KR940002987B1 - 폐기물 처리 플랜트 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

폐기물 처리 플랜트

도면은 본원 발명의 실시예의 설명도이다.

제1도는 원리적 실시예의 개략 단면도.

제2도는 열분해조의 기능 단면도.

제3도는 실가동 플랜트의 개략 단면도.

제4도는 열분해조의 전체 개략 단면도.

제5도는 열분해조 부분 횡단면도.

제6도는 열분해조 실시예의 열분해조의 전체 개략 단면도.

제7도는 타실시예에 의한 실가동 플랜트의 개략 단면도.

제8도는 타실시예에 의한 열분해조의 개략 단면도.

제9도는 연소노의 다른 실시예의 종단면도.

제10도는 타실시예에 의한 연소노의 버너 부분 확대 단면도.

제11도는 열분해조의 배출구 부분 확대 종단면도.

제12도는 타실시예에 의한 열분해조의 부분 확대 단면도.

제13도는 플랜트의 실 설계예의 측면도.

제14도는 플랜트의 실 설계예의 평면도.

발표한 기술은 플라스틱등의 폐기물의 열분해에 의한 처리 플랜트의 구조의 기술분야에 속한다.

(종래의 기술)

주지하는 바와 같이 풍부한 시민생활은 고도로 발달한 각종 산업에 의해 지탱되고 있으며, 당해 각종 산업은 또한 왕성한 과학기술의 개발에 힘입은 바가 크며, 극미기술(極微技術)에서 마이크로 기술, 거대(巨大)기술, 우주기술까지 그 발달은 극한 상태를 넘어서 정지할 줄을 모르고 융성하게 되어 있는데 근래, 공해문제나 환경파괴등이 클로우즈업 되며, 이들과의 조화 없이는 산업의 발달 및 시민생활의 유지가 어렵게 되었으며, 일종의 산업의 한계 위기상태를 초래하고 있다. 그리고 기술의 발달은 자연계에 존재하지 않는 인공적 산물도 산출하고, 자연 환경이나 생태계를 위기에 몰아 넣을 뿐만 아니라, 인류사회의 존속마저도 위협하게끔 되었다. 특히, 근래 도시 및 그 근교에서의 산업 폐기물의 처리는 생산과 소비에 따라 가지 못하며, 시스템의 불균형의 위기를 초래하고 있다. 그리하여, 종래부터 생산물 소비물의 폐기물의 처리에 관하여서는 소각, 매립등의 방식이 주류를 이루고 있는데, 소각처리에 관하여서는 최종적으로 회화물(灰化物)의 매립으로 처리하지 않을 수 없으며, 소각을 거치지 않고 직접 던져버리는 등의 처리와 함께 폐기물 처리장의 문제 및 당해 처분에 대한 사회자본의 방대한 투자액이 문제로 되고 있다. 그리하여, 플라스틱류의 유기물등의 폐기물에 관하여서는 상기와 같이 처분장소의 문제에 있어서도 소각 방식에 의한 회화물의 감량화등의 장점에서 종래부터 소위 직열식의 방식이 널리 사용되어 왔는데, 그러한 직열식의 소각은 점화후의 강제 송풍형의 자기 산화방식이므로 잔재분이 많으며, 회화물의 감량화가 설정능률에서만 할 수 있으므로, 매립 처분 장소의 능력을 더욱 저하시키는 난점이 있으며, 또한 유해가스에 의해 대기오염의 문제나 주변환경과 쉽게 조화될 수 없다는 난점이 있으며, 또한 발열량이 많으므로 그 발열의 유효열 이용은 이론적으로는 가능하나 실효상 소각노등의 내열성에 한계가 있으며, 처리기능을 안정되게 유지한대로 충분한 내구성을 유지할 수가 없으며, 투자자본의 보상률이 적다는 결점이 있다.

그리하여, 이러한 직열식의 소각처리에 대처하여 예컨대, 특원평 1-140975호 발명에서 볼 수 있는 내열가열방식에 의한 열분해를 통한 건류가스화를 도모하며, 가스를 연소노에 의해 확실히 무공해 처리를 해소시키는 처리방식이 개발되며, 혼합계의 폐기물의 열분해 처리에 효력을 발휘하며, 도시나 지방에서 널리 실용화가 진행되고 있다.

(발명이 해결하려고 하는 과제)

특히, 플라스틱류등은 가열에 의한 용융이 발생하며, 액상태로 되어 주변부에 점착하기 쉬움으로, 외부가열방식은 효율성 저하를 초래하여 용이하게 연소 탄화하기 쉬운 목질계나 섬유, 종이류, 타이어류등과 함께 소정 비율 용량으로 혼합한 상태로 착화하며, 공기접촉 부분에서의 연소 산화를 하며, 잔재분을 가급적 적게하며, 회화물을 감소하며 감량화 효율을 추진할 수가 있는 장점은 있지만 계속적으로 유구 처리량이 증대하는 추세에 있으므로, 열분해조에 대한 투입량이 많아지며, 내열가열 방식에서 불가결한 가스 순환이 어려워지므로 건류가 저해되기 쉽게 되는 불편이 생긴다.

그러므로, 처리 능력이 저하하여 장기 연속 가동에 맞지 않게 되는 단점이 있었다. 또한, 열분해로부터의 건류가스가 연소노에서 버너에 의한 연소후의 배기가스의 예열제거가 불충분하다는 불리점이 있으며, 적열층의 표면산화에 의한 소위 불잉걸(다 타지 않은 장작불) 연소가 반복되는데서 소정 탄소 연소의 계속시간이 길고 열분해조의 수명이 떨어진다는 단점도 있었다.

(발명의 목적)

본 출원의 발명의 목적은 상기 종래의 기술에 의거한 직열식의 소각처리의 문제점을 해결하려는 기술적 과제로 하고, 그 직열식 처리에 대신하여 감량화율이 현저히 높으며, 열의 유효이동도 도모되며, 폐기물의 소각처리에 뛰어난 열분해에 의한 건류가스 연소를 할 수 있는 내열가열식 열분해 처리의 잇점을 충분히 이용하며, 또한, 일차 연소를 하는 열분해조에서의 투입 폐기물에 대한 가스(공기) 순환을 양호하게 하며, 열분해를 촉진시키고, 불잉걸 연소등의 계속적 반복 연소에 대해서도 열분해의 내구성을 보증하며, 연소노에서의 건류가스가 연소후의 배기가스의 무공해화를 촉진하며, 폐기물에 대한 내열가열식 연소처리를 할 수 있도록 하여 무공해 산업에서의 소각기술 이용분야에 보탬이 되는 우수한 폐기물 처리 플랜트를 제공하려고 하는 것이다.

(과제를 해결하기 위한 수단 작용)

상기 목적에 따라 특허청구의 범위를 요지로 하는 본 출원의 발명의 구성은 상기 과제를 해결하기 위하여 플라스틱류등의 고분자계 폐기물이나 목재, 종이, 섬유류등의 폐기물의 혼합계의 폐기물의 일괄 가열 연소처리를 도모하며, 잔재물이나 회화물의 증대등에 대하여 감량율을 높여서 폐기물 처리를 행함에 있어 내열 가열에 의한 열분해 건류방식을 취하며, 일차 연소실을 이루는 열분해조에 있어서는 그 수냉 쟈켓, 혹은 내화물에 의한 케이싱내에 그 내벽등에 대하여 상하 방향으로 가스상승가이드를 마련하여 투입 폐기물의 연소시 내부에서 발생되는 가스의 상승순환을 촉지할 수 있도록 하며, 그 케이싱에 투입한 소정량을 착화하여 소정의 온도로 콘트롤하면서 연소시켜 가열 건류를 하여, 당해 열분해조내에서는 하부에서 상부로 탄화층, 적열층, 유동화층, 단열층, 가스층이 형성되도록 하여 당해 열분해층에 상당량의 폐기물이 충밀상태로 투입되어도 가스상승가이드에 의해 통기구멍으로부터의 증기나 연소가스등이 하방으로부터 상방으로 충분히 순환되어서 충분한 온도로 콘트롤하여 건류가 촉진되며, 건류가스는 다음 단계의 가스 연소실의 연소노에 보내져서 버너에 의해 점화되어 완전 연소가 된다.

결과적으로 열분해조에서의 탄화층화의 회화물등 잔재부는 현저히 감량되어서 감량화율이 촉진되며, 열분해조에서는 그 케이싱이 수냉 쟈켓이나 내화물에 의해 충분한 내화성을 보유하여 수명이 연장되며, 또한 연소노에서 완전 연소된 배기가스는 냉각장치에 의해 충분히 냉각되며, 또한 집진되어 완전히 무공해 상태로 되어 굴뚝에서 배출되므로 대기오염이나 주변 주민에 대한 환경파괴가 생기지 않도록 한 기술적 수단을 강구한 것이다.

[실시예]

다음에, 본 출원의 발명의 실시예에 의거하여 설명하면 아래와 같다.

제1도시 실시예는 본 출원의 발명의 요지 중심을 이루는 폐기물 처리 플랜트의 원리적 방식으로서 예컨대 가옥의 증개축에 임해서의 파괴 후 플라스틱류등의 고분자 화합물의 폐기물이나 종이, 목재, 섬유류등의 폐기물 혼합계의 폐기물 소각에 의한 처리를 하는 방식이며, 종래 타입의 직열식 것과는 달라서 기본적으로는 내열가열에 의한 열분해계 가스의 연소를 행하는 것이며, 그 일차 연소실을 이루는 열분해조(2)에 대하여 혼합계의 폐기물(4)을 가급적으로 목질계나 섬유, 종이류, 타이어등 취급하기 쉬운 고체의 폐기물은 하측에 상측의 플라스틱등 고분자계 폐기물과의 용량비율을 소정으로 하여 외부가 열분해 방식이 아닌 내부가 열분해 방식을 취하며, 상부의 투입구멍(3)으로 투입하여 뚜껑을 밀폐하며, 하부의 착화장치(5)에 의해 착화하며, 상기 열분해조(2) 내부에서의 공기 접촉에 의해 공기층의 산소를 약 21% 유효하게 사용하여 산화시키며, 플라스틱류의 폐기물은 용융하여 주위의 폐기물 부분에 분산하며, 순차적으로 열분해 되어서 가연성의 가스와 회화물로 변화하며, 제2도시와 같이 하측에서 탄화층, 회화물(41), 적열층(42), 유동화층(43), 건류가스(44)로 분리되며, 그 건류가스(44)는 배출구(7)로부터 2차실의 연소노(9)로 송급되어서 완전연소하도록 되어 있으며, 회화물(41)은 하부의 배출구(3')로부터 적당히 꺼내어서 배출하도록 되어 있는 것이다. 당해 열분해조(2)내에서는 공기중의 산소 약 21%에 의한 산화연소로 건류가 촉진되며, 이산화탄소가 생성되어서 소정 탄소 연소가 진행하는 프로세스가 형성되어 가연성 가스의 연소와 탄소 연소의 두가지 연소 제어에 의한 열분해 가스와 연소가 행하여진다.

당해 프로세스에서의 산화에 의한 연소는 온도센서(17)에 의해 공기 송급팬(6)으로부터의 공기 송급량을 제어하여 이루어지며, 통상 약 600℃에서 연소가 이루어진다. 그리고 2차실의 연소노(9)에서는 열분해조(2)에서 송급되는 건류가스(8)에 대하여 오일탱크(10)으로부터의 오일 공기의 혼합기가 버너(11)에 의해 불꽃 연소가 이루어져서 약 1000℃의 완전 연소가 이루어지며, 이 경우의 연소 콘트롤은 온도센서부의 댐퍼(damper) 콘트롤장치(17')에 의해 연료 공급량이 제어되도록 되며, 또한 소정의 댐퍼를 콘트롤하도록 되어 있다. 그리고, 완전 연소된 배기가스(14)는 소정의 배기가스처리장치(13)를 경유하여 굴뚝(15)으로부터 무공해의 배기가스(16)가 되어 대기로 방출되도록 되어 있다. 그리하여, 제3도 내지 제5도시 실가동의 실시예에 있어서는 상기 배기가스처리장치(13)에 대해서 수도물등에 의한 쟈켓, 샤워링등에 의한 냉각장치(13')를 배설하며, 배기가스(14')를 충분히 냉각하며, 무공해 처리를 하여 주변 환경에의 영향을 적게하도록 한 방식이며, 열분해조(2)에서는 제4도시와 같이 그 단면 원형의 케이싱(2')에서 수냉식 쟈켓(22)를 마련하여 열분해조(2)의 내구성을 향상시키고 그 외측에는 공기실(23)을 마련하고 케이싱)2')에 소정 갯수의 통기구멍(24)(24)을 개구시켜서 산화가 촉진되도록 하며, 또한 케이싱(2')의 내부에 있어서는 상·하 방향으로 한쌍의 파이프상의 가스상승가이드(25)(25)를 소정의 간격(25')을 통하여 설정복수 병설하며, 쟈켓(22)에 연통시켜서 냉각 기능을 가지게 함과 동시에, 케이싱(2')의 내부에 투입구멍(3)으로부터 투입되는 혼합계의 폐기물(4)이 충밀상태로 투입되어도 공기실(23)에서 통기구멍(24)(24)을 통한 공기, 하측의 인접실의 고형물에서 상부의 플라스틱등의 고분자계의 폐기물에 걸쳐서 충분히 공급 순환되는 것이다.

이와 같이 케이싱(2')의 내부에 상,하 방향으로 한쌍의 파이프상의 가스상승가이드(25)(25)를 소정간격(25')으로 복수개 병설한 것은 열분해조(2) 내측에 상당량의 혼합된 폐기물(4)이 투입되고 적층되어 연소되어질 경우 소정간격(25')은 연소가스의 상승 통로로 활용되어지며, 혼합된 폐기물(4)에 공간부를 형성하여 폐기물(4)의 완전연소를 촉진하며, 확실한 혼합연소를 이루어지도록 한다.

또한, 제2도시 화합물(41)에서 건류가스층(44)에 걸쳐서 탄소의 공급이 확실히 행하여져서 열분해 연소가 설계대로 행하여지며, 내열 가열에 의한 건류가스(44)의 생성이 촉진되도록 되어 있다. 따라서, 재래식의 내열 가열방식의 열분해조와 달리 상당량의 혼합계 폐기물(4)이 투입되어도 압축 밀폐된 퇴적 상태가 나타나지 않으며, 확실한 혼합연소가 이루어진다. 또한, 온도센서(17)에 의한 온도관리 제어도 확실히 이루어지도록 되어 있다. 그리고, 쟈켓(22)에 있어서는 그 상부 소정부 위에 증기배출구(26)가 마련되어 있으며, 투입구멍(3)에 있어서는 수냉 쟈켓을 보유하는 뚜껑체(27)가 마련되어 원치장치(28)에 의해 원활하게 개폐가 이루어지도록 되어 있다. 이러한 수냉식 쟈켓을 보유하는 뚜껑체(27)는 케이싱(2')에 대한 밀폐성이 좋으며, 장치의 작동효율을 저하시키는 일이 없도록 되어 있다. 그리고,제6도시 열부해조(2")의 실시예의 방식은 상기 상승 가이드(25)(25)가 케이싱(2')의 내벽에 붙여진데 대하여 케이싱(2')의 내부 중심부에 스핀들 타입의 중공(中空) 가스상승가이드(25")가 도시하지 않은 아암식의 브래켓등에 의해 세워진 형상으로 부착되며, 그 측벽에는 다수의 통기구멍(25")(25")이 병설되어서 케이싱(2')내의 저부에서 상부에 걸려서 공기 가스의 상승 순환이 이루어지도록 되며, 그 작용효과는 상기 실시예와 실시적으로 변함이 없는 것이다.

즉, 케이싱(2') 내부 중심부에 스핀들 타입의 중공 가스상승가이드(25")는 그 측벽에 통기구멍(25")에 의해 공기의 상승순환을 촉진하도록 함과 동시에 열분해조(2) 내측에 투입되어지는 상당량의 폐기물이 적층되어 연소될시 연소가스의 상승 가이드 역활 및 혼합적층된 폐기물(4)에 공간부가 형성되게 하여, 폐기물(4)의 완전연소를 촉진하며, 확실한 혼합연소를 이루어질 수 있도록 한 것이다.

또한, 제7도시 플랜트(1")의 방식에 있어서는 연소노(9)와 굴뚝(15)과의 사이에 집진장치인 사이클론(13"), 전기 집진장치(13"')를 직렬상으로 설치하여 완전연소후 배기가스의 무공해 처리를 하도록 한 방식이다. 그리고, 제8도시 실시예의 열분해조(2"')에 있어서는 그 케이싱(2')의 일부 즉, 상부의 고온부에는 수냉식 쟈켓(22)을 마련하며, 하부에는 소정의 내화물(29)을 배설하며, 그 열분해조(2"')의 내구성을 향상하도록 한 방식이다.

또한, 제9도시 실시예는 연소노(9')에서 외측 공기실(23')의 내부에 내화물에 의한 케이싱(2')을 마련하여 소정의 통기구멍(24)(24)을 마련하도록 한 방식이다.

또한, 연소노(9")에서의 버너(11)의 설치는 제10도시와 같이 부분적으로 공기실(22")을 마련하여 회화물에 의한 노즐하우징을 부설하며, 노즐내에 다수의 통기구멍을 배설하여도 좋다. 그리고 제11도시 실시예와 같이 열분해조(2')의 회화물 배출구(3')의 개폐구멍(3"')을 실린더 방식으로 하는 것도 가능하며, 또한 제12도시와 같이 구배(勾配)를 붙인 개폐뚜껑(31')으로 하는 것도 가능하다. 그리고, 열분해조(2)의 케이싱(2')에 관해서는 그 저부를 한쪽으로 경사지게 한 방식으로 하는 등 여러가지 설계방식이 채용 가능하다.

또한, 본 출원의 발명의 실시방식은 상기 각 실시예에 국한되는 것은 아니다. 예컨대 혼합폐기물을 열분해조내로의 투입시에 겸하여 소석회를 분무 혹은 살포에 의해 투입하며, 저온반응을 하여 염소가스등의 유해가스를 초기에 중화하며, 미스트의 발생등을 피하도록 하는 등 여러가지 방식이 채용 가능하다.

또한, 설계 변경적으로는 통기구멍에 관해서 자동 댐퍼방식을 채용하거나 또는 내화물에 관해서는 콘크리트 라이닝을 하는 것도 가능하다.

(발명의 효과)

이상, 본 출원의 발며에 의하면, 폐기물 처리 플랜트에서 기본적으로 종래의 직열식의 폐기물의 소각 방식에 비하여 건류가스의 완전 연속 방식이 채용될 수 있는 내열 가열식의 열분해가스 소각방식을 사용함으로서 회화물등의 잔재분을 가급적 적게하며, 소각에 의한 감량화율이 높여지며, 최종 처분으로서의 탄화물의 매립처리가 그 능력을 크게 할 수가 있으며, 투자하는 사회 자본의 효율 상승에도 연계된다는 효과가 있다. 그리하여, 열분해조에서는 그 케이싱내에 가스상승가이드가 마련되는 것으로서, 그 열분해조 내로의 혼합 건류의 폐기물등을 층밀상태로 투입하여도 공기등의 가스의 상승 순환이 도모되어서 하부에서 상부로 즉, 회화층에서 적열층, 가스화층에 걸쳐서 고정 탄소 연소는 물론이거니와 유동화층, 전열층에서의 열분해가 설계대로 행하여진다는 우수한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 열분해조나 연소노에서 발생되는 가스를 수냉식 쟈켓에 의해 냉각 되어지게 하며, 내부구조를 내화물 구조로 하여 그 내구성을 향상시킴과 동시 효율적인 가동이 이루어질 수 있게 하였다. 또한, 열분해조내에서는 가스상승가이드에 의해 공기등의 가스의 상승 순환을 촉진시키므로써 연소 프로세스에서의 충분한 산화가 이루어지며, 소위 지체 연소방지를 도모하여 카아본 발생을 억제하게 되며, 나아가서 완전 연소를 진행시켜 후단에서의 배기가스의 냉각이나 집진을 용이하게 할 수 있는 부차적인 효과도 얻을 수 있다.

Claims (5)

1. 내열 가열 가스화식 열분해조에 가스통로를 통하여 가스 연소노가 접속되며, 그 가스 연소노가 굴뚝에 배기통로를 통하여 접속되는 폐기물 처리 플랜트에 있어서, 상기 내열 가스화식 열분해조 내에 가스상승가이드가 마련되며 또한 상기 배기통로에 냉각장치가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 플랜트.
2. 제1항에 있어서, 배기통로에 냉각장치 대신에 집진장치가 마련되는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 플랜트.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 가스상승가이드가 상기 내열 가스화식 열분해조의 케이싱에 대하여 내향으로 고설된 파이프로 되어 있는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 플랜트.
4. 제3항에 있어서, 파이프가 수냉 쟈켓에 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 플랜트.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 가스상승가이드가 케이싱내 중앙에 설치된 중공체로서 그 내측벽에 다수의 통기구멍이 개구되어 있는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 플랜트.