KR0136768Y1 - 폐기물 소각장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 폐기물 소각장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 일반 폐기물은 물론, 폐타이어, 폐고무, 폐합성수지 등과 같은 공극률이 높은 혼합 형태의 고분자 화합물과 제약회사 및 2차 감염 사고가 우려되는 병원 적출물들을 1차 연소시에는 공기 유입량을 연소에 필요한 이론 공기량보다 적게 공급하고, 2차 연소시에는 공기 유입량을 이론 공기량보다 과잉 공급함으로써, 완전 연소시킬 수 있으며, 연소 가스의 정화를 위해 사용되는 별도의 습식 세정장치(SCRUBBING DUST COLLECTOR)나 전기 집진장치(ELECTROSTATIC PRECIPITATOR)가 없이도 배출 기준에 적합한 열분해 폐기물 소각장치에 관한 것이다.

Description

폐기물 소각장치

제1도는 종래의 폐기물 소각장치를 나타내는 정면도.

제2도는 종래의 폐기물 소각로를 나타내는 단면도.

제3도는 본 고안에 따른 대략 정면도.

제4도는 본 고안에 따른 외관 사시도.

제5도는 본 고안에 따른 연소실의 대략 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 소각로 2 : 송풍기

3 : 공기 공급조 4a, 4b : 공기 공급관

5 : 연료탱크 5a : 버너

6 : 공기 분기구 7 : 공기노즐

8 : 투입문 9 : 배기가스 배출관

10 : 1차 연소실 10a : 몸체

11 : 로벽 12 : 투입구

13 : 소제구 14 : 공기 분배판

15 : 지지 고정대 20 : 2차 연소실

20a : 몸체 21 : 로벽

22 : 가스통로 23 : 지지대

30 : 연돌 31 : 가스 배출 모터

40 : 송풍 모터 41 : 공기 분배판

42 : 1차 공기 공급관 43 : 2차 공기 공급관

50 : 1차 연소 버너 51 : 2차 연소 버너

60 : 조정기

본 고안은 폐기물 소각장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 일반 폐기물은 물론, 폐타이어, 폐고무, 폐합성수지 등과 같은 공극률이 높은 혼합 형태의 고분자 화합물과 제약회사 및 2차 감염 사고가 우려되는 병원 적출물들을 1차 연소시에는 공기 유입량을 연소에 필요한 이론 공기량보다 적게 공급하고, 2차 연소시에는 공기 유입량을 이론 공기량 보다 과잉 공급함으로써, 완전 연소시킬 수 있으며, 연소 가스의 정화를 위해 사용되는 별도의 습식 세정장치(SCRUBBING DUST COLLECTOR)나 전기 집진장치(ELECTROSTATIC PRECIPITATOR)가 없이도 배출 기준에 적합한 열분해 폐기물 소각장치에 관한 것이다.

근래에 들어와서 생활 쓰레기와 산업 폐기물이 급증하여 심각한 환경오염 문제가 되고 있는 바, 이러한 쓰레기의 증가는 산업의 발달과 비례하여 누적되어가고 있으며, 더불어 환경오염을 시키는 요인으로 작용하고 있는 것이다.

따라서, 상기한 바와 같은 재활용이 불가능한 쓰레기들을 소각하여 처리하게 된다.

그러나, 소각할 때 발생하는 미연소 성분 또는 연소 생성물 등과 같은 유해가스는 대기를 오염시키는 요인으로 작용하기 때문에, 폐기물을 소각하여 재(회분)로 처리하는 소각로는 대기오염을 예방하기 위하여 유해가스 및 분진의 대기방출 제한이 절대적으로 요구된다.

특히, 폐타이어와 같은 고분자 화합물을 소각할 때 발생하는 불완전 연소가스와 매연 등은 대기를 오염시키는 주된 요인이 된다.

또한, 제약회사 및 병원에서 나오는 쓰레기는 재활용이 불가능하며, 2차 감염 사고가 우려되는 적출물중 대부분은 소각되지 못하고 방치시키거나 별도의 장소에 매립시키고 있으나, 이 경우 적출물로 인하여 토양 및 수질오염의 근원이 된다.

종래 아파트 단지에서 사용되는 수냉식 소각로는 로벽의 구조가 수냉 흡열식 구조로 되어 있어, 폐타이어, 폐합성수지와 같은 탄소 함유량이 많은 폐기물은 완전 연소가 가능하나, 일반 폐기물은 온도가 낮아 분해 또는 불완전 연소에 따른 악취 및 유해가스가 다량 발생한다.

또한, 폐기물의 성분 중에는 다량의 수분과 탄소회분이 포함되어 있으므로 소각시 발생되는 열가소성이나 열경화성 때문에 폐기물의 피연물 중 소각물의 중심부에는 수분이 전혀 휘발되지 않거나, 쓰레기가 빈틈없이 적층시 쓰레기 사이사이로 연소 공기가 충분히 공급되지 못하여 불완전 연소되는 결점이 있었다.

이러한 결점을 해결하기 위하여 종래에는 제1도 및 제2도와 같은 방법으로 완전 연소토록 하였는 바 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

제1도는 종래의 폐기물 소각로 장치를 나타내는 정면도이고, 제2도는 종래의 폐기물 소각로를 나타내는 단면도이다.

공기를 발생시키는 송풍기(2)가 공기 공급조(3)와 연결되어 공기 공급관(4a, 4b)으로 공기를 공급하게 연결된다.

그리고, 사용자의 요구에 따라 수냉벽이나 내화단열재로 형성시킨 소각로(1)의 일측 하측면에 설치되며 연료탱크(5)의 연료를 공급받고 공기 공급관(4a)과 연결되어 일정한 공기를 공급받아 열원을 소각로(1) 내에 공급하는 버너(5a)를 구비한다.

상기 공기 공급관(4b)과 연결되어 고압의 공기를 소각로(1) 하단에 설치된 공기 분기구(6)에 공급하며, 상기 공기 분기구(6)는 소각로 하단을 관통하고, 상부에는 고압의 공기가 분사되는 다수의 공기노즐(7)을 갖는다.

그리고, 상기 소각로(1)의 외측으로 폐기물을 연속, 투입할 수 있는 투입문(8)을 설치하며 상단에서 배기가스가 배출되는 배출관(9)을 도시하지 않은 사이클론과 연결된다.

이와 같은 구성으로 이루어진 종래의 소각로(1)는 투입문(8)을 열고 일정량의 폐기물을 투입시킨 후, 버너(5a)를 점화시키면 공기 공급관(4a)을 통하여 일정량의 연소공기가 공급되고 연료탱크(5)의 연료를 공급받은 버너(5a)에서는 소각로(1)에 열원을 공급하게 된다.

이때 송풍기(2)에 의해 발생된 고압의 공기가 공기 공급조(3)를 거쳐 공기 공급관(4b)을 통하여 공기 분기구(6)에 형성된 다수의 공기노즐(7)로 배출된다.

한편, 다수의 공기노즐(7)은 고압의 공기를 분사하므로 중심부에서 폐기물 자체의 덩어리를 균열, 파괴하면서 동시에 연소 단면적을 크게 하여 연소공기와 피연물(폐기물)과의 연소접촉이 원활하게 됨으로써 완전 연소를 이루도록 하였다.

그러나, 상기한 종래의 폐기물 소각장치는 고분자 화합물의 소각시에 일반 폐기물 소각시와 똑같이 공기를 공급하면 아주 급속히 분해 연소를 일으켜, 산소의 확산 도달이 지연됨에 따라 검정 매연이 발생하게 되며, 이에 따라 과다한 연료 소비량에 비하여 폐기물 및 폐가스의 완전 연소가 이루어지지 않을 뿐만 아니라, 연소 가스의 정화를 위해 사용되는 별도의 습식 세정장치(SCRUBBING DUST COLLECTOR)나 전기 집진장치(ELECTROSTATIC PRECIPITATOR)가 필요로 하는 등의 문제점이 있었다.

상기한 종래의 폐기물 소각장치가 일반 패기물은 잘 연소시키나 폐타이어, 폐고무, 폐합성수지 등과 같은 고분자 화합물과 병원 적출물 등은 완전 연소되지 못한 채 불완전 연소 가스가 외부로 배출되는 것은 공기 공급량이 항상 일정하고, 단 한번의 연소로 완전 연소시키려는 것에 기인하는 것이다.

즉, 종래의 폐기물 소각장치는 폐기물을 완전히 연소시킬 수 있는 산소의 공급을 충분히 고려치 않은데서, 그리고, 단 한번의 연소로 완전 연소시켜 배출 기준에 적합한 공기를 배출 시키려는 데서 전술한 문제점의 원인이 되었다.

따라서 이러한 폐기물의 처리시 소각방법을 택할 때 연소시에 발생하는 유해가스를 제거하는 방법의 하나로 유해가스를 재연소시키는 방법이 알려져 있는 바, 재연소 방법은 히터, 버너 등과 같은 2차 열원에 의해 불완전 연소 가스를 연소시키거나 송풍기를 사용하여 강제로 공기를 유입시켜 불완전 연소를 줄이는 방법이 사용되고 있으나, 이는 1차, 2차 연소에 필요한 공기량을 고려하지 않고 공급하지 않기 때문에 그 연소 효율이 떨어져 유해가스가 그냥 대기중으로 방출되어 별도의 정화시설을 설치해야 하는 등의 문제점은 여전히 내포하고 있었다.

본 고안은 상기한 종래 폐기물 소각장치의 문제점 및 원인을 감안하여 안출된 것으로, 이를 제공하는 목적은 다음과 같다.

본 고안의 주목적은 강제 송풍식으로 소각로 내의 공기를 다차 유입시키되, 공기 공급량을 차수별로 차등되게 공급하여 소각작용을 원활하게 하고, 이 과정에서 발생되는 미연소 가스를 2차에 걸쳐 재연소케 하는 다단계 연소방식을 채용하여 유해가스의 대기중으로 방출량을 극소화시켜 환경오염을 방지할 수 있도록 한 폐기물 소각장치를 제공하는데 있다.

본 고안의 다른 목적은 송풍 모터에 의해 공기 공급관을 통한 공기의 유입과 1차 연소에 의한 미연소 가스의 상승, 상승된 미연소 가스가 2차 공급되는 공기와의 2차 연소되는 과정을 거쳐 완전 연소케 할 수 있는 폐기물 소각장치를 제공하는데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 1차 연소실에서는 공기 유입량을 이론 공기량보다 적게 공급하고, 2차 연소실에서는 공기 유입량을 이론 공기량 보다 과잉 공급하여 완전 연소케 함으로써, 연소 가스의 정화를 위해 사용되는 별도의 습식 세정장치나 전기 집진장치가 없어도 외부로 배출되는 가스가 배출 기준에 적합하도록 하는 폐기물 소각장치를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 고안은 폐기물을 연소시키는 1차 연소실이 하부에 설치되고 2차 연소실이 상부에 설치되어 가스통로에 의해 연통되고, 공기를 공급하는 송풍 모터가 공기 분배관 및 공기 공급관과 연결되어 1차 연소실과 2차 연소실에 공기가 공급되며, 열원을 1차 연소실과 2차 연소실에 공급하는 연소 버너가 구비되는 폐기물 소각장치에 있어서; 상기 1차 연소실에는 이론 공기량의 70~80% 공기가 공급되고, 상기 2차 연소실에는 이론 공기량의 140~200% 공기가 공급됨을 특징으로 하는 폐기물 소각장치를 제공한다.

이하, 본 고안을 첨부된 도면을 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.

제3도는 본 고안에 따른 정면도이고, 제4도는 본 고안에 따른 외관 사시도, 제5도는 본 고안에 따른 연소실의 단면도이다.

먼저, 본 고안의 기본적인 구성을 살펴보면, 본 고안의 폐기물 소각장치는 폐기물을 연소시키는 1차 연소실(10)이 하부에 설치되고 2차 연소실(20)이 상부에 설치되어 가스통로(22)에 의해 연통되고, 공기를 공급하는 송풍 모터(40)가 공기 분배관(41) 및 공기 공급관(42,43)과 연결되어 1차 연소실(10)과 2차 연소실(20)에 공기가 공급되며, 열원을 1차 연소실(10)과 2차 연소실(20)에 공급하는 연소 버너(50,51)가 구비되는 폐기물 소각장치에 있어서; 상기 1차 연소실(10)에는 이론 공기량의 70~80% 공기가 공급되고, 상기 2차 연소실(20)에는 이론 공기량의 140~200% 공기가 공급됨을 특징으로 한다.

몸체(10a) 내부로 로벽(11)이 일체로 형성된 1차 연소실(10)은 하측에는 1차 공기 공급관(42)과 연결되어 1차 연소에 필요한 공기를 공급받을 수 있고, 상측에는 가스통로(22)와 연통되어 2차 연소실(20)과 연결되며, 일측에는 투입구(12)가 타측으로는 소제구(13)가 형성되되, 투입구(12)는 상부에 위치하고 소제구(13)는 저부에 위치한다.

1차 연소실 내부에는 공기 분배판(14)이 내설된다.

몸체(20a) 내부로 로벽(21)이 일체로 형성된 2차 연소실(20)은 일측 저부에는 다수의 2차 공기 공급관(43)과 연결되어 2차 연소에 필요한 공기를 공급받을 수 있고, 하측에는 가스통로(22)와 연통되어 1차 연소실(10)과 연결됨으로써, 1차 연소실(10)의 미연소 가스가 상승하여 2차 연소실(20)에 유입되며, 상측에는 연돌(30)을 연통시켜 설치한다.

상기 1차 연소실(10) 및 2차 연소실(20)의 적당한 곳에는 ㅂ차 연소 버너(50)와 2차 연소 버너(51)가 설치되며, 1차 연소실(10)과 2차 연소실(20)을 지지하기 위하여 지지대(23)가 1차 연소실(10)과 2차 연소실(20) 사이에 설치된다.

공기를 공급하는 송풍 모터(40)가 공기 분배관(41)과 연결되어 1차 공기 공급관(42) 및 2차 공기 공급관(43)으로 공기를 공급하게 연결하고, 이는 1차 연소실(10)과 2차 연소실(20)에 연소에 필요한 공기를 공급하게 되는 것이다.

이때, 1차 연소실(10)과 가스통로(22)에 의해 연통된 2차 연소실(20)에 공기를 공급하는 다수의 2차 공기 공급관(43)은 가스통로(22) 상부에 위치하여 2차 연소를 원활하게 한다.

미설명 부호 15는 폐기물 소각장치의 설치시 바닥에 지지 고정시킬 수 있는 지지 고정대이고, 31은 연소 가스의 배출을 원활히 해주는 가스배출 모터(이잭터)이며, 60은 연소 버너(50,51)와 송풍 모터(40)를 온도에 따라 작동을 조정하는 조정기이다.

상기와 같이 구성된 폐기물 소각장치에 대한 작용 및 제효과를 그 연소 과정에 따라 설명하면 다음과 같다.

본 고안에 따른 소각 원리는 1차 연소실(10)에서는 미연소 가스를 발생시키기 위하여 1차 공기를 연소시에 필요한 공기량(이하, 이론 공기량이라 칭함.)의 70∼80% 정도로 억제하고, 연소 온도도 450∼600℃ 이하로 억제해서 발생된 미연소 가스를 2 차연소실(20)에 보내 2차 연소실(20)에서는 이론 공기량의 140∼200% 정도의 과잉 공기를 균등세분화해서 고속 분출로 건류 미연소 가스층에 충분히 관통력을 갖도록 하여 2차 연소실(20) 온도를 870∼1100℃ 정도로 상승시켜 완전 연소 시키는 것이다.

먼저, 투입구(12)에 소각시킬 각종 폐기물을 투입하여 1차 연소실(10)의 내부에 폐기물을 적층시킨 후, 투입구(12)를 닫고 2차 연소 버너(51)를 점화시키면 2차 연소실(20)의 온도가 상승하여 800℃ 이상이 되면 조정기(60)에 의해 1차 연소 버너(50)가 점화되어 1차 연소실(10)의 각종 폐기물에 점화된 1차 연소실의 온도가 450℃ 까지 상승하면 1차 연소 버너(50)는 정지되고 송풍 모터(40)는 작동된다.

송풍 모터(40)의 작용으로 공기 분배관(41) 및 공기 공급관(42,43)을 통해 1차 연소실(10)에는 이론 공기량 보다 70∼80% 정도 적게 공급되고, 2차 연소실(20)에는 이론 공기량 보다 140∼200% 정도 과잉 공급된다.

이때, 1차 연소실(10)에서는 폐기물이 소각됨으로써, 온도가 상승하나 공기가 적게 공급되어 450∼600℃ 온도를 유지하면서 미연소 가스를 발생시킨다.

1차 연소실(10)에 발생된 미연소 가스는 가스통로(22)를 통해 2차 연소실(20)에 유입되어 계속 작동하고 있는 2차 연소 버너(51)에 의하여 점화된다.

이때, 2차 연소실(20)에서는 온도가 상승된 870℃ 이상이 되면 2차 연소버너(51)는 정지되고, 미연소 가스는 870∼1100℃ 온도 범위를 유지하면서 완전 연소된다.

상기한 동작이 반복되어 1차 연소실(10) 내의 폐기물이 완전 연소되면 1차 연소실(10) 내부 온도가 감소하고, 일정 온도 이하가 되면 연소 버너(50,51) 및 송풍 모터(40)는 정지된다.

2차 연소실에서 완전 연소된 가스는 연돌(30)을 통하여 외부로 직접 배출되어도 배출 기준에 적합한 것이다.

이러한 소각 작용에 의해 소각된 재(회분)는 1차 연소실(10)의 저면에 쌓이므로 소각 후, 소제구(13)를 통해 포집한 후, 매몰 처리하면 되는 것이다.

이와 같은 본 고안에 의하면 다차의 공기를 유입시키되 공기 공급량을 조절하여 그 소각 작용을 원활히 하고, 이 과정에서 발생되는 미연소 가스는 가스통로를 따라 상승하여 2차에 걸쳐 완전 연소케 하여 주므로, 배기되는 유해가스를 격감시켜 환경오염을 방지할 수 있으며, 일반 폐기물은 물론, 고분자 화합물 및 병원 적출물 까지 완전 연소시킬 수 있고, 배출가스를 정화시킬 수 있는 별도의 정화장치가 필요치 않는 매우 유용한 고안이다.

Claims (1)

1. 폐기물을 연소시키는 1차 연소실(10)이 하부에 설치되고 2차 연소실(20)이 상부에 설치되어 가스통로(22)에 의해 연통되고, 공기를 공급하는 송풍 모터(40)가 공기 분배관(41) 및 공기 공급관(42,43)과 연결되어 1차 연소실(10)과 2차 연소실(20)에 공기가 공급되며, 열원을 1차 연소실(10)과 2차 연소실(20)에 공급하는 연소 버너(50,51)가 구비되는 폐기물 소각장치에 있어서; 상기 1차 연소실(10)에는 이론 공기량의 70~80% 공기가 공급되고, 상기 2차 연소실(20)에는 이론 공기량의 140~200% 공기가 공급됨을 특징으로 하는 폐기물 소각장치.