KR200279070Y1

KR200279070Y1 - 경사형 수관식 고정화격자가 구비된 소각로

Info

Publication number: KR200279070Y1
Application number: KR2020020007938U
Authority: KR
Inventors: 전상택
Original assignee: 보람이엔티 (주)
Priority date: 2002-03-18
Filing date: 2002-03-18
Publication date: 2002-06-22

Abstract

본 고안은 경사형 수관식 고정화격자가 구비된 소각로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소각로 내부에 폐기물이 자중에 의해 낙하되면서 고르게 연소될 수 있고, 폐기물의 퇴적 및 과열 연소로 인한 클링커 생성을 방지할 수 있는 경사형 수관식 고정화격자가 구비된 소각로에 관한 것이다.

본 고안의 목적은 소각로 내부의 경사면에 다수개의 수관식 고정화격자를 다단으로 배열함으로써 투입되는 폐기물이 자중에 의해 낙하되면서 고르게 연소될 수 있으며, 교반이송장치에 의해 폐기물이 퇴적되지 않게 교반 이송함과 아울러, 경사면을 수냉식으로 구비하여 냉각수를 공급함으로써 폐기물 퇴적에 의한 과열현상 및 클링커 생성을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 연소가스를 재연소하여 유해성분을 최소화시킬 수 있어 연소효율 및 작동신뢰성을 향상시킬 수 있는 경사형 수관식 고정화격자가 구비된 소각로를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 구성은, 호퍼의 폐기물투입구로 유입되는 폐기물을 이송하는 폐기물이송장치와, 상기 폐기물이송장치에 의해 이송되는 폐기물을 연소하는 소각로에 있어서, 상기 소각로본체(1)의 주연소실(2) 일측에 폐기물이 자중에 의해 용이하게 낙하될 수 있도록 경사지게 형성한 냉각용외벽(30)과; 상기 냉각용외벽(30)에 다단으로 구비하되, 폐기물이 퇴적되지 않고 고르게 분산되면서 연소될 수 있도록 관형의 형상으로 평행하게 배열한 다수개의 수관식 고정화격자(40)와; 상기 수관식 고정화격자(40)의 상부에 구비되어 폐기물의 퇴적을방지함과 아울러 완전연소를 행할 수 있도록 교반 이송해주는 교반이송장치(50)와; 상기 교반이송장치(50)에 의해 낙하되는 폐기물의 연소재에 함유된 미연탄소를 완전히 제거하도록 연소하며, 연소재이송장치(61)에 의해 연소재를 배출시키는 연소재연소실(60)과; 상기 주연소실(2) 상부에 구비된 조연버너(71))에 의해 상부로 유동하는 연소가스를 재차 연소시켜 유해성분을 감소시키는 재연소실(70)과; 상기 재연소실(70)을 경유하여 폐기물의 이송방향과 반대로 연소가스 및 복사열을 배출할 수 있도록 상기 재연소실(70)의 상부에 구비된 향류식의 연소가스배출구(80)와; 상기 냉각용외벽(30)과 상기 수관식 고정화격자(40)에 일체형으로 구비되어 폐기물의 과열 연소에 의한 클링커 생성을 방지하는 과열방지수단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 과열방지수단은 냉각수가 유동될 수 있도록 상기 냉각용외벽(30)체 내부에 구비되어 폐기물의 연소열과 열교환하여 상변화된 수증기를 기수분리기로 배출시키는 냉각수관(31)과; 상기 냉각수관(31)에 유입되는 냉각수의 일부가 상기 수관식 고정화격자(40)를 경유하여 외부로 배출될 수 있도록 상기 수관식 고정화격자(40)의 일측 단부에 연결된 냉각수헤더(41)로 구성되는 것이 바람직할 것이다.

Description

경사형 수관식 고정화격자가 구비된 소각로{Incinerator with an inclined fixation grate}

통상, 플라스틱류, 고무류, 수지류와 같은 폐합성 고분자폐기물은 수분함량이 적고 발열량이 높기 때문에 이를 소각함에 있어서 직접소각방식은 폐기물 표면에서 발생하는 가스와 공기의 혼합이 원활하지 못하기 때문에 불완전연소가 되기 쉽다.

상기 문제를 해결하기 위해서는 고속의 연소용 공기분사가 필요하고, 약 2.5정도의 과잉공기를 필요로 하므로 분진의 발생이 심해지고, 열효율이 저하되며, NOX등 공해물질의 발생이 많아지며, 또한 국부적인 과열부가 나타남에 따라 재질파손 등을 초래한다.

이에 따라, 근래에는 폐합성 고분자폐기물의 처리에 있어서 직접적인 소각을실시하지 않고, 열분해를 이용한 1차적인 건류가스화 과정과 2차적인 완전연소과정에 따른 건조소각방법을 사용하고 있다.

상기한 건조소각방식은 이론공기량보다 적은 공기량으로 부분 연소층을 형성하여 이 열을 이용한 1차 열분해를 통한 건류가스화과정을 거쳐 가연성 가스를 생성시키고, 이 가스를 연소실에서 연소시키는 간접소각방식이기 때문에 직접적인 소각방식에 비하여 낮은 과잉공기비로 소각이 가능한 것이다.

예를 들면, 직접 소각시에는 과잉공기비가 2 ~ 2.5정도이나, 간접소각방식인 건류소각에서는 1.5 ~ 2정도면 된다. 이에 따라, 건류소각방식은 생성된 건류가스를 완전연소시키므로 공해물질의 발생량이 적고, 다양한 형태의 연소열 이용방식을 선택할 수 있다.

한편, 상기한 건류소각장치 중 상향통풍식 건류소각장치는 소각로의 내부에 충진되어진 고분자 폐기물들을 건조 →열분해→가스화 →연소의 과정에 의하여 소각시키는 것이다.

이때, 소각로에 투입된 폐기물은 최하층부의 연소에 의하여 재로 변하여 하방으로 배출되고, 부분연소에 필요한 공기는 하방측으로부터 지속적으로 공급되어 연소층을 유지시킨다.

즉, 폐기물층의 하부에 이론공기량 보다 적은 부족공기를 공급하여 부분연소층을 형성시킴에 따라 적열상태의 보온부를 만들고, CO₂, H₂O등의 연소 생성가스 및 열을 발생시킨다.

이 열은 다시 열분해 및 가스화의 반응열로 이용되어 CO, N₂및 미량의 CH₄(메탄가스)등의 가연성 가스를 생성시킨다.

이 가스를 태우기 위해서는 건류가스화로 상부의 배출구를 통하여 연소실로 유인하여야 한다.

즉, 가스의 유동이 상방향으로 이루어지기 때문에 상향통풍식인 것이다.

그러나, 상향으로 가연성가스를 배출시킴에 따라 생성된 가연성가스는 폐기물층을 통과하면서 응축성 타르 및 오일을 함유하게 되며, 또한 이 과정에서 열을 빼앗기게 되어 200℃ 이하의 저온가스로 연소실로 유인된다.

이 응축성 타르 및 오일성분은 계속적으로 관로의 열손실로 인하여 응축되어 관로 내부에 분진과 함께 부착, 누적되어 결국에는 관로를 폐색하게 된다.

그리고, 응축성 타르나 오일은 연소성이 좋지 못하기 때문에 연소실에서 연소될 경우, 배기가스 중의 매연 및 공해물질의 함유량이 증가하는 요인이 된다.

그러므로, 상기 가연성가스를 배출시키되, 응축성 타르 및 오일이 함유량을 최소화시킬 수 있도록 850℃ 이상으로 재연소하여 배출시키는 것이 필요하다.

상기 상향통풍식 건류소각장치 이외의 다른 소각로 방식은 폐기물을 소각할 때, 투입되는 폐기물이 퇴적되면서 연소표면적이 적어짐과 동시에 연소속도가 느려지며, 쓰레기 반송이 불충분하여 과열 연소상태가 되기 때문에, 클링커의 발생율이 높았다.

아울러, 폐기물이 소각로 하부로 완전히 연소되지 않은 상태로 이송되므로연소재 중 미연소물이 많이 발생하는 등의 문제점이 발생되었다.

본 고안은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 소각로 내부의 경사면에 다수개의 수관식 고정화격자를 다단으로 배열함으로써 투입되는 폐기물이 자중에 의해 낙하되면서 고르게 연소될 수 있으며, 교반이송장치에 의해 폐기물이 퇴적되지 않게 교반 이송함과 아울러, 경사면을 수냉식으로 구비하여 냉각수를 공급함으로써 폐기물 퇴적에 의한 과열현상 및 클링커 생성을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 연소가스를 재연소하여 유해성분을 최소화시킬 수 있어 연소효율 및 작동신뢰성을 향상시킬 수 있는 경사형 수관식 고정화격자가 구비된 소각로를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 구성은, 호퍼의 폐기물투입구로 유입되는 폐기물을 이송하는 폐기물이송장치와, 상기 폐기물이송장치에 의해 이송되는 폐기물을 연소하는 소각로에 있어서, 상기 소각로본체(1)의 주연소실(2) 일측에 폐기물이 자중에 의해 용이하게 낙하될 수 있도록 경사지게 형성한 냉각용외벽(30)과; 상기 냉각용외벽(30)에 다단으로 구비하되, 폐기물이 퇴적되지 않고 고르게 분산되면서 연소될 수 있도록 관형의 형상으로 평행하게 배열한 다수개의 수관식 고정화격자(40)와; 상기 수관식 고정화격자(40)의 상부에 구비되어 폐기물의 퇴적을 방지함과 아울러 완전연소를 행할 수 있도록 교반 이송해주는 교반이송장치(50)와; 상기 교반이송장치(50)에 의해 낙하되는 폐기물의 연소재에 함유된 미연탄소를 완전히 제거하도록 연소하며, 연소재이송장치(61)에 의해 연소재를 배출시키는 연소재연소실(60)과; 상기 주연소실(2) 상부에 구비된 조연버너(71))에 의해 상부로 유동하는 연소가스를 재차 연소시켜 유해성분을 감소시키는 재연소실(70)과; 상기 재연소실(70)을 경유하여 폐기물의 이송방향과 반대로 연소가스 및 복사열을 배출할 수 있도록 상기 재연소실(70)의 상부에 구비된 향류식의 연소가스배출구(80)와; 상기 냉각용외벽(30)과 상기 수관식 고정화격자(40)에 일체형으로 구비되어 폐기물의 과열 연소에 의한 클링커 생성을 방지하는 과열방지수단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 고안에 따른 경사형 수관신 고정화격자가 구비된 소각로의 내부구성을 보인 단면도,

도 2는 본 고안에 따른 냉각용외벽과 수관식 고정화격자를 도시한 부분확대사시도,

도 3은 본 고안에 따른 폐기물이송장치를 도시한 부분확대단면도,

도 4는 도 1의 "A-A"에서 바라본 도면.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 소각로본체 2 : 주연소실

3 : 착화버너 4 : 착화버너 감시창

5 : 연소감시창 10 : 호퍼

11 : 폐기물투입구 20 : 폐기물이송장치

22 : 밀대 30 : 냉각용외벽

30a : 단턱 31 : 냉각수관

32 : 냉각수주입구 33 : 수증기배출구

40 : 수관식고정화격자 41 : 냉각수헤더

50 : 교반이송장치 60 ; 연소재연소실

61 : 연소재이송장치 62 : 연소재배출구

63 : 점검용출입문 70 : 재연소실

71 : 조연버너 80 : 연소가스배출구

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 경사형 수관신 고정화격자가 구비된 소각로의 내부구성을 보인 단면도이고, 도 2는 본 고안에 따른 냉각용외벽과 수관식 고정화격자를 도시한 부분확대사시도이고, 도 3은 본 고안에 따른 폐기물이송장치를 도시한 부분확대단면도이고, 도 4는 도 4는 도 1의 "A-A"에서 바라본 도면이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 고안의 소각로는 폐기물을 투입할 수 있도록 폐기물투입구(11)가 구비된 호퍼(10)와, 상기 호퍼(10)로 유입되는 폐기물을 이송하는 폐기물이송장치(20)가 소각로본체(1)의 일측에 구비되어 있다.

상기 소각로본체(1)는 주연소실(2) 일측에 폐기물이 자중에 의해 용이하게 낙하될 수 있도록 약 45°로 경사지게 형성한 냉각용외벽(30)과, 상기 냉각용외벽(30)에 다단으로 구비하되, 폐기물이 퇴적되지 않고 고르게 분산되면서 연소될 수 있도록 관형의 형상으로 평행하게 배열한 다수개의 수관식 고정화격자(40)와, 상기 수관식 고정화격자(40)의 상부에 구비되어 폐기물의 퇴적을 방지함과 아울러 완전연소를 행할 수 있도록 교반 이송해주는 교반이송장치(50)로 구성된다.

여기서, 상기 수관식 고정화격자(40)는 연소표면적을 크게 하기 위해 관형의 형상으로 다수개가 일체형으로 연결되어 있고, 이러한 고정화격자(40)는 상기 냉각용외벽(30)에 계단식으로 장착되어 자중에 의해 낙하되는 폐기물이 상기 수관식 고정화격자(40)의 사이를 통과하며 골고루 연소가 이루어질 수 있는 구조이다.

그리고, 상기 교반이송장치(50)에 의해 낙하되는 폐기물의 연소재에 함유된 미연탄소를 완전히 제거하도록 연소하며, 연소재이송장치(61)에 의해 연소재를 배출시키도록 상기 본체(1) 하부에 구비된 연소재연소실(60)과, 상기 주연소실(2) 상부에 구비된 조연버너(71)에 의해 상부로 유동하는 연소가스를 850℃ 이상으로 재차 연소시켜 유해성분을 감소시키도록 구비된 재연소실(70)과, 상기 재연소실(70)을 경유하여 폐기물의 이송방향과 반대로 연소가스 및 복사열을 배출할 수 있도록상기 재연소실(70)의 상부에 구비된 향류식의 연소가스배출구(80)와, 상기 냉각용외벽(30)과 상기 수관식 고정화격자(40)에 일체형으로 구비되어 폐기물의 과열 연소에 의한 클링커 생성을 방지하는 과열방지수단으로 구성된다.

상기 과열방지수단은, 냉각수가 유동될 수 있도록 상기 냉각용외벽(30)체 내부에 구비되어 폐기물의 연소열과 열교환하여 상변화된 수증기를 기수분리기로 배출시키는 냉각수관(31)과, 상기 냉각수관(31)에 유입되는 냉각수의 일부가 상기 수관식 고정화격자를 경유하여 외부로 배출될 수 있도록 상기 수관식 고정화격자(40)의 일측 단부에 연결된 냉각수헤더(41)로 구성된다.

여기서, 상기 폐기물이송장치(20)의 공압실린더로 구비되며 로드 단부에 밀대(22)를 구비하여 폐기물을 용이하게 이송토록하며, 상기 교반이송장치(50) 및 연소재이송장치(61)는 유압실린더 방식을 채택하되, 상기 소각로본체(2) 내부에서 작동되는 구성요소는 열에 강한 내열강으로 구비하는 것이 바람직할 것이다.

상기 교반이송장치(50)는 시간제어에 의해 순차적으로 작동하되, 하부의 교반이송장치로부터 작동되도록 구성된다.

상기 주연소실(2) 내부에는 폐기물의 최초점화에 필요한 착화시키는 착화버너(3)가 구비되어 있으며, 상기 주연소실(2)의 벽면에는 폐기물이 투입된 후 착화가 정상적으로 이루어지는지를 파악할 수 있는 착화버너 감시창(4)과, 연소상태를 파악하기 위한 연소감시창(5)이 각각 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 작용 및 효과를 폐기물 연소과정에 따라 설명하면, 호퍼(10)에 투입되는 폐기물을 폐기물이송장치(20)에 의해 소각로본체(1)로이송시킨다.

상기 폐기물이송장치(20)의 로드 종단부에 밀대(22)가 구비되어 폐기물을 용이하게 이송시키게 된다.

여기서, 상기 소각로본체(1)의 주연소실(2)에는 연소에 필요한 적정량의 공기가 공급되며 폐기물층에 함유되어 있는 연소가 용이한 휘발성분이 착화버너(3)에 의해 착회된다.

상기 주연소실(2)로 이송되는 폐기물은 약 45°로 경사진 냉각용외벽(30)의 단턱(30a)과, 다단의 계단식으로 설치된 수관식 고정화격자(40)를 통과하며 연소하게 되는데, 이는 상기 고정화격자(40)에 의해 폐기물 즉, 연료상이 타들어가기 시작하여 연료상의 표면인 소각표층(Lgnition Front)의 연소반응 결과 발생하는 열에너지가 연료상 내부의 표층하(Below the front)로 전달되어 폐기물에 함유된 수분이 증발, 건조됨으로써 연소가 표층하로 계속진행하게 되는 것이다.

이때, 교반이송장치(50)에 의해 폐기물을 교반 및 이송이 이루어지고, 상기 관형의 형상으로 평행하게 배열된 수관식 고정화격자(40)를 통과하며 효과적으로 연소되어진다.

즉, 상기 고정화격자(40)는 상/하부로 뚫린 격자상으로 연소표면적이 크고 다단의 계단식으로 이루어져 하부의 연소화염을 그대로 받아 폐기물이 건조, 연소되므로 연소속도가 빠르고, 상기 교반이송장치(50)에 의해 폐기물이 퇴적되지 않고 서서히 연소되면서 자중에 의해 낙하되며, 상기 수관식 고정화격자(40)를 통과하며 소각이 용이하도록 분산됨과 동시에 골고루 연소가 이루어져 연소효율을 향상시킬수 있는 것이다.

또한, 상기 주연소실(2) 상부의 재연소실(70)로 유동하는 연소가스는 조연버너(71)에 의해 850℃ 이상으로 재차 연소되어 유해성분을 감소시킨 후, 폐기물의 이송방향과 반대로 상기 재연소실(70)의 상부에 구비된 향류식의 연소가스배출구(80)로 연소가스 및 복사열이 배출되어진다.

한편, 상기 냉강용외벽(30)과 수관식화격자(40)에 연결된 냉각수관(31)에는 냉각수탱크(미도시)로부터 중력에 의해 냉각수가 자동적으로 공급되며, 공급된 냉각수의 일부가 폐기물의 연소열과 열교환을 행하여 수증기로 상변화되어 수증기배출구(33)를 통해 기수분리기(미도시)로 유입되고, 나머지 냉각수는 수관식 고정화격자를 경유하여 냉각수헤더(41)로 모여 배출된다.

상기 교반이송장치(50)와 상기 냉각수의 작용에 의해 기존 축로식의 소각로 방식에서 발생되었던 폐기물 퇴적현상과, 이로 인해 연소표면적이 적어지고 연소속도가 느려져 결국, 과열연소상태가 발생되어 클링커의 생성과 미연소물이 발생되었던 문제점을 해결할 수 있게된다,

상기 수관식 고정화격자(40)를 경유한 폐기물 연소재는 하부의 연소재연소실(60)에서 완전 소각하여 연소재에 함유된 미연소탄소를 완전히 제거된 후, 연소재이송장치(61)에 의해 퇴적되지 않고 저장탱크로 운반되어 진다.

본 고안의 소각로는 수관식 고정화격자(40)에 의해 폐기물을 골고루 연소시키고, 교반이송장치(50) 및 과열방지수단에 의해 폐기물이 퇴적되는 현상과 클링커 생성을 방지할 수 있으며, 연소재를 연소재재연소실(60)에서 미연소탄소가 제거되도록 완전소각을 행하며, 소각로본체(1) 상부의 재연소실(70)에서 연소가스를 850℃로 재차 연소하여 유해성분을 감소시킬 수 있는 구조이다.

이와 같이, 본 고안의 구체적인 실시예에 관해 상세히 설명하였으나, 본 고안이 속하는 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 본 고안의 범주에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형실시가 가능할 것이다.

그러므로, 본 고안의 범위는 상술한 실시예에 한정되지 않고, 후술하는 실용신안등록청구범위 뿐만 아니라, 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

상술한 바와 같이 본 고안에 의하면, 냉각용외벽에 연소표면적이 상대적으로 크고, 연소속도가 빠르게 이루어지도록 다수개의 수관식 고정화격자를 다단으로 구비함으로써, 투입되는 폐기물이 자중에 의해 낙하됨과 아울러 소각이 용이하게 분산되어 고르게 연소할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 교반이송장치에 의해 폐기물이 퇴적되지 않게 교반 이송함과 아울러, 냉각용외벽을 수냉식으로 구비하여 폐기물 퇴적에 의한 과열현상 및 클링커 생성을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 재연소실의 조연버너에 의해 연소가스를 850℃ 이상으로 재연소하여 유해성분을 최소화시켜 연소가스를 배출시키고, 폐기물 연소재를 연소재연소실에서 완전연소를 행하여 연소재에 함유된 미연소탄소를 제거함으로써 환경친화적인 장점이 있다.

Claims

호퍼의 폐기물투입구로 유입되는 폐기물을 이송하는 폐기물이송장치와, 상기 폐기물이송장치에 의해 이송되는 폐기물을 연소하는 소각로에 있어서,

상기 소각로본체(1)의 주연소실(2) 일측에 폐기물이 자중에 의해 용이하게 낙하될 수 있도록 경사지게 형성한 냉각용외벽(30)과;

상기 냉각용외벽(30)에 다단으로 구비하되, 폐기물이 퇴적되지 않고 고르게 분산되면서 연소될 수 있도록 관형의 형상으로 평행하게 배열한 다수개의 수관식 고정화격자(40)와;

상기 수관식 고정화격자(40)의 상부에 구비되어 폐기물의 퇴적을 방지함과 아울러 완전연소를 행할 수 있도록 교반 이송해주는 교반이송장치(50)와;

상기 교반이송장치(50)에 의해 낙하되는 폐기물의 연소재에 함유된 미연탄소를 완전히 제거하도록 연소하며, 연소재이송장치(61)에 의해 연소재를 배출시키는 연소재연소실(60)과;

상기 주연소실(2) 상부에 구비된 조연버너(71))에 의해 상부로 유동하는 연소가스를 재차 연소시켜 유해성분을 감소시키는 재연소실(70)과;

상기 재연소실(70)을 경유하여 폐기물의 이송방향과 반대로 연소가스 및 복사열을 배출할 수 있도록 상기 재연소실(70)의 상부에 구비된 향류식의 연소가스배출구(80)와;

상기 냉각용외벽(30)과 상기 수관식 고정화격자(40)에 일체형으로 구비되어폐기물의 과열 연소에 의한 클링커 생성을 방지하는 과열방지수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 경사형 수관식 고정화격자가 구비된 소각로.
제 1항에 있어서, 상기 과열방지수단은,

냉각수가 유동될 수 있도록 상기 냉각용외벽(30)체 내부에 구비되어 폐기물의 연소열과 열교환하여 상변화된 수증기를 기수분리기로 배출시키는 냉각수관(31)과;

상기 냉각수관(31)에 유입되는 냉각수의 일부가 상기 수관식 고정화격자(40)를 경유하여 외부로 배출될 수 있도록 상기 수관식 고정화격자(40)의 일측 단부에 연결된 냉각수헤더(41)로 구성되는 것을 특징으로 하는 경사형 수관식 고정화격자가 구비된 소각로.