KR20010078389A

KR20010078389A - 도시 폐기물 연소기 및 다른 노에서의 폐기물 슬러지공동연소

Info

Publication number: KR20010078389A
Application number: KR1020017004816A
Authority: KR
Inventors: 뷰몬트이.래리; 리차드슨래리디.; 루소우케빈지.
Original assignee: 래리 디. 리차드슨; 에코/테크놀러지즈, 엘엘씨
Priority date: 1998-10-19
Filing date: 1999-10-19
Publication date: 2001-08-20
Also published as: NZ511793A; AU750551B2; EP1123478A4; WO2000023747A2; TW414849B; ATE408095T1; CA2347232C; AU1210800A; CN1330752A; MXPA01003889A; DE69939545D1; CR6352A; JP4819220B2; WO2000023747A3; EP1123478A2; EP1123478B1; KR100665613B1; CN1117948C; US6279493B1; DK1123478T3

Abstract

도시 고체 폐기물 연소기 또는 기타의 연소기 중에서 슬러지를 처리하고 주입하며 공동연소시키기 위한 시스템 및 방법을 개시한다. 그러한 시스템은 슬러지 수용 및 처리 모듈과 슬러지 주입 및 연소 모듈을 포함한다. 슬러지는 하나 이상의 저장 호퍼 속에 수용되어 저장되는데, 그 저장 호퍼에서는 슬러지가 우선 액체로 희석되고 나서 펌핑하기에 적합한 원하는 균질의 밀도로 혼합된다. 이어서, 액체 함량이 높은 슬러지는 노 주입 노즐로 펌핑되는데, 그 노 주입 노즐에서는 슬러지가 바람직하게는 증기로 분무되어 노의 연소 구역 속에 분사된다. 개시된 시스템 및 방법은 슬러지의 수분 함량을 증가시키고 슬러지의 고체 함량을 조절하여 노 온도를 제어하게 된다.

Description

도시 폐기물 연소기 및 다른 노에서의 폐기물 슬러지 공동연소{Co-combustion of waste sludge in municipal waste combustors and other furnaces}

지역 사회 및 산업계에서 슬러지 처분을 위해 가용될 수 있는 대안들이 거부됨에 따라, 저렴하고 환경 친화적인 새로운 처분 방법이 절실히 요구되게 되었다. 1950년대 및 1960년대에는 흔히 슬러지를 다수의 화덕 노(hearth furnace)에서 소각하였다. 그러나, 그러한 대부분의 설비는 연소가 열악하게 된다는 문제점을 겪었고, 극히 유해한 공기 배출물들을 발생시켰다. 따라서, 그러한 방안은 비연소 처분 기술이 선호되면서 대부분 포기되었다.

슬러지, 바람직하게는 탄소 함량이 높은 슬러지를 다른 연료와 함께 공동연소(co-combustion)하는 것은 수년 동안 달성하고자 하는 목표가 되어왔다. 기술 문헌에서 반복적으로 논의되었던 한가지 방안은 슬러지를 노에 주입하기 전에 예비 건조시키기 위한 외부 열 건조 시스템을 설계하여 노의 내부에서 슬러지를 건조시킬 필요가 없도록 하는 것이었다. 그러나, 그러한 기술은 비용이 많이 들었을 뿐만 아니라, 탈주 분진의 흡입과 관련된 잠재적인 건강상의 위험 및 분진 폭발로 인해 위험하기조차 하였다.

이후로 설명될 다른 방안들은 습윤 슬러지를 현대식 연소 공정 중에 주입하는 것과 관련된 것들이었다. 그러한 방안들은 한정된 응용성, 경제적 단점, 또는 기술적 단점으로 인해 그 기술의 상업적 채택에 실패하였다.

콤린(Komline) 등은 미국 특허 제3,322,079호에서 회전식 원심 분무기에 의해 노 속에 주입되는 슬러지를 도시 고체 폐기물(MSW)의 연소로부터 나오는 고온 가스를 사용하여 건조시키는 형식의 슬러지와 MSW와의 공동연소에 있어서의 상승 작용을 언급한 바 있다. 그러나, 그러한 시스템에서는 조업 비용이 높고, 개시된 회전식 원심 분무기가 폐색 및 마모로 인해 신뢰성이 있게 유지되기 어렵다. 회전식 분무기는 완전하게 연소되지 않는 상당한 분율의 대형 입자를 배출하고, 보일러 내부에 물질이 침전되는 문제점이 있다.

딩웰(Dingwell)은 미국 특허 제3,838,651호에서 증기를 사용하여 연소실 속으로 연장되도록 설계된 버너 중에 폐기물 오일을 분무시킨 바 있다. 그러나, 그러한 발명은 그 범위에 있어서 구식 소각로에 한정된 것인데, 그 구식 소각로는 발명 당시에 엄격하게 조절되지도 않았다. 부분 연소가 용인되었고, 환경 규정에 따르는 것을 목표로 삼지도 않았다. 분무를 위해 증기가 사용되었음에도 불구하고, 오일이 아닌, 즉 수성의 슬러지는 고려되지 않았다.

팬(Pan)은 미국 특허 제3,903,813호에서 증기에 의해 분무된 슬러지를 오일 버너 또는 가스 버너에 매우 근접한 연소실 속에 주입하기 위한 장치를 개발한 바 있다. 그러한 주입 장치는 동일한 파이프 중에서 가압 유체와 슬러지를 혼합시키도록 고려된 것인데, 양자의 혼합물은 주입 파이프의 단부에서 한정된 오리피스로 배출되어 그 혼합물이 오일 또는 가스의 존재 하에 있는 노의 내부에서 대기압으로 발화되게 된다. MSW와 다른 재생성 화석 연료와의 공동연소는 고려되지 않고 있고, 그 장치는 주로 고체 함량이 5% 이하인 슬러지와 함께 사용하려고 의도된 것이다. 슬러지 주입 지점은 오일 또는 가스 버너 불꽃의 아래에 있는 구역에 한정된다. 그러한 장치는 오일 또는 가스 버너의 존재 하에서만 슬러지를 소각하려고 의도된 것이다.

카펜터(Carpenter)는 미국 특허 제5,284,405호에서 슬러지 입자를 압축 연소 공기의 흐름 중에 탑재시키기 위한 방법을 개시한 바 있지만, 그 발명은 회전식 시멘트 가마 중에서의 연소에 한정된 것이다. 부유된 상태의 슬러지를 연소시키려는 시도가 이루어진 바 없고, 환경 규정에 따르는 것도 다룬 바 없다.

고프(Goff) 등은 미국 특허 제5,052,310호 및 제5,405,537호에서 산소 농축 공기를 사용하여 노즐을 통해 노 속으로 분사되는 슬러지를 분무시키는 동시에 슬러지 중의 수분에 기인한 보일러 효율의 손실을 상쇄시키는 MWC용 슬러지 주입 시스템을 제작한 바 있다. 그러나, 그러한 시스템은 공장주의 핵심 설비의 인근에높은 비용을 들여 산소 생성 플랜트를 건조하거나 병에 밀봉된 다량의 산소를 구입할 것을 필요로 한다. 또한, 그 발명은 MWC에만 한정된 것이고, 기존의 연소 공기 제어 시스템의 변경을 필요로 할 수 있다.

몰(Mole)은 미국 특허 제5,531,169호에서 1차 연료 버너의 바로 인근에 주로 오염된 산인 액체 폐기물 물질을 주입한 바 있다. 그러한 장치의 주목적은 산 분자를 해리시키는 것이다. 그 장치는 증기를 분무시키는 것과는 상반되게 공기를 대상으로 의도된 것이고, 그 발명은 슬러지를 처분하고 유독하지 않은 도시 폐기물을 연소시키는 것과는 상반되게 액체 유독 폐기물의 처분 및 종래 형식의 전기 발전을 지향하고 있다.

기버린(Guibelin)은 미국 특허 제5,544,598호에서 연소 중인 도시 고체 폐기물 상에 분사시키는 형식에 의한 예컨대 페이스트 상 폐기물 또는 지방질 폐기물과 같은 슬러리용의 노즐을 개발한 바 있다. 그러나, 그러한 장치는 슬러지와 관련된 것이 아니고, 입자를 분무시켜 부유된 상태로 연소시키도록 설계된 것도 아니다.

본 출원은 1998년 10월 19일자로 출원된 미국 임시 출원 제60/104,806호를 우선권으로 주장한다.

본 발명은 도시 고체 폐기물 연소기(MWC)에 관한 것이고, 보다 더 광범위하게는 모든 증기 발전 보일러 및 기타의 노에 관한 것이다. 본 발명은 도시 하수 슬러지, 제지 공장 슬러지 및 기타의 산업 슬러지를 비롯한 가변적 고체 함량의 폐기물 슬러지를 도시 고체 폐기물이나 기타의 연료를 연소시키는 MWC 발전 보일러 및 다른 노에서 열 분해함으로써 취급 및 처분하는 것을 포함한다.

슬러지 처리 및 주입 시스템의 바람직한 실시예와 본 발명의 또 다른 목적, 특징, 및 장점은 첨부 도면과 관련하여 읽어야 할 이후의 상세한 설명으로부터 명확히 파악될 수 있을 것이다.

첨부 도면 도 1은 본 발명에 따라 형성된 바람직한 슬러지 처리 및 주입 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명의 목적은 광범위한 특성(가변적 수분 및 고체 함량을 비롯한)의 슬러지를 취급할 수 있고, 일관된 흐름의 슬러지를 주입 시스템에 이송할 수 있는 슬러지 수용 및 처리 시스템을 제공하는 것이다. 종래의 시스템은 가변적 슬러지 밀도 및 고체 함량에 대처하도록 설계되지도 않았고, 그것을 다룬 적도 없었다.

본 발명의 다른 목적은 전형적으로 고체 함량이 15% 이상인 슬러지에서 직면하게 되는 취급상의 어려움을 회피하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 대형 슬러지 입자를 연소시킬 필요성이 사실상 배제되도록 슬러지 입자의 부유 연소를 극대화시키는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 폐수, 기타의 산업 공정 액체 폐기물, 공기 오염 억제용 슬러리, 또는 그 혼합물을 슬러지 예비 연소 처리 공정에 사용하도록 하는 것이다.

전술된 목적은 슬러지를 처리하여 연소기에 주입하기 위한 본 발명에 의해 달성되는데, 본 발명은 상업적 실행 가능성을 한정시켰던 선행 기술들의 단점을 사실상 감소시키거나 배제시키고 있다.

본 발명은 전체적으로 슬러지 수용 및 처리 모듈과 슬러지 주입 및 연소 모듈을 포함한다. 슬러지 수용 및 처리 모듈은 슬러지를 수용하여 액체로 희석시킴으로써 슬러지의 수분 함량을 증가시키고, 슬러지 주입 및 연소 모듈은 희석된 슬러지를 그 희석된 슬러지가 부유된 상태로 연소되는 연소기의 연소 구역에 주입시킨다. 슬러지 주입 및 연소 모듈은 희석된 슬러지를 증기로 분무시켜 분무된 희석 슬러지를 도시 고체 폐기물 또는 다른 연료가 그 안에서 연소되고 있는 연소기의 연소 구역에 주입시키는 슬러지 주입 노즐만으로 이루어질 수도 있다. 즉, 분무된 희석 슬러지는 도시 고체 폐기물 또는 다른 연료의 상부에서 부유된 상태로 연소된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 슬러지는 슬러지 수용 및 처리 모듈에 수용되어 하나 이상의 저장 호퍼에 저장되고, 그 저장 호퍼에서 우선 예컨대 물, 플랜트 폐수, 기타의 산업 공정 액체 폐기물, 오염 억제용 슬러리, 또는 그 혼합물과 같은 희석액으로 희석된다. 이어서, 슬러지 입자의 크기가 감소되고, 슬러지가 펌핑하기에 적합하도록 원하는 균질의 밀도로 혼합된다. 이어서, 액체 함량이 높은 슬러지가 노 주입 노즐로 펌핑되고, 그 노 주입 노즐에서 바람직하게는 증기로 분무되어 노의 연소실로 분사된다.

본 발명에 사용되는 증기 분무 노즐은 슬러지를 노 속에 주입하기에 앞서 분무 증기와 접촉될 때에 순간적으로 건조시키고 최대한으로 그 입자 크기를 감소시킬 수 있도록 특수하게 설계된 것이다. 그것은 기존의 공기 오염 억제 시스템에서 거의 완전한 연소가 이루어지고, 바닥 재의 품질 및 소진에 거의 또는 전혀 영향을 미치지 않으며, 슬러지의 거의 모든 연소 생성물이 처리되도록 고려된 것이다. 종래의 발명들은 부유 연소라는 목표를 다룬 바가 없다.

본 발명은 이송, 조절, 및 고체 함량의 제어를 통해 잠재적인 슬러지 처리 수요처의 수를 최대화시키는 동시에 1차 연료 발열치의 변동에 응하여 노 온도를 안정화시킬 수 있도록 설계된 것이다.

선행 시스템들과는 달리, 본 발명은 노 온도를 제어하기 위한 수단으로서 슬러지의 수분 함량을 기대 이상으로 증가시킨다(사용되는 액체가 물을 함유할 수 있는 한도까지). 노 온도를 감소시킴으로써 보다 더 많은 1차 연료가 첨가될 수 있고, 그 결과 예컨대 도시 폐기물 연소기 및 생물 자원 연소기와 같은 연료 연소기를 채택하는데 비용이 드는 설비에 있어서 수익을 증대시키게 된다.

MWC에서는 MSW 발열치가 고체 폐기물 납품 원에 의존하여 계절별로, 그리고 시간대별로 변동된다. 본 발명은 고체 및 탄소 함량을 비롯한 슬러지 특성과 유량을 수동으로 조정하여 노 속의 온도를 비교적 일정하게 유지시킴으로써 큰 변동이 없는 증기 발생이 이루어지도록 고려된 것이다. 또한, 수많은 MWC가 설계된 이래로 MSW의 평균 발열치가 현격히 증가되었기 때문에, 그와 같이 보다 더 높아진 연료의 발열치에 의해 고체 폐기물 처리량이 한정되어 왔다. 고체 폐기물은 MWC의 주 수익원이기 때문에, 처리 용량의 감소는 수익의 감소를 가져올 수 있다. 개시된 본 발명의 방법은 MWC의 처리량에 따른 수익을 MSW의 설계 발열치보다 더 높게 유지하도록 고려된 것이다.

본 발명은 슬러지가 수용성 계열의 용액 및/또는 예컨대 산업 공정 액체 폐기물 및 오염 억제용 슬러리와 같은 기타의 액체에 의해 희석되고 슬러지 중의 고체 입자의 크기가 교반 및 분무에 의해 감소될 수 있다는 전제 하에 고체 함량이 임의의 범위에 있는 슬러지에 적용될 수 있다. 본 발명은 희석 후의 고체 함량이 5% 내지 15%인 슬러지를 연소시키도록 설계된 것이다. 그것은 상업적 적용 시에 제어 및 신뢰성이 양호하게 되도록 고려된 것이다.

모든 산업 연소 설비에 대해, 본 발명은 플랜트 폐수 및 기타의 산업 공정 액체 폐기물을 처분할 수 있을 뿐만 아니라, 전체적인 공기 오염 억제 비용을 감소시킬 수 있다.

예컨대 제지 공장 및 기타의 유사한 설비와 같은 산업계의 슬러지 발생처에 대해, 본 발명은 규제된 매립지로 슬러지를 운반하여 처분하는데 꾸준히 비용이 증대되는 것과는 상반되게 기존의 재래식 연료 증기 보일러를 사용하여 현장에서 또는 지역별로 환경 친화적으로 슬러지를 처분하는 것이 실현될 수 있도록 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 바람직한 슬러지 처리 및 주입 시스템(100)은 전체적으로 슬러지 수용 및 처리 모듈(200)과 슬러지 주입 및 연소 모듈(300)의 2개의 모듈을 포함한다. 슬러지 수용 및 처리 모듈(200)은 실제로 주입 및 연소 모듈(300)과는 별개로 될 수 있을 것으로 예기된다. 또한, 예컨대 슬러지를 운반하면서 희석시키고 예비 혼합시키는 특수한 트럭에 의한 것과 같은 슬러지의 적재 모드 중에 수용 및 처리 모듈(200)의 전체 또는 그 부분들이 통합되도록 하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 도 1에 예시된 본 발명에 따른 바람직한 시스템(100)은 도시 폐기물 연소기(MWC), 발전 보일러, 또는 기타의 노와 함께 현장에 있는 양자의 모듈을 포함하는 것이다.

본 발명에 따른 바람직한 시스템(100)에서는 슬러지가 예컨대 트럭 또는 파이프라인에 의한 것과 같은 임의의 종래 형식으로 수용 및 처리 모듈(200)에 적재된다. 트럭에 의해 적재될 경우에는 슬러지가 배치(batch) 모드로 처리될 수도 있고, 아니면 충분한 양이 반 연속 형식의 조업에 가용될 수 있을 때까지 저장될 수도 있다. 슬러지가 예컨대 파이프라인에 의한 것과 같이 연속 형식으로 이송될 경우에도 본 시스템은 손쉽게 연속 처리 형식에 적합하게 될 수 있다.

어느 형식이든지, 수분 함량이 가변적인, 전형적으로 고체 함량이 약 5% 내지 50%, 바람직하게는 약 15% 내지 45%의 범위에 있는 반입된 슬러지가 밀봉된 호퍼(1)에 수용된다. 밀봉된 호퍼(1)는 악취가 없고 밀어젖히는 형식으로 슬러지의 이송 및 저장이 이루어지도록 고려하여 설계되는 것이 바람직하다. 슬러지의 투입량에 의존하여, 그리고 사용되는 것이 연속 공정인지 배치 공정인지의 여부에 의존하여 오버플로우 설비를 구비한 다수의 호퍼가 마련될 수도 있다. 호퍼(1)의 바닥에 있는 변속 스크루 컨베이어(2)는 슬러지를 변속 회전 드럼 혼합기(3)로 이송하는데, 그 변속 회전 드럼 혼합기(3)는 물, 플랜트 폐수, 기타의 산업 공정 액체 폐기물, 공기 오염 억제용 슬러리, 또는 그 혼합물을 포함할 수 있는 희석액을 라인(4)을 통해 아울러 수용한다. 고체 함량 송신기(5)는 연속 판독 정보를 고체 제어기(6)에 제공하고, 조작자는 제어 패널을 세팅하여 변속 구동 장치의 속도를 조정함으로써 스크루 컨베이어(2)로부터 드럼 혼합기(3)에 첨가되는 고체의 양을 제어한다. 또한, 고체 제어기(6)는 희석 밸브(8)를 필요에 따라 개폐시켜 드럼 혼합기(3) 중에 원하는 고체 함량이 얻어지도록 희석액을 첨가한다. 슬러지의 원하는 최적의 고체 함량은 약 10%이지만, 희석 후에 약 5% 내지 15%의 범위에 있어도 좋다. 그러한 범위는 취급이 최대로 용이하게 되는 동시에 효과적인 슬러지 연소가 이루어지도록 하는 것으로 판명되었다. 고체 함량이 약 5% 내지 15%인 채로 수용된 슬러지는 혼합기(3)를 우회하여 호퍼(1)로부터 바로 슬러지 펌프 흡입탱크(10)로 배출될 수도 있다.

드럼 혼합기(3)에서의 계량 및 혼합 공정은 반입된 슬러지가 시스템의 다음 단계로 이동하기에 앞서 원하는 고체 함량으로 될 때까지 희석액과 혼합되는 배치 공정인 것이 바람직하다. 그것은 반입된 슬러지의 가장 넓은 가능한 범위의 특성으로부터 원하는 고체 함량을 설정함에 있어서 최대한으로 융통성을 발휘할 수 있도록 한다.

또한, MSW의 평균 발열치가 평시보다 더 낮은 기간이 있을 수 있다. 그것은 격심한 강우에 의해 MSW 중의 수분 함량이 높아진 기간 동안에 통상 발생된다. 그러한 기간 동안에는 발열치가 보다 더 높은 슬러지 혼합물을 주입하는 것이 노 온도를 안정화시키는데 이로울 수 있다. 본 발명은 슬러지의 발열치를 수동으로 조정하도록 고려된 것이다. 그것은 보다 더 높은 고체 함량으로 슬러지를 혼합시킴으로써 및/또는 하나 이상의 저장 호퍼에 수용되어 별개로 저장되었던 예컨대 고 섬유 제지 공장 슬러지와 같은 탄소 함량이 높은 슬러지를 슬러지 혼합물의 일부 또는 전부로서 사용함으로써 실현된다.

변속 회전 드럼 혼합기(3)는 시멘트 혼합기와 유사하게 회전 드럼 혼합기(3)의 교반 동작에 의해 입자 크기가 감소되고 슬러지가 펌핑에 적합한 균질한 액체 중에 쉽게 혼합되도록 하는 형식으로 작동된다. 드럼 혼합기(3) 중에서 원하는 고체 함량이 얻어지면, 드럼 혼합기(3)는 내용물을 라인(9)을 통해 밀봉된 슬러지 펌프 흡입 탱크(10) 속으로 배출한다.

슬러지 펌프 흡입 탱크(10)는 원하는 슬러지 혼합물을 노 속에 주입하기에앞서 저장한다. 탱크의 크기는 특정의 노의 조업 파라미터와 사용되는 것이 연속 공정인지 배치 공정인지의 여부에 의해 결정된다. 슬러지 펌프 흡입 탱크(10)는 드럼 혼합기(3)를 떠나는 유량이 조정되도록 드럼 혼합기(3)의 변속 구동 장치(12)를 제어하여 슬러지 펌프 흡입 탱크(10)에서의 수위를 일정하게 유지시키는 수위 제어기(11)를 포함한다. 또한, 슬러지 펌프 흡입 탱크(10)는 슬러지를 연속적으로 교반시켜 슬러지의 침강이나 응고를 방지함으로써 균질한 유체 상태를 유지시키는 혼합기(13)를 포함한다.

슬러지는 흡입 탱크(10)의 바닥으로부터 라인(14)을 통해 조절 장치(15)로 인출되는데, 그 조절 장치(15)는 물질의 모든 큰 조각을 변속 점진 공동 펌프(16)에 유입시키기에 앞서 잘게 썰고 자르게 된다(슬러지가 거래처 또는 트럭으로부터 바로 펌핑되는 대체 실시예에서는 조절 장치가 옮겨지거나 추가의 조절 장치가 수용 라인에 배치되어 거래처로부터 나오는 대형 입자의 오염물의 위험을 최소화시킬 수도 있음). 본 발명의 한가지 특징은 희석된 슬러지가 상대적으로 용이하게 흐른다는 것인데, 그것은 점진 공동 펌프의 사용을 위해 의도된 것이다. 고체 함량이 높은, 즉 고체 함량이 15% 내지 25%에 걸쳐 있는 슬러지를 펌핑하는 종래의 시스템은 보다 더 비싸고 유지 보수도 어려운 강력한 피스톤 펌프 또는 왕복 펌프를 필요로 한다. 본 발명의 점진 공동 펌프(16)는 고체 함량이 약 15%까지에 달하는 슬러지가 저렴하고 용이하게 취급되도록 한다.

그 펌프(16)는 변속 구동 장치(17)에 의해 구동되어 내용물을 라인(18)을 통해 흡입 탱크(10)로 다시 향하는 재순환 라인(26)에 공급하거나, 아니면 노(20)의연소 구역(24) 속에 주입하기 위한 슬러지 분무 노즐(19)에 공급한다.

재순환 라인(26)의 목적은 펌프 제조자의 명세에 따라 펌프(16)를 통한 충분한 흐름을 유지시키는 동시에 노(20)에서의 슬러지 수요가 낮을 때에 노(20)로 향하는 라인(18) 중에 과도한 압력이 생성되는 것을 피하려는 것이다. 특정의 펌프에서는 펌프를 통한 흐름이 지나치게 낮을 경우에 펌프가 과열될 수도 있다. 또한, 흡입 탱크(10)로 다시 재순환시키는 것은 노로 흐르지 않을 때의 슬러지를 연속적으로 교반시키는데도 도움이 된다. 그와 같이 재순환시키는 것이 바람직하기는 하지만, 펌프(16)가 최소 유량 및 최대 압력이 제어되는 특정의 유형으로 되고 흡입 탱크(10)가 슬러지를 재순환시킴이 없이 지속적으로 충분히 교반시킬 경우에는 재순환 라인(26)이 생략될 수도 있다.

재순환 라인(26)은 재순환 제어 밸브(27)를 조절하여 적절한 최소 흐름을 보장하고 노즐 슬러지 압력을 안정화시키는 흐름 제어기(25)를 포함한다. 흐름 제어기(25)는 노(20) 속에의 슬러지 주입에 대한 수요가 낮을 때에 슬러지를 흡입 탱크(10)로 다시 재순환시켜 최소의 유량 및 안정된 압력을 유지시킴으로써 펌프(16)의 과열이 방지될 수 있도록 재순환 제어 밸브(27)를 개방시킨다.

노(20)로 흐르는 슬러지는 프로그램화될 수 있는 제어기(21)에 의해 노의 연도 가스 온도에 의거한 노 온도 제어기(22)로부터의 수요 신호에 응하여 제어된다. 노 온도가 프로그램화될 수 있는 제어기(21)에 의해 설정된 세팅 온도를 넘어 올라감에 따라, 흐름 제어기(23)가 변속 구동 장치(17)의 속도를 조절하여 펌프(16)의 속도 및 바람직하게는 증기로 분무되고 노(20)의 연소 구역(24) 속에 분사되는 지점인 노즐(19)로 향하는 슬러지의 흐름을 제어한다.

다른 주입 방법이 사용될 수도 있지만, 고온 증기가 슬러지를 예열시키는 효과와 슬러지를 부유된 상태로 거의 완전하게 연소되도록 미립자로 분산시키는 효과를 나타내기 때문에 증기 분무가 바람직하다. 또한, 펌핑 기술의 진전에 따라 및/또는 예열과 그에 의한 슬러지의 점성의 감소에 의해 보다 더 높은 고체 함량의 슬러지가 언제라도 시스템을 통해 주입 노즐로 펌핑될 수 있을 것으로 예기된다. 그 경우, 분무 증기는 희석 매체로 작용함으로써 슬러지를 미리 희석시킬 필요가 없도록 할 수 있을 것이다. 즉, 증기 분무에 의하면, 슬러지 수용 및 처리 모듈과는 상반되게 슬러지의 희석이 주입 노즐에서 보다 더 늦게 일어날 수 있게 될 것이다.

도 1에 예시된 바와 같이, 증기는 증기 헤더(28)로부터 라인(29)을 통해 압력 제어 밸브(30)로 파이프 이송된다. 내부에서의 증기 발생을 수반하지 않는 노 시스템에서는 증기가 외부 공급원으로부터 제공될 수도 있다. 어느 시스템이든지, 프로그램화될 수 있는 제어기(21)가 압력 조절 밸브(30)를 조절하여 노즐(19)에서의 증기와 슬러지와의 설정 차압을 유지시킨다. 시험 결과, 최적의 차압은 고체 함량 및 기타의 슬러지 특성에 의존하여 달라지는 것으로 나타났다. 예컨대, 고체 함량이 약 10%인 슬러지에서는 노즐에서의 최소 증기 압력을 50 psig로, 그리고 최소 슬러지 압력을 25 psi로 함으로써 분무된 슬러지 흐름이 약 3갤런/분의 유량으로 유지될 수 있는 것으로 판명되었다. 보다 더 높은 유량을 얻으려면, 보다 더 높은 압력을 노즐에서 사용하면 된다. 결과적으로, MSW 처분 용량에 대해 5%의 건조 고체에 달하는 슬러지 처분율이 얻어질 수 있다.

슬러지 주입 노즐(19)은 노즐의 배출 지점에 도달하기 전에 증기를 슬러지 흐름 속에 주입할 수 있도록 특별히 선택된 것이다. 그것은 슬러지의 예열 및 순간적인 부분 건조를 위해 고려된 것으로, 노즐의 배출 지점에서 추가의 에너지 방출을 위한 단계를 설정하게 된다. 특히, 그러한 설계는 슬러지의 입자 크기를 최소화시켜 노(20)의 연속 구역(24)에서 거의 완전한 부유 연소가 보장되도록 한다. 종래의 발명들은 일정 분율의 대형 슬러지 입자가 바닥 재 시스템(31) 속에 낙하되는 것을 허용하였다. 대형 입자는 불완전 연소되는 경향이 있어 바닥 재에서의 미연소 물질의 수준을 상승시키는 결과를 가져오고, 그로 인해 환경 규정에 따르는지를 시험했을 때에 바닥 재의 화학 조성이 유해하게 되는 결과를 초래할 수 있다. 부유 연소는 환경 규정에 충분히 따르는 모든 비산 재 연소 생성물을 취급하도록 설계된 공기 오염 억제 시스템에 이송하기 위한 덕트(32)에서 비산 재가 노(20)를 떠나도록 하면서 각각의 슬러지 입자가 거의 완전히 연소되는 것을 보장하게 된다.

또한, 슬러지 주입 노즐(19)은 바람직하게는 0.365 제곱 인치 이상인 넓은 단면적으로 제작되어 폐색의 가능성을 최소화시킨다. 아울러, 슬러지 주입 노즐(19)은 배출 단부에 나선식 배출물을 발생시키는 돌출된 코르크 나사가 있는 것을 그 특징으로 한다. 따라서, 과열된 슬러지의 나선 배출물은 선형 투사물과는 상반되게 원운동 속도를 보유하게 되어 노즐에서 운동 에너지를 보다 더 양호하게 소산시키고 슬러지 입자가 노에 충돌되는 것을 회피시킴으로써 슬러지 입자의 부유 연소를 더욱 증진시키게 된다. 본 발명에 따른 바람직한 슬러지 분무 노즐은 매사추세츠, 그린필드의 베테 포그 노즐 인코포레이티드(Bete Fog Nozzle Inc.)로부터상업적으로 입수 가능한 베테 모델 번호 SA2100이다.

슬러지 주입 지점의 위치는 개개의 적용례의 슬러지 특성 및 노의 설계에 의존하여 달라진다. 본 발명에 따른 바람직한 슬러지 주입 시스템은 그 적용에 있어서 융통성을 발휘하도록 설계된 것이다. 따라서, 주입 지점의 위치는 예컨대 체류 시간, 노 출구 온도, 및 완전한 난류와 같은 실제의 양호한 연소 경험의 틀 내에서 본 발명에 잠재된 문제 해결 능력에 의해 유도된다.

본 발명에 따른 바람직한 슬러지 처리 및 주입 시스템은 기존의 노 연소 제어 시스템과의 인터페이스 접속이 간단하게 되도록 설계된 것이다. 프로그램화될 수 있는 제어기(21)에는 슬러지 흐름에 앞서는 증기 흐름을 설정하고, 예컨대 노즐 또는 보일러 연료 트립에서의 낮은 증기 흐름과 같은 혼란이 생길 경우에 슬러지 흐름을 자동적으로 차단하기 위한 릴레이가 마련된다. 슬러지에는 공기가 첨가되지 않고, 그에 따라 연소 공기 제어 시스템과의 세밀한 인터페이스 접속이 필요하지 않다. 슬러지의 발열치에 부가되는 분무 증기로부터의 열은 슬러지 중에서 증발하는 액체에 대해 열 손실을 상쇄시키는 경향을 보인다. 따라서, 본 발명에 따른 바람직한 슬러지 주입 시스템이 작동될 때에는 기존의 연소 공기 제어에 대해 단지 약간의 편이만을 가하는 것이 필요하거나 전혀 보정을 할 필요가 없게 된다.

종래의 슬러지 연소기는 고체 함량이 낮고 수분 함량이 높은 슬러지를 노 속에 주입할 경우에 노 온도가 감소되는 영향이 나타나기 때문에 고체 함량이 높은 슬러지를 노 속에 도입하려고 애써 왔다. 다른 요소들이 불변이라면, 슬러지 중의 수분을 증발시키는데 필요한 에너지로 인해 노의 순수한 열 손실이 생기게 된다.따라서, 슬러지로부터의 열 손실을 제거하기 위한 예컨대 탈수 및 예열과 같은 조치를 취하여 노 온도에 악영향을 미치지 않을 슬러지를 생성하게 된다. 또한, 노 속에서의 열 손실을 최소화시키기 위한 노력의 일환으로 연소실을 산소로 농축시키는 조치도 취해 왔다.

본 발명은 반입 슬러지의 수분 함량을 증가시키는 직관에 반하는 조치를 취하게 된다. 증가된 수분에 의해 시스템을 통한 슬러지의 취급이 더욱 양호하고 저렴하게 될 수 있다. 또한, 수분 함량이 높은 슬러지를 도시 폐기물 연소로 속에 주입하는 것에 기인한 냉각 효과에 의해 도시 고체 폐기물의 투입량 증가에 대처할 수 있게 된다. 아울러, 결과적으로 생기는 그러한 냉각 효과에 의해 노 속에서의 난류의 증가 및 덜 교반된 난류 때문에 상실될 우려가 있는 산소의 사용에도 대처할 수 있게 된다. 즉, 그러한 형식으로 노 온도를 제어하는 것은 증가된 고체 폐기물 투입량을 위해 고려된 것이고, 그에 의해 다시 MWC 설비의 수익이 증대되게 된다.

또한, 수분 함량이 높은 슬러지의 주입에 의한 노 불꽃 온도의 저하에 의해 노로부터 나오는 NO_x배출물의 수준이 현격히 감소되는 놀라운 효과가 나타난다. 즉, 본 발명에는 NO_x감소를 위한 공기 오염 제어 시스템을 생성하는 수익원으로서의 잠재 능력이 있다.

본 발명에 따른 바람직한 슬러지 처리 및 주입 시스템은 어떤 유형의 보일러 또는 어떤 연료 유형에 한정되는 것이 아니고, 연소와 관련된 난제들을 해결할 전혀 새로운 방도를 열어 줄 수 있는 잠재 능력을 보유한다. 대량 연소 MWC는 흔히 재의 고온 용융에 의해 생기는 슬래그 발생의 문제점을 수반한다. 그 경우, 본 발명에 따른 바람직한 슬러지 주입 시스템은 임계 구역에서의 냉각을 제공하여 슬래그 발생을 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 바람직한 슬러지 주입 시스템은 폐기물 유도 연료 MWC 중에서의 국부적인 고온 염화물 부식에 의해 생기는 부식의 문제점을 난류의 개선, 혼합, 및 온도 제어에 의해 최소화시킬 수 있다. 종래의 화석 연료 보일러도 역시 각종의 유형의 슬래그 발생 및 부식의 문제점을 겪게 되는데, 본 발명에 따른 바람직한 슬러지 주입 시스템은 그러한 문제점들을 해소시키는데도 적용될 수 있다. 모든 보일러는 더욱 더 엄격해지는 공기 오염 억제 규정에 직면하고 있다. 본 발명에 따른 바람직한 슬러지 주입 시스템은 새로운 배출물 억제 방법을 제공하는 동시에 지역적인 슬러지 처분의 문제점을 해결할 수 있는 잠재 능력도 보유하고 있다.

[실시예]

희석된 종이 및 하수 슬러지가 조업 중에 있는 종래의 도시 폐기물 연소기 속에 주입된 경우에 있어서, 본 발명에 따른 시스템을 시험하였다.

시험을 위해 선택된 연소기 설비는 각각의 정격 용량이 1일당 120톤인 3대의 대량 연소 내화 MWC를 구비하고 있다. 정상 조업은 2대의 연소기가 작동되고 1대의 연소기가 대기하고 있는 상태로 이루어진다. 연소기는 2대의 폐열 보일러 및 그에 부수된 공기 오염 억제 트레인에 결합되어 있다. 각각의 공기 오염 억제 트레인은 정전기 침전조 및 분사 흡수체로 이루어진다. 선택된 설비는 도시 고체 폐기물(MSW)을 1일당 240톤까지 연소시켜 230 psig 및 500℉의 판매용 과열 증기를 1시간당 60,000 파운드까지 발생시킬 수 있다.

슬러지의 수용, 희석, 혼합, 저장, 및 펌핑을 고려하여 기존의 연소시 설비에 대해 약간의 변경을 가하였다. 용적이 1800 갤런인 플라스틱 혼합 탱크를 설비에 설치하고, 니취(Nietzsch)사에 의해 제조된 변속 구동 장치를 구비한 네모(Nemo) 점진 공동 펌프를 혼합 탱크에 접속하였다. 사용된 펌프의 용량은 60 rpm에서 1분당 약 100갤런이었다. 그러나, 본 시험을 위해 속도를 약 10 rpm으로 낮추어 원하는 슬러지 흐름을 얻었다. 다량의 슬러지를 펌프 배출부로부터 혼합 탱크로 다시 재순환시킬 수 있는 슬러지 재순환 시스템을 설치하였다. 본 시험 동안, 재순환 시스템을 통한 압력 및 흐름 제어를 수동으로 실행하였다. 설비의 연소기 유닛 중의 하나도 역시 슬러지를 연소기 속으로 분사 및 증기 분무할 수 있도록 변경하였다. 베테 포그 노즐(전술된 것과 동일한 모델 번호 SA2100)을 활성 연소 구역에 가능한 한 가깝게 연소기에 설치하였고, 자기 유량계를 이용한 증기 헤더와 노즐 압력의 제어, 슬러지 헤더와 노즐 압력의 제어, 및 슬러지 흐름의 제어를 고려하여 주입 패널을 사용하였다. 노즐은 그 흐름 단면적(.365 in²)이 넓게 되어 슬러지 입자에 의한 폐색의 잠재 가능성이 최소화되도록 선택되었다.

설비에서, 고체 함량이 약 24% 내지 40%인 슬러지를 드럼 및 롤-오프 컨테이너 속에 수용하였다. 슬러지를 그러한 유형의 슬러지를 원하는 최종 고체 함량으로 희석시키는데 필요한 다량의 물로 미리 충전된 혼합 탱크 속으로 수동으로 이송하였다. 프로펠러형 혼합기를 사용하여 탱크 중에서 슬러지를 교반 및 혼합시켰고, 초기에 공동 펌프를 수동 재순환 모드로 작동시켜 슬러지 중의 덩어리의 파쇄를 더욱 촉진시켰다.

고체 함량이 약 2% 내지 12%의 범위에 있는 희석된 슬러지를 마련하여 시험하였다. 고체 함량이 약 15%일 경우에 노에서의 취급 특성 및 처분 특성의 가장 양호한 조합이 제공된다는 결론을 얻었다. 4 GPM 내지 20 GPM의 유량을 시험하여 10 GPM의 최적 유량을 선택하였다. 선택된 10 GPM의 유량은 설비에서의 MSW 처분 용량에 대해 5% 건조 고체의 슬러지 처분율을 나타낸다. 그러한 수준은 전형적인 지역 사회에서 발생되는 모든 고체 폐기물 및 하수 슬러지를 공동으로 처분할 수 있음을 입증하는 것이다.

희석된 슬러지를 공동 펌프를 통해 15 psig 내지 25 psig의 범위의 압력으로 주입 노즐에 펌핑하여 그 곳에서 약 390℉의 온도 및 슬러지 압력과 유사한 범위에 있는 압력으로 노즐에 공급되는 증기로 분무시켰다. 주입 전에 단기간의 시간 동안 노 온도를 수도만큼 증가시킴으로써 연소기 속에 슬러지가 주입되기 시작할 것을 예상하였다. 그것은 MSW의 공급 속도를 증가시켜 연소기 중에 보다 더 많은 열을 부가함으로써 실현되었다.

기존의 플랜트 기구를 사용하여 시험 데이터를 수집하였다. 데이터 수집 스테이션을 주 제어실, 슬러지 혼합 및 펌핑 스테이션, 슬러지 주입 스테이션, 및 연속 배출물 감시실에 설치하였다. 적외선 카메라 및 주 제어실에 배치된 모니터를 사용하여 1차 연소기 조건을 시각적으로 관찰할 수 있었다. 적외선 기술은 연소기내부에서의 분무의 질을 판정하는데 특히 유용하였다. 각각의 시험 조업의 말미에 바닥 재 시료를 습윤 바닥 재 취급 시스템 속에 침적시키기 전에 연소 찌기가 남은 화상으로부터 취하였다. 최악의 조건을 반영하기 위해 시료를 재 층의 상단으로부터 취하였다.

슬러지의 주입 중에 1차 연소기 속에 위치된 적외선 카메라는 MSW가 연소되고 있는 화상 위에서 백색 반점을 탐지하였고, 연소기 중에 난류가 증가되는 것을 탐지하였다. 연소되고 있는 MSW는 슬러지의 주입 시에 환하게 밝아지는 것으로 나타났는데, 그것은 주입된 슬러지에 의해 생긴 난류가 보다 더 양호한 혼합을 일으켜 노의 연소 조건을 보다 더 양호하게 함을 지시하고 있다. 주입 시스템에 의해 생성된 노 속의 난류가 연소실 중의 과잉 공기를 보다 더 효율적으로 사용하는 결과를 가져올 수 있기 때문에 슬러지를 연소하는 동안에 과잉 산소가 보다 덜 필요한 것으로 여겨진다. 또한, 희석된 슬러지가 연소기 속에 주입됨에 따라 노의 통풍에 미쳐지는 영향은 미미한 것에 불과하였다.

전체의 시험 프로그램 내내, 슬러지의 공동연소를 수반하든지 아니하든지 간에 굴뚝 배출물에는 눈에 뜨일 정도의 양의 이산화황(SO₂)은 없었다. 마찬가지로, 슬러지의 공동연소를 수반하든지 아니하든지 간에 일산화탄소(CO) 배출물이 사실상 0으로 유지되는 것으로 시험 결과에서 나타났다. 그것은 CO가 없다는 것이 다이옥신 배출물이 없는 양호한 연소 조건의 일차적인 지표이기 때문에 중요한 것이다. 경우에 따라 가끔씩 CO 배출물의 미세한 피크가 관찰되었지만, 그러한 피크는 결코설비의 허용 수준에 근접되지 않았고, 100%의 MSW를 연소시킬 때에 관찰되는 전형적인 피크였다. 따라서, 슬러지를 공동연소시킬 때에 SO₂또는 CO 배출물과 관련된 영향은 없었다.

하지만, 놀랍게도 각종의 슬러지 파라미터의 초기 시험 결과에서는 질산화물(NO_x) 배출물이 즉각적이고 일관되게 감소되는 것으로 나타났다. NO_x배출물이 불꽃 온도를 낮춤으로써 감소될 수 있음은 잘 알려진 사실이다. 그러나, 그와 같이 연소시키면 열악한 연소로 인해 CO의 증가를 아울러 유발할 수 있다. 따라서, NO_x와 CO가 모두 최소화되는 범주에서 양호한 연소가 포함되어야 한다. 모든 슬러지 주입 시험에 걸쳐 Co 배출물이 0에 가깝게 유지되었기 때문에, 본 시험 프로그램의 결과로부터 나온 NO_x의 감소는 중요한 것으로 여겨진다. 본 시험 결과의 요약은 아래의 표 1에 수록되어 있다.

NO_x감소의 요약

시험 번호	주입이 없을 경우의 평균 NO_x, Lb/MMbtu	시험 유닛으로부터 계산된 NO_x, L/MMbtu	계산된 NO_x감소 (%)
1	0.229	0.185	19
2	0.229	0.169	26
3	0.229	0.173	24
4	0.229	0.174	24
5	0.229	0.217	5
6	0.229	0.145	37

입자의 시험과 유사하게, 금속 및 다이옥신/푸란 배출물도 허용 파라미터보다 더 낮은 배출율을 나타냈다. 시험 결과를 입증하는 동안에 재 시료를 아울러 수집하여 MSW와 슬러지와의 공동연소로부터 재의 품질에 미쳐지는 영향을 확인하였다. 그 결과는 매우 일관적이었고 단지 평균 1.1% 내지 1.2%의 미세한 점화 시의 손실 증가만을 나타냈는데, 그것은 극히 낮은 것으로서 양호한 연소의 지표가 된다.

요약하면, 시험 프로그램은 본 발명이 플랜트 조업, 공기 배출물, 또는 재의품질에 악영향을 미침이 없이 노 온도 제어 시스템으로서도 작동할 수 있는 효율적인 슬러지 처분 시스템임을 보여주었다. 시험 프로그램은 슬러지를 도시 고체 폐기물 중에 주입하여 공동연소시킴에 따라 도시 고체 폐기물의 발열치의 평형이 이루어짐으로써 MWC에 대한 MSW의 처리양이 증대될 수 있는 이점이 수반됨을 보여주었다. 또한, NO_x배출물의 명백한 감소가 실현되었다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 바로 그러한 실시예에 한정되는 것이 아니고, 당업자라면 본 발명의 범위 또는 사상으로부터 벗어남이 없이 다른 변경 및 수정을 할 수도 있음을 이해해야 할 것이다.

Claims

슬러지를 수용하고 액체로 희석시킴으로써 슬러지의 수분 함량을 증가시키는 슬러지 수용 및 처리 모듈; 및

희석된 슬러지를 연소기의 연소 구역 속에 주입하여 희석된 슬러지가 연소기 중에서 부유된 상태로 연소되도록 하는 슬러지 주입 및 연소 모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는 연소기 중에서의 슬러지 공동연소(co-combustion) 시스템.
제 1 항에 있어서, 슬러지 주입 및 연소 모듈은 희석된 슬러지를 증기로 분무시켜 분무된 희석 슬러지를 연소기의 연소 구역 속에 분사하는 주입 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 시스템.
제 1 항에 있어서, 연소기는 도시 고체 폐기물 연소기이고, 희석된 슬러지는 그 연소기 중에서 연소되고 있는 도시 고체 폐기물의 상부에서 부유된 상태로 연소되는 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 시스템.
제 1 항에 있어서, 연소기 중의 온도를 감시하고 연소기 중에서의 온도 변화에 응하여 연소기 속에 주입되는 희석된 슬러지의 양을 변경하는 제어기를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 시스템.
제 1 항에 있어서, 슬러지 수용 및 처리 모듈은 슬러지를 수용하고 저장하는 호퍼; 및 호퍼로부터 나온 슬러지를 수용하고 액체 공급원으로부터 나온 액체를 수용하여 슬러지를 액체와 혼합시킴으로써 슬러지를 희석시키는 혼합기를 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 시스템.
제 5 항에 있어서, 액체 공급원은 폐수 공급원인 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 시스템.
제 5 항에 있어서, 액체 공급원은 공기 오염 억제용 액체 공급원인 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 시스템.
제 5 항에 있어서, 혼합기 중의 희석된 슬러지의 고체 함량을 감시하고 호퍼로부터 수용된 슬러지의 양 및 액체 공급원으로부터 수용된 액체의 양을 변경하는 고체 제어기를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 시스템.
제 8 항에 있어서, 혼합기에 접속되어 혼합기 중의 희석된 슬러지의 고체 함량을 감시하고 혼합기 중의 고체 함량의 변화에 응하여 고체 제어기로 보내는 신호를 발생시키는 고체 함량 송신기; 호퍼 속에 고정되어 고체 제어기에 의해 발생된 신호에 응하여 슬러지를 호퍼로부터 혼합기로 이송하는 컨베이어; 및 액체 공급원에 접속되어 고체 제어기에 의해 발생된 신호에 응하여 액체를 액체 공급원으로부터 혼합기로 이송하는 희석 밸브를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 시스템.
제 9 항에 있어서, 혼합기는 드럼 혼합기이고, 컨베이어는 스크루 컨베이어인 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 시스템.
제 2 항에 있어서, 슬러지 주입 및 연소 모듈은 슬러지 수용 및 처리 모듈로부터 나온 희석된 슬러지를 수용 및 저장하는 슬러지 탱크; 및 슬러지 탱크 및 주입 노즐과 유체간 연통되어 슬러지를 슬러지 탱크로부터 주입 노즐로 이송하는 펌프를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 시스템.
제 11 항에 있어서, 슬러지 탱크는 슬러지 탱크 중의 슬러지 수위를 감시하고 슬러지 수용 및 처리 모듈로 보내는 신호를 발생시켜 슬러지 탱크 중의 슬러지가 일정한 수위를 유지하도록 슬러지 탱크 중에 수용된 슬러지의 양을 변경하는 수위 제어기; 슬러지 탱크 중의 슬러지를 연속적으로 교반시키는 혼합기; 슬러지를 슬러지 탱크로부터 펌프로 이송하는 배출 라인; 및 배출 라인에 개재되어 슬러지를 펌프에 유입되기 전에 조각으로 자르는 조절기를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 시스템.
제 11 항에 있어서, 슬러지 주입 및 연소 모듈은 펌프와 슬러지 탱크간에 접속되어 슬러지를 슬러지 탱크로 다시 재순환시키는 재순환 라인; 재순환 라인에 접속되어 재순환 라인을 통한 슬러지의 흐름을 제어하는 재순환 제어 밸브; 및 펌프에 접속되어 펌프를 통한 슬러지의 흐름을 감시하고 재순환 제어 밸브로 보내는 신호를 발생시켜 재순환 라인을 통해 흐르는 슬러지의 양을 변경하는 흐름 제어기를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 시스템.
제 11 항에 있어서, 슬러지 주입 및 연소 모듈은 연소기 중의 온도를 감시하고 연소기 중에서의 온도 변화에 응하여 신호를 발생시키는 온도 제어기; 및 펌프에 접속되어 온도 제어기로부터 수신된 신호에 응하여 펌프를 통한 슬러지의 흐름을 변경하는 펌프 구동 장치를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 시스템.
제 2 항에 있어서, 주입 노즐은 분무된 희석 슬러지를 연소기의 연소 구역 속에 분사하는 배출 단부를 포함하고, 희석된 슬러지는 노즐의 배출 단부로부터 분사되기 전에 증기로 분무되고 예열되는 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 시스템.
제 15 항에 있어서, 주입 노즐의 배출 단부는 노즐로부터 슬러지의 나선상 배출물을 제공하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 시스템.
슬러지를 수용하고 액체로 희석시킴으로써 슬러지의 수분 함량을 증가시키는 슬러지 수용 및 처리 모듈; 및

희석된 슬러지를 증기로 분무시키고 분무된 희석 슬러지를 도시 고체 폐기물이 그 내부에서 연소되고 있는 연소기의 연소 구역 속에 분사하여 분무된 희석도시 고체 폐기물의 상부에서 부유된 상태로 연소되도록 하는 슬러지 주입 노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는 도시 고체 폐기물 연소기 중에서의 슬러지 공동연소 시스템.
제 17 항에 있어서, 연소기 중의 온도를 감시하고 연소기 중에서의 온도 변화에 응하여 연소기 속에 주입되는 분무된 희석 슬러지의 양을 변경하는 제어기를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 시스템.
제 17 항에 있어서, 슬러지 수용 및 처리 모듈은 슬러지를 수용하고 저장하는 호퍼; 및 하나 이상의 호퍼로부터 나온 슬러지를 수용하고 액체 공급원으로부터 나온 액체를 수용하여 슬러지를 액체와 혼합시킴으로써 슬러지를 희석시키는 혼합기를 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 시스템.
제 19 항에 있어서, 액체 공급원은 폐수 공급원인 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 시스템.
제 19 항에 있어서, 액체 공급원은 공기 오염 억제용 액체 공급원인 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 시스템.
제 19 항에 있어서, 혼합기 중의 희석된 슬러지의 고체 함량을 감시하고 호퍼로부터 수용된 슬러지의 양 및 액체 공급원으로부터 수용된 액체의 양을 변경하는 고체 제어기를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 시스템.
제 22 항에 있어서, 혼합기에 접속되어 혼합기 중의 희석된 슬러지의 고체 함량을 감시하고 혼합기 중의 고체 함량의 변화에 응하여 고체 제어기로 보내는 신호를 발생시키는 고체 함량 송신기; 호퍼 속에 고정되어 고체 제어기에 의해 발생된 신호에 응하여 슬러지를 호퍼로부터 혼합기로 이송하는 컨베이어; 및 액체 공급원에 접속되어 고체 제어기에 의해 발생된 신호에 응하여 액체를 액체 공급원으로부터 혼합기로 이송하는 희석 밸브를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 시스템.
제 17 항에 있어서, 슬러지 수용 및 처리 모듈로부터 나온 희석된 슬러지를 수용 및 저장하는 슬러지 탱크; 및 슬러지 탱크 및 주입 노즐과 유체간 연통되어 슬러지를 슬러지 탱크로부터 주입 노즐로 이송하는 펌프를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 시스템.
제 24 항에 있어서, 슬러지 탱크는 슬러지 탱크 중의 슬러지 수위를 감시하고 슬러지 수용 및 처리 모듈로 보내는 신호를 발생시켜 슬러지 탱크 중의 슬러지가 일정한 수위를 유지하도록 슬러지 탱크 중에 수용된 슬러지의 양을 변경하는 수위 제어기; 슬러지 탱크 중의 슬러지를 연속적으로 교반시키는 혼합기; 슬러지를 슬러지 탱크로부터 펌프로 이송하는 배출 라인; 및 배출 라인에 개재되어 슬러지를 펌프에 유입되기 전에 조각으로 자르는 조절기를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 시스템.
제 24 항에 있어서, 펌프와 슬러지 탱크간에 접속되어 슬러지를 슬러지 탱크로 다시 재순환시키는 재순환 라인; 재순환 라인에 접속되어 재순환 라인을 통한 슬러지의 흐름을 제어하는 재순환 제어 밸브; 및 펌프에 접속되어 펌프를 통한 슬러지의 흐름을 감시하고 재순환 제어 밸브로 보내는 신호를 발생시켜 재순환 라인을 통해 흐르는 슬러지의 양을 변경하는 흐름 제어기를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 시스템.
제 24 항에 있어서, 연소기 중의 온도를 감시하고 연소기 중에서의 온도 변화에 응하여 신호를 발생시키는 온도 제어기; 및 펌프에 접속되어 온도 제어기로부터 수신된 신호에 응하여 펌프를 통한 슬러지의 흐름을 변경하는 펌프 구동 장치를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 시스템.
제 17 항에 있어서, 주입 노즐은 분무된 희석 슬러지를 연소기의 연소 구역 속에 분사하는 배출 단부를 포함하고, 희석된 슬러지는 노즐의 배출 단부로부터 분사되기 전에 증기로 분무되고 예열되는 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 시스템.
제 28 항에 있어서, 주입 노즐의 배출 단부는 노즐로부터 슬러지의 나선상 배출물을 제공하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 시스템.
슬러지를 액체로 희석시킴으로써 슬러지의 수분 함량을 증가시키는 단계;

희석된 슬러지를 연소기의 연소 구역 속에 주입하여 희석된 슬러지를 연소기 중에서 부유된 상태로 연소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소기 중에서의 슬러지 공동연소 방법.
제 30 항에 있어서, 희석된 슬러지를 연소 구역 속에 주입하기에 앞서 증기로 분무시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 방법.
제 30 항에 있어서, 연소기는 도시 고체 폐기물 연소기이고, 희석된 슬러지를 그 연소기의 내부에서 연소되고 있는 도시 고체 폐기물의 상부에서 부유된 상태로 연소시키는 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 방법.
제 30 항에 있어서, 연소기 중의 온도를 감시하는 단계; 및 연소기 중의 온도 변화에 응하여 연소기 속에 주입되는 슬러지의 양을 변경함으로써 연소기의 온도를 제어하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 방법.
제 30 항에 있어서, 액체는 폐수인 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 방법.
제 30 항에 있어서, 액체는 공기 오염 억제용 슬러리인 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 방법.
제 30 항에 있어서, 희석된 슬러지의 고체 함량을 감시하는 단계; 및 희석된 슬러지의 고체 함량의 변화에 응하여 슬러지 및 액체의 양을 변경하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 방법.
제 30 항에 있어서, 희석된 슬러지를 교반시킴으로써 슬러지 중의 입자의 크기를 감소시키는 단계; 및 희석된 슬러지를 펌핑하기에 적합한 원하는 균질의 밀도로 혼합시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 공동연소 방법.