KR20040004226A - Hydrogen gas fule use nuclear waste pyrolysis smelting incinerlator system - Google Patents

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박종욱
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박수규
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    • F23G5/02Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F23G5/027Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage

Abstract

PURPOSE: A hydrogen gas fuel use nuclear waste pyrolysis smelting incinerlator system is provided to burn fully the radioactive waste by using the heat generated from an incinerating process. CONSTITUTION: A hydrogen gas fuel use nuclear waste pyrolysis smelting incinerlator system includes a first thermal decomposition furnace(1), a high temperature plasma reactor(30), a conveyer(40), a thermal decomposition melting furnace(18), a hydrogen generator(3), a hydrogen gas burner(13), a quenching tank(25), a precipitation tank, a forced draft fan(41), a lower temperature plasma reactor, a selective catalytic reduction reactor(31), and a chimney. The first thermal decomposition furnace(1) is installed in the inside of an underground bunker(12). The high temperature plasma reactor(30) is used for converting the combustible nuclide gas to the harmless gas. The conveyer(40) is used for transferring the char to the second thermal decomposition furnace(2). The thermal decomposition melting furnace(18) is connected to the second thermal decomposition furnace(2). The hydrogen generator(3) is used for generating the hydrogen. The hydrogen gas burner(13) is installed within the thermal decomposition melting furnace(18). The quenching tank(25) is used for cooling the solidified slag. The precipitation tank is used for removing particles of the first and the second thermal decomposition furnaces(1,2) and the thermal decomposition melting furnace(18). The forced draft fan(41) is used for transferring the high temperature heat source to the first and the second thermal decomposition furnaces(1,2). The lower temperature plasma reactor is used for removing the harmful particles. The selective catalytic reduction reactor(31) is used for exhausting gases from the lower temperature plasma reactor. The chimney is used for exhausting the gases to the outside.

Description

수소가스를 연료로 한 방사능 핵폐기물 열분해 용융 소각시스템{Hydrogen gas fule use nuclear waste pyrolysis smelting incinerlator system}Hydrogen gas fule use nuclear waste pyrolysis smelting incinerlator system

본 발명은 방사성 핵폐기물 열분해 용융 소각시스템에 관한 것으로, 그 목적은 원자력 발전소에서 발생되는 밀봉된 방사성 핵폐기물의 안전한 소각처리 장치에 있어서, 소각시 발생되는 폐열을 이용하여 열활성촉매화학 반응에 의해 얻어진 고온의 수소가스를 로 내연료로 사용하여 방사성 핵폐기물을 압축 후 450℃ ~ 700℃의 환원성 분위기에서 가열하여 그 내부의 유기물질을 열적분해 하는 열분해로가 장치되고, 잔류물로 발생된 촤와 가연성의 가스를 고온의 수소가스로 완전연소시킴에 따라 잔류물이 용용되도록 하는 용융로로 구성되어 방사능 핵폐기물을 안전하게 처리 할 수 있도록 한 수소가스를 연료로 한 방사능 핵폐기물 열분해 용융 소각시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radioactive nuclear waste pyrolysis melt incineration system, and an object thereof is to provide a safe incineration apparatus for sealed radioactive nuclear waste generated in a nuclear power plant, by thermally activated catalytic chemical reaction using waste heat generated during incineration. A pyrolysis furnace is used to thermally decompose organic materials therein by heating the radioactive nuclear wastes in a reducing atmosphere of 450 ° C to 700 ° C after compressing the obtained high-temperature hydrogen gas as a furnace internal fuel. Pyrolysis and melting incineration system for radioactive nuclear wastes using hydrogen gas, which is composed of a melting furnace that completely burns combustible gas with high temperature hydrogen gas to allow residues to be dissolved. will be.

종래에는 일반적으로 지하벙커를 마련하고 이에 저장시설을 설치한 후 저장시설에 방사성 폐기물을 매립 폐기하는 방법이 흔히 사용되고 있다. 그러나 이와 같이 지하에 인공적인 공간을 마련하기 위하여는 그 설치 비용이 다대하며, 특히 방사능의 누출 위험이 없을 정도로 깊은 곳에 공간을 마련하기에는 비용 뿐만 아니라 이러한 핵폐기물 처리장을 건설함에 있어서는 폐기물의 안전도를 이유로 한 매립지역 주민들의 반대로 핵폐기물저장소를 결정하기 어려운 것이 세계적인 추세이다.Conventionally, a method of preparing a underground bunker, installing a storage facility, and then landfilling radioactive waste in a storage facility is commonly used. However, the installation cost is huge for the artificial space underground, and it is not only expensive to provide the space deep enough so that there is no risk of radioactive leakage, but also because of the safety of the waste in the construction of such a nuclear waste treatment plant. It is a global trend that it is difficult to determine nuclear waste storage as opposed to residents of a landfill.

또한 핵폐기물의 육지매립과는 달리 주민들의 반대에 부딪치지 않고 저장소건설에 드는 비용도 절감하여 핵폐기물을 처리하는 방식으로 손쉽게 이용되는 것이 해양투기(ocean dumping)이다. 육지의 핵폐기물저장소 시설이 포화상태에 있고, 노후원자로와 기타 핵폐기물이 상당량 있기 때문에 앞으로도 해양투기를 할 가능성은배제할 수 없는 실정으로 중요한 생물자원을 포함하고 있는 해양생태계는 먹이사슬로 연결되어 있어 그 피해가 해양환경과 해양생태계 뿐만 아니라 인간의 건강에까지 미치게 된다.In addition, unlike landfilling of nuclear waste, ocean dumping is easily used as a method of treating nuclear waste by reducing the cost of storage construction without facing opposition from residents. Due to the saturation of terrestrial nuclear waste storage facilities and the substantial amount of aging reactors and other nuclear wastes, the possibility of dumping at sea in the future cannot be ruled out. The marine ecosystem, which contains important biological resources, is connected to the food chain. As a result, the damage will not only affect the marine environment and marine ecosystem, but also human health.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해, 소각시 발생하는 폐열을 이용하여 열활성촉매 화학반응에 의해 얻어지는 고온의 수소가스로 방사성 핵폐기물을 완전연소로 용융하여 방사능 누출과 같은 생명과 건강에 위협적인 유해물질의 발생이 극소화되는 환경친화적인 소각기능을 할 수 있는 수소가스를 연료로 한 방사능 핵폐기물 열분해 용융 소각시스템을 제공하는데 있다.In order to solve the above problems, the present invention uses waste heat generated during incineration to melt radioactive nuclear wastes into complete combustion with high temperature hydrogen gas obtained by a thermally active catalyst chemical reaction, thereby reducing the risk of life and health such as radioactive leakage. The present invention provides a radioactive nuclear waste pyrolysis melt incineration system using hydrogen gas as an environmentally friendly incineration function that minimizes the generation of threatening harmful substances.

대한민국공개실용신안공보 특2000ㅡ0072575호에는 폐기물 소각로의 성능 및 구조를 개선하여 열분해로 내부를 환원성 분위기에서 간접가열에 의해 균질한 탄화수소와 고형의 탄화물인 촤 상태로 전환시킨 후에 2000℃ 이상의 고온으로 연소시킴으로서, 고형 잔류물을 완전히 용융하여 유해물질이 충분히 분해되어 안정된 상태의 용융고화된 슬래그로 되어 유해물질의 용출을 극소화하고, 2차적으로 배출되는 배가스를 저온플라즈마 반응기 구간에 통과시켜 유해가스를 완전분해하고, 재합성방지 및 배가스의 제로화를 달성할 수 있도록 연속적인 제거처리 장치가 기술되어 있다.Korean Unexamined Utility Model Publication No. 2000-0072575 improves the performance and structure of waste incinerators and converts the interior of the pyrolysis furnace into homogeneous hydrocarbons and solid carbides by indirect heating in a reducing atmosphere and then to a high temperature of 2000 ℃ or higher. By burning, the solid residue is completely melted, and the harmful substances are sufficiently decomposed to become a stable solidified slag in a stable state to minimize the elution of the harmful substances, and the exhaust gas discharged secondarily is passed through the low temperature plasma reactor section to release the harmful gases. Continuous removal treatments have been described to achieve complete decomposition, prevention of resynthesis, and zero exhaust gas.

특히 핵폐기물을 방사능 누출방지를 위해 다중 그라바이트, 실리콘카바이트 및 납성분이 함유된 도료로 코팅하여 지하벙커내에서 특수 1차 열분해하고, 이때발생된 가연성 핵종가스는 열분해로 출구관 외측에 고온플라즈마 반응로를 장치하여 고전압 펄스로 플라즈마 방전봉에 포지티브 스트리머 코로나를 발생시켜 이 반응기 속에서 라디칼이 생성되어 산화, 중화반응으로 휘발성 핵종유해가스를 제거하고, 후단 재 배가스처리 시설로 저온플라즈마 반응기를 시설하여 미처리된 핵종가스 유기화합물을 포함하고 있는 잔류물을 완전히 제거하는데 본 발명의 목적이 있는 것이다.In particular, the nuclear waste is coated with a paint containing multiple grams, silicon carbide, and lead components to prevent radioactive leakage, and special primary pyrolysis is performed in the underground bunker. A reactor is used to generate a positive streamer corona on the plasma discharge rod with high voltage pulses, and radicals are generated in the reactor to remove volatile nucleus harmful gases by oxidation and neutralization. It is an object of the present invention to provide a complete removal of residues containing untreated nucleated gaseous organic compounds.

도 1은 본 발명에 따른 핵폐기물 소각시스템의 구성도.1 is a block diagram of a nuclear waste incineration system according to the present invention.

도 2는 본 발명에 의한 폐기물 열분해 용융용 수소발생장치의 구성도.2 is a block diagram of a hydrogen generating device for waste pyrolysis melting according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 수압분사를 통한 침전폐수조를 도시한 사시도.Figure 3 is a perspective view showing the sedimentation waste water tank through the hydraulic spray according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 수소가스와 고/저온플라즈마의 결합반응을 나타낸 사시도.Figure 4 is a perspective view showing a coupling reaction of hydrogen gas and high / low temperature plasma according to the present invention.

도 5은 본 발명에 따른 연소후 선택적촉매환원반응탑을 도시한 사시도.5 is a perspective view showing a selective catalytic reduction reaction tower after combustion according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1: 1차 열분해로 2: 2차 열분해로 3: 수소발생장치 4: 수소열활성촉매제1: First pyrolysis furnace 2: Secondary pyrolysis furnace 3: Hydrogen generator 4: Hydrogen thermal activity catalyst

5: 자동조절압력밸브 6: 압력계 7: 온도계 8: 전자체크밸브 9: 수액분리기5: automatic adjustment pressure valve 6: pressure gauge 7: thermometer 8: solenoid check valve 9: fluid separator

10: 플럭스탱크 11: 유인송풍기 12: 지하벙커 13: 수냉식수소가스버너10: flux tank 11: manned blower 12: underground bunker 13: water-cooled hydrogen gas burner

14: 폐열 15:노즐 16: 폐열보일러 17: 수압분사식침전수조14: waste heat 15: nozzle 16: waste heat boiler 17: hydraulic injection type sedimentation tank

18: 용융로 19: 열전대 20: 침전폐수조 21: 폐수투입구 22: 핵폐기물18: melting furnace 19: thermocouple 20: sedimentation waste water tank 21: waste water inlet 22: nuclear waste

23: 지능형 로봇(Robot) 24: 출탕부 25: 급냉수조 26: 열교환기23: intelligent robot 24: tapping section 25: quench water tank 26: heat exchanger

27: 슬래그 28: 내화재 29: 히트펌프 30: 고온플라즈마27: slag 28: Refractory 29: Heat Pump 30: High Temperature Plasma

31: 선택적촉매환원반응탑 32: 냉각수관 33: 저온플라즈마 34: 가스유입구31: selective catalytic reduction reaction column 32: cooling water pipe 33: low temperature plasma 34: Gas inlet

35: CCTV 36: 자동제어센서 37: 연돌 38: 바켓컨베이어 39: 촤(Char)35: CCTV 36: automatic control sensor 37: stack 38: bucket conveyor 39: Char

40: 컨베이어 41: 압입송풍기 42: 폐수배관 43: 펌프 44: 폐수환수관40: conveyor 41: press-fit blower 42: waste water pipe 43: pump 44: waste water return pipe

45: 산소발생장치 46: 안전밸브45: oxygen generator 46: safety valve

고압으로 압축된 폐기물을 희산소 상태에서 내부 물질을 가열하여 열적분해로 잔류물인 고형 탄화물인 촤(39)와 가연성의 가스로 생성되도록 지하벙커(12)내에 설치되는 특수 1차 열분해로(1)와, 상기 1차 열분해 후 생성된 가연성 핵종가스를 무해물질로 변환시키는 장치 고온플라즈마 반응로(30)와, 상기 1차 열분해 후 촤(39)를 2차 열분해로(2)로 이송시키는 컨베이어(40)와, 상기 1차 열분해로(1)와 연계하여 설치되는 원통형 회전식 열분해용융로(18)와, 상기 투입된 방사성 핵폐기물(22)을 가열함으로써, 발생되는 열을 회수하여 열활성촉매화학반응에 의해 자체생산되는 폐기물 연료용 수소발생장치(3)와, 상기 생산된 수소를 연료로 사용할 수 있도록 열분해로 및 용융로(18)내에 수냉식수소가스버너(13)가 장치되고, 상기 수냉식수소가스버너(13)에 의해 탄화물을 고온으로 연소시킴에 따라 고열분해작용으로 액상의 슬래그(27)로 되는 용융로(18)와, 상기 용융로(18)로부터 배출되는 슬래그(2 7)를 냉각시켜 고형화하는 급냉수조(25)가 장치되며, 상기 급냉수조(25)에 의해 고형화된 슬래그(27)를 정량씩 이송시키는 장치 바켓컨베이어(38)와, 상기 열분해로 및 용융로(18)로부터 배출되는 각종 미세분진을 수중에 용해되도록 수압분사침전수조를 장치하고, 상기 가열로로부터 배출되는 배가스의 열을 열교환기(26)를 통해 비교적 높은 온도의 열원을 열분해로(1,2) 및 용융로(18)로 전달하는 압입송풍기 (41)와, 상기 수압분사침전수조와 연계되고, 수소가스와의 결합반응으로 가스를 이온화시켜 유해물질을 완전연소로 제거처리하는 장치 저온플라즈마 반응로(33)와, 상기 저온플라즈마 반응로(33)로부터 배출되는 배가스를 실시간 모니터링하여 배출시키는 선택적촉매환원반응탑(31)과, 상기 배가스를 외부로 배출하는 연돌을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소가스를 연료로 한 방사능 핵폐기물(22) 열분해 용융 소각처리시스템을 제공한다.Special primary pyrolysis furnace (1) installed in the underground bunker (12) to generate waste compressed at high pressure in the oxygen-free state by heating the internal material to generate pyrolysis (39), which is a residue, and combustible gas. And a high temperature plasma reactor 30 for converting the combustible nuclide gas generated after the first pyrolysis into a harmless substance, and a conveyor for transferring the 39 to the second pyrolysis furnace 2 after the first pyrolysis. 40), the cylindrical rotary pyrolysis melting furnace 18 installed in conjunction with the primary pyrolysis furnace 1, and the injected radioactive nuclear waste 22 are heated to recover the heat generated to the thermally active catalytic chemical reaction. Hydrogen generator 3 for waste fuel self-produced and a water-cooled hydrogen gas burner 13 are installed in a pyrolysis furnace and a melting furnace 18 so that the produced hydrogen can be used as a fuel, and the water-cooled hydrogen gas burner ( By burnt 13) As the water is burned at a high temperature, the smelting furnace 18 which becomes the liquid slag 27 by the high thermal decomposition action and the quench water tank 25 which cools and solidifies the slag 2 7 discharged from the melting furnace 18 are A device bucket conveyor 38 for quantitatively conveying the slag 27 solidified by the quench water tank 25 and a variety of fine dust discharged from the pyrolysis furnace and the melting furnace 18 in water pressure. A press-fit blower (41) which is equipped with a jet settling tank and transfers heat of exhaust gas discharged from the heating furnace to a pyrolysis furnace (1, 2) and a melting furnace (18) through a heat exchanger (26). And, a device connected to the hydraulic jet settling tank and ionizing the gas by the combined reaction with hydrogen gas to remove the harmful substances by complete combustion, from the low temperature plasma reactor 33 and the low temperature plasma reactor 33. Exhaust fumes It provides a pyrolysis molten incineration treatment system for radioactive nuclear waste (22) fueled by hydrogen gas, characterized in that it comprises a selective catalyst reduction reaction tower 31 for real-time monitoring and discharge, and a stack for discharging the exhaust gas to the outside. .

다음으로 본 발명에 따른 수소가스를 연료로 한 방사능 핵폐기물(22) 열분해 용융 소각시스템의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Next, a preferred embodiment of a radioactive nuclear waste 22 pyrolysis melt incineration system using hydrogen gas as a fuel according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저 본 발명에 따른 수소가스를 연료로 한 방사능 핵폐기물(22) 열분해 용융 소각시스템의 일실시예는 도 1에 나타낸 바와 같이, 핵종가스의 누출방지를 위해 지하벙커(12)내 내장된 방사능 핵폐기물(22)을 고압으로 압축하여 450℃ ~ 700℃의 열온 환원성분위기에서 열적분해로 촤(Char)(39)와 가연성 핵종가스가 발생되는 1차 열분해로(1)가 장치되며, 상기 1차 열분해로(1)에서 처리된 가스가 배출되는 핵종배가스와 고온플라즈마(30)을 관로에 통과시켜 유해가스가 제거되도록 특수 1차 열분해로(1) 출구 외측에 설치되는 고온플라즈마반응로(30)와, 상기 1차 열분해로(1)에서 발생된 촤(Char)(39)를 2차 열분해로(2)로 이송시키는 컨베이어(40)와, 상기 탄화물 촤(Char)(39)와 공기의 원활한 접촉을 위해 원통형 회전식으로 형성되는 2차 열분해로(2)와, 상기 2차 열분해로(2)와, 일체적 구조로 연계되는 용융로(18)와, 상기 원통형 회전식으로 형성된 2차 열분해로(2) 및 용융로(18)는 회전속도에 의해 로(爐)내 체류시간 조절이 가능하며, 최적의 연소상태를 유지할 수 있도록 IGBT인버터장치로 구성되고, 상기 1,2차 열분해로(1,2)로부터 발생되는 폐열(14)을 회수하여 열활성촉매화학반응에 의해 자체생산되는 수소발생장치(3)와, 상기 얻어진 고온의 수소가스를 로내 연료로 사용하여 2차 열분해된 탄화물(39)이 바로 용융부로 이송되면서 2000℃이상의 고온으로 연소시킴에 따라 잔류물이 용융액상의 슬래그 (27)로 되는 용융로(18)와, 상기 용융로(18)의 출탕부(24)에 설치되어 용융로(18)로부터 배출되는 용융액의 슬래그(27)를 가열하여 유동성을 유지토록 장치하는 수냉식수소가스버너(13)와, 상기 용융로(18)로부터 배출되는 슬래그( 27)를 냉각시켜 고형화하는 급냉수조(25)와, 상기 급냉수조(25)에 의해 유리화된 슬래그(27)를 정량씩 이송시키는 바켓컨베이어(38)와, 상기 가열로부터 배출되는 배가스의 열을 열교환기(26)를 통해 비교적 높은 온도의 열원을 열분해로 및 용융로(18)로 전달하는 압입송풍기(41)와, 후단 배가스 설비로 열분해로 및 용융로(18)에서 배출되는 핵종가스를 수중분사하여 침전시키도록 장치되는 수압분사식침전수조(17)와, 상기 수압분사식침전수조(17)로부터 발생된 폐수를 일시 저장하는 계단식 침전폐수조(20)와, 상기 침전폐수조(20)로부터 공급관을 통하여 용융로(18)내에 수소가스 분사시 폐수를 분사하는 노즐(15)과, 상기 수압분사식침전수조(17)와 연계 설치되고, 수소가스와의 결합반응으로 미처리된 핵종가스를 이온화시켜 안정화처리가 가능하도록 하는 장치 저온플라즈마 반응로(33)와, 상기 저온플라즈마 반응로(33) 구간을 통해 배가스를 실시간모니터링하는 선택적촉매환원반응탑(31), 상기 선택적촉매환원반응탑 (31)을 통해 배출구로 배출하는 송풍기(11), 상기 송풍기를 통하여 외부로 배출 설치되는 연돌(37)을 포함하는 수소가스를 연료로 한 방사능 핵폐기물(22) 열분해 용융 소각처리시스템을 특징으로 한다.First, an embodiment of the radioactive nuclear waste 22 pyrolysis melting incineration system using hydrogen gas as a fuel according to the present invention is a radioactive nucleus embedded in the underground bunker 12 to prevent leakage of nuclear species gas, as shown in FIG. 1. The waste 22 is compressed to a high pressure, and a thermal pyrolysis furnace (1) in which char (39) and combustible nuclide gas is generated by thermal decomposition in a heat-reducing atmosphere of 450 ° C to 700 ° C is provided. High temperature plasma reactor (30) installed outside the outlet of the special primary pyrolysis furnace (1) so that the harmful gas is removed by passing the nuclear species flue gas and the high temperature plasma (30) through which the treated gas is discharged from the pyrolysis furnace (1). And a conveyor (40) for transferring the char (39) generated in the primary pyrolysis furnace (1) to the secondary pyrolysis furnace (2), and the carbide char (39) and the air smoothly. Secondary pyrolysis furnace (2) formed in a cylindrical rotary for contact, and the secondary pyrolysis furnace ( 2), the melting furnace 18 which is connected in an integral structure, the secondary pyrolysis furnace 2 and the melting furnace 18 formed by the cylindrical rotation is possible to adjust the residence time in the furnace by the rotational speed, It is composed of an IGBT inverter device to maintain the optimum combustion state, the hydrogen generating device to recover the waste heat (14) generated from the first and second pyrolysis furnaces (1, 2) to produce itself by thermally active catalytic chemical reaction (3) and the residue pyrolyzed into the molten slag 27 as the secondary pyrolyzed carbide 39 was burned to a molten liquid at a high temperature of 2000 ° C. or more, using the obtained hot hydrogen gas as the furnace fuel. The water-cooled hydrogen gas burner 13 which is installed in the melting furnace 18 and the tapping part 24 of the melting furnace 18 and which maintains fluidity by heating the slag 27 of the melt discharged from the melting furnace 18 is maintained. And slag discharged from the melting furnace 18 (27). ), A quench water tank (25) for cooling and solidifying, a bucket conveyor (38) for quantitatively transferring slag (27) vitrified by the quench water tank (25), and heat of exhaust gas discharged from the heating. The pressurized blower 41 which transfers a relatively high temperature heat source to the pyrolysis furnace and the melting furnace 18 through 26 and the nuclide gas discharged from the pyrolysis furnace and the melting furnace 18 by the downstream flue gas installation are precipitated in water. A hydraulic spray sedimentation tank (17), a stepped sedimentation wastewater tank (20) for temporarily storing wastewater generated from the hydraulic spraying sedimentation tank (17), and a supply furnace from the sedimentation waste water tank (20) through a supply pipe. 18) is installed in conjunction with the nozzle (15) for injecting waste water during the hydrogen gas injection, and the hydraulic jet sedimentation tank (17), to ionize the untreated nuclear species gas by the coupling reaction with hydrogen gas to enable stabilization treatment Device Blower discharged to the outlet through the low-temperature plasma reactor 33, the selective catalytic reduction reaction tower 31 for real-time monitoring the exhaust gas through the low-temperature plasma reactor 33, the selective catalytic reduction reaction tower (31) (11), a radioactive nuclear waste 22 pyrolysis melt incineration treatment system using hydrogen gas as a fuel including a stack 37 discharged to the outside through the blower.

상기 본 발명에 따른 1차 열분해로(1)는 지하벙커(12)내 저장된 방사능 핵폐기물(22)을 고압으로 압축하여 450℃ ~ 700℃의 열온 환원성분위기에서 열적분해로 촤(Char)(39)와 가연성 핵종가스가 발생되며, 주 목적은 핵폐기물(22)이 갖고 있는 방사능 핵종가스 누출방지 및 대상물질 파괴에 있기 때문에 고압으로 압축된 방사능 핵폐기물(22)을 지능형로봇(ROBOT)(23)에 의해 무인자동화로 운전이 가능하도록 하는 원격제어 디지털 소각 네트워크로 구비되며, 또한 열분해로 외부를 다중그라바이트, 실리콘카바이트 및 납성분이 함유된 도료로 코팅 처리함으로써, 방사능 누출에 대한 위험성을 최소화 하도록 형성한다.The primary pyrolysis furnace 1 according to the present invention compresses the radioactive nuclear waste 22 stored in the underground bunker 12 at a high pressure, and thermally decomposes the thermally charged char at a temperature reduction component of 450 ° C to 700 ° C. ) And combustible nuclide gases are generated, and the main purpose is to prevent radionuclide leakage and destruction of target materials of the nuclear waste 22. It is equipped with a remote control digital incineration network that enables operation by unmanned automation, and also minimizes the risk of radiation leakage by thermally decomposing the outside with a coating containing multi-graphite, silicon carbide and lead. To form.

상기 1차 열분해로(1)를 이루는 저장시설은 지하벙커(12)에 시설하여 핵폐기물(22)을 지능형로봇(23)에 의해 투입시킴으로서, 안전한 처리시설로 형성된다.The storage facility constituting the primary pyrolysis furnace 1 is installed in the underground bunker 12 to inject the nuclear waste 22 by the intelligent robot 23, it is formed as a safe treatment facility.

그리고 상기 1차 열분해로(1)로부터 배출되는 핵종가스는 멀티 다층평판으로 구성된 고온플라즈마 반응로(30)로 유입되어 휘발성 유기화합물 중 방향족 탄화수소를 포함하는 유기기체를 안정된 아크를 발생시켜 수소가스와 결합이온반응으로 전기에너지를 열에너지로 변화시켜 급속하고 강력한 플라즈마의 산화력에 의해 제거가 가능하도록 구성한다.In addition, the nuclide gas discharged from the primary pyrolysis furnace 1 flows into the high temperature plasma reactor (30) composed of multi-layered flat plates to generate a stable arc of organic gas containing aromatic hydrocarbons among volatile organic compounds. It converts electrical energy into thermal energy by the coupling ion reaction, so that it can be removed by rapid and powerful oxidizing power of plasma.

또한 상기 방사성 핵폐기물(22) 연소시 발생되는 폐열(14)을 회수하여 열활성촉매화학반응에 의해 생성되는 수소발생기를 장치하여 얻어진 수소가스에 의해 2000℃ 이상의 고온의 화염을 형성함으로써, 기존의 화석연료의 불완전연소로 인하여 발생된 2차오염물질을 배출되지 않도록 완전연소가 가능한 것이 특징이다.In addition, by recovering the waste heat (14) generated during the combustion of the radioactive nuclear waste (22) to form a flame of high temperature of 2000 ℃ or more by the hydrogen gas obtained by installing a hydrogen generator generated by the thermal activity catalyst chemical reaction, It is possible to burn completely so that secondary pollutants generated by incomplete combustion of fossil fuel are not discharged.

상기 2차 열분해로(2)는 1차 열분해로(1)로부터 배출되는 가연성가스의 생성과 더불어 촤(39)를 생성하게 되는 바, 저산소 상태에서 가연성 가스 및 촤(39)를 재 분해하고, 이때 발생되는 연소열을 이용, 필요에 따라 자체 열원으로 열분해 및 용융 공정에서 소요되는 에너지로 공급할 수 있도록 구성한다.The secondary pyrolysis furnace (2) is to generate a fin (39) in addition to the generation of the combustible gas discharged from the primary pyrolysis furnace (1), recombining the combustible gas and the fin (39) in a low oxygen state, The combustion heat generated at this time is configured to be supplied as energy required in the pyrolysis and melting process to its own heat source as needed.

상기 열분해로(2)에 필요 공기 또는 산소량은 방사성 핵폐기물(22)이 포함하고 있는 방향족유기화합물을 연소가능한 탄화물로 전환시킬 뿐만 아니라 안정화시킴과 동시에 재생에너지 회수를 통하여 환경친화적인 소각장치로 구성되는 것이 특징이다.The amount of air or oxygen required for the pyrolysis furnace 2 is composed of an environmentally friendly incinerator by not only converting and stabilizing the aromatic organic compounds contained in the radioactive nuclear waste 22 into combustible carbides, but also recovering renewable energy. It is characterized by being.

상기 용융로(18)의 내부는 3000℃까지 사용할 수 있는 고온용 내화재(28)를 사용하여 시공되고, 수냉식수소가스버너(13)가 용융부에 정면, 측면, 후면으로 장입 설치하여 용융로(18)내를 가열, 폐기물 전체에 고온의 복사열을 발산함으로써, 용적을 극소화 하면서 핵종가스 및 탄화물을 완전연소 제거 처리할 수 있도록 구성한다.The interior of the melting furnace 18 is constructed using a high-temperature refractory material 28 that can be used up to 3000 ℃, the water-cooled hydrogen gas burner 13 is installed in the melting section front, side, rear, melting furnace 18 By heating the inside and dissipating high-temperature radiant heat over the entire waste, the nuclear fuel gas and carbides can be completely burned and removed while minimizing the volume.

또한, 상기 수소가스의 역화 또는 플래시백현상으로 인한 과열방지를 위해 가스분출속도를 화염의 속도보다 높일 수 있도록 수소가스 주입시 산소를 각각 주입하고, 수소가스버너노즐 토출구를 쿨링에어 및 냉각수관(32)으로 순환냉각 시킴으로써, 버너가 과열되는 것을 방지토록 구성한다.In addition, in order to prevent overheating due to the backfire or flashback phenomenon of the hydrogen gas, oxygen is injected at the time of hydrogen gas injection so that the gas ejection speed is higher than that of the flame, and the outlet of the hydrogen gas burner nozzle is cooled air and the cooling water pipe (32). Circulation cooling to prevent burner from overheating.

그리고 상기 용융로(18) 전면에 투시구가 장치되어 용융상태를 확인할 수 있도록 CCTV(35)가 설치된다.And CCTV 35 is installed so that the sight hole is provided on the front of the melting furnace 18 to check the molten state.

상기 투입되는 폐기물량은 정량씩 공급되도록 형성하여 전체적으로 폐기물과 공기(산소)의 원활한 접촉이 이루어져 완전연소가 이루어지도록 하는 자동제어센서 (36)가 부착된다.The amount of waste injected is formed so as to be supplied in a quantitative manner so that the automatic control sensor 36 is attached to make a complete combustion by making contact between waste and air (oxygen) as a whole.

상기 수소가스의 특성상 청정연료이며, 수소불꽃이 고열이므로 용융에 필요한 시간을 최소화할 수 있고, 자체적으로 생산이 가능하도록 장치되는 것이 특징이다.Due to the nature of the hydrogen gas is a clean fuel, the hydrogen flame is characterized by high heat so that it is possible to minimize the time required for melting, and to be able to produce itself.

그리고 상기 본 발명에 따른 용융로(18)로 유입된 촤(39)와 가연성의 가스를 수소가스의 고온으로 연소시킴에 따라 잔류물이 용융액상의 슬래그(27)로 됨과 동시 유동성을 유지토록 하는 수냉식수소가스버너(13)가 출탕부(24)에 장치된다.In addition, as the fin 39 and the combustible gas introduced into the melting furnace 18 according to the present invention are burned at a high temperature of hydrogen gas, the residue becomes a molten slag 27 and water-cooled hydrogen to maintain simultaneous fluidity. The gas burner 13 is installed in the tapping part 24.

상기 용융로(18)의 후단부에 설치되어 배출되는 액상의 슬래그(27)를 냉각시켜 고형화하는 급냉수조(25), 상기 급냉수조(25)의 유리화된 고형물을 저장조로 이송시키는 바켓컨베이어(40)가 설치된다.A quench water tank (25) for cooling and solidifying the liquid slag (27) which is installed at the rear end of the melting furnace (18), and a bucket conveyor (40) for transferring the vitrified solids of the quench water tank (25) to a storage tank. Is installed.

상기 용융액의 고온으로 인하여 급냉수조(25)의 급냉효과가 저하되는 것을 방지하기 위하여 증발과 응축시 발생되는 열을 이용, 즉, 소각로 폐열(14) 25∼30℃의 열온을 회수하여 응축열을 적용함으로서, 지속적으로 급냉수조(25)의 저온유지를 위해 히트펌프(29)장치를 구성한다.In order to prevent the quenching effect of the quench water tank 25 from deteriorating due to the high temperature of the melt, heat generated during evaporation and condensation is used, that is, the heat of the incinerator waste heat 14 to 25 to 30 ° C. is applied. As a result, the heat pump 29 is configured to continuously maintain the low temperature of the quench water tank 25.

또한, 1,2차 열분해 및 용융로(18)로부터 배출되는 미세분진 및 가연성 가스제거처리로 수압분사식침전수조(17)가 설치되고, 상기 수압분사식침전수조(17)로부터 발생되는 폐수처리를 위해 에어(Air)와 혼합하여 처리하는 노즐(15), 상기 노즐(15)에 폐수를 공급하기 위하여 침전폐수조(20)의 폐수를 흡입하는 펌프, 상기 펌프로 유입된 폐수를 노즐(15)로 공급하는 폐수배관(42), 상기 노즐(15)에서 분무되는 폐수를 용융로(18)내에 산소와 혼합분사시킴에 따라 확산화염이 형성되어 연소속도가 기체내 확산속도에 의하여 초고온을 유지함으로써, 휘발성 유기화합물을 제거하기 위한 다양한 종류의 물리, 화학적 및 생물학적 처리방법에 비하여 비용절감 및 시설의 단축으로 경제절감 장치로 형성된다.In addition, a hydraulic injection type sedimentation tank 17 is installed by the first and second pyrolysis and the removal of fine dust and combustible gas discharged from the smelting furnace 18, and air for wastewater treatment generated from the hydraulic injection type sedimentation tank 17 is provided. Nozzle 15 for mixing and treating with air, a pump for sucking wastewater from the sedimentation wastewater tank 20 to supply wastewater to the nozzle 15, and supplying wastewater introduced into the pump to the nozzle 15 As the waste water pipe 42 and the waste water sprayed from the nozzle 15 are mixed and sprayed with oxygen in the melting furnace 18, a diffusion flame is formed so that the combustion rate is maintained at a very high temperature by the diffusion rate in the gas, thereby volatile organic Compared with various kinds of physical, chemical and biological treatment methods for removing compounds, it is possible to reduce costs and shorten facilities, thereby forming economic saving devices.

또한, 상기 수압분사식침전수조(17)와 연통되게 설치되는 저온플라즈마반응로(33), 상기 저온플라즈마반응로(33)내에 배가스중의 수분 및 입자상물질이 함유된 다종의 유해물질을 수소가스와 함께 통과시킴으로써, 유해가스가 이온화로 중화되어무배출 되도록 구성한다.In addition, the low temperature plasma reactor 33 and the low temperature plasma reactor 33 installed in communication with the hydraulic spray type sedimentation tank 17 contain hydrogen gas and various harmful substances containing particulate matter in the exhaust gas. By passing them together, the harmful gases are neutralized by ionization and are configured to be discharged.

상기 저온플라즈마반응로(33)를 통과한 배가스는 실시간모니터링을 통하여 유해물질을 정화시켜 최종 처리되도록 하는 선택적촉매환원반응탑(31)이 설치된다.The flue gas passed through the low temperature plasma reactor 33 is provided with a selective catalytic reduction reaction column 31 for final treatment by purifying harmful substances through real-time monitoring.

또한 상기 열분해로(2)와 용융로(18)로부터 배출되는 고열의 배가스 열을 회수하는 폐열보일러(16)가 설치되어 열교환기(26)에 의해 열분해로(2) 및 용융로 (18)의 열원으로 공급되도록 설치된다.In addition, a waste heat boiler 16 for recovering high-temperature exhaust gas heat discharged from the pyrolysis furnace 2 and the melting furnace 18 is installed to the heat source of the pyrolysis furnace 2 and the melting furnace 18 by the heat exchanger 26. Installed to be supplied.

상기 열교환기(26)는 열분해가스화로 및 용융로(18)로부터 배출되는 고열의 배기가스의 열을 회수하여 필요에 따라 소량의 공기 또는 산소에 의한 부분 산화방식을 연통하여 800℃ 이상의 온도에서 연료가스로 분해하여 발전용 열원 또는 자체 에너지로 재사용 한다.The heat exchanger 26 recovers the heat of the high-temperature exhaust gas discharged from the pyrolysis gasification furnace and the smelting furnace 18, and communicates with the partial oxidation method using a small amount of air or oxygen as necessary to fuel gas at a temperature of 800 ° C or higher. It is decomposed into a heat source for power generation or reused as its own energy.

또한 선택적촉매환원반응탑(31)과 연계되며, 유인송풍기(11)를 통과한 배가스를 배출하기 위한 연돌(37)이 설치된다.In addition, the selective catalytic reduction reaction tower (31) is connected, and the stack 37 for discharging the exhaust gas passing through the manned blower (11) is installed.

도 2는 본 발명에 의한 열분해 용융용 수소발생장치(3)를 도시한 바와 같이, 수소가스를 생성하기 위한 수소가스열촉매활성흡열반응장치(3)가 장착된다.FIG. 2 shows a hydrogen gas thermal catalyst active absorption reactor 3 for generating hydrogen gas, as shown in the hydrogen generator 3 for pyrolysis melting according to the present invention.

폐기물의 연소를 통하여 생성가스는 일정한 온도에 도달하게 되며, 생성가스 중 CO2와 CO 그리고 다이옥신 등과 같은 난분해성 유해물질이 존재하게 된다. 이러한 난분해성 유해가스의 재합성방지를 위해서는 로(爐)의 온도를 1,200 ~ 2,000℃까지 상승시키는 것이 요구되며, 이때 H2,O2를 열원으로 사용하여 로(爐)의 온도를 2,000℃까지 상승시키고자 한다. 이때 열원으로 사용되는 H2의 생성에 필요한 열을 소각시 발생되는 폐열(14)을 이용하여 이루어지도록 형성된다. 즉, 상기 수소가스를 얻기 위해 폐열촉매활성흡열반응장치(3)내 수소열활성촉매제(4)를 장착하고, 소각로에서 발생하는 폐열(14)을 이용하여 열활성촉매화학반응에 의해 운전조건 메탄올, 에탄올, 300℃∼400℃의 중저온, 공급압력 0∼8Bar(g), 탄화수소(LNG,LPG)를 온도 750℃∼850℃의 고온, 공급압력 0∼8Bar(g)에서 수소와 일산화탄소를 생성시키는 수증기개질공정 후 활성탄으로 불순물을 흡착하여 정제되는 공정으로 수소를 생산하며, 이 생산된 고온의 수소가스를 이용하여 핵폐기물(22) 소각 연료로 사용되도록 구성된다.Combustion of the waste product gas reaches a constant temperature, and there are hardly decomposable harmful substances such as CO 2 , CO, and dioxin. In order to prevent the resynthesis of such hardly decomposable harmful gas, it is required to raise the furnace temperature to 1,200 to 2,000 ° C. In this case , the furnace temperature is increased to 2,000 ° C using H 2 and O 2 as heat sources. I want to raise it. At this time, the heat required for the production of H 2 used as the heat source is formed to be made by using the waste heat (14) generated when incinerated. That is, in order to obtain the hydrogen gas, a hydrogen-heat-activated catalyst (4) is installed in the waste heat-catalyst active endothermic reaction apparatus (3), and operating conditions methanol by thermally active catalyst chemical reaction using waste heat (14) generated in an incinerator , Ethanol, medium to low temperature of 300 ° C to 400 ° C, supply pressure of 0 to 8Bar (g), hydrocarbon (LNG, LPG) to high temperature of 750 ° C to 850 ° C, hydrogen and carbon monoxide at Hydrogen is produced by the process of adsorbing impurities with activated carbon after purification to produce steam reforming, and using the produced hot hydrogen gas to be used as incineration fuel for nuclear waste 22.

상기, 수소가스발생장치 내부의 압력이 설정치 이상이되면 가스가 자동 배출되도록 자동압력조절밸브(5) 및 압력계(6), 온도계(7)를 장치하여 발생된 가스만을배출하고, 전자체크밸브(8), 수액분리기(9)에서 불순물의 분리과정을 통해 플럭스탱크(10)에서 배출 압력을 일정하게 유지시키며 수액을 전환시켜 천연가스형 수소가스를 자체 생산되도록 구성한다.When the pressure inside the hydrogen gas generator is higher than the set value, the automatic pressure control valve 5, the pressure gauge 6, and the thermometer 7 are discharged so that the gas is automatically discharged, and only the generated gas is discharged. ), Through the separation process of impurities in the fluid separator (9) to maintain a constant discharge pressure in the flux tank (10) and converts the sap is configured to produce the natural gas-type hydrogen gas itself.

상기 수소가스열촉매활성흡열반응장치(3)는 상기 소각로(1)의 외벽에 융융로와 연계되어 로내의 연료로 수소가스와 산소를 각각 주입분사시켜 로내의 온도가 1200℃ 이상으로 상승하면서 화염온도를 증가시켜 열분해로(2)로부터 배출되는 탄화물과 무기물들은 고온 반응로 하부에서 2000℃ 이상의 고온으로 완전산화하여 방사성 핵종가스, 다이옥신 같은 유해물질 제거처리를 위한 연료로 자체생산됨을 특징으로 이루어진다.The hydrogen gas thermal catalyst active endothermic reaction device (3) is connected to the melting furnace on the outer wall of the incinerator (1) to inject and spray hydrogen gas and oxygen into the fuel in the furnace, respectively, so that the temperature in the furnace rises to 1200 ° C or more, The carbides and inorganics discharged from the pyrolysis furnace 2 by increasing the temperature are completely oxidized to a high temperature of 2000 ° C. or lower in the lower part of the high temperature reactor, and are produced as a fuel for removing harmful substances such as radionuclides and dioxins.

또한, 상기 수소가스발생장치에서 생산된 수소가스 뿐만 아니라 열분해시 발생되는 다량의 합성가스 중 수소+CO를 연료로 바로 사용할 수 있도록 하는 멀티스택 용융탄산염형연료전지를 구성한다. 즉, 용융탄산염형 연료전지의 운전온도는 약 650℃이고, 전지 멀티스택의 열료 전지 내부의 탄화수소 기체의 개질을 허용하는 연료전지적용을 위한 열분해가스의 폐열 활용시 열효율이 80%에 달하도록 하는 연료전지 발전시스템을 장치하여 필요한 전력을 발생시켜 고온플라즈마반응로(30) 및 저온플라즈마반응로(33)에 소비되는 직류공급원으로 자체 사용할 수 있도록 구성되는 것이 특징이다.In addition, a multi-stacked molten carbonate fuel cell can be used to directly use hydrogen + CO as a fuel in a large amount of syngas generated during pyrolysis as well as hydrogen gas produced in the hydrogen gas generator. In other words, the operating temperature of the molten carbonate fuel cell is about 650 ℃, the thermal efficiency of the pyrolysis gas for the fuel cell application to allow the reforming of the hydrocarbon gas in the heat fuel cell of the multi-stack cell to reach 80% thermal efficiency It is characterized in that it is configured to be used as a direct current source consumed by the high temperature plasma reactor (30) and the low temperature plasma reactor (33) by generating the required power by installing a fuel cell power generation system.

그리고 상기 수소발생장치(3)에 반해 산소발생장치(45)를 별도 시설하여 압축공기를 PSA 정제공법에 의해 질소성분을 제거한 순수산소만을 생산하여 소각과정에서 배출되는 합성가스를 수압분사에 의해 용해시키고 침전된 폐수를 용융로(18)내에 공급시 산소와 혼합분사하여 열효율이 상승 가능하도록 구성한다.In addition to the hydrogen generator (3), an oxygen generator (45) is installed separately to produce only pure oxygen from which nitrogen is removed from the compressed air by the PSA purification method to dissolve the syngas discharged during the incineration process by hydraulic injection. When the sedimented wastewater is supplied into the melting furnace 18, the mixture is sprayed with oxygen to increase the thermal efficiency.

상기 수소가스의 고열을 고려하여 로(爐)내벽에 3000℃ 이상 사용할 수 있는 고온 내화재(28)로 시공되며, 상부 정면, 측면, 후면으로 로 내부의 중심부를 형성하여 수냉식수소가스버너(13)가 용융로(18)에 장입 설치되며, 상기 용융로(18) 전면에 투시구가 장치되어 로내의 용융상태를 확인할 수 있도록 형성된다.In consideration of the high heat of the hydrogen gas is constructed as a high temperature refractory material 28 that can be used more than 3000 ℃ on the inner wall of the furnace, forming the center of the inside of the furnace front, side, rear, water-cooled hydrogen gas burner (13) Is installed in the melting furnace 18, the sight hole is provided on the front of the melting furnace 18 is formed so as to confirm the molten state in the furnace.

상기 로(1) 내의 화염온도를 제어 콘트롤할 수 있도록 침전폐수(13)를 로(爐)내에 에어와 혼합분사됨으로 과열방지뿐만 아니라 위생적, 안정적으로 탄화물이 완전산화되어 용융이 충분히 이루어지도록 구성한다.In order to control and control the flame temperature in the furnace 1, the sedimentation wastewater 13 is mixed and sprayed with air in the furnace to prevent the overheating and to completely oxidize the carbides in a hygienic and stable manner so that the melting is sufficient. .

그리고 상기 용융로(18)의 입구 및 출구에는 로내 온도를 측정할 수 있도록 C - type의 열전대(19)를 장치하여 산화성 또는 불활성 분위기에서 2100℃까지 측정 가능하고, 멀티열전대(19)와 P L C 장치에 의해 실시간 원격제어가 가능하도록 형성된다.In addition, the inlet and the outlet of the melting furnace 18 are equipped with a C-type thermocouple 19 so as to measure the temperature in the furnace, which can be measured up to 2100 ° C. in an oxidizing or inert atmosphere, and in the multi-thermocouple 19 and the PLC device. It is formed to enable real time remote control.

상기 열전대(19)를 장치함으로써, 미연탄화물의 완전연소를 유도하여 유독성물질을 제거하고, 로내의 안전성을 도모하게된다.By installing the thermocouple 19, induction of complete combustion of unburned carbide removes toxic substances and promotes safety in the furnace.

상기 용융로(18)로부터 배출되는 용융액이 고온을 유지하며 경사로를 따라 흘러내릴 수 있도록 용융로(18) 후단에 수냉식수소가스버너(13)가 설치된다.A water-cooled hydrogen gas burner 13 is installed at the rear end of the melting furnace 18 so that the molten liquid discharged from the melting furnace 18 may flow along the inclined path while maintaining a high temperature.

상기 용융로(18)로부터 배출되는 용융액을 급속수냉각시켜 고형물을 저장할 수 있도록 하는 이송수단으로 바켓 켄베이어(40)가 설치된다.A bucket kenveyer 40 is installed as a transfer means for rapidly cooling the melt discharged from the melting furnace 18 to store solids.

상기 급냉수조(25)의 일정한 온도를 위해 소각장에서 발생하는 폐열(14) 25~30℃ 을 회수하여 재생에너지에 의해 히트펌프(29)의 증발응축에 의한 흡열, 방열과정을 통한 냉온을 수행하는 장치로 엔탈피 에너지의 효율을 향상시킴으로서 유용한 열원을 얻을 수 있는 장치(25)구성를 하여 일정한 냉/온 유지를 할 수 있도록 한다.By recovering the waste heat (14) 25 ~ 30 ℃ generated in the incinerator for a constant temperature of the quench water tank 25 to perform the cold temperature by the endothermic by the evaporative condensation of the heat pump 29, the heat dissipation process by the renewable energy By improving the efficiency of the enthalpy energy by the device to the device 25 to obtain a useful heat source can be configured to maintain a constant cold / hot.

도 3의 본 발명에 따른 수압분사를 통한 수압분사식침전수조(17)를 도시한 바와 같이, 열분해로(2), 용융로(18)로부터 배출되는 비산재 방사능 핵종가스를 수중분사하여 용해시킨 후 폐수배관(42)을 통해 흐를 수 있도록 다수개의 침전폐수조 (20)를 다단계식 직.병렬로 설치하여 배가스내 강산성 가스를 제거됨과 동시 폐수 온도를 낮추도록 폐수배관(42)의 길이를 늘여 물이 냉각될 수 있도록 한다.As shown in the hydraulic spray type sedimentation tank 17 through the hydraulic spray according to the present invention of Figure 3, the pyrolysis furnace (2), the fly ash radionuclide discharged from the melting furnace 18 by dissolving in water to dissolve the waste water pipe Water is cooled by extending the length of the wastewater pipe 42 to remove the strong acid gas in the exhaust gas and simultaneously reduce the wastewater temperature by installing a plurality of sedimentation wastewater tanks 20 in a multi-stage series and parallel to flow through the 42. To be possible.

폐수(21)는 용융로(18)내 상부 또는 벽면에 산소와 혼합분사하여 폐수(21)중에 다량으로 포함된 불순물을 연소함과 동시에 용융로(18)내 화염온도의 상승효과로 전체 발열량을 높일 수 있으며, 침전된 슬러지는 열적분해로 방향족유기화합물 같은 유해물질을 제거하여 용출 또는 확산되지 않도록 안정화 처리함으로써, 폐수처리로 인한 부가적 처리비용의 절약을 꾀할 수 있도록 구성한다.Wastewater 21 is mixed with the oxygen in the upper or wall surface of the furnace 18 to burn the impurities contained in a large amount in the wastewater 21 and at the same time increase the total calorific value by the synergistic effect of the flame temperature in the furnace (18). In addition, the precipitated sludge is thermally decomposed to remove harmful substances such as aromatic organic compounds and stabilized so as not to be eluted or diffused, so as to reduce the additional treatment cost due to wastewater treatment.

그리고, 직ㆍ병렬식 다단계 폐수조 장치에 의해 리싸이클 반복순환시킴으로 해서 필터링과 더불어 세정 가능하도록 하여 이 세정된 물을 재생에너지 일환으로 등유, 중유 또는 폐 유기용재등과 유화제 인 계면활성제와 혼합하여 에멀젼유를 생산할 수 있도록 함으로써, 에너지의 재자원화를 꾀할 수 있도록 구성한다.In addition, it is possible to filter and wash by recycling the cycle repeatedly by a parallel / parallel multi-stage waste water tank device. The washed water is mixed with kerosene, heavy oil or waste organic solvents, etc., and an emulsifier surfactant as a part of renewable energy. By producing oil, it can be configured to recycle energy.

도 4는 본 발명에 따른 수소가스와 고온플라즈마 및 저온플라즈마 (33)의 결합반응을 나타낸 바와 같이, 1차 열분해로로부터 배출되는 배가스를 고온플라즈마반응로로 유입시켜 방사능 핵종가스를 제거하고 후단 설비에서 유해물질을 연속적으로 완전분해되도록 저온플라즈마반응로(33)가 구비되어 연소후의 미분재 입자를 수소가스와 플라즈마의 물리 화학적 결합반응으로 배가스중의 질소 산소와 상호작용을 통해 반응성이 높은 활성종 또는/전자(OH,03)을 발생시켜, 이 활성종이 황산화물, 질소산화물을 산화시켜 처리되도록 구성된다.4 shows the combined reaction of hydrogen gas with high temperature plasma and low temperature plasma 33 according to the present invention, the exhaust gas discharged from the primary pyrolysis furnace is introduced into the high temperature plasma reactor to remove the radionuclide gas and the rear end equipment. Low-temperature plasma reactor 33 is provided to continuously decompose harmful substances in the reactor. Active species with high reactivity through interaction with nitrogen and oxygen in flue-gases by physicochemical coupling reaction of hydrogen gas and plasma Or / generate electrons (OH, 03) so that the active species are treated by oxidizing sulfur oxides and nitrogen oxides.

또한 저/고온플라즈마반응로(33)의 성능저하를 방지하기 위해 과열방지수단으로 플라즈마반응로(33) 둘레에 수관(32)을 구비하여 냉각효과를 꾀할 수 있도록 이루어지는 것이 특징이다.In addition, in order to prevent the performance degradation of the low / high temperature plasma reactor (33) is characterized in that the water pipe 32 is provided around the plasma reactor 33 as an overheat prevention means to achieve a cooling effect.

도 5는 본 발명에 따른 연소후의 분진 입자를 선택적촉매환원반응탑(31)을 도시한 바와 같이, 저온플라즈마반응로(33)로부터 배출되는 배가스를 순수가스로 정화시키는 선택적촉매환원반응탑(31)이 설치된다.5 is a selective catalytic reduction reaction column 31 for purifying dust particles after combustion according to the present invention, as shown in the selective catalytic reduction reaction tower 31, purifying exhaust gas discharged from the low temperature plasma reactor 33 with pure gas. ) Is installed.

그리고 본 발명에 따른핵 폐기물 열분해용융 시스템은 상기 선택적촉매환원반응탑(31)과 연계되어 소각로(1)내에 부압을 유지시켜 주는 유인송풍기(11)가 설치되고, 상기 유인송풍기(11)를 통과한 배기가스를 외부로 배출시켜 주는 연돌(37)이 설치된다.In addition, the nuclear waste pyrolysis melting system according to the present invention is provided with a manned blower (11) for maintaining a negative pressure in the incinerator (1) in connection with the selective catalytic reduction reaction tower (31), and passes through the manned blower (11). A stack 37 is provided to discharge one exhaust gas to the outside.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 의해 방사성 핵폐기물 및 각종 산업시설에서 비의도적으로 생산 배출되는 심각한 환경호르몬 유해물질로 배출되어 인간, 동물, 식물 등 먹이사슬에까지 치명적인 발암물질에 대한 불안을 해소할 수 있으며, 구조적 설비의 관리부담을 경감시켜 줄 수 있고, 난분해성 유해물질을 전체적으로 연속적인 제거처리 장치로 완전연소시킬 수 있도록 구성되는 것이 특징이다.According to the present invention made as described above can be released as a serious environmental hormone harmful substances produced unintentionally produced by radioactive nuclear waste and various industrial facilities to solve the anxiety about fatal carcinogens in the food chain, such as humans, animals, plants, etc. In addition, it is possible to reduce the management burden of the structural equipment, and to completely burn the hardly decomposable hazardous substances with the continuous removal treatment device as a whole.

상기에서는 본 발명에 따른 수소가스를 연료로 한 방사능 핵폐기물 열분해용융 소각시스템의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.In the above description of a preferred embodiment of a radioactive nuclear waste pyrolysis melting incineration system using hydrogen gas as a fuel according to the present invention, the present invention is not limited thereto, but the claims and the detailed description of the invention and the scope of the accompanying drawings. Various modifications can be made therein and this also falls within the scope of the present invention.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 소각시 발생되는 폐열(14)을 이용하여 열활성촉매화학반응에 의해 얻어진 비화석에너지 고열의 특성을 지닌 수소가스를 로내 연료로 사용하여 방사성 핵폐기물을 특수용융으로 제거처리할 수 있도록 특수 1차열분해로를 지하에 건설하므로 안전성이 높은 소각성능의 개선을 통하여 화학변화에 의해 소멸되지 않고, 자연분해될 때까지 방사능과 열을 내는 자연과 인간에게 가장 위협적인 방사능 핵폐기물처리 기술에 크게 기여할 수 있다.As described above, according to the present invention, the radioactive nuclear wastes are specially melted by using hydrogen gas having the characteristics of non-fossil energy high heat obtained by thermally active catalytic chemical reaction using the waste heat generated during incineration as a fuel in a furnace. The special primary pyrolysis furnace is built underground so that it can be removed and processed. Therefore, it is not threatened by chemical change through the improvement of safe incineration performance. It can make a significant contribution to radioactive waste treatment technology.

그리고 상기와 같은 고온의 수소가스를 연료로 사용함으로써, 난분해성 유해물질을 완전분해하는데 필요한 시간을 최소화할 수 있으며, 로내 폐열(14)을 재활용하여 운전비용을 상쇄시킬 수 있고, 경제적으로 수소가스의 대량 생산이 가능하므로 자원화의 효율증진 효과가 매우 크다.And by using the high-temperature hydrogen gas as a fuel, it is possible to minimize the time required to completely decompose hardly decomposable harmful substances, and to recycle the waste heat in the furnace (14) to offset the operating costs, economically hydrogen gas Since mass production of this product is possible, the efficiency improvement effect of resources is very large.

또한, 열분해로, 용융로(18)로부터 배출되는 배가스를 수압분사하여 소각재에 포함된 다량의 중금속을 침전시키고, 침전폐수를 용융로(18)내에 산소와 혼합분사하여 발열량을 높임으로서, 고열의 화염이 형성되어 별도의 정수시설 없이 처리할 수 있고, 설치공정을 단축할 뿐만 아니라 침전폐수조(20) 하단에 열코일을 구성하여 악취제거와 균배양 억제에 탁월한 효과가 있으며, 또한 침출수저장조 탱크에이와같은 시설을 함으로서, 재자원화로의 새로운 폐열에너지 활용효과 가치가 매우 크다.In addition, by pyrolysis, the exhaust gas discharged from the melting furnace 18 is hydraulically sprayed to precipitate a large amount of heavy metals contained in the incineration ash, and the sedimentation wastewater is mixed with oxygen in the melting furnace 18 to increase the calorific value. It is formed and can be treated without a separate water purification facility, and it not only shortens the installation process but also forms a thermal coil at the bottom of the sedimentation waste water tank 20, which has an excellent effect on removing odor and suppressing culture. By using the same facility, the value of the new waste heat energy utilization effect for recycling is very high.

Claims (4)

고압으로 압축된 폐기물을 희산소 상태에서 내부 물질을 가열하여 열적분해로 잔류물인 고형 탄화물인 촤와 가연성의 가스로 생성되도록 지하벙커(12)내에 설치되는 특수 1차 열분해로(1)와, 상기 1차 열분해 후 생성된 가연성 핵종가스를 무해물질로 변환시키는 장치 고온플라즈마 반응로(30)와, 상기 1차 열분해 후 촤를 2차 열분해로(2)로 이송시키는 컨베이어(40)와, 상기 2차 열분해로(2)와 연계하여 설치되는 원통형회전식 열분해용융로(18)와, 상기 투입된 방사성 핵폐기물을 가열함으로써, 발생되는 열을 회수하여 열활성촉매화학반응에 의해 자체생산되는 폐기물 연료용 수소발생장치(3)와, 상기 생산된 수소를 연료로 사용할 수 있도록 열분해로 및 용융로(18)내에 수냉식수소가스버너(13)가 장치되고, 상기 수냉식수소가스버너 (13)에 의해 탄화물을 고온으로 연소시킴에 따라 고열분해작용으로 액상의 슬래그 (27)로 되는 용융로(18)와, 상기 용융로(18)로부터 배출되는 슬래그(27)를 냉각시켜 고형화하는 급냉수조(25)가 장치되며, 상기 급냉수조(25)에 의해 고형화된 슬래그(27) 장치 바켓컨베이어(38)와, 상기 열분해로 및 용융로(18)로부터 배출되는 각종 미세분진을 수중에 용해되도록 수압분사침전수조를 장치하고, 상기 가열로로부터 배출되는 배가스의 열을 열교환기(26)를 통해 비교적 높은 온도의 열원을 열분해로 및 용융로(18)로 전달하는 압입송풍기(41)와, 상기 수압분사침전수조와저온으로 연계되고, 수소가스와의 결합반응으로 가스를 이온화시켜 유해물질을 완전연소로 제거처리하는 장치 저온플라즈마 반응로와, 상기 저온플라즈마 반응로로부터 배출되는 배가스를 실시간 디지털 모니터링하여 배출시키는 선택적촉매환원반응탑 (31)과, 상기 배가스를 외부로 배출하는 연돌을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소가스를 연료로 한 방사능 핵폐기물 열분해 용융 소각처리시스템.A special primary pyrolysis furnace (1) installed in the underground bunker (12) so that the waste compressed to a high pressure is heated in a rare oxygen state to generate internal combustible gas and a combustible gas by means of thermal decomposition. Apparatus for converting the flammable nuclide gas generated after the first pyrolysis into a harmless substance, a high temperature plasma reactor (30), a conveyor (40) for transferring the heat after the first pyrolysis to the second pyrolysis furnace (2), and Cylindrical rotary pyrolysis melting furnace 18 installed in conjunction with the secondary pyrolysis furnace 2 and heat generated by heating the injected radioactive nuclear waste to recover heat generated and generate hydrogen for waste fuel produced by the thermally active catalytic chemical reaction. An apparatus 3 and a water-cooled hydrogen gas burner 13 are installed in the pyrolysis furnace and the melting furnace 18 so that the produced hydrogen can be used as fuel, and carbides are stored by the water-cooled hydrogen gas burner 13. The furnace is equipped with a smelting furnace 18, which becomes a liquid slag 27, and a quench water tank 25 for cooling and solidifying the slag 27 discharged from the smelting furnace 18 by high thermal decomposition. A slag 27 device solidified by the quench water tank 25, a conveyor conveyor 38, and a hydraulic spray precipitation tank so as to dissolve various fine dusts discharged from the pyrolysis furnace and the melting furnace 18 in water, and the heating A pressurized blower 41 which transfers heat of the exhaust gas discharged from the furnace to the pyrolysis furnace and the melting furnace 18 through a heat exchanger 26, and is connected to a low temperature with the hydraulic jet settling tank. A device that ionizes gas by combined reaction with gas and removes harmful substances by complete combustion, by real-time digital monitoring of low-temperature plasma reactor and exhaust gas discharged from low-temperature plasma reactor Ex SCR column 31, and a radioactive nuclear waste pyrolysis melt incineration system with hydrogen gas, it characterized in that it comprises a stack for discharging the exhaust gas to the outside of the fuel. 제 1항에 있어서, 특수 1차열분해로가 설치되는 지하벙커는 지능형로봇 (ROBOT)에 의해 무인 자동화로 운전이 가능하도록 하는 원격제어 디지털 소각 네트워크 장치와, 방사능 핵종가스 누출방지를 위한 다중그라바이트, 실리콘카바이트, 납성분이 함유된 도료로 코팅처리 한 것을 특징으로 하는 수소가스를 연료로 한 방사능 핵폐기물 열분해 용융 소각처리시스템.The underground bunker according to claim 1, wherein the underground bunker with a special primary pyrolysis furnace is equipped with a remote controlled digital incineration network device that enables unmanned automation by an intelligent robot (ROBOT), and a multi-byte for preventing radionuclide leakage. Pyrolysis melt incineration treatment system for radioactive nuclear waste fueled by hydrogen gas, characterized in that the coating is coated with a silicon carbide, lead-containing paint. 제 1항에 있어서, 고온플라즈마 및 저온플라즈마반응로 관로를 연통해 수소가스를 자동주입, 이 전기기체의 수소결합이온반응으로 잔류물질인 방사능 핵종가스, 유해물질을 최종 제거처리 할 수 있도록 장치되는 것을 특징으로 하는 수소가스를 연료로 한 방사능 핵폐기물 열분해 용융 소각처리시스템.According to claim 1, wherein the high-temperature plasma and low-temperature plasma reactor through the pipeline to the hydrogen gas is automatically injected, the hydrogen-bonded ion reaction of the electric gas is a device for the final removal treatment of the radioactive nuclide gas, harmful substances as a residual material A radioactive nuclear waste pyrolysis melt incineration treatment system using hydrogen gas as a fuel. 소각로 열분해에서 발생되는 합성가스 폐열에 함유된 수소+CO를 바로 연료로 사용할 수 있도록 멀티스택 용융탄산염형 연료전지를 장치하는 특징으로 하는 수소가스를 연료로 한 방사능 핵폐기물 열분해 용융 소각처리시스템.A radioactive nuclear waste pyrolysis melt incineration treatment system using hydrogen gas as a multi-stacked molten carbonate type fuel cell so that hydrogen + CO contained in syngas waste heat generated from incinerator pyrolysis can be used as fuel.
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