KR200258775Y1

KR200258775Y1 - 열풍발생겸용완전연소소각장치

Info

Publication number: KR200258775Y1
Application number: KR2019980014389U
Authority: KR
Inventors: 박동만
Original assignee: 박동만
Priority date: 1998-07-31
Filing date: 1998-07-31
Publication date: 2002-05-13
Anticipated expiration: 2008-07-31
Also published as: KR20000004029U

Abstract

본 고안은 각종 가연성 쓰레기를 다이옥신과 같은 유해물질들의 미연소방출이 없도록 완전연소시켜 소각처리할 수 있고, 또 소각과정에서 얻어지는 연소열로 난방이나 건조용등으로 이용될 수 있는 열풍을 발생공급할 수 있으며, 또한 완전연소에 가까운 높은 연소효율로 연료소모량 및 장치의 가동비용을 절감할 수 있도록 구성된 열풍발생겸용 완전연소 소각장치에 관한 것이다.

본 고안에 따른 소각장치는 연료 및 소각대상 쓰레기가 내부에 공급 연소되어지는 1차 연소로(20)와, 상기 1차 연소로(20)로부터의 연소기류를 좁은 직경의 연결관로(50)를 통해 내부에 도입시켜 재연소시키는 2차 연소로(30)와, 상기 2차 연소로(30)로부터의 연소기류를 좁은 직경의 연결관로(60)를 통해 내부에 도입시켜 재연소시킨 후 유해물질 및 분진이 제거된 청정한 연소가스를 일측의 배출구(42)로 배출시키는 3차 연소로(40)를 포함하여 구성되고, 상기 1차 연소로(20)의 일측에 이 1차 연소로(20) 내부로 연료를 공급연소시키기 위한 버너(70)와 연소촉진용의 열풍을 송풍공급하기 위한 열풍공급관(11) 및 제1 송풍기(80)를 설치하며, 상기 2차 및 3차 연소로(30)(40)의 일측에는 이들 연소로(30)(40)로부터의 방출열로 열풍을 발생시켜 열풍이 필요한 사용처로 공급할 수 있는 제2 송풍기(90) 및 덕트(140)를 설치하여서 된 구성을 특징으로 한다.

Description

열풍발생겸용 완전연소 소각장치

본 고안은 생활쓰레기나 산업폐기물과 같은 각종 가연성 쓰레기를 유해물질들의 미연소방출이 없도록 완전연소시켜 소각처리할 수 있고, 또 쓰레기의 소각처리시 발생하는 연소열로 난방이나 건조등에 이용될 수 있는 열풍을 발생공급할 수 있도록 구성된 열풍발생겸용 완전연소 소각장치에 관한 것이다.

현재 지구상에는 인구의 증가와 산업발전으로 인해 각종 생활쓰레기 및 산업폐기물을 주종으로 하는 쓰레기들이 전세계적으로 대량 발생되고 있으며, 이와 같이 발생되는 대량의 쓰레기를 제대로 수집처리하지 않고 무단폐기할 경우 심각한 환경오염 내지 환경파괴의 문제를 일으키게 되므로 현재 세계각처에서는 그 지역에서 발생하는 쓰레기를 특정한 장소에 모아 매립처리하거나 또는 쓰레기들을 비가연성 및 가연성 쓰레기로 따로 분류수집하여 그중 비가연성 쓰레기는 매립처리하고 가연성 쓰레기는 소각처리하는 등의 방법으로 쓰레기처리를 하고 있다.

이러한 쓰레기 처리수단의 일환으로서 지금까지 사용되어 왔던 쓰레기 소각장치들은 모두 불완전연소로 인해 예컨대 다이옥신이나 아황산가스, CO₂, CO와 같은 유해물질들이 포함되어 있는 유독한 매연 및 분진을 대기중에 방출하게 됨으로써 이로 인한 또 다른 가외의 환경오염을 불러 일으켜 공중위생에 심각한 위협을 초래하고 집단민원을 사는 일이 빈번한 문제점이 있었다.

따라서, 근래에 이러한 쓰레기 소각장치를 설치운용함에 있어서는 환경보호의 차원에서 소각장치로부터 배출되는 연소가스중의 유해물질 함유농도에 상당한 제한이 가해지게 되어서 예컨대 안개집진식이나 전기방전식과 같은 유해물질 및 분진을 저감시킬 수 있는 기술적 수단들이 부가된 좀더 발전된 형태의 소각장치들도 일부 제안사용되고 있으나 이들 역시 구조적으로 쓰레기 소각시 발생하는 유해물질들을 만족할만한 수준으로 제거하기 어려우면서 장치의 설치운용에 지나치게 많은 경비가 소요되고 또 연소효율이 저급하여 연료의 소모도 많은 문제점을 지니고 있다.

본 고안은 이러한 종래의 문제점을 효과있게 해소하여 쓰레기 소각시 발생하는 유해물질들을 완전연소제거함으로써 그러한 유해물질들의 미연소방출로 인한 공해유발문제를 해결하고, 또 쓰레기 소각과정에서 얻어지는 연소열로 난방이나 건조공정등의 에너지로 이용될 수 있는 열풍을 발생공급할 수 있으며, 또한 완전연소에 가까운 높은 연소효율로 연료의 소모량 및 장치의 가동비용도 크게 절감할 수 있는 새로운 타입의 경제적이고 실용성이 높은 열풍발생겸용 완전연소 소각장치를 제공할 목적에서 연구고안된 것이다.

도1은 본 고안에 적용되는 연소원리와 그 연소작용을 이루어 내기 위한 기본구성을 설명하기 위한 단면도,

도2는 본 고안에 따른 소각장치의 평면도,

도3은 본 고안에 따른 소각장치의 정면도,

도4는 본 고안에 따른 소각장치의 측면도.

*도면중 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 공급관 11 : 열풍공급관 20,30,40 : 연소로

21,31,41: 연소챔버 22 : 투입구 42 : 배출구

50,60 : 연결관로 70 : 버너 80,90 : 송풍기

100,110 : 축열내화벽 케이스 120 : 로스톨

130 : 냉각수순환수단 140 : 덕트

150 : 콘트롤박스 160 : 유량계

170 : 재처리가이드 180 : 집진기

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안은 연료 및 쓰레기가 투입 연소되어지는 1차 연소로와, 상기 1차 연소로로부터의 연소기류가 내부에 도입되어 재연소되어지고 그 연소기류중의 분진을 집진제거할 수 있도록 구성된 2차 연소로와, 상기 2차 연소로로부터의 연소기류가 내부에 도입되어 재연소된 후 연소기류중의 모든 유해물질들 및 분진이 완전 제거된 청정한 연소가스를 대기중에 배출시키는 3차연소로와, 상기 1차 연소로에 연소용 연료 및 열풍을 공급하는 수단들과, 상기 연소로들중 적어도 한 연소로에서 발생하는 열로 열풍을 발생공급시키는 수단들을 포함하는 구성을 특징으로 하는 열풍발생겸용 완전연소 소각장치를 제공한다.

본 고안의 바람직한 실시예에 있어서 상기 연소로들은 이들 연소로로부터의 발생열을 축적하여 연소효율을 더욱 높일 수 있도록 하여 주는 축열내화벽으로 이루어진 케이스내에 수용설치된다. 또한, 상기 연소로들중 1차 연소로내부에는 이 1차 연소로내부에 투입된 쓰레기가 얹혀져 연소되도록 하는 로스톨이 설치되는 바, 이 로스톨은 바람직하게는 동 연소로내부에서 발생하는 고열에 견딜 수 있도록 하기 위해 냉각수가 순환되어지는 관체로 구성된다.

이하에서, 본 고안을 첨부도면에 예시된 실시예를 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도1은 본 고안에 따른 소각장치의 연소원리와 그 연소작용을 이루어내기 위한 기본구성을 설명하기 위한 단면도이다.

여기에 도시된 예와 같이 본 고안의 장치는 예컨대 경유나 중유와 같은 액체연료 및 연소용 공기를 예열된 상태로 혼합하여 혼합기를 만들고 이 혼합기를 좁은 직경의 공급관(10)을 통해 1차 연소로(20)내부로 공급하여 연소시키는 수단과, 상기 1차 연소로(20) 둘레에 연장설치되어 동 연소로(20)의 연소열로 공기를 가열하고 그 가열된 열풍을 상기 1차 연소로(20) 내부로 공급시켜 연소를 더욱 촉진토록하는 열풍공급관(11)과, 원통형으로 연장형성된 연소챔버(21)를 가지고 이 연소챔버(21)내에 상기 공급관(10)으로부터의 연료와 소각대상 쓰레기를 투입받아 연소를 행하는 1차 연소로(20)와, 상기 1차 연소로(20)의 연소챔버(21)와 동일 또는 유사한 원통형 연소챔버(31)를 내부에 가지고 상기 1차 연소로(20)의 연소챔버(21)의 연소말단부와 그 연소챔버(31)의 연소초입부사이에 연통설치된 좁은 직경의 연결관로(50)를 통해 상기 1차 연소로(20)로부터의 연소기류(G₁)를 그 연소챔버(31)내부에 도입시켜 재연소시키는 2차 연소로(30)와, 상기 1차 및 2차 연소로(20)(30)의 연소챔버(21)(31)와 동일 또는 유사한 크기의 원통형 연소챔버(41)를 내부에 가지고 상기 2차 연소로(30)의 연소챔버(31)의 연소말단부와 그 연소챔버(41)의 연소초입부 사이에 연통설치된 좁은 직경의 연결관로(60)를 통해 상기 2차 연소로(30)로부터의 연소기류(G₂)를 그 연소챔버(31)내부에 도입시켜 재연소시킨 후 그 최종의 연소기류(G₃)를 일측으로 배출시키는 3차 연소로(40)를 포함하는 구성으로 되어 있다.

이러한 구성에 의한 연소작용을 좀더 상세히 설명해 보면, 터보팬을 포함하는 버너와 같은 수단에 의해 만들어진 연료 및 연소용 공기의 혼합기는 좁은 관로의 공급관(10)을 통해 상기 공급관(10)보다 큰 직경의 1차 연소로(20)내부로 공급된다. 이때, 상기 공급관(10)을 통해 1차 연소로(20)내부로 공급되는 혼합기는 상기 공급관(10)을 빠져나오기 직전에 점화되어져서 그 점화된 기류가 1차 연소로(20)의 연소챔버(21)내부로 분출연소되어지게 되며, 이와 같이 1차 연소로(20)내부로 분출연소되는 연소기류(G₁)는 상기 좁은 직경의 공급관(10)으로부터 이보다 큰 직경의 1차 연소로(20)내부로 진입된 직후 그 유속이 떨어지게 되는동시에 압력은 증가하게 되면서 와류를 일으키게 되고, 따라서 상기 연소기류(G₁)는 1차 연소로(20)내부로 진입된 직후부터 그 이전의 공급관(10)에서 보다 저속, 고압의 상태로 와류를 일으켜 1차 연소로(20) 말단부를 향해 흐르면서 매우 높은 효율로 연소되어지게 되며, 그 연소열로 상기 1차 연소로(20)내부에 투입된 쓰레기들이 고효율로 연소제거되어지게 된다.

상기와 같이 1차 연소로(20) 내부에서 쓰레기를 소각시킨 연소기류(G₁)는 상기 1차 연소로(20)의 말단부위에 연결설치되어 있는 연결관로(50)를 통해 2차 연소로(30) 내부로 유입되어 이 2차 연소로(30) 내부에서 이차적인 연소를 이루게 된다. 이때, 상기 1차 연소로(20) 내부로부터 이 1차 연소로(20)보다 작은 직경의 연결관로(50) 내부로 유입된 연소기류는 상기 좁은 직경의 연결관로(50) 내부를 흐르는 동안 고속, 저압의 상태가 되어 일시적인 연소중단상태에 있게 되고, 이러한 상태로 연결관로(50)를 통과한 후 2차 연소로(30) 내부로 분출유입되어 흐르는 연소기류(G₂)는 다시 상기 2차 연소로(30)내에서 저속, 고압의 상태로 와류를 일으켜 흐르게 되면서 자체보유열로 재발화 연소되어지면서 그 연소기류(G2)중의 미연소 유해물질들의 대부분이 연소제거되어진다.

상기와 같이 2차 연소로(30)내부에서 재연소된 연소기류(G₂)는 다시 상기 2차 연소로(30)의 말단부에 연결설치되어 있는 연결관로(60)를 통해 3차 연소로(40)내부로 유입되어 이 3차 연소로(40)내부에서 최종적인 재연소를 이루게 된다. 이때, 상기 2차 연소로(30) 내부로부터 이 2차 연소로(30)보다 작은 직경의연결관로(60)내부로 유입된 연소기류는 앞서와 마찬가지로 상기 좁은 직경의 연결관로(60)내부를 흐르는 동안 고속, 저압의 상태가 되어 일시적인 연소중단상태에 있게 되고, 이러한 상태로 연결관로(60)를 통과한 후 3차 연소로(40) 내부로 분출유입된 연소기류(G₃)는 다시 상기 3차 연소로(40)내에서 저속, 고압의 상태로 와류를 일으켜 흐르게 되면서 자체보유열로 재발화 연소되어져 그 연소기류(T₃) 중에 잔존하는 미연소 유해물질들이 완전히 연소제거되어지게 된다.

따라서, 본 고안의 소각장치는 1차 연소로(20)에서 쓰레기를 소각시킨 연소기류가 상기와 같이 배치된 2차, 3차의 연소로(30)(40)들을 차례로 거치면서 높은 효율로 연속 재연소되어져서 최종의 3차 연소로(40)를 통해서는 연소기류중의 모든 가연성분들이 완전연소되어진 후 미연소 유해물질들이 포함되어 있지 않은 청정한 연소가스(G₄)만이 배출구(42)로 배출되어지게 된다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 1차∼3차 연소로(20)(30)(40)들은 그 연소기류(G₁)(G₂)(G₃)의 흐름방향을 기준으로 한 각 연소챔버(21)(31)(41)의 말단부위가 반구형의 형태로 둥글게 형성되며, 이와 같이 함으로써 상기 각 연소로(20)(30) (40)내부에서의 연소기류(G₁)(G₂)(G₃)의 흐름을 최적화하여 보다 높은 연소효율을 이끌어낼 수 있다.

도2∼도4는 상기와 같은 연소원리를 이용하여 쓰레기를 유해물질들의 미연소방출이 없도록 완전연소시켜 소각처리할 수 있고, 또 그 소각처리과정에서 생기는연소열로 난방이나 건조용으로 이용될 수 있는 열풍을 발생시켜 공급할 수 있도록 구성된 열풍발생겸용 완전연소 소각장치의 한 바람직한 구성례를 보여준다.

이 도2∼도4의 소각장치는 앞에서 설명된 바와 같은 원리로 연소를 행하는 1차 연소로(20), 2차 연소로(30), 3차 연소로(40)와, 상기 1차 연소로(20)에 경유 또는 중유와 같은 연료를 공급연소시킬 수 있도록 1차 연소로(20) 일측에 설치된 버너(70)와, 상기 1차 연소로(20)에 연결설치된 열풍공급관(11)을 통해 1차 연소로(20)내에서의 연소를 가속촉진하기 위한 열풍을 상기 1차 연소로(20)내에 송풍공급할 수 있도록 설치된 제1 송풍기(80)와, 상기 2차 연소로(30) 및 3차 연소로(40)에서의 연소열로 열풍을 만들어 그러한 열풍이 필요한 사용처로 공급할 수 있도록 배치된 제2 송풍기(90)를 포함하여 구성되어 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 1차 연소로(20)와, 2차 연소로(30) 및 3차 연소로(40)는 각각 이들 연소로로부터의 연소열을 축적하고 그 축적된 열로 상기 각 연소로를 재가열토록 함으로써 장치의 연소효율 내지 열효율을 가일층 높일 수 있도록 하여 주는 축열내화벽으로 이루어진 케이스(100)(110)내에 수용설치되고, 상기 연소로들중 적어도 한 연소로, 예컨대 2차 연소로(40)에는 연소기류중의 분진을 집진처리할 수 있는 집진사이클론과 같은 통상의 집진기(180)가 연결설치된다.

또한, 투입구(22)를 통해 소각대상 쓰레기가 내부에 투입되어지는 상기 1차 연소로(20)내에는 투입된 쓰레기가 얹혀져 소각되는 로스톨(120)이 설치제공되는 바, 이 로스톨(120)은 바람직하게는 장치의 가동중 상기 1차 연소로(20)내에서 발생하는 고온의 연소열에 견딜 수 있도록 냉각수가 순환되어지는 관체로 구성되어지고, 이러한 로스톨(120)을 통한 냉각수의 순환을 위한 적정의 냉각수순환수단(130)이 상기 1차 연소로(20) 일측에 설치제공된다.

상기 2차 및 3차 연소로(30)(40)가 내부에 수용설치되는 케이스(110)의 일측에는 상기 연소로 (30)(40)들로부터의 방출열로 열풍을 발생시킬 수 있는 송풍기(90)가 설치제공되고, 상기 케이스(110)의 타측에는 이와 같이 발생된 열풍을 사용처로 전달공급토록 할 수 있는 덕트(140)가 연결설치된다.

상기 버너(70)는 예컨대 경유나 중유와 같은 액체연료를 급유관을 통해 정해진 위치로 끌어들여 무화분사시키는 수단들과, 연소용 공기를 급기관을 통해 정해진 위치로 끌어들여 상기 무화분사된 연료입자들과 적정비율로 혼합시켜 혼합기를 만드는 수단들과, 이와 같이 만들어진 혼합기를 공급관(10)을 통해 1차 연소로(20)내부로 도입하면서 점화시키는 수단들을 포함하는 구성으로 된다. 여기에서, 상기 버너(70)로 공급되는 연료와 연소용 공기는 미리 적정의 온도로 예열된 상태로 공급되도록 하는 것이 바람직한 바, 이는 상기 버너(70)에 대한 급유관 및 급기관을 고온의 열이 발하여지는 1차 연소로(20) 근처로 우회배치시킨 후 상기 버너(70)에 연결설치하여 주는 것으로 효과있게 달성될 수 있다. 이와 같이 예열된 상태의 연료입자 및 공기로 버너(70)에서 만들어진 혼합기는 보다 완전연소되기 쉬운 상태로 1차 연소로(20)내부로 공급연소되어져서 최대한의 높은 연소효율을 이끌어내게 된다.

도면중 미설명부호 150은 장치의 전기적 구성요소들의 작동을 제어하기 위한 콘트롤박스, 160은 유량계, 170은 재처리가이드를 각각 나타낸다.

작용에 있어서, 투입구(22)를 통해 1차 연소로(20)내부에 소각대상 쓰레기를 투입밀폐한 후 버너(70)를 동작시키면 연료가 연소용 공기와 함께 상기 1차 연소로(20)내부로 공급점화되면서 연소가 개시된다. 이와 같이 연소가 개시된 후 상기 1차 연소로(20)의 온도가 어느정도 상승되면 이 1차 연소로(20)의 연소열로 가열되어진 열풍이 열풍공급관(11) 및 송풍기(80)에 의해 연소로(20)내부로 공급되면서 연소가 가속화되어 본격적인 쓰레기 연소가 이루어지게 되고, 이후로는 버너(70)의 가동이 중단된 상태에서 상기 1차 연소로(20) 내부의 쓰레기가 높은 효율로 연소제거되어지게 된다.

이와 같이 1차 연소로(20)내에서 쓰레기를 연소시킨 연소기류는 연결관로(50)를 통해 2차 연소로(30)내부로 유입되어 전술한 바와 같은 원리로 재연소되고, 이와 같은 2차 연소로(30)내에서의 재연소작용에 의해 상기 연소기류중에 포함되어 있던 미연소 유해물질들의 대부분이 연소제거되어진다. 이때, 상기 연소기류와 함께 2차 연소로(30) 내부로 유입된 분진은 이 2차 연소로(30)에 설치제공되는 통상의 집진수단에 의해 깨끗이 집진제거되어진다.

이어서, 상기와 같은 2차 연소로(30)내에서 재연소 및 집진처리되어진 연소기류는 연결관로(60)를 통해 3차 연소로(40)내부로 유입된 후 역시 전술한 바와 같은 원리로 재연소되어져서 그 연소기류중에 잔존하는 나머지 미연소 유해물질들이 모두 완전연소 제거되어지며, 이와 같이 하여 연소기류중의 모든 유해물질들 및 분진이 완전히 제거되어진 청정한 연소가스가 상기 3차 연소로(40) 일측의 배출구(42)를 통해 대기중에 방출되어진다.

또한, 상기 소각과정에서 연소로(30)(40)로부터 방출되는 고온의 열은 송풍기(90)에 의해 이들 연소로(30)(40)주위를 흐르는 공기를 고온으로 가열시켜 주게되고, 이와 같이 하여 만들어진 열풍은 덕트(140)를 통해 사용처로 전달공급되어 난방 또는 건조등에 필요한 에너지로 효과있게 활용될 수 있다.

위와 같은 본 고안의 장치를 통한 쓰레기 소각은 한번에 일정량의 쓰레기를 1차 연소로(20)에 투입시켜 이루어지거나, 혹은 상기 1차 연소로(20)에 쓰레기를 연속투입하면서 이루어질 수 있다.

따라서, 본 고안은 상술한 바와 같은 구성, 작용에 의해 각종 가연성 쓰레기를 다이옥신과 같은 유해물질들의 미연소방출이 없도록 완전연소시켜 소각처리할 수 있고, 또 쓰레기 소각과정에서 얻어지는 연소열로 난방이나 건조에 이용될 수 있는 열풍을 발생공급할 수 있으며, 또한 완전연소에 가까운 높은 연소효율로 연료의 소모량 및 장치의 가동비용도 크게 절감할 수 있게 된 신규유용한 효과를 제공하는 것이다.

Claims

연료 및 소각대상 쓰레기가 내부에 공급연소되어지는 1차연소로(20)와, 상기 1차연소로(20)로부터의 연소기류를 좁은 직경의 연결관로(50)를 통해 내부에 도입시켜 재연소시키는 2차연소로(30)와, 상기 2차연소로(30)로부터의 연소기류를 좁은 직경의 연결관로(60)를 통해 내부에 도입시켜 재연소시킨 후 일측의 배출구(42)로 배출시키는 3차연소로(40)와, 상기 1차연소로(20)의 일측에 상기 1차연소로(20) 내부로 연료를 공급연소시키기 위해 설치된 버너(70)와, 열풍을 송풍공급하기 위해 상기 버너(70)와 연결설치된 제1송풍기(80)와, 상기 2차연소로(30)의 상측에 설치된 집진기(180)와, 상기 2차 및 3차연소로(30,40)의 일측에 이들 연소로(30,40)로부터의 방출열로 열풍을 발생시켜 사용처로 공급하도록 설치된 제2송풍기(90) 및 덕트(140)를 포함하여 구성되고, 상기 1차연소로(20)의 하단면에는 이를 관통하여 상기 1차연소로(20) 내부와 연통되도록 열풍공급관(11)이 연결설치되어 있는 것을 특징으로 하는 열풍발생겸용 완전연소 소각장치.