KR20080042857A

KR20080042857A - 소각 처리 시스템에서의 2차 연소 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20080042857A
Application number: KR1020087005223A
Authority: KR
Inventors: 고 히구치; 다미노리 기노시타; 도시타카 하야시다; 준 후지타
Original assignee: 가부시키가이샤 신꼬오 간쿄우 솔루션
Priority date: 2005-11-08
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2008-05-15
Also published as: JP3963925B2; EP1956292B1; EP1956292A4; WO2007055125A1; KR100996623B1; JP2007132544A; EP1956292A1

Abstract

소각 처리 시스템에 있어서, 공기의 과잉 공급에 의한 2차 연소실 내 온도의 저하를 회피하면서 일산화탄소 발생량의 급증을 효과적으로 억제하는 것을 목적으로 한다. 그를 위하여, 2차 연소실(16) 내에서 연소 가스에 2차 공기를 공급하여 해당 가스를 2차 연소시킴에 있어서, 2차 공기의 공급 위치의 하류측에서의 화염의 발생 여부가 화염 검출기(42)에 의해 검출된다. 그 화염의 발생이 검출된 경우에는, 검출되지 않는 경우보다 많은 보조 공기가 화염 검출 위치보다 하류측의 위치로부터 2차 연소실(16) 내로 공급된다.

소각 처리 시스템, 2차 연소실, 일산화탄소, 화염, 보조 공기

Description

소각 처리 시스템에서의 2차 연소 방법 및 장치{SECONDARY COMBUSTION METHOD AND UNIT IN INCINERATION SYSTEM}

본 발명은 도시 쓰레기나 산업 폐기물 등의 피처리물을 가스화 용융하는 가스화 용융 시스템이나, 유동층 소각로를 구비한 시스템에 있어서, 2차 연소실 내에서 상기 피처리물의 연소 가스를 2차 연소시키기 위한 기술에 관한 것이다.

종래 폐기물 등을 소각 처리하는 시스템으로서 특허 문헌 1에 기재된 것이 알려져 있다. 이 시스템은 로 바닥에 유동층이 형성된 유동바닥로를 포함하고, 그 유동층에 1차 공기가 공급됨으로써 이 유동층 내에 투입된 피처리물의 1차 연소가 행해진다. 상기 유동층의 상방에는 2차 연소실인 프리 보드가 형성되고, 이 프리 보드 내에 2차 공기가 공급됨으로써 상기 유동층에서의 1차 연소에 의해 생성된 연소 가스의 2차 연소가 행해진다. 또한, 상기 문헌에 기재된 시스템은 로 내의 연소 상태를 감시하기 위하여 상기 로의 하류측에 설치된 산소 농도계나, 로 내의 밝기를 검출하는 밝기 검출계를 구비함과 아울러, 그 검출 신호를 바탕으로 상기 2차 공기의 공급량을 피드백 제어하는 수단을 구비하고 있다.

특허 문헌 1: 일본 특허 공개 평 3-75402호 공보

도시 쓰레기 등의 피처리물에 대해서는 그 투입량이나 보유 열량이 일시적으로 급증하는 소위 "과잉 공급"이라 불리는 현상이 일어나기 쉽다. 이러한 현상에 의해 피처리물의 공급량이 계 내에서의 공급 공기의 당량을 상회하면, 공기 부족에 의한 불완전 연소가 발생하여 일산화탄소 농도가 매우 높은 가스가 순식간에 발생한다. 한편, 최근에는 환경 개선의 관점에서 배기 가스 중의 일산화탄소 농도의 규제가 엄격해지고 있으며, 해당 일산화탄소 농도의 저감이 중요한 과제가 되고 있다.

이러한 일산화탄소 농도의 저감을 도모하는 수단으로서, 상기 불완전 연소의 발생을 회피하기 위하여 2차 공기의 공급량을 다소 많게 설정하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 이러한 설정은 상기한 피처리물의 "과잉 공급"이 발생하지 않고 있는 평상 운전시에 반대로 2차 공기의 과잉 공급을 초래한다. 이 2차 공기의 과잉 공급은 2차 연소실 내의 온도를 저하시키고, 그 결과로서 다이옥신 발생량의 증가나 로의 하류측에 설치된 보일러의 발전 효율의 저하라는 문제를 초래할 우려가 있다.

또한, 로 내의 연소 제어에 관하여, 상기 특허 문헌 1에는 전술한 바와 같이 산소 농도계나 밝기 검출계에 기초한 2차 공기 공급량의 피드백 제어가 기재되어 있는데, 이러한 제어에는 상당한 (경우에 따라서는 1분 이상) 응답 지연이 있기 때문에 상기한 피처리물의 "과잉 공급" 현상에 의한 연소 상태의 급변에 즉시 대응하기는 사실상 불가능하다. 또한, 상기 밝기 검출계나 산소 농도계에 의해 로 내의 연소 상태, 특히 일산화탄소 농도의 증가를 정밀하고 확실하게 검출하기는 어렵다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여, 공기의 과잉 공급에 의한 2차 연소실 내 온도의 저하를 회피하면서 일산화탄소 발생량의 급증을 효과적으로 억제하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기 일산화탄소 발생량의 급증시에 발생하는 특유한 현상으로서, 2차 공기의 공급 위치의 하류측에 현저한 화염의 발생이 일어나는 점에 착안하였다. 이러한 현상의 발생 이유로는, 미연 가스의 잔존에 의한 화염의 증장(增長)을 생각할 수 있다. 구체적으로, 상기 피처리물의 과잉 공급 등이 발생하지 않고 있는 평상 운전시에는 1차 연소에서 발생하는 연소 가스가 상기 2차 공기와 혼합된 시점에서 완전 연소하기 때문에, 그 2차 공기의 공급 위치의 직전까지 약한 화염이 남아 있어도 해당 화염은 상기 2차 공기의 공급 위치에서 소멸한다. 그러나, 상기 피처리물의 공급량의 일시적인 급증 등에 의해 2차 공기의 공급량이 상대적으로 부족한 상태가 되면, 이 2차 공기의 공급후에도 불완전 연소에 의해 미연 가스가 잔존함으로써 상기 2차 공기 공급 위치의 하류측에 화염이 뻗게 된다. 더욱이, 본 발명자들은 상기 화염이 발생하는 타이밍과 일산화탄소 농도가 증가하는 타이밍이 정밀하게 일치하는 것을 확인할 수 있었다.

본 발명은 이러한 배경에서 이루어진 것으로서, 피처리물을 소각 처리하는 소각 처리 시스템에 설치된 2차 연소실 내에서, 상기 피처리물의 연소 가스에 상기 피처리물의 이론 연소 공기량에 대한 연소 공기량의 비율인 공기비가 1 이상이 되도록 2차 공기를 공급함으로써 해당 가스를 2차 연소시키는 방법에 있어서, 상기 2차 공기의 공급 위치의 하류측에서 화염의 발생 여부를 검출하고, 그 화염의 발생을 검출한 경우에 해당 화염의 발생을 검출하지 않는 경우보다 많은 보조 공기를 해당 화염의 검출 위치보다 하류측의 위치에서 상기 2차 연소실 내에 공급하는 것이다.

또한 본 발명은, 피처리물을 소각 처리하는 소각 처리 시스템에 설치된 2차 연소실 내에서, 상기 피처리물의 연소 가스에 상기 피처리물의 이론 연소 공기량에 대한 연소 공기량의 비율인 공기비가 1 이상이 되도록 2차 공기를 공급함으로써 해당 가스를 2차 연소시키는 장치에 있어서, 상기 2차 연소실 내에 상기 2차 공기를 공급하는 2차 공기 공급 수단과, 이 2차 공기 공급 수단에 의한 2차 공기 공급 위치의 하류측에서 화염의 발생 여부를 검출하는 화염 검출 수단과, 이 화염 검출 수단에 의한 화염의 검출 위치보다 하류측의 위치에서 상기 2차 연소실 내에 보조 공기를 공급하는 보조 공기 공급 수단과, 상기 화염 검출 수단에 의해 화염이 검출된 경우에 해당 화염의 발생을 검출하지 않는 경우보다 많은 보조 공기를 상기 보조 공기 공급 수단에 공급시키는 공급 제어 수단을 구비한 것이다.

이상의 방법 및 장치에서는, 2차 공기의 공급 위치의 하류측에서 화염의 유무가 검출되고, 그 검출 결과에 따라 적정한 연소 제어가 행해진다. 구체적으로, 상기 화염이 검출되지 않는 경우에는 보조 공기의 공급을 억제함으로써 공기의 과잉 공급에 의한 2차 연소실 내의 온도 저하가 회피된다. 한편, 상기 화염이 검출된 경우, 즉 2차 공기의 공급과 관계없이 미연 가스가 잔존해 있는 경우에는, 화염이 검출되지 않는 경우보다 많은 보조 공기가 상기 화염 검출 위치보다 하류측의 위치에서 2차 연소실 내에 공급됨으로써 상기 미연 가스가 완전 연소하고, 이에 따라 일산화탄소 농도의 증가가 효과적으로 억제된다.

구체적으로는, 상기 화염의 발생을 검출한 경우에만 상기 보조 공기를 상기 2차 연소실 내에 공급하도록(즉 화염을 검출하지 않는 경우의 보조 공기 공급량을 0로 하도록) 할 수도 있고, 운전중에 상기 2차 공기와 함께 상기 보조 공기를 상기 2차 연소실 내에 공급하고, 상기 화염의 발생을 검출한 경우에 상기 보조 공기의 공급량을 증량하도록 할 수도 있다.

상기 장치에 있어서, 상기 2차 연소 장치에서의 화염 검출 수단에 의한 화염 검출 위치부터 상기 보조 공기 공급 수단에 의한 보조 공기 공급 위치까지의 거리는, 해당 화염 검출 수단에 의해 화염이 검출되는 시점부터 상기 보조 공기 공급 수단에 의한 보조 공기의 공급량의 증가가 개시될 때까지 소요되는 낭비 시간 내에 상기 2차 연소실 내의 가스가 상기 화염 검출 위치로부터 하류측으로 이동하는 거리와 대략 동등한 거리로 설정되어 있는 것이 보다 바람직하다. 이러한 거리의 설정은 실제로 화염 검출 수단이 화염을 검출하고나서 적당한 타이밍 및 적당한 위치에서 보조 공기의 공급량 증가를 시작하는 것을 가능하게 하고, 해당 보조 공기의 공급을 보다 효과적인 것으로 한다.

상기 2차 공기 공급 수단 및 보조 공기 공급 수단은 완전히 상호 독립된 것일 수도 있으나, 구성의 간소화의 관점에서, 양 공기 공급 수단은 공통의 공기 공급원을 포함하는 것이 보다 바람직하다. 구체적으로는, 상기 보조 공기 공급 수단이 상기 공기 공급원으로부터 공급되는 공기를 보조 공기로서 상기 2차 연소실 내에 분사하는 보조 공기 공급 노즐을 포함하고, 상기 공급 제어 수단이, 상기 공기 공급원과 상기 보조 공기 공급 노즐 사이에 개재하는 개폐 밸브와, 상기 화염 검출 수단에 의해 화염이 검출된 경우에 해당 화염이 검출되지 않는 경우보다 상기 개폐 밸브의 개방도를 증가시키는 밸브 조작 수단을 포함하는 것이 적합하다. 이 구성은 상기 공기 공급원의 공통화를 도모하면서, 2차 공기의 공급과 독립적으로 보조 공기의 공급 전환을 문제없이 행하는 것을 가능하게 한다.

상기 화염 검출 수단은 가시 광선 센서일 수도 있는데, 검출 파장이 4000Å 이하인 자외선 센서인 것이 보다 바람직하다. 이 자외선 센서에서는 2차 연소실을 에워싸는 벽면의 복사에 의한 빛이 검출 대상에서 충분히 제외된다. 이 자외선 센서가 사용되는 경우, 이 자외선 센서의 출력이 일정 이상인 경우에만 상기 보조 공기 공급 수단에 보조 공기를 공급시키는 제어가 적합하다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 가스화 용융 시스템의 전체 구성도이다.

도 2는 상기 가스화 용융 시스템의 폐열 보일러에 설치된 2차 연소 장치를 도시한 도면이다.

도 3은 각종 센서의 파장과 상대 감도와의 관계를 보인 그래프이다.

도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 유동 바닥 소각로의 단면도이다.

도 5는 화염 검출기의 출력 신호에 대하여 설정되는 문턱값과 적중률 및 검출률과의 상관 관계를 보인 그래프이다.

도 6a, 도 6b 및 도 6c는 화염 검출기를 본 발명 위치와 다른 위치에 설치한 경우의 해당 화염 검출기의 출력 신호와 실제의 배출 가스 중에서의 CO 농도의 시간 변화를 보인 그래프이다.

도 7a는 본 발명의 실시예 1에서의 화염 검출기의 출력 신호와 실제의 배출 가스중의 CO 농도의 시간 변화를 보인 그래프, 도 7b는 화염 검출기를 본 발명 위치와 다른 위치에 설치한 경우의 해당 화염 검출기의 출력 신호와 실제의 배출 가스중의 CO 농도의 시간 변화를 보인 그래프이다.

도 8은 화염 검출시에 보조 공기를 공급하지 않는 경우의 배출 가스중의 CO 농도의 시간 변화를 보인 그래프이다.

도 9는 본 발명의 실시예 2에서의 배출 가스중의 CO 농도의 시간 변화를 보인 그래프이다.

본 발명의 제1 실시 형태를 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.

본 실시 형태는 도 1에 도시한 바와 같은 가스화 용융 시스템에 본 발명이 적용된 것이다. 이 가스화 용융 시스템은, 그 전단측부터 순서대로, 급진기(10)와, 유동 바닥식 가스화 로(12)와, 선회류식 용융로(14)와, 2차 연소실(16)을 포함하는 폐열 보일러(18)와, 감온탑(20)과, 버그 필터(22)와, 유인 송풍기(24)와, 굴뚝(26)을 구비하고 있다.

상기 급진기(10)는 미도시된 쓰레기 호퍼와, 이 쓰레기 호퍼에 투입된 쓰레기를 정량적으로 유동 바닥식 가스화 로(12)에 공급하는 스크루 컨베이어를 구비한 다. 이 유동 바닥식 가스화 로(12)는 모래 등의 유동 입자에 의한 유동층이 형성된 로 바닥을 갖는다. 이 유동 바닥식 가스화 로(12)에서는 이 유동층의 온도를 예컨대 450∼650℃로 유지하면서, 해당 유동층에 투입된 쓰레기를 저온에서 1차 연소시키는 운전이 행해진다.

선회류식 용융로(14) 내에서는 연소용 공기에 의한 선회류가 형성되고, 여기에 상기 유동 바닥식 가스화 로(12)로부터 보내지는 열분해 가스가 혼합됨으로써 약 1300℃의 고온 연소가 행해진다. 이 고온 연소에 의해 발생하는 열이 상기 열분해 가스중의 회분을 로벽 상에서 용융시켜 슬래그로 만들고, 이 용융 슬래그가 로 밑바닥으로부터 배출된다. 한편, 용융로(14)로부터 배출되는 고온 가스는 폐열 보일러(18)의 2차 연소실(16) 내에 도입된다.

이 2차 연소실(16) 내에서는 상기 선회류식 용융로(14)로부터 도입되는 가스에 대하여 공기비가 1 이상이 되는 2차 공기의 공급이 행해지고, 이 공급에 의해 해당 가스가 다시 2차 연소된다. 그 상세한 것에 대해서는 후술한다.

상기 폐열 보일러(18)를 통과한 가스는 감온탑(20) 내에 분무되는 냉각수와의 접촉에 의해 150℃∼200℃ 정도까지 냉각된다. 냉각후의 가스는 상기 버그 필터(22) 및 상기 유인 송풍기(24)로부터 상기 굴뚝(26)을 통하여 계 외로 배출된다.

다음, 상기 2차 연소실(16) 내에서 행해지는 2차 연소 운전에 대하여 도 2를 참조하면서 설명한다.

상기 2차 연소실(16)의 하단부에는 가스 입구(30)가 설치되고, 상단부에 가스 출구(32)가 설치되어 있다. 상기 선회류식 용융로(14)로부터 배출되는 고온 가 스는 상기 가스 입구(30)를 통하여 상기 2차 연소실(16) 내에 도입된다.

상기 가스 입구(30)의 바로 상방의 위치에는 2차 공기 공급 노즐(34)이 설치되어 있다. 이 2차 공기 공급 노즐(34)은 2차 연소실(16) 내에 공기비(이론 공기량에 대한 연소 공기량의 비율)가 1 이상이 되는 2차 공기를 공급하기 위한 것으로서, 도시한 예에서는 상기 2차 공기를 비스듬히 하향으로 분사하도록 배치되어 있다. 이 2차 공기 공급 노즐(34)에는 공기 공급원인 송풍기(36)로부터 공기 예열기(38) 및 개폐 밸브(40)를 통하여 2차 공기가 공급된다.

또한, 이 2차 연소 장치의 특징으로서, 상기 2차 공기 공급 노즐(34)에 의한 2차 공기 공급 위치의 하류측(도시한 예에서는 상방)의 위치에 해당 위치에서 화염의 유무를 검출하는 화염 검출기(42)가 설치되어 있다. 이 화염 검출기(42)에는 예컨대 광 검지 센서를 사용하는 것이 가능하다. 그 검출 파장은 가능한 한 짧은 것이 바람직하다.

도 3은 약 550℃ 및 약 1600℃의 로벽으로부터 복사되는 파장과 각종 센서의 검출 파장을 도시한 것이다. 도시한 바와 같이, 로벽으로부터 복사되는 파장은 비교적 커서 가시 광선 영역부터 적외선 영역에 있다. 따라서, 검출 파장이 큰 센서는 상기 복사에 의한 광을 검출하게 될 가능성이 높다. 이에 반해, 검출 파장이 짧은 센서, 특히 자외선 센서(예컨대 가스 버너나 기름 버너의 실화 검출 장치로서 일반적으로 사용되고 있는 주식회사 야마타케 제조의 화염 센서 "울트라비전")는 상기 로벽의 복사에 의한 외란을 받지 않고 화염의 유무를 정밀하게 검출하는 것이 가능하다.

더욱이, 이 화염 검출기(42)에 의한 화염 검출 위치의 하류측(도시한 예에서는 상측)에는 소정의 거리를 두고 보조 공기 공급 노즐(44)이 설치되어 있다. 이 보조 공기 공급 노즐(44)은 상기 2차 공기 공급 노즐(34)과 병렬로 공통의 송풍기(36) 및 공기 예열기(38)에 접속되어 있다. 이 공기 예열기(38)와 상기 보조 공기 공급 노즐(44) 사이에는 개폐 밸브(46)가 개재되어 설치되고, 이 개폐 밸브(46)에는 동 밸브(46)의 개폐 조작을 행하는 밸브 조작기(48)가 접속되어 있다.

상기 개폐 밸브(46)는 본 실시 형태에서는 공기압 구동식의 밸브에 의해 구성되고, 상기 밸브 조작기(48)로부터 출력되는 전기 신호를 받아 밸브체를 공기압에 의해 개폐 구동한다. 단, 본 발명에서는 개폐 밸브의 구체적 구성에 제한은 없으며, 어떠한 제어 신호의 입력을 받아 개폐 작동하는 것이면 된다.

상기 밸브 조작기(48)는 상기 화염 검출기(42)에 접속되어 있으며, 이 화염 검출기(42)로부터 출력되는 검출 신호에 따라 상기 개폐 밸브(46)의 조작을 행한다. 구체적으로는, 상기 검출 신호의 레벨이 미리 설정된 일정한 문턱값 이상이 된 경우에만 화염이 검출된 것으로 하여 상기 개폐 밸브(46)를 일정 시간만큼 개방시킨다. 즉, 이 밸브 조작기(48)는 보조 공기 공급 노즐(44)로부터 보조 공기를 일정 시간만큼 분사시키도록 구성되어 있다.

상기 2차 공기 공급 위치부터 화염 검출 위치까지의 거리는 적당히 설정 가능하다. 그러나, 이 거리는 상기 2차 공기 공급 위치로부터 발생한 화염을 확실하게 검출하는 것이 가능해지는 정도까지 작은 것이 바람직하다.

상기 화염 검출 위치부터 보조 공기 공급 위치까지의 거리도 적당히 설정 가 능한데, 그 설정에서는 화염이 검출된 시점부터 실제로 보조 공기 공급 노즐(44)로부터 보조 공기가 분사될 때까지의 낭비 시간이 고려되는 것이 바람직하다. 즉, 이 거리는 해당 낭비 시간 내에 상기 화염 검출 위치로부터 하류측으로 가스가 이동하는 거리와 대략 동등한 거리로 설정되는 것이 바람직하다. 상기 낭비 시간은 상기 개폐 밸브(46)의 개방 작동에 소요되는 시간과 대략 같으므로, 이 개폐 밸브(46)의 작동 특성에 따라 상기 거리가 설정되면 된다.

다음, 이 2차 연소 장치의 작용을 설명한다.

먼저, 상기 유동 바닥식 가스화 로(12) 및 선회류식 용융로(14)에서 평상 운전이 행해지고 있을 때, 즉 소위 "과잉 공급" 현상은 없고, 정상적인 양의 쓰레기가 처리되고 있을 때에 대하여 설명한다. 이 때에는 2차 연소실(16)에 도입되는 고온 가스중의 미연 가스 성분이 적으므로, 이 고온 가스와 2차 공기 공급 노즐(34)로부터 분사되는 2차 공기와의 혼합에 의해 완전 연소가 이루어지고, 해당 2차 공기 공급 위치의 하류측에 화염은 발생하지 않는다. 따라서, 화염 검출기(42)로부터 출력되는 검출 신호는 문턱값 미만이며, 이 검출 신호를 받는 밸브 조작기(48)는 개폐 밸브(46)를 개방 상태로 유지한다. 이에 따라, 보조 공기 공급 노즐(44)로부터 보조 공기가 과잉 공급되는 것이 방지되어, 2차 연소실(16) 내의 온도 저하가 회피된다.

이에 반해, 유동 바닥식 가스화 로(12) 내에 투입되는 피처리물의 중량이나 열량이 일시적으로 급증하는 소위 "과잉 공급" 현상이 발생하였을 때에는, 2차 공기 공급 노즐(34)로부터 공급되는 2차 공기의 양이 상대적으로 부족하기 때문에 해 당 2차 공기와 고온 가스와의 혼합에 의해서도 완전 연소는 이루어지지 않아 미연 가스가 잔존한다. 이 미연 가스는 2차 공기 공급 노즐(34)로부터 상방으로 화염을 뻗친다. 그러나, 이 화염 발생에 화염 검출기(42)의 출력 신호(검출 신호)가 반응하고, 이 신호의 레벨이 상기 문턱값 이상이 된 시점에서 이 검출 신호를 받은 밸브 조작기(48)가 개폐 밸브(46)를 일정 시간만큼 개방시켜 보조 공기 공급 노즐(44)로부터 보조 공기를 분사시킨다. 이 보조 공기의 분사는 상기 2차 공기 공급 위치에서는 완전히 연소되지 못한 미연 가스의 연소를 가능하게 한다. 이에 따라, 일산화탄소 농도의 급증이 효과적으로 억제된다.

본 발명의 제2 실시의 형태를 도 4에 도시하였다. 본 실시 형태는 내부에 2차 연소실을 포함하는 유동 바닥 소각로(50)에 대하여 본 발명이 적용된 것이다.

상기 유동 바닥 소각로(50)의 로 바닥에는 유동층(52)이 형성되고, 이 유동층(52)의 하방에 1차 공기 공급실(54)이 설치되어 있다. 이 1차 공기 공급실(54) 내에 공기가 밀려 들어가고, 이 공기는 1차 공기로서 유동층(52)으로 분출하여, 이 유동층(52)을 유동화시킨다.

상기 유동층(52)의 상방에는 쓰레기 투입구(56)가 설치되고, 그 상방에 2차 연소실인 프리 보드(58)가 더 형성되어 있다. 이 프리 보드(58)의 하부에 공기비를 1 이상으로 하는 2차 공기를 공급하기 위한 2차 공기 공급 위치(60)가 설정되고, 그 바로 상방에 화염 검출기(42)가 설치된다. 또한, 이 화염 검출기(42)의 상방에 상기 화염 검출기(42)에 의해 화염이 검출된 경우에만 보조 공기를 공급하기 위한 보조 공기 공급 위치(62)가 설정되어 있다.

또한, 상기 2차 공기 공급 위치(60)로부터 2차 공기를 공급하는 수단, 및 보조 공기 공급 위치(62)로부터 보조 공기를 공급하는 수단은 상기의 도 2에 도시한 것과 동등하다.

본 실시 형태에 있어서도 쓰레기 투입량이나 열량에 이변이 없는 평상 운전시에는 프리 보드(58)에 대하여 2차 공기만이 공급되고 보조 공기는 공급되지 않는다. 이에 따라, 공기의 과잉 공급에 의한 프리 보드(58) 내의 온도 저하가 회피된다. 한편, 쓰레기 투입량이나 열량의 일시적인 급증이 발생하였을 때에는 그 급증에 기인하여 2차 공기 공급 위치(60)의 하류측에 발생하는 화염을 화염 검출기(42)가 검출하고, 그 검출 신호를 받은 보조 공기 공급 수단이 보조 공기 공급 위치(62)로부터 프리 보드(58) 내로 일정 시간만큼 보조 공기를 공급한다. 이 공급이 2차 공기의 공급에서는 완전히 연소되지 못한 미연 가스의 완전 연소를 가능하게 하고, 로 꼭대기로부터 배출되는 연소 가스 중의 일산화탄소 농도의 급증을 효과적으로 억제한다.

상기 문턱값, 즉 화염 검출기(42)의 출력 신호로부터 화염이 검출되었는지 여부를 판정하기 위한 문턱값은 적당히 설정된다. 일반적으로는, 도 5의 그래프에도 도시된 바와 같이, 상기 문턱값이 높을수록 적중률(=화염이 검출되었다고 판정하였을 때 실제로 일산화탄소가 발생한 횟수/화염이 검출되었다고 판정한 회수)은 높아지는데, 반대로 검출률(=실제로 일산화탄소가 발생한 횟수/일산화탄소가 발생한 모든 횟수)는 낮아진다. 따라서, 이들 적중률과 검출률의 균형을 고려하여 상기 문턱값이 설정되는 것이 좋다.

상기 보조 공기의 공급은 화염이 검출되었을 때에 한정되지 않는다. 본 발명은 예컨대 운전중에는 2차 공기와 함께 소량의 보조 공기를 상시 공급하고, 화염이 검출된 경우에만 해당 보조 공기의 공급량을 증량하는(예컨대 도 2에 도시한 개폐 밸브(46)의 개방도를 증가시키는) 태양도 포함한다.

도 6a 내지 도 6c, 도 7a 및 도 7b는 상기의 도 4에 도시한 장치의 효과를 검증하기 위한 측정 결과를 보인 것이다.

이 측정에서는 상기 장치에 있어서, 화염 검출기(42)가 같은 도면에서 실선으로 나타낸 위치(이하 "본 실시예 위치"라고 함.)에 설치되는 것 이외에, 같은 도면에서 2점 쇄선으로 나타낸 위치(PA, PB, PC, PD)에 각각 설치되어, 이들 화염 검출기(42)의 출력 신호가 취득되었다. 또한, 이 화염 검출기(42)와 달리 상기의 도 1에 도시한 버그 필터(22)의 하류측에 CO 농도 센서가 설치되고, 이 CO 농도 센서에 의해 해당 버그 필터(22)로부터 실제로 배출되는 가스중의 CO 농도의 측정이 행해졌다.

도 6a, 도 6b 및 도 6c는 각각 상기의 도 4에 도시한 위치(PA, PB, PC)에 화염 검출기(42)가 설치되었을 때의 해당 검출기(42)의 출력 신호와 상기 CO 농도 센서의 출력 신호를 나타내고, 마찬가지로 도 7a는 상기 본 실시예 위치에 화염 검출기(42)가 설치되었을 때의 해당 검출기(42)의 출력 신호와 상기 CO 농도 센서의 출력 신호를 나타내고, 도 7b는 상기 위치(PD)에 화염 검출기(42)가 설치되었을 때의 해당 검출기(42)의 출력 신호와 상기 CO 농도 센서의 출력 신호를 나타낸다.

상기 위치(PA)는 유동층(52)의 계면을 가까이에 면하는 위치이다. 이 위치에 설치되는 화염 검출기(42)의 검출 신호는, 도 6a에 도시한 바와 같이 실제의 CO 농도의 급증 횟수보다 빈번하게 변동한다. 따라서, 이 검출 신호로부터 CO 농도의 급증 타이밍을 판정하기는 어렵다.

상기 위치(PB)는 급진구(56) 부근으로부터 유동층(52)의 계면을 대략 바로 위에서 조감하는 위치이며, 상기 위치(PC)는 2차 공기 공급 위치(60)보다 400mm 하방의 위치에서 로 내를 수평 방향으로 감시하는 위치이다. 이들 위치에 각각 설치되는 화염 검출기의 출력 신호의 변동은 도 6b 및 도 6c에 도시한 바와 같이 모두 미약하여 명확한 상승을 갖지 않는다. 따라서, 그 출력 신호에 따라 CO 농도의 급증 타이밍을 판정하기는 역시 어렵다.

상기 위치(PD)는 로 꼭대기 부분에서 로 내를 내려다보는 위치이다. 이 위치에 설치되는 화염 검출기(42)의 출력 신호도 도 7b에 도시한 바와 같이 약하여, CO 농도의 변동과의 상관성은 낮다.

이에 반해, 본 실시예 위치에 설치되는 화염 검출기(42)의 출력 신호에는 도 7a에 도시된 바와 같이 급격한 수준의 상승이 관찰된다. 또한, 그 상승시로부터 대략 일정한 지연 시간 경과 후에 CO 농도 센서의 출력 신호가 급격하게 상승해 있다. 즉, 화염 검출 신호와 실제의 CO 농도의 변동 사이에 현저한 상관성이 관찰된다. 따라서, 상기 본 실시예 위치에 설치되는 화염 검출기(42)의 출력 신호는 높은 확률로 CO 농도의 급증을 인식하는 것을 가능하게 한다.

도 8 및 도 9는 화염 검출시에 2차 공기에 더하여 보조 공기를 공급하는 경우(본 발명의 실시예)와 항상 2차 공기만을 공급하는 경우(비교예)에 대하여 실제 의 배출 가스 중의 CO 농도의 변동을 감시한 결과를 나타낸 것이다. 이 감시는 상기의 도 4에 도시한 장치를 포함하는 소각 처리 시스템에 있어서 상기와 동일하게 버그 필터의 하류측에 설치된 CO 농도 센서에 의해 행해진 것이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 비교예에서는 화염 검출 신호의 상승후 상당한 확률로 CO 농도의 급증이 관찰되며, 게다가 그 피크값이 150ppm을 상회하는 경우도 존재하였다. 또한, 도시는 하지 않았으나, 쓰레기 투입량에 따라서는 200ppm을 상회하는 CO 농도의 급증도 발생하였다.

이에 반해, 본 발명의 실시예에서는, 도 9에 도시된 바와 같이, 화염 검출 신호의 상승에 따라 보조 공기가 공급됨으로써 그 이후의 CO 농도의 증가는 현저하게 억제되었다.

도시 쓰레기나 산업 폐기물 등의 피처리물을 가스화 용융하는 가스화 용융 시스템이나 유동층 소각로를 구비한 시스템에 본 발명에 따른 소각 처리 시스템에서의 2차 연소 방법 및 장치를 이용하면, 2차 연소실 내에서 피처리물의 연소 가스를 2차 연소시키기는 것이 가능하여 일산화탄소 발생량의 급증을 효과적으로 억제시킬 수 있게 된다.

Claims

피처리물을 소각 처리하는 소각 처리 시스템에 설치된 2차 연소실 내에서, 상기 피처리물의 연소 가스에 상기 피처리물의 이론 연소 공기량에 대한 연소 공기량의 비율인 공기비가 1 이상이 되도록 2차 공기를 공급함으로써 가스를 2차 연소시키는 방법에 있어서,

상기 2차 공기의 공급 위치의 하류측에서 화염의 발생 유무를 검출하고, 그 화염의 발생을 검출한 경우에 상기 화염의 발생을 검출하지 않는 경우보다 많은 보조 공기를 상기 화염의 검출 위치보다 하류측의 위치에서 상기 2차 연소실 내로 공급하는 것을 특징으로 하는 소각 처리 시스템에서의 2차 연소 방법.
제1항에 있어서, 상기 화염의 발생을 검출한 경우에만 상기 보조 공기를 상기 2차 연소실 내에 공급하는 것을 특징으로 하는 소각 처리 시스템에서의 2차 연소 방법.
제1항에 있어서, 운전중에 상기 2차 공기와 함께 상기 보조 공기를 상기 2차 연소실 내로 공급함과 동시에, 상기 화염의 발생을 검출한 경우에 상기 보조 공기의 공급량을 증량하는 것을 특징으로 하는 소각 처리 시스템에서의 2차 연소 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화염을 검출하는 위치에 검 출 파장이 4000Å 이하인 자외선 센서를 설치하고, 상기 자외선 센서의 출력이 일정 이상인 경우에만 상기 보조 공기를 공급하는 것을 특징으로 하는 소각 처리 시스템에서의 2차 연소 방법.
피처리물을 소각 처리하는 소각 처리 시스템에 설치된 2차 연소실 내에서, 상기 피처리물의 연소 가스에 상기 피처리물의 이론 연소 공기량에 대한 연소 공기량의 비율인 공기비가 1 이상이 되도록 2차 공기를 공급함으로써 가스를 2차 연소시키는 장치에 있어서,

상기 2차 연소실 내에 상기 2차 공기를 공급하는 2차 공기 공급 수단과,

상기 2차 공기 공급 수단에 의한 2차 공기 공급 위치의 하류측에서 화염의 발생 유무를 검출하는 화염 검출 수단과,

상기 화염 검출 수단에 의한 화염의 검출 위치보다 하류측의 위치에서 상기 2차 연소실 내로 보조 공기를 공급하는 보조 공기 공급 수단과,

상기 화염 검출 수단에 의해 화염이 검출된 경우에 상기 화염의 발생을 검출하지 않는 경우보다 많은 보조 공기를 상기 보조 공기 공급 수단에 공급시키는 공급 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 소각 처리 시스템에서의 2차 연소 장치.
제5항에 있어서, 상기 공급 제어 수단은 상기 화염 검출 수단에 의해 상기 화염의 발생이 검출된 경우에만 상기 보조 공기를 상기 2차 연소실 내에 공급시키 는 것을 특징으로 하는 소각 처리 시스템에서의 2차 연소 장치.
제5항에 있어서, 상기 공급 제어 수단은 운전중에 상기 2차 공기와 함께 상기 보조 공기를 상기 2차 연소실 내로 공급시킴과 동시에, 상기 화염의 발생을 검출한 경우에 상기 보조 공기의 공급량을 증량시키는 것을 특징으로 하는 소각 처리 시스템에서의 2차 연소 장치.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화염 검출 수단에 의한 화염 검출 위치부터 상기 보조 공기 공급 수단에 의한 보조 공기 공급 위치까지의 거리가, 상기 화염 검출 수단에 의해 화염이 검출되는 시점부터 상기 보조 공기 공급 수단에 의한 보조 공기의 공급량의 증가가 개시될 때까지 소요되는 낭비 시간 내에 상기 2차 연소실 내의 가스가 상기 화염 검출 위치로부터 하류측으로 이동하는 거리와 대략 동등한 거리로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 소각 처리 시스템에서의 2차 연소 장치.
제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2차 공기 공급 수단 및 보조 공기 공급 수단은 공통의 공기 공급원을 포함하고, 상기 보조 공기 공급 수단은 상기 공기 공급원으로부터 공급되는 공기를 보조 공기로서 상기 2차 연소실 내에 분사하는 보조 공기 공급 노즐을 포함하고, 상기 공급 제어 수단은, 상기 공기 공급원과 상기 보조 공기 공급 노즐 사이에 개재하는 개폐 밸브와, 상기 화염 검출 수단에 의해 화염이 검출된 경우에 상기 화염이 검출되지 않는 경우보다 상기 개폐 밸브의 개방도를 증가시키는 밸브 조작 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 소각 처리 시스템에서의 2차 연소 장치.
제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화염 검출 수단은 검출 파장이 4000Å 이하인 자외선 센서이고, 상기 공급 제어 수단은 상기 자외선 센서의 출력이 일정 이상인 경우에만 상기 보조 공기 공급 수단에 보조 공기를 공급시키는 것임을 특징으로 하는 소각 처리 시스템에서의 2차 연소 장치.