KR20010031770A - 폐기물처리장치 - Google Patents

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KR20010031770A
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야마오카 요지로
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Abstract

본 발명은 폐기물처리장치에 관한 것으로서, 폐기물처리장치는 폐기물소각로, 재처리로와 가스불어넣음장치로 이루어지고, 폐기물소각로는 폐기물을 소각하여 재, 가연성 가스와 배기가스를 생성시키며, 재처리로는 해당 폐기물소각로에 직결되어 재를 처리하고, 가스불어넣음장치는 선회화염, 또는 관상 화염을 형성하도록 가스를 재용융로내에 불어넣으며, 재처리로는 재용융로, 또는 재열처리로인 것을 특징으로 한다.

Description

폐기물처리장치{WASTE TREATMENT APPARATUS}
도시쓰레기 등의 폐기물을 소각·용융처리하는 장치로서,
(1) 화격자식 소각로의 연소영역의 하류에 슬래그탭식 재용융로를 직결하여 소각로와 재용융로의 연도를 공통으로 한 것(일본국 실용신안 공개공보86-96128호, 이하 「선행기술1」이라 한다),
(2) 화격자식 소각로의 연소영역의 하류에 버너식 표면용융로를 직결한 것(특허 2681140호 공보, 이하 「선행기술2」라 한다),
(3) 소각로의 출구측에 댐이 형성된 회전킬른식 재용융로를 설치하는 동시에, 상기 재용융로의 출구측에 가열버너를 설치한 것(일본국 특허 공개공보93-312312호, 이하 「선행기술3」이라 한다),
(4) 소각로의 연소영역의 하류에 소각재용융로를 직결하여 소각로내의 배기가스를 산화제로 하고, 또한 소각재속의 미연물을 열원으로 하여 재가 용융하도록 설치한 것(일본국 특허 공고공보94-3296호, 이하 「선행기술4」라 한다),
(5) (4)에 있어서, 재용융로의 로상(爐床)으로부터 열풍을 불어넣음으로써 로내에서의 연소온도를 높여서 재의 용융이 촉진되도록 한 것(일본국 특허 공개공보97-112854호, 이하 「선행기술5」라 한다),
(6) 소각로의 연소영역의 하류에 소각재용융로를 직결하여 상기 재용융로의 천정으로부터 재층을 향해서 예열공기를 불어넣고, 소각재속의 미연물을 열원으로 하여 재가 용융하도록 설치한 것(특허 2681140호 공보, 이하 「선행기술6」이라 한다) 등이 제안되고 있다.
그 대표적인 것의 개략도(선행기술2)를 도 15에 나타낸다. 도 15에 있어서, “41”은 호퍼, “42”는 화격자, “43”은 재호퍼, “44”는 용융실, “45”는 용융슬래그, “46”은 슬래그배출용 슈트, “47”은 공기예열기이다.
호퍼(41)에 투입된 도시쓰레기는 급진(給塵)기를 통하여 소각로내의 화격자(42)상에 보내어지고, 아래로부터의 공기와 로내의 복사열에 의해 화격자(42)상을 이동하면서 착화하고, 연소한다. 그리고 연소후에 남은 재는 재호퍼(43)를 경유하여 용융실(44)에 보내어진다. 용융실(44)에서는 용융용 버너 또는 재속의 미연물의 연소열 및 로내의 복사열에 의해 재가 용융하여 용융슬래그(45)로 되고, 슬래그배출용 슈트(45)를 경유해서 로외로 배출된다. 또 재용융로내에서 발생한 배기가스는 공기예열기(47)를 경유하여 소각로내로 되돌려진다. 또한 재속의 미연물을 열원으로 하는 경우에는 상기 재용융로내에 예열공기가 공급된다. 한편 소각로내에서 발생한 연소배기가스는 폐열보일러, 감온탑, 백필터, 배연설비 등을 경유하여 대기로 방출된다.
종래의 폐기물소각용융로에 있어서는, 어느 쪽의 경우에도 재용융로내 온도의 공간분포나 시간변동을 평균화하기 위한 수단은 구비되어 있지 않다. 또 용융부적합물(금속, 세라믹스 등의 비교적 큰 덩어리)과 용융 가능한 소각재를 구별하지 않고 일괄처리된다.
또 소각로내배기가스순환설비로서는 배기가스를 순환송풍기에 의해 반송하여 로내에 불어넣는 것 외에, 특허 제 2761417호에 기재되어 있는 바와 같이 냉공기에 의한 이젝터작용을 이용하여 배기가스를 반송하고 로내에 불어넣는 것이 공지로 되어 있다.
상기 선행기술1에서 선행기술6을 도시쓰레기의 소각용융분야에 적용한 경우 이하와 같은 개별, 또는 공통의 문제점이 있다.
(1) 재용융로내의 국부저온영역에서 더스트나 슬래그가 부분고화하기 쉬워서 로내청소가 필요불가결하다(선행기술1∼6).
(2) 소각배기가스나 소각재의 성상이 변동하기 때문에 안정출탕은 어렵다(선행기술1∼6).
(3) (1) 및 (2)에 관련하여 슬래그의 성상의 흐트러짐이 커서 슬래그의 유효이용이 어렵다(선행기술2∼6).
(4) 소각로측의 안정조업, 또는 저공해화를 우선시킨 경우 재용융로의 주요열원으로서의 로내미연가스, 또는 재속미연물의 발열량이 낮아지고, 보조연료, 열풍 등의 새로운 외부열원이 필요하게 되어 런닝코스트가 비싸게 드는 동시에 조작이 복잡해진다(선행기술3∼6).
(5) 재용융로출구로부터의 재의 비산을 억제하는 수단이 구비되어 있지 않기 때문에 고슬래그화율을 달성할 수 없다(선행기술2∼6).
(6) 소각배기가스의 대부분이 재용융로내를 통과하도록 설치되어 있기 때문에 재용융로내 온도의 균일화나 재용융로의 콤팩트화가 어렵다(선행기술3).
(7) 버너화염에 의해 국부고온부가 형성되어 내벽 등이 소손되는 경우가 있다(선행기술2, 3).
(8) 재용융로의 입구부근에서 소각재나 더스트의 일부가 용융·고화하거나 용융부적합물이 구부러짐부 등에 걸리기 쉽기 때문에 매달림이 발생하기 쉬워서 장시간안정조업이 어렵다(선행기술2, 4∼6).
또 종래의 배기가스순환방식에 있어서는, 이하와 같은 문제점이 있다. 즉 순환송풍기를 이용한 배기가스순환방식에 있어서는,
① 송풍기를 구성하고 있는 부품의 내열성에 한계가 있으며, 고온배기가스의 순환이 어렵다. 이 때문에 배기가스순환에 의한 열효율의 개선률이 작은 값에 머무르게 된다.
② 배기가스속의 더스트 등이 송풍기의 날개 등에 부착하기 때문에 정기적으로 설비를 정지하여 청소하는 것이 필요하게 된다.
③ 송풍기의 설비비가 고가이다.
④ 송풍기용의 전기값이나 관리비용 등의 런닝코스트가 비싸다.
⑤ 소각로내에 배기가스를 불어넣는 경우에 배기가스의 O2농도가 지나치게 낮아서 로내에서의 화염의 안정성이 나빠진다.
⑥ 배기가스의 로내로의 불어넣음압이 송풍기의 출구압으로 규제되기 때문에 불어넣음량을 높게 하는 것이 곤란하다.
라는 문제점이 있다.
냉공기의 이젝터작용을 이용하여 배기가스순환을 실시하는 방법에 있어서는,
① 불어넣어야 할 배기가스의 온도가 높을수록 구동류로서의 냉공기와 배기가스의 점성의 차이가 현저하게 되어 이젝터의 효과가 낮아진다.
② 로내에 불어넣는 냉공기와 배기가스의 혼합기의 평균온도가 저하하여 로내화염의 안정성이 나빠진다. 이에 관련하여 열효율이 저하한다.
라는 문제점이 있다.
본 발명은 폐기물처리장치에 관한 것이다. 특히 폐기물소각용융로와 폐기물소각열처리로에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시형태의 한 예를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시형태의 한 예인 폐기물소각용융로에 있어서의 배기가스, 증기 등의 계통을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시형태의 한 예인 재용융로예의 상세를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시형태의 한 예에 있어서의 끝이 가는(先細) 연도, 용융부적합물검출·제거부와 재용융로의 연결부의 상세를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시형태의 한 예에 있어서의 용융부적합물검출·제거부의 상세를 나타내는 도면.
도 6은 재용융로가 로터리킬른형인 본 발명의 실시형태의 예를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 실시형태의 한 예인 이젝터장치를 이용한 로내연소가스와 연소배기가스의 순환계통을 나타내는 개요도.
도 8은 본 발명의 실시형태의 한 예를 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 실시형태의 한 예인 폐기물소각·재열처리로에 있어서의 배기가스, 증기 등의 계통을 나타내는 도면.
도 10은 본 발명의 실시형태의 한 예인 재열처리로예의 상세를 나타내는 도면.
도 11은 본 발명의 실시형태의 한 예에 있어서의 끝이 가는 연도, 열처리부적합물검출·제거부와 재열처리로의 연결부의 상세를 나타내는 도면.
도 12는 본 발명의 실시형태의 한 예에 있어서의 열처리부적합물검출·제거부의 상세를 나타내는 도면.
도 13은 재열처리로가 로터리킬른형인 본 발명의 실시형태의 예를 나타내는 도면.
도 14는 본 발명의 실시형태의 한 예인 이젝터장치를 이용한 로내연소가스와 연소배기가스의 순환계통을 나타내는 개요도.
도 15는 종래의 폐기물소각용융로의 예를 나타내는 도면이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 101: 호퍼 2, 102: 쓰레기
3, 103: 주연소실 4, 104: 소각재
5, 105: 끝이 가는 연도 6: 용융부적합물검출·제거부
7, 107: 격자 8: 재용융로
9: 용융슬래그 10. 110: 슬래그콘베이어
11, 111: 슬래그저장부 12, 112: 조정댐퍼
13, 113: 제진기 14, 114: 열교환기
15, 115: 배기가스순환송풍기 16, 116: 중간천정
18, 118: 배열보일러 19, 119: 로내교반기체의 출구
20, 120: 가스불어냄구
21, 121: 소각로내미연가스불어넣음구
22, 122: 고온공기불어넣음구 23, 123: 출구
24, 124: 고온공기발생장치 25, 125: 유해물질공급장치
26, 126: TV카메라 27, 127: 푸셔
28, 128: 냉각용 공기입구 29, 129: 차폐판
30, 130: 커버 31, 131: 가진장치
32, 132: 롤러 34, 35, 134, 135: 이젝터
106: 열처리부적합물검출·제거부
108: 재열처리로 109: 슬래그
본 발명의 목적은, 장시간안정조업을 실현시키는 동시에 고성능화 및 다기능화를 실현시키고, 또한 토탈시스템으로서의 에너지절약 및 저공해화를 실현시키는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 이하로 이루어지는 제 1 폐기물처리장치를 제공한다:
폐기물을 소각하여 재와 가연성 가스를 생성시키기 위한 폐기물소각로;
해당 폐기물소각로에 직결되어 재를 용융처리하기 위한 재용융로;
고온의 공기를 발생시키기 위한 고온공기발생장치; 및
선회화염, 또는 관상 화염을 형성하도록 폐기물소각로내에서 발생한 가연성 가스의 일부와 해당 고온의 공기를 재용융로내에 불어넣는 장치.
제 1 폐기물처리장치에 있어서는, 폐기물소각로내에서 발생한 가연성 가스(미연성분을 포함하는 연소배기가스)의 일부와 고온의 공기가 재용융로내에 불어넣어지고, 로축에 대하여 대략 대칭형상의 선회화염, 또는 관상 화염이 형성된다. 따라서 이들 화염으로부터의 복사, 또는 직접전열에 의해 로의 내벽이 대략 균일하게 가열된다. 따라서 더스트나 슬래그의 부분고화, 또는 내벽의 과열에 의한 소손트러블이 억제된다. 또한 재용융로내의 선회류의 원심효과에 의해 기류속의 소각재나 더스트가 내벽표층부의 슬래그코팅층에서 제거되기 때문에 고슬래그화율을 달성할 수 있다.
재용융로내에서 선회화염, 또는 관상 화염을 형성하는 방향으로서는 배기가스 및 소각재의 흐름과 직각인 방향에서 용융로의 로벽을 따른 방향이 바람직하다. 특히 용융로의 단면형상이 원형에 가까운 경우에는 불어넣음점에 있어서의 그 대략 원형의 접선방향으로 불어넣는 것이 바람직하다.
제 1 폐기물처리장치의 고온공기발생장치는 연료를 연소시킴으로써 공기를 가열하여 고온공기를 발생시키는 장치인 것이 바람직하다. 해당 연료의 연소배기가스는 소각로내를 교반하기 위한 기체로서 사용 가능하다.
고온공기발생장치로부터 배출된 고온의 연소배기가스를, 예를 들면 폐기물소각로의 2차연소영역에 선회불어넣음함으로써 공기과잉률을 변경하는 일 없이 로내를 교반할 수 있다. 따라서 폐기물소각로내에서의 완전연소를 촉진시킬 수 있는 동시에 배기가스의 저NOX화에도 유효하다.
본 발명은 이하로 이루어지는 제 2 폐기물처리장치를 제공한다:
폐기물을 소각하여 재, 가연성 가스와 배기가스를 생성시키기 위한 폐기물소각로;
해당 폐기물소각로에 직결되어 재를 용융처리하기 위한 재용융로; 및
선회화염, 또는 관상 화염을 형성하도록 폐기물소각로내에서 발생한 가연성 가스의 일부와 산소농도가 조정된 산화제를 재용융로내에 불어넣는 장치.
제 2 폐기물처리장치에 있어서는, 재용융로내에 로축에 대하여 대략 대칭형상으로 이루어지는 선회화염, 또는 관상 화염이 형성되고, 이들 화염으로부터의 복사에 의해 로의 내벽이 대략 균일하게 가열된다. 따라서 더스트나 슬래그의 부분고화, 또는 내벽의 과열에 의한 소손트러블이 억제된다. 또한 재용융로내의 선회류의 원심효과에 의해 기류속의 소각재나 더스트가 내벽표층부의 슬래그코팅층에서 제거되기 때문에 고슬래그화율을 달성할 수 있다.
덧붙여서 산화제속의 산소농도를 높게 설정한 경우 산화제의 절대유량이 감소하기 때문에 재용융로내에서의 기류의 체류시간이 길어지고, 이에 동반하여 더한층 고슬래그화율을 달성할 수 있다. 또 산화제속의 산소농도를 낮게 설정함으로써 재용융로내에서 저NOX연소를 실현할 수 있다.
상기 산화제는 폐기물소각로내에서 발생한 배기가스의 일부와 산소의 혼합기체인 것이 바람직하다. 소각배기가스의 현열이나 미반응산소를 유효이용할 수 있기 때문에 재용융로내에서의 연소반응이 촉진되어 보다 저코스트로 용융로내의 고온화를 실현할 수 있다. 또 공기를 사용하는 경우에 비하여 질소의 양이 적게 완료되기 때문에 가스볼륨이 작아져서 배기가스처리계통을 소형화할 수 있다.
제 1 폐기물처리장치와 제 2 폐기물처리장치는 고온의 공기, 또는 산소농도가 조정된 산화제의 온도를 조정하는 조정장치를 갖는 것이 바람직하다.
폐기물소각로측의 로황(爐況)이 변화하여 소각배기가스나 소각재의 성상이 변동한 경우에도 고온의 공기, 또는 산소농도가 조정된 산화제의 온도가 조정되어 항상 재용융로내의 온도가 적정범위내로 유지되기 때문에 장시간안정조업을 실현할 수 있다. 이에 따라 폐기물소각로측의 안정화나 저공해화를 우선하여 운전한 경우에도 재용융로에서 생성된 슬래그의 성상의 변동이 작게 억제된다.
제 1 폐기물처리장치와 제 2 폐기물처리장치는 또한 재용융로내의 온도를 조정하기 위한 보조연료의 공급장치를 갖는 것이 바람직하다. 재용융로내에 보조연료를 공급함으로써 직접적으로 재용융로내의 온도조정을 할 수 있기 때문에 소각로측의 로황이 급격히 악화한 경우, 또는 어떠한 원인으로 탕입구가 폐쇄기미가 된 경우에 소각로측의 운전조건을 변경하는 일 없이 신속히 재용융로내 온도를 재조정할 수 있다. 이 때문에 플랜트의 가동률을 높은 레벨로 유지할 수 있다. 또 재용융로내에 연료를 공급함으로써 소각로측과 독립하여 재용융로내 온도의 조정을 할 수 있기 때문에 플랜트의 상승이나 하강의 작업시간을 단축할 수 있다.
제 1 폐기물처리장치와 제 2 폐기물처리장치는 또한 재용융로내의 온도를 조정하기 위한 보조연료로서의 탄소함유연료를 공급하는 공급장치;와 재용융로내에 설치된, 연료와 재를 교반하는 교반수단을 갖는 것이 보다 바람직하다.
보조연료에 탄소함유연료를 사용하고, 또한 재용융로내에 연료와 재를 교반하기 위한 수단이 설치되어 있기 때문에 재를 환원성 분위기에서 용융할 수 있다. 그 결과 재속의 중금속의 휘산이 촉진되는 동시에 다이옥신류의 분해율을 높일 수 있다. 또한 탄소함유연료가 미분코크스와 같이 입자직경이 작고 로내의 기류로의 수반성이 좋은 경우에는 로내에서의 선회류의 원심효과에 의해 그 내벽으로 밀어지기 때문에 교반을 위한 수단이 없어도 어느 정도의 연료의 분산성을 확보할 수 있는 것은 말할 것도 없다.
제 1 폐기물처리장치와 제 2 폐기물처리장치에 있어서, 상기 재용융로는 하류측이 출구를 향하여 차츰 가늘어져 있는 것이 바람직하다. 재용융로의 형상이 출구를 향하여 차츰 가늘어져 있기 때문에 하류측일수록 기류의 선회유속이 커진다. 따라서 재나 더스트의 제거효율이 높아지는 동시에 화염에 의한 내벽의 가열을 보다 효과적으로 실시할 수 있는 것, 슬래그가 한 곳에 집중하여 출탕하기 때문에 탕입구가 폐쇄되기 어려워지는 것, 로내가스의 혼합이 촉진되기 때문에 배기가스의 저공해화가 실현되는 것 등의 잇점이 부가된다.
제 1 폐기물처리장치와 제 2 폐기물처리장치는 또한,
상기 재용융로내, 또는 그 상류에 기체, 액체, 또는 입자상의 유해폐기물을 불어넣기 위한 유해폐기물공급장치; 및
상기 재용융로의 하류에 설치된 배기가스처리장치를 갖는 것이 바람직하다. 소각재의 처리와 병행하여 프론, 폐유, PCB 등의 유해물질을 재용융로내에서 처리할 수 있기 때문에 폐기물처리장치로서의 에너지절약화나 다기능화를 실현할 수 있다.
제 1 폐기물처리장치와 제 2 폐기물처리장치는 또한 상기 재용융로의 상류측에 설치된, 소각재속의 용융부적합물을 검출하여 제거하기 위한 부적합물제거장치를 갖는 것이 바람직하다. 재용융로의 상류에서 용융부적합물이 검출·제거되기 때문에 재용융로의 입구부근에서의 소각재의 매달림이나 탕입구의 폐쇄가 없어져서 장시간 안정출탕을 실현할 수 있다. 또 재용융로내에 용융부적합물이 개재되지 않게 되면 로내의 평균온도를 낮게 설정할 수 있기 때문에 에너지절약화나 배기가스의 저NOX화를 실현할 수 있다.
제 1 폐기물처리장치와 제 2 폐기물처리장치에 있어서, 재용융로가 회전킬른식 재용융로인 것이 바람직하다.
재용융로가 하류측을 향하여 아래방향으로 경사하고, 또한 회전하기 때문에 비록 용융부적합물이 개재된 경우에도 이들을 로내에 체류시키는 일 없이 소각재를 강제적으로 하류측으로 반송할 수 있다. 또 재용융로의 내벽에 부착된 더스트가 어느 정도의 크기가 되면 자중으로 이탈하여 하류측으로 반송되기 때문에 재용융로내의 청소는 불필요하게 되어 생력화를 실현할 수 있는 동시에 장치의 가동률을 높일 수 있다.
본 발명은 이하로 이루어지는 제 3 폐기물처리장치를 제공한다:
폐기물을 소각하여 재를 생성시키기 위한 폐기물소각로;
해당 폐기물소각로에 연통부를 지나서 직결되어 재를 용융처리하기 위한 재용융로; 및
연통부에 설치된, 폐기물소각로로부터 재용융로로의 소각배기가스의 유입을 억제하기 위한 댐퍼.
본 수단에 있어서는, 댐퍼의 열림정도조정에 의해 저온의 소각배기가스가 재용융로내에 침입하는 것을 억제할 수 있기 때문에 재용융로내가 고온으로 유지되고, 안정출탕을 실현할 수 있는 동시에, 가열해야 할 가스의 절대량이 저감되기 때문에 에너지절약화를 실현할 수 있다. 또 다이옥신류의 구성원소의 하나인 염소가 소각배기가스와 함께 재용융로내에 침입하는 것을 억제할 수 있기 때문에 재용융로로부터 하류에서의 다이옥신류의 생성을 낮게 억제할 수 있다.
댐퍼열림정도의 조절은 이하와 같이 실시한다. 즉 폐기물소각로와 재용융로의 로내압력을 각각 검출하고, 재용융로의 로내압력이 폐기물소각로의 로내압력보다 약간 높아지도록 댐퍼열림정도를 조정한다. 어쩔 수 없이 재용융로의 로내압력을 폐기물소각로의 로내압력보다 낮게 하지 않을 수 없는 경우에도 그 차압이 약간이 되도록 댐퍼열림정도를 조절한다.
제 1, 제 2와 제 3 폐기물처리장치는 고온공기를 구동류로 하여 폐기물소각로의 배기가스를 반송하고, 폐기물소각로내에 불어넣기 위한 이젝터장치를 갖는 것이 바람직하다.
구동류로서 고온공기를 이용한 이젝터장치에 의해 폐기물소각로의 배기가스(대부분의 경우 배열보일러출구에 있어서의 2차연소배기가스)를 반송하고, 폐기물소각로내에 불어넣음을 실시하고 있기 때문에 고온공기의 고점성 및 운동에너지를 이용하여 배기가스를 로내에 고속으로 불어넣는 것이 가능하게 된다. 또 이 분류의 작용에 의해 로내화염을 직접 제어하는 것이 가능하게 된다. 또한 고온공기와 배기가스의 혼합기의 온도가 높기 때문에 혼합기가 고점성으로 되어 로내교반을 보다 효과적으로 실시할 수 있다.
또 배기가스순환을 위한 소요동력이 송풍기 등에 비하여 적게 완료되기 때문에 에너지절약을 실현할 수 있다. 또한 고온함진가스의 안정된 반송이 가능하게 되기 때문에 가연성 가스를 함유한 고온배기가스의 재순환을 실현할 수 있고, 열효율이 올라가서 에너지절약화에 연계된다. 또한 이젝터는 배기가스의 순환통로에 설치해도 좋고, 로내로의 불어넣음구에 설치해도 좋다. 다만 전자의 경우 이젝터의 바로 하류에 화염이 형성되기 때문에 이젝터의 하류에는 내화물시공을 실시할 필요가 있다.
제 1, 제 2와 제 3 폐기물처리장치는 고온공기를 구동류로 하여 폐기물소각로내에서 발생한 가연성 가스를 반송하고, 재용융로내에 불어넣기 위한 이젝터장치를 갖는 것이 바람직하다.
구동류로서 고온공기를 이용한 이젝터장치에 의해 폐기물소각로내의 가연성 가스를 함유한 배기가스(폐기물소각로내에서 발생하는 1차연소배기가스)를 반송하고, 재용융로내에 불어넣음을 실시하고 있기 때문에 고온공기의 고점성 및 운동에너지를 이용하여 배기가스를 로내에 고속으로 불어넣는 것이 가능하게 된다. 또 이 분류의 작용에 의해 로내화염을 직접 제어하는 것이 가능하게 된다. 따라서 로내화염이 안정되어 저공해화나 가동률의 향상에 연계된다. 또한 고온공기와 배기가스의 혼합기의 온도가 높기 때문에 혼합기가 고점성으로 되어 로내교반을 보다 효과적으로 실시할 수 있다. 따라서 저공기비연소가 가능하게 되고, 배기가스량이 저감하여 에너지절약화에 연계된다.
또 배기가스순환을 위한 소요동력이 송풍기 등에 비하여 적게 완료되기 때문에 에너지절약을 실현할 수 있다. 또한 고온함진가스의 안정된 반송이 가능하게 되기 때문에 고온배기가스의 재순환을 실현할 수 있고, 열효율이 올라가서 에너지절약화에 연계된다. 또한 이젝터는 배기가스의 순환통로에 설치해도 좋고, 로내로의 불어넣음구에 설치해도 좋다. 다만 전자의 경우 이젝터의 바로 하류에 화염이 형성되기 때문에 이젝터의 하류에는 내화시공을 실시할 필요가 있다.
제 1, 제 2와 제 3 폐기물처리장치는 배기가스방산계통에 설치된 유인팬 하류의 배기가스를 구동류로 하여 폐기물소각로의 배기가스를 반송하고, 폐기물소각로내에 불어넣기 위한 이젝터장치, 또는 배기가스방산계통에 설치된 유인팬 하류의 배기가스를 구동류로 하여 폐기물소각로내에서 발생한 가연성 가스를 반송하고, 재용융로내에 불어넣기 위한 이젝터장치를 갖는 것이 바람직하다.
이젝터장치의 구동류로서 배기가스방산계통에 설치된 유인팬 하류의 배기가스를 사용하고 있기 때문에 배기가스순환용의 전용송풍기가 필요하지 않게 되고, 또한 배기가스처리설비를 통과한 저온배가스의 현열을 회수할 수 있다. 또 저온배기가스속의 O2를 소각로내에서의 연소용 O2로서 사용할 수 있기 때문에 공급공기량을 저감할 수 있다.
본 발명은 이하로 이루어지는 제 4 폐기물처리장치를 제공한다:
폐기물을 소각하여 재를 생성시키기 위한 폐기물소각로;
해당 폐기물소각로는 소각로로부터 배출되는 배기가스를 순환시키는 배기가스순환송풍기를 갖는 배기가스순환식 소각로이며;
해당 폐기물소각로에 직결되어 재를 용융처리하기 위한 재용융로;
해당 배기가스순환송풍기를 사용하여 재용융로의 배기가스를 흡인하고, 폐기물소각로에 순환시키는 수단.
배기가스순환식 소각로란, 소각로로부터 배출되는 배기가스의 일부를 다시 소각로내에 불어넣어서 연소용으로 사용하는 방식의 소각로이다. 본 수단에 있어서는, 소각로용 배기가스순환송풍기를 이용하여 재용융로의 배기가스를 흡인함으로써 소각로의 상류지역의 미연가스를 바이패스경유로 재용융로내에 끌어넣을 수 있어서 재용융로에 연소배기가스를 불어넣기 위한 특별한 송풍기를 설치할 필요가 없고, 또한 에너지절약화를 실현할 수 있다. 또 재용융로의 배기가스가 소각로의 순환송풍기를 경유하여 소각로내로 되돌려지기 때문에 열효율이 향상하는 동시에, 재용융로 단독으로 배기가스처리장치를 구비할 필요가 없어져서 설비비의 저감으로도 된다. 또한 폐기물소각로로부터 재용융로로의 소각배기가스의 유입을 억제하기 위한 댐퍼와 조합한 경우에는 댐퍼에 의해 소각배기가스가 재용융로의 입구로부터 과잉하게 침입하는 것을 억제할 수 있다.
제 1, 제 2, 제 3과 제 4 폐기물처리장치에 있어서, 상기 폐기물소각로가 중간천정을 갖는 주연소실로 이루어지는 2회류식 화격자소각로인 것이 바람직하다.
소각로내의 중간천정에 의해 미연가스를 많이 포함하는 배기가스와 미반응산소를 많이 포함하는 배기가스로 명확히 분리되고, 또한 이들 조성이 비교적 안정되어 있기 때문에 전자의 미연가스를 재용융로의 주요열원(가연성 가스)으로서 적용함으로써 보다 효과적으로 재용융로의 장시간안정조업 및 에너지절약을 실현할 수 있다.
제 1, 제 2, 제 3과 제 4 폐기물처리장치는 상기 재용융로내가 환원성 분위기가 되도록 연료 및 산화제의 적어도 하나를 조정하기 위한 장치를 갖는 것이 바람직하다.
재용융로내를 환원성 분위기로 유지함으로써 재속의 중금속의 휘산이 촉진되는 동시에 다이옥신류의 분해효율을 높일 수 있다. 또 재용융로의 내벽 근처가 환원성 분위기로 되기 때문에 내벽의 소손을 억제할 수 있다. 또한 조정하는 연료, 또는 산화제는 폐기물소각로에 투입되는 것이어도, 재용융로내에 투입되는 것이어도 좋다.
또한 본 발명은 이하로 이루어지는 제 5 폐기물처리장치를 제공한다:
폐기물을 소각하여 재와 가연성 가스를 생성시키기 위한 폐기물소각로;
해당 폐기물소각로에 직결되어 재를 열처리하기 위한 재열처리로;
고온의 공기를 발생시키기 위한 고온공기발생장치; 및
선회화염, 또는 관상 화염을 형성하도록 폐기물소각로내에서 발생한 가연성 가스의 일부와 해당 고온의 공기를 재열처리로내에 불어넣는 장치.
제 5 폐기물처리장치에 있어서는, 폐기물소각로내에서 발생한 가연성 가스(미연성분을 포함하는 연소배기가스)의 일부와 고온의 공기가 재열처리로내에 불어넣어지고, 로축에 대하여 대략 대칭형상의 선회화염, 또는 관상 화염이 형성된다. 따라서 이들 화염으로부터의 복사, 또는 직접전열에 의해 로의 내벽이 대략 균일하게 가열된다. 따라서 더스트나 슬래그의 부분고화, 또는 내벽의 과열에 의한 소손트러블이 억제된다. 또한 재열처리로내의 선회류의 원심효과에 의해 기류속의 소각재나 더스트에 반직경방향외부향함의 힘이 작용하여 내벽으로 밀어지기 때문에 재나 더스트의 로외로의 비산을 억제할 수 있다.
재열처리로내에서 선회화염, 또는 관상 화염을 형성하는 방향으로서는 배기가스 및 소각재의 흐름과 직각인 방향에서 열처리로의 로벽을 따른 방향이 바람직하다. 특히 열처리로의 단면형상이 원형에 가까운 경우에는 불어넣음점에 있어서의 그 대략 원형의 접선방향으로 불어넣는 것이 바람직하다.
제 5 폐기물처리장치에 있어서, 상기 고온공기발생장치가 연료를 연소시킴으로써 공기를 가열하여 고온공기를 발생시키는 장치인 것이 바람직하다. 해당 연료의 연소배기가스가 소각로내를 교반하기 위한 기체로서 사용된다.
고온공기발생장치로부터 배출된 고온의 연소배기가스를 예를 들면 폐기물소각로의 2차연소영역에 선회불어넣음함으로써 공기과잉률을 변경하는 일 없이 로내를 교반할 수 있다. 따라서 폐기물소각로내에서의 완전연소를 촉진시킬 수 있는 동시에 배기가스의 저NOX화에도 유효하다.
본 발명은 이하로 이루어지는 제 6 폐기물처리장치를 제공한다:
폐기물을 소각하여 재와 가연성 가스를 생성시키기 위한 폐기물소각로;
해당 폐기물소각로에 직결되어 재를 열처리하기 위한 재열처리로; 및
선회화염, 또는 관상 화염을 형성하도록 폐기물소각로내에서 발생한 가연성 가스의 일부와 산소농도가 조정된 산화제를 재열처리로내에 불어넣는 장치.
제 6 폐기물처리장치에 있어서는, 재열처리로내에 로축에 대하여 대략 대칭형상으로 이루어지는 선회화염, 또는 관상 화염이 형성되고, 이들 화염으로부터의 복사에 의해 로의 내벽이 대략 균일하게 가열된다. 따라서 더스트나 슬래그의 부분고화, 또는 내벽의 과열에 의한 소손트러블이 억제된다. 또한 재열처리로내의 선회류의 원심효과에 의해 기류속의 소각재나 더스트가 내벽표층부로 밀어지기 때문에 재의 비산을 억제할 수 있다.
덧붙여서 산화제속의 산소농도를 높게 설정한 경우 산화제의 절대유량이 감소하기 때문에 재용융로내에서의 기류의 체류시간이 길어지고, 이에 동반하여 재의 비산을 더한층 억제할 수 있다. 또 산화제속의 산소농도를 낮게 설정함으로써 재열처리로내에서 저NOX연소를 실현할 수 있다.
제 6 폐기물처리장치에 있어서, 상기 산화제가 폐기물소각로내에서 발생한 가연성 가스의 일부와 산소의 혼합기체인 것이 바람직하다. 소각배기가스의 현열이나 미반응산소를 유효이용할 수 있기 때문에 재열처리로내에서의 연소반응이 촉진되어 보다 저코스트로 재열처리로내의 고온화를 실현할 수 있다. 또 공기를 사용하는 경우에 비하여 질소의 양이 적게 완료되기 때문에 가스볼륨이 작아져서 배기가스처리계통을 소형화할 수 있다.
제 5 폐기물처리장치와 제 6 폐기물처리장치는 고온의 공기, 또는 산소농도가 조정된 산화제의 온도를 조정하는 조정장치를 갖는 것이 바람직하다. 폐기물소각로측의 로황이 변화하여 소각배기가스나 소각재의 성상이 변동한 경우에도 고온의 공기, 또는 산소농도가 조정된 산화제의 온도가 조정되어 항상 재열처리로내의 온도가 적정범위내로 유지되기 때문에 장시간안정조업을 실현할 수 있다. 또 산화제속의 산소농도의 상승에 동반하여 화염온도가 상승하고, 그 결과 재열처리로내의 온도가 상승하는 효과도 기대할 수 있다. 이에 따라 폐기물소각로측의 안정화나 저공해화를 우선하여 운전한 경우에도 재열처리로에서 생성된 슬래그의 성상의 변동이 작게 억제된다.
제 5 폐기물처리장치와 제 6 폐기물처리장치는 재열처리로내의 온도를 조정하기 위한 보조연료의 공급장치를 갖는 것이 바람직하다. 직접적으로 재열처리로내의 온도조정을 할 수 있기 때문에 소각로측의 로황이 급격히 악화한 경우, 또는 어떠한 원인으로 탕입구가 폐쇄기미가 된 경우에 소각로측의 운전조건을 변경하는 일 없이 신속히 재열처리로내 온도를 재조정할 수 있다. 이 때문에 플랜트의 가동률을 높은 레벨로 유지할 수 있다.
또 재열처리로내에 연료를 공급함으로써 소각로측과 독립하여 재열처리로내 온도의조정을 할 수 있기 때문에 플랜트의 상승이나 하강의 작업시간을 단축할 수 있다.
제 5 폐기물처리장치와 제 6 폐기물처리장치는 또한 재열처리로내의 온도를 조정하기 위한 보조연료로서의 탄소함유연료를 공급하는 공급장치;와 재열처리로내에 설치된, 연료와 재를 교반하는 교반수단을 갖는 것이 보다 바람직하다.
보조연료에 탄소함유연료를 사용하고, 또한 재열처리로내에 연료와 재를 교반하기 위한 수단이 설치되어 있기 때문에 재를 환원성 분위기에서 열처리할 수 있다. 그 결과 재속의 다이옥신류의 분해율을 높일 수 있다. 또한 탄소함유연료가 미분코크스와 같이 입자직경이 작고 로내의 기류로의 수반성이 좋은 경우에는 로내에서의 선회류의 원심효과에 의해 그 내벽으로 밀어지기 때문에 교반을 위한 수단이 없어도 어느 정도의 연료의 분산성을 확보할 수 있는 것은 말할 것도 없다.
제 5 폐기물처리장치와 제 6 폐기물처리장치에 있어서, 상기 재열처리로는 하류측이 출구를 향하여 차츰 가늘어져 있는 것이 바람직하다. 재열처리로의 형상이 출구를 향하여 차츰 가늘어져 있기 때문에 하류측일수록 기류의 선회유속이 커진다. 따라서 재나 더스트의 제거효율이 높아지는 동시에 화염에 의한 내벽의 가열을 보다 효과적으로 실시할 수 있는 것, 재나 더스트가 중력의 영향을 받아서 한 곳에 집중하여 이동하기 때문에 출구가 폐쇄되기 어려워지는 것, 로내가스의 혼합이 촉진되기 때문에 배기가스의 저공해화가 실현되는 것 등의 잇점이 부가된다.
제 5 폐기물처리장치와 제 6 폐기물처리장치는,
상기 재열처리로내, 또는 그 상류에 기체, 액체, 또는 입자상의 유해폐기물을 불어넣기 위한 유해폐기물공급장치; 및
상기 재열처리로의 하류에 설치된 배기가스처리장치를 갖는 것이 바람직하다.
소각재의 처리와 병행하여 비재, 폐유 등의 유해물질을 재열처리로내에서 처리할 수 있기 때문에 폐기물처리장치로서의 에너지절약화나 다기능화를 실현할 수 있다.
제 5 폐기물처리장치와 제 6 폐기물처리장치는 상기 재열처리로의 상류측에 소각재속의 열처리부적합물을 검출하여 제거하는 부적합물제거장치를 갖는 것이 바람직하다. 재열처리로의 상류에서 열처리부적합물이 검출·제거되기 때문에 재열처리로의 입구부근에서의 소각재의 매달림이나 출구의 폐쇄가 없어져서 장시간안정열처리를 실현할 수 있다. 또 재열처리로내에 열처리부적합물이 개재되지 않게 되면 로내의 평균온도를 낮게 설정할 수 있기 때문에 에너지절약화나 배기가스의 저NOX화를 실현할 수 있다.
제 5 폐기물처리장치와 제 6 폐기물처리장치에 있어서, 상기 재열처리로가 회전킬른식 재열처리로인 것이 바람직하다. 재열처리로가 하류측을 향하여 아래방향으로 경사하고, 또한 회전하기 때문에 비록 열처리부적합물이 개재된 경우에도 이들을 로내에 체류시키는 일 없이 소각재를 강제적으로 하류측으로 반송할 수 있다. 또 재열처리로의 내벽에 부착한 더스트가 어느 정도의 크기가 되면 자중으로 이탈하여 하류측으로 반송되기 때문에 재열처리로내의 청소는 불필요하게 되어 생력화를 실현할 수 있는 동시에 장치의 가동률을 높일 수 있다.
본 발명은 이하로 이루어지는 제 7 폐기물처리장치를 제공한다:
폐기물을 소각하여 재를 생성시키기 위한 폐기물소각로;
해당 폐기물소각로에 연통부를 지나서 직결되어 재를 열처리하기 위한 재열처리로; 및
연통부에 설치된, 폐기물소각로로부터 재열처리로로의 소각배기가스의 유입을 억제하기 위한 댐퍼.
댐퍼의 열림정도조정에 의해 저온의 소각배기가스가 재열처리로내에 침입하는 것을 억제할 수 있기 때문에 재열처리로내가 고온으로 유지되어 안정된 열처리를 실현할 수 있는 동시에 가열해야 할 가스의 절대량이 저감되기 때문에 에너지절약화를 실현할 수 있다. 또 다이옥신류의 구성원소의 하나인 염소가 소각배기가스와 함께 재열처리로내에 침입하는 것을 억제할 수 있기 때문에 재열처리로로부터 하류에서의 다이옥신류의 생성을 낮게 억제할 수 있다.
댐퍼열림정도의 조절은 이하와 같이 실시한다. 즉 폐기물소각로와 재열처리로의 로내압력을 각각 검출하고, 재열처리로의 로내압력이 폐기물소각로의 로내압력보다 약간 높아지도록 댐퍼열림정도를 조정한다. 어쩔 수 없이 재열처리로의 로내압력을 폐기물소각로의 로내압력보다 낮게 하지 않을 수 없는 경우에도 그 차압이 약간이 되도록 댐퍼열림정도를 조절한다.
제 5, 제 6과 제 7 폐기물처리장치는 고온공기를 구동류로 하여 폐기물소각로의 배기가스를 반송하고, 폐기물소각로내에 불어넣기 위한 이젝터장치를 갖는 것이 바람직하다.
구동류로서 고온공기를 이용한 이젝터장치에 의해 폐기물소각로의 배기가스(대부분의 경우 배열보일러출구에 있어서의 2차연소배기가스)를 반송하고, 폐기물소각로내에 불어넣음을 실시하고 있기 때문에 고온공기의 고점성 및 운동에너지를 이용하여 배기가스를 로내에 고속으로 불어넣는 것이 가능하게 된다. 또 이 분류의 작용에 의해 로내화염을 직접 제어하는 것이 가능하게 된다. 또한 고온공기와 배기가스의 혼합기의 온도가 높기 때문에 혼합기가 고점성으로 되어 로내교반을 보다 효과적으로 실시할 수 있다.
또 배기가스순환을 위한 소요동력이 송풍기 등에 비하여 적게 완료되기 때문에 에너지절약을 실현할 수 있다. 또한 고온함진가스의 안정된 반송이 가능하게 되기 때문에 가연성 가스를 함유한 고온배기가스의 재순환을 실현할 수 있고, 열효율이 올라가서 에너지절약화에 연계된다. 또한 이젝터는 배기가스의 순환통로에 설치해도 좋고, 로내로의 불어넣음구에 설치해도 좋다. 다만 전자의 경우 이젝터의 바로 하류에 화염이 형성되기 때문에 이젝터의 하류에는 내화물시공을 실시할 필요가 있다.
제 5, 제 6과 제 7 폐기물처리장치는 고온공기를 구동류로 하여 폐기물소각로내에서 발생한 가연성 가스를 반송하고, 재열처리로내에 불어넣음을 실시하는 이젝터장치를 갖는 것이 바람직하다.
구동류로서 고온공기를 이용한 이젝터장치에 의해 폐기물소각로내의 배기가스(폐기물소각로내에서 발생하는 1차연소배기가스)를 반송하고, 재열처리로내에 불어넣음을 실시하고 있기 때문에 고온공기의 고점성 운동에너지를 이용하여 배기가스를 로내에 고속으로 불어넣는 것이 가능하게 된다. 또 이 분류의 작용에 의해 로내화염을 직접 제어하는 것이 가능하게 된다. 따라서 로내화염이 안정되어 저공해화나 가동률의 향상에 연계된다. 또한 고온공기와 배기가스의 혼합기의 온도가 높기 때문에 혼합기가 고점성으로 되어 로내교반을 보다 효과적으로 실시할 수 있다. 따라서 저공기비연소가 가능하게 되고, 배기가스량이 저감하여 에너지절약화에 연계된다.
또 배기가스순환을 위한 소요동력이 송풍기 등에 비하여 적게 완료되기 때문에 에너지절약을 실현할 수 있다. 또한 고온함진가스의 안정된 반송이 가능하게 되기 때문에 고온배기가스의 재순환을 실현할 수 있고, 열효율이 올라가서 에너지절약화에 연계된다. 또한 이젝터는 배기가스의 순환통로에 설치해도 좋고, 로내로의 불어넣음구에 설치해도 좋다. 다만 전자의 경우 이젝터의 바로 하류에 화염이 형성되기 때문에 이젝터의 하류에는 내화물시공을 실시할 필요가 있다.
제 5, 제 6과 제 7 폐기물처리장치는 배기가스방산계통에 설치된 유인팬 하류의 배기가스를 구동류로 하여 폐기물소각로의 배기가스를 반송하고, 폐기물소각로내에 불어넣기 위한 이젝터장치, 또는 배기가스방산계통에 설치된 유인팬 하류의 배기가스를 구동류로 하여 폐기물소각로내에서 발생한 가연성 가스를 반송하고, 재열처리로내에 불어넣기 위한 이젝터장치를 갖는 것이 바람직하다.
이젝터장치의 구동류로서 배기가스방산계통에 설치된 유인팬 하류의 배기가스를 사용하고 있기 때문에 배기가스순환용의 전용송풍기가 필요하지 않게 되고, 또한 배기가스처리설비를 통과한 저온배가스의 현열을 회수할 수 있다. 또 저온배기가스속의 O2를 소각로내에서의 연소용 O2로서 사용할 수 있기 때문에 공급공기량을 저감할 수 있다.
본 발명은 이하로 이루어지는 제 8 폐기물처리장치를 제공한다:
폐기물을 소각하여 재를 생성시키기 위한 폐기물소각로;
해당 폐기물소각로는 소각로로부터 배출되는 배기가스를 순환시키는 배기가스순환송풍기를 갖는 배기가스순환식 소각로이며;
해당 폐기물소각로에 직결되어 재를 열처리하기 위한 재열처리로;
해당 배기가스순환송풍기를 사용하여 재열처리로의 배기가스를 흡인하고, 폐기물소각로에 순환시키는 수단.
배기가스순환식 소각로란, 소각로로부터 배출되는 배기가스의 일부를 다시 소각로내에 불어넣어서 연소용으로 사용하는 방식의 소각로이다. 본 수단에 있어서는, 소각로용 배기가스순환송풍기를 이용하여 재열처리로의 배기가스를 흡인함으로써 소각로의 상류영역의 미연가스를 바이패스경유로 재열처리로내에 끌어넣을 수 있어서 재열처리로에 연소배기가스를 불어넣기 위한 특별한 송풍기를 설치할 필요가 없고, 또한 에너지절약을 실현할 수 있다. 또 재열처리로의 배기가스가 소각로의 순환송풍기를 경유하여 소각로내로 되돌려지기 때문에 열효율이 향상하는 동시에 재열처리로 단독으로 배기가스처리장치를 구비할 필요가 없어져서 설비비의 저감으로도 된다. 또한 폐기물소각로로부터 재열처리로로의 소각배기가스의 유입을 억제하기 위한 댐퍼와 조합한 경우에는 댐퍼에 의해 소각배기가스가 재열처리로의 입구로부터 과잉하게 침입하는 것을 억제할 수 있다.
제 5, 제 6, 제 7과 제 8 폐기물처리장치에 있어서, 상기 폐기물소각로가 중간천정을 갖는 주연소실로 이루어지는 2회류식 화격자소각로인 것이 바람직하다.
소각로내의 중간천정에 의해 미연가스를 많이 포함하는 배기가스와 미반응산소를 많이 포함하는 배기가스로 명확히 분리되고, 또한 이들 조성이 비교적 안정되어 있기 때문에 전자의 미연가스를 재열처리로의 주요열원(가연성 가스)으로서 적용함으로써 보다 효과적으로 재열처리로의 장시간안정조업 및 에너지절약화를 실현할 수 있다.
제 5, 제 6, 제 7과 제 8 폐기물처리장치에 있어서, 상기 재열처리로내의 온도를 800℃ 이상에서 재의 용융온도 이하로 제어하는 온도제어장치를 갖는 것이 바람직하다.
800℃ 이상의 온도를 유지함으로써 다이옥신류의 분해가 가능해지고, 또한 재의 용융온도 이하로 억제함으로써 재나 더스트의 용착·고화에 의한 트러블을 회피할 수 있다.
제 5, 제 6, 제 7과 제 8 폐기물처리장치에 있어서, 상기 재열처리로내가 환원성 분위기로 되도록 연료 및 산화제의 적어도 하나를 조정하기 위한 장치를 갖는 것이 바람직하다.
재열처리로내를 환원성 분위기로 유지함으로써 재속의 중금속의 휘산이 촉진되는 동시에 다이옥신류의 분해효율을 높일 수 있다. 또 재열처리로의 내벽 근처가 환원성 분위기로 되기 때문에 내벽의 소손을 억제할 수 있다. 또한 조정하는 연료, 또는 산화제는 폐기물소각로에 투입되는 것이어도, 재열처리로내에 투입되는 것이어도 좋다.
본 발명의 실시형태의 예를 도면을 이용하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태의 한 예를 나타내는 도면이다. 도 1에 있어서, “1”은 호퍼, “2”는 쓰레기, “3”은 주연소실, “4”는 소각재, “5”는 끝이 가는 연도, “6”은 용융부적합물검출·제거부, “7”은 격자, “8”은 재용융로, “9”는 용융슬래그, “10”은 슬래그콘베이어, “11”은 슬래그저장부, “12”는 조정댐퍼, “13”은 제진기, “14”는 열교환기, “15”는 배기가스순환송풍기, “16”은 중간천정, “18”은 배열보일러, “19”는 로내교반기체의 출구, “20”은 가스불어냄구이다.
호퍼(1)에 장입된 쓰레기(2)는 주연소실(3)에서 화격자하로부터의 열풍, 또는 주연소실(3)내에 설치된 조연버너(도시하지 않음)에 의해 착화하여 연소한다. 연소에 의해 생성된 소각재(4)는 끝이 가는 연도(5)를 통과하여 용융부적합물검출·제거부(6)에 들어간다. 용융부적합물검출·제거부(6)에는 후에 설명하는 바와 같이 용융부적합물의 검출기와, 검출된 용융부적합물을 로외로 배출하는 장치가 설치되어 있다. 용융부적합물이 제거된 소각재(4)는 격자(7)를 지나서 낙하하고, 재용융로(8)에서 용융되어 용융슬래그(9)로 되며, 슬래그콘베이어(10)상에 낙하하여 슬래그저장부(11)에 저장된다. 슬래그콘베이어(10)와 슬래그저장부(11)를 설치하지 않고 용융슬래그를 수중에 낙하시켜서 수쇄슬래그로 할 수도 있다.
용융부적합물검출·제거부(6)와 재용융로(8)의 사이에는 폐기물소각로로부터 재용융로(8)에 들어가는 배기가스량을 억제하는 조정댐퍼(12)가 설치되어 재용융로(8)측에 연소배기가스가 흘러드는 것을 방지하고 있다. 또한 조정댐퍼(12)를 설치하지 않고 재용융로(8)의 상류에 항상 소각재(4)를 채우도록 운전하여 머터리얼시일로 하도록 해도 좋다.
후에 설명하는 바와 같이 재용융로(8)내에는 가스불어냄구(20)가 설치되고, A-A’단면도에 나타내어지는 바와 같이 이 가스불어냄구(20)로부터는 폐기물소각로내에서 발생한 가연성 가스(소각로내미연가스)와 고온공기의 혼합기체가 고속으로 로내에 불어넣어져 있다. 이 고온혼합기체의 불어넣음방향은 A-A’단면도에 보이는 바와 같이 재용융로(8)의 내벽의 접선방향으로 되어 있기 때문에 불어넣어진 고온혼합기체에 의해 재용융로(8)내에서 도시되어 있는 바와 같이 선회화염, 또는 관상 화염이 생성된다.
따라서 이들 화염으로부터의 복사, 또는 직접전열에 의해 로의 내벽이 대략 균일하게 가열된다. 따라서 더스트나 슬래그의 부분고화, 또는 내벽의 과열에 의한 소손트러블이 억제된다. 또한 재용융로내의 선회류의 원심효과에 의해 기류속의 소각재나 더스트가 내벽표층부의 슬래그코팅층에서 제거되기 때문에 고슬래그화율을 달성할 수 있다.
재용융로(8)에서 소각로내미연가스가 연소하여 발생한 배기가스는 폐기물소각로의 배기가스순환계에 도입되고, 제진기(13)에 의해 더스트가 제거되어 열교환기(14)에서 냉각된 후 배기가스순환송풍기(15)를 통하여 산소와 혼합되고, 다시 폐기물소각로내에 불어넣어진다. 이와 같은 계통으로 하는 대신에 독립된 송풍기를 설치하고, 재용융로(8)를 통과한 배기가스를 승압하여 후에 서술하는 2차연소실(17)에서의 교반기체로서 사용할 수도 있다.
주연소실(3)내에는 중간천정(16)이 설치되어 있으며, 이에 따라 배기가스의 흐름이 도면의 화살표시와 같이 2가지로 나뉘어진다. 그리고 중간천정(16)의 상부를 통과하는 배기가스는 미연가스를 많이 포함하고, 중간천정(16)의 아래를 통과하는 배기가스는 미반응산소를 많이 포함하고 있으며, 또한 이들 조성은 비교적 안정되어 있다.
본 실시형태에 있어서는, 이 중간천정(16)의 상부를 지나는 배기가스, 즉 미연가스를 많이 포함하는 배기가스의 일부를 꺼내어 소각로내미연가스로서 재용융로(8)내에 불어넣고, 재용융로(8)의 주요열원으로서 이용하고 있다. 즉 중간천정(16)의 상부를 지나는 배기가스의 일부는 배기가스순환송풍기(15)에 의하여 발생하는 마이너스압에 의해 가스불어냄구(20)를 통하여 재용융로(8)내에 끌어넣어져 있게 된다. 따라서 소각로내미연가스를 재용융로(8)내에 불어넣기 위한 특별한 송풍기는 필요하지 않다.
한편 중간천정(16)의 아래를 지나는 배기가스에는 미연분이 조금밖에 포함되어 있지 않기 때문에 이것을 재용융로(8)의 안에 넣어도 연료로서 도움이 되지 않고, 오히려 재용융로(8)내의 온도를 내려서 유해하다. 상기한 조정댐퍼(12)는 이 배기가스가 재용융로(8)내에 유입되는 것을 방해하기 위해 설치되어 있는 것이다. 구체적으로는 주연소실(3)과, 끝이 가는 연도(5)의 경계부근의 로내압력과, 재용융로(8)내의 압력을 검출하고, 후자의 압력을 전자의 압력보다 약간 높게 유지하도록 댐퍼(12)의 열림정도를 조절한다.
로의 설계조건에 따라서는 후자의 압력이 전자의 압력보다 낮게 되지 않을 수 없는 일도 있는데(예를 들면 도 1에 나타내어지는 실시형태에 있어서는, 배기가스순환송풍기(15)에 의해 소각로내미연가스를 재용융로(8)내에 끌어넣고 있기 때문에 후자의 압력은 전자의 압력보다 낮아진다.), 이 경우에도 양자의 압력차를 약간의 것으로 유지하여 가능한 한 배기가스가 끝이 가는 연도(5)를 지나서 재용융로내에 유입되지 않도록 열림정도를 조절한다.
중간천정(16)을 우회한 배기가스의 대부분은 2차연소실(17)에 인도되고, 여기에서 로내교반기체의 출구(19)로부터 불어내어지는 교반기체에 의해 교반되어 선회류로 되고, 2차연소를 효율적으로 실시한다. 그리고 배열보일러(18)에 의해 열교환을 실시한 후 그 대부분은 제진기(13), 열교환기(14), 배기가스순환송풍기(15)로 이루어지는 배기가스순환계에 인도되어 산소와 혼합되고, 다시 폐기물소각로내에 불어넣어진다. 배기가스의 일부는 배기가스처리장치에 보내어져서 더스트나 유해물질이 제거된 후에 굴뚝으로부터 대기중으로 방산된다.
도 1에 나타내어지는 실시형태에 있어서는, 배기가스순환송풍기(15)를 지난 배기가스를 산소와 혼합한 기체가 화격자의 아래로부터 주연소실(3)내로 불어넣어지고 있는데, 배기가스속에 H Cl 등이 포함되는 경우에는 화격자가 부식되는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는 화격자의 아래로부터는 공기를 불어넣고, 산소와 배기가스의 혼합기체는 주연소실에 직접 불어넣도록 하는 것이 바람직하다.
재용융로(8)에 불어넣어지는 고온공기는 도시되어 있지 않은 고온공기발생장치에 의해 공기를 가열하여 제조된다. 일반적으로는 연료를 연소시키고, 그 열에 의해 공기를 가열한다. 이 때의 연소배기가스를 로내교반기체의 출구(19)로부터 불어내어지는 교반기체로서 이용하면 공기과잉률을 변경하는 일 없이 로내를 교반할 수 있으며, 로내에서의 연소를 촉진시키는 동시에, 배기가스의 저NOX화에도 유효하다. 또 고온공기발생장치의 연소배기가스현열을 배열보일러(18)에서 회수할 수 있다.
또 이 실시예에서는 재용융로(8)에는 소각로내미연가스와 고온공기의 혼합기체를 불어넣고 있는데, 고온공기 대신에 산소농도가 조정된 산화제를 사용해도 좋다. 산화제는 예를 들면 산소와 폐기물소각로의 배기가스를 혼합하여 제조할 수 있다. 이 방법에 있어서는, 산화제속의 산소농도를 높게 설정한 경우 산화제의 절대유량이 감소하기 때문에 재용융로내에서의 기류의 체류시간이 길어지고, 이에 동반하여 고슬래그화율을 달성할 수 있다. 또 산화제속의 산소농도를 낮게 설정함으로써 재용융로내에서 저NOX연소를 실현할 수 있다.
또한 재용융로(8)내의 온도를 검출하고, 이 온도를 일정하게 유지하도록 고온의 공기, 또는 산소농도가 조정된 산화제의 온도를 조정하는 것이 바람직하다. 이에 따라 폐기물소각로측의 로황이 변화하여 소각배기가스나 소각재의 성상이 변동한 경우에도 장시간안정조업을 실현할 수 있다. 따라서 폐기물소각로측의 안정화나 저공해화를 우선하여 운전한 경우에도 재용융로(8)에서 생성된 슬래그의 성상의 변동이 작게 억제된다.
또 보조연료공급장치를 설치하여 재용융로(8)내에 보조연료를 불어넣고, 보조연료의 양을 조정함으로써 재용융로(8)내의 온도를 조정하도록 해도 좋다. 이에 따라 재용융로(8)내의 온도를 정확히 제어할 수 있게 되기 때문에 소각로측의 로황이 급격히 악화한 경우, 또는 어떠한 원인으로 탕입구가 폐쇄기미가 된 경우에 소각로측의 운전조건을 변경하는 일 없이 신속히 재용융로내 온도를 재조정할 수 있다. 또 소각로측과 독립하여 재용융로내 온도의 조정을 할 수 있기 때문에 플랜트의 상승이나 하강의 작업시간을 단축할 수 있다.
불어넣는 보조연료로서는, 탄소를 함유하는 연료를 예를 들면 분말상으로 한 것을 이용하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 불어넣은 탄소함유연료가 재와 똑같이 내벽 근처로 원심력으로 밀어지고, 또한 이 장소에서 탄소함유연료가 연소하기 때문에 재 근처가 선택적으로 환원분위기로 된다. 이에 따라 재로부터의 중금속의 휘산이 더욱 촉진된다. 또 내벽 근처도 환원분위기로 되기 때문에 내벽의 소손이 억제된다. 그 결과 장치의 가동률이 높아지는 동시에 로재를 새로 바를 때 등에 있어서의 보수비의 저감효과가 있다.
도 2에 본 발명의 실시형태의 한 예인 폐기물소각용융로에 있어서의 배기가스, 증기 등의 계통을 나타낸다. 산소제조장치에 의해 공기로부터 분리된 산소는 혼합기에 있어서 배기가스순환계통의 배기가스와 혼합되고, 소각로내에 불어넣어져서 쓰레기를 연소시킨다. 소각로의 배기가스의 대부분은 제진기, 열교환기, 송풍기로 이루어지는 배기가스순환계통으로 흐르고, 혼합기에서 산소와 혼합되어 다시 소각로내에 불어넣어진다. 이 경우에는 화격자의 아래로부터는 공기가 불어넣어지고, 혼합기에서 산소와 혼합된 배기가스는 직접 연소실내에 불어넣어지고 있다. 혼합되는 배기가스와 산소의 비율을 바꿈으로써 소각로내에서의 쓰레기의 연소상태를 제어 가능한 동시에, 공기를 불어넣는 경우와 달리 여분의 질소가 로내에 불어넣어지지 않기 때문에 배기가스볼륨을 작게 할 수 있어서 배기가스처리설비의 소형화를 꾀할 수 있다.
배기가스순환계통에 흐르지 않는 배기가스 중 일부는 상기한 바와 같이 재용융로(8)에 유입되고, 다른 일부는 배기가스처리설비에 유입된다. 재용융로에서 연소하여 소각재를 가열한 배기가스는 상기한 바와 같이 제진기에 인도되고, 배기가스순환계통에 들어간다. 배기가스처리설비에 유입된 배기가스는 수분이 제거되어 굴뚝으로부터 대기로 방산된다. CO2고정화장치가 설치되어 있는 경우는 배기가스속의 CO2는 고정화되어 대기로 방산되는 일은 없다. 배기가스처리설비에서 제거된 수분은 배수처리설비에서 처리된 후 방출된다.
소각로의 배기가스현열의 대부분은 배기가스보일러에서 증기를 발생하는 데 사용되고, 발생한 증기는 발전플랜트에 이용된다. 도 2에 있어서는, 열교환기는 폐열보일러로의 급수를 가열하는 데 사용되고 있다.
도 3에 본 발명의 실시형태의 한 예에 있어서의 재용융로의 예의 상세를 나타낸다. 이하의 도면에 있어서는, 발명의 실시형태의 란에 있어서의 앞에 나온 도면에서 나타내어진 구성요소와 같은 구성요소에는 같은 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다. 도 3에 있어서, “21”은 소각로내미연가스불어넣음구, “22”는 고온공기불어넣음구, “23”은 출구이다.
재용융로(8)는 횡단면이 대략 원형인 로이며, 그 하류측은 출구(23)에 가까워짐에 따라서 차츰 가늘어지게 되어 있다. 그리고 그 상류측의 측벽의 일부에는 가스불어냄구(20)가 설치되고, 이것은 소각로내미연가스불어넣음구(21), 고온공기불어넣음구(22)에 연결되어 있다. 소각로내미연가스불어넣음구(21)로부터 불어넣어지는 배기가스와 고온공기불어넣음구(22)로부터 불어넣어지는 고온공기는 가스불어냄구(20)에서 혼합되고, 대략 원형단면의 재용융로(8)단면의 접선방향을 향하여, 즉 원주를 따르도록 불어넣어진다. 이에 따라 로축에 대하여 대략 대칭형상의 선회화염, 또는 관상 화염이 형성된다.
따라서 이들 화염으로부터의 복사, 또는 직접전열에 의해 로의 내벽이 대략 균일하게 가열된다. 따라서 더스트나 슬래그의 부분고화, 또는 내벽의 과열에 의한 소손트러블이 억제된다. 또한 재용융로내의 선회류의 원심효과에 의해 기류속의 소각재나 더스트가 내벽표층부의 슬래그코팅층에서 제거되기 때문에 고슬래그화율을 달성할 수 있다. 또 폐기물소각로와 재용융로(8)가 직결되어 있어서 고온의 재가 냉각되지 않고 재용융로(8)내로 인도되기 때문에 열효율이 높아진다.
또 재용융로(8)의 하류측은 출구(23)에 가까워짐에 따라서 가늘어지도록 되어 있기 때문에 하류측일수록 화염의 선회유속이 커진다. 따라서 재나 더스트의 제거효율이 높아진다. 또 화염에 의한 내벽의 가열을 보다 효과적으로 실시할 수 있다. 또한 슬래그가 한 곳에 집중하여 출탕하기 때문에 탕입구가 폐쇄되기 어려워진다. 덧붙여서 로내가스의 혼합이 촉진되기 때문에 배기가스의 저공해화가 실현된다.
도 4는 본 발명의 실시형태의 한 예에 있어서의 끝이 가는 연도, 용융부적합물검출·제거부와 재용융로의 연결부의 상세를 나타내는 도면이다. 도 4에 있어서, “24”는 고온공기발생장치, “25”는 유해물질공급장치이다. PCB 등의 분말체의 유해물질은 유해물질공급장치(25)로부터 용융부적합물검출·제거부(6)에 장입되고, 프론이나 폐유 등의 기체·액체의 유해물질은 소각로내미연가스불어넣음구(21)로부터 소각로내미연가스와 함께 용융로(8)내에 불어넣어진다. 이들 물질은 고온의 재용융로(8)내에서 분해되고, 최종적으로는 도 2에 나타내는 배기가스처리장치에서 흡수처리된다.
분말체의 유해물질을 소각로내미연가스불어넣음구(21)로부터 불어넣지 않고 용융부적합물검출·제거부(6)에 장입하고 있는 것은, 이들 물질을 고온공기불어넣음구(22)로부터 불어넣으면 재용융로(8)내에서 비산하여 충분히 분해가 진행되지 않고 재용융로(8)의 출구로부터 미처리인 채 배출될 염려가 있기 때문에 이를 방지하기 위함이다. 따라서 용융부적합물검출·제거부(6)에 장입하여 소각재(4)와 함께 재용융로(8)내에 넣음으로써 분해를 촉진한다.
용융부적합물검출·제거부(6)와 재용융로(8)의 경계에는 조정댐퍼(12)가 설치되어 있으며, 유압실린더에 의해 댐퍼를 오르내리게 하여 상기한 바와 같이 폐기물소각로로부터 재용융로(8)에 유입되는 배기가스의 양을 억제한다. 실조업에 있어서는, 댐퍼의 열림정도는 소각재(4)의 표면에 대략 일치하는 열림정도로 된다.
도 5는 본 발명의 실시형태의 한 예에 있어서의 용융부적합물검출·제거부의 상세를 나타내는 도면이다. 도 5에 있어서, “26”은 TV카메라, “27”은 푸셔, “28”은 냉각용 공기입구, “29”는 차폐판, “30”은 커버, “31”은 가진장치이다.
용융부적합물이란, 강재 등 연소하지 않고, 또한 재용융로에서 용융하지 않는 것이며, 이와 같은 것이 재용융로에 들어가면 설비를 파손하거나, 입구부근에서 소각재의 매달림을 발생시키거나, 탕입구를 폐쇄할 염려가 있다. 따라서 용융부적합물검출·제거부(6)의 출구측에는 격자(7)가 설치되어 있으며, 이들 용융부적합물이 격자에 방해되어 낙하하지 않아서 재용융로에는 들어가지 않도록 되어 있다. 격자(7)는 중공이며, 냉각용 공기입구(27)로부터 공급되는 공기에 의해 냉각되어 있다.
격자(7)상에 잔류한 용융부적합물을 TV카메라(26)로 감시하고, 푸셔(27)를 작동시킴으로써 로외로 배출한다. 이 때 차폐판(29)을 위로 올려서 용융부적합물이 통과하는 공간을 만든다. 커버(30)는 힌지에 의해 상부구조물로부터 늘어뜨려져 있고, 용융부적합물에 밀려서 회전이동하며, 이에 따라 용융부적합물은 커버(30)를 통과하여 로외로 배출된다. 그 후 푸셔(27)를 원래의 위치로 되돌리고 차폐판(29)을 내려서 로내를 시일한다.
격자(7)에는 가진장치(31)가 설치되어 격자(7)에진동을 주고 있다. 이에 따라 격자(7)상의 소각재는 격자(7)상에 잔류하는 일 없이 낙하하여 재용융로내에 인도된다.
도 6은 재용융로가 로터리킬른형인 본 발명의 실시형태의 예를 나타내는 도면이다. 도 6에 있어서, “8’”는 재용융로인 로터리킬른, “32”는 롤러이며, “33”은 가연성 가스와 고온공기의 혼합기체의 불어넣음구이다. 롤러(32)의 회전에 의해 로터리킬른(8’)이 회전한다. 로터리킬른(8’)은 하류측을 향하여 아래방향으로 경사하고, 그 하류측은 끝이 가늘게 되어 있다.
가연성 가스와 고온공기는 불어넣음구(33)의 직전에서 혼합되어 로터리킬른(8’)내에 불어넣어진다. 불어넣음방향은 로터리킬른(8’)의 중심축을 지나지 않고 벽면을 향하여 진행방향으로 경사방향으로 되어 있다. 따라서 로터리킬른(8’)내에는 선회화염, 또는 관상 화염이 발생한다.
재용융로를 로터리킬른형으로 함으로써 하류측을 향하여 아래방향으로 경사하고, 또한 회전하기 때문에 비록 용융부적합물이 개재된 경우에도 이들을 로내에 체류시키는 일 없이 소각재를 강제적으로 하류측으로 반송할 수 있다. 또 재용융로의 내벽에 부착한 더스트가 어느 정도의 크기가 되면 자중으로 이탈하여 하류측으로 반송되기 때문에 재용융로내의 청소는 불필요하게 되어 생력화를 실현할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시형태의 한 예인 이젝터장치를 이용한 로내연소가스와연소배기가스의 순환계통의 개요도를 나타내는 도면이다. 도 7에 있어서, “34”, “35”는 이젝터이다. 배열보일러(18)의 입구 근처에 있어서 2차연소를 실시한 후의 연소배기가스(ERG)의 일부는 배기가스순환용 배관을 지나서 이젝터(34)에 인도된다. 이젝터(34)에는 구동류로서 고온공기(연소배기가스의 착화온도 이상)가 불어넣어져 있으며, ERG는 이젝터(34)에 흡인되고, 고온공기와 혼합되어 주연소실(3)에 불어넣어진다.
또 주연소실(3)내에서 발생한 1차연소배기가스(로내미연가스)의 일부는 배관에 의하여 꺼내어져서 이젝터(35)에 인도된다. 이젝터(35)에는 구동류로서 고온공기(로내미연가스의 착화온도 이상)가 불어넣어져 있으며, 1차연소배기가스는 이젝터(35)에 흡인되고, 고온공기와 혼합되어 재용융로(8)에 불어넣어진다.
이젝터장치는 구조가 간단하여 배기가스속의 더스트가 부착될 가능성은 적지만, 그 중에서도 배기가스배관속, 1차연소가스배관속에 고온공기용 배관을 삽입하고, 배기가스배관속, 1차연소가스배관방향을 따라서 고온공기를 분출시키는 간단한구조의 이젝터를 이용하는 것이 바람직하다. 또 배기가스배관은 가능한 한 구부러짐을 적게 하여 배기가스속의 더스트가 이들 배관속에 부착하는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 또한 배기가스배관에 펄스버너를 부설하여 배기가스배관속의 배기가스에 맥동류를 발생시켜서 더스트의 부착을 억제하는 것이 바람직하다.
또 도 2에 있어서의 배기가스방산계통, 즉 소각로로부터 굴뚝에 이르는 프로세스속에 유인팬이 설치되어 있는 경우는 고온공기 대신에 이 유인팬 하류의 배기가스를 사용할 수 있다. 특히 유인팬이 배기가스처리설비의 후단에 설치되어 있는 경우에는 유인팬 하류의 배기가스는 배기가스처리설비에 있어서 제진되어 있으며, 또한 압력을 갖기 때문에 이젝터의 구동류로서 이용하는 데 가장 적합하다. 이에 따라 배기가스순환용의 전용송풍기가 불필요하게 되기 때문에 설비비가 저감되는 외에 전력의 저감이 가능하게 된다. 또 구동류로 되는 배기가스의 현열을 회수할 수 있기 때문에 열효율을 올릴 수 있어서 에너지절약화를 실시할 수 있다. 또한 배기가스속의 잔존O2를 소각로내에서 연소용 O2로서 이용할 수 있기 때문에 공급공기량을 저감할 수 있고, 배기가스량도 저감할 수 있다. 따라서 에너지절약화, CO2대책을 실현할 수 있다.
또 도시하지 않지만, 재용융로(8)내의 분위기를 O2계, CO계, CO2계 등에 의해 검출하고, 로내분위기가 환원성으로 유지되도록 주연소실(3)내에 설치된 조연버너(도시하지 않음)로부터의 연료, 주연소실(3)에 불어넣어지는 열풍 등의 산화제, 또는 재용융로(8)내에 가스불어냄구(20)로부터 불어넣어지는 조연가스, 또는 고온공기 등의 산화제의 어느 쪽인가를 조절하는 재용융로내분위기조절장치를 설치해도 좋다. 이와 같이 하여 재용융로(8)내의 분위기를 적극적으로 환원성 분위기로 유지함으로써 재속의 중금속의 휘산이 촉진되는 동시에 다이옥신류의 분해효율을 높일 수 있다. 또 재용융로의 내벽 근처가 환원성 분위기로 되기 때문에 내벽의 소손을 억제할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 있어서는, 폐기물소각로와 소각재용융로를 직결시키고, 소각로내에서 생성한 미연가스의 일부와 고온공기나 산소부화공기와 같이 반응성이 높은 산화제를 재용융로내에 선회불어넣음함으로써 폐기물을 소각하면서 생성한 재를 연속적으로 용융처리하도록 되어 있기 때문에 선행기술의 주요한 결점이었던, 재용융로내 온도분포의 불균일성에 의거하는 슬래그의 부분고화나 열원으로서의 소각배기가스나 소각재속미연물의 성상 변동에 기인한 탕입구폐쇄가 회피되고, 재용융로의 장시간안정조업이나 슬래그의 이재(利材)화를 실현할 수 있는 동시에 토탈시스템으로서의 에너지절약화 및 생력화를 실현할 수 있다.
또 재용융로용으로서 반응성이 높은 산화제, 보조연료, 또는 선회연소를 적용함으로써 로내에서의 안정연소가 촉진되고, 다이옥신류, CO 등의 유해물질의 배출농도가 낮게 억제되는 동시에 로의 제어가 용이해져서 내벽 등의 소손이 더한층 회피되는 효과가 있다.
또한 재용융로용으로서 용융부적합물제거장치, 조정댐퍼, 또는 회전킬른형 로를 추가적용함으로써 용융해야 할 소각재에 유효하게 열이 전달되는 동시에 재용융로내에서의 슬래그고화트러블이 없어져서 가동률이 훨씬 향상한다는 효과가 얻어진다.
한편 재용융로출구로부터의 재의 비산을 억제하는 수단으로서 끝이 가는 형의 로형상을 채용함으로써 하류를 향하여 선회유속이 현저히 증대하기 때문에 내벽의 슬래그코팅층으로의 재제거효율이 향상하는 동시에 로내에서의 완전연소가 촉진되는 효과가 있다.
또 배기가스순환형 소각로를 적용대상으로 한 경우 소각로내의 고온미연배기가스를 재용융로내에 끌어넣는 수단으로서 소각로용 배기가스순환송풍기와 재용융로의 하류단을 접속함으로써 특수한 고온송풍기를 적용하는 일 없이 장시간안정조업을 실현할 수 있다.
또한 고온공기발생장치를 재용융로에 적용한 경우 고온공기발생장치로부터 배출된 고온의 배기가스를 소각로내의 혼합성 개선에 이용함으로써 소각배기가스의 저공해화와 배기가스의 현열의 유효이용(소각로 하류의 보일러에서 열회수)에 의한 에너지절약화를 실현할 수 있다.
또 재열처리로내에 탄소함유연료를 불어넣음으로써 내벽 근처를 선택적으로 가열할 수 있는 동시에 재가 환원분위기에서 열처리되기 때문에 재속의 다이옥신류의 분해효율이 높아져서 로재의 내구성이 더욱 향상한다.
또 구동류에 고온공기를 사용한 이젝터장치를 이용하여 폐기물소각로의 배기가스를 반송해서 재열처리로내에 불어넣거나 폐기물소각로내에서 발생한 가연성 가스를 반송하여 폐기물소각로내에 불어넣음으로써 저공기비연소가 가능하게 되어 배기가스량을 저감할 수 있어서 에너지절약에 연계된다. 덧붙여서 로내화염이 안정되기 때문에 저공해화를 실현할 수 있다. 또 배기가스순환을 위한 소요동력이 적게 완료되기 때문에 에너지절약을 꾀할 수 있는 동시에 고온함진가스를 안정되게 반송할 수 있기 때문에 열효율이 향상하여, 이 면에서도 에너지절약을 실현할 수 있다.
또한 이젝터의 구동류로서 고온공기 대신에 배기가스방산계통에 설치된 유인팬 하류의 배기가스를 사용함으로써 설비비가 저감되는 외에 전력의 저감이 가능하게 된다. 또 열효율을 올릴 수 있어서 에너지절약화를 실현할 수 있다. 또한 배기가스속의 잔존O2를 소각로내에서 연소용 O2로서 이용할 수 있기 때문에 공급공기량을 저감할 수 있고, 배기가스량도 저감할 수 있다. 따라서 에너지절약화, CO2대책을 실현할 수 있다.
또 재용융로의 로내분위기가 환원성으로 유지되도록 연료 및 산화제의 적어도 한쪽을 조정하는 장치를 설치함으로써 재속의 중금속의 휘산이 촉진되는 동시에 다이옥신류의 분해효율을 높일 수 있다. 또 재용융로의 내벽 근처가 환원성 분위기로 되기 때문에 내벽의 소손을 억제할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시형태의 한 예를 나타내는 도면이다. 도 8에 있어서, “101”은 호퍼, “102”는 쓰레기, “103”은 주연소실, “104”는 소각재, “105”는 끝이 가는 연도, “106”은 열처리부적합물검출·제거부, “107”은 격자, “108”은 재열처리로, “109”는 슬래그, “110”은 슬래그콘베이어, “111”은 슬래그저장부, “112”는 조정댐퍼, “113”은 제진기, “114”는 열교환기, “115”는 배기가스순환송풍기, “116”은 중간천정, “118”은 배열보일러, “119”는 로내교반기체의 출구, “120”은 가스불어냄구이다.
호퍼(101)에 장입된 쓰레기(102)는 주연소실(103)에서 화격자하로부터의 열풍, 또는 주연소실(103)내에 설치된 조연버너(도시하지 않음)에 의해 착화하여 연소한다. 연소에 의해 생성된 소각재(104)는 끝이 가는 연도(105)를 통과하여 열처리부적합물검출·제거부(106)에 들어간다. 열처리부적합물검출·제거부(106)에는 후에 설명하는 바와 같이 열처리부적합물의 검출기와, 검출된 열처리부적합물을 로외로 배출하는 장치가 설치되어 있다. 열처리부적합물이 제거된 소각재(104)는 격자(107)를 지나서 낙하하고, 재열처리로(108)에서 열처리되어 슬래그(109)로 되며, 슬래그콘베이어(110)상에 낙하하여 슬래그저장부(111)에 저장된다. 슬래그콘베이어(110)와 슬래그저장부(111)를 설치하지 않고 슬래그를 수중에 낙하시켜서 수쇄슬래그로 할 수도 있다.
열처리부적합물검출·제거부(106)와 재열처리로(108)의 사이에는 폐기물소각로로부터 재열처리로(108)에 들어가는 배기가스량을 억제하는 조정댐퍼(112)가 설치되어 재열처리로(108)측에 연소배기가스가 흘러드는 것을 방지하고 있다. 또한 조정댐퍼(112)를 설치하지 않고 재열처리로(108)의 상류에 항상 소각재(104)를 채우도록 운전하여 머터리얼시일로 하도록 해도 좋다.
후에 설명하는 바와 같이 재열처리로(108)내에는 가스불어냄구(120)가 설치되고, A-A’단면도에 나타내어지는 바와 같이 이 가스불어냄구(120)로부터는 폐기물소각로내에서 발생한 가연성 가스(소각로내미연가스)와 고온공기의 혼합기체가 고속으로 로내에 불어넣어져 있다. 이 고온혼합기체의 불어넣음방향은 A-A’단면도에 보이는 바와 같이 재열처리로(108)의 내벽의 접선방향으로 되어 있기 때문에 불어넣어진 고온혼합기체에 의해 재열처리로(108)내에서 도시되어 있는 바와 같이 선회화염, 또는 관상 화염이 생성된다.
따라서 이들 화염으로부터의 복사, 또는 직접전열에 의해 로의 내벽이 대략 균일하게 가열된다. 따라서 더스트나 슬래그의 부분고화, 또는 내벽의 과열에 의한 소손트러블이 억제된다. 또한 재열처리로내의 선회류의 원심효과에 의해 기류속의 소각재나 더스트가 내벽표층부에서 제거되기 때문에 재열처리로로부터 하류로의 더스트의 비산이 억제된다.
재열처리로(108)에서 소각로내미연가스가 연소하여 발생한 배기가스는 폐기물소각로의 배기가스순환계에 도입되고, 제진기(113)에 의해 더스트가 제거되어 열교환기(114)에서 냉각된 후 배기가스순환송풍기(115)를 통하여 산소와 혼합되고, 다시 폐기물소각로내에 불어넣어진다. 이와 같은 계통으로 하는 대신에 독립된 송풍기를 설치하여 재열처리로(108)를 통과한 배기가스를 승압하고, 후에 서술하는 2차연소실(117)에서의 교반기체로서 사용할 수도 있다.
주연소실(103)내에는 중간천정(116)이 설치되어 있으며, 이에 따라 배기가스의 흐름이 도면의 화살표시와 같이 2가지로 나뉘어진다. 그리고 중간천정(116)의 상부를 통과하는 배기가스는 미연가스를 많이 포함하고, 중간천정(116)의 아래를 통과하는 배기가스는 미반응산소를 많이 포함하고 있으며, 또한 이들 조성은 비교적 안정되어 있다.
본 실시형태에 있어서는, 이 중간천정(116)의 상부를 지나는 배기가스, 즉 미연가스를 많이 포함하는 배기가스의 일부를 꺼내어 소각로내미연가스로서 재열처리로(108)내에 불어넣고, 재열처리로(108)의 주요열원으로서 이용하고 있다. 즉 중간천정(116)의 상부를 지나는 배기가스의 일부는 배기가스순환송풍기(115)에 의하여 발생하는 마이너스압에 의해 가스불어냄구(120)를 통해서 재열처리로(108)내에 끌어넣어져 있게 된다. 따라서 소각로내미연가스를 재열처리로(8)내에 불어넣기 위한 특별한 송풍기는 필요하지 않다.
한편 중간천정(116)의 아래를 지나는 배기가스에는 미연분이 조금밖에 포함되어 있지 않기 때문에 이것을 재열처리로(108)의 안에 넣어도 연료로서 도움이 되지 않고, 오히려 재열처리로(108)내의 온도를 내리는 동시에 상기 배기가스속에 함유되는 다이옥신류나 그 출발원료로서의 염소가 재열처리로에 침입하기 때문에 바람직하지 않다. 상기한 조정댐퍼(112)는 이 배기가스가 재열처리로(108)내에 유입되는 것을 방해하기 위해 설치되어 있는 것이다. 구체적으로는 주연소실(103)과, 끝이 가는 연도(105)의 경계 부근의 로내압력과, 재열처리로(108)내의 압력을 검출하고, 후자의 압력을 전자의 압력보다 약간 높게 유지하도록 댐퍼(112)의 열림정도를 조절한다.
로의 설계조건에 따라서는 후자의 압력이 전자의 압력보다 낮아지지 않을 수 없는 일도 있는데(예를 들면 도 8에 나타내어지는 실시형태에 있어서는, 배기가스순환송풍기(115)에 의해 소각로내미연가스를 재열처리로(108)내에 끌어넣고 있기 때문에 후자의 압력은 전자의 압력보다 낮아진다.), 이 경우에도 양자의 압력차를 약간의 것으로 유지하여 가능한 한 배기가스가 끝이 가는 연도(105)를 지나서 재열처리로내에 유입되지 않도록 열림정도를 조절한다.
중간천정(116)을 우회한 배기가스의 대부분은 2차연소실(117)에 인도되고, 여기에서 로내교반기체의 출구(119)로부터 불어내어지는 교반기체에 의해 교반되어 선회류로 되며, 2차연소를 효율적으로 실시한다. 그리고 배열보일러(118)에 의해 열교환을 실시한 후, 그 대부분은 제진기(113), 열교환기(114), 배기가스순환송풍기(115)로 이루어지는 배기가스순환계에 인도되어 산소와 혼합되고, 다시 폐기물소각로내에 불어넣어진다. 배기가스의 일부는 배기가스처리장치에 보내어지고, 더스트나 유해물질이 제거된 후에 굴뚝으로부터 대기중으로 방산된다.
도 8에 나타내어지는 실시형태에 있어서는, 배기가스순환송풍기(115)를 지난 배기가스를 산소와 혼합한 기체가 화격자의 아래로부터 주연소실(103)내로 불어넣어져 있지만, 배기가스속에 H Cl 등이 포함되는 경우에는 화격자가 부식되는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는 화격자의 아래로부터는 공기를 불어넣고, 산소와 배기가스의 혼합기체는 주연소실에 직접 불어넣도록 하는 것이 바람직하다.
재열처리로(108)에 불어넣어지는 고온공기는 도시되어 있지 않은 고온공기발생장치에 의해 공기를 가열하여 제조된다. 일반적으로는 연료를 연소시키고, 그 열에 의해 공기를 가열한다. 이 때의 연소배기가스를 로내교반기체의 출구(119)로부터 불어내어지는 교반기체로서 이용하면 공기과잉률을 변경하는 일 없이 로내를 교반할 수 있고, 로내에서의 연소를 촉진시키는 동시에 배기가스의 저NOX화에도 유효하다. 또 고온공기발생장치의 연소배기가스현열을 배열보일러(118)에서 회수할 수 있다.
또 이 실시형태에서는 재열처리로(108)에는 소각로내미연가스와 고온공기의 혼합기체를 불어넣고 있지만, 고온공기 대신에 산소농도가 조정된 산화제를 사용해도 좋다. 산화제는 예를 들면 산소와 폐기물소각로의 배기가스를 혼합하여 제조할 수 있다. 이 방법에 있어서는, 산화제속의 산소농도를 높게 설정한 경우 산화제의 절대유량이 감소하기 때문에 재열처리로내에서의 기류의 체류시간이 길어지고, 이에 동반하여 재나 더스트의 제거효율을 더한층 높일 수 있다. 또 산화제속의 산소농도를 낮게 설정함으로써 재열처리로내에서 저NOX연소를 실현할 수 있다.
또한 재열처리로(108)내의 온도를 검출하고, 이 온도를 일정하게 유지하도록 고온의 공기, 또는 산소농도가 조정된 산화제의 온도를 조정하는 것이 바람직하다. 이에 따라 폐기물소각로측의 로황이 변화하여 소각배기가스나 소각재의 성상이 변동한 경우에도 장시간안정조업을 실현할 수 있다. 따라서 폐기물소각로측의 안정화나 저공해화를 우선하여 운전한 경우에도 재열처리로(108)에서 생성된 슬래그의 성상의 변동이 작게 억제된다.
재열처리로(8)내의 온도를 조절하는 것은 다른 수단을 이용해도 좋다. 이 때 재열처리로(8)내의 온도는 800℃ 이상으로 제어하는 것이 바람직하다. 이에 따라 재속의 다이옥신류와 중금속류의 동시저감이 가능하게 된다. 따라서 열처리후의 재를 유효이용할 수 있다. 또한 로내가 주요한 중금속의 융점을 웃돌고 있기 때문에 이들이 로내에서 고화하는 것을 억제할 수 있다. 또한 재열처리로(108)내의 온도는 재의 용융온도 이하로 제어하는 것이 바람직하다. 재처리분야에서 특별히 문제로 되는 중금속의 종류, 융점, 비점(또는 승화점)은 이하와 같다.
표 1
물질명칭 융점(℃) 비점(℃)
납(Pb) 327 1750
비소(As) 871 (승화점:616)
카드뮴(Cd) 321 766
수은(Hg) －38.8 357
염화납(PbCl2) 501 954
이 중 재처리에 동반하여 생성되는 순수한 납은 적고, 염화납 등의 화합물로서 생성되는 경우가 많다. 따라서 표 1에서 명백한 바와 같이 재속의 주요한 중금속을 휘산시키기 위해서는 로내의 온도분포를 고려했다고 해도 재의 용융온도(1100∼1400℃)를 넘지 않는 범위의 가열로 충분하다. 따라서 최고가열온도는 재의 종류에도 따르지만, 1000℃ 이하의 가열로 하면 확실하게 재가 용융하는 일 없이 재속의 주요한 중금속을 휘산시킬 수 있어서 바람직하다.
실제로 도시쓰레기소각재를 관상 로에 충전하고, 로내를 환원분위기로 하여 1000℃로 가열한 결과, 열처리전에 1000∼2000mg/kg 포함되어 있던 납이 600mg/kg 이하로 감소하여 토양환경기준값 이하로 할 수 있었다.
또 보조연료공급장치를 설치하여 재열처리로(108)내에 보조연료를 불어넣고, 보조연료의 양을 조정함으로써 재열처리로(108)내의 온도를 조정하도록 해도 좋다. 이에 따라 재열처리로(108)내의 온도를 정확히 제어할 수 있게 되기 때문에 소각로측의 로황이 급격히 악화한 경우, 또는 어떠한 원인으로 재열처리로(108)의 출구가 폐쇄기미가 된 경우에 소각로측의 운전조건을 변경하는 일 없이 신속히 재열처리로내 온도를 재조정할 수 있다. 이 때문에 플랜트의 가동률을 높은 레벨로 유지할 수 있다. 또 소각로측과 독립하여 재열처리로내 온도의 조정을 할 수 있기 때문에 플랜트의 상승이나 하강의 작업시간을 단축할 수 있다.
불어넣는 보조연료로서는, 탄소를 함유하는 연료를 예를 들면 분말상으로 한 것을 이용하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 불어넣은 탄소함유연료가 재와 똑같이 내벽 근처로 원심력으로 밀어지고, 또한 이 장소에서 탄소함유연료가 연소하기 때문에 재 근처가 선택적으로 환원분위기로 된다. 이에 따라 재로부터의 중금속의 휘산이 더욱 촉진된다. 또 내벽 근처도 환원분위기로 되기 때문에 내벽의 소손이 억제된다. 그 결과 장치의 가동률이 높아지는 동시에 로재를 새로 바를 때 등에 있어서의 보수비의 저감효과가 있다.
도 9에 본 발명의 실시형태의 한 예인 폐기물소각열처리로에 있어서의 배기가스, 증기 등의 계통을 나타낸다. 산소제조장치에 의해 공기로부터 분리된 산소는 혼합기에 있어서 배기가스순환계통의 배기가스와 혼합되고, 소각로내에 불어넣어져서 쓰레기를 연소시킨다. 소각로의 배기가스의 대부분은 제진기, 열교환기, 송풍기로 이루어지는 배기가스순환계통으로 흐르고, 혼합기에서 산소와 혼합되어 다시 소각로내에 불어넣어진다. 이 경우에는 화격자의 아래로부터는 공기가 불어넣어지고, 혼합기에서 산소와 혼합된 배기가스는 직접 연소실내로 불어넣어지고 있다. 혼합되는 배기가스와 산소의 비율을 바꿈으로써 소각로내에서의 쓰레기의 연소상태를 제어 가능한 동시에, 공기를 불어넣는 경우와 달리 여분의 질소가 로내에 불어넣어지지 않기 때문에 배기가스볼륨을 작게 할 수 있어서 배기가스처리설비의 소형화를 꾀할 수 있다.
배기가스순환계통으로 흐르지 않는 배기가스 중 일부는 상기한 바와 같이 재열처리로(108)에 유입되고, 다른 일부는 배기가스처리설비에 유입된다. 재열처리로에서 연소하여 소각재를 가열한 배기가스는 상기한 바와 같이 제진기로 인도되어 배기가스순환계통에 들어간다. 배기가스처리설비에 유입된 배기가스는 수분이 제거되어 굴뚝으로부터 대기로 방산된다. CO2고정화장치가 설치되어 있는 경우는 배기가스속의 CO2는 고정화되어 대기로 방산되는 일은 없다. 배기가스처리설비에서 제거된 수분은 배수처리설비에서 처리된 후 방출된다.
소각로의 배기가스현열의 대부분은 배기가스보일러에서 증기를 발생하는 데 사용되고, 발생한 증기는 발전플랜트에 이용된다. 도 9에 있어서는, 열교환기는 폐열보일러로의 급수를 가열하는 데 사용되고 있다.
도 10에 본 발명의 실시형태의 한 예에 있어서의 재열처리로의 예의 상세를 나타낸다. 이하의 도면에 있어서는, 발명의 실시형태의 란에 있어서의 앞에 나온 도면에서 나타내어진 구성요소와 같은 구성요소에는 같은 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다. 도 10에 있어서, “121”은 소각로내미연가스불어넣음구, “122”는 고온공기불어넣음구, “123”은 출구이다.
재열처리로(108)는 횡단면이 대략 원형인 로이며, 그 하류측은 출구(123)에 가까워짐에 따라서 차츰 가늘어지도록 되어 있다. 그리고 그 상류측의 측벽의 일부에는 가스불어냄구(120)가 설치되고, 이것은 소각로내미연가스불어넣음구(121), 고온공기불어넣음구(122)에 연결되어 있다. 소각로내미연가스불어냄구(121)로부터 불어넣어지는 배기가스와 고온공기불어넣음구(122)로부터 불어넣어지는 고온공기는 가스불어냄구(120)에서 혼합되고, 대략 원형단면의 재열처리로(8)단면의 접선방향을 향하여, 즉 원주를 따르도록 불어넣어진다. 이에 따라 로축에 대하여 대략 대칭형상의 선회화염, 또는 관상 화염이 형성된다.
따라서 이들 화염으로부터의 복사, 또는 직접전열에 의해 로의 내벽이 대략 균일하게 가열된다. 따라서 더스트나 슬래그의 부분고화, 또는 내벽의 과열에 의한 소손트러블이 억제된다. 또한 재열처리로내의 선회류의 원심효과에 의해 기류속의 소각재나 더스트가 내벽표층부에서 제거되기 때문에 고슬래그화율을 달성할 수 있다. 또 폐기물소각로와 재열처리로(108)가 직결되어 있어서 고온의 재가 냉각되지 않고 재열처리로(108)내로 인도되기 때문에 열효율이 높아진다.
또 재열처리로(108)의 하류측은 출구(123)에 가까워짐에 따라서 가늘어지도록 되어 있기 때문에 하류측일수록 화염의 선회유속이 커진다. 따라서 재나 더스트의 제거효율이 높아진다. 또 화염에 의한 내벽의 가열을 보다 효과적으로 실시할 수 있다. 또한 예를 들면 재가 용융한 경우에 슬래그가 한 곳에 집중하여 출탕하기 때문에 탕입구가 폐쇄되기 어려워진다. 덧붙여서 로내가스의 혼합이 촉진되기 때문에 배기가스의 저공해화가 실현된다.
도 11은 본 발명의 실시형태의 한 예에 있어서의 끝이 가는 연도, 열처리부적합물검출·제거부와 재열처리로의 연결부의 상세를 나타내는 도면이다. 도 11에 있어서, “124”는 고온공기발생장치, “125”는 유해물질공급장치이다. PCB 등의 분말체의 유해물질은 유해물질공급장치(125)로부터 열처리부적합물검출·제거부(106)에 장입되고, 비재나 폐유 등의 기체·액체의 유해물질은 소각로내미연가스불어넣음구(121)로부터 소각로내미연가스와 함께 열처리로(108)내에 불어넣어진다. 이들 물질은 고온의 재열처리로(108)내에서 분해되고, 최종적으로는 도 9에 나타내는 배기가스처리장치에서 흡수처리된다.
분말체의 유해물질을 소각로내미연가스불어넣음구(121)로부터 불어넣지 않고 열처리부적합물검출·제거부(106)에 장입하고 있는 것은, 이들 물질을 고온공기불어넣음구(22)로부터 불어넣으면 재열처리로(108)내에서 비산하여 분해가 충분히 진행되지 않고 재열처리로(108)의 출구로부터 미처리인 채 배출될 염려가 있기 때문에, 이를 방지하기 위함이다. 따라서 열처리부적합물검출·제거부(106)에 장입하여 소각재(104)와 함께 재열처리로(108)내에 넣음으로써 분해를 촉진한다.
열처리부적합물검출·제거부(106)와 재열처리로(108)의 경계에는 조정댐퍼(112)가 설치되어 있으며, 유압실린더에 의해 댐퍼를 오르내리게 하여 상기한 바와 같이 폐기물소각로로부터 재열처리로(108)에 유입되는 배기가스의 양을 억제한다. 실조업에 있어서는, 댐퍼의 열림정도는 소각재(104)의 표면에 대략 일치하는 열림정도로 된다.
도 12는 본 발명의 실시형태의 한 예에 있어서의 열처리부적합물검출·제거부의 상세를 나타내는 도면이다. 도 12에 있어서, “126”은 TV카메라, “127”은 푸셔, “128”은 냉각용 공기입구, “129”는 차폐판, “130”은 커버, “131”은 가진장치이다.
열처리부적합물이란, 강재 등의 큰 덩어리로 이루어지는 불연물이고, 다이옥신 등의 유해물질을 함유하지 않는 것이며, 이와 같은 것이 재열처리로에 들어가면 설비를 파손하거나, 입구부근에서 소각재의 매달림을 발생시키거나, 탕입구를 폐쇄할 염려가 있다. 따라서 열처리부적합물검출·제거부(106)의 출구측에는 격자(107)가 설치되어 있으며, 이들 열처리부적합물이 격자에 방해되어 낙하하지 않고, 재열처리로에는 들어가지 않도록 되어 있다. 격자(107)는 중공이며, 냉각용 공기입구(127)로부터 공급되는 공기에 의해 냉각되어 있다.
격자(107)상에 잔류한 열처리부적합물을 TV카메라(126)에서 감시하고, 푸셔(127)를 작동시킴으로써 로외로 배출한다. 이 때 차폐판(129)을 위로 올려서 열처리부적합물이 통과하는 공간을 만든다. 커버(130)는 힌지에 의해 상부구조물로부터 늘어뜨려져 있고, 열처리부적합물에 밀려서 회전이동하며, 이에 따라 열처리부적합물은 커버(130)를 통과하여 로외로 배출된다. 그 후 푸셔(127)를 원래의 위치로 되돌리고, 차폐판(129)을 내려서 로내를 시일한다.
격자(107)에는 가진장치(130)가 설치되어 격자(107)에 진동을 주고 있다. 이에 따라 격자(107)상의 소각재는 격자(107)상에 잔류하는 일 없이 낙하하여 재열처리로내에 인도된다.
도 13은 재열처리로가 로터리킬른형인 본 발명의 실시형태의 예를 나타내는 도면이다. 도 13에 있어서, “108’”는 재열처리로인 로터리킬른, “132”는 롤러이며, “133”은 가연성 가스와 고온공기의 혼합기체의 불어넣음구이다. 롤러(132)의 회전에 의해 로터리킬른(108’)이 회전한다. 로터리킬른(108’)은 하류측을 향하여 아래방향으로 경사하고, 그 하류측은 끝이 가늘게 되어 있다.
가연성 가스와 고온공기는 불어넣음구(133)의 직전에서 혼합되어 로터리킬른(108’)내에 불어넣어진다. 불어넣음방향은 로터리킬른(108’)의 중심축을 지나지 않고 벽면을 향하여 진행방향으로 경사방향으로 되어 있다. 따라서 로터리킬른(108’)내에는 선회화염, 또는 관상 화염이 발생한다.
재열처리로를 로터리킬른형으로 함으로써 하류측을 향하여 아래방향으로 경사하고, 또한 회전하기 때문에 비록 열처리부적합물이 개재된 경우에도 이들을 로내에 체류시키는 일 없이 소각재를 강제적으로 하류측으로 반송할 수 있다. 또 재열처리로의 내벽에 부착한 더스트가 어느 정도의 크기가 되면 자중으로 이탈하여 하류측으로 반송되기 때문에 재열처리로내의 청소는 불필요하게 되어 생력화를 실현할 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시형태의 한 예인 이젝터장치를 이용한 로내연소가스와 연소배기가스의 순환계통의 개요도를 나타낸다. 도 14에 있어서 “134”, “135”는 이젝터이다. 배열보일러(118)의 입구 근처에 있어서 2차연소를 실시한 후의 연소배기가스(ERG)의 일부는 배기가스순환용 배관을 지나서 이젝터(134)에 인도된다. 이젝터(134)에는 구동류로서 고온공기(연소배기가스의 착화온도 이상)가 불어넣어져 있으며, ERG는 이젝터(134)에 흡인되고, 고온공기와 혼합되어 주연소실(3)에 불어넣어진다.
또 주연소실(103)내에서 발생한 1차연소배기가스(로내미연가스)의 일부는 배관에 의하여 꺼내어져서 이젝터(135)에 인도된다. 이젝터(135)에는 구동류로서 고온공기(로내미연가스의 착화온도 이상)가 불어넣어져 있으며, 1차연소배기가스는 이젝터(135)에 흡인되고, 고온공기와 혼합되어 재열처리로(108)에 불어넣어진다.
이젝터장치는 구조가 간단하여 배기가스속의 더스트가 부착할 가능성은 적지만, 그 중에서도 배기가스배관속, 1차연소가스배관속에 고온공기용 배관을 삽입하고, 배가스배관속, 1차연소가스배관방향을 따라서 고온공기를 분출시키는 간단한 구조의 이젝터를 이용하는 것이 바람직하다. 또 배기가스배관은 가능한 한 구부러짐을 적게 하여 배기가스속의 더스트가 이들 배관속에 부착하는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 또한 배기가스배관에 펄스버너를 부설하고, 배기가스배관속의 배기가스에 맥동류를 발생시켜서 더스트의 부착을 억제하는 것이 바람직하다.
또 도 9에 있어서의 배기가스방산계통, 즉 소각로로부터 굴뚝에 이르는 프로세스속에 유인팬이 설치되어 있는 경우는 고온공기 대신에 이 유인팬 하류의 배기가스를 사용할 수 있다. 특히 유인팬이 배기가스처리설비의 후단에 설치되어 있는 경우에는 유인팬 하류의 배기가스는 배기가스처리설비에 있어서 제진되어 있으며, 또한 압력을 갖기 때문에 이젝터의 구동류로서 이용하는 데 가장 적합하다. 이에 따라 배기가스순환용의 전용송풍기가 불필요하게 되기 때문에 설비비가 저감되는 외에 전력의 저감이 가능하게 된다. 또 구동류로 되는 배기가스의 현열을 회수할 수 있기 때문에 열효율을 올릴 수 있으며, 에너지절약화를 실시할 수 있다. 또한 배기가스속의 잔존O2를 소각로내에서 연소용 O2로서 이용할 수 있기 때문에 공급공기량을 저감할 수 있으며, 배기가스량도 저감할 수 있다. 따라서 에너지절약화, CO2대책을 실현할 수 있다.
또 도시하지 않지만, 재열처리로(8)내의 분위기를 O2계, CO계, CO2계 등에 의해 검출하고, 로내분위기가 환원성으로 유지되도록 주연소실(103)내에 설치된 조연버너(도시하지 않음)로부터의 연료, 주연소실(103)에 불어넣어지는 열풍 등의 산화제, 또는 재열처리로(108)내에 가스불어냄구(120)로부터 불어넣어지는 조연가스, 또는 고온공기 등의 산화제의 어느 쪽인가를 조절하는 재열처리로내분위기조절장치를 설치해도 좋다. 이와 같이 하여 재열처리로(108)내의 분위기를 적극적으로 환원성 분위기로 유지함으로써 재속의 중금속의 휘산이 촉진되는 동시에 다이옥신류의 분해효율을 높일 수 있다. 또 재열처리로의 내벽 근처가 환원성 분위기로 되기 때문에 내벽의 소손을 억제할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 있어서는, 폐기물소각로와 재열처리로를 직결시키고, 소각로내에서 생성한 미연가스의 일부와 고온공기나 산소부화공기와 같이 반응성이 높은 산화제를 재열처리로내에 선회불어넣음함으로써 폐기물을 소각하면서 생성한 재를 연속적으로 열처리하도록 되어 있기 때문에 선행기술의 주요한 결점이었던, 재열처리로내온도분포의 불균일성에 의거하는 슬래그의 부분고화나 열원으로서의 소각배기가스나 소각재속미연물의 성상 변동에 기인한 탕입구폐쇄가 회피되고, 재열처리로의 장시간안정조업이나 로재의 장수명화를 실현할 수 있는 동시에 토탈시스템으로서의 에너지절약화 및 생력화를 실현할 수 있다.
특히 재열처리로속의 온도를 다이옥신의 분해온도 이상으로 하고, 또한 재의 용융점 이하의 온도로 함으로써 재의 용융·고화에 기인하는 문제를 일으키지 않고, 다이옥신류를 분해하여 유해한 중금속류를 휘산시킬 수 있다.
또 재열처리로용으로서 반응성이 높은 산화제, 보조연료, 또는 선회연소를 적용함으로써 로내에서의 안정연소가 촉진되고, 다이옥신류, CO 등의 유해물질의 배출농도가 낮게 억제되는 동시에 로의 제어가 용이해져서 내벽 등의 소손이 더한층 회피되는 효과가 있다.
또한 재열처리로용으로서 열처리부적합물제거장치, 조정댐퍼, 또는 회전킬른형 로를 추가적용함으로써 열처리해야 할 소각재에 유효하게 열이 전달되는 동시에 재열처리로내에서의 슬래그고화트러블이 없어져서 가동률이 훨씬 향상한다는 효과가 얻어진다.
한편 재열처리로출구로부터의 재의 비산을 억제하는 수단으로서 끝이 가는 형의 로형상을 채용함으로써 하류를 향하여 선회유속이 현저히 증대하기 때문에 내벽으로의 재제거효율이 향상하는 동시에 로내에서의 완전연소가 촉진되는 효과가 있다.
또 배기가스순환형 소각로를 적용대상으로 한 경우 소각로내의 고온미연배기가스를 재열처리로내에 끌어넣는 수단으로서 소각로용 배기가스순환송풍기와 재열처리로의 하류단을 접속함으로써 특수한 고온송풍기를 적용하는 일 없이 장시간안정조업을 실현할 수 있다.
또한 고온공기발생장치를 재열처리로에 적용한 경우 재열처리로의 입구측에서의 고온공기에 의한 이젝트효과를 이용하여 소각로내에서 발생한 가연성 가스를 순환송풍기 없이 재열처리로내에 끌어넣을 수 있다. 고온공기발생장치로부터 배출된 고온의 배기가스를 소각로내의 혼합성 개선에 이용함으로써 소각배기가스의 저공해화와 배기가스의 현열의 유효이용(소각로 하류의 보일러로 열회수)에 의한 에너지절약화를 실현할 수 있다.
또 재열처리로내에 탄소함유연료를 불어넣음으로써 내벽 근처를 선택적으로 가열할 수 있는 동시에 재가 환원분위기로 열처리되기 때문에 재속의 다이옥신류의 분해효율이 높아져서 로재의 내구성이 더욱 향상한다.
또 구동류에 고온공기를 사용한 이젝터장치를 이용하여 폐기물소각로의 배기가스를 반송해서 재열처리로내에 불어넣거나 폐기물소각로내에서 발생한 가연성 가스를 반송하여 재열처리로내에 불어넣음함으로써 저공기비연소가 가능하게 되어 배기가스량을 저감할 수 있어서 에너지절약에 연계된다. 덧붙여서 로내화염이 안정되기 때문에 저공해화를 실현할 수 있다. 또 배기가스순환을 위한 소요동력이 적게 완료되기 때문에 에너지절약을 꾀할 수 있는 동시에 고온함진가스를 안정되게 반송할 수 있기 때문에 열효율이 향상하여 이 면에서도 에너지절약을 실현할 수 있다.
또한 구동류로서 고온공기 대신에 배기가스방산계통에 설치된 유인팬 하류의 배기가스를 사용함으로써 설비비가 저감되는 외에 전력의 저감이 가능하게 된다. 또 열효율을 올릴 수 있어서 에너지절약화를 실현할 수 있다. 또한 배기가스속의 잔존O2를 소각로내에서 연소용 O2로서 이용할 수 있기 때문에 공급공기량을 저감할 수 있고, 배기가스량도 저감할 수 있다. 따라서 에너지절약화, CO2대책을 실현할 수 있다.
또 재열처리로의 로내분위기가 환원성으로 유지되도록 연료 및 산화제의 적어도 한쪽을 조정하는 장치를 설치함으로써 재속의 중금속의 휘산이 촉진되는 동시에 다이옥신류의 분해효율을 높일 수 있다. 또 재열처리로의 내벽 근처가 환원성 분위기로 되기 때문에 내벽의 소손을 억제할 수 있다.

Claims (50)

  1. 폐기물을 소각하여 재, 가연성 가스와 배기가스를 생성시키기 위한 폐기물소각로;
    해당 폐기물소각로에 직결되어 재를 용융처리하기 위한 재용융로;
    고온의 공기를 발생시키기 위한 고온공기발생장치; 및
    선회화염, 또는 관상 화염을 형성하도록 폐기물소각로내에서 발생한 가연성 가스의 일부와 해당 고온의 공기를 재용융로내에 불어넣는 장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고온공기발생장치가 연료를 연소시킴으로써 공기를 가열하여 고온공기를 발생시키는 장치이며, 해당 연료의 연소배기가스가 소각로내를 교반하기 위한 기체로서 사용되는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    고온공기발생장치에 의해 발생된 고온의 공기의 온도를 조정하기 위한 조정장치를 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    재용융로내의 온도를 조정하기 위한 보조연료의 공급장치를 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    재용융로내의 온도를 조정하기 위한 탄소함유연료를 공급하는 공급장치와,
    재용융로내에 설치된, 연료와 재를 교반하는 교반수단을 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 재용융로는 하류측이 출구를 향하여 차츰 가늘어져 있는 재용융로인 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 재용융로내, 또는 그 상류에 유해폐기물을 불어넣기 위한 유해폐기물공급장치와,
    상기 재용융로의 하류에 설치된 배기가스처리장치를 갖는 것을 특징으로 하는폐기물처리장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 재용융로의 상류측에 설치된, 소각재속의 용융부적합물을 검출하여 제거하기 위한 부적합물제거장치를 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 재용융로가 회전킬른식 재용융로인 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  10. 폐기물을 소각하여 재, 가연성 가스와 배기가스를 생성시키기 위한 폐기물소각로;
    해당 폐기물소각로에 직결되어 재를 용융처리하기 위한 재용융로; 및
    선회화염, 또는 관상 화염을 형성하도록 폐기물소각로내에서 발생한 가연성 가스의 일부와 산소농도가 조정된 산화제를 재용융로내에 불어넣는 장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 산화제가 폐기물소각로내에서 발생한 배기가스의 일부와 산소의 혼합기체인 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    산소농도가 조정된 산화제의 온도를 조정하는 조정장치를 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    재용융로내의 온도를 조정하기 위한 보조연료의 공급장치를 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  14. 제 10 항에 있어서,
    재용융로내의 온도를 조정하기 위한 탄소함유연료를 공급하는 공급장치와,
    재용융로내에 설치된, 연료와 재를 교반하는 교반수단을 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 재용융로는 하류측이 출구를 향하여 차츰 가늘어져 있는 재용융로인 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 재용융로내, 또는 그 상류에 유해폐기물을 불어넣기 위한 유해폐기물공급장치와,
    상기 재용융로의 하류에 설치된 배기가스처리장치를 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 재용융로의 상류측에 설치된, 소각재속의 용융부적합물을 검출하여 제거하기 위한 부적합물제거장치를 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  18. 폐기물을 소각하여 재를 생성시키기 위한 폐기물소각로;
    해당 폐기물소각로에 연통부를 지나서 직결되어 재를 용융처리하기 위한 재용융로; 및
    연통부에 설치된, 폐기물소각로로부터 재용융로로의 소각배기가스의 유입을 억제하기 위한 댐퍼로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    고온공기를 구동류로 하여 폐기물소각로의 배기가스를 반송하고, 폐기물소각로내에 불어넣기 위한 이젝터장치를 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    고온공기를 구동류로 하여 폐기물소각로내에서 발생한 가연성 가스를 반송하고, 재용융로내에 불어넣기 위한 이젝터장치를 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  21. 제 18 항에 있어서,
    배기가스방산계통에 설치된 유인팬 하류의 배기가스를 구동류로 하여 폐기물소각로의 배기가스를 반송하고, 폐기물소각로내에 불어넣기 위한 이젝터장치를 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  22. 제 18 항에 있어서,
    배기가스방산계통에 설치된 유인팬 하류의 배기가스를 구동류로 하여 폐기물소각로내에서 발생한 가연성 가스를 반송하고, 재용융로내에 불어넣기 위한 이젝터장치를 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  23. 폐기물을 소각하여 재를 생성시키기 위한 폐기물소각로;
    해당 폐기물소각로는 소각로로부터 배출되는 배기가스를 순환시키는 배기가스순환송풍기를 갖는 배기가스순환식 소각로이고;
    해당 폐기물소각로에 직결되어 재를 용융처리하기 위한 재용융로;
    해당 배기가스순환송풍기를 사용하여 재용융로의 배기가스를 흡인하고, 폐기물소각로에 순환시키는 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 폐기물소각로가 중간천정을 갖는 주연소실로 이루어지는 2회류식 화격자소각로인 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 재용융로내가 환원성 분위기가 되도록 연료 및 산화제의 적어도 하나를 조정하기 위한 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  26. 폐기물을 소각하여 재, 가연성 가스와 배기가스를 생성시키기 위한 폐기물소각로;
    해당 폐기물소각로에 직결되어 재를 열처리하기 위한 재열처리로;
    고온의 공기를 발생시키기 위한 고온공기발생장치; 및
    선회화염, 또는 관상 화염을 형성하도록 폐기물소각로내에서 발생한 가연성 가스의 일부와 해당 고온의 공기를 재열처리로내에 불어넣는 장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 고온공기발생장치가 연료를 연소시킴으로써 공기를 가열하여 고온공기를 발생시키는 장치이며, 해당 연료의 연소배기가스가 소각로내를 교반하기 위한 기체로서 사용되는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  28. 제 26 항에 있어서,
    고온공기발생장치에 의해 발생된 고온의 공기의 온도를 조정하기 위한 조정장치를 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  29. 제 26 항에 있어서,
    재열처리로내의 온도를 조정하기 위한 보조연료의 공급장치를 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  30. 제 26 항에 있어서,
    재열처리로내의 온도를 조정하기 위한 탄소함유연료를 공급하는 공급장치와,
    재열처리로내에 설치된, 연료와 재를 교반하는 교반수단을 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  31. 제 26 항에 있어서,
    상기 재열처리로는 하류측이 출구를 향하여 차츰 가늘어져 있는 재열처리로인 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  32. 제 26 항에 있어서,
    상기 재열처리로내, 또는 그 상류에 유해폐기물을 불어넣기 위한 유해폐기물공급장치와,
    상기 재열처리로의 하류에 설치된 배기가스처리장치를 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  33. 제 26 항에 있어서,
    상기 재열처리로의 상류측에 설치된, 소각재속의 열처리부적합물을 검출하여 제거하기 위한 부적합물제거장치를 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  34. 제 26 항에 있어서,
    상기 재열처리로가 회전킬른식 재열처리로인 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  35. 폐기물을 소각하여 재, 가연성 가스와 배기가스를 생성시키기 위한 폐기물소각로;
    해당 폐기물소각로에 직결되어 재를 열처리하기 위한 재열처리로; 및
    선회화염, 또는 관상 화염을 형성하도록 폐기물소각로내에서 발생한 가연성 가스의 일부와 산소농도가 조정된 산화제를 재열처리로내에 불어넣는 장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 산화제가 폐기물소각로내에서 발생한 가연성 가스의 일부와 산소의 혼합기체인 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  37. 제 35 항에 있어서,
    산소농도가 조정된 산화제의 온도를 조정하는 조정장치를 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  38. 제 35 항에 있어서,
    재열처리로내의 온도를 조정하기 위한 보조연료의 공급장치를 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  39. 제 35 항에 있어서,
    재열처리로내의 온도를 조정하기 위한 탄소함유연료를 공급하는 공급장치와,
    재열처리로내에 설치된, 연료와 재를 교반하는 교반수단을 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  40. 제 35 항에 있어서,
    상기 재열처리로는 하류측이 출구를 향하여 차츰 가늘어져 있는 재열처리로인 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  41. 제 35 항에 있어서,
    상기 재열처리로내, 또는 그 상류에 유해폐기물을 불어넣기 위한 유해폐기물공급장치와,
    상기 재열처리로의 하류에 설치된 배기가스처리장치를 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  42. 폐기물을 소각하여 재를 생성시키기 위한 폐기물소각로;
    해당 폐기물소각로에 연통부를 지나서 직결되어 재를 열처리하기 위한 재열처리로; 및
    연통부에 설치된, 폐기물소각로로부터 재열처리로로의 소각배기가스의 유입을 억제하기 위한 댐퍼로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  43. 제 42 항에 있어서,
    고온공기를 구동류로 하여 폐기물소각로의 배기가스를 반송하고, 폐기물소각로내에 불어넣기 위한 이젝터장치를 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  44. 제 42 항에 있어서,
    고온공기를 구동류로 하여 폐기물소각로내에서 발생한 가연성 가스를 반송하고, 재열처리로내에 불어넣기 위한 이젝터장치를 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  45. 제 42 항에 있어서,
    배기가스방산계통에 설치된 유인팬 하류의 배기가스를 구동류로 하여 폐기물소각로의 배기가스를 반송하고, 폐기물소각로내에 불어넣기 위한 이젝터장치를 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  46. 제 42 항에 있어서,
    배기가스방산계통에 설치된 유인팬 하류의 배기가스를 구동류로 하여 폐기물소각로내에서 발생한 가연성 가스를 반송하고, 재열처리로내에 불어넣기 위한 이젝터장치를 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  47. 폐기물을 소각하여 재를 생성시키기 위한 폐기물소각로;
    해당 폐기물소각로는 소각로로부터 배출되는 배기가스를 순환시키는 배기가스순환송풍기를 갖는 배기가스순환식 소각로이며;
    해당 폐기물소각로에 직결되어 재를 용융처리하기 위한 재용융로;
    해당 배기가스순환송풍기를 사용하여 재용융로의 배기가스를 흡인하고, 폐기물소각로에 순환시키는 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  48. 제 47 항에 있어서,
    상기 폐기물소각로가 중간천정을 갖는 주연소실로 이루어지는 2회류식 화격자소각로인 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  49. 제 47 항에 있어서,
    상기 재열처리로내의 온도를 800℃ 이상에서 재의 용융온도 이하로 제어하는 온도제어장치를 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
  50. 제 47 항에 있어서,
    상기 재열처리로내가 환원성 분위기가 되도록 연료 및 산화제의 적어도 하나를 조정하기 위한 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물처리장치.
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