KR20030019046A - 재의 용융장치 - Google Patents

Abstract

3층 구조의 도가니를 사용하는 것과, 배출구부근의 온도저하를 막기 위해서, 보조 버너를 사용하는 것과, 4층 구조의 노벽을 채용하여 단열성을 좋게 하여 내구성을 향상시키는 것과, 덮개를 좌우 양쪽에 마련하여 도가니를 꺼내기 쉽게 하는 등의 수단을 채용한 재의 용융장치로서, 1600∼1700℃ 이상의 고온에서 장시간 사용하여도, 내구성을 현저히 향상시키는 것과, 배출구부근의 재용융물이 냉각고화하여 막혀, 용융로를 사용할 수 없게 되는 등의 문제점을 개선하는 것과, 노벽의 단열성을 개선하여 열효율을 양호하게 하여 연료 소비율을 내리는 것과, 도가니의 교환을 더욱 용이하고 단시간에 하는 것을 목적으로 한다.

Description

재의 용융장치{Ash Melting Device}

본 발명은 재의 용융장치에 관한 것으로, 특히 산업 폐기물, 가정쓰레기 등의 소각에 의해 생성되는 소각재를 무독화하고, 또한 재이용할 수 있도록 하는 것을 목적으로 하고, 입자상태 또는 덩어리상태화 또는 섬유상태화하기 위한 소각재를 용융하는, 매우 효율적이며 소형화가 가능한 장치에 관한 것이다.

근래, 각 가정, 공장, 병원 등으로부터 배출되는 쓰레기를 소각한 후의 소각재 폐기물에 포함된 다이옥신, 중금속, 주사바늘 등이 환경속에 버려져 환경을 오염시키는 것이 큰 사회문제로 되고 있으며, 이들 폐기물의 처리수단이 요구되고 있다.

상기 소각재 폐기물의 처리수단으로서 용융 고화하고, 감량화하여 무해화하는 방법이 개시되어 있고, 예를 들면 일본 특허원 2000-324734호 공보에는, 도 1에 나타낸 재의 용융장치가 개시되어 있으며, 배출구(13)와 재투입구(5)를 가진 노 본체(1)에, 프로판가스, 부탄가스 등의 석유가스, 또는 도시가스와, 산소가스를 연료로 사용한 버너(3)를 중앙부근에 갖춘 덮개(2)를 구비한 노에 있어서, 해당 노 본체(1)의 최내층에 교환가능한 1층의 도가니(4)를 가지며, 해당 도가니(4)의 개구부를 덮개(2)쪽을 향하게 하는 것을 특징으로 하는 재의 용융장치가 개시되어 있다.

또한 해당 특허에 대해서 도 1을 참조하여 상세하게 설명하면, 노 본체(1)는, 벽의 가장 안쪽에서부터 도가니(4), 유동사(11), 제 1 내열층(8), 제 2 내열층 (9), 제 3 내열층(10), 철피(12)로 구성되고, 노 본체(1)의 측면의 중앙부근의 1개소에는 재투입구(5)를 형성하며, 오른쪽면에 도가니 돌출막대(6)가 형성되고, 왼쪽 아래쪽에 용융물(14)의 배출과 배기를 위한 배출구(13)가 형성되며, 왼쪽 위쪽에,온도 센서(7)가 설치되고, 그리고 용융물(14)이 배출구(13)의 벽면(16)에 접촉하지 않도록 하는 도가니(4)의 낙하위치(18)로 하는 구성으로 되어 있다.

도가니(4)는, 일본도가니주식회사 등에서 판매되고 있는 내열 타입의 탄소분 30∼55%, Sic 30∼50%의 흑연탄규소도가니 등을 사용하고, 소정의 크기로 성형한 후, 소성하여 제조된 것으로, 제 1 내열층(8), 제 2 내열층(9)은 대가 캐스터블 (Castable), 도가니, 내화벽돌 등을 사용할 수 있고, 제 1 내열층(8)쪽에 내열성이 높은 타입을 사용한다. 제 3 내열층(10)은, 보드 또는, 내열 캐스터블 등이 사용된다.

덮개(2)는 노 본체(1)와 마찬가지로, 안쪽에서 제 1 내열층(8), 제 2 내열층 (9), 제 3 내열층(10), 철피(12)로 구성되어 중앙부에 버너(3)가 설치되고, 측면에 있는 경첩으로 개폐를 용이하게 할 수 있고, 나사 등으로 개폐할 수 있도록 노 본체(1)에 도 1과 같이 빈틈없이 고정하는 구성으로 되어 있다.

해당 발명에 있어서 사용하는 버너(3)는 프로판 가스, 부탄 가스 등의 석유 가스를 연료에 사용하여, 당량부근의 비교적 적은 산소 가스, 또는 공기로 완전연소하는 방식이 바람직하고, 가스의 연소에 의해서 발생하는 폐기가스가 비교적 깨끗하고, 또한 버너(3)로부터 비교적 저압으로 흡입되기 때문에 재의 비산이 적고, 따라서 배기중에 포함되는 재의 양도 적게 할 수 있으며, 또한 버너(3)로부터의 화염이 도가니(4)의 중앙부근을 향하므로 가장 고온이 되는 부근에 재를 투입하는 구성으로 되어 있다.

해당 특허에 있어서의 도 1에 나타낸 용융로를 운전하기 위해서는, 도 1에나타낸 상태로부터 예를 들면, 버너(3)로부터 프로판 가스와 당량부근의 산소 가스의 혼합 가스를 흡입하는 동시에 점화하여, 온도 센서(7)에 의해 화로 내부온도가 1600℃ 정도의 관리상태가 된 것을 확인하고 나서, 소각재를 재투입구로부터 투입하면, 재의 흡입 속도가 느리기 때문에 재의 비산이 적고, 그리고 고온을 용이하게 얻을 수 있기 때문에 신속히 재의 용융이 일어나, 용융물(14)이 페이스트 상태의 액체가 되어 배출구(13)로부터, 물(15) 속으로 낙하하여, 입자상태화되지만, 여기서 수중에 넣지 않고 공기중에 두고 냉각하면 덩어리상태화하고, 또 당겨 늘리면 섬유상태화할 수도 있어, 콘크리트의 골재나 보강재 등으로서 효과적으로 이용하는 것도 가능하다.

그리고 해당 특허에 있어서, 장기간 사용하여 도가니(4)가 소모하여 교환이 필요하게 된 경우에는, 용융로를 냉각한 후, 덮개(2)를 180℃ 가까이까지 개방한 상태로 노 본체(1)의 측면의 돌기부(17)를 중심으로 회전이동시켜 덮개(2)의 방향을 아래쪽으로 향하게 하고 나서, 도가니돌출막대(6)를 유압구동, 또는 수동나사회전 등으로 도가니(4)를 누르면, 유동사(11)의 작용도 가해져 용이하게 도가니(4)를 꺼낼 수 있어, 매우 용이하게 교환을 실시할 수 있다.

또한, 해당 특허에 있어서의 재의 용융장치는, 노 본체(1)의 돌기부(17)를 중심으로 회전이동고정이 가능하고, 노 본체(1)의 경사를 자유롭게 설정하는 것이 가능하며, 용융물(14)의 유출속도를 조정할 수 있으며, 또한 배출구(13)의 벽면 (16)에 용융물이 부착하여 굳어져 막히는 것을 방지하기 위해서, 표면에 도가니와 같은 조성의 원통형의 고착방지소재(19)를 마련하는 것이 바람직하다고 기재되어있다.

해당 특허방법에 의하면, 도가니(4)에, 예를 들면 일본도가니주식회사 등에서 시판되고 있는 내열 타입의 탄소분 30∼55%, Sic 30∼50%의 흑연탄규소도가니 등을 1층으로 사용하도록 기재되어 있지만, 재의 용융에 필요한 1600∼1700℃이상 정도의 고온에서 연속으로 장시간 사용하면, 도가니(4)의 소모가 매우 심하고, 수주간에서 수개월정도밖에 견딜 수 없기 때문에, 보수를 위해 종종 용융로의 운전을 정지하거나, 용융로의 바닥이 빠진 상태에서 알아채지 못하고 운전을 하여, 극단적인 경우, 노의 안쪽의 내열층까지 파괴하여 사용할 수 없게 되거나, 배출구(13)부근의 온도의 저하 때문에, 재용융물이 냉각고화하여 막혀, 용융로를 사용할 수 없게 되는 등의 큰 문제가 발생하는 경우가 있고, 또한 노벽의 단열성이 부족하여 열효율이 그다지 양호하지 않기 때문에 연료 소비율이 높아지거나, 도가니의 교환시 도가니돌출막대(6)에서 한 쪽에서 밀어내는 방법을 채용하고 있지만, 경우에 따라서는 용이하게 밀어낼 수 없고, 또한 도가니교환시의 냉각에 시간이 걸리는 등의 문제가 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 감안하여, 1600∼1700℃ 이상의 고온에서 장시간 사용하여도, 종래보다도 내구성을 현저히 향상시키는 것과, 배출구(13)부근의 온도가 낮기 때문에, 재용융물이 냉각고화하여 막혀, 용융로를 사용할 수 없게 되는 등의 문제점을 개선하는 것과, 노벽의 단열성을 개선하여 열효율을 양호하게 하여 연료 소비율을 내리고, 도가니의 교환을 더욱 용이하게 하여 작업효율이 좋게 하는것 등을 주된 과제로 하고 있다.

도 1은 종래법에 관한 일실시예를 나타낸 측단면도.

도 2는 본 발명에 관한 일실시예를 나타낸 측단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 노 본체2 : 덮개

3 : 버너4 : 도가니

5 : 재투입구6 : 돌출막대

7 : 온도센서8 : 제 1 내열층

9 : 제 2 내열층10 : 제 3 내열층

11 : 유동사(流動砂)12 : 철피

13 : 배출구14 : 용융물

18 : 낙하위치20 : 제 1 내열층

21 : 제 1 단열층22 : 제 2 내열층

23 : 제 2 단열층

상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 구성은, 배출구와 재투입구를 가진 노 본체에, 버너를 가진 덮개를 구비한 노에 있어서, 상기 노 본체의 최내층에 교환가능한 다층구조의 도가니를 가지며, 해당 도가니의 개구부를 버너가 있는 덮개쪽을 향하여 재를 용융하고, 용융물이 중력의 작용으로 배출구에서 배출하는 것을 특징으로 하는 재의 용융장치로 이루어진다.

[실시예]

도 2는, 본 발명의 전형적인 실시형태를 나타내는데, 주요한 부분은, 노 본체(1), 덮개(2), 버너(3), 도가니(4), 재투입구(5), 온도 센서(7) 등으로 구성되어 있다.

그리고, 상기 실시형태에 있어서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 도가니에 종래보다도 현저히 소모가 적은 3층구조의 도가니를 사용하는 것과, 배출구(13)부근의 온도저하를 방지하기 위해서, 보조 버너를 사용하는 것과, 4층구조의 노 벽을 채용하여 단열성을 좋게 하여 내구성을 향상시키는 것과, 덮개를 좌우양쪽에 마련하여 도가니를 꺼내기 쉽게 하거나, 도가니의 교환시 냉각시간의 단축에 의한 작업효율의 향상을 도모하고 있다.

이하, 도 2에 따라서 본 발명의 구체적인 실시예의 구성에 대하여 설명한다.

노 본체(1)는, 바람직하게는 원기둥형이지만, 사각기둥 등의 다각기둥의 형상이어도 좋고, 그리고 벽은 가장 안쪽으로부터 캐스터블 등을 사용한 제 1 내열층(20), 석면 등의 제 1 단열층(21), 캐스터블 등의 제 2 내열층(22), 석면 등의 제 2 단열층(23), 철피(12)의 5층으로 구성되고, 노 본체(1)의 표면에는 재투입구(5)를 형성하고, 제 1 도가니(24)와 제 2 도가니(26) 사이의 백업 샌드(25) 속에 온수누출 센서(28)를 설치함에 따라 제 1 도가니(24)의 깨어짐 등의 이상을 감지하는 구성으로 하고, 그리고 오른쪽과 왼쪽의 2개소에 덮개(2)가 있고, 왼쪽 이래쪽에 용융물(14)의 배출과 배기를 위한 배출구(13)가 설치되고, 왼쪽 위쪽과 배출구(13)에, 온도센서(7)가 설치되며, 그리고 용융물(14)이 배출구(13)의 벽면(16)에 접촉하지 않도록 하는 도가니(4)의 낙하위치(18)를 형성하는 구성으로 되어 있다.

도가니(4)는, 예를 들면 안쪽에서 제 1 도가니(24), 백업 샌드(25),제 2 도가니(26)의 적어도 3층의 구조로 하고, 제 1 도가니(24)는, 예를 들면 티타늄산알루미늄계, 알루미나계, 지르코니아계, 마그네시아계 등의 1700∼2400℃ 정도의 고온에서도 내구성이 있는 초고온내구타입인 것을 사용하고, 백업 샌드(25)는, 산화마그네시아세멘트계의 내열 타입인 것을 사용하며, 제 2 도가니(26)는 종래 사용하고 있는 예컨대 일본도가니주식회사제의 탄소분30∼55%, Sic30∼50% 정도의 흑연탄규소도가니를 사용하는데, 적어도, 이 3층의 구성을 채용함으로써, 종래의 흑연탄규소도가니의 열전도율이 매우 양호하기 때문에, 열충격에 의한 크랙이 발생하지 않는 장점을 이용하여, 초고온내구 타입의 제 1 도가니(24)를 최내층의 용융재와의 접점에 사용하고, 그 바깥쪽에 내열내구성이 높고, 단열성이 있는 백업 샌드(25)를 채용함으로써, 매우 양호한 고온장기 내구성을 얻을 수 있어, 종래 빈번하게 필요했던 도가니의 교환회수를 현저히 적게 할 수 있고, 또한 도가니(4)를 3층 이상으로 하면 당연히 더욱 양호해진다.

덮개(2)는 좌우 2개소에 설치하고, 노 본체(1)와 마찬가지로 안쪽에서, 캐스터블 등을 사용한 제 1 내열층(20), 석면 등의 제 1 단열층(21), 캐스터블 등을 사용한 제 2 내열층(22), 석면 등의 제 2 단열층(23), 철피(12)의 5층으로 구성되고, 왼쪽의 덮개(2)에 버너(3)가, 도가니(4)의 개구부를 향하여 약간 하향으로 설치되고, 그 아래쪽에는, 배출구(13) 부근을 향하여 닿게 하고, 그리고 좌우의 덮개(2)는, 측면에 있는 경첩으로 개폐를 용이하게 할 수 있으며, 나사 등으로 개폐할 수 있도록 노 본체(1)에 도 2에 나타낸 바와 같이 기밀을 유지하여 고정하는 구성으로 되어 있다.

본 발명에 있어서 사용하는 버너(3)는, 프로판 가스, 부탄 가스 등의 석유 가스를 연료에 사용하여, 당량부근의 비교적 적은 산소 가스, 또는 공기로 완전 연소하는 방식이 바람직하고, 가스의 연소에 의해서 발생하는 폐기가스가 비교적 깨끗하고, 또한 버너(3)로부터 비교적 저압으로 흡입할 수 있기 때문에 재의 비산이 적고, 따라서 배기중에 포함되는 재의 양도 적게 할 수 있으며, 또한 버너(3)로부터의 화염이 도가니(4)의 중앙부근을 향하여 가장 고온이 되는 부근에 재를 투입하는 구성으로 되어 있기 때문에 재를 넣은 후 신속하게 용융이 시작된다. 그리고, 상기한 바와 같이 합리적인 노의 구성이므로 열효율이 매우 양호하기 때문에 비용이 싼 천연가스를 함유한 도시 가스나, 등유 등의 화석연료를 사용하는 것도 가능해진다.

본 발명에 있어서의 도 2에 나타낸 용융로를 운전하기 위해서는, 도 2에 나타낸 상태로 예를 들면, 버너(3)로부터 프로판 가스와 당량부근의 산소 가스의 혼합 가스를 흡입함과 동시에 점화하여, 온도 센서(7)에 의해 노내부의 온도가 1600∼1650℃의 관리상태가 된 것을 확인하고 나서, 소각재를 재투입구(5)로부터 투입하면, 재의 흡입속도가 느리기 때문에 재의 비산이 적고, 그리고 고온을 용이하게 얻을 수 있기 때문에 신속히 재의 용융이 일어나며, 용융물(14)이 액체가 되어 배출구(13)로부터 물(15) 속으로 낙하하여, 입자상태화되지만, 여기서 수중에 넣지 않고 공기중에 두고 제냉각하면 덩어리상태화하고, 또한 잡아 늘리면 섬유상태화할 수도 있어, 콘크리트 아스팔트의 골재나 보강재 등으로서 효율적으로 이용하는 것도 가능하다.

본 발명의 재의 용융장치는 상기한 구성에 의해 이하와 같은 효과를 나타낸다.

(1). 도가니에 안쪽에서부터 제 1 도가니, 백업 샌드, 제 2 도가니의 3층구조로 하고, 제 1 도가니에 1700∼2400℃ 정도이상의 고온에서도 내구성이 있는 초고온내구 타입의 것 등을 사용하고, 백업 샌드는, 마그네시아세멘트계의 내열 타입인 것 등을 사용하며, 제 2 도가니에는, 종래 사용하고 있는 흑연탄규소도가니를 사용하는데, 이 3층의 구성을 채용함으로써, 종래의 흑연규소도가니의 열전도율이 양호하기 때문에, 열충격에 의한 크랙이 발생하지 않는 장점을 최대한으로 이용하고, 또한 초고온내구 타입의 제 1 도가니를 최내층의 용융재와의 접점에 사용하고, 중간에 내열내구성이 높고, 단열성이 있는 백업 샌드를 채용함으로써, 매우 양호한고온장기내구성을 얻을 수 있어, 종래 빈번히 필요했던 도가니의 교환회수를 현저히 적게 할 수 있다.

(2). 보조 버너(27)를 배출구(13)부근에 사용함으로써, 종래 큰 문제이던 배출구(13)의 용융재에 의한 막힘을 확실하게 방지할 수 있다.

(3). 덮개(2)를 좌우양쪽에 설치하는 구성으로 하였기 때문에, 소모된 도가니의 교환작업을 종래보다 더욱 용이하게 실시할 수 있고, 또한 도가니교환시 노의 냉각을 빨리 할 수 있기 때문에 도가니교환작업을 단시간에 할 수 있고, 또한 안쪽의 청소작업이 용이해지는 등의 효과가 있다.

Claims (9)

1. 배출구와 재투입구를 가지는 노 본체에, 버너를 갖춘 덮개를 구비한 노에 있어서, 상기 노 본체의 최내층에 교환가능한 다층구조의 도가니를 가지며, 상기 도가니의 개구부를 버너가 있는 덮개쪽을 향하여 재를 용융하고, 용융물이 중력의 작용으로 배출구로부터 배출하는 것을 특징으로 하는 재의 용융장치.
2. 제 1 항에 있어서, 도가니에 제 1 도가니, 백업 샌드, 제 2 도가니의 3층구조의 도가니를 사용하는 것을 특징으로 하는 재의 용융장치.
3. 제 2 항에 있어서, 제 1 도가니에, 예를 들어 티타늄산알루미계, 알루미나계, 지르코니아계, 마그네시아 등의 1700∼2400℃ 정도이상의 고온내구성이 있는 초고온내구 타입인 것을 사용하고, 제 2 도가니에, 흑연탄규소도가니를 사용하는 것을 특징으로 하는 재의 용융장치.
4. 제 1, 2, 3 항에 있어서, 버너(3)를 경사진 아래쪽을 향하게 하고, 도가니의 밑바닥을 향하여 버너의 화염을 내뿜는 것을 특징으로 하는 재의 용융장치.
5. 제 1, 2, 3, 4 항에 있어서, 배출구의 부근에 보조 버너를 설치하는 것을 특징으로 하는 재의 용융장치.
6. 제 1, 2, 3, 4, 5 항에 있어서, 덮개를 좌우의 양쪽에 2개소에 설치하는 것을 특징으로 하는 재의 용융장치.
7. 제 1, 2, 3, 4, 5, 6 항에 있어서, 재투입구를 노 본체 위에 설치한 것을 특징으로 하는 재의 용융장치.
8. 제 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 항에 있어서, 제 1 도가니와 제 2 도가니 사이의 백업 샌드 내에 온수누출센서를 설치하는 것을 특징으로 하는 재의 용융장치.
9. 제 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 항에 있어서, 덮개와 노 본체는, 제 1 내열층, 제 1 단열층, 제 2 내열층, 제 2 단열층, 철피의 5층으로 구성하는 것을 특징으로 하는 재의 용융장치.