물질(SOx, HCl, 중금속 및 디옥신)의 반응 및 흡착 제거에 또한 넘겨진다. 반응하여 유해성 물질을 흡착한 일부의 유해성 물질 제거 분말은 분무냉각실 (12)로부터 밖으로 배출된다. 처리한 후의 배기가스는, 그에 반응 흡착되는 유해성 물질을 가진 대부분의 유해성 물질 제거 분말을 동반하여, 배기덕트 (13)을 통해 분무냉각실 (12)로부터 배출된다.

소석회 분말은 소각로 배기가스에 함유된 SOx 및 HCl과 반응함으로써 그 물질을 제거한다. 취입되는 소석회 분말의 양은 바람직하게, 배기가스에 함유되는 SOx 및 HCl의 2 내지 4배 상당량이다. 또한, 활성탄은 소각로 배기가스에 함유하는, 수은, 및 디옥신 따위의 중금속을 포함하는 유해성 물질을 흡착하여 그 것을 제거한다. 비록 먼지농도 또는 소석회량에 따라 변하는 것이기는 하지만, 공급되는 활성탄의 양은 바람직하게 0.05 내지 0.30 g/Nm³이다.

SOx, HCl, 중금속 및 디옥신 따위의 그에 반응 흡착된 유해성 물질을 가진 대부분의 유해성 물질 제거 분말을 동반하는 배기가스는 다음, 집진기인 배그 필터 (8)로 보내지며, 거기서 고체 가스 분리가 행해져, 배기가스에 남아 있는, 매진과, 그리고 SOx, HCl, 중금속 및 디옥신 따위의 유해성 물질이 제거된다.

폐열 보일러 (4)로 열회수가 행해지고, 약간 강하된 온도의 소각로 배기가스(고온 가스)는 다음, 분무냉각실 (12)에 도입되어, 거기서 배기가스가 소정의 온도에 급격히 냉각된다. 냉각된 소각로 배기가스는, 분무냉각실 (12)의 중류측의 분말 취입구 (40)을 통해 회전과 함께 도입되는 복귀 먼지에 의해 고농도를 가진, 유해성 물질(SOx, HCl, 중금속 및 디옥신)의 제거에 또한 넘겨짐으로써, 약 40 내지 90%의 유해성 물질이 분리되어 회복된다. 반응 흡착된 유해성 물질을 가진 대부분의 유해물질 제거 분말은 분무냉각실 (12)로부터 배출된다. 처리후의 배기가스는, 반응 흡착된 유해성 물질을 가진 일부의 유해성 물질 제거 분말을 동반하며, 배기덕트 (13)을 통해 분무냉각실로부터 배출된다. 배기덕트 (13)의 과정에는, 신선한 소석회가 소석회 저장탱크(14)로부터 불어 넣어져 소각로 배기가스에 함유되는 SOx 및 HCl과 반응하게 됨으로써, 그들 물질을 제거한다. 취입되는 소석회의 양은 바람직하게, 배기가스에 함유되는 SOx 및 HCl의 1.2 내지 3 배 상당량이다.

활성탄 저장탱크 (16)으로부터 신선한 활성탄이 배기 파이프 (13)에 공급되어, 거기서, 배기가스에 함유되는 유해성 물질인, 수은, 및 디옥신 따위의 중금속이 흡착되어 제거된다. 공급되는 활성탄의 양은, 비록 먼지농도, 소석회량, 순환 먼지량 등에 따라 변하기는 하나, 바람직하게 0.05 내지 0.30 g/Nm³이다.

SOx, HCl, 중금속 및 디옥신 따위의, 반응 흡착된 유해성 물질을 가진 유해성 물질 제거 분말을 동반하는, 배기가스는 다음, 집진기인 배그 필터 (8)에 보내져, 거기서 고체 가스 분리가 행해지며, 배기가스에 남아 있는, HCl, SOx, 중금속 및 디옥신 따위의, 매진과 유해성 물질이 제거된다.

이 예에 있어서는, 배그 필터 (8)에 의해 분리된 먼지가 비반응 소석회 또는 비반응 활성탄을 함유하기 때문에, 일부의 먼지는 복귀 덕트 (19)로 복귀되어, 분무냉각실 (12)의 중류측의 분말 취입구 (40)으로부터 회전과 함께 도입하는, 유해성 물질 제거 분말로서 이용된다. 따라서, 이 예에 있어서는, 소각로 배기가스에 있어서의 고농도 유해성 물질이, 비반응 소석화나 비반응 활성탄을 함유하는 복귀 먼지를 이용하여, 분무냉각실 (12) 내측에서 일차로 제거된다. 그러므로, 배기덕트 (13) 내에 도입되는 신선한 소석회와 활성탄의 양을, 제거효과를 감소시킴이 없이 감소시킬 수 있다.

또, 유해성 물질 제거 분말을 함유하는 먼지의 배출량은, 비반응 소석회와 비반응 활성탄을 함유하는 복귀 덕트를 유효하게 활용함에 의해 감소시킬 수 있다.

아울러, 소석회와 HCl의 반응생성물이며, 배그 필터의 필터를 방해하며 복귀 덕트 (19)의 폐쇄과정인 용해 CaCl₂를, 분무냉각실 (12) 내측에서 제거할 수 있으며, 이는 장치의 안전가동을 가능하게 한다.

본 발명을 아래의 실시예를 참조하여 더 상세히 설명하지만, 본 발명이 그에 한정되지 않음은 물론이다.

표 1에 보인 바와 같은 치수와 성능을 각각 가진, 이중 파이프 구조 분무 노즐, 이류체 노즐, 고압 노블 및 회전 디스크 형의 수분사기가 각각 사용되는, 분무냉각실을 이용하여, 배기가스의 냉각을 안출하였다.

	이중 파이프구조의분무 노즐	이류체 노즐	고압 노즐	회전디스크형
장치의직경 (mψ)	4.5	5.5	6.0	8.5
직 팽창부의높이 (m)	20	15	20	10
평균 체류시간 (초)	9	10	15	16
노즐 수	12	96	12	1
최대 수압(kg/cm²)	30	5	200	2
평균 입경(μm)	70	65	150	80
노즐 당유량 (l/h)	1400	180	1400	17000
분무각 (도)	25	5	90	180
공급 공기압 (mAq)	4	30	-	-

[배기가스]

흡입 가스의 유량: 120,000 kg/hr

흡입 가스의 온도: 500℃

흡입 가스 속도: 25 m/초

흡입 가스의 회전속도: 3 rad/초

디옥신의 농도; 1.0 ng/Nm³

먼지 농도: 6 ng/Nm³

[분무 액]

수량: 약 17 톤/시간

위에 보인 각종 분무냉각실을 이용하여 배기가스를 냉각하였다.

이중 파이프 구조의 분무 노즐의 경우에 있어서는, 배기가스의 온도를 130℃에 감소시킬 수 있고, 250℃와 350℃ 사이의 범위를 1 초 내에 냉갈할 수 있다. 그 결과, 배기가스의 디옥신의 농도는 단지 1.0 ng(TEQ)/Nm³로부터 1.3 ng(TEQ)/Nm³까지 증대하며, 따라서 디옥신 재발생의 억제가 가능하게 된다. 또, 소석회분, 활성탄 등을 첨가한 후 배그 필터로 집진 정화된 배기가스의 디옥신의 농도를 0.1 ng(TEQ)/Nm³이하에 줄일 수 있다.

또 한편으로는, 이원 노즐, 고압 노즐 및 회전 디스크 형의 수분사기를 사용하여도, 배기가스의 온도를 150℃로 저감할 수 있어, 배기가스의 디옥신의 농도는 단지 1.0 ng(TEQ)/Nm³로부터 2.0 ng(TEQ)/Nm³까지 증대한다. 이렇게, 디옥신의 재발생을 억제할 수 있기 때문에, 소석회분, 활성탄 등을 첨가한 후 배그 필터로 집진 정화된 배기가스의 디옥신의 농도를 0.1 ng(TEQ)/Nm³이하에 줄일 수 있다. 그러나, 이원 노즐을 사용하는 경우에 있어서는, 실의 균일한 냉각이 어려워, 다수의 노즐이 소요되었다. 또, 압축공기(압력 2 kg/cm²)가 필요하여, 이중 파이프 구조에 비해 동력비가 높았다. 고압 노즐을 사용하는 경우에 있어서는, 작동의 개시와 정지에 있어서의 무화가 어렵고, 게다가, 고압배관 및 결로로 인한 부식을 정비하기가 어렵다. 결과적으로, 효과적인 냉각을 행할 수 없다. 또, 회전 디스크 형을 사용하는 경우에 있어서는, 보수가 권위있는 기술자에 의해 이루어져야 하고, 고온에 대해 기계에 많은 안전장치가 필요하고, 비상정지시 또는 회전기의 고장시의 대응조치가 아려우며, 배관을 자유로이 성취할 수 없다는 문제점이 있다.

이와 반대로, 이중 파이프 구조의 냉각액 분무 노즐을 사용하는 경우에 있어서는, 개시와 정지에 불구하고 안정된 작동이 가능하며, 실에 있어서의 균일 냉각이 뛰어나다. 또, 운전비용이 저렴하며, 보수가 용이하다.

(실시예 1 내지 2 및 비교예 1)

도 9에 보인 바의 본 발명에 따른 소각로 배기가스 처리장치와 도 11에 보인 바의 종래의 처리장치를 이용하여, 보통의 쓰레기 소각로에서 표 2에 보인 바의 HCl과 디옥신의 농도의 배기가스를 처리하였다. 배기가스량 등의 상태 및 획득결과를 표 2에 보인다.

	비교예 1	실시예 1	실시예 2
배기가스의 양 (kg/hr)분무냉각실흡입가스 온도 (℃)배기가스의 HCl 농도(mg/Nm³)배기가스의디옥신 농도 (ng-TEQ/Nm³)도입 활성탄의 양(mg/kg(가스))도입 소석회의 상당량활성탄과 소석회의 취입위치	120,0003001000101002.5출구 덕트	120,0003001000101002.5분무냉각실내	120,000450100021002.5분무냉각실내
배그 필터 흡입구의 배기가스온도 (℃)배그 필터 배출구의 배기가스의HCl 농도 (mg/Nm³)배그 필터 배출구의 디옥신의농도 (ng-TEQ/Nm³)디옥신의 제거효과 (%)	1501000.595	140700.2597.5	140700.0597

표 2로 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1에 있어서는 분무냉각실의 구조와 가스 취입이 종래의 것과는 달라진 적절한 것이었다. 그 결과 배기가스 온도가 140℃로 감소될 수 있었다. 또, 소석회와 활성탄의 취입위치를 변경함에 의하여, HCl 농도와 디옥신 농도가 종래의 장치에 비해 감소될 수 있었다.

또한, 실시예 2에 있어서는, 본무냉각실의 배기가스 흡입구의 고온을 감소시킴에 의해서, 디옥신 재발생 지대를 통과하는 배기가스가 단시간 내에 통과되었다. 그 결과, 디옥신 농도를 지침치보다 낮게 더 감소시킬 수 있다.

(실시예 3 내지 5 및 비교예 2)

도 10에 보인 바와 같은 본 발명의 소각로 배기가스 처리장치와 도 11에 보인 바와 같은 종래의 처리장치를 이용하여, 표 3에 보인 바와 같은 HCl 및 디옥신 농도의 배기가스를 처리하였다. 배기가스는 산업폐기물 소각로에서 배출되는 많은 플라스틱(염화비닐 등)을 함유하였다. 배기가스 양 따위의 상태, 및 획득결과를 표 3에 보인다.

	비교예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5
배기가스의 양 (kg/hr)분무냉각실흡입가스 온도 (℃)배기가스의 HCl 농도(mg/Nm³)배기가스의디옥신 농도 (ng-TEQ/Nm³)도입 활성탄의 양(mg/kg(가스))도입 소석회의 상당량활성탄과 소석회의 취입위치복귀 먼지의 취입위치	50,0002703,000101002.5출구덕트없음	50,0002703,000101002.5출구덕트분무냉각실 내	50,0004503,00021002.5출구덕트분무냉각실 내	50,0004503,0002802.0출구덕트분무냉각실 내
배그 필터 흡입구의 배기가스의온도 (℃)배그 필터 배출구의 배기가스의HCl 농도 (mg/Nm³)HCl의 제거효과 (%)배그 필터 배출구의 디옥신의농도 (ng-TEQ/Nm³)디옥신의 제거효과 (%)	150300900.595	14020093.30.397	14020093.30.0697	140300900.195

표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 3은 배그 필터에 수집된 양의 반량을 복귀 머지로서 분무냉각실에 취입하여, 유해성 가스의 제거효과가 증대될 수 있었던 예이다. 실시예 4에 있어서는, 배기가스 흡입 온도를 상승시킴에 의하여 디옥신 출구농도가 감소될 수 있었다. 또, 실시예 5에 있어서는, 지침치를 유지하면서 소석회와 활성탄의 소비량을 감소할 수 있었다. 또, 최종 폐기물 양을 감소시킬 수 있었으며, 이익률을 향상시킬 수 있었다.

본 발명의 처리방법과 장치로 염화수소 가스, 산화황 가스, 그리고 디옥신이나 수은 따위의 유해성 물질을, 소각로 배기가스와의 충분히 확실한 접촉 체재 시간에 의해 고능률로 제거하고, 먼지를 건조된 상태로 회수할 수 있으며, 유해성 물질 제거 분말의 흡착 및 흡착성능의 저하없이 고온 소각로 배기가스를 또한 신속히 냉각할 수 있다.

또, 배기가스로부터의 폐열 회수를 디옥신 발생을 억제할 수 있는 범위에 한정하고, 또, 특히, 1초 이하의 짧은 기간에 300℃ 부근을 통과하는 온도강하 속도로 고온 배기가스를 또한 신속히 냉각함에 의해, 배출되는 디옥신의 농도를 더 감소시키게 하여, 디옥신의 발생량을 감소시킬 수가 있다.

Claims

폐기물 소각로로부터 후단계에 배출되는 고온 배기가스의 정화처리를 위한 소각로 배기가스의 냉각방법으로서, 소각로 배기가스를 그 소각로 배기가스에 회전 흐름을 부여하면서 상류측에 가스 분배실이 있는 분무냉각실에 도입하고 소각로 배기가스의 온도를 소정의 온도 이하에 신속히 냉각하게 소각로 배기가스를 분무냉각실에 분무되는 냉각액과 혼합하여, 소각로 배기가스에 함유되는 먼지를 바람직한 상태로 분리하는 것으로 이루어지는 냉각방법.
제 1 항에 있어서,

가스 분배실로부터의 가스속도가 10 내지 50 m/초이며, 가스의 회전속도가 1 내지 3 rad/sec인 소각로 배기가스의 냉각방법.
제 1 항에 있어서,

흡입온도 250 내지 950℃의 가스를 배출온도 70 내지 250℃에 급격히 냉각하는 소각로 배기가스의 냉각방법.
제 1 항에 있어서,

냉각액이 평균 경 20 내지 180 μm의 물방울 상태로 분무되고, 또 분무각이 5 내지 180°인 소각로 배기가스의 냉각방법.
폐기물 소각로로부터 후단계에 배출되는 고온 배기가스를 정화처리하기 위한 소각로 배기가스의 냉각장치로서,

도립 원추형의 거의 원통형으로 형성된 하단부를 가진 실과;

실의 상류측에 배설된, 가스 분배실;

실의 중앙 사측부에 배설된, 냉각액 분무수단;

실의 하단부에 배설된, 먼지 배출구; 및

실에 배설된 배기덕트,

로 이루어지는 냉각장치.
제 5 항에 있어서,

가스 분배실을 구성하는 벽부의 일부가 재킷 구조인, 소각로 배기가스의 냉각장치.
제 5 항에 있어서,

냉각액 분무수단이 회전 디스크 형 액체분사기인, 소각로 배기가스의 냉각장치.
폐기물 소각로로부터 후단계에 배출되는 고온 배기가스를 정화처리하기 위한 소각로 배기가스의 냉각장치로서,

도립 원추형의 거의 원통형으로 형성된 하단부를 가진 실과;

실의 상류측에 배설된, 가스 분배실;

실의 중앙 상측부에 배설되어, 내측을 냉각액이 통하고 주변을 가압 공기가 통하는, 이중 파이프 구조의 냉각액 분무 노즐,

로 이루어지는 냉각장치.
제 8 항에 있어서,

냉각액 분무 노즐은, 냉각액이 이중 파이프 구조의 내측에 유량 0.1 내지 100 kg/min의 용출을 회전과 함께 가지며, 가압 공기가 주변에 압력 5 내지 40 kPa의 용출을 회전과 함께 가지는 방식으로 냉각액 분무를 행하는 소각로 배기가스의 냉각장치.
폐기물 소각로로부터 배출되는 고온 배기가스를 냉각하고 냉각된 배기가스에 유해성 물질 제거 분말을 첨가하여 집진함으로써 배기가스를 정화함에 의하여 소각로 배기가스를 처리하는 방법으로서,

소각로 배기가스를, 그 소각로 배기가스에 회전흐름을 부여하면서 상류측에 가스 분배실이 있는 분무냉각실에 도입하고;

소각로 배기가스를 분무냉각실에 분무되는 냉각액과 혼합함으로써, 소각로 배기가스를 소정의 온도 이하에 급격히 냉각하여;

유해성 물질 제거 분말을 소각로 배기가스와 접촉 혼합하게 분무냉각실의 중류측으로부터 취입함으로써, 소각로 배기가스에 함유된 유해성 물질을 유해성 물질 제거 분말에 반응 흡착시키며; 또

반응 흡착된 유해성 물질을 가진 유해성 물질 제거 분말을 분무냉각실의 후류측에 배설된 집진기에서 먼지와 함께 분리하는,

것으로 이루어지는 처리방법.
제 10 항에 있어서,

유해성 물질 제거 분말이, 가압 공기로 운반되고 분무냉각실의 중류측의 측벽에 배설된 분말 취입구로부터 분무냉각실의 중심방향에 회전과 함께 도입되는, 소각로 배기가스의 처리방법.
제 10 항에 있어서,

250 내지 450℃의 흡입온도를 가진 가스를 70 내지 200℃의 배출온도에 급격히 냉각하는, 소각로 배기가스의 처리방법.
제 10 항에 있어서,

써버린 비반응 소석회와 비반응 활성탄이 분무냉각실에 취입되는 유해성 물질 제거 분말로서 사용하며, 신선한 유해성 물질 제거 분말을 분무냉각실의 후류측에 사용하는 소각로 배기가스의 처리방법.
제 10 항에 있어서,

유해성 물질 제거 분말이 소석회, 활성탄, 복귀 먼지, 및 그들의 조합 중의 어느 것인, 소각로 배기가스의 처리방법.
폐기물 소각로로부터 후단계에 배출되는 고온 배기가스를 냉각하고 그 배기가스에 유해성 물질 제거 분말을 첨가하여 집진함에 의하여 정화하는 소각로 배기가스 처리장치로서,

도립 원추형의 거의 원통형으로 형성된 하단부를 가진 실과;

실의 상류측에 배설된 가스 분배실;

실의 중앙 사측부에 배설된, 냉각액 분무수단;

실의 중류측에 배설된, 유해성 물질 제거 분말의 취입구;

실의 하단부에 배설된, 먼지 배출구;

실에배설된 배기 파이프; 및

실의 후류측에 배설된 집진기,

로 이루어지는 처리장치.
제 15 항에 있어서,

유해성 물질 제거 분말의 취입구가, 유해성 물질 제거 분말을 5 내지 45°의 각도로 실의 중심방향에 취입되게 배설돼 있는 소각로 배기가스 처리장치.
제 15 항에 있어서,

냉각액 분무수단이 회전 디스크 형, 이류체 노즐 형 및, 이중 파이프 구조의 분무 노즐 형 중의 어느 것인 소각로 배기가스 처리장치.
제 15 항에 있어서,

가스 분배실을 구성하는 벽측의 일부가 재킷 구조인 소각로 배기가스 처리장치.