KR20060102896A

KR20060102896A - 감염성 폐기물 소각로 배출가스 열교환기

Info

Publication number: KR20060102896A
Application number: KR1020050024955A
Authority: KR
Inventors: 박용한
Original assignee: (주)메디코; (주)에코콘
Priority date: 2005-03-25
Filing date: 2005-03-25
Publication date: 2006-09-28
Also published as: KR100706287B1

Abstract

본 발명은 감염성 폐기물 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일반 도시 폐기물에 비하여 고발열량인 감염성 폐기물을 소각로에서 연소후에 배출되는 배출가스를 다이옥신이 재생성되지 않는 온도 범위로 냉각시키기 위한 열교환기에 관한 것이다.

본 발명에 의한 열교환기는, 상기 열교환기는 고온의 배출가스를 1차로 냉각하기 위한 수냉식 냉각탑과, 수냉식냉각탑으로부터 배출되는 배출가스를 2차로 냉각하기 위한 공냉식 냉각탑을 포함한다. 상기 수냉식 냉각탑은 이중관으로 된 복수의 단위냉각유닛을 병렬로 적층하여 형성되고, 각각의 단위냉각유닛의 입구배관과 출구배관에 냉각수의 흐름을 독립적으로 제어할 수 있도록 설치된 밸브를 포함한다. 또한, 상기 수냉식 냉각탑의 입구와 공냉식 냉각탑의 입구와 공냉식 냉각탑의 출구에는 배출가스의 온도를 측정하기 위한 온도센서가 각각 설치되어 있으며, 열교환기로부터 배출되는 배출가스의 온도를 수냉식냉각탑의 각각의 단위냉각유닛의 수위와 공냉식 냉각탑에 공급되는 공기의 양을 조절하여 제어할 수 있다.

감염성 폐기물, 열교환기, 수냉식 냉각탑, 공냉식 냉각탑

Description

감염성 폐기물 소각로 배출가스 열교환기{HEAT EXCHANGER FOR EXHAUST GAS OF OF INFECTIOUS WASTER INCINERATOR}

도 1은 본 발명에 따른 감염성 폐기물 소각로가 사용되는 감염성 폐기물 처리장치의 개략도

도 2는 도 1에 도시된 소각로의 상세 설명도

도 3은 도 1에 도시된 열교환기의 상세 설명도

<도면부호의 간단한 설명>

10 폐기물 이송장치 20 소각로

21 투입호퍼 22 상부투입댐퍼

23 하부투입댐퍼 27 2차 연소실

30 열교환기 31 수냉식 내각탑

32 공냉식 냉각탑 40 중화반응기

50 건식정화기 60 블로어

70 연도

감염성 폐기물은 의료기관이나 시험기관에서 배출되는 폐기물 중 감염의 우려가 있는 폐기물로서 인체 또는 동물로부터 적출된 조직물류, 인체나 동물의 피나 분비물 또는 약물이 묻은 탈지면류, 일회용 주사기나 수액 셋트와 같은 폐합성수지류등이 있다. 감염성 폐기물은 감염의 위험이 있으므로 일반폐기물과 분리하여 처리되어야 한다.

감염성 폐기물의 처리방식으로는, 스팀멸균 처리방법, 소각방법, 화학적소독법, 방사선 이온법, 초고온 플라즈마 용해 방법 등이 알려져 있다. 스팀멸균처리방법은 밀폐된 용기에 감염성 폐기물을 물과 함께 넣고서 120 ℃ 이상으로 가열하여 감염성 균을 제거하는 방법이다. 또한, 화학적 소독법은 감염성 폐기물을 분쇄한 후에 염소가스와 같은 화학약품으로 멸균처리하는 방법이다. 소각법은 감염성폐기물을 태워서 처리하는 방법으로 90 %이상의 부피감소 효과와 고온에서 완전 멸균을 할 수 있으므로 최근에 많이 이용되고 있다.

그러나, 현재 각종 병원이나 시험기관 등 감염성 폐기물을 배출하는 기관에 있는 소각로는 소형의 간이 소각로로서 배출가스를 완벽하게 정화하여 배출하지 못하고, 발생된 폐기물을 일정량 이상이 되도록 일정기간 보관한 후에 소각을 행하여 야 하기 때문에 이차감염의 위험이 높고, 소각시 발생하는 폐열을 회수하여 사용하지 못하는 단점이 있다. 특히, 7000 Kcal/kg 이상의 고발열량을 갖는 감염성 폐기물은 일반적인 쓰레기를 처리하기 위한 소형의 소각로에서는 완전히 연소시키고 배출가스를 완벽한 정화처리가 어렵다. 또한, 감염성 폐기물의 소각시 발생하는 다이옥신을 완벽하게 처리하지 못한다는 문제점이 있다. 다이옥신은 850 ℃ 이상의 고온에서는 분해되어 소각로의 출구에서는 거의 측정이 되지 않으나, 냉각 처리 설비를 통과한 배출가스에서 다이옥신이 재생성되어 검출되기도 한다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 소형 감염성 폐기물 소각장치의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고발열량의 감염성 폐기물을 안전하게 소각 처리할 수 있는 폐기물 처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 감염성 폐기물 투입호퍼가 감염성 폐기물에 의하여 막히지 않도록 감염성 폐기물을 소각로의 화격자에 직접 자유낙하에 의하여 투입할 수 있으며, 역화에 의하여 화재가 발생하는 것을 방지할 수 있는 감염성 폐기물 처리장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 폐기물처리장치에 사용되기 위한 다이옥신이 재생성되지 않도록 연소 후의 배출가스의 온도를 다이옥신이 재생성되지 않는 온도범위(140 - 160 ℃)로 유지할 수 있는 열교환기를 제공한다.

본 발명에 의한 감염성 폐기물 처리장치는, 감염성 폐기물 투입호퍼를 구비한 스토커 방식의 소각로와, 상기 소각로로부터 배출되는 산성 배출가스를 냉각하여 배출하기 위한 열교환기와, 상기 열교환기에서 냉각되어 배출되는 산성 배출가 스에 소석회 슬러리를 분무하여 중화처리하기 위한 중화반응기와, 중화반응기로 부터 배출되는 배출가스의 분진을 제거하기 위한 백필터와, 상기 백필터로 공급되는 배출가스에 소석회분말을 공급하기 위한 소석회호퍼와 활성탄 분말을 공급하기 위한 활성탄호퍼를 포함하고, 상기 열교환기는 고온의 배출가스를 1차로 냉각하기 위한 수냉식 냉각탑과, 수냉식 냉각탑으로부터 배출되는 배출가스를 2차로 냉각하기 위한 공냉식 냉각탑을 포함하는 것을 특징으로 한다.

폐기물 투입시 역화를 방지하기 위하여 상기 폐기물 투입호퍼에는 상부에 슬라이드 타입의 상부투입댐퍼와 하부에 플랩타입의 하부투입댐퍼를 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 소각로의 투입호퍼의 출구는 투입된 폐기물이 스토커에 직접 투입되도록 스토거 상부에 수직이 되도록 배치하는 것이 보다 바람직하다. 특히 수냉식 냉각탑은 복수의 단위냉각유닛을 병렬로 연결하여 적층시켜서 어느 하나의 유닛에 고장이 발생하더라도, 고장난 단위냉각유닛만 운전을 정지시키고 나머지 냉각유닛을 작동시켜서 냉각기능을 수행할 수 있도록 하는 것이 보다 바람직하다.

상기 수냉식 냉각탑은 이중관으로 된 복수의 단위냉각유닛을 병렬로 적층하여 형성되고, 각각의 단위냉각유닛의 입구배관과 출구배관에 냉각수의 흐름을 독립적으로 제어할 수 있도록 설치된 밸브를 포함하고 있다. 또한, 상기 수냉식 냉각탑의 입구와 공냉식 냉각탑의 입구와 공냉식 냉각탑의 출구에는 배출가스의 온도를 측정하기 위한 온도센서가 각각 설치되어 있으며, 열교환기로부터 배출되는 배출가스의 온도는 수냉식냉각탑의 각각의 단위냉각유닛의 수위와 공냉식 냉각탑에 공 급되는 공기의 양을 조절하여 제어한다.

이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 감염성 폐기물 소각로가 사용되는 감염성 폐기물 처리장치의 개략도이고, 도 2는 도 1에 도시된 소각로의 상세 설명도이고, 도 3은 도 1에 도시된 열교환기의 상세 설명도이다.

도 1에 도시된 것과 같이, 본 실시예의 감염성 폐기물 처리장치는, 스토커 방식의 소각로(20)와, 소각로(20)에서 배출되는 연소가스를 냉각하기 위한 열교환기(30)와, 냉각된 가스를 소석회 슬러리를 분무하여 중화하기 위한 중화반응기(40)와, 중화반응기(40)에서 배출된 가스에 포함된 분진과 다이옥신 등 유해성분을 제거하기 위한 건식정화기(50)를 포함한다. 도면부호 60은 블로어이고, 70은 연돌(굴뚝)이다.

도 2에는 도 1에 도시된 소각로의 상세한 설명도가 도시되어 있다. 소각로(10)의 상부에는 감염성 폐기물(11)을 투입하기 위한 투입호퍼(21)가 설치되어 있다. 본 실시예의 소각로는 스토커방식으로 화격자는, 건조부(24), 연소부(25) 및 후연소부(26)인 3단으로 구성되어 있다. 도시된 바와 같이, 화격자는 6개로 구성되고 각각이 유압실린더(86)에 의하여 독립적으로 제어되어 왕복운동이 가능하도록 되어 있다. 화격자는 건조부(24), 연소부(25), 후연소부(26)에 각각 2개식 배치되어 있다. 특히 연소부(25)의 화격자에는 단차(25a)를 두어 폐기물의 소각시 자생되는 덩어리가 떨어지면서 교반 및 반전시키는 기능을 갖도록 되어 있다. 또한, 소각로(20)는 배출가스가 통과하는 통로에 2차연소실(28)이 형성되어 있어서 미연소 가스가 2차로 완전히 연소되어 배출되도록 되어 있다. 소각로(20)는 연소가스가 연소실 내에 2초이상 채류하도록 배출가스가 진행방향을 따라서 반전되도록 구획되어 있다. 상기 연소실은 제1연소실(27)과 제2연소실(28)로 이루어지고, 연소실에서 배출되는 연소가스의 흐름이 2번 반전되도록 횡열식으로 3개의 연도(27, 28, 29)가 형성되어 있다. 따라서 연소가스를 소각로 내에 오래 정체하도록 하여 완전연소를 가능하게 한다. 연소실에는 연소공기를 공급하기 위한 팬(80)과 팬(80)에 연결된 배관(81)을 통하여 격벽(82)으로 분할된 건조부와 연소부와 후연소부의 하부로 연소용 공기가 각각 분할되어 공급되도록 되어 있다. 또한, 연소실의 상부로도 팬(83)으로 배관(84)을 통하여 연소용 공기를 공급하도록 되어 있다.

감염성 폐기물 투입호퍼(21)의 상부에는 슬라이딩 게이트 타입(sliding gate type)의 상부투입댐퍼(22)와, 상부투입댐퍼(22)의 하부에는 플랩타입(flap type)의 하부투입댐퍼(23)가 설치되어 있다. 상부투입댐퍼(22)와 하부투입댐퍼(23)는 화염이 역류하는 것을 이중으로 차단하고, 소각로(20) 내의 안정적인 차압을 유지하도록 한다. 또한, 상기 소각로의 투입호퍼(21)의 배출구는 투입된 폐기물이 막히지 않고 스토커(24)에 직접 투입되도록 스토거(24) 수직 상부에 위치한다.

투입호퍼(21)의 입구의 전방에는 밀봉된 감염성 폐기물 운반용기를 그대로 적재하여 투입호퍼(21)로 공급하기 위한 폐기물 이송장치(10)가 설치되어 있다. 이송장치(10)는 레일과 상기 레일에 안내되어 상하로 운동할 수 있도록 설치된 버켓(11)을 포함한다. 또한, 이송장치(10)에는 도시하지는 않았으나, 폐기물을 계량하기 위한 계량장치가 설치되어 있다.

소각로(20)에서 배출된 연소 가스는 열교환기(30)로 공급되어 열교환에 의하여 250 ℃ 이하로 냉각되어 중화반응기(40)로 보내진다. 열교환기는, 도 3에 도시된 것과 같이, 수냉식 냉각탑(31)과 공냉식 냉각탑(34)으로 구성된다. 수냉식 냉각탑(31)은 6개의 단위냉각유닛(31a - 31f)을 병렬로 적층시켜서 형성되어 있다. 각각의 단위냉각유닛(31a - 31f)은 이중관 형식으로 되어서 내부관으로는 연소가스가 관통하여 흐르고 외부관으로는 냉각수가 순환하도록 되어 있다. 외부관을 순환하는 냉각수는 고온의 연소가스가 통과하는 내부관으로 부터 열을 전달받아 온도가 상승하면서 수증기가 생성되고, 생성된 수증기는 미도시한 기수분리기에서 분리되어 배관(37)을 통하여 외기로 배출되고, 냉각수는 수조(90)로 자연적으로 흘러서 순환하도록 되어 있다. 수조(90)에는 미도시의 공냉식 냉각장치가 연결되어더워진 냉각수를 냉각하도록 되어 있다. 냉각된 수조의 냉각수는 수냉식 냉각탑(31)에 냉각수를 공급하기 위한 공급수탱크(92)로 공급펌프(91)를 통하여 공급되며, 공급수탱크(92)에 저장된 냉각수는 냉각펌프(93)에 연결된 공급배관(32)을 통하여 각각의 단위냉각유닛(31a - 31f)에 공급된다. 공급배관(32)은 각각의 단위냉각유닛(31a - 31f)에 병렬로 연결되어 있다. 또한, 배출배관(33)도 각각의 각각의 단위냉각유닛(31a - 31f)에 병렬도 연결되어 있으며, 공급배관(32)과 배출배관(33)에는 각각의 단위냉각유닛(31a - 31f)의 수위를 조절하기 위한 제어밸브(32a, 33a)가 설치되어 있다. 수냉식 냉각탑(31)은 복수의 단위냉각유닛(31a- 31f)으로 구성되어 있으므로, 어느 하나의 냉각유닛에 고장이 발생하더라도, 고장난 단위냉각유닛만 운전을 정지시키고 나머지 냉각유닛을 가동하여 냉각기능을 수행할 수 있는 장점이 있다. 소각로(20)에서 배출된 연소가스는 수냉식 냉각탑(31)을 통과하면서 800 ℃이상의 고온에서 450 ℃ 이하의 온도로 급냉된다.

수냉식 냉각탑(31)을 통과한 공냉식 냉각탑(34)을 통과하여 250 ℃ 이하의 온도로 냉각된다. 공냉식 냉각탑(34)은 이중관으로 되어 있어서 내부관으로는 연소 가스가 흐르고 외부관에는 냉각을 위한 공기가 흐르도록 되어 있다. 특히 연소가스의 유동 방향은 공냉식 냉각탑(34)의 하부에서 상부로 흐르도록 되어 있어서 무거운 분진 등은 공냉식 냉각탑(34)의 하부로 떨어지도독 되어 있다. 한편, 공급된 냉각공기는 연소가스의 흐름방향과 반대방향으로 흐르도록 되어 있다. 공냉식 냉각탑은 공급되는 냉각용 공기의 유량을 냉각팬(94)으로 제어하여 공냉식 냉각탑(34)으로부터 배출되는 연소가스의 온도를 250 ℃ 이하로 유지한다.

열교환기(30)로부터 배출되는 배출가스의 온도의 제어를 위하여 상기 수냉식 냉각탑(31)의 입구(소각로의 출구)와 공냉식 냉각탑(34)의 입구와 공냉식 냉각탑(34)의 출구에는 배출가스의 온도를 측정하기 위한 온도센서(38a, 38b, 38c)가 각각 설치되어 있다. 도시되지 않은 제어장치에서 각각의 온도센서(38a, 38b, 38c)로 부터 배출가스의 온도를 입력받아, 다이옥신이 재생성되지 않도록 배출가스의 온도를 제어하기 위하여 냉각펌프(93)와 밸브(32a, 33a)를 제어하여 수냉식냉각탑 (31)의 각각의 단위냉각유닛(31a- 31f)의 수위를 조절하고, 동시에 냉각팬(94)을 제어하여 공냉식 냉각탑(34)에 공급되는 공기의 양을 조절하여 열교환기(30)로부터 배출되는 연소가스의 온도를 제어한다.

소각로(20)로부터 배출되는 연소가스에는 분진, 유해산성가스(HCl, SOx, NOx, HF), 다이옥신, 중금속 등이 포함되어 있으므로 이를 제거하여 배출하는 것이 요구된다. 공냉식냉각탑(34)을 통과한 산성의 배출가스는 중화반응기(40)를 통과하여 중화된다. 중화반응기(40)는 반건식 정화장치로 연소가스에 배관(42)을 통하여 공급된 소석회 슬러리를 분무하여 소석회로 산성 가스성분을 중화시킨다.

중화반응기(40)를 통과한 연소가스는 최종적으로 건식정화기(50)에서 정화되어 연돌을 통하여 대기로 배출된다. 건식정화기(50)는 백필터(53)와 백필터(53)로 소석회분말과 활성탄을 공급하기 위한 소석회호퍼(51)와 활성탄호퍼(52)를 포함한다. 소석회분말은 배출가스에 잔류하는 산성가스를 중화시키고, 활성탄은 중금속이나 다이옥신과 같은 유해물질을 흡착한다. 백필터(53)의 백은 분진과 같은 미립자를 여과하여 차압이 일정이상이 되면 백을 교체하도록 되어 있다.

본 발명에 의하면, 7000 Kcal/kg 이상의 고발열량 감염성 폐기물을 안전하게 소각 처리할 수 있는 폐기물 처리장치를 제공한다. 특히, 본 발명에 의한 감염성 폐기물 처리장치는 소각로에서 배출되는 배출가스로부터 다이옥신이 재생성 되지 않도록 수냉식으로 450 ℃ 이하고 급속냉각하고 공냉식으로 140 - 160 ℃ 범위로 조절하고, 반건식 중화반응기 1차로 정화처리한 후에 건식정화기에서 2차로 유해한 물질을 완전히 제거하여 대기로 방출하여 환경 문제를 일으키지 않는다.

특히 본 발명에 의한 열교환기는 수냉식 냉각탑과 공냉식 냉각탑을 포함하고, 고온의 배출가스를 공냉식 냉각탑에서 1차로 급속냉각하고 2차로 공냉식 냉각탑에서 미세하게 배출온도를 조절하도록 되어 있어서, 다이옥신이 재생성되지 않도록 배출가스의 온도를 제어할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 감염성 폐기물 처리장치는 밀봉된 감염성 폐기물 포장용기를 그대로 소각로에 투입할 수 있는 투입호퍼를 구비하고 있어서, 소각전까지 감염성 폐기물을 안전하게 처리할 수 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

Claims

감염성 폐기물을 소각하기 위한 스토커 방식의 소각로로부터 배출되는 배출가스를 냉각하여 배출하기 위한 열교환기에 있어서,

상기 열교환기는 고온의 배출가스를 1차로 냉각하기 위한 수냉식 냉각탑과, 수냉식냉각탑으로부터 배출되는 배출가스를 2차로 냉각하기 위한 공냉식 냉각탑을 포함하는 것을 특징으로 하는 감염성 폐기물 배출가스 냉각용 열교환기.
제1항에 있어서,

상기 수냉식 냉각탑은 이중관으로 된 복수의 단위냉각유닛을 병렬로 적층하여 형성되고, 각각의 단위냉각유닛의 입구배관과 출구배관에 냉각수의 흐름을 독립적으로 제어할 수 있도록 설치된 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 감염성 폐기물 배출가스 냉각용 열교환기.
제2항에 있어서,

상기 수냉식 냉각탑의 입구와 공냉식 냉각탑의 입구와 공냉식 냉각탑의 출구에는 배출가스의 온도를 측정하기 위한 온도센서가 각각 설치되어 있으며,

열교환기로부터 배출되는 배출가스의 온도를 수냉식냉각탑의 각각의 단위냉각유닛의 수위와 공냉식 냉각탑에 공급되는 공기의 양을 조절하여 제어하는 것을 특징으로 하는 감염성 폐기물 배출가스 냉각용 열교환기.