KR20030012929A

KR20030012929A - 생활·산업폐기물로 가연성 연료(was) 생산과 소각연소발전·열 활용시스템 장치의 설비 및 그 시설 설치활용방법

Info

Publication number: KR20030012929A
Application number: KR1020030004414A
Authority: KR
Inventors: 이상열; 이승균
Original assignee: 이상열; 이승균
Priority date: 2003-01-22
Filing date: 2003-01-22
Publication date: 2003-02-12

Abstract

본 발명은 생활·산업폐기물 80%이상 매립하는 1,356만톤을 이용하여 가연성 고체연료를 제조함으로서 미래에 심각해져 가는 에너지 소요현상을 다소나마 본 시스템에서 자체생산하여 자급자족 활용할 수 있고, 폐기물 처리문제를 해소할 수 있는 것은 물론, 토양오염 및 수질오염을 동시에 해소할 수 있도록 하고, 민원으로 폐기물 매립장·소각장을 설치할 곳이 없는 전국 현실에 재활용하고 잔재를 매립하는 것과 폐기물을 이용한 가연성 고체연료를 제조, 그 연료로 전력발전과 남은 수증기를 환원, 열을 생산공급, 앞으로 전국 재활용공단 시설에 자체사용 및 산업 및 생활에 활용하도록 하는 방법에 관한 것으로서,

그 구성은 수거된 폐기물을 폐기물별 5∼6종으로 각각 분리, 5∼6cm로 절단 파쇄하고, 열원을 높이기 위하여 폐기물별 열량공급을 조정, 혼합 투입하고, 입자 크기 3∼5cm 정도로 2차 분쇄하고, 이를 수분함량 10% 이하가 되게 건조하는 단계 : 상기 1차 건조된 폐기물 중 비가연성 물질을 선별 해 내고 이를 입자크기 1∼2mm로 3차 분쇄하는 단계 : 상기 3차 분쇄된 폐기물에 소석회를 투입하고 혼합 믹서하여 상기 폐기물을 중화처리하는 단계 : 상기 중화 처리된 폐기물을 스팀보일러 이동화격자 시스템에 연속 반입 소각연소하여 전력발전 및 열을 활용하는 단계 : 상기 3차 분쇄 중화된 폐기물을 성형기에 투입하여 성형하고 이를 원하는 크기로 절단하는 단계 : 상기 절단된 성형품을 최종 건조 냉각처리하고 이를 포장하는 단계로 이루어져 생산된 WAS활성탄은 이동 열원에 사용하는 소각연소장치 등, 각각 오염배출물이 기준치 이하로 활용성이 매우 광범위하게 사용할 수 있는 연료에너지 대체용으로 개발, 산업과 생활측면에서 연료비 절감효과가 지대함과 특히 앞으로 전국재활용공단 설치활용에 자체설비 사용함으로 폐기물처리비 6,000억 및 에너지 절감효과 4,000억 등 년 1조원의 절약효과 발생.

Description

생활·산업폐기물로 가연성 연료(WAS) 생산과 소각연소 발전·열 활용시스템 장치의 설비 및 그 시설 설치활용방법{The practical use a method the equipment foundation and In flamnatility priperty fuel production of the living or industrial waste matters and Application system equipment the generation of the electric power or heat obtain good results the spread of fire.}

본 발명은 특히 전국 쓰레기매립장 및 재활용공단 설치 활용하는데 필요한가연성폐기물을 이용한 가연성 고체연료(WAS) 제조생산, 그 연료를 소각연소, 전력발전 및 열을 재활용 생산하는 장치와 그 시스템 활용방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 가연성폐기물을 가연성 고체연료(WAS)를 제조함으로써 미래에 심각해져 가는 에너지 연료로 대체, 우리나라는 생산되지 않고 수입에 의존하는 에너지 현상을 다소 해소할 수 있고, 쓰레기 처리문제를 매립위주 방법에서 재활용으로 변환하고 국토잠식과 매립장·소각장이 민원의 반대로 전국에 설치 할 장소가 없는 것을 전국폐기물 발생 처리비율의 10%를 소각 매립하는 제도로 개혁사업을 통해 해소할 수 있음은 물론, 토양오염 및 수질오염을 동시에 해소할 수 있도록 한 폐기물을 매립하지 않고 유익하게 이용하는 가연성 고체연료(WAS) 생산 활용방법에 관한 것으로서,

산업사회의 발전 및 가정문화의 향상과 더불어 각종 쓰레기(이하 "폐기물"이라 함) 발생량은 날로 증가하고 있고, 그 증가하는 폐기물을 처리하기 위한 대처방안이 다양하게 연구되고 있으나, 현재에는 특별한 대안이 없어 해양투기 또는 80%이상 매립하거나 7%의 소각처리 등의 방법으로 처리함에 따라서 해양오염과 매립으로 인한 부패·악취·폐수 발생 등 토양 속의 산소결핍 현상이 발생되어 토양이 황폐화되고 소각으로 인해 연료낭비와 악취·다이옥신류 발생 등 대기오염 및 수질오염이 발생되며, 사람들에게는 원인 모를 피부질환과 호흡기 계통의 질병이 발생되는 원인이 되고 있는 것이 현실이며, 지역 주민은 소각장·매립장 환경시설의 안치를 적극 반대하는 현실이고,

또한 최근에는 환경문제가 어느 일개국의 문제가 아닌 세계적인 관심사로 지구 환경문제가 심각하게 대두되어 세계무역기구가 제창하는 공해산업과 포장용품까지 수출금지 조치와 함께 대량 수입 소비하는 에너지 연료의 무기화로 산유국의 발언권이 강화되고 있으며, 산업용 연료로 사용되는 자원의 양이 한정되어 몇 십년후에는 고갈 될 위기에 처해 있어, 대체 연료 개발이 시급한 현실이다. 특히 매립장은 그 구역 범위의 한정성 때문에 나날이 증가하는 폐기물을 처리하기 어려운 실정에 있으며, 자치단체는 설치 할 장소가 없는 것이다.

때문에 폐기물의 양을 줄이는 종량제가 도입되고 재활용품을 분리하는 분리수거제를 도입하는 등 자구책을 동원하고 방법을 계속 연구 하고 있으나, 국고나 기업의 재정만 낭비할 뿐 개발은 되지 못하고 제래식 방법인 매립에서 벗어나지 못하는 실패에서 실패로의 연속적인 안타까운 실정이고 보면 폐기물처리가 국가적·사회적 문제로 대두되고 있는 것은 명백한 현실이다.

그래서 출원자는 "폐기물 종합처리 재활용공단 설치시스템 및 그 공단 설치활용 방법"을 연구개발 특허출원 중이며, 공단설치를 환경부로부터 협조의사와 국고지원 승인, 자치단체의 장소 즉 부지 활용까지 진행 중이나 폐기물 매립을 근절시키는 방안은 자원화 재활용 중 폐기물을 에너지 원료로 대체하는 시스템을 개발활용하여야 하는 기술공법 과제 뿐인 현실로 긴급하고 꼭 필요한 과제로서 경제성과 활용성 관리성이 우수한 신기술이 개발되어야 공단 활용시스템과 개별 활용보일러 전력·열 활용시스템이 획기적으로 개발 활용될 것이다.

본 발명은 이와 같은 종래기술이 수없이 개발 사용되고 특허등록 등 많은 재정적·인적적 손실로 개발에 성공하지 못하고 현재는 없는 문제점을 해소하는 것을 목적으로 폐기물 재활용 제조 시 소요되는 연료가 소모되지 않도록 재활용 동력을 발전 활용하고, 다이옥신 등 환경성 오염물질 제거를 축으로 하는 시설을 설치활용 한다.

본 발명은 수집된 폐기물을 종류별로 수동 분리, 열량별로 파쇄하고, 정량 공급장치에 의해 투입, 비가연성 철류·유리 등은 선별해 내고, 건조 파쇄 후, 스팀보일러에 연료로 투입·소각연소·동력발전 및 열을 생산 재활용한다.

주문 및 이동 맞춤 가연성 고체연료(WAS)는 환경적 규제를 받지 않는 가연성 연료로 생산활용 할 수 있는 소각 방지시설인 가스 제로 21을 설치 활용하도록 한다.

작금에 문제시 되고 있는 폐기물 소각 및 매립 처리문제와 매립장·소각장 설치와 공해문제를 해소하고, 연소시 발생되는 대기오염물질 발생을 최소화 규정치 이하로 줄이고, 공단 내와 일반시설에도 폐기물을 이용한 가연성 고체연료(WAS) 제조생산, 전기발전 및 열을 활용하는 방법을 제공함에 있다.

도1은 본 발명에 따른 생활·산업폐기물로 가연성고체연료 제조공정 및 발전 및 열 활용과 방지시설 등 종합처리시스템을 나타낸 전체의 구성도

도2는 본 발명에 따른 폐열 회전식 가열 증기식 건조로의 열분사장치의 관계를 나타낸 구성도

도3은 본 발명에 따른 폐기물을 소각연소시키는 스팀보일러 및 이동화격자 시스템의 상세 관계를 나타낸 구성도

[도면의 주요부분에 대한 부호 설명]

100 폐기물 하치장 110 대형폐기물 분리처리장

120 파쇄기 130 절단기

140 크레인 200 선별 분리작업대 컨베이어

201 수작업 6개 분리대

210 일반폐기물 분리대와 절단·파쇄·배출 벨트컨베이어

220 일반폐기물 분리대와 절단·파쇄·배출 벨트컨베이어

230 폐목재·폐가구 분리대와 파쇄·절단·배출 벨트컨베이어

240 폐합성수지·폐지 분리대와 파쇄·배출 벨트컨베이어

250 식품·음식찌꺼기 분리대와 압축·파쇄·배출 벨트컨베이어

260 유해물 집합대 261 유리·병

262 유해물 받데리·건전지·온도계·형광등

263 철류·캔 264 스치로폼 감용기

300 정량 공급장치 310 마그네틱 세퍼레이터

320 벨트 컨베이어 330 자기선별기

400 절단 파쇄기 410 벨트 컨베이어

500 건조로(회전식 및 가열증기식) 510 버너

520 폐열 공급관(보일러(800)에서 공급) 530 송풍기

540 벨트 컨베이어 550 자석선별기

560 열 분사장치 600 파쇄기(1∼2mm)

610 벨트 컨베이어 700 혼합믹서기

710 소석회 투입호퍼 720 벨트 컨베이어

800 스팀보일러(수관직립형) 801 스팀 드럼

802 슈퍼 히터 803 구경 노즐

804 보일러 아치 810 연료투입장치

811 연료 정량 공급살포장치 812 컨베이어 투입상자(3∼4개)

820 이동화격자 821 재 저장 이동호퍼

822 버너 830 공기분사기

831 투입구(3∼4기) 840 투입상자

841 유압세램 842 하부 호퍼

843 상부 호퍼 850 레벨 컨트롤 스위치

851 팬 컨베이어 852 변속장치

860 압축 공기 870 송관 가스

880 2차 공기 900 스팀 터빈발전기

910 절감기 920 폐열

930 기화발전기 1000 압축성형기

1100 절단기 1200 냉각기

1300 벨트 컨베이어 1400 포장기

2000 종합방지시설 2100 탈취탑

2200 브러워 배기관(닥터) 2300 흡착탑

2310 백 필터 2320 활성탄

2400 가스 제로 21

상기 목적을 달성하기 위한 본 폐기물을 종류별로 분리, 열량별 파쇄, 정량공급 열량을 6,000Kcal 이상 발생하도록 가연성 고체연료(WAS)를 생산, 스팀보일러에 살포, 소각연소, 동력발전 및 열을 재활용하도록 하는 시스템 및 그 장치를 활용하는 방법에 대한 특징적인 기술적 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 구성은 폐기물을 이용한 가연성 고체연료(WAS) 제조방법은 수거된폐기물을 종류별 5∼6종으로 수동 분리, 열량을 높이기 위하여 열량별 분류 목표열량 6,000Kcal를 공급 투입하는 공급시설을 장치, 절단 파쇄기로 파쇄, 벨트로 이동, 입자 크기 3∼5cm 1·2차 분쇄하고, dl를 수분함량 10% 이하가 되게 건조하는 단계 :

상기 1차 건조된 폐기물 중 비 가연성물질을 선별해 내고, 이를 입자 크기 1∼2mm로 3차 분쇄하는 단계 :

상기 3차 분쇄된 폐기물에 소석회를 투입혼합하여 상기 폐기물을 소석회 중화처리하는 단계 :

상기 중화처리된 폐기물을 자연수관식 스팀보일러 시스템의 연료투입 상자에 주입, 투입구에 분사 동시에 공기를 분사, 보일러 공중에서 50∼60% 소각연소되고, 이동화격자 상에 떨어져 잔여량이 연소하고, 보일러에서 발생한 수증기는 슈퍼히타에서 더욱 가열되어, 스팀 터빈 동력발전기에서 전기를 발생시키고, 사용한 증기는 응축되어 절감기에서 가열되고, 투입수를 보일러에 다시 돌아가 열을 발생, 재활용하도록 하는 단계 :

상기 중화처리된 폐기물을 성형기에 투입하여 파이프형으로 성형하고, 이를 원하는 크기로 절단하는 단계 :

상기 절단된 성형품을 최종 건조냉각 처리하고, 이를 포장하는 단계로 이루어진다.

그리고, 상기 폐기물은 가연성 음식쓰레기, 폐지, 폐고무, 폐합성수지, 가연성일반쓰레기 폐목재 ·폐가구 중 어느 하나 또는 2가지 이상이 혼합된 것이고, 상기 성형기에서 성형되는 성형품의 형태는 파이프 형태이며,

상기 폐기물 및 성형품의 건조는 스팀보일러에서 재활용 열을 공급, 건조로에서 건조가 이루어지고, 그 건조 온도는 90℃∼160℃이고, 이 고체연료의 열량과 천연가스의 보조화력 온도를 보충받아 4,500∼6,600Kcal의 열량을 높이 활용하게 된다.

상기 폐기물 처리과정에서 발생된 다이옥신류 등 악취 ·분진 ·대기오염은 보일러 내에 천연가스를 재순환 송관가스를 혼합주입하면 환원구역이 형성, NOx는 1단계 30∼60% 이상 연소감소하고, 남은 오염물질은 종합방지시설(2000)에서 2 · 3단계로 기준치 이하로 제거 소멸시킨다.

그리고, 상기 가연성 고체연료를 소각연소하는 스팀보일러이고, 발전전력 및 열이 공급되는 전기 · 열기 · 가연성 고형연료(WAS) 중 어느 하나이고, 전력 및 열원이 부족 시, 폐타이어 기화발전시설의 에너지를 대체하는 기화시스템을 활용, 대체전력을 자체 생산 활용하도록 하는 것이다.

또한 본 발명의 생활 · 산업폐기물로 가연성 고형연료(WAS)를 생산, 보일러를 가동, 전력을 발전, 전기 및 열로 재활용공단 및 각 시설시스템을 운전하는 방법.

상기 시설이 고장, 전력 부족 시, 폐타이어를 기화발전 활용하는 2개안 방법을 병행, 설치활용하는 발전설비로서 전기에너지를 자체생산하며, 공급하는 방법에 대한 특징적인 기술적 구성의 공정을 설명하면 다음과 같다.

상기 주공정에서 에너지를 공급받아 폐기물하치장 100의 폐기물을 110, 120,130, 140에 이동, 1차 처리 가동하는 공정,

상기 주공정에서 에너지를 공급받아 200의 폐기물을 수동 분리 201 선별 작업 ·분리 ·절단 ·파쇄하는 210, 220, 230, 240, 250에서 각각의 폐기물을 운송하는 단계와, 260은 선별, 유해폐기물 261, 262, 263, 264의 종목별 처리 가동하는 공정,

상기 주공정에서 에너지를 공급받아 정량 공급장치 300에서 온 ·열을 향상시키기 위한 정량공급 장치와 이동 유해물 선별하는 310, 320, 330을 가동하는 공정,

상기 주공정에서 에너지를 공급받아 절단기 400의 절단파쇄하여 410, 420 가동 파쇄하여, 430을 이동하는 공정,

상기 주공정에서 에너지를 공급받아 스팀보일러 800에서 열을 공급받아 건조로 500의 건조와 510, 520, 530, 540, 550을 가동하는 공정,

상기 주공정에서 에너지를 공급받아 파쇄기 600의 3차 파쇄 610을 가동하는 공정,

상기 주공정에서 에너지를 공급받아 혼합믹서기 700으로 혼합 710, 720을 이동 가동하는 공정,

상기 주공정에서 에너지를 공급받아 스팀보일러 800으로 소각연소 801, 802, 803과 보일러 보조시설과 810, 820, 830, 840, 850, 860, 870, 880의 2차 보조시설을 가동하는 공정,

상기 주공정에서 에너지를 공급받아 보일러의 보조시설로서 811, 812, 821,822, 831, 841, 842, 843, 851, 852 변속장치를 가동하는 공정,

상기 주공정에서 에너지를 공급받아 동력발전기 900으로 전력발전 및 열 생산하고, 910, 920, 930 기화발전을 가동하는 공정,

상기 주공정에서 에너지를 공급받아 압축성형기 1000으로 성형가공하고, 1100, 1200, 1300, 1400 포장을 가동하는 공정,

상기 주공정에서 에너지를 공급받아 종합방지시설 2000은 공장 내 가동시설과 보일러시스템 내의 오염방지시설 2100, 2200, 2300, (2310, 2320), 2400을 설치, 흡착 소멸시키는데 가동하는 공정,

위와 같이 공정을 갖는 본 발명의 폐기물을 이용한 가연성 고체연료(WAS) 제조활용방법을 시스템별 단계로 설명하면 다음과 같다.

(제1단계)

본 발명의 제1단계는 폐기물 하차한 하치장(100)에서 대형 폐기물을 분리하는 단계(110)(120)에서 파쇄하고, 절단기(130)에서 절단하여, 크레인(140) 으로 이동, 분리 선별작업 벨트 컨베이어(200)에 실어 이동하도록 해준다.

(제2단계)

상기 분리 선별작업 벨트 컨베이어(200)가 작동 회전되면서, 폐기물별 수동분리 이송시키면서 불순물인 유리 ·병 ·금속 ·캔 등을 수동분리 모듬 집하실(260)로 보내고, 분리시킨 가연성폐기물은 (210)(220), 폐목재 ·폐가구는 (230), 폐합성수지 ·폐지 ·폐고무 등은 (240), 식품 및 음식찌꺼기는 (250)의 벨트라인으로 각각 이동시켜 4∼5cm 절단파쇄시켜 컨베이어 벨트로 이송시킨다. 모듬집하장(260)에서는 무기물 유리 · 병(261), 받데리 · 건전지 · 온도계 · 형광등(262), 철류 · 캔(263)은 각각 처리재활용장으로 보내고 스치로폼(264)은 현장에서 용융감용 처리한다.

(제3단계)

상기 처리 후송된 폐기물을 정량 공급장치(300)에 이송되면서 마그네틱 세터레이터(310)로 불순물 잔사를 분리배출시키면서 열량 정량 고급량 주입계기로 정량후송시키면서 벨트컨베이어(320)에 장착된 자기선별기(330)로 다시 잔사를 분리 후송시키면서 (210)(220)의 일반폐기물은 3000kcal, (230)의 폐목재 · 폐가구는 4000kcal, (240)의 폐합성수지 · 폐지 · 폐고무 등은 8000kcal, (250)의 식품 및 음식찌꺼기는 3000kcal로 합계 4500kcal 등이 열량을 상승시키기는 보일러 내에서 조정공급 6500kcal 이상을 공급하게 될 것이다.

(제4단계)

상기 이송처리된 폐기물을 3차 3∼4cm로 절단파쇄기(400), 파쇄하여 벨트컨베이어(410)로 이송시킨다.

(제5단계)

상기 이송처리된 폐기물을 건조로(500)에서 건조시키는데 90∼160℃에서 10% 이하의 수분함량을 같도록 폐열을 스팀보일러(800)의 폐열공급관(520)에서 공급받아 재활용열을 활용하는데 열량이 부족시 버너(510)로 열을 더욱 강하게 공급하도록 송풍기(530)로 풍열을 가하도록 하고, 건조가 열 감지 측정기에 의해 10%의 건조실태가 확인되면 자동 컨베이어 벨트(540)를 타고 배출되면서 장치된자석선별기(550)로 금속 등의 잔사를 분리배출시킨다.

(제6단계)

상기 이송된 폐기물을 마지막 파쇄기(600)에 주입 1∼2mm로 파쇄, 가연성연료의 재료로 컨베이어 벨트(610)로 이송시킨다.

(제7단계)

상기 파쇄된 연료의 재료를 혼합, 소석회 투입호퍼기(710)에 투입, 자동 믹서기(700)에 투입하여 상호 마쇄 완료된 가연성 연료(WAS)가 생산되어 벨트 컨베이어(720)로 이송된다.

(제8단계)

상기 (720)에서 이송된 가연성 연료(WAS) 재료를 스팀보일러(800)의 연료투입장치(810)에 WAS를 항상 일정한 양으로 이동 화격자(820) 표면 전체에 일정하게 살포할 수 있어야 하며, 투입장치(810)는 WAS의 수량을 수시로 변동할 수 있어야 한다. WAS 투입장치는 화격자(820) 전면에서 WAS를 살포하도록 되어 있고, 각 공기분사기(830)에는 투입기(831)가 하나씩 장치되어 있고, 보일러 당 3∼4개의 투입기(831)가 있다. 각 투입기에는 연료공급이 항상 공급되도록 투입상자(840)에 컨베이어(822)에서 WAS가 운반되어 만재하고 있도록 한다.

투입상자(840)에 있는 WAS연료는 유압새랩(841)으로 하부호퍼(842)에 이동한다.

상부호버(843)에 있는 램투입은 하부호퍼(842)에 있는 레벨 컨트롤스위치(850)로 제어한다. 하부호퍼(842)에 있는 WAS를 변속모터로 작동하는팬 컨베이어(851)를 통해서 수송하여 WAS를 보플하게 만든다. 팬 컨베이어(851)는 일정량의 WAS를 수송하여 공기분사기(830)에 축적시키고 압축공기(860)로 불어 넣어 축적하는 양은 연료수요에 적합하고 고루게 살포한다.

여러개의 공기분사기(830)를 보일러(800) 앞면에 설치하여 WAS가 옆에서 옆으로 균일하게 살포되도록 하고, WAS가 전면에서 후면으로 계속 살포되도록 압축공기(860)의 압력을 계속 변화시켜야 한다.

보일러(800)는 수직으로 장치, 가스의 흐름이 매우 빨라 WAS와 공기가 완전히 혼합되지 않는 경향이 있다. 그래서 공기의 진입과 완전 혼합을 증가시키기 위하여 보일러의 벽에 구경이 큰 노즐(803)을 서로 엇갈리게 설치하여 화염의 윗부분에 2차 공기(880)를 주입하면 난류가 발생해서 완전연소가 발생하게 된다. 이때 공기는 130% 초과된 공기가 주입되고 아직 미연소된 WAS는 보일러의 윗부분으로 이동한다.

보일러(800)의 윗부분 내부에 충분한 공간이 마련되어 있어서 충분한 잔류시간을 주어서 공기와 완전 혼합이 되어서 완전연소의 3T 조건을 만족시킬 수 있고, WAS는 공중에서 이동화격자 상에서 각기 연소되고, 재는 화격자 밑 재저장호퍼로 떨어져 바닥재가 된다.

WAS를 사용하는 데는 보일러(800)의 내부 벽에 인코넬 판으로 벽 표면을 보호하도록 하여 내부벽에 상처를 주어 부식의 원인을 방지한다.

그러나, 미세한 분말은 방지시설로 이월되어 비산회로 배출된다.

WAS를 살포해서 연소시키는 데에는 이동화격자(820)만을 사용한다.

화격자는 보일러(800)의 후면에서 전면으로 연료의 살포방향과 반대로 이동한다.

WAS는 공기분사기(830)를 통해서 살포되면 연료와 공기는 서로 역 방향으로 이동하고, 연료는 건류되어 휘발성 성분이 발생하여 공중에서 약 50%는 연소하고, 남은 고정 탄소는 화격자 상에서 연소된다. 여기서 사용되는 화격자는 살포식 화격자라 하는데, 연료의 큰 입자는 멀리 떨어지고, 작은 입자는 가까이 떨어져서 연소하여 재가 된다.

이때 재가 화격자 전체 표면을 커버하고, 재의 두께가 203∼254mm 되는 것이 중요하다. 이것은 마모를 감소시키고, 용융한 금속입자가 화격자에 붙는 것을 방지 해 준다.

보일러(800)에서 발생하는 대기오염 물질은 근본적으로 NOx, SOx이다.

이중에서 NOx를 환원분위기에서 제거하면 다른 오염물질도 같이 제거된다. 제거되는 오염가스는 CO₂, CO, 다이옥신과 퓨란이다.

WAS 보일러(800) 시스템에 메탄 · 질산 제거장치(811)를 장착하였다.

보일러(800)에 천연가스 재순환한 송관가스(870)를 혼합하여 화격자의 윗 부분에 주입하면 환원구역이 형성되어 NOx는 30∼60% 감소하고, CO는 약 50% 감소하며, PCDD와 PCDF는 40∼70% 감소된다.

WAS 보일러(800)의 에너지 발생율은 WAS를 소각했을 때 발생하는 열량에 달려 있고, 소각하는 WAS의 수량에는 관계가 없다. 보일러(800)의 벽은 수관으로 둘러 쌓여 있고, 물이 순환하면서 보일러(800)에서 폐열을 흡수하여 스팀드럼 수증기로 증발하여 순환한다.

슈퍼히터(802)에서 포화 수증기를 더욱 가열하여 터빈에서 전기를 발생하는데 적절한 온도의 수증기를 만든다.

슈퍼히터(802) 출구에서 발생하는 조건의 온도는 800∼850˚F이고, 수증기 압력은 830∼850PSig이다.

스팀 터빈발전기(900)의 효율은 고온의 수증기에 있다.

절감기(910)는 뜨거운 송관가스(870)에서 열을 받아서 보일러(800)에 들어 가는 투입수를 가열한다.

스팀 발생기구의 효율을 증가시키는 순환의 마지막 부분은 터빈 발전기(900)이고, 열 에너지를 기계적 에너지로 변동하여 전기에너지로 발전한다.

WAS 보일러(800)에서 발전하는 양은 32∼34kw/ton이다.

이 즈음 천연가스는 2차 공기와 완전 혼합이 되어서 3T 조건을 만족시키도록 충분한 공간이 준비되어 있어, 완전 연소를 한 다음에 종합 방지시설(2000)에 이동한다. 완전연소한 천연가스는 방지시설로 이동하여 산성가스(SO₂, HCL 등)는 반건류 청정탑에서 ca(OH)₂로 중화되어서 제거되고, 분진이나 유해가스(pb, Hg, 다이옥신 등)는 백 필터에서 활성탄에 흡착 제거된다.

WAS 생산공장의 고장을 대비, 재고량을 저장하고, 플랜트를 2기 이상의 보일러(800)을 장치하여, 열량 ·전력량 소요에 따라 증감 설비하고, 보일러의 하부에아치(804)를 부착하여, 2차 공기를 아래쪽으로 주입하면 아치의 밑부분에 난류를 발생, 연료와 공기가 혼합하여 완전 연소된다.

(제9단계)

상기 벨트컨베이어(720)에서 이송된 WAS재료를 성형기(1000)에 이송하여 파이프 형으로 구멍을 발생시켜 소각연소가 잘 되고, kcal 열량을 높이기 위하여 수분함량 3% 이하가 되도록 건조하여 압축성형 절단기(1100)에서 길이 5cm 크기로 절단한다.

이와 같이 제조된 파이프 형태의 WAS를 보일러 연소로에 투입하여 연소, 발열량을 측정결과 4500kcal가 나왔으며, 음식찌꺼기를 제외한 다른 WAS를 사용측정결과 5500kcal로 1000kcal가 높았으며, 보일러(800)에 천연가스를 주입, 연소를 시킨 결과 6600kcal가 발생하였다.

그리고 상기 방법으로 제조된 가연성 고체연료(WAS)에서는 대기오염의 주범이며, 인체에 유해한 다이옥신 및 중금속의 발생은 0,015ng/N㎡이 발생, 규제치이하였으며, 이상과 같은 방법으로 성형 WAS와 성형하지 않는 형태의 WAS를 주입 스팀보일러에 공급 소각연소 시켜 본 결과 같은 열량과 재활용발전량이 똑같이 32∼34kw/ton 발생하였다.

보일러(800) 설계시, 900tpd의 WAS를 소각하도록 하고, 폐기물량에 따라 2∼3기를 설치하는 것이 전력생산에 유익하며, 터빈 발전기 용량은 보일러의 전 출력을 수용할 수 있도록 설계하고, 전기 생산량은 61.4MW 기준하는 것이 좋다.

성형 WAS와 가연성 WAS 성형하지 않는 것과 다 같이 열량이 높아 각종 발전소 및 보일러의 이동 활용하는 연료 상품으로 충분한 장점이 있다.

이상과 같은 본 발명은 생활 및 산업폐기물을 재활용, WAS로 활용, 전력 발전 및 열을 활용하게 함으로써 폐기물 처리 및 관리의 인력 ·장비 ·예산을 절감시켜 경제적 가치가 높고, 폐기물을 매립하지 않아, 매립부지 확보, 건설공사 매립 후 관리유지비가 불필요하며, 환경보전의 효과는 물론, 토양오염 및 수질오염을 동시에 예방 방지할 수 있고, 나날이 심각해져 가는 에너지 연료 부족현상을 대체에너지로 재활용공단 공장시설에 전력 발전 및 열원으로 사용, 재활용의 경비를 대폭 절감시켜 재활용산업의 흑자 경영 등의 특유의 효과가 있다.

Claims

수거된 폐기물을 컨베이어 작업대(201)에 투입, 연속 가동시키면서 수동으로 선별, 5∼6종으로 분리, 각 라인별 벨트컨베이어에 옮겨 절단 파쇄, WAS로 활용 시. 열량을 높이는 품종별 분리 열량을 지정, 폐기물별 정량을 지정, 컨베이어로 이송시키는 공급장치 시스템으로 입자크기 3∼5cm로 2차 파쇄하고, 이를 수분함량 10%이하로 되게 건조하는 단계

상기 1차 건조된 폐기물 중 비가연성 물질을 선별해 내고, 이를 입자크기 1∼2mm로 3차 분쇄하는 단계

상기 3차 분쇄하고, 수분함량 10%이하로 건조한 폐기물을 소석회를 투입하고 혼합하여 상기 폐기물을 중화처리하여 스팀보일러에 보내는 것과 중화처리된 폐기물을 성형기에 투입하여 파이프 형으로 성형하고, 이를 원하는 크기로 절단 ·냉각 ·포장하여 폐기물을 이용한 가연성 고체연료(WAS) 제조방법
제 1항에서 상기 폐기물은 가연성 생활 ·산업폐기물, 폐목재 ·폐지 ·폐가구, 폐합성수지, 폐고무 ·피혁, 남은 식품 중 어느 하나 또는 2가지 이상이 각각 따로 파쇄, 폐기물별 열량을 가산, 가연성 고체연료(WAS)의 열량을 높이는 것을 특징으로 하는 폐기물을 이용한 가연성 고체연료(WAS) 제조단계

상기 생산된 가연성 고체연료(WAS)를 스팀보일러 이동화격자 시스템에 공급, 소각연소시켜 전력을 발전시켜 자체 공장에 사용하고, 스팀을 다시 환원시켜 열을재생활용하는 방법
제 1항 2항에서 가연성 고체연료(WAS)로 생산된 것을 자연수관식 스팀보일러 이동화격자 시스템으로 연료 투입구 3∼4구, 연료 공급상자가 있는 벨트컨베이어로 이동 투입구 3∼4구이나 2∼3구 투입구에 균등하게 투입살포, 살포 시, 공기분사기에서는 공기를 동시에 분사하는 장치, 투입구 1구는 예비 교체용으로 항시 대기하는 것으로 보일러 공중에서 50∼60% 소각연소되고, 나머지는 이동 화격자 상에 떨어져 잔여량 완전 연소하는 방법.
상기 스팀보일러는 수직으로 설치, 가스의 흐름을 매우 빠르게 또 연료와 공기가 완전 혼합되도록 공기의 진입과 완전 혼합을 증가시키기 위하여 보일러의 벽에 구경이 큰 노즐을 서로 엇갈리게 설치, 화염의 윗 부분에 2차 공기를 주입시키면 난류가 발생, 완전 연소가 되는 방법.
가연성 고체연료(WAS)를 살포, 연소시키는데 이동화격자를 사용, 화격자는 보일러 후면에서 전면으로 연료의 살포방향과 반대로 이동, WAS는 공기분사기를 통해서 살포되면, 연료와 공기는 서로 역방향으로 이동하면서 연료는 건류되어 휘발성분이 발생, 연소되고, 화격자는 연료의 큰 입자는 멀리 떨어지고 작은 입자는 가까이 떨어져서 연소하는 방법.
WAS 보일러 시스템에 메탄 ·질산 제거장치를 보일러에 천연가스를 재순환송관가스를 혼합하여 화격자의 윗 부분에 주입하면 NOx 50∼60%, CO는 50% 감소되고, PCDD와 PCDF는 70% 이상을 감소 시키면서 천연가스는 방지시설로 이동하여 산성가스(SO₂, HCL 등)는 반건류 청정탑에서 Ca(OH)₂로 중화되어서 제거되고, 분진이나 유해가스(pb, Hg, 다이옥신 등)는 2차 백 필터에서 활성탄에 흡착 제거되고, WAS 보일러에서 발생한 수증기는 슈퍼히터에서 더욱 가열되어 스팀을 터빈 발전기에서 전기를 발생시켜 자체 활용하거나 타 시설에 활용하도록 장치하고, 사용한 수증기는 응축되어 절감기에서 가열되고, 투입수로 보일러에 다시 보내어 발전 및 건조하는데 재 사용하는 폐기물을 이용한 가연성 고체연료(WAS)제조활용, 폐기물을 소각연소하여 매립하지 않고 연료를 생산, 전력을 발전시키고 열을 재활용하여 에너지를 자체생산 활용, 운영경비를 절감하는 방법.