KR100508856B1 - Method and Device for high temperature incineration and thermal decomposition of wastes - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐기물의 고온 소각 및 열분해시 발생하는 가스를 효과적으로 분리하여 생산가스 중에 수분과 유분의 함량을 최소화 하고, 폐기물을 예열할 수 있도록 하는 가스 분리 및 예열장치에 관한 것이다.The present invention relates to a gas separation and preheating apparatus for effectively separating the gas generated during high temperature incineration and pyrolysis of waste to minimize the content of moisture and oil in the production gas and to preheat the waste.

이에 본 발명은 폐기물을 고온 연소 및 용융 시키기 위한 용융로와 용융소각로 하단의 출탕구를 통해 배출 되는 슬래그를 냉각 및 분리하기 위한 슬래그 처리 장치, 용융소각로 중상부에서 생산가스를 인출하고 이를 집진 및 산성가스를 분리하는 장치, 생산가스를 분리 하고 예열하기 위한 장치, 생성가스 중 일부를 예열 및 건조에 이용하고 이를 용융소각로 하부로 재 투입하는 장치로 구성되는 폐기물 고온 소각 및 열분해 장치를 제공한다.Therefore, the present invention is a slag treatment apparatus for cooling and separating the slag discharged through the hot water outlet at the bottom of the melting incinerator and melting furnace for high-temperature combustion and melting of waste, withdraw the production gas from the upper part of the melting incinerator and dust and acid gas It provides a high temperature waste incineration and pyrolysis apparatus consisting of a device for separating the, a device for separating and preheating the production gas, a device for using some of the generated gas for preheating and drying and re-injecting it to the bottom of the melting incinerator.

Description

폐기물 고온 소각 및 열분해 방법과 그 장치{Method and Device for high temperature incineration and thermal decomposition of wastes}Method and device for high temperature incineration and thermal decomposition of wastes

본 발명은 폐기물을 산소를 이용하여 고온에서 용융 소각 시키고, 여기서 발생된 가스를 폐기물의 열분해와 예열에 이용하며 최종 배출가스를 연료 또는 화학제품의 원료로 이용할 수 있도록 하는 폐기물 고온 소각 및 열분해 방법과 그 장치에 관한 것이다.The present invention is a waste hot incineration and pyrolysis method for melting waste incineration at high temperature using oxygen, using the generated gas for pyrolysis and preheating of the waste, and to use the final exhaust gas as a raw material of fuel or chemicals; To the device.

현재 널리 사용되고 있는 소각 방법은 소각 온도가 대략 1000℃ 부근의 온도에서 운전되며 이 소각 방법에 있어서의 문제점은 소각 후 잔유물인 소각재의 발생량이 많고, 소각재의 성상이 불안전하여 중금속 등 오염물질이 용출 될 수 있는 점과 소각 시 발생하는 가스의 양이 많아 분진, 황화합물, 질소산화물 등 오염물질의 제거에 있어서 비용이 높게 든다는 점이다. 또한 소각 조건이 충분한 산소를 공급한 상태에서 이루어지므로 질소 산화물의 발생과 염소 성분이 함유된 폐기물의 소각 시 다이옥신의 발생이 많아 질 수 있다. The incineration method currently widely used operates at a temperature of about 1000 ° C, and the problem with this method is that the amount of incineration ash, which is a residue after incineration, is large, and the incineration properties of the incinerator are unstable, and contaminants such as heavy metals may be eluted. The high amount of gas generated during incineration and the high cost of removing pollutants such as dust, sulfur compounds, and nitrogen oxides are high. In addition, since the incineration conditions are made with sufficient oxygen, the generation of nitrogen oxides and dioxins may be increased during incineration of wastes containing chlorine.

이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 고온 용융 소각 방법이 이용되고 있다. 고온 소각은 폐기물을 1300℃에서 2000℃ 정도의 온도에서 소각과 동시에 잔유물을 용융 시켜 처리하는 방법으로서 매우 안정한 상태의 소각재를 얻을 수 있어 시멘트 원료나 매립재로서 이용될 수 있고, 소각 시 발생되는 생성가스의 양이 일반 소각 방법에 비교하여 작으므로 오염물질의 제거가 용이한 이점이 있다. As a method for solving this problem, a hot melt incineration method is used. High temperature incineration is a method of treating wastes by incineration at the temperature of 1300 ℃ to 2000 ℃ and melting the residues, which can be used as cement raw materials or landfills. Since the amount of gas is small compared to the general incineration method, there is an advantage that it is easy to remove contaminants.

그러나 고온을 얻기 위한 방법으로 순수 산소를 투입하거나 보조 연료를 사용함으로써 운전 비용이 높아지는 점과 고온 소각에 따른 질소산화물의 발생이 증가 한다는 점, 고온 취급에 따른 설비비의 증가 등이 문제점으로 지적되고 있다.However, it is pointed out that the operation cost is increased by adding pure oxygen or using auxiliary fuel as a method of obtaining high temperature, the generation of nitrogen oxides increases due to the high temperature incineration, and the increase of the facility cost due to the high temperature handling. .

한편, 염소 성분이 함유된 폐기물의 처리 시 발생되는 다이옥신류는 800℃ 이상의 온도에서는 분해되나 250℃에서 400℃의 온도 영역에서 De Nova 반응에 의하여 재합성된다. 이것은 배가스를 서서히 냉각할 때 일어날 확률이 높다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 배가스의 온도를 급격히 떨어뜨리는 방법들이 제안되고 있으나 이 과정에서 많은 열손실이 발생하는 문제점이 있다.On the other hand, dioxins generated during the treatment of waste containing chlorine are decomposed at temperatures above 800 ° C, but are resynthesized by the De Nova reaction at temperatures ranging from 250 ° C to 400 ° C. This is likely to occur when the flue-gas is cooled slowly. In order to solve this problem, a method of rapidly decreasing the temperature of the exhaust gas has been proposed, but there is a problem that a lot of heat loss occurs in this process.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 요구사항에 부응하기 위하여 안출된 것으로, 다이옥신이나 질소산화물의 생성을 줄일 수 있도록 된 폐기물 고온 소각 및 열분해 방법과 그 장치를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a waste high temperature incineration and pyrolysis method and apparatus for reducing the production of dioxins and nitrogen oxides, which are devised to meet the above requirements.

또한, 본 발명은 연소시 발생된 가스와 열을 연료나 화학재료로 재이용할 수 있도록 된 폐기물 고온 소각 및 열분해 방법과 그 장치를 제공함에 또다른 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a waste high temperature incineration and pyrolysis method and apparatus for recycling gas and heat generated during combustion to be reused as fuel or chemical material.

또한, 본 발명은 예열가스의 양을 조절하여 용융소각로 하부의 온도을 일정하게 유지할 수 있도록 된 폐기물 고온 소각 및 열분해 방법과 그 장치를 제공함에 또다른 목적이 있다.In addition, the present invention is another object to provide a high-temperature waste incineration and pyrolysis method and apparatus for controlling the amount of preheating gas to maintain a constant temperature of the bottom of the melting incinerator.

또한, 본 발명은 폐기물의 소각 처리에 있어서 생산가스중의 수분과 유분의 함량을 최소화하고 폐기물의 예열 및 건조 효과를 높일 수 있는 폐기물 고온 소각 및 열분해 방법과 그 장치를 제공함에 또다른 목적이 있다.In addition, the present invention has another object to provide a high-temperature waste incineration and pyrolysis method and apparatus for minimizing the content of moisture and oil in the production gas in the waste incineration treatment and to enhance the preheating and drying effect of the waste. .

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 폐기물 소각 및 열분해 방법은, 폐기물을 산소를 이용하여 고온에서 용융 소각시키고, 여기서 발생된 가스를 폐기물의 열분해와 예열에 이용하며 최종 배출가스를 연료 또는 화학제품의 원료로 이용하여 달성된다.Waste incineration and pyrolysis method of the present invention in order to achieve the object as described above, melt waste incineration at high temperature using oxygen, wherein the generated gas is used for pyrolysis and preheating of the waste and the final exhaust gas is used as fuel or Achieved by using as raw material of chemicals.

이를 위해, 본 발명은 용융소각로 상부를 통해 폐기물을 투입하여 충진시키고, 하부로 산소를 투입하여 폐기물을 용융소각시키는 단계, 용융소각로의 하단을 통해 배출되는 슬래그를 일정온도 이하로 냉각시키는 단계와 냉각된 슬래그에서 금속성분을 분리해내는 단계, 연소시 용융소각로 하부에서 발생된 연소 가스가 용융소각로 상부를 향해 이동하면서 폐기물과 접촉하여 냉각되는 단계, 연소가스에 의해 폐기물을 가열하고 열분해 및 개질 반응을 일으키는 단계, 열분해 및 개질반응 영역에서 발생된 가스를 폐기물 예열 및 건조에 사용되는 가스와 생산에 이용되는 가스로 분리하는 단계, 생산에 이용되는 가스로 분리되어 나온 가스에서 입자상 물질을 제거하는 단계, 입자상 물질이 제거된 가스에서 황산화물, 질소산화물, 염소 화합물 등 오염물질이 제거하는 단계, 오염물질을 제거한 가스를 연료 또는 화학제품의 생산 원료나 제철소의 철광석 환원용 가스로 이용하는 단계 및, 상기 폐기물 예열 및 건조에 사용되도록 분리되어 나온 가스에 의해 폐기물의 저온 열분해와 예열 및 건조가 이루어지는 단계, 폐기물을 거친 가스를 용융소각로 하부로 재투입하는 단계를 포함하여 이루어진다.To this end, the present invention is the step of filling the waste through the top of the melting incinerator, filling the molten waste by injecting oxygen into the bottom, cooling the slag discharged through the bottom of the melting incinerator below a predetermined temperature and cooling Separating the metal components from the slag, the combustion gas generated from the lower part of the melting incinerator during combustion moves toward the upper part of the melting incinerator and cooled in contact with the waste, heating the waste by the combustion gas and performing pyrolysis and reforming reaction. Separating gas generated in the generating step, pyrolysis and reforming reaction zone into gas used for preheating and drying waste and gas used for production, removing particulate matter from the gas separated into gas used for production, Contaminants such as sulfur oxides, nitrogen oxides, and chlorine compounds in gases from which particulate matter has been removed Low-temperature pyrolysis of waste by removing the quality, using the pollutant-free gas as a raw material for the production of fuels or chemicals or as a gas for iron ore reduction in steel mills, and by the gas separated for use in preheating and drying the waste. Preheating and drying are carried out, and the gas passed through the waste is re-introduced into the melting furnace.

여기서 열분해 및 개질반응은 최소온도가 600℃ 이상임이 바람직하다.Pyrolysis and reforming reactions are preferably at least 600 ℃.

상기 방법을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 폐기물이 투입되고 하단을 통해 산소가 투입되어 폐기물을 용융시키기 위한 용융소각로와, 용융소각로 하단의 출탕구를 통해 배출되는 슬래그를 냉각처리하기 위한 냉각기, 냉각기를 거친 슬래그에서 금속성분을 분리해내기 위한 슬래그분리기, 용융소각로 상단을 통해 내측에 장입설치되어 연소가스를 폐기물 예열용과 생산가스용으로 분리하기 위한 분리통, 용융소각로의 상부 일측을 통해 배출되는 가스를 집진처리하여 입자를 제거하기 위한 집진기, 집진기를 거친 가스에서 황산화물 등의 오염물질을 제거하기 위한 산성가스제거기 및, 상기 분리통 상단과 용융소각로 하단을 연결하여 분리통으로 유입되어 폐기물을 거친 가스를 재순환시키기 위한 순환관을 포함하여 이루어진다.The apparatus of the present invention for achieving the above method, the waste is injected and oxygen is introduced through the lower end of the melting furnace for melting the waste, and a cooler for cooling the slag discharged through the hot water outlet of the melting incinerator, Slag separator for separating metal components from the slag that passed through the cooler, charged inward through the top of the melting incinerator, and separating through the upper part of the melting incinerator, the separator for separating the combustion gas for waste preheating and production gas. Dust collector to remove particles by collecting gas, acid gas remover to remove contaminants such as sulfur oxides from the gas that has passed through the dust collector, and connecting the top of the separator to the bottom of the melting incinerator to enter the separator to pass through the waste. And a circulation tube for recirculating the gas.

이하 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 폐기물 소각 장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 소각장치의 용융소각로를 도시한 개략적인 사시도이다.1 is a block diagram of a waste incineration apparatus according to the present invention, Figure 2 is a schematic perspective view showing a melt incinerator of the incineration apparatus according to the present invention.

상기한 도면에 의하면, 본 발명의 폐기물 고온 소각 및 열분해 장치는 폐기물이 투입되고 하단을 통해 산소가 투입되어 폐기물을 용융시키기 위한 용융소각로(10)와, 용융소각로(10) 하단의 출탕구(11)를 통해 배출되는 슬래그를 냉각처리하기 위한 냉각기(20), 냉각기(20)를 거친 슬래그에서 금속성분을 분리해내기 위한 슬래그분리기(30), 용융소각로(10)의 상부 일측을 통해 배출되는 가스를 집진처리하여 입자를 제거하기 위한 집진기(40), 집진기(40)를 거친 가스에서 황산화물 등의 오염물질을 제거하기 위한 산성가스제거기(50) 및, 용융소각로(10) 상단을 통해 내측으로 연장설치되어 내부에는 폐기물이 장입되는 한편 용융소각로(10) 상부로 이동하는 연소가스 중 일부를 폐기물쪽으로 유도하기 위한 분리통(60)과, 분리통(60) 상단 일측과 용융소각로(10) 하단을 연결하여 폐기물을 거친 가스를 재순환시키기 위한 순환관(61)를 포함하여 이루어진다.According to the above drawings, the waste high temperature incineration and pyrolysis apparatus of the present invention is a melt incinerator 10 for melting the waste by injecting the oxygen through the bottom and the hot water inlet 11 of the bottom of the melt incinerator 10 Gas discharged through the cooler 20 for cooling the slag discharged through the), the slag separator 30 for separating the metal component from the slag passed through the cooler 20, the upper one side of the melting incinerator 10 Dust collector 40 to remove the particles to remove the particles, acid gas remover 50 for removing contaminants such as sulfur oxides from the gas passed through the dust collector 40, and inward through the top of the melting incinerator 10 While the waste is charged inside the separator, the separator 60 for guiding a part of the combustion gas moving to the upper part of the melting incinerator 10 to the waste side, and one side of the upper part of the separator 60 and the lower part of the melting incinerator 10. It is made to include a circulation pipe 61 for recycling the gas passed through the waste.

즉, 상기 분리통(60)을 기준으로 용융소각로(10) 상부로 이동되는 연소가스 중 분리통(60) 외측으로 이동하는 연소가스는 바로 용융소각로(10) 상단 일측에 설치된 배출관(62)을 통해 집진기(40)로 보내지게 되고, 분리통(60) 내측으로 이동하는 연소가스는 분리통(60)에 장입되어 있는 폐기물을 거치면서 폐기물을 저온 열분해하고 예열 및 건조시킨 후 순환관(61)을 통해 용융소각로(10) 하부로 재투입되는 것이다.That is, the combustion gas moving to the outside of the separation vessel 60 of the combustion gas moved to the upper part of the melting incinerator 10 based on the separation vessel 60 is the discharge pipe 62 installed on one side of the upper end of the melting incinerator 10. The combustion gas which is sent to the dust collector 40 through the separator 60 is thermally decomposed at low temperature while preheating and drying the waste while passing through the waste charged in the separator 60. Through the melt incinerator 10 will be re-introduced.

여기서 상기 용융소각로(10)는 수직으로 설치되고 내부는 고온 소각 및 용융 영역, 열분해 및 개질 반응 영역, 폐기물 주입 및 예열 영역으로 구분된다.Here, the melting incinerator 10 is installed vertically and the inside is divided into a high temperature incineration and melting zone, pyrolysis and reforming reaction zone, waste injection and preheating zone.

또한, 상기 집진기(40)는 용융소각로(10)의 열분해 및 개질반응영역에 연결되어 열분해 및 개질반응역역에서 발생되는 가스를 집진처리하게 된다.In addition, the dust collector 40 is connected to the pyrolysis and reforming reaction zone of the melting incinerator 10 to collect the gas generated in the pyrolysis and reforming reaction zone.

이하 본 발명의 작용에 대해 설명한다.Hereinafter will be described the operation of the present invention.

폐기물은 용융소각로(10)의 상부로 투입된다. 폐기물은 산업계 폐기물 및 도시 폐기물 모두 가능하다. 용융소각로(10)에서 폐기물은 완전히 충진된 상태로 운전된다. 용융소각로(10)는 고온 소각 및 용융 영역, 열분해 및 개질 반응 영역, 폐기물 주입 및 예열 영역으로 구분되며 폐기물은 상부에서 하부로 이동되면서 이 세 영역을 통과하면서 처리된다.Waste is introduced into the upper part of the melting incinerator 10. Waste can be both industrial and municipal waste. In the incinerator 10, the waste is operated in a completely filled state. The melting incinerator 10 is divided into a high temperature incineration and melting zone, a pyrolysis and reforming reaction zone, a waste injection and preheating zone, and waste is processed while passing through these three zones while moving from top to bottom.

고온 소각 및 용융영역에서는 폐기물을 연소와 동시에 잔류물을 용융시킨다. 순수산소를 용융소각로(10)의 하부에 투입하여 폐기물을 연소 시킨다. 연소 온도는 1500℃에서 2000℃ 정도로서 이 온도에서는 유기물은 완전 연소되고 철등 금속 성분은 용융 또는 기화되며 회분 역시 용융된 상태로 존재하게 된다. 용융된 금속성분과 회분은 용융소각로(10) 하단에 모이고, 용융소각로(10)의 출탕구(11)를 통해 슬래그 냉각기(20)로 배출된다. 냉각된 슬래그는 슬래그분리기(30)로 보내어져 금속 성분과 슬래그로 분리된다.In the high temperature incineration and melting zone, the waste is burned and the residue is melted. Pure oxygen is injected into the lower portion of the melting incinerator 10 to combust the waste. The combustion temperature ranges from 1500 ° C to 2000 ° C. At this temperature, the organics are completely burned, the metal components such as iron are melted or vaporized, and the ash is also molten. The molten metal component and ash are collected at the bottom of the melting incinerator 10 and discharged to the slag cooler 20 through the hot water outlet 11 of the melting incinerator 10. The cooled slag is sent to a slag separator 30 to separate the metal component and slag.

용융소각로(10) 하부의 연소에서 발생된 연소 가스는 용융소각로(10) 상부를 향해 이동하면서 폐기물과 접촉하여 600℃ 까지 냉각된다. 이 과정에서 폐기물은 가열되고 열분해 및 개질 반응이 일어나게 된다. 이 때의 생성물은 분위기 가스 즉 용융소각로(10) 하부의 연소시 생성된 가스의 상태와 유기물의 종류에 따라 다양하나 주성분은 수소와 일산화탄소이다. The combustion gas generated from the combustion in the lower portion of the melting incinerator 10 is cooled to 600 ° C in contact with the waste while moving toward the upper portion of the melting incinerator 10. In this process the waste is heated and pyrolysis and reforming reactions take place. At this time, the product varies depending on the atmosphere gas, that is, the state of the gas generated during combustion of the lower portion of the melting incinerator 10 and the type of organic matter, but the main components are hydrogen and carbon monoxide.

여기서, 분위기 가스중의 산소함량이 높아지게 되면 완전 연소 반응이 일어나게 되어 이산화탄소의 함량이 높아지게 된다. 따라서 용융소각로(10) 하부에 투입되는 산소의 양은 하부의 온도를 1500℃에서 2000℃로 유지할 수 있는 최소한의 양만 투입하는 것이 바람직하다.In this case, when the oxygen content in the atmosphere gas is increased, a complete combustion reaction occurs and the content of carbon dioxide is increased. Therefore, the amount of oxygen injected into the lower portion of the melting incinerator 10 is preferably input only the minimum amount that can maintain the temperature of the lower portion from 1500 ℃ to 2000 ℃.

600℃로 냉각된 열분해 및 개질반응 영역에서 발생된 가스는 분리통(60)에 의해 분리통(60) 내측과 외측으로 각각 유도되어 폐기물과 열교환을 하면서 생산가스 처리 설비로 가는 부분과 분리통(60) 안쪽으로 보내어져 폐기물과 직접 접촉하여 폐기물의 저온 열분해, 예열 및 건조 과정을 거쳐 용융소각로(10) 하부로 재 투입되는 두 부분으로 나누어져 흐르게 된다.The gas generated in the pyrolysis and reforming reaction zone cooled to 600 ° C. is introduced into and out of the separator 60 by the separator 60, and heat exchanges with the waste to the production gas treatment facility and the separator ( 60) It is flowed into two parts which are sent inward and are in direct contact with the waste and re-injected into the lower part of the melting incinerator 10 through the low temperature pyrolysis, preheating and drying of the waste.

발생가스의 대부분은 용융소각로(10) 상부의 분리통(60) 외부로 이동하면서 폐기물과 열교환이 이루어져 폐기물을 예열 및 건조 시키게 되고 이과정에서 약 600℃로 냉각된 가스는 용융소각로(10) 측상단에 설치된 배출관(62)을 통해 외부로 인출되고 집진기(40)로 보내어져 입자상 물질을 제거하고 산성가스 제거기(50)로 보내어져 황산화물, 질소산화물, 염소 화합물 등 오염물질이 제거된다. 이렇게 하여 생산된 가스는 오염물질의 함량과 유분 및 수분의 함량이 낮은 고 발열량 가스로서 연료로서 이용할 수 있다. Most of the generated gas moves to the outside of the separation vessel 60 in the upper part of the melting incinerator 10, and heat exchanges with the waste to preheat and dry the waste. In this process, the gas cooled to about 600 ° C. is melted incinerator 10 side. It is drawn out to the outside through the discharge pipe 62 installed on the top and sent to the dust collector 40 to remove particulate matter and sent to the acidic gas remover 50 to remove contaminants such as sulfur oxides, nitrogen oxides and chlorine compounds. The gas produced in this way can be used as a fuel as a high calorific value gas having a low content of pollutants, oil and moisture.

또한 생산가스의 주성분이 수소와 일산화탄소로 구성되어 있어 화학제품의 생산 원료나 제철소의 철광석 환원용 가스로 이용될 수도 있다. 생산 가스를 용융소각로(10) 외부로 배출하는 부분은 생산가스의 성분에 수분 및 유분의 함유량이 적으므로 온도에 제한은 없으나 폐기물과의 열교환 효과를 최대화 할 수 있도록 용융 소각로(10) 상부에서 인출하는 것이 효과적이다.In addition, since the main components of the production gas is composed of hydrogen and carbon monoxide, it may be used as a raw material for the production of chemical products or as a gas for reducing iron ore in steel mills. The part discharging the production gas to the outside of the melting incinerator 10 has no content of moisture and oil in the components of the production gas, so there is no limitation on temperature, but it is withdrawn from the upper portion of the melting incinerator 10 to maximize the heat exchange effect with the waste. It is effective.

한편, 열분해 및 개질반응 영역에서 발생한 가스의 일부는 분리통(60) 안쪽으로 유입되어 폐기물의 저온 열분해, 예열 및 건조에 이용된다. 이 과정에서 폐기물은 가스와 직접 접촉되고 분리통(60) 외부와 열교환이 일어나 폐기물의 저온 열분해가 이루어진다. 저온 열분해 산물은 폐기물의 종류에 따라 다양하나 주로 방향족 화합물인 유분과 메탄 등 가벼운 탄소화합물이다. On the other hand, a portion of the gas generated in the pyrolysis and reforming reaction zone is introduced into the separator 60 to be used for low temperature pyrolysis, preheating and drying of the waste. In this process, the waste is in direct contact with the gas and the heat exchange with the outside of the separator 60 is a low-temperature pyrolysis of the waste. Low-temperature pyrolysis products vary depending on the type of waste, but are mainly light carbon compounds such as aromatics and oil and methane.

또한 이 과정에서 폐기물은 예열 되면서 폐기물에 함유된 수분이 기화되어 제거되게 되고 200℃ 정도 까지 온도가 떨어지게 되고 용융소각로(10) 상부로 배출되게 된다. 상부에서 배출되는 가스에는 다량의 수분과 일부 유분 및 유기 가스를 함유하고 있다. 이 가스는 순환관(61)을 통해 용융소각로(10) 하부로 재 투입된다. 가스에 함유된 수분은 폐기물 중 탄소 성분과 반응하여 수소와 일산화탄소를 만들며, 유기물 및 유분은 연소와 열분해 된다. 용융소각로(10) 상부로 배출되는 순환가스의 온도는 발생가스 중에 함유된 수분과 유분 등의 응축을 방지하기 위해 200℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다.In this process, the waste is preheated, and the moisture contained in the waste is vaporized and removed, and the temperature drops to about 200 ° C. and is discharged to the upper portion of the melting incinerator 10. The gas emitted from the top contains a large amount of water, some oil and organic gas. This gas is re-injected into the melting incinerator 10 through the circulation pipe 61. Water in the gas reacts with the carbon content in the waste to produce hydrogen and carbon monoxide. Organics and oils are burned and pyrolyzed. The temperature of the circulating gas discharged to the upper part of the melting incinerator 10 is preferably 200 ° C. or more in order to prevent condensation of moisture and oil contained in the generated gas.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 폐기물 고온 소각 및 열분해 방법과 그 장치에 의하면, 1500℃에서 2000℃의 고온에서 폐기물을 연소 및 용융 시킴으로써 소각 후 잔류물 중에 중금속 및 유기물의 함량이 낮고 안정된 상태의 슬래그를 얻음으로써 오염물질의 용출이 없어 환경오염을 방지할 수 있으며 슬래그는 시멘트의 원료나 매립자재로서 재활용할 수 있다. 또한 이 온도 영역에서는 대부분의 금속이 용융되므로 철 등 유가금속을 회수할 수 있다. 따라서 제철폐기물, 자동차 폐기물 등 금속 성분이 다량함유된 폐기물의 처리에 적절한 방법이다. According to the waste high temperature incineration and pyrolysis method and apparatus according to the present invention as described above, the slag of the heavy metal and organic matter in the residue after incineration by burning and melting the waste at a high temperature of 1500 ℃ to 2000 ℃ and stable It is possible to prevent environmental pollution by eluting contaminants, and slag can be recycled as raw material or landfill material of cement. In addition, since most metals are melted in this temperature range, valuable metals such as iron can be recovered. Therefore, it is an appropriate method for the disposal of metal-containing waste such as steel waste and automobile waste.

또한, 질소산화물은 고온에서 연소시 온도가 높아지게됨에 따라 급격히 발생량이 증가하게 되나, 본 발명의 경우에는 연소시 순수산소를 사용하여 질소를 연소과정에서 없앰으로써 질소산화물의 발생을 억제할 수 있다. 또한 폐기물 중에 함유된 질소 성분은 용융소각로의 중부인 열분해 및 개질반응 영역에서 분해되어 제거됨으로써 용융소각로 하부 연소 영역에서의 폐기물에는 질소성분이 없으므로 질소산화물의 발생이 없게 된다. 다이옥신류는 배가스를 냉각하는 과정에서 De Nova 반응에 의하여 재합성되는데 본 발명에서는 열분해 및 개질반응 영역에서 생산된 가스의 주성분이 수소와 일산화탄소이며 산소 성분이 없는 환원 분위기의 가스로서 냉각을 시켜도 다이옥신의 재합성이 일어나지 않게 된다.In addition, the amount of nitrogen oxide rapidly increases as the temperature increases during combustion at high temperature, but in the case of the present invention, the generation of nitrogen oxide can be suppressed by eliminating nitrogen in the combustion process using pure oxygen during combustion. In addition, since the nitrogen component contained in the waste is decomposed and removed in the pyrolysis and reforming reaction zone, which is the central portion of the melt incinerator, the waste in the combustion zone under the melt incinerator has no nitrogen component, thereby eliminating nitrogen oxides. Dioxins are resynthesized by De Nova reaction in the process of cooling flue gas. In the present invention, the main components of the gas produced in the pyrolysis and reforming reaction zone are hydrogen and carbon monoxide. Resynthesis will not occur.

또한, 폐기물을 완전 소각시키지 않고 연소영역에서 발생된 가스와 열을 이용하여 열분해 및 개질반응을 일으켜 수소와 일산화탄소가 주성분인 고발열량 가스를 얻음으로써 생성된 가스를 정제과정을 거쳐 연료로 재이용하거나 화학제품의 원료, 제철산업의 환원제로서 활용이 가능하게 되어 자원의 회수 및 재활용면에서 유용하다. 또한, 생산가스를 열분해 및 개질반응 영역에서 인출함으로써 생산가스 중의 수분과 유분의 함량을 최소화할 수 있게 되어 우수한 성분의 가스를 생산 가능하게 되었다.In addition, the pyrolysis and reforming reaction is carried out using the gas and heat generated in the combustion zone without completely burning the waste to obtain a high calorific value gas mainly composed of hydrogen and carbon monoxide. It can be used as a raw material for products and as a reducing agent in the steel industry, which is useful in terms of resource recovery and recycling. In addition, by drawing the production gas in the pyrolysis and reforming reaction zone it is possible to minimize the content of moisture and oil in the production gas, it is possible to produce a gas of excellent components.

또한, 분리통으로 생산가스와 저온 열분해, 예열 및 건조에 이용되는 가스를 분리함으로써 생산가스 중에 유분 및 수분의 함량을 최소화하고 폐기물의 열교환 효과를 최대화할 수 있다.In addition, by separating the production gas and the gas used for low-temperature pyrolysis, preheating and drying with a separator can minimize the content of oil and moisture in the production gas and maximize the heat exchange effect of the waste.

또한, 폐기물의 연소 및 열분해 과정에서 유분을 생산하는 종래의 기술들이 있으나, 폐기물의 성분이 다양하며 생성되는 유분의 성상이 복잡하여 이를 재이용하는데 있어서 유분의 정제나 이용이 어려운 단점이 있다. 본 발명에서는 생산가스에 이러한 유분이 함유되지 않도록 하여 생산가스의 성분을 단순하게 하고 저온으로 냉각시 응축물이 발생하지 않도록 함으로써 가스의 이용도를 높이는 효과가 있다.In addition, there are conventional techniques for producing oil during the combustion and pyrolysis of waste, but the composition of the waste is various and the properties of the resulting oil is complicated, there is a disadvantage that it is difficult to purify or use the oil. In the present invention, such oil is not contained in the production gas, thereby simplifying the components of the production gas and increasing the utilization of the gas by preventing condensation from occurring upon cooling to a low temperature.

또한, 생산가스 분리 및 폐기물 저온 열분해와 예열을 위한 분리통을 사용함으로서 예열 및 건조가 충분히 이루어져 생산가스와 예열 및 건조에 이용되는 가스의 비율 조절을 자유자재로 할 수 있게 되어 장치의 운전을 용이하게 하는 효과가 있다.In addition, by using a separator for separating the production gas and waste low-temperature pyrolysis and preheating, the preheating and drying are sufficiently performed, so that the ratio of the production gas and the gas used for preheating and drying can be controlled freely, and the operation of the device is easy. It's effective.

또한, 폐기물 예열부분에서 폐기물에 함유된 수분을 제거함으로써 폐기물의 단위 발열량을 증가시키고 열분해 및 개질반응 영역에서 생산되는 가스의 질을 높일 수 있게 되어 전체적인 효율을 높일 수 있게 된다.In addition, by removing the moisture contained in the waste in the preheating of the waste, it is possible to increase the unit calorific value of the waste and to improve the quality of the gas produced in the pyrolysis and reforming reaction zones, thereby increasing the overall efficiency.

또한, 탄소 성분은 800℃ 이상의 온도에서 수분과 반응하여 수소와 일산화탄소를 만든다. 본 발명에서는 예열부분에서 발생된 수분함유 가스를 용융소각로 하부에 주입함으로써 폐기물중의 탄소 성분의 분해를 촉진시킬 수 있게 하였다. 또한 예열가스의 량을 조절하여 용융소각로 하부의 온도가 일정온도로 유지하는 온도 조절 방법으로 이용할 수 있다.In addition, the carbon component reacts with moisture at a temperature of 800 ° C. or higher to form hydrogen and carbon monoxide. In the present invention, by injecting the water-containing gas generated in the preheating portion to the lower portion of the melting incinerator, it is possible to promote the decomposition of the carbon component in the waste. In addition, by adjusting the amount of preheating gas can be used as a temperature control method to maintain the temperature of the lower portion of the melting incinerator at a constant temperature.

도 1은 본 발명에 따른 폐기물 고온 소각 장치의 개략적인 구성도이고,1 is a schematic configuration diagram of a waste high temperature incineration apparatus according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 소각장치의 용융소각로를 도시한 개략적인 사시도이다.Figure 2 is a schematic perspective view showing a melt incinerator of the incinerator according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on main parts of drawing

10 : 용융소각로 20 : 냉각기10: melting incinerator 20: cooler

30 ; 슬래그분리기 40 : 집진기30; Slag Separator 40: Dust Collector

50 : 산성가스제거기 60 : 분리통50: acid gas remover 60: separator

61 : 순환관 62 : 배출관61: circulation pipe 62: discharge pipe

Claims (6)

삭제delete 삭제delete 용융소각로 상부를 통해 폐기물을 투입하여 충진시키고, 하부로 산소를 투입하여 폐기물을 용융소각시키는 단계와;Inputting and filling waste through an upper part of the melting incinerator and melting incineration of the waste by introducing oxygen into the lower part; 용융소각로의 하단을 통해 배출되는 슬래그를 일정온도 이하로 냉각시키고, 냉각된 슬래그에서 금속성분을 분리해내는 단계;Cooling the slag discharged through the bottom of the melting incinerator below a predetermined temperature, and separating the metal component from the cooled slag; 용융소각로 하부의 연소에서 발생된 연소 가스가 용융소각로 상부를 향해 이동하면서 폐기물과 접촉하여 폐기물을 가열하고 열분해 및 개질 반응을 600℃ 이상의 영역에서 일으키는 단계;The combustion gas generated from the combustion of the lower part of the melting incinerator moves toward the upper part of the melting incinerator, and comes into contact with the waste to heat the waste and cause pyrolysis and reforming reaction in a region of 600 ° C. or higher; 열분해 및 개질반응 영역을 거친 가스를 폐기물의 저온 열분해와 예열 및 건조에 사용되는 가스와 생산에 이용되는 가스로 분리하는 단계;Separating the gas that has undergone the pyrolysis and reforming reaction zone into a gas used for low temperature pyrolysis, preheating and drying of the waste and a gas used for production; 상기 생산에 이용되는 가스로 분리되어 나온 가스에서 입자상 물질을 제거하는 단계;Removing particulate matter from the gas separated into the gas used for the production; 입자상 물질이 제거된 가스에서 황산화물, 질소산화물, 염소 화합물 등 오염물질이 제거하는 단계;Removing contaminants such as sulfur oxides, nitrogen oxides, and chlorine compounds from the gas from which the particulate matter is removed; 오염물질을 제거한 가스를 연료 또는 화학제품의 생산 원료나 제철소의 철광석 환원용 가스로 이용하는 단계;Using the contaminant-free gas as a raw material for production of fuels or chemicals or as a gas for reducing iron ore in steel mills; 상기 폐기물의 저온 열분해와 예열 및 건조에 사용되도록 분리되어 나온 가스에 의해 폐기물의 저온 열분해와 예열 및 건조가 이루어지는 단계;Low temperature pyrolysis, preheating and drying of the waste by a gas separated for use in low temperature pyrolysis and preheating and drying of the waste; 상기 폐기물의 저온 열분해와 예열 및 건조를 거쳐 그 온도가 200℃ 이상인 가스를 용융소각로 하부로 재투입하는 단계Re-feeding the gas having a temperature of 200 ° C. or higher through the low-temperature pyrolysis, preheating and drying of the waste to the bottom of the melting incinerator 를 포함하는 폐기물 고온 소각 및 열분해 방법.Waste high temperature incineration and pyrolysis method comprising a. 삭제delete 삭제delete 삭제delete