KR100246494B1 - 고온 연소장치를 설치한 소각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐고무류나 폐유, 가연성 페기물을 초고온 완전 연소시키는 Burner나 소각로로 사용함을 목적으로 개발된 유도 인화형 고온 완전 연소용 예열 공기 혼합 공급 장치에 관한 것으로 적은 After Burner로 이상적인 확산형 예열 공기 공급 방법 등을 이용하여 불완전 연소 Gas를 점차적으로 큰 화염으로 초고온으로 완전 연소시키는 장치에 관한 것이다.

Description

고온 연소장치를 설치한 소각장치

본 발명은 폐고무, 폐타이어, 폐유, 플라스틱 폐기물 등 가연성 물질의 소각으로 발생하는 가스를 1800℃ 이상의 고온으로 상승시켜 미연소 성분 등의 다이옥신을 분해하므로 무공해한 배기 가스를 배출토록 된 고온연소장치를 설치한 소각장치에 관한 것이다.

종래의 연소장치를 설치한 폐기물 소각장치로는 여러종류의 제안이 있었다. 즉 1차연소장치와 이 1차연소장치에서 발생한 가스를 재차 연소시키는 2차 연소장치를 설치한 소각장치가 알려져있다.

이러한 소각장치의 경우 장치가 대형화 되어 제작비가 고가이었으며, 만약 동일 구조로서 소형화 할 경우에는 고온소각이 불가능하여 배기가스에 미연소성분 등의 유해성분이 많은양 함유되어 있었다.

이 어떠한 경우에도 연소로 발생된 발생가스와 예열공기, 가열용 버너 연소가스와 혼합이 충분하고 효과적으로 이루어지는 장치가 없었다. 또한 연소 공기의 예열에 배기가스를 이용한 장치는 고온예열이 가능하고 그 고온소각은 이루어지나 장치가 매우 고가였던 등의 문제점이 있었다.

본 발명의 상기한 문제점을 감안하여 폐기물을 소각하는 연소용 공기를 예열하여 소각열의 효율적인 이용으로 고온연소가 가능토록 함과 동시에 소각에서 발생하는 가스와, 연소용 공기와, 가열용 연소가스를 효율적으로 혼합하여 완전연소가 이루어지게 하였다.

즉 이를 해결하고자 하는 수단으로 폐기물을 소각하는 연소실과, 연소용 공기를 공급하는 송풍기를 구비한 소각장치에 있어서, 연소실 벽의 일부를 이중구조로 하여 공기를 가열하는 공기예열기를 형성하고, 연소실에서 발생한 발생가스를 고온으로 가열 가능토록 버너를 설치하며, 그 버너의 분사한 연료를 연소시키는 버너 연소실을 설치하여, 버너연소실의 고온연소가스에 의해 폐기물로부터 발생하는 발생가스를 확산유도 시키며, 예열공기의 공급으로 유해성분을 가진 발생가스를 고온으로 가열하여 연소시킨 고온연소장치를 설치한 것과, 상기 고온연소장치는 입구측에서 출구측으로 직경이 커지도록 배치시킨 원추형의 확대형 확산유도기를 설치하는 것과, 또한 상기 확대형 확산유도기와 대응진 위치에 입구측에서 출구측으로 구멍이 축소되게 배치한 원추형의 축소형 확산유도기를 설치한다.

상기 고온연소장치에는 환상통형의 제1단 혼합기와 원추형 제1단 확대형 확산유도기를 가진 제1 고온연소장치와, 원통형의 제2단 온도 혼합기와, 축소 원추형의 제2단 축소확산유도기를 가진 제2 고온연소장치를 구비하고, 상기 고온연소장치가 내주면에 다수의 개구부를 가지고, 확대형 확산유도기나 축소형 확산유도기의 원추형에도 다수의 개구부를 천공하였다. 또한 송풍기를 가동시켜 버너 연소장치에 충분한 공기를 공급함과 동시에 버너를 연소시켜 소각장치를 가열한다.

고온연소장치가 적정온도로 상승하면 투입구를 통해 폐기물을 로스톨 위에 투입하고 폐기물에 착화하여 소각을 개시하며 소각가스를 발생시킨다. 이 발생가스는 연소실 내를 상승하여 버너연소장치의 연소가스에 의해 고온연소장치에 흡인된다. 이에 발생가스는 고온연소장치에서 연소가스 및 예열공기와 확산 혼합되고 고온 상승하여 가연성분은 연소하여 무공해가 되는 것이다.

제1도는 본 발명의 한 실시상태를 나타낸 것으로 고온연소장치를 설치한 소각장치의 정단면도.

제2도는 동 일부를 절개한 측면도.

제3도는 동 혼합기의 전개도로서 (a)는 평면도이고, (b)는 종단면도이다.

제4도는 동 확대 확산유도기의 단면도.

제5도는 동 축소 확산유도기의 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 소각장치 2 : 연소실

3 : 내피 4 : 외피

5 : 공기예열기 6 : 송풍기

7 : 로스톨 8 : 버너

9 : 버너연소실 10 : 제1고온연소장치

11 : 제2고온연소장치 12 : 재

13 : 폐기물투입구 14 : 재 취출구

16 : 개구 21 : 1차혼합기

22 : 확대형 확산유도기 23 : 내통체

24 : 외통체 25 : 개구

26 : 연통구 27 : 원추대

28 : 캡부재 29 : 개구

30 : 개방구 31 : 2차혼합기

32 : 축소형 확산유도기 33 : 내통체

34 : 외통체 35 : 개구

37 : 원추체 39 : 개구

40 : 연통구 41 : 배출구

이를 첨부도면과 같이 본 발명의 실시상태를 설명한다.

먼저 소각장치(1)의 연소실(2)은 내외피(3)(4)로 형성하되 일정간격의 공간을 두고 설치하여 연소실(2) 벽면을 형성하였다. 내외피(3)(4) 사이에 공기를 흐르게 가열한 공기예열기(5)를 형성하며 이 송풍기(6)와 연통 되어있다.

연소실(2) 하부에는 로스톨(7)을 설치하고, 이 로스톨(7) 위에는 폐기물(M)을 공급한다.

연소실(2)의 벽면을 구성한 내외피(3)(4)간의 공기예열기(5)에서 공기의 예열이 가능토록 되어있다. 연소실(2)의 상부에는 버너(8), 버너연소실(9), 제1 고온 연소장치(10) 및 제2 고온연소장치(11)가 설치되어 있다.

버너연소실(9)에서 연소한 가스는 제1 고온연소장치(10) 및 제2 고온연소장치(11)에서 폐기물로부터 발생된 발생가스를 완전히 고온소각하여 무공해화 하다. 폐기물 중 불연성분 등의 미연소물은 로스톨(7)의 밑으로 낙하되어 재(12)로서 남게된다.

연소실(2)은 내열성 부재, 즉 내열금구, 세라믹, 내화벽돌 등의 내피(3)로 구성시킨다. 이 내피(3)와 일정간격을 유지토록 외피(4)를 설치하여 전체의 소각로의 벽을 형성시키며 외피(4)는 구조형 강판이나 내열강으로 형성하고 필요에 따라 단열재로 커어버 한다. 특히 내외피(3)(4)간에 형성된 공기예열기(5) 내에 공기가 흐르도록 하므로서 연소실(2) 내의 방열을 줄이고 공기를 예열하여 열을 효과적으로 이용토록 되어있다.

공기예열기(5)에는 송풍기(6)로부터 공기를 유입토록 하고, 내피(3)를 통하여 연소실(2)에서 발생한 열로서 상기 공기를 예열시킨다. 연소실(2) 하부의 로스톨(7)은 통상의 로스톨과 동일하고, 내열성 재료로 되어있어 공기를 통하게 하며, 불연성의 고형물이 하부로 떨어지도록 일정한 틈을 유지시키고 연소실(2)의 정면 본체 벽에 설치한 폐기물 투입구(13)의 아래부분에 위치하여 있다.

또 폐기물 투입구(13) 하부에 재 배출구(14)를 설치하여 로스톨(7)에서 떨어진 소각잔재물을 연소실(2)에서 꺼내기 간편하도록 되어있다. 공기예열기(5) 내를 흐르는 예열공기의 일부는 제1 고온연소장치(10)에 공급시켜 버너 연소실(9)에서 연소되는 고온연소가스에 공급한다. 이 고온연소장치(10)의 고온연소가스는 연소실(2)에서 상승하는 발생가스의 일부와 회전 혼합토록 하고 발생가스 중의 가연성분을 재차 연소시키면서 제2 고온연소장치로 보낸다. 공기예열기(5) 내에서 예열시킨 공기의 일부는 제2 고온연소장치(11)에서 필요량만큼 공급시켜주고 다른 일부는 제1 고온연소장치(10)에서 흐르는 연소가스에 계속 공급시키며, 연소실(2)의 발생 가스와 회전 혼합하여 완전히 연소시키므로 무공해화가 되는 것이다.

제1 고온연소장치(10)는 내열성구조로 되고 1차혼합기(21)와 확대형 확산유도기(22)를 구비하였다. 1차혼합기(21)에는 예열공기를 공급하고 버너 연소가스와 연소실(2)에서 발생가스와 확산, 혼합하여 연소가능토록 공기예열기(5)에 연통되어 있다. 확대형 확산유도기(22)는 1차혼합기(21)와 동심으로 배치시키고 입구측에서 출구측으로 향하도록 확대한 원추(CONE)형으로 되어 있다.

1차혼합기(21)는 도3에 도시한 바와 같이 내통체(23)와 외통체(24)가 동심상으로 배치시킨 환상공간을 형성하고, 내통체(23)에는 다수의 슬리트상의 개구(29)를 설치하며, 외통체(24)에는 공기예열기(5)와 연통하는 연통구(26)를 설치하였다. 공기예열기(5)의 공기는 내통체(23)와 외통체(24)의 사이 환상공간에 공급시킨다.

연소실(2) 내의 연소가스, 발생가스는 개구(29)를 통해 중앙방향과 확대형 확산유도기(22)의 외주면 및 정상에서 분출하는 예열공기와 혼합하여 발생가스를 고온연소 시킨다. 이때 예열공기의 일부를 역회전시켜 연소가스흐름과 병행하여 흐르도록 하므로 예열공기 등의 혼합이 효율적으로 이루어지도록 형성하였다.

확대형 확산유도기(22)는 도4에 표시한 바와 같이 입구측에서 출구측으로 향하게 확대되도록 배치시킨 원추대(27)와, 원추대(27)의 상부를 덮는 캡부재(28)를 구비하고, 원추대(27)의 저부는 개방시켜 개구하며, 내부는 공동으로 한다. 예열공기를 저부에서 내부로 흐르도록 하고, 주면에는 다수의 개구(29)를 설치하여 예열공기를 분출하며, 상부는 개방구(30)를 통해 예열공기를 축방향으로 분출한다. 이 상부개방구(30)에서 분출한 예열공기는 캡부재(28)에 의해 역회전하여 원추대(27)의 확대주면을 통해 흐르므로 연소가스, 발생가스 등의 혼합이 양호해짐에 따라 발생가스를 고온으로 연소시킨다.

제1 고온연소장치(10)에서 발생가스를 고온으로 연소시킨 연소가스와, 제2 고온연소장치(11)의 진행에 따라 예열공기를 공급시키고, 발생가스가 회전투입되어 고온으로 연소시킨다.

제2 고온연소장치(11)는 제1 고온연소장치(10)와 같은 내열성구조로 되어 있으며 버너연소가스와 예열공기연소실(2)의 발생가스를 확산 혼합하여 연소시킨다. 또 공기예열기(5)에서 예열공기를 공급한 2차혼합기(31)와 동심상에 배치시켜 공기예열기(5)에 연통시키며, 또 구멍이 입구측에서 출구측으로 향하도록 축소 배치시킨 원추형의 축소형 확산유도기(32)를 구비한다.

2차혼합기(31)는 도3에 표시한 바와 같이 1차혼합기(21)와 거의 같은 구조로 되어있다. 2차혼합기(31)는 내통체(33)와 외통체(34)를 가지고, 내통체(33)는 다수의 슬리트 상의 개구(35)를 설치하며, 외통체(34)는 공기예열기(5)와 전주면에 연통한 연통구(40)를 설치하였다.

연통구(40)로부터 공급시키는 공기예열기(5)의 공기를 내통체(33)와 외통체(34)의 동심으로 권회하여 형성시킨 환상공간에서 개구(35)를 통하여 중앙부 방향으로 분출한 연소가스, 발생가스와 축소형 확산유도기(32)의 외주면으로부터 분출하는 예열공기를 혼합하여 고온연소를 하게된다.

축소형 확산유도기(32)는 도5에 표시한 바와 같이 입구측에서 출구측으로 향하도록 순차구멍이 좁아지게 배치시킨 원추형의 원추체(37)를 구비하고, 주변에 공기예열기(5)와 연통구(40)가 설치되어있다. 원추체(37)의 주면에는 다수의 슬리트상의 개구(39)를 설치시키고, 이 개구(39)에서 예열공기를 분출한다. 이 2차혼합기(31)의 간격이 협소하기 때문에 축소 주변에 따라서 서서히 확대하는 간격의 공간에 연소가스, 발생가스가 흐른다. 이 흐르는 가스에 슬리트상의 개구(39)에서 예열공기를 분사하여 혼합이 양호케 되고, 발생가스를 고온으로 연소시킨다.

위와 같이 구성된 고온연소장치(10)(11)를 설치한 소각장치(1)의 송풍기(6)를 운전하여 공기를 버너연소장치(9)에 공급하고 버너(8)에 연료를 공급하여 연소시킨다. 따라서 고온연소장치(10)(11)가 소정의 온도로 상승하면 폐기물(M)을 투입구(13)에서 로스톨(7)위로 투입하여 폐기물(M)에 착화한다. 폐기물(M)은 연소를 개시하여 가스를 발생하며 감량되어진다. 폐기물(M)에서의 발생가스는 연소실(2) 내부로 상승하여 고온연소장치(10)(11)와 버너연소장치(9)에서 연소가스에 의해 흡인되어 진다.

제1 고온연소장치(10)에 있어서, 발생가스의 일부는 연소가스와 혼합기(21)의 내통면 슬리트상의 개구(25)와, 확대형 확산유도기(22) 및 개구(29)로부터 공급된 예열공기가 확산 혼합되어 고온으로 상승시키고, 가연성분이 연소되어져 고온연소가스로 된 후 제2 고온연소장치(11)에 보내진다.

발생가스의 남은 부분은 고온연소가스에 흡인되어 제2 고온연소장치(11)에 투입되고, 2차혼합기(31) 내통면 슬리트상의 개구(3)와 축소형 확산유도기(32)의 개구(39)에서 공급된 예열공기가 확산 혼합되고, 고온으로 상승시켜 가연성분이 연소되어 지므로 다이옥신 등의 유해성분도 분해시켜 공해없는 소각가스를 제2 고온연소장치(11)의 배출구(41)에서 배출시킨다.

본 발명은 상술한바와 같이 실시형태에 한정시키는 것이 아니고 여러종류의 변형실시도 가능하다. 이로 인해 상기한 슬리트상의 개구를 내통면 또는 원추주면에 간단히 형성하여 설명하면, 이 개구는 둥글거나 다각형상의 구멍으로 하고 축방향으로 길게 형성하거나 좁게 배열하여도 좋다.

상술한바와 같이 통의 주면에 개구를 천설함에 대하여 설명하면 사변형의 판을 간격을 두고 형성하거나 전체를 통상으로 형성하여도 좋다. 버너연소실을 슬리트상의 개구를 가진 이중원통의 예로 표시하였지만 종래 공지의 버너타일 등의 내열성구조로 하고 버너의 연료와 연소용 공기를 혼합하여 버너연소실에서 고온연소가스를 발생시켜도 좋다. 먼저 버너연소실을 생략하고 고온연소장치와 겸하여 형성하고 버너연소실에 발생가스를 도입 가능토록 형성하여도 좋다.

Claims (1)

1. 폐기물(M)을 소각하는 연소실(2)과, 연소용 공기를 공급하는 송풍기(6)를 구비한 소각장치에 있어서, 연소실 벽의 일부를 이중구조로 하여 공기를 가열하는 공기예열기와, 연소실에서 발생한 발생가스를 고온으로 연료를 분사하는 버너와, 버너의 분사연료를 연소시키는 연소실과, 버너연소실의 고온가스를 폐기물에 발생한 발생가스와 혼합하여 확산유도하는 확산유도장치와, 예열공기와 가연성분을 포함한 발생가스를 고온으로 가열하고 연소시키는 고온연소장치를 설치한 것을 특징으로 한 소각장치.