KR200269704Y1 - 브라운 가스를 이용한 측방향 표면 용융시스템 - Google Patents
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Abstract
본 고안은 브라운 가스용 버너를 이용해 소각재를 용융시키는 용융로와; 상기 용융로의 상부에 설치되어 용융로를 보호하는 용융로 천정과; 상기 용융로 천정의 상부에 설치되어 용융로 천정을 통해 외부로 방출되는 열을 억제하는 보온재와; 상기 용융로의 측벽에 해당되며 상기 용융로 천정을 지지하는 용융로 상부측벽과; 상기 용융조의 하부 측벽에 해당되어 융융된 용융물이 보관되는 용융로 하부측벽과; 상기 용융로의 상부 일측에 설치되어 소각재가 투입되는 원료 투입구와; 상기 용융로의 내측 양측에 브라운 가스용 버너를 안착시킬 수 있도록 설치되는 버너블럭과; 상기 버너 블록에 지그재그로 설치되는 브라운 가스용 버너와; 상기 용융로의 일단에 용융된 원료가 용융로와 파이닝 지역을 통과한 후 용융물이 인출되는 인출구와; 상기 용융로의 다른 일단에 연결 설치되어 용융로에서 연소된 버너의 배가스가 빠져나가는 연도와; 상기 연도의 일단에 연결 설치되는 굴뚝과; 상기 용융로의 압력을 조정하는 굴뚝 댐퍼를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용한 측방향 표면용융 시스템에 관한 것이다.
Description
본 고안은 각종 유기물, 금속, 유기물을 함유하는 일반 및 산업폐기물 등의 소각 처리 후 발생하는 소각재를 용융 처리하는 용융 처리장치에 관한 것으로, 특히 저비용으로 소각재를 용융 처리할 수 있는 브라운 가스를 이용한 측방향 표면 용융 시스템에 관한 것이다.
각종 무기물, 금속, 유기물을 함유하는 일반 폐기물, 하수진흙, 도시쓰레기, 상기에 나열한 소각재는 최종처분장소에 메워지고 있다. 그러나 처분장소나 보관장소의 용량이나 기한이 한계가 있어, 최근 이들 폐기물의 부피를 감소시키는 기술의 요구가 높아지고 있다. 따라서, 폐기물의 부피를 삭감 하기 위하여 폐기물을 융점 이상으로 가열한 후 냉각 고화하는 용융고화법의 기술개발이 요망되고 있다.
한편, 종래의 용융로에 있어서는 등유나 중유 기타 탄화수소계 가스연료인 화석연료를 연소 가열하는 연소법에 의해 폐기물의 용융처리가 행해져 왔다. 그러나 연소법에 의한 용융고화수법에서는 연소온도에 한계가 있고, 융점이 높은 폐기물의 용융고화를 위해서는 고비용이 든다.
즉, 기존의 소각로 등의 공해방지 설비로부터 재생성되는 다이옥신은 소각후 처리에 대한 문제가 제기되었다. 또한 환경오염 및 내분비계 장애물질의 대표적 유해물질인 다이옥신은 850℃에서 2초 정도면 완전히 분해된다. 그러나 다이옥신은 연소시켜 분해하는 데에는 많은 산소가 필요하게 되고 산소가 부족할 때에는 배기가스와 혼합되어 배출된다. 따라서 소각로 등에서 발생되는 다이옥신은 대부분 산소부족에 의한 불완전 연소로 인하여 발생하게 된다. 따라서 소각로의 온도가 다이옥신이 분해될 수 있는 이상으로 유지되더라도 산소의 부족에 의하여 배기가스와 함께 배출된다.
상기한 산소 부족 문제를 해결하기 위해서는 별도의 산소공급장치를 설치해야 하나, 그 설치비용이 막대하다.
본 고안의 용융시스템에 사용되는 브라운 가스는 물을 전기분해에 의해 얻어지는 기체로서 수소와 산소의 함량비가 2 : 1 인 혼합기체이다. 통상 물을 전기분해하면 음극에서는 수소가 얻어지고, 양극에서는 산소가 얻어지는데, 이들 가스를 분리채집하지 않고 한꺼번에 포집한 것이 브라운 가스이다.
브라운 가스는 일반적인 기체와는 달리 연소시 응폭(impolsion) 현상을 유발하는 독특한 성질을 갖는다. 즉, 연소시 폭발현상을 나타내지 않으며 오히려 불꽃이 내부로 모여들면서 초점을 형성한다. 그 결과, 브라운 가스를 연소시키면 융점이 가장 높다는 텅스턴도 승화시킬 수 있을 정도의 6000℃ 이상의 초고온을 얻을 수 있다.
또한, 열선이 외부로 방출되지 않아 복사열로 인한 에너지 손실이 없으므로 우수한 에너지 효율을 가지며 그 자체에 산소를 포함하여 있으므로 연소시 별도의 산소공급이 불필요하다. 또한, 연소생성물로서 물만을 생성하므로 공해오염문제가 없다.
이와 같은 특성의 브라운 가스를 이용해 각종 폐기물 소각 처리후 발생되는 소각재(바닥재 및 비산재) 및 각종 슬러지를 용융처리시킨 후 매립하거나 재활용하기 위한 새로운 개념의 용융 처리장치이다.
본 고안에 따른 브라운 가스 용융 처리장치는 표면용융 치리시스템을 사용하였으며 이때 발생되는 용융 슬래그를 새롭게 고안된 슬래그조를 설치하여 처리하는 기술이다.
도 1은 본 고안에 따른 브라운 가스를 이용한 측방향 표면 용융시스템의 정면도이다.
도 2는 본 고안에 따른 브라운 가스를 이용한 측방향 표면 용융시스템의 평면도이다.
도 3은 본 고안에 따른 브라운 가스를 이용한 측방향 표면 용융시스템의 측면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
12 : 용융로 14 : 보온재
16 : 용융로 천정 18 : 용융로 상부 측벽
20 : 스로트(throat) 22 : 용융로 하부 측벽
24 : 용융로 바닥 26 : 원료투입구
28 : 버너 블록 30 : 인출구
31 : 브라운 가스용 버너 32 : 연도
34 : 굴뚝 36 : 굴뚝 댐퍼
38 : 2차 연소장치
본 고안은 상기의 목적을 달성하기 위하여 브라운 가스용 버너를 이용해 소각재를 용융시키는 용융로와; 상기 용융로의 상부에 설치되어 용융로를 보호하는 용융로 천정과; 상기 용융로 천정의 상부에 설치되어 용융로 천정을 통해 외부로 방출되는 열을 억제하는 보온재와; 상기 용융로의 측벽에 해당되며 상기 용융로 천정을 지지하는 용융로 상부측벽과; 상기 융융조의 하부 측벽에 해당되어 융융된 용융물이 보관되는 용융로 하부측벽과; 상기 용융로의 상부 일측에 설치되어 소각재가 투입되는 원료 투입구와; 상기 용융로의 내측 양측에 브라운 가스용 버너를 안착시킬 수 있도록 설치되는 버너블럭과; 상기 버너 블록에 지그재그로 설치되는 브라운 가스용 버너와; 상기 용융로의 일단에 용융된 원료가 용융로와 파이닝 지역을 통과한 후 용융물이 인출되는 인출구와; 상기 용융로의 다른 일단에 연결 설치되어 용융로에서 연소된 버너의 배가스가 빠져나가는 연도와; 상기 연도의 일단에 연결 설치되는 굴뚝과; 상기 굴뚝의 일측에 설치되어 연소된 배가스 드래프트를 조정하는 곳으로 용융로의 압력을 조정하는 굴뚝 댐퍼를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용한 측방향 표면용융 시스템를 제공한다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 상기 인출구의 일측에 설치되어 인출되는 융융물이 굳지 않도록 하여 항상 일정한 유동성을 유지하도록 하는 브라운 가스용 버너를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용한 측방향 표면 용융 시스템를 제공한다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 상기 굴뚝의 내부 일측에는 연도를 거쳐 굴뚝을 통하여 배출되는 배기가스를 한번 더 연소시켜 배기가스에 잔존하는 미연소물을 완전연소킬 수 있도록 설치된 브라운 가스를 이용한 배기가스 이차 연소장치를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용한 측방향 표면 용융시스템를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 브라운 가스를 이용한 측방향 표면 용융시스템은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 대략 중앙에는 내장된 브라운 가스용 버너를 이용해서 소각재를 용융시키는 용융로(12)가 형성된다.
용융로(12)의 상부에는 용융로(12)를 보호해 주며 지붕 역할을 하는 곳으로 실리카 계통의 내화물 재질로 이루어진 용융로 천정(16)이 형성되고, 용융로 천정(16)의 상부에는 용융로 천정(16)을 모두 덮어 용융로(12)에서 용융로 천정(16)을 통해 외부로 방출되는 열을 보호하여 열효율을 증대시키는 보온재(14)가 형성된다.
용융로 바닥(24)은 AZS 재질의 내화물로 형성되고, 용융로 하부 측벽(22)은용융된 융용물을 보관하므로 AZS 재질의 내화물로 형성된다.
용융로(12)의 상부 측면에는 소각재 등을 용융로내로 투입할 수 있는 원료투입구(26)가 형성되고, 이 원료투입구(26)는 스크류 타입으로 형성된다.
용융로(12)의 양 측면에는 브라운 가스용 버너를 설치할 수 있는 버너 블럭(28)이 설치되고, 버너 블럭(28)에는 소정 간격으로 다수의 브라운 가스용 버너(미도시)가 지그재그로 설치된다.
용융로(12)의 일측(도면상 우측)에는 용융된 소각재가 정련지역을 통과한 후 용융물이 인출되는 인출구(30)가 형성된다. 인출구(30)의 일측에는 브라운 가스용 버너(31)를 추가로 설치하여 용융물이 흐르다가 차가운 외기와 접하여 경화됨으로써 유동성이 떨어지는 것을 방지한다.
용융로(12)의 다른 일측(도면상 좌측)에는 연소된 배가스가 빠져나가는 연도(32)가 용융로(12)와 수평으로 형성되고, 연도(32)의 끝에는 굴뚝(34)이 상향 설치된다.
굴뚝(34)의 일측에는 연소된 배기가스 드래프트를 조정하여 용융로(12)의 압력을 조정하는 굴뚝댐퍼(36)가 설치되고, 그 상측으로는 굴뚝(34)을 통하여 대기로 방출되는 배기가스를 다시 한번 연소시켜 미연소 물질을 완전연소 시킬 수 있는 브라운 가스를 이용한 2차 연소장치(36)를 설치한다.
미설명 부호중 (40)은 벅 스테이(Buck Stay)로서 H 타입의 스틸 빔으로서 용융로의 내화 구조물을 지탱하고, (42)는 타이 로드(Tie Rod)로서 벅 스테이간 연결된 스틸로 용융로 승온시나 셧 다운(Shut Down) 내화물의 팽창이나 수축을 조정하여 주며, (44)는 압력 잭 볼트(Pressure Jack Bolt)로서 용융로 하부 측벽과 바닥 내화물을 지지해 주는 것으로 승온시 내화물 팽창이나 수축을 조정해 주는 곳이고, (46)은 파이어(Pier)로서 스틸이나 시멘트로 구성된 용융로를 지지해주는 기둥이며, (48)은 아이 빔(I-Beam)으로서 용융로를 설치할 수 있도록 파이어와 파이어를 연결하는 스틸로서 용융로 구조물을 지지한다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 브라운 가스를 이용한 측방향 표면 용융시스템의 소각재 처리과정을 설명하면 다음과 같다.
원료투입구(26)를 통하여 용융로(12)로 소각재가 유입되면 용융로(12)의 양측면에 설치된 브라운 가스용 버너에 의하여 용융시킨다.
용융된 소각재 즉, 용융물은 용융로(12)에 보관되어 있다가 일정량 이상 차오르면 스로트(20)를 거쳐 정련지역으로 흘러 들어간 후 인출구(30)를 통하여 외부로 배출된다.
인출구(30)에서는 계속 흘러내리는 용융물이 굳지 않고 일정한 유동성을 유지할 수 있도록 별도로 설치된 브라운 가스용 버너(31)로 가열한다.
전술한 바와 같이, 본 고안에 따르면 브라운 가스를 사용하기 때문에 일반 화석연료를 사용할 때 보다 용융로의 온도를 높일 수 있으므로 융점이 높은 소각재도 쉽게 연소 시킬 수 있고, 브라운 가스의 연소속도가 200m/s 로 다른 화석연료 보다 매우 빠르므로 용융로의 크기를 컴팩트하게할 수 있으며, 굴뚝의 일측에 설치된 브라운 가스를 이용한 2차 연소장치에 의해 배기가스에 포함된 미연소 물질을 완전연소 시킬 수 있고, 인출구에 설치된 브라운 가스용 버너에 의하여 일정한 유동성을 항상 유지하므로 유동의 신뢰성을 확보할 수 있다.
Claims (4)
- 브라운 가스용 버너를 이용해 소각재를 용융시키는 용융로와; 상기 용융로의 상부에 설치되어 용융로를 보호하는 용융로 천정과; 상기 용융로 천정의 상부에 설치되어 용융로 천정을 통해 외부로 방출되는 열을 억제하는 보온재와; 상기 용융로의 측벽에 해당되며 상기 용융로 천정을 지지하는 용융로 상부측벽과; 상기 융융조의 하부 측벽에 해당되어 융융된 용융물이 보관되는 용융로 하부측벽과; 상기 용융로의 상부 일측에 설치되어 소각재가 투입되는 원료 투입구와; 상기 용융로의 내측 양측에 브라운 가스용 버너를 안착시킬 수 있도록 설치되는 버너블럭과; 상기 버너 블록에 지그재그로 설치되는 브라운 가스용 버너와; 상기 용융로의 일단에 용융된 원료가 용융로와 파이닝 지역을 통과한 후 용융물이 인출되는 인출구와; 상기 용융로의 다른 일단에 연결 설치되어 용융로에서 연소된 버너의 배가스가 빠져나가는 연도와; 상기 연도의 일단에 연결 설치되는 굴뚝과; 상기 굴뚝의 일측에 설치되어 연소된 배가스 드래프트를 조정하는 곳으로 용융로의 압력을 조정하는 굴뚝 댐퍼를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용한 측방향 표면용융 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 인출구의 일측에 설치되어 인출되는 융융물이 굳지 않도록 하여 항상 일정한 유동성을 유지하도록 하는 브라운 가스용 버너를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용한 측방향 표면 용융 시스템.
- 상기 굴뚝의 내부 일측에는 연도를 거쳐 굴뚝을 통하여 배출되는 배기가스를 한번 더 연소시켜 배기가스에 잔존하는 미연소물을 완전연소킬 수 있도록 설치된 브라운 가스를 이용한 배기가스 이차 연소장치를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용한 측방향 표면 용융시스템.
- 제1항에 있어서,상기 원료 투입구는 상기 용융로의 측방향에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용한 표면 용용시스템.
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