KR910009126B1 - 시뇨의 열처리 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

시뇨의 열처리 방법 및 그 장치

제1도는 본 발명의 시뇨 열처리 장치를 도시하는 개략 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 외통 2 : 경판

3 : 입열구 5 : 배출구

6 : 버너 7 : 내통

8 : 간막이벽 9 : 산화탈취실

10 : 배출 가스실 11 : 연통공

17 : 저류실 버너 18 : 플래시실

24 : 자켓

본 발명은 시뇨 열처리 방법 및 시뇨 열처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세히 말하면 차량용 화장실이나 이동 화장실등에 이용할 수 있는 소형이고 효율적인 시뇨처리방법 및 시뇨열처리 장치에 관한 것이다.

종래, 시뇨의 일반적인 처리 방법으로는, 물처리와 화력 처리가 있다. 이 화력처리는 물처리에 대하여 처리배수가 없는 소량의 회분만으로 위생적이라는 특질을 가지고 있다. 이때문에 처리장의 입지조건에 따라서는 지역 주민의 동의를 얻을 수 있다는 이유로 화력처리를 채용하는 자치체도 많이 있다.

그러나, 종래의 화력처리에 의한 시뇨처리방법에 있어서는 연료 소비량이 크므로 경제적 이유로 조업휴지한 기업도 있고, 장치의 열효율의 개선을 위한 연구가 각 분야에서 실시되고 있다. 인 열효율 저하에 대해서는 열의 방산에 의한 열손실을 충분히 활용하지 못하고 있는 구조적인 무제이기는 하나, 시뇨가 물 이외에 악취 가스의 요인까지 지니고 있으므로 화력처리 장치에서는 요중의 수분을 증발시키기 위함과 증발한 악취를 함유하는 증기를 재차 연소시켜서 탈취하기 위한 2개의 목적을 위한 열을 소비하고 있는 것이 큰 원인이 되고 있다. 이 열소비의 비율은 시험적 계산에 의하면 가입열의 약 20%를 점한다.

이하에 평균적 화력처리장치의 열소비량을 표시한다. 시뇨 1kg을 소각하기 위한 열량은 중유의 경우 : 3005Kca1을 필요로 하고, 5분간의 연소로 0.307kg을 소비한다.

전력의 경우 : 2652Kca1이 필요하고 20분간의 연소로 3.7kw가 소비된다.

그러나, 로터리킬른 방식에 의한 일반적 시뇨 열처리 방법에 있어서의 온도 분포와 열 감정에 대하여 관찰하면 500℃-800℃에 있어서의 중유 배기가스와 수증기의 혼합가스의 평균 정압 비열을 0.274, 중유 연소 배출가스량을 14Nm³/kg, 단위 중량 당의 중유의 발열량을 9800ca1, 열효율을 36.4%로 하고, 중발용 버너에 의한 입열이 3005Kca1/H₂O·kg이므로 중유의 열 가스량은

(3005÷9800)×14=4.3Nm³/H₂O·kg

이고, 로터리킬른내의 혼합가스의 온도와 열량 및 용적은 잠열을 539로 하여,

용적 : 1.244+4.3=5.54Nm³/kg

열량 : (3005×0.364) -539=555Kca1/5.6Nm³

온도 : 555÷(5.5×0.274)=368℃가 된다.

또, 탈취를 위한 승온 열량 및 가스용량은,

5.5×(800-368)×0.274=651Kca1/5.5Nm³이므로,

중유량 : 651÷9800=0.066kg

중유 가스량 : 0.066×14=0.924Nm³

가 된다.

이상으로, 열효율을 36.4%로 하여 요 1kg의 소각에는(169+651)÷0.364=3489Kca1의 열량이 필요하다.

이와 같이 직접 가열에 의하여 시뇨를 증발시킬 경우에 발생하는 가스는 연소가스에 증발가스가 첨가되어 산화 탈취하는 악취가스의 용적이 증가하므로 전체를 고온으로 하기 위하여 열소비량이 증대하여 경제적 부담이 커지는 문제점이 있었다. 이 밖에,

① 연소고온대 800℃의 형성이 곤란하고 미산화가스의 유실이 있다.

② 악취가스의 용적이 증가되므로 설비규모의 증대를 피할 수 없다.

③ 연소가스와 증발가스로 구성되는 악취가스가 대기중에 방출될때까지의 장치내에서의 가스순환용에 큰 동력이 필요하다.

④ 장치는 밀폐방식이나 내구성 또는 구조상의 점에서 회전부를 완전히 밀봉하기는 곤란하고 가스가 누설되기 쉽다.

등의 문제점도 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 고려하여 연구된 것으로, 그 목적은 방산하는 손실열량을 효과적으로 활용하여 적은 소비연료로 효과적인 탈취 소각처리를 가능하게 한 요의 열처리방법 및 열처리 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 간접 가열된 플래시실에 소량씩 시뇨를 정량 공급하고, 플래시실의 대열 용량으로 순간적으로 증발시키고, 유취가스 수증기로 하여 요잔사로 분해하는 방법, 또 유취가스 수증기로 하여 요잔사로 분해하는 처리에 이어 유취가스를 함유한 수증기를 더욱 고온도로 가열하여 산화 탈취하는 방법, 또 유취가스 수증기로 하여 요잔사로 분해하는 처리에 앞서서 상기한 요를 예열하는 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또, 입열구 및 배출구를 구비하고 소량의 시뇨가 공급되면 순식간에 가스화하여 유취가스 수증기로 변화시키는 플래시실을 구비하고, 플래시실로부터 공급되는 유취가스 수증기를 산화 탈취하고 또한 플래시실을 가열하는 버너를 구비하는 장치, 또 저류실과 플래시실로 구성되는 내통을 내포하는 외통이 플래시실을 내포하는 동시에 버너로부터의 입열구를 가지는 산화탈취실과 간막이 위치가 저류실에 걸리는 동시에 배출구를 가지는 배출 가스실로 간막이 벽에 의하여 구획되고, 간막이벽에는 산화 탈취실과 배출 가스실을 연통하는 연통공이 형성된 장치, 또 외통의 주위에 버너에의 공기를 공급하는 자켓을 형성한 장치를, 구비한 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 취한 시뇨의 열처리 방법에 의하여 액체인 소량의 시료를 고온 가열한 플래시실 내로 보내서 순시간에 고온도의 기화 가스 및 뇨잔사로 형성한다. 그리고 중유 연소 가스로 플래시실 내측의 기화 가스를 간접적으로 가열하므로, 증유 연소 가스와 기화 가스를 분리할 수 있고, 탈취의 필요가 있는 것은 기화가스만으로 그 용적은 적으므로 쉽게 또한 적은 연료로 소각되고 무취의 배출 가스가 되어 대기중으로 배출된다.

[실시예]

이하, 본 발명은 도면에 따라 설명한다.

제1도는 본 발명에 있어서의 시뇨의 소각처리장치의 한예를 도시한 것이다.

외통(1)은 내열, 단열이 우수한 재료로 가로로 장치되고, 경판(2)의 하부에 입열구(3)를 원통벽(4)의 상부에서 입열구(3)와는 반대측의 단부에 배출구(5)를 구비하고, 입열구(3)에는 버너(6)가 본체를 외통(1)의 바깥쪽에 배치하여 구비한다.

외통(1)은 내통(7)을 가로로 내포하고, 내통(7)은 외통(1)내부의 상부측 대략 절반을 점유하고, 내주면(1a)에서 사이를 띄워서 설치한다.

또, 외통(1)의 내부는 내통(7)의 주위를 둘러싸고 장축 방향에 대하여 직교되는 간막이벽(8)으로 산화 탈취실(9)과 배출 가스실(10)로 구분되고, 간막이벽(8)의 내통(7)의 하방위치에는 산화 탈취실(9)과 배출 가스실(10)을 연통하는 연통공(11)이 형성된다.

내통(7)은 경판(12)의 상부에 시뇨 취입구(13)를 설치하고, 내벽면(7a)의 저면에 시뇨취입구(13)와는 반대측의 단부에 송출구(14)를 형성하고, 이 송출구(14)는 입열구(3)의 바로 곁에 위치된다. 또 시뇨취입구(13)에는 외통(1)의 외부에 돌출하고 도중에 U자형의 트랩이 형성된 벤트관(15)이 접속된다.

내통(7)의 내부는 단열성이 우수한 내통용 간막이벽(16)에 의하여 저류실(17)과 플래시실(18)로 구분되고, 내통용 간막이벽(16)의 상부와 내통(7)의 내벽면(7a)의 천장부와는 접속되어있지 않고 간극을 두고 있다. 가로로 설치한 내통(7)의 장축방향에는, 양 경판(12,12)의 중심위치를 통해서 내통용 간막이 벽(16)을 관통하여 일단이 외통(1)외부로 돌출되는 회전축(19)이 설치된다. 이 회전축(19)에는 아암(20)을 개재하여 저류실(17)에는 퍼올리기 물통(21) 및 교반플레이트(22)가, 또 플래시실(18)에는 송출기능을 가지는 스크레퍼(23)가 적어도 1개 설치되고, 각각 내통(7)의 내벽면(7a)을 따라 회전한다.

퍼올리기 물통(21)은 여기에서는 V자형 홈이 있고, 회전하는 퍼올리기 물통(21)이 저류실(17)내의 시뇨를 퍼가지고 상승하여 내벽면(7a)의 천장부에 도달했을 때에 플래시실(18)을 향해서 흘러들어가도록 경사를 이루고 있다. 외통(1)의 주위에는 예를들면 전주에 걸쳐서 둘러싸는 자켓(24)이 형성되어 버너(6)와 연락되어 있고, 버너(6)의 반대측 저부에는 공기 취입구(25)가 형성된다.

여기에서, 본 발명에 관한 시뇨 처리 방법에 있어서 필요한 열량을 시산해 보면 시뇨는 수분 98%, 유기물 2%의 구성이므로 거의가 물이라고 생각할 수 있다. 따라서 시뇨는 표준 대기압, 원수온도 20℃의 조건하에서,

80(현열)+538(잠열)=619Kca1/kg의 열량을 소비하여 100%의 증기가 된다.

이 증기에는 악취·가스가 함유되고 있고, 이것을 무취화하려면 700℃-800℃까지 연소가열 승온하여 CO₂·H₂O로 분해하여 무취화하는 공정이 필요하다. 따라서 이 증기를 800℃까지 승온하려면 500℃-800℃에 있어서의 증기의 평균 정압비열을 0.532, 열효율을 100%로 하여 물 1kg은

22.4÷18=1.244Nm³

의 궤적이 되고, 증기 승온열량은

1.244÷(800-100)×0.532=471Kca1

가 된다. 따라서 필요한 총열량은

619+471=1090Kca1/kg

이다.

다음에 상기의 구성에 의한 시뇨열처리 장치의 사용방법의 1예를 설명한다.

시뇨가 일정량 벤트관(15)을 경유하여 저류실(17)에 충전되면, 입열용 버너(6)가 점화되므로 장치의 온도는 상승한다. 저류실(17), 플래시실(18), 산화탈취실(9)이 소정의 온도에 도달하면, 저류실(17)과 플래시실(18)의 내벽면(7a)에 따라서 퍼올라기 물통(21), 교반플레이트(22) 및 송출기능을 가지는 스크레퍼(23)가 회전을 개시한다. 그리고, 저류실(17)의 퍼올리기물통(21)이 예열(현열)된 요를 플래시실(18)에 적당량(한예로서 약 3cc)을 퍼넣는다.

플래시실(18)은 내벽면 온도가 500℃-580℃로, 실내분위기온도가 400℃-480℃로 유지되는 구조이므로 저류실(17)내에서 예열된 소량이 시뇨의 수분은 순간적으로 증발하여, 그 증발가스는 실내의 분위기로부터 열을 받아서 400℃(±)로 승온된다. 즉 액체 상태의 시뇨를 직접 가열할 경우는 100℃에서 수증기가 되고, 수증기의 온도를 이 이상 높일 수는 없으나, 소량의 시뇨를 고온 가열한 플래시실(18)내에 송입하므로써 순시에 고온도의 기화가스로 변화시키는 것이 가능하다. 그리고 팽창된 증기가스는 플래시실(18)내에 충만되고, 저류실(17)에 이어지는 내통용 간막이(16)상부의 간극은 벤트관(15)의 트랩에 의하여 막아져 있으므로 플래시실(18)의 저부의 송출구(14)로부터 저압으로 산화탈취실(9)로 분출된다. 송출구(14)로부터 분출된 증발가스는 버너(6)로부터의 입열에 의하여 고온상태에 있는 산화 탈취실(9)에의 900℃(±)의 온도권에서 산화되어 탈취된다. 이때의 증발가스는 분리된 유취가스분만이고, 또 간막이벽(7)에 의하여 유취가스분이 미산화의 상태로 통과되지 않고 산화탈취실(9)내를 대류하므로써 완전한 산화탈취가 효율적으로 가능해진다.

또, 시뇨잔사는 플래시실(18)의 고열 증발에 의하여 수분과 분리되나, 플래시실(18)내벽면(7a)에 용착한 분은 송출기능을 가지는 스크레퍼(23)로 긁어서 산화탈취실(9)로 운반되어 탄화상태(저류실(17), 플래시실(18)은 산소결핍상태)에 있는 시뇨잔사는 산화탈취실(9)에서 완전 연소되어 재료된다.

그후 산화 탈취실(9)에서 배출가스실(10)로 이송된 고온의 여열을 지니는 배출 가스는 배출 가스실(10)내의 저류실(17)의 외주면을 따라 배출구(5)로부터 대기중에서 방출된다.

또, 버너(6)의 반대측 저부에 설치된 공기 취입구(25)로부터 자켓(24)내에 취입된 공기는 연소용 공기로서 외통(1)의 외주 상면으로부터 버너(6)로 보내진다.

이와 같이 유취 가스가 저류실(17)에서 플래시실(18)을 경유해서 가열되는 동시에 산화탈취실(9)을 경유하여 가열되어 대기중으로 방출될 때까지의 탈취 분위기대를 표류하는 시간은 0.4초 정도이고, 예상되는 조성가스의 탈취의 목적은 달성된다.

또, 처리 과정에 있어서 가장 고온도가 필요한 것은 증발가스의 산화탈취권이므로 버너(6)로부터의 입열의 위치를 산화탈취권인 플래시실(13)의 송출구(14)의 가장 근접된 위치에 배치하므로써 산화탈취 온도를 최적으로 하여 효율적인 탈취를 할 수 있다. 그리고 산화탈취를 끝낸 가열 가스가 산화탈취실(9)의 바로 위에 위치하는 플래시실(18)을 가열하고, 또 산화탈취실(9)로부터 보내온 배출가스의 여열은 배출 가스실(10)의 바로 위에 위치하는 저류실(17)을 가열한다. 이로 인해 배출가스는 장치의 승온열로서 흡수되므로써 열의 방산으로 의한 열손실을 효과적으로 이용할 수 있는 동시에 배출 가스는 저온이 되어 대기중으로 방출된다.

또, 외통(1)의 주위에 설치된 자켓(24)에 의하여 버너(6)의 연소공기의 온도를 높일 수 있는 동시에 외통(1)내부의 온도가 직접 외표면에 전파되는 일이 없으므로 외통(1)의 외표면의 온도를 낮출 수 있다.

그 이외에 증발열원과 탈취열원을 동일열원으로 하는 동시에 입열의 방법을 직접 가열이 아니고 중유연소 가스로 내통 바깥쪽을 가열하여 내통 안쪽의 시뇨를 가열하는 간접 가열하므로써 중유 연소가스로서 시뇨의 증발가스를 분리할 수 있고, 탈취할 필요가 있는 것은 수증기만이고 그 용적은 직접 가열의 생성가스보다 적으므로 소비되는 연료도 저감할 수 있다.

그런데, 이 시뇨의 소각처리는 98% 안팎의 수분의 증발과 증발가스를 탈취온도까지 승온하는 일 및 시뇨잔사를 연소하여 재로 만드는 것이다.

이 열처리를 위하여 소비하는 연료의 수지를 이하에 표시한다. 0℃의 대기압하에서 시뇨 1kg을 수분과 시뇨잔사로 분해하기 위해서는,

수 분 : 1×0.98×(100+539)=626Kca1

시뇨잔사 : 1×0.02×400×0.42=3.36Kca1

합 계 : 629+3.36=629.36Kca1

의 열량을 필요로 하고, 수증기 가스를 100℃-800℃까지 승온하는 열량은 0.98×(22.4÷18)×800×0.532=519Kca1/kg가 되고, 시뇨 1kg을 무취의 재로 만들기까지의 필요한 열량은, 629+519=1148Kca1이 된다.

여기에서, 입열을 100으로 하여 출열의 각 비율을 보면 배출 가스의 온도를 430℃, 중유의 열량을 9800Kcal/kg, 소비량을 0.307kg, 중유 연소배출 가스량을 14Nm³/kg로 하여 연소된 중유의 배출 가스량은,

14×0.307=4.3Nm³/kg

이고, 따라서,

입열 : 9800×0.307=3000Kca1/kg(100)

출열(시뇨의 처리열량) : 1148Kcal/kg(38.2)

장치의 승존열량 : 847Kca1/kg(28.2)

배출가스 현열량 : (4.31+1.22)×430×0.274=650Kca1/kg(21.6)

장치 표면방열량 : 355Kca1(12)

가 된다. 또, 괄호내의 수자는 입열에 대한 출열의 비율을 표시한다.

다음에, 실험기의 작동에 의하여 얻은 수치에 따라, 열량의 비교를 표시한다.

시뇨 96kg을 열처리하는 데에 6.28시간이 사용되고. 중유 30kg을 소비한 데 대하여,

입열량 : 30÷6.28=4.777Kca1/t

시뇨 : 96÷6.28=15.286Kca1/t

이 되고, 시뇨 1kg당의 입열량은(15.286÷4.777)×9800=3062.5Kcal가 된다. 따라서. 효율은 계획치가 10%Kcal이므로, (1090÷3062.6) ×100=35.9%가 된다.

이것에 대하여, 종래의 로터리킬른 방식의 입열량은 3489Kca1이므로 시뇨 1kg당의 입열량을 비교하면, (3062.5÷3489)×100=87.77%이고 12.2%의 감소가 된다.

또, 본 발명에 관한 간접가열방식에 있어서는 이하의 특징이 있다.

① 연소고온대는 장치에의 입열버너의 취입위치이고, 800℃이상의 온도분위기로 산화 탈취권이기도 하다.

② 플래시실에서 증발된 가스는 승온되어 팽창해서 하부구멍으로부터 분출되는데, 이 가스는 시뇨의 증발가스만이다.

③ 증발·승온·산화탈취의 열소비의 목적분류는 있으나, 탈취열량의 고온 여열이 예열·증발·승온의 목적으로 소비된다.

④ 배출 가스는 가스의 팽창압력에 의하여 계외로 분출된다(가압연소).

⑤ 저류실 및 플래시실 내는 회전부를 내장하고 있으나, 외주는 산화탈취의 고온대에 싸여 있으므로 악취가스가 누설되는 염려는 없다.

또한, 시뇨열처리장치를, 예를들어 공사현장 등의 이동화장실 또는 임시적인 임대화장실 등으로 조립 사용할 경우는 소형인 동시에 시간 당의 처리량이 16.6cc/m인 것이 필요하나, 시판하는 펌프에는 슬러리상의 부식성이 있는 수용액에 대응하는 펌프가 없고, 또 파이프가 폐색되거나 밸브가 막히고 고착되는 등의 결함이 예견되므로 본 발명에 관한 시뇨열처리 장치는 특히 유효하다.

본 발명의 시뇨열처리방법 및 장치는 이상의 설명과 같이 구성되므로 이하와 같은 효과가 있다.

간접 가열된 플래시실에 소량씩 시뇨를 정량으로 공급하고, 풀래시실의 대열용량으로 순간적으로 증발시켜서 유취가스 수증기를 순시에 고온도의 기화 가스로 변화시킬 수 있고, 또 중유 연소 가스와 가화가스를 분리하여 탈취가 필요한 것은 기화가스만으로 할 수 있으므로 연소실 부하 및 탈취하기 위한 열량을 감소시킬 수 있다.

또, 유취가스 수증기와 시뇨잔사로 분해시키는 처리에 이어 유취가스를 함유한 수증기를 더욱 고온도로 가열하여 산화탈취하는 방법에 따라, 기화 가스 및 시뇨잔사를 완전 연소시킬 수 있다.

또, 유취가스 수증기와 시뇨잔사로 분해하는 처리에 앞서 상기 시뇨를 예열하는 방법에 의하여 플래시실에 있어서의 유취가스 수증기와 시뇨잔사의 분류를 효율적으로 실시할 수 있다.

또, 입열구 및 배출구를 구비하고, 소량의 시뇨를 공급하여 순시에 가스화하여 유취가스 수증기로 변화시키는 플래시실을 구비하고, 플래시실에서 공급된 유취가스 수증기를 산화탈취하고, 또 플래시실을 가열하는 버너를 구비하는 장치에 의하여 유취가스 수증기를 순시에 고온도의 기화가스로 변화시킬 수 있고, 기화 가스를 연소시키기 위한 열량을 감소시킬 수 있다.

또, 예열실과 플래시실로 구성되는 내통을 내포하는 외통이 플래시실을 내포하는 동시에 버너로부터의 입열구를 구비하는 산화탈취실과, 간막이 위치가 저류실에 걸치는 동시에 배출구를 가지는 배출가스실로 간막이 벽에 의하여 구획되고, 간막이벽에는 산화탈취실과 배출가스실을 연통하는 연통공이 형성된 장치에 의하여 산화 탈취된 배출가스의 열량을 효과적으로 이용하여 플래시실 및 저류실의 간접 가열을 위한 열원으로 구성할 수 있다.

또, 외통의 주위에 버너에 공기를 공급하는 자켓을 설치한 장치에 의하여 버너의 연소공기의 온도를 높일 수 있고, 연소 효율을 높일 수 있다.

Claims (6)

1. 간접 가열된 플래시실에 소량씩 시뇨를 정량 공급하여, 상기 플래시실의 대열용량으로 순시적으로 증발시켜서 유취가스 수증기와 시뇨잔사로 분해하는 것을 특징으로 하는 시뇨의 열처리방법.
2. 제1항의 처리 직후에 있어서, 상기 유취가스슬 함유한 수증기를 더욱 고온도로 가열하여 산화 탈취하는 것을 특징으로 하는 시뇨의 열처리방법.
3. 제1항의 처리에 앞서서 상기 시뇨를 예열하는 것을 특징으로 하는 시뇨의 열처리방법.
4. 송입구 및 배출구를 구비하고, 공급된 소량의 시뇨의 거의 대부분을 순시적으로 가스화하여 유취가스 수증기로 변화시키는 플래시실을 가지고, 그 플래시실로부터 공급된 유취가스 수증기를 산화탈취하고, 또 상기 플래시실을 가열하는 버너를 구비하는 것을 특징으로 하는 시뇨의 열처리장치.
5. 제4항에 있어서, 저류실과 플래시실로 구성되는 내통을 내포하는 외통이 상기 플래시실을 내포하는 동시에 버너로부터의 입열구를 가지는 산화 탈취실과, 간막이 위치가 상기 저류실에 걸리는 동시에 배출구를 가지는 배출가스실로 간막이 벽으로 구획되고, 그 간막이 벽에는 상기 산화 탈취실과 상기 배출가스실을 연통하는 연통공이 형성된 것을 특징으로 하는 시뇨의 열처리방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 외통의 주위에 상기 버너로 공기를 공급하는 자켓을 설치한 것을 특징으로 하는 시뇨의 열처리장치.

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