KR20180056871A - 고농도 슬러지 응축폐수 처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 고농도 슬러지 응축폐수 처리 시스템은, 하수슬러지를 건조하는 건조기와, 건조기에서 하수 슬러지 건조시 발생되는 고농도의 배기가스를 냉각하는 콘덴서와, 콘덴서에서 냉각된 고농도의 응축수 폐수가 공급되는 소각 공정액 저장탱크와, 소각 공정액 저장탱크로 요소수를 공급하기 위한 요소수 공급부와, 투입된 폐기물을 연소하여 배출하며 소각 공정액 저장탱크의 소각 공정액이 투입되는 폐기물 소각장치를 포함하며, 폐기물 소각장치는 폐기물이 투입되어 폐기물이 일차로 연소되는 일차 연소 챔버와, 일차 연소 챔버에서 폐기물이 연소되면서 생성되는 일차 연소물을 이차 연소시키기 위해 일차 연소 챔버와 연결되도록 상기 일차 연소 챔버의 상측에 배치되는 이차 연소 챔버와, 일차 연소 챔버와 이차 연소 챔버의 연결부에 설치되고 일차 연소 챔버와 상기 이차 연소 챔버 사이로 소각 공정액 저장탱크의 소각 공정액을 압송하여 분사하는 소각 공정액 분사구 및 일차 연소 챔버와 이차 연소 챔버 사이로 공기를 분사하여 에어 커튼을 형성하는 공기 분사구를 갖는 노즐과, 소각 공정액 저장탱크의 소각 공정액을 노즐로 압송할 수 있도록 상기 노즐과 연결되는 펌프 및, 공기를 노즐로 압송할 수 있도록 노즐과 연결되는 공기압축기를 포함한다.

Description

고농도 슬러지 응축폐수 처리 시스템{WASTE INCINERATOR TREATMENT SYSTEM}
본 발명은 고농도 슬러지 응축폐수 처리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐기물이 투입되어 소각되는 소각로의 적절한 위치에 고농도의 하수슬러지 응축숙 폐수 등의 소각 공정액을 분사하여 소각 효율을 높이고 클링커 생성을 줄일 수 있는 고농도 슬러지 응축폐수 처리 시스템에 관한 것이다.
쓰레기를 포함하는 각종 폐기물들을 과거에는 매립방식으로 처리해왔으나, 근래에는 매립지 선정의 어려움으로 인해서 점차적으로 소각 방식으로 바뀌어 가고 있는 실정이다.
폐기물을 소각하는 방식으로는 소각로 내에 폐기물을 투입하고 공기를 공급하여 연소시키는 방법이 주로 이용되고 있다.
폐기물을 소각하게 되면 연소과정에서 배기가스가 발생하게 된다. 배기가스는 먼지(Dust), 염화수소(HCl), 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), 수은을 포함하는 중금속, 또는 다이옥신 등의 대기오염물질을 함유하고 있다. 이러한 유해성분은 환경 보호를 위해 반드시 제거되어야 한다.
이들 유해물질은 대기와 수질은 물론 토양을 오염시키고, 소각장 인근 주민의 건강과 애완동물 및 수목의 안전도 위협하게 된다. 따라서 생활쓰레기 전용 소각장에는 배출가스의 유해물질을 제거하기 위한 장치가 설치되어 운영되고 있다.
통상의 생활쓰레기용 소각로는 노즐로 침출수를 뿌려 배출가스의 온도를 조절하고, 배출가스에 포함된 질소산화물은 선택적 촉매 환원반응장치(SCR)로 암모니아를 분사하여 촉매 반응에 의해 제거되도록 설계되어 있다.
이러한 소각장치의 일예로 등록특허공보 제1056662호(2011. 08. 12.)에는 일차 연소실 및 이차 연소실이 상하로 배치된 소각장치가 개시되어 있다. 상기 공보에 개시되어 있는 소각장치는 폐기물을 소각하는 소각로와, 소각로의 일측에 구비되어 소각로에서의 폐기물을 소각한 열이나 화염을 일차로 연소하는 일차 연소실과, 일차 연소실의 상측부에 배치되어 일차 연소실에서 일차로 연소된 폐열을 다시 이차로 완전히 연소하는 이차 연소실을 포함한다. 그리고 이차 연소실에는 질소산화물 저감 장치로써 요소수 환원제를 분사하는 분사노즐이 설치된다.
그런데 상술한 종래 소각장치와 같이 소각 공정액(요소수 환원제 등)을 이차 연소실에 직접 분사하는 경우, 이차 연소실의 벽면에 클링커가 형성되기 쉬우며, 이러한 클링커는 이차 연소실 벽면의 열화를 촉진하게 된다. 따라서 이차 연소실에서의 연소 효율이 떨어지고, 벽면 열화로 내화물이 탈락하여 이차 연소실에서 수관이 노출되는 문제가 발생하기 쉽다.
한편, 소각 공정액을 일차 연소실에 분사하는 경우, 일차 연소실의 폐기물이 젖어 소각 효율이 떨어지는 문제가 발생하게 된다.
또한, 하수 슬러지 등을 처리하는 방법 중에서, 건조 후, 소각, 매립 등의 방식으로 처리하게 되는데, 건고 과정에서 고농도의 배기가스가 발생하게 되는데, 이러한 배기가스가 대기 중으로 나가는 것을 방지하기 위해 응축하여 냉각하는 과정에서 고농도의 응축수 폐수가 발생된다. 때문에 이러한 고농도의 응축수 폐수의 처리를 위한 시설이 요구 된다.
등록특허공보 제1056662호 (2011. 08. 12.)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 연소가스의 온도를 낮춰주고 질소산화물의 생성을 저감시킬 수 있는 고농도의 하수슬러지 응축수 폐수 등을 소각 공정액으로 사용하여 일차 연소 챔버와 이차 연소 챔버 사이에 분사함으로써, 이차 연소 챔버에서의 클링커 생성을 줄이고 질소산화물의 발생을 저감할 수 있는 고농도 슬러지 응축 폐수 처리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 고농도 응축 폐수 처리 시스템은, 하수슬러지를 건조하는 건조기; 상기 건조기에서 하수 슬러지 건조시 발생되는 고농도의 배기가스를 냉각하는 콘덴서; 상기 콘덴서에서 냉각된 고농도의 응축수 폐수가 공급되는 소각 공정액 저장탱크; 상기 소각 공정액 저장탱크로 요소수를 공급하기 위한 요소수 공급부; 투입된 폐기물을 연소하여 배출하며, 상기 소각 공정액 저장탱크의 소각 공정액이 투입되는 폐기물 소각장치;를 포함하며, 상기 폐기물 소각장치는, 폐기물이 투입되어 폐기물이 일차로 연소되는 일차 연소 챔버; 상기 일차 연소 챔버에서 폐기물이 연소되면서 생성되는 일차 연소물을 이차 연소시키기 위해 상기 일차 연소 챔버와 연결되도록 상기 일차 연소 챔버의 상측에 배치되는 이차 연소 챔버; 상기 일차 연소 챔버와 상기 이차 연소 챔버의 연결부에 설치되고, 상기 일차 연소 챔버와 상기 이차 연소 챔버 사이로 소각 공정액 저장탱크의 소각 공정액을 압송하여 분사하는 소각 공정액 분사구 및 상기 일차 연소 챔버와 상기 이차 연소 챔버 사이로 공기를 분사하여 에어 커튼을 형성하는 공기 분사구를 갖는 노즐; 상기 소각 공정액 저장탱크의 소각 공정액을 상기 노즐로 압송할 수 있도록 상기 노즐과 연결되는 펌프; 및 공기를 상기 노즐로 압송할 수 있도록 상기 노즐과 연결되는 공기압축기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 노즐의 공기 분사구는 상기 소각 공정액 분사구를 둘러싸도록 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 노즐은 상기 소각로의 내면에 대응하도록 굽은 형태로 상기 소각로의 내측으로 노출되는 분사부를 구비하고, 상기 분사부에 상기 소각 공정액 분사구 및 상기 공기 분사구가 각각 배치되는 것이 좋다.
또한, 상기 노즐에 구비되는 복수의 소각 공정액 분사구와 복수의 공기 분사구는 좌우로 하나씩 교번되게 배치되는 것이 좋다.
또한, 상기 요소수 공급부는 굴뚝자동 측정기에서 측정된 상기 폐기물 소각장치의 배출가스 상의 질소산화물 농도에 비례 제어하여 요소수 공급량을 조절하는 것이 좋다.
본 발명에 따른 고농도 슬러지 응축폐수 처리 시스템은은, 노즐로 소각로의 일차 연소 챔버와 이차 연소 챔버 사이에 소각 공정액을 분사함으로써, 일차 연소 챔버와 이차 연소 챔버 사이에 소각 공정액이 분포된 에어 커튼이 형성된다. 이러한 에어 커튼은 일차 연소 챔버의 공기가 일차 연소 챔버에 충분히 머물 수 있게 해주어 일차 연소 챔버에서의 폐기물 연소 효율을 높여준다.
또한, 본 발명의 고농도 슬러지 응축폐수 처리 시스템은 하수 슬러지 건조기에서 발생된 고농도의 배기가스를 응축하는 과정에서 생성된 고농도의 응축수 폐수를 소각 공정액으로 사용함으로써, 응축수 폐수를 효과적으로 처리할 수 있다.
특히, 응축수 폐수와 요소수를 혼합하여 소각 공정액으로 사용하게 되므로, 종래에 요소수만을 사용하던 것에 비하여, 요소수의 사용량을 줄일 수 있어 비용을 절감할 수 있다.
또한, 폐기물 소각장치는 일차 연소 챔버에서 생성된 연소 가스 등의 일차 연소물이 이차 연소 챔버로 유입되는 과정에서 에어 커튼을 통과하면서 공기와 충분히 섞이게 되므로, 이차 연소 챔버에서 일차 연소물의 연소 효율이 향상된다. 또한 일차 연소 챔버에서 이차 연소 챔버로 상승하는 고온의 연소 가스가 에어 커튼을 통과하면서 소각 공정액과 고르게 섞여 균일하게 냉각됨으로써, 질소산화물의 발생이 억제되고, 이차 연소 챔버에서의 클링커 생성 문제가 줄어든다.
또한, 폐기물 소각장치는 노즐의 소각 공정액 분사구에서 소각 공정액이 분사되고 공기 분사구(이차 공기(Secondary Air) 분사용)에서 공기가 분사되므로, 공기 분사구에서 분사되는 공기가 노즐을 냉각시키는 작용을 하게 된다. 따라서 종래의 경우처럼 소각 공정액을 분사하는 노즐을 냉각시키기 위한 별도의 냉각 장치가 필요치 않다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고농도 슬러지 응축폐수 처리시스템을 개략적으로 나타내 보인 도면이다.
도 2는 도 1의 폐기물 소각장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 도 2에 도시된 폐기물 소각장치의 소각로의 일차 연소 챔버와 이차 연소 챔버 사이의 연결부를 절단하여 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐기물 소각장치의 소각로의 일차 연소 챔버와 이차 연소 챔버 사이의 연결부를 절단하여 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 폐기물 소각장치의 소각로의 일차 연소 챔버와 이차 연소 챔버 사이의 연결부를 절단하여 나타낸 것이다.
이하, 본 발명에 따른 고농도 슬러지 응축 폐수 처리 시스템을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고농도 슬러지 응축 폐수 처리 시스템을 개략적으로 나타낸 것이다. 도 2는 도 1에 도시된 소각로의 일차 연소 챔버와 이차 연소 챔버 사이의 연결부를 절단하여 나타낸 것이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 고농도 응축 폐수 처리 시스템은, 하수 슬러지를 건조하는 건조기(10), 건조기(10)에서 발생하는 고농도의 배기가스를 냉각시키는 콘덴서(20), 콘덴서(20)에서 냉각된 응축수 폐수를 수집하는 배추피트(30), 배수 피트(30)의 응축수 폐수를 포함하는 소각 공정액이 저장되는 소각 공정액 저장탱크(40), 상기 소각 공정액 저장탱크(40)로 요소수를 보충하기 위한 요소수 공급부(50), 폐기물을 소각 처리하기 위한 폐기물 소각장치(100)를 구비한다.
상기 건조기(10)에서는 수거된 하수 슬러지를 건조하여 처리한다. 즉, 대략 83%의 함수율을 갖는 하수 슬러지는 탱크로리로 운반되어 슬러지 저장조(미도시)에 저장되고, 공급펌프를 통해 건조기(10)로 공급된다.
건조기(10)에서는 상기 폐기물 소각장치(100)의 폐열을 이용하여 함수율 10% 이하로 건조하게 되는데, 이 과정에서 고농도의 배기가스가 발생된다.
이와 같이 건조기(10)에서 하수 슬러지를 건조하는 과정에서 발생되는 고농도의 배기가스는 배출라인(13)에 설치되는 콘덴서(20)로 이동된다.
콘덴서(20)는 간접 콘덴서로서 고농도의 배기가스를 냉각함으로써 고농도의 응축수 폐수(T-N : 1,200mg/L, 이하 '응축수 폐수'라 함)가 발생된다. 콘덴서(20)에서 냉각되어 생성된 응축수 폐수는 배수피트(30)에 고여서 수집된다.
배수피트(30)에 수집된 응축수 폐수는 응축수 폐수 공급라인(37)에 설치된 이송펌프(35)에 의해 소각 공정액 저장탱크(40)로 펌핑되어 공급되어 저장된다.
상기 소각 공정액 저장탱크(40)에는 상기와 같은 방법에 의해 이송된 응축수 폐수와 상기 요소수 공급부(50)에서 공급되는 요소수가 희석된 소각 공정액이 저장된다.
상기 요소수 공급부(50)는 요소수 탱크(51)와, 요소수 공급펌프(53) 및 요소수 공급라인(55)을 구비한다. 요소수 공급라인(55)은 요소수 탱크(51)와 공정액 저장탱크(40)를 연결한다. 요소수 공급펌프(53)는 요소수 공급라인(55)에 설치되어 요소수 탱크(51)의 요소수를 소각 공정액 저장탱크(40)로 공급한다. 이때, 굴뚝자동 측정기(70)에서 측정된 소각장치의 배출가스 상의 질소산화물 농도에 비례 제어되어 요소수 공급부(50)에서의 요소수 공급량이 제어된다. 따라서 응축수 폐수를 포함하는 공정액의 암모니아성 질소성분이 일정 농도로 유지되어 소각로 내부로 분무될 수 있다. 즉, NOx가 기준치보다 많이 검출되면, 요소수의 공급량을 늘리고, NOx의 검출량이 기준치보다 적으면 요소수의 공급량을 줄이도록 비례 제어하게 된다.
상기 폐기물 소각장치(100)는 폐기물이 투입되어 일차 소각 및 이차 소각되는 소각로(110)와, 소각로(110) 내부로 소각 공정액과 공기를 공급하기 위해 소각로(110)의 중간에 설치되는 노즐(120)과, 노즐(120)에 소각 공정액을 공급하기 위한 펌프(130)와, 노즐(120)에 공기를 공급하기 위한 공기압축기(140)를 포함한다. 여기에서, 소각 공정액은 소각로(110) 내에 분사되어 연소 가스의 온도를 낮추거나, 연소 가스 중에서 촉매 반응을 일으켜 질소산화물의 생성을 줄일 수 있는 다양한 액체가 될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 상기와 같이 하수슬러지 건조 및 응축 과정에서 발생된 응축수 폐수와 요소수를 희석한 공정액이 사용되는 것이 바람직하다.
소각로(110)는 폐기물을 소각하기 위한 것으로, 하측의 일차 연소 챔버(111)와 상측의 이차 연소 챔버(112)를 구비한다. 폐기물은 일차 연소 챔버(111)에서 일차로 연소되며, 일차 연소 챔버(111)에서 폐기물이 연소되면서 생성되는 연소 가스 등의 일차 연소물은 이차 연소 챔버(112)에서 이차 연소된다.
일차 연소 챔버(111)는 소각로(110)의 하측에 배치되어 투입된 폐기물을 일차로 연소한다. 일차 연소 챔버(111)의 일측에는 폐기물 투입부(113)가 연결된다. 폐기물 투입부(113)를 통해 폐기물이 일차 연소 챔버(111)에 투입될 수 있다. 일차 연소 챔버(111)의 또 다른 일측에는 소각물 배출부(114)가 연결된다. 일차 연소 챔버(111)에서 일차 연소된 고형의 소각물이 소각물 배출부(114)를 통해 배출될 수 있다. 일차 연소 챔버(111)의 바닥면은 폐기물 투입부(113)에서 소각물 배출부(114) 쪽으로 하향 경사지게 배치된다. 일차 연소 챔버(111)의 바닥면 쪽에는 일차 연소 공기 공급존(115)이 마련되며, 일차 연소 공기 공급존(115)을 통해 일차 연소 챔버(111)로 공기가 공급될 수 있다.
이차 연소 챔버(112)는 일차 연소 챔버(111)와 연결되도록 일차 연소 챔버(111)의 상측에 배치된다. 이차 연소 챔버(112)는 일차 연소 챔버(111)에서 폐기물이 연소되면서 생성되는 일차 연소물을 이차 연소시킨다. 이차 연소 챔버(112)에는 폐기물 연소에 따른 배출가스를 배출하기 위한 배출가스 배출부(116)가 구비된다. 배출가스 배출부(116)는 배출가스를 여과 처리할 수 있는 배출가스 여과장치(가스상 및 입자상 제거장치)와 연결될 수 있다.
소각로(110)의 일차 연소 챔버(111) 및 이차 연소 챔버(112)를 감싸는 벽면에는 폐기물 연소열을 회수하여 이용하기 위한 수관이 설치될 수 있다. 그리고 소각로(110)의 내면에는 고온에 견딜 수 있는 내화물이 배치되어 수관을 보호할 수 있다.
노즐(120)은 소각로(110)에 설치되어 소각로(110) 내부로 소각 공정액과 공기를 분사한다. 노즐(120)은 소각 공정액을 분사할 수 있도록 펌프(130)와 연결된다. 펌프(130)는 소각 공정액 공급관(131)을 통해 소각 공정액을 노즐(120)로 압송한다. 또한 노즐(120)은 공기를 분사할 수 있도록 공기압축기(140)와 연결된다. 공기압축기(140)는 공기 공급관(141)을 통해 공기를 노즐(120)로 압송한다.
노즐(120)은 소각로(110)의 일차 연소 챔버(111)와 이차 연소 챔버(112) 사이 즉, 일차 연소 챔버(111)와 이차 연소 챔버(112)가 연결되는 부분에 배치된다. 종래의 소각장치는 요소수 환원제나, 폐기물 침출수 등의 소각 공정액을 이차 연소실에 직접 분사하였다. 이 경우, 이차 연소실의 벽면에 클링커가 형성되기 쉽고, 이차 연소실 벽면의 열화가 촉진되어 이차 연소실에서의 연소 효율이 떨어지고, 벽면 열화로 내화물이 탈락하여 이차 연소실 중으로 수관이 노출되는 문제가 발생하기 쉬었다. 반면, 본 발명과 같이 노즐(120)을 일차 연소 챔버(111)와 이차 연소 챔버(112)의 연결부에 배치하여 소각 공정액의 분사 영역을 일차 연소 챔버(111)와 이차 연소 챔버(112) 사이로 제한하면 종래와 같은 문제를 해결할 수 있다.
노즐(120)은 소각로(110) 내측의 일차 연소 챔버(111)와 이차 연소 챔버(112) 사이의 연결부 공간으로 노출되는 분사부(121)를 갖는다. 분사부(121)에는 소각 공정액을 분사하기 위한 소각 공정액 분사부(122)와, 공기를 분사하기 위한 공기 분사구(124)가 마련된다. 소각 공정액 분사부(122)는 분사부(121) 상의 공기 분사구(124)가 형성된 부분보다 소각로(110) 내측으로 돌출되고, 소각 공정액 분사부(122)에 소각 공정액 분사구(123)가 구비된다.
공기 분사구(124)는 소각 공정액 분사부(122)를 둘러싸도록 배치된다. 공기 분사구(124)가 소각 공정액 분사구(123) 둘레에서 공기를 분사함으로써, 소각 공정액 분사구(123)에서 분사되는 소각 공정액이 공기 분사구(124)에서 분사되는 공기 중에 고르게 섞여 일차 연소 챔버(111)와 이차 연소 챔버(112) 사이의 공간에 고르게 퍼질 수 있다. 노즐(120)의 공기 분사구(124)를 통해 소각로(110) 내부로 공기가 공급됨으로써 일차 연소 챔버(111)와 이차 연소 챔버(112) 사이의 연결부에는 이차 연소 공기 공급존(117)이 형성된다. 이러한 이차 연소 공기 공급존(117)을 통해 이차 연소 챔버(112)의 하측으로부터 이차 연소 챔버(112) 중으로 공기가 고르게 공급될 수 있다.
공기 분사구(124)를 통해 분사되는 공기는 일차 연소 챔버(111)와 이차 연소 챔버(112) 사이에 에어 커튼(C1)을 형성하게 된다. 이러한 에어 커튼(C1)은 일차 연소 챔버(111)의 공기를 일차 연소 챔버(111)에 충분히 머물 수 있도록 함으로써 일차 연소 챔버(111)에서의 연소 효율을 높여준다. 또한 일차 연소 챔버(111)에서 생성된 연소 가스 등의 일차 연소물이 에어 커튼(C1)을 통과하면서 공기와 충분히 섞이게 되며, 이에 의해 이차 연소 챔버(112)에서의 연소 효율도 향상된다. 또한 일차 연소 챔버(111)에서 이차 연소 챔버(112)로 상승하는 고온의 연소 가스가 에어 커튼(C1)을 통과하면서 소각 공정액과 고르게 섞여 냉각될 수 있다. 따라서 이차 연소 챔버(112)에서의 질소산화물 발생이 억제되며, 이차 연소 챔버(112)에서의 클링커 생성 문제가 줄어든다.
또한 본 발명에 따른 폐기물 소작장치(100)는 공기 분사구(124)를 통해 분사되는 이차 공기(Secondary Air)가 소각 공정액 분사부(122)를 냉각시킨다. 따라서 종래의 경우처럼 소각 공정액을 분사하는 노즐을 냉각시키기 위한 별도의 냉각 장치가 필요치 않다.
이하에서는, 상기 구성을 갖는 폐기물 소각장치(100)의 작용에 대하여 설명한다.
폐기물 투입부(113)를 통해 폐기물이 소각로(110)의 일차 연소 챔버(111)로 투입될 때, 일차 연소 공기 공급존(115)을 통해 일차 연소 챔버(111)로 공기가 공급되면서 일차 연소 챔버(111)에서 폐기물이 일차 연소된다. 폐기물이 연소되고 남은 연소물은 일차 연소 챔버(111) 일측의 소각물 배출부(114)로 이송되어 소각물 배출부(114)를 통해 배출된다. 그리고 일차 연소 챔버(111)에서 폐기물이 연소하면서 생성되는 연소 가스 등 고온의 일차 연소물은 이차 연소 챔버(112) 쪽으로 상승한다.
한편, 일차 연소 챔버(111)에서 폐기물이 일차 연소될 때, 노즐(120)을 통해 일차 연소 챔버(111)와 이차 연소 챔버(112) 사이로 소각 공정액과 공기가 분사되며, 이에 의해 일차 연소 챔버(111)와 이차 연소 챔버(112) 사이에는 소각 공정액을 함유하는 에어 커튼(C1)이 형성된다. 에어 커튼(C1)은 일차 연소 공기 공급존(115)에서 일차 연소 챔버(111)로 공급되는 공기가 일차 연소 챔버(111)에 충분히 머물 수 있게 해주어 일차 연소 챔버(111)에서의 폐기물 연소 효율을 높여준다.
일차 연소 챔버(111)에서 생성되는 일차 연소물은 에어 커튼(C1)을 통과하여 이차 연소 챔버(112)로 유입된다. 일차 연소물이 에어 커튼(C1)을 통과하면서 공기와 충분히 섞인 상태로 이차 연소 챔버(112)로 유입됨으로써 이차 연소 챔버(112)에서의 연소 효율이 향상된다. 또한 일차 연소 챔버(111)에서 이차 연소 챔버(112)로 상승하는 고온의 연소 가스는 에어 커튼(C1)을 통과하면서 소각 공정액과 고르게 섞여 균일하게 냉각될 수 있다. 따라서 이차 연소 챔버(112)에서 질소산화물의 발생이 억제되고 클링커 생성 문제가 줄어든다.
이차 연소 챔버(112)에서 일차 연소물이 이차로 연소되고 남은 배출가스는 이차 연소 챔버(112) 일측의 배출가스 배출부(116)를 통해 배출된다.
또한, 고온부식 및 질소산화물 저감을 위해서는 소각로(110)의 온도를 일정하게 유지하는 것이 필요하며, 이를 위해 소각 공정액의 공급량을 조절하기 위한 소각 공정액 유량 제어부(80)가 더 구비된다. 소각 공정액 유량 제어부(80)는, 회수라인(81) 및 유량제어밸브(83)를 포함하며, 유량제어 밸브(83)는 압송펌프(130)를 통과한 소각 공정액을 소각 공정액 저장탱크(40)로 회수하는 회수라인(81)에 설치될 수 있다. 이와 같이, 상기 유량제어 밸브(83)는 소각로(110) 내부의 온도조건에 따라서 그 개폐정도가 비례 제어됨으로써, 분사부(120)를 통해 소각 공정액의 분사량을 조절하여 소각로(110) 내부의 온도를 일정하게 유지할 수 있게 되다.
또한, 상기 굴뚝 자동측정기기(70)에서 측정된 소각로(110)에서의 배출가스 상의 질소산화물 농도에 비례하여 상기 요소수 공급부(50)에서의 요소수 공급량을 제어함으로써, 고농도 배기가스 폐수의 암모니아성 질소성분이 일정농도로 유지되어 분무되도록 제어할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명의 고농도 슬러지 응축 폐수 처리시스템에 의하면, 고농도의 응축수 폐수를 소각 공정액으로 하여 소각로(110) 내부로 분사함으로써 안정적인 폐수처리를 할 있다. 또한, 기존의 요소수 희석수로 일반시수를 사용하던 것을 고농도의 응축수 폐수로 대체함으로써 폐수 성분중의 암모니아성 질소(NH3-N)와 요소수가 혼합 사용시 안정적인 질소산화물 저감과 약품(요소수) 사용량을 절감시킬 수 있는 이점이 있다.
한편, 도 4는 다른 실시예에 따른 폐기물 소각장치(200)를 나타내 보인 것으로서, 구체적으로는 소각로의 일차 연소 챔버와 이차 연소 챔버 사이의 연결부를 절단하여 나타낸 것이다.
도 4에 나타낸 폐기물 소각장치(200)는 상술한 폐기물 소각장치(100)와 비교하여 노즐(210)의 구조가 변형된 것이다.
도 4에 나타낸 노즐(210)은 소각 공정액 공급관(131)을 통해 펌프(130; 도 2 참조)와 연결되고, 공기 공급관(141)을 통해 공기압축기(140; 도 2 참조)와 연결된다. 노즐(210)은 소각로(110)의 내측으로 노출되는 분사부(211)를 구비한다. 분사부(211)는 소각로(110)의 내면에 대응하도록 굽은 형태로 이루어진다. 분사부(211)에는 소각 공정액을 분사하기 위한 복수의 소각 공정액 분사구(212)와, 공기를 분사하기 위한 복수의 공기 분사구(213)가 마련된다. 이와 같이, 소각로(110)의 내면에 대응하도록 굽은 형태의 분사부(211)에 복수의 소각 공정액 분사구(212)와 복수의 공기 분사구(213)를 배치하면, 소각 공정액 분사구들(212)의 분사 각도와 공기 분사구들(213)의 분사 각도를 다양하게 할 수 있다. 따라서 일차 연소 챔버(111)와 이차 연소 챔버(112) 사이의 공간에 소각 공정액과 공기를 더욱 균일하게 분사할 수 있고, 더욱 균일한 에어 커튼(C2)을 만들 수 있다.
도시된 것과 같이, 소각 공정액 분사구(212)와 공기 분사구(213)는 좌우로 하나씩 교번되게 배치된다. 이렇게 소각 공정액 분사구(212)와 공기 분사구(213)를 교번되게 배치하면 소각 공정액 분사구(212)에서 분사되는 소각 공정액을 공기 분사구(213)에서 분사되는 공기 중에 고르게 섞을 수 있어, 공기 분사에 의해 형성되는 에어 커튼(C2) 중에 소각 공정액을 더욱 고르게 분포시킬 수 있다. 물론, 분사부(211) 상에서 소각 공정액 분사구(212)와 공기 분사구(213)의 설치 개수나, 배치 구조는 다양하게 변경될 수 있다.
한편, 도 5는 또 다른 실시예에 따른 폐기물 소각장치의 소각로의 일차 연소 챔버와 이차 연소 챔버 사이의 연결부를 절단하여 나타낸 것이다.
도 5에 나타낸 폐기물 소각장치(300)는 또 다른 구조의 노즐(310)을 갖는 것이다.
도 5에 나타낸 노즐(310)은 소각 공정액 공급관(131)을 통해 펌프(130; 도 2 참조)와 연결되고, 공기 공급관(141)을 통해 공기압축기(140; 도 2 참조)와 연결된다. 노즐(310)은 소각로(110)의 내측으로 노출되는 분사부(311)를 구비한다. 분사부(311)는 소각로(110)의 내면에 대응하도록 굽은 형태로 이루어진다. 분사부(311)에는 소각 공정액을 분사하기 위한 소각 공정액 분사부(312)와, 공기를 분사하기 위한 공기 분사구(314)가 마련된다. 소각 공정액 분사부(312)는 분사부(311) 상의 공기 분사구(314)가 형성된 부분보다 소각로(110) 내측으로 돌출되고, 소각 공정액 분사부(312)에 소각 공정액 분사구(313)가 구비된다. 이와 같이, 소각로(110)의 내면에 대응하도록 굽은 형태의 분사부(311)에 소각 공정액 분사구(313)와 공기 분사구(314)를 배치함으로써, 소각 공정액 분사구들(313)의 분사 각도와 공기 분사구들(314)의 분사 각도를 다양하게 할 수 있다. 따라서 일차 연소 챔버(111)와 이차 연소 챔버(112) 사이의 공간에 소각 공정액과 공기를 더욱 균일하게 분사할 수 있고, 더욱 균일한 에어 커튼(C3)을 만들 수 있다.
또한 도시된 것과 같이, 공기 분사구들(314)을 소각 공정액 분사부(312)를 둘러싸도록 배치하여 공기 분사구(314)가 복수의 소각 공정액 분사구(313) 둘레에서 공기를 분사하도록 함으로써, 소각 공정액 분사구들(313)에서 분사되는 소각 공정액이 공기 분사구들(314)에서 분사되는 공기 중에 고르게 섞여 일차 연소 챔버(111)와 이차 연소 챔버(112) 사이의 공간에 고르게 퍼질 수 있다. 물론, 분사부(311) 상에서 소각 공정액 분사구(313)와 공기 분사구(314)의 설치 개수나, 배치 구조는 다양하게 변경될 수 있다.
이상 본 발명에 대해 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명되고 도시되는 형태로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 도면에는 소각로(110)의 일차 연소 챔버(111)와 이차 연소 챔버(112) 사이에 하나의 노즐이 배치된 것으로 나타냈으나, 일차 연소 챔버(111)와 이차 연소 챔버(112) 사이의 연결부에 설치되는 노즐의 개수는 다양하게 변경될 수 있다.
또한 노즐에 구비되는 공정액 분사구와 공기 분사구의 개수도 도시된 것으로 한정되지 않고 하나 이상의 다양한 개수로 변경될 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
10 : 건조기 20 : 콘덴서
30 : 배수피트 40 : 소각 공정액 저장탱크
50 : 요소수 공급부 70 : 굴뚝자동측정기
80 : 소각 공정액 회수부
100, 200, 300 : 폐기물 소각장치 110 : 소각로
111 : 일차 연소 챔버 112 : 이차 연소 챔버
113 : 폐기물 투입부 114 : 소각물 배출부
115 : 일차 연소 공기 공급존 116 : 배출가스 배출부
117 : 이차 연소 공기 공급존 120, 210, 310 : 노즐
121, 211, 311 : 분사부 122, 312 : 소각 공정액 분사부
123, 212, 313 : 소각 공정액 분사구 124, 213, 314 : 공기 분사구
130 : 펌프 131 : 소각 공정액 공급관
140 : 공기압축기 141 : 공기 공급관
C1, C2, C3 : 에어 커튼

Claims (5)

  1. 하수슬러지를 건조하는 건조기;
    상기 건조기에서 하수 슬러지 건조시 발생되는 고농도의 배기가스를 냉각하는 콘덴서;
    상기 콘덴서에서 냉각된 고농도의 응축수 폐수가 공급되는 소각 공정액 저장탱크;
    상기 소각 공정액 저장탱크로 요소수를 공급하기 위한 요소수 공급부;
    투입된 폐기물을 연소하여 배출하며, 상기 소각 공정액 저장탱크의 소각 공정액이 투입되는 폐기물 소각장치;를 포함하며,
    상기 폐기물 소각장치는,
    폐기물이 투입되어 폐기물이 일차로 연소되는 일차 연소 챔버;
    상기 일차 연소 챔버에서 폐기물이 연소되면서 생성되는 일차 연소물을 이차 연소시키기 위해 상기 일차 연소 챔버와 연결되도록 상기 일차 연소 챔버의 상측에 배치되는 이차 연소 챔버;
    상기 일차 연소 챔버와 상기 이차 연소 챔버의 연결부에 설치되고, 상기 일차 연소 챔버와 상기 이차 연소 챔버 사이로 소각 공정액 저장탱크의 소각 공정액을 압송하여 분사하는 소각 공정액 분사구 및 상기 일차 연소 챔버와 상기 이차 연소 챔버 사이로 공기를 분사하여 에어 커튼을 형성하는 공기 분사구를 갖는 노즐;
    상기 소각 공정액 저장탱크의 소각 공정액을 상기 노즐로 압송할 수 있도록 상기 노즐과 연결되는 펌프; 및
    공기를 상기 노즐로 압송할 수 있도록 상기 노즐과 연결되는 공기압축기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 슬러지 응축폐수 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐의 공기 분사구는 상기 소각 공정액 분사구를 둘러싸도록 구비되는 것을 특징으로 하는 고농도 슬러지 응축폐수 처리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐은 상기 소각로의 내면에 대응하도록 굽은 형태로 상기 소각로의 내측으로 노출되는 분사부를 구비하고, 상기 분사부에 상기 소각 공정액 분사구 및 상기 공기 분사구가 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 고농도 슬러지 응축폐수 처리 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 노즐에 구비되는 복수의 소각 공정액 분사구와 복수의 공기 분사구는 좌우로 하나씩 교번되게 배치되는 것을 특징으로 하는 고농도 슬러지 응축폐수 처리 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요소수 공급부는 굴뚝자동 측정기에서 측정된 상기 폐기물 소각장치의 배출가스 상의 질소산화물 농도에 비례 제어하여 요소수 공급량을 조절하는 것을 특징으로 하는 고농도 슬러지 응축폐수 처리 시스템.
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