KR20030067203A - 복합 폐기물 가스화 용융장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복합 폐기물 가스화 용융장치에 관한 것이다.

본 발명은 상측단과 하측단에 생성가스 배출구 및 슬랙 배출구가 각각 형성되는 가스화 용융로와; 상기 가스화 용융로의 내부 상측에 상기 생성가스 배출구와 연통되도록 형성되는 생성가스 이동부와; 상기 생성가스 이동부의 하측에 상기 생성가스 이동부의 내경보다 큰 내경으로 연통되게 형성되며, 상기 생성가스 이동부의 연결부위와 상기 슬래그 형성부와의 연결부위에는 제 1, 2 경사면이 각각 형성되는 선회부와; 상기 선회부의 하측으로부터 상기 슬랙 배출구까지 연통되게 형성되고, 상기 선회부의 내경보다 작은 내경을 가지며, 제 3 경사면을 형성하여 일측으로 꺾이는 슬랙 형성부와; 상기 선회부로 수평되게 각각 삽입되어 폐유, 액상 폐기물 및 슬러지상 폐기물을 상기 선회부의 내부 벽면을 향해 투입하는 폐유 투입관, 액상 폐기물 투입관 및 슬러지상 폐기물 투입관과; 상기 슬랙 형성부에 삽입되어 고상 폐기물을 내측으로 투입하는 고상 폐기물 투입관을 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서 다양한 성상 및 물성을 가진 폐기물을 일체형으로 구성된 하나의 장치내에서 연속 단일 공정으로 처리가 가능하게 되어 생산 설비의 절감과 생산성이 향상되는 효과가 있다. 또한, 폐기물을 이용한 에너지 비용의 절감과, 폐기물 처리시 발생 가능한 2차 환경오염을 방지하는 효과가 있다.

Description

복합 폐기물 가스화 용융장치{APPARATUS FOR GASFICATION MELTING OF THE VARIETY WASTE}

본 발명은 폐기물 가스화용융 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐유와 액상 및 슬러지상, 고체폐기물을 동시에 투입한 폐기물중 가연성 성분을 주에너지원으로 활용하고, 불연성분은 고온으로 용융하여 2차 공해가 없는 슬래그 형태로 처리할 수 있는 복합 폐기물 가스화 용융장치에 관한 것이다.

일반적으로 각종 산업 현장에서 배출되는 가연성 폐기물은 주로 소각되고 매립되는 방식으로 처리되고 있으나, 중금속 무기물의 매립시 중금속의 침출은 토양 및 지하수의 오염원인이 되고 있으며, 소각 처리시 발생하는 다이옥신 등의 독성폐기물이 배출되어 환경 문제를 야기시키고 있다.

이러한 소각방식을 대체하기 위하여 여러 방식의 가스화 용융 설비가 제시되고 있으나, 특히 산업 폐기물의 경우 폐유, 폐윤활유, 폐산, 폐알카리 등의 액상폐기물과; 폐수장 슬러지, 그리스 등의 슬러지상 폐기물과; 폐타이어, 자동차 스크랩 등의 고체 폐기물이; 그 물성 및 성상이 다양하여 단일 공정에서 처리하는데 어려움이 따라 종래의 산업폐기물 가스화 용융방식은 폐기물 성상에 따라 독립적인 장치에서 이루어지는 것이 일반적이다.

한편, 액상폐기물과, 슬러지상 폐기물 및 고체폐기물을 복합적으로 폐기물을처리하는 경우에도 500。C ∼ 800。C에서 폐기물을 1차 건류하여 열분해 가스와 건류 잔류물로 분리하는 열분해 공정과, 열분해 공정에서 발생하는 가스를 도입하여 1100。C ∼ 1500。C에서 가스화 용융시키는 가스화 용융 공정으로 분리하여 사용하고 있다.

그러나 폐기물 성상에 따라 독립적인 장치의 사용은 설비비와 유지비가 많이 소요되며, 복합적인 폐기물을 처리하는 경우에는 그 설비의 구성이 복잡해지고, 열효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 폐기물의 가스화 용융을 위해서는 가스화 반응영역과 용융영역의 조건에 맞는 온도 유지를 위하여 가연성 가스나 전기에 의한 가열 등의 방식을 사용하나, 이러한 에너지원의 사용은 폐기물의 가스화 용융 처리 방식의 경제성을 감소시키는 원인이 되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 다양한 성상 및 물성을 가진 폐기물을 일체형으로 구성된 하나의 장치내에서 처리하며, 주 에너지원으로 폐유를 사용하여 폐기물내의 가연성분은 가스화시켜 사용하고, 불연성분은 고온으로 용융하여 슬래그 형태로 무해화 처리하는 복합 폐기물 가스화 용융장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상측단과 하측단에 생성가스 배출구 및 슬랙 배출구가 각각 형성되는 가스화 용융로와; 상기 가스화 용융로의 내부 상측에 상기 생성가스 배출구와 연통되도록 형성되는 생성가스 이동부와; 상기생성가스 이동부의 하측에 상기 생성가스 이동부의 내경보다 큰 내경으로 연통되게 형성되며, 상기 생성가스 이동부의 연결부위와 상기 슬래그 형성부와의 연결부위에는 제 1, 2 경사면이 각각 형성되는 선회부와; 상기 선회부의 하측으로부터 상기 슬랙 배출구까지 연통되게 형성되고, 상기 선회부의 내경보다 작은 내경을 가지며, 제 3 경사면을 형성하여 일측으로 꺾이는 슬랙 형성부와; 상기 선회부로 수평되게 각각 삽입되어 폐유, 액상 폐기물 및 슬러지상 폐기물을 상기 선회부의 내부 벽면을 향해 투입하는 폐유 투입관, 액상 폐기물 투입관 및 슬러지상 폐기물 투입관과; 상기 슬랙 형성부에 삽입되어 고상 폐기물을 내측으로 투입하는 고상 폐기물 투입관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 폐기물 가스화 용융장치를 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 복합 폐기물 가스화 용융장치의 구성을 도시한 단면 개략도이고,

도 2는 본 발명에 따른 도 1의 A-A'선 단면도이고,

도 3은 본 발명에 따른 도 1의 B-B'선 단면도이고,

도 4는 본 발명에 따른 복합 폐기물 가스화 용융장치 내부의 가스 거동을 도시한 개념도이고,

도 5는 본 발명에 따른 복합 폐기물 가스화 용융장치의 선회부에서의 가스 거동을 확대 도시한 개념도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 가스화 용융로 11 : 생성가스 배출구

12 : 슬랙 배출구 13 : 슬랙 탭

20 : 생성가스 이동부 30 : 선회부

31, 32 : 제 1, 2 경사면 34 : 폐유 투입관

35 : 액상 폐기물 투입관 36 : 슬러지상 폐기물 투입관

40 : 슬랙 형성부 42 : 제 3 경사면

44 : 고상 폐기물 투입관 46 : 버너

50 : 급냉조

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 복합 폐기물 가스화 용융장치의 구성을 도시한 단면 개략도이며, 도 2는 본 발명에 따른 도 1의 A-A'선 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 도 1의 B-B'선 단면도이다. 한편, 도 4는 본 발명에 따른 복합 폐기물 가스화 용융로 내부의 가스 거동을 도시한 개념도이며, 도 5는 본 발명에 따른 복합 폐기물 가스화 용융장치의 선회부에서의 가스 거동을 확대 도시한 개념도이다.

본 발명에 따른 복합 폐기물 가스화 용융장치는 각종 폐기물을 산화제와 함께 가스화 용융로(10)에 공급하여 폐기물 내의 가연성분은 가스화시키고, 불연성분은 용융시켜 슬랙으로 처리하는데 있어서, 다양한 성상 및 물성을 가진 폐기물을 하나의 장치 내에서 연속적으로 처리할 수 있다는데 그 특징이 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 가스화 용융로(10)는 상측단과 하측단에 생성가스 배출구(11) 및 슬랙 배출구(12)가 각각 형성되며, 가스화 용융로(10) 내부로는 상측부터 생성가스 이동부(20), 선회부(30) 및 슬랙 형성부(40)로 구성된다.

가스화 용융로(10)의 내측 상부에 위치하는 생성가스 이동부(20)는 길이 방향으로 일정한 내경을 가지며, 생성가스 배출구(11)와 연통되도록 형성된다.

그리고 생성가스 이동부(20)의 하측과 연통되는 선회부(30)는 그 하부로 슬랙 형성부(40)와 연통되며, 생성가스 이동부(20)와 슬랙 형성부(40)의 내경보다 큰 내경을 가진다.

생성가스 이동부(20)와의 연결부위에는 경사측이 하방을 향하는 제 1 경사면(31)이 형성되고, 슬랙 형성부(40)와의 연결부위에는 경사측이 상방을 향하는 제 2 경사면(32)을 형성한다.

그리고 제 1 경사면(31)과 제 2 경사면(32)의 사이에는 상부 내측면부터 차례로 폐유 투입관(34), 액상 폐기물 투입관(35) 및 슬러지상 폐기물 투입관(36)이 설치된다.

여기서 도 2 및 도 3을 참조하면, 폐유 투입관(34)과 액상 폐기물 투입관(35)은 대향된 위치에 복수개 설치되며, 슬러지상 폐기물 투입관(36)은 일정한 각도로 사방에 설치된다. 그리고 액상 폐기물 투입관(35)은 폐유 투입관(34)의하측에 설치되는 것이 바람직하다.

이들 투입관은 선회부(30)로 수평되게 각각 삽입되어 폐기물들이 선회부(30)의 내부 벽면을 향해 투입되도록 선회부(30)의 내경 접선 방향으로 설치되며, 이들 중 폐유 투입관(34)은 선회부(30)의 접선과 소정의 각도를 이루면서 형성된다.

한편, 슬랙 형성부(40)는 선회부(30)의 하측으로부터 상기 슬랙 배출구(12)까지 연통되게 형성되고, 상기 선회부(30)의 내경보다 작은 내경을 가지며, 제 3 경사면(42)을 형성하여 일측으로 꺾이도록 형성된다.

그리고 슬랙 형성부(40)의 일측면에 삽입되어 고상 폐기물을 내측으로 투입할 수 있는 고상 폐기물 투입관(44)이 설치된다.

상기 고상 폐기물은 슬랙 형성부(40)에서 투입되어 고상에서 처리되며 용융된 슬랙은 제 3 경사면(42)을 타고 흘러내려 슬랙 배출구(12)로 배출된다.

한편, 본 발명에 따른 가스화 용융로(10)는 슬랙 배출구(12)의 내측에 슬랙 탭(13)이 하방으로 연장형성되며, 슬랙 배출구(12)의 하측에는 냉각수가 저장된 급냉조(50)가 설치되어 용융된 슬래그가 슬랙탭(13)을 거쳐 급냉조(50)에서 냉각된 후 슬래그 배출구(12)로 배출되는 것이 바람직하다.

또한, 슬랙탭(13) 상부에는 용융된 슬래그가 응고되지 않고 급냉조(50)로 잘 흘러내릴 수 있도록 온도 유지를 할 수 있는 슬래그 응고방지용 버너(46)가 설치되는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 복합 폐기물 가스화 용융장치의 복합 폐기물 처리 과정은 다음과 같다.

통상적으로 폐유는 점도특성에 따라 저장조에서 60℃ ∼300℃로 예열된 후 유량계로 계량하여 폐유 투입관(34)으로 투입되며, 이때 수증기 또는 공기 등의 가스에 의해 분무되어 가스화 용융로(10) 내로 투입되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라 도 4를 참조하면, 가스화 용융로(10)의 선회부(30)는 상부와 하부의 생성가스 이동부(20) 및 슬랙 형성부(40)보다 더 넓은 내경으로 이루어져 폐유 투입관(34)으로 분무되는 폐유는 유체 흐름의 특성으로 인하여 아랫방향으로 선회하면서 내려오게 된다. 이때 폐유가 가스화되는 것은 당연하다.

선회부(30)와 생성가스 이동부(20)의 연결부위에 제 1 경사면(31)이, 선회부(30)와 슬랙 형성부(40)의 연결부위에는 제 2 경사면(32)이 형성하는 것이 가스의 아랫방향 선회에 유리하다.

이처럼 아랫방향으로 선회하면서 내려온 가스화된 폐유는 가스화 용융로(10) 하부 더 정확하게는 슬랙 형성부(40)에 열을 전달한다. 한편, 폐유 투입량은 가스화 용융로(10) 내에 설치된 온도계(미도시됨)로 내부온도를 측정하여 투입량을 적절하게 조절한다.

도 5를 참조하면, 폐산, 폐알카리 등과 같은 액상 폐기물은 수증기 또는 공기 등의 가스에 의해 분무되어 액상 폐기물 투입관(35)으로 분무되는데 폐유에 의해 형성된 선회류를 따라 아랫방향으로 선회하는 동안 가스화 된다.

따라서, 폐유 및 액상 폐기물 등 분무 가능한 폐기물은 선회부(30)의 벽면에 접선방향으로 분무시켜 가스화시키며, 가스화된 폐유 및 액상 폐기물은 유체 흐름 특성에 따라 아랫 방향으로 선회하면서 내려가게 되어 가스화 용융로(10) 하부에열을 전달한다.

한편, 슬러지상 폐기물은 점도 특성에 따라 저장조에서 60℃ ∼300℃로 예열된 후 유량계로 계량하여 슬러지상 폐기물 투입관(36)으로 투입되며 이때 수증기 또는 공기 등의 가스와 함께 접선 방향으로 투입된다. 투입된 슬러지는 상부에서 아랫방향으로 선회하는 흐름과 접촉하며 제 2 경사면(32)을 타고 아래로 흘러내리면서 가스화 및 용융된다.

고상 폐기물은 계량된 후 슬랙 형성부(40)의 고상 폐기물 투입관(44)으로 투입된다. 투입된 고상 폐기물은 슬랙 형성부(40) 내측에 쌓여지게 되고 상부에서 하방으로 흐르는 고온의 가스에 의해 가열되어 가연성 물질은 가스화되고, 불연성 물질은 녹아 경사진 제 3 경사면(42)을 따라 하단으로 흘러내린다. 이처럼 용융된 슬래그는 슬랙 탭(13)을 거쳐 슬래그 배출구(12)로 배출되며 하부에 마련된 급냉조(50)에서 물에 의해 냉각된다.

특히, 본 발명에 따르면 슬랙탭(13) 상부에 설치된 슬래그 응고방지용 버너(46)에 의해 제 3 경사면(42)을 따라 흘러내린 용융된 슬래그가 응고되지 않고 급냉조(50)로 잘 흘러내릴 수 있도록 온도 유지를 한다.

이와 같은 과정을 통해 생성된 수소, 일산화탄소 등의 연료가스는 가스화 용융로(10) 상단의 생성가스 배출구(11)로 배출된 후 냉각되고, 입자상 물질을 제거한 후 연료로 사용한다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하 청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변경실시가 가능할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명인 복합 폐기물 가스화 용융장치는, 다양한 성상 및 물성을 가진 폐기물을 일체형으로 구성된 하나의 장치내에서 연속 단일 공정으로 처리가 가능하게 되어 생산 설비의 절감과 생산성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 폐기물을 이용한 연료의 생산은 에너지 비용의 절감과, 불연물이 슬래그 형태로 처리되어 폐기물 처리시 발생 가능한 2차 환경오염을 방지하는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 상측단과 하측단에 생성가스 배출구 및 슬랙 배출구가 각각 형성되는 가스화 용융로와;

   상기 가스화 용융로의 내부 상측에 상기 생성가스 배출구와 연통되도록 형성되는 생성가스 이동부와;

   상기 생성가스 이동부의 하측에 상기 생성가스 이동부의 내경보다 큰 내경으로 연통되게 형성되며, 상기 생성가스 이동부의 연결부위와 상기 슬래그 형성부와의 연결부위에는 제 1, 2 경사면이 각각 형성되는 선회부와;

   상기 선회부의 하측으로부터 상기 슬랙 배출구까지 연통되게 형성되고, 상기 선회부의 내경보다 작은 내경을 가지며, 제 3 경사면을 형성하여 일측으로 꺾이는 슬랙 형성부와;

   상기 선회부로 수평되게 각각 삽입되어 폐유, 액상 폐기물 및 슬러지상 폐기물을 상기 선회부의 내부 벽면을 향해 투입하는 폐유 투입관, 액상 폐기물 투입관 및 슬러지상 폐기물 투입관과;

   상기 슬랙 형성부에 삽입되어 고상 폐기물을 내측으로 투입하는 고상 폐기물 투입관;

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 폐기물 가스화 용융장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 가스화 용융로는 상기 슬랙 배출구의 내측으로는 슬랙 탭이 설치되고, 상기 슬랙 배출구의 하측에는 냉각수가 저장된 급냉조가 설치되는 것을 특징으로 하는 복합 폐기물 가스화 용융장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 슬랙 형성부는 상기 가스화 용융로의 슬랙 배출구의 주위에 이동하는 슬랙의 응고를 방지하기 위하여 응고방지용 버너가 설치되는 것을 특징으로 하는 복합 폐기물 가스화 용융장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폐유 투입관 또는 상기 액상 폐기물 투입관 또는 상기 슬러지상 폐기물 투입관은 상기 선회부 내경의 접선 방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 복합 폐기물 가스화 용융장치.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폐유 투입관은 상기 선회부 내경의 접선과 일정 각도를 이루도록 설치되는 것을 특징으로 하는 복합 폐기물 가스화 용융장치.