KR910003290B1 - 폐기물의 연속 용융장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

폐기물의 연속 용융장치

제1도는 본 발명의 폐기물의 연속 용융장치의 1실시예를 나타낸 단면도.

제2도는 본 발명의 폐기물의 연속 용융장치의 일부의 변형예를 나타낸 요부 단면도.

제3도는 본 발명의 연속 용융장치의 다른 실시예를 나타낸 다면도.

제4 및 5도는 제 3도에 나타낸 연속 용융장치의 일부의 변형예를 나타낸 요부 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 지지프레임 1a : 저판

2 : 노 본체 4 : 윗뚜껑

5 : 지대 6 : 유도가열 코일

8 : 폐기물 공급구 11 : 유도가열 코일

12 : 폐기물 용융조 13 : 용융물 배출관

15 : 배기가스구 21 : 내부 가열체

22 : 에어노즐 23 : 차폐체

본 발명은 폐기물의 연속 용융장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 1300∼1600℃의 고온도에서 폐기물을 연속적으로 용융하는 장치에 관한 것인다.

종래 원자력 발전소 등의 방사성 물질 취급 시설로부터 발생하는 방사능에 의해 오염된 폐기물중 가연성의 것은 일반적으로는 소각처리되며, 그 소각재는 드럼 등에 충전되어 시설내의 적당한 장소에 저장되는 것이 보통이다. 그러나 이 소각재는 분립상이므로 소각재를 충전한 드럼을 수송 또는 저장하는 데는 소각재의 안정화와 함께 작용처리를 행하는 것이 바람직해서 그 처리법이 여러가지 연구되고 있다.

최근 제안되고 있는 이들 방사성 폐기물의 처리법으로서는 방사성 폐기물 또는 소각재를 시멘트로 고화하는 제1방법 또는 방사성 폐기물 또는 소각재에 아스팔트, 플라스틱 등을 혼합하여 고화하는 제2방법이 잘 알려져 있다. 또한 최근에 방사상 폐기물 또는 소각재를 배치처리에 의해 고온도로 가열 용융 고화하는 제3방법이 제안되고 있다.

그러나, 제1방법인 시멘트 고화법에서는 폐기물 또는 소각재와 시멘트를 혼합하여 안정된 밀도, 강도 등을 갖는 고화체를 얻는데는 재등과 시멘트의 중량비를 재등 1에 대하여 시멘트 4 이상으로 할 필요가 있으므로 고화체 용적이 재 등의 용적보다도 중대하여 용적이 커지는 결점이 있었다.

또, 제2방법인 아스팔트 및 플라스틱 고화법에서는 폐기물 또는 소각재 중의 금속편의 제거, 분체화 등의 전처리가 필요하고, 설비가 복잡, 대형화하는 결점이 있었다.

또, 제3방법인 가열 용융 고화법에서는 상술한 제1 및 제2방법에서 생긴 결점을 유효하게 제거할 수 있지만 폐기물 또는 소각재를 고온도에서 용융하므조 전자유도에 의해 금속용기를 가열하여 고온도를 달성하여 1000∼1200℃의 온도에서의 사용이 한계이고 그 이상이 온도에서 용융하는 폐기물 등의 용융처리가 불가능함과 동시에 배취식 처리때문에 용융이 대단히 힘들고 1회의 처리량이 적은 결점이 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 결점들을 해소하여, 1300-1600℃의 고온도에서도 폐기물 또는 소각재를 용융할 수 있어 수송, 저장에 적합한 안정되고 용적이 감소된 고화체로 전환할 수 있는 적은 열적손실과 빠른 용융 속도로 연속적으로 용융처리할 수 있는 용융고화 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 폐기물의 연속 용융장치는 측벽의 상부를 폐기물 공급구 및 가스 배출구를 갖는 윗뚜껑으로 막음과 동시에, 하부를 중앙부에 관통구멍을 갖는 지대로 막은 노 본체와, 상기 노 본체의 측벽의 외주부에 설치된 전자 유도 가열 코일과, 상기 노 본체내의 지대상에 얹어 놓여진 상기 관통구멍에 끼워지는 용융물 배출관을 저부에 갖는 세라믹 발열체로 구성되는 폐기물 용융조를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에서는 폐기물 용유조를 C-SiC계, C-A1₂O₃계 등의 세라믹 발열체로 만들어 폐기물 용융조를 직접 유도가열하고, 그 열로서 폐기물 투입구로부터 용융조중에 투입된 폐기물을 용융함과 동시에 1300-1600℃의 고온도 영역에서도 사용할 수 있게 구성하고 있다.

이때, 용융에 의해 발생한 배기가스는 윗뚜껑의 가스 배출구에 의해 배출되며, 용융물은 용융조의 하단의 용융을 배출관에 의해 하방으로 배출된다. 이때 용융물 배출관에 용융물을 배출 또는 고화하는 조절장치를 설치함으로써 용융물을 간헐적으로 배출하게 제어할 수도 있다.

이하 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 폐기물의 연속 용융장치의 제1실시예를 나타낸 부분 단면도이다. 기초에 세워 설치한 지지프레임(1)에 의해 지지된 밀폐 용기상의 노 본체(2)는 비금속재료, 예를 들어 석영질제의 원통상의 측벽 (3)과 이에 입혀 붙여진, 예를 들어 금속제의 윗뚜껑 (4)과, 중앙부에 관통구멍을 갖는 지대(5)로 구성 된다. 측벽 (3)의 외주부에는 주가열용의 전자 유도가열 코일(6)이 떼고 붙임이 가능하게 붙여져 있다.

이 유도 가열코일(7)은 커버 (6)내에 수납되어 공냉 또는 수냉 등의 공지의 냉각법에 의해 냉각된다. 측벽(3)의 내부에는 폐기물 용융조(12)를 얹어놓기 위한 중앙부에 관통구멍을 갖는 지대(5)가 저판(1a)상에 지지되어 떼고 붙임이 가능하게 붙여지게 된다.이 지대(5) 및 그 단열벽(5a)은 단열재로 되고, 관통구멍에는 폐기물 용융조(12)의 저부에 용융물 배출관(13)이 끼워진다. 또 단열벽 (5a)의 상단에는 노 내의 폐기가스를 배출하는 구멍(14)과, 폐기물 공급구(8)용의 관통구멍과 산소 공급관(10)용의 관통구멍을 갖는 단열뚜껑(9)이 설치 된다.

폐기물 용융조(12)는 바람직하기는 C-SiC계, C-Al₂O₃계의 세라믹 발열체에 의해 구성된다. 또, 노 본체(2)의 윗뚜껑(4)에는 폐기물 용융조(12) 내로 방사성 폐기물 등을 공급하는 폐기물 공급구(8)와, 동일하게 용융조(12) 내의 폐기물 중의 미연분을 연소시키는 데 필요한 연소용 공기 등을 공급하는 산소공급관(10)이 각각 윗뚜껑(4)을 관통하여 착탈가능하게 붙여진다. 또, 노 본체(2)의 윗뚜껑(4)상부에는 배기가스구(15)를 설치하여 용융조(12) 내의 배기가스를 이 용융조(12)를 둘러싼 단열벽 (5a)의 상단의 단열뚜껑(9)에서 구멍(14)을 통해 장치의 외부로 배출하는 구성을 하고있다.

본 실시예에서는 지대(5)의 저부 측벽내의 용융물 배출관(13)에 대응하는 위치에 배출관(13) 내의 용융물의 배출을 조절하기 위한 유도 가열 코일(11)을 설치함으로써 후리즈드 밸브를 구성한다. 또 배출관(13)의 하부에는 배출된 용융물을 받기 위한 용기(16)를 설치한다.

상술한 구성을 갖는 폐기물의 연속 용융장치(20)에서는 전자유도 가열코일(6)에 전기가 통하여 폐기물 용융조(12)를 유도 가열하면 용융조(12) 자체가 자기발열하여 고온이 되어 폐기물을 효율좋게 연속하여 용융 할 수 있다. 또 상술한 후리즈드 밸브 방'식에 의해 용융물 배출시에만 배출관(13)을 배출의 조절장치인 다른 유도코일(11)에 의해 유도 가열하여 용융물의 배출을 행함과 동시에 용융물의 정지시에는 유도가열을 멈 추어 배출관(13)을 공냉하고, 배출관(13)중에서 용융물을 냉각 고화할 수 있다.

제2도는 상술한 제1도에 나타낸 연속 용융장치의 다른 실시예를 나타낸 요부 단면도로서, 제1도에 나타낸 실시예와 동일한 부분에는 동일부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다. 본 실시예에서는 폐기물 용융조(12)에서 유도가열의 효율을 더 양호하게 하기 위해 폐기물 용융조(12)중에 막대형의 세라믹 발열체에 의해 내부 가열체(21)를 삽입할 수 있게 2개의 내부 가열체(21)를 단열 뚜껑(9)에 설치한다. 또 본 실시예에서는 용융물 배출의 조절장치로서 압축공기의 분출 노즐(22)을 설치하고 있다. 상기 구조에 의하면, 유도 가열시의 전자파가 내부 가열체 (21)에도 작용하여 보다 단시간으로 1300-1600℃의 온도를 달성할 수 있음과 동시에 분출 노즐(22)로부터의 공기에 의해 웅융물의 용출을 조절할 수 있다.

제3도는 본 발명의 연속 용융장치의 다른 실시예를 나타내며, 제1도에 보인 실시예와 동일한 부분에는 동일부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 제3도의 실시예에서는 폐기물 용융조(12)의 측벽과의 사이에 소정간격을 두고 용융조(12)중에 차폐체(23)를 설치하고, 이 차폐체(23)와 폐기물 용융조(12)의 측벽과의 사이에 적어도 2개의 폐기물 공급구(8)를 단열뚜껑(9)의 관통구멍을 경유하여 연장하여 위치시키고 차폐체(23)는 내화제의 세라믹 또는 내열금속에 의해 구성된다. 차폐체 (23)는 통상 형태로 구성되는 단열뚜껑(9)과 일체로 성형됨과 동시에 배기가스구(15)와도 서로 연이어 통한다. 이 때문에 용융조(12)내의 배기가스는 차폐체 (23)의 상부에 설치한 배기가스 유통구멍(14)과 배기가스구(15)를 통하여 장치 외부로 배출된다.

또 용융조(12)의 저부와 차폐체(23)의 하단과의 사이에는 용융물이 유동하는 정도의 간격을 두고, 용융조(12) 내의 용융물은 용융물 배출관(13)을 통해 용기(16)내에 수용된다.

제4 및 5도는 본 발명의 연속 용융장치의 다른 실시예를 나타낸 요부 단면도로서 제1도에 보인 실시예와 동일 부분에는 동일 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.

제4도의 실시예에서는 폐기물 용융조(12)에도 유도가열의 효율을 더 양호하게 하기위해 세라믹 발열체로 된 2개의 막대형의 내부 가열체(21)를 단열뚜껑(9)에 설치하여 폐기물 용융조(12)의 측벽과 차폐체(23)의 사이에 위치시키고 또 용융물 배출관(13)내의 용융물의 배출 또는 고화를 조절하는 응출 조절장치를 설치한다. 이 용출 조절장치는 용융물 배출관(13)의 배출구만을 에어노즐(22)의 압축공기로 강제 공냉하고 용융물 을 배출구에서 냉각 고화하는 것이다.

제5도의 실시예에서는 제4도에 보인 실시예와 마찬가지로 2개의 세라믹 발열체로 구성된 막대형의 내부 가열체(21)를 단열뚜껑(9)에 설치함과 동시에, 지대(5)의 저부 측벽내의 용융 배출관(13)에 대응하는 위치에 유도가열 코일(11)을 설치함으로써 후리즈드 밸브방식의 용출 조절장치를 구성하고 있다.

본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니고 많은 변형, 변경이 가능하다. 예를 들면 상술한 실시예에서는 지대(5)를 노 본체(2)와 별개로 설치했지만 노 본체 측벽과 일체라도 좋다. 또 노 본체(2)가 단열성이 충분한 경우는 단열벽(5a) 및 단열뚜껑(9)을 생략하여도 좋다.

또 차폐체(23)를 단열뚜껑(9)과 별개로 설치할 수도 있다.

상기한 바와 같이 본 발명의 폐기물의 연속 용융장치에 의하면, 폐기물 용융조를 세라믹 발열체로 구성하므로 1300∼1600℃의 고온에서도 안심하고 사용할 수 있고, 종래 1300℃의 고온에서 용융처리할 수 없었던 방사성 폐기물을 연속하여 용융 처리할 수 있다. 또, 용융물 배출관에 용융물을 배출 또는 고화하는 조절장치를 설치함으로써 용융물을 간헐적으로 용출할 수 있게 제어할 수도 있다.

또 용융조내에 차폐체를 설치함으로써 피용융물과 발열체와의 접촉효율이 좋게되어 열적 손실을 적게하고, 용융속도를 빠르게 할 수 있다.

Claims (11)

1. 비금속재료제의 측벽을 가지며, 이 측벽의 상부를 폐기물 공급구 및 가스 배출부를 갖는 윗뚜껑으로 막음과 동시에 하부를 중앙부에 관통구멍을 갖는 저판으로 막은 노 본체와, 상기 노본체의 측벽의 외주부에 설치한 전자유도가 열 코일과, 저판상에 설치되고 중앙부에 관통구멍을 갖는 지대와, 이 지대상에 얹어져 상기 지대의 관통구멍에 끼워지는 용융물 배출관을 저부에 갖는 세라믹 발열체로 구성되는 폐기물 용융조를 구비하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 연속 용융장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 세라믹 발열체로 된 폐기물 용융조내에 막대형의 세라믹 발열체로 된 내부 가열체를 삽입 설치한 것을 특징으로 하는 폐기물의 연속 용융장치.
3. 제1 또는 2항에 있어서, 상기 세라믹 발열체가 C-SiC계 또는 C-Al₂O₃계 세라믹으로 된 것을 특징으로 하는 폐기물의 연속 용융장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 노 본체의 윗뚜껑을 관통하여 용융조중에 산소함유 가스를 공급하는 산소 공급관을 설치한 것을 특징으로 하는 폐기물의 연속 용융장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 용융물 배출관으로부터의 용융물을 배출 또는 고화하는 조절장치를 구비한 것을 특징으로 하는 폐기물의 연속 용융장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 조절장치가 전자유도가열 코일을 갖는 후리즈드 밸브로 된 것을 특징으로 하는 폐기물의 연속 용융장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 조절장치가 압축공기의 분출 노즐에 의해 배출관을 강제 공냉하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 연속 용융장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 폐기물 용융조의 측벽과의 사이에 소정간격을 설치하져 용융조중에 상방으로부터 매달려진 차폐체를 구비한 것을 특징으로 하는 폐기물의 연속 용융장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 차폐체가 통상체로 됨과 동시에, 상기 윗뚜껑에 고정됨을 특징으로 하는 폐기물의 연속 용융장치.
10. 제8 또는 9항에 있어서, 상기 차폐체가 상기 폐기물 용융조의 측벽과의 사이에 환상의 용융실이 형성됨을 특징으로 하는 폐기물의 연속 용융장치.
11. 제8 또는 9항에 있어서, 상기 폐기물 용융조중의 차폐체의 상부에 배기가스 유통구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물의 연속 용융장치.

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