KR20070088777A - 가스화 용융로에의 폐기물의 공급방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐기물을 용융로에 장입할 때, 압축 블록이 흩어져 비산하는 것을 방지하고, 또한, 유독 가스인 CO가 역류하는 것을 방지하도록 한 폐기물의 공급방법을 제공한다.

내부에서 폐기물의 가열 용융이 이루어지는 노 본체에서의 폐기물의 공급방법에 있어서, 상기 폐기물을 압축장치에 의해서 압축 전의 폐기물의 밀도의 2배 이상, 20배 이하가 되도록 압축 블록으로 압축하고, 상기 압축 블록을 상기 노 본체의 개질부보다 아래의 노의 벽에 설치한 장입구로부터 노 내부에 노 내부에서의 낙하 거리가 3m 이하가 되도록 공급하거나, 또는, 낙하시키지 않고 공급하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 공급방법이다.

Description

가스화 용융로에의 폐기물의 공급방법 및 공급장치{METHOD AND APPARATUS FOR SUPPLYING WASTE TO GASIFICATION MELTING FURNACE}

본 발명은, 폐기물을 용융로, 특히 가스화 용융로 또는 가스화 용융 개질로에서 용융, 가스화 처리하는 폐기물 처리 설비에 있어서, 용융로에 폐기물을 공급하는 방법에 관한 것이다.

현재, 폐기물 처분장의 부족 등이 현저해지고 있으며, 산업 폐기물 혹은 일반 폐기물의 대부분은, 발생한 상태 그대로의 모습으로, 혹은 어떠한 사전 처리 후, 소각처분되어 용적 축소화된 후에 매립 등의 최종 처분을 하는 경우가 많다. 상기한 소각처분의 방법으로서는 여러가지 방법을 들 수 있지만, 근래에, 소각장에 있어서의 발생 가스중의 다이옥신 등 유해 물질의 관리가 문제가 되고 있으며, 고온 산화 분위기에서 유해물을 분해하는 것이 가능한 처리 방법이 요구되어 오고 있다.

이러한 고온 처리가 가능한 폐기물 처리 방법으로서 폐기물을 열분해 용융로에 장입(裝入)하고, 건조, 예열, 열분해, 연소, 용융하여, 슬래그 및 메탈로서 추출하는 폐기물 가스화 용융 처리 방법이 있다.

폐기물 가스화 용융 처리 방법의 예를 도 1에 기초하여 설명한다.

도 1에 도시한 가스화 개질 방식은 다음의 프로세스로 구성되어 있다.

1. 프레스·탈가스 채널

(1) 폐기물의 압축,

(2) 건조·열분해

2. 고온 반응로·균질화로

(3) 가스화 용융,

(4) 슬래그 균질화,

(5) 가스 개질

3. 가스 정제

(6) 급냉(급냉·산세정, 산세정),

(7) 가스 정제(알칼리 세정, 탈황, 제습)

4. 수처리

(8) 수처리(침전, 탈염 등)

이 방식의 기본적인 구성을 흐름에 따라서 설명하면 다음과 같다.

피트(pit)에 집적된 도시 쓰레기, 산업 폐기물 등의 폐기물은 프레스기로 압축된 후, 건조 열분해 공정으로 간접 가열에 의해 가열 건류되어 고온 반응로에 보내진다. 고온 반응로의 하부에는, 랜스(lance)가 배치되고, 이 랜스에 의해서 노(furnace) 내에 고농도 산소가 도입되어, 이 산소 가스가 건류물 중의 탄소를 가스화하고, 일산화탄소와 이산화탄소가 생성한다. 또한, 고온 수증기가 존재하기 때문에, 탄소와 수증기에 의한 수성가스 반응이 발생하여, 수소와 일산화탄소가 생성 된다. 또한, 유기 화합물(탄화수소 등)도 수증기와 반응하여, 수소와 일산화탄소가 생성한다.

상기 반응의 결과, 고온 반응로의 컬럼 상단부(column top)로부터 조(粗) 합성 가스가 회수된다.

한편, 고온 반응로 하부에서 생성된 용융물은 고온 반응로로부터 균질화로(均質化爐)로 흐른다. 이 용융물에는 탄소나 미량의 중금속 등이 포함되어 있으며, 균질화로에 서 탄소는 충분한 산소 혹은 수증기에 의해서 가스화되어 수소, 일산화탄소, 이산화탄소를 생성한다. 균질화로에서 금속 용융물은 비중이 크기 때문에, 슬래그의 하부에 모인다. 용융물은 수쇄시스템(water granulation system)으로 흘러 떨어지고, 냉각 고체화되어 메탈·슬래그의 혼합물은, 자기 분리에 의해 메탈과 슬래그로 분리된다.

고온 반응로로부터 발생하는 조(粗) 합성 가스에 대해서, 급냉 장치로 산성수를 분사하는 것에 의해서 가스의 온도를 약 1200℃로부터 약 70℃까지 급속 냉각하여, 다이옥신류의 재합성을 저지한다. 이때, 산성수에 의해서 가스가 세정되고, 조(粗)합성 가스 중에 포함되는 Pb 등의 중금속 성분과 염소(chlorine)는 세정 중에 녹아 들어간다.

산(acid)으로 세정된 합성 가스는, 필요에 따라서 산세정이 더 실시된 후 알칼리 세정되어, 잔존하는 염화수소 가스 등의 산성 가스가 중화 제거된다. 이어서, 탈황 세정 장치로 가스 내의 황화수소가 유황으로 전환되어 유황 케이크(sulfur cake)로 회수된다. 이어서 합성 가스는 저온 제습 공정에서 수분이 제거된 후, 정 제된 연료 가스로서 이용된다.

도 2는 가스화 용융로에 폐기물을 공급하기 위한 공지의 방법을 나타내는 것이다.

도 2에 있어서, 1은 폐기물을 회분적(배치식(batch-like))으로 가압, 압축하는 압축장치, 2는 압축용 실린더, 3은 압축 지지반(compaction support base), 4는 압축장치(1)로부터 얻어진 폐기물(이하 압축 성형물이라고도 한다)을 건조, 열분해, 탄화하기 위한 터널식 가열로, 4a는 압축 성형물의 건조 영역, 4b는 압축 성형물의 열분해, 탄화 영역, 4_E는 터널식 가열로(4)의 입구, 5는 고온 반응기, 10a 및 10i는 압축 성형물, 11_i 및 11_n은 탄화한 압축 성형물(이하 탄화 생성물이라고도 한다), 12는 탄화 생성물과 연소잔류물의 혼합물, 13은 산소 함유 가스의 흡입구, 14는 용융물, 14H는 용융물 배출구, 15는 가연성 가스와 산소 함유 가스의 흡입구, 16은 산소의 흡입구, 20은 폐기물 투입구, 21은 폐기물 투입구의 뚜껑, 22는 터널식의 가열로(4)의 탄화 생성물의 압출구(고온 반응기(5) 내에의 탄화 생성물의 장입구(裝入口)), 23은 고온 반응기(5)로부터 배출되는 배기가스(이하 발생 가스라고도 한다)의 급냉 장치, 24는 가스 정제 장치, 25는 고온 반응기(5)의 가스 배출구, 26은 정제 가스, f₁는 압축 성형물(10a,10i)의 이동 방향, f₂는 탄화 생성물(11_i,11_n)의 이동 방향, f₃은 터널식의 가열로(4) 내에서 생성한 열분해 가스의 흐름 방향, f₄는 고온 반응기(5) 내에의 산소 함유 가스의 흡입 방향, f₅는 압축용 실린더(2)의 이동 방향, f₆는 압축 지지반(3)의 이동 방향, f₇는 폐기물 투입구(20)의 뚜껑(21)의 회전 방향, f₈는 가연성 가스와 산소 함유 가스의 흡입 방향, f₉는 산소의 흡입 방향을 나타낸다.

도 2에 도시된 폐기물 처리 설비에 있어서는, 먼저, 폐기물 투입구(20)로부터 압축장치(1) 내에 소정량 공급한 폐기물을, 회분적(배치식)으로 압축장치(1)를 이용하여 압축하여 밀한 압축 성형물(10a)로 획득한다. 다음에, 이 압축 성형물(10a)을, 외부로부터 가열된 가늘고 긴 터널식의 가열로(이하 터널식 가열로라고 한다)(4) 내에 밀어넣는다.

이때, 폐기물 내에 포함되어 있던 수분은, 상기한 압축 공정에서 짜내어져, 폐기물과 함께 터널식 가열로(4) 내에 밀어 넣어진다. 압축 성형물(10a)의 단면 형상은, 터널식 가열로(4)의 입구(4_E)의 내벽 단면과 동형, 동일 치수이며, 압축 성형물(10a)을 밀어 넣으면 압축 성형물(10a)은 터널식 가열로(4)의 내벽과 접촉 상태를 유지한 채로 밀어 넣어지기 때문에, 터널식 가열로 입구에서 가열로 내부의 분위기를 밀폐할 수 있다.

압축 성형물(10i)은, 차례로 새로운 압축 성형물이 밀어 넣어질 때마다, 터널식 가열로(4) 내를 미끄러지면서 이동한다. 터널식 가열로(4)는 상기한 바와 같이 외부로부터 가열되고 있으며, 내부는 600℃정도까지 온도 상승하여, 압축 성형물(10i)의 이동, 온도상승 과정에 있어서, 압축 성형물(10i)은 건조, 열분해, 탄화한다.

탄화 생성물(11n) 및 열분해에 의해 발생한 가스 성분은, 1000℃이상으로 유지된 고온 반응기(5) 내에 장입 및 흡입된다. 그 후, 광물 성분, 금속 성분을 포함한 탄화 생성물 중의 어떠한 가연물은, 산소 함유 가스에 의해서 연소, 열분해하여 가스화한다. 이 경우, 산소 함유 가스 중의 산소량을 조정함으로써, 고온 반응기(5)로부터 배출되는 발생가스는 일산화탄소와 수소를 포함한 연료용 가스(이하 연료 가스라고도 한다)로서 회수할 수 있다.

또한, 연소, 열분해에 의해서 가스화하지 않는 잔류물 부분(불연 성분)은, 고온 반응기(5) 내에서 용융하고, 용융 금속 및 용융 슬래그로 구성되는 용융물(14)이 되어 고온 반응기(5) 하부의 용융물 배출구(14H)로부터 회수된다.

그러나, 상기의 종래의 방법에서는 폐기물을 고온 반응로에 장입할 때에 압축 성형물이 흩어져 노 내에서 브릿지(bridge)를 형성하기 쉬워져, 효율적인 처리가 이루어지지 않는다고 하는 문제가 있었다.

노(furnace)에 폐기물을 장입하기 위한 방법으로서 여러 가지 방법이 제안되고 있다.

특허 문헌 1에는, 재단된 쓰레기 등의 폐기물을 펠릿화하고, 이것을 수직로(vertical furnace) 내에서 건조·열분해하여, 폐기물의 가연 부분을 열분해하여 연료 가스를 회수함과 동시에, 폐기물의 불연 부분을 용융 금속 및 슬래그로서 회수하는 방법에서 이용되는 펠릿 형성 장치로서, 상기 펠릿이 노의 건조 및 열분해 대역을 통과하여 하강할 때에 형태가 무너지지 않고 그대로의 형태를 유지하기에 충분히 강고(强固)한 폐기물 펠릿을 얻기 위한 펠릿 형성 장치가 기재되어 있다.

상기의 펠릿 형성 장치를 채택한 실제의 장치에 있어서는, 폐기물 공급 구멍(waste supply hole)은 노 바닥으로부터 약 8000 ㎜의 위치에 있고, 또한, 안지름 200 ㎜φ×2개의 파이프 중에서, 교대로 유압 피스톤에 의해 쓰레기를 압축하여 펠릿화하여, 노 내에 공급하도록 하고 있다.

그러나, 수분이 있는 폐기물에서는, 압축한 것만으로는 펠릿화할 수 없기 때문에, 현실적으로는 폐기물은 펠릿화되지 않고, 또한, 폐기물 공급 구멍의 높이와 노 내의 층 높이의 차이가 크고, 압축되어 펠릿이 되어도, 장입시에 분쇄되어, 노 내에서 쓰레기가 비산하여, 가스 연소실까지 들어오고 있다.

특허 문헌 2에는, 폐기물을 소각로 내에 투입하기 위한 압입(push-in) 투입장치로서, 전단에 압출구를, 상부벽의 앞부분에 투입구를 개구한 압입기 상자의 위쪽에 폐기물의 저장조를 배치하고, 그 저장조의 저벽 앞부분을 상기 투입구에 연통시키고, 상기 저장조의 폐기물을, 거기에 설치한 이송판의 이동에 의해 적량당 압입기 상자 내에 투입하고, 그 투입 폐기물을, 그 압입기 상자 내에 설치한 압입판(push-in plate)에 의해 상기 압출구를 통과하여, 거기에 이어지는 소각로에 밀어넣어 투입하도록 한 압입(push-in) 투입장치가 기재되어 있다.

그러나, 특허 문헌 2에는, 그 압입(push-in) 투입장치를 소각로에서 이용하는 것에 대해서는 기재가 있지만, 환원성 열처리로에 대하여 이용하는 것에 대해서는 기재가 없고, 또한, 그 압입(push-in) 투입장치에 의해서 폐기물이 압축되어 덩어리 형상화되는 것에 대해서는 기재가 없다.

특허 문헌 3, 4에는, 폐기물의 가스화 용융로에 폐기물을 공급할 때에, 공급 투입 호퍼(supply hopper)에 투입된 폐기물을 상기 호퍼의 바닥부에서 먼저 한방향으로만 1단(一段) 압축하고, 그 다음에 이 1단 압축에 직교하는 방향으로, 2단 압축하여 블록화하여 용융로에 공급하는 것이 기재되어 있다.

특허 문헌 5에는, 폐기물의 건조, 열분해를 연속하여 행하고, 그 후 연소·용융하는 폐기물의 처리 방법에 있어서, 폐기물 중에 포함되는 수분(일반 폐기물 중의 수분은 25∼50%)이, 열처리·배기가스 처리할 때에 수증기가 되어 동반하기 때문에, 열처리 시스템에 있어서 큰 부담이 되고 있는 것에 비추어, 열분해로의 압축부에서, 수반하는 액체 부분을 수반한 미분할 또는 큰 조각으로 분할된 폐기물을, 그 혼합되어 복합된 구조를 유지한 채로, 회분적으로 압축하여 밀한 폐기물(밀한 팩)을 형성하고, 그 다음에, 밀한 팩을 100℃ 이상으로 가열된 채널 내에 상기 채널 내벽에 딱 맞게 접촉한 상태가 되도록 도입하여, 수증기나 열분해 가스가 역류하여 폐기물 입구로부터 빠져나오지 않도록 차단하고, 밀한 팩을 누르는 힘에 의해서 미끄러지게 하는 동시에, 채널 내벽과 마찰 접촉한 상태로 유지하면서, 밀한 팩을 건조부에서 건조시켜, 열분해가 그다지 활발하게 이루어지지 않는 건조부의 후반 부분(온도 120℃∼250℃의 부분)에서 물(수증기) 빼기를 실시하고, 그 다음에 열분해부에서 열분해하고, 그 후, 직접 고온 반응로에 넣어, 연소, 가스 개질, 용융 처리를 실시하는 것이 기재되어 있다.

특허 문헌 6에는, 가스화 용융로에 폐기물을 공급하기 위한 폐기물 공급 장치로서, 스크류를 내포하여 선단측부를 향하여 안지름이 점점 감소하는 압축부와, 이 압축부의 선단에 형성된 평행부와, 상기 평행부로부터 연속하는 선단측을 향하 여 안지름이 확대하여 노 본체에 연통하는 밀봉부를 가진 스크류 압축 컨베이어로 이루어진 폐기물 공급장치가 기재되어 있다.

그러나, 특허 문헌 6에 기재된 것은 스크류에 의한 장입이며, 폐기물의 압축과 상기 압축물의 장입 모두를 동시에 실시하는 것은 아니다.

특허 문헌 7에는, 폐기물을 용융, 가스화 처리하는 폐기물 처리 설비로서, 폐기물을 압축하는 압축장치와, 상기 압축장치로 얻어진 압축 성형물을 건조, 열분해, 탄화하는 가열로와, 상기 가열로에서 얻어진 탄화 생성물로부터 용융물과 연료 가스를 생성하는 고온 반응기를 가지며, 상기 단일의 고온 반응기에 대해서 복수의 상기한 가열로를 배치한 폐기물 처리 설비가 기재되어 있으며, 또한, 그 [0006]에는, 압축 성형물의 단면 형상은, 터널식 가열로 입구의 내벽 단면과 동형, 동일 치수이며, 압축 성형물을 밀어 넣으면 압축 성형물은 터널식 가열로의 내벽과 접촉 상태를 유지한 채로 밀어 넣어지기 때문에, 터널식 가열로 입구에서 가열로 내 분위기를 밀폐할 수 있는 것이 기재되어 있다.

특허 문헌 8에는, 폐기물을 용융, 가스화 처리하는 폐기물 처리 방법으로서, 폐기물을 압축하는 공정과, 얻어진 압축 성형물을 가열하고, 건조, 열분해, 탄화하면서 건조에서 발생한 가스를 뽑아내는 공정과, 얻어진 탄화 생성물을 가열하고, 용융물과 연료 가스를 생성하는 공정을 가진 폐기물 처리 방법, 및 발열량이 낮은 폐기물을, 미리 건조 처리하여 수분의 일부 또는 전부를 제거한 후에 발열량이 많은 폐기물과 함께 압축하는 공정과, 상기 공정으로 얻어진 압축 성형물을 가열하고, 건조, 열분해, 탄화하는 공정과, 상기 공정으로 얻어진 탄화 생성물을 가열하 고, 용융물과 연료 가스를 생성하는 공정을 가진 폐기물 처리 방법이 기재되어 있으며, 또한, 그 [0006]에는, 압축 성형물의 단면 형상은, 터널식 가열로의 입구의 내벽 단면과 동형, 동일 치수이며, 압축 성형물을 밀어 넣으면 압축 성형물은 터널식 가열로의 내벽과 접촉 상태를 유지한 채로 밀어 넣어지기 때문에, 터널식 가열로 입구에서 가열로 내 분위기를 밀폐할 수 있는 것이 기재되어 있다.

특허 문헌 9에는, 비산하기 쉬운 액상 폐기물, 분말상 폐기물 혹은 가스상 폐기물을, 폐기물 처리 설비 주변에의 비산 등을 일으키지 않고, 환경상 문제없이 안전하게 처리하기 위해서, 폐기물을 회분적으로 가압, 압축하는 공정과, 얻어진 압축 성형물을, 터널식 가열로 내에 장입하고, 건조, 열분해, 탄화하는 공정과, 얻어진 탄화 생성물을, 고온 반응기 내에 장입하고, 연소하여, 불연(不燃) 부분을 용융하는 공정으로 이루어진 폐기물 처리 방법에 있어서, 상기 고온 반응기 내 혹은 상기 터널식 가열로 내의 압축 성형물의 열분해, 탄화 영역에, 액상 폐기물, 분말상 폐기물 및 가스상 폐기물로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 불어 넣어 처리하는 것이 기재되어 있으며, 또한, 그 [0005]에는, 압축 성형물의 단면 형상은, 채널 입구의 내벽 단면과 동형, 동일 치수이며, 압축 성형물을 밀어 넣으면 압축 성형물은 채널의 내벽과 접촉 상태를 유지한 채로 밀어 넣어져 채널 입구에서 밀폐되는 것이 기재되어 있다.

특허 문헌 10에는, 폐기물을 압축 성형한 후, 건조, 열분해, 탄화하고, 생성한 탄화물을 용융, 가스화하여 연료 가스를 얻는 폐기물 처리 방법에 있어서, 수분, 회분 등의 성상이 여러 가지로 다른 일반 폐기물을 모아서 처리하고자 하는 경 우에는, 폐기물 중의 수분의 변동 등에 의해서, 탄화 과정에서의 탄화의 정도가 충분하지 않거나, 혹은, 고온 반응기 내에서 연료가 되는 탄소분이 적다고 하는 조건에 빠지기 쉽고, 그 경우, 고온 반응기로 탄화 생성물 중의 광물 성분, 금속 성분 등의 잔류물을 용융할 만한 열량이 부족해 버려 안정적인 조업을 할 수 없게 된다고 하는 문제가 있는 것에 비추어, 함유 회분과 함유 고정 탄소의 중량비가 일정치 이하인 폐기물을, 폐기물의 압축 공정에 공급하거나, 또는, 2종류 이상의 폐기물을 조합하여 얻어지는 폐기물 중의 회분과 고정 탄소와의 중량비가 일정치 이하가 되도록 조정한 폐기물을, 폐기물의 압축 공정에 공급하도록 하는 것이 기재되어 있으며, 또한, 그 [0006]에는, 압축 성형물의 단면 형상은, 터널식 가열로의 입구의 내벽 단면과 동형, 동일 치수이며, 압축 성형물(1)을 밀어 넣으면 압축 성형물은 터널식 가열로의 내벽과 접촉 상태를 유지한 채로 밀어 넣어지기 때문에, 터널식 가열로 입구에서 가열로 내 분위기를 밀폐할 수 있는 것이 기재되어 있다.

특허 문헌 11에는, 폐기물을 압축성형하고, 압축 성형물을 건조, 열분해, 탄화하여, 얻어진 탄화 생성물을 연소하고, 회분을 용융하는 폐기물 처리 방법에 있어서는, 여러 가지의 폐기물을 차례로 처리하면, 입하하는 폐기물의 종류에 따라서 고온 반응기 내의 분위기 온도가 변동하고, 그에 따라 연료 가스의 공급량, 폐기물의 처리량의 변경을 실시할 필요가 있고, 열효율의 저하에 의한 연료 가스 사용량의 증가, 폐기물 처리량의 감소문제를 회피할 수 없다고 하는 과제가 있는 것에 비추어, 열 보상을 위한 여분의 연료를 사용하지 않고, 또한, 폐기물 처리량의 감소를 수반하지 않고, 폐기물을 안정적으로 연소하여, 회분을 용융하는 것을 가능하게 하기 때문에, 압축 성형의 대상으로 하는 폐기물을, 수분량이 다른 복수 종류의 폐기물의 배합물로 하고, 건조, 열분해, 탄화하는 공정에 있어서의 상기 압축 성형물의 온도가 소정의 범위 내가 되도록, 수분량이 다른 복수 종류의 폐기물의 배합비를 제어하는 것이 기재되어 있으며, 또한, 그 [0006]에는, 압축 성형물의 단면 형상은, 터널식 가열로의 입구의 내벽 단면과 동형, 동일 치수이며, 압축 성형물(1)을 밀어넣으면 압축 성형물은 터널식 가열로의 내벽과 접촉 상태를 유지한 채로 밀어 넣어지기 때문에, 터널식 가열로 입구에서, 가열로 내 분위기를 밀폐할 수 있는 것이 기재되어 있다.

특허 문헌 12에는, 플라스틱을 함유하는 폐기물을 압축하여, 얻어진 압축 폐기물을 건류·탄화로에서 건류·탄화하여, 얻어진 건류·탄화물을 고온 반응로에 있어서 산소 함유 가스 공존하에서, 부분 산화·가스화하는 폐기물의 처리 방법에 있어서는, 압축 성형물은, 외부로부터 가열된 가늘고 긴 터널식 가열로 내에 밀어 넣어지지만, 압축 성형물의 단면 형상은, 터널식 가열로의 가열대의 입구의 내벽 단면과 동형, 동일 치수이며, 압축 성형물을 밀어 넣으면 압축 성형물은 터널식 가열로의 내벽과 접촉 상태를 유지한 채로 밀어 넣어지기 때문에, 터널식 가열로 입구에서 가열로 내의 가스를 밀폐할 수 있지만, 터널식 가열로에서의 가열 온도를 높게 하면, 압축 성형물 중의 플라스틱이 연화, 용융하거나 열분해하여 분말상태가 되어, 터널식 가열로 내를 미끄러지면서 이동하는 동안에, 가스가 흐르는 틈새를 연화물(軟化物) 또는 가루가 막아, 터널식 가열로의 고온 반응로 입구측 근방으로부터 고온 반응로 내에의 가스의 유입이 저해되고, 이 때문에, 터널식 가열로 내의 압력이 상승하여, 어떤 시점에서 이 압력에 의해서 고온 반응로 입구측 근방의 건류·탄화물이 고온 반응로 내에 급격하게 밀려나오는 동시에, 일시적으로 대량의 가스가 고온 반응로 내에 송풍되는 결과, 터널식 가열로 내에서 생성된 가스의 고온 반응로 내에서의 체류 시간이 충분히 확보되지 않고, 가스가 고온 반응로에서 충분히 분해되지 않고 배출되어, 가스중에 다이옥신류가 포함되거나, 카본 슬러지량이 증가하는 등의 문제가 발생할 가능성이 있는 것, 및 이 문제를 해결하기 위해서, 폐기물 중의 플라스틱의 함유량에 따라, 건류·탄화 공정에 있어서의 온도를 제어하는 것이 기재되어 있다.

특허 문헌 13에는, 폐기물을 가스화 용융로로 처리하는 장치에 있어서는, 노 내부 압력을 부압(負壓)으로서 조업하고 있으며, 폐기물을 상기 가스화 용융로에 장입하는 투입 장치에는, 호퍼(hopper)로부터 노 내에 과잉의 공기가 들어가지 않도록, 푸셔(pusher) 및 댐퍼(damper)의 조합, 로터리 밸브 등의 기계적인 분리 수단을 설치하고, 이들 분리 수단과 폐기물 자체의 층두께에 의해 가스 밀폐를 실시하도록 하고 있지만, 가스화 용융로를 정압으로 조업하면, 댐퍼, 로터리 밸브 등의 분리 수단과 폐기물 자체의 층두께에 의한 밀폐에는, 다소나마 틈새가 있으므로, 노 내부로부터의 가스가 폐기물 투입 장치의 호퍼 개구에 누설하는 경우가 있는 것, 및, 이 과제를 해결하기 위해서, 가스화 용융로의 본체에, 호퍼 및 푸셔를 구비한 투입 장치를 통하여 폐기물을 공급할 때에, 상기 투입 장치의 출구로부터 가스화 용융로의 본체간에 폐기물로부터 증발한 수증기를 냉각하여 응축시키고, 그 응축물로 폐기물의 틈새를 채워 가스화 용융로의 폐기물 투입 장치로부터의 가스 누출을 방지하는 것이 기재되어 있다.

특허 문헌 14에는, 폐기물을 가스화 용융 처리하는 폐기물 용융로에 있어서는, 용융로에 폐기물을 공급하기 위해서 설치되어 있는 폐기물 투입 호퍼 내의 폐기물을, 폐기물 투입 호퍼의 바닥부에 설치한 폐기물 압출기에 의해, 용융로 내에 밀어낼 때, 폐기물을 압축하여 밀폐성을 높이는 방법을 취하고 있지만, 이 방법에서는, 폐플라스틱과 같이 수분을 포함하지 않는 폐기물의 경우에는, 압축해도 용융로에 공급하기까지, 본래의 상태로 되돌아와 인접한 폐기물 조각 사이에 틈새가 발생하여, 그 부분으로부터 노 내부의 가스가 분출하거나, 반대로 노 외부의 공기를 불어 넣거나 하므로, 밀폐성에 문제가 있는 것, 및, 이 과제를 해결하기 위해서, 폐기물 공급 장치를, 폐기물 투입 호퍼와, 상기 폐기물 투입 호퍼의 바닥부에 설치된 폐기물 압축장치와, 압축된 폐기물을 가습하는 가습 장치로 구성하고, 폐기물 압축장치는, 폐기물 투입 호퍼의 바닥부와 상기 가습 장치 사이에 설치한 게이트와, 상기 게이트를 향해서 폐기물을 밀어내어 압축하는 폐기물 압출기와, 폐기물 투입 호퍼의 바닥부에 투입된 폐기물을 투입 호퍼의 양측으로부터 긁어 모으는 동시에, 상기 폐기물 압출기로 폐기물을 밀어낼 때 폐기물을 위쪽으로부터 압착하는 수단을 구비하도록 하는 것이 기재되어 있다.

특허 문헌 15에는, 폐기물을 가스화 용융 처리할 때에, 수반하는 액체 부분에 따른 미분할 또는 큰 조각으로 분할된 처리품을, 그 혼합되어 조합된 구조를 유지한 채로 회분적으로 압축하여 밀한 팩을 형성하고, 또한, 압력을 가하면서 상기 팩을 100℃ 이상으로 가열된 채널 내에 강제로 밀어넣어 도입하는 것, 처음에 존재 하는 액체가 증발하고 또한 각 처리물 성분이 가지고 있던 기계적 복원력이 제거될 때까지 및 수반되는 유기 성분이 적어도 부분적으로 결합 기능을 가지게 될 때까지, 상기 밀한 팩을 미끄러지게 하면서 강제로 밀어 넣어 채널벽과 접촉 상태를 유지하는 것 및 이 덩어리형상의 고형물 집합체를 형상 및 구조적으로 안정적인 상태로 유지하면서 상기 채널로부터 압출하고, 전체 용적이 1000℃ 이상으로 유지된 고온 반응기 내에 도입하는 것이 기재되어 있다.

상기 특허 문헌 3∼15는 폐기물을 압축 성형하여 노 내부에 장입했을 때에, 그것이 흩어지지 않도록 하기 위한 제안에 대해서는 아무런 시사도 없고, 폐기물의 공급 위치와 노 내부의 층높이 레벨의 관계는 기재되지 않았다.

특허 문헌 1 : 일본 특개소52-124776호 공보

특허 문헌 2 : 일본 특개소54-123271호 공보

특허 문헌 3 : 일본 특개평9-89230호 공보

특허 문헌 4 : 일본 특개평9-89231호 공보

특허 문헌 5 : 일본 특개2000-93917호 공보

특허 문헌 6 : 일본 특개2003-185113호 공보

특허 문헌 7 : 일본 특개평11-270823호 공보

특허 문헌 8 : 일본 특개평11-270824호 공보

특허 문헌 9 : 일본 특개평11-281032호 공보

특허 문헌 10 : 일본 특개평11-316007호 공보

특허 문헌 11 : 일본 특개평11-337037호 공보

특허 문헌 12 : 일본 특개2001-115165호 공보

특허 문헌 13 : 일본 특개2004-3823호 공보

특허 문헌 14 : 일본 특개2004-11954호 공보

특허 문헌 15 : 일본 특개평6-79252호 공보

본 발명은, 가스화 용융로에 폐기물을 장입할 때, 압축된 폐기물(이하 '압축 블록'이라고 한다)이 흩어져 비산하는 것을 방지하고, 또한, 유독 가스인 CO가 역류하는 것을 방지하도록 한 폐기물의 공급방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 가스화 용융로에 폐기물을 장입할 때에, 노 내부에서의 압축 블록의 낙하 거리가 큰 경우에 압축 블록이 흩어져 비산하는 것을 발견하여 본 발명을 완성하였다.

즉, 본 발명은 다음과 같다.

(1) 내부에서 폐기물의 가열 용융이 이루어지는 노 본체에서의 폐기물의 공급방법에 있어서, 상기 폐기물을 압축장치에 의해서 압축 전의 폐기물의 밀도의 2배 이상, 20배 이하가 되도록 압축 블록으로 압축하고, 상기 압축 블록을 상기 노 본체의 개질부보다 아래의 노의 벽에 설치한 장입구로부터 노 내부에 노 내부에서의 낙하 거리가 3m 이하가 되도록 공급하거나, 또는, 낙하시키지 않고 공급하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 공급방법.

(2) 노 내부의 폐기물의 층높이 레벨을 계측 및/또는 계산하고, 노 내부에서의 낙하 거리가 3m 이하가 되도록 폐기물의 공급을 제어하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 폐기물의 공급방법.

(3) 노 내부의 폐기물의 층높이 레벨이 장입구를 적어도 부분적으로 덮는 이상의 레벨인 것을 푸셔(pusher)의 압력으로 확인하면서 및/또는 층높이 레벨을 계산하여, 폐기물을 노 내부에서 낙하시키지 않고 공급하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 폐기물의 공급방법.

(4) 상기 노 내부의 폐기물의 층높이 레벨의 최고점이 노 바닥보다 6m 이하인 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(3)의 어느 하나에 기재된 폐기물의 공급방법.

(5) 압축 물량을 설정 처리 속도로 나누어 산출된 시간보다 소정 시간 경과하여 소정의 층 레벨의 검출이 없는 경우에 압축물을 장입하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(4)의 어느 하나에 기재된 폐기물의 공급방법.

(6) 노의 본체 측벽에 전자파의 발신기와 수신기를 설치하고, 노 내부를 투과하는 전자파 신호의 강도로부터, 노 내부 장입물의 유무를 판정하여 폐기물의 층높이 레벨을 계측하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(5)의 어느 하나에 기재된 폐기물의 공급방법.

(7) 상기 노 내부를 투과하는 전자파 신호의 강도로부터, 노 내부 장입물의 유무를 판정하여 폐기물의 층높이 레벨을 계측하는 경우의 계측 레벨 위치가 장입구 레벨 아래 3m의 레벨로부터 장입구 레벨까지의 위치인 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(6)의 어느 하나에 기재된 폐기물의 공급방법.

(8) 상기 발신기와 수신기가 노 본체 측벽에 대향하여 배치되고 있는 것을 특징으로 하는 상기 (6) 또는 (7)에 기재된 폐기물의 공급방법.

(9) 상기 발신기 및 수신기로서, 발신기와 수신기가 일체가 된 송수신 장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 상기 (6) 또는 (7)에 기재된 폐기물의 공급방법.

(10) 상기 노 본체 측벽에 버너 가스 도입관을 겸하는 전자파 도파관을 설치함과 동시에, 상기 도파관에 전자파의 발신기 및 수신기를 접속해서 이루어지고, 상기 도파관에 의해서 전자파의 발신·수신을 행하는 동시에, 상기 도파관을 통한 버너 가스의 도입과 버너 화염에 의해 상기 도파관에서의 이물질의 혼입·퇴적을 방지하도록 한 것을 특징으로 하는 상기 (6)∼(9)의 어느 하나에 기재된 폐기물의 공급방법.

(11) 상기 도파관의 버너 가스 도입구와 전자파의 발신기 또는 수신기의 사이에 전자파는 투과시키지만 가스는 차단하는 기능을 가진 마개를 삽입하고, 버너 가스가 전자파 발신기 또는 수신기 내에 들어가는 것을 방지한 것을 특징으로 하는 상기 (10)에 기재된 폐기물의 공급방법.

(12) 상기 폐기물의 압축 블록의 크기가, 높이가 0.1m 이상이고 1m 이하이며, 폭이 0.1m 이상이고 또한 노의 안지름 미만인 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(11)의 어느 하나에 기재된 폐기물의 공급방법.

(13) 상기 압축 블록의 제작시에, 또는 압축 블록의 제작후에 노 내부에 공급될 때까지의 사이에 폐기 오수, 프로세스 배수, 수분의 어느 1종 이상을 첨가하여 압축 블록의 수분 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(12)의 어느 하나에 기재된 폐기물의 공급방법.

(14) 상기 압축 블록이, 노 내부에 공급되기 전에 노 내부의 방사열을 받는 터널존(tunnel zone)을 0.3m 이상이고 5m 이하 거친 후에 노 내부에 공급되는 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(13)의 어느 하나에 기재된 폐기물의 공급방법.

(15) 상기 방사열을 받는 터널존이 노 내측 낙하구(drop port)에서 내리막 경사가 되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (14)에 기재된 폐기물의 공급방법.

(16) 상기 방사열을 받는 터널존이 노 내측 낙하구(drop port) 앞에서 방사열을 받기 쉽도록 확대되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (14) 또는 (15)에 기재된 폐기물의 공급방법.

(17) 폐기물을 공급하는 장치가, 폐기물을 압축하는 압축장치와, 압축장치의 상부에 배치되어, 폐기물을 압축장치에 공급하는 공급 호퍼를 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(16)의 어느 하나에 기재된 폐기물의 공급방법.

(18) 상기 압축장치와 상기 압축장치의 상부에 배치된 공급 호퍼의 사이에, 폐기물을 공급 호퍼로부터 압축장치에 떨어뜨리는 푸셔(pusher)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (17)에 기재된 폐기물의 공급방법.

(19) 상기 압축장치, 또는 상기 압축장치와 상기 공급 호퍼 사이에, 배기관이 배치되어 있으며, 상기 배기관에 의해서 상기 압축장치와 상기 공급 호퍼 사이에 축적된 일산화탄소를 포함한 가스를 배기하는 것을 특징으로 하는 상기 (17) 또는 (18)에 기재된 폐기물의 공급방법.

(20) 상기 압축장치와 상기 공급 호퍼가 2중 댐퍼로 분리되는 것에 의해서, 노 내부의 일산화탄소를 포함한 가스의 역류를 방지하는 것을 특징으로 하는 상기 (17)∼(19)의 어느 하나에 기재된 폐기물의 공급방법.

(21) 상기 압축장치와 노의 사이에, 상면 및 좌우의 면이 노벽에 설치한 폐기물의 장입구 방향을 향하여 넓어지는 테이퍼(taper)를 가지고 있으며, 폐기물이 내벽과 밀착하는 경우가 없도록 한 터널로(tunnel furnace)를 설치하여 압축 블록을 가열하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(20)의 어느 하나에 기재된 폐기물의 공급방법.

(22) 상기 터널로(tunnel furnace) 내에 수증기를 도입하는 것에 의해서 노 내부의 일산화탄소를 포함한 가스의 역류를 방지하는 것을 특징으로 하는 상기 (21)에 기재된 폐기물의 공급방법.

(23) 상기 용융로가 폐기물의 가스화 용융로 또는 가스화 용융 개질로인 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(22)의 어느 하나에 기재된 폐기물의 공급방법.

(24) 용융로에 폐기물을 장입하기 위한 폐기물 공급 장치로서, 폐기물을 압축하여 압축 전의 폐기물의 밀도의 2배 이상, 20배 이하로 압축된 압축 블록으로 만들기 위한 압축장치와, 압축장치의 상부에 배치되어 폐기물을 압축장치에 공급하는 공급 호퍼와 압축장치에 의해서 압축된 압축 블록을 고온 가열로에 공급하는 관로(pipeline)와, 상기 노 내부의 폐기물의 층높이 레벨을 계측 및/또는 산출함과 동시에, 압축 블록의 노 내부에서의 낙하 거리가 3m 이하가 되도록 폐기물의 공급량을 제어하는 수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐기물의 공급 장치.

(25) 압축장치와 공급 호퍼의 사이에, 폐기물을 공급 호퍼로부터 압축장치에 떨어뜨리는 푸셔(pusher)를 더 설치한 것을 특징으로 하는 상기 (24)에 기재된 폐기물의 공급 장치.

(26) 상기 폐기물의 공급량을 제어하는 수단이, 용융로 내의 폐기물의 퇴적 표면의 레벨을, 마이크로파의 감쇠량을 측정하는 것에 의해서 검출하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (24) 또는 (25)에 기재된 폐기물의 공급 장치.

(27) 용융로에 폐기물을 공급하기 위한 장치로서 상기 (24)∼(26)의 어느 하나에 기재된 폐기물의 공급 장치를 설치한 것을 특징으로 하는 폐기물의 가열 용융 처리 장치.

(28) 상기 용융로가 가스화 용융로 또는 가스화 용융 개질로인 것을 특징으로 하는 상기 (27)에 기재된 폐기물의 가열 용융 처리 장치.

본 발명의 폐기물의 공급방법에 의하면, 압축된 폐기물의 블록을 노 내부에 장입할 때에, 노 내부의 폐기물의 층높이 레벨을 조정하여 장입하기 때문에, 압축물이 분해되어 부서지기 어렵다고 하는 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 압축한 후, 방사열 등으로 가열하여 압축물의 표면을 열처리함으로써 노 장입시에 압축물이 분해되어 부서지는 것이 보다 방지된다.

도 1은 가스화 개질 방식에 의한 폐기물 처리 공정의 개요를 나타내는 도면이다.

도 2는 가스화 용융로에 폐기물을 공급하기 위한 종래의 방법을 나타내는 도면이다.

도 3은 압축 블록을 낙하 거리를 변화시켜 낙하시켰을 때의, 압축 밀도와 더스트(dust) 발생량과의 관계를 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시예를 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시예를 나타내는 도면이다.

도 6은 본 발명에 있어서의 공급 호퍼와 푸셔(pusher)의 세부를 나타내는 도면이다.

도 7은 본 발명의 실시예를 나타내는 도면이다.

도 8은 본 발명의 실시예를 나타내는 도면이다.

도 9는 본 발명의 실시예를 나타내는 도면이다.

도 10은 본 발명의 실시예를 나타내는 도면이다.

도 11은 본 발명의 실시예를 나타내는 도면이다.

도 12는 본 발명의 실시예를 나타내는 도면이다.

도 13은 본 발명의 실시예를 나타내는 도면이다.

도 14는 본 발명의 실시예를 나타내는 도면이다.

도 15는 본 발명의 실시예를 나타내는 도면이다.

도 16은 본 발명의 실시예를 나타내는 도면이다.

도 17은 본 발명의 실시예를 나타내는 도면이다.

도 18은 본 발명에서 이용하는 층높이 레벨의 계측 방법을 나타내는 도면이다.

도 19는 본 발명에서 이용하는 층높이 레벨의 계측 방법을 나타내는 도면이다.

도 20은 본 발명에서 이용하는 층높이 레벨의 계측 방법을 나타내는 도면이 다.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1 : 폐기물을 회분적으로 가압, 압축하는 압축장치

2 : 압축용 실린더 3 : 압축 지지반

4 : 압축된 폐기물(압축 블록)의 건조, 열분해, 탄화를 위한 터널식 가열로

4a : 압축 블록의 건조 영역 4b : 압축블록의 열분해, 탄화 영역

4E : 터널식 가열로의 입구 5 : 고온 반응로

10a, 10i : 압축 블록 11i, 11n : 탄화한 압축 블록(탄화 생성물)

12 : 탄화 생성물과 연소잔류물의 혼합물

13 : 산소 함유 가스의 흡입구

14 : 용융물 14H : 용융물 배출구

15 : 산소 함유 가스와 가연성 가스의 흡입구

20 : 폐기물 투입구 21 : 폐기물 투입구의 뚜껑

22 : 터널식 가열로의 탄화 생성물의 압출구(고온 반응기 내에의 탄화 생성물의 장입구)

23 : 고온 반응기로부터 배출된 발생 가스(배기가스)의 급냉 장치

24 : 가스 정제 장치 25 : 고온 반응기의 가스 배출구

26 : 정제 가스 31 : 노 본체

32 : 내화물 33 : 노 케이싱(철피)

34 : 측정좌(measurement seat)

35 : 측정 노즐 36 : 전자파 발신기

37 : 전자파 수신기 41 : 마이크로파 발신기

42 : 도파관 43 : 도파관 가이드 파이프

44 : 수냉관 45 : 가스차단기구

46 : 볼 밸브 47 : 노 내부 벽돌

48 : 철피(iron shell) 49 : 방열 벽돌

50 : 도파관 슬래그 제거 위치 51 : 측정 위치

60 : 압축장치 61 : 공급 호퍼

62 : 푸셔(pusher) 63 : 폐기물 피트

64 : 폐기물 크레인 65 : 냉각대

66 : 터널로 67 : 전기 히터

70 : 용융로

f₁ : 압축 블록의 이동 방향 f₂ : 탄화 생성물의 이동 방향

f₃ : 터널식 가열로 내에서 생성한 열분해 가스의 흐름 방향

f₄ : 고온 반응기 내에의 산소 함유 가스의 흡입 방향

f₅ : 압축용 실린더의 이동 방향

f₆ : 압축 지지반의 이동 방향

f₇ : 폐기물 투입구의 뚜껑의 회전 방향

f₈ : 고온 반응기 내에의 산소 함유 가스와 가연성 가스의 흡입 방향

f₉ : 산소의 흡입 방향

본 발명에서는, 폐기물은 압축장치를 이용하여 폐기물의 밀도를 압축 전의 밀도의 2배 이상 20배 이하로 한다. 폐기물을 압축하여 블록형상으로 함으로써, 폐기물의 상부에의 비산이 억제된다. 압축하여 블록 형상으로 하지 않으면 특히 페이퍼 형상 형태의 폐기물은 노 상부로 가스에 의해 동반되기 쉽다. 또한, 노 하부에서의 가스의 유통성을 확보할 수 있고, 편류나, 송풍(blow-by)을 방지할 수 있다. 특히 용융로가 가스화 개질로의 경우, 개질로에 폐기물의 고체물이 비산하면, 가스 개질을 충분히 할 수 없을 가능성이 높아져, 개질되지 않은 채로 이송되기 쉬워진다.

본 발명에서는, 폐기물의 압축 블록을 노 본체의 개질부보다 아래의 노 벽에 설치한 장입구로부터 노 내부에 노 내부에서의 낙하 거리가 3m 이하가 되도록 공급하거나, 또는, 낙하시키지 않고 공급함으로써 노 내부에 있어서의 폐기물의 비산을 방지한다.

구체적으로는, 다음의 (1) 또는 (2)와 같이 한다.

(1) 노 내부의 충전층 레벨이 노 벽의 장입구로부터 3m를 넘지 않도록, 충전층 레벨을 조정함으로써, 비산을 방지한다. 여기서, 낙하거리란 폐기물이 노 내부에 낙하하기 직전의 폐기물의 하단과 폐기물 장입면 위치와의 수직 방향 거리를 말 한다.

(2) 노 내부의 충전층 레벨의 일부가 장입구 바닥부보다 위가 되도록, 충전층 레벨을 조정함으로써, 비산을 방지한다.

상기와 같이 밀도 및 낙하 거리를 제어함으로써, 폐기물이 노 내부 장입시에 있어서도 압축 형상을 유지할 수 있으므로, 브릿지(bridge)의 형성이 적어질 뿐만 아니라, 치우침이 적어져, 송풍이 적어진다.

충전층 레벨의 검출은 다음과 같이 하여 실시할 수 있다.

a. 충전층 레벨을 직접, 마이크로파 등을 이용한 레벨계로 검출한다.

b. 노 내부 삽입시에 푸셔 압력으로 충전층 레벨을 감지한다.

c. 계산에 의해서 충전층 레벨을 구한다.

폐기물을 압축하는 것에 의해서 폐기물의 밀도를 압축 전의 2배 이상 20배 이하로 하고, 또한 노 내부에서의 낙하 거리를 3m 이하, 더 바람직하게는 1m 이하로 하는 것의 근거는 다음과 같다.

도 3에, 150t/d 규모의 가스화 개질로를 이용하여, 폐기물의 압축 밀도 및 낙하 거리를 변경하여 조업했을 때의 더스트 발생량을 측정한 시험 결과를 나타낸다. 조업에 이용한 폐기물은 수분 51%, 가연분 42%, 회분 7%, 저위 발열량 9.2MJ/㎏, 부피 밀도 150∼300㎏/㎥의 일반 폐기물과 부피 밀도 10∼150㎏/㎥ 의 폐플라스틱, ASR(Auto Shredder Residual : 자동차 파쇄 잔류물) 등의 산업 폐기물의 혼합물로, 산업 폐기물의 혼합 비율이 0∼60%인 폐기물을 사용했다. 또한 시험에서 프 레스기의 프레스 압력은 10∼100㎏/㎠(0.98∼9.8MPa)이었다.

여기서 압축 밀도란 압축 전의 폐기물의 압축 방향 길이를 압축 후의 압축 방향 길이로 나눈 값이다. 또한, 낙하 거리는 폐기물이 노 내부에 낙하하기 직전의 폐기물의 하단과 폐기물 장입면 위치와의 수직 방향 거리이다. 무차원 더스트량은 더스트 발생량을 조업상 허용할 수 있는 최대 더스트량으로 무차원화한 값이다.

조업상 허용할 수 있는 최대 더스트량은 그 목적이나 더스트 회수 장치에 따라서 다르지만, 처리하는 폐기물의 5% 이하인 것이 바람직하다.

도 3으로부터 무차원 더스트량이 1 이하가 되는 것은 압축 밀도가 2배 이상의 경우이고, 또한, 낙하 거리가 3m 이하의 경우이다. 또한, 압축 밀도 20배 이상에서는 그 효과가 포화(飽和)하였다.

이상의 결과로부터, 본 발명에서는, 폐기물의 압축이 밀도로 2배 이상 20배 이하이고, 또한 노 내부에서의 낙하 거리를 3m이하로 하였다.

또한, 낙하 거리가 1m 이하인 경우, 무차원 더스트량은 0.5 이하가 되어, 한층 더스트량 감소 효과가 크다. 따라서, 낙하 거리는 1m 이하인 것이 더 바람직하다.

또, 브릿지(bridge)의 형성은, 폐기물끼리가 융착하여 일어나는 경우가 많기 때문에, 미리, 압축 블록의 표면 온도를 높여 표면의 탄화 등의 현상 등에 의해, 압축물끼리의 융착이 일어나지 않도록 해 두는 것이 바람직하다.

폐기물을 압축하기 위한 방법은, 압출법에 의한 배치 압축으로 하는 것이 바람직하다.

스크류 압축 등의 연속식의 압축장치로 하면, 압축 블록의 크기가 작고, 압축블록의 강도도 약해진다. 압축 블록의 형태를 크게 하기 위해서는, 배치식의 압축 방법이 바람직하다. 또, 압축의 형태를 유지하면서, 용융로에 장입하려면, 그대로 밀어내어 장입하는 것이 좋다. 압축의 방향과 밀어내는 방향이 동일방향인 것에 의해, 압축 블록에 의한 가스의 차단성이 향상한다.

또한, 이 압축 블록의 사이즈는 높이가 0.1m 이상 1m 이하, 폭은 0.1m 이상, 바람직하게는 0.3m 이상 노 내폭 이하가 바람직하고, 길이는 0.1∼1m가 바람직하다.

압축 형상은 직사각형이 아니어도 좋지만, 처리 능력을 높이기 위해서 크게 하는 경우는, 평판 모양인 것이 좋다. 또한, 용융로에의 장입시의 덩어리 형상물이 너무 커지는 것은, 통기성 면에서 보아 바람직하지 않다.

압축 블록의 크기가 높이 0.1m 미만이면 더스트의 비산율이 높아진다. 또한, 압축 블록의 높이가 1m를 넘으면 압축 블록의 상부 부분이 장입시에 분해되어 부서진다. 또한, 압축블록의 폭이 0.1m 미만이면 더스트의 비산율이 높아진다. 높이와 달리, 폭은 장입시의 낙하에 의한 분쇄의 문제가 적기 때문에, 0.3m 이상이 보다 바람직하다. 압축블록의 폭이 노 내부 직경보다 크면 장입시에 압축 블록이 분쇄된다.

압축 블록은, 노 내부에 장입하기까지 가능한 한 형상을 유지할 수 있도록, 기울어져 이동하는 것이 바람직하다. 또한, 노 내부의 층 높이와 압축 블록과의 레벨차는 적은 것이 바람직하다. 레벨은 연속적, 혹은, 장입시간 간격 이상의 단속적 계측이 좋지만, 계산에 의해서 레벨을 산출하는 것도 가능하다. 레벨의 계산은, 예를 들면, 전체 장입량(폐기물+가스량) - 발생량(발생 가스량, 발생 수량, 발생 용융물량) 등으로 계산되는 체류량을 노 내부 체류물 밀도와 노 내면적으로부터 레벨의 편차를 구하는 방법에 의해서도 좋다.

압축 블록의 가열로에의 장입은, 노 내부의 퇴적층의 상부와 노의 개질 부분과의 사이의 노 벽 부분에 장입구를 설치하여 장입하는 것이 바람직하다. 노의 상부로부터 투입하면 낙하 거리가 커져, 낙하시에, 압축에 의해서 형성된 덩어리 형상물이 분쇄되기 쉬워지기 때문이다.

노 내부의 폐기물의 층높이 레벨의 최고점은 노 바닥으로부터 6m 이하로 하는 것이 바람직하다. 이것은, 층높이가 높으면 브릿지(선반 모양)가 일어날 가능성이 높아지기 때문이다. 층높이가 낮으면 단시간에 용융 가스화하기 때문에, 흩어짐이 적고, 충전층 압력이 낮아서 눌러 찌부러지는 경우가 적고, 흩어짐이 적어진다.

도 4는, 폐기물의 압축 블록이 노 내부에서 낙하하는 경우가 없도록 한 예를 나타낸 것이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 터널식 가열로는 노의 바닥면이 노의 폐기물 장입구측을 향하여 하부로 경사져 있으며, 또한, 노 내부의 충전층 레벨의 일부가 장입구 바닥부 보다 위가 되도록 충전층 레벨이 조정되고 있으므로, 압축 블록은 낙하하지 않고 노 내부에 공급된다.

또한, 노 내부의 폐기물의 정상 상태에 있어서의 층높이 레벨의 최고점이 노 바닥으로부터 6m를 넘으면, 노 내부의 레벨 관리 위치에까지 도달하는 비정상 상태 가 정상 상태로 복귀하는 것이 쉽지는 않게 된다. 또한, 퇴적층이 높아지면 탄화, 용융한 폐기물에 의한 압력 손실이 높은 부분이 길어져, 폐기물의 강하 이상(선반 모양), 송풍(blow-by)의 원인이 되고, 나아가서는 압축 블록의 붕괴, 더스트 비산량의 증가로 연결된다.

본 발명의 방법을 실시하기 위한 폐기물의 공급 장치의 구체적인 예를 도면에 기초하여 설명한다.

도 5에 나타낸 것은, 압축장치(60)와, 그 압축장치(60)의 상부에 배치된 공급 호퍼(61)로 이루어진 것이다. 압축장치(60)와 용융로(70)는 냉각대(cooling zone)를 개재하여 접속되어 있다. 또한, 압축장치(60)와 공급 호퍼(61)의 사이에는, 푸셔(62)를 설치하는 것이 바람직하다. 폐기물은 폐기물 피트(63)로부터 폐기물 크레인(64)에 의해서 공급 호퍼(61)에 장입되고, 그 다음에, 푸셔(62)에 의해서 압축장치(60)에 도입되어 압축되고, 덩어리로 형상화되어 압축 블록이 된다. 압축장치(60)와 용융로(70) 사이의 관로에는 냉각대(65)가 설치되어 있다.

도 6은 공급 호퍼(61) 및 푸셔(62)를 상세히 나타낸다.

공급 호퍼(61) 및 푸셔(62)의 조합에 의해서도 가스의 밀폐성이 향상하고, 또한, 압축장치(60)에서의 공급량을 일정량으로 유지하는 것이 가능해져, 압축 블록의 크기가 일정화됨으로써, 밀폐성의 불균일을 감소시키는 것이 가능해진다.

도 7에 나타낸 것은, 압축장치(60)와 용융로(70) 사이에 터널로(터널존:가열대)(66)를 설치한 예이며, 터널로(66)는 열풍에 의해서 가열된다.

본 발명에서는, 압축장치와 용융로 사이에 반드시 예열할 필요는 없지만, 예 열하는 것은 이하에 설명하는 이유에서 바람직하다.

즉, 용융로에서의 통기성, 이동을 부드럽게 하기 위해서는, 덩어리 형상을 유지하고 있는 것이 바람직하다. 폐기물에 의한 브릿지의 형성은 폐기물끼리가 융착하여 일어나는 경우가 많지만, 용융로에 넣기 전에 압축한 상태로 압축 블록에 800℃ 이하의 가열 처리를 실시하면, 덩어리 형상물의 외부가 고체화하고, 용융로내에서, 덩어리 형상을 유지하기 쉬워지는 동시에, 압축 블록끼리의 융착을 막을 수 있다. 특히, 종이나 플라스틱 필름 형상인 것에 대해서는, 덩어리 형상으로 되어 있지 않으면 용융로 내에서 필름 형상의 형태로, 비산 등이 일어나, 발생한 가스에 의한 이송 배관의 막힘, 혹은, 냉각 장치에서의 막힘으로 이어진다. 도 7에 나타낸 것은 열풍의 입구 및 출구를 설치한 터널로에서 압축블록을 가열하도록 한 것이다. 가열대의 길이는 압축물의 두께보다 큰 것이 바람직하고, 0.3m 이상, 5m 이하로 하는 것이 바람직하다.

상기 터널로는 노 내측 낙하구(drop port)에서 내리막 경사가 되도록 형성하여도 좋다. 내리막 경사로 함으로써, 장입시의 낙하에 의한 압축 덩어리 형상물의 분쇄를 방지할 수 있다. 또한, 내리막 경사로 함으로써, 압축 덩어리 형상물의 상부에 공극이 비어, 방사열을 받기 쉬워지는 동시에, 건조 또는 열분해에 의해서 생긴 가스도 유동하기 쉬워진다.

또, 도 8(a), (b)에 나타낸 바와 같이, 터널로(66)의 상면 및 좌우 양면에 출구 방향으로 넓어지는 테이퍼를 형성하여 압축 블록이 터널로의 내벽에 밀착하지 않게 함으로써, 압축 블록의 상부 및 좌우에 공극이 비어, 방사열을 받기 쉬워지는 동시에, 건조 또는 열분해에 의해서 생긴 가스도 흐르기 쉬워진다.

또한, 도 9에 나타낸 바와 같이, 용융로(70)의 노 내부 장입구에 대해서도 그 형상을 테이퍼 형상으로 함으로써 압축 블록이 방사열을 받기 쉬워지는 동시에, 건조 또는 열분해에 의해서 발생한 가스도 유동하기 쉽게 할 수 있다.

압축 블록의 가열을 터널로와 같은 직접 가열에 의해서 실시하는 대신에 간접 가열에 의해서 실시할 수도 있다. 다만, 열풍으로 간접적으로 가열하는 방법에 있어서는, 열풍 발생 장치, 가열 가스 순환 장치와 장치가 번잡하게 되므로, 간접 가열의 방법으로서는 전기 히터 가열, 액상 열매체에 의한 가열이 바람직하다. 도 10에 전기 히터(67)를 이용하여 가열하는 예를 나타낸다.

터널로 및 용융로에서는 CO와 같은 유독 가스가 발생하지만, 이 유독 가스에 의한 사고를 방지하기 위해서 발생한 CO가 공급 호퍼에 역류하는 것을 방지하는 것이 필요하다.

CO의 역류를 방지하는 대책으로서는 다음의 방법이 있다.

(1) (압축장치와 공급 호퍼로 이루어진 경우) 압축장치, 또는 압축장치와 상기 공급 호퍼 사이에, 배기관을 설치하여 유해 가스를 배기하여, 이것을 연소 라인 등에 송기하는 것에 의해서, 안전하게 조업하는 것이 가능해진다.

도 11(a)은 자연 배기에 의한 것을, 도 11(b)는 배기관에 배기 팬을 설치하여 강제 배기한 예를 나타낸다. 또한, 도 11(c)은 배기관을 탈취 배기 라인에 접속하여 흡인 배기하는 예를 나타낸다.

(2) 압축장치와 공급 호퍼 사이에 2중 댐퍼를 설치한다. 이중 시일(double seals)간의 가스를 연소 라인 등에 송기하는 것에 의해서, 안전하게 조업하는 것이 가능해진다.

도 12에 압축장치(60)와 푸셔(62) 사이에 2중 댐퍼를 설치한 예를 나타낸다.

(3) 물(폐기 오수, 프로세스 배수, 수분의 어느 일종 이상)을 첨가하여 수분 조정을 행한다. 가스는 압축 블록에 의해서 차단되지만, 건조한 압축 블록에는 가스가 유통하는 공극이 존재하므로 차단이 충분하지는 않다. 이 때문에, 수분을 첨가하여 압축 블록의 공극에 물을 존재시킴으로써 가스의 유통을 방해하는 것이 가능해진다.

(4) 압축장치로부터 노 내부까지의 터널로 내에 수증기를 도입한다.

압축장치로부터 노 내부까지의 터널로 내에 수증기를 장입하고, 압축장치로부터 수증기 투입구 사이에서, 더 냉각하는 것에 의해서, 수증기가 압축 블록 내에서 물로서 응축하여, 가스의 통기성을 억제할 수 있다.

수증기를 첨가하기 위한 구체적인 방법을 도 13에 나타낸다. 도 13은 터널로의 종단면도이며, 터널로의 테이퍼 형상의 천정면에 증기를 공급하기 위한 수단이 배치되어 있다. 증기 공급 수단은 증기 공급 헤더(steam supply header)와 상기 증기 공급 헤더로부터 분기한 증기 첨가 노즐(steam supply nozzlle)로 구성되어 있다.

도 14에, 압축장치(60)와 공급 호퍼(61) 사이에 배기관을 설치한 예를 나타낸다.

도 15에, 압축장치(60)와 용융로(70) 사이의 관로에 물 또는 수증기를 첨가 함과 동시에, 압축장치(60)와 공급 호퍼(61) 사이에 배기관을 설치한 예를 나타낸다.

도 16에, 압축장치(60)와 공급 호퍼(61)의 사이에 배기관을 설치함과 동시에, 압축장치(60)와 푸셔(62)의 사이에 2중 댐퍼를 설치한 예를 나타낸다.

도 17에, 압축장치(60)와 용융로(70)의 사이의 관로에 물 또는 수증기를 첨가함과 동시에, 압축장치(60)와 공급 호퍼(61)의 사이에 배기관을 설치하고, 압축장치(60)와 푸셔(62)의 사이에 2중 댐퍼를 더 설치한 예를 나타낸다.

종래 기술(특허 문헌 7∼9 등 참조)에 있어서는 유독 가스의 역류를 방지하기 위해서 압축 블록을 터널로 내벽과 밀착시키는 것이 필요하지만, 본 발명에서는, 압축 블록이 터널로 내벽과 밀착하는 것은 반드시 필요하지는 않다. 상기한 것과 같은 역류 방지 방법을 조합하는 것에 의해 덩어리 형상물이 터널로 내벽과 밀착하고 있지 않아도 가스의 역류를 방지할 수 있다.

본 발명에서는, 상기한 바와 같이, 노 내부에서의 폐기물의 낙하 거리를 3m이하로 하는 것이 필요하다.

이 때문에, 폐기물의 노 내부에서의 퇴적층의 층높이 레벨을 레벨 센서를 이용하여 탐지하고, 압축 물량을 설정 처리 속도로 나누어 산출된 시간으로부터 소정 시간 경과한 후에 소정의 층높이 레벨의 검출이 없는 경우, 압축 블록을 밀어내는 판단을 하여 장입량을 제어한다.

또한, 레벨 센서를 설치하지 않는 경우에 있어서는, 관리해야 할 레벨 높이가 되어 있는지의 여부를 계산하여, 동일한 제어를 실시한다. 레벨의 계산은, 예를 들면, 전체 장입량(폐기물+가스량)-발생량(발생 가스량, 발생 수량, 발생 용융물량) 등으로 계산되는 체류량을 노 내부 체류물 밀도와 노 내부 면적으로부터 레벨의 편차를 구하는 방법에 의해서도 좋다.

가스 발생량은 균일화하는 것이 바람직하기 때문에, 장입속도도 균일화하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 폐기물의 덩어리 형상물의 용융로에의 장입은, 삽입구로부터 단계적으로 밀어내는 것이 바람직하다. 복수개의 폐기물의 덩어리 형상물을 한 번에 장입하면, 발생하는 가스량의 변동이 커진다.

장입속도를 균일화하기 위한 방법에 대하여 설명한다.

퇴적층의 층높이 관리 레벨(이하, SL로 표시한다)을 검지하는 레벨 센서를 이용하여, 층높이 레벨이 SL이하가 된 것을 검지(이하, SL 검지라 한다)했을 경우에, SL 검지 상태가 아니게 될 때까지, 필요에 따라 1회 또는 복수회, 장입을 실시하는 것을 기본으로 하는 층높이 레벨 관리 방법에 있어서, 장입속도를 균일화하기 위한 방법의 예에 대하여 설명한다.

설정 폐기물 처리량 W(㎏/s), 프레스 1회분의 폐기물량 w(kg/회)로 하면, 평균 장입 인터벌 t(초/회)는 w를 W로 나눈 값으로 정의된다. 전회의 장입으로부터의 경과시간을 T(초)로 할 때, 다음번 장입 타이밍을 T=a₁t∼a₂t(a₁=0.1∼1, a₂=1∼10)이도록 한다.

장입하자마자 SL 검지 or 1회의 장입에서는 SL를 넘지 않는 경우에도 T=a₁t가 될 때까지는 기다려서 다음번에 장입함으로써, 장입 간격을 두고, 연속 장입을 방지한다. 또한 선반 모양 등에 의해 좀처럼 레벨이 내려가지 않고, T=a₂t를 넘어도 SL 검지가 없는 경우에도 1회 장입한다. 그 후 계속해서 a₂t(초) SL 검지가 없는 경우 1회 장입하고, 이런 과정을 반복한다. 이렇게 함으로써, 장입물의 선반 형성과 같은 상황이 붕괴하고, 단번에 레벨이 내려가도 다음의 연속 장입을 피할 수 있고, 나아가서는 가스 발생량의 균일화를 도모할 수 있다.

본 발명을 실시할 때에는, 용융로에 있어서, 폐기물 장입부의 위치에 있어서의 노 지름보다, 상부의 노 공간의 노 지름을 크게 하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 반응로의 위쪽에서의 공탑속도(superficial velocity)가 저하하므로 비산하는 입자량을 저하시킬 수 있다.

다음에 용융로 내에 있어서의 장입물의 층높이 레벨을 검지하는 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 18에 본 발명에서 이용할 수 있는 층높이 레벨 검지 장치를 설치한 노 본체의 단면 부분도를 도시하였다. 도면에 있어서, 노 본체(31)는 내화물(32)과 이것을 덮는 노체 케이싱(철피)(33)으로 이루어지고, 노체 측면의 측정좌(34)에 설치한 측정 노즐(35)에 전자파 발신기(36)와 전자파 수신기(37)가 대향해서 설치되어 있다. 전자파로서는 마이크로파를 이용하는 것이 바람직하다. 마이크로파의 출력은 0.5㎾ 이상의 고출력의 것이 좋다. 바람직하게는 측정 노즐(35) 내에는, 세라믹 파이버(ceramic fiber) 등의 단열 내화 섬유재 또는 그 성형물을 충전하여 발신기 및 수신기에 노 내부의 열의 영향이 미치지 않도록 하고, 사용하지 않는 측정 좌(measurement seat)에는, 노 내부 가스의 누설 방지를 위해서 뚜껑을 해 둔다. 또한, 필요에 따라서 질소 가스 또는 공기로 세정하여 발신기 및 수신기를 냉각하도록 해도 좋다.

상기한 예는, 발신기로부터 발신되어 노 내부를 관통해 온 마이크로파를 수신기로 수신하는 관통형인 것이지만, 발신기와 수신기를 일체화한 반사형의 송수신기를 이용하여 노벽에 측정구를 1개소만 설치하고, 이 송수신기를 배치하여 측정하여도 좋다.

도 18에는, 전자파 수신기와 전자파 송신기의 조합을 노 본체의 세로 방향에 2단 설치한 것을 나타냈지만, 이것을 3단 이상을 설치해도 좋다. 또한, 복수단 설치하는 경우에는, 부착 위치의 상한은 장입물이 가장 높게 퇴적한다고 생각되는 높이가 바람직하고(벨(bell) 하부 혹은 벨 아래), 아래로는 주날개구 상부가 하한이다. 부착 위치는, 그 중간이라면 어느 높이라도, 몇 단이라도 좋다.

도시한 예에서는, 전자파의 발신기 및 수신기의 부착좌 부분의 내화물에는 개구를 설치하지 않고, 노 본체의 내화물을 통하여 전자파를 검지하도록 하고 있다. 이것은, 개구부를 설치하면 개구부에 노 내부의 비산물이 부착하고, 퇴적하여 측정이 불가능하게 되므로, 이것을 피하기 위해서이다.

또한, 이미 개구부가 설치되어 있는 노 본체의 상기 개구부에 발신기 및 수신기를 설치한 경우에는, 이 개구부에 단열 내화재 등의 충전물을 충전하여, 노 내부의 비산물이 부착·퇴적하지 않도록 한다. 상기와 같이 함으로써, 장기간에 걸쳐서 안정적으로 층높이를 검지할 수 있고, 기기의 수명을 늘리고 보수 작업의 대폭 적인 삭감을 도모할 수 있다.

전자파의 발신기로서는 고출력의 것을 이용하는 것이 바람직하고, 또한, 전자파의 수신기로서는 고감도의 것을 이용하는 것이 바람직하다. 발신기 및 수신기의 쌍의 설치 레벨(부착좌의 높이)는, 층높이 관리치에 따라서 결정하지만, 1개의 장소(1레벨) 뿐만 아니라, 조업 상황에 따른 층높이 관리치의 변경에 대응하기 위해서, 또는, 복수점의 검지를 가능하게 하기 위해서, 복수 개소(복수 레벨)에 설치할 수 있다.

전자파로서 마이크로파를 이용했을 경우에 대해서는, 열 차단용의 벽돌의 노내측 표면에 용융 슬래그가 부착하면, 마이크로파의 폐기물 장입 레벨의 검출치 자체에 신뢰성이 확보되지 않는 최대의 원인이 된다. 이 신뢰성을 확보하기 위해서, 도 19에 나타낸 장치에서는, 상기 마이크로파 발신 장치 및 마이크로파 수신 장치를 용융로 내의 고온 분위기로부터 보호하는 열차단용의 벽돌을 배치하지 않고, 마이크로파 송신 장치의 도파관의 선단부를, 용융로의 노 본체 벽돌의 노 안쪽 벽부까지 신연시킨 구조로 하고 있다.

노벽은 노 내부 벽돌(47)과 철피(48)로 이루어지고, 이 노벽에 수냉관(44)을 관통시켜 설치한다. 수냉관(44)의 노 내측 단부에는 방열 벽돌(49)이 설치되어 있고, 또한, 수냉관(44)의 내측에는 도파관 가이드 파이프(43)가 설치되어 있다. 이 도파관 가이드 파이프(43)에는 마이크로파 발신장치(41)로부터 발신되는 마이크로파를 도입하기 위한 도파관(42)이 활주하도록 자유롭도록 끼워져 삽입되어 있다. 마이크로파 발신장치(41)는, 비측정시에는 도면에 나타내는 유지보수 위치에 있고, 측정시에는 도면에 나타내는 측정 위치에 있도록 이동 가능하도록 설치되어 있다.

그리고, 상기 마이크로파 발신장치(41)의 도파관(42)의 선단부에 부착하는 용융 슬래그를 제거하기 위해서, 마이크로파 발신용의 도파관(42)의 후단에 연결된 마이크로파 발신장치(41)를, 그 측정 위치로부터 전진 한계 위치까지 50㎜ 정도 전진시키는 것에 의해서, 이 상기 도파관의 선단부에 부착하는 용융 슬래그가 제거된다.

또한, 상기 마이크로파 발신장치(41)의 도파관(42)의 선단부에 부착하는 용융 슬래그를 제거하는 기능을 보완하고, 아울러 상기 도파관을 냉각하기 위해서, 마이크로파 발신장치(41)의 도파관(42)에 연결된 퍼지(purge)용 질소 가스 배관으로부터, 불활성 가스로서의 질소 가스로 퍼지한다.

이와 같이, 마이크로파 발신 장치를 이동 가능하게 설치한 것과, 수냉관, 퍼지용 질소 가스 배관 및 방열 벽돌을 설치한 것에 의해서 마이크로파 발신 장치의 냉각 효과 및 내열성이 향상함과 동시에, 분진이나 가스의 침입을 방지할 수 있다.

레벨을 검지하는 장치의 다른 예를 도 20에 기초하여 설명한다.

한 쌍의 버너 가스 도입관을 겸하는 전자파 도파관을 열차폐 벽돌로 이루어진 노벽을 관통하여 설치한다. 전자파 발신장치와 전자파 수신장치의 한 쌍은 용융로 장입구 하부의 노벽에, 서로 대향하여 배치된다. 또한 도면에서는, 전자파를 수평으로 발신하는 경우를 나타냈지만, 전자파는 반드시 수평으로 발신할 필요는 없고, 검출해야 할 장입물의 퇴적 레벨의 설정이나 설비의 제약 등에 따라 적절하게 설정하면 좋다. 다만, 전자파의 송신 거리를 단축하여 검출 정밀도를 향상시키기 위해서, 전자파를 수평으로 송신하는 것이 바람직하다.

연소 버너는 도시한 것과 같은 다중관 구조의 것을 이용하는 것이 바람직하고, 다중관이 내관을 연료 가스 도입관 겸 전자파 도파관으로서 이용하고 외관을 공기 또는 산소의 도입관으로서 이용한다. 또한, 외관은 냉각수에 의해 냉각할 수 있는 구조의 것으로 한다. 그리고, 연소 버너 내관의 후단에 전자파 발신기 또는 전자파 수신기에 접속한다.

상기와 같은 구성으로 함으로써, 버너 화염에 의해서, 도파관 선단부(노 내벽측)에의 용융 슬래그 등의 침입·부착을 방지할 수 있고, 선단 막힘의 발생을 방지할 수 있다.

전자파 발신기 및 전자파 수신기는 유지보수를 용이하게 하기 위해서, 도시한 바와 같이 앞뒤로 이동 가능하도록 설치해도 좋다.

전자파로서 마이크로파를 이용하는 경우, 마이크로파의 주파수는, 8∼30GHz로 하는 것이 바람직하다. 이러한 주파수로 함으로써, 마이크로파와 화염 플라즈마의 간섭에 의한 검지 정밀도에의 영향이 없다. 즉, 버너 화염은 플라즈마이며, 일반적으로 플라즈마는 그 종류에 고유의 플라즈마 진동수를 가지며, 이것보다 낮은 진동수의 전자파를 차폐하는 것이 알려져 있다. 버너 화염 플라즈마의 전자 밀도(ne)[㎝^-3]는 10⁸ 정도이며, 이것보다 플라즈마 진동수(fp)는, fp=9×10³×ne^{1 /2}에 의해 계산할 수 있고, 대략 90MHz 정도가 된다. 이에 대해서, 마이크로파로서 8∼30GHz라는 훨씬 높은 진동수의 것을 이용하면, 화염에 의한 차단 등의 문제는 발생 하지 않는다. 마이크로파 레벨계를 이용하여 마이크로파 강도의 화염에 의한 감쇠가 얼마나 있는지를 실험에 의해 확인한 결과, 버너 화염의 유무에 의존하지 않는 거의 일정(버너 점화 중의 감쇠는 제로는 아니지만)한 마이크로파 강도를 확보할 수 있는 것이 판명되었다.

도 20에 도시된 도파관 내에 설치한 가스차단기구는, 구체적으로는 마개이며, 버너 가스를 도입할 때에 버너 가스 도입구와 마이크로파 발신기 또는 수신기 사이에 마이크로파는 투과시키지만 가스는 차단하는 기능을 가지고 있다. 이 마개를 설치하는 것에 의해서, 버너 가스가 마이크로파 송신기 또는 수신기 내에 들어가는 것을 방지할 수 있고, 발신기 및 수신기 내에서의 가연성 가스의 폭발을 방지할 수 있다. 마개의 재료로서는 예를 들면 합성 수지를 이용할 수 있다.

도파관에 버너 가스를 도입할 때에는, 도파관 둘레형상으로 다수의 작은 구멍을 뚫어 가스 도입을 확보하는 동시에 마이크로파의 손실을 줄이도록 한다. 마이크로파의 누설은 마이크로파의 파장 이상의 개구부가 있으면 발생하므로, 그에 따른 손실을 방지하려면, 개구부를 마이크로파의 파장보다 충분히 작은 것으로 할 필요가 있다.

마이크로파 발신기로부터 발신된 마이크로파를 마이크로파 수신기로 수신하고, 마이크로파의 감쇠량을 측정한다. 이때, 마이크로파 발신기로부터 발신된 마이크로파가 용융로 내에 퇴적한 압축 폐기물을 투과하지 않고 마이크로파 수신기로 수신되었을 경우는, 마이크로파의 감쇠량은 조금이다. 한편, 마이크로파가 압축 폐기물을 투과하여 마이크로파 수신기로 수신되었을 경우에는, 마이크로파의 감쇠량 은 압축 폐기물 내의 투과 거리에 따라 변화한다.

즉, 마이크로파가 압축 폐기물 내를 투과하는 거리가 길어질수록 마이크로파의 감쇠량은 커진다. 따라서, 역치를 미리 설정해 두고, 마이크로파의 감쇠량의 측정치와 역치를 비교하여, 감쇠량의 측정치가 역치를 넘었을 때에 용융로 내의 압축 폐기물이 소정의 퇴적 레벨에 도달했다고 판정한다.

상기와 같이, 본 발명에서는, 마이크로파의 감쇠량의 측정치와 역치를 비교하므로, 마이크로파 발신장치와 마이크로파 수신장치를 한 쌍 사용한 것만으로 압축 폐기물의 퇴적 레벨을 검출할 수 있다.

상기한 예는, 발신기로부터 발신되어 노 내부를 관통해 온 마이크로파를 수신기로 수신하는 관통형의 것이지만, 발신기와 수신기를 일체화한 반사형의 송수신기를 이용하여 노벽에 측정구를 1개소만 설치하고, 이 송수신기를 배치하여 측정해도 좋다. 관통형의 것은, 마이크로파의 경로가 짧기 때문에, 신호의 감쇠가 적고, 또한, 노이즈의 영향을 받기 어렵다고 하는 이점이 있지만, 측정구를 2개소 설치할 필요가 있다. 또한 반사형의 것은, 측정구가 1개소로도 되기 때문에, 설치 개소의 제약이 관통형에 비해 적지만, 신호가 노 내부를 왕복하기 때문에, 신호의 감쇠나, 노이즈가 많다고 하는 결점이 있다.

본 발명의 폐기물의 공급방법은, 노 장입시에 폐기물의 압축블록이 흩어져 비산하는 것을 방지할 수 있고, 또한, 유독 가스인 CO가 역류하는 것을 방지할 수 있으므로, 폐기물을 가스화 용융로로 용융, 가스화 처리하는 폐기물 처리 설비에 있어서의 폐기물의 공급방법으로서 적합하게 사용할 수 있다.

Claims (28)

1. 내부에서 폐기물의 가열 용융이 이루어지는 노 본체에서의 폐기물의 공급방법에 있어서, 상기 폐기물을 압축장치에 의해서 압축 전의 폐기물의 밀도의 2배 이상, 20배 이하가 되도록 압축 블록으로 압축하고, 상기 압축 블록을 상기 노 본체의 개질부보다 아래의 노의 벽에 설치한 장입구로부터 노 내부에 노 내부에서의 낙하 거리가 3m 이하가 되도록 공급하거나, 또는, 낙하시키지 않고 공급하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 공급방법.
2. 제 1 항에 있어서, 노 내부의 폐기물의 층높이 레벨을 계측 및/또는 계산하여, 노 내부에서의 낙하 거리가 3m 이하가 되도록 폐기물의 공급을 제어하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 공급방법.
3. 제 1 항에 있어서, 노 내부의 폐기물의 층높이 레벨이 장입구를 적어도 부분적으로 덮는 이상의 레벨인 것을 푸셔(pusher)의 압력으로 확인하면서 및/또는 층높이 레벨을 계산하여, 폐기물을 노 내부에서 낙하시키지 않고 공급하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 공급방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 노 내부의 폐기물의 층높이 레벨의 최고점이 노 바닥보다 6m 이하인 것을 특징으로 하는 폐기물의 공급 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 압축 물량을 설정 처리 속도로 나누어 산출된 시간보다 소정 시간 경과하여 소정의 층 레벨의 검출이 없는 경우에 압축물을 장입하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 공급방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서, 노의 본체 측벽에 전자파의 발신기와 수신기를 설치하고, 노 내부를 투과하는 전자파 신호의 강도로부터, 노 내부 장입물의 유무를 판정하여 폐기물의 층높이 레벨을 계측하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 공급방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 노 내부를 투과하는 전자파 신호의 강도로부터, 노 내부 장입물의 유무를 판정하여 폐기물의 층높이 레벨을 계측하는 경우의 계측 레벨 위치가 장입구 레벨 아래 3m의 레벨로부터 장입구 레벨까지의 위치인 것을 특징으로 하는 폐기물의 공급방법.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 발신기와 수신기가 노 본체 측벽에 대향하여 배치되고 있는 것을 특징으로 하는 폐기물의 공급방법.
9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 발신기 및 수신기로서, 발신기와 수신 기가 일체가 된 송수신 장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 공급방법.
10. 제 6 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 노 본체 측벽에 버너 가스 도입관을 겸하는 전자파 도파관을 설치함과 동시에, 상기 도파관에 전자파의 발신기 및 수신기를 접속해서 이루어지고, 상기 도파관에 의해서 전자파의 발신·수신을 행하는 동시에, 상기 도파관을 통한 버너 가스의 도입과 버너 화염에 의해 상기 도파관에서의 이물질의 혼입·퇴적을 방지하도록 한 것을 특징으로 하는 폐기물의 공급방법.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 도파관의 버너 가스 도입구와 전자파의 발신기 또는 수신기의 사이에 전자파는 투과시키지만 가스는 차단하는 기능을 가진 마개를 삽입하고, 버너 가스가 전자파 발신기 또는 수신기 내에 들어가는 것을 방지한 것을 특징으로 하는 폐기물의 공급방법.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 폐기물의 압축블록의 크기가, 높이가 0.1m 이상이고 1m 이하이며, 폭이 0.1m 이상이고 또한 노의 안지름 미만인 것을 특징으로 하는 폐기물의 공급방법.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 압축 블록의 제작시에, 또는 압축 블록의 제작후에, 노 내부에 공급될 때까지의 사이에 폐기 오수, 프 로세스 배수, 수분의 어느 1종 이상을 첨가하여 압축 블록의 수분 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 공급방법.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 압축 블록이, 노 내부에 공급되기 전에 노 내부의 방사열을 받는 터널존(tunnel zone)을 0.3m 이상이고 5m 이하 거친 후에 노 내부에 공급되는 것을 특징으로 하는 폐기물의 공급방법.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 방사열을 받는 터널존이 노 내측 낙하구(drop port)에서 내리막 경사가 되어 있는 것을 특징으로 하는 폐기물의 공급방법.
16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 방사열을 받는 터널존이 노 내측 낙하구(drop port) 앞에서 방사열을 받기 쉽게 확대되고 있는 것을 특징으로 하는 폐기물의 공급방법.
17. 제 1 항 내지 제 16 항 중의 어느 한 항에 있어서, 폐기물을 공급하는 장치가, 폐기물을 압축하는 압축장치와, 압축장치의 상부에 배치되어, 폐기물을 압축장치에 공급하는 공급 호퍼를 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 공급방법.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 압축장치와 상기 압축장치의 상부에 배치된 공급 호퍼의 사이에, 폐기물을 공급 호퍼로부터 압축장치에 떨어뜨리는 푸셔(pusher)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 폐기물의 공급방법.
19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서, 상기 압축장치, 또는 상기 압축장치와 상기 공급 호퍼 사이에, 배기관이 배치되어 있으며, 상기 배기관에 의해서 상기 압축장치와 상기 공급 호퍼 사이에 축적된 일산화탄소를 포함한 가스를 배기하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 공급방법.
20. 제 17 항 내지 제 19 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 압축장치와 상기 공급 호퍼가 2중 댐퍼로 나누는 것에 의해서, 노 내부의 일산화탄소를 포함한 가스의 역류를 방지하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 공급방법.
21. 제 1 항 내지 제 20 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 압축장치와 노의 사이에, 상면 및 좌우의 면이 노벽에 설치한 폐기물의 장입구 방향을 향하여 넓어지는 테이퍼(taper)를 가지고 있으며, 폐기물이 내벽과 밀착하지 않도록 한 터널로(tunnel furnace)를 설치하여 압축 블록을 가열하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 공급방법.
22. 제 21 항에 있어서, 상기 터널로(tunnel furnace) 내에 수증기를 도입하는 것에 의해서 노 내부의 일산화탄소를 포함한 가스의 역류를 방지하는 것을 특징으 로 하는 폐기물의 공급방법.
23. 제 1 항 내지 제 22 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 용융로가 폐기물의 가스화 용융로 또는 가스화 용융 개질로인 것을 특징으로 하는 폐기물의 공급방법.
24. 용융로에 폐기물을 장입하기 위한 폐기물 공급 장치로서, 폐기물을 압축하여 압축 전의 폐기물의 밀도의 2배 이상, 20배 이하로 압축된 압축 블록으로 만들기 위한 압축장치와, 압축장치의 상부에 배치되어 폐기물을 압축장치에 공급하는 공급 호퍼와 압축장치에 의해서 압축된 압축 블록을 고온 가열로에 공급하는 관로(pipeline)와, 상기 노 내부의 폐기물의 층높이 레벨을 계측 및/또는 산출함과 동시에, 압축 블록의 노 내부에서의 낙하 거리가 3m 이하가 되도록 폐기물의 공급량을 제어하는 수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐기물의 공급 장치.
25. 제 24 항에 있어서, 압축장치와 공급 호퍼의 사이에, 폐기물을 공급 호퍼로부터 압축장치에 떨어뜨리는 푸셔(pusher)를 더 설치한 것을 특징으로 하는 폐기물의 공급 장치.
26. 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서, 상기 폐기물의 공급량을 제어하는 수단이, 용융로 내의 폐기물의 퇴적 표면의 레벨을, 마이크로파의 감쇠량을 측정하는 것에 의해서 검출하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 공급 장치.
27. 용융로에 폐기물을 공급하기 위한 장치로서 제 24 항 내지 제 26 항 중의 어느 하나에 기재된 폐기물의 공급 장치를 설치한 것을 특징으로 하는 폐기물의 가열 용융 처리 장치.
28. 제 27 항에 있어서, 상기 용융로가 가스화 용융로 또는 가스화 용융 개질로인 것을 특징으로 하는 폐기물의 가열 용융 처리 장치.

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