KR910003578B1 - Filter of radio-active waste matter - Google Patents

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한국에너지연구소
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Abstract

The apparatus having a centrifugal dust-collector and a ceramic filter, performs secondary combustion of unburnt inflammable elements in hot exhaust gas which is generated from incineration of nuclear solid wastes, and trapping of the particulate. The apparatus comprises the process piping being coated with fire-proof cement (1) for passing hot exhaust gas (2); burner (3) for reburning; centrifugal dust collector (4) with lower rotary valve (5) and ash tray (6); porous ceramic filter (7) including filter body (8) penetrated with the compressed-air inlet pipe.

Description

방사성 폐기물 소각공정용 후연소 겸용 고온여과장치Combined post-combustion high temperature filter for radioactive waste incineration process

제 1 도는 본 발명의 후연소 겸용 고온 여과장치의 단면 구조도.1 is a cross-sectional structure diagram of a post-combustion high temperature filtration apparatus of the present invention.

본 발명은 방사성 고체 폐기물 소각시 발생되는 고온배기가스중의 미연소된 가연성 성분의 2차 연소 및 고형물질을 포집하기 위한 고온 가스용 원심 집진형 세라믹 여과기에 관한 것이다.The present invention relates to a centrifugal dust type ceramic filter for hot gas for trapping the secondary combustion of unburned combustible components and solids in the hot exhaust gas generated during incineration of radioactive solid waste.

방사능, 미생물 또는 유해 화학물질로 오염된 폐기물 소각시에 발생되는 고온배기가스내에는 대기로 방출되어서는 안되는 부유 고형 입자가 포함되어 있고, 고형물에 의해 배기가스 처리장치가 오염되거나 막히는 현상을 막기 위해 소각로에서 배출되는 즉시 배기가스를 처리하여야 한다.The hot exhaust gases generated during incineration of waste contaminated with radioactivity, microorganisms or hazardous chemicals contain suspended solid particles which should not be released into the atmosphere, and in order to prevent the exhaust gas treatment equipment from being contaminated or blocked by solids. Exhaust gases should be treated immediately after discharge from the incinerator.

그런데 소각로에서 배출되는 가스가 갖는 약 700-1000℃의 온도하에서 높은 제진효율, 장시간 운전성 및 쉽게 재생할 수 있는 여과장치를 착안하기에 난이하며, 고온 배기 가스를 열교환 또는 공기희석방식으로 냉각시켜서 처리할 경우에는 장치가 복잡해지고 배기가스 처리계통에 과다한 부하가 걸리는 문제점이 있다.However, it is difficult to come up with high dust removal efficiency, long time operation and easy regeneration filtration device under the temperature of about 700-1000 ℃ of gas discharged from the incinerator, and treatment by cooling the hot exhaust gas by heat exchange or air dilution method In this case, there is a problem that the apparatus becomes complicated and excessive load is applied to the exhaust gas treatment system.

또한 폐기물 소각시 불완전 연소로 인하여 미연소된 가연성분이 배기가스내에 다량 포함되는 경우가 많아 미연분을 완전연소시키기 위해 2차 연소실이 필요하다.In addition, a large amount of unburned combustible components in the exhaust gas due to incomplete combustion during waste incineration requires a secondary combustion chamber in order to completely burn unburned dust.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 방사성 폐기물 소각시 발생되는 고온 배기가스중의 미연분을 완전 연소시키는 동시에 고온 상태에서 고형물질을 여과 제거시키는 장치로서 소각로에서 배출되는 고온배기가스를 배관내에서 재점화시켜서 미연분을 2차 연소시켜 완전 연소율을 높혀 미연분에 의한 배기가스처리 계통의 화재 위험성을 없애고 원심집진기와 세라믹여과기를 바로 연결시켜 제진효율을 높이고 공정 내부에 내화물을 시공하고 고온에서 사용 가능한 세라믹 여과기를 사용함으로 장시간 운전 가능하고 또한 자동식 역세정 장치를 부착함으로써 운전자의 방사능 피복 위험을 배제하면서 쉽게 재생 가능케한 것이다.In order to solve such a problem, the present invention is a device for completely burning the unburnt in the high-temperature exhaust gas generated during incineration of radioactive waste and at the same time as a device for filtering and removing solid matter at high temperature in the pipeline. Secondary combustion of unburned fine powder by re-ignition increases the complete combustion rate, eliminating the risk of fire in the exhaust gas treatment system by unburned powder, and directly connects centrifugal dust collector and ceramic filter to increase dust removal efficiency, install refractory inside the process, and use it at high temperature The use of a ceramic filter makes it possible to operate for a long time and to be easily regenerated without the risk of radioactive cover of the driver by attaching an automatic backwash device.

또한 원심집진기 및 세라믹 여과기를 고온 배기가스의 완전연소를 위한 후연소실로 사용하여 열손실이 줄어들고 배기가스 처리장치가 간단해졌으며 장치의 부하량이 경감되는 효과가 있는 것이다.In addition, by using a centrifugal dust collector and a ceramic filter as a post-combustion chamber for the complete combustion of high-temperature exhaust gas, heat loss is reduced, the exhaust gas treating device is simplified, and the load of the apparatus is reduced.

이하 발명의 요지를 소각공정 실시와 구조 도면을 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the gist of the present invention will be described in detail with reference to the incineration process implementation and structural drawings.

본 장치는 크게 미연분의 2차 연소와 제진기능을 갖는 원심집진기 및 고온에서 사용 가능한 다공성 세라믹 여과기로 구성되어 있으며 각 단위 장치의 내부에는 내화벽돌 또는 내화 시멘트(1)로 시공하여 고온에 의한 금속재질의 팽창 또는 수축등과 같은 열적충격에 의한 재질의 손상 방지를 기하였으며 소각로에서 발생된 고온배기가스(2)는 소각공정 최후단부에 설치된 배기팬에 의해 후연소겸 고온여과장치쪽으로 흐르면서 공정배관내에 설치된 버너(3)에 의해 점화되어 2차 연소되면서 원심집진기(4)로 유입된다.This device is composed of centrifugal dust collector with unburned secondary combustion and vibration damping function and porous ceramic filter which can be used at high temperature, and it is constructed of refractory brick or refractory cement (1) inside each unit, To prevent damage to the material due to thermal shocks such as expansion or contraction of the material, and the hot exhaust gas (2) generated in the incinerator flows to the post-combustion and high temperature filter by the exhaust fan installed at the end of the incineration process. It is ignited by the burner 3 installed in the inside and flows into the centrifugal dust collector 4 while secondary combustion.

원심집진기(4)의 접선 방향으로 유입된 고온배기가스(2)는 접선방향 및 반경 방향의 흐름에 의해 원심집진기(4) 하부로 떨구어 최종적으로 원심집진기(4)하부에 부착된 기밀성 회전밸브(5)를 통해 재수집함(6)으로 제거되고 원심집진기(4)에서 1차 정화된 고온배기가스(2)는 원심집진기(4)상부에 설치된 다공성 세라믹여과기(7)로 유입된다.The hot exhaust gas 2 introduced in the tangential direction of the centrifugal dust collector 4 is dropped below the centrifugal dust collector 4 by tangential and radial flows, and finally, the airtight rotary valve attached to the bottom of the centrifugal dust collector 4 ( 5) The hot exhaust gas 2, which is removed by the recollection box 6 and first purified by the centrifugal dust collector 4, is introduced into the porous ceramic filter 7 installed on the centrifugal dust collector 4.

세라믹 여과기 소재(8)는 고온에서의 사용 및 재생이 가능한 긴 실린더형으로 고온배기가스(2)는 세라믹여과기소재(8)의 원통 바깥쪽에서 안쪽으로 빠져나가면서 세라믹여과기소재(8)와의 충돌, 차단 및 확산에 의해 고형물질이 제거된다.The ceramic filter material 8 is a long cylinder type that can be used and regenerated at a high temperature. The hot exhaust gas 2 escapes from the outside of the cylinder to the inside of the ceramic filter material 8 and collides with the ceramic filter material 8, Blocking and diffusion remove solids.

세라믹 여과기(7)를 통과한 고온배기가스(2)는 2차로 설치한 집진장치에서 처리되거나 또는 연돌을 통해 대기로 방출되며 세라믹여과기(7)의 상부와 하부 흐름쪽에는 차압계를 설치하여 세라믹여과기소재(8)를 통한 압력손실이 규정치 이상일 경우에는 세라믹여과기(7)의 상부에 부착된 역방향 압축공기주입구(9)를 통해 수기압의 압충공기를 맥동적으로 공급함으로써 세라믹 여과기소재(8)의 외벽에 부착된 고형물을 제거하여 세라믹 여과기소재(8)를 재생시킨다.The hot exhaust gas (2) passing through the ceramic filter (7) is processed in a secondary dust collector or discharged to the atmosphere through a stack, and a differential pressure gauge is installed on the upper and lower flow sides of the ceramic filter (7). When the pressure loss through the material 8 is greater than or equal to the prescribed value, the pressure of the ceramic filter material 8 is pulsated by supplying the compressed air of water pressure through the reverse compressed air inlet 9 attached to the upper portion of the ceramic filter 7. The ceramic filter material 8 is regenerated by removing the solids attached to the outer wall.

세라믹여과기소재(8)의 상부는 플랜지형으로 되어 있는데 소재의 주성분이 산화규소로서 진동에 의해 부서지기 쉬우므로 여과기에 장착시킬 경우에는 고온에서 사용 가능한 가스켓을 부착하여 금속재질로 제작한 여과기 본체와의 접촉에 의한 손상을 방지하고 기밀성을 유지시킨다.The upper part of the ceramic filter material (8) has a flange type, and the main component of the material is silicon oxide, which is easily broken by vibration. Prevents damage due to contact and maintains airtightness.

세라믹여과기 상부는 쉽게 해체 조립이 가능한 형태로 제작하여 여과기 소재의 사용 수명이 다 되었거나 소재의 파손시 여과기 소재를 쉽게 교체할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.The upper part of the ceramic filter is preferably manufactured to be easily disassembled and assembled so that the filter material can be easily replaced when the filter material reaches the end of its useful life or the material is damaged.

배기가스의 유량이 세라믹여과기 소재 하나가 갖는 통기량보다 클경우에는 원심집진기 유출구 관경 크기내에 여러개의 세라믹 여과기소재를 장착시킬 수 없으므로 원심집진기 유출관 조금위에서 상부로 경사를 주어서 세라믹 여과기 소재로의 유입구관경을 넓힌 다음에 원하는 통기량에 해당하는 갯수만큼의 다공성 세라믹 여과기 소재를 장착시켜 실시한다.If the flow rate of the exhaust gas is greater than that of one ceramic filter material, it is impossible to install multiple ceramic filter materials within the diameter of the centrifugal dust collector outlet. Therefore, the inlet to the ceramic filter material is inclined upward from the centrifugal dust collector outlet pipe. After widening the diameter, it is carried out by attaching as many porous ceramic filter materials as the desired aeration amount.

이와같이된 본 발명은 각 단위장치의 내부는 고온에 의한 금속재질의 팽창 또는 수축 등과 같은 열적 충격에 의한 재질의 손상방지를 기하였으며 동시에 방사선에 의한 작업자의 피복방지효과를 기대할 수 있는 차폐 기능을 가지며 부유고형 입자를 제거해주는 후연소와 여과기로서의 2중 효과가 있는 것이다.The present invention as described above has a shielding function to prevent the damage of the material due to thermal shock, such as expansion or contraction of the metal material due to the high temperature and at the same time can expect the effect of preventing the worker's coating by radiation. There is a double effect as a post-combustion and filter to remove suspended solid particles.

Claims (3)

방사성고체 폐기물 소각시 발생되는 고온배기가스(2)를 별도의 후연소실 대신 내화시멘트(1)로 응축되고 버너(3)가 설치된 공정배관내에 연결시키고 이는 원심집진기(4)에 연결, 그 하단에 회전 밸브(5) 및 재수집함(6)을 설치하며 상단은 다공질 세라믹여과기(7)를 형성하여 그 내부에 압축공기 주입구(9)가 원통상으로 관통된 세라믹여과기소재(8)를 설치하고 그 출구를 연돌로 연통시킨 방사성 폐기물소각공정용 후연소 겸용 고온 여과장치.The high-temperature exhaust gas (2) generated during incineration of radioactive solid waste is condensed into a refractory cement (1) instead of a separate post-combustion chamber and connected in a process pipe equipped with a burner (3), which is connected to a centrifugal dust collector (4), Install the rotary valve (5) and the recollecting box (6) and the upper end forms a porous ceramic filter (7) and the ceramic filter material (8) through which the compressed air inlet (9) is cylindrically penetrated. A post-combustion high temperature filtration device for the radioactive waste incineration process, the outlet of which is connected with a stack. 제 1 항에 있어서, 원심집진기(4)와 다공성 세라믹여과기(7)를 독립적으로 설치하지 아니하고 원심집진기(4) 유출구를 바로 다공성 세라믹여과기(7)의 유입구로 사용하는 방사성 폐기물 소각공정용 후연소 겸 고온여과장치.2. The post-combustion for radioactive waste incineration process according to claim 1, wherein the centrifugal dust collector (4) and the outlet of the centrifugal dust collector (4) are directly used as the inlets of the porous ceramic filter (7) without separately installing the centrifugal dust collector (4) and the porous ceramic filter (7). And high temperature filtration equipment. 제 1,2 항에 있어서, 하나 이상의 세라믹 여과기소재(8) 사용시 원심집진기(4) 유출구의 관경을 유출구 부분에서 바로 확장시켜서 세라믹 여과기(7)로의 배기가스 유입구로 사용하는 방사성 폐기물 소각공정용 후연소 겸 고온여과장치.The radioactive waste incineration process according to claim 1 or 2, wherein when using at least one ceramic filter material (8), the diameter of the outlet of the centrifugal dust collector (4) is expanded immediately at the outlet and used as an exhaust gas inlet to the ceramic filter (7). Combustion and high temperature filter.
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