KR810000398B1 - Shaft furnace for pyrolysis of refuse with bed support structure - Google Patents

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KR810000398B1
KR810000398B1 KR7701800A KR770001800A KR810000398B1 KR 810000398 B1 KR810000398 B1 KR 810000398B1 KR 7701800 A KR7701800 A KR 7701800A KR 770001800 A KR770001800 A KR 770001800A KR 810000398 B1 KR810000398 B1 KR 810000398B1
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KR
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hearth
support structure
furnace
waste
pyrolysis
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KR7701800A
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Korean (ko)
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길벗 할버선 토마스
파울 어들리 에드워드
Original Assignee
에드워어드 지. 그리어
유니온 카바이트 코포레이션
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals

Abstract

Shaft furnace for the pyrolysis of pelletised refuse has a hearth(1) in the base, for combustion and melting, provided with an oxygen supply. The pellets are supported on a structure formed by >=3 cooled refractory supports(7) which extend inwards from the hearth wall(14). This structure is in the lower part(6) of the hearth but above the oxygen supply. The supports form peripheral spaces(13) which extend through the structure and converge downwards. These spaces are formed by the side wall surfaces of adjacent members and the inside surface of the hearth. The support arrangements permit solid lumps of char formed in the pyrolysis zone to pass through into the combustion zone in the base of the hearth.

Description

층 지지구조를 가지고 있는 쓰레기의 열분해를 위한 용광로Furnace for Pyrolysis of Garbage with Layer Support Structure

제1도는 본 발명에 따라 쓰레기 층 지지구조를 가진 용광로 노상부의 수직 단면도.1 is a vertical sectional view of a furnace hearth having a waste layer support structure in accordance with the present invention.

제2도는 층 지지구조의 상부 표면 노상부의 부분단면으로서 제1도의 2-2선에 따른 평면도.2 is a plan view taken along line 2-2 of FIG.

제3도는 제1도의 제2도에서 보인 층 지지구조의 예시도.3 is an illustration of the layer support structure shown in FIG. 2 of FIG.

제4도는 두가지 상이한 크기의 지지요소 8개를 사용한 것을 보여주는 층 지지구조의 상부표면의 수평 단면도.4 is a horizontal cross-sectional view of the upper surface of the layer support structure showing the use of eight support elements of two different sizes.

제5도는 제4도에서 보인 하나의 긴 지지요소의 중앙선 5-5에 따른 상세도.FIG. 5 is a detail along the centerline 5-5 of one long support element shown in FIG. 4.

제6도는 아래로 벌린 측면벽을 가진 4개의 지지요소가 설치된 수직 노상부의 평면도.6 is a plan view of a vertical hearth provided with four support elements with side walls spread downward.

제7도는 제6도의 7-7선에 따른 수직단면도.7 is a vertical sectional view taken along line 7-7 of FIG.

제8도는 벽에 지지요소가 설치된 다른 장치의 단면도.8 is a cross-sectional view of another device in which a support element is installed on the wall.

제9도는 본 발명에 따른 층 지지구조가 설치된 장치를 보여주는 부분절단도.9 is a partial cutaway view of a device with a layer support structure in accordance with the present invention.

본 발명은 일반적으로 고형 쓰레기의 처리와 그로부터 유용한 자원을 회수키위한 장치에 관한 것으로 특히 폐물의 열 분해를 위하여 개량된 수직 용광로나 전환로에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention generally relates to apparatus for the treatment of solid waste and for the recovery of useful resources therefrom, particularly to improved vertical furnaces or converters for thermal decomposition of waste.

고형폐기물을 처리하는 이전의 방법에 의하여 야기된 생태학적 문제들을 해결하기 위한 노력과 폐기물에 함유되어 있는 천연자원을 가능한 한 많이 회수하려는 시도로서, 미구특허제3,729,298호에 기술되어 있는 바와 같은 공정이 앤더슨에 의하여 개발되었다.In an effort to solve ecological problems caused by previous methods of treating solid waste and in an attempt to recover as much of the natural resources contained in the waste as possible, a process as described in US Pat. No. 3,729,298 has been developed. Developed by Anderson.

간단히 말하면, 앤더슨 공정은 폐기물이 상단에, 산소가 수직용광로의 하단에 공급되는 것으로 이루어진다. 용광로(또는 전환로)는 3가지 기능을 가지는 지역으로 구분된다. 즉, 상단에 건조지대, 중간에 열분해지대, 하단에 연소와 용해지대(또는 노상)으로 나뉘는데 그들이 뚜렷이 구별되는 것은 아니다.In a nutshell, the Anderson process consists of waste being fed to the top and oxygen to the bottom of the vertical furnace. Furnaces (or conversion furnaces) are divided into three functional areas. That is, it is divided into a drying zone at the top, a pyrolysis zone at the middle, and a combustion zone and a melting zone (or hearth) at the bottom, but they are not clearly distinguishable.

즉, 그들은 분획하는 뚜렷한 선도 없고, 조작중에 어느정도 유동적으로 변한다. 폐기물은 용광로에서 하강하면서 제일먼저 용광로를 통하여 올라오는 열기에 의하여 건조된 다음 열분해된다. 열분해 공정에서는 폐기물내의 유기물이 분해되고 산소결핍 대기압 상태에서 열분해되어 CO,H2그리고 목탄같은 물질을 생성시킨다.That is, they have no distinct line to fractionate and change somewhat fluidly during operation. The waste descends from the furnace and is first dried by the heat from the furnace and then pyrolyzed. In the pyrolysis process, organic matter in the waste is decomposed and pyrolyzed at oxygen-deficient atmospheric pressure to produce substances such as CO, H 2 and charcoal.

폐기물이 열분해 지대를 통과하면서 일부는 상승되는 휘발성 물질로 전환되고 일부는 노상으로 하강하는 목탄으로 전환된다. 거기에서 산소와 연소되어 일산화탄소, 이산화탄소, 그리고 폐기물안의 유리나 금속같은 무기고형질을 녹이는데 필요한 열을 생성한다. 그 결과 녹은 찌꺼기는 계속적으로 노상으로부터 빠져나와 물탱크에서 냉각된다. 적어도 50%의 일산화탄소와 수소(건조상태로)를 함유하고 있는 가스 혼합물이 용광로의 상단으로부터 방출된다. 정화시킨 뒤, 그 가스는 중급 BTU연료가스나 화학합성을 위한 원료물질로 사용된다.As the waste passes through the pyrolysis zone, some are converted to ascending volatiles and some are converted to charcoal descending into the hearth. It burns with oxygen to produce the heat needed to melt carbon monoxide, carbon dioxide, and inorganic solids such as glass and metal in the waste. As a result, the molten debris is continuously removed from the hearth and cooled in the water tank. A gas mixture containing at least 50% carbon monoxide and hydrogen (dry) is discharged from the top of the furnace. After purification, the gas is used as intermediate BTU fuel gas or as a raw material for chemical synthesis.

위에서 말한 앤더슨 공정을 수행하기에 적합한 장치는 미국특허제3,801,082호에 나타나 있다.Suitable apparatus for carrying out the above-mentioned Anderson process is shown in US Pat. No. 3,801,082.

용광로를 통하여 분쇄된 폐기물을 효과적으로 또 연속적으로 가공처리하기 위하여는 분쇄된 폐기물이 너무 치밀하게 채워져 샤프트를 통하는 가스의 흐름을 과도하게 제한치 않도록하기 위하여 용광로에 급송하기전에 페기물로부터 파편구를 형성하는 것이 필요하다.In order to effectively and continuously process the crushed waste through the blast furnace, it is necessary to form debris from the waste prior to feeding the blast furnace in order to ensure that the crushed waste is too densely packed to excessively restrict the flow of gas through the shaft. need.

원활한 장기조작에 요구되는 폐기물 파편구의 특성들은 1976년 4월 12일에 편찬된 미국출원번호 675,935호의 앤더슨의 출원에 묘사되어 있다. 앤더슨에 의하면 적절한 파편구는 다음과 같이 특징지어진다.The characteristics of the waste fragments required for smooth long term operation are described in Anderson's application in US Application No. 675,935, filed April 12, 1976. According to Anderson, the appropriate fragments are characterized by:

(1) 아래의 식에 주어진 것보다 더 큰 비중을 갖는다.(1) It has a specific gravity greater than that given in the equation below.

Figure kpo00001
Figure kpo00001

여기에서 ;From here ;

D=파편구의 비중(1bs/cu3)D = specific gravity of the debris sphere (1bs / cu 3 )

A=폐기물 파편구내의 무기질의 %A =% of minerals in waste debris

(2) 아래식에 주어진 것보다 더 큰 용적에 대한 표면적의 비율 ;(2) the ratio of surface area to volume greater than that given in the equation below;

R=0.075(G/H)0.625R = 0.075 (G / H) 0.625

여기에서 ;From here ;

R=파편구의 용적에 대한 표면적의 비율(ft2/ft3)R = ratio of surface area to volume of debris (ft 2 / ft 3 )

H=용광로에서 쓰레기층의 높이(ft)H = height of rubbish bed in furnace (ft)

G=쓰레기 급송을 (톤/day/ft2, ft2; 용광로단면의 단위면적).G = waste feed (ton / day / ft 2 , ft 2 ; unit area of furnace section).

조괴된 쓰레기급송에 관련된 미국특허제3,801,082에 기술된 형태의 샤프트 용광로를 조작할 때, 정상적인 조작한계를 넘는 갑작스런 혼란이나 동요가 용광로의 조작에서 주기적으로 일어나는 경향이 있다는 것이 발견된었다. 이러한 혼란은 노상위 쓰레기층의 주기적 와해와 용광로안에서의 적당한 가스혼합과 분포의 결핍으로 야기되는 것으로 생각된다.When operating shaft furnaces of the type described in US Pat. No. 3,801,082 relating to coarse waste delivery, it has been found that sudden confusion or agitation over normal operating limits tends to occur periodically in the operation of the furnace. This confusion is thought to be caused by the periodic breakdown of roadbed waste beds and the lack of adequate gas mixing and distribution in the furnace.

상기의 문제들을 극복하기 위하여 샤프트 용광로에서 쓰레기 파편구 층을 지지할 수 있는 방법을 제공하고자 하였다. 그러나 그러한 지지장치는 다양한 생성물을 형성시키는 쓰레기의 다양한 성분들과 마찬가지로 노상의 고온(약 3000˚F)을 견딜 수 있어야 하고 용광로 하단에서의 높은 산화조건을 제공해 주어야 한다.In order to overcome the above problems, a method for supporting a waste debris layer in a shaft furnace has been provided. However, such a support must be able to withstand the high temperatures of the furnace (about 3000 ° F) and provide high oxidation conditions at the bottom of the furnace, as are the various components of the waste that form the various products.

층 지지구조가 가스용 선로에서와 마찬가지로 석탄가스화 용광로에서도 사용됨이 알려져 있다.It is known that layer support structures are used in coal gasification furnaces as well as in gas furnaces.

새코드는 미국특허제3,253,906호에서 석탄가스화 용광로에서의 물로 냉각시킨 쇠격자(=화상)의 사용을 발표하고 있다.The new code discloses the use of water-cooled metal grids in a coal gasification furnace in US Pat. No. 3,253,906.

거기에서는 덩어리 역청탄이 냉각매체가 통과되는 용광로를 가로질러 뻗어있는 속이 빈 금속파이프로 구성된 쇠격자위에 지지된다. 석탄의 연소가 쇠격자위에서 일어나서, 고체는 쇠격자 상단에 머물러있게 되고, 다만 용해된 생성물만이 그것을 통하여 흐르게 된다. 내화성 물질로 덮혀있는 수평의 속이빈 금속 막대로 형성된 지지격자의 사용도 태프트들의 미국특허제3,802,678호에 나타난 큐폴라 산소 용광로에서 발표되고 있다. 이들 막대 위에는 용광로 내용물이 머무는 구형의 내화성 구의층이 위치한다. 이들 구들은 가스의 통과를 허용하고, 하강하는 금속 내용물이 용해하여 과열되도록 충분한 통로길이와 접촉시간을 마련해 준다. 그리하여 금속의 작은 방울들이 지지격자를 통하여 떨어지고 샤프트 용광로 기저의 한 풀에 모이게 된다.There, agglomerated bituminous coal is supported on metal grids composed of hollow metal pipes extending across the furnace through which the cooling medium passes. The combustion of coal takes place on the grid, so that the solid remains on top of the grid, but only dissolved product flows through it. The use of support grids formed of horizontal hollow metal rods covered with refractory materials is also reported in cupola oxygen furnaces as described in US Pat. No. 3,802,678 to Tafts. Above these bars is a spherical layer of refractory spheres in which the contents of the furnace reside. These spheres allow gas to pass and provide sufficient passage length and contact time for the falling metal contents to dissolve and overheat. Thus small droplets of metal fall through the support grid and collect in a pool at the base of the shaft furnace.

앞서 언급된 미국 특허에 보인 지지구조는 그들을 통하여 고형의 물체는 통과시키지 않고, 다만 용해된 금속만이 노상으로 흐르도록 하는 기능을 갖고 있다. 그러한 격자구조는 쓰레기파편구의 열분해를 위한 샤프트 용광로에 사용하기에는 만족스럽지 못하다.The support structure shown in the aforementioned U.S. patent has the function of not allowing solid objects to pass through them, but only molten metal to flow to the hearth. Such a lattice structure is not satisfactory for use in shaft furnaces for pyrolysis of garbage debris.

여기에서는 열분해 지대에서 쓰레기 파편구로부터 형성된 목탄덩이가 화상격자를 통하여 노상으로 가서 연소되어 쓰레기의 유기물질을 열 분해시키고 무기물질을 유동화시키는데 필요한 열을 발생시켜야 하기 때문이다.This is because in the pyrolysis zone the charcoal formed from the rubbish debris has to be burned through the lattice grid and burned to generate the heat necessary to thermally decompose the organic matter of the garbage and fluidize the inorganic material.

동시에, 열분해되지 않은 쓰레기의 파편구는 노상으로 흘러내려가지 않아야하는데 그렇지 않으면 그것들이 용광로의 조작을 혼란시키게 되기 때문이다.At the same time, fragments of unpyrolyzed waste should not flow down to the roadbed, otherwise they will disrupt the operation of the furnace.

쓰레기의 처리와 유용한 연료가스의 생성을 위하여 그 위에 쓰레기 파편구의 층을 지지할 수 있는 구조를 갖추고 있으며 목탄의 고형덩이가 지지구조를 통하여 노상 하단의 연소지대로 통과될 수 있도록 하는 샤프트 용광로를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.It has a structure that can support a layer of garbage debris on top of it for disposal of waste and generation of useful fuel gas, and provides a shaft furnace that allows the solids of charcoal to pass through the support structure to the combustion zone at the bottom of the hearth. It is an object of the present invention.

본 발명의 또 다른 목적은 쓰레기의 열분해를 위하여 용광로의 노상에서 상당한 고온에도 견딜 수 있는 지지구조를 가지는 샤프트용광로를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a shaft furnace having a support structure capable of withstanding significant high temperatures in the furnace of a furnace for pyrolysis of waste.

기술에 숙련된 사람들에게는 명백한 상기의 목적과 여타의 목적들은 본 발명에 의하여 이루어지는데, 이에는 다음과 같은 것들이 포함된다.The above and other objects apparent to those skilled in the art are achieved by the present invention, which includes the following.

상단부에 건조지대, 중간부에 열분해지대와 산소공급 장치가 설치된 용광로의 기저부에 연소 및 용융을 위한 노상부가 있는 파편구화된 쓰레기 열분해를 위한 수직 샤프트 용광로에서 그 개량점이 쓰레기층 지지구조를 포함하고 있으며, 상술한 지지구조는 노상의 하단부분에 그러나 상술한 산소공급 장치위에 자리잡고 있으며, 노상벽으로 부터 노상의 축을 향해 안으로 방사되게 뻗어있고 측벽면을 가진 최소한 3개의 냉각된 내화성의 구조재를 포함하고, 전술한 지지구조는 전술한 구조를 통하여 뻗어있고, 아랫방향으로 모이는 다수의 주위 공간을 갖는다는 특징이 있으며, 각각의 공간은 적어도 일부분은 인접한 구조대의 측벽면과 노상의 내측면에 의하여 형성된다.In the vertical shaft furnace for pyrolysis of debris with a dry zone at the top, a pyrolysis zone at the middle and a furnace at the base of the furnace with oxygen supply, the improvement includes a waste bed support structure. The support structure described above is located at the bottom of the hearth, but above the oxygen supply device, and comprises at least three cooled fire-resistant structural materials having a side wall and extending radially inwardly from the hearth wall towards the shaft of the hearth. The above-described support structure is characterized in that it extends through the above-described structure and has a plurality of surrounding spaces gathered downwardly, each space being formed by at least a portion of the side surface of the adjacent structure and the inner surface of the hearth. .

일반적으로 지지구조내의 주위공간의 수평 횡단면에 적합한 가장 큰 내접원의 직경은 부하된 쓰레기 파쇄구의 직경보다 3배정도 작다.In general, the diameter of the largest inscribed circle suitable for the horizontal cross section of the surrounding space in the support structure is three times smaller than the diameter of the loaded waste crusher.

또 다른 그러한 내접원의 직경은 아랫방향으로 갈수록 감소한다.Another such inscribed circle decreases downward in diameter.

본 발명의 한 구체적인 실시에서 전술한 지지구조를 통하여 뻗어있는 중앙공간을 형성하기 위하여 그 구조제들은 축대 가까이에서 차단된다.In one specific embodiment of the present invention, the structures are blocked near the axle to form a central space extending through the support structure described above.

전술한 중앙공간의 단면(지지구조 상당의 수평편에서)은 동일면에서 노상의 총 횡단면의 40% 이하이다.The cross section (in a horizontal piece corresponding to the supporting structure) of the central space mentioned above is 40% or less of the total cross section of the hearth in the same plane.

본 발명에 따른 구체적인 실시는 샤프트 용광로가 토대지지 구조를 갖고 있다는 것인데, 거기에서 지지멤버들은 냉각된 내화성의 토로이달 구조에 그들의 측대 말단에 꽉 부착되어 있고, 그것의 축대는 노의축과 평행하게 장치된다.A concrete implementation according to the invention is that the shaft furnace has a base support structure, in which the support members are tightly attached to their side ends in a cooled fire resistant toroidal structure, the axis of which is parallel to the axis of the furnace. Device.

이것의 설계상 가장 우선적인 구조는 그것의 프루스토-원추형의 축대를 대면하고, 아래방향으로 모이는 전술한 토로이달 구조의 표면을 갖는다.The design's most preferential structure has the surface of the toroidal structure described above, facing its Prusto-conical shaft and converging downwards.

본 발명의 이해를 돕기위해 구체적으로 예시한 도면 제1,2,3도에 언급되어 있는데, 거기에서 원추형의 노상은 4개의 같은 크기로 대칭적인 공간의 지지구조대(7)로 장치된 벽으로 설비가 되어 있으며, 그것과 함께 기저지지 구조를 포함한다.Reference is made to FIGS. 1, 2 and 3 specifically illustrated to aid the understanding of the present invention, where the conical hearth is a wall mounted with four equally symmetrically spaced support structures 7. And with it the base support structure.

용광로의 노상(1)은 원통샤프트(2)의 바닥에 부착되어 있다. 노상(1)은 내화성 물질(4)과 일렬로 있는 원추형의 금속쉘(3)를 포함한다. 노상(1)은 4개의 지지 멤버로 구성되는데 상단부(5)와 하단부(6)으로 지지구조에 의하여 분리된다.The hearth 1 of the furnace is attached to the bottom of the cylindrical shaft 2. The hearth 1 comprises a conical metal shell 3 in line with the refractory material 4. The hearth 1 is composed of four support members, separated by a support structure into an upper end 5 and a lower end 6.

각각의 지지구조대(7)는 그것이 꽉 부착되어 있는 노상(14)의 벽으로부터 축방향으로 안으로 뻗어있고, 수평의 상단면(8)과 좌우 측면벽면(9과 10)를 각각 갖고 있으며, 그것의 각각은 수직으로 아래로 뻗어있고, 서로서로 평행하여 있다.Each support structure 7 extends in the axial direction from the wall of the hearth 14 to which it is tightly attached, and has a horizontal top surface 8 and left and right side wall surfaces 9 and 10, respectively. Each extends vertically down and parallel to each other.

지지구조대(7)의 각각은 노상과 지지구조의 통상의 굴대(19)를 면하고 있는 표면(11)을 함유한다.Each of the support structures 7 contains a surface 11 facing the hearth and the usual mandrel 19 of the support structure.

표면(11)은 수직아래로 뻗어있는데, 그것이 기울어진 표면(12)을 갖고 있는 그러한 노상(14)의 벽을 향하여 기울어진 후에 생긴다. 표면(12)의 경사의 결과로 지지구조대(7)에 의하여 형성된 중앙공간(13)은 그것이 아래로 진행하면서 수평 횡단면에서 더 크게 된다. 즉, 만약 제2도에서 예시했던 것처럼 4개의 지지구조대에 의하여 형성된 공간의 중간에 내접원 A를 그리고자 한다면, 수평면안에 각각의 대다수의 그러한 내접원은 내접원이 표면(12)이 밖으로 벌려있는 것과같이 직경의 증가후에 표면(11)의 길이를 넘어 굴대의 방향으로 아래로 나아가며 일정한 거리를 유지케한다.The surface 11 extends vertically down, which occurs after it is inclined towards the wall of such a hearth 14 having an inclined surface 12. As a result of the inclination of the surface 12, the central space 13 formed by the support structure 7 becomes larger in the horizontal cross section as it progresses downward. That is, if one wants to draw an inscribed circle A in the middle of the space formed by the four support structures as illustrated in Figure 2, each of the majority of such inscribed circles in the horizontal plane has a diameter as the inscribed circle has the surface 12 open out. After the increase of the surface (11) beyond the length of the mandrel in the direction of the mandrel to maintain a constant distance.

그러므로 그러한 내접원에 의하여 제한되는 공간(13)은 밖으로 뻗어있는 원추체와 통해있는 시린드를 형성한다. 그러한 모양(13)은 층 지지구조의 중간점에 열려있는 상단을 통과하는 어떠한 목탄도 노상의 하단부(6)에 접근할 수 있도록 보증한다.Therefore, the space 13 constrained by such an inscribed circle forms a cylinder through which the cone extends outward. Such a shape 13 ensures that any charcoal that passes through the top open at the midpoint of the layer support structure can access the bottom 6 of the hearth.

제2도에 참고로 인접한 지지구조대(7)의 측면벽(9와 10)과 노상(14)의 벽에 의하여 형성된 주위공간(15)안에 수평면안의 내접원 B는 원추형 노상벽(14)이 굴대의 방향 안으로 점점 적어지는 사실에 기인한 굴대방향의 아래 방향에서 크기가 감소한다는 것을 보여주고 있다. 결과적으로 각각의 공간(15)은 아래로 모여지는데 그것에 의하여 공간(15) 안으로 통과되는 그러한 파편구들에 대하여 핀칭운동과 웨징운동을 하게한다.Inscribed circle B in the horizontal plane in the surrounding space 15 formed by the side walls 9 and 10 of the support structure 7 and the wall of the hearth 14 adjacent to FIG. 2 is a conical hearth wall 14 of the mandrel. It shows that the size decreases in the downward direction of the mandrel due to the fact that it is less and less in the direction. As a result, each space 15 gathers down, thereby causing pinching and wedging movements to such debris passing into the space 15.

결과적으로 지지구조는 지지구조대(7)의 상단표면(8)에 의하여 그것위에 쓰레기 파편구의 상을 유지하도록 작용할 뿐만 아니라 공간(15)을 넘어 브릿징을 촉진한다. 지지구조속에 쐐기화된 파편구(안보였음)가 소비되면서, 그것들은 주위공간(15)을 통과 할 수 있을 때까지 크기가 적어질 것이며, 그래서 하단부 노상지대(6)에서 연소될 것이다. 산소는 주입튜어(18)를 통하여 노상(6)의 하단부안에 공급된다. 무기물질은 노상에서 용해되어 슬랙(16)과 용융된 금속의 풀을 형성하며 노의 하단부에 모이게 되어 슬랙탭(17)을 통해 유출된다.As a result the support structure not only acts to hold the image of the rubble debris on it by the top surface 8 of the support structure 7 but also promotes bridging beyond the space 15. As the wedged debris (invisible) is consumed in the support structure, they will be reduced in size until they can pass through the surrounding space 15, and thus will burn in the lower roadbed 6. Oxygen is supplied into the lower end of the hearth 6 via an injection tour 18. The inorganic material is dissolved in the hearth and forms a pool of molten metal with the slag 16 and is collected at the lower end of the furnace and flows out through the slack tab 17.

제4도는 8개의 지지구조대가 사용되는 장치를 예시하는데, 그중의 4개 41은 긴 요소이며, 대칭적으로 노상의 주위에 놓여있다. 이들 사이에 4개의 짧은 지지구조대 (42)가 똑같이 설치되어 있다. 지지요소(41과42)의 측면은 수직이고, 표면(43과 43')는 서로 평행한 반면에 측면(44와 44')은 노상(45)의 벽을 향해 축으로부터 밖으로 뻗어있다.4 illustrates a device in which eight support structures are used, four of which 41 are long elements, symmetrically placed around the roadbed. Four short support structures 42 are equally provided between them. The sides of the support elements 41 and 42 are vertical and the surfaces 43 and 43 'are parallel to each other while the sides 44 and 44' extend outwards from the axis towards the wall of the hearth 45.

제4도는 또한 지지요소의 또 다른 배열을 예시하고 있는데, 거기에서 긴 요소 (41)는 요소(47)을 형성하여 중간에서 첨예화 하기 위하여 뻗어져 있다 (점선 46에 의하여), 그러한 구체화에서 유지구조의 중심아래로 열린 공간이 없다. 그러나 수렴된 요소(47)는 단지 작은 공간을 점유하고 있기 때문에, 충분이 열린 공간이 지지구조의 적당한 기능역할을 위하여 유지될 수 있다.Figure 4 also illustrates another arrangement of the support elements, where the long element 41 extends (by dashed line 46) to form an element 47 and to sharpen it in the middle (by the dashed line 46). There is no open space below the center of the. However, since the converged element 47 occupies only a small space, a sufficiently open space can be maintained for the proper functioning of the support structure.

제5도는 긴 지지구조대(41)의 선 5-5에 따른 단면도이며, 그것이 길고 짧던간에 지지구조대가 만들어지는 양식을 예시하고 있다. 제 1-3도에서와 같이 이들 각각의 지지구조대는 노상안의 고온과 부식성 공기에 의해 그들이 분해되는 것을 방지하기 위하여 지지구조대가 충분히 냉각된 상태를 유지할 수 있도록 물이나 다른 냉각매체가 순환되는 강철이나 구리튜브(52)가 설치된 내화성 물질로 만들어져 있다.5 is a cross-sectional view taken along line 5-5 of the long support structure 41, illustrating the manner in which the support structure is made, whether long or short. As shown in FIGS. 1-3, each of these support structures may be formed of steel or steel in which water or other cooling medium is circulated to keep them cool enough to prevent their decomposition by high temperature and corrosive air in the hearth. The copper tube 52 is made of a refractory material provided.

지지구조대(41)는 내화성벽 또는 노상의 라이닝(53)과 금속쉘(54)에 꽉 부착되어 있다. 제5도에는 단지 평평한 냉각수 튜브(52)가 예시되어 있지만, 금속의 열전도핀과 같은 것을 구리튜브(52)에 부착함으로써 개선된 열전도효과를 얻을 수 있다는 사실은 명백하다.The support structure 41 is tightly attached to the refractory wall or hearth lining 53 and the metal shell 54. Although only a flat coolant tube 52 is illustrated in FIG. 5, it is evident that an improved thermal conductivity effect can be obtained by attaching something like a metal thermal conductive pin to the copper tube 52.

물이 우선적인 냉각매체이지만, 노상보다 온도가 낮은 다른 액체나 가스가 사용되기도 한다. 다른 적당한 냉각 매체로는 공기, 스팀, 염소화비페닐 또는 가열시킬 필요가 있는 공정의 어떤 유체류등이 포함된다.Water is the preferred cooling medium, but other liquids or gases may be used that are lower in temperature than the hearth. Other suitable cooling media include air, steam, chlorinated biphenyls or any fluids in the process that need to be heated.

제6도와 7도는 본 발명에 따른 또 하나의 노상과 지지구조를 예시하는데, 거기에서 노상은 원추형이라기 보다는 원형이다. 노상은 내화성의 라이닝(72)으로 된 원통형 금속쉘(71)로 구성되어 있으며, 4개의 지지구조대(73)가 그것에 꽉 부착 되어있고, 그 각각은 벽(72)을 향해 아랫쪽으로 경사진 측벽(75)와 (75'), 그리고 수평 상단면(74)를 가지고 있다.6 and 7 illustrate another hearth and support structure according to the invention, wherein the hearth is circular rather than conical. The hearth consists of a cylindrical metal shell 71 of fire-resistant linings 72, with four support struts 73 tightly attached thereto, each of which has a sidewall inclined downward toward the wall 72. 75) and (75 '), and a horizontal top surface 74.

굴대를 면하고 있는 표면(78)은 수직이며, 결과적으로 지지구조를 통해 뻗어있는 중앙 공간(79)은 원통이며, 아래로 움직이는 내접원 A에 의하여 형성된다. 측벽(75와 75')은 아래쪽으로 경사지어 있기 때문에 내접원 B의 직경(노상 벽(72)와 인접 지지구조대(73)의 측표면(75)과 (77')에 의하여 형성된 각각의 주위공간(77) 내부의 수평면상에 위치하여 있다)은 하방으로 갈수록 감소하기 때문에 주위공간(77)이 아래 방향으로 첨예화되고, 하단부 노상지대(76) 안으로의 고체의 통과를 조절하게 한다.The surface 78 facing the mandrel is vertical and consequently the central space 79 extending through the support structure is cylindrical and is formed by inscribed circle A moving downwards. Since the side walls 75 and 75 'are inclined downwards, the diameter of the inscribed circle B (the respective peripheral space formed by the side surfaces 75 and 77' of the hearth wall 72 and the adjacent support structure 73) 77) located on a horizontal plane of the interior), which decreases downwards, thereby allowing the surrounding space 77 to be sharpened downward and to control the passage of solids into the lower roadbed 76.

제8도는 제1,4도와 제6도에 보인것들 대신에 사용할 수 있는 지지구조대(80)를 위한 장치를 예시한 것이다. 금속 노상쉘(84)의 내화성 라이닝(83)에 설치된 지지대 (80)는 수평 상단면(85)과 노상의 축에 면하고 있으며 축을 향해 아랫쪽으로 경사진 표면(86)을 가지고 있으며 그로부터 노상벽을 향해 표면(87)을 따라 뒷쪽으로 기울어져 있다.FIG. 8 illustrates a device for support structure 80 that may be used in place of those shown in FIGS. 1, 4 and 6. FIG. The support 80 installed on the fire resistant lining 83 of the metal hearth shell 84 has a horizontal top surface 85 and an axis of the hearth, and has a surface 86 inclined downward toward the axis and therefrom the hearth wall. It is inclined backwards along the surface 87 towards.

다수의 그러한 노상 지지구조대(80)을 설치함으로서, 노상 지지 구조의 중심에 형성된 공간은 첨예화한 원추형을 띄게된다.By installing a number of such roadbed structures 80, the space formed in the center of the roadbed support structure has a sharpened cone shape.

즉, 표면(86)은 지지구조의 중심을 향하여 하단부 노상의 중간점 안으로 파편구의 흐름을 지시해준다.That is, the surface 86 directs the flow of the debris into the midpoint of the lower roadbed towards the center of the support structure.

유지구조대(80)에는 내화성의 지지구조대가 노상의 심한 상태에 의하여 부식되는 것으로부터 막기 위하여 냉각 파이프(82)가 설치된다.The holding structure 80 is provided with a cooling pipe 82 to prevent the fire resistant support structure from being corroded by the severe condition of the road.

제9도는 부분적으로 절단된 등일도면인데, 본 발명에 따른 층 지지구조의 한 구체적인 장치를 예시하고 있다. 이 장치는 그것이 지지구조의 중심에 토로이드형의 추가적인 구조성분(91)을 함유하고 있다는 점에서 앞서 기술된 것들과 차이가 있다. 성분 (91)은 그들의 축 말단부에서 4개의 지지구조대(94)(단지 3개만 보임)에 부착되어 있다. 지지구조대의 반대쪽 말단부는 노상(93)의 벽(92)에 부착되어 있다.9 is a partially cut isometric view, illustrating one specific arrangement of a layer support structure according to the present invention. This device differs from those described above in that it contains an additional toroidal structural component 91 in the center of the support structure. Component 91 is attached to four support structures 94 (only three are visible) at their axial ends. The opposite distal end of the support structure is attached to the wall 92 of the hearth 93.

토로이드성분(91)은 횡단면이 사다리꼴이며, 하방으로 첨예화하는 원추형의 내부표면(95)과 노상벽(92)을 향하여 경사진 외부표면(96)을 형성한다. 각각의 지지구조대(94)는 하방으로 경사진 측면벽(97)과 (98)을 가지고 있다. 그러므로 4개의 인접한 표면(97,92, 98과 96)의 각각의 그룹은 지지 구조를 통하여 뻗어있는 4개의 주의 하방으로 수렴하는 공간 (99)중의 하나를 형성한다. 각각의 주위공간(99)을 형성하는 4개의 표면은 한 지지구조대(94)의 측면(97), 노상벽(92)의 내면, 이웃된 지지구조대 (94)의 측면(98)과 토로이드 구조대(91)의 외면(96)이다.The toroidal component 91 is trapezoidal in cross section and forms a conical inner surface 95 and an inclined outer surface 96 toward the hearth wall 92. Each support structure 94 has side walls 97 and 98 inclined downward. Each group of four adjacent surfaces 97, 92, 98 and 96 therefore forms one of the four converging spaces 99 converging down through the support structure. The four surfaces forming each periphery 99 are the side surfaces 97 of one support structure 94, the inner surface of the hearth wall 92, the side surfaces 98 of the adjacent support structure 94 and the toroid structure structure. It is the outer surface 96 of 91.

지지구조는 5개의 하방으로 수렴하는 공간들, 4개의 주위공간(99)과 원추형의 중심공간(100)을 가지고 있으며, 그것들 모두는 지지구조를 통하여 뻗어있다.The support structure has five downwardly converging spaces, four peripheral spaces 99 and a conical central space 100, all of which extend through the support structure.

그러한 구조로하여 노상으로의 목탄공급속도를 조절할 수 있고, 아울러 목탄이 노상 하단부의 중심을 향해 이동되도록 할 수 있다. 제9도에 예시되진 않았지만, 축방향 지지구조대(94)와 마찬가지로 토로이드 구조대(91)는 노상 내부의 악조건으로 인한 장치의 질 저하를 방지하기 위하여 내화성 구조에 설치된 파이프를 통해 냉각매체를 순환시킴으로써 각각 냉각된다.With such a structure, the charcoal feed rate to the hearth can be adjusted, and the charcoal can also be moved towards the center of the hearth bottom. Although not illustrated in FIG. 9, the toroidal frame 91, like the axial support frame 94, is circulated by a cooling medium through pipes installed in the fire resistant structure to prevent deterioration of the device due to adverse conditions inside the hearth. Each is cooled.

[실시예]EXAMPLE

미국특허제3,801,082호에 기술된 것과 같은, 그러나 원통형축을 갖고 있는 샤프트 용광로를 제4도에 보인 설계와 같은 층 지지구조, 즉 열린 중심공간을 가진 짧은 지지구조 4개와 긴 지지구조 4개를 가진 것을 설치함으로써 개량하였다.A layer support structure as described in US Pat. No. 3,801,082, but with a shaft shaft having a cylindrical axis, such as the design shown in FIG. 4, i.e. having four short support structures with four open center spaces and four long support structures. It improved by installing.

샤프트용광로의 수직부분은 높이가 약 26피트이고, 내경이 10피트인데, 이는 원추형 노상의 상부 횡단면의 경우이다. 약 8피트 깊이의 노상은 그 벽의 하단부에 부착되어 있는 층 지지구조를 갖고 있다.The vertical part of the shaft furnace is about 26 feet in height and 10 feet in inner diameter, in the case of the upper cross section of the conical furnace. The hearth, about eight feet deep, has a layered support attached to the lower end of its wall.

층 지지구조의 상단은 직경이 약 85인치이고, 노상면 위에서는 3피트이며, 지지구조의 최말단부는 아래로 약 30인치 뻗어있다. 그러므로 지지구조의 깊이는 그 직경의 1/3을 약간 상회한다. 긴 지지구조대의 축방향 크기는 31인치인 반면 짧은 구조대의 축방향 크기는 각각 24인치다. 노상은 노상의 상단에서 노상벽과 수평면에 의해 이루어지는 약 69

Figure kpo00002
의 예각(제1도에서
Figure kpo00003
)으로 경사져 있다. 각각의 지지구조대는 시장에서 구할 수 있는 내화성의 레밍재로 구성되어 있는데, 그 내부에는 냉각수가 순환되어지는 2인치 구리파이프가 부착되어 있다. 핀 내화물질을 통한 열순환 율을 증가시키기 위하여 냉각튜브에 구리핀을 부착 시켰는데, 그에 의하여 지지구조대 위에서 보호의 슬랙스컬이 유지된다.The top of the layer support structure is about 85 inches in diameter, 3 feet above the road surface, and the end of the support structure extends about 30 inches down. Therefore, the depth of the support structure slightly exceeds one third of its diameter. The axial dimensions of the long support structures are 31 inches, while the axial sizes of the short supports are 24 inches. The roadbed is approximately 69 formed by the roadbed wall and the horizontal plane at the top of the roadbed.
Figure kpo00002
Acute angle of (in Figure 1
Figure kpo00003
Tilt to). Each support structure consists of fire-resistant reaming materials available on the market, with two-inch copper pipes inside which coolant is circulated. Copper fins were attached to the cooling tube to increase the thermal cycling rate through the fin refractory material, thereby maintaining the protective slacks on the support structure.

샤프트용광로는 직경이 약 13인치이고, 길이가 약 6-12인치인 파쇄구의 형태로 장전된 쓰레기를 써서 조작되었다. 용광로에서의 조작상태는 미국특허제3,729,298호에 상술된 범위안에서 유지되었다. 시간주기를 길게하여 조작한 것이 만족스러웠다.Shaft furnaces were operated using loaded rubbish in the form of shreds about 13 inches in diameter and about 6-12 inches in length. The operating conditions in the furnace were maintained within the range detailed in US Pat. No. 3,729,298. It was satisfactory to operate with a long time period.

층의 붕괴와 빈약한 가스혼합 같은 그러한 심각한 문제점, 즉 조작상태에서 혼란은 없었다.There were no such serious problems as bed collapse and poor gas mixing, confusion in operation.

본 발명은 앞서의 기술을 능가하는 몇가지 중요한 잇점을 가지고 있다.The present invention has several important advantages over the prior art.

본 발명에 의한 한가지 잇점은 그것이 하단 노상에서 고온이 이루어지게 한다는 것이다. 앤더슨 공정에 따른 쓰레기의 열분해에서는 슬랙의 유출을 위하여 용해된 상태로 남아 있도록 노상의 하단부에서 가장 높은 온도를 유지하도록 하는 것이 중요하다. 동시에 또한 상부의 샤프트에서 쓰레기 파편구 층을 열분해하기 위하여 주요 연료자원인 목탄으로부터 충분한 열이 하단부 노상에서 생성되어야 한다. 이러한 잇점은 선택적으로 목탄만이 지지구조를 통과되도록 함으로서 이루어진다.One advantage with the present invention is that it allows for high temperatures in the bottom furnace. In pyrolysis of waste from the Anderson process, it is important to maintain the highest temperature at the bottom of the furnace so that it remains dissolved for the outflow of slag. At the same time, sufficient heat must also be generated in the bottom furnace from charcoal, the main fuel source, to pyrolyze the rubble debris layer in the upper shaft. This benefit is achieved by selectively allowing only charcoal to pass through the support structure.

본 발명의 층지지구조는 열분해가 안된 쓰레기가 그것을 통과 하지않도록 하게한다. 이는 만일 열분해가 안된 파편구가 노상에 들어가서 연소되면 목탄이 연소될 경우보다 더 낮은 온도로 되기 때문에 중요하다.The layered support structure of the present invention ensures that the pyrolytic waste does not pass through it. This is important because if pyrolyzed fragments enter the furnace and burn, they will be at a lower temperature than if charcoal is burned.

본 발명의 또 다른 잇점은 목탄이 용광로의 수평단면위에서 균일하게 분포된 상태로 노상을 통과하도록 하여 쓰레기파편구층이 열분해지역을 균일하게 이동하도록 해 주고 바람직하지 않은 유동채널이 없이 층이 원활하게 하강하도록 한 점이다. 층에서의 그러한 균일한 공간의 분포는 층을 통하는 뜨거운 가스들의 흐름이 일정한 속도를 유지토록 하고, 열의 균일한 분포와 층에서 쓰레기의 실제적으로 균일하고 완전한 열분해를 일으키게 한다. 더구나, 본 발명은 층지지 구조의 아래와 용융 슬랙의 풀위에 공동을 형성시켜서 그것이 가스 혼합실로 작용하도록 해주며 축을 통한 상승가스의 균일한 흐름을 이루기 위한 여러가지 보조역할을 해 주고 있다.Another advantage of the present invention is that the charcoal passes through the hearth with the charcoal evenly distributed on the horizontal section of the blast furnace so that the rubble debris layer moves uniformly in the pyrolysis zone and the bed falls smoothly without undesirable flow channels. That's one point. Such a uniform space distribution in the bed allows the flow of hot gases through the bed to maintain a constant velocity, resulting in a uniform distribution of heat and practically uniform and complete pyrolysis of the waste in the bed. In addition, the present invention forms a cavity under the layer support structure and on the pool of molten slack to allow it to act as a gas mixing chamber and to serve various auxiliary roles to achieve a uniform flow of ascending gas through the shaft.

Claims (1)

그 상단부에 건조지대, 중간부에 열 분해지대, 그리고 용광로의 아래부분에 연소와 용융을 위해 산소를 공급키위한 장치가 설치된 노상을 가진, 파편화된 쓰레기의 열분해를 위한 수직샤프트 용광로에 있어서, 그 개선점이 쓰레기층 지지구조의 사용에 있으며, 이 쓰레기층 지지구조는 노상하단부 및 상기의 산소공급장치 위에 설치되어 있고, 노상 축을 향한 노상벽으로부터 안쪽 축방향으로 뻗어있으며 측면 벽을 가지는 최소 3개의 냉각되는 내화성 지지요소들로 구성되어 있으며, 전술한 구조를 통하여 뻗어 아랫쪽을 향해 모이는 다수의 측면 주위공간을 가지고 있고, 전술한 주위공간은 적어도 얼만큼 인접한 지지 구조대의 측면과 노상의 내측면에 의하여 형성되며, 전술한 주위공간의 수평횡단면에 적합한 가장 큰 내접원의 직경은 충전된 쓰레기 파편구 직격의 3배보다도 적고, 그러한 내접원의 직경은 아래방향으로 가면서 감소됨을 특징으로 하는 층지지구조를 가지는 쓰레기의 열분해를 위한 샤프트 용광로.In a vertical shaft furnace for pyrolysis of debris waste, having a drying zone at its upper end, a pyrolysis zone at its middle, and a furnace installed at the bottom of the furnace for supplying oxygen for combustion and melting. An improvement is in the use of a waste bed support structure, which is installed on the bottom of the hearth and above the oxygen supply device, extends inward axially from the hearth wall towards the hearth axis and has at least three cooling with side walls. Composed of fire-resistant support elements, having a plurality of side peripheral spaces extending through the above-described structure and gathered toward the bottom, the above-mentioned peripheral space is formed by at least how close the side of the adjacent support structure and the inner surface of the roadbed. The diameter of the largest inscribed circle suitable for the horizontal cross section of the surrounding space described above is Less than three times of the old debris hit, the diameter of the inscribed circle is such a shaft furnace for thermal decomposition of waste with a layer support structure characterized by reduced going downward.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8708176B2 (en) 2009-12-30 2014-04-29 Tim Andis Quick access closure apparatus and methods of use

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