KR100282670B1 - 폐타이어 소각열을 이용한 보일러 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐타이어 소각열을 이용한 보일러 장치에 관한 것으로서, 소각로(10)에서 폐타이어를 소각할 때 발생되는 고온의 연소가스로 난방을 위한 에너지를 얻고 타워(15)를 통하여 연소가스를 배출하는 시스템에 있어서: 상기 소각로(10)에서 배출되는 연소가스를 재연소하기 위한 버너(17)를 지니는 도관(11); 상기 도관(11)의 하류에서 연소가스의 유동이 가능하도록 설치되고, 연소가스에 외기를 혼입시키기 위한 송풍기(12)에 연결되어 완전연소를 가능하게 하는 급기수단(20); 그리고 상기 급기수단(20) 및 타워(15) 사이에서 연소가스의 유동이 가능하도록 설치되고, 유동되는 연소가스와 열교환하기 위한 물질이 유동되는 별도의 흡배출구(30a)를 지니는 보일러(30)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
따라서, 폐타이어를 소각하여 난방을 위한 에너지를 얻는 과정에서 완전 연소와 원활한 열교환이 이루어지도록 하여 열효율을 향상하고 환경오염을 저감하는 효과가 있다.

Description

폐타이어 소각열을 이용한 보일러 장치
본 발명은 폐타이어 소각열을 이용한 보일러 장치(boiler apparatus using heat from waste tire)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐타이어를 소각하여 난방을 위한 에너지를 얻는 과정에서 완전 연소와 원활한 열교환이 이루어지도록 하여 열효율을 향상하고 환경오염을 저감하는 폐타이어 소각열을 이용한 보일러 장치에 관한 것이다.
산업 폐기물인 폐타이어는 소정의 처리과정을 거쳐 재생되거나 각종 시설물의 완충재 등 다른 용도로 전용되었으나 근래에 들어 농가의 비닐 하우스 등에 난방을 위한 연료로 사용되기도 한다.
이 경우 폐타이어를 소각하여 고온의 가스를 발생하는 소각로, 가스의 열을 이용하여 물을 가열하는 보일러, 연소가스를 외부로 배출하는 연돌 등을 주요 구성으로 하는 장치가 사용된다. 그런데 소각로가 보일러로부터 상당한 거리를 유지하도록 배치되기 때문에 그 사이를 연결하는 도관 상에서 열손실이 증가한다.
또한, 일반적으로 소각로에서 불완전 연소시켜 보일러의 연소실에 공급하는 건류식이 사용되고 있는 바, CO2, SO2등 각종 유해한 가스가 다량으로 배출되어 환경오염을 유발하는 문제가 있다.
이에 따라 본 발명은 폐타이어를 소각하여 난방을 위한 에너지를 얻는 과정에서 완전 연소와 원활한 열교환이 이루어지도록 하여 열효율을 향상하고 환경오염을 저감하는 폐타이어 소각열을 이용한 보일러 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
제1도는 본 발명에 따른 장치의 주요부가 배치된 상태를 개략적으로 나타내는 구성도,
제2도는 본 발명에 따른 급기수단이 설치된 상태를 부분 단면으로 나타내는 구성도,
제3a도 및 제3b도는 본 발명에 따른 급기수단의 요부를 종단하여 나타내는 구성도,
제4도는 본 발명에 따른 보일러의 내부 상태를 나타내는 구성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
10: 소각로 11: 도관
12, 14: 송풍기 13: 덕트
15: 타워 16: 처리조
17: 버너 20: 급기수단
21: 제 1 급기관 21a: 통기공
22: 제 2 급기관 23: 블레이드
30: 보일러 30a: 흡배출구
31: 드럼 31a, 31b: 이음관
32: 제 1 챔버 33: 제 2 챔버
34: 대경관(大徑管) 35: 소경관(小徑管)
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 소각로(10)에서 폐타이어를 소각할 때 발생되는 고온의 연소가스로 난방을 위한 에너지를 얻고 타워(15)를 통하여 연소가스를 배출하는 시스템에 있어서: 상기 소각로(10)에서 배출되는 연소가스를 재연소하기 위한 버너(17)를 지니는 도관(11); 상기 도관(11)의 하류에서 연소가스의 유동이 가능하도록 설치되고, 연소가스에 외기를 혼입시키기 위한 송풍기(12)에 연결되어 완전연소를 가능하게 하는 급기수단(20); 그리고 상기 급기수단(20) 및 타워(15) 사이에서 연소가스의 유동이 가능하도록 설치되고, 유동되는 연소가스와 열교환하기 위한 물질이 유동되는 별도의 흡배출구(30a)를 지니는 보일러(30)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐타이어 소각열을 이용한 보일러 장치를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 주요부가 배치된 상태를 개략적으로 나타내는 구성도가 도시되는 바, 본 발명은 소각로(10)에서 폐타이어를 소각할 때 발생되는 고온의 연소가스로 난방을 위한 에너지를 얻고 타워(15)를 통하여 연소가스를 배출하는 시스템에 관련된다.
본 발명에 따르면 상기 소각로(10)에서 배출되는 연소가스를 재연소하기 위한 버너(17)를 지니는 도관(11)이 사용된다. 도관(11)은 소각로(10)의 일측면에 견고하게 접합되고 이후의 배관연결을 위한 플랜지가 형성된다. 버너(17)는 소각로(10)에서 배출되는 불완전 연소가스에 착화하기 위한 수단으로서 초기 연소시에만 점화하면 이후 혼합가스는 계속 착화 상태를 유지한다. 버너(17)의 연료는 경유, 등유 등 액상의 것을 사용하면 무난하다.
또, 본 발명에 따르면 상기 도관(11)의 하류에서 연소가스의 유동이 가능하도록 급기수단(20)이 설치된다. 급기수단(20)은 연소가스에 외기를 혼입시키기 위한 송풍기(12)에 연결되어 완전연소를 가능하게 한다. 도관(11)과 플랜지로 연결되는 급기수단(20)은 소각로(10)에서 배출되는 연소가스가 내측으로 통과되는 동시에 외기가 외측에서 유입되는 구성을 지닌다. 급기수단(20)은 소요되는 공기량을 충족할 수 있는 하나의 동일한 송풍기(12)에 연결하는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명에 따른 급기수단이 설치된 상태를 부분 단면으로 나타내는 구성도가, 도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 급기수단의 요부를 종단하여 나타내는 구성도가 도시된다.
본 발명의 급기수단(20)은 이중관 구조의 제 1 급기관(21) 및 제 2 급기관(22)을 사용한다. 이때의 제 1 급기관(21)은 외기가 연소가스에 분사되도록 하기 위한 복수의 통기공(21a)을 지니고, 제 2 급기관(22)은 외기가 와류를 형성하며 연소가스에 혼입되도록 하기 위한 복수의 블레이드(23)를 지닌다.
도 3a에 나타내는 것처럼, 제 1 급기관(21)의 통기공(21a)은 이중관이 이루는 공간에서 동일 원주상에 균일하게 형성된다. 이에 따라 제 1 급기관(21)의 외측관으로 유입되는 외기는 오리피스 역할을 하는 통기공(21a)을 지나 제 1 급기관(21)의 내측관에서 연소가스와 혼합된다. 통기공(21a)의 크기는 제 1 급기관(21)의 직경, 송풍기(12)의 송풍량 등에 연동되나 대략 10㎜ 내외가 적절하다.
도 3b에 나타내는 것처럼, 제 2 급기관(22)의 블레이드(23)는 이중관이 이루는 공간에서 내측관의 외주면 상에 균일한 간격을 유지하면서 약간 경사지도록 고정된다. 이에 따라 제 2 급기관(22)의 외측관으로 유입되는 외기는 블레이드(23)를 지나 제 2 급기관(22)의 내측관에서 연소가스와 와류를 발생하며 혼합되고 원활하게 유동된다.
이와 같이 소각로(10)의 하류측으로 도관(11), 제 1 급기관(21), 제 2 급기관(22)을 배치함으로써 완전연소에 의한 발열량 증대가 가능한데, 특히 제 1 급기관(21) 및 제 2 급기관(22)의 이중관 구조는 열손실도 줄여주기 때문에 열효율 향상에 상승작용을 기대할 수 있다.
또, 본 발명에 따르면 유동되는 연소가스와 열교환하기 위한 물질이 유동되는 별도의 흡배출구(30a)를 지니는 보일러(30)가 상기 급기수단(20) 및 타워(15) 사이에서 연소가스의 유동이 가능하도록 설치된다. 열교환하는 물질은 물이 될 수도 있고 공기가 될 수도 있는데, 열교환된 물이나 공기는 비닐 하우스 등의 방열판에서 난방을 위한 열원이 된다.
도 4는 본 발명에 따른 보일러의 내부 상태를 나타내는 구성도가 도시된다.
본 발명에 따른 보일러(30)는 전후면의 이음관(31a)(31b) 및 측면의 흡배출구(30a)를 지니는 밀폐 구조의 드럼(31)과, 상기 드럼(31)의 일단부에 설치되는 제 1 챔버(32)와, 상기 드럼(31)의 타단부에 설치되는 제 2 챔버(33)와, 상기 제 1 챔버(32) 및 제 2 챔버(33)를 거쳐 연소가스를 유동시키는 배관수단을 구비한다.
드럼(31)에서 전면의 이음관(31a)은 급기수단(20)과 연결되고 후면의 이음관(31b)은 덕트(13)와 연결된다. 드럼(31)에서 제 1 챔버(32) 및 제 2 챔버(33)는 이음관(31a)(31b)과 연통되어 연소가스가 통과되고, 이를 제외한 부분은 흡배출구(30a)와 연통되어 난방을 위한 물이나 공기가 통과된다. 흡배출구(30a)의 위치는 설치상황에 따라 달라질 수 있으나 적절한 높이만큼 이격되도록 한다.
이때, 본 발명의 배관수단은 상류측 이음관(31a)에서 제 1 챔버(32)까지 연결되는 대경관(34)과, 상기 대경관(34)에서 제 2 챔버(33)를 거쳐 하류측 이음관(31b)까지 연결되는 복수의 소경관(35)으로 구성된다. 보일러(30)에서 대경관(34)으로 유입되는 연소가스는 제 1 챔버(32)에 도달한 후 하측의 소경관(35)을 통해 제 2 챔버(33)에 이르고 다시 상측의 소경관(35)을 통해 보일러(30)를 이탈한다.
소경관(35)에서 다수로 분기되는 구성은 열교환시 전열면적이 증가시키고 제 1 챔버(32)에서 제 2 챔버(33)로 복귀시키는 구성은 연소가스가 열교환하는 시간을 연장시켜 본 발명에 따른 장치의 열효율 향상에 중요한 역할을 한다. 소경관(35)의 유로 단면적의 합은 대경관(34)의 유로 단면적보다 크도록 하여 연소가스의 유동에 따른 배압을 줄인다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 장치에서 소각로(10)를 통과한 연소가스는 급기수단(20)을 거치면서 완전연소되고 보일러(30)에 유입된다. 연소가스가 보일러(30)의 대경관(34), 소경관(35)을 지나는 동안 흡배출구(30a)로 유동되는 물이나 공기는 가열되고 비닐 하우스 등 소정의 시설물에 보내진다. 보일러(30)를 통과하며 열교환을 마친 연소가스는 덕트(13), 송풍기(14)를 거쳐 타워(15)를 통해 배출된다. 타워(15)의 상측에서 물이 분사되면 연소가스 내의 유해성분이나 분진이 처리조(16)로 낙하되고 적절히 처리된다.
이상의 구성 및 작용을 지니는 본 발명의 폐타이어 소각열을 이용한 보일러 장치는 폐타이어를 소각하여 난방을 위한 에너지를 얻는 과정에서 완전 연소와 원활한 열교환이 이루어지도록 하여 열효율을 향상하고 환경오염을 저감하는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 소각로에서 폐타이어를 소각할 때 발생되는 고온의 연소가스로 난방을 위한 에너지를 얻고 타워를 통하여 연소가스를 배출하는 시스템에 있어서:
    상기 소각로에서 배출되는 연소가스를 재연소하기 위한 버너를 지니는 도관(11);
    상기 도관(11)의 하류에서 연소가스의 유동이 가능하도록 설치되고, 연소가스에 외기를 혼입시키기 위한 송풍기(12)에 연결되어 완전연소를 가능하게 하는 급기수단(20); 그리고
    상기 급기수단(20) 및 타워(15) 사이에서 연소가스의 유동이 가능하도록 설치되고, 유동되는 연소가스와 열교환하기 위한 물질이 유동되는 별도의 흡배출구(30a)를 지니는 보일러(30)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐타이어 소각열을 이용한 보일러 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 급기수단(20)은 이중관 구조의 제 1 급기관(21) 및 제 2 급기관(22)을 사용하는 것을 특징으로 하는 폐타이어 소각열을 이용한 보일러 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 급기관(21)은 외기가 연소가스에 분사되도록 하기 위한 복수의 통기공(21a)을 지니고, 상기 제 2 급기관(22)은 외기가 와류를 형성하며 연소가스에 혼입되도록 하기 위한 복수의 블레이드(23)를 지니는 것을 특징으로 하는 폐타이어 소각열을 이용한 보일러 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 보일러(30)는 전후면의 이음관(31a)(31b) 및 측면의 흡배출구(30a)를 지니는 밀폐 구조의 드럼(31)과, 상기 드럼(31)의 일단부에 설치되는 제 1 챔버(32)와, 상기 드럼(31)의 타단부에 설치되는 제 2 챔버(33)와, 상기 제 1 챔버(32) 및 제 2 챔버(33)를 거쳐 연소가스를 유동시키는 배관수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 폐타이어 소각열을 이용한 보일러 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 배관수단은 상류측 이음관(31a)에서 제 1 챔버(32)까지 연결되는 대경관(34)과, 상기 대경관(34)에서 제 2 챔버(33)를 거쳐 하류측 이음관(31b)까지 연결되는 복수의 소경관(35)을 구비하는 것을 특징으로 하는 폐타이어 소각열을 이용한 보일러 장치.
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