KR20170022393A

KR20170022393A - 열분해용융 방식 소각시설의 유동상열분해로 및 선회용융로의 적정 운전조건

Info

Publication number: KR20170022393A
Application number: KR1020150117287A
Authority: KR
Inventors: 문희주
Original assignee: 주식회사 태성이엔에프
Priority date: 2015-08-20
Filing date: 2015-08-20
Publication date: 2017-03-02

Abstract

본 발명은 열분해용융방식 소각시설의 유동상 열분해로 및 선회용융로의 적정 운전조건을 적용함으로서 열분해 촉진과 대기오염물질 (CO, NOx)감소, 연속적인 용융물의 출탕을 유도하여 소각시설의 안정적인 운전을 하고자 하는데 있다,
더욱 상세하게는 1) 유동상열분해로의 운전조건은, 운전온도 500-550℃, 유동화공기량은 1,100~1,200m³/hr, 유동화 공기압은 1,300~1,400mmAq, 2) 선회용융로 2차연소공기량은 2,600 ~ 3,000㎥/hr, 3차연소공기량은 1,600 ~ 1,800㎥/hr, 출탕구 규격은 250*250mm 염기도 조절제는 파쇄유리를 사용하여 소각시설의 안정적인 운전을 하고자 하는데 있다.

Description

열분해용융 방식 소각시설의 유동상열분해로 및 선회용융로의 적정 운전조건{Melting in incineration facilities of fluidized bed pyrolysis how thermal cracking and driving conditions of the Swirling Entrained Bed Type }

열분해용융 방식 소각시설

일반적으로 종래에 사용되어 온 열분해용융방식 소각시설은 대형파쇄기, 생활파쇄기, 정량공급설비, 유동상열분해로, 선회용융로, 선택적무촉매환원시설, 폐열보일러, 절탄기, 반건식반응탑, 이중흡착필터, 선택적촉매환원시설, 유인송풍기, 연돌로 연결되어 있고 유동상열분해로에서는 불연물이 배출되고 선회용융로에는 용융물을 출탕하기 위한 출탕구가 연결되어 있다.

유동상열분해로의 운전중 문제점은 일반적으로 알려진 유동화 공기량을 1,300~1500m³/hr로 과잉투입하여 과잉공기에 의한 열분해를 저해하고, 유동화 공기압을 1,500~1,700mmAq로 높이 설정하여 유동상 모래층의 높이를 적정하게 유지하지 못하여 원활한 유동화가 이루어질 수 없다.

또한, 선회용융로의 운전은 2차 연소공기량은 3,500~4,300m³/hr 로 과잉공기가 투입되어 용융로 내부 온도 하락과 배가스 체류시간 감소를 초래하였고 3차 연소공기량은 1,100~1,300m³/hr로 적게 설정되어 미연소 가스 발생과 대기오염물질인 일산화탄소, 질소산화물이 다량 발생한다.

선회용융로의 용융물의 출탕을 위한 출탕구 규격은 500*500mm로 설계되어 외부 공기의 유입 및 슬래그 냉각수가 수증기 형태로 유입되어 출탕구 상부의 냉각에 의한 슬래그의 고착 및 막힘 현상, 내화물의 손상이 발생하여 소각로의 연속 운전이 어렵고 온도 보상을 위한 보조연로 LNG를 과다 사용하게 된다.

용융물의 원활한 출탕을 위한 염기도 조절을 위하여 검증되지 않은 주물사 등을 투입하여 연속 운전을 더욱 어렵게 한다.

본 발명은 열분해용융 방식 소각시설의 유동상 열분해로 및 선회용융로의 적정 운전조건을 적용함으로써 열분해촉진과 대기오염물질 (CO, NOx) 감소, 연속적인 용융물의 출탕을 유도하여 보조연료 LNG 가스 사용량을 줄이고 소각시설의 안정적인 운전을 하고자 한다.

이에 본 발명은 종래의 열분해용융방식 소각시설의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 기술적 과제는 보다 용이하게 열분해용융방식 소각시설의 유동상 열분해로와 선회용융로의 최적 운전조건을 변경 설정하여 연속적인 운전을 한다.

유동상 열분해로의 유동화 공기량 및 유동화 공기압을 줄여서 저산소 분위기를 유지하고 유동상 모래층을 적정하게 유지하여 원활한 유동화가 이루어지도록 한다.

선회용융로의 2차 연소공기량을 줄여서 과잉공기에 의한 연소실 온도 하락 방지, 3차 연소공기량을 높여 미연소 가스를 완전 연소 시키고, 용융물 출탕구의 규격을 기존보다 줄여서 외부공기 및 수분의 유입을 감소시켜 온도 하락을 방지하고 보조연료 LNG 사용량을 줄일 수 있다.

본 발명의 열분해용융방식 소각시설의 운용단계를 나누어 설명하면 다음과 같다.

폐기물 저장조

생활폐기물은 차량으로 계량대에서 계량 후 폐기물 투입문을 통해 폐기물 저장조에 투입한다.

폐기물 크레인

폐기물 저장조 내의 생활폐기물을 파쇄 및 교반 혼합하고 폐기물 공급장치에 투입한다.

대형폐기물 파쇄기

폐기물 저장조 내의 생활폐기물을 파봉, 파쇄하는 공정이다.

생활폐기물 파쇄기

대형파쇄기로 파쇄된 생활폐기물을 폐기물 공급 전 2차 파쇄하는 공정이며 150mm 크기로 잘게 자른다.

폐기물 정량공급 설비

유동상 열분해로에 폐기물 정량 투입을 위한 설비이다.

유동상 열분해로

폐기물을 저산소 환원 분위기에서 고온의 유동사와 유동화하여 열분해하는 공정이며 연소가 불가능한 불연물중의 비산화된 철 및 알루미늄은 유가물로 회수된다.

선회용융로

유동상 열분해로에서 열분해 된 열분해가스 및 이월되는 미세입자를 1200℃ 이상의 고온에서 용융하여 슬래그를 생산한다.

폐열보일러 및 절탄기

고온의 연소가스를 후단의 연소가스 처리공정에 적합한 온도(200℃)까지 냉각하는데 필요한 기기로 구성된다. 회수된 폐열에 의해 생산되는 30kg/cm².G의 포화증기는 환경관리센터 내의 증기 소요처 및 시설 냉난방에 1차적으로 공급되며, 잉여 증기는 지역 난방시설의 온수 공급을 위한 열원으로 활용된다.

선택적무촉매환원시설

선회용융로에서 연소한 연소가스 중 질소산화물(NOx)을 850℃구간에서 암모니아수를 분사하여 질소가스(N₂)로 환원시키는 공정이다.

반건식반응탑

선회용융로에서 연소한 연소가스 중 염화수소(HCl), 황산화물(SOx)을 제거하는 공정이며 소석회 슬러리를 분사하여 제거한다.

이중흡착필터

선회용융로에서 연소한 연소가스 중 다이옥신, 먼지 등 입자상 오염물질을 제거하는 공정이며 1,2차 Bag Filter로 구성되어 있고 활성탄을 분사하여 흡착성 물질은 흡착하여 제거한다.

선택적촉매환원시설

선회용융로에서 연소한 연소가스 중 질소산화물(NOx)을 암모니아수를 분사하여 촉매와 반응시켜 질소가스(N₂)로 환원시키는 공정이다.

유인송풍기 및 연돌

소각시설에 부압(-)을 형성시켜 주며 오염물질이 제거된 청정가스를 대기확산을 위해 연돌로 보내고 연돌에서 대기로 확산된다.

비교예

1 유동상 열분해로 조건 변경

운전온도 450~500℃ -> 500~550℃

유동화 공기량 1,300~1,500m³/hr -> 1,100~1,200m³/hr

유동화 공기압 1,500~1,700mmAq -> 1,300~1,400mmAq

2 선회용융로 조건 변경

2차 연소공기량 3,500~4,300m³/hr -> 2,600~3,000m³/hr

3차 연소공기량 1,100~1,300m³/hr -> 1,600~1,800m³/hr

출탕구 규격 500-> 250

염기도 조절제 주물사, 유동사 -> 파쇄유리

유동상 열분해로의 공기량, 공기압을 조절하여 열분해를 촉진시키고 선회용융로의 2차 연소공기량을 줄여서 로내 온도 유지, 3차 연소공기량을 높여서 미연소가스를 완전 연소시켜 대기오염물질 일산화탄소(CO), 질소산화물(NOx)의 감소 효과가 있다.

선회용융로의 용융물 출탕구의 규격을 줄여서 외부공기 및 수분의 유입을 최소화하고 염기도 조절제를 파쇄유리로 사용함으로써 용융점 및 점도 감소시키고 로내 온도 유지와 내화물을 보호하고 연속적인 슬래그 출탕을 시킴으로써 소각시설의 연속운전 시간이 길어진다.

유동상식 열분해로는 500℃~550℃ 유동사와 균일한 크기로 파쇄된 폐기물을 혼합·교반하여 저산소 상태에서 열분해 가스화 시키는 설비이다.

운전에 필요한 정보는 유동상 표면의 운전온도와 유동화 공기량과 유동화 공기압의 운전조건이 가장 중요한 요소이며 열분해에 필요한 최적 조건을 제시하고자 한다.

먼저 유동상 열분해로의 유동상 표면온도는 공급되는 폐기물에 따라 달라진다.

폐기물의 물리적 조성 및 수분함량에 따라 유동상 열분해로에 미치는 영향은 크다.

공급되는 폐기물은 150*150mm 크기로 파쇄하고 균일하게 혼합되도록 하며 정량 공급될 수 있어야 한다.

발열량이 부족한 폐기물은 보조연료를 사용하여 부족한 열량을 보충하고 열량이 큰 경우는 수분을 분사하여 적정온도를 유지하여 주어야 한다.

유동상의 온도는 500~550℃를(Detail "A" → ①) 유지하는 것이 최적 조건이라고 판단된다.

유동화 공기량은 유동상 열분해로 내의 환원분위기 유지를 위하여 공기량을 적게 투입하고 열분해로를 촉진시키도록 한다.

유동화 공기량은 1,100~1,200m³/hr를 유지하고(Detail "A" → ②) 유동화 공기압은 1,300~1,400mmAq를 유지하여(Detail "A" → ③) 열분해 촉진과 유동상층의 높이를 적정하게 유지하여 원활한 유동화가 될 수 있도록 유지한다.

선회용융로는 유동상 열분해로에서 생성된 열분해가스와 비산 미세입자를 1,200℃ 이상의 고온에서 용융하여 용융물을 슬래그로 생산한다.

선회용융로 내부의 용융물은 고온 온도유지, 적정 염기도1)에 따라 좌우된다.

먼저 고온의 온도 유지를 위하여 2차 연소공기량을 2,600 ~ 3,000㎥/hr로 감소시켜(Detail "A" → ④) 과잉공기에 따른 온도 하락을 방지하고 3차연소 공기량을 1,600 ~ 1,800㎥/hr로 높여(Detail "A" → ⑤) 연소가스의 체류시간을 증가시켜 완전연소 시키고 용융상태를 유지시킨다.

또한 출탕구 규격을 250*250mm로 작게 유지하여(Detail "A" → ⑥) 외부 공기 및 수분 유입에 의한 선회용융로 내부 온도의 열손실을 최소화 하여 운전한다.

적정한 염기도 유지는 용융점과 점도에 영향을 미치며 낮은 온도에서 연속 출탕이 가능하다.

염기도 0.9~1.0 조건을 위하여 SiO₂ 성분이 많고 비용이 저렴한 파쇄유리를 투입하여(Detail "A" → ⑦) 염기도를 조절한다.

1)적정 염기도 : CaO / SiO

Claims

유동상 열분해로 유동화 공기량과 유동화 공기압에 관한 사항
선회용융로 2차연소공기량과 3차 연소공기량에 관한 사항
선회용융로 출탕구 규격에 관한 사항
선회용융로 염기도 조절제에 관한 사항