KR20200003651A

KR20200003651A - 연소 비산재의 안정화 장치 및 안정화 방법

Info

Publication number: KR20200003651A
Application number: KR1020180076665A
Authority: KR
Inventors: 정현태; 김재근; 서진욱; 이민호
Original assignee: 주식회사 포스코건설
Priority date: 2018-07-02
Filing date: 2018-07-02
Publication date: 2020-01-10
Also published as: KR102111382B1

Abstract

본 발명은 연소 비산재의 안정화 장치 및 안정화 방법에 관한 것으로서, 서로 다른 비산재, 시멘트, 첨가제, 공급수를 각각 저장하는 저장부와, 비산재의 혼합량과, 시멘트, 첨가제 및 공급수의 투입량을 각각 조절하여 투입하는 투입부와 비산재와, 시멘트, 첨가제, 공급수를 혼합하여 고형화시키는 혼합부와, 고형화된 고형물로부터 수분을 저감시켜 안정화하는 안정화부와, 안정화된 고형물을 배출시키는 배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명은 폐기물 소각시설, SRF 발전시설, 바이오매스(Bio-Mass) 발전시설 등 연소 시설에서 발생되는 비산재를 고형화하여 안정화하기 위한 방법으로 비산재를 보일러 애쉬와 플라이 애쉬로 구분하여 일정하게 안정화 혼합장치로 투입하여 고형화된 최종 제품의 품질을 균질하게 유지함으로써, 최종 생산된 안정화 고형물은 환경오염을 최소화하고, 지구환경보전에 기여할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

연소 비산재의 안정화 장치 및 안정화 방법{APPARATUS FOR STABILIZING FLY ASH AND METHOD THEREOF}

본 발명은 연소 비산재의 안정화 장치 및 안정화 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐기물의 소각시설, SRF(Solid Refuse Fuel) 발전시설, 바이오매스(Bio-Mass) 발전시설 등 고체연료의 연소시설에서 발생되는 비산재를 안정화 및 고형화하는 연소 비산재의 안정화 장치 및 안정화 방법에 관한 것이다.

최근 들어, 폐기물, SRF(Solid Refuse Fuel), 바이오매스(Bio-mass) 등을 연소하여 전기, 스팀 등의 에너지로 회수하는 연소발전시설의 시장이 급속히 확대되고 있으며, 이로 인하여 연소 후 바닥재와 비산재 등의 애쉬(Ash)가 연료 투입량 대비 약 20%가량이 최종적으로 발생하여 매립 처분되고 있다.

특히, 보일러 애쉬(Ash)와 연소가스 처리설비의 플라이 애쉬(Fly Ash)는 중금속 및 유해물질 함량이 높아, 폐기물관리법에 따른 용출시험법에 따른 분석 후 Cr, Pb, Cd 등, 중금속 등의 항목이 일정농도를 초과할 경우 지정폐기물로 분류되어 관리형 매립장에 매립처분 되고 있다.

현재, 지정폐기물의 매립 비용이 톤당 30만원을 육박하고 있고, 관리형 매립장도 확보하기가 매우 힘들어, 플라이 애쉬(Fly Ash) 등의 지정폐기물을 일반폐기물로 안정화하여 일반형 매립장에서 처리할 수 있다면 톤당 10만원이하로 처리할 수 있기 때문에 이를 위한 기술개발이 필요한 실정이다.

또한, 최근 정부의 자원순환기본법의 시행으로 인하여 가연성폐기물, 소각재, 건설폐기물 등에 대해 매립세가 부과되고 있다. 소각재의 경우 톤당 1만원, 가연성폐기물의 경우 톤당 2.5만원의 매립세를 납부해야 하며, 이는 추가적인 비용 부담으로 비산재에 대한 재활용 방안 확보가 시급한 상황이다.

비산재를 안정화하는 방법은 시멘트 고화처리, 약재처리방식, 용융처리방식, 혼용방식이 있으며, 일반적으로 시멘트나 킬레이트제, 무기계 약제처리 방식이 이용되고 있다.

시멘트 고화방식은 공정이 단순한 장점이 있으나, 고화함에 따라 부피가 증가하며, 안정적인 품질 관리가 어려운 단점이 있다. 킬레이트나 무기계 약제처리방식은 약제가 고가이나 안정화 고형물 품질을 안정적으로 관리할 수 있다. 용융처리방식은 감량율이 높고 안정적으로 비산재를 처리할 수 있으나 기계설치 비용과 운영비가 고가여서 현재 운영되는 시설이 거의 없다.

일반적으로 비산재 중 보일러에서 포집된 애쉬(Ash)와 후단 연소가스 처리설비에서 발생하여 포집된 플라이 애쉬(Fly Ash)는 성상이 상이하고, 발생 비율도 약 30∼50% : 50∼70% 내외로 다르기 때문에 각각의 특성에 맞게 안정적으로 처리하기 위해서는 이를 구분하여 저장할 필요가 있다.

비산재 중 보일러 애쉬(Ash)와 플라이 애쉬(Fly Ash)의 성분의 일예를 살펴 보면, 보일러 애쉬(Ash)는 검댕이나, 미분의 재가 주성분를 이루고 있지만, 후단의 연소가스 처리설비의 플라이 애쉬(Fly Ash)는 오염물질 제거를 위해 주입된 약품에 의해 생성된 중화염, 활성탄, 미반응 약품 등이 주성분이며, 화학적인 조성을 비교해 보면, 보일러애쉬와 플라이 애쉬에 CaO가 각각 36.7%, 33.6%로 비슷하지만, SiO₂는 각각 12.1%, 7.09%, NaO 1.11%, 4.57%, Al₂O₃ 11.9%, 6.47%, Fe₂O₃ 8.68%, 3.40%로 성상이 다르며, 특히, Cl(염소)의 경우 각각 9.95%, 22.6%로 매우 차이가 많다.

항목		A(BF)	B(BF)		C(EP)		D(BF)		Belgian
pH		12.1	12.1		6.8
Cl^-(mg/l)		21,241	28,992		22,388		23,669		1,600∼39,500
중금속 (mg/kg)	Cr	400		160		510		89	190∼260
	Cu	560		750		1,230		455	120∼8,400
	Zn	2,440		8,850		19,540			820∼13,000
	Cd	160		260		600		198	n.d.
	Pb	1,810		3,700		5,490		1,904	400∼3,600
	As	10		30		100		19.8	-
	Hg	21.78		64.92		0.78		19.8	-

따라서, 기존 발명에서는 보일러 애쉬와 플라이 애쉬를 구분하여 저장하지 않고, 하나의 저장조에 저장하여 투입함으로 인해. 보일러 애쉬와 플라이 애쉬의 투입 비율을 조정할 수 가 없어 고형물의 고화특성이 수시로 매우 상이하여 고형물의 품질을 일정하게 관리할 수 없었고, 최종 고형물이 용출기준을 만족하지 못하는 경우가 발생하여 고화시설을 보증할 수 없어 국내에 설치된 상당수의 고화시설이 가동 중단되거나 철거되는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1091558호 (2011년 12월 02일) 대한민국 등록특허 제10-1354249호 (2014년 01월 15일) 대한민국 등록특허 제10-1627492호 (2016년 05월 31일)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 폐기물 소각시설, SRF 발전시설, 바이오매스(Bio-Mass) 발전시설 등의 연소시설에서 발생되는 비산재를 고형화하여 안정화하기 위해 비산재를 보일러 애쉬(Ash)와 플라이 애쉬(Fly Ash)로 구분하여 일정하게 안정화 혼합장치로 투입하여 고형화된 최종 제품의 품질을 균질하게 유지함으로써, 최종 생산된 안정화 고형물은 환경오염을 최소화하고, 지구환경보전에 기여할 수 있는 연소 비산재의 안정화 장치 및 안정화 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 물리적 성상과 화학적 조성이 서로 다른 보일러 애쉬(Ash) 또는 플라이 애쉬(Fly Ash)와 연소가스 처리시설의 플라이 애쉬(Fly Ash)를 분리 저장하고 각각의 투입률을 일정하게 조정하며, 시멘트 고화처리와 킬레이트 약제처리방식을 혼용한 방식으로 비산재를 안정화시켜 고형화하고, 최종 생산된 안정화 고형물을 일반매립장에서 처리할 수 있도록 하여 매립비용 절감과 관리형 매립장의 확보 문제를 해결할 수 있는 연소 비산재의 안정화 장치 및 안정화 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 물리적 성상 및 화학적 조성이 서로 다른 비산재와, 시멘트와, 첨가제와, 공급수를 각각 저장하는 저장부(100); 상기 저장부(100)에 저장된 상기 비산재 사이의 혼합량과, 상기 시멘트, 상기 첨가제 및 상기 공급수의 투입량을 각각 조절하여 투입하는 투입부(200); 상기 투입부(200)에 의해 투입된 상기 비산재와, 상기 시멘트와, 상기 첨가제와, 상기 공급수를 혼합하여 고형화시키는 혼합부(300); 상기 혼합부(300)의 하류에 설치되어, 상기 혼합부(300)에서 혼합되어 고형화된 고형물로부터 수분을 저감시켜 안정화하는 안정화부(400); 및 상기 안정화부(400)의 하류에 설치되어 상기 안정화된 고형물을 배출시키는 배출부(500);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 저장부(100)는, 제1 비산재를 저장하는 제1 비산재 저장조; 상기 제1 비산재와 물리적 성상 및 화학적 조성이 서로 다른 제2 비산재를 저장하는 제2 비산재 저장조; 상기 시멘트를 저장하는 시멘트 저장조; 상기 공급수를 저장하는 공급수 저장조; 및 상기 첨가제를 저장하는 첨가제 저장조;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 저장부(100)는, 상기 혼합부(300)에서 상기 고형물의 pH를 조정하고 화학적 반응성을 유도하는 산저장조;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 저장부(100)는, 상기 비산재의 혼합비와 성상에 따라 상기 투입부(200)에서 실시간으로 투입량을 조절하도록 상기 각각의 저장조에서 수위를 감지하도록 설치되는 수위센서;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 투입부(200)는, 상기 서로 다른 비산재와, 시멘트와, 첨가제와, 공급수의 투입량을 조절하는 투입량 조절기; 및 상기 서로 다른 비산재와, 시멘트와, 첨가제와, 공급수를 투입하는 투입컨베이어;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 투입부(200)는, 상기 투입량 조절기와 상기 투입컨베이어 사이에 설치되어, 비상정지시 비산재를 외부로 배출시키는 비상배출기;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 투입부(200)는, 시멘트나 첨가제의 종류를 비산재의 특성에 따라 선택하여 투입하거나, 고형물의 품질과 용도에 따라 시멘트나 첨가제를 하나만 선택해서 투입하거나, 첨가제의 종류를 하나 또는 하나 이상 선택해서 투입하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 혼합부(300)는, 상기 투입된 비산재, 시멘트, 첨가제 및 공급수를 1축 또는 2축 이상의 혼합기 또는 혼합설비 또는 교반기에 의해 혼합 교반하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 안정화부(400)는, 상기 혼합된 고형물을 1일 내지 60일 동안 건조 안정화시켜 고형물의 함수율을 30∼10%로 건조시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 연소 비산재의 안정화 방법으로서, 물리적 성상 및 화학적 조성이 서로 다른 비산재와, 시멘트와, 첨가제와, 공급수를 각각 저장하는 저장단계; 상기 저장된 비산재 사이의 혼합량과, 상기 시멘트, 상기 첨가제 및 상기 공급수의 투입량을 각각 조절하여 투입하는 투입단계; 상기 투입된 비산재와, 시멘트와, 첨가제와, 공급수를 혼합하여 고형화시키는 혼합단계; 상기 혼합단계에서 혼합되어 고형화된 고형물로부터 수분을 저감시켜 안정화하는 안정화단계; 및 상기 안정화된 고형물을 배출시키는 배출단계;;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 안정화단계에서는, 상기 혼합된 고형물을 1일 내지 60일 동안 건조 안정화시켜 고형물의 함수율을 30∼10%로 건조시키는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 폐기물 소각시설, SRF 발전시설, Bio-Mass 발전시설 등 연소 시설에서 발생되는 비산재를 고형화하여 안정화하기 위한 방법으로 비산재를 보일러 Ash와 Fly Ash로 구분하여 일정하게 안정화 혼합장치로 투입하여 고형화된 최종 제품의 품질을 균질하게 유지함으로써, 최종 생산된 안정화 고형물은 환경오염을 최소화하고, 지구환경보전에 기여할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 물리적 성상과 화학적 조성이 서로 다른 보일러 애쉬(Ash) 또는 플라이 애쉬(Fly Ash)와 연소가스 처리시설의 플라이 애쉬(Fly Ash)를 분리 저장하고 각각의 투입률을 일정하게 조정하며, 시멘트 고화처리와 킬레이트 약제처리방식을 혼용한 방식으로 비산재를 안정화시켜 고형화하고, 최종 생산된 안정화 고형물을 일반매립장에서 처리할 수 있도록 하여 매립비용 절감과 관리형 매립장의 확보 문제를 해결할 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 연소 비산재의 안정화 장치를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 연소 비산재의 안정화 장치에 의한 최종 고형물을 나타내는 사진.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 연소 비산재의 안정화 장치의 비산재 저장조를 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 연소 비산재의 안정화 장치의 저장부를 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 연소 비산재의 안정화 방법을 나타내는 흐름도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 연소 비산재의 안정화 장치를 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 연소 비산재의 안정화 장치에 의한 최종 고형물을 나타내는 사진이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 연소 비산재의 안정화 장치의 비산재 저장조를 나타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 연소 비산재의 안정화 장치의 저장부를 나타내는 구성도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 연소 비산재의 안정화 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 의한 연소 비산재의 안정화 장치는, 저장부(100), 투입부(200), 혼합부(300), 안정화부(400) 및 배출부(500)를 포함하여 이루어져 있다.

저장부(100)는, 물리적 성상 및 화학적 조성이 서로 다른 비산재와, 시멘트와, 첨가제와, 공급수를 각각 저장하는 저장수단으로서, 제1 비산재 저장조(110), 제2 비산재 저장조(120), 시멘트 저장조(130), 공급수 저장조(140), 첨가제 저장조(150) 및 산저장조(160)로 이루어져 있다.

제1 비산재 저장조(110)는, 제1 비산재를 저장하는 비산재 저장조로서, 보일러에서 포집되는 보일러 애쉬(Ash)를 제1 비산재로 저장하게 되며, 보일러 애쉬가 저장되는 사일로(Silo)로 이루어져 있다.

이러한 보일러 애쉬의 사일로에는 비산재를 공기에 의해 이송시키는 유입이송장치, 배출용 바이브레이터(Vibrator), 비상배출용 슈트, 로타리밸브, 스크류 컨베이어 등과 같은 배출이송장치, 밴트필터, 비산재 내 수분의 흡습을 방지하기 위한 열선설비(Electric Heat Tracing) 및 중간저장호퍼가 구비되어 있다.

특히, 이러한 중간저장호퍼에는 로드셀과 유공압 슬라이딩 게이트(Pneumatic Sliding Gate)가 더 구비되어, 배출이송장치에서는 일정량이 배출되도록 인버터 운전을 하게 되고, 정역회전이 가능하도록 이루어져 있는 것이 바람직하다.

제2 비산재 저장조(120)는, 보일러 애쉬의 제1 비산재와 물리적 성상 및 화학적 조성이 서로 다른 제2 비산재를 저장하는 비산재 저장조로서, 집진시설, 연소가스처리설비 등 배가스 처리시설에서 포집되는 플라이 애쉬(Fly Ash)를 연소 비산재로 저장하게 되며, 플라이 애쉬가 저장되는 사일로(Silo)로 이루어져 있다.

이와 같이 보일러 애쉬와 플라이 애쉬는, 주요성분과 XRF(X-Ray Fluorescence) 검사결과와 XRD(X-Ray Diffraction) 분석결과에 의해 표 3 내지 표 5에 나타낸 바와 같이 물리적 성상 및 화학적 조성이 서로 다른 비산재임을 알 수 있다.

이러한 플라이 애쉬의 사일로에는 비산재를 공기에 의해 이송시키는 유입이송장치, 배출용 바이브레이터(Vibrator), 비상배출용 슈트, 로타리밸브, 스크류 컨베이어 등과 같은 배출이송장치, 밴트필터, 비산재 내 수분의 흡습을 방지하기 위한 열선설비(Electric Heat Tracing) 및 중간저장호퍼가 구비되어 있다.

시멘트 저장조(130)는, 시멘트를 저장하는 저장조로서, 저장되는 시멘트로는 일반 포틀랜드시멘트를 사용하여도 되고, 고로슬래그시멘트 뿐만 아니라 고로슬래그분말, 제강슬래그분말, 스테인레스슬래그분말, 페로니켈슬래그분말 등과 같이 CaO 성분이 포함된 복수종의 부산물 시멘트를 사용하며, 이에 따라 복수개의 제1 내지 제3 시멘트 저장조(131, 132, 133)를 구성할 수도 있다.

공급수 저장조(140)는, 공급수를 저장하는 저장조(141)로서, 이러한 공급수 저장조에는 자동밸브와 유량장치를 통해 일정량의 공급수가 혼합부(300)에 투입되도록 하게 된다.

첨가제 저장조(150)는, 안정화 첨가제를 저장하는 저장조로서, 안정화 첨가제로는 액상으로 이루어지며, 황산제일철(FeSO₄)/황화물(Na₂S+H₂O), 킬레이트 등과 같은 각종 안정화 첨가제가 소정량 사용된다.

이러한 첨가제 저장조(150)에는 외부 첨가제 저장조와 내부 중간저장조 겸 무게측정 장치(152)가 있으며, 자동밸브(153)와 유량장치(154)를 통해 일정량이 안정화용 혼합부(300)에 투입하게 된다.

산저장조(160)는, 산성분을 저장하는 저장조로서, 혼합부(300)에서 고형물의 pH를 조정하고 화학적 반응성을 유도하도록 산성분을 혼합부(300)에 투입되도록 자동밸브와 유량장치를 통해 일정량이 안정화 혼합부(300)에 투입되도록 한다.

또한, 저장부(100)의 각각의 저장조에는, 비산재의 혼합비와 성상에 따라 투입부(200)에서 실시간으로 투입량을 조절하도록 각각의 저장조에서 수위를 감지하도록 수위센서가 설치되어 있는 것도 가능함은 물론이다.

투입부(200)는, 저장부(100)에 저장된 비산재 사이의 혼합량과, 시멘트, 첨가제 및 공급수의 투입량을 각각 조절하여 투입하는 투입수단으로서, 제1 비산재를 투입하는 제1 이송수단(210), 제2 비산재를 투입하는 제2 이송수단(220), 시멘트를 투입하는 제3 이송수단(230), 공급수를 투입하는 제4 이송수단(240), 첨가제를 투입하는 제5 이송수단(250) 및 산성분을 투입하는 제6 이송수단(260)으로 이루어져 있다.

제1 이송수단(210)은, 제1 비산재 저장조(110)에 저장된 제1 비산재를 투입하는 이송수단으로서, 제1 투입량 조절기(211), 제1 투입컨베이어(212), 제1 중간저장호퍼(213), 제1 비상슈트(214) 및 제1 비상 배출기(215)로 이루어져 있다.

제1 투입량 조절기(211)는, 제1 비산재의 투입량을 조절하는 조절수단으로서, 제1 비산재 저장조(110)의 하류에 설치되어 제1 비산재 저장조(110)에서 혼합부(300)로 투입되는 제1 비산재의 투입량을 조절하도록 로터리밸브 또는 유량조절밸브 등과 같은 조절수단으로 이루어져 있다.

제1 투입컨베이어(212)는, 제1 비산재를 투입하도록 이송시키는 투입수단으로서, 제1 투입량 조절기(211)의 하류에 설치되어 제1 비산재를 이송시키는 스크류 컨베이어 등과 같은 이송수단으로 이루어져 인버터 운전이 가능하고, 정역회전이 가능하도록 되어 있는 것도 가능함은 물론이다.

제1 중간저장호퍼(213)는, 제1 비산재의 투입량을 계량하면서 투입하도록 중간에서 일시 저장하는 저장수단으로서, 이러한 제1 중간저장호퍼(213)의 하류에서 제1 비산재의 투입량을 측정하도록 감지하는 하중센서 또는 중량센서 등과 같은 감지수단과 투입량을 조정하도록 슬라이드 게이트 등이 설치되어 있다.

제1 비상슈트(214)는, 비상시 제1 비산재를 외부로 배출시키도록 배출통로를 변경하는 통로변경수단으로서, 제1 투입량 조절기(211)의 하류에 설치되는 슬라이드 게이트 등과 같은 개폐수단으로 이루어져 배출통로를 변경하도록 개폐하게 된다

제1 비상 배출기(215)는, 비상시 제1 비산재를 외부로 배출시키는 배출수단으로서, 제1 비상슈트(214)의 하류에 설치되는 비상밸브 등과 같은 개폐수단으로 이루어져 비상슈트를 개폐하여 배출되는 제1 비산재를 차량으로 이송시킬 수 있게 된다.

제2 이송수단(220)은, 제2 비산재 저장조(120)에 저장된 제2 비산재를 투입하는 이송수단으로서, 제2-1 투입량 조절기(221), 제2-1 투입컨베이어(222), 제2-2 투입량 조절기(223), 제2-2 투입컨베이어(224), 제2 중간저장호퍼(225), 제2-1 비상슈트(226), 제2-1 비상 배출기(227), 제2-2 비상슈트(228) 및 제2-2 비상 배출기(229)로 이루어져 있다.

제2-1 투입량 조절기(221)는, 복수종의 제2 비산재 중 일종의 투입량을 조절하는 조절수단으로서, 제2 비산재 저장조(120)의 하류에 설치되어 제2 비산재 저장조(120)에서 혼합부(300)로 투입되는 제2 비산재의 투입량을 조절하도록 로터리밸브 또는 유량조절밸브 등과 같은 조절수단으로 이루어져 있다.

제2-1 투입컨베이어(222)는, 복수종의 제2 비산재 중 일종을 투입하도록 이송시키는 투입수단으로서, 제2-1 투입량 조절기(221)의 하류에 설치되어 제2 비산재를 이송시키는 스크류 컨베이어 등과 같은 이송수단으로 이루어져 인버터 운전이 가능하고, 정역회전이 가능하도록 되어 있는 것도 가능함은 물론이다.

제2-2 투입량 조절기(223)는, 복수종의 제2 비산재 중 타종의 투입량을 조절하는 조절수단으로서, 제2 비산재 저장조(120)의 하류에 설치되어 제2 비산재 저장조(120)에서 혼합부(300)로 투입되는 제2 비산재의 투입량을 조절하도록 로터리밸브 또는 유량조절밸브 등과 같은 조절수단으로 이루어져 있다.

제2-2 투입컨베이어(224)는, 복수종의 제2 비산재 중 타종을 투입하도록 이송시키는 투입수단으로서, 제2-1 투입량 조절기(224)의 하류에 설치되어 제2 비산재를 이송시키는 스크류 컨베이어 등과 같은 이송수단으로 이루어져 인버터 운전이 가능하고, 정역회전이 가능하도록 되어 있는 것도 가능함은 물론이다.

제2 중간저장호퍼(225)는, 복수종의 제2 비산재 혼합물의 투입량을 계량하면서 투입하도록 중간에서 일시 저장하는 저장수단으로서, 이러한 제2 중간저장호퍼(225)의 하류에서 제2 비산재의 투입량을 측정하도록 감지하는 하중센서 또는 중량센서 등과 같은 감지수단과 투입량을 조정하도록 슬라이드 게이트 등이 설치되어 있다.

제2-1 비상슈트(226)는, 비상시 복수종의 제2 비산재 중 일종을 외부로 배출시키도록 배출통로를 변경하는 통로변경수단으로서, 제2-1 투입량 조절기(221)의 하류에 설치되는 슬라이드 게이트 등과 같은 개폐수단으로 이루어져 배출통로를 변경하도록 개폐하게 된다

제2-1 비상 배출기(227)는, 비상시 복수종의 제2 비산재 중 일종을 외부로 배출시키는 배출수단으로서, 제2-1 비상슈트(226)의 하류에 설치되는 비상밸브 등과 같은 개폐수단으로 이루어져 비상슈트를 개폐하여 배출되는 제2 비산재를 차량으로 이송시킬 수 있게 된다.

제2-2 비상슈트(228)는, 비상시 복수종의 제2 비산재 중 타종을 외부로 배출시키도록 배출통로를 변경하는 통로변경수단으로서, 제2-2 투입량 조절기(223)의 하류에 설치되는 슬라이드 게이트 등과 같은 개폐수단으로 이루어져 배출통로를 변경하도록 개폐하게 된다

제2-2 비상 배출기(229)는, 비상시 복수종의 제2 비산재 중 타종을 외부로 배출시키는 배출수단으로서, 제2-2 비상슈트(228)의 하류에 설치되는 비상밸브 등과 같은 개폐수단으로 이루어져 비상슈트를 개폐하여 배출되는 제2 비산재를 차량으로 이송시킬 수 있게 된다.

제3 이송수단(230)은, 시멘트 저장조(130)에 저장된 시멘트를 투입하는 이송수단으로서, 제3-1 투입량 조절기(231), 제3-2 투입량 조절기(232), 제3-3 투입량 조절기(233), 제3-1 투입컨베이어(234), 제3-2 투입컨베이어(235), 제3-3 투입컨베이어(235), 제3 중간저장호퍼(237), 배출기(238)로 이루어져 있다.

제3-1 투입량 조절기(231)는, 복수종의 시멘트 중 제1종의 투입량을 조절하는 조절수단으로서, 제1 시멘트 저장조(131)의 하류에 설치되어 제1 시멘트 저장조(131)에서 혼합부(300)로 투입되는 시멘트의 투입량을 조절하도록 로터리밸브 또는 유량조절밸브 등과 같은 조절수단으로 이루어져 있다.

제3-2 투입량 조절기(232)는, 복수종의 시멘트 중 제2종의 투입량을 조절하는 조절수단으로서, 제2 시멘트 저장조(132)의 하류에 설치되어 제2 시멘트 저장조(132)에서 혼합부(300)로 투입되는 시멘트의 투입량을 조절하도록 로터리밸브 또는 유량조절밸브 등과 같은 조절수단으로 이루어져 있다.

제3-3 투입량 조절기(233)는, 복수종의 시멘트 중 제3종의 투입량을 조절하는 조절수단으로서, 제3 시멘트 저장조(133)의 하류에 설치되어 제3 시멘트 저장조(133)에서 혼합부(300)로 투입되는 시멘트의 투입량을 조절하도록 로터리밸브 또는 유량조절밸브 등과 같은 조절수단으로 이루어져 있다.

제3-1 투입컨베이어(234)는, 복수종의 시멘트 중 제1종을 투입하도록 이송시키는 투입수단으로서, 제3-1 투입량 조절기(231)의 하류에 설치되어 시멘트를 이송시키는 스크류 컨베이어 등과 같은 이송수단으로 이루어져 인버터 운전이 가능하고, 정역회전이 가능하도록 되어 있는 것도 가능함은 물론이다.

제3-2 투입컨베이어(235)는, 복수종의 시멘트 중 제2종을 투입하도록 이송시키는 투입수단으로서, 제3-2 투입량 조절기(232)의 하류에 설치되어 시멘트를 이송시키는 스크류 컨베이어 등과 같은 이송수단으로 이루어져 인버터 운전이 가능하고, 정역회전이 가능하도록 되어 있는 것도 가능함은 물론이다.

제3-3 투입컨베이어(236)는, 복수종의 시멘트 중 제3종을 투입하도록 이송시키는 투입수단으로서, 제3-3 투입량 조절기(233)의 하류에 설치되어 시멘트를 이송시키는 스크류 컨베이어 등과 같은 이송수단으로 이루어져 인버터 운전이 가능하고, 정역회전이 가능하도록 되어 있는 것도 가능함은 물론이다.

제3 중간저장호퍼(237)는, 시멘트의 투입량을 계량하면서 투입하도록 중간에서 일시 저장하는 저장수단으로서, 이러한 제3 중간저장호퍼(237)의 하류에서 시멘트의 투입량을 측정하도록 감지하는 하중센서 또는 중량센서 등과 같은 감지수단과 투입량을 조정하도록 슬라이드 게이트 등이 설치되어 있다.

제3 배출기(238)는, 시멘트를 혼합부(300)로 배출시키는 배출수단으로서, 제3 중간저장호퍼(237)의 하류에 설치되는 슬라이드 게이트 또는 유량조절밸브 등과 같은 개폐수단으로 이루어져 제3 중간저장호퍼(237)를 개폐하여 제3 중간저장호퍼(237)로부터 시멘트를 배출시킬 수 있게 된다.

제4 이송수단(240)은, 공급수 저장조(140)에 저장된 공급수를 투입하는 이송수단으로서, 공급수의 투입량을 조절하도록 공급수 저장조(140)의 하류에 설치되어 공급수 저장조(140)에서 혼합부(300)로 투입되는 공급수의 투입량을 조절하도록 유량조절밸브 등과 같은 조절수단으로 이루어져 있다.

제5 이송수단(250)은, 첨가제 저장조(150)에 저장된 첨가제를 투입하는 이송수단으로서, 첨가제의 투입량을 조절하도록 첨가제 저장조(150)의 하류에 설치되어 첨가제 저장조(150)에서 혼합부(300)로 투입되는 첨가제의 투입량을 조절하도록 로터리밸브 또는 유량조절밸브 등과 같은 조절수단으로 이루어져 있다.

제6 이송수단(260)은, 산저장조(160)에 저장된 산성분을 투입하는 이송수단으로서, 산성분의 투입량을 조절하도록 산저장조(160)의 하류에 설치되어 산저장조(160)에서 혼합부(300)로 투입되는 산성분의 투입량을 조절하도록 로터리밸브 또는 유량조절밸브 등과 같은 조절수단으로 이루어져 있다.

따라서, 이러한 투입부(200)에서는, 시멘트나 첨가제의 종류를 비산재의 특성에 따라 선택하여 투입하거나, 고형물의 품질과 용도에 따라 시멘트나 첨가제를 하나만 선택해서 투입하거나, 첨가제의 종류를 하나 또는 하나 이상 선택해서 투입하는 것도 가능함은 물론이다.

혼합부(300)는, 투입부(200)에 의해 투입된 비산재와 시멘트와 첨가제와 공급수와 산성분을 혼합하여 고형화시키는 혼합수단으로서, 투입된 비산재, 시멘트, 첨가제, 공급수 및 산성분을 1축 또는 2축 이상의 혼합기 또는 다른 형태의 다양한 혼합기 등과 같은 혼합설비 또는 교반기에 의해 혼합 교반하게 된다.

이러한 혼합부(300)는, 혼합물을 저장하는 혼합조(310)와 혼합물의 배출량을 조절하는 배출량조절밸브(320)와, 혼합물의 배출량을 감지하는 감지센서(330)로 이루어져 있다.

안정화부(400)는, 혼합부(300)의 하류에 설치되어 혼합부(300)에서 혼합되어 고형화된 고형물로부터 수분을 저감시켜 안정화하는 안정화수단으로서, 혼합된 고형물을 1일 내지 60일 동안 건조 안정화시켜 고형물의 함수율을 30∼10%로 건조시키는 것이 바람직하다.

배출부(500)는, 안정화부(400)의 하류에 설치되어 안정화부(400)에서 안정화된 고형물을 외부로 배출시키는 배출수단으로서, 고형물의 배출량으로 조절하도록 로터리밸브 또는 유량조절밸브 등과 같은 조절수단으로 이루어져 있다.

시험예로서, 보일러 애쉬 15∼30%, 플라이 애쉬(Fly Ash) 30∼50%, 시멘트 5∼30%, 제1 첨가제인 황화나트륨 수화물(Sodium sulfide hydrate) 1∼5%, 제2 첨가제인 황산제2철(Iron(Ⅱ)-Sulphate) 0.1∼0.5%, 제3 첨가제인 킬레이트 0.01∼0.1%, 공급수 5∼30%를 혼합하여 안정화 고형화하였으며, 고형물의 안정화 후 고형물의 중금속 용출시험 결과를 아래의 표 6에 표시하였다.

따라서, 아래의 표 6에 표시된 바와 같이 본 실시예의 연소 비산재의 안정화 장치에 의해 안정화된 고형물은 법기준에 적합하도록 안정회된 고형 폐기물임을 알 수 있다.

항목	결과(mg/L)	법기준(mg/L)	비고
pH	12.3	-	-
Cu	1.5	< 3	-
Cd	0.015	< 0.3	-
Pb	1.7	< 3	-
Cr⁶⁺	0.016	< 1.5	-
As	0.150	< 1.5	-
Hg	불검출	< 0.005	-

이하, 도면을 참조해서 본 실시예의 연소 비산재의 안정화 장치를 이용한 연소 비산재의 안정화 방법을 구체적으로 설명한다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 연소 비산재의 안정화 방법은, 저장단계(S10), 투입단계(S20), 혼합단계(S30), 안정화단계(S40) 및 배출단계(S50)를 포함하여 이루어져 있다.

저장단계(S10)는, 물리적 성상 및 화학적 조성이 서로 다른 비산재와, 시멘트와, 첨가제와, 공급수를 각각 저장하는 단계로서, 각각의 저장단계에는 비산재의 혼합비와 성상에 따라 투입단계(S20)에서 실시간으로 투입량을 조절하도록 각각의 저장조에서 수위를 감지하는 것도 가능함은 물론이다.

투입단계(S20)는, 저장단계(S10)에서 저장된 비산재 사이의 혼합량과, 시멘트, 첨가제 및 공급수의 투입량을 각각 조절하여 투입하는 단계로서, 컨베이어 또는 스크류 등과 같은 다양한 이송수단으로 이루어져 인버터 운전이 가능하고, 정역회전이 가능하도록 되어 있는 것도 가능함은 물론이다.

혼합단계(S30)는, 투입단계(S20)에서 투입된 비산재와, 시멘트와, 첨가제와, 공급수를 혼합하여 고형화시키는 단계로서, 투입된 비산재, 시멘트, 첨가제, 공급수 및 산성분을 1축 또는 2축 이상의 혼합기 또는 다른 형태의 다양한 혼합기 등과 같은 혼합설비 또는 교반기에 의해 혼합 교반하게 된다.

안정화단계(S40)는, 혼합단계(S30)에서 혼합되어 고형화된 고형물로부터 수분을 저감시켜 안정화하는 단계로서, 이러한 안정화단계(S40)에서는 혼합된 고형물을 1일 내지 60일 동안 건조 안정화시켜 고형물의 함수율을 30∼10%로 건조시키는 것이 바람직하다.

배출단계(S50)는, 안정화단계(S40)에서 안정화된 고형물을 외부로 배출시키는 단계로서, 고형물의 배출량으로 조절하도록 로터리밸브 또는 유량조절밸브 등과 같은 조절수단이 설치되어 배출량을 조절하게 된다.

따라서, 본 발명의 안정화 장치와 안정화 방법에 의한 고형물은 안정화조로 이송되기 전에 펠릿(Pellet)이나 블록형태로 제조하거나 톤백에 담아 안정화시킬 수 있다.

또한, 최종 생산된 안정화 고형물은 일반폐기물로 분류되어 관리형 매립장이 아닌 일반매립장에 처분할 수 있고, 매립장 복토재, 토양개량재, 건축용 벽돌, 블록, 기초 말뚝 등 다양한 용도로 재활용할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 폐기물 소각시설, SRF 발전시설, 바이오매스(Bio-Mass) 발전시설 등의 연소시설에서 발생되는 비산재를 고형화하여 안정화하기 위한 방법으로 비산재를 보일러 애쉬와 플라이 애쉬로 구분하여 일정하게 안정화 혼합장치로 투입하여 고형화된 최종 제품의 품질을 균질하게 유지함으로써, 최종 생산된 안정화 고형물은 환경오염을 최소화하고, 지구환경보전에 기여할 수 있는 효과를 제공한다.

이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

100: 저장부 200: 투입부
300: 혼합부 400: 안정화부
500: 배출부

Claims

물리적 성상 및 화학적 조성이 서로 다른 비산재와, 시멘트와, 첨가제와, 공급수를 각각 저장하는 저장부(100);
상기 저장부(100)에 저장된 상기 비산재 사이의 혼합량과, 상기 시멘트, 상기 첨가제 및 상기 공급수의 투입량을 각각 조절하여 투입하는 투입부(200);
상기 투입부(200)에 의해 투입된 상기 비산재와, 상기 시멘트와, 상기 첨가제와, 상기 공급수를 혼합하여 고형화시키는 혼합부(300);
상기 혼합부(300)의 하류에 설치되어, 상기 혼합부(300)에서 혼합되어 고형화된 고형물로부터 수분을 저감시켜 안정화하는 안정화부(400); 및
상기 안정화부(400)의 하류에 설치되어 상기 안정화된 고형물을 배출시키는 배출부(500);를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 비산재의 안정화 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 저장부(100)는,
제1 비산재를 저장하는 제1 비산재 저장조;
상기 제1 비산재와 물리적 성상 및 화학적 조성이 서로 다른 제2 비산재를 저장하는 제2 비산재 저장조;
상기 시멘트를 저장하는 시멘트 저장조;
상기 공급수를 저장하는 공급수 저장조; 및
상기 첨가제를 저장하는 첨가제 저장조;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 비산재의 안정화 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 저장부(100)는,
상기 혼합부(300)에서 상기 고형물의 pH를 조정하고 화학적 반응성을 유도하는 산저장조;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 비산재의 안정화 장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 저장부(100)는,
상기 비산재의 혼합비와 성상에 따라 상기 투입부(200)에서 실시간으로 투입량을 조절하도록 상기 각각의 저장조에서 수위를 감지하도록 설치되는 수위센서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 비산재의 안정화 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 투입부(200)는,
상기 서로 다른 비산재와, 시멘트와, 첨가제와, 공급수의 투입량을 조절하는 투입량 조절기; 및
상기 서로 다른 비산재와, 시멘트와, 첨가제와, 공급수를 투입하는 투입컨베이어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 비산재의 안정화 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 투입부(200)는,
상기 투입량 조절기와 상기 투입컨베이어 사이에 설치되어, 비상정지시 비산재를 외부로 배출시키는 비상배출기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 비산재의 안정화 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 투입부(200)는, 시멘트나 첨가제의 종류를 비산재의 특성에 따라 선택하여 투입하거나, 고형물의 품질과 용도에 따라 시멘트나 첨가제를 하나만 선택해서 투입하거나, 첨가제의 종류를 하나 또는 하나 이상 선택해서 투입하는 것을 특징으로 하는 연소 비산재의 안정화 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 혼합부(300)는, 상기 투입된 비산재, 시멘트, 첨가제 및 공급수를 1축 또는 2축 이상의 혼합기 또는 혼합설비 또는 교반기에 의해 혼합 교반하는 것을 특징으로 하는 연소 비산재의 안정화 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 안정화부(400)는, 상기 혼합된 고형물을 1일 내지 60일 동안 건조 안정화시켜 고형물의 함수율을 30∼10%로 건조시키는 것을 특징으로 하는 연소 비산재의 안정화 장치.
연소 비산재의 안정화 방법으로서,
물리적 성상 및 화학적 조성이 서로 다른 비산재와, 시멘트와, 첨가제와, 공급수를 각각 저장하는 저장단계;
상기 저장된 비산재 사이의 혼합량과, 상기 시멘트, 상기 첨가제 및 상기 공급수의 투입량을 각각 조절하여 투입하는 투입단계;
상기 투입된 비산재와, 시멘트와, 첨가제와, 공급수를 혼합하여 고형화시키는 혼합단계;
상기 혼합단계에서 혼합되어 고형화된 고형물로부터 수분을 저감시켜 안정화하는 안정화단계; 및
상기 안정화된 고형물을 배출시키는 배출단계;;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 비산재의 안정화 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 안정화단계에서는, 상기 혼합된 고형물을 1일 내지 60일 동안 건조 안정화시켜 고형물의 함수율을 30∼10%로 건조시키는 것을 특징으로 하는 연소 비산재의 안정화 방법.