KR20040096884A

KR20040096884A - 입출구 베드 수가 상이한 축열식 소각로

Info

Publication number: KR20040096884A
Application number: KR1020040078963A
Authority: KR
Inventors: 오석인; 최하춘
Original assignee: (주)키이엔지니어링
Priority date: 2004-10-05
Filing date: 2004-10-05
Publication date: 2004-11-17

Abstract

본 발명은 각종 산업체에서 발생되는 유해가스를 처리하는 축열식 소각로에 있어서, 기존 축열식 소각로는 유해가스를 유입하여 예열하는 축열세라믹층(BED)과 소각된 처리가스를 배출하여 냉각하는 축열세라믹층(BED) 갯수가 동일하며, 또 다른 1개의 축열세라믹층(BED)은 청정공기를 사용하여 퍼지 시키도록 구성되었으나,

본 발명은 유해가스를 유입하여 예열하는 축열세라믹층 보다 소각된 처리가스를 배출하여 냉각하는 축열세라믹층 갯수를 많게하여 분산 배출하며, 또 다른 1개의 축열세라믹층은 청정공기를 사용하여 퍼지 시킴으로써 축열재량과 소각공간을 줄이며, 또한 밸브 절환 시 축열세라믹층(BED)에 잔존하는 미처리가스를 처리하는 퍼지량을 줄일 수 있는 입출구 베드 수가 상이한 축열식 소각로에 관한 것이다.

Description

입출구 베드 수가 상이한 축열식 소각로{REGENERATIVE THERMAL OXIDIZER WITH DIFFERENT NUMBER OF IN/OUT BED}

본 발명은 각종 산업체에서 발생되는 유해가스를 소각하는 입출구 베드 수가상이한 축열식 소각로에 관한 것으로, 특히 유해가스는 1개의 축열세라믹층(BED)으로 유입되고 소각된 처리가스는 적게는 2개에서 많게는 4개의 축열세라믹층(BED)을 통해 배출됨으로써 기존 축열식 소각로에 비해 축열재량과 소각공간을 줄이며, 또한 밸브 절환 시 축열세라믹층(BED)에 잔존하는 미처리가스를 처리하는 퍼지량을 줄일 수 있는 입출구 베드수가 상이한 축열식 소각로에 관한 것이다.

일반적으로 유해가스를 축열식으로 처리하는 소각로는 화학공업, 도료공업, 제지공업, 전자공업, 세라믹공업 등 각종 산업체에서 원하는 정화정도에 따라 2상형 또는 3상형 축열식 소각로가 일반화 되어 사용되고 있다.

기존 축열식 소각로의 대표적인 소각로인 3상형 축열식 소각로는 도5에 도시된 바와 같이, 종래에는 밸브(504, 505, 509, 511)가 폐쇄된 상태에서 유입가스가 개방된 밸브(503)를 통하여 제1상의 축열세라믹층(513)으로 부터 보조 열공급장치(517)가 있는 소각공간(516)내로 유입된다. 유입가스는 제1상 축열세라믹층(513)에서 예열되어 소각공간에서 소각된 후 제2상 축열세라믹층(514)을 통하여 냉각된 후 개방된 밸브(510)를 지나 배출관(512)으로 유도된다. 청정공기밸브(506, 507)는 먼저 폐쇄하고 청정공기밸브(508)는 개방하여 청정공기를 제3상 축열세라믹층(515)에 유입시키고 미처리가스를 청정공기로 치환하여, 그곳에 체류하던 미처리가스는 소각공간에서 연소 시키고 제2상 축열세라믹층을 지나 유도되게 한다. 상기 공정 동안에 제2상 축열세라믹층(514)은 강하게 가열되고 배출되는 처리가스는 냉각된다.

예정된 절환 기간 후 밸브(503, 505, 509, 510)를 폐쇄하고 밸브(504, 511)를 개방한다. 유입가스는 밸브(504)를 지나 가열된 제2상 축열세라믹층(514)에 유도되어 예열된 뒤 보조 열공급장치(217)를 가진 소각공간(516)내에서 연소된다. 연소된 처리가스는 제3상 축열세라믹층(515)을 지나 밸브(511)를 통해 배출관에 도달한다. 이렇게 하여 제3상 축열세라믹층은 가열되고 제2상 축열세라믹층과 가스는 냉각된다. 이 단계에서 밸브(506)를 개방하여 제1상 축열세라믹층(513)에 체류하던 미처리가스는 청정공기로 치환되고, 제1상 축열세라믹층(513)에 체류하는 미처리가스는 소각공간(516)에서 재연소시켜 배출된다.

추가의 절환 기간 후 밸브(503, 504, 510, 511)를 폐쇄하고 밸브(505, 509)를 개방하면 유해가스는 밸브(505)를 지나 제3상 축열세라믹층(515)에서 가열되고 소각공간(516)에서 소각된 후 앞서 청정공기로 치환된 제1상 축열세라믹층(513)에서 냉각되고 밸브(509)를 통해 배출관(512)에 이르고, 제2상 축열세라믹층(514)은 밸브(507)를 통해 청정공기로 치환되며, 다시 추가의 절환기간 후 상술한 작동은 순환된다.

상기 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 축열식 소각로의 기본 공정원리는 배출가스와 축열세라믹층의 직접 접촉에 의한 열 교환 방식으로 유입가스는 일반적으로 상온에서 축열식 소각로에 유입되고 로내온도는 800℃ 정도로 유지된다. 유입가스가 로내온도 800℃ 까지 승온되는 과정에서 상온의 유입가스가 축열된 세라믹층을 통과하면서 예열되며 이 과정에서 유입가스 중에 유기물이 연소되면 축열세라믹층 자체의 온도를 재 예열하기 때문에 유입가스의 예열과정의 열교환율이 높다. 하지만 소각된 고온의 가스가 배출되는 과정의 세라믹층은 이미 고온 상태로 있어고온의 가스와의 온도차가 예열공정 보다 적어 동일한 풍량이지만 회수되는 열량이 예열시 세라믹층의 전달한 열량 보다 적게 축열됨으로 열교환 효율이 예열과정(세라믹 방열공정)보다는 냉각과정(세라믹 축열공정)에서 3 ~ 5%정도 낮아 폐열회수율을 높이는데 어려움이 있었다.

또한, 소각공간에서 소각된 처리가스는 1개의 축열세라믹층을 통해 냉각되며, 유입가스의 예열에 사용되었던 1개의 축열세라믹층은 미처리가스를 함유하고 있어 처리가스/외부공기로 퍼지 시킨다. 이때 퍼지량이 많이 필요하게 되어 소각효율이 떨어지게 되며 큰 용적의 소각공간을 필요로 하는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 축열식 소각로로 유해가스가 유입되는 축열세라믹층(BED)보다 처리가스가 배출되는 축열세라믹층(BED)의 비를 높이는 것으로서 유해가스를 1개의 축열세라믹층(BED_으로 유입하고, 소각된 처리가스를 적게는 2개에서 많게는 4개의 축열세라믹층(BED)을 통해 분산시켜 배출하며, 또 1개의 축열세라믹층은 처리가스/외부공기를 사용하여 퍼지 시킴으로써 축열재량과 소각공간을 줄이며, 또한 밸브 절환 시 축열세라믹층에 잔존하는 미처리가스를 처리하는 퍼지량을 줄일 수 있는 입출구 베드 수가 상이한 축열식 소각로를 제공하는 것이다.

도1은 본 발명에 따른 입출구 베드 수가 상이한 축열식 소각로의 개략적인 구성도

도2는 본 발명에 따른 다른 입출구 베드 수가 상이한 축열식 소각로의 개략적인 구성도

도3은 본 발명에 따른 5상형 입출구 베드 수가 상이한 축열식 소각로의 개략적인 구성도

도4는 본 발명에 따른 6상형 입출구 베드 수가 상이한 축열식 소각로의 개략적인 구성도

도5는 종래의 3상형 축열식 소각로의 개략적인 구성도

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 입출구 베드 수가 상이한 축열식 소각로인 4상형 축열식 소각로를 상세히 설명한다.

제1도에 도시된 바와 같이 본 발명은 유해가스 유입을 위한 제 1송풍기(101), 퍼지가스 유입을 위한 제 2송풍기(102), 유해가스 유입 차단밸브(103,104,105,106)와 4개의 축열세라믹층(117,118,119,120), 소각공간(121),보조 열공급장치(122), 처리가스 배출 차단밸브(111,112,113,114)와 배출관(115), 순환가스 차단밸브(107,108,109, 110)와 제 2송풍기(102) 전단 유입부에 연결된 처리가스 순환관(116)으로 구성되어 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 작동을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 먼저 밸브(103,112,113,110)를 개방하고, 밸브(104,105,106,107,108, 109,111,114)를 폐쇄하여 유입가스가 개방된 밸브(103)를 통하여 제1상 축열세라믹층(117)내로 유입되어 가열되고, 상기 축열세라믹층(117)으로부터 보조 열 공급장치(122)가 있는 소각공간(121)에서 완전 소각된다. 상기 소각된 처리가스는 제2상(118)과 제3상 축열세라믹층(119)에서 냉각되어 개방된 밸브(112, 113)를 지나 배출관(115)을 통해 대기로 배출된다. 개방된 순환가스 차단밸브(110)를 통하여 유입된 순환가스를 제4상 축열세라믹층에 유입시키고 미처리가스는 순환가스로 치환하여, 그곳에 체류하던 미처리가스는 소각공간에서 연소시키고 제2상과 제3상 축열세라믹층을 지나 유도되게 한다. 이 과정에서 제1상 축열세라믹층(112)은 냉각되고 제2상과 제3상 축열세라믹층(114)은 가열되며, 배출되는 처리가스는 냉각된다.

예정된 절환 기간 후 유입가스의 흐름 방향을 제2상 축열세라믹층(118)으로전환하기 위하여, 밸브(103,112,110)를 폐쇄하고 밸브(104,114,107)를 개방한다. 유입가스는 밸브(104)를 지나 가열된 제2상 축열세라믹층(118)에 유되되어 예열된 뒤 보조 열공급장치(122)를 가진 소각공간(121)내에서 연소된다. 연소된 처리가스는 제3상, 제4상 축열 세라믹층(119, 120)을 지나 밸브(113,114)를 통해 배출관에 도달한다. 이렇게 하여 제3상 축열세라믹층(119)과 제4상 축열 세라믹층(120)은 가열되고, 제2상 축열세라믹층(118)과 배출되는 처리가스는 냉각된다. 이 단계에서 제1상 축열세라믹층(117)에 체류하는 미처리가스는 개방된 밸브(107)통하여 유입된 순환가스로 치환되고, 제1상 축열세라믹층(117)에 체류하던 미처리가스는 소각공간(121)에서 연소시켜 배출된다.

추가의 절환 기간 후 밸브(104,107,113)를 폐쇄하고 밸브(105,108,111)를 개방하면 유해가스는 밸브(105)를 지나 제3상 축열 세라믹층(119)에서 가열되고 소각공간에서 소각된 후 제1상 축열 세라믹층과 제4상 축열세라믹층에서 냉각되고 밸브(111,114)를 통해 배출관(115)에 이르고, 제2상 축열세라믹층(118)은 밸브(108)를 통해 순환가스로 치환된다.

다시 추가의 절환 기간 후 밸브(105,108,114)를 폐쇄하고 밸브(106,109, 112)를 개방하면 유해가스는 밸브(106)를 지나 제4상 축열세라믹층(120)에서 가열되고 소각공간에서 소각된 후 제1상 축열세라믹층(117)과 제2상 축열세라믹층(118)에서 냉각되고 밸브(111,112)를 통해 배출관(115)에 이르고, 제3상 축열세라믹층(119)은 밸브(109)를 통해 순환가스로 치환된다. 또 다시 추가의 절환 기간 후 상술한 작동은 순환된다.

도2는 본 발명에 따른 입출구 베드 수가 상이한 축열식 소각로인 4상형 축열식 소각로의 또 다른 실시예로서, 축열세라믹층에 체류하는 미처리가스를 처리함에 있어서 도1에서는 소각된 처리가스를 순환시켜 처리하지만, 외부공기를 제2 송풍기(202)를 통해 유입시켜 미처리가스를 처리하는 것이며, 유해가스 유입을 위한 제 1송풍기(201), 퍼지가스 유입을 위한 제 2송풍기(202), 유해가스 유입 차단밸브(203,204,205,206)와 4개의 축열세라믹층(216,217,218,219), 소각공간(120),보조 열공급장치(121), 처리가스 배출 차단밸브(211,212,213,214)와 배출관(215), 퍼지가스 차단밸브(207,208,209, 210)로 구성되어 있다. 그 외 공정은 도1에 설명된 작동순서와 동일하다.

도3은 본 발명에 따른 입출구 베드 수가 상이한 축열식 소각로인 5상형 축열식 소각로로서, 유해가스 유입을 위한 제 1송풍기(301), 퍼지가스 유입을 위한 제 2송풍기(302), 유해가스 유입 차단밸브(303,304,305,306,307)와 5개의 축열세라믹층(320,321,322,323,324), 소각공간(325),보조 열공급장치(326), 처리가스 배출 차단밸브(313,314,315,316,317)와 배출관(318), 순환가스 차단밸브(308,309,310,311,312)와 제 2송풍기(302) 전단 유입부에 연결된 처리가스 순환관(319)으로 구성되어 있다.

도5는 본 발명에 따른 입출구 베드 수가 상이한 축열식 소각로인 6상형 축열식 소각로로서, 유해가스 유입을 위한 제 1송풍기(401), 퍼지가스 유입을 위한 제 2송풍기(402), 유해가스 유입 차단밸브(403,404,405,406,407,408)와 6개의 축열세라믹층(423,424,425,426,427,428), 소각공간(429),보조 열공급장치(430), 처리가스배출 차단밸브(415,416,417,418,419,420)와 배출관(421), 순환가스 차단밸브(409,410,411,412,413,414)와 제 2송풍기(402) 전단 유입부에 연결된 처리가스 순환관(422)으로 구성되어 있다.

또한, 상기 밸브절환 시 축열세라믹층을 통해 배출되는 쪽의 밸브를 폐쇄하고 유해가스를 유입 하는 쪽의 밸브를 동시에 개방하여 유로를 변경함에 있어서, 구조적으로 밸브 개방과 폐쇄가 동시에 일어나는 순간 배출관을 통해 처리되지 않는 미처리 가스가 대기로 방출된다. 이를 방지하기 위해 축열세라믹층을 통해 배출되는 쪽의 밸브 폐쇄를 유해가스 유입쪽의 밸브 개방보다 먼저 폐쇄한 상태에서 유해가스를 유입함으로써 상기와 같은 문제점이 일어나는 것을 방지한다.

본 발명에 따른 입출구 베드 수가 상이한 축열식 소각로는 유해가스가 1개의 축열 세라믹층으로 유입되어 적게는 2개에서 많게는 4개의 축열 세라믹층으로 배출되면서 소각부의 고온가스가 축열세라믹층의 축열재에 체류하는 시간이 길기 때문에 유해가스 유입부와 유출가스 배출부의 축열세라믹층이 1:1로 대칭인 기존 소각로 보다 열회수율이 높다. 따라서 동일한 축열효율(93 ~ 94%)을 기준으로 기존의 축열 소각로보다 본 발명에 따른 입출구 베드 수가 상이한 축열식 소각로는 축열재 세라믹량이 약 30% 절감 효과가 있고, 세라믹충진량 감소로 퍼지량이 줄어들기 때문에 밸브 절환주기를 짧게 할 수 있어 축열효율이 높아지는 장점이 있다.

또한 기존 소각로 보다 소각공간 활용율을 13% 정도 높일 수 있어 소각공간을 줄임으로써 소각로 크기를 적게할 수 있기 때문에 장치제작비를 절감할 수 있는 유용한 발명이다.

Claims

각종 산업체에서 발생되는 유해가스를 처리하는 축열식 소각로에 있어서, 유해가스가 유입되는 1개의 축열세라믹층과 소각된 처리가스가 배출되는 축열세라믹층이 2개 와 미처리가스가 퍼지되는 축열세라믹층으로 구성된 것을 특징으로 하는 입출구 베드 수가 상이한 축열식 소각로
청구항 1에 있어서,

소각된 처리가스가 배출되는 축열세라믹층이 3개로 구성된 것을 특징으로 하는 입출구 베드 수가 상이한 축열식 소각로
청구항 1에 있어서,

소각된 처리가스가 배출되는 축열세라믹층이 4개로 구성된 것을 특징으로 하는 입출구 베드 수가 상이한 축열식 소각로
유해가스를 입출구 베드 수가 상이한 축열식 소각로에서 소각하는 방법에 있어서,

각종 산업체에서 발생되는 유해가스가 1개의 축열 세라믹층으로 유입되어 처리되고, 처리된 가스는 적게는 2개에서 많게는 4개의 축열 세라믹층을 통해 분산 배출되며, 미처리 가스를 함유하고 있는 1개의 축열 세라믹층은 처리된 가스 또는 외부공기를 유입시켜 퍼지하여 소각처리 하고, 일정시간 경과 후 밸브 절환하여 축열된 2~4개의 축열 세라믹층 중 1개의 축열 세라믹층으로 유해가스를 유입하고, 2~4개의 축열 세라믹층 중 다른 축열 세라믹층은 그대로 처리가스를 배출하고, 퍼즈된 축열 세라믹층을 통해 처리가스를 배출하며, 유해가스를 유입시킨 축열 세라믹층은 미처리 가스를 함유하고 있으므로 퍼지하여 소각처리하고, 일정시간 경과 후 밸브 절환하여 절환 시 4상형 축열식 소각로는 2회, 5상형 축열식 소각로는 3회, 6상형 축열식 소각로는 4회 연속 처리가스를 배출한 축열세라믹층으로 유해가스를 유입하고, 다른 세라믹층은 그대로 처리가스를 배출하며, 퍼지된 축열 세라믹층을 통해 처리가스를 배출하고, 유해가스를 유입시킨 축열 세라믹층을 퍼지 시키는 것으로, 상기와 같은 동작을 반복함으로써 순환되는 방법으로 유해가스를 처리하는 것을 특징으로 하는 입출구 베드 수가 상이한 축열식 소각로
청구항 4에 있어서,

밸브절환 후 유해가스 유입 시 축열세라믹층을 통해 배출되는 쪽의 밸브를 폐쇄하고 유해가스를 유입 하는 쪽의 밸브를 개방하여 유로를 변경하는데 축열세라믹층을 통해 배출되는 쪽의 밸브 폐쇄를 유해가스 유입쪽의 밸브 개방보다 먼저 폐쇄한 상태에서 유해가스를 유입시키는 방법으로 유해가스를 처리하는 것을 특징으로 하는 입출구 베드 수가 상이한 축열식 소각로