KR20000023542A

KR20000023542A - 쓰레기 고형연료의 제조방법 및 제조설비

Info

Publication number: KR20000023542A
Application number: KR1019990041906A
Authority: KR
Inventors: 야마구치야스유키; 아이하라쓰네오; 스미마사유키; 요시다데츠오
Original assignee: 에모토 간지; 가와사키 세이테츠 가부시키가이샤
Priority date: 1998-09-30
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2000-04-25
Also published as: JP2000104082A; CN1249332A; CN1102645C

Abstract

본 발명은 쓰레기 고형연료의 제조시에 연료를 삭감시킴과 동시에, 다이옥신류의 생성을 억제할 수가 있는 제조방법 및 제조설비에 관한 것이다.

쓰레기를 파쇄하고, 건조시킨 후에 성형, 혹은 성형시킨 후에 건조시켜 쓰레기의 성형물을 제조하고, 그 쓰레기의 성형물을 건류(乾溜)·탄화(炭化)하는 쓰레기 고형연료의 제조방법에 있어서, 상기 건류·탄화공정에서 발생하는 건류가스를 1000℃이상의 연소온도로 연소시켜서 얻어진 연소가스 및 그 연소가스와의 열교환으로 발생한 증기, 또는 열풍에 의하여 파쇄한 쓰레기, 또는 파쇄한 쓰레기의 성형물의 건조를 행하는 것을 특징으로 한다.

Description

쓰레기 고형연료의 제조방법 및 제조설비 {MANUFACTURING METHOD AND THE APPARATUS OF TRASH SOLID FUEL}

본 발명은 쓰레기 고형연료의 제조방법 및 제조설비에 관한 것이다.

특히, 쓰레기 고형연료의 제조시에 연료를 삭감시킴과 동시에, 다이옥신류의 생성을 억제할 수 있는 제조방법 및 제조설비에 관한 것이다.

근년에 들어서, 쓰레기 처리문제가 사회적관심을 집중시키고 있다.

즉, 쓰레기 소각처리시설의 건설에 있어서, 그 입지문제 때문에 가연쓰레기를 선별하고 파쇄, 건조, 성형하여, 쓰레기를 적극적으로 연료로서 이용하는 환경보존형 쓰레기 고형연료화 기술의 개발이 추진되고 있다.

쓰레기 고형연료(RDF; Refuse Derived Fuel 또는 WDF; Waste Derived Fuel)는 도시쓰레기, 생활쓰레기, 산업폐기물 및 일반폐기물 가운데에서 선별한 가연물을 파쇄 또는 분쇄, 건조, 성형, 필요에 따라서 건조시켜 제조한 고체연료이며, 일반적으로 4200∼4500kcal/kg의 발열량을 갖는다.

쓰레기 고형연료는 스토커식 소각로나 유동상식 소각로에서 연소시키고, 폐열보일러에서 열 회수하므로써 유효하게 이용되어 왔다.

도 3에, 종래의 쓰레기 고형연료화 설비의 흐름도를 나타낸다.

쓰레기의 고형연료화 설비에는 도시쓰레기, 생활쓰레기, 산업폐기물 및 일반폐기물등이 반입된다.

일반적으로, 이들 쓰레기는 파쇄된 후, 통상;50∼60wt%가 있는 수분이 10wt%이하가 될때까지 열풍으로 건조된다.

이 건조시키는 열원은 통상, 등유나 중유가 사용되며 연료 원단위는 쓰레기 1톤당 약 70리터 정도이다.

열풍으로 건조된 쓰레기는 선별공정에서, 금속류, 유리, 도자기류가 제거된 후, 성형공정에서 성형되어, 예를 들어, 외형이 크레용형의 고형연료(:RDF,WDF)가 제조된다.

이와 같이, 종래의 쓰레기 고형연료화 설비에 있어서는 쓰레기의 건조에 필요한 등유, 중유의 소비량은 쓰레기 1톤당 약 70리터에 달하고, 다량의 에너지를 필요로 하고 있다.

한편, 쓰레기 고형연료는 약 4200kcal/kg의 발열량(저발열량)을 가지고 있다.

따라서, 쓰레기의 고형연료화 설비에 있어서는 제품인 쓰레기 고형연료의 일부를 연소시켜, 거기서 얻어지는 열풍으로 쓰레기를 건조시키는 것을 생각할 수가 있다.

그러나, 스토커(급탄기)식 연소로나 유동상식 연소로에서 쓰레기 고형연료를 연소시키는 경우, 연소과정에서 다이옥신류가 생성되기 때문에, 이들이 대기 중에 분산하는 것을 억제하기 위해 필요한 배연처리장치가 대형화되어야 하므로, 경제적이지 못하다.

본 발명은 이와 같은 종래기술의 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.

즉, 쓰레기 고형연료 제조시의 연료를 삭감함과 동시에, 다이옥신류의 생성을 억제할 수가 있는 쓰레기 고형연료의 제조방법 및 제조설비를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 쓰레기 고형연료의 제조설비의 한 예를 나타내는 공정도(A부) 및 부분 세로단면도.

도 2는 본 발명의 쓰레기 고형연료의 제조설비의 한 예를 나타내는 공정도(A부) 및 부분 세로단면도.

도 3은 종래의 쓰레기 고형연료화 설비를 나타내는 흐름도.

도 4는 건류가스의 고온연소로 얻어지는 증기에 의한 쓰레기 건조시의 물질수지(物質收支)를 나타내는 설명도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1, 6 파쇄기 2 건조기

3 성형기 4 쓰레기 파대(破袋), 이물선별기

5A, 5B 자석선별기 7 분쇄한 석탄의 첨가장치

10 건류·탄화로(炭化爐) 11 건류가스 연소장치

12 보일러 12a, 12b 수관군(水管群)

13A, 13B 열 교환수단 14 쓰레기성형물의 저류호퍼

15 성형물의 정량공급장치 16 쓰레기고형연료의 저류호퍼

17 버너(; 애프터 버너) 18 연소용 공기 팬

19 연소용 공기공급배관 20 건조기에로의 증기공급배관

21 연소가스 급랭장치 22 패키지 보일러

23 순산소, 산소부화 공기공급장치

24 굴뚝 25 쓰레기 고형연료의 수송차

30 건조기로의 연소가스 공급배관

CV 유량 조절밸브 f₁쓰레기의 반송방향

f₂쓰레기성형물의 반송방향 f₃쓰레기 고형연료의 배출방향

본 발명은 쓰레기를 파쇄하고, 건조시킨 후에 성형, 혹은 성형시킨 후에 건조시켜 쓰레기의 성형물을 제조하고, 그 쓰레기의 성형물을 건류(乾溜)·탄화(炭化)하는 쓰레기 고형연료의 제조방법에 있어서, 상기 건류·탄화공정에서 발생하는 건류가스를 1000℃이상의 연소온도로 연소시켜서, 얻어진 연소가스 및 그 연소가스와의 열교환으로 발생한 증기 또는 열풍에 의하여 파쇄한 쓰레기 혹은 파쇄한 쓰레기의 성형물의 건조를 행하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 고형연료의 제조방법이다.

또한, 본원에서는 이후, 「쓰레기 성형물」이라는 것은 쓰레기를 파쇄하고 건조시킨 후에 성형하여 얻어지는 것, 또는 쓰레기를 파쇄하고 성형시킨 후에 건조시켜 얻어진 것을 가리킨다.

또한, 파쇄쓰레기, 혹은 파쇄쓰레기의 건조물에 석탄을 첨가하여 성형하는 것, 그리고 첨가하는 석탄은 분쇄된 것이 바람직하다.

또, 파쇄기, 건조기, 성형기, 건류·탄화로, 건류·탄화로에서 발생한 건류가스의 연소장치 및 그 연소장치에서 발생한 연소가스의 열 회수용 보일러 또는 열교환기로 이루어지는 쓰레기 고형연료의 제조설비에 있어서, 상기 보일러에서 발생한 증기, 또는 상기 열교환기에 의해서 얻어진 열풍과 파쇄쓰레기, 혹은 파쇄쓰레기의 성형물과의 열교환수단을 상기 건조기내에 구비하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 고형연료의 제조설비이다.

(실시예)

이하에, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명자들은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 예의 검토를 거듭한 결과, 다음과 같은 지견 (1)∼(3)을 발견하여 본 발명에 이르렀다.

(1) 쓰레기 성형물의 건류, 탄화에 의한 쓰레기 고형연료의 제조;

쓰레기의 성형물을 건류하면, 탄소를 주성분으로 하는 탄화물과, 건류가스가 발생한다.

탄화물의 발열량(저위발열량)은 약 4000kcal/kg이며, 충분히 각종 연료로서 이용할 수 있다.

또, 건류가스는 발생가스량 1Nm³당 약 3400kcal의 발열량(저위발열량)을 가지고 있기 때문에, 쓰레기의 건조열원 및 그 밖의 연료로서 이용이 가능하다.

(2) 쓰레기 성형물의 건류, 탄화시에 생성되는 건류가스의 고온연소에 의한 다이옥신류의 생성억제 ;

쓰레기 성형물의 건류, 탄화시에 생성되는 건류가스를 1000℃이상의 연소온도로 연소시키므로써 다이옥신류를 완전히 분해할 수가 있다.

(3) 건류가스의 고온연소로 얻어진 연소열에 의한 쓰레기의 건조 ;

(3-1) 증기에 의한 쓰레기의 건조 ;

상기 건류가스의 고온연소로 얻어지는 연소열을 배열보일러에 의해 증기로서 열 회수하여 얻어진 증기에 의해서 쓰레기를 건조시킨다.

즉, 건류가스를 1000℃이상의 연소온도로 연소시켜 배열보일러에 의해서, 예를 들어, 5∼7kg/cm²정도의 저압증기로서 열 회수하여 얻어진 증기에 의하여 쓰레기를 건조시킨다.

본 발명에 의하면 상기의 건류가스를 1000℃이상의 고온에서 연소시키므로써 연소장치에 있어서의 다이옥신류의 분해가 가능해진다.

이와 함께, 보일러에서 간접적으로 열 회수하여 얻어진 증기를 쓰레기의 건조에 사용하므로써 건조장치계통에 있어서도 다이옥신류의 생성이 억제된다.

도 4에 건류가스의 고온연소로 얻어지는 증기에 의한 쓰레기 건조시의 물질수지를 나타낸다.

회수되는 증기량은 쓰레기의 성형물 1kg당 1.7kg이다.

또, 쓰레기의 성형물 1kg에 대응하는 쓰레기의 양이 2kg인 경우, 필요한 증기량은 1.2kg이며, 0.5kg의 증기가 잉여증기로 된다.

이 잉여증기는 공장의 급탕이나 냉난방에 사용이 가능하다.

또한, 본 발명에 있어서는 다이옥신류의 재합성을 방지하기 위하여 1000℃이상의 연소가스로부터 800℃까지 열 회수하여, 열 회수 후의 연소가스를 급속냉각 시키는 것이 바람직하다.

(3-2) 열풍에 의한 쓰레기의 건조 ;

상기 건류가스의 고온연소로 얻어지는 연소열을 열교환기에 의해서 회수하고, 그 회수열로 얻어지는 열풍으로 쓰레기를 건조시킨다.

또한, 열풍은 N₂등의 불활성가스가 바람직하다.

이 경우에도 다이옥신류의 재합성을 방지하기 위하여 1000℃이상의 연소가스로부터 800℃까지 열 회수하여, 열 회수 후의 연소가스를 급속냉각시키는 것이 바람직하다.

(3-3) 연소가스와 쓰레기와의 간접 열 교환에 의한 쓰레기 건조 ;

건류가스의 고온연소에서 발생한 연소가스를 열 교환기를 통해서, 쓰레기와 간접 열 교환을 시켜 쓰레기를 건조시킨다.

이 경우, 쓰레기는 N₂등의 불활성가스의 분위기하에 유지하는 것이 바람직하다.

또, 이 경우에도 다이옥신류의 재합성을 방지하기 위하여 1000℃이상의 연소가스로부터 800℃까지 열 회수하여, 열 회수 후의 연소가스를 급속냉각시키는 것이 바람직하다.

다음, 도 1에 본 발명의 쓰레기 고형연료의 제조설비의 한 예를 도시한다.

또한, 도 1에 있어서, 쓰레기 성형물의 제조설비(A부)는 공정도로 나타낸다.

또, 도 1에 있어서, 쓰레기 성형물의 건류·탄화, 열 회수설비는 부분 세로단면도에 의해서 도시하였다.

도 1에 있어서, 1, 6은 파쇄기, 2는 건조기, 3은 성형기, 4는 쓰레기의 파대(破袋)와 이물선별, 5A, 5B는 자석선별기, 7은 분쇄한 석탄의 첨가장치, 10은 건류·탄화로, 11은 건류가스의 연소장치, 12는 보일러, 12a, 12b는 수관군, 13A, 13B는 열 교환수단, 14는 쓰레기 성형물 저류 호퍼, 15는 스크류 피더 등 성형물의 정량 공급장치, 16은 쓰레기 고형연료의 저류호퍼, 17은 버너(; 애프터버너), 18은 연소용 공기팬, 19는 연소용 공기공급배관, 19a는 연소용 공기공급헤더, 20은 건조기(2)에로의 증기공급배관, 21은 연소가스 급랭장치, 22는 패키지보일러, 23은 순산소(純酸素), 산소부화공기(酸素富化空氣) 공급관, 24는 굴뚝, 25는 쓰레기 고형연료의 수송차, 30은 건조기(2)로의 연소가스 공급배관, CV는 유량조절밸브를 나타낸다.

화살표 f₁은 쓰레기의 반송방향, 화살표 f₂는 쓰레기 성형물의 반송방향, 화살표 f₃은 쓰레기 고형연료의 배출방향을 나타낸다.

또한, 보일러대신에 열 교환기를 이용할 수도 있다.

이 경우는 증기대신에 열풍이 얻어져서 쓰레기를 건조시킨다.

또, 건류·탄화로(10)으로서는 외열회전 킬른식 가열로를 사용하는 것이 바람직하지만, 형식은 특히 제한되지 않는다.

또, 보일러(12)에서 발생한 증기와 쓰레기 건조기(2)에 있어서의 쓰레기와의 열교환수단(13A)로서는 쓰레기의 산화방지의 측면에서 증기와 쓰레기와의 간접 열 교환기를 설치하는 것이 바람직하지만, 그 수단은 특히 제한되지 않는다.

도 1에 나타내는 쓰레기 고형연료의 제조설비에 있어서는 먼저, 가정의 생활쓰레기등 일반 쓰레기, 산업폐기물, 일반폐기물 및 가전제품이나 자동차부품등을 파쇄하여 얻어진 파쇄쓰레기등의 쓰레기로부터 파대, 이물선별기(4), 자선기(磁選機)(5A)에 의하여 금속류, 유리, 도자기류를 제거한다.

다음에, 얻어진 가연물을 주체로 한 쓰레기를 파쇄기(1)에서 파쇄, 혹은 분쇄하여 보일러(12)로부터의 증기를 열원으로 하여 건조시킨다.

건조 후의 쓰레기를 재차 파쇄, 혹은 분쇄시킨 후, 필요에 따라서 자선기(5B)에 의해서 금속류를 제거하고, 성형기(3)에서 성형하여 쓰레기의 성형물로 한다.

쓰레기 성형물은 쓰레기 성형물 저류 호퍼(14), 쓰레기 성형물의 정량공급장치(15)를 경유하여 건류·탄화로(10)으로 공급된다.

건류·탄화로(10)에 있어서는 쓰레기의 성형물이 건류, 탄화됨과 동시에, 건류가스가 발생한다.

발생한 건류가스는 건류가스의 연소장치(11)에서 완전연소시킨다.

또한, 안전을 고려하여 버너(17)에서 고온의 연소가스를 취입한다.

연소장치(11)에서 발생한 1000℃이상의 고온 연소가스는 보일러(12)에 있어서 증기의 형태로 열 회수된다.

이 증기는 연소가스 급랭장치(21)에 의하여 급랭된 후, 굴뚝으로부터 배기된다.

또한, 보일러(12)출구의 연소가스의 온도를 800℃이상, 연소장치(11) 및 보일러(12)에 있어서의 800℃이상의 온도영역에 있어서의 연소가스의 체류시간을 2초 이상으로 하고, 연소가스를 연소가스 급랭장치(21)에 의해서 급랭시키므로써 다이옥신류의 생성은 확실히 방지할 수 있다.

건류·탄화로(10)에서 건류·탄화되어 제조된 쓰레기 고형연료는 건류·탄화로(10)으로부터 배출되어 쓰레기 고형연료의 호퍼(16)에 저류된다.

한편, 보일러(12)에 있어서 발생한 증기는 증기공급배관(20)에 의해서, 쓰레기 성형물 제조설비(A부)로 공급되어, 열 교환수단(13A)에 의하여 쓰레기 건조용 열원으로서 사용된다.

또한, 쓰레기 성형물 제조설비(A부)가 연속조업이 아니고, 배치식(간헐식)조업인 경우, 조업을 개시할 때에는 증기를 얻을 수 없다.

이 경우, 조업개시할 때의 쓰레기의 건조를 행하기 의하여, 패키지보일러(22)에서의 증기를 사용한다.

패키지보일러(22)는 등유연소, 또는 중유연소 설비이며, 단시간에 증기를 발생시킬 수가 있다.

패키지보일러(22)로부터의 증기로 쓰레기의 건조를 개시하고, 건류·탄화로(10)에서 건류가스가 발생하고, 보일러(11)에서 정상적인 증기발생이 확인된 후, 패키지보일러(22)를 정지한다.

또한, 본 발명에 있어서는 도 1에 도시하는 바와 같이, 건류가스의 고온연소에서 발생한 연소가스를 연소가스 공급배관(30)에 의하여 건조기(2)로 공급하고, 열 교환수단(13B)에 의해 쓰레기와 열교환 하게 하여 쓰레기를 건조시킬 수도 있다.

다음에, 본 발명의 쓰레기 고형연료의 제조설비의 다른 예를 도 2에 도시한다.

도 2에 있어서, 5C, 5D는 자선기(磁選機)를 나타내며, 그 외는 도 1과 동일하다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 있어서는 쓰레기를 파쇄기(1)에서 파쇄, 혹은 분쇄하고, 성형기(3)에서 성형한 후, 건조기(2)에서 건조시켜 얻어진 쓰레기의 성형물을 건류, 탄화시켜 쓰레기 고형연료를 제조하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명에 있어서는 도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 쓰레기 고형연료의 원료의 일부로서 석탄, 바람직하게는 분쇄한 석탄을 첨가하는 것이 바람직하다.

이것은 쓰레기 고형연료의 원료의 일부로 첨가하므로써 얻어지는 쓰레기 고형연료의 탄화물의 발열량을 높이는 것을 가능하게 하기 위한 것이다.

더욱이, 석탄이 첨가된 쓰레기의 성형물이 건류·탄화로에서 건류·탄화될 때에는 첨가한 석탄중의 휘발분에 의해서, 건류가스의 발열량이 증가하여 건류가스의 연소장치(11)에 있어서 더욱 고온의 연소를 달성할 수가 있게 된다.

그 결과, 다이옥신류의 생성을 더욱 용이하게 억제할 수 있다.

또, 석탄은 쓰레기 성형물의 제조설비에 있어서의 성형기, 또는 성형기까지의 공정에서 어느 단계에서 첨가하여도 좋다.

또, 쓰레기 성형물의 제조설비에 있어서의 파쇄기가 석탄을 소정의 입자로 분쇄할 수 있는 방식이면 미분쇄의 석탄을 첨가하는 것도 가능하다.

다시, 본 발명에 있어서, 도 1, 도 2에 도시한 건류가스의 연소장치(11)에 순산소, 산소부화 공기공급배관(23)을 부가설치하는 것이 바람직하다.

이것은 연소용 공기에 순산소 및 또는 산소농도가 21vo1%초과의 산소부화공기를 혼합하기 위한 것이며, 건류가스의 연소장치(11)에 있어서 더욱 고온의 연소를 달성 할 수가 있게 되어 다이옥신류의 생성을 더욱 용이하게 억제할 수 있다.

본 발명에 의하면, 쓰레기 고형연료의 제조시의 연료를 대폭적으로 삭감시킴과 동시에, 다이옥신류의 생성을 억제할 수 있는 쓰레기 고형연료의 제조방법 및 제조설비를 제공할 수 있게 된다.

더욱이, 본 발명에 의하면, 4000kcal/kg이상의 발열량(저위 발열량)을 갖는 쓰레기 고형연료를 얻을 수가 있으며, 공업용 연료, 일반용 연료로서 활용할 수 있다.

Claims

쓰레기를 파쇄하고, 건조시킨 후에 성형, 혹은 성형한 후에 건조시켜 쓰레기 성형물을 제조하고, 그 쓰레기 성형물을 건류(乾溜)·탄화(炭化)시키는 쓰레기 고형연료의 제조방법에 있어서,

상기 건류·탄화공정에서 발생하는 건류가스를 1000℃이상의 연소온도로 연소시켜서 얻어진 연소가스 또는 그 연소가스와의 열교환으로 발생한 증기 또는 열풍에 의하여 파쇄한 쓰레기 혹은 파쇄한 쓰레기 성형물의 건조를 행하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 고형연료의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 파쇄쓰레기 혹은 파쇄쓰레기의 건조물에 석탄을 첨가하여 형성하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 고형연료의 제조방법.
제2항에 있어서,

상기 첨가하는 석탄이 분쇄되어 있는 것을 특징으로 하는 쓰레기 고형연료의 제조방법.
파쇄기, 건조기, 성형기, 건류·탄화로, 건류·탄화로에서 발생한 건류가스의 연소장치 및 그 연소장치에서 발생한 연소가스의 열 회수용 보일러 혹은 열 교환기로 이루어지는 쓰레기 고형연료의 제조설비에 있어서,

상기 보일러에서 발생한 증기와 파쇄쓰레기 혹은 파쇄쓰레기의 성형물과의 열 교환수단을 상기 건조기내에 구비하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 고형연료의 제조설비.