KR820000890B1 - 용융염-수폭발 특성이 있는 염을 함유한 폐기물 수용액의 처리방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

용융염-수폭발 특성이 있는 염을 함유한 폐기물 수용액의 처리방법

제1도는 본 발명에 따른 폐수용액 처리장치의 실시 상태의 개략적인 측단면도.

제2도는 제1도에 도시한 장치의 배플 부재의 경사각 범위와 그 배플 부재상에서의 수류 깊이의 범위를 측정하기 위한 제1 및 제2회 시험에서 사용한 평판의 사시도.

제3도는 제1도에 도시한 평판의 측면도로서, 그의 경사 시험 위치를 도시한 것임.

제4도는 경사진 배플 부재상에서의 수류 깊이의 범위를 측정하기 위한 제3회의 시험에서 사용한 상단이 개구된 용기의 수지단면도.

제5도는 제1내지 제3회 시험의 결과를 나타내는 도표.

제6도는 제1도와 유사한 것으로서 본 발명 장치의 다른 실시 상태도.

제7도는 본 발명 장치의 또다른 실시 상태도.

본 발명은 폐기물의 처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히 설명하자면 용융염-수폭발(smelt-water explosion) 특성이 있는 염을 함유한 폐기물 수용액의 처리방법에 관한 것이다.

용융 또는 융해된 염화나트륨이나 염화칼륨의 괴체가 고온에서 물에 침지된 상태하에서는 폭발이 발생할 수 있다는 것은 공지된 사실이다. 이러한 종류의 폭발을 일컬어 “용융염-수폭발”이라 한다. 이때의 특별한 종류의 염을 “용융염-수폭발 특성이 있는 염”이라 부른다. 전술한 바와 같은 종류의 염은 예컨대 펄프 공업에서 생성된 폐기물에 포함되어 있다.

일본국 특허공보 제51-38185호(1976년 10월 20일 공고,) 제52-13673호(1977년 4월 15일 공고) 및 제52-36354호(1977년 9월 14일 공고)는 모두 용융염-수폭발 특성이 있는 염을 함유한 폐기물 수용액의 처리방법과 장치에 관련된 것들이다. 상기 처리방법을 위한 장치 즉, 일본국 특허공보에 기재된 장치는 소각로와 기액 분리기로 구성된 것이다. 소각로는 그 내부에 저부가 개구된 연소실을 형성하며 최소한 1개의 분무 노즐이 장치되는데, 이곳을 통하여 연소실내에 폐액이 살포된다. 이 소각로에는 또한 살포액중의 수분이 증발되고 그 살포액 내에 함유된 염이 융해되어 온도로 살포액을 가열시키기 위하여 그 연소실내에서 연료를 연소시키는 실질적으로 하향 배치된 연료 버어너가 장치된다. 폐기물 중의 유기 성분은 모두 연소실내에서 연소되어 버린다. 이때 생성되는 연소가스 및 수증기는 연소실을 통하여 그의 저부 개구로 유동한다. 융해된 염의 최소한 일부는 연소실의 내면상에 퇴적물을 형성하며 저부 개구로 유동한다.

기액 분리기는 실질적으로 밀폐된 용기로 구성되는데, 여기에는 소각 장치내의 연소실의 저부 개구와 실질적으로 수직 정열된 입구, 상기 용기내에 형성된 것으로서 통상 수평 방향으로 입구로부터 원거리에 위치한 가스 출구와 액체 출구가 장치된다.

연소실의 저부 개구와 기액 분리기의 입구는 실질적으로 수직 원주형 덕트와 환상벽에 의해 접속된다. 융해염은 환상벽의 내면상에서 하향 유동한다. 환상벽을 통하여 냉각수를 주입시켜서 환상벽의 내면상에서 유동하는 융해염의 표면의 일부와 접촉시킴으로써, 염이 냉각 및 최소한 부분적으로 고화되어 기액 분리기내에 낙하되는 분리 괴체로 균열 되도록 한다. 이와 같이 냉각수의 일부는 증발되고 잔여 냉각수는 기액 분리기 내부에 낙하한다. 연소 가스와 수증기는 기액 분리기에서 통상 가스 출구를 향하여 수평 방향으로 유동한다.

염의 괴체는 물에 의해 분리기 내에서 다시 냉각되고 냉각수에 용해되므로, 염은 그의 수용액 상태로 회수될 수 있다.

위에서 인용한 일본국 특허 공고에 있어서는, “용융염-수폭발”의 메카니즘에 대하여 언급하고 있다. 그에 의하면 용융염-수폭발의 메카니즘은 정확하게 알려진 바는 없으나, 용융염-수폭발 특성이 있는 융해염의 괴체가 고온에서 물중에 침지되거나 물에 둘러싸이게 되면, 물이 그 용해염의 괴체 내부에 침투하게 된다는 사실에 기인하는 것이라고 믿어진다고 말하고 있다.

이와 동시에, 융해염은 냉각되어 비교적 단단하고 평활하며 연속적인 기밀피(氣密皮) 또는 기밀각(機密殼)을 형성하게 되어 그 염에 침투된 물이 단단한 “기밀각”내에서 봉쇄되는 것이다. 그러나, 염의 괴체의 내부 온도는 아직도 봉쇄된 수분을 증발시키기에 충분히 높다. 수분 증발로 인하여 그 단단한 “기밀각” 내부에 돌발적인 압력이 형성하게 되는데, 이것이 폭발의 원인이 되는 것이다. 전술한 염화나트륨과 염화칼륨 외에, 수산화나트륨과 황산나트륨도 역시 용융염-수폭발 특성을 가진 무기염으로 알려져 있다. 탄산나트륨과 황산나트륨도 역시 무기염이지만, 이들은 용융염-수폭발 특성이 없다. 그 이유는 융해된 탄산나트륨 및 황산나트륨의 괴체가 물에 침지되거나 물에 의해 냉각되었을 때 형성된 그의 기밀피 또는 기밀각이 용융염-수폭발 특성을 갖는 염괴체의 기밀각보다 더 유연하게 되고, 따라서 증발수가 용이하게 파괴되어 폭발을 일으킴이 없이 그 유연한 각피로부터 유동될 수 있기 때문이라 믿어진다.

일본국 특허공보 제52-13673호에 기재된 장치에 있어서는, 융해염의 부분 고화 및 균열체가 환상벽을 통하여 주입된 냉각수의 일부와 함께 기액 분리기의 저부에 직접 낙하한다. 따라서, 그 분리기내에는 일정 수위의 수조가 형성된다. 그러므로, 폭발을 피하기 위하여, 염괴체가 그 수조에 낙하하는 시간까지 그 괴체가 폭발이 일어나지 않는 온도, 즉 염괴체 내에 봉쇄된 물의 신속한 증발이 일어나지 않는 온도로 충분히 냉각될 수 있도록 물공급을 제어하도록 장치가 되어 있어야 한다.

일본국 특허공보 제52-13673호에 의하면, 융해된 염화나트륨 또는 염화칼륨의 괴체가 물과의 직접 접촉에 의하여 냉각되는 경우라 할지라도, 위험한 용융염-수폭발 가능성은 그 괴체 전체가 아니라 일부만을 물에 침지시킨다면 최소한으로 줄일 수 있는 것이다. 그 이유는 융해된 염괴체내에 봉쇄된 물에서 생긴 수증기가 물과 접촉되어 있지 않아 아직도 충분히 수증기 통과가 충분한 만큼 유연한 괴체 부분을 통하여 그 괴체 외부로 유동할 수 있기 때문이라 믿어진다.

일본국 특허공보 제51-38185호 및 제52-36354호에 기재된 장치에 있어서는, 기액 분리기 내에 천공된 수평 각막이 마련되어 있어서 그 내부가 각각 가스용 상부 공간 및 액제용 하부 공간으로 양분되어 있기 때문에, 그 격막상에 낙하하는 염괴체는 분리기 저부상에 형성된 냉각수조 내에 잠기지 않게 된다. 원추형 “분배” 부재가 환상벽과 수직 배열로 그 수평 격막상에 재치되어 있으므로, 기액 분리기내에 낙하하는 냉각수가 그 내부에서 신속히 외부로 분배된다.

본 발명의 주목적은 용융염-수폭발 특성을 가지며 폐기물 취급중에 생성된 용해염을 어떠한 파괴적인 폭발을 발생시킴이 없이 확실히 냉각시킬 수 있고 이에따라 그 염이 그의 수용액 형태로 회수될 수 있도록 하고자 함에 있다.

본 발명의 방법에 사용되는 장치의 특징에 따르면, 내부에 저부가 개구된 연소실이 형성되고 이 연소실내에 용액을 살포시키는 최소한 1개의 분무노즐과 살포액 중의 수분이 증발되고 그 살포액 중에 함유된 염이 융해되는 온도로 살포액을 가열하도록 실질적으로 하향 배치된 연료 버어너가 장착되고, 여기서 생성된 연소 가스와 수증기가 그의 저부 개구 방향으로 연소실을 통류되게 하고 최소한 일부의 융해염은 연소실의 내면에 퇴적물을 형성하면서 그의 저부 개구 방향으로 유동되게 구성한 소각기: 실질적으로 상기 연소실의 저부 개구와 수직 배치된 입구, 가스 출구 및 액체 출구가 장착되어 있고, 가스 및 액체 출구는 상기 입구와는 통상 수평 방향으로 원거리에 장착하여 구성한 기액 분리기: 및 상기 연소실의 저부 개구를 상기 기액 분리기의 입구에 연결시켜 그 사이에 유체 통류를 형성함으로써 연소 가스와 수증기가 연소실로부터 기액 분리기 내에 유동하도록 하고, 이 연소 가스와 수증기가 기액 분리기내에서 통상 상기 가스출구 방향에 대하여 수평 유동되게 하고, 상기 퇴적물을 형성하는 융해염은 연소실로부터 상기 입구를 통하여 중력에 의해 기액 분리기 내에 낙하 하도록 구성한 통류수단으로 이루어진 용융염-수폭발 특성이 있는 염을 함유한 폐기물 수용액의 처리장치에 있어서, 상기 입구의 수직축에 교차하며, 것으로서 염이 낙하되는 경사면을 그 수평면에 대하여 경사각이 5° 내지 60°로 되게 상기 기액 분리기내에 배치시킨 배플 부재와, 수위가 상기 경사면에 낙하되는 염의 일부만이 침지되고 수냉시에 통상 액체 출구방향으로 경사면상에서 이동되도록 배치시킨 경사면 상에서의 물의 유동 조절 수단으로 구성한 용융염-수폭발 특성이 있는 염을 함유한 폐기물 수용액의 처리장치가 제공된다.

본 발명의 특징에 의하면 용융염-수폭발 특성이 있는 염을 함유한 폐기물 수용액을 저부 개구를 가진 소각로에 살포시키며, 그 살포액의 온도를 그 살포액중에 포함된 수분이 증발되고 또 그 살포액중에 포함된 염이 용융되는 온도까지 가열시키기 위하여 연료를 연소시키며, 최소한 일부의 융해염이 상기 소각로의 내면상에 층을 형성하며, 이 층내에서 융해염이 상기 소각로의 저부 개구를 통하여 중력에 의해 하향 유동되게 하며, 융해염을 폭발이 일어나지 않는 온도까지 냉각시켜 용융염-수폭발 특성이 있는 염을 함유한 폐기물 수용액의 처리방법에 있어서, 상기 소각로의 저부 개구의 수직축과 교차하는 냉각수의 경사류의 경사각을 그 수평면에 대하여 5° 내지 60°로 되게 상기 저부 개구의 하방에 냉각수의 경사류를 형성시켜 융해염이 상기 경사류상에 낙하되도록 하고, 상기 경사류의 수위는 이 경사류상에 낙하되는 융해염의 일부만이 침지될 수 있는 깊이로 되게 함을 특징으로 하는 용융염-수폭발 특성이 있는 염을 함유한 폐기물 수용액의 처리방법이 제공된다.

본 발명은, 일본국 특허 공보 제52-13673호의 기재 내용과는 반대로, 용융염-수폭발은 융해염 괴체의 동일 단면이 일정기간 동안 물과 연속적으로 접촉을 유지한다면, 그 괴체의 일부만이 침지되더라도 발생될 경향이 있다는 발견에 근거를 둔 것이다.

이 사실은 융해염 괴체의 동일 단면이 물과 연속적으로 접촉되면, 그 염의 단면이 신속하게 고화되고 그 염의 고화된 괴체내에 봉쇄된 물의 양이 증가하는 때문이라 생각된다. 사실상, 폭발의 발생 경향은 유동성이 빈약한 융해염일때 또는 그 염괴체의 크기가 커지는 특성일때 증대된다. 그러나, 융해염의 괴체가 경사면상에 형성된 수류상에 침지되어 그 괴체가 경사면상에서 회전하는 방식으로 물과 함께 하향 이동하게 될때는 폭발이 발생하지 않는다는 것을 발견하게 되었다. 또한, 경사면 상에서의 수류의 깊이는 염괴체가 물에 일부만이 잠기도록 하여야 한다는 것을 알게 되었다. 경사면 상에서와 여기에 흐르는 물 중에서의 염괴체의 회전으로 인하여 그 괴체의 연속부 또는 표면부가 물과 접촉되게 이동시키므로, 염괴체의 각 표면부에서의 고화현상이 그 괴체의 동일 표면이 물과 연속 접촉하는 경우와 비교하여 지연된다. 수평면에 대한 경사각이 5° 이하이면, 경사면 상에서의 폭발은 일어나지 않는다. 그러나, 60° 이상의 경사각은 구조적인 면에서 볼 때 바람직하지 않다.

본 발명은 또한 3g 이하의 소형 또는 경량의 염괴체가 직접 물에 낙하될 때에는 어떠한 파괴적이고 위험한 폭발은 일어나지 않으며, 또 폭발의 정도가 염괴체의 크기 증가에 따라 증대되지만 염화나트륨이나 염화칼륨을 함유하는 폐액을 처리하면 35g 이상의 대형 또는 중량의 염괴체를 결코 생성시킬 수 없다.

본 발명에 따른 방법에 사용되는 장치에 관한 첨부 도면을 상술하면 다음과 같다.

우선 제1도에서, 본 발명에 따른 폐기물 수용액의 처리장치는(10)으로 표시되어 있고 펄프 공업에서 생산되는 폐기물 수용액을 처리하도록 설계되어 있다. 장치(10)은 실질적으로 수직축과 저부 개구를 가진 연소실(14)가 내부에 형성된 소각로(12)로 구성된다. 폐용액은 그의 정부에 인접한 소각로(12)상에 재치시킨 노즐(18)을 통하여 연소실(14)내에 살포된다. 연료 버어너(20)은 소각로(12)의 정부상에 재치되어 있어서 연소실(14)내에서 연료를 연소시키므로, 폐용액 살포액은 그 살포액 중의 물이 증발되고, 또 그 액중에 함유된 유기물질이 연소 제거되며 그 액중의 염 성분이 융해되는 800℃ 이상의 온도로 연소실내에서 가열된다. 이때 생성되는 연소실(14)내의 연소가스와 수증기는 연소실 저부 개구를 향하여 하향 유동한다. 융해염의 최소한 일부는 연소실 내면 상에서 퇴적물 S를 형성하고 연소실의 저부 개구를 향하여 하향 유동한다. 융해염의 나머지 부분은 작은 입자 형태로 되는 이들 입자는 연소 가스와 수증기와의 혼합물의 흐름중에 현탁된다. 연소실(14)의 저부 개구는 입구(42')를 통하여 기액 분리기(40)내에 신장되는 하단부를 가진 실질적으로 수직형인 덕트 또는 환상벽(30)과 연결된다. 다수의 수분사 노즐(32)가 이 환상벽(30)에 마련되어 있어서 환상벽(30)에 의해 이루어진 통로내에 냉각수를 도입할 수 있다.

수분사 노즐(32)는 환상벽(30)의 외주 연부 주위에 형성된 수조(34)와 연통된다. 수조(34)에는 펌프(38) 및 밸브(39)가 장착된 도관(37)을 통하여 수공급원(36)으로부터 냉각수가 공급된다. 노즐(32)는 냉각수가 환상벽(30)의 내면상에서 층의 형태로 유동하는 융해염의 일부 표면과 접촉되게 분사되도록 배치된다. 융해염의 층은 신속히 냉각됨과 동시에 파열되므로, 그 층은 융해염이 최소한 부분적으로 고화된 소편 또는 소괴로 파쇄된다.

냉각수는 살포 또는 분사의 어떠한 형태로든지 융해염에 공급된다. 어떠한 경우이든지, 냉각수의 수적 또는 작은 입자가 고속으로 융해염층의 표면상에 떨어져 충돌하게 된다. 그러므로 융해염층은 냉각수에 의해 부분적으로만 접촉되며 물에 의해 완전히 둘러싸이지 않는다. 따라서, 융해염은 폭발을 일으키지 않고 물에 의해 냉각되는 것이다. 일부의 냉각수는 융해염의 열은 물론 환상벽(30)을 통하여 하향 유동하는 가스 혼합물의 열에 의해 증발된다. 나머지 물과 일부 고화된 염괴체는 환상벽(30)을 통하여 기액 분리기(40)내에 낙하된다. 기액 분리기(40)에 도입되는 염괴체는 부분적으로 냉각 및 고화되지만, 염괴체가 기액 분리기(40)내에서 물에 완전히 둘러쌓인다면 용융염-수폭발이 일어날 가능성이 있는 온도에 있다.

기액 분리기(40)은 실질적으로 원주형벽(42)에 단부벽(44) 및 (46)을 비롯한 축방향으로 신장된 용기로 구성된다. 용기(40)은 지면 G상에 지지되며 수평면에 대하여 각 α만큼 경사지게 되어 있는데, 수평면에 대한 용기(40)의 축의 경사각 α는 본 발명의 예시에 있어서는 6°이다. 입구(42')는 상단벽(46)에 인접한 용기(40)의 원주벽(42)의 정부내에 형성된다. 가스 출구(48)과 액체 출구(50)은 저단벽(44)에 인접된 원주벽(42)의 정측 및 하측에 각각 인접한 저단벽(44)내에 형성된다. 가스 및 액체 출구(48)과 (50)은 가스와 액체를 더 재처리하기 위하여 용기(40)으로부터 원거리까지 가스와 액체를 반송하는 덕트 및 도관에 연결시킬 수도 있다. 이 재처리는 본 발명의 일부를 이루는 것이 아니므로, 본 명세서에서는 기재하지 않겠다.

맨홀(52)는 저단벽(44)내에 형성되며 통상 캡 또는 폐합부재(54)에 의해 폐합된다.

실질적으로 평판으로 이루어진 배플 부재(56)은 기액 분리기(40)내에 배치되므로, 배플 부재(56)의 상면은 입구(42')의 수직축과 교차하며 수평면에 대하여 각 β만큼 경사지는데, 본 예에 있어서 그 각은 21°이다. 배플 부재(56)의 경사진 상면은 환상벽(30)의 하단부의 수직 돌조를 넘어 반경 방향으로 외향 신장하고 있으므로, 분괴된 염과 냉각수의 미증발부가 경사진 배플 부재(56)상에 낙하한다.

격막(58)은 기액 분리기(40)내에 마련되는데, 이로써 그 내부 가스용 상부 공간부(62)와 액체용 저부공간부(64)로 분할된다. 격막(58)에는 천공부 또는 통공부(58')가 있어서 상저 공간부(62)의 (64)사이에서의 유체가 통류하는 것이다.

본 발명의 실시예에 있어서는, 격막(58)은 용기(40)의 원주벽(42)의 저면 또는 하측부에 평행하며, 경사진 배플 부재(56)의 하단부 하방에 위치한 상부 단면을 가진다.

장치(10)은 또한 밸브(39)의 일점 상향류에서 도관(37)에 연결된 상항류단을 가진 제2도관(67)로 구성된 제2수공급장치(66)을 포함한다. 제2도관(67)에는 제2밸브(68)이 마련되고 상단벽(46)내의 개공을 통하여 기액 분리기(40)에 신장하고 있다. 제2도관(67)의 하향단은 대향단부가 밀폐되고 배플 부재(56)의 상연부를 따라 신장하는 길이가 긴 튜빙(69)와 연결된다. 통공 또는 개공(69')는 튜빙(69)의 길이를 따라 형성되므로 도관(67)로부터의 물이 이 개공(69')를 통하여 배플 부재(56)의 상면에 분산된다.

수공급 도관(37) 및 (67)내에 있는 밸브(39)와 (68)은 냉각수를 제어하도록 조정되므로, 배플 부재(56)의 경사진 정부면 상에서의 물의 흐름은 배플 부재상에 낙하하는 염괴체의 일부만이 그 물의 흐름내에 잠길 수 있는 깊이가 형성된다. 왜냐하면, 배플 부재(56)은 통상 액체 출구(50)을 향하여 경사져 있기 때문에, 배플 부재(56)상에 낙하하는 염괴체는 실질적으로 전부 배플 부재상에서 굴러 내린다. 한편 이들은 배플 부재상에서 물과 접촉한다. 천공된 격막(58)은 경사진 배플 부재(56)으로 부터 굴러 내려온 염괴체를 수납한다. 염괴체가 배플 부재(56)을 지날 때, 이들은 실질적으로 용융염-수폭발이 일어나지 않는 온도로 냉각된다.

배플 부재(56)으로부터 격막(58)에 낙하하는 염괴체는 용기(40)의 원주형 단면(42)의 정부 측면에 재치시킨 일련의 살수 노즐(70)에 의해 살수시킴으로써 더 냉각시킬 수 있으며, 살수내에 거의 용해된다. 용해염을 함유하는 물은 격막(58)의 통공(58')를 통하여 저부의 액체 공간(64)내에 유입되므로, 액체 출구(50)를 통하여 배수된다.

연소 가스, 수증기 및 융해염의 작은 입자로 구성되고, 환상벽(30)을 통하여 연소실(14)로부터 원주형 용기(40)에 유입되는 가스 혼합물은 이곳을 경유하여 가스 출구(48)을 향하여 실질적으로 수평 유동한다. 용기(40)을 통하여 가스 혼합물이 유동하는 동안에, 가스는 냉각될 뿐만 아니라 살수노즐(70)에 의해 살수된 물에 의해 청정 또는 “세척”되므로, 가스가 용기(40)으로부터 방기되기 전에 가스류에서 고체 입자나 먼지가 모두 제거된다. 이 가스류 중에 현탁된 염 입자는 살수 중에 용해된다.

격막(58)에 천공된 통공(58')의 크기는 소각로(12)로부터 내화재의 파쇄편 등의 비용해성 고체 입자가 격막(58)을 통과하지 못할 정도로 하여야 한다. 이러한 입자는 맨홀(52)를 통하여 용기(40)으로부터 제거될 수 있다.

수평면에 대한 배플 부재(56)의 정부면의 경사도와 배플 부재상의 수류의 깊이를 결정하기 위한 시험을 행하였다.

[시험 1]

평판 A의 측연부를 따라 직립 플랜지 또는 측벽 B를 가진 상기 평판으로 구성된 공구를 사용하여 시험을 실시하였다. 1단이 밀폐되고 타단이 호스에 의해 수공급원에 연결되어 있으며 길이를 따라 다수의 통공이 천설된 수공급 튜빙 C를 평판 A의 일단연부를 따라 상기 평판에 부착시켰다. 평판 A를 제2도에 도시한 바와 같이 수평면에 대하여 각 θ로 되게 배치시켰다. 튜빙 C를 통하여 평판 A의 경사진 상면에 물을 공급합함으로써 깊이 t의 수류가 그 상면에 형성되도록 하였다. 용융염-수폭발 특성이 있고 펄프 공업에서 생성된 폐액 중에 함유된 것과 같은 종류의 일정 중량의 염을 950℃로 가열하여 전기로 내에서 융해시키고 상부로부터 상기 평판 A상에 있는 수류에 주가하였다. 물의 온도는 25℃이었다.

평판 A의 경사각 θ를 변경시켜 5°, 20°, 35°, 45° 및 60°로 고정시켰다. 상이하게 고정시킨 각각의 경사각 θ에 대하여, 수공급 양을 변화시키고 평판 A상의 수류의 깊이 t가 0.5mm, 3mm 및 5mm로 되게 하였다.

각각 상이한 수류 깊이에 대해서는, 상이한 양의 융해염을 평판상의 수류에 주가하였다. 염의 양은 1g, 3g, 5g, 20g 및 30g으로 달리하였다. 유사한 시험을 평판 A의 상이한 경사각 θ, 평판 A상의 수류의 상이한 깊이 t, 그리고 융해염의 양 W의 상이한 부류 각 조합에 대하여 5회 실시하였다. 결과는 다음 표 1에 나타낸다.

[시험 2]

시험 1에서 사용한 평판 A를 사용하여 시험 2을 실시하였다. 평판 A의 경사각 θ를 변화시켜서 5°, 20° 및 35°로 되게 고정하였다. 각각 상이하게 고정시킨 경사각 θ에 대하여 평판 A상의 수류의 깊이가 7mm로 되는 양으로 물을 공급하였다. 경사진 평판 A의 수류에 주가된 융해염의 양을 시험 1에서와 같이 5부류, 즉 1g, 3g, 5g, 20g 및 30으로 하였다. 시험 결과는 표 2와 같다.

[시험 3]

0도의 경사각 θ에서 시험 3을 행하였다. 이 시험은 제4도에 도시한 바와 같이 하부를 가진 용기 D를 사용하여 실시하였다. 용기 D의 평하부에 수조를 형성시켰다. 용기 D중에 형성된 수조의 깊이 t를 변화시켜서 0.3mm, 및 0.5mm, 3mm 및 5mm로 하였다. 융해염의 양은 각각 1g, 3g, 5g, 20g 및 30으로 하여 용기 D중의 수조에 주가 또는 적가하였다. 상이한 수 깊이 t, 염의 상이한 중량 W의 각 조합에 대하여 유사한 시험을 5회 실시하였다. 이들 결과는 표 3과 같다.

[표 1]

[표 2]

[표 3]

표 1, 2 및 3에서, “폭발정도”항의 “약”이란 표기는 연약한 폭발음을 발하는 정도의 폭발을 나타낸다. “최소” 폭발은 감지될 수 있는 균열음을 발하는 정도의 폭발이다. “강” 폭발은 비교적 고음을 발하는 폭발이고, 한편 “격렬” 폭발은 격렬한 폭풍을 발하는 정도의 폭발이다. “안정도”항의 “있음”은 폭발이 발생되지 않는 경우와 “약” 및 “최소” 폭발에 대하여 주어진 것이고, “없음”은 “강” 및 “격렬” 폭발에 대하여 주어진 것이다.

물에 낙하되는 염괴체의 중량이 약 3g 내외로서 경량인 경우, 평판 A의 경사각 θ와 그 평판상의 수류의 깊이 t에 관계없이 폭발이 일어나지 않는다는 사실은 각 시험 결과로부터 알게 되었다. 5g 이상의 염괴체를 사용하면, 폭발의 정도가 염괴체의 증가량에 따라 증대된다는 경향이 있음을 알게 된다. 그러나, 5g의 이상의 염괴체의 경우, 폭발 발생은 수류상에 낙하하는 염의 양에 결코 좌우되지 않는다. 경사각 θ가 5° 내지 60°이면, 용융염-수폭발은 수류 깊이가 5mm이더라도 발생하지 않는다(폭발이 일어나면, 그 폭발은 극히 약한 것이 되며 하등의 위험이 없다. 경사각 θ가 증가하면 경사진 평판 A상의 염괴체의 냉각 성형이 감소되는 결과가 된다.

그러나, 수류 깊이가 증가되면 경사진 평판 A상에서의 폭발 발생의 가능성은 증대되지 않는다. 또한, 경사진 평판은 종방향으로 신장되어 있어서 경사각 θ의 값이 비교적 증대된다고 할지라도 그 상부에서 염괴체는 적절히 냉각될 수 있다.

그러나, 본 장치의 크기 면에서 볼 때, 평판 A의 경사각 θ의 크기는 5° 내지 60°의 범위가 바람직하다.

더욱 상세히는 통상 사용되는 소각로는 축방향으로 신장되는데, 다시 말하자면 직경 약 2.5m 내지 약 3m이고, 축방향 길이 또는 높이는 약 8m 내지 약 10m이다. 이러한 축방향으로 신장된 소각로에 연결되는 기액 분리기의 높이는 전체 장치의 적절한 기계적 강도를 유지하기 위하여 약 1.5m 내지 2m로 제한된다. 배플 부재의 정부면의 경사각이 증가하면, 거액 분리기의 높이가 따라서 증가하게 되는데, 이때 기액 분리기의 설비면에서의 곤란성이 증대되는 불리한 결과가 발생하게 된다. 그러나, 경사각이 5° 내지 60°이면, 기액 분리기의 높이는 증가하지 않을 수 없고 따라서 비교적 용이하게 설비될 수 있다.

제1도에 도시한 예의 기액 분리기는 경사각이 극히 작을 경우에도 배플 부재에 적용할 수 있을 뿐만 아니라 또한 가스 출구로부터 배기될 가스 혼합물로부터 먼지 제거 효율이 증대되기 때문에 특히 바람직하다. 만족스러운 결과는 원주형 기액 분리기의 축방향 길이다 4 내지 5m일 경우에 얻어진다. 이러한 크기와 모양의 용기는 기타 형상 및 높이가 높은 용기에 비하여 대단히 유리하다.

제4도는 제1 내지 제3시험 결과를 나타낸 도표이다. 이 도표의 빗금 그은 부분내에서, 융해염은 물에 의해 파괴적인 폭발이 없이 냉각될 수 있다.

이들 시험 결과들은 전술한 평판 A의 경사각 θ의 바람직한 범위와 그 평판상의 수류의 깊이의 바람직한 범위 내에서는, 제1도에 도시한 장치를 사용하여 융해염을 처리하면, 폭발이 일어나지 않는다는 것을 예증하는 것이다. 즉, 본 장치(10)의 배플 부재(56)은 이 배플 부재(56)의 정부면의 경사각 θ가 전술한 경사각 β의 바람직한 범위에 있도록 배치시킬 수 있다. 또한, 도관(37) 및 (37)을 통한 본 장치에의 수공급은 배플 부재(56)의 경사면 상의 수류 깊이가 전술한 수류 깊이 t의 바람직한 범위내에 있도록 조정할 수 있다. 또한, 이들 시험 결과로부터 도관(37)과 노즐(32)를 통한 융해염에의 냉각수 공급은 물에 의한 용해염의 필요한 냉각을 위해서는 필수적인 것이 아니라는 것을 알 수 있다. 제1 내지 제3회 시험에 있어서 일정 중량의 융해염을 수류에 직접 적가하였다는 사실이 상기될 것이다. 따라서 소각로(12)와 기액 분리기(40) 사이에 배치된 환상벽을 통과하는 융해염에 도관(37)과 노즐(32)를 통하여 물이 공급되지 않는 경우에는, 환상벽(30)은 본 장치로부터 생략될 수 없으며, 그 대신, 소각로(12)의 저부 개구는 기액 분리기(40)의 용기(42)에 형성된 입구(42')에 직접 연결될 수 있다.

제6도는 10a로 표시한 본 장치의 제2실시 상태도이다. 유사한 부분은 유사한 기호로 표시하였다. 다만, 차이점은 이하에 기재하겠다. 본 예 10a에 있어서, 냉각수는 환상벽(30)에 마련된 공급수 노즐(32)를 통해서만 공급된다.

배플 부재(56a)는 환상벽(30)의 저단부 하방에 기액 분리기(40)내에 배치되고 그 내부에 천공 또는 통공부(56a')가 형성된다. 통공(56a')의 크기는 약 3g 이상의 염괴체가 이 통공을 통하여 용기(40)의 저면상에까지 통과하지 않는 크기로 한다. 통공의 크기는 또한 수평면에 대한 배플 부재(56a)의 경사각에 좌우되는데, 1mm 내지 30mm의 범위가 좋다. 배플 부재(56a)에 있는 통공(56a')의 수효는 배플 부재(56a)상의 냉각수의 공급량에 따라 결정하여야 한다. 배플 부재(56)에 있어서의 통공(56a')의 밀도는 그의 하단부에 있어서 보다도 상단부에 있어서가 더 높으므로 배플 부재(56a)에 있어서의 수류의 깊이가 실질적으로 균일하게 되는 것이다. 배플 부재(56a)의 전체 표면적에 대한 통공(56a')의 개구 면적의 전체 비율은 20% 내지 50%의 범위가 바람직하다.

제7도는 10b로 나타낸 본 발명의 제3의 실시 상태도이다. 10b는 그 구조가 제6도에 도시한 10a와 유사하다. 다른 점은 10b는 격막(58)이 없는 대신에, 실질적으로 평편한 배플 부재(56b)가 기액 분리기(40)의 내부 전체를 실질적으로 횡단하여 신장하고 있어서 가스와 액체 각각을 위한 상부 단면(62)와 하부 단면(64)를 형성하고 있다. 배플 부재(56b)는 수평면에 대하여 일정 각도로 경사져 있고, 환상벽(30)의 저단부 하방에 위치하여 신장하는 상부 단면(56b-₁)과 이 상부단면(56b-₁)과 일체로 연속되고, 일련의 살수 노즐(70)의 하방에 위치하여 신장하는 하부단면(56b-₂)으로 구성되어 있다. 달리 말하자면, 10b의 배플 부재(56b)는 제6도에 도시한 10a의 배플 부재(56a)와 격막(58)의 작용을 하는 것이다. 제7도에 도시한 10b에 있어서, 배플 부재(56b)에는 그의 전면에 걸쳐 통공(56b')가 천설되어 있다. 통공(56b')의 크기와 밀도는 상하 위치에 따라 가변시킬 수 있다.

Claims (1)

1. 용융염-수폭발 특성이 있는 염을 함유한 폐기물 수용액을 저부 개구를 가진 소각로에 살포시키며, 그 살포액의 온도를 그 살포액 중에 포함된 수분이 증발되고 또 그 살포액 중에 포함된 염이 용융되는 온도까지 가열시키기 위하여 연료를 연소시키며 최소한 일부의 융해염이 상기 소각로의 내면상에 층을 형성하게 하며 이 층내에서 융해염이 상기 소각로의 저부 개구를 통하여 중력에 의해 하향 유동되게 하며, 융해염을 폭발이 일어나지 않는 온도까지 냉각시켜 용융염-수폭발 특성이 있는 염을 함유한 폐기물 수용액의 처리방법에 있어서, 상기 소각로의 저부 개구의 수직축과 교차하며 냉각수의 경사류의 경사각을 그 수평면에 대하여 5° 내지 60°로 되게 상기 저부 개구의 하방에 냉각수의 경사류를 형성시켜 융해염이 상기 경사류 상에 낙하되도록 하고 상기 경사류의 수위는 이 경사류 상에 낙하되는 융해염의 일부만이 침지될 수 있는 깊이로 되게 함을 특징으로 하는 용융염-수폭발 특성이 있는 염을 함유한 폐기를 수용액의 처리방법.

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