KR200360956Y1 - ash treatment system by molten slag - Google Patents
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Abstract
본 고안은 콜드 탑 슬래그법을 이용한 소각재 처리 장치에 관한 것으로서, 그 구성은 소각재를 용융로에 장입하는 소각재 공급부; 상기 용융로내에 형성되어 인가된 전원에 의해 아크열을 발생시키는 전극봉; 상기 용융로의 일측벽에 형성된 출탕구; 상기 용융로에서 배출되는 배기가스를 재연소시키는 2차 연소실; 상기 용융공정에서 발생하는 배기가스에서 분진을 집진하는 여과집진기; 및 배기가스 배출구; 를 포함하되, 상기 용융로내 상부의 온도가 150℃ 이하로 유지되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an incineration ash processing apparatus using a cold top slag method, the configuration is an incineration ash supply unit for charging the incineration ash into the melting furnace; An electrode rod formed in the melting furnace to generate arc heat by an applied power source; Hot water outlet formed in one side wall of the melting furnace; A secondary combustion chamber for reburning the exhaust gas discharged from the melting furnace; A bag filter for collecting dust from the exhaust gas generated in the melting process; And an exhaust gas outlet; Including, but characterized in that the temperature of the upper portion in the melting furnace is maintained at 150 ℃ or less.
본 고안에 따르면 소각재를 용융하여 슬래그화하는 과정에서 발생하는 배기가스를 별도로 후처리하지 아니하여도 환경오염가스가 대기 중에 배출되는 것을 현저히 낮추는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect of significantly lowering the emission of environmental polluting gas into the atmosphere without separately treating the exhaust gas generated in the process of melting and slag the incineration ash.
Description
본 고안은 콜드 탑 슬래그법을 이용한 소각재 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 생활 쓰레기의 소각시 발생하는 소각재를 고온에서 용융하여 재활용할 수 있는 슬래그화한 후 배출하고, 상기 용융과정에서 발생하는 배기가스에 함유된 분진을 집진하고 배출하는 소각재 처리 장치에 있어서, 용융로내 상부의 온도를 150℃이하로 유지하면서 소각재를 용융함으로써 오염물질이 배기가스를 통해 배출되는 것을 방지할 수 있는 콜드 탑 슬래그법을 이용한 소각재 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an incineration ash processing apparatus using a cold top slag method, and more particularly, incineration ash generated during incineration of household waste is melted at a high temperature to be recycled after slag and discharged, which is generated during the melting process. In the incineration ash processing apparatus which collects and discharges the dust contained in the exhaust gas, the cold top slag which can prevent the discharge of pollutants through the exhaust gas by melting the incineration while maintaining the temperature of the upper portion of the melting furnace below 150 ℃. It is related with the incineration ash processing apparatus using the method.
생활쓰레기의 소각처리시 바닥재와 비산재를 포함한 소각재는 쓰레기량의 10~20%가 생성되며, 상기 소각재에는 많은 유해물질이 포함되어 있다.Incineration ash, including flooring and fly ash, generates 10-20% of the amount of waste during incineration of household waste, and the incineration contains many harmful substances.
특히, 생활쓰레기를 소각처리할 때 발생되는 산화 유황가스(SO2) 및 염화수소(HCl) 등의 유해가스는 하기 반응식 1 및 2에서 보는 바와 같이, 소석회(Ca(OH)2) 또는 생석회(CaCO3)를 물과 함께 분무하여 제거되고, 이때 생성된 CaSO3와 CaCl2는 후단에 설치된 여과집진기에서 집진되어 비산재가 된다. 따라서 이러한 비산재에는 소각로에서 처리시 휘발되는 중금속류와 재생성 또는 활성탄에 의해서 흡착된 다이옥신까지도 함유되어 있기 때문에 지정폐기물로 분류되어 특별처리가 요구된다.In particular, harmful gases such as sulfur oxides (SO 2 ) and hydrogen chloride (HCl) generated when incineration of household waste are incinerated (Ca (OH) 2 ) or quicklime (CaCO), as shown in Schemes 1 and 2 below. 3 ) is removed by spraying with water, and CaSO 3 and CaCl 2 produced are collected in a filter bag installed in the rear stage to become fly ash. Therefore, these fly ashes contain heavy metals volatilized during incineration and dioxins adsorbed by regenerated or activated carbon, so they are classified as designated wastes and require special treatment.
또한 바닥재에도 생활쓰레기 중 연소하지 않는 중금속류와 분해되지 않은 일부 다이옥신류를 함유하고 있기 때문에 특별처리가 요구된다. 하기 표 1은 생활폐기물 소각처리시, 생성된 바닥재 및 비산재의 평균 성분 분포를 나타낸 것이다.In addition, special treatment is required because the flooring material contains heavy metals that do not burn in household garbage and some dioxins that do not decompose. Table 1 below shows the average component distribution of the generated bottom ash and fly ash during the municipal waste incineration treatment.
이와 같이 특별처리가 요구되는 소각재를 안전하게 처리하는 방법에 관하여 많은 연구가 진행되어 왔다. 대표적인 소각재 안정화 방법은 고형화 처리인데, 이러한 소각재의 고형화 처리방법에는 열을 이용하지 않고 결합제를 이용하는 비열방법(Non-Thermal Process) 및 열을 이용하는 열적 처리방법으로 분류되고, 이외에도 기름이나 전기에너지를 이용하는 열적 처리기술은 소각재를 안정적으로 처리할 수 있는 최신 기술로 각광을 받고 있다. 이러한 열적 처리방법이 소각재를 안정적으로 처리할 수 있는 기술로 최근 각광받고 있다. 이러한 고형화 처리방법을 통하여 소각재 중에 함유된 중금속 또는 유해 유기물 성분을 화학적으로 변화시켜 독성을 감소시키거나, 고형물의 투수성을 낮추어 용출이 덜 되도록 물리적 또는 화학적 성질을 개질한다.As such, many studies have been conducted on how to safely treat incineration ashes requiring special treatment. Typical incineration ash stabilization methods are solidification treatment. The solidification treatment method of such incinerator ash is classified into non-thermal process using a binder without heat and thermal treatment using heat, and in addition to using oil or electric energy. Thermal treatment technology is in the spotlight as the latest technology for stably treating incineration ash. This thermal treatment method has recently been in the spotlight as a technology that can stably process the incineration ash. Through such a solidification treatment method, the heavy metals or harmful organic substances contained in the incineration ash are chemically changed to reduce toxicity, or the permeability of the solid is reduced to modify physical or chemical properties so that the dissolution is less.
최근, 철강산업에서 활용되고 있는 용융기술을 상기 열적 처리방법에 도입하여, 소각재를 슬래그화하여 안정화 및 재활용하는 공정이 시도되고 있으며, 상기 기술은 유사한 원자력 폐기물의 용융처리에도 응용되고 있다.In recent years, a melting technique used in the steel industry has been introduced into the thermal treatment method, and a process of slag stabilizing and recycling the incineration ash has been attempted, and the technique has also been applied to melting treatment of similar nuclear waste.
소각재를 용융처리하는 방법은 전기용융방식, 버너용융방식, 자기연소내부용융방식 및 코크스베드식 용융방식 등이 있다. 이러한 용융기술은 소각재의 1/2~1/3 정도의 감용화가 가능하여 매립장 확보에 어려운 현실에서 매우 유용한 소각재 처리기술이며, 더욱이 이용이 불가능한 소각재를 용융슬래그화 함으로써 매립재나 노반재 등의 토목골재의 대체품으로 이용할 수 있으며, 향후 용융기술이 파급됨과 동시에 슬래그의 재이용이 크게 증가할 것으로 기대되어 그 효과는 더욱 클 것이다.또한 소각재는 중금속의 용출 가능성이 있지만, 소각재를 용융 슬래그화함으로써 이러한 염려도 해결할 수 있게 된다.Methods of melting an incineration ash include an electric melting method, a burner melting method, a self-burning internal melting method, and a coke bed melting method. This melting technology is a very useful incineration ash treatment technology in the reality that it is difficult to secure the landfill because it is possible to reduce the incineration of 1/2 ~ 1/3 of the incineration ash. It can be used as a substitute for aggregate, and it is expected that the reuse of slag will greatly increase as the melting technology spreads in the future, and the effect will be even greater. It can also solve.
종래 용융방식에 의한 소각재 처리 장치의 구성 및 작용을 도 1 및 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면, 소각재는 저장 호퍼(hopper, 미도시)에서 용융로 상부에 설치되어 있는 저장탱크(미도시)로 이동한 다음 소각재 공급부(1)를 통하여 로내에 일정량 장입된다. 장입된 소각재(원료)는 용융로 상부에 위치한 3상의 흑연전극봉(3)에 교류전류로 인해 발생되는 전극간의 아크(Arc)열에 의해서 용융된다. 이때 전극봉 하단의 온도는 1,400℃이상으로 용융금속층(13), 용융슬래그층(12)이 생성되고, 용융로는 밀폐되어 있기 때문에 로내 상부(2a)의 온도도 1,400℃정도의 고온으로 유지되게 된다. 이로 인해 CaO, SiO2, Al2O3등의 산화물을 제외하고, CaSO3, CaSO4, CaCl2등의 생성물은 평형론적으로 분해되어 다시 환경오염 가스로 배출되게 된다. 배출된 유해가스는 2차 연소실(6), 반건세정장치(8) 및 여과집진기(7)를 통과하여 최종 배출구(9)를 통하여 배출된다.Referring to the configuration and operation of the incineration ash processing apparatus according to the conventional melting method in detail with reference to Figures 1 and 2, the incineration ash from the storage hopper (not shown) to the storage tank (not shown) installed in the upper part of the melting furnace After moving, a certain amount is charged into the furnace through the incineration ash supply unit 1. The charged incineration material (raw material) is melted by the arc heat between the electrodes generated by the alternating current in the three-phase graphite electrode rod 3 located above the melting furnace. In this case, the temperature of the lower end of the electrode is 1,400 ° C. or more, the molten metal layer 13 and the molten slag layer 12 are generated, and since the melting furnace is sealed, the temperature of the upper portion 2a in the furnace is also maintained at a high temperature of about 1,400 ° C. As a result, except for oxides such as CaO, SiO 2 , and Al 2 O 3, products such as CaSO 3 , CaSO 4 , and CaCl 2 are equilibrium decomposed and discharged back into the environmental pollutant gas. The discharged harmful gas passes through the secondary combustion chamber (6), semi-dry cleaning device (8), and bag filter (7) and is discharged through the final outlet (9).
이때, 용융로 내 상부(2a)의 온도가 1,400℃이상의 고온으로 배출되는 CaSO4및 CaSO3는 약 250℃에서 분해되기 시작하며, 화학반응식은 다음과 같다.At this time, CaSO 4 and CaSO 3, which is discharged at a high temperature of 1,400 ° C. or higher at a temperature of the upper part 2a in the melting furnace, starts to decompose at about 250 ° C., and a chemical reaction equation is as follows.
CaSO4+ C ↔ CaO + SO2(g) + COCaSO 4 + C ↔ CaO + SO 2 (g) + CO
CaSO4+ 2HCl ↔ CaCl2+ SO2+ H2O + 1/2O2 CaSO 4 + 2HCl ↔ CaCl 2 + SO 2 + H 2 O + 1 / 2O 2
CaSO4↔ CaO + SO3 CaSO 4 ↔ CaO + SO 3
또한 상기 CaCl2는 약 1,100℃에서부터 분해되기 시작하여 1,450℃에서는 약 50%정도가 고상에서 기상으로 전환되는데, 이때 발생되는 화학반응식은 다음과 같다.In addition, the CaCl 2 begins to decompose at about 1,100 ° C., and at about 1,450 ° C., about 50% of the CaCl 2 is converted into the gas phase in a solid phase.
CaCl2+ 1/2 O2→ Cl2+ CaOCaCl 2 + 1/2 O 2 → Cl 2 + CaO
CaCl2↔ CaCl2+ Cl2 CaCl 2 ↔ CaCl 2 + Cl 2
CaCl2+ H2O + 1/2O2+ SO2↔ 2HCl + CaSO4 CaCl 2 + H 2 O + 1 / 2O 2 + SO 2 ↔ 2HCl + CaSO 4
Cl2+ H2O ↔ 2HCl + 1/2O2 Cl 2 + H 2 O ↔ 2HCl + 1 / 2O 2
상기 유해가스 이외에도, 소각재의 유해성을 제공하는 중금속 성분이 있다. 현재 발표된 바로는 소각재의 용출실험에서 중금속은 환경규제치 이상으로 검출되고, 따라서 지정폐기물로 특수처리가 되고 있다. 특히, 비산재 중에 함유된 중금속을 고온의 용융처리를 하는 경우, 중금속은 어떤 화합물로 결합하는가에 따라 배기가스, 비산재 또는 슬래그 상에 고용되는지를 정확하게 규명할 수 있으며, 예를 들어 납(Pb) 화합물의 형태를 보면 다음과 같다.In addition to the above harmful gases, there are heavy metal components that provide the hazard of incineration ash. As of now, heavy metals are detected above environmental regulations in the incineration test of incineration ashes, and are therefore specially treated as designated wastes. In particular, when the heavy metal contained in the fly ash is subjected to high temperature melting treatment, it is possible to accurately determine whether the heavy metal is dissolved in the exhaust gas, the fly ash or the slag, depending on which compound, for example, the lead (Pb) compound. The form is as follows.
Pb + SO2+ ½ O2↔ PbSO3 Pb + SO 2 + ½ O 2 ↔ PbSO 3
Pb +½ O2↔ PbOPb + ½ O 2 ↔ PbO
Pb + S ↔ PbSPb + S ↔ PbS
Pb + Ca(OH)2↔ Pb(OH)2+ CaPb + Ca (OH) 2 ↔ Pb (OH) 2 + Ca
용융과정에서 산화물로 존재하는 PbO 또는 PbS의 경우는 슬래그 상에 고용이 가능하나 PbCl2로 존재하는 경우는 대부분 휘발하여 용융 비산재로 존재하게 된다.In the melting process, PbO or PbS, which are present as an oxide, can be dissolved in slag, but in the case of PbCl 2 , most of them are volatilized to exist as molten fly ash.
상기 반응식으로부터 생성된 SOx(g), CO(g), HCl(g), Cl2(g) 등의 가스 또는 중금속은 대기상으로 배출되면, 대기 환경오염의 주범이 되고, 특히 염화수소와 같은 강산성 가스는 처리설비의 부식의 원인이 되기도 한다. 따라서 이러한 가스 또는 중금속의 유해성을 줄이기 위하여, 2차 연소실(6)에서 CO(g) 가스를 CO2(g)로 만들어 주어야 하며, SOx(g), HCl(g) 및 Cl2(g)는 반건세정장치(8)에서 소석회를 첨가하여 제거하는 후처리 시스템을 거치 후에, 여과집진기(7)를 통하여 유해성을 최소화된 가스가 최종 배출된다.Gases or heavy metals such as SOx (g), CO (g), HCl (g), Cl 2 (g), etc., generated from the above reactions, are discharged to the atmosphere, which is the main culprit of atmospheric environmental pollution, particularly strong acidity such as hydrogen chloride. Gas can also cause corrosion of processing equipment. Therefore, in order to reduce the harmfulness of these gases or heavy metals, the CO (g) gas must be made CO 2 (g) in the secondary combustion chamber (6), and SOx (g), HCl (g) and Cl 2 (g) After passing through a post-treatment system in which the semi-dry cleaner 8 adds and removes slaked lime, the baggage filter 7 is finally discharged through the bag filter.
그러나, 종래의 소각재의 용융처리 시스템은 용융로의 상부 온도가 높아 소각로에서 처리한 각종 유해가스 및 중금속 등이 재생성되기 때문에 이를 다시 처리해야 하는 후처리시스템이 반드시 요구되므로 설비비 증가, 처리비용증가, 설치면적 증가, 운전의 어려움 등의 문제점이 수반된다. 또한, 다이옥신은 200~500℃에서 재합성되는 것으로 알려져 있는데, 종래의 소각재의 용융처리 시스템에서 생활쓰레기의 소각시 후처리를 통하여 분해되었던 다이옥신이 재합성되는 문제도 있었다.However, the conventional incineration melt treatment system has a high temperature at the top of the furnace, so that various harmful gases and heavy metals treated in the incinerator are regenerated, so that a post-treatment system must be reprocessed, thereby increasing equipment cost, increasing treatment cost, and installing the incinerator. There are problems such as area increase and difficulty in driving. In addition, dioxins are known to be resynthesized at 200 ~ 500 ℃, there was also a problem that the dioxins that were decomposed through post-treatment during incineration of household waste in the melt treatment system of the conventional incineration ash.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 소각장치에서 처리한 각종 유해가스, 중금속 및 다이옥신 등을 슬래그 또는 용융염에 고용시켜 배기가스로 배출되지 않도록 함으로써 배기가스의 후처리가 매우 간단한 콜드 탑 슬래그법을 이용한 소각재 처리 장치를 제공함에 있다.The present invention is devised to solve the above problems, the object of the present invention is to exhaust various harmful gases, heavy metals and dioxins treated in the incinerator in slag or molten salt so as not to be discharged as exhaust gases It is an object of the present invention to provide an incineration ash processing apparatus using a cold top slag method.
도 1은 종래 소각재 처리 장치의 개락도이다.1 is an open view of a conventional incineration ash processing apparatus.
도 2는 종래 소각재 처리의 개략적인 순서도이다.2 is a schematic flowchart of a conventional incineration ash treatment.
도 3은 본 고안에 의한 소각재 처리 장치의 개략도이다.3 is a schematic view of an incineration ash processing apparatus according to the present invention.
도 4는 본 고안에 의한 소각재 처리의 개략적인 순서도이다.4 is a schematic flowchart of incineration ash treatment according to the present invention.
도 5는 본 고안에 의한 소각재 처리 후, 유황농도를 측정한 것이다.Figure 5 shows the sulfur concentration after the incineration ash treatment according to the present invention.
도 6은 본 고안에 의한 소각재 처리 후, 배출가스 중 SO2의 농도를 측정한 것이다.6 is a measurement of the concentration of SO 2 in the exhaust gas after incineration ash treatment according to the present invention.
도 7은 본 고안에 의한 소각재 처리 후, 슬래그 중 염소 농도를 측정한 것이다.Figure 7 shows the chlorine concentration in the slag after incineration ash treatment according to the present invention.
도 8은 본 고안에 의한 소각재 처리 후, 배출가스 중 염산 농도를 측정한 것이다.8 is a measurement of hydrochloric acid concentration in the exhaust gas after incineration ash treatment according to the present invention.
도 9는 본 고안에 의한 소각재 처리 후, 슬래그 중 납 성분을 측정한 것이다.9 is a measurement of lead in the slag after incineration ash treatment according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1: 소각재 공급부 2: 용융로1: incineration material supply part 2: melting furnace
2a: 용융로내 상부 3: 전극봉2a: upper part 3 in the melting furnace
4a, 4b: 출탕구 5: 틈새4a, 4b: outlet 5: crevice
5a: 공기 소통구 6: 2차 연소실5a: air communication port 6: secondary combustion chamber
7: 여과집진기 8: 반건세정장치7: bag filter 8: semi-dry cleaning device
9: 배기가스 배출구 10: 원료층9: exhaust gas outlet 10: raw material layer
11: 용융염 12: 용융슬래그층11: molten salt 12: molten slag layer
13: 용융금속층13: molten metal layer
이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 고안에 의한 콜드 탑 슬래그법을 이용한 소각재 처리 장치의 구성은 소각재를 용융로에 장입하는 소각재 공급부; 상기 용융로내에 형성되어 인가된 전원에 의해 아크열을 발생시키는 전극봉; 상기 용융로의 일측벽에 형성된 출탕구; 상기 용융로에서 배출되는 배기가스를 재연소시키는 2차 연소실; 상기 용융공정에서 발생하는 배기가스에서 분진을 집진하는 여과집진기; 및 배기가스 배출구; 를 포함하되, 상기 용융로내 상부의 온도가 150℃ 이하로 유지되는 것을 특징으로 한다.In order to solve such a technical problem, the configuration of an incineration ash processing apparatus using a cold top slag method according to the present invention is an incineration ash supply unit for charging the incineration ash into the melting furnace; An electrode rod formed in the melting furnace to generate arc heat by an applied power source; Hot water outlet formed in one side wall of the melting furnace; A secondary combustion chamber for reburning the exhaust gas discharged from the melting furnace; A bag filter for collecting dust from the exhaust gas generated in the melting process; And an exhaust gas outlet; Including, but characterized in that the temperature of the upper portion in the melting furnace is maintained at 150 ℃ or less.
또한 본 고안의 콜드 탑 슬래그법을 이용한 소각재 처리 장치에 있어서, 상기 용융로내 상부에 외부공기를 소통시켜 상기 용융로내 상부의 온도를 150℃ 이하로 제어하는 것이 바람직하다.In addition, in the incineration ash processing apparatus using the cold top slag method of the present invention, it is preferable to control the temperature of the upper portion in the melting furnace to 150 ℃ or less by communicating the external air to the upper portion in the melting furnace.
또한 본 고안의 콜드 탑 슬래그법을 이용한 소각재 처리 장치에 있어서, 상기 소각재 공급부는 진동분배기인 것이 바람직하다.In addition, in the incineration ash processing apparatus using the cold top slag method of the present invention, the incineration ash supply unit is preferably a vibration distributor.
또한 본 고안의 콜드 탑 슬래그법을 이용한 소각재 처리 장치에 있어서, 상기 전극봉이 3상의 흑연전극봉인 것이 바람직하다.Moreover, in the incineration ash processing apparatus using the cold top slag method of this invention, it is preferable that the said electrode is a three-phase graphite electrode rod.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 의한 소각재 처리 장치의 구성 및 작용을 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the configuration and operation of the incineration ash processing apparatus according to the present invention.
도 3은 본 고안에 의한 소각재 처리 장치를 개략적으로 도시한 것으로서, 용융로 및 소각재 공급부, 전극봉, 2차 연소실, 여과집진기 및 배기가스 배출구를 포함하여 구성된다.3 is a schematic view showing an incinerator ash processing apparatus according to the present invention, and includes a melting furnace and an incinerator ash supply unit, an electrode, a secondary combustion chamber, a bag filter, and an exhaust gas outlet.
소각재 공급부(1)는 생활 쓰레기의 소각시 발생하는 소각재 중 바닥재와 비산재의 비율을 조정하여 용융로에 공급하는 장치로서, 진동 분배기로부터 소각재를 공급받는다.The incineration ash supply unit 1 is a device for adjusting the ratio of bottom ash and fly ash among incineration ashes generated during incineration of household waste and supplying it to the melting furnace, and receives the incineration ash from the vibration distributor.
전극봉(3)은 상기 소각재 공급부(1)에 의해 상기 용융로(2)에 장입된 소각재(원료, 10)에 고열을 공급하기 위한 것으로서, 상기 용융로 상부(2a)로부터 입설된 3상의 흑연전극봉인 것이 바람직하다. 상기 흑연전극봉에 교류전류를 인가함으로써 발생되는 전극간의 아크열에 의해 상기 용융로(2)에 장입된 원료(10)를 용융시킨다.The electrode rod 3 is for supplying high heat to the incineration ash (raw material, 10) charged into the melting furnace 2 by the incineration ash supply unit 1, and is a three-phase graphite electrode rod placed from the upper portion of the melting furnace 2a. desirable. The raw material 10 charged in the melting furnace 2 is melted by the arc heat between the electrodes generated by applying an alternating current to the graphite electrode rod.
용융로(2)는 원료(10)를 수용하고, 상기 전극봉(3)에 의해 원료를 슬래그화하는 구성이다. 본 고안에 의한 용융로(2)는 로내 상부(2a)를 공기 순환시켜 온도를 낮추도록 형성하였다. 구체적으로 설명하면 도시된 바와 같이, 소각재 공급부(1)나 전극봉(3) 등 외부와 연결되는 요소들이 상기 용융로(2) 내에 입설되는 부분을 밀폐시키지 아니하여 틈새(5)가 형성되며, 더 나아가 개폐가능한 하나 이상의 공기소통구(5a)를 별도로 형성할 수도 있을 것이다. 결국 상기 틈새(5)와 공기소통구(5a)는 용융로내 상부(2a) 온도를 150℃이하로 제어하기 위한 수단이므로, 그 목적을 달성하기 위하여 작업조건에 따라 직경이나 갯수 등을 결정해야 한다.The melting furnace 2 is a structure which accommodates the raw material 10 and slags the raw material with the said electrode bar 3. Melting furnace 2 according to the present invention was formed to lower the temperature by air circulation in the upper portion (2a) of the furnace. Specifically, as shown, the gap 5 is formed by not sealing the part which is connected to the outside, such as the incineration material supply part 1 or the electrode 3, and which is settled in the said melting furnace 2, Furthermore, One or more openable air communication ports 5a may be formed separately. As a result, the gap 5 and the air communication port 5a are means for controlling the temperature of the upper portion 2a of the melting furnace to 150 ° C. or lower, so that the diameter or number must be determined according to the working conditions to achieve the purpose. .
상부 온도를 150℃ 이하로 제어하기 위한 더욱 효과적인 수단으로 소각재 공급부(1)로부터 소각재를 공급하는 속도를 조절하여 그에 따라 원료층(10)의 높이를 조절함으로써 로내 상부(2a)의 온도를 조절할 수도 있다. 즉, 소각재 공급 속도를 높여 원료층의 높이를 높게 하면 용융로 하부의 열이 상기 원료층(10)을 거치면서 냉각되기 때문에 로내 상부(2a)의 온도를 낮출 수 있는 것이다.As a more effective means for controlling the upper temperature to 150 ° C or less, the temperature of the upper portion 2a of the furnace may be adjusted by adjusting the speed of supplying the incineration ash from the incineration ash supply unit 1 and adjusting the height of the raw material layer 10 accordingly. have. That is, when the incinerator ash feed rate is increased to increase the height of the raw material layer, the heat of the lower part of the melting furnace is cooled while passing through the raw material layer 10, thereby lowering the temperature of the upper portion 2a of the furnace.
이와 같이 본 고안에 의하면 로내 상부(2a)의 온도가 낮기 때문에 도 1에 도시된 종래의 장치와 달리 용융염(11)이 결정화 되는 것이다.As such, according to the present invention, since the temperature of the upper portion 2a in the furnace is low, the molten salt 11 is crystallized unlike the conventional apparatus shown in FIG. 1.
상기 용융로의 하단에는 출탕구(4a, 4b)가 마련되어 있어 용융금속(13) 및 용융슬래그(12)가 배출되며, 배출된 용융금속(13) 및 용융슬래그(12)는 공냉 또는 수냉으로 고형화되어 배출된다.Hot water outlets 4a and 4b are provided at the lower end of the melting furnace, and molten metal 13 and molten slag 12 are discharged, and the molten metal 13 and molten slag 12 are solidified by air cooling or water cooling. Discharged.
2차 연소실(6)은 소각재의 용융과정에서 발생하는 배기가스를 재연소함으로써 배기가스 중 함유되어 있는 일산화탄소가스를 이산화탄소가스로 만들어 배출시키기 위한 구성이다.The secondary combustion chamber 6 is configured to discharge carbon monoxide gas contained in the exhaust gas into carbon dioxide gas by re-burning the exhaust gas generated during the melting of the incineration ash.
여과집진기(7)는 2차 연소실을 거쳐 나오는 배기가스 중에 포함되어 있는 분진을 집진하는 장치이다.The bag filter 7 is a device for collecting dust contained in the exhaust gas passing through the secondary combustion chamber.
배기가스 배출구(9)는 상기 분진이 집진된 후 나머지의 배기가스를 배출하는 구성이다.The exhaust gas outlet 9 is configured to discharge the remaining exhaust gas after the dust is collected.
도 4를 참조하여 본 고안의 작용을 설명하면, 상부에 설치되어 있는 저장탱크(미도시)에 저장된 소각재를 용융로(2)에 진동분배기 또는 다른 종류의 소각재 공급부(1)를 이용하여 일정량 장입한 후, 교류전류를 인가하여 흑연전극봉에 아크열을 발생시킨다. 이때, 전극봉(3) 하단의 온도는 1,400~1,500℃, 용융슬래그층은 1,350℃정도가 되도록 운전한다.Referring to Figure 4 describes the operation of the present invention, the incineration ash stored in the storage tank (not shown) installed in the upper portion of a predetermined amount by using a vibrating distributor or another type of incineration ash supply unit (1). After that, an alternating current is applied to generate arc heat in the graphite electrode. At this time, the temperature of the lower end of the electrode 3 is 1,400 ~ 1,500 ℃, the molten slag layer is operated to be about 1,350 ℃.
또한 로내 상부(2a) 온도를 150 ℃ 이하로, 바람직하게는 80~150℃이하로 제어하는 것이 중요하다. 이를 위하여 상기에서 설명한 바와 같이, 용융공정 중 소각재를 연속적으로 투입하며, 용융말기 소각재를 재투입하고, 또한 상기의 틈새(5) 또는 별도로 형성된 공기 소통구(5a)를 통하여 외부공기를 유통시키는 것이다.In addition, it is important to control the upper temperature of the furnace 2a to 150 ° C. or lower, preferably 80 to 150 ° C. or lower. To this end, as described above, incineration ash is continuously added during the melting process, re-injection of the final melt ash, and also through the air gap (5a) or the separately formed air communication port (5a) to distribute the outside air. .
상기의 용융에 의해 생성되는 용융슬래그(12) 및 용융금속(13)은 출탕구(4a, 4b)를 통하여 배출한다. 또한 1,400~1,500℃로 소각재 용융시 발생하는 배기가스에 포함되어 있는 SOx(g), HCl(g), Cl2(g) 등의 유해가스는 150 ℃ 이하인 용융로내 상부(2a)에서 냉각되고, 상기 유해가스가 생성됨과 동시에 접촉하는 슬래그(12) 상부가 냉각됨으로써, 슬래그(12)에 고용되거나 용융염(11)으로 석출된다. 또한 용융로내 상부(2a)의 온도가 다이옥신의 재합성 온도 이하이므로 다이옥신이 재합성되는 것도 방지된다. 또한 배기가스에 포함되어 있는 일산화탄소는 2차연소실(6)에서 이산화탄소로 만들어 배출한다. 따라서, 본 고안의 소각재 처리 장치는 별도의 후처리 시스템을 구비하지 않고, 재생성되는 유해가스 문제를 해결할 수 있다.The molten slag 12 and the molten metal 13 produced by the melting are discharged through the taps 4a and 4b. In addition, harmful gases such as SOx (g), HCl (g), and Cl 2 (g) included in the exhaust gas generated at the incineration ash melting at 1,400 to 1,500 ° C are cooled in the upper portion 2a of the melting furnace at 150 ° C or less. As the harmful gas is generated, the upper portion of the slag 12 which is in contact with the cooling is cooled, so as to be dissolved in the slag 12 or precipitated as the molten salt 11. In addition, since the temperature of the upper portion 2a in the melting furnace is equal to or lower than the resynthesis temperature of dioxins, the resynthesis of dioxins is also prevented. In addition, carbon monoxide contained in the exhaust gas is discharged by making carbon dioxide in the secondary combustion chamber (6). Therefore, the incineration ash processing apparatus of the present invention does not have a separate aftertreatment system, and can solve the problem of regenerated harmful gas.
이하, 본 고안을 실시예에 의하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by Examples.
하기 실시예는 본 고안을 예시하는 것일 뿐, 본 고안의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.The following examples are merely to illustrate the present invention, the content of the present invention is not limited to the following examples.
<실시예 1><Example 1>
내경 4,100mm, 높이 1,400mm의 소각재 용융로(2)에 실시 전 초기 전력 부하 유도를 위해 금속 훼로망간 15ton과 코크스 100Kg을 장입하고 보다 원활하게 소각재를 용융할 수 있는 분위기를 조성하였다. 이후 표 1과 같은 조성을 갖는 소각재를 바닥재:비산재를 7:3의 비율로 바닥재 4,200Kg, 비산재 1,800Kg을 저장 호퍼(hopper)에서 혼합한 후 용융로 상부에 설치되어 있는 저장탱크로 이동한 다음 진동분배기를 이용하여 소각재 공급부(1)를 통하여 공급하였다. 소각재의 공급에 관하여 이하에서 구체적으로 서술한다. 상기 소각재 공급부(1)는 직경 250mm의 관으로 용융로 중심으로부터 900mm 떨어진 곳에 3기를 설치하여 소각재 투입시 고루 분포되도록 하였다. 전극봉(3)에 1차전압 22,500V 및 2차전압 140V에 21,600A의 교류전류를 인가하여 시간당 700~900Kwh로 6시간 동안 용융하였다. 이때 전극봉(3) 하단의 온도는 1,400~1,500℃, 용융된 용융슬래그층(12)의 온도는 1,350℃정도가 유지되도록 운전하였다. 상기 6,000Kg의 소각재는 용융시 용융슬래그층(12)이 노출되지 않도록 연속적으로 투입하였으며, 특히 소각재 용융말기에 상기 6,000Kg의 소각재 이외에 용융염(11)과 용융슬래그층(12)이 노출되지 않도록 1,000Kg~6,000Kg을 재투입하였다. 소각재 1,000Kg 추가 투입시 용융슬래그(12) 및 최초 투입된 용융합금철(이하, ‘용융층’이라 함)의 높이를 측정한 결과 용융되지 아니한 고상의 소각재(원료층) 높이는 35mm였고, 용융층 높이는 380mm로 높이의 비가 1:9 정도 였으며, 소각재 6,000Kg 추가 투입시 용융되지 아니한 고상의 소각재 높이는 200mm로 용융층과의 높이의 비가 대략 1:2로 측정되었다. 상기 용융로내 소각재 투입량을 변화시키는 방법으로 고상의 소각재와 용융층 높이의 비율을 1:9에서 1:2까지 변화를 주면서 원료층 최상부의 온도를 K-type 열전대로 측정한 결과 비율이 1:9로 용융되지 아니한 고상의 소각재 최상부 온도는 약 150℃였고, 비율이 1:2의 경우 고상의 소각재 최상부 온도는 약 100℃로 측정되었다. 이는 고온으로 용융된 용융염과 용융슬래그의 복사열이 상부의 원료층을 통과하면서 냉각되었기 때문이라 판단되며, 따라서 용융층이 드러나지 않도록 소각재 투입량을 조절함으로써 용융로내 상부온도를 보다 효과적으로 제어할 수 있을 것이다. 또한 용융로 상부(2a)의 틈새(5) 또는 별도의 공기 유입구(5a)를 이용하여 외부공기를 적절히 유통시킴으로써 상부 온도 제어를 효과적으로 하였다. 이후 생성된 상기 용융슬래그는 출탕구(4)를 통하여 용융염(11)과 함께 배출하고 공랭 또는 수냉하였다. 또한 상기 용융과정에서 생성된 배기가스를 2차 연소실에서 재연소하여 나오는 가스 중에 포함되어 있는 분진을 여과집진기(7)에서 집진하였다.In an incinerator melting furnace (2) having an inner diameter of 4,100 mm and a height of 1,400 mm, 15 tons of metal ferro-manganese and 100 kg of coke were charged to induce initial power load before implementation, and an atmosphere to melt the incinerator more smoothly was created. Then, the ash ash having the composition shown in Table 1 was mixed with a bottom ash: fly ash at a ratio of 7: 3, and the bottom ash 4,200 Kg and the fly ash 1,800 Kg were mixed in a storage hopper, and then moved to a storage tank installed at the top of the melting furnace, followed by a vibration distributor. It was supplied through the incineration ash supply unit (1) using. The supply of the incineration ash will be described in detail below. The incineration ash supply unit (1) was installed in a 250mm diameter tube at a distance of 900mm from the center of the melting furnace to distribute evenly when incineration ash input. An alternating current of 21,600A was applied to the electrode 3 with a primary voltage of 22,500V and a secondary voltage of 140V and melted at 700 to 900 Kwh per hour for 6 hours. At this time, the temperature of the lower end of the electrode 3 was 1,400 ~ 1,500 ℃, the temperature of the molten molten slag layer 12 was operated to maintain about 1,350 ℃. The 6,000 Kg incinerator was continuously injected so that the molten slag layer 12 was not exposed during melting. In particular, the molten salt 11 and the molten slag layer 12 were not exposed at the end of the incineration ash melting except the 6,000 Kg incinerator. 1,000Kg ~ 6,000Kg was re-injected. The height of the molten slag (12) and the first molten alloy iron (hereinafter referred to as 'melted layer') that was added when 1,000Kg of incinerator was added was 35 mm, and the height of the molten solid ash (raw material layer) that was not molten was 35 mm. The height ratio of 380mm was about 1: 9, and the solid ash which was not melted upon addition of 6,000Kg of incineration ash was 200mm, and the ratio of height to the molten layer was about 1: 2. The ratio of solid incinerator and molten bed height was changed from 1: 9 to 1: 2 by varying the input amount of incinerator in the melting furnace, and the ratio of the temperature of the top of the raw material layer was measured with a K-type thermocouple. The top temperature of the solid incinerator which was not melted was about 150 ° C., and the top temperature of the solid incinerator was about 100 ° C. when the ratio is 1: 2. This is because the molten salt melted at a high temperature and the radiant heat of the molten slag was cooled while passing through the upper raw material layer, and thus the upper temperature in the melting furnace could be more effectively controlled by adjusting the input amount of incinerator so that the molten layer is not exposed. . In addition, the upper temperature control was effectively performed by appropriately distributing the outside air by using the gap 5 of the upper portion 2a of the melting furnace or a separate air inlet 5a. The molten slag produced thereafter was discharged together with the molten salt 11 through the hot water outlet 4 and air cooled or water cooled. In addition, the dust collected in the exhaust gas produced during the melting process in the secondary combustion chamber re-burned in the dust collector 7 was collected.
<실시예 2><Example 2>
바닥재: 비산재의 비율 9:1의 소각재를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였으며, 소각재의 재투입에 따른 용융로내 상부 온도 측정결과 거의 동일한 결과를 얻었다.Except for the use of incineration ash with a bottom ash: fly ash ratio of 9: 1, the same process as in Example 1 was carried out, and the same results as in the upper temperature measurement in the melting furnace according to the re-input of the incineration ash were obtained.
<비교예 1>Comparative Example 1
바닥재: 비산재의 비율 7:3의 소각재를 사용하고, 용융로(2)의 상부를 완전히 밀폐하여 로내 상부가 공기유통되지 않도록 실시한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 이때, 로내 상부온도를 측정한 결과 1,350~1,400℃정도로 측정되었다.A bottom ash: fly ash was used in the same manner as in Example 1 except that an incineration ash having a ratio of 7: 3 was used, and the upper portion of the melting furnace 2 was completely sealed so that the upper portion of the furnace was not airflowed. At this time, as a result of measuring the upper temperature in the furnace was measured to about 1,350 ~ 1,400 ℃.
<실험예 1>Experimental Example 1
상기 실시예 1 내지 실시예 2에서 실시한 처리의 적법성을 진찰하기 위하여 유해가스의 농도를 하기와 같이 측정하였다.In order to examine the legality of the treatments performed in Examples 1 to 2, the concentration of the noxious gas was measured as follows.
1. 유황농도 측정1. Sulfur concentration measurement
상기 실시예 1 내지 실시예 2에서 실시후, 용융시간에 따라 유황 농도를 측정한 결과를 도 5에 기재하였다. 도 5에서 보는 바와 같이, 실시예 1은 유황농도가 2.0～1.1% 정도가 슬래그에 고용되었으며, 실시예 2의 경우, 0.6～0.9% 범위로 슬래그에 고용되었다.After performing in Examples 1 to 2, the results of measuring the sulfur concentration according to the melting time is shown in FIG. As shown in FIG. 5, in Example 1, sulfur concentration of about 2.0 to 1.1% was employed in slag, and in Example 2, it was employed in slag in a range of 0.6 to 0.9%.
2. 배출가스 중, SO2의 농도 측정2. Measurement of SO2 concentration in exhaust gas
상기 실시예 1 내지 실시예 2의 용융과정중에서 발생한 SO2의 가스분석한 결과를 도 6에 나타내었으며, 구체적으로는 실시예 1의 경우는 SO2의 농도가 50 ppm이고, 실시예 2의 경우 10 ppm 미만으로 나타났다.6 shows the results of gas analysis of SO 2 generated during the melting process of Examples 1 to 2, specifically, in Example 1, the concentration of SO2 is 50 ppm, and in Example 2, 10 ppm. Appeared less than.
3. 슬래그 중, 염소 농도 측정3. Determination of chlorine concentration in slag
상기 실시예 1 내지 실시예 2에서 실시후, 슬래그 중, 염소 농도변화를 측정한 결과를 도 7에 기재하였고, 구체적으로는 실시예 1의 경우는 슬래그 중, 염소 농도가 4～7 %이고, 실시예 2의 경우 1～2 %정도 잔존하는 것으로 확인되었다.After performing in Examples 1 to 2, the result of measuring the change in chlorine concentration in the slag is described in FIG. 7, specifically, in Example 1, the concentration of chlorine in the slag is 4-7%, In the case of Example 2, it was confirmed that about 1-2% remained.
4. 배출가스 중, 염산 농도 측정4. Measurement of hydrochloric acid concentration in exhaust gas
상기 실시예 1에서 발생한 배출가스 중 염산 농도를 측정결과를 도 8에 기재하였고, 구체적으로는 배출가스 중 염산의 잔존농도가 1ppm 이하인 것으로 확인되었다.The measurement result of hydrochloric acid concentration in the exhaust gas generated in Example 1 is shown in FIG. 8, and it was confirmed that the residual concentration of hydrochloric acid in the exhaust gas was 1 ppm or less.
5. 슬래그 중, 납 성분 측정5. Determination of lead in slag
상기 실시예 1 내지 실시예 2에서 실시후, 슬래그 중, 중금속중 Pb 성분을 측정한 결과를 도 9에 기재하였고, 구체적으로는 실시예 1은 0.1～ 0.3 %, 실시예 2는 0～0.1 % 잔존하는 것으로 확인되었다.After performing in Examples 1 to 2, the results of measuring the Pb component of the heavy metal in the slag is described in Figure 9, specifically, Example 1 is 0.1 to 0.3%, Example 2 is 0 to 0.1% It was confirmed to remain.
또한 상기 실시예 1 및 비교예 1에 대하여, 각 용융로에서 소각재를 처리한 후 유해가스 잔존 농도를 하기 표 2에 기재하였다.In addition, for Example 1 and Comparative Example 1, the residual concentration of the harmful gas after treating the incineration ash in each melting furnace is shown in Table 2 below.
상기에서 표 2에서 살펴본 바와 같이, 다이옥신, 미세먼지를 제외하고, NOx, SOx, 염산의 농도는 본 고안의 소각재 처리를 실시한 경우, 배출농도가 최소화된 것을 확인하였다.As described in Table 2 above, except for dioxin and fine dust, the concentration of NOx, SOx, hydrochloric acid was confirmed that the discharge concentration is minimized when the incineration ash treatment of the present invention.
또한, 상기 실시예 1 및 비교예 1에 대하여, 각 용융로에서 소각재를 처리한 후 슬래그 중, 잔존하는 중금속의 용출시험을 실시하여 하기 표 3에 기재하였다.In addition, in Example 1 and Comparative Example 1, after treatment of the incineration ash in each melting furnace, the dissolution test of the remaining heavy metals in the slag was carried out, shown in Table 3 below.
상기에서 표 3에서 살펴본 바와 같이, 실시예 1의 경우, 슬래그에 Cd, Pb, As, Cr6+은 용출이 되지 않았으나 비교예 1의 경우는 검출되었으며, Cu와 Zn의 경우는 실시예 1이 비교예의 경우보다 10배정도 낮게 용출되었다.As described in Table 3 above, in the case of Example 1, Cd, Pb, As, Cr6 + was not eluted in the slag, but in the case of Comparative Example 1 was detected, in the case of Cu and Zn Example 1 of the comparative example It was eluted 10 times lower than that.
상기에서 본 고안에 의한 소각재의 처리 장치를 통한 결과가 유해가스 및 중금속의 농도가 현저하게 적음을 확인한 결과로 부터, 본 고안의 소각재의 처리 장치는 용융로내 상부의 공기를 유통시켜 온도를 슬래그 용융온도보다 낮추고, 동시에 슬래그 상부온도를 낮춤으로써, 슬래그 용융시 유해가스 또는 중금속이 발생됨과 동시에 냉각된 슬래그 상부와 접촉함으로써, 슬래그에 고용되거나 용융염으로 석출되는 것을 확인할 수 있었다.From the results of the incinerator ash treatment device according to the present invention as a result of confirming that the concentration of harmful gases and heavy metals is significantly less, the incinerator ash processing device of the present invention flows air in the upper part of the melting furnace slag melting temperature By lowering the temperature and lowering the slag upper temperature at the same time, it was confirmed that harmful gas or heavy metals were generated during slag melting and contacted with the cooled slag upper at the same time so as to be dissolved in slag or precipitated as molten salt.
본 고안에 따르면, 생활 쓰레기 소각재 용융처리시 발생하는 배기가스를 별도의 후처리를 하지 아니하여도 환경오염가스의 배출을 환경오염배출기준치 이하로 제어할 수 있게 된다.According to the present invention, it is possible to control the emission of environmental pollutant gas to less than the environmental pollution emission standard value without performing post-treatment of the exhaust gas generated during the municipal waste incineration ash melting process.
따라서 후처리공정이 불필요하므로 시스템의 구성이 현저하게 단순해지는 효과가 있다.Therefore, since the post-treatment process is unnecessary, the structure of the system is remarkably simplified.
또한 이로 인해 설치, 설비비용 및 소각재 처리비용이 크게 절감되며 운전도 매우 용이해지는 효과가 있다.In addition, this greatly reduces the installation, equipment costs and incineration ash disposal costs, and has an effect that is very easy to operate.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| U107 | Dual application of utility model | ||
| REGI | Registration of establishment | ||
| T201 | Request for technology evaluation of utility model | ||
| EXTG | Extinguishment | ||
| T601 | Decision on revocation of utility model registration |