KR960005763B1 - 폐기물의 연소방법 및 장치 - Google Patents

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요시노리 테라자와
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미쯔비시주우고오교오 가부시기가이샤
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Abstract

내용 없음.

Description

폐기물의 연소방법 및 장치
제1도는 본 발명의 제1실시예로서, 유동상(流動床)소각로에 적용하였을 경우의 설명도.
제2도는 본 발명의 제3실시예로서, 스토우커소각로에 적용하였을 경우의 설명도.
제3도는 본 발명의 제3실시예로서, 유동상소각로에 적용하였을 경우의 설명도.
제4도는 본 발명의 제4실시예로서, 로우터리킬른에 적용하였을 경우의 설명도.
제5도는 본 발명의 제5실시예로서, 유동상소각로에 적용하였을 경우의 설명도.
제6도는 그 횡단면 설명도.
제7도는 본 발명에 사용되는 물스프레이노즐이 설명도.
제8도는 본 발명의 효과를 확인한 시험장치의 흐름의 설명도.
제9도는 수증기주입율과 디옥신농도와의 관계를 표시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 폐기물공급피이더 2 : 유동상소각로
3 : 유동화공기송풍기 4 : 배기가스순환송풍기
5 : 2차공기휀 6 : 재()냉각장치
7 : 재호퍼 8 : 열회수장치
9 : 배기기스홴 10 : 배기가스처리장치
11 : 연돌 12 : 윈드박스
21 : 소각물 투입호퍼 22 : 투입슈트
23,24,25 : 스토우커 26 : 송입관
27 : 재배출콘베이어 28 : 스프레이노즐
29,29a : 공급관 31 : 주연소영역
35 : 소각로본체 36 : 유동층부
37 : 윈드박스 38 : 프리이보오도부
39 : 송입구 40 : 도입관
42 : 유동층부 43 : 주연소영역
44 : 2차연소영역 45 : 3차연소영역
50 : 로우터리킬른 51 : 소각물투입장치
52 : 가스의 재연소장치 53 : 후연소스토우커
54 : 주연소영역 55 : 2차연소영역
56 : 송입로 57,58 : 스프레이노즐
62 : 유동상로 본체 63 : 유동층부
64 : 윈드박스 65 : 피이드보오드부
66 : 소각물투입구 67 : 모래배출구
68 : 물스프레이노즐(본체) 69 : 2차공기노즐
70 : 보호관 71 : 토출관
72 : 귀환관 73 : 내화벽
81 : 원통형유동상로 82 : 연소물정량공급기
83 : 투입피이더 85,86 : 간접공냉식가스냉각기
89 : IDF 90 : 연돌
본 발명은 환경장치제품의 폐기물의 연소방법 및 연소로에 관한 것으로서, 특히 쓰레기, 산업폐기물, 하수시뇨오기(屎尿汚泥), 제지끼거기등의 외에 염소화합물 함유유기화합물의 저공해(디옥신류의 발생억제)연소방법 및 동연소로에 관한 것이다.
최근, 도시쓰레기연소로의 배기가스속이나 소각재(), 플라이애시등으로부터 독성이 강한 디옥신이 검출되어 중요한 문제로 되어 있다. 그리고, 그 분석방법을 비롯해서, 그 생성기구와 억제방법들에 대해서 산학계에서 세계적규모로 검토되고 있으며, 완전 연소를 목표로한 고온연소와, 거기에서의 체류시간등에 대해서 운운되고 있으나, 아직 데이타수도 적고, 결정적인 방법이 되는 해결책읕 없으며 모색중에 있다.
본 발명의 목적은 상기 기술수준에 비추어, 염소화합물함유의 유기계 폐기물을 함유한 각종폐기물의 소각처리에 있어서, 독성이 강한 디옥신류의 발생을 억제할 수 있는 저공해연소방법 및 동연소를 제공하려고 하는 것이다.
본 발명은, ①연소로의 주연소영역에 수증기 또는 물을 분무하는 것을 특징으로 하는 디옥신류의 발생을 억제하는 폐기물의 연소방법, ②연소로의 노상(爐床) 하부로부터 주연소용공기를 공급하는 배관과 또는 주연소 고기를 공급하는 배관과 순환배기가스를 공급하는 배관을 구비한 연소로에 있어서, 상기 배기관에 수증기 또는 물을 공급하는 배관을 연통해서 이루어진 것을 특징으로 하는 폐기물의 연소로이다.
즉, 본 발명은 디옥신류가 방향족염소화합물인 것에 착안하고, 이것을 생성시키지 않고, 또한, 생성물을 분해 하는 숫법으로서, 여러가시, 실험적 검토를 행하고, 주연소영역에 1차연소공기를 동반매체로서, 수증기 또는 물을 공급하는 방식을 채용한 연소방법 및 연소로이다.
디옥신류의 생성기구로서는, 유기물의 열분해프로세스의 과정에서 생성하기 쉽다는 것과 경합하는 생성반응이 다수 있다는 것등이 보고되고 있으나, 아직, 불명료한 점이 많고, 각종 연구기관등에서 여러가지, 검토를 하기 시작한 형편이다. 한편, 본 발명자들은 디옥신류가 방향족(고리식 탄화수소)연소화합물인것에 착안해서, 본 발명은 이 벤젠고리를 열분해(고리개방)하거나, 또는 벤젠고리를 생성시키기 않게하는 것이 좋다고 하는 지견에 의해, 주연소영역에의 수증기 또는 물분사방식을 채용한 것으로서, 이에 의해, 열분해 및 연소반응과 병행해서 디옥신류를 분해시키는 동시에, 디옥신류의 생성을 억제시켜, 저공해연소를 달성할 수 있게 한 것이다.
또한, 이 디옥신류의 분해·억제의 메카니즘으로서는
CmHn+mH2O→mCO+(n/2+m)H2
인 총괄반응식에 의한 것으로 추정된다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해서, 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
본 발명의 제1실시예로서, 염소화합물함유의 유기개폐기물을 함유한 도시쓰레기를 유동상소각로에 적용하였을 경우에 대해서 제1도에 의해서 설명한다.
제1도에 있어서, (1)은 폐기물공급피이더, (2)는 유동상소각로, (3)은 유동화공기송풍기, (4)는 배기가스순환송풍기, (5)는 2차공기홴, (6)은 재()냉각장치, (7)은 재 호퍼, (8)은 열화수장치, (9)는 배기가스홴, (10)은 배기가스 처리장치, (11)은 연돌, (12)는 윈드박스를 각각 표시한다.
그런데, 배기가스순환송풍기(4)와 2차공기홴(5)은 필요에 따라 운전된다.
한편, 수증기 또는 물의 공기위치로서는 제1도중에 표시한 바와 같이, 유동화 공기라인속에 분사(A)하거나, 또는 배기가스순환라인에 분사(B)하는 것이 가능한 구조로 되어 있다.
소각해야할 폐기물은 공급피이더(1)에 의해 유동상소각로(2)에 공급된다. 유동화공기(1차공기)는 통상의 공기를 유동화공기송풍기(3)로부터 공급된다. 또, 피소각물의 종류에 따라서는, 1차공기의 일부로서 배기가스처리후의 배기가스를 배기가스순환송풍기(4)로부터 윈드박스(12)에 공급하여, 유동상부(流動床部)에서의 공기 과잉율이나 유동화상태의 조성을 행한다. 즉, 이 경우, 유동상부에서 억제연소(저공기 과잉율 연소), 프리이보오드부에 2차공기홴(5)으로부터 2차공기를 공급하여, 다단연소를 행하는 것이다.
한편, 노밑바닥에 퇴적하는 소각재() 등의 불연소물은 재냉각장치(6)에서 냉각하고, 유동모래와 분리된 뒤재호퍼(7)에 저류된다. 또 배기가스는 열화수장치(9), 배기가스휀(9), 배기가스처리장치(10)를 거쳐서 연돌(11)로부터 배출된다.
상기한 장치에 있어서, 염소화합물을 함유하는 페기물의 소각처리에 수반하여 발생되는 디옥신류를 저감시키기 위하여, 유동화공기속에 수증기 또는 물을 분무하였던바, 디옥신류의 제거율이 99.1%에 달하는 것을 확인하였다.
또한, 이때의 수분의 첨가량으로서는 피연소물중의 탄소량에 대해서 몰비로 0.88(H2O/C몰비)이고, 연소온도로서는 표 1중에 표시한 바와 같았다.
또, 이때, 배기가스성상(性床)도 동표중에 표시한 바와 같이 양호한 저공해 연소였다.
[표 1]
*노출구공기비=실제로 공급한 연소공기량/이론 연소공기량
제2도는 본 발명의 제2실시예로서, 스토우커로에 적용하였을 경우를 표시한다. 도면에 있어서(21)은 소각물의 투입호퍼, (22)는 투입슈트, (23),(24),(25)는 단계적으로 배치된 스토우커, (26)은 이들 각 스토우커에 1차공기를 송입시키는 송입관, (27)은 각 스토우커하부에 설치된 재배출콘베이어이다.
(28)은 스토우커상부의 연소공간의 상부에 배설한 스프레이노즐로서, 이 스프레이노즐에는 공급관(29)에 의해서 물 또는 수증기가 송급된다.
(29a)는 공급관(29)으로부터 분기해서 송입관(26)에 연통하는 공급관이다. 소각물은 상부의 투입호퍼(21), 투입슈트(22)를 거쳐서 스토우커(23),(24),(25)에서 소각되고, 재로서 배출된다. 여기서 물 또는 수증기의 수입제는 1차공기의 송입관(26), 또는 스토우커상부의 주연소영역(31)에 주입된다.
제3도는 본 발명의 제3실시예로서, 유동상 소각로에 적용하였을 경우를 표시한다.
도면에 있어서, (35)는 소각로본체, (36)은 유동층부, (37)은 윈드박스, (38)은 프리이보오드부, (39)는 소각물의 송입구, (40)은 물 또는 증기의 도입관, (42)는 유동층부(36)의 하부에 송입하는 유동화공기의 송입관이다.
소각물의 송입구(39)로부터 소각로본체(35)에 투입된 소각물은, 유동층부(36)에 있어서 열분해하여, 가수화되고, 이것이 주연소영역(43)에서부터 2차연소영역(44), 3차연소영역(45)으로 상승한다. 주연소영역(43)과 2차연소영역(44)에는 2차공기가, 2차연소영역(44)에서부터 3차연소영역(44)의 사이에는 3차 공기가 송입된다. 물 또는 수증기를 주입할 경우는, 디옥신의 전구물질인 벤젠류, 페놀류가 발생하고 있는 것으로 생각되는 주연소영역(43)에 주입된다.
제4도는 본 발명의 제4실시예로서, 로우터리킬른에 적용하였을 경우를 표시한다.
도면에 있어서, (50)은 로우터리킬른, (51)은 소각물의 투입장치, (52)는 가스의 재연소실, (53)은 재연소실(52)의 하부에 배치된 후연소스토우커이며, 재연소실(52)에서는 주연소영역(54)에서부터 2차연소영역(55)을 거쳐서 배기가스가 배출된다. (56)은 2차공기의 송입로를 표시한다. 물 또는 증기의 스프레이노즐(57),(58)은 로우터리킬른(50) 및 재연소실(52)의 측면에 각각 배치되어 있다.
소각무은 투입장치(51)에 의해 로우터리킬른(50) 내에 공급되며, 이 로우터리킬른(50)내에서, 고온의 재연소실(52)로부터의 복사열에 의해 소각물이 열분해, 가스화하여, 재연소실(52)에서 2차연소한다. 주입제인물 또는 수증기는 디옥신류의 전구물질이이 발생하기 쉬운 분해가스화영역의 로우터리킬른(50)내에 노즐(57)에 의해서 직접 주입하거나 주연소영역(54)에 노즐(58)에 의해서 주입한다.
제5도 및 제6도는 본 발명의 제5실시예로서, 유동상소각로에 적용하였을 경우이며, 물스프레이노즐이 배치를 설명한 것이다.
도면에 있어서 (62)는 유동상로본체, (63)은 유동층부, (64)는 윈드박스, (65)는 프리이보오드부, (66)는 소각물의 투입구, (67)은 모래배출구, (68)은 유동상로본체(62)의 측벽에 두루배설한 복수개의 물스프레이노즐, (69)는 마찬가지로 2차공기노즐이다. 물스프레이노즐(68)은 노내에 선회류가 발생하도록, 노중심에 대해서 서로 소정이 각도로 경사한 상태로 배치하여, 배기가스와의 혼합교반에 의하 효과확대를 도모하고 있다.(제6도의 1점쇄선참조).
제7도는 본 발명에 사용하는 물 또는 수증기의 스프레이노즐의 일실실예의 구조를 표시한다. 이 스프레이노즐은 급수압력을 일정하게 해서, 귀환물입력(수량)을 조절하므로써, 선단부의 스프레이팁에의 수압이 일정하게 되고, 스프레이수의 입자직경을 어느 유량에 있어서도 일정하게 할 수 있는 방식의 것이다. 도면에 있어서(68)은 스프레이노즐본체, (70)는 그 보호관, (71)은 분무수를 송입하는 토출관, (72)는 귀환관, (73)은 노본체의 내화벽이다. 즉 귀환관(72)의 하류에 설치한 유량조정밸브(도시생략)의 개방도에 의해서, 노즐로부터의 분무량을 증감한다. 본 발명에서는, 실시에 있어서는, 물 또는 수증기의 일정량을 상시 주입하는 방법을 취하고 있다.
제8도는 본 발명의 효과를 확인한 시험장치의 흐름도를 표시한다. 먼저 원통형의 유동상로(81)에, 연소물을 정량공급기(82), 투입피이더(83)를 거쳐서 공급한다. 노꼭대기로부터의 연소배기가스는 간접공냉식가스냉각기(85),(86)를 2단으로 설치해서 냉각하고, 포대거르게(87)로 먼지를 제거한 후, IDF(89)를 거쳐서 연돌(90)에 의해 배출된다.
한편, 주입제는 수증기로하고, FDF(91)에서 승압, 에어히터(92)에서 승온된 1차공기에 소정량을 주입한다. 또 디옥신류는, 포대거르게(87)의 입구에서 계측하였다. 또한 (81a)는 가스버너(프로판용)를, G는 가스샘플링의 위치를 표시한다.
상기 시험장치에 있어서, 수증기의 주입이 없는 통상연소시와, 주입수증기율을 변화시켰을 경우의 배기가스속의 디옥신류(PCDD2+PCDF2) 농도를 제9도에 표시한다. 이때의 연소조건은, 유동층온도 700℃, 배기가스 O2농도는 7% 였다.
수증기주입율은 0.1~0.46kgH2O/kg 소각물(H2O/C몰비 0.2~0.88)로 변화시켰으나, 수증기량이 약간이어도 무주입시의 1/20 이하의 디옥신류농도로 격감하고 있으며, 가장 많은 경우에는 1/100에 가가이 저감하여, 효과의 크기를 알 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예 있어서의 물 또는 수증기의 주입에는, 주입부의 온도는 700℃ 이상으로 하고, 주입율은 기대하는 저강율에 맞추어서 결정하고, 소각량에 대하여, 일정량을 상시 주입하면 충분하다.
이상과 같이, 본 발명에 의해, 현재, 세계규모로 문제로 되어있는 염소화합물함유의 폐기물의 연소과정에서 디옥신류의 발생을 대폭적으로 억제, 삭감하는 일이 가능하고, 저공해 소각처리가 달성되어, 본 발명의 지구환경보전에 미치는 효과는 해아릴 수 없는 것이 있다.

Claims (5)

  1. 각 스토우커의 하부에 연소공기를 송입하는 공기송입관을 구비한 스토우커로에 있어서, 상기 공기송입관에 수증기 또는 물을 공급하는 배관을 연통시킨 것을 특징으로 하는 스토우커로.
  2. 가스의 재연소실을 구비한 로우터리킬른의 입구 및 가스의 재연소실에, 수증기 또는 물을 공급하는 배관을 연통시킨 것을 특징으로 하는 로우터리킬름.
  3. 제1항에 있어서, 노의 주연소영역 상부에 수증기 또는 물을 공급하는 배관을 설치한 것을 특징으로 하는 스토우커로.
  4. 제2항에 있어서, 노의 주연소영역에 수증기 또는 물을 공급하는 배관을 설치한 것을 특징으로 하는 로우커리킬른.
  5. 연소로 내부에 선호류을 발생시키기 위한, 서로 소정의 각도를 가지고 배치한, 수증기 또는 물의 주입용 노즐을 가진 것을 특징으로 하는 폐기물의 연소로.
KR1019920020674A 1991-11-05 1992-11-05 폐기물의 연소방법 및 장치 KR960005763B1 (ko)

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