KR100304302B1 - 내부 가열관을 갖춘 가열 챔버 - Google Patents

내부 가열관을 갖춘 가열 챔버 Download PDF

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카를 마이
하르트무트 헤름
카를하인쯔 운페르자그트
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칼 하인쯔 호르닝어
지멘스 악티엔게젤샤프트
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Abstract

종축(10)을 중심으로 회전가능한 쓰레기(A)용 건류챔버(8)는 내부공간(13)에 다수의 가열관(12)을 포함한다. 상기 가열관(12)의 한 단부는 제1플레이트(28)에, 그리고 다른 단부는 제2플레이트(30)에 고정된다. 상기 고정은 본 발명에 따라 가열관(12)이 쉽게 교체될 수 있도록 이루어진다. 이것은 특히 내부공간(13)으로부터 나온 가열판(12)의 단부를 둘러싸는 칼라(34, 54)에 의해 이루어진다. 칼라(34, 54)는 바람직하게는 절단가능한 부싱(36, 58)을 포함하며, 상기 부싱의 앞면 단부에 새로이 삽입된 가열관(12)이 용접될 수 있다.

Description

내부 가열관을 갖춘 가열 챔버
제1도는 건류방법의 범주에서 사용될 수 있는 쓰레기용 건류 챔버를 갖춘 건류장치의 단면도이고,
제2도는 건류 챔버의 차가운 측면에 대한 개별 가열관의 고정을 나타낸 확대도이며,
제3도는 건류 챔버의 뜨거운 측면에 대한 개별 가열관의 고정을 나타낸 확대도이고,
제4도는 건류 챔버의 뜨거운 측면 상에서 가열관을 삽입할 때 조립상태를 나타낸 단면도이다.
제1도에 따르면, 고체 쓰레기(A)가 공급 또는 송출장치(2), 및 모터(6)에 의해 구동되는 웜(4)을 통해 열분해 반응기 또는 건류(가열) 챔버(8)내로 투입된다. 본 실시예에서, 건류 챔버(8)는 그것의 종축(10)을 중심으로(후술되는 구동수단(24, 26)에 의해) 회전가능한 건류 챔버(8) 또는 열분해 드럼이고, 300 내지 600℃로 작동하며, 산소의 차단하에 작동되고, 휘발성 건류 가스(s)와 더불어 고체 열분해 잔류물을 발생시킨다. 파이프가 내부에 장착된 건류챔버(8)는 서로 평행하게 배치된 다수의 가열 파이프(12, 이들 중 2개만이 도시되어 있음)를 내부 공간(13)에 포함한다. “뜨거운” 단부에는 가열가스(h)의 유입구(14)가 제공되고, “차가운” 단부에는 가열가스(h)의 배출구(16)가 제공된다. 건류 챔버(8)의 종축(10)은 바람직하게는 수평선에 대해 기울어지므로, 우측에 놓인 “뜨거운” 단부가 좌측에 도시된 쓰레기(A)의 유입구보다 낮게 놓인다. 건류 챔버(8)의 배출구측에 배출장치(18)가 접속된다. 상기 배출장치(18)에는 건류 가스(S)의 배출을 위한 건류가스 배출구(20) 및 고체 열분해 잔류물(f)의 배출을 위한 열분해 잔류물 출구(22)가 설치된다. 건류가스 배출구(22)에 접속된 건류가스 라인은 고온 연소실의 버너에 연결될 수 있다. 종축(10)을 중심으로 한 건류 챔버(8)의 회전 운동은 모터(26)를 포함하는 구동 수단(24)에 의해 일어난다. 구동 수단(24, 26)은 예컨대 건류 챔버(8)의 둘레에 고정된 기어림 상으로 작동한다.
제1도에 명확히 나타나는 바와 같이, 가열관(12)의 한 단부는 제1플레이트(28)에, 그리고 다른 단부는 제2플레이트(30)에 고정된다. 제2도 내지 제4도에 나타나는 바와 같이, 플레이트(28, 30)에 대한 고정은 가열관(12)의 용이한 교체 가능성이 주어지도록 이루어진다.
제2도는 제1의, 좌측의 또는 “차가운” 플레이트(28)에 대한 가열관(12)의 고정을 나타낸 확대도이다. 가열관(12)의 단부는 내부 공간(13)으로부터 개구(31)를 통해 돌출한다. 가열관(12)의 축은 플레이트(28)의 표면에 대해 수직으로 배치된다. 도시된 구성에서는 개별 가열관(12)이 열적으로 그리고 기계적으로 높은 하중을 받으며, 파이프 플레이트 또는 드럼 파이프 바닥이라고도 불리우는 제1플레이트(28)는 건류 챔버(8)의 종축(10)을 중심으로 회전한다는 것에 주의해야 한다. 또한, 내부 공간(13)에서의 가열관(12) 사이의 간격(d)은 가급적 작아야 하고, 제1플레이트(28)에 대한 고정 부분에서의 동일한 가열관 사이의 간격(D)은 가급적 커야한다는 것을 주의해야한다. 또한, 건류 챔버(8)의 작동시 그것의 수명 동안 가열관(12)은 비교적 자주, 그리고 종방향 보상수단은 비교적 드물게 교체되어야 하고, 플레이트(28)는 가능하다면 전혀 교체되지 않아야 한다는 것에 주의해야 한다. 가열관(12)의 교체시 및 경우에 따라 종방향 보상수단의 교체시 제1플레이트(28)에서의 작업, 특히 용접 작업이 필요치 않아야 한다. 이것은 후술될 제2플레이트(30)에 대한 고정에도 적용된다.
간격(d)과, (D)에 대한 전술한 조건은 각각의 가열관(12)이 축소부분(32)을 포함함으로써 충족된다. 상기 축소부분(32)은 내부 공간(13)에서 제1플레이트(28)의 표면 바로 앞에 배치된다.
각각의 가열관(12)은 비교적 용이하게 분리될 수 있도록 양 단부에 고정된다. 제1플레이트(28)에 대한 가열관 단부의 고정은 칼라(34)에 의해 이루어진다. 상기 칼라(34)는 제1 부싱(36), 종방향 보상수단(38) 및 제2부싱(40)을 차례로 연결함으로써 형성된다. 제1 및 제2 부싱(30 및 40)은 강으로 이루어지며 관형 용접부재로서 고려될 수 있다. 칼라(34)는 외부 공간내로 돌출한, 축소된 직경을 가진, 가열관(12)의 단부를 둘러싼다. 제1부싱(36)은 용접 시임(42)에 의해 관련 가열관(12)에 결합된다. 제2 부싱(40)은 내부 공간(13)에 있는 용접 시임(44)에 의해 그리고 경우에 따라 외부공간내의 또 다른 용접 시임(46)에 의해 제1플레이트(28)에 결합된다. 종방향 보상수단(38)은 특히 파형 파이프 보상수단으로 형성된다. 종방향 보상수단의 양측면은 도시되지 않은 용접 시임에 의해 관형 용접부재 또는 부싱(36, 40)의 내부 단부에 결합된다.
부싱(36, 40)의 축방향 길이가 중요하다. 제1 부싱(42)의 축방향 길이는 예컨대 가열관(12)의 5번 교체를 위해 설계되고, 제2 부싱(40)의 축방향 길이는 예컨대 파형 파이프 보상수단(38)의 2번 교체를 위해 설계될 수 있다. 이것은 하부 가열관(12)에 5개의 수직선(50)으로 그리고 2개의 수직선(52)으로 표시된다.
가열관(12) 교체의 경우에, 제1 부싱(36)이 수직선(50) 중 첫 번째 수직선을 따라 절단되고, 관련 가열관(12)은 내부 공간(13)으로부터 우측으로 빼내진다. 새로운 가열관(12)이 제1플레이트(28)내의 관련 개구(31)를 통해 (보다 상세하게는 부품조합체(40, 38, 36)를 통해) 삽입된 후에 그것의 단부가 새로운 용접 시임(42)으로 용접된다. 나중에 명확히 설명되는 바와 같이, 우측에 놓인 “뜨거운” 플레이트(30)에서도 상응하는 조치가 이루어진다.
이와는 달리, 경우에 따라 가열관(12)에 부가해서 파형 파이프 보상수단(38)을 교체해야 하는 경우, 제2부싱(40)이 수직선(52) 중 좌측 수직선을 따라 절단된다. 그리고 나서, 제1부싱(36)이 부착된 새로운 파형 파이프보상수단(38)이 절단면에 용접될 수 있다.
제2도에 도시된 구성은 제1플레이트(28)에서의, 경우에 따라 접근하기 힘든 장소에서의 용접 없이, 가열관(12) 및 종방향 보상수단(38)의 용이하고 신속하고 저렴한 교체 가능성을 보장한다. 이것은 특히 건류 챔버(8)가 플레이트(28)에 고정된 100 내지 200개의 가열관(12)을 포함하는 경우에 경제적으로 중요하다.
제3도에는 마찬가지로 종축(10)을 중심으로 회전하는 제2의, 우측의 또는 “뜨거운” 플레이트(30)에 대한 가열관(12)의 고정이 도시되어 있다. 여기에서도 가열관(12)이 내부 공간(13)으로부터 개구(53)를 통해 돌출한다. 고정을 위해 칼라(54)가 사용된다. 상기 칼라(54)는 파이프 바닥 부싱(56)의 기능을 하는 금속으로된 간단한 파이프부재로 이루어진다. 여기서는 파이프바닥 부싱(56)의 내경이 가열관(12)의 외경보다 약간 더 크다는 것이 중요하다. 상기 간격은, 가열관(12)을 파이프 바닥 부싱(56)내로 삽입한 후에 상기 부싱(56)의 앞면에 삽입하는 센터링 부싱(58)에 의해 메꿔진다. 센터링 부싱(58)은 삽입을 용이하게 하는 경사면(59)을 내측 단부에 갖추고 있다. 파이프 바닥 부싱(56)은 한 측면, 앞면에서 (조립 후에 제공되는) 조립 시임(60)에 의해 관련 가열관(12)에 용접된다. 파이프 바닥 부싱(56)의 다른 단부는 내부 공간(13) 내에 있는 용접 시임(62)에 의해 플레이트(30)에 결합된다.
본 실시예에서는 관련 가열관(12)이 금속으로된 리바운딩 셸(64)을 갖추고 있기 때문에, 센터링 부싱(58)이 필요하다. 상기 리바운딩 셀(64)로는 적어도 하나의 접착 시임(66, 참고 제4도)에 의해 외부로부터 가열관(12) 상에 용접된 셀절반이 사용된다. 리바운딩 셀(64)은 두께(b)를 갖는다. 리바운딩 셀(64)은 내부 공간(13)에서 (건류 챔버(8)의 회전시 상승된 후 떨어지는) 고체, 예컨대 유리 조각, 철 조각 및 세라믹 조각으로부터 가열관(12)을 보호함으로써, 가열관 표면의 손상을 방지한다. 상기 부딪침 보호는 가열관(12)이 교체되는 시간 간격을 연장시킨다. 리바운딩 셀은 각각의 가열관에 대해 개별적으로 떨어지는 조각의 방향에 대향하게 배치된다.
본 경우에, 파이프 바닥 부싱(56)의 축방향 길이는 가열관(12)의 5번 교체에 충분하도록 설정된다. 이것은 수직선(68)으로 표시되어 있다.
제4도에는 가열관(12)을 삽입할 때의 조립상태가 도시되어 있다. 조립과정은 제3도 및 제4도를 참고로 하기에 보다 상세히 설명된다.
먼저, 파이프 바닥 부싱(56)이 용접 시임(62)에 의해 제2플레이트(30)의 개구(53)내에 고정된다. 상기 파이프 바닥 부싱(56)은 외부 공간(가열가스-유입구(14) 내로 돌출한다. 그리고 나서, 가열관(12)은 우측으로부터 제2플레이트(30)내의 개구 내로 삽입된다. 상기 가열관(12) 상에는 이미 리바운딩 셸(64)이 접착 시임(66)에 의해 고정되어 있다 ; 마찬가지로 센터링 부싱(58)이 앞면 시임(60)에 의해 이미 가열관(12) 상에 용접되어 있다. 이렇게 준비된 가열관(12)은 우측으로부터 파이프 바닥 부싱(56)내로 밀려진다. 이 상태가 제4도에 도시되어 있다. 삽입시 가열관(12)의 외부 하부 표면선이 파이프 바닥 부싱(56)의 내부 하부 표면선에 접한다. 치수 설정은 가급적 작아야 하는 파이프 바닥 부싱(56)의 내부 직경이 가열관(12)의 외경과 리바운딩 셸(64)의 두께(d)를 합한 것 보다 약간 더 크토록 이루어진다. 보다 명확히 나타내기 위해, 조립 상태에서 가열관(12)의 중심선(H), 파이프 바닥 부싱(56)의 중심선(R)이 도시되어 있다. 또한, 두 중심선(H, R) 사이의 간격(m)이 표시되어 있다.
거의 완전하게 삽입한 후 가열관(12)은 간격(m) 만큼 상승된다. 그러면, 중심선(H, R)이 합동이 된다. 센터링 부싱(58)은 파이프 바닥 부싱(56)에 꼭 맞게 된다. 그리고 나서, 밀봉을 위해 조립 시임(60)이 파이프 바닥부싱(56) 및 센터링 부싱(58)의 앞면에 제공된다.
가열관(12)을 교체하는 경우, 여기서는 조합체(56, 58, 12)가 수직선(68) 중 가장 우측의 수직선을 따라 절단된다. 이미 설명한 바와 같이, 동일한 조치가 차가운 단부에서 제2도에 따라 이루어진다. 그리고 나서, 리바운딩 셀(64)이 부착된 가열관(12)이 내부 공간(13)으로부터 우측으로 개구(53)를 통해(보다 정확하게는 파이프 바닥 부싱(56)을 통해) 빼내지고 새로운 것으로 교체된다. 이러한 새로운 가열관(12)의 조립 과정은 전술한 원칙을 따른다. 그 다음 교체의 경우에, 재차 조합체(56, 58, 12)가 절단되기는 하지만, 수직선(68) 중 - 우측에서 볼 때- 두 번째 수직선을 따라 절단된다. 세 번째 교체시 절단은 세 번째 수직선을 따라 이루어진다. 그 때마다, 조립 시임(60)의 제공을 위한 파이프 바닥 부싱(56)의 충분한 재료가 남는다.
본 발명은 내부 공간에 놓인 다수의 가열관을 포함하며, 상기 가열관의 한 단부는 제1플레이트에 고정되고, 다른 단부는 제2플레이트에 고정되도록 구성된, 가열 챔버, 특히 그것의 종축을 중심으로 회전가능한 쓰레기용 건류 챔버에 관한 것이다.
가열 챔버는 특히 건류 방법에 따른, 열에 의한 쓰레기 처리에 사용된다.
쓰레기 처리 분야에서 소위, 건류 방법은 공지되어 있다. 이 방법, 및 이것에 따라 작동하는 열에 의한 쓰레기 처리 장치는 예컨대 유럽 특허 공개 제 0 302 310 호 및 독일 특허공개 제38 30 153 호에 개시되어 있다. 건류 방법에 따른 열에 의한 쓰레기 처리장치는 건류 챔버(열분해 반응기) 및 고온 연소실을 중요한 구성 부분으로 포함한다. 건류 챔버는 쓰레기 이송장치를 통해 이송된 쓰레기를 건류가스 및 열분해 잔류물로 변환시킨다. 상기 건류가스 및 열분해 잔류물은 적합한 처리 후에 고온 연소실의 버너에 공급된다. 고온 연소실에는 용융된 슬래그가 생기며, 상기 슬래그는 배출구를 통해 빼내질 수 있고 냉각 후에 유리화된 형태로 된다. 발생한 연도 가스는 연도가스 라인을 통해 배출구인 굴뚝으로 공급된다. 상기 연도가스 라인에는 냉각장치로서 폐열 증기 발생기, 먼지 필터장치 및 연도가스 정화장치가 설치된다.
건류 챔버(열분해 반응기)로는 일반적으로 회전하는, 비교적 긴 건류드럼이 사용된다. 상기 건류 드럼은 내부에 다수의 평행한 가열관을 갖추고 있으며, 상기 가열관에서 쓰레기가 공기의 차단하에 가열된다. 건류 드럼은 그것의 종축을 중심으로 회전한다. 바람직하게는 건류 드럼의 종축이 수평선에 대해 약간 기울어지므로, 건류 재료가 건류 드럼의 출구에 수집되고 거기서부터 용이하게 배출될 수 있다. 회전시 상승된 쓰레기는 그 아래 놓인 가열관 위로 떨어진다. 쓰레기가 예컨대 돌, 병, 금속조각 및 세라믹조각과 같은 무거운 성분을 포함하기 때문에, 가열관이 손상될 위험이 있다. 가열관은 기계적 하중과 더불어 높은 열적 하중도 받는다. 건류 챔버는 15 내지 30m의 길이를 가지므로, 많은 자본 투자를 필요로 한다.
본 발명의 목적은 긴 수명을 가짐으로써 저렴한 비용을 가능하게 하도록 전술한 방식의 가열 챔버를 구성하는 것이다.
본 발명은 특히 심한 하중을 받는 가열챔버의 부품이 일정한 시간 후에 교체되면 상기 목적이 달성될 수 있다는 사실을 기초한다. 따라서, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 가열 챔버내의 가열관의 간단한 교체 방법을 제공하는 것이다.
상기 첫 번째 목적은 본 발명에 따라 가열관이 교체가능하게 플레이트에 고정됨으로써 달성된다.
가열관은 쉽게 교체될 수 있도록 두 플레이트 사이에 고정되어야 한다. 이것을 위해, 한 개선예에 따르면 각각의 가열관의 단부가 분리될 수 있고 두 플레이트 중 한 플레이트내의 개구를 통해 내부 공간으로부터 빼내질 수 있다.
비용을 낮추기 위해, 그리고 통상의 작업시 신속한 재사용가능성을 보장하기 위해, 교체시 제1 및/또는 제2플레이트에서 작업, 특히 용접 작업 없이 가열관을 교체할 수 있어야 한다. 이것을 위해, 개선예에서는 가열관의 한 단부가 제1 및/또는 제2플레이트내의 개구를 통해 돌출하고, 칼라를 통해 제1 또는 제2플레이트의 외부면에 결합된다. 각각의 칼라는 분리가능한 고정에 사용된다.
또 다른 실시예에 따르면, 칼라는 종방향 보상수단, 특히 파형 보상수단을 포함한다. 상기 종방향 보상수단은 제1 부싱과 제2 부싱 사이에 고정될 수 있고, 제1 부싱은 관련 가열관에, 그리고 제2 부싱은 제1플레이트에 결합된다. 특히, 용접된다.
또 다른 실시예에 따르면, 칼라는 파이프 바닥 부싱을 포함하며, 상기 부싱은 한편으로는 관련 가열관에, 그리고 다른 한편으로는 제2플레이트에 결합된다. 특히 용접된다.
또 다른 바람직한 실시예는 종속항에 제시된다.
가열관의 교체 방법과 관련한 전술한 목적은 본 발명에 따라 고정에 사용되는 칼라의 일부를 절단함으로써, 플레이트에 칼라의 나머지 부분을 남게 하고, 가열관을 내부공간으로부터 두 플레이트 중 하나 내의 개구를 통해 빼내고, 새로운 가열관물 앞면에서 칼라의 나머지 부분에 용접함으로써 달성된다.
본 발명의 실시예를 첨부된 4개의 도면을 참고로 설명하면 하기와 같다.

Claims (9)

  1. 내부 공간(13)에 놓인 다수의 가열관(12)을 포함하며, 상기 가열관(12)의 한 단부는 제1플레이트(28)에 고정되고, 다른 단부는 제2플레이트(30)에 고정되며, 가열관(12)의 한 단부가 제1 또는 제2플레이트(28, 30)내의 개구(31, 53)를 통해 돌출하고 칼라(34, 54)를 통해 제1 또는 제2플레이트(28, 30)의 외부면에 결합되도록 구성된 가열챔버에 있어서, 각각의 상기 가열관(12)이 축소부분(32)을 포함하며, 상기 제1플레이트(28)에서 인접한 가열관(12)사이의 간격(D)이 내부 공간에서의 간격 보다 큰 것을 특징으로 하는 가열 챔버.
  2. 제1항에 있어서, 상기 칼라(34, 54)는 종방향 보상수단(38)을 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 챔버.
  3. 제2항에 있어서, 상기 종방향 보상수단(38)은 제1 부싱(36)과 제2 부싱(40) 사이에 고정되고, 제1부싱(36)이 앞면에서 관련 가열관(12)에 결합되며, 제2부싱(40)이 제1플레이트(28)에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 가열 챔버.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 칼라(54)는 파이프 바닥 부싱(56)을 포함하며, 상기 부싱(56)이 한편으로는 관련 가열관(12), 그리고 다른 한편으로는 제2플레이트(30)에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 가열 챔버.
  5. 제4항에 있어서, 상기 센터링 부재(58)는 파이프 바닥 부싱(56)과 관련 가열관(12) 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 가열챔버.
  6. 제1항 내지 제3중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열관(12) 상에 리바운딩 셸(64)은 강으로된 셸 절반의 형태로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 가열 챔버.
  7. 제6항에 있어서, 상기 파이프 바닥 부싱(56)의 내경은 가열관(12)의 외경과 리바운딩 셸(64)의 두께(b)를 합한 것 보다 약간 더 큰 것을 특징으로 하는 가열 챔버.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 칼라(34, 54)는 부싱(40, 56)을 포함하며, 상기 부싱(40, 56)의 한 단부가 플레이트(28, 30)내의 개구(31, 53)를 통해 안내되고, 내부공간(13)에서 상기 플레이트(28, 30)에 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 가열 챔버.
  9. 가열챔버(8)의 내부공간(13)에서 한 단부가 제1플레이트(28)에, 그리고 다른 단부가 제2플레이트(30)에 고정된 가열관(12)의 교체방법에 있어서, 고정에 사용되는 칼라(34, 54)의 일부를 절단함으로써, 상기 플레이트(28, 30)에 칼라의 나머지 부분을 남게 하고, 가열관(12)을 내부공간(13)으로 부터 두 플레이트(28, 30)중 하나의 개구(53)를 통해 빼내고, 새로운 가열관(12)을 앞면에서 칼라(34, 54)의 나머지 부분에 용접하는 것을 특징으로 하는 가열관의 교체 방법.
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