KR0155396B1 - 쓰레기 소각 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쓰레기를 소각할 때 발생하는 열을 이용하여 물을 가열하는 쓰레기 소각 보일러에 관한 것이다.

본 발명의 쓰레기 소각 보일러는 연소실과 외부공기와의 사이에 연소실로 공급하는 가압공기의 통로를 이루는 공간부를 개재시킴으로써, 연소실이 외부로부터 단열되며, 공간부 내를 통과하는 가스의 온도가 상승하여, 연소실 내의 온도가 상승적으로 높아진다.

또한, 벽에 설치된 다수의 작은 구멍으로부터 가압공기를 연소실 내로 분사함으로써, 산소가 피연소물 내부까지 충분히 공급되어 연소실 내가 교반된다.

따라서, 연소실 내에서 높은 열량의 효율적인 연소가 행해지므로, 소량의 공기로 연소할 수 있게 된다.

또한, 내벽을 이루는 수관 사이의 흡열휜에 다수의 작은 구멍을 설치함으로써, 열교환이 행해지는 수관 및 흡열휜의 표면에 가까운 연소실 내의 공기가 교반되어 열전달율이 향상되어 보일러로서의 성능이 향상된다.

Description

쓰레기 소각 보일러

제1도는 본 발명이 적용된 쓰레기 소각 보일러의 개략적 구성을 나타낸 부분 단면도이다.

제2도는 제1도의 2-2선 단면도이다.

제3도는 연소실 내의 공기의 흐름을 설명하는 제2도의 확대도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 연소로 본체 2 : 배기관

3 : 집진기 4 : 이젝터

5 : 굴뚝 7 : 연소실

8 : 내벽 9 : 공간부

10 : 외벽 11 : 쓰레기 투입구

12 : 재 취출구 14 : 수관

15 : 흡열 휜 16 : 분배관

17 : 접속관 18 : 집합관

19 : 배출관 20 : 블로워

21 : 작은구멍 22 : 댐퍼

본 발명은 쓰레기를 소각할 때 발생하는 열을 이용하여 물을 가열하는 쓰레기 소각 보일러에 관한 것이다.

종래, 나무 부스러기, 종이 부스러기, 폐플라스틱 등의 쓰레기는 단순히 쓰레기 소각로로 태워 폐기하여 왔다.

이 때, 통상의 쓰레기 소각로에 의한 쓰레기의 연소에 있어서는 그 연소효율이 나쁘고, 불완전연소에 의한 대량의 배기연기가 발생하므로 배기통로에 보조 버너를 마련하여, 다시 연소시켜 배기가스를 정화하도록 되어 있다.

한편, 근래 자원, 에너지 및 비용의 절감이라는 관점에서 쓰레기의 소각시에 발생하는 열을 이용한 쓰레기 소각 보일러의 개발이 요망되고 있다.

그러나, 일반적인 쓰레기 소각로에 의한 쓰레기의 연소에 의해 발생하는 열량은 기름 소각 보일러 등에 비교하여 낮으며, 상기한 바와 같은 쓰레기 소각로에 의한 쓰레기의 연소에 의해 발생하는 열량으로는 열교환 후에 도저히 소요열량을 얻을 수 없다는 문제가 있었다.

상기 문제를 해결하기 위하여는 열교환율 및/또는 연소실 내의 온도를 올리면 좋다.

그래서, 예를 들면 상기한 보조 버너를 연소실에 설치하여 내의 열량을 올리는 것도 고려할 수 있으나, 쓰레기 처리의 번잡성, 연료의 소비량 등을 고려하면 통상의 보일러에 비하여 자원이나 코스트 면에서 우위성이 있다고는 할 수 없으며, 그다지 현실적인 것은 아니다.

또한, 쓰레기를 잘게 부순 후, 가교제를 이용하여 소망하는 크기의 블럭으로 가공하여 고형원료로서 사용하여, 연소실 내의 열량을 올리는 것도 제안되고 있으나, 그 가공작업이 번잡하며, 또한 가공비용도 상승함으로 인하여, 특히 이와 같은 고형연료를 이용하여도 반드시 연소실 내에 소망하는 열량이 얻어지지 않으며, 결국 보조 버너 등을 필요로 하므로 상기와 마찬가지로 그다지 현실적이지 못하다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 주된 목적은, 보조적인 처리를 필요로 하는 일 없이, 쓰레기를 효율적으로 연소시켜 연소실 내에 높은 열량을 얻을 수 있으며, 또한 보일러로서 효율적으로 열교환 가능한 쓰레기 소각 보일러를 제공함에 있다.

상술한 목적은 본 발명에 의하면, 연소실을 확정함과 동시에 다수의 열교환용 수관과 흡열휜이 배설된 내벽과, 상기 내벽의 외면을 거의 덮도록, 상기 내벽과 그 내벽을 둘러싸는 외벽과의 사이에 획정된 공간부와, 상기 공간부로 외부 가압공기를 공급하는 가압공기 공급수단과, 상기 연소실을 향해 가압공기를 분사하기 위해, 상기 흡열휜의 거의 전면에 걸쳐 분산되게 배치되며 상기 공간부와 상기 연소실을 연통하는 다수의 작은 구멍으로 이루어지는 가압공기 분사구와, 상기 연소실에 쓰레기를 투입하기 위한 쓰레기 투입구를 구비하며, 상기 흡열휜으로부터의 열에 의해 온도가 올라가는 상기 공간부에서 상기 가압공기 공급수단으로부터 공급된 가압공기를 가열하여 상기 가압공기 분사구로부터 상기 연소실 내를 향해 분사하면서 그 연소실 내의 쓰레기를 연소시키고, 그 연소열을 가지고 상기 수관 내의 액체를 가열하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각 보일러를 제공함으로써 달성된다.

이와 같이, 연소실과 외부 공기와의 사이에 연소실로 공급하는 가압공기의 통로를 이루는 공간부를 개재시킴으로써, 이 공간부에 의해 연소실이 외부로부터 단열되고, 또한 이 공간부 내를 통과하는 가스의 온도가 상승하며, 연소실 내의 연소온도가 상승적으로 높아지고, 열의 이동에 가장 효율적인 복사전열이 증가하여, 열전달율이 비약적으로 향상된다.

또한, 공간부와 연소실을 연통시키기 위해 내벽에 설치된 다수의 작은 구멍으로부터 가압공기를 연소실 내로 분사함으로써, 산소가 피연소물 내부까지 충분히 공급되며, 또한 연소실 내가 구석구석까지 교반된다.

또한, 고온(100℃ 이상)의 가압공기는, 수분이 많은 쓰레기에 대해서도 극히 유효하며, 건조와 소각을 동시에 진행시킨다. 또한, 내벽을 이루는 수관 사이의 흡열휜에 상기 다수의 작은 구멍을 마련함으로써, 열교환이 행하여지는 수관 및 흡열휜의 표면에 매우 가까운 연소실 내의 공기가 교반되어, 열전달율을 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.

제1도는 본 발명이 적용된 쓰레기 소각 보일러의 개략적 구성을 나타낸 부분 단면도이다.

이 보일러는 연소로 본체(1)와, 이 연소로 본체(1)에 배기관(2)을 개재시켜 접속된 사이클은 집진기(3)를 가지고 있다. 집진기(3)에는, 분무와 마찬가지의 원리에 의해 배기관(2)을 개재시켜 연소로 본체(1)의 후술할 연소실 하류측이 약간 부압이 되도록 배기가스를 흡인하여, 굴뚝(5)으로 유도하는 이젝터(4)가 부설되어 있다.

연소로 본체(1)는, 쓰레기를 연소하기 위한 내부 연소실(7)을 획정하는 통상의 내벽(8)과, 내벽(8)의 외주면과의 사이에 이 내벽(8)의 거의 전면을 덮는 공간부(9)를 획정하는 외벽(10)과, 연소실(7)의 하류측 즉, 연소로 본체(1)의 도면에 있어서의 상부에 설치되며, 연소실(7)로부터 외부를 향해 개구되는 쓰레기 투입구(11)와 재 취출구(12)를 가지고 있다.

여기에서, 제2도에도 나타내 보인 바와 같이, 내벽(8)은 다수의 수관(14)과 각 수관(14) 사이에 설치된 흡열휜(15)으로 구성되어 있다.

각 수관(14)은 그 하부에서 고리상의 분배관(16)에 접속되어 있다.

이 분배관(16)은 물 공급수단(미도시)에 접속관(17)을 가지고 접속되어 있다.

또한, 각 수관(14)은 그 상부에서 집합관(18)에 접속되어 있다.

이 집합관(18)은 배출관(19)를 개재시켜 증기(미도시)를 이용하는 설비(미도시)에 접속되어 있다.

한편, 공간부(9)에는 외부 가압공기 공급수단으로서의 블로워(20)가 댐퍼(22)를 개재시켜 접속되어, 공간부(9) 내로 가압공기를 공급하도록 되어 있다.

내벽(8)을 이루는 흡열휜(15)에는 공간부(9)와 연소실(7)을 연통시키기 위해 가압공기 분사구로서의 다수의 작은 구멍(21)이 거의 동간격으로 뚫려 있으며, 블로워(20)로부터 공간부(9)로 보내진 가압공기를 각 작은 구멍(21)으로부터 연소실(7)로 공급하도록 되어 있다. 또한, 블로워(20)는 댐퍼(22)를 개재시켜 이젝터(4)에도 접속되어, 후술하는 바와 같이 연소실(7)의 하류측을 부압으로 하도록 되어 있다.

이하에 본 실시예의 작동요령에 대해 설명한다. 먼저, 소정의 점화방법에 의해 연소실내에서 연소를 개시하고, 동시에 블로워(20)로부터 가압공기를 공급한다.

그러면, 이 가압공기는 공간부(9)를 통과하여 각 작은 구멍(21)으로부터 거의 균등하게 연소실(7)내로 분사된다(제3도 참조). 이 때, 가압공기가 충만되는 공간부(9)에 의한 단열작용을 기대할 수 있을 뿐만 아니라, 가압공기가 공간부(9)를 통과하는 사이에 온도가 상승됨으로 인하여, 또한, 연소실(7) 내로 가압공기가 분사될 때 고온의 흡열휜(15)에 의해 가열됨으로 인하여 연소실(7) 내의 연소온도를 상승시켜, 연소효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 가압공기가 각 작은 구멍(21)으로부터 거의 균등하게 연소실(7) 내로 분사됨으로써, 산소가 연소실 내부까지 충분히 공급됨과 동시에 연소실(7)내가 교반되며, 이에 따라서도 연소효율을 향상시킬 수 있다.

한편, 일반적으로 수관이나 흡열휜의 표면근방의 연소실 내 온도는 수관 내부온도에 가까우며, 수관으로부터 이격됨에 따라 고온으로 되는데, 제3도에 나타내 보인 바와 같이, 흡열휜(15)에 각 작은 구멍(21)을 마련함으로써, 열교환이 행해지는 수관(14) 및 흡열휜(15)의 표면에 매우 가까운 연소실(7) 내의 공기가 교반되어, 수관(14) 및 흡열휜(15)의 표면에 매우 가까운 공기를 고온으로 할 수 있어, 열전달율을 향상시키는 것이 가능하다.

또한, 본 보일러는 직접 소각하므로 불꽃으로부터 직접 복사전열을 받을 수 있기 때문에, 일반적인 폐열 보일러에 비하여 전체적으로 열전달율을 향상시킬 수 있으며, 총괄적인 전열계수도 기름 소각 보일러에 필적하는 높은 값이 얻어진다. 또한, 가압공기에 의한 난류는 수관(14) 및 흡열휜(15)에 재 등의 불순물이 부착하는 것을 방지하여 열전달율의 저하를 방지하고 있다.

상기 연소에 의해 발생한 배기가스는 이젝터(4)에 의해 배기관(2)을 개재시켜 사이클론 집진기(3)로 유도된 후 굴뚝(5)으로 배출된다.

이 때, 이젝터(4)에서 배기가스를 흡인하고 있음으로 인해 연소실(7)의 하류측(도면에 있어서의 상측)이 약간 부압으로 되어 있어, 쓰레기 투입구(11)를 개방한 채로 두더라도 외부로 불꽃이 빨려나갈 우려가 없다.

따라서, 연소중에라도 수시로 쓰레기를 연소실(7)내로 투입하는 것이 가능하다.

한편, 상기한 연소를 행하고 있는 사이에 물을 분배관(16)으로부터 각 수관(14)으로 공급하고, 열교환하여 그 증기를 집합관(18) 및 배출관(19)를 개재시켜 외부설비에서 이용하게 된다.

또한, 본 실시예에 있어서는 수관의 주위의 흡열휜에 가압공기 분사구로서의 다수의 작은 구멍을 마련하였으나, 예를 들어 연소실의 하부에 분사구를 별도 형성하거나, 또한 연소실 내부로 공기가 도달하도록 연장노즐을 연소실 내로 돌출시키고, 이 노즐로부터 가압공기를 분사하는 등 임의의 분사방식을 채용하여도 무방하다.

상술한 설명에 의해 명확해진 바와 같이, 본 발명에 의한 쓰레기 소각 보일러에 의하면, 연소실과 외부 사이에, 연소실로 공급하는 가압공기의 통로를 이루는 공간부를 개재시키고 흡열휜을 포함하는 내벽만을 통해서 연소실과 공간부를 획정하고, 수관등을 통하지 않고 공간부 내를 가열함으로써, 연소실이 외부로부터 단열되는 효과를 손상시키지 않고 가압공기가 고온(100℃ 이상)으로 가열된다.

그리고, 내벽의 흡열휜에 설치된 다수의 작은 구멍으로부터 가압공기를 연소실내로 분사함으로써, 실내온도를 저하시키는 일 없이 산소가 피연소물 내부까지 충분히 공급되고, 또한 연소실 내가 구석구석까지 교반된다.

따라서, 통상적으로, 폐기물의 연소는 이론적 필요공기량의 2배 정도의 공기를 공급함으로써(공기과잉률 m=2) 연소를 유지하지만, 이 고온 가압공기로는 공기과잉률 m=1.5 정도로 쓰레기 소각이 가능하며, 불꽃의 온도는 고온 백색화하여, 연소실 내에서 높은 열량의 효율적인 연소가 행해지며, 연소실 내의 연소온도가 상승(相乘)적으로 증대된다.

이에 따라, 열의 이동이 가장 효율적인 복사전열이 증가하여 수관과 연소실 사이의 열전달률도 향상된다.

또한, 내벽을 이루는 수관 사이의 흡열휜에 상기 다수의 작은 구멍을 마련함으로써, 열교환이 행해지는 수관 및 흡열휜의 표면에 매우 가까운 연소실 내의 공기가 교반되어, 열전달율을 향상시킬 수 있으며, 보일러로서의 성능이 향상된다는 점에서 본 발명의 효과는 상당히 크다.

Claims (1)

1. 연소실을 획정함과 동시에 다수의 열교환용 수관과 흡열휜이 배설된 내벽과, 상기 내벽의 외면을 거의 덮도록, 상기 내벽과 그 내벽을 둘러싸는 외벽과의 사이에 획정된 공간부와, 상기 공간부로 외부 가압공기를 공급하는 가압공기 공급수단과, 상기 연소실을 향해 가압공기를 분사하기 위해, 상기 흡열휜의 거의 전면에 걸쳐 분산되게 배치되며 상기 공간부와 상기 연소실을 연통하는 다수의 작은 구멍으로 이루어지는 가압공기 분사구와, 상기 연소실에 쓰리기를 투입하기 위한 쓰레기 투입구를 구비하며, 상기 흡열휜으로부터의 열에 의해 온도가 올라가는 상기 공간부에서 상기 가압공기 공급수단으로부터 공급된 가압공기를 가열하여 상기 가압공기 분사구로부터 상기 연소실 내를 향해 분사하면서 그 연소실내의 쓰레기를 연소시키고, 그 연소열을 가지고 상기 수관 내의 액체를 가열하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각 보일러.