KR20220027349A - 선회식 플라즈마 용융장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 선회식 플라즈마 용융장치는 일측에 폐기물이 투입되는 투입구와 상기 유입구의 대향하는 방향으로 공기 또는 가스가 배출되는 유출구가 형성되는 용융로 챔버 본체 및 상기 용융로 본체에는 상기 공기 또는 가스가 상기 유출구로 배출되는 방향에 대해 소정의 각도로 경사지게 형성되는 적어도 하나의 플라즈마 토치를 포함하는 선회식 플라즈마 용융장치를 제공할 수 있다.

Description

선회식 플라즈마 용융장치{CYCLONIC PLASMA MELTING FURNACE}
본 발명은 선회식 플라즈마 용융장치에 관한 것이다.
최근, 급속한 산업화와 인구 증가로 산업 폐기물 및 생활 폐기물 등의 발생이 급증하고 있다. 이러한 폐기물은 일반적으로 매립하는 방식으로 처리되었으나, 매립 방식은 매립장을 확보하기도 곤란할 뿐만 아니라 지하수 오염 및 토지 오염 등의 환경 문제가 발생하게 된다.
이에, 폐기물을 보다 효율적으로 처리하면서 환경 오염 문제를 줄이기 위해 플라즈마 토치를 이용하여 폐기물을 열분해 용융 및 가스화 시키는 기술이 개발되었다. 플라즈마 토치는 고전압 고전류의 아크를 이용하여 이온화된 플라즈마 가스에 의해 플라즈마 제트를 생성하는 것으로, 플라즈마 토치를 이용하면 용탕을 안정적으로 형성 및 유지할 수 있고, 가스화 용융로 내부의 온도를 1400도 이상의 고온 환경으로 만들 수 있다.
플라즈마 토치를 이용하여 폐기물을 처리하는 경우, 유기 화합물은 플라즈마 토치의 높은 온도와 열 용량으로 인해 C, CnHm, CO, H2와 같은 화학적으로 안정된 화합물과 연소 가스로 분해시킬 수 있고, 무기 화합물은 용융되어 아주 미세한 물질로 분해하거나 고형체로 유리화 시킬 수 있게 된다. 이와 같이, 플라즈마 토치를 이용하여 폐기물을 처리하면 열 분해로 인해 유해 물질이 정화된 연소 가스가 생산되고, 용융으로 인해 유리화 되어 비용출성 형태로 처리되기 때문에 폐기물을 효율적으로 처리하면서 환경 오염 문제를 줄일 수 있게 된다.
이에, 산업 폐기물이 최종적으로 매립되지 않도록 하기 위하여 폐기물을 효율적으로 처리하면서 환경 오염 문제를 줄이기 위한 보다 효과적인 폐기물 처리 장치에 대한 필요성이 요구된다.
대한민국 특허등록공개공보 10-0508129 (2005.08.04).
본 발명의 목적은, 폐기물이 수용되는 플라즈마 용융로의 플라즈마 토치를 특정 구조로 배치하여 이러한 폐기물을 용융로 내의 전체 영역에서 열분해 및 용융이 효과적으로 이루어질 수 있는 선회식 플라즈마 용융장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 선회식 플라즈마 용융장치는,
일측에 폐기물이 투입되는 투입구와 상기 유입구의 대향하는 방향으로 공기 또는 가스가 배출되는 유출구가 형성되는 용융로 챔버 본체; 및
상기 용융로 본체에는 상기 공기 또는 가스가 상기 유출구로 배출되는 방향에 대해 소정의 각도로 경사지게 형성되는 적어도 하나의 플라즈마 토치;를 포함할 수 있다.
(지면에 대해서 수직 방향을 'Z'축 방향, 상기 유출구 형성 방향에 평행한 방향 'X'축 방향, 상기 X축 방향에 대해 수직 방향을 'Y'축 방향)
본 발명의 일 실시예에서, 상기 플라즈마 토치는 상기 유출구를 중심으로 상기 용융로 챔버 본체의 대면하는 부위에 각각 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 플라즈마 토치는, 상기 용융로 챔버 본체의 대면하는 부위에서, 상호 비대칭 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 플라즈마 토치는 상기 투입구 및 유출구 방향을 이탈하는 방향으로 소정의 각도로 경사지게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 플라즈마 토치의 경사 각도는,
상기 용융로 챔버 본체의 지지면에 대해서 수직 방향을 'Z'축 방향, 상기 유출구 형성 방향에 평행한 방향 'X'축 방향, 상기 X축 방향에 대해 수직 방향을 'Y'축 방향으로 가정할 때, 상기 Y축 방향 또는 상기 Z축 방향과 Y축 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 플라즈마 토치는 상기 용융로 본체의 유출구에 인접한 부위에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 플라즈마 토치는 상호 서로 상이한 각도로 경사지게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 플라즈마 토치의 경사각도(θ)는, xy축에 대해서, 하기 관계식 (1)에 의하여 정의될 수 있다,
Figure pat00001
--------------------------(1)
R: 플라즈마 토치 분사 곡률반경
θ: xy축에 대한 평면 상의 플라즈마 토치 경사도
L: xy축에 대한 평면 상의 제1 거리
L': xy축에 대한 용탕 내의 평면 상의 제2 거리
W: 용탕의 폭
본 발명의 일 실시예에서, 상기 용융로 챔버 본체에는 용융로에서 생성되는 용탕을 배출하는 배출구가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 플라즈마 토치의 각도는 지면에 대해서 평면상 용탕이 보관되는 영역 범위 내의 각도로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 플라즈마 토치의 경사각도(θ)는, xz축에 대해서, 상기 용탕이 보관되는 영역에 대해서 하기의 관계식 (2)로 정의될 수 있다,
Figure pat00002
--------------------------(2)
R: 플라즈마 토치 분사 곡률반경
θ: xz축에 대한 플라즈마 토치 경사도
L: xz축에 대한 평면 상의 제1 거리
L＂: xz축에 대한 평면 상의 제2 거리
W: 용탕의 폭
본 발명의 일 실시예에서, 상기 용탕이 보관되는 영역은 상기 유출구에 인접한 부위에 함몰된 영역일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 선회식 플라즈마 용융장치의 챔버 본체는 복수 개 구비되어 일측으로 연속적으로 연결되어 배치되는 구조일 수 있다.
본 발명에 따른 선회식 플라즈마 용융장치를 적용함으로써, 폐기물이 수용되는 플라즈마 용융로의 플라즈마 토치를 특정 구조로 배치하여 이러한 폐기물을 용융로 내의 전체 영역에서 열분해 및 용융이 효과적으로 이루어질 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 선회식 플라즈마 용융장치의 사시도이고,
도 2는 본 발명에 따른 선회식 플라즈마 용융장치의 투명 사시도이고,
도 3 내지 6은 본 발명에 따른 선회식 플라즈마 용융장치의 구성도들이고,
도 7은 본 발명에 따른 선회식 플라즈마 용융장치의 온도분포 결과를 보여는 분포도이고,
도 8 내지 도 9는 본 발명에 따른 선회식 플라즈마 용융장치의 특정 지점을 표시한 예시도 및 특정 지점에서의 온도편차 결과를 나타내는 그래프이고,
도 10은 본 발명에 따른 선회식 플라즈마 용융장치 내의 가스 선회 형상을 나타내는 도면이고
도 11은 본 발명에 따른 용량이 확장된 선회식 플라즈마 용융장치를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 선회식 플라즈마 용융장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 선회식 플라즈마 용융장치의 투명 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 선회식 플라즈마 용융장치(100)는 폐기물을 열분해 및 용융 시키는 장치로써, 상기 폐기물이 보관되는 플라즈마 용융로 챔버 몸체(110), 용융로 챔버 몸체(110)의 일측에 형성되어 상기 폐기물을 열분해 및 용융 시키는 플라즈마 토치(200, 300)를 포함할 수 있다.
용융로 챔버 몸체(110)의 일측에는 상기 폐기물이 투입되기 위한 투입구(120)가 형성되고, 상기 폐기물이 용융되어 발생되는 가스가 배출되는 유출구(150)가 대향하는 부위에 형성될 수 있다. 또, 용융로 챔버 몸체(110)의 하부에는 플라즈마 토치(200, 300)에 의하여 용융된 상기 폐기물로부터 생성되는 슬래그(slag)가 보관되는 용탕 저장부(130)가 형성될 수 있다.
용융로 챔버 몸체(110)의 저부는 상기 폐기물이 투입되는 투입구(120)로부터 소정의 경사를 가지고 하향 경사지게 형성되면서 상기 폐기물로부터 생성되는 슬래그(slag)가 용이하게 보관되도록 용탕 저장부(130)가 형성될 수 있다. 따라서, 상기 폐기물이 용융된 후에 용탕 저장부(130)로 용이하게 포집될 수 있다.
또, 본 발명에 따른 선회식 플라즈마 용융장치(100)는 사용 환경에 따라 처리 용량을 확대할 수 있다. 즉, 선회식 플라즈마 용융장치(100)의 용융로 챔버 몸체(110)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 복수 개가 구비되어 일측 방향으로 연결되어 연속적으로 배치됨으로써, 사이즈를 확장되는 구조로 형성될 수 있다. 이 때, 연속적으로 인접하여 배치되는 복수의 각 용융로 챔버 몸체(110)에는 상호 대향하는 부위에 한 쌍의 플라즈마 토치(200, 300)가 각각 형성될 수 있다.
여기서, 용융로 챔버 몸체(110)의 일측에는 본 발명에 따른 플라즈마 토치(200, 300)가 대향하는 부위에 각각 소정의 각도를 갖고 형성될 수 있다. 플라즈마 토치(200, 300)는 용융로 챔버 본체(110) 내부에 상기 폐기물을 용융하는 용융열을 제공한다. 이러한 플라즈마 토치(200, 300)는 플라즈마를 용융열로 용융로 챔버 본체(110) 내부에 제공한다. 플라즈마 토치(200, 300)는 공지된 전극, 노즐 및 캡으로 구성되고, 작동 가스로는 공기, 질소, 산소 등이 사용될 수 있다.
상기와 같이, 플라즈마 토치(200, 300)가 용융로 챔버 몸체(110)에 형성되는 경사각도는 용융로 챔버 몸체(110)의 지지면에 대해서 수직 방향을 'Z'축 방향, 상기 유출구 형성 방향에 평행한 방향 'X'축 방향, 상기 X축 방향에 대해 수직 방향을 'Y'축 방향으로 가정하여 정의될 수 있다. 이와 같이 소정의 경사도를 형성되는 플라즈마 토치(200, 300)에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명한다.
도 3 내지 6은 본 발명에 따른 선회식 플라즈마 용융장치의 구성도들이고, 도 7은 본 발명에 따른 선회식 플라즈마 용융장치의 온도분포 결과를 보여주는 분포도이고, 도 8 내지 도 9는 본 발명에 따른 선회식 플라즈마 용융장치의 특정 지점을 표시한 예시도 및 특정 지점에서의 온도편차 결과를 나타내는 그래프이고, 도 10은 본 발명에 따른 선회식 플라즈마 용융장치 내의 가스 선회 형상을 나타내는 도면이다.
도 3 내지 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 선회식 플라즈마 용융장치(100)의 플라즈마 토치(200, 300)는 용융로 챔버 본체(110)에 소정의 각도로 경사지게 형성될 수 있다. 여기서, 플라즈마 토치(200, 300)는 용융로 챔버 본체(110)의 제1 설치면(111)과 제2 설치면(112)에 각각 대면하는 부위에 형성될 수 있다. 즉, 제1 플라즈마 토치(200)가 제1 설치면(111)에 형성되고 제1 설치면(111)의 대면하는 제2 설치면(112)에 제2 플라즈마 토치(300)가 각각 형성될 수 있다.
구체적으로, 제1 플라즈마 토치(200)는 용융로 챔버 본체(110)의 유출구(150)에 인접한 부위에 형성될 수 있다. 제1 플라즈마 토치(200)는 제1 설치면(111)에 형성되되, 제1 플라즈마 토치(200)로부터 배출되는 기체가 제2 설치면(112) 방향으로 분사될 수 있는 방향으로 형성될 수 있다. 즉, 제1 플라즈마 토치(200)는, 용융로 챔버 몸체(110)의 지지면에 대해서 수직 방향을 'Z'축 방향, 유출구(150)가 형성된 방향에 평행한 방향 'X'축 방향, 상기 X축 방향에 대해 수직 방향을 'Y'축 방향으로 가정할 경우, 상기 'Y'축 방향, 즉 유출구(150)의 인접 부위에 형성되되, 유출구(150) 및 투입구(120) 방향을 벗어나는 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.
환언하면, 제1 플라즈마 토치(200)는 용융로 챔버 본체(110)의 투입구(120)와 유출구(150)를 연결하는 가상의 수평선을 따라 소정의 각도로 형성되되, 제1 플라즈마 토치(200)로부터 배출되는 기체가 투입구(120)와 유출구(150)를 직접적으로 대면하지 않도록 형성시킴으로써, 투입구(120)로 투입되는 상기 폐기물에 직접적으로 토치의 불꽃이 접촉되지 않도록 함과 동시에 유출구(150)로 배출되는 가스의 유속이 증가되는 것을 방지할 수 있게 된다.
여기서, 본 발명에 따르면, 제1 플라즈마 토치(200)의 경사각도(θ)는, xy축에 대해서, 하기 관계식 (1)에 의하여 정의되는 범위의 경사각도를 가지고 형성될 수 있다.
Figure pat00003
--------------------------(1)
R: 플라즈마 토치 분사 곡률반경
θ: xy축에 대한 평면 상의 플라즈마 토치 경사도
L: xy축에 대한 평면 상의 제1 거리
L': xy축에 대한 용탕 내의 평면 상의 제2 거리
W: 용탕의 폭(W)
즉, 본 발명에 따른 제1 플라즈마 토치(200)는 용융로 챔버 본체(110)의 하부에 형성되는 용탕 저장부(130)의 직경을 벗어나지 않는 범위의 경사각도로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 용탕 저장부(130)의 상기 'X'축 방향의 용탕 저장부(130)의 직경(W)으로부터 'Y'축 방향으로 소정의 경사도로 경사지게 평면상의 제1 거리(L) 방향으로 형성되되, 용탕 저장부(130)의 사선방향의 평면상 직선 제2 거리(L')를 벗어나지 않는 각도로 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
따라서, 이와 같은 제1 플라즈마 토치(200)의 배치위치, 배치방향과 경사각도로 형성되는 경우에 제1 플라즈마 토치(200)로부터 분사되는 상기 기체가 제1 플라즈마 토치(200)로부터 먼 위치에서의 가스 유동이 정체되는 현상을 방지되도록 함으로써, 용융로 챔버 본체(110) 내에 난류가 용이하게 형성되도록 하여 보다 효과적으로 상기 페기물을 용융 시킬 수 있는 환경을 제공할 수 있다.
상기와 같은 구조에서, 본 발명에 따르면 제2 플라즈마 토치(300)는 제1 플라즈마 토치(200)가 형성된 제1 설치면(111)의 대면하는 용융로 챔버 몸체(110)의 제2 설치면(112)에 소정의 경사를 가지고 형성될 수 있다.
여기서, 제2 플라즈마 토치(300)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 플라즈마 토치(200)와 상호 비대칭 하는 방향으로 경사지게 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 제1 플라즈마 토치(200)와 제2 플라즈마 토치(300)는 상호 마주보지 않는 방향으로 경사도를 갖고 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 플라즈마 토치(200)는 유출구(150)를 대면하지 않도록 반대방향으로 형성되되, 경사방향은 용탕 저장부(130)의 형성 영역을 벗어나지 않는 경사각도를 갖고 제2 설치면(112) 방향으로 경사를 가지고 형성될 수 있다(도 5의 청색 화살표시 참조). 또, 제2 플라즈마 토치(300)는 투입구(120)를 대면하지 않는 방향으로 경사를 가지고 형성되되, 제1 설치면(111) 방향으로 경사를 가지고 형성될 수 있다(도 5의 적색 화살표시 참조).
나아가, 제2 플라즈마 토치(300)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 용탕 저장부(130)의 형성 영역과 경사면(131)의 경계면에 형성될 수 있다. 즉, 제1 플라즈마 토치(200)는 용탕 저장부(130)의 형성 영역 범위 내에서 경사지는 각도로 형성되고, 용탕 저장부(130)의 영역의 최외각 부위 중 대각선을 따라 모서리 부위, 제1 플라즈마 토치(200)가 형성된 제1 설치면(111)의 마주보는 제2 설치면(112)에 형성될 수 있다. 따라서, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 플라즈마 토치(200)로부터 분사되는 열이 제2 플라즈마 토치(300) 방향으로 유동하면서 경사면(131) 부위에서 난류가 형성되도록 선회하면서 터뷸런스(turbulence)를 용이하게 형성시킬 수 있다.
한편, 제1 플라즈마 토치(200)는, 용융로 챔버 몸체(110)의 지지면에 대해서 수직 방향을 'Z'축 방향, 유출구(150) 형성 방향에 평행한 방향 'X'축 방향, 상기 X축 방향에 대해 수직 방향을 'Y'축 방향으로 가정할 경우, 상기 'Z'축 방향, 즉 용탕 저장부(130) 방향으로 하향 경사지게 형성될 수 있다. 이 때, 본 발명의 도면에는 도시되어 있지 않지만, 전술한 바와 같이, 제2 플라즈마 토치(300)가 제2 설치면(112)에 'Z' 방향으로 하향 경사지게 형성되되, 제1 플라즈마 토치(200)와 상호 다른 경사도를 갖고 비대칭 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
제1 플라즈마 토치(200)의 경사각도(θ)는, xz축에 대해서, 용탕이 보관되는 용탕 저장부(130) 영역에 대해서 하기의 관계식 (2)로 정의되는 범위의 경사각도를 가지고 형성될 수 있다.
Figure pat00004
--------------------------(2)
R: 플라즈마 토치 분사 곡률반경
θ: xz축에 대한 플라즈마 토치 경사도
L: xz축에 대한 용탕까지의 평면 상의 제1 거리
L＂: xz축에 대한 용탕까지의 평면 상의 제2 거리
W: 용탕의 폭
즉, 제1 플라즈마 토치(200)는 용탕 저장부(130) 방향으로 하향 경사지게 형성될 수 있고, 제1 플라즈마 토치(200)의 경사각도(O)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 용탕 저장부(130)의 직경(W) 범위 내에서 상기 'Z'축 방향으로 소정의 경사도를 가지고 형성될 수 있다.
따라서, 이와 같이 제1 플라즈마 토치(200)와 제2 플라즈마 토치(300)의 비대칭하여 형성되는 배치위치, 배치방향과 경사각도로 형성되는 경우에 제1 플라즈마 토치(200)로부터 분사되는 상기 기체가 제1 플라즈마 토치(200)로부터 먼 위치에서의 가스 유동이 정체되는 현상을 방지되도록 함으로써, 용융로 챔버 본체(110) 내에 난류가 용이하게 형성되도록 하여 보다 효과적으로 상기 페기물을 용융 시킬 수 있는 환경을 제공할 수 있다.
이러한 효과를 확인하기 위하여, 본 발명에서는 전술한 한 쌍의 비대칭 구조의 플라즈마 토치(200, 300)의 배치에 따른 효과를 실험적으로 확인하였다. 도 7에 도시된 바와 같이, 동일 유량과 전력을 용융로 챔버 본체(110)에 주입할 경우에 플라즈마 토치(200, 300)에 따른 내부 온도 차이와 유출구(150)로 배출되는 열속(heat flux) 차이의 결과를 나타내는 것으로써, 플라즈마 토치(200, 300)가 용융로 챔버 본체(110)의 양쪽면에 대칭하여 형성되는 경우(도 7(a) 참조)와 하나의 플라즈마 토치(200)만 형성되는 경우(도 7(c) 참조)와 비교하여 한 쌍의 비대칭 구조의 플라즈마 토치(200, 300)가 형성되는 경우(도 7(b) 참조)인 경우에 용융로 챔버 본체(110) 내의 온도가 가장 높고 배출되는 상기 열속이 상대적으로 작게 나타나는 것을 확인할 수 있다.
이와 더불어, 본 발명에서는, 도 8 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 전술한 한 쌍의 비대칭 구조의 플라즈마 토치(200, 300)가 설치된 용융로 챔버 본체(110) 내의 임의의 열전대(TC) 지점(A,B,C,D,E,F)에서 내부 온도편차를 확인하였다. 이 때, 용융로 챔버 본체(110) 내부의 온도편차가 1400도 이상의 조건에서 대략 50도 미만으로 유지되는 것으로 나타냈다. 이는 용융로 챔버 본체(110)의 투입구(120) 측의 'F' 지점 및 'E' 지점이 가장 높은 온도를 나타내고 유출구(150) 측의 'C' 지점 및 'G' 지점이 가장 낮은 온도를 나타냄으로써, 상기 폐기물이 투입되는 투입구(120)로부터 유출구(150) 방향으로 온도가 점진적으로 낮아지는 한편, 도 10에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 비대칭 구조의 플라즈마 토치(200, 300)를 통하여 유출구(150)로의 유속이 과도하게 커지지 않는 범위에서 선형적으로 확장되며 용융로 챔버 본체(110) 내의 사영역(death area) 없이 난류가 발생하는 유동 상태를 확인할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 플라즈마 용융장치
110: 용융로 챔버 본체
111: 제1 설치면
112: 제2 설치면
120: 투입구
130: 용탕 저장부
131: 경사면
150: 유출구
200: 제1 플라즈마 토치
300: 제2 플라즈마 토치

Claims (13)

  1. 일측에 폐기물이 투입되는 투입구와 상기 유입구의 대향하는 방향으로 공기 또는 가스가 배출되는 유출구가 형성되는 용융로 챔버 본체; 및
    상기 용융로 본체에는 상기 공기 또는 가스가 상기 유출구로 배출되는 방향에 대해 소정의 각도로 경사지게 형성되는 적어도 하나의 플라즈마 토치;를 포함하는 선회식 플라즈마 용융장치.
    (지면에 대해서 수직 방향을 'Z'축 방향, 상기 유출구 형성 방향에 평행한 방향 'X'축 방향, 상기 'X'축 방향에 대해 수직 방향을 'Y'축 방향)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 토치는 상기 유출구를 중심으로 상기 용융로 챔버 본체의 대면하는 부위에 각각 형성되는 선회식 플라즈마 용융장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 플라즈마 토치는, 상기 용융로 챔버 본체의 대면하는 부위에서, 상호 비대칭 방향으로 경사지게 형성되는 선회식 플라즈마 용융장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 토치는 상기 투입구 및 유출구 방향을 이탈하는 방향으로 소정의 각도로 경사지게 형성되는 선회식 플라즈마 용융장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 토치의 경사 각도는,
    상기 용융로 챔버 본체의 지지면에 대해서 수직 방향을 'Z'축 방향, 상기 유출구 형성 방향에 평행한 방향 'X'축 방향, 상기 X축 방향에 대해 수직 방향을 'Y'축 방향으로 가정할 때, 상기 Y축 방향 또는 상기 Z축 방향과 Y축 방향으로 경사지게 형성되는 선회식 플라즈마 용융장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 토치는 상기 용융로 본체의 유출구에 인접한 부위에 형성되는 선회식 플라즈마 용융장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 토치는 상호 서로 상이한 각도로 경사지게 형성되는 선회식 플라즈마 용융장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 토치의 경사각도(θ)는, xy축에 대해서, 하기 관계식 (1)에 의하여 정의되는 선회식 플라즈마 용융장치,

    Figure pat00005
    --------------------------(1)

    R: 플라즈마 토치 분사 곡률반경
    θ: xy축에 대한 평면 상의 플라즈마 토치 경사도
    L: xy축에 대한 평면 상의 제1 거리
    L': xy축에 대한 용탕 내의 평면 상의 제2 거리
    W: 용탕의 폭
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 용융로 챔버 본체에는 용융로에서 생성되는 용탕을 배출하는 배출구가 형성되는 선회식 플라즈마 용융장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 토치의 각도는 지면에 대해서 평면상 용탕이 보관되는 영역 범위 내의 각도로 형성되는 선회식 플라즈마 용융장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 플라즈마 토치의 경사각도(θ)는, xz축에 대해서, 상기 용탕이 보관되는 영역에 대해서 하기의 관계식 (2)로 정의되는 선회식 플라즈마 용융장치,

    Figure pat00006
    --------------------------(2)
    R: 플라즈마 토치 분사 곡률반경
    θ: xz축에 대한 플라즈마 토치 경사도
    L: xz축에 대한 용탕까지의 평면 상의 제1 거리
    L＂: xz축에 대한 용탕까지의 평면 상의 제2 거리
    W: 용탕의 폭
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 용탕이 보관되는 영역은 상기 유출구에 인접한 부위에 함몰된 영역인 선회식 플라즈마 용융장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 선회식 플라즈마 용융장치의 챔버 본체는 복수 개 구비되어 일측으로 연속적으로 배치되는 선회식 플라즈마 용융장치.
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