KR200178486Y1 - 폐기물 건조 용융시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 쓰레기를 열분해 시키는 시스템에 하수처리장의 슬러지와 소각장의 소각잔재를 용융응고시키는 시스템을 결합한 폐기물 건조 용융시스템에 관한 것이다.

종래에는 하수처리장 및 소각장에서 발생하는 슬러지 및 소각재가 근본적으로 처리가 되지 않기 때문에 커다란 환경 문제로 대두되고 있었다.

따라서 본 고안은 이러한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 쓰레기를 저온열분해로로 열분해시켜 생성된 차르와 가스를 용융로에서 용융시키면서 발생된 열에너지를 이용하여 슬러지를 건조시킴과 동시에 건조된 슬러지를 용융로에서 용융시키고 또 배기가스는 사이크론과 스크러버로 정화시켜 배출시키도록 하여 공해가 없는 폐기물처리 시스템을 제공함과 아울러 용융되어 최종 배출되는 폐기물의 잔재는 건축자재의 골재나 도로포장의 바닥재 등으로 재활용할 수 있도록 한 것이다.

Description

폐기물 건조 용융시스템{Drying melting process for waste and sludge}

본 고안은 쓰레기를 열분해 시키는 시스템에 슬러지를 분해하는 시스템을 결합한 것으로서 특히 쓰레기를 열분해시켜 생성된 차르를 용융로에서 용융시키면서 발생된 열에너지를 이용하여 슬러지를 건조시킴과 동시에 건조된 슬러지를 용융로에서 용융시키고 또 배기가스는 사이크론과 스크러버로 정화시켜 배출시키도록 하여 공해가 없는 폐기물처리 시스템을 제공함과 아울러 용융되어 최종 배출되는 폐기물의 잔재는 건축자재의 골재나 도로포장의 바닥재 등으로 재활용하도록 한 폐기물 건조 용융시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 쓰레기는 분리수거의 법제화로 재활용효율이 높아지고 또 쓰레기 발생량도 줄어드는 효과를 보고 있으나, 여전히 쓰레기처리문제는 해결해야할 난제로 남아 있다.

이러한 쓰레기를 처리하는 방법으로는 쓰레기를 선별하여 파쇄공정 소각공정을 거친 후 소각처리하거나 음식물 쓰레기나 슬러지 등은 주로 매립장에 매립하여 처리고 있는 실정이다.

특히 슬러지나 기타 처리가 어려운 폐기물은 매립을 하여도 침출수로 인하여 그 처리가 매우 어려운 점이 있어 일본과 같은 곳에서는 콘크리트 내에 유입시켜 해양투기를 시도하기도 한다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 폐기물 처리는 맹목적인 소각으로 소각효율이 떨어지며 많은 비용과 다이옥신 문제로 사회에 커다란 문제점이 있었고 소각후의 소각재의 처리가 어려워 곳곳에 방치하므로 제2공해를 유발하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 공정은 처리효율이 저조하였으며 장치 건설비가 대단히 많이 소요되어 그 용량에 따라 건설 기간은 오랜 시간을 소요되고, 그 구조가 복잡하여 장치비의 과다 등의 문제점이 있었다.

근래에와서는 이러한 문제점의 심각성을 인식하고 공해 없이 폐기물을 처리 할 수 있는 시스템들을 개발하고 있다.

그 중 하나의 시스템은 폐기물을 저장하는 폐기물피트(10)로 공급된 폐기물을 폐기물 파쇄기(14)로 공급하여 파쇄한 후 저온열분해로(20)로 공급하고, 저온열분해로(20)내에서 대략 450℃의 열을 일정시간 저온열분해하여 투입된 폐기물을 차르(CHAR)로 탄화시켜 차르호퍼(23)에 임시 저장한 후 차르분리기(28)로 이송하고, 차르분리기(28)에서 재활용가능한 철ㆍ알미늄(24)과 같은 불연물(25)과, 차르(27)로 분리시킨 후 불연물(25)은 배출시키고, 차르(27)는 용융로(30)로 이송 공급하여 대략 1600℃의 온도로 용융시켜 슬래그로 배출하고, 용융 연소후 배기가스는 일측에 설치된 열교환기(31)를 통하도록 한 시스템이 있다.

그러나 이러한 시스템은 일반 쓰레기를 처리하는데에는 효과적이나 슬러지나 염색업과 같은 특정 업체에서 배출되는 폐기물은 처리할 수가 없다.

따라서 본 고안은 이러한 시스템에 하수처리장의 슬러지나 폐기처리하기가 어려운 소각장의 소각잔재 폐기물을 처리할 수 있는 시스템과 접목시키므로써, 다이옥신류의 발생을 기준치이하로 처리가능하고, 매립장에서 발생되는 모든 환경문제를 해결하며, 저공기비 연소가 가능하여 연소효율을 높일 수 있고, 용융로의 배기가스 열을 슬러지 건조 및 파쇄하는 열원으로 사용토록 하여 저비용으로 운전이 가능하며, 철과 비철금속, 특히 알루미늄을 선별 분리하여 재활용할 수가 있고, 선별된 용융 슬래그는 도로포장용, 콘크리트용 골재 및 블록 등으로 유효하게 재활용 할 수 있도록 한 폐기물 건조 용융시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 본 고안에 따른 일 실시예를 보인 공정도.

**** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

10 : 폐기물피트 11 : 투입크레인 12 : 폐기물투입구

13 : 크레인후크 14 : 파쇄기 15 : 악취배기구

16 : 폐기물차량 17 : 악취배기관 19 : 파쇄물이송라인

20 : 저온열분해로 21 : 열분해로열출구 22 : 차르출구

23 : 차르저장조 24 : 철,알미늄재생품 25 : 불연물

26 : 차르호퍼출구라인 27 : 차르이송라인 28 : 차르분리기

30 : 용융로 31 : 열교환기 32 : 용융열풍라인

33 : 용융로시동등유라인 34:건조폐기물공급라인 35 : 용융열풍라인

36 : 열풍회수라인 37 : 가열공기이송라인 38 : 악취이송팬

39 : 악취펌프이송라인 40 : 슬러지건조로 41 : 용융로배기라인

42 : 용융배기파쇄라인 43 : 파쇄건조기 44 : 입자선별기

45 : 슬러지공급라인 46 : 슬러지이송라인 47 : 건조물이송라인

48 : 건조물이송라인 49 : 용융투입물이송라인 50 : 사이크론집진기

51 : 건조로배기라인 52 : 파쇄분진이송라인 53 : 배기라인

54 : 분진배출라인 55 : 용융물배출라인 56 : 슬래그배출컨베이어

57 : 슬래그배출라인 58 : 슬래그저장호퍼 59 : 호퍼배출라인

60 : 1차스크러버 61 : 2차스크러버 62 : 배기라인

63 : 배기팬 64 : 굴뚝 66 : 배기라인

67 : 악취이송라인 68 : 용융로등유라인 70 : 가열로공기라인

71 : 가열로등유라인 72 : 가열로 73 : 열풍냉각기

74 : 냉각기급수라인 75 : 냉각기증기라인 76 : 가열공기이송라인

77 : 냉각공기이송라인 78 : 냉각공기이송라인 79 : 가열공기이송팬

이하, 본 고안을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 고안에 따른 일 실시예를 보인 공정도이다.

도시된 본 고안은 쓰레기 및 페기물을 차량으로 투입하는 폐기물피트(10)와, 폐기물피트(10)내의 폐기물 및 쓰레기를 파쇄하는 파쇄기(14)와, 파쇄기(14)에서 파쇄된 폐기물을 저온에서 열분해하는 저온열분해로(20)와, 저온열분해로에서 분해된 차르를 일시 저장하는 차르호퍼(23)와, 차르호퍼의 차르를 재활용가능한 철ㆍ알미늄(24)과 같은 불연물(25)과 차르(27)로 분리시키는 차르분리기(28)와, 분리된 불연물은 배출시키고 차르(27)는 공급받아 용융시키는 용융로(30) 및 용융로의 배기가스를 통과 시켜 열교환시키는 열교환기(31)로 구성된 쓰레기 소각 및 용융시스템에 있어서, 슬러지를 투입하여 열교환기를 통과한 배기가스를 통해 건조시키는 슬러지건조로(40)와, 슬러지건조로(40)에서 건조 감량된 슬러지를 파쇄건조시키는 파쇄건조기(43)와, 파쇄건조기(43)에서 파쇄된 입자를 선별하고 이를 용융로(30)로 공급하는 입자선별기(44)와, 슬러지건조로(40)에서 슬러지 건조시 발생되는 배기가스에서 분진을 제거하는 사이크론집진기(50) 및 배기가스를 다시 걸러 재침적시키는 1,2차 스크러버(60)(61)와, 이를 통과한 배기가스를 굴뚝을 통해 대기로 방출시키는 배기팬(63)으로 구성되어 있다.

폐기물피트(10)는 일측에는 폐기물투입구(12)가 형성되어 수거된 쓰레기 및 폐기물을 차량으로 투입하도록 되어 있다. 또 폐기물피트(10)의 타측에는 파쇄기(14)가 설치되어 있다. 폐기물피트(10)의 상부에 투입크레인(11)이 설치되어 수거된 쓰레기를 크레인후크(13)로 집어 파쇄기(14)로 공급하도록 되어 있다. 또한 폐기물피트(10)의 일측에는 악취배기구(15)가 설치되어 있어 폐기물피트(10)의 악취를 악취배기관(17)을 통해 후술될 악취이송팬(38)으로 공급된다. 또 파쇄기(14)에서 파쇄된 폐기물은 파쇄물이송라인(19)을 통해 저온열분해로(20)로 공급되도록 되어 있다.

저온열분해로(20)는 내부온도가 대략 450℃로서, 폐기물은 내부에서 일정시간 저온열분해공정을 거친다. 이 공정에 의해 투입된 폐기물을 차르(CHAR)로 탄화되어 배출된다. 저온열분해로(20)의 일측에는 열분해로열출구(21)가 구비되어 가열공기이송팬(79)과 열풍회수라인(36)을 통해 열분해과정에서 발생된 가스를 열교환기(31)로 공급시키도록 되어 있다. 또 저온열분해로(20)의 일측에는 초기에 저온열분해로(20)내 온도를 가열하기 위한 가열로(72)가 가열공기이송라인(76)으로 연결 설치되어 있다. 이 가열로(72)에는 가열로공기라인(70)과 가열로등유라인(71)이 연결되어 있으며, 열교환기(31)와 가열공기이송라인(37)을 통해 연결되어 있다. 또한 참조번호 73은 저온열분해로(20)의 열이 450℃이상으로 올라가지 않도록 조절하는 열풍냉각기로서, 가열로(72)로부터 저온열분해로(20)로 공급되는 가열공기이송라인(76)에 연결된 냉각공기이송라인(78)이 연결되어 있고, 냉각기급수라인(74)과 냉각기증기라인(75)이 연결되어 있으며, 냉각공기이송라인(77)으로 열분해로열출구(21)와 연결되어 있다.

배출되는 차르는 먼저 차르호퍼(23)에 임시 저장된 후 이어서 차르분리기(28)로 이송된다. 차르분리기(28)에서 재활용가능한 철ㆍ알미늄(24)과 같은 불연물(25)과, 차르(27)로 분리된 후 불연물(25)은 도면에 도시되지 않는 별도의 장소로 이송되고, 차르(27)는 메인버너(80)를 통해 도면에 도시되지 않은 노즐로 용융로(30)로 분사 공급된다.

용융로(30)는 차르이송라인(27)을 통해 선별된 차르를 공급받도록 되어 있고, 또 입자선별기(44)에서 선별된 입자를 용융투입물이송라인을 통해 공급받도록 되어 있음과 동시에 용융로등유라인(68)과 용융로시동등유라인(33)으로부터 등유를 공급받는다. 고온의 연료로 사용하여 대략 1600℃의 온도로 용융공정이 가동되며 용융로(30) 하부에 용융물 배출구를 통하여 용융된 슬래그를 용융물배출라인(55)으로 슬러그배출컨베이어(56)로 배출되어 슬러그배출호퍼(58)에 저장된다. 또 용융 연소후 배기가스는 일측에 설치된 열교환기(31)를 통하도록 되어 있다. 그리고 열풍회수라인(36)을 통해 저온열분해로(20)에서 배출되는 열분해 가스를 공급받도록 되어 있고, 배기가스는 용융배기파쇄라인(42)을 통해 입자선별기(44)로 공급된다. 또 용융열풍라인(32)을 통해 열교환기의(31)의 열은 다시 용융로(30)로 유입된다. 이때, 폐기물피트(10)로부터 공급된 악취를 악취이송팬(38)을 통과하여 열교환기(31)에 투입된다.

한편, 슬러지건조로(41)는 하수나 폐수의 슬러지를 건조하기 위한 것으로써 슬러지공급라인(45)을 통해 슬러지가 투입되며, 열교환기(31)의 열을 용융로배기라인을 통해 공급받아 건조공정이 이루어진다. 건조 감량된 슬러지는 슬러지이송라인(46)을 통해 파쇄건조기(43)로 이송되도록 되어 있으며, 배기가스는 건조로배기라인(51)을 통해 사이크론집진기(50)로 공급되도록 되어 있다.

슬러지건조로(40)에서 공급된 슬러지는 파쇄건조기(43)로 이송되어 파쇄된 후 건조이물이송라인(47)을 통해 입자선별기(44)로 거치게 되며 여기서 입자를 선별하여 용융로(30)로 투입된다.

슬러지건조로(40)에서 슬러지가 건조된 후 배기가스는 사이크론집진기(50)에서 분진을 제거한후 두 개의 스크러버 즉, 제1,제2스크러버(60)(61)를 거쳐 배기팬(63)을 통해 굴뚝을 통과하여 대기로 방출된다.

여기서, 용융로(30)와 열교환기(31)를 통과한 로내 배기 온도를 다음 공정에서 급강하 시켜야 공해방지를 효율적으로 수행할 수 있는데 본 고안은 슬러지건조로(40)가 연결되므로 자연적으로 배기 온도를 급강하할 수 있고, 에너지 이용을 효율적으로 사용할 수 있도록 되어 있다. 또 배기가스가 사이크론집진기(50)와 1차 스크러버(60)에서 2차 스크러버(61)에 이르는 동안 공해방지 처리효율을 증대시키는 결과를 얻을 수 있도록 운전이 되어지며, 사이클론집진기(50)에서 모아진 분진은 분진배출라인(54)을 거쳐 용융로(30)로 투입되며 제1,2차 스크러버(60)에서 침적된 슬러지도 다시 슬러지건조로(40)로 투입시켜 건조 공정에서 건조물과 같이 섞이게 된다.

한편, 이러한 공정들에 의해 쓰레기 및 폐기물은 용융된 슬래그로 배출되고 또 배기가스는 공해물질 없이 정화되어 대기로 방출된다. 특히 배출된 슬래그는 공해 물질이 용출되지 않는 안정화된 건설 골재로 생산되는 등 자원으로 환원된다.

본 고안의 다른 실시예로는 용융로(30)에서 열교환기(31)를 거치는 과정이 하나의 챔버속에 열손실을 막고 고온의 온도를 유지할 수 있으며 저온열분해로(20)로 열을 전달하는데 효율을 증대하고자 한 것이다.

이하, 본 고안의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

저온열분해로(20)에서 열분해된 가스와 카본 즉 차르는 용융로(30) 상부의 도면에 도시되지 않은 메인버너(80)(MAIN BURNER)를 거쳐 고온연소 용융로(30)내에 분사되어 연소된다. 고온 용융로(30)의 공기공급은 다단으로 이루어 진 것과 더불어 선회류에 의한 혼합촉진 효과에 따라 안정한 로내온도 유지가 가능하기 때문에 질소화합물(NOx) 농도를 낮게 유지하는 것이 가능하다.

고온연소 용융로(30) 출구의 배기가스의 열에너지는 외부로 그냥 배출되지 않고 슬러지건조(40)용으로 활용되므로 열을 최대한 이용한다. 용융된 용융물은 로바닥에서 슬래그분리기(56) 냉각수조로 떨어져 급냉되어 슬래그호퍼(58)에 저장된 후 수쇄 슬래그로서 회수된다.

이상과 같이 저온열분해로(20)에서 열분해 가스와 열분해카본을 생성한다. 열분해 가스는 직접 용융로(30)로 보내고, 슬러지건조로(40)에서 건조된 슬러지 및 소각재를 포함한 용융물질은 저온열분해로(20)에서 생성된 열분해카본과 같이 용융로(30)로 투입된다.

상기한 바와 같이 저온열분해로(20)의 도면에 도시되지 않은 드럼 하부에서는 불연물(철, 알루미늄, 돌과 유리 등), 재, 열분해카본에 섞인 잔사가 나온다. 잔사는 냉각 컨베이어에 의해 냉각된 다음 차르분리기(28)에서 큰 것을 분리한다. 이 굵은 성분은 다시 철, 알루미늄으로 분리되어 각각의 호퍼에 저장한다. 작은 성분의 재와 열분해카본은 돌, 유리와 함께 최종적으로 1mm 이하의 크기로 분쇄하여 고온연소 용융로(30)로 보내진다.

이러한 과정에서 발생된 배기가스는 배기가스 처리 공정(Process)에서 처리되어 유해물질의 연돌출구 조건을 만족 시킨 후 배출된다.

또한, 이 프로세스에서는 용융공정에서 발생된 배기가스의 열에너지를 회수하여 슬러지를 건조할 때 필요한 열로 사용한다.

한편, 상기한 바와 같이 슬래그는 중금속의 용출이 거의 없다. 슬러지는 저온열분해로를 통해 열분해 된 것이기 때문에 철, 알루미늄과 같은 비철금속이 용해되지 않은 상태로 분리시킬 수가 있으므로 이들을 분리가 용이한 장점이 있다.

슬래그에는 철이 전혀 포함되어있지 않기 때문에 시간이 지나도 색 변화를 일으키지 않는다. 이러한 사항들은 슬래그를 건축자재 등에 유효하게 이용할 수 있도록 해준다.

이상에서 설명한 본 고안은 연소효율을 높여 다이옥신류의 발생을 기준치이내로 처리할 수 있고 또 중금속의 용출을 차단할 수 있으므로 대기오염 및 환경오염을 효과적으로 방지할 수 있고, 용융로에서 방출되는 배기가스의 열을 회수하여 슬러지를 건조하는데 사용하도록 되어 있으므로 운전에 필요한 연료와 에너지를 최소화할 수 있는 효과가 있다. 또 슬러지로부터 철, 비철을 선별할 수 있어 이를 재활용할 수가 있다.

또 콤팩트한 도시형으로 설계가 가능하므로 좁은 면적에서도 설치 가능하며, 용융슬래그에는 중금속의 용출이 없으므로 도로포장용, 골재 및 블록등 건축자재로 재활용 할 수 있는 효과가 있다.

이러한 본 고안에 의해 하수처리장 및 소각장에서 발생하는 슬러지 및 소각재가 근본적으로 처리가 않아 커다란 환경 문제를 일으킬 수 있었던 종래의 폐단을 해소할 수가 있다.

Claims (2)

1. 도시된 본 고안은 쓰레기 및 페기물을 차량으로 투입하는 폐기물피트(10)와, 폐기물피트(10)내의 폐기물 및 쓰레기를 파쇄하는 파쇄기(14)와, 파쇄기(14)에서 파쇄된 폐기물을 저온에서 열분해하는 저온열분해로(20)와, 저온열분해로(20)에서 분해한 차르를 재활용가능한 철ㆍ알미늄(24)과 같은 불연물(25)과 차르(27)로 분리시키는 차르분리기(28)와, 분리된 불연물은 배출시키고 차르(27)는 고급받아 용융시키는 용융로(30) 및 용융로의 배기가스를 통과 시켜 열교환시키는 열교환기(31)로 구성된 쓰레기 소각 및 용융시스템에 있어서,

   슬러지를 투입하여 열교환기를 통과하는 배기가스의 열을 회수하여 슬러지를 건조시키는 슬러지건조로(40)와;

   상기 슬러지건조로(40)에서 건조 감량된 슬러지를 공급받아 파쇄건조시키는 파쇄건조기(43)와;

   용융로(30)의 배기가스 열을 회수하여 파쇄건조기(43)에서 파쇄된 입자를 선별하고 이를 용융로(30)로 공급하는 입자선별기(44)와;

   슬러지건조로(40)에서 슬러지 건조시 발생되는 배기가스에서 분진을 제거하는 사이클론집진기(50) 및 배기가스를 다시걸러 재침적시키는 1,2차 스크러버(60)(61)와;

   이를 통과한 배기가스를 굴뚝을 통해 대기로 방출시키는 배기팬(63)으로 구성된 것을 특징으로 하는 폐기물 건조 용융시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 사이클론집진기(50)에서 분진이 모아진 것은 분진배출라인(54)을 거쳐 용융로(30)로 투입시키고 제1,2차 스크러버(60)(61)에서 침적된 슬러지도 다시 슬러지건조로(40)로 투입시켜 건조 공정에서 건조물과 같이 섞이게 한 것을 특징으로 하는 폐기물 건조 용융시스템.