KR20070063594A

KR20070063594A - 폐기물 용융로의 가연성 가스의 처리 방법 및 처리 장치

Info

Publication number: KR20070063594A
Application number: KR1020077010831A
Authority: KR
Inventors: 겐 다카미야; 히데하루 시바이케; 모리히로 오사다
Original assignee: 신닛떼쯔 엔지니어링 가부시끼가이샤
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2005-02-10
Publication date: 2007-06-19
Also published as: KR100852507B1; WO2006057075A1; EP1816396A4; EP1816396B1; EP1816396A1; EP1816396B8; JP2006153339A; JP4542417B2; CN101065613A; ES2442384T3

Abstract

본 발명은 폐기물 처리로에 있어서 생성되는 가연성 가스를 최적 범위로 제진함으로써, 굴뚝 다이옥신류의 규제를 만족하고 또한 열교환기의 부착·폐색 등의 문제를 방지할 수 있는 폐기물 처리로의 가연성 가스 처리 방법 및 처리 장치를 제공하는 것으로 폐기물 처리로에 있어서 생성된 가연성 가스를 제진 장치(5)에 안내하여 가연성 가스 중의 더스트 농도를 0.02 내지 0.07 kg/Nm³의 범위로 제진하고, 제진 후의 가연성 가스를 고온에서 연소시키는 폐기물 처리로(1)의 가연성 가스의 처리방법. 제진 장치(5)에서 포집한 더스트는 폐기물 용융로(1)의 송풍구(8)로부터 폐기물 용융로 내에 공급하여 고온 연소, 용융시킨다.

폐기물 처리로, 다이옥신, 제진 장치

Description

폐기물 용융로의 가연성 가스의 처리 방법 및 처리 장치{TREATMENT METHOD AND TREATMENT APPARATUS FOR COMBUSTIBLE GAS IN WASTE MELTING FURNACE}

본 발명은 폐기물 용융로로부터 나오는 더스트(dust)를 포함한 가연성 가스의 처리 방법 및 처리 장치에 관한 것이다.

일반 폐기물, 산업 폐기물 등의 폐기물의 처리에서는 폐기물 처리로에서 생성되는 가연성 더스트, 열분해 가스(C0, H₂, CH₄, C0₂, N₂ 등)를 포함하는 가연성 가스를 연소실에서 연소시키고, 후류의 열교환기(보일러)에서 열을 회수한다. 이 때, 가연성 가스의 더스트 농도를 일정 값 이하로 제어하여 더스트 중에 포함된 염에 의한 보일러 튜브 등의 부식을 줄이고 있다. 예를 들면, 일본 공개 특허 공보 2000-161622호에는 폐기물 처리 방법으로서 폐기물의 연소 반응을 수반하는 부분 산화로에서 불완전 연소 또는 부분 연소시켜 노출구에서의 산소 환산 농도가 -20% 내지 1%인 가연성 가스를 생성하고, 더스트 농도 5 내지 20 g/Nm³의 가연성 가스를 450℃ 내지 650℃에서 제진 장치에 도입하여, 더스트 농도를 0.1g/Nm³ 이하로 제진하며, 제진된 가연성 가스를 연소로에서 고온에서 연소시키는 것이 개시되어 있다. 이 폐기물 처리 방법에서는 더스트 농도를 0.1g/Nm³ 이하가 되도록 제진함으로써, 더스트 중의 염의 양이 줄어들어, 연소로의 후류에 설치된 보일러 튜브 등의 부식이 극히 저감되고, 또한, 제진에 의하여 가연성 가스를 고온 연소시킬 수 있으므로, 매연에 기인하는 방향족계 유기 화합물 농도가 낮아지며, 결과적으로 불완전 연소 생성물인 다이옥신류 물질 농도도 저감할 수 있게 된다.

또한, 폐기물의 용융 처리에 있어서도, 폐기물 용융로로부터 발생하는 가연성 더스트가 가연분, 회분(灰分)을 주체로 하고 있고, 가연분 중에는 고정 탄소가 많고 휘발분이 적고 회분이 높으며, 일반적으로 휘발분이 적은 더스트는 발화하기 어렵고 불완전 연소에 의하여 배기 가스의 미연소 C0나 다이옥신류의 원인이 될 수 있기 때문에, 연소실에 도입하는 가연성 가스 중의 더스트 농도를 가능한 한 줄이려고 노력하고 있다. 더스트 농도를 줄이는 것으로 연소실에서의 회분 부하가 줄어 연소실 내의 부착물(클링커)이 생기기 어려워져, 더 고온에서의 연소 제어가 가능해진다. 또한 연소실에서의 고정 탄소의 연소 부하가 내려가고, 그 결과, 배기 가스의 미연소 C0가 줄어들어 매연에 기인하는 방향족계도 줄어들고, 굴뚝 다이옥신류도 굴뚝 다이옥신류 배출 규제치인 0.O1ng-TEQ/Nm³를 맞출 수 있다.

그러나, 종래의 가연성 가스의 처리 방법으로는 가연성 가스 중의 더스트 농도를 가능한 한 줄여, 굴뚝 다이옥신류 배출 규제치 0.O1ng-TEQ/Nm³ 정도를 만족하고, 열 교환기로 클링커에 의한 부착·폐색 등의 문제를 억제하기 위하여 높은 제진 효율을 가지는 제진 장치가 필요하므로, 설비 비용이 상승한다고 하는 문제가 있다.

이에, 본 발명은 폐기물 용융로의 가연성 가스를 최적 범위에서 제진함으로써 설비 비용을 상승시키지 않고, 굴뚝 다이옥신류의 규제를 만족하고, 또한 열교환기의 부착·폐색 등의 문제를 방지할 수 있는 폐기물 용융로의 가연성 가스의 처리 방법 및 설비 비용이 들지 않는 처리 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 의한 폐기물 용융로의 가연성 가스의 처리 방법은 폐기물 용융로로부터 나온 가연성 가스를 제진 장치로 안내하여 가연성 가스 중의 더스트 농도를 0.02 내지 0.O7 ㎏/Nm³의 범위로 제진하고, 제진 후의 가연성 가스를 연소실에 도입하여 공기를 불어 넣고 고온에서 연소시키는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서는 종래와 같이 높은 제진 효율로 제진하지 않고, 굴뚝 다이옥신류의 규제를 만족하고, 또한 열교환기의 부착·폐색 등의 문제를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 폐기물 용융로의 가연성 가스의 처리 장치는 폐기물 용융로로부터 꺼낸 가연성 가스 중의 더스트 농도를 0.02 내지 0.07 ㎏/Nm³로 하는 제진 장치와, 제진 장치의 후류에 제진 장치로 제진한 후의 가연성 가스를 도입하여 공기를 불어넣어 연소시키는 연소실과, 연소실의 연소 가스를 열교환하는 열교환기와, 제진 장치로 포집한 더스트를 폐기물 용융로의 송풍구로부터 폐기물 용융로 내에 공급하는 더스트 공급 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 사용하는 폐기물 용융 처리 설비의 계통도이다.

도 2는 제진 후의 가연성 가스 중 더스트 농도와 굴뚝 다이옥신류의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 3은 제진 후의 가연성 가스 중 더스트 농도와 보일러부 더스트 중 염소 농도의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 4는 본 발명에 의한 가연성 가스의 연소의 제어 계통도이다.

도 5는 본 발명에 의한 가연성 가스의 연소의 제어 흐름도이다.

도 6은 본 제어의 구체적인 예를 도 6에 나타내는 도면이다.

도 7은 본 발명 방법을 적용하는 폐기물 용융 처리 설비 일례를 나타내는 도면이다.

도 8(a)는 본 발명의 보일러식 노벽을 구비한 연소실의 개략 단면도이고, 도8(b)는 (a)의 A-A 단면도이다.

도 9는 본 발명에 사용하는 버너의 배치 및 구조를 나타내고, (a)는 도 8(a)의 B-B 단면 개략도, (b)는 슬릿을 나타내는 (a)의 C-C 단면 개략도이다.

본 발명을 폐기물 용융 처리에 적용한 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

실시예 1

도 1은 본 발명에 사용하는 폐기물 용융 처리 설비의 계통도이다. 폐기물 용융로(1)에는 폐기물이 부자재인 코크스, 석회석과 함께 노 상부로부터 2중 씰(seal) 밸브 기구의 장입 장치(2)를 통하여 장입되어 건조, 열분해, 연소, 용융 과정을 거쳐 출재구(3)로부터 용융물로서 배출된다.

가연분은 가연성 더스트, 열분해 가스 (C0, H₂, CH₄, C0₂, N₂ 등)를 포함하는 가연성 가스로서 폐기물 용융로 상부의 가스관(4)으로부터 배출된다. 가연성 가스 중의 더스트는 사이클론 등의 제진 장치(5)로 포집된다. 제진 장치(5)에서는 제진 장치(5)의 입구 측의 더스트 농도 0.10 내지 0.20 ㎏/Nm³으로부터 제진 장치(5)의 출구 측의 더스트 농도가 0.02 내지 0.07 ㎏/Nm³의 범위에 들어가도록 제진한다. 입구 측의 더스트 농도는 이 범위로 규정하는 것이 아니며, 0.2 ㎏/Nm³를 초과하는 경우에는 제진 장치의 효율을 올리는 것 등에 의하여 대응한다.

제진 장치(5)에서 포집된 더스트는 더스트 저장 탱크(6)에 저장되고 더스트 절출 장치(7)로 절출되고, 산소 부화 공기를 공급하는 송풍구(8)로부터 노 내로 불어넣는다.

제진 장치(5)로부터 배출되는 가연성 가스는 연소실(9)에 도입되어 연소되고, 열교환기(보일러)(10)에서 열교환에 의하여 열 회수가 이루어지고, 보일러(10)에서 발생한 증기는 증기 터빈·발전 장치(11)로 보내진다. 보일러(10)의 배기 가스는 제진 장치(12)에서 고기(固氣) 분리되고, 송풍기(13)(blower)에 의하여 굴뚝(14)으로부터 배출된다. 열교환기는 보일러가 아니어도 좋고, 다른 공기 열교환기 등으로도 마찬가지로 열 교환이 가능하다.

도 2는 제진 후의 가연성 가스 중에서 더스트 농도와 굴뚝 다이옥신류의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 연소실(9)에 도입되는 제진 후의 가연성 가스의 더스트 농도를 0.O7 ㎏/Nm³ 이하로 하면, 연소실(9)에서의 고정 탄소의 연소 부하가 저하되고, 더 고온 (900℃∼1000℃)에서의 연소 제어가 가능해진다. 그 결과, 배기 가스의 미연소 C0가 줄어들고, 매연에 기인하는 방향족계도 저감되어 굴뚝 다이옥신류도 굴뚝 다이옥신류의 배출 규제치 0.O1ng-TEQ/Nm³ 이하로 줄일 수 있다.

다만, 0.02 ㎏/Nm³ 미만의 더스트 농도에서는 배기 가스 중의 다이옥신류 저감 효과가 적기 때문에, 전술한 일본 공개 특허 공보 2000-l61622호에 기재되어 있는 바와 같이 더스트 농도를 0.1 g/Nm³ 이하로 제진할 필요는 없다. 또한, 더스트 농도를 0.1g/Nm³ 이하로 제진하려면 적어도 99.9% 이상의 높은 제진 효율을 가지는 제진 장치가 필요하게 되기 때문에 설비 비용이 상승하여 비용 상승으로 이어지는 문제가 있다.

도 3은 제진 후의 가연성 가스의 더스트 농도와 보일러부 더스트 중 염소 농도의 관계를 나타내는 그래프이다. 제진 장치(5)를 통과한 가연성 가스의 더스트 농도와 더스트 중 염소 농도와는 상관 관계가 있다. 일반적으로, 큰 입자 지름의 더스트가 세립에 비하여 더 제진되기 쉽기 때문에, 더스트를 너무 제진하여 가연성 가스 중 더스트 농도를 낮게 하였을 경우, 더스트의 통과량은 감소하지만, 연소 실(9)에 도입되는 가연 더스트는 세립의 비율이 증가한다. 세세한 가연성 더스트는 염 농도 (Na, K, Cl%)가 높고, 연소 후의 더스트의 염 농도가 상승하여, 후단의 열 교환기(10)의 배관에서 클링커의 부착·폐색 등의 문제를 일으킨다. 염소 농도가 높은 세립(細粒)의 가연성 더스트만 제진 장치(5)를 통과하여 연소실에서 연소되고, 보일러(10)에 있어서 더스트 중 염소 농도가 8%를 넘으면, 보일러(10)를 포함하는 후류의 열 교환기의 배관에 염에 의하여 저융점화한 크리커의 부착·폐색이 발생한다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 보일러(10)의 더스트 중 염소 농도가 8%일 때, 가연성 가스 중의 더스트 농도가 0.02 ㎏/Nm³의 관계에 있기 때문에, 클링커의 부착·폐색의 예방을 위하여는 제진 후의 가연성 가스 중의 더스트의 농도를 0.02 ㎏/Nm³ 이상으로 할 필요가 있다.

이상으로부터, 굴뚝 다이옥신류를 굴뚝 다이옥신류의 배출 규제치 0.O1ng-TEQ/Nm³ 이하로 억제하고, 또한 배관에 클링커가 부착하여 폐색되는 것을 방지하려면 가연성 가스중 더스트 농도는 0.02 내지 0.07 ㎏/Nm³가 최적의 범위가 된다.

제진 장치(5)에서 포집된 더스트는 고정 탄소, 회분이 높고, 휘발분이 낮고 착화하기 어렵기 때문에, 폐기물 용융로(1)의 송풍구(8)를 통하여 산소 및 공기와 함께 불어 넣는다. 노 내에 불어 넣은 더스트는 약 2000℃의 노 하부에서 순간적으로 연소·용융 되기 때문에, 굴뚝 미연소 CO, 다이옥신이 증가하지 않고 더스트의 슬러그화가 가능하다. 그 결과, 제진 회(灰) 발생량도 줄어든다. 또한, 노 내에 불 어 넣은 더스트 중의 고정 탄소가 연소·발열함으로써 보조 연료로서 활용할 수 있고, 코크스 사용 원 단위를 저감시킬 수 있다. 그 때문에, 폐기물 용융로(1), 제진 장치(5), 연소실(9), 열 교환기(10)를 차례로 설치한 장치 구성의 경우에 가장 효과가 있다. 제진 장치에 사이클론을 사용하면 공간을 줄일 수 있고 제진 장치(5)의 입구의 더스트 농도에 따라서 입구측 유속, 처리량 등의 설계가 용이하게 실시된다.

본 발명에서는 연소실(9)에 있어서 900℃ 내지 1000℃의 고온의 가스 온도로 연소시킬 수 있다. 연소실 온도를 고온으로 유지하고, 가연성 가스 및 가연 더스트를 고온으로 연소시킴으로써 미연분이 완전 연소되기 쉬워진다. 종래 850 내지 900℃로 연소시키고 있고, 이 이상의 온도로 올라가면 반용융 상태의 클링커가 부착되어 안정적인 연소를 저해하기 때문에 온도가 올라가지 않았지만, 본 발명에서는 제진 장치(5)에서 연소실(9)에 도입되는 조(粗) 더스트를 제진한 결과, 연소실(9)의 노벽에 클링커가 부착되기 어렵게 되어 종래보다 고온의 연소실 온도 관리가 가능하게 되고, 본 발명에서는 900℃∼1000℃에서도 문제없이 계속 운전할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 폐기물 용융로(1)로부터 나오는 가연성 가스의 온도를 300℃∼550℃로 하는 것이 좋다. 가연성 가스는 C0, C0₂, H₂, CH₄, N₂ 등의 가스 이외에도 타르나 염류 화합물을 포함하고 있다. 300℃ 미만에서는 타르가 석출되고, 또한 550℃를 넘으면 CaCl₂나 KCl 등의 염류 화합물이 반용융 상태가 되어 폐기물 용융로(1)로부터 가연성 가스를 배기하는 가스관(4) 내에 부착한다. 따라서, 이 온 도역 이외에서는 가스관(4)이 폐색되고, 가연성 가스를 연소실(9)에 안내할 수 없게 되기 때문에, 연소실(9)에서 연소를 계속하는 것이 불가능하게 된다. 가연성 배기 가스 온도를 300℃ 이상으로 유지하기 위하여, 쓰레기 충전 높이의 조정이나 용융로 내 연소량을 증가 (상단 송풍구 공기량의 증가)시키고, 또한, 550℃ 이하를 유지하기 위하여, 가스관(4) 내에서의 물 분무를 실시한다. 이것에 의하여 가스관(4)이 타르나 염류 화합물로 폐색되지 않고, 발생 가스를 연소실(9)로 안내하여 안정적으로 계속적인 연소를 달성할 수 있었다.

또한, 본 발명에서는 폐기물 용융로(1)로부터 나오는 가연성 가스의 가스관(4)에서의 유속이 5 Bm/s 내지 10 Bm/s인 것이 좋다. 폐기물 용융로(1)로부터 발생하는 가연성 가스는 더스트를 포함하지만, 가스관(4) 내의 유속이 너무 빠르면, 관성력에 의하여 비중량이 큰 더스트가 가스관의 구부러진 부분에 부착, 퇴적하는 경향에 있고, 또한 더스트에 의한 마모가 격렬해진다. 그 때문에, 적어도 집진장치 전의 더스트 농도가 높은 가스관 부분에서는 가연성 가스의 유속을 10 Bm/s 이하로 할 필요가 있다. 또한, 유속을 너무 떨어뜨리면 가스관(4)의 지름이 커지게 되어 경제적이지 않고 더스트를 캐리어할 수 없게 되어 가스관(4) 내에 더스트가 퇴적할 가능성이 있기 때문에 5 Bm/s 이상으로 하는 것이 좋다. 예를 들면, 가스관(4) 내 유속을 5 Bm/s로 하였을 경우에 가스관(4)에 더스트를 부착·퇴적시키지 않고 가연성 가스를 연소실(9)로 안내하여 안정적인 연소를 계속할 수 있었다.

실시예 2

본 발명의 폐기물 처리 설비의 연소실의 가연성 가스의 처리 방법에서는 다 음의 연소 제어 방법을 사용할 수 있다.

연소실로부터의 배기 가스 중의 산소 농도를 검출하고, 연소실에 불어넣는 공기를 유량 조정하기 위한 배기 가스 산소 농도 조절계, 공기 유량계 및 공기 유량 조절 밸브를 구비한 연소실 내의 온도를 광(光)에 의하여 검출하는 방사 온도계를 설치하고, 상기 방사 온도계의 온도 검출 센서의 출력의 현재 값과 그 이동 평균값의 차를 편차 연산기로 연산하고, 상기 편차가 규정 이상을 넘었을 때에는 그 온도 편차에 맞는 보정 공기량을 구하고, 상기 보정 공기량을 상기 불어넣는 송풍 공기량에 가산함으로써, 연소실 출구측의 배기 가스 중의 산소 농도가 일정하게 되도록 연소 제어한다. 통상 운전시에는 산소 농도 설정치를 이론 연소 공기량과 비교하여 높게 설정함으로써, 항상 과잉으로 공기가 연소실 내에 투입되도록 제어한다. 온도 검출 센서의 출력의 변화율이 규정치를 넘었을 때, 초기의 연소에 필요한 공기는 2차 연소 공기의 과잉 공기분을 충당시켜, 이 공기가 부족할 때까지 증가시킨 공기량이 따라잡도록 하고, 배기 가스 산소 농도 조절계에 의한 보정의 지연을 보충하기 위하여 배기 가스 산소 농도 조절계의 지연 시간에 알맞은 시간, 연소 공기량의 증가를 유지한다.

또한, 온도 검출 센서에 의한 변화량을 연속적으로 측정하고, 변화량을 연소 부하량으로 간주하고, 불어넣는 공기량의 증가량을 연속적으로 변화시켜, 변화의 기울기의 대소, 변화의 지속 시간의 장단에 대하여 적절한 공기량을 연속적으로 보정할 수 있도록 한다. 이것은 온도 변화량의 시간적 적분값과 불어넣은 공기의 보정량의 적분값이 상관성을 가지도록 제어할 수 있다 (이하 「연속 보정 제어」라고 부른다.). 본 제어는 보정량의 정밀도를 중시하는 경우에 이용한다. 본 제어의 구체적인 예를 도 6에 나타낸다. 도 6의 A는 보정 제어가 적정하게 작용한 경우를 나타낸다. 도 6의 B는 연소 부하의 지속 시간이 상정(想定)한 것보다 짧지만, 이동 평균값과의 편차에 의하여 지속 시간을 짧게 함으로써 적정한 보정량을 얻을 수 있고, 공기량이 과다하게 되어 연소 온도가 저하되지 않고 적정한 제어를 계속할 수 있는 경우를 나타낸다. 도 6의 C는 변화가 연소 부하 변화 이외의 요인에 의하여 일어난 일시적인 온도 지시값의 저하이며, 보정 제어를 동작시키지 않음으로써 연소 온도의 저하를 일으키지 않고 적절한 상태로 제어를 계속할 수 있는 경우를 나타낸다. 도 6의 D는 연소 부하의 변화 속도가 작지만, 평균값과의 온도 편차는 커지고, 보정 제어가 적절하게 작용하기 때문에 배기 가스 중의 산소 농도의 저하를 방지할 수 있는 상태를 나타낸다.

온도 검출 센서에 의한 변화량의 순간 값을 이용하여 변화량으로부터 연산한 보정량을 이용하여 공기 취입 제어 밸브의 밸브 개도를 일정 시간 열어두어 보정하고, 보정량은 온도 변화량을 연소 부하 변화량으로서 연산하고, 보정량을 온도 변화량에 대하여 일 대 일로 결정할 수 있다 (이하,「스텝 보정 제어」라고 부른다. ). 본 제어는 보정량의 속도 추종성을 중시하는 경우에 사용한다.

응답성이 높은 광에 의한 온도 센서를 사용함으로써, 연소 상태의 과도기적인 상황을 판단하고, 저부하시로부터의 복귀에 의한 제어상 적절한 온도 상승, 노내 압력 변동에 의한 순간적인 온도 변화를 연소 부하의 증대로 간주하지 않아, 오검지(誤檢知)에 의한 공기 보정량의 과잉 상태를 방지할 수 있다.

통상, 연소실에 불어넣는 공기는 연소를 주목적으로 한 1차, 2차 공기와는 별도로 연소실 내의 가연성 가스, 숯과 공기의 혼합성을 향상시킬 목적으로 교반 공기를 이용하는 경우가 있지만, 상기 제어 방법에 있어서, 증가시키는 공기는 1차, 2차 공기와는 별개로 설치된 교반에 이용되는 공기를 사용하여도 좋다. 또한, 2차 공기의 유속을 높게 설정하고, 교반 효과를 갖게 함으로써 높은 효과를 얻을 수 있다.

본 제어는 노 내 온도 변화를 광으로서 검출하고, 온도 변화를 2차 공기 유량의 피드 포워드 요소로 하여 산소 농도 제어, 2차 공기 유량을 보정하고 있기 때문에, 급격한 연소에 대한 추종성이 좋다. 또한, 온도 변화량을 연소 부하량으로서 파악할 수 있어서, 온도 변화의 절대량에 대하여, 공기 보정량의 절대량을 결정할 수 있기 때문에, 정밀도가 높은 연소 제어가 가능하게 된다. 또한, 보정을 연속적으로 작용시킴으로써 종래 보정을 시키는 것이 어려웠던 변화량의 시간적인 적분치에 대하여도 적정한 보정량을 부여할 수 있다.

도 4는 본 실시예에 의한 가연성 가스의 연소의 제어 계통도이다. 연소실(9)의 배기 가스 출구(22)에 배기 가스 중의 산소 농도를 검출하는 배기 가스 산소 센서(23)가 배치되고 배기 가스 산소 센서(23)의 산소 농도의 검출 신호는 배기 가스 산소 농도 조절계(24)로 보내진다. 연소실(9)에는 로 내 상태를 측정하는 포토 센서로 이루어지는 온도 검출 센서(25)가 설치되고, 온도 검출 센서(25)의 신호는 변화율 연산기(26), 이동 평균 연산기(27)에 보내진다. 변화율 연산기(28)는 온도 검출 센서(25)의 출력과 이동 평균 연산기(27)의 출력으로부터, 연소 부하의 정상 상 태로부터의 변화량을 연산하고, 연소 부하 보정 테이블(29)에 입력된다. 연소 부하 보정 테이블(29)에서는 연소 부하의 변화량에 대하여 필요한 공기량을 연산하고, 보정 공기량을 출력한다. 1차, 2차 공기 유량 조절계(34, 37)는 1차, 2차 공기 유량계(35, 38)로부터 유량의 측정 신호가 입력되고, 배기 가스 산소 농도 조절계(24)로부터의 공기량 지령과 연소 부하 보정 테이블(29)의 출력값이 가산기(31)에 입력되며, 가산기(31)의 신호는 1차, 2차 공기 유량 조절계(34, 37)에 입력되고, 적절한 공기량이 로 내에 불어넣도록 1차, 2차 공기 유량 조절 밸브(36, 39)가 조정된다. 연소 공기에 연소 부하 변동분의 공기를 사전에 불어넣음으로써, 배기 가스 산소 농도가 변동되는 것을 방지할 수 있다 (연속 보정 제어). 2차 공기 유량 조절계(37)는 2차 공기 유량계(38)로부터 유량의 측정 신호가 입력된다. 변화율 연산기(6)의 신호는 연소 부하 보정 테이블(30)에 입력된다.

연소 부하 보정 테이블(30)에서는 입력된 온도의 변화율을 바탕으로, 온도 변화로서 검출되는 연소 부하의 변화량을 연산하고, 필요한 공기량을 밸브 개도로서 출력하고, 2차 공기 유량 조정 밸브(37)에 입력된다. 2차 공기 유량 조절계(37)의 신호는 연소 부하 보정 테이블(30)의 신호와 함께 가산기(33)에 입력되고, 가산기(33)의 신호는 2차 공기 유량 조절 밸브(39)에 보내지고, 2차 공기 유량 조절 밸브(39)의 개도를 조절한다.

도 5는 본 발명예에 의한 가연성 가스의 연소의 제어 흐름도이다. 연속 보정 제어에서는 온도 검출 센서(25)의 출력, 이동 평균 연산기(27)로부터 변화율 연산기(8)에서 온도의 변화량을 연산하고, 연산 결과를 연소 부하 보정 테이블(29)에서 연소 부하의 변화량에 상대하도록 공기량의 보정값 △MV으로서 출력한다. 보정값은 산소 농도 제어계에의 보정량으로서 가산된다. 보정량 △MV는 통상의 산소 농도에 있어서의 제어계의 출력값 MV로부터 MV+△MV로서 연소 공기량 조절계에 공기 요구량으로서 출력된다. 산소 농도 제어계는 MV+△MV로서 제어된 공기량의 결과로서 검출되는 PV를 사용하여 연속적으로 제어를 계속한다.

한편, 스텝 보정 제어에서는 온도 검출 센서(25)의 출력으로부터 변화율 연산기(26)로 연산한 결과, 변화율이 규정치를 넘지 않는 경우에는 통상의 2차 공기 유량 SV가 되도록 2차 공기 유량 조절 밸브(39)를 통상의 개도(開度) MV로 한다. 온도 변화율의 규정치는 10℃ 내지 30℃로 설정한다. 변화율이 규정치를 넘은 때에, 챠(char)가 급격히 연소되고 있다고 판단하고, 2차 공기 유량 조절 밸브(39)를 통상의 개도 MV로부터 MV+△MV가 되도록 하여 연소 공기량을 증가시킨다. 연소실 내의 온도가 변화하였을 때는 이미 연소실 내의 부하가 증대하고 있기 때문에 초기의 연소에 필요한 공기는 2차 연소 공기의 과잉 공기분을 충당시켜 이 공기가 부족할 때까지 상기 판단으로 증가시킨 공기량이 따라잡도록 한다. 배기 가스 산소 농도 조절계에 의한 보정의 지연을 보충하기 위하여 배기 가스 산소 농도 조절계의 지연 시간에 알맞은 시간, 연소 공기량의 증가를 유지한다. 일정 시간 경과 후, 예를 들면, 20초 정도 경과하면 배기 가스 산소 농도 조절계에 의한 보정으로 2차 공기 유량이 추종하게 된다.

상기 이동 평균값이 규정치보다 작은 경우에는 보정을 하지 않고, 저부하 상태로부터의 복귀 과정 등의 정상적인 온도 상승을 판단하고, 과잉 공기에 의한 온 도 저하를 방지한다. 규정치는 800℃ 내지 1000℃ 정도로 설정한다. 또한, 이동 평균값과의 차이를 온도 변화로서 검출함으로써 노 내 압력의 순간적인 변동에 의한 온도 변화 검출 결과를 연소 부하와는 무관한 변화라고 인식하고, 보정을 하지 않음으로써 제어의 불안정화를 방지한다.

이와 같이, 본 실시예의 연소 제어에서는 로내 온도 변화를 광으로서 검출하고, 온도 변화를 2차 공기 유량의 피드 포워드 요소로 하여 산소 농도 제어, 2차 공기 유량을 보정하고 있기 때문에 급격한 연소에 대한 추종성이 좋다. 또한, 온도 변화량을 연소 부하량으로서 파악할 수 있고, 온도 변화의 절대량에 대하여 공기 보정량의 절대량을 결정할 수 있기 때문에 정밀도가 높은 연소 제어가 가능하게 된다. 또한, 보정을 연속적으로 작용시킴으로써 종래 보정을 하기가 어려웠던 변화량의 시간적인 적분 값에 대하여도 적정한 보정량을 가할 수 있다.

또한, 본 연소 제어에 의하여 고온의 연소실 온도 관리가 가능하게 되고, 종래보다 연소실 온도를 고온으로 유지하여 가연 가스 및 가연 더스트를 고온으로 연소시킴으로써 미연분이 완전 연소되기 쉬워져 900℃∼1000℃에서도 문제없이 운전을 계속할 수 있다. 고온의 연소실 온도 관리에 의하여, 노벽에 클링커가 부착하기 어려워진다고 하는 부차적인 효과도 있다.

실시예 3

본 발명에서는 연소실에 불어넣는 연소용 공기로서 폐기물 처리 설비 내의 공기를 사용할 수 있다.

연소실의 버너는 약간 하향으로 배치되어 있고, 버너 전의 노벽(버너보다 약 간 아래의 위치)은 국소적으로 고온이 되고, 클링커가 생성될 가능성이 있다. 그것이 성장함으로써 안정 연소를 저해할 우려가 있다. 이에 그 부분에는 지지 가스로서 저산소 농도의 연소 배기 가스 (예를 들면, IDF 이후의 굴뚝 배기 가스)를 활용하여 연소시킴으로써 완만하게 연소시키고, 급격한 온도 상승을 억제함으로써 클링커의 발생을 방지하는 연소실에 불어넣는 연소용 공기로서, 예를 들면 출재시에 상기 폐기물 용융로의 출재구에서 발생하는 분출 가스 또는 일반 폐기물이나 산업 폐기물을 저장한 쓰레기 저장실의 공기 중 어느 하나, 또는 혼합한 공기를 이용할 수 있다. 분출 가스 또는 도시 쓰레기나 산업 폐기물을 저류한 쓰레기 저류실의 공기 중 어느 하나 또는 혼합한 공기를 이용하면 출재구의 주위의 작업 환경이 개선되고, 쓰레기 저장실의 악취 대책도 된다고 하는 부차적 효과를 얻을 수 있다.

도 7은 본 발명의 방법을 적용하는 폐기물 용융 처리 설비의 일례를 나타낸다. 폐기물 용융로(1)에는 쓰레기 저류실(41)로부터 패킷(41a)에서 폐기물이 노상부의 2중 씰 밸브 기구의 장입 장치(2)에 의하여 로 내에 장입되는 동시에, 부자재인 코크스, 석회석이 장입 장치(2)에 의하여 장입되어 건조, 열분해, 연소, 용융의 과정을 거쳐 출재구(3)로부터 용융물로서 배출되고, 가연분은 열분해 가스로서 폐기물 용융로 상부의 가스관(4)으로부터 배출되며, 가연성 더스트는 사이클론 등의 제진 장치(5)에서 포집되어 가연성 더스트 저장탱크(6)에 저장되고, 가연성 더스트 절출 장치(7)에서 절출되고, 산소 부화 공기를 공급하는 송풍구(8)로부터 로 내에 불어넣는다. 제진 장치(5)로부터의 배기 가스는 연소실(9)에서 연소되고, 보일러(10)에서 열 회수가 실시되며, 발생한 증기는 증기 터빈·발전 장치(11)에 보내 진다. 보일러 (10)의 배기 가스는 제진 장치(5)에서 고기 분리되고, 송풍기(13)에 의하여 굴뚝(14)으로부터 배출된다.

도 7에 있어서, 화기 통로(42)와 연소실(9)은 송풍기(44)를 거쳐 배관(43)에 의하여 접속되고, 굴뚝 배기 가스를 연소용 공기로서 연소실(9)에 보낼 수 있게 되어 있다. 연소용 공기로서 저 산소 농도의 굴뚝 배기 가스 (산소 농도 8 내지 12% 정도, 온도 약 150℃)를 활용하여 연소시킴으로써 급격한 온도 상승을 억제할 수 있고, 이에 의하여 클링커의 생성을 방지할 수 있다. 또한, 쓰레기 저장실(41)의 공기를 후드(41b)로 모아 연소실(9)에 송풍기(45)를 거쳐 배관(46)에 의하여 연소용 공기로서 보낼 수 있게 되어 있다. 또한, 출재구(3)를 덮도록 후드(3a)가 배치되고, 후드 (3a)로 분진 및 연기를 포함하는 분출 가스를 모으고, 연소실(9)에 송풍기를 거쳐 배관(46)에 의하여 연소용 공기로서 보낼 수 있게 되어 있다. 쓰레기 저장실(41)의 공기와 분출 가스는 밸브(46a, 46b)의 개폐에 의하여 변환 또는 혼합할 수 있다.

도 8(a)는 본 발명의 보일러식 노벽을 구비한 연소실의 개략 단면도, (b)는 (a)의 A-A 단면도이다. 또한, 연소실(9)의 노벽의 적어도 일부를, 저온의 금속벽 또는 금속벽을 덮는 캐스터로 이루어지는 보일러 식의 노벽(47)으로 구성할 수 있다. 보일러 방식의 벽(47)으로 연소실(9)을 구성함으로써 클링커의 융착 등의 문제를 방지할 수 있다. 즉, 보일러 벽 표면은 저온이기 때문에 융착된 회(灰)가 곧 바로 냉각되고 벽으로부터 박리된다. 박리되어 떨어진 회는 연소실(9) 아래로부터 배출된다. 또한 연소 배기 가스를 냉각함으로써 과잉 공기를 불어넣지 않고 연소시킬 수 있기 때문에 연소 배기 가스를 저감하는 것이 가능하다. 그 결과, 후류의 보일러나 제진 장치 (백 필터 등), 유인 플로어 등의 설비를 컴팩트하게 할 수 있다.

본 실시예에서는 버너(48)를 끼워 상하 1 m 정도를 보일러 방식의 벽(47)으로 구성함으로써 회의 융착을 더 줄일 수 있다.

실시예 4

도 9는 본 발명에 사용하는 버너의 배치 및 구조를 나타내고, 도9(a)는 도 8(a)의 B-B단면 개략도, 도9(b)는 슬릿을 나타내는 (a)의 C-C 단면 개략도이다. 도 9에 있어서 제진 후의 가연성 가스는 덕트(51)를 통하여 연소실(9)에 보내진다. 덕트 (51)의 선단은 종장의 슬릿(49, 50)을 배치한 버너(48)의 가연성 가스용 슬릿(50)에 연결하고, 이 버너(48)가 연소실(9)에 연결되고, 제진 후의 가연성 가스는 이 슬릿(50)으로부터 연소실 내에 송풍된다. 도 8에서는 가연성 가스가 연소실 벽을 따라서 선회하도록 버너(48)의 슬릿(49, 50)을 배치하고 있다. 또한, 버너(48)의 슬릿(49, 50)은 연소용 공기를 불어넣는 슬릿(49)과 가연성 가스를 불어넣는 슬릿(50)을 교대로 배치하고 있다.

본 실시예에 있어서, 종장 슬릿(49, 50)이 교대로 배치된 버너(48)에 의하여 가연성 가스를 연소실(9)에 도입하는 동시에 공기를 불어넣는 경우에는 연소용 공기와 가연성 가스의 슬릿 내 유속을 조정하는 것이 좋다. 연소실(9)에서 양호한 연소성을 유지하려면 가연성 가스를 연소실(9)에서 태우기 위한 연소 버너의 구조가 중요해진다. 특히 가연성 가스와 공기와의 혼합성이 중요해진다. 그 때문에, 공기와 가연성 가스를 도입하는 슬릿(49, 50)을 교대로 배치하고, 공기와 가연 가스의 슬릿 내 유속을 10Bm/s 내지 20 Bm/s로 하고, 또한 유속의 차를 5 Bm/s 내지 10Bm/s로 하고, 공기와 가연 가스의 혼합성 확보를 도모함으로써 연소성이 좋아진다. 예를 들면, 가연성 가스용 슬릿(50)의 수 2, 공기용 슬릿(49)의 수 3, 가연성 가스 10Bm/s, 공기 15 Bm/s로 슬릿 간의 틈새 70 mm, 슬릿 폭 100 mm, 슬릿 길이 900 mm의 버너에 의하여 양호한 배기 가스 조성을 얻을 수 있었다.

본 발명은 가연성 가스 중의 더스트 농도를 0.02 내지 0.O7 ㎏/Nm³의 범위로 제진함으로써, 폐기물 처리로에서 발생하는 가연성 가스를 높은 설비 비용을 들이지 않고 처리 가능하고, 굴뚝 다이옥신류의 규제 (0.O1ng-TEQ/Nm³)를 만족하고, 또한 열교환기의 부착·폐색 등의 문제를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 처리 장치에서는 높은 제진 효율이 있는 제진 장치를 사용하지 않고, 굴뚝 다이옥신류의 규제를 만족하고 또한 열교환기의 부착·폐색 등의 문제를 방지할 수 있다.

Claims

폐기물 용융로로부터 나온 가연성 가스를 제진 장치로 안내하여 가연성 가스 중의 더스트 농도를 0.02 내지 0.07 ㎏/Nm³의 범위로 제진하고, 제진 후의 가연성 가스를 연소실에 도입하여 공기를 불어넣고 고온에서 연소시키는 것을 특징으로 하는 폐기물 용융로의 가연성 가스 처리 방법.
제1항에 있어서, 연소실에 있어서 900℃∼1000℃의 가스 온도로 연소시키는 것을 특징으로 하는 폐기물 용융로의 가연성 가스 처리 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 연소실에 불어넣는 공기가 굴뚝 배기 가스인 것을 특징으로 하는 폐기물 처리로의 가연성 가스 처리 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 연소실에 불어넣는 공기가 출재시에 상기 폐기물 용융로의 출재구에서 발생하는 분출 가스 또는 도시 쓰레기나 산업 폐기물을 저류한 쓰레기 저류실의 공기의 어느 하나, 또는 혼합한 공기인 것을 특징으로 하는 폐기물 용융로의 가연성 가스 처리 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 폐기물 용융로로부터 나오는 가연성 가스의 온도가 300℃ 내지 550℃인 것을 특징으로 하는 폐기물 용융로의 가연성 가스 처리 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 폐기물 용융로로부터 나오는 가연성 가스의 유속이 5 Bm/s 내지 10 Bm/s인 것을 특징으로 하는 폐기물 용융로의 가연성 가스 처리 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 세로로 긴 슬릿이 교대로 배치된 메인 버너에 의하여 연소실에 가연성 가스와 함께 공기를 불어넣을 때에, 공기와 가연성 가스의 슬릿 내 유속을 10 Bm/s 내지 20 Bm/s, 또한 유속 차를 5 Bm/s 내지 10 Bm/s로 하는 것을 특징으로 하는 폐기물 용융로의 가연성 가스 처리 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 폐기물 용융로로부터 나온 가연성 가스로부터 제진 장치에서 포집한 더스트를 폐기물 용융로의 송풍구로부터 공급하여 고온 연소, 용융시키는 것을 특징으로 하는 폐기물 용융로의 가연성 가스 처리 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 연소실로부터의 배기 가스 중의 산소 농도를 검출하고, 연소실에 불어넣는 공기를 유량 조정하기 위한 배기 가스 산소 농도 조절계, 공기 유량계 및 공기 유량 조절 밸브를 구비한 연소실 내 에, 연소실 내의 온도를 광에 의하여 검출하는 방사 온도계를 설치하고, 상기 방사 온도계의 온도 검출 센서의 출력의 현재값과 그 이동 평균값의 차이를 편차 연산기로 연산하고, 상기 편차가 규정 이상을 넘었을 때에는 그 온도 편차에 알맞은 보정 공기량을 구하고 상기 보정 공기량을 상기 취입 공기량에 가산함으로써, 연소실 출구측의 배기 가스 중의 산소 농도가 일정하게 되도록 연소 제어하는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 설비의 연소실의 가연성 가스 처리 방법.
제9항에 있어서, 상기 방사 온도계의 온도 검출 센서의 출력의 변화율을 변화율 연산기로 연산하고, 상기 변화율이 규정 이상이 되었을 때에는 그 온도 변화에 알맞은 보정 공기량을 구하고, 상기 보정 공기량을 상기 취입 공기량에 가산하는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리로의 가연성 가스 처리 방법.
제9항에 있어서, 상기 온도 변화에 알맞은 보정 공기량이 방사 온도계의 측정 온도로부터 전회(前回) 측정 온도를 감산한 온도차와 보정 공기량과의 관계를 나타내는 출력 연산 데이터로부터 연산되는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리로의 가연성 가스 처리 방법.
폐기물 용융로로부터 나온 가연성 가스 중의 더스트 농도를 0.02 내지 0.O7 ㎏/Nm³으로 제진하는 제진 장치와 제진 장치의 후류에 제진 장치로 제진한 후의 가 연성 가스를 도입하고, 공기를 불어넣어 연소시키는 연소실과 연소실의 연소 가스를 열 교환하는 열 교환기와 제진 장치로 포집한 더스트를 폐기물 용융로의 송풍구로부터 폐기물 용융로 내에 공급하는 더스트 공급 장치를 가지는 것을 특징으로 하는 폐기물 용융로의 가연성 가스 처리 장치.
제12항에 있어서, 연소실의 노벽의 적어도 일부를 보일러 식의 노벽으로 구성한 것을 특징으로 하는 폐기물 용융로의 가연성 가스 처리 장치.