KR20060123850A - 폐석면 및 석면함유 폐기물의 용융처리 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐석면 및 석면함유 폐기물의 용융처리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 열적 처리할 폐석면 또는 석면함유 폐기물을 로내에 주기적으로 자동투입되도록 하여 처리작업의 여건을 대폭 개선함과 함께, 석면함유 폐기물만을 열적 처리하거나, 폐석면을 도시 생활쓰레기 등의 일반폐기물과 혼합하여 동시에 열적 처리할 수 있도록 하여 인체에 유해한 석면을 무해화시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

이를 위하여, 본 발명은, 폐기물을 수직이동하기 위한 수직이동기구, 수직이동기구로부터 이동된 폐기물을 폐기물 투입구측으로 이송하는 이송 컨베이어, 이송된 폐기물의 투입시간 간격을 조절하도록 폐기물을 일시 정지시키는 스톱퍼, 폐기물 투입구의 일측벽과 하단부에 각각의 구동부에 의해 페기물 투입구를 개폐하는 2개의 투입구 개폐부, 및 폐기물 투입구측으로 폐기물의 투입을 용이하게 하기 위한 푸셔로 이루어지는 페기물 투입장치와, 폐기물 투입구를 통하여 투입된 폐기물을 고온의 플라즈마에 의해 열분해하여 용융처리하는 반응로와, 상기 반응로에서 배출된 고온의 가스를 냉각하는 열교환기와, 상기 열교환기에서 배출된 가스를 급냉하여 산성가스를 제거하는 급냉장치, 상기 급냉장치에서 제거되지 않은 산성가스를 제거하는 산성가스 제거장치, 및 산성가스 제거장치로부터 배출되는 가스를 모아서 분진을 제거하는 집진기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

석면, 폐석면, 폐기물, 쓰레기, 컨베이어, 반응로, 열분해, 용융처리, 슬래그

Description

폐석면 및 석면함유 폐기물의 용융처리 장치 및 방법 {A MELTING TREATMENT APPARATUS AND METHOD FOR ASBESTOS AND ASBESTOS WASTE}

도 1은, 본 발명에 의한 폐석면 및 석면함유 폐기물의 용융처리 장치의 구성을 설명하기 위한 개략도.

도 2는, 본 발명에 의한 폐석면 및 석면함유 폐기물의 용융처리 장치에서의 반응로의 개략 구성도.

도 3은, 본 발명에 의한 폐석면 및 석면함유 폐기물의 용융처리 장치에서의 폐기물투입장치의 일부를 개략적으로 나타낸 평면도.

도 4는, 본 발명에 의한 폐석면 및 석면함유 폐기물의 용융처리 장치에서의 반응로와 열교환기의 연결상태를 나타낸 개략 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 폐기물 투입장치 11 : 폐기물 투입구

11a : 제1 투입구 11b : 제2 투입구

12 : 이송 컨베이어 13 : 제1 푸셔(Pusher)

14 : 제2 푸셔 15a : 제1 투입구 개폐부

15b : 제2 투입구 개폐부 16a, 16b : 구동부

20 : 반응로 21 : 열분해실

22 : 용융실 23 : 경사판

24 : 제3 푸셔 25 : 플라즈마 토치

26 : 바닥전극 27 : 슬래그 배출구

28 : 슬래그 제거장치 29 : 2차 연소실

40 : 열교환기 50 : 급냉장치

60 : 산성가스 제거장치 70 : 집진기

80 : 굴뚝 W : 폐기물 적재함

본 발명은 폐석면 및 석면함유 폐기물의 용융처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 열적 처리할 폐석면 또는 석면함유 폐기물을 로내에 주기적으로 자동투입되도록 하여 처리작업의 여건을 대폭 개선함과 함께, 석면함유 폐기물만을 열적 처리하거나, 폐석면을 도시 생활쓰레기 등의 일반폐기물과 혼합하여 동시에 열적 처리할 수 있도록 하여 일반폐기물의 소각은 물론, 인체에 유해한 석면을 무해화시킬 수 있는 폐석면 및 석면함유 폐기물의 용융처리 장치 및 방법에 관한 것이다.

사회가 산업화되는 과정에서 대기나 토양 및 수질의 오염이 심각한 사회문제로 대두되고 있고, 가정이나 각종 산업현장 등에서 발생하는 다양한 형태의 폐기물 들로 인하여 이들을 분리 수거하여 매립하는 과정에서 이들 폐기물들이 토양과 수질 및 대기환경을 급속히 오염시키고 있는 실정이다.

최근에는, 건축자재, 자동차 부품, 섬유제품 등에 사용되는 석면을 해체 처리할 때 발생하는 폐기물, 즉 폐석면이나 석면함유 폐기물에 대한 처리가 심각한 사회적인 문제로 대두되고 있다.

일반적으로, 석면(아스베스토)은 천연석으로 생산되는 광물군 중에서 높은 항장력과 유연성을 지닌 견사 모양의 특이한 광택을 나타내는 섬유상 집합을 이루는 것의 속칭이다. 이러한 석면은, 강도, 탄력성, 내열성, 단열성, 불연성, 내약품성, 방음성, 및 내마찰성 등이 뛰어나기 때문에, 산업분야의 절연재, 보강재, 충진재, 조절재, 분산재, 및 비연마재, 건축분야의 내장재, 자동차 분야의 브레이크라이닝재, 및 섬유분야의 도료 및 방염성 방직물 등의 제품으로서 광범위하게 사용되고 있다.

그런데, 상기한 바와 같은 석면은 미세한 섬유의 형태로 대기 중에 오래 부유하는 성질이 있기 때문에, 인체의 호흡기로 흡입되기 쉽고, 이러한 석면을 장기간 흡입하게 되면 석면폐증, 폐암, 악성중피증 등과 같은 불치의 질병을 유발하는 것으로 알려져 있다. 특히, 석면은 내알칼리성과 내산성의 특성을 가지고 있어서 인체 내에서도 그 형태를 유지한 채로 오래 잔류됨으로써 심각한 질병을 유발시키기 때문에, 석면을 폐기처분할 때 그 석면을 특별관리 산업폐기물, 즉 지정폐기물로 지정하여 엄격히 규제를 하고 있다.

이와 같이, 석면은 인체에 미치는 유해성 때문에 유리섬유나 암면섬유와 같 은 석면대체 섬유가 개발되어 석면제품들을 대신하고 있으나, 오래된 건물에는 예전에 시설된 석면이 여전히 대체되지 않은 상태로 존재하고 있으며, 노후화되면서 미세한 석면이 대기 중으로 노출되고 있는 실정에 있다.

종래에는, 이러한 인체에 유해한 폐석면이나 석면함유 폐기물을 처리하기 위하여, 방수용 플라스틱 포대에 넣어 2중으로 포장하거나, 상자형 콘크리트 블록에 넣어 밀봉처리한 후에 일반폐기물과 엄격하게 분류하여 별도로 매립하는 방법을 이용하였다.

그러나, 이와같은 방법들은, 처리관리가 불충분하거나, 사고 또는 지진 등이 발생할 경우 석면이 지상으로 유출되어 분진이 발생됨으로써 인체에 악영향을 줄 염려가 있다는 문제점이 있었다.

또한, 석면함유 폐기물을 처리하기 위한 다른 방법으로서 로터리 킬른(Rotary Kiln)내에 폐기물을 투입하여 석면을 용융 가열함으로써 괴상화하는 방법이 있었으나, 이 방법에 의하면, 폐기물을 수동으로 투입함에 따라 처리작업시의 번거로움이 있었고, 특히 처리효율을 높이기 위해서 로의 온도를 허용한도 이상의 고온으로 높혀서 폐기물을 교반해야만 하므로, 처리설비의 대형화를 초래할 뿐만 아니라, 열효율이 떨어져 연료비가 많이 드는 문제점이 있었다.

이 이외에도 고온의 용융로를 이용하여 석면함유 폐기물을 처리하는 방법들이 제안된 바 있으나, 용융로내에 투입될 석면함유 폐기물 중에 유기물 등 다른 가연성 물질들이 함유되어 있을 경우에는 용융처리시에 다량의 가스가 발생될 위험이 있기 때문에, 석면을 안전하고 확실하게 처리하기가 곤란한 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 열적 처리할 폐석면 또는 석면함유 폐기물을 로내에 주기적으로 자동투입되도록 하여 처리작업의 여건을 대폭 개선함과 함께, 석면함유 폐기물만을 열적 처리하거나, 폐석면을 도시 생활쓰레기 등의 일반폐기물과 혼합하여 동시에 열적 처리할 수 있도록 하여 일반폐기물의 소각은 물론 인체에 유해한 석면을 무해화시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 의한 폐석면 또는 석면함유 폐기물의 용융처리 장치는,

상단부에 형성된 폐기물 투입구를 통하여 투입된 폐기물을 고온의 플라즈마에 의해 열분해하여 용융처리하도록 내부에 열분해실과 용융실을 갖는 반응로와, 상기 반응로에서 배출된 고온의 가스를 일차적으로 냉각하는 열교환기와, 상기 열교환기에서 배출된 가스를 급냉하여 산성가스를 제거하는 급냉장치, 상기 급냉장치에서 제거되지 않은 산성가스를 제거하는 산성가스 제거장치, 및 산성가스 제거장치로부터 배출되는 가스를 모아서 분진을 제거하는 집진기를 포함하는 폐석면 및 석면함유 폐기물의 용융처리 장치에 있어서,

상기 폐기물 투입구는, 호퍼형상으로서 그 일측벽에 개방된 제1 투입구와 그 하부에 개방된 제2 투입구를 구비하고,

상기 폐기물 투입구내로 폐기물을 자동 투입하기 위한 폐기물 투입장치를 더 포함하고,

상기 폐기물 투입장치는, 폐기물을 적재한 폐기물 적재함을 바닥에서 최상부로 수직이동하는 수직이동기구와;

상기 수직이동기구의 최상부 일측에 횡설되어 상기 수직이동기구에 의해 이동된 폐기물 적재함을 상기 폐기물 투입구측으로 이송하는 이송 컨베이어와;

상기 폐기물 투입구에 대향되게 위치하여 상기 이송 컨베이어의 끝부분으로 이송된 폐기물 적재함을 상기 폐기물 투입구의 제1 투입구측으로 밀어넣도록 전후진가능한 제1 푸셔(Pusher)와;

상기 제1 푸셔와 대향하는 상기 제1 투입구를 제1 구동부에 의해 개폐가능하게 설치되는 제1 투입구 개폐부와;

상기 폐기물 투입구의 상방에 위치되어 상기 제1 푸셔에 의해 제1 투입구로 투입된 폐기물 적재함을 상기 제2 투입구를 통하여 반응로내로 수직으로 밀어넣도록 전후진가능한 제2 푸셔로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 장치에 있어서, 상기 이송 컨베이어의 끝단부에는, 상기 이송 컨베이어에 의해 끝단부까지 이송된 폐기물 적재함을 일시 정지시키는 스톱퍼(Stopper)가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 장치에 있어서, 상기 제2 투입구에는, 제2 구동부에 의해 개폐가능하게 제2 투입구 개폐부가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 장치에 있어서, 상기 제1 투입구 개폐부와 상기 제2 투입구 개폐부는, 상기 제1 및 제2 구동부에 의해 상호 교대로 작동되는 것을 특징 으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 장치에 있어서, 상기 제1 및 제2 구동부는, 상기 제1 및 제2 투입구 개폐부의 각 일측면에 연결된 공압 실린더인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 장치에 있어서, 상기 반응로의 내부에는, 상기 폐기물 투입구의 제1 및 제2 투입구를 통하여 낙하된 폐기물을 지지하도록 상기 반응로의 일측벽으로 부터 용융실의 입구를 향하여 소정각도로 경사진 경사판과, 상기 경사판 상단부에 상기 폐기물을 반응로 안쪽으로 밀어넣도록 전후진가능한 제3 푸셔가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 장치에 있어서, 상기 반응로와 상기 열교환기 사이에는 채널(Channel)이 연결설치되어 있고, 상기 채널의 외면에는, 상기 채널과 연통되어 상기 반응로에서 열교환기로 배출되는 고온의 가스 일부를 흡입하도록 후단에 송풍기와 연결된 흡입덕트가 연결되어 있고, 상기 흡입덕트를 통하여 흡입된 상기 가스를 상기 반응로로 송풍하기 위하여 상기 반응로의 하단부에 연결되는 송풍덕트가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 폐석면 및 석면함유 폐기물의 용융처리 방법은,

(a)폐석면 또는 석면함유 폐기물 중 어느 하나의 폐기물을 폐기물 적재함에 적재하여 수직이동기구에 의해 최상부로 수직이동하는 단계와;

(b)상기 수직이동된 폐기물 적재함을 이송 컨베이어에 의해 이송하는 단계와;

(c)상기 이송 컨베이어에 의해 끝단부까지 이송된 폐기물 적재함을 일시 정 지시키는 단계와;

(d)호퍼형상의 폐기물 투입구의 일측벽에 형성된 제1 투입구를 개방하여 상기 폐기물 적재함을 제1 푸셔에 의해 상기 폐기물 투입구의 일측벽에 형성된 제1 투입구측으로 소정시간 간격으로 투입하는 단계와;

(e)상기 제1 투입구를 폐쇄한 후에, 상기 폐기물 투입구의 직하부에 형성된 제2 투입구를 개방하여, 상기 폐기물 적재함을 상기 폐기물 투입구의 직상부에 위치된 제2 푸셔에 의해 상기 제2 투입구를 통하여 반응로내로 투입하는 단계와;

(f)상기 제 입구를 폐쇄한 후에 반응로내로 투입된 폐기물 적재함을 고온의 플라즈마에 의해 열분해한 후에 용융처리하는 단계와;

(g)상기 반응로에서 배출된 고온의 가스를 열교환기에 의해 일차적으로 냉각하는 단계와;

(h)상기 열교환기에서 배출된 가스를 급냉장치에 의해 급냉하여 산성가스를 제거하는 단계와;

(i)상기 급냉장치에서 제거되지 않은 산성가스를 산성가스 제거장치에 의해 제거하는 단계와;

(j)상기 산성가스 제거장치로부터 배출되는 가스를 집진기에 모아서 분진을 제거한 후에 외부로 배출하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 방법에 있어서, 상기 폐기물 투입구의 제1 투입구와 제2 투입구는 각각의 구동부에 의해 교대로 작동하는 제1 투입구 개폐부와 제2 투 입구 개폐부에 의해 개폐되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 방법에 있어서, 상기 (f)단계는, 상기 반응로내로 투입된 폐기물 적재함을 상기 반응로내에 경사지게 설치된 경사판 위에 놓여지게 한 후에 상기 경사판의 상단부에 설치된 제3 푸셔에 의해 상기 경사판을 따라 반응로 안쪽으로 밀어넣고 나서 폐기물 중 유기물질은 열분해실에서 열분해하고 무기물질은 용융실에서 용융처리하여 용융된 슬래그를 외부로 배출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 방법에 있어서, 상기 (g)단계에서, 상기 반응로로부터 상기 열교환기로 배출되기 직전의 고온의 가스 일부를 송풍기에 의해 흡입하여 상기 반응로로 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 방법에 있어서, 상기 폐석면은, 일반폐기물과 소정비율로 혼합하여 상기 폐기물 투입구를 통하여 투입되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 방법에 있어서, 상기 폐석면과 일반폐기물의 혼합비율은 1 : 20 ∼ 1 : 25인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 폐석면 및 석면함유 폐기물의 용융처리 장치의 구성을 설명하기 위한 개략도이고, 도 2는 본 발명에 의한 폐석면 및 석면함유 폐기물의 용융처리 장치에서의 반응로의 개략 구성도이고, 도 3은 본 발명에 의한 폐석면 및 석면함유 폐기물의 용융처리 장치에서의 폐기물투입장치의 일부를 개략적으로 평면도이고, 도 4는 본 발명에 의한 폐석면 및 석면함유 폐기물의 용융처리 장치에서의 반응로와 열교환기의 연결상태를 나타낸 개략 구성도이다.

본 발명에 의한 폐기물 처리장치는, 지정폐기물인 석면함유 폐기물을 단독으로 처리하거나 폐석면을 생활 쓰레기 등의 일반폐기물과 혼합하여 동시에 처리하기 위한 장치로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 폐기물 투입장치(10), 열분해실(21)과 용융실(22)을 갖는 반응로(20), 열교환기(40), 급냉장치(50), 산성가스 제거장치(60), 및 집진기(70) 등으로 이루어져 있다.

상기 폐기물 투입장치(10)는, 상기한 바와 같은 폐기물을 상기 반응로(20)의 측면 상단에 형성된 폐기물 투입구(11)를 통하여 상기 반응로(20) 내부로 자동 투입하기 위한 장치이다.

상기 폐기물 투입장치(10)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 폐기물 투입장치(10)는, 폐기물을 적재한 폐기물 적재함(W)을 바닥에서 최상부로 수직이동하는 통상의 엘리베이터와 같은 수직이동기구(도시 생략)와; 상기 수직이동기구의 최상부 일측에 횡설되어 상기 수직이동기구에 의해 이동된 폐기물 적재함(W)을 상기 폐기물 투입구(11)측으로 이송하는 이송 컨베이어(12)와; 상기 폐기물 투입구(11)에 대향되게 위치하여 상기 이송 컨베이어(12)의 끝부분으로 이송된 폐기물 적재함(W)을 상기 폐기물 투입구(11)측으로 밀어넣는 제1 푸셔(Pusher, 13)와; 상기 폐기물 적재함(W)을 상기 반응로(20)내로 수직으로 밀어넣는 제2 푸셔(14)로 구성되어 있다.

상기 폐기물 적재함(W)은 반응로(20)내에서 쉽게 연소되도록 연질의 가연성재료로 구성되어 있다.

상기 폐기물 투입구(11)는, 도 2에 도시된 바와 같이 호퍼(Hopper)형상으로서, 그 일측벽에 개방된 제1 투입구(11a)와 그 하부에 개방된 제2 투입구(11b)를 구비하고, 상기 제1 투입구(11a)와 제2 투입구(11b)는 각각 수직으로 설치된 제1 투입구 개폐부(15a)와 수평으로 설치된 제2 투입구 개폐부(15b)에 의해 개폐된다. 상기 제1 투입구 개폐부(15a)와 제2 투입구 개폐부(15b)는, 각각 그 일측면에 연결된 제1 및 제2 구동부(16a)(16b)에 의해 좌우로 작동되고, 또한 상호 교대로 작동된다. 상기 제1 및 제2 구동부(16a)(16b)로서 공압 실린더를 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 제1 푸셔(13)와 제2 푸셔(14)는 각각 공압실린더(13a)(14a)와 그 공압실린더(13a)(14a)의 피스톤 단부에 결합된 판부재(13b)(14b)로 구성되어 있다.

상기 제1 푸셔(13)는 상기 제1 투입구(11a)에 대향하는 위치에 상기 이송 컨베이어(12)와 수직하는 방향으로 설치되어 있고, 상기 제2 푸셔(14)는 폐기물 투입구(11)의 밀폐된 상면에 형성된 통공을 통하여 수직방향으로 설치되어 있다. 여기서, 상기 제2 푸셔(14)의 판부재(14b)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 폐기물 투입구(11) 내부 상부측에 위치되어 있다.

더욱이, 상기 이송 컨베이어(12)의 끝단부에는, 상기 폐기물 투입구(11)로 투입되는 폐기물의 투입시간 간격을 적절히 조절하기 위해서 상기 이송 컨베이어(12)에 의해 끝단부까지 이송된 폐기물 적재함(W)을 일시 정지시키는 스톱퍼(도시 생략)가 설치되어 있다.

이와같은 폐기물 투입장치(10)의 구조에 의해, 전원 시스템(도시 생략)을 가동하면, 폐기물이 적재된 폐기물 적재함(W)은 수직이동기구에 의해 수직상승하면서 최상부까지 이동된 후에 이송 컨베이어(12)로 이송되고, 이송 컨베이어(12)의 끝단부까지 이송된 폐기물 적재함(W)은 스톱퍼에 의해 소정의 시간간격을 갖고 상기 폐기물 투입구(11)로 투입된다. 이 때, 제1 투입구 개폐부(15a)에 의해 폐쇄되어 있는 폐기물 투입구(11)의 제1 투입구(11a)는 제1 구동부(16a)를 작동시킴으로써 개방되고, 이 때 폐기물 적재함(W)은 제1 푸셔(13)에 의해 상기 제1 투입구(11a)내로 투입된다.

이 후, 상기 제1 투입구(11a)는 외부의 공기유입을 차단하기 위해 제1 투입구 개폐부(15a)에 의해 폐쇄되고, 이어서 제2 투입구 개폐부(15b)에 의해 폐쇄되어 있는 제2 투입구(11b)를 제2 구동부(16b)에 의해 개방한다. 이 때, 폐기물 투입구(11)내에 있는 폐기물 적재함(W)은 폐기물 투입구(11)가 하단부로 갈수록 좁아지는 호퍼형상의 구조에 의해 걸쳐진 상태로 있을 수 있기 때문에, 폐기물 투입구(11)의 상부에 위치한 제2 푸셔(14)를 작동시켜 그 폐기물 적재함(W)을 상기 제2 투입구(11b)와 연통되어 있는 반응로(20)내로 밀어낸다. 그 후에, 상기 제2 투입구(11b)는 제2 투입구 개폐부(15b)에 의해 폐쇄된다.

이와같이, 본 발명에 의하면, 투입구 개폐부(15a)(15b)를 이중으로 설치하여 교대로 신속하게 작동되게 함으로써, 폐기물 투입구(11)를 통하여 반응로(20)내로 폐기물을 투입할 때, 그 반응로(20)내에의 외부의 공기유입을 최대한 차단할 수가 있다.

더욱이, 이와함께, 폐기물 투입구(11)를 통하여 투입되는 폐기물을 스톱퍼에 의해 일단 정지시킨 후에 조정된 투입 시간간격에 따라 투입함으로써, 반응로(20)의 내압을 균일하게 유지시킬 수 있음은 물론, 열분해 조건에 맞는 일정한 양의 공기만의 유입으로 안정된 처리작업을 진행할 수가 있다.

한편, 반응로(20)내로 투입되는 폐기물 적재함(W)은 상기 반응로(20)의 내부에 설치된 금속재의 경사판(23) 위로 낙하된다. 이 경사판(23)은 그 상단부에 설치되어 왕복이동하는 제3 푸셔(24)에 의해 상기 폐기물 적재함(W)을 열분해실(21)에서 열분해한 후에 용융실(22)로 쉽게 이송시킬 수 있도록 하기 위해, 반응로(20)의 일측벽으로부터 열분해실(21)의 후단부까지 일정 각도로 경사진 상태로 이어져 있다. 상기 제3 푸셔(24)는 상술한 제1 푸셔(13)와 제2 푸셔(14)와 같은 구조로 이루어져 있다.

이와같이 반응로(20)내로 투입된 폐기물 적재함(W)은 플라즈마에 의해 고온으로 열적 처리하기 위해서 상기 제3 푸셔(24)에 의해 상기 경사판(23)을 따라 열분해실(21) 안으로 이동된다.

여기서, 상기 열분해실(21)은 반응로(20)의 내부 상단에 형성되어 상기 폐기물 적재함(W)을 포함한 폐기물 중의 유기물을 열분해하는 역할을 하고, 상기 열분해실(21)의 아래쪽에 형성된 용융실(22)은 상기 열분해실(21)에서 열분해되지 않고 남은 무기물 등을 용융 처리하는 역할을 한다. 이러한 열분해실(21)과 용융실(22)을 통해 폐기물을 열적으로 처리할 수 있도록 하기 위해 상기 용융실(22)의 상면에 는 플라즈마 토치(25)가 관통설치되어 있고, 상기 용융실(22)의 바닥면에 플라즈마 토치(25)와 짝을 이루는 바닥전극(26)이 설치되어 있다.

또한, 상기 용융실(22)의 하단부에는, 용융실(22)에서 용융된 슬래그를 외부로 배출하기 위한 슬래그 배출구(27)가 관통 형성되어 있으며, 슬래그 배출구(27)의 하단 부분에는 슬래그를 제거하기 위한 슬래그 제거장치(28)가 설치되어 있다.

또한, 도 2에 개략적으로 도시되어 있는 바와 같이, 상기 반응로(20)의 열분해실(21) 좌측면에는, 상기 용융실(22)에서 발생한 가스와 열분해실(10)에서 발생한 가스를 혼합하여 완전 연소시키도록 2차 연소실(29)이 설치되어 있는데, 이 2차 연소실(29)은 사이클론타입으로 제작되어 연소가스가 선회하면서 하강할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 경사판(23) 아래에는 유동채널(30)이 설치되어 있어, 상기 2차연소실(29)에서 배출되어 유동채널(30)을 통과하는 연소가스가 상기 경사판(23) 위의 폐기물을 예열하도록 되어 있다. 도면 중, 미설명 부호 '31'는 폐기물을 반응로(20)내에 투입하기 전에 반응로(20) 내부를 예열하기 위한 가스버너를 표시한 것이고, '32'는 폐기물의 용융상태를 외부에서 관측하기 위한 관측창을 표시한 것이다.

이와같이 구성된 반응로(20)와 함께 본 발명의 열적 처리장치를 구성하는 열교환기(40)는, 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 반응로(20)에서 배출되는 고온의 연소가스를 냉각하도록 상기 반응로(20)의 출구측에 연결설치되어 있다.

이에 의해, 반응로(20)에서 열교환기(40)로 배출되는 대략 1,000℃의 가스는 열교환기(40)에서 600 ~ 800 ℃의 고온을 유지하게 된다.

한편, 상기와 같이 반응로(20)에서 열교환기(40)로 배출되는 고온의 가스를 반응로(20) 내로 공급하여 반응로(20)내에서 연소를 위하여 재활용할 수 있도록, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 열교환기(40)와 반응로(20) 사이에 연결된 채널(Channel, 41)의 외면에는, 상기 채널(41)과 연통되어 상기 반응로(20)에서 열교환기(40)로 배출되는 고온의 가스 일부를 흡입하도록 후단에 송풍기(42)과 연결된 흡입덕트(43)가 연결되어 있고, 상기 흡입덕트(43)를 통하여 흡입된 상기 가스를 반응로(20)로 송풍하기 위하여 반응로(20)의 하단부에 연결되는 송풍덕트(44)가 구비되어 있다.

더욱이, 상기 송풍기(42)에 의해 고온의 가스를 반응로(20) 내부로 공급할 때, 그 가스의 양을 조절할수 있도록 상기 송풍덕트(44)의 단부에 소정각도로 회전하는 댐퍼(도시 생략)를 설치하는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 간접예열에 의해 폐기물 처리를 위한 에너지를 절약할 수 있는 이점이 있다.

또한, 상기 열교환기(40)의 출구측에는, 상기 열교환기(40)에서 배출되는 고온의 연소가스를 충분히 냉각시킬 수 있도록 냉각수를 분사하는 역할을 하는 급냉장치(50)가 연결설치되어 있다. 상기 냉각수의 분사시에, 냉각수에 알칼리용액(NaOH 용액)을 혼합하여 분사하게 되면, 상기 연소가스에 함유된 산성가스를 일차적으로 제거할 수가 있다. 산성가스제거에 사용되는 알칼리용액은 상기 열교환기(40)와 급냉장치(50) 사이에 설치된 알카리용액 저장탱크(90)로부터 공급된다.

또한, 상기 급냉장치(50)의 출구측에 연결설치된 산성가스 제거장치(60)는, 상기 급냉장치(50)에서 미처 제거되지 못한 산성가스 성분을 완전히 제거하기 위하여, 상기 급냉장치(50)와 산성가스 제거장치(60) 사이에 설치된 저장탱크(100)로부터 공급되는 활성탄과 소석회를 산성가스 제거장치(60)내로 분사시키도록 한다. 이에 의해, 상기 산성가스는 완전히 제거된 상태로 집진기(70)로 배출되어서 분진이 완전히 제거된 후에, 굴뚝(80)을 통해 완전 무해한 상태로 외부로 배출되게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 폐석면 및 석면함유 폐기물의 열적 처리장치에 의한 열적 처리방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 폐기물은 상술한 바와 같은 구조를 갖는 폐기물 투입장치(10)를 통하여 반응로(20)의 열분해실(21)에 주기적으로 투입된 후에, 전원시스템(도시 생략)을 통해 공급되는 전기에너지에 의해 플라즈마 토치(25)를 통하여 고온의 불꽃을 발생시킴으로써, 고온의 열량에 의해 폐기물 중의 유기물(폐기물 적재함 포함)은 열분해실(21)에서 연소되고, 폐기물 중의 무기물은 용융실(22)에서 상기 플라즈마 토치(25)와 바닥전극(26)에 의해 용융된다.

이어서, 용융된 슬래그를 슬래그 배출구(27)을 통하여 반응로(20) 밖으로 배출시킨 후, 슬래그 제거장치(28)를 이용하여 재활용이 가능하도록 수냉 등의 적절한 조치를 취하고 나서 외부로 배출시킨다.

또한, 이 때 발생되는 고온의 열량을 이용하여 폐기물 중 유기물을 열분해시키고, 이 열분해에 의해 발생되는 열분해 가스를 2차연소실(29)에서 완전 연소시키킨다. 이 때 발생하는 열량은 유동채널(30)을 통과하면서 경사판(23)를 가열하여 폐기물을 예열시키고 나서 열교환기(40)로 배출된다.

상기와 같이 배출된 배가스는, 상술한 바와 같은 작용으로 열교환기(40)를 통하여 일차적으로 냉각된 후에, 급냉장치(50)를 통과하면서 다시 냉각되고 상기 배가스 중의 산성성분은 산성가스 제거장치(60)에서 완전 제거된 상태에서 집진기(70)를 통과하면서 분진을 제거하고 나서, 최종적으로 굴뚝(80)을 통해 청정된 상태로 대기로 배출된다.

한편, 본 발명은 가연성 물질을 포함하는 석면함유 폐기물에 대하여는 상술한 바와 같은 공정에 의해 열적 처리하고 있으나, 가연성 물질을 포함하고 있지 않는 폐석면에 대하여는 다음과 같은 실험적인 결과에 근거하여 가연성 물질을 포함하는 도시 생활쓰레기 등의 일반폐기물을 혼합하여 열적 처리하는 것으로 하고 있다.

실험적인 결과에 의하면, 폐석면에 대하여는, 석면을 쉽게 용융시킬 수 있도록 하기 상기한 일반폐기물을 소각할 때 발생하는 소각회를 적정 비율로 혼합하여 처리할 때, 즉, 석면 : 소각회의 혼합비율을 1 : 9, 2 : 8, 3 : 7, 4 : 6 의 비율로 하여 처리하였을 때 좋은 결과를 얻을 수 있다는 것을 알 수 있었다.

더욱이, 상기와 같이 적정 비율로 석면과 소각회를 혼합하여 처리할 때의 용융온도를 각각 1,100℃, 1,200℃, 1,300℃, 1,400℃ 로 설정하여 상기 각 혼합비율로 이루어진 폐기물에 적용하였다.

그 결과, 3 : 7 과 4 : 6의 혼합비율로 된 폐기물의 경우는, 1,300℃와 1,400℃의 온도에 도달하였을 때 석면이 완전 용융되었다.

폐기물에 대한 혼합비율이 이 보다 낮아지면, 더 낮은 온도에서 석면이 용융되지만, 처리될 수 있는 석면의 양은 감소된다. 이에 반하여, 석면의 비율이 높아지게 되면, 용융점이 높아지게 되어 용융실(22)에서 석면이 용융되는데 많은 시간이 소요되어 용융이 원활하게 진행되지 않게 된다. 따라서, 소각회를 혼합한 폐석면을 안전하게 처리하기 위해서는, 상기 혼합비율이 3 : 7이고, 로내 온도가 약 1,300℃의 조건이 최적의 조건임을 실험적으로 확인할 수 있었다.

이러한 실험적인 결과로부터 얻어진 석면의 혼합비율을 근거로 하여 실증용 설비를 사용하여 일반폐기물을 처리하는 실험을 행하였던 바, 일반폐기물은 연소시 10%정도의 소각회를 발생시킴을 알 수 있었다.

따라서, 상기한 결과를 고려하여 볼 때, 석면 : 가연성 폐기물의 혼합비율은 1 : 20 ∼ 1 : 25의 범위가 적합하였다.

이와같은 비율로 혼합된 폐석면과 일반폐기물을 상술한 바와 같이 폐기물 투입장치(10)에 의해 반응로(20)내로 투입하게 되면, 가연성 물질을 포함하는 일반폐기물은 열분해실(21)에서 연소되면서 소각회를 발생시키고, 이 때 발생된 소각회는 경사판(23)의 상단부에 위치한 제3 푸셔(24)에 의해 석면과 함께 용융실(22)로 투입된다.

이렇게 용융실(22)에 투입된 석면과 소각회는 용융실(22)의 상면에 설치된 플라즈마 토치(25)로부터 방출되는 고열에 의해 용융되어 슬래그를 형성하고, 이 슬래그는 슬래그 배출구(27)를 통하여 배출된다.

위와 같은 방법으로 폐석면과 일반폐기물을 혼합 처리한 후 배출되는 슬래그 의 용출 시험결과는, 표 1에 나타난 바와 같이 각 성분별 환경규제치 이하로 분석되었다.

	As	Cd	Cr	Cu	Fe	Pb	Zn
mg/l	N.D	N.D	N.D	0.0058	0.0678	0.0228	N.D

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 고온의 플라즈마를 이용하여 인체에 유해한 폐석면 또는 석면함유 폐기물을 용융 처리하여 무해화시킬 수 있고, 특히 가연성 물질을 포함하지 않는 폐석면을 일반폐기물과 혼합하여 동시에 처리할 수 있으므로 종전과 같이 석면에 대한 지정폐기물을 일반폐기물과 분류하여 처리할 필요가 없다.

또한, 본 발명에 의하면, 반응로의 폐기물 투입구로 폐기물을 투입할 때 소정의 시간간격을 갖고 자동투입되도록 함으로써 작업여건을 대폭 개선할 수가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 폐석면 또는 석면함유 폐기물을 용융 처리에 의해 슬래그로 배출함으로써 건축자재 등으로 재활용할 수가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 반응로에서 열교환기로 배출되는 고온의 연소가스를 송풍기에 의해 반응로로 공급하여 활용함으로써, 폐기물 처리를 위한 에너지를 절감할 수가 있다.

Claims (13)

1. 상단부에 형성된 폐기물 투입구(11)를 통하여 투입된 폐기물을 고온의 플라즈마에 의해 열분해하여 용융처리하도록 내부에 열분해실(21)과 용융실(22)을 갖는 반응로(20)와, 상기 반응로(20)에서 배출된 고온의 가스를 일차적으로 냉각하는 열교환기(40)와, 상기 열교환기(40)에서 배출된 가스를 급냉하여 산성가스를 제거하는 급냉장치(50), 상기 급냉장치(50)에서 제거되지 않은 산성가스를 제거하는 산성가스 제거장치(60), 및 산성가스 제거장치(60)로부터 배출되는 가스를 모아서 분진을 제거하는 집진기(70)를 포함하는 폐석면 및 석면함유 폐기물의 용융처리 장치에 있어서,

   상기 폐기물은, 폐석면 또는 석면함유 폐기물중 어느 하나이고,

   상기 폐기물 투입구(11)는, 호퍼형상으로서 그 일측벽에 개방된 제1 투입구(11a)와 그 하부에 개방된 제2 투입구(11b)를 구비하고,

   상기 폐기물 투입구(11)내로 폐기물을 자동 투입하기 위한 폐기물 투입장치(10)를 더 포함하고,

   상기 폐기물 투입장치(10)는, 폐기물을 적재한 폐기물 적재함(W)을 바닥에서 최상부로 수직이동하는 수직이동기구와;

   상기 수직이동기구의 최상부 일측에 횡설되어 상기 수직이동기구에 의해 이동된 폐기물 적재함(W)을 상기 폐기물 투입구(11)측으로 이송하는 이송 컨베이어(12)와;

   상기 폐기물 투입구(11)의 제1 투입구(11a)에 대향되게 위치하여 상기 이송 컨베이어(12)의 끝부분으로 이송된 폐기물 적재함(W)을 상기 제1 투입구(11a)측으로 밀어넣도록 전후진가능한 제1 푸셔(Pusher, 13)와;

   상기 제1 푸셔(13)와 대향하는 제1 투입구(11a)를 제1 구동부(16a)에 의해 좌우방향으로 개폐가능하게 설치되는 제1 투입구 개폐부(15a)와;

   상기 폐기물 투입구(11)의 상방에 위치되어 상기 제1 푸셔(13)에 의해 제1 투입구(11a)로 투입된 폐기물 적재함(W)을 상기 제2 투입구(11b)를 통하여 반응로(20)내로 수직으로 밀어넣도록 전후진가능한 제2 푸셔(14)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 폐석면 및 석면함유 폐기물의 용융처리 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 이송 컨베이어(12)의 끝단부에는, 상기 이송 컨베이어(12)에 의해 끝단부까지 이송된 폐기물 적재함(W)을 일시 정지시키는 스톱퍼(Stopper)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 폐석면 및 석면함유 폐기물의 용융처리 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제2 투입구(11b)에는, 제2 구동부(16b)에 의해 개폐가능하게 제2 투입구 개폐부(15b)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 폐석면 및 석면함유 폐기물의 용융처리 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1 투입구 개폐부(15a)와 상기 제2 투입구 개폐부(15b)는, 상기 제1 및 제2 구동부(16a)(16b)에 의해 상호 교대로 작동되는 것을 특징으로 하는 폐석면 및 석면함유 폐기물의 용융처리 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 구동부(16a)(16b)는, 상기 제1 및 제2 투입구 개폐부(15a)(15b)의 각 일측면에 연결된 공압 실린더인 것을 특징으로 하는 폐석면 및 석면함유 폐기물의 용융처리 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 반응로(20)의 내부에는, 상기 폐기물 투입구(11)의 제1 및 제2 투입구(11a)(11b)를 통하여 낙하된 폐기물을 지지하도록 상기 반응로(20)의 일측벽으로 부터 용융실(22)의 입구를 향하여 소정각도로 경사진 금속제 경사판(23)과, 상기 경사판(23) 상단부에 상기 폐기물을 반응로 안쪽으로 밀어넣도록 전후진가능한 제3 푸셔(24)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 폐석면 및 석면함유 폐기물의 용융처리 장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 반응로(20)와 상기 열교환기(40) 사이에는, 채널(Channel, 41)이 연결 설치되어 있고, 상기 채널(41)의 외면에는, 상기 채널(41)과 연통되어 상기 반응로(20)에서 열교환기(40)로 배출되는 고온의 가스 일부를 흡입하도록 후단에 송풍기(42)와 연결된 흡입덕트(43)가 연결되어 있고, 상기 흡입덕트(43)를 통하여 흡입된 상기 가스를 상기 반응로(20)로 송풍하기 위하여 상기 반응로(20)의 하단부에 연결되는 송풍덕트(44)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 폐석면 및 석면함유 폐기물의 용융처리 장치.
8. (a)폐석면 또는 석면함유 폐기물중 어느 하나의 폐기물을 폐기물 적재함에 적재하여 수직이동기구에 의해 최상부로 수직이동하는 단계와;

   (b)상기 수직이동된 폐기물 적재함을 이송 컨베이어에 의해 이송하는 단계와;

   (c)상기 이송 컨베이어에 의해 끝단부까지 이송된 폐기물 적재함을 일시 정지시키는 단계와;

   (d)호퍼형상의 폐기물 투입구의 일측벽에 형성된 제1 투입구를 개방하여 상기 폐기물 적재함을 제1 푸셔에 의해 상기 폐기물 투입구의 일측벽에 형성된 제1 투입구측으로 소정시간 간격으로 투입하는 단계와;

   (e)상기 제1 투입구를 폐쇄한 후에, 상기 폐기물 투입구의 직하부에 형성된 제2 투입구를 개방하여, 상기 폐기물 적재함을 상기 폐기물 투입구의 직상부에 위치된 제2 푸셔에 의해 상기 제2 투입구를 통하여 반응로내로 투입하는 단계와;

   (f)상기 제 입구를 폐쇄한 후에 반응로내로 투입된 폐기물 적재함을 고온의 플라즈마에 의해 열분해한 후에 용융처리하는 단계와;

   (g)상기 반응로에서 배출된 고온의 가스를 열교환기에 의해 일차적으로 냉각하는 단계와;

   (h)상기 열교환기에서 배출된 가스를 급냉장치에 의해 급냉하여 산성가스를 제거하는 단계와;

   (i)상기 급냉장치에서 제거되지 않은 산성가스를 산성가스 제거장치에 의해 제거하는 단계와;

   (j)상기 산성가스 제거장치로부터 배출되는 가스를 집진기에 모아서 분진을 제거한 후에 외부로 배출하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐석면 및 석면함유 폐기물의 용융처리 방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 폐기물 투입구의 제1 투입구와 제2 투입구는 각각의 구동부에 의해 교대로 작동하는 제1 투입구 개폐부와 제2 투입구 개폐부에 의해 개폐되는 것을 특징으로 하는 폐석면 및 석면함유 폐기물의 용융처리 방법.
10. 제8항에 있어서,

    상기 (f)단계는, 상기 반응로내로 투입된 폐기물 적재함을 상기 반응로내에 경사지게 설치된 경사판 위에 놓여지게 한 후에 상기 경사판의 상단부에 설치된 제 3 푸셔에 의해 상기 경사판을 따라 반응로 안쪽으로 밀어넣고 나서 폐기물 중 유기물질은 열분해실에서 열분해하고 무기물질은 용융실에서 용융처리하여 용융된 슬래그를 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 폐석면 및 석면함유 폐기물의 용융처리 방법.
11. 제8항에 있어서,

    상기 (g)단계에서, 상기 반응로로부터 상기 열교환기로 배출되기 직전의 고온의 가스 일부를 송풍기에 의해 흡입하여 상기 반응로로 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐석면 및 석면함유 폐기물의 용융처리 방법.
12. 제8항에 있어서,

    상기 폐석면은, 일반폐기물과 소정비율로 혼합하여 상기 폐기물 투입구를 통하여 동시에 투입되는 것을 특징으로 하는 폐석면 및 석면함유 폐기물의 용융처리 방법.
13. 제8항 또는 제12항에 있어서,

    상기 폐석면과 일반폐기물의 혼합비율은 1 : 20 ∼ 1 : 25인 것을 특징으로 하는 폐석면 및 석면함유 폐기물의 용융처리 방법.

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