KR20060017963A

KR20060017963A - 폐기물 소각장치의 제2가스 환류시스템

Info

Publication number: KR20060017963A
Application number: KR1020040066257A
Authority: KR
Inventors: 정영섭; 김진두; 전호경; 박순남
Original assignee: 동일제지 주식회사
Priority date: 2004-08-23
Filing date: 2004-08-23
Publication date: 2006-02-28

Abstract

본 발명은 폐기물 소각장치의 제2가스 환류시스템에 관한 것으로서, 소각로에서 폐기물이 연소하는 데 필요한 공기를 배기가스로 가열하고, 다시 상기 소각로에 환류(還流)시킴으로써, 폐기물처리용량과 연료대비 회수열량을 증가시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 폐기물 소각장치의 제2가스 환류시스템은, 소각로에 장입한 폐기물(A)을 상기 소각로의 하단부에서 공급하는 1차공기로 연소하는 1차연소공정과; 상기 1차연소공정을 거친 폐기물(A)에 상기 소각로의 상단부 및 측면부에서 2차공기를 공급하여 가스중에 미연소분을 2차연소함으로써 발열량을 증가시키는 2차연소공정과; 상기 소각로에서 폐열회수보일러로 공급되는 연소가스로부터 폐열(廢熱)을 회수하면서 스팀을 발생시키는 폐열회수공정과; 상기 폐열회수공정을 거쳐 낮아진 온도의 연소가스가 열교환기를 통해 1차공기를 가열하고, 가열된 1차공기를 상기 소각로에 공급하는 폐열재활용공정과; 상기 열교환기를 통과한 연소가스의 일부를 상기 소각로에 2차공기로 공급하는 환류공정과; 상기 열교환기를 통과한 연소가스의 일부를 송풍기로 공급하여 대기중으로 배출시키는 배기공정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

소각로, 폐기물, 폐열(廢熱), 보일러(Boiler), 환류(還流), 배기용송풍기

Description

폐기물 소각장치의 제2가스 환류시스템{THE SECOND GAS FEEDBACK SYSTEM FOR THE WASTE INCINERATING APPARATUS}

도 1은, 종래의 폐기물 소각장치의 폐열회수시스템을 나타낸 개략도.

도 2는, 본 발명에 의한 폐기물 소각장치의 제2가스 환류시스템을 나타낸 개략도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 ........ 소각로 11,11a ..... 1차공기

12 ......... 2차공기 20 ......... 폐열회수보일러

30 ......... 열교환기 40 ......... 배기용송풍기(ID Fan)

50 ......... 1차송풍기(FD Fan) 51 ......... 2차송풍기(FD Fan)

52 ......... 제1덕트 53 ......... 제2덕트

본 발명은 폐기물 소각장치의 제2가스 환류시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 소각로에서 폐기물이 연소하는 데 필요한 공기를 배기가스로 가열하고, 다시 상기 소각로에 환류(還流)시킴으로써, 폐기물처리용량과 연료대비 회수열량을 증가시키는 폐기물 소각장치의 제2가스 환류시스템에 관한 것이다.

산업현장에서 배출되는 각종 폐기물들을 과거에는 매립방식으로 처리하여 왔으나, 근래에는 매립지선정의 어려움 때문에 점차적으로 소각방식으로 바뀌어 가는 추세에 있다.

폐기물 소각방식은 소각로내에 폐기물을 장입하고 열원 및 공기(산소)를 공급하여 연소시키는 방법이다. 일반적으로 폐기물 소각방식에서는 폐기물의 연소로 발생하는 고온의 연소가스를 폐열회수설비(보일러)를 사용하여 열을 회수하고, 상기 보일러를 통과한 배기가스는 송풍기를 통해 대기중으로 배출하고 있다. 이러한 폐기물의 소각으로 발생한 폐열(廢熱)은 난방 및 온수공급은 물론이고 공장에서 가동되는 일반보일러를 대체하는 설비로 활용되고 있으며, 근래에 와서는 폐열(廢熱)의 새로운 활용방안에 대한 다양한 연구가 계속적으로 진행되고 있다.

일반적인 폐기물 소각장치의 폐열회수시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 소각로(100)에 장입한 폐기물(A)을 상기 소각로(100)의 하단부에서 공급하는 1차공기(110)로 연소하는 연소공정과; 상기 연소공정을 거친 폐기물에 상기 소각로(100)의 상단부 및 측면부에서 2차공기(120)를 공급하여 발열량을 증가시키는 발열량증가공정과; 상기 소각로(100)에서 공급되는 연소가스의 발열량을 이용하여 보일러(200)에서 스팀(210)을 발생시키는 열교환공정과; 상기 보일러(200)를 통과한 연소가스를 배기용송풍기(400)를 이용하여 대기중으로 배출시키는 배기공정;을 포함하고 있다.

상기 소각로(100)는 폐기물(A)의 종류 및 상태에 따라 그 구조가 결정되는데, 폐기물(A)의 연소가능여부, 연소가능한 물질과 불연소물질의 혼합여부 및 수분의 함유정도 등에 따라 소각로(100)의 크기 및 재질이 결정된다.

상기 폐기물(A)로는 폐비닐, 플라스틱, 폐지 등 연소가능한 모든 물질이 이용된다. 이러한 폐기물은 처리과정중에 모래, 돌, 철사 등의 연소불가능한 물질이 섞일 수 있고, 상당량의 수분을 함유하기도 한다.

상기한 폐기물의 연소시, 그 투입량은 소각로내의 온도가 1000℃ 내외를 유지하도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 소각로내의 온도가 1000℃ 이상으로 상승하면 폐기물의 투입량을 줄이고, 온도가 1000℃이하로 내려가면 폐기물의 투입량을 늘리는 것이 좋다. 만약, 수분함유량이 높은 폐기물을 더 투입하게 되면 오히려 소각로내의 온도는 하락하게 된다. 따라서, 소각로내의 온도를 적정하게 유지하기 위해서는 별도의 연료를 더 공급하여야 한다.

또한, 소각로내의 온도는 폐기물의 투입량에 따라 결정되기도 하지만, 상기 소각로내에 공급되는 1차공기와 2차공기로도 조절이 가능하다. 즉, 상기 소각로가 과열되는 경우에 1차공기의 공급량을 줄여 폐기물의 연소속도를 늦추거나, 2차공기의 공급량을 늘려서 냉각시킬 수도 있다. 상기 1차공기 및 2차공기의 공급량이나 유속은 배기용송풍기(ID Fan, 400)가 흡입하는 정도에 따라 달라지기도 한다.

그러나, 종래의 폐열회수시스템에 있어서, 1차공기의 공급양을 줄이거나 2차공기의 양을 늘리게 되면 폐기물의 소각량이 감소하고, 스팀발생량이 감소하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 보일러의 열회수량을 증가시키기 위해 소각량을 증가시키면 배기가스량이 증가하게 된다. 이러한 배기가스량의 증가는 이를 정화하기 위한 배기가스처리시설의 확충과 이를 위한 시설부지의 확보가 선행되어야 하므로 많은 비용이 소요되는 문제점이 있었다.

또한, 겨울철에는 소각로내에 공급하는 1차공기의 온도가 떨어지므로 연료소비가 늘어나는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 소각로에서 고온의 배기가스를 활용하여 연소에 필요한 공기를 가열하고, 그 일부를 다시 소각로에 환류(還流)시킴으로써, 버려지는 고온의 배기가스로부터 열량을 회수하는 것을 목적으로 한다.

또한, 별도의 배기용송풍기와 배기가스 처리시설을 증설하지 않고도 보일러를 통과하는 연소가스량을 증가시켜 스팀생산량을 증대시키는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 폐기물 소각장치의 제2가스 환류시스템은, 소각로에 장입한 폐기물(A)을 상기 소각로의 하단부에서 공급하는 1차공기로 연소하는 1차연소공정과; 상기 1차연소공정을 거친 폐기물(A)에 상기 소각로의 상단부 및 측면부에서 2차공기를 공급하여 가스중에 미연소분을 2차연소함 으로써 발열량을 증가시키는 2차연소공정과; 상기 소각로에서 폐열회수보일러로 공급되는 연소가스로부터 폐열(廢熱)을 회수하면서 스팀을 발생시키는 폐열회수공정과; 상기 폐열회수공정을 거쳐 낮아진 온도의 연소가스가 열교환기를 통해 1차공기를 가열하고, 가열된 1차공기를 상기 소각로에 공급하는 폐열재활용공정과; 상기 열교환기를 통과한 연소가스의 일부를 상기 소각로에 2차공기로 공급하는 환류공정과; 상기 열교환기를 통과한 연소가스의 일부를 송풍기로 공급하여 대기중으로 배출시키는 배기공정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 폐열재활용공정은, 열교환기를 통과한 1차공기가 1차송풍기(FD Fan)를 구비한 제1덕트를 통해 상기 소각로의 하단부로 공급하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 환류공정은, 상기 열교환기와 배기용송풍기(ID Fan) 사이에서 분기되고 도중에 2차송풍기(FD Fan)가 구비된 제2덕트를 통해 상기 소각로의 상단부 및 측면부에 2차공기를 공급하는 것을 특징으로 한다.

이러한 환류공정에서 분기되는 부분은, 폐열회수보일러와 열교환기사이 및 배기용송풍기와 배기굴뚝(미도시) 사이에서 분기되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는, 본 발명에 의한 폐기물 소각장치의 제2가스 환류시스템을 나타낸 개략도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 먼저 소각로(10)에 장입한 폐기물(A)을 상기 소각로(10)의 하단부에서 공급하는 1차공기(11)로 연소시킨다(연소공정). 상기 폐기물 (A)이 1차공기(11)와 연소하는 과정에서 완전연소되지 않는 부분의 완전연소와 상기 소각로(10)의 과열시 온도조절을 위해 상기 소각로(10)의 상단부 및 측면부에서 2차공기(12)를 공급한다.

상기 소각로(10)의 상단부 및 측면부에서 공급하는 2차공기(12)에 의해 미연소된 폐기물을 연소하면서 연소가스가 1000℃로 올라가고, 상기 2차공기(12)에 의해 폐열회수 보일러(20)로 보내지는 연소가스량은 배기용송풍기(ID Fan, 40)에서 배기되는 공기량보다 30%가량 증가하게 된다(2차연소공정).

상기 소각로(10)에서 폐열회수 보일러(20)에 공급되는 연소가스는 스팀(21)을 발생시키면 250℃~ 300℃로 떨어지고, 상기 폐열회수 보일러(20)를 통과한 연소가스의 온도는 낮아지면서 열교환기(30)로 보내지게 된다.(폐열회수공정)

상기 폐열회수 보일러(20)를 통과한 연소가스는 약 280℃로 열교환기(30)로 보내지게 된다. 상기 열교환기(30)에서 외부에서 공급되는 상온의 1차공기(11)를 약 100℃인 1차공기(11a)로 가열하면, 연소가스의 온도는 약 220℃까지 떨어지게 된다. 이렇게 가열된 1차공기(11a)는 1차송풍기(50)에 구비된 제1덕트(52)를 통해 상기 소각로(10)의 하단부로 공급된다.(폐열(廢熱)재활용공정)

상기 폐열회수공정에서 열교환기(30)를 통과한 연소가스는 약 220℃로 변하게 되며 이중 일부는 2차송풍기(51)이 구비된 제2덕트(53)를 통해 상기 소각로(10)의 상단부 및 측면부에 2차공기(12)로 공급된다.(환류공정)

상기 환류공정에서 분기되는 부분으로 소각로(10)에 2차공기(12)로 공급하게 되면, 상온(약 20℃)의 공기가 약200℃인 2차공기(12)로 되기 위해 필요한 열량을 절약할 수 있다.

상기 환류공정에서 분기되는 부분은, 폐열회수보일러(20)와 열교환기(30)사이 및 배기용송풍기(40)와 배기굴뚝(미도시) 사이에서도 분기될 수 있다.

상기 열교환기(30)를 통과하여 배기가스 처리설비에서 유해가스가 제거된 연소가스는 배기용송풍기(40)에 의해 약 150℃인 배기가스(41)로 대기중으로 배출된다(배기공정).

한편, 상기 소각로(10)에 심하게 오염된 폐기물이 장입되거나 플라스틱이나 금속 등 불순물이 섞여서 장입되면, 소각로(10)내의 온도를 상승시키고 슬러지 등을 생성하게 된다. 따라서 상기 소각로(10)의 수명을 연장하고 슬러지발생을 줄이기 위해서는, 장입되는 폐기물(A)의 상태와 불순물의 혼입여부를 확인하는 것이 중요하다.

본 발명에 의하면, 상기 소각로(10)에 공급되는 1차공기(11a)의 온도는 약 100℃이며 2차공기(12)의 온도는 약 220℃가 되므로, 상온의 1차공기와 2차공기를 가열하는 데 필요한 열량을 절약하면서 더 많은 열량을 회수 할 수 있게 되는 것이다.

또한, 겨울철에 소각로(10)내로 저온의 1차공기와 2차공기가 유입되어 열량소모가 많고, 완전연소를 저해하던 종래의 문제점을 해결할 수 있다.

아울러, 상기 소각로(10)에 고온의 공기가 공급되므로 높은 발열량을 얻으면, 상기 보일러(20)에도 고온의 공기가 많이 공급되므로 단위시간당 열전달량이 많아져 스팀(21) 발생량을 증가(약 30%증가)시킬 수 있다.

이상에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당분야에서 통상의 지식을 가진자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 수정이 가능할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 폐열회수장치의 보일러에서 배출되는 스팀발생양이 증가되고, 폐기물 소각량 및 연소가스양을 증가시켜 연료비용절감 및 폐열회수량을 향상시키는 효과가 있다.

Claims

소각로(10)에 장입한 폐기물(A)을 상기 소각로(10)의 하단부에서 공급하는 1차공기(11a)로 연소하는 1차연소공정과;

상기 1차연소공정을 거친 폐기물(A)에 상기 소각로(10)의 상단부 및 측면부에서 2차공기(12)를 공급하여 가스중에 미연소분을 2차연소시킴으로써 발열량을 증가시키는 2차연소공정과;

상기 소각로(10)에서 폐열회수보일러(20)로 공급되는 연소가스로부터 폐열(廢熱)을 회수하면서 스팀(21)을 발생시키는 폐열회수공정과;

상기 폐열회수공정을 거쳐 낮아진 온도의 연소가스가 열교환기(30)를 통해 1차공기(11)를 가열하고, 가열된 1차공기(11a)를 상기 소각로(10)에 공급하는 폐열재활용공정과;

상기 열교환기(30)를 통과한 연소가스의 일부를 상기 소각로(10)에 2차공기(12)로 공급하는 환류공정과;

상기 열교환기(30)를 통과한 연소가스의 일부를 배기용송풍기(40)로 공급하여 대기중으로 배출시키는 배기공정;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각장치의 제2가스 환류시스템.
제 1항에 있어서,

상기 폐열재활용공정은, 열교환기(30)를 통과한 1차공기(11a)가 1차송풍기 (FD Fan, 50)를 구비한 제1덕트(52)를 통해 상기 소각로(10)의 하단부로 공급하는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각장치의 제2가스 환류시스템.
제 1항에 있어서,

상기 환류공정은, 상기 열교환기(30)와 배기용송풍기(ID Fan, 40) 사이에서 분기되고 도중에 2차송풍기(FD Fan, 51)가 구비된 제2덕트(53)를 통해 상기 소각로(10)의 상단부 및 측면부에 2차공기(12)를 공급하는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각장치의 제2가스 환류시스템.
제 1항에 있어서,

상기 환류공정은, 상기 폐열회수보일러(20)와 열교환기(30) 사이에서 분기되고 도중에 2차송풍기(FD Fan, 51)가 구비된 제2덕트(53)를 통해 상기 소각로(10)의 상단부 및 측면부에 2차공기(12)를 공급하는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각장치의 제2가스 환류시스템.
제 1항에 있어서,

상기 환류공정은, 상기 배기용송풍기(40)와 배기굴뚝(미도시) 사이에서 분기되고 도중에 2차송풍기(FD Fan, 51)가 구비된 제2덕트(53)를 통해 상기 소각로(10)의 상단부 및 측면부에 2차공기(12)를 공급하는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각장치의 제2가스 환류시스템.