KR20010019395A

KR20010019395A - 고온 플라스마화염을 이용한 소각재 용융처리장치

Info

Publication number: KR20010019395A
Application number: KR1019990035759A
Authority: KR
Inventors: 박재경
Original assignee: 박재경
Priority date: 1999-08-26
Filing date: 1999-08-26
Publication date: 2001-03-15

Abstract

본 발명은 소각로에서 발생한 소각재의 용융처리를 위한 환경관련 장치이다. 소각로에서 발생한 소각재는 일반화염온도보다 고온(2000℃이상)의 처리를 필요한다.

본장치는 소량의 플라스마 가스와 전기만을 사용하여, 이러한 고온을 발생하고 유지 하면서 연속적으로 소각재를 용융처리하기 위한 장치이다.

본장치는 정류회로, 시동회로, 전류조정회로를 포함한 전기장치와 아크화염을 발생시키는 토치부분으로 구성된다.

발명의 효과는 소각로에서 발생하는 소각재를 용융처리 함으로써 매립과 적재로 인한 토양의 오염방지와 공간을 확보하고자함이다.

Description

고온 플라스마화염을 이용한 소각재 용융처리장치{HIGH TEMPERATUR PLASMA FIRE TORCH}

본 발명은 소각로에서 발생한 소각재를 용융처리하기위한 환경관련 장치이다. 현재 국내에서는 소각로에서 발생한 소각재를 매립이나 적재에 의존하고 있으므로 이를 고온의 플라스마 아크화염으로 용융처리하는 것이 본발명의 목적이다.

근래에 선진국중 극히 일부에서만 소각재를 용융하여 무해화시킨후 건축용 골재나 보도블럭등으로 재활용하는 정도이다.

소각재 재처리(용융)가 소각재의 무해화, 부피의 감소화, 재활용등의 효과가 있다는 것이 실험적으로 입증됐다.

그리고 현재는 내구성실험이나 상업화에 진입하려는 시점이다.

소각재의 용융방법으로 여러가지 방식이 시도되고 있으나, 그중 전기플라스마를 이용한 용융방식이 주류를 이루고 있으며, 핵심기술인 전기플라스마 화염발생장치(토치)나 전원공급장치들은 각 사업체에서 비공개로 진행되는 현실이다.

따라서 본 발명은 소각재의 무해화, 안정화가 이루어져 재활용 하므로써 환경보호에 이바지함이 목적이다.

본 장치는 종래의 방식에 비하여 사용함에 안정적이고, 사용전압이 적은 간단한 전원공급장치를 개발하여 장치 제작비의 절감과 전기아크의 확실한시작과 안정적인 유지를 위한 토치구조, 소모품과 토치의 수명을 연장하여 장비의 휴지 시간감축과 경비절감, 같은전력으로 많은 에너지를 발생하는 장치의 효율을 개선 하고자 함이다.

도1 고온 플라스마화염 발생장치 계통도

도2 토치의 절단면도

도3 플라스마 가스 투입단면도

도4 소각재 용융처리 계통도

○도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 전원 2 : 노이즈 필터 3 : 노이즈 필터

4 : 변압기 5 : 고압변압기 6 : 시동콘덴서

7 : 간극대 8 : 시동변압기 9 : 콘덴서

10 : 콘덴서 11 : 시작저항 12 : 주저항

13 : 트랜스피드저항 14 : 노이즈 필터 15 : 방전콘덴서

16 : 노이즈 필터 17 : 콘덴서 18 : 3상정류 및 전류조정회로

19 : 플라스마 가스 20 : 냉각수통 21 : 상부전극

22 : 플라스마 가스 투입구 23 : 플라스마 가스회전실 24 : 중간전극

25 : 냉각수통 26 : 절연대 27 : 냉각수통

28 : 하부전극 29 : 플라스마 아크화염 30 : 용융물

31 : 수재탱크 32 : 트랜스피드 전극 33 : 용융로

34 : 배출구 35 : 소각재 투입장치 36 : 소각재

37: 토치조립 품 38:전원장치 39: 배기가스처리장치 40: 모터

본장치는 상부전극(21)과 중간전극(24)사이에서 고전압으로 플라스마 가스(19)를 이온화하여 절연을 파괴시키고, 이 이온화 된 플라스마 가스(19)를 통하여 다량의 전류를 흘림으로써 고온(2,000℃이상)의 플라스마 아크화염을 발생시킨다.

이 고온의 플라스마 아크화염을 통하여 상부전극(21)과 트랜스피드전극(32)사이에 아크화염을 발생시키고 트랜스피드전극(32) 주위에 있는 소각재(36)를 용융처리하기위한 장치이다.

도면을 통해 보다 상세하게 설명 하면, 첨부된 도면중 도1의 계통도를 중심으로 아크화염(29)을 발생시키는 토치 부분과 전원장치 두가지로 본 발명장치의 내용을 살펴 본다.

토치부분은 상부전극(21), 중간전극(24), 하부전극(28)으로 분리하여 구성하고 상부전극(21)과 중간전극(24)사이에 플라스마 가스 회전실(23)을 설치하여, 플라스마가스(19)를 나선형으로 투입하고, 이후 하부전극(28)과 중간전극(24)사이에 절연대(26)를 설치하고, 하부전극(28)의 형상은 용융로에 설치가 용이하도록 돌출된 구조이다.

전원장치는 삼상교류 전류전원을 사용하고 이후 노이즈필터(2)를 통과하여 저압부, 고압부로 분리된다.

고압부는 노이즈필터(3)를 통하여 변압기(4)에서 1차전압을 조정한후 고압변압기(5)에서 15000∼20000볼트로 승압된다.

이 승압된 전압은 시동콘덴서(6)를 충전하기 시작하고, 이 충전전압이 간극대(7)의 간격 3∼15mm의 절연이 파괴전압이 이르면 시동콘데서(6)에 충전되 전하는 순간적으로 간극 대(7)를 통하여 방전되면서 시동변압기(8)의 2차코일에 기립형상의 순간 고전압을 발생시킨다.

이순간 고전압은 콘덴서(10)를 통하여 상부전극(21)과 중간전극(24)간에 절연이 파괴되면서 불꽃방전을 일으킨다.

이 불꽃방전은 상부전극(21)과 중간전극(24)에서 플라스마 아크화염(29)의 시동역할을 한다.

저압부는 3상정류 및 전류조정회로(18)를 통과하면서 직류로 정류되어 노이즈 필터(16)로 통과하고 마이너스 전극은 시동변압기(8)의 2차코일에 흘러 상부전극(21)에 공급되고 플러스전극은 저항이 높은 시작저항(11)과 저항이 중간인 주저항(12)을 통하여 중간전극(24)과 하부전극(28)에 각각 공급된다.

또한 저항이 낮은 트랜스피드 저항(13)을 통과하여 용융로(33)내부에 설치된 트랜스피드전극(32)으로 공급이 된다.

이때 고압측에 의하여 상부전극(21)과 중간전극(24)사이에 불꽃방전이 발생되며, 전극사이에 절연이 파괴되고, 50∼300㎌(마이크로패럿)의 용량을 갖는 방전콘덴서(15)에 충전되어있던 전하가 상부전극(21)과 중간전극(24)에서 방전이 일어나고, 이 방전전류가 흐르면서 콘덴서 방전아크가 발생한다.

이 콘덴서 방전아크는 곧바로 저항이 중간인 주저항(13)에 연결된 하부전극(28)으로 전이되면서 상부전극(21)과 하부전극(24)사이에 절연이 파괴되고, 두 전극 사이에 전류가 흐르고 고온(2000℃이상)의 플라스마 아크화염(29)이 발생된다.

이 고온의 플라스마 아크화염(29)은 나선형으로 공급되는 플라스마 가스(19)에 의하여 회전하면서 용융로(33)내에 설치되어있는 트랜스피드 전극(32)에 접하게 되면, 저항이 낮은 트랜스피드 저항(13)을 통하여 다량의 전류가 상부전극(21)과 트랜스피드 전극(32) 사이에 흐르게 되고, 이 전류는 트랜스피드 전극(21)주위에 고온의 화염을 발생시켜 소각재(36)를 용융시키는 구조이다.

또한 전류제어는 정류 및 전류조정회로(18)에서 원하는 전류량으로 조절된다.

이러한 구조의 본장치는 소각재 투입장치(35)에서 용융로(33)내부에 투입하고 투입된 소각재(36)는 고온의 플라스마 아크화염(29)에 의하여 용융되고, 이 용융된 용융물(30)은 배출구(34)로 통하여 수재탱크(31)에서 수재처리되며, 이것을 건축골재등으로 재활용 된다.

이상에서 살펴본 본장치는 전극의 수명연장을 위하여 전극에 냉각수통(20,25

,27)을 설치하여 냉각수로 전극을 냉각하고, 플라스마 가스(19) 투입방법은 도3과 같이 플라스마 가스회전실(23)내에서 회전이 되도록 투입한다.

이는 전극에서 발생되는 아크화염(29)의 발생점을 회전시켜 분산처리함으로써 전극의 수명을 연장한다.

또한 플러스전극을 중간전극(24), 하부전극(28)으로 분리하여 효율을 증대시키고, 전극에 받는 열을 분산시켜 수명을 연장한다.

플라스마 가스회전실(23)을 v-형상으로 설치하여 플라스마 가스(19)투입시 가스의 비정상적인흐름(와류)을 방지하도록하여 원활한 플라스마 아크화염(23)을 발생 하게하는구조이다.

현재 국내의 소각장에서 발생된 소각재는 전량 매립에 의존하거나 혹은 적재하고 있는바, 이를 무해화, 부피의 축소, 재활용등의 효과로 환경보호와 매립지 민원을 해소한다.

또한 국내의 플라스마 기초기술을 확보 및 발전시킴으로 국외에서의 의존성을 줄일수 있다.

Claims

전극을 상부전극(21), 중간전극(24), 하부전극(28), 트랜스피드전극(32)으로

분리해서 효율을 증대시키고 전극의 수명을 연장하고, 내부 플라스마 가스회전실(23)형상을 v-형상으로 했으며, 내부구조를 화살표 구조하여 플라스마 가스(19) 및 플라스마 아크화염(29)의 비정상적인 흐름(와류)을 방지한 토치구조