KR100303382B1

KR100303382B1 - 복합연소 병류형 열분해 소각로

Info

Publication number: KR100303382B1
Application number: KR1019990012666A
Authority: KR
Inventors: 민화식
Original assignee: 민화식
Priority date: 1999-04-10
Filing date: 1999-04-10
Publication date: 2001-09-13
Also published as: KR20000065909A

Abstract

본 발명은 수분율이 높은 도시형 쓰레기 및 유사한 쓰레기를 고열분해소각하여 완전회화(灰化)처리까지의 공정을 기계적인 작동방식에서 탈피하여 자연스러운 물리적현상에 의해 도시쓰레기를 속성건조시켜 효율적인 연소공정이 이루어질 수 있도록 한 복합연소 병류형 열분해 소각로에 관한 것이다.

이러한 본 고안은 열반응실 하단에서 연재포집실에 이르는 연소상이 안식경사(slope of Repose)지고 내화천정아치로 조립되어 통기가 차단된 열반응실의 공간에 형성되는 건조바스켓과, 상기 건조바스켓에 쓰레기를 정량투입하는 정량투입수단과, 상기 건조바스켓의 하부에 관설되어 건조바스켓을 통과한 쓰레기를 복합연소하는 연소바스켓과, 상기 연소상 상부에 형성되어 연소바스켓에서 발생되는 건류화 가스물질을 열분해 소각하는 열분해연소대와, 상기 열분해연소대를 통과한 잔류 가스를 고열분해하고 연재포집실을 저점으로 선회유도하여 잔여유독물질을 열작감량(熱灼減量)하는 고열분해연소대와, 상기 연재포집실에 포집된 연재와 회분을 외부로 회출하는 회출수단과 상기 고열분해 연소대의 상부에 설치되어 고열가스를 흡수하는 폐열회수보일러를 구비시키므로써 이루어지는 것으로 안식경사진 건조용바스켓으로부터 연소상과 연소바스켓 및 열분해연소대가 복합연계된 간결구조로 인해 자연스러운 물리적현상에 의해 보다 간편한 운전조업방식으로 안전하게 연속소각처리될 수 있는 효과가 있는 것이다.

Description

복합연소 병류형 열분해 소각로{Burning parallel flow type heat disjointing an incinerator}

종래의 소각로는 급탄용스토카를 응용하여 소각할 때 공통적으로 쓰레기를 교반, 전도, 이송 등의 공정을 기계적으로 작동시키는 과정에서 부재와 부품 등이 연소화염층의 국부적인 온도변화에 따라 열팽창 등으로 인하여 기계적 과부하 및 마모로 고장이 자주 발생되고 뿐만 아니라 고열소각처리가 어려움으로 인하여 발생되는 연재의 강열감량이 미숙한 잔재처리의 문제점과 저온연소에서 발생되는 유해가스물질의 감축의 난점과 조업상 기술적인 어려움 등이 있는 것이었다.

본 발명은 쓰레기를 간편한 조업방식으로 안전하게 소각처리함을 목적으로 하는 것으로 쓰레기 건조바스켓과 연소바스켓을 연소공정에 알맞게 안식(安息)경사지게 하고 안식경사지게 축설된 연소상(燃燒床)과 열분해 연소대를 연계하며 연재포집실을 조합시키므로써 연속투입되는 습한 도시쓰레기가 자연스럽게 복합연소되는 것이 특징적인 요지로써 열반응실 하단에서 연재포집실에 이르는 연소상이 안식경사(slope of Repose)지고 내화천정아치로 조립되어 통기가 차단된 열반응실의 허공에 형성되는 건조바스켓과, 상기 건조바스켓에 쓰레기를 정량투입하는 정량투입수단과, 상기 건조바스켓의 하부에 관설되어 건조바스켓을 통과한 쓰레기를 복합연소하는 연소바스켓과, 상기 연소상 상부에 형성되어 연소바스켓에서 발생되는 건류화 가스물질을 열분해 소각하는 열분해연소대와, 상기 열분해연소대를 통과한 건류화가스를 고열분해하고 연재포집실을 저점으로 선회유도하여 잔여유독물질을 열작감량(熱灼減量)하는 고열분해연소대와, 상기 연재포집실에 포집된 연재와 회분을 외부로 회출하는 회출수단과, 상기 고열분해연소대의 상부에 설치되어 고열가스를 흡수하는 폐열회수보일러를 구비시키므로써 이루어지고 폐열회수보일러와 집결된 공정유도휀에 의해 하향통풍과 병류연소방식(parallel flow combustion)으로 구성되고 도시형쓰레기 열분해소각로의 구조인 것이다.

도 1 은 본 발명에 의한 일실시예의 일부절결 사시도

도 2 는 본 발명에 의한 쓰레기 소각상태를 나타낸 종단면도

도 3 은 본 발명 쓰레기 정량투입수단을 나타낸 일부사시도

도 4 는 본 발명 쓰레기 정량투입수단의 작동상태를 나타낸 작동상태 단면도

도 5 는 본 발명 연소수단을 나타낸 일부사시도

도 6 은 본 발명 연소수단을 나타낸 평면도

도 7 은 본 발명 회출수단을 나타낸 일부종단면도

도 8 은 본 발명 폐열회수보일러의 다른실시예를 나타낸 일부종단면도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

1 : 열반응실 2 : 연재포집실 3 : 연소상

5 : 공기과열기 10 : 건조바스켓 13,45 : 수냉빔헤더

14,35 : 수냉관헤더 15,44 : 수냉빔 20 : 정량투입수단

25 : 추진로울러 30 : 연소바스켓 31 : 화격자빔

33 : 연소수단 33-1 : 화격자받침대 33-3 : 화격자

38 : 가스방출통로 40 : 열분해연소대 48 : 응축수급수보충탱크50 : 고열분해연소대 60 : 회출수단 70 : 폐열회수보일러72 : 고온수순환조

본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의거 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 개략적인 구성은 도 1 내지 도 2 에 도시된 바와 같이 열반응실(1)하단에서 연재포집실(2)에 이르는 연소상(3)이 연소분위기에 알맞게 안식경사(slope of Repose)지고 내화천정아치(4)로 조립되어 통기가 차단된 열반응실(1)의 허공에 형성되는 건조바스켓(10)과, 상기 건조바스켓(10)에 쓰레기를 정량투입하는 정량투입수단(20)과, 상기 건조바스켓(10)의 하부에 관설되어 건조바스켓(10)을 통과한 쓰레기를 복합연소하는 연소바스켓(30)과, 상기 연소상(3)상부에 형성되어 연소바스켓(30)에서 발생되는 건류화 가스물질을 열분해 소각하는 열분해연소대(40)와, 상기 열분해연소대(40)를 통과한 잔류가스를 고열분해하고 연재포집실(2)을 저점으로 선회유도하여 잔여유독물질을 열작감량(熱灼減量)하는 고열분해연소대(50)와, 상기 연재포집실(2)에 포집된 연재와 회분을 외부로 회출하는 회출수단(60)과, 상기 고열분해연소대의 상부에 설치되어 고열가스를 흡수하는 폐열회수보일러로 이루어진다.

본 발명은 열반응실(1)하단에서 연재포집실(2)에 이르는 일측면이 내화벽돌로 안식경사지게 연소상(3)이 축설되고 다수개의 판형으로 내화천정아치(4)로 조립되어 통기가 차단된 열반응실(1)허공에 관격자(11)와 격자헤더(12)가 바구니꼴로 관설되며 공기가열기(5)와 통기된 건조바스켓(10)은 연소바스켓(30)쪽으로 안식경사지게 장착되도록 수냉빔헤더(13)와 수냉관헤더(14)에 다수의 수냉빔(15)이 안식경사지게 관설되는 한편 그 상부에는 깔판(16)이 설치된다.

정량투입수단(20)은 도 3 내지 도 4 에 도시된 바와 같이 건조바스켓(10)의 상부에 호퍼(21)가 형성되고 호퍼(21)의 하부개방부(22)에는 모우터(23)에 체인(24)연결되어 회전하는 추진로울러(25)가 지지체(26)에 회전가능케 지지되며 호퍼(21)의 하부 선단에는 개폐문(27)이 회동축(28)을 중심으로 회동 가능케 지지체(26)에 지지되는 한편 개폐문(27)의 일측 선단에는 개폐용추(29)가 부착되어 쓰레기의 압력에 의해 회동축(28)을 중심으로 개폐문(27)의 개폐가 가능케되고 모우터(23)의 회전변속에 따라 투입량이 자유조절될 수 있게 된다.

연소바스켓(30)은 연소상(3)상공에 화격자빔(31)과 화격자헤더(32)가 안식경사지게 관설되고 화격자빔(31)사이에는 연소수단(33)이 형성되며 말단격자(34)는역경사지게 수냉관헤더(35)에 관설되는 한편 1차연소용송풍관(36)이 열반응실(1)의 측벽(37)에 설치된다.

상기 연소수단(33)은 화격자빔(31)사이에 일정간격으로 화격자받침대(33-1)가 U볼트(33-2)로 고정되고 화격자받침대(33-1)에 다수의 화격자(33-3)가 설치되는 한편 상기 화격자(33-3)는 화격자머리(33-4)의 폭에 따라 화격자공간(33-5)이 가변되어 적당한 연소율의 조절이 가능하게 된다.

열분해연소대(40)는 상부 일측방에 역경사지게 천정아치벽(41)이 형성되어지되 천정아치벽(41)내부에는 공기예열기와 통기된 예열공기통(42)의 과잉공기분출관(43)이 수냉빔(44)사이에 통설되고 수냉빔(44)은 수냉관벽이 조성되도록 수냉빔헤더(45)와 수냉관헤더(35)에 연설되는 한편 급수관(46)과 상승관(47)으로 보일러 또는 응축수 급수보충탱크(48)와 연결 순환된다.

고열분해연소대(50)는 상기 열분해연소대(40)하부 일측 수직벽(51)에 승온버너(52)가 설치되고 연재포집실(2)을 저점으로 고열가스가 가스배플벽(53)을 싸고돌아 공기과열기(5)까지 내화벽으로 축설되며 상기 고열분해연소대(50)의 상부에는 에너지합리화 차원에서 폐열회수보일러(70)가 설치되어 유독물질이 열작감량된 고열가스를 흡수하여 에너 지차원에서 다른용도로 이용할 수 있게 된다.

연재포집실(2)에 포집된 화기있는 상태의 연재와 회분을 외부로 배출하는 회출수단(60)은 연재포집실(2)에 외통하는 회출용 스크류컨베어(61)에 의해 수냉식저장조(62)로 저장 후 다시 냉각공기 조절관(64) 및 흡입관(63)에 의해 열기를 희석 유도휀(66)으로 회출되고 싸이크론집진기(65)에 의해 저장탱크(67)로 포집함과 동시 냉각수로 분무ㆍ방진처리 되어 스크류컨베어(68)로 수거처리될 수 있게 한다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

정량투입수단(20)에 의해 정량연속투입되는 수분율이 높은 도시쓰레기는 300℃ 내외의 열반응실(1)에 장치되고 배기가스의 폐열을 회수한 공기가열기(5)와 통기된 관격자로 구성된 건조바스켓(10)내부에서 복사 및 증발, 대류작용이 효과적으로 이루어져 속성건조되면서 안식경사진 수냉빔(15)상부의 깔판(16)을 타고 연소바스켓(30)으로 밀려 내려가게 된다.

이때 깔판(16)은 분리수거되지 못한 쓰레기 내의 이물질(쇠붙이)과 입자상물질등을 원활하게 처리할 수 있게 되고 내화천정아치(4)의 조립구성으로 인해 건조바스켓(10)과 연소수단(33)의 화격자(33-3)부분을 호환수리할 수 있게되며 연소바스켓(30) 내부로 투입된 쓰레기는 말단격자(34)에 의해 더이상 굴러내려가지 못한 채 화격자(33-3)상부에서 연소되고 화격자공간(33-5)으로 낙화(落火)되는 연소물질은 안식경사진 연소상(3)에서 화염층(밑불)이 형성되므로 연소바스켓(30)의 쓰레기는 연소공정의 상승효과가 배가될 수 있게되며 연소바스켓(30)상에서 발생되는 연소생성가스물질(건류화가스)은 말단격자(34) 상부에 조성된 가스방출통로(38)를 통해 열분해연소대(40)로 방출된다.

이러한 연소생성가스물질은 예열공기통(42)의 과잉공기분출관(43)을 통해 분출되는 과잉공기가 집중 확산되어 열분해연소되고 가스배플벽(53)에 부딪히면서 와류가 발생되어 열분해 영역을 크게 하여 보다 효과적인 열분해가 이루어진다.

이때 천정아치벽(41)의 수냉빔(44) 및 수냉관헤더(35), 수냉빔헤더(45)는 보일러 또는 응축수급수보충탱크(48)와 연계순환되므로써 고열로 인한 연소실 부하를 흡수하여 열평형을 이룰 수 있게 되고 내화벽의 크링카형성을 억제시키는 수단이 된다.

열분해연소대(40)에 의해 열분해되고 남은 잔여유독물질(다이옥신인자 등)은 승온버너(52)에 의해 1100℃ 이상의 고열로 항상 수평유지되는 고열분해연소대(50)에서 열작감량되어 최종적으로 폐열회수보일러(6)에서 흡수된다.

이러한 폐열회수보일러(70)는 소각량이 대용량인 경우에는 증기회수보일러가 시설되고 소용량일 때에는 연관식 온수보일러가 시설되는 것으로 대기개방형 온수보일러(71)는 도 8 에 도시된 바와 같이 동체 상부에 고온수순환조(72)를 설치 안전조업과 양질의 고온수를 직접 보급할 수 있게 된다.

또한 연소상(3)으로 낙화된 연재와 회분은 안식경사면을 타고 자연스럽게 굴러내려가면서 강열감량케 되어 연재포집실(2)로 포집되며 포집된 연재와 화분은 회출수단(60)에 의해 외부로 회출될 수 있게 된다.

본 발명은 연속적으로 투입되는 쓰레기를 속성, 건조, 착화, 용융, 낙화, 고열분해소각시켜 완전 회화처리까지의 공정을 기계적 전동방식에서 탈피하여 안식경사진 건조용바스켓으로부터 연소상과 연소바스켓 및 열분해연소대가 복합연계된 간결구조로 인해 자연스러운 물리적현상에 의해 보다 간편한 운전조업방식으로 안전하게 연속소각처리될 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

열반응실(1)하단에서 연재포집실(2)에 이르는 연소상(3)이 안식경사지고 내화천정아치(4)로 조립되어 통기가 차단된 열반응실(1)의 허공에 관설되며 쓰레기를 속성건조하여 연소바스켓(30)으로 투입하는 건조바스켓(10)과,

상기 건조바스켓(10)의 상부에 형성되어 쓰레기를 건조바스켓(30)으로 정량연속투입하는 정량투입수단(20)과,

상기 건조바스켓(10)의 하부에 화격자빔(31)과 화격자헤더(32)가 안식경사지게 관설되어지되 말단격자(34)는 역경사지고 수냉관헤더(35)에 관설되는 한편 화격자빔(31)사이에는 연소수단(33)이 형성되는 연소바스켓(30)과,

상기 연소상(3)상부에 역경사진 천정아치벽(41)이 형성되고 천정아치벽(41)내부에는 예열공기통(42)의 과잉공기분출관(43)이 수냉빔(44)사이에 통설되며 수냉빔(44)은 수냉빔헤더(45)와 수냉관헤더(35)에 연설되는 한편 급수관(46)과 상승관(47)으로 응축수급수보충탱크(48)와 연결순환되어 연소바스켓(30)에서 발생되는 건류화가스물질이 가스방출통로(38)를 통해 유입된 후 열분해소각되는 열분해연소대(40)와,

상기 열분해연소대(40)하부 일측수직벽(51)에 승온버너(52)가 장착되고 연재포집실(2)을 저점으로 가스배플벽(53)을 싸고 돌아 공기과열기(5)까지 내화벽돌로 축설되어 잔여유독물질을 열작감량하는 고열분해연소대(50)와,

상기 연재포집실(2)에 포집된 연재와 회분을 외부로 회출하는 회출수단(60)과,

상기 고열분해연소대(50)의 상부에 설치되어 열작감량된 고열가스를 흡수하는 폐열회수보일러(70)로 이루어진 것을 특징으로 하는 복합연소 병류형 열분해 소각로.
청구항 1에 있어서, 건조바스켓(10)은 공기과열기(5)의 열공기가 통기되게 관격자(11)와 격자헤더(12)가 바구니꼴로 관설되어지되 연소바스켓(30)쪽으로 안식경사지게 수냉빔헤더(13)와 수냉관헤더(14)에 다수의 수냉빔(15)이 관설되고 수냉빔(15)의 상부에는 깔판(16)이 설치되므로써 투입된 쓰레기가 열공기에 의해 복사 및 증발효과가 증대되어 속성건조되고 자연스럽게 연소바스켓(30)으로 투입되는 것을 특징으로 하는 복합연소 병류형 열분해 소각로.
청구항 1에 있어서, 정량투입수단(20)은 호퍼(21)에 투입된 쓰레기가 모우터(23)의 동력으로 회전하는 추진로울러(25)에 물려 개폐문(27)으로 밀려나가고 개폐용추(29)는 압력에 의해 회동축(28)을 중심으로 개폐문(27)의 개폐를 가능케하며 모우터(23)의 회전변속에 따라 투입량이 자유조절되는 것을 특징으로 하는 복합연소 병류형 열분해 소각로.
청구항 1에 있어서, 연소수단(33)은 화격자빔(31)사이에 일정간격으로 화격자받침대(33-1)가 U볼트(33-2)로 고정되고 화격자받침대(33-1)에 다수의 화격자(33-3)가 설치되는 한편 상기 화격자(33-3)는 화격자머리(33-4)의 폭에 따라화격자공간(33-5)이 가변되어 적당한 연소율의 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 복합연소 병류형 열분해 소각로.
청구항 1에 있어서, 회출수단(60)은 열기가 있는 분체상태의 연재가 회출용 스크류컨베어(61)에 의해 수냉식 조장조(62)로 저장시킨 후 다시 냉각공기 조절관(64)과 흡입관(63)에 의해 열기가 안전하게 희석되게 하고 유도휀(66)으로 회출되며 싸이크론 집진기(65)에 의해 저장탱크(67)로 포집함과 동시에 냉각수로 분무 방진처리 되어 스크류컨베어(68)로 수거처리되는 것을 특징으로 하는 복합연소 병류형 열분해 소각로.
청구항 1에 있어서, 폐열회수보일러(70)는 소각량이 대용량인 경우 증기회수보일러가 시설되고 소용량 일때에는 연관식 대기개방형 온수보일러(71)가 시설되며 상기 연관식 대기개방형 보일러(71)는 동체상부에 고온수 순환조(72)를 설치하여 안전운전과 양질의 고온수 활용을 특징으로 하는 복합연소 병류형 열분해 소각로.