KR101354966B1 - 시멘트 소성장치 및 고함수 유기 폐기물의 건조 방법 - Google Patents
시멘트 소성장치 및 고함수 유기 폐기물의 건조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
건조장치 등이 폭발할 우려가 없고, 시멘트 킬른의 열효율이 악화하지 않으며, 보다 효율적으로 고함수 유기 폐기물을 건조시킬 수 있는 시멘트 소성장치 및 고함수 유기 폐기물의 건조 방법을 제공한다.
시멘트 킬른(2)의 가소로(4)의 출구 덕트로부터 프리히터(3)의 출구 덕트까지의 배기 가스 유로로부터 추기한 연소 가스가 공급되어, 40질량% 이상의 수분을 포함하는 고함수 유기 폐기물(W)을 건조시키는 건조장치(6)를 구비하는 시멘트 소성장치(1). 건조장치(6)에는, 연소 가스(G)를 고함수 유기 폐기물(W)과 직접 접촉시켜, 고함수 유기 폐기물(W)을 파쇄하면서 건조시키는 파쇄 기류 건조기를 사용할 수 있다. 상기 영역으로부터 추출한 연소 가스는 산소 농도가 낮기 때문에 폭발의 우려가 없고, 연소 가스의 온도는 450~900℃정도이기 때문에 고함수 유기 폐기물을 충분히 건조시킬 수 있다. 건조장치(6)로부터의 배기 가스를 상기 영역으로 되돌리기 위한 제2 배기 가스 유로(8)를 구비할 수 있다.
시멘트, 소성장치, 기류 건조기, 유기 폐기물.
Description
본 발명은 고함수(高含水) 유기 오니 등의 고함수 유기 폐기물을 안전하고 또한 효율적으로 건조시킬 수 있는 시멘트 소성장치 및 동 장치를 이용한 고함수 유기 폐기물의 건조 방법에 관한 것이다.
종래, 도시 쓰레기 등의 폐기물을 시멘트 소성장치로 처리함에 있어서, 여러가지 장치 및 방법이 제안되어 있다. 예를 들어 특허문헌 1에는, 도시 쓰레기 등의 폐기물을 건조시키기 위한 건조장치에 클링커 쿨러의 고온 공기의 일부를 도입하고, 건조장치로부터의 배기를 다시 클링커 쿨러에 되돌리고, 건조장치의 배기가 혼입한 클링커 쿨러의 고온 공기를 시멘트 킬른 또는 가소로의 연소용 공기로서 사용하는 기술이 개시되어 있다.
또 특허문헌 2에는, 시멘트 소성장치로 가연성 폐기물을 소각함에 있어서, 가연성 폐기물을 클링커 쿨러의 고온 공기의 일부를 사용하여 소각하고, 폐기물의 소각 공정 중에 생성된 배기 가스를, 시멘트 원료를 가열하기 위한 프리히터에 통기시키고, 또한 폐기물의 소각 공정 중에 발생한 슬러그를 인출하는 기술이 기재되어 있다.
[특허문헌 1] : 일본 특허 공개 소 63-151650호 공보
[특허문헌 2] : 일본 특허 공표 2003-506299호 공보
(발명의 개시)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
그러나 상기 특허문헌에 기재된 바와 같이, 클링커 쿨러로부터 추기되는 고온 공기를 도시 쓰레기 등의 폐기물이나, 가연성 폐기물의 건조 등에 이용하는 경우에는 문제는 없지만, 고함수 유기 오니 등의 고함수 유기 폐기물을 건조시킴에 있어서 상기 고온 공기를 이용하면, 이 고온 공기는 산소 농도가 높기 때문에 폭발의 우려가 있었다.
또 시멘트 소성장치의 프리히터 출구 이후의 연소 배기 가스를 이용하고자 해도, 이 영역의 연소 배기 가스의 온도는 450℃정도 이하로 저온이기 때문에 고함수 오니의 건조에는 적합하지 않다.
또한 시멘트 킬른의 가마 후미로부터의 추기 가스는 산소 농도가 낮고, 약 1000℃로 고온이기 때문에 고함수 유기 폐기물의 건조에는 적합하지만, 가마 후미로부터 연소 가스를 추기하면 시멘트 킬른의 열효율이 악화한다는 문제가 있었다.
또 유기 오니 등을 건조시킨 후에 발생하는 건조 배기 가스는, 상당량의 취기 성분을 함유하고 있기 때문에, 탈취 처리 후에 배기할 필요가 있다. 탈취 처리를 행하기 위해서는, 취기 성분을 포함하는 가스를 800℃ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 가소로 등의 연소 영역에 가스를 이끌어 탈취 처리하는 방법이 일반적이다. 그러나 유기 오니 등의 건조에 시멘트 킬른 배기 가스를 사용하면, 건조 배기 가스는 저산소 농도이기 때문에, 상기 서술한 바와 같이 건조 배기 가스를 연소 영역에서 처리하면, 연소 상태가 악화하고, 시멘트 킬른의 열효율이 저하되기 때문에 적합하지 않다는 문제가 있었다.
상기에 더해, 고함수 유기 오니는 40질량% 이상의 수분을 포함하는 점토와 같은 괴상이며, 비표면적이 작기 때문에, 고함수 유기 오니를 효율적으로 건조시키는 것이 곤란하다는 문제가 있었다.
그래서 본 발명은 상기 종래의 기술에서의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 건조장치 등이 폭발할 우려가 없고, 시멘트 킬른의 열효율이 악화하지도 않으며, 보다 효율적으로 고함수 유기 폐기물을 건조시킬 수 있는 시멘트 소성장치 및 고함수 유기 폐기물의 건조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 시멘트 소성장치로서, 시멘트 킬른의 가소로의 출구 덕트로부터 프리히터의 최상단 사이클론의 직하의 사이클론의 출구 덕트까지의 배기 가스 유로로부터 추기한 연소 가스가 공급되어, 이 연소 가스를 사용하여 40질량% 이상의 수분을 포함하는 고함수 유기 폐기물을 건조시키는 건조장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
시멘트 킬른의 가소로의 출구 덕트로부터 프리히터의 최상단 사이클론의 직하의 사이클론의 출구 덕트까지의 배기 가스 유로로부터 추기한 연소 가스는 2~8%로 산소 농도가 낮기 때문에 건조장치가 폭발할 우려가 없고, 연소 가스의 온도는 550~900℃이기 때문에 고함수 유기 폐기물을 충분히 건조시킬 수 있다. 또 시멘트 킬른의 가마 후미 등으로부터 연소 가스를 추기하지 않기 때문에 시멘트 킬른의 열효율이 악화하는 일도 없다.
상기 시멘트 소성장치에서, 상기 건조장치를, 상기 연소 가스가 상기 고함수 유기 폐기물과 직접 접촉하도록 공급되고, 이 고함수 유기 폐기물을 파쇄하면서 건조시키는 파쇄 기류 건조기로 할 수 있다. 이것에 의해, 고함수 유기 폐기물의 비표면적의 증가에 의한 건조 효율의 향상과, 고함수 유기 폐기물의 표면 건조에 의한 파쇄 효율의 향상이 더불어서 전체적인 건조 효율을 비약적으로 향상시킬 수 있다.
상기 시멘트 소성장치에서, 상기 건조장치로부터의 배기 가스를, 상기 시멘트 킬른의 가소로의 출구 덕트로부터 상기 최상단 사이클론의 직하의 사이클론의 출구 덕트까지의 배기 가스 유로로 되돌리기 위한 제2 배기 가스 유로를 구비할 수 있다. 이것에 의해, 취기 성분을 포함하는 산소 농도가 낮은 건조 배기 가스를 가소로 등의 연소 영역으로 이끌어서 탈취 처리하지 않아도 되기 때문에, 킬른의 열효율의 악화를 일으키는 일도 없다.
상기 시멘트 소성장치에서, 상기 고함수 유기 폐기물은 고함수 유기 오니여도 되고, 제지 오니, 하수 오니, 빌딩피트 오니, 식품 오니 등을 건조시킬 수 있다.
또 본 발명은 고함수 유기 폐기물의 건조 방법으로서, 시멘트 킬른의 가소로의 출구 덕트로부터 프리히터의 최상단 사이클론의 직하의 사이클론의 출구 덕트까지의 배기 가스 유로로부터 연소 가스의 일부를 추기하고, 이 추기한 연소 가스의 일부를 사용하여 40질량% 이상의 수분을 포함하는 고함수 유기 폐기물을 건조시키는 것을 특징으로 한다. 이것에 의해, 상기 서술한 바와 같이, 폭발의 우려가 없고, 시멘트 킬른의 열효율이 악화하지도 않으며, 고함수 유기 폐기물을 안전하고 또한 효율적으로 건조시킬 수 있다.
상기 고함수 유기 폐기물의 건조 방법에서, 상기 연소 가스의 일부를, 상기 고함수 유기 폐기물에 직접 접촉시킴과 아울러, 이 고함수 유기 폐기물을 파쇄하면서 건조시킬 수 있다. 이것에 의해, 상기 서술한 바와 같이, 전체적인 건조 효율을 비약적으로 향상시킬 수 있다.
상기 고함수 유기 폐기물의 건조 방법에서, 상기 고함수 유기 폐기물을 건조시킨 후의 가스를, 상기 시멘트 킬른의 가소로의 출구 덕트로부터 상기 최상단 사이클론의 직하의 사이클론의 출구 덕트까지의 배기 가스 유로에 되돌릴 수 있다. 이것에 의해, 상기 서술한 바와 같이, 킬른의 열효율의 악화를 일으키지 않고, 취기 성분을 가지는 건조 배기 가스를 처리할 수 있다.
상기 고함수 유기 폐기물의 건조 방법에서, 상기 고함수 유기 폐기물을 제지 오니, 하수 오니, 빌딩피트 오니, 식품 오니 등의 고함수 유기 오니로 할 수 있다.
(발명의 효과)
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 건조장치 등이 폭발할 우려가 없고, 시멘트 킬른의 열효율이 악화하지도 않으며, 보다 효율적으로 고함수 유기 폐기물을 건조시킬 수 있는 시멘트 소성장치 및 고함수 유기 폐기물의 건조 방법을 제공할 수 있다.
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
도 1은 본 발명에 따른 시멘트 소성장치의 일 실시형태를 도시하고, 이 시멘트 소성장치(1)는 시멘트 킬른(2)과, 프리히터(3)와, 가소로(4)와, 건조장치(6)와, 팬(7) 등으로 구성된다.
시멘트 킬른(2), 프리히터(3) 및 가소로(4)는 종래의 시멘트 소성장치와 마찬가지의 기능을 가지고, 프리히터(3)에 공급된 시멘트 원료(R)는 프리히터(3)로 예열되고, 가소로(4)에서 가소된 후, 시멘트 킬른(2)에서 소성된다.
건조장치(6)에는 고함수 유기 오니 등의 고함수 유기 폐기물(이하 「폐기물」이라고 함)(W)이 공급됨과 아울러, 최하단 사이클론(3A)으로부터 제2 사이클론(3B)으로의 배기 가스 유로로부터 추기한 연소 가스가 공급되어, 폐기물(W)의 건조가 행해진다. 이 연소 가스는 2~8%정도로 산소 농도가 낮기 때문에 건조장치(6)가 폭발할 우려는 없다. 또 이 연소 가스의 온도는 800~900℃정도이기 때문에 고함수 유기 폐기물을 충분히 건조시킬 수 있다. 건조된 폐기물(W)은 시멘트 소성장치(1)에서 처리해도 되고, 시멘트 소성장치(1)의 계외에서 처리해도 된다.
팬(7)은 프리히터(3)로부터 연소 가스를 건조장치(6)에 도입하기 위해서 구비되며, 팬(7)의 배기는 순환 덕트(8)를 통하여 최하단 사이클론(3A)으로부터 제2 사이클론(3B)으로의 배기 가스 유로에 되돌려진다. 이것에 의해, 유기 오니 등을 건조시킨 후에 발생하는 건조 배기 가스가 함유하는 취기 성분의 탈취 처리를 행한다.
또한 상기 실시형태에서는, 건조장치(6)에 최하단 사이클론(3A)으로부터 제2 사이클론(3B)으로의 배기 가스 유로로부터 추기한 연소 가스를 공급했지만, 프리히 터(3)의 더욱 상류의, 제2 사이클론(3B)으로부터 제3 사이클론(3C)으로의 배기 가스 유로(연소 가스 온도는 700~800℃정도), 또는 제3 사이클론(3C)으로부터 제4 사이클론(3D)으로의 배기 가스 유로(연소 가스 온도는 550℃~650정도)로부터 연소 가스를 추기하여 건조장치(6)에 공급할 수도 있다. 또 건조장치(6)로부터의 건조 배기 가스에 대해서도, 최하단 사이클론(3A)으로부터 제2 사이클론(3B)으로의 배기 가스 유로에 되돌리는 경우에 한정되지 않고, 상기 연소 가스를 추기하는 경우와 마찬가지인 영역에 되돌릴 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 시멘트 소성장치의 실시예를 도시하고, 이 시멘트 소성장치(11)는 시멘트 킬른(12)과, 프리히터(13)와, 가소로(14)와, 시멘트 원료 회수 사이클론(16)과, 파쇄 기류 건조기(17)와, 고함수 유기 폐기물 저장 탱크(이하 「폐기물 저장 탱크」라고 함)(18)와, 건조 유기 폐기물 회수 사이클론(이하 「건조물 회수 사이클론」이라고 함)(21) 등으로 구성된다. 또한 시멘트 킬른(12), 프리히터(13) 및 가소로(14)는 종래의 시멘트 소성장치와 마찬가지의 기능을 가지므로 상세한 설명은 생략한다.
시멘트 원료 회수 사이클론(16)은 파쇄 기류 건조기(17)의 전단에 설치되며, 프리히터(13)의 배기 가스 유로로부터 추기한 연소 가스(G)에 포함되는 더스트를 제거하고, 더스트를 제거한 연소 가스(G)를 파쇄 기류 건조기(17)에 공급하기 위해서 구비된다.
파쇄 기류 건조기(17)는 폐기물 저장 탱크(18)로부터 공급되는 고함수 유기 오니 등의 고함수 유기 폐기물(이하 적당히 「폐기물」이라고 함)(W)을 파쇄하면 서, 시멘트 원료 회수 사이클론(16)으로부터 공급되는 연소 가스(G)에 의해 건조시키기 위해서 구비된다. 이 파쇄 기류 건조기(17)는 상부에 폐기물(W)의 공급구와, 하부에 시멘트 원료 회수 사이클론(16)으로부터의 연소 가스(G)의 공급구를 구비하고, 폐기물(W)과 연소 가스(G)를 향류에서 접촉시킨다. 또 내부에는 회전축(17a)과, 이 회전축(17a)에 고정되고, 회전축(17a)의 회전과 함께 원심력에 의해 수평방향으로 연신하여 회전하여, 폐기물(W)을 파쇄하는 타격 체인(17b)을 구비한다.
폐기물 저장 탱크(18)는 고함수 유기 폐기물을 일시적으로 저장하기 위해서 설치되며, 고함수 유기 폐기물은 고함수 유기 오니여도 되고, 제지 오니, 하수 오니, 빌딩피트 오니, 식품 오니 등이어도 된다.
블로어(19)는 파쇄 기류 건조기(17)에 의해 파쇄 및 건조된 폐기물(W)을 프리히터(13)로 반송하기 위해서 구비되며, 루츠 블로어 등이 사용된다. 팬(22)은 파쇄 기류 건조기(17)로부터 배출된 건조 배기 가스(G')를 순환 덕트(20)를 통하여 프리히터(13)로 되돌리기 위해서 구비된다.
그 다음에 상기 구성을 가지는 시멘트 소성장치(11)의 동작에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.
시멘트 소성장치(11)의 프리히터(13)에 시멘트 원료(R)를 공급하여, 프리히터(13)로 예열하고, 가소로(14)에서 가소하며, 시멘트 킬른(12)에 의해 소성한다. 한편 받아들인 폐기물(W)은 폐기물 저장 탱크(18)에 일시적으로 저장한다.
팬(22)을 운전시키고, 시멘트 원료 회수 사이클론(16)에 시멘트 킬른(12)의 연소 가스(G)를 도입하여, 연소 가스(G)에 포함되는 더스트를 회수한다. 회수한 더스트를 프리히터(13)에 되돌리고, 더스트를 회수한 후의 연소 가스(G)를 파쇄 기류 건조기(17)에 공급한다.
파쇄 기류 건조기(17)의 상부에, 폐기물 저장 탱크(18)로부터의 폐기물(W)을 공급함과 아울러, 파쇄 기류 건조기(17)의 하부로부터 시멘트 원료 회수 사이클론(16)으로부터의 연소 가스(G)를 도입한다. 이 연소 가스(G)의 온도는 800~900℃정도이기 때문에 고함수 유기 폐기물을 충분히 건조시킬 수 있다. 또 파쇄 기류 건조기(17)에서는, 폐기물(W)과 연소 가스(G)가 향류에서 직접 접촉함과 아울러, 파쇄 기류 건조기(17)의 내부에 설치된 타격 체인(17b)에 의해 폐기물(W)을 파쇄하면서 건조시키기 때문에, 폐기물(W)은 그 비표면적을 증가시키면서 표면으로부터 건조하게 된다. 그 때문에 비표면적의 증가에 의한 건조 효율의 향상에 더해, 폐기물(W)의 표면 건조에 의해 파쇄 효율도 함께 향상되게 되어, 종래에 비교하여 전체적인 건조 효율이 비약적으로 향상된다. 또 파쇄 기류 건조기(17)에 도입된 연소 가스(G)는 산소 농도가 2~8%정도로 낮기 때문에 파쇄 기류 건조기(17) 등이 폭발할 우려도 없다.
여기서, 파쇄 기류 건조기(17)로의 폐기물(W)의 공급량이 일시적으로 저하된 것 같은 경우 등, 파쇄 기류 건조기(17)의 출구 가스 온도가 지나치게 높은 경우에는, 파쇄 기류 건조기(17)의 전단에서 냉각 공기(C)를 도입할 수 있다.
그 다음에 건조물 회수 사이클론(21)에 의해, 파쇄 기류 건조기(17)에서 파쇄 및 건조시킨 폐기물(W)을 회수하고, 블로어(19)를 통하여 프리히터(13)에 되돌린다. 또한 회수한 폐기물(W)을 블로어(19)를 통하여 시멘트 소성장치(11)와는 다 른 장치 등에 반송하여 처리할 수도 있다.
한편, 파쇄 기류 건조기(17)로부터 배출되는 건조 배기 가스(G')를, 팬(22)에 의해, 순환 덕트(20)를 통하여 최하단 사이클론(13A)으로부터 제2 사이클론(13B)으로의 배기 가스 유로에 되돌린다. 이것에 의해, 유기 오니 등을 건조시킨 후에 발생하는 건조 배기 가스(G')가 함유하는 취기 성분의 탈취 처리를 행할 수 있다.
또한 상기 실시예에서는, 파쇄 기류 건조기(17)에, 최하단 사이클론(13A)으로부터 제2 사이클론(13B)으로의 배기 가스 유로로부터 추기한 연소 가스(G)를 공급했지만, 프리히터(13)의 더욱 상류의, 제2 사이클론(13B)으로부터 제3사이클론(13C)으로의 배기 가스 유로(연소 가스 온도는 700~800℃정도), 또는 제3 사이클론(13C)으로부터 제4 사이클론(13D)으로의 배기 가스 유로(연소 가스 온도는 550~650℃정도)로부터 연소 가스를 추기하여 파쇄 기류 건조기(17)에 공급할 수도 있다.
또한 파쇄 기류 건조기(17)로부터의 건조 배기 가스(G')에 대해서도, 최하단 사이클론(13A)으로부터 제2 사이클론(13B)으로의 배기 가스 유로에 되돌리는 경우에 한정되지 않고, 상기 연소 가스(G)를 추기하는 경우와 마찬가지인 영역에 되돌릴 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 시멘트 소성장치의 일 실시형태의 전체 구성을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 시멘트 소성장치의 실시예의 전체 구성을 도시한 개략도이다.
<부호의 설명>
1…시멘트 소성장치
2…시멘트 킬른
3…프리히터
3A…최하단 사이클론
3B…제2 사이클론
3C…제3 사이클론
3D…제4 사이클론
4…가소로
5…가마 후미부
6…건조장치
7…팬
8…순환 덕트
11…시멘트 소성장치
12…시멘트 킬른
13…프리히터
13A…최하단 사이클론
13B…제2 사이클론
13C…제3 사이클론
13D…제4 사이클론
14…가소로
15…가마 후미부
16…시멘트 원료 회수 사이클론
17…파쇄 기류 건조기
17a…회전축
17b…타격 체인
18…폐기물 저장 탱크
19…블로어
20…순환 덕트
21…건조물 회수 사이클론
22…팬
C…냉각 공기
G…연소 가스
G'…건조 배기 가스
R…시멘트 원료
W…고함수 유기 폐기물(고함수 유기 오니)
Claims (8)
- 시멘트 킬른의 가소로의 출구 덕트로부터 프리히터의 최상단 사이클론의 직하의 사이클론의 출구 덕트까지의 배기 가스 유로로부터 추기한 연소 가스가 공급되어, 이 연소 가스를 사용하여 40질량% 이상의 수분을 포함하는 고함수 유기 폐기물을 건조시키는 건조장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 시멘트 소성장치.
- 제1항에 있어서, 상기 건조장치는 상기 연소 가스가 상기 고함수 유기 폐기물과 직접 접촉하도록 공급되고, 이 고함수 유기 폐기물을 파쇄하면서 건조시키는 파쇄 기류 건조기인 것을 특징으로 하는 시멘트 소성장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 건조장치로부터의 배기 가스를, 상기 시멘트 킬른의 가소로의 출구 덕트로부터 상기 최상단 사이클론의 직하의 사이클론의 출구 덕트까지의 배기 가스 유로로 되돌리기 위한 제2 배기 가스 유로를 구비하는 것을 특징으로 하는 시멘트 소성장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고함수 유기 폐기물은 고함수 유기 오니인 것을 특징으로 하는 시멘트 소성장치.
- 시멘트 킬른의 가소로의 출구 덕트로부터 프리히터의 최상단 사이클론의 직하의 사이클론의 출구 덕트까지의 배기 가스 유로로부터 연소 가스의 일부를 추기하고, 이 추기한 연소 가스의 일부를 사용하여 40질량% 이상의 수분을 포함하는 고함수 유기 폐기물을 건조시키는 것을 특징으로 하는 고함수 유기 폐기물의 건조 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 연소 가스의 일부를, 상기 고함수 유기 폐기물에 직접 접촉시킴과 아울러, 이 고함수 유기 폐기물을 파쇄하면서 건조시키는 것을 특징으로 하는 고함수 유기 폐기물의 건조 방법.
- 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 고함수 유기 폐기물을 건조시킨 후의 가스를, 상기 시멘트 킬른의 가소로의 출구 덕트로부터 상기 최상단 사이클론의 직하의 사이클론의 출구 덕트까지의 배기 가스 유로에 되돌리는 것을 특징으로 하는 고함수 유기 폐기물의 건조 방법.
- 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 고함수 유기 폐기물은 고함수 유기 오니인 것을 특징으로 하는 고함수 유기 폐기물의 건조 방법.
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