KR20050002204A - 가스화 용융로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스화 용융로에 관한 것으로서, 고형 폐기물 공급장치에 의해 폐기물 이동덕트를 거쳐 입구부를 통해 내측으로 투입된 고형 폐기물을 처리하는 가스화 용융로에 있어서, 폐기물 이동덕트로부터 입구부로 고형 폐기물의 이동 통로를 제공하도록 입구부로부터 연장됨과 아울러 입구부측으로 갈수록 내경이 확장되는 일정 공간을 형성하며, 고온의 내부벽으로부터 전달되는 복사열에 의해 입구부로 투입되는 고형 폐기물을 열분해시키는 열분해부가 형성되는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명은, 가스화 용융로의 고온의 내부벽으로부터 직접 전달되는 복사열에 의해 가스화 용융로의 입구부로 투입되는 고형 폐기물을 열분해시킴으로써 가스화 용융로로 투입되기 전에 고형 폐기물을 열분해시키기 위한 별도의 장치를 설치할 필요가 없게 되어 설비가 간단할 뿐만 아니라 설비의 제작 및 유지에 소요되는 비용을 저감시키고, 운전이 간편하여 별도의 제어 설비가 필요하지 않으며, 설비가 막히거나 새는 등의 문제가 발생할 우려가 없어 안정성이 뛰어난 효과를 가지고 있다.

Description

가스화 용융로{WASTE GASIFICATION FURNACE}

본 발명은 가스화 용융로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스화 용융로의 고온의 내부벽으로부터 직접 전달되는 복사열에 의해 가스화 용융로의 입구부로 투입되는 고형 폐기물을 열분해시킴으로써 가스화 용융로로 투입되기 전에 고형 폐기물을 열분해시키기 위한 별도의 장치를 설치할 필요가 없는 가스화 용융로에 관한 것이다.

산업의 발달과 더불어 각종 산업현장에서는 다양한 종류의 폐기물이 발생되고 있다. 이러한 폐기물을 처리하기 위하여 일정 장소에 매립하는 경우 환경오염을 유발시킴으로써 사회문제를 야기시킨다.

폐기물을 처리하는 다른 방법으로 소각하는 방법을 들 수 있는데, 폐기물을 소각에 의해 처리하는 경우 다이옥신의 배출과 중금속이 함유된 재의 발생 등으로 인해 2차 공해물질을 배출시키게 된다.

이러한 폐기물의 처리방식들에 대한 문제점으로 인해 폐기물을 가스화시킴으로써 처리하는 폐기물의 가스화가 매립이나 소각방식의 대안으로 사용되고 있다.

폐기물의 가스화는 폐기물을 무산소 분위기에서 열분해하여 미연탄소분과 탄화가스를 얻어 열원으로 사용하고, 남은 재를 용융처리하여 슬래그(slag) 형태로 처리하는 방식이며, 폐기물의 가스화를 위해 가스화 용융로가 사용된다.

가스화 용융로는 다양한 물리 화학적인 성상 변화를 갖는 고형 폐기물에 대해 가스화 용융로 내에서 운전 안정성을 확보하기 위한 방안으로 고형 폐기물이 내부로 투입되기 전에 고형 폐기물을 열분해시켜 열분해 가스와 탄화물로 변환시킨후 상대적으로 일정한 성상을 가지는 탄화물만을 용융로로 투입시키는 것을 목적으로 하는 열분해 장치가 설치된다.

열분해 장치는 고온의 연소가스 또는 증기에 의한 간접 접촉에 의해 공급되는 고형 폐기물을 무산소 분위기에서 열분해시키는 방법을 적용한 것으로서 가스화 용융로와는 별도로 설치된다.

종래의 가스화 용융로에 별도로 설치되어 고형 폐기물을 열분해시켜서 가스화 용융로가 일정한 성상을 가지는 탄화물만을 열분해시키도록 하는 열분해 장치를 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 일실시예에 따른 가스화 용융로에 설치되는 열분해 장치를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 A-A'선에 따른 단면도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 일실시예에 따른 열분해 장치(10)는 고형 폐기물(a)이 투입되는 투입구(11)와, 투입구(11)를 통해 투입된 고형 폐기물(a)을 모터(motor; 12a)의 구동력에 의해 일정 방향으로 공급하는 피이더(feeder; 12)와, 피이더(12)를 통해 공급되는 고형 폐기물(a)을 회전시켜서 열분해를 촉진시키는 드럼(drum; 13)과, 드럼(13) 내측에 일정 간격으로 설치되어 고온의 공기 또는 증기의 이동 경로를 제공하는 복수의 핫에어튜브(hot air tube; 14)와, 드럼(13)의 끝단에 설치되어 드럼(13)으로부터 배출되는 일정 성상의 탄화물을 가스화 용융로(미도시)로 이동시키는 배출구(15)를 포함한다.

이와 같은 종래의 일실시예에 따른 열분해 장치(10)는 투입구(11)를 통해 투입되어 피이더(12)를 통해 공급되는 고형 폐기물(a)이 회전하는 드럼(13) 내부에서고온의 공기 또는 증기가 공급되는 핫에어튜브(14)에 간접 접촉됨으로써 고형 폐기물(a)의 부분적 탄화와 동시에 열분해 가스가 발생된다.

도 3은 종래의 다른 실시예에 따른 가스화 용융로에 별도로 설치되는 열분해 장치를 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 B-B'선에 따른 단면도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 다른 실시예에 따른 열분해 장치(20)는 고형 폐기물(a)의 이동 경로를 제공하는 터널(21)과, 터널(21)의 외측면에 설치되어 고온의 연소가스가 공급되어 통과하는 경로를 제공하는 가스공급통로(22)를 포함한다.

이와 같은 종래의 다른 실시예에 따른 열분해 장치(20)는 터널식 열분해 방식으로서, 터널(21)의 벽면이 가스공급통로(22)를 통과하는 고온의 연소가스에 의해 가열되어 터널(21) 내부에서 이동하는 고형 폐기물(a)과 접촉하여 고형 폐기물(a)이 벽면에 의해 전달되는 열에 의해 간접 가열되어 일부가 열분해되도록 한다.

그러나, 이와 같은 종래의 가스화 용융로에 설치되는 열분해 장치들(10,20)은 가스화 용융로와는 별도의 장치를 이루며, 고형 폐기물(a)의 열분해를 위한 열원으로서 고온의 공기나 증기 또는 연소가스를 사용하기 때문에 별도의 열원 공급장치들이 필요할 뿐만 아니라 복잡한 구조를 가지고 있다.

또한, 이러한 열분해 장치들(10,20)은 고온의 공기나 증기 또는 연소가스를 공급하기 위한 장치가 구비됨으로써 이를 제어하기 위한 제어 설비가 추가로 필요하게 되기 때문에 설비 제작 및 유지 비용이 상승할 뿐만 아니라 고온의 공기나 증기 또는 연소가스의 흐름이 막히거나 누출 또는 폭발 등 여러 가지 기계적인 문제점이 발생할 수 있고, 설비 운전시 제어해야 하는 변수가 많아 운전이 복잡해지며, 경우에 따라서는 제어가 원활히 되지 않을 경우 설비 운전의 안전성에 문제를 초래하는 원인이 될 수 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 가스화 용융로의 고온의 내부벽으로부터 직접 전달되는 복사열에 의해 가스화 용융로의 입구부로 투입되는 고형 폐기물을 열분해시킴으로써 가스화 용융로로 투입되기 전에 고형 폐기물을 열분해시키기 위한 별도의 장치를 설치할 필요가 없게 되어 설비가 간단할 뿐만 아니라 설비의 제작 및 유지에 소요되는 비용을 저감시키고, 운전이 간편하여 별도의 제어 설비가 필요하지 않으며, 설비가 막히거나 새는 등의 문제가 발생할 우려가 없어 안정성이 뛰어난 가스화 용융로를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은, 고형 폐기물 공급장치에 의해 폐기물 이동덕트를 거쳐 입구부를 통해 내측으로 투입된 고형 폐기물을 처리하는 가스화 용융로에 있어서, 폐기물 이동덕트로부터 입구부로 고형 폐기물의 이동 통로를 제공하도록 입구부로부터 연장되는 일정 공간을 형성하며, 고온의 내부벽으로부터 전달되는 복사열에 의해 입구부로 투입되는 고형 폐기물을 열분해시키는 열분해부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 일실시예에 따른 가스화 용융로에 설치되는 열분해 장치를 도시한 도면이고,

도 2는 도 1의 A-A'선에 따른 단면도이고,

도 3은 종래의 다른 실시예에 따른 가스화 용융로에 설치되는 열분해 장치를 도시한 단면도이고,

도 4는 도 3의 B-B'선에 따른 단면도이고,

도 5는 본 발명에 따른 가스화 용융로를 도시한 도면이고,

도 6은 본 발명에 따른 가스화 용융로의 열분해부를 도시한 단면도이고,

도 7은 본 발명에 따른 가스화 용융로의 열분해부의 작용을 도시한 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 가스화 용융로 110 : 입구부

120 : 열분해부 121 : 내화재

130 : 내부벽

이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명에 따른 가스화 용융로를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 가스화 용융로의 열분해부를 도시한 단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 가스화 용융로의 열분해부의 작용을 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가스화 용융로(100)는 고형 폐기물 공급장치(200)에 의해 폐기물 이동덕트(300)로부터 공급되는 고형 폐기물(a)이 입구부(110)를 통과하여 내측으로 투입되도록 이동 통로를 제공함과 아울러 입구부(110)로부터 연장되는 열분해부(120)가 형성된다.

가스화 용융로(100)는 일측에 고형 폐기물(a)의 투입을 위한 입구부(110)가 형성되고, 입구부(110)에 열분해부(120)가 형성되며, 내측에 내부벽(130)을 이루는 내화재가 구비되고, 열분해부(120)측에 고형 폐기물 공급장치(200)와 폐기물 이동덕트(300)가 설치된다.

고형 폐기물 공급장치(200)는 공급구(210)를 통해 공급된 고형 폐기물(a)을 폐기물 이동덕트(300)에 공급한다.

폐기물 이동덕트(300)는 고형 폐기물 공급장치(200)에 의해 공급되는 고형 폐기물(a)이 가스화 용융로(100)의 열분해부(120)로 이동하도록 통로를 제공한다.

가스화 용융로(100)의 열분해부(120)는 폐기물 이동덕트(300)와 입구부(110) 사이에 위치함과 아울러 입구부(110)측으로 갈수록 내경이 확장되는 일정 공간으로서 폐기물 이동덕트(300)로부터 입구부(110)로 고형 폐기물(a)의 이동 통로를 제공하며, 입구부(110)로부터 연장되도록 가스화 용융로(100)와 일체로 형성되며, 내측면에 내화재(121)로 라이닝(lining)된다.

열분해부(120)는 고형 폐기물 공급장치(200)에 의해 통과하는 고형 폐기물(a)을 가스화 용융로(100)의 내부벽(130)을 이루는 내화재로부터 전달되는 복사열에 의해 열분해시켜서 가스화 용융로(100)의 입구부(110)에 일정한 성상의 탄화물(b)을 투입시킨다.

열분해부(120)는 상측(122)이 가스화 용융로(100)의 입구부(110)로부터 하방으로 일정한 경사각도(α)로 경사지게 형성되어 있어 가스화 용융로(100)의 내부벽(130)으로부터 복사열의 전달을 촉진시킨다.

열분해부(120)는 경사각도(α)가 1°∼ 5°이며, 입구부(110)에 접하는 측의 높이(H₁)가 폐기물 이동덕트(300)에 의해 고형 폐기물(a)이 유입되는 측의 높이(H₂)에 비해 2배 ∼ 3배정도 됨으로써 가스화 용융로(100)의 내부벽(130) 또는 내부로부터 복사열의 직접적인 전달을 통해 통과하는 고형 폐기물(a)의 열분해를 촉진시킨다. 한편, 열분해부(120)가 원형관인 경우 높이(H₁,H₂)는 양단의 각각의 직경을 의미한다.

이와 같은 구조로 이루어진 가스화 용융로(100)의 작용은 다음과 같이 이루어진다.

고형 폐기물 공급장치(200)가 폐기물 투입구(210)를 통해 고형 폐기물(a)을 공급받아 폐기물 이동 덕트(300)로 공급하면 폐기물 이동덕트(300)는 고형폐기물(a)을 열분해부(120)로 이동시킨다.

열분해부(120)로 이동한 고형 폐기물(a)은 30분에서 40분 정도에 걸쳐 통과하면서 가스화 용융로(100)의 내부벽(130)으로 공급되는 복사열에 의해 열분해 가스와 일정 성상의 탄화물(b)로 열분해되며, 열분해된 일정 성상의 탄화물(b)이 입구부(110)를 통해 가스화 용융로(100)의 내측으로 공급되도록 한다.

한편, 열분해부(120)는 상측(122)이 가스화 용융로(100)의 입구부(110)로부터 하방으로 일정한 경사각도(α)로 경사짐으로써 가스화 용융로(100)의 고온의 내부벽(130)으로부터 복사열의 전달을 촉진시킨다.

또한, 열분해부(120)는 경사각도(α)가 1°∼ 5°이며, 가스화 용융로(100)의 입구부(110)측에 접하는 측의 높이(H₁)가 폐기물 이동덕트(300)에 의해 고형 폐기물(a)이 유입되는 측의 높이(H₂)의 2배 ∼ 3배임으로써 가스화 용융로(100)의 내부벽(130)으로부터 열분해부(120)로 복사열이 직접적으로 전달되도록 하여 열분해부(120)에 의한 고형 폐기물(a)의 열분해를 촉진한다.

가스화 용융로(100)는 열분해부(120)를 통과한 일정 성상의 탄화물(b)을 입구부(110)를 통해 공급받고, 입구부(110)로 투입된 탄화물(b)을 열분해하여 미연탄소분과 탄화가스를 얻어 열원으로 사용함으로써 상부온도가 1200℃ 이상을 유지함과 동시에 하부온도가 1400℃ 이상을 유지하며, 고열이 내화재로 이루어진 내부벽(130)을 통해 열분해부(120), 특히 내화재(121)로 복사열을 전달하여 열분해부(120)가 고형 폐기물(a)을 열분해시키도록 한다.

따라서, 가스화 용융로(100)는 열분해부(120)에 의해 다양한 물리 화학적인 성상 변화를 갖는 고형 폐기물(a)에 대해 상대적으로 일정한 성상을 가지는 탄화물(b)을 공급받음으로써 운전 안정성이 확보된다.

가스화 용융로(100)는 열분해부(120)로부터 공급되는 탄화물(b)을 용융처리하여 슬래그(slag) 형태로 처리하여 냉각 등의 후속공정을 위해 배출시킨다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따르면 가스화 용융로(100)의 고온의 내부벽(130)으로부터 직접 전달되는 복사열에 의해 가스화 용융로(100)의입구부(110)로 투입되는 고형 폐기물(a)을 사전에 열분해시키는 별도의 장치를 필요로 하지 않아 설비가 간단할 뿐만 아니라 설비의 제작 및 유지에 소요되는 비용을 저감시키고, 운전이 간편하여 별도의 제어 설비가 필요하지 않으며, 설비가 막히거나 새는 등의 문제가 발생할 우려가 없어 안정성이 뛰어나다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 가스화 용융로는 가스화 용융로의 고온의 내부벽으로부터 직접 전달되는 복사열에 의해 가스화 용융로의 입구부로 투입되는 고형 폐기물을 열분해시킴으로써 가스화 용융로로 투입되기 전에 고형 폐기물을 열분해시키기 위한 별도의 장치를 설치할 필요가 없게 되어 설비가 간단할 뿐만 아니라 설비의 제작 및 유지에 소요되는 비용을 저감시키고, 운전이 간편하여 별도의 제어 설비가 필요하지 않으며, 설비가 막히거나 새는 등의 문제가 발생할 우려가 없어 안정성이 뛰어난 효과를 가지고 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 가스화 용융로를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (3)

1. 고형 폐기물 공급장치에 의해 폐기물 이동덕트를 거쳐 입구부를 통해 내측으로 투입된 고형 폐기물을 처리하는 가스화 용융로에 있어서,

   상기 폐기물 이동덕트로부터 상기 입구부로 고형 폐기물의 이동 통로를 제공하도록 상기 입구부로부터 연장됨과 아울러 상기 입구부측으로 갈수록 내경이 확장되는 일정 공간을 형성하며, 고온의 내부벽으로부터 전달되는 복사열에 의해 상기 입구부로 투입되는 고형 폐기물을 열분해시키는 열분해부가 형성되는 것을 특징으로 하는 가스화 용융로.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 열분해부는,

   상기 내부벽으로부터 복사열의 전달을 촉진시키기 위하여 상측이 상기 입구부로부터 하방으로 일정한 경사각도로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 가스화 용융로.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 열분해부는,

   상기 경사각도가 1°∼ 5°이며, 상기 입구부에 접하는 측의 높이가 상기 폐기물 이동덕트에 의해 고형 폐기물이 유입되는 측의 높이의 2배 ∼ 3배인 것을 특징으로 하는 가스화 용융로.