KR101874114B1

KR101874114B1 - 건류 가스화 소각처리장치

Info

Publication number: KR101874114B1
Application number: KR1020110099092A
Authority: KR
Inventors: 마사모토 가네코
Original assignee: 가부시키가이샤 긴세이 산교
Priority date: 2010-10-04
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2018-07-03
Anticipated expiration: 2031-09-29
Also published as: US8789478B2; CN102537972A; CN102537972B; KR20120035113A; JP5762713B2; JP2012078032A; US20120079970A1

Abstract

(과제) 보조 연소에 필요로 하는 시간과 연료를 절약할 수 있는 건류 가스화 소각처리장치를 제공한다.
(해결수단) 건류 가스화 소각처리장치는, 건류로(1) 내에 수납된 폐기물(A)에 대한 착화로부터 화상(火床)이 형성될 때까지의 제 1 단계에 있어서는 공기 공급로(13)를 통해서 공기가 건류로(1) 내에 공급된다. 그리고, 폐기물(A)의 연소가 지속되는 상태(제 2 단계)가 되면, 건류로(1) 내로의 산소 공급이 공기 공급로(13)에 의한 공기의 공급에서 산소 공급로(15)에 의한 고농도 산소의 공급으로 전환된다.

Description

건류 가스화 소각처리장치{CARBONIZATION GASIFICATION INCINERATION TREATMENT DEVICE}

본 발명은 폐기물을 수납함과 아울러, 폐기물의 일부를 연소시키면서 그 연소열에 의해서 폐기물의 잔부를 건류(乾溜)하여 가연성 가스를 발생시키는 건류 가스화 노(爐)에 관한 것이다.

근래에 있어서는, 염화비닐 등의 염소성분을 많이 포함하는 폐기물이 많아지고 있기 때문에, 이것을 소각하는 소각처리장치에서는 소각시에 질소산화물(NOx), 일산화탄소(CO), 다이옥신류 등의 대기 오염 물질이 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 대기 오염 물질에 대해서는 배출량을 억제하는 일정한 환경 기준이 책정되어 있다.

특히, 폐기물의 소각처리에 수반하여 발생하는 다이옥신류는, 염소성분을 포함하는 폐기물을 250∼350℃ 정도의 온도로 연소시키면, 상기 폐기물로부터 유리(遊離)되는 염소와, 수지 등의 불완전연소에 의해서 생성되는 탄화수소가 상기 폐기물 중에 포함되는 중금속을 촉매로 하여 반응함으로써 다이옥신류가 생성된다는 것이다.

상기 폐기물의 소각처리에 의한 다이옥신류의 배출을 방지하기 위해서는, 상기 폐기물을 800℃ 이상의 온도에 2초간 이상 체류시켜서, 생성된 다이옥신류를 완전히 열분해시키는 것이 유효하다고 되어 있다.

그런데, 본 출원인은 우선 다이옥신류의 배출을 방지하면서 폐타이어 등의 폐기물을 소각처리하는 장치로서, 상기 폐기물을 수납함과 아울러 상기 폐기물의 일부를 연소시키면서 그 연소열에 의해서 상기 폐기물의 잔부를 건류하여 가연성 가스를 발생시키는 건류로(乾溜爐)와, 상기 가연성 가스를 상기 건류로로부터 도입하여 완전 연소시키는 연소로(燃燒爐)를 구비하는 건류 가스화 소각처리장치를 제안하였다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

상기 건류 가스화 소각처리장치에서는, 연소로 내의 온도를 다른 연료의 연소에 의해서 다이옥신류의 열분해가 가능하게 되는 800℃ 이상의 난기(暖氣)로 한 후에, 폐기물에 착화하여 가연성 가스를 발생시키고, 발생한 가연성 가스를 다른 연료와 함께 연소로에서 연소시킨다. 그리고, 가연성 가스만의 연소에 의해서 연소로의 온도가 800℃보다 고온인 안정 온도를 유지할 수 있도록 되었을 때에 다른 연료의 연소를 종료한다. 이것에 의해서, 폐기물의 건류 개시 후, 가연성 가스가 연소로에서 자발적으로 안정하게 연소를 계속하게 될 때까지의 단계에서, 연소로 내의 온도를 800℃ 이상으로 하여 다이옥신류의 배출을 방지하고 있다.

특허문헌 1 : 일본국 특허 제4005770호 공보

그러나, 상기 건류 가스화 소각처리장치에서는, 가연성 가스가 연소로에서 자발적으로 안정하게 연소를 계속하게 될 때까지는 다른 연료를 연소로에서 연소시킬 필요가 있고, 이러한 보조 연소에 시간이 많이 소요되게 되면, 이 보조 연소에 필요로 하는 연료가 증가하게 되어 장치의 런닝코스트가 증가하게 된다는 문제점이 발생할 수 있다.

특히, 연소로에 도입되는 가연성 가스의 온도는 난기(暖氣)에 의해서 유지되는 연소로의 온도(800℃ 이상)보다도 낮기 때문에 연소로의 온도를 저하시키게 되며, 이것이 보조 연소에 필요로 하는 시간을 많이 소요케 하는 요인이 되고 있다.

그래서, 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해서, 보조 연소에 필요로 하는 시간과 연료를 절약할 수 있는 건류 가스화 소각처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

제 1 발명의 건류 가스화 소각처리장치는, 폐기물을 수납함과 아울러, 상기 폐기물의 일부를 연소시키면서 그 연소열에 의해서 상기 폐기물의 잔부를 건류하여 가연성 가스를 발생시키는 건류로와, 상기 건류로로부터 도입되는 가연성 가스를 연소시키는 연소로와, 상기 연소로에 도입되는 가연성 가스의 양에 따라서 그 연소에 필요로 하는 산소를 연소로에 공급하는 연소산소공급수단과, 상기 연소로 내에 있어서의 온도를 검지하는 연소로 온도검지수단과, 상기 연소로에 있어서의 상기 가연성 가스의 연소가 개시된 후에 상기 연소로 온도검지수단에 의해서 검지되는 상기 연소로 내의 온도를 미리 설정된 설정온도로 유지하도록 상기 건류로로의 산소공급량을 조정하면서 상기 폐기물의 일부의 연소에 필요한 산소를 상기 건류로에 공급하는 건류산소공급수단과, 수증기를 건류로 내에 공급하는 수증기 공급수단을 구비한 건류 가스화 소각처리장치로서,

상기 건류산소공급수단은, 공기를 공급하는 제 1 산소공급수단과, 고농도 산소를 공급하는 제 2 산소공급수단과, 상기 건류로로의 산소의 공급을 상기 제 1 산소공급수단과 상기 제 2 산소공급수단의 사이에서 전환하는 공급제어수단을 가지며,

상기 공급제어수단은, 상기 폐기물의 연소가 지속되는지 아닌지를, 상기 건류로에 형성된 건류로 온도검지수단에 의해서 검지되는 건류로 내의 온도가 제 1 소정 온도 이상으로 되어 있는 것에 의거하여 판정하고; 상기 폐기물에 대한 착화로부터 상기 폐기물의 연소가 지속된다고 판단될 때까지의 제 1 단계에 있어서는 상기 제 1 산소공급수단에 의해서 공기를 상기 건류로로 공급하고; 상기 폐기물의 연소가 지속된다고 판단된 후의 제 2 단계에 있어서는, 상기 폐기물의 연소를 지속하는데 필요한 공기에 포함되는 산소량을 유지하도록, 상기 제 1 산소공급수단의 공기를 감소시킴과 동시에 상기 제 2 산소공급수단의 고농도 산소를 증가시키는 전환상태로, 상기 건류로로의 산소의 공급을 상기 제 1 산소공급수단에서 상기 제 2 산소공급수단으로 전환하여 상기 건류로의 온도를 상기 제 1 단계보다도 빠르게 상승시키고,
상기 수증기 공급수단은, 상기 제 2 단계에 있어서, 상기 건류로에 형성된 상기 건류로 온도검지수단에 의해서 검지되는 건류로 내의 온도가 수증기에서 수성 가스로의 반응 온도인 제 2 온도 이상인 경우에, 수증기를 상기 건류로 내에 공급하고,
상기 제 1 소정 온도는 상기 제 2 온도보다 낮고, 또한 상기 건류로로의 산소 공급을 상기 착화에서부터 상기 제 1 산소공급수단으로부터의 공기 공급만으로 하였을 때에, 상기 건류로 온도검지수단에 의해서 검지되는 건류로 내의 온도가 상기 연소로의 보조 연소를 종료할 때까지 상승하였다고 판단할 수 있는 때의 건류로 내의 온도보다도 낮게 설정된 것인 것을 특징으로 한다.

제 1 발명의 건류 가스화 소각처리장치에 의하면, 폐기물에 대한 착화로부터 상기 폐기물의 연소가 지속될 때까지의 제 1 단계에 있어서는 제 1 산소공급수단에 의해서 공기가 건류로에 공급된다. 이것에 의해서 건류로 전체에 공기가 널리 퍼지게 됨으로써, 폐기물에 대한 착화 후의 화상(火床)의 형성을 촉진할 수 있어 폐기물의 연소가 지속되는 상태를 단시간에 실현할 수 있다.

그리고, 화상이 형성되어 이것에 의한 폐기물의 연소가 지속되는 상태로 되는 제 2 단계에 있어서는, 건류로로의 산소의 공급이 제 1 산소공급수단에서 제 2 산소공급수단으로 전환됨으로써, 폐기물의 연소를 지속하는데 필요한 고농도 산소가 건류로에 공급된다. 따라서, 폐기물의 연소와는 관계가 없는 공기 중의 질소성분이 건류로에 공급되는 일이 없게 되므로, 질소성분에 의한 건류로 내의 분위기 온도의 저하가 억제되어 건류로 내의 온도를 고온으로 할 수 있다.

그리고, 건류로 내의 온도를 고온으로 함에 의해서 연소로에 공급되는 가연성 가스의 온도를 고온으로 할 수 있어, 가연성 가스의 공급에 의한 연소로 내의 온도 저하를 억제할 수 있다. 게다가, 공기 중의 질소성분이 가연성 가스와 함께 연소로에 공급되는 일이 없기 때문에, 질소성분의 온도를 상승시킬 필요도 없다. 이것에 의해서, 폐기물의 연소가 지속된 후의 연소로 내의 온도 저하가 억제됨으로써, 보조 연소에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있음과 아울러 보조 연소에 필요로 하는 연료를 절약할 수 있다.

이와 같이 제 1 발명의 건류 가스화 소각처리장치에 의하면, 보조 연소에 필요로 하는 시간과 연료를 절약할 수 있다.

삭제

제 1 발명의 건류 가스화 소각처리장치에 의하면, 건류로에 형성된 건류로 온도검지수단에 의해서 검지되는 건류로 내의 온도가 제 1 소정 온도 이상으로 되어 있는 것과, 건류로에서 발생한 가연성 가스에 포함되는 산소의 농도를 검출하는 산소농도검출수단의 검출값이 소정값 이하로 되어 있는 것 중 어느 일방 또는 양방에 의거하여 폐기물의 연소가 지속되는지 아닌지를 판정함으로써, 제 1 단계에서 제 2 단계로의 전환 타이밍을 확실하게 하여 조기에 고농도 산소만에 의한 폐기물의 연소를 실행할 수 있다. 이것에 의해서, 제 2 단계에 있어서의 보조 연소 시간의 단축과 보조 연소에 필요로 하는 연료의 절약을 도모할 수 있다.

삭제

제 1 발명의 건류 가스화 소각처리장치에 의하면, 폐기물의 연소를 지속하는데 필요한 산소량을 유지하도록, 제 1 산소공급수단의 공기를 감소시킴과 동시에 제 2 산소공급수단의 고농도 산소를 증가시킴에 의해서 제 1 단계에서 제 2 단계로의 전환을 서서히 한다. 이것에 의해서, 상기 전환 동작이 건류로 내의 폐기물의 연소의 외란(外亂)이 되는 것을 방지하고, 제 2 단계에 있어서의 고농도 산소에 의한 폐기물의 연소를 확실하게 하여, 보조 연소 시간의 단축과 보조 연소에 필요로 하는 연료의 절약을 도모할 수 있다.
제 1 발명의 건류 가스화 소각처리장치에 의하면, 제 2 단계에 있어서 건류로 내의 분위기 온도를 고온으로 할 수 있기 때문에, 그 온도가 수증기에서 수성 가스로의 반응 온도인 제 2 온도 이상인 경우에, 수증기를 건류로 내에 공급한다. 이것에 의해서 고칼로리의 기체 연료인 수성 가스를 발생시킬 수 있고, 이 수성 가스를 가연성 가스와 함께 연소로에 도입하여 연소시킴으로써, 연소로에 있어서의 발열량을 증대시킬 수 있어, 보조 연소에 필요로 하는 연료의 절약을 도모할 수 있다.

제 2 발명의 건류 가스화 소각처리장치는, 제 1 발명에 있어서, 상기 건류산소공급수단은 상기 건류로로 공급하는 산소에 수증기를 혼합하는 수증기 혼합수단을 가지며, 상기 공급제어수단은, 상기 제 2 단계에 있어서 상기 건류로에 형성된 건류로 온도검지수단에 의해서 검지되는 건류로 내의 온도가 수증기에서 수성 가스로의 반응 온도인 제 2 온도 이상인 경우에, 상기 제 2 산소공급수단에 의해서 건류로로 공급하는 고농도 산소를 공급함과 아울러, 상기 수증기 혼합수단을 통해서 상기 고농도 산소에 수증기를 혼합하는 것을 특징으로 한다.

제 2 발명의 건류 가스화 소각처리장치에 의하면, 제 2 단계에 있어서 건류로 내의 분위기 온도를 고온으로 할 수 있기 때문에, 그 온도가 수증기에서 수성 가스로의 반응 온도인 제 2 온도 이상인 경우에, 건류로 내에 수증기를 도입함으로써 고칼로리의 기체 연료인 수성 가스를 발생시킬 수 있다. 상기 수성 가스를 가연성 가스와 함께 연소로에 도입하여 연소시킴으로써, 연소로에 있어서의 발열량을 증대시킬 수 있어, 보조 연소에 필요로 하는 연료의 절약을 도모할 수 있다.

삭제

제 3 발명의 건류 가스화 소각처리장치는, 제 1 발명 또는 제 2 발명에 있어서, 상기 제 2 단계에 있어서, 상기 건류로에서 발생하는 가연성 가스의 일부가 연료로서 공급되는 내연기관을 구비하는 것을 특징으로 한다.

제 3 발명의 건류 가스화 소각처리장치에 의하면, 제 2 단계에 있어서는 공기 중의 질소성분이 가연성 가스와 함께 연소로에 공급되는 일이 없기 때문에, 고농도의 가연성 가스를 연소로에 공급할 수 있다. 이것에 의해서, 보조 연소에 필요로 하는 시간과 연료를 절약할 수 있음과 아울러, 고농도의 가연성 가스의 일부를 내연기관에 도입함으로써 내연기관을 효율 좋게 구동시킬 수도 있다.

도 1은 본 발명의 건류 가스화 소각처리장치의 일 실시형태를 나타내는 시스템 구성도
도 2는 건류로 내의 온도와 연소로 내의 온도의 경시변화(經時變化)를 나타내는 그래프

도 1에 나타낸 바와 같이 본 실시형태의 폐기물의 건류 가스화 소각처리장치는, 폐지, 폐목재, 폐플라스틱 등을 주로 하는 각종 폐기물의 혼합물인 폐기물(A)을 수납하는 건류로(1)와, 상기 건류로(1)에 가스통로(2)를 통해서 접속되는 연소로(3)를 구비한다.

건류로(1)의 상면부에는 개폐 가능한 투입문(4)을 구비하는 투입구(5)가 형성되며, 이 투입구(5)를 통해서 폐기물(A)을 건류로(1) 내에 투입 가능하게 되어 있다. 그리고, 건류로(1)는 상기 투입문(4)을 닫은 상태에서는 그 내부가 실질적으로 외부와 차단되도록 되어 있다.

건류로(1)의 외주부에는, 그 냉각구조로서 건류로(1)의 내부와 격리된 워터쟈켓(6)이 형성되어 있다. 워터쟈켓(6)은 도시하지 않은 급수장치에 의해서 급수되며, 내부의 수량이 소정 수위로 유지되도록 되어 있다.

건류로(1)의 하부는 하측으로 돌출된 원뿔대 형상으로 형성되며, 이 원뿔대 형상의 하부의 외주부에는 건류로(1)의 내부와 격리된 공실(空室)(7)이 형성되어 있다. 상기 공실(7)은 건류로(1)의 내벽부에 형성된 복수의 급기 노즐(8)을 통해서 건류로(1)의 내부와 연통되어 있다.

건류로(1)의 하부의 공실(7)에는 건류산소공급수단이 접속되어 있다. 건류산소공급수단은 공기를 공실(7)에 공급하는 제 1 산소공급수단과, 고농도 산소를 공실(7)에 공급하는 제 2 산소공급수단을 구비한다.

제 1 산소공급수단은 공기 공급로(13)와, 이것을 통해서 공기를 공급하는 공기 공급원으로서의 압입 팬(14)을 가진다. 공기 공급로(13)에는 제어밸브(13a)가 설치되며, 제어밸브(13a)는 밸브 구동기(13b)에 의해서 그 개방도가 제어되도록 되어 있다. 그리고, 밸브 구동기(13b)는 CPU 등을 포함하는 전자회로에 의해 구성된 제어장치(17)에 의해서 제어된다.

한편, 제 2 산소공급수단은 산소 공급로(15)와, 이것을 통해서 고농도 산소를 공급할 수 있는 고농도 산소 공급원으로서의 산소 봄베(16)를 가진다. 산소 공급로(15)에는 제어밸브(15a)가 설치되며, 제어밸브(15a)는 밸브 구동기(15b)에 의해서 그 개방도가 제어되도록 되어 있다. 그리고, 밸브 구동기(15b)는 제어장치(17)에 의해서 제어된다.

또한, 제어장치(17) 및 제어밸브(13a,15a), 밸브 구동기(13b,15b)가 본 실시형태의 공급제어수단에 상당한다.

공기 공급로(13) 및 산소 공급로(15)는 공실(7)에 연통하는 연통관(18)에 접속되어 있다. 또한, 연통관(18)에는 이것을 통해서 공실(7)에 공급되는 산소에 수증기를 혼합하는 수증기 발생장치(20)의 수증기 공급관(21)이 접속되어 있다.

수증기 발생장치(20)는, 예를 들면, 코일 형상의 세관(細管) 내에 그 일단측에서 물을 공급함과 아울러, 상기 세관에 연소배기의 일부인 열풍을 쏘임으로써 세관 내의 물을 증발시켜서 그 타단측에서 수증기를 발생시키는 장치이다.

또한, 건류로(1)의 하측부에는 제어장치(17)에 의해서 제어되며, 건류로(1)에 수납된 폐기물(A)에 착화하기 위한 착화장치(22)가 설치되어 있다. 착화장치(22)는 점화 버너 등에 의해서 구성되며, 중유 등의 연료가 저류되어 있는 연료공급장치(23)로부터 연료 공급로(24)를 통해서 공급되는 연료를 연소시킴에 의해서 폐기물(A)에 연소불꽃을 공급한다.

연소로(3)는 폐기물(A)의 건류에 의해서 발생되는 가연성 가스와 그 완전 연소에 필요한 산소(공기)를 혼합하는 버너부(25)와, 산소와 혼합된 가연성 가스를 연소시키는 연소부(26)로 이루어지며, 연소부(26)는 버너부(25)의 선단측에서 당해 버너부(25)와 연통되어 있다. 버너부(25)의 후단부에는 가스통로(2)가 접속되며, 건류로(1)에 있어서의 폐기물(A)의 건류에 의해서 발생된 가연성 가스가 가스통로(2)를 통해서 버너부(25)에 도입된다.

또한, 가스통로(2)에는 제어밸브(2a)가 설치되며, 제어밸브(2a)는 밸브 구동기(2b)에 의해서 그 개방도가 제어되도록 되어 있다. 그리고, 밸브 구동기(2b)는 제어장치(17)에 의해서 제어된다.

또, 가스통로(2)에는 이 가스통로(2)로부터 분기되어 가연성 가스의 일부가 공급되는 엔진(27)(본 발명의 내연기관에 상당한다)이 설치되어 있으며, 엔진(27)과 가스통로(2)는 가스통로(2)에 연통되는 연통관(28)에 의해서 접속되어 있다. 그리고, 연통관(28)에는 제어밸브(28a)가 설치되며, 제어밸브(28a)는 밸브 구동기(28b)에 의해서 그 개방도가 제어되도록 되어 있다. 그리고, 밸브 구동기(28b)는 제어장치(17)에 의해서 제어된다.

엔진(27)은 연통관(28)을 통해서 공급된 가연성 가스와 도시하지 않은 경유 등의 연료가 혼합된 혼합 연료에 의해서 구동되며, 그 출력축(27a)에는 도시하지 않은 발전기 등이 설치 가능하게 되어 있다.

버너부(25)의 외주부에는 그 내부와 격리된 공실(30)이 형성되며, 공실(30)은 버너부(25)의 내주부에 형성된 복수의 노즐 구멍(31)을 통해서 버너부(25)의 내부와 연통되어 있다. 공실(30)에는 공기 공급로(13)로부터 분기되는 연소 산소 공급로(32)가 접속되어 있다. 연소 산소 공급로(32)에는 제어밸브(33)가 설치되며, 제어밸브(33)는 밸브 구동기(34)에 의해서 그 개방도가 제어되도록 되어 있다. 그리고, 밸브 구동기(34)는 제어장치(17)에 의해서 제어된다.

버너부(25)의 후단부에는 제어장치(17)에 의해서 제어되며, 연료공급장치(23)로부터 연료 공급로(24)를 통해서 공급되는 중유 등의 연료를 연소시키는 연소장치(35)가 설치되어 있다. 연소장치(35)는 점화버너 등에 의해서 구성되며, 상기 연료의 공급량을 단계적으로 조정하면서 연소시킨다. 또한, 연소장치(35)는 버너부(25)에 도입된 가연성 가스에 착화하는 경우에도 이용된다.

연소부(26)의 선단부에는 연소로(3) 내에서 연소된 연소배기를 냉각하는 냉각로(온수 보일러)(37)가 설치되어 있다. 냉각로(37)에는 도시하지 않은 급수장치에 의해서 급수되며, 폐기물의 연소열을 이용하여 냉각로(37)에서 가열된 온수를 공조(空調) 등에 이용할 수 있도록 하고 있다.

냉각로(37)의 출구측에는 냉각된 후의 연소배기를 배출하는 덕트(36a)가 설치되어 있으며, 덕트(36a)는 냉각탑(38)의 일단부에 접속되어 있다.

냉각탑(38)은 냉각로(37)로부터의 연소배기에 살수(撒水)하는 스프레이(38a)를 구비하고 있으며, 스프레이(38a)에 냉각수를 공급하는 도시하지 않은 급수장치 및 공기압축기가 접속되어 있다.

냉각탑(38)의 타단부는 덕트(36b)를 통해서 버그필터(39)의 일단부에 접속되어 있으며, 냉각탑(38)에서 버그필터(39)로 보내지는 연소배기에는 소석회(39a) 및 활성탄(39b)이 혼합되어 탈류(脫硫) 및 탈취가 이루어진다.

버그필터(39)는 도시하지 않은 필터부와 이 필터부에 의해서 배기가스로부터 분리된 석회 등을 회수하는 회수부를 구비하며, 필터부에는 그 청정(淸淨)을 위한 공기압축기가 접속되어 있다.

버그필터(39)의 타단부는 덕트(36c)를 통해서 굴뚝(40)에 접속되어 있다. 버그필터(39)와 굴뚝(40)의 사이에는 연소로(3) 내의 연소배기를 덕트(36a∼36c)를 통해서 굴뚝(40)으로 유인하는 유인 팬(41)이 설치되어 있으며, 유인 팬(41)에 의해서 연소배기가 굴뚝(40)을 통해서 대기 중으로 배출된다. 유인 팬(41)은 제어장치(17)에 의해서 연소로(3) 내의 연소배기를 유인하는 압력이 본 실시형태의 건류 가스화 소각처리장치의 운전상태에 따라서 소망하는 압력이 되도록 제어된다. 또, 굴뚝(40)의 출구에는 도시하지 않은 염화수소 농도와 일산화탄소 농도를 검출하는 센서가 각각 부착되어 있으며, 굴뚝(40)에서 배기되는 연소배기의 염화수소 농도와 일산화탄소 농도가 감시된다.

또한, 본 실시형태의 건류 가스화 소각처리장치에 있어서, 건류로(1)의 하부에는 건류로(1) 내의 온도(T1)를 검지하는 온도센서(42)가 부착되고, 연소로(3)에는 연소로(3) 내의 온도(T2)를 검지하는 온도센서(43)가 버너부(25)의 선단부를 향하는 위치에 부착되어 있다. 온도센서(42,43)의 검지신호는 제어장치(17)에 입력된다.

계속해서, 본 실시형태의 건류 가스화 소각처리장치에 의한 폐기물의 소각처리방법에 대해서 도 1 및 도 2를 참조하면서 설명한다.

도 1에 나타내는 건류 가스화 소각처리장치에 있어서, 폐기물(A)을 소각처리할 때에는 우선 건류로(1)의 투입문(4)을 열고, 투입구(5)를 통해서 폐기물(A)을 건류로(1) 내에 투입한다. 상기 폐기물(A)은 폐지, 폐목재, 폐플라스틱 등을 주로 하는 각종 폐기물의 혼합물이며, 건류로(1) 내에 있어서의 건류에 의해서 발생하는 가연성 가스가 안정하게 연소를 계속할 때에 그 연소 온도가 800℃ 이상이 되는 열량을 가지도록 조정되어 있으며, 본 실시형태에서는 상기 연소 온도가 850℃ 이상이 되는 열량을 가지도록 더 조정되어 있다.

더 정확하게는, 상기 연소 온도는 공기 공급로(13)를 통해서 공급되는 공기에 의해서 건류로(1)에서의 폐기물(A)의 연소 및 연소로(3)에서의 가연성 가스의 연소가 행해지는 경우에 상정되는 연소 온도이며, 산소 공급로(15)를 통해서 고농도 산소가 공급되는 경우에 상정되는 연소 온도와는 다르다.

이어서, 투입문(4)을 닫아 건류로(1) 내를 밀봉상태로 한 후, 상기 폐기물(A)의 착화에 앞서서 상기 제어장치(17)에 의해서 연소로(3)의 연소장치(35)를 작동시킴으로써, 상기 연료의 연소에 의한 난기(暖氣)운전을 개시한다. 구체적으로는 도 2에 경시변화를 나타내는 그래프에 있어서, 시각 t0에서 연료의 연소가 개시된다.

이어서, 연소로(3) 내의 온도(T2)는 상기 연료의 연소에 의해서 점차 상승하게 되고, 시각 t1에서 온도센서(43)에 의해서 검지되는 연소로(3) 내의 온도(T2)가 800℃를 넘으면, 제어장치(17)에 의해서 건류로(1)의 착화장치(22)가 작동되어 폐기물(A)에 착화되며, 폐기물(A)의 부분적 연소에 의해서 발생하는 가연성 가스를 상기 연료와 함께 연소로(3) 내에서 연소시키는 보조 연소운전이 개시된다.

상기 착화시의 보조 연소운전에서는 도 2에 나타낸 바와 같이 온도센서(42)에 의해서 검지되는 건류로(1) 내의 온도(T1)에 따라서 제어장치(17)가 공기 공급로(13)의 제어밸브(13a)를 단계적으로 개방한다. 이와 같이 폐기물(A)에 대한 착화로부터 폐기물(A)의 연소가 지속될 때까지의 제 1 단계에 있어서는, 산소 공급로(15)로부터의 고농도 산소는 공급되지 않고, 오로지 공기 공급로(13)를 통해서 공급되는 공기에 의해서 화상을 형성한다.

이것에 의해서, 건류로(1) 전체에 공기가 널리 퍼지게 됨으로써, 폐기물(A)에 대한 착화 후의 화상의 형성을 촉진할 수 있어 폐기물(A)의 연소가 지속되는 상태를 단시간에 실현할 수 있다.

또한, 상기 보조 연소운전에서는, 온도센서(43)에 의해서 검지되는 연소로(3) 내의 온도(T2)가 800℃ 이하로 되면, 연소장치(35)를 작동시켜서 연소로(3) 내의 온도(T2)가 800℃를 상회하도록 유지한다. 이와 같은 연소장치(35)의 동작에 의해서, 연소로(3) 내의 온도(T2)는 도 2에 나타낸 바와 같이 800℃ 전후로 미세하게 흔들리게 되며, 연소장치(35)의 작동에 따라서 그 연료가 소비된다.

이어서, 제어장치(17)는, 온도센서(42)에 의해서 검지되는 건류로(1) 내의 온도(T1)가 예를 들면 100℃(본 발명의 '제 1 소정 온도'에 상당한다)에 도달하였을 때에는 화상이 형성되어 폐기물(A)의 연소가 지속되는 상태로 되었다고 판정하고, 건류로(1)로의 산소의 공급을 제 1 산소공급수단에서 제 2 산소공급수단으로 전환한다.

즉, 화상이 형성되어 이것에 의한 폐기물(A)의 연소가 지속되는 상태로 되는 제 2 단계에 있어서는, 건류로(1)로의 산소의 공급이 공기 공급로(13)에 의한 공기의 공급에서 산소 공급로(15)에 의한 고농도 산소의 공급으로 전환된다.

상기 전환은 폐기물(A)의 연소를 지속하는데 필요한 산소량이 유지되도록, 공기 공급로(13)에 의한 공기의 공급량을 감소시키면서 산소 공급로(15)에 의한 고농도 산소의 공급량을 증가시킴에 의해서 서서히 변경된다.

구체적으로는 도 2에 나타낸 바와 같이, 시각 t2에서 공기 공급로(13)에 설치된 제어밸브(13a)를 좁혀서 건류로(1)에 공급되는 공기의 공급량을 감소시킴과 동시에, 이 감소량의 1/5의 고농도 산소를 산소 공급로(15)에 설치된 제어밸브(15a)를 개방함에 의해서 공급한다.

또한, 공기의 감소량에 대해서 이것의 1/5의 고농도 산소의 공급량을 증가시키는 것은, 공기 중에 포함되는 산소가 그 체적의 약 1/5이기 때문이다. 이것에 의해서, 폐기물(A)의 연소를 지속하는데 필요한 산소량을 유지할 수 있다.

상기한 바와 같이 공기와 고농도 산소를 전환함으로써, 이 전환이 건류로(1) 내의 폐기물(A)의 연소의 외란(外亂)이 되는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 폐기물(A)의 연소를 지속하는데 필요한 고농도 산소가 건류로(1)에 공급되게 되면, 폐기물(A)의 연소와는 관계가 없는 공기 중의 질소성분이 건류로(1)에 공급되는 일이 없게 되므로, 질소성분에 의한 건류로(1) 내의 분위기 온도의 저하가 억제되어 건류로(1) 내의 온도(T1)를 고온으로 할 수 있다. 구체적으로는 도 2에 나타낸 바와 같이, 고농도 산소로의 전환이 진행됨에 따라서 건류로(1) 내의 온도(T1)가 급격하게 상승한다.

또한, 건류로(1) 내의 온도(T1)를 고온으로 함에 의해서 연소로(3)에 공급되는 가연성 가스의 온도를 고온으로 할 수 있어, 가연성 가스의 공급에 의한 연소로(3) 내의 온도(T2)의 저하를 억제할 수 있다. 게다가, 공기 중의 질소성분이 가연성 가스와 함께 연소로(3)에 공급되는 일이 없기 때문에, 질소성분의 온도를 연소로(3)의 분위기 온도까지 상승시킬 필요도 없다. 구체적으로는 도 2에 나타낸 바와 같이, 건류로(1) 내의 온도(T1)의 상승에 수반하여 연소로(3) 내의 온도(T2)도 상승하기 때문에, 전환 개시의 시각 t2 이후에는 연소장치(35)의 작동이 필요없게 된다.

이것에 대해서, 도 2에 파선으로 나타낸 바와 같이 고농도 산소로의 전환을 하지 않는 경우에는, 폐기물(A)의 연소가 지속되는 상태로 된 후에도(시각 t2 이후에도) 연소장치(35)를 작동시켜서 보조 연소를 할 필요가 있다. 그리고, 연소로(3) 내의 온도(T2)가 가연성 가스의 천연 그대로의 상태만에 의해서 800℃를 넘는 상태로 되는 시각 t'까지는 이와 같은 보조 연소를 계속할 필요가 있다.

이와 같이 본 실시형태의 건류 가스화 소각처리장치에 의하면, 공기에서 고농도 산소로 전환함에 의해서, 폐기물(A)의 연소가 지속된 후의 연소로(3) 내의 온도(T2)의 저하가 억제됨으로써, 보조 연소에 필요로 하는 시간을 시각 t'에서 시각 t2까지 단축할 수 있음과 아울러, 이 단축시간 동안의 보조 연소에 필요로 하는 연료를 절약할 수 있다.

이어서, 제어장치(17)가 시각 t3에서 온도센서(42)에 의해서 검지되는 건류로(1) 내의 온도(T1)가 800℃(본 발명의 '제 2 온도'에 상당한다) 이상이라고 판정하면, 수증기 발생장치(20)를 작동시켜서 건류로(1) 내에 공급되는 고농도 산소에 수증기를 혼합한다.

구체적으로는 도 2에 나타낸 바와 같이, 시각 t4에서 수증기를 혼합한 고농도 산소를 건류로(1) 내에 공급한다. 이것에 의해서 건류로(1) 내의 온도(T1)는 약간 저하된다. 이것은 수증기에서 수성 가스가 생성되는 반응이 흡열 반응인 것에 기인한다. 다만, 건류로(1) 내의 온도(T1)를 수성 가스의 반응 온도인 800℃ 이상으로 유지함에 의해서, 수증기에서 수성 가스를 지속적으로 발생시킬 수 있다.

그리고, 건류로(1) 내에서 발생된 수성 가스가 가연성 가스와 함께 연소로(3) 내에 공급됨으로써, 고칼로리의 기체 연료인 수성 가스에 의해서 연소로(3) 내의 온도(T2)를 더욱더 상승시킬 수 있다. 이것에 의해서 연소로(3)에 있어서의 발열량을 증대시킬 수 있어, 연소로(3) 내의 온도(T2)가 일시적으로 저하되어 보조 연소가 필요하게 되는 것 같은 사태를 회피할 수 있다.

이어서, 연소로(3) 내의 온도(T2)가 1200℃ 전후로 안정된 시각 t5에서 가스통로(2)에 연통된 연통관(28)의 제어밸브(28a)를 개방함과 동시에 가스통로(2)의 제어밸브(2a)를 약간 좁힘으로써, 건류로(1) 내에서 발생된 수성 가스 및 가연성 가스를 엔진(27) 내에 도입하고, 이들 가스를 연료로 하여 엔진(27)을 구동시킬 수 있다.

이 때, 수성 가스는 엔진(27)에서 연료로서 이용하면 수증기가 되기 때문에, 이들 가스와 함께 엔진(27)에 도입되는 타르성분을 수증기와 함께 배기할 수 있다. 이것에 의해서, 예를 들면 엔진 고장 등과 같은 타르성분에 기인한 문제점의 발생을 억제할 수 있다.

이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 건류 가스화 소각처리장치에 의하면, 화상이 형성되어 폐기물(A)의 연소가 지속되는 상태(제 2 단계)로 되면, 건류로(1)로의 산소의 공급이 제 1 산소공급수단에서 제 2 산소공급수단으로 전환됨으로써, 폐기물(A)의 연소를 지속하는데 필요한 고농도 산소가 건류로(1)에 공급된다.

따라서, 폐기물(A)의 연소와는 관계가 없는 공기 중의 질소성분이 건류로(1)에 공급되는 일이 없어 건류로(1) 내의 온도(T1)를 고온으로 할 수 있다. 그리고, 건류로(1) 내의 온도(T1)를 고온으로 함에 의해서 연소로(3)에 공급되는 가연성 가스의 온도를 고온으로 할 수 있어 연소로의 온도(T2)의 저하를 억제할 수 있으며, 따라서 보조 연소에 필요로 하는 시간과 연료를 절약할 수 있다.

한편, 본 실시형태에서는 고농도 산소 공급원으로서 산소 봄베(16)를 사용하였으나, 이것에 한정되는 것이 아니며, 기존의 산소 발생장치 등을 사용하도록 하여도 좋다.

또, 본 실시형태에서는 온도센서(42)에 의해서 검지되는 건류로(1) 내의 온도(T1)가 100℃로 된 것을 기점으로 하여 화상이 형성되었다고 판단하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 이것 대신에 또는 이것에 더하여, 가스통로(2) 내에 산소농도를 검출하는 산소농도검출수단을 형성하고, 그 검출값이 소정값 이하(예를 들면 3% 이하)인 경우에, (공급된 산소가 화상에서 소비될 만큼의 연소가 지속 가능한) 화상이 형성되었다고 판단하도록 하여도 좋다.

또한, 본 실시형태에서는 수증기 발생장치(20)로부터 공급된 수증기를 산소 봄베(16)로부터 공급된 고농도 산소와 함께 공실(7)을 통해서 건류로(1) 내에 도입하였으나, 수증기의 건류로(1)로의 도입방법은 이것에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 공실(7)의 일부를 구획하여 공기 및 고농도 산소의 공급경로와 수증기의 공급경로(본 발명의 '수증기 공급수단'에 상당한다)를 별도로 형성하여도 좋다. 이 경우, 수증기 공급관(21)을 구획된 공실에 접속함에 의해서 수증기 발생장치(20)로부터 공급되는 수증기를 (고농도 산소와 혼합하는 일 없이) 직접 건류로(1) 내에 도입할 수 있으며, 고농도 산소와의 혼합에 의해서 수증기의 일부가 물로 액화되는 것을 억제하여, 건류로(1) 내에서 수성 가스를 발생시킬 수 있다.

1 - 건류로(乾溜爐) 3 - 연소로
13 - 공기 공급로(제 1 산소공급수단) 14 - 압입 팬(제 1 산소공급수단)
15 - 산소 공급로(제 2 산소공급수단) 16 - 산소 봄베(제 2 산소공급수단)
17 - 제어장치(공급제어수단) 20 - 수증기 발생장치(수증기 혼합수단)
27 - 엔진(내연기관) 42 - 온도센서(건류로 온도검지수단)
43 - 온도센서(연소로 온도검지수단) A - 폐기물

Claims

폐기물을 수납함과 아울러, 상기 폐기물의 일부를 연소시키면서 그 연소열에 의해서 상기 폐기물의 잔부를 건류하여 가연성 가스를 발생시키는 건류로(乾溜爐)와, 상기 건류로로부터 도입되는 가연성 가스를 연소시키는 연소로(燃燒爐)와, 상기 연소로에 도입되는 가연성 가스의 양에 따라서 그 연소에 필요로 하는 산소를 연소로에 공급하는 연소산소공급수단과, 상기 연소로 내에 있어서의 온도를 검지하는 연소로 온도검지수단과, 상기 연소로에 있어서의 상기 가연성 가스의 연소가 개시된 후에 상기 연소로 온도검지수단에 의해서 검지되는 상기 연소로 내의 온도를 미리 설정된 설정온도로 유지하도록 상기 건류로로의 산소공급량을 조정하면서 상기 폐기물의 일부의 연소에 필요한 산소를 상기 건류로에 공급하는 건류산소공급수단과, 수증기를 건류로 내에 공급하는 수증기 공급수단을 구비한 건류 가스화 소각처리장치로서,
상기 건류산소공급수단은, 공기를 공급하는 제 1 산소공급수단과, 고농도 산소를 공급하는 제 2 산소공급수단과, 상기 건류로로의 산소의 공급을 상기 제 1 산소공급수단과 상기 제 2 산소공급수단의 사이에서 전환하는 공급제어수단을 가지며,
상기 공급제어수단은,
상기 폐기물의 연소가 지속되는지 아닌지를, 상기 건류로에 형성된 건류로 온도검지수단에 의해서 검지되는 건류로 내의 온도가 제 1 소정 온도 이상으로 되어 있는 것에 의거하여 판정하고,
상기 폐기물에 대한 착화로부터 상기 폐기물의 연소가 지속된다고 판단될 때까지의 제 1 단계에 있어서는 상기 제 1 산소공급수단에 의해서 공기를 상기 건류로로 공급하고,
상기 폐기물의 연소가 지속된다고 판단된 후의 제 2 단계에 있어서는, 상기 폐기물의 연소를 지속하는데 필요한 공기에 포함되는 산소량을 유지하도록, 상기 제 1 산소공급수단의 공기를 감소시킴과 동시에 상기 제 2 산소공급수단의 고농도 산소를 증가시키는 전환상태로, 상기 건류로로의 산소의 공급을 상기 제 1 산소공급수단에서 상기 제 2 산소공급수단으로 전환하여 상기 건류로의 온도를 상기 제 1 단계보다도 빠르게 상승시키고,
상기 수증기 공급수단은, 상기 제 2 단계에 있어서, 상기 건류로에 형성된 상기 건류로 온도검지수단에 의해서 검지되는 건류로 내의 온도가 수증기에서 수성 가스로의 반응 온도인 제 2 온도 이상인 경우에, 수증기를 상기 건류로 내에 공급하고,
상기 제 1 소정 온도는 상기 제 2 온도보다 낮고, 또한 상기 건류로로의 산소 공급을 상기 착화에서부터 상기 제 1 산소공급수단으로부터의 공기 공급만으로 하였을 때에, 상기 건류로 온도검지수단에 의해서 검지되는 건류로 내의 온도가 상기 연소로의 보조 연소를 종료할 때까지 상승하였다고 판단할 수 있는 때의 건류로 내의 온도보다도 낮게 설정된 것인 것을 특징으로 하는 건류 가스화 소각처리장치.
삭제
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청구항 1에 있어서,
상기 건류산소공급수단은, 상기 건류로로 공급하는 산소에 수증기를 혼합하는 수증기 혼합수단을 가지며,
상기 공급제어수단은, 상기 제 2 단계에 있어서, 상기 건류로에 형성된 건류로 온도검지수단에 의해서 검지되는 건류로 내의 온도가 수증기에서 수성 가스로의 반응 온도인 제 2 온도 이상인 경우에, 상기 제 2 산소공급수단에 의해서 건류로로 공급하는 고농도 산소를 공급함과 아울러, 상기 수증기 혼합수단을 통해서 상기 고농도 산소에 수증기를 혼합하는 것을 특징으로 하는 건류 가스화 소각처리장치.
삭제
청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
상기 제 2 단계에 있어서, 상기 건류로에서 발생하는 가연성 가스의 일부가 연료로서 공급되는 내연기관을 구비하는 것 특징으로 하는 건류 가스화 소각처리장치.