KR100359416B1 - 가열관을구비한고체물을위한가열챔버 - Google Patents

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Abstract

운전시에 장축(10)을 중심으로 회전하는, 고체물을 위한 가열챔버의 내부공간(13)에서, 특히 쓰레기(A)를 위한 건류 드럼(8)에서 여러개의 가열관(12)이 배열된다. 이 가열관(12)은 서로 나란히 있다. 고체물을 가열하기 위해 즉 쓰레기를 열반응시키키 위해, 이것에 가열 가스(h)가 관류한다. 쓰레기(A)의 반입 방향은 가열 가스(h)의 흐름 방향에 반대이므로, 높은 에너지의 필요성이, 그러나 비교적 낮은 가열 가스-온도가 존재하는 쓰레기(A)의 진입 영역(2/3 길이)에서도 양호한 열 전달을 신경써야 하는 문제가 생긴다. 이는 본 발명에 따라 난류 발생기-고리(40)에 의해 달성되고, 이것은 가열관(12) 안에 배열되며 난류를 일으킨다. 열의 반입을 개선하기 위해 디스플레이서(50)가 제공될 수 있다.

Description

가열관을 구비한 고체물을 위한 가열 챔버
본 발명은 가열 가스가 관류하는 대략 평행한, 내부 공간에 배열된 여러개의 가열관을 가지는 고체물을 위한 장축을 중심으로 회전 가능한 가열 챔버, 특히 쓰레기를 위한 건류(distillation) 드럼에 관한 것이다.
이 가열 챔버는 바람직하게는 열에 의한 쓰레기 제거에 이용되는 특히 건류-연소방법을 위한 건류 드럼으로서 이용된다.
쓰레기 제거의 영역에 있어서 소위 건류-연소-방법이 공지되어 있다. 이 방법과 열에 의한 쓰레기 제거를 위해 상기 방법에 따라 작동하는 장치가 예를들어 EP-A-0 302 310에 또는 DE-A-38 30 153에 설명되어 있다. 이 건류-연소-방법에 따른 열에 의한 쓰레기 제거를 위한 장치가 중요한 구성 요소로서 건류 장치(건류 드럼, 열반응기(pyrolyse reactor)) 그리고 고온-연소 챔버를 포함한다. 이 건류 장치는 쓰레기-이송-장치에 의해 전달되는 쓰레기를 화학량론적 이하로(substoichiometric) 진행되는 건류 과정 또는 열반응 과정에서 건류 가스와 열반응 물질로(고체성 건류물) 변환한다. 이 건류 가스와 열반응 재료는 알맞은 재처리 후에 고온-연소 챔버의 버너에 공급된다. 이 고온-연소챔버에 녹아서 액체가 되는 슬래그가 발생하고, 이것은 배출구를 통해 배출되고 냉각 후에 유리 종류의 형태로 존재한다. 발생하는 연도 가스(flue gas)가 연도 가스 파이프에 의해 출구로서 굴뚝에 전달된다. 이 연도 가스 파이프 안으로 특히 폐열식 증기 발생기가 각 장치로서, 그리고 연도 가스 정화 장치가 내장되어 있다. 또한 연도 가스 파이프 안에 가스 압축기가 위치한다. 이것은 연도 가스 정화 장치의 출구에 직접 배열되어 있고 유인 환풍기로서 형성되어 있다. 이 내장된 가스 압축기는 열반응 드럼 안의 - 비록 작은 저압이라 할지라도 - 저압의 유지에 이용된다. 건류 가스가 열반응 드럼의 원형 패킹에 의해 외부로 대기로 나가는 것이 상기 저압에 의해 억제된다.
쓰레기 이송장치에 있어서 여러 종류의 쓰레기가 예를들어 분쇄된 가정 쓰레기, 가정 쓰레기와 유사한 산업 쓰레기 그리고 분쇄된 부피가 큰 쓰레기, 그러나 탈수된 진흙도 건류 드럼에 전달된다.
건류 챔버(열반응기)로서 일반적으로 비교적 긴 회전하는 전류 드럼이 이용된다. 이것은 다수의 나란한 가열관을 내부에 갖는다. 이 가열관에 상기 쓰레기가 공기 차단하에서 가열된다. 이 경우, 이 전류 드럼은 이의 장축을 중심으로 회전한다. 바람직하게는 이 건류 드럼의 장축이 수평선에 대해 약간 경사져 있으므로, 이 고체성 건류물은 건류 드럼의 출구에 모아지고 거기서부터 잔여 재료-낙하관을 가진 건류 가스 - 그리고 잔여 재료-배출 하우징에 의해 잔여 재료-이송 장치 방향으로 배출될 수 있다.
이 건류 드럼 안에서 이 건류물은 가열관에 의해 가열된다. 이러한 목적을 위해 이 가열 가스가 이 건류 드럼의 종방향으로 배열된 가열관을 관류한다. 이 경우 일반적으로 역류 원리에 따라 진행이 이루어지고, 즉 이 가열가스는 뜨거운 드럼 단부의 영역에서 들어오고 이것은 차가운 드럼 단부의 영역에 있는 건류 드럼을 떠난다. 이때 나타나는 문제는 차가운 드럼 단부의 영역에 비교적 높은 열 에너지의 필요성이 생기고 뜨거운 드럼 단부의 영역에 비교적 작은 열 에너지 필요성이 생긴다는 것이다. 더 높은 에너지 필요성이 특히 건류물의 건조시에 생기며, 더 작은 열 에너지의 필요성은 저온 탄화시에 생긴다. 비교적 높은 열 에너지 필요성이 - 쓰레기의 이송 방향에서 볼때 - 대략 0과 2/3 사이의 영역에서 생기며 작은 에너지의 필요성은 건류 드럼의 2/3과 전체 길이 사이의 영역에서 생긴다.
이제 역류 방식에 있어서 비교적 작은 에너지 필요성의 영역에서 높은 가열 가스-흐름 속도를 높은 가열 가스 온도가 나타나는 것이 확인된다. 가열 가스의 가열관으로 그리고 거기서부터 고체로의 열 전달은 비교적 양호하다. 그에 반해 높은 에너지 필용의 영역에서 더 낮은 가열 가스 온도가 생기는데 이 가열 가스가 그 사이에 냉각되기 때문이다. 따라서 더 작은 가열 가스 속도와 가열 가스의 가열관으로 따라서 전류 드럼 안에 있는 쓰레기의 분명히 더 나빠진 열 전달이 생긴다.
본 발명의 목적은 높은 열 에너지의 영역에서, 즉 더 낮은 가열 가스 온도의 영역에서 열 전달이 전술한 종류의 가열 챔버를 제공하는데 있다.
상기 목적은 본 발명에 따라 - 가열 가스의 흐름의 방향에서 볼때 - 가열관의 끝 영역에 이 가열관의 내부에 난류 발생기(turbulator)가 위치하므로 달성된다.
높은 에너지 필요의 영역에서 높은 난류가 해당 가열관의 내벽 경계층에서 생기는 것이 난류 발생기에 의해 얻어진다. 따라서 중간의 가열 가스-속도가 증가한다. 이는 열 전달의 개선을 결과한다.
바람직하게는 난류 발생기로서 서로 간격을 갖는 난류발생기 - 고리가 이용된다. 이것은 바람직하게는 특수강으로 이루어진다. 이것은 직각의, 특히 정방형의 또는 그러나 둥근 횡단면을 갖는다.
또 다른 유리한 구성과 형태는 종속항에 설명되어 있다.
본 발명의 실시예는 하기에서 8개의 도면에 의해 상술된다.
제 1도에는 고체 쓰레기(A)가 낙하관(3)을 가진 공급 - 또는 전달 장치(2)에 의해 그리고 모터(6)에 의해 구동되는 그리고 전달관(7)에 배열된 스크루(4)에 의해 중앙에서 열반응 장치 또는 전류 챔버(8) 안으로 이동된다. 이 건류 챔버(8)는 실시예에서 내부에서 가열가능한, 이의 종축(10)을 중심으로 회전가능한 건류 드럼 또는 열반응 드럼이며, 이것은 300 내지 600℃에서 15 내지 30m 의 길이를 가질 수 있다. 이것은 산소 차단하에서 이루어지며 휘발성 건류 가스(S)와 더불어 고체성의 열반응 물질(f)을 만든다. 이것은 다수(예를 들어 50 내지 200)의 서로 평행한 가열관(12)을 가진 파이프가 내장된 건류 드럼(8)이다. 이들중 제 1도에는 단지 4개만이 도시되어 있고, 이것은 내부 공간(13)에 배열되어 있다. 우측 또는 "뜨거운"단부에서 가열 가스(h)를 위한 입구가 고정형의, 밀봉된 가열 가스-유입 챔버(14)의 형태로 제공되어 있으며, 또한 좌측 또는 "차가운" 단부에서 가열 가스(h)를 위한 출구가 고정형의, 밀봉된 가열 가스-유출 챔버(16)의 형태로 배열된다. 이 건류 드럼(8)의 종축(10)은 바람직하게는 수평선에 대하여 경사져 있으므로, 출구는 우측에 놓인 "뜨거운" 단부에서 좌측에 도시된 쓰레기(A)를 위한 입구보다 더 깊다. 이 건류 드럼(8)은 바람직하게는 대기에 비해 가벼운 저압으로 유지된다.
출구측에서 또는 배출측에서 함께 회전하는 중앙의 배출관(17)에 의해 이 열반응 드럼(8) 뒤에 배출 장치(18)가 제공되며, 이것은 건류 가스(s)의 누출을 위한 건류 가스-배출 연결부(20)를 구비하며 그리고 고체형 열반응 물질(f)의 반출을 위한 열반응 물질 출구(22)를 구비한다. 건류 가스-배출 연결부(20)에 연결된 건류 가스 파이프는 (도시되지 않음) 고온-연소실의 버너와 연결되어 있다.
종축(10) 둘레의 건류 드럼(8)의 회전 운동은 기어의 형태인 구동장치(24)에 의해 이루어진다. 이것은 모터(26)와 연결되어 있다. 구동 수단(24,26)은 예를들어 건류 드럼(8)의 둘레에 고정된 스프로킷에 의해 작동된다. 이 건류 드럼(8)의 베어링은 27로 표시되어 있다.
이 가열관(12)은 이의 한 단부를 가지고 첫번째 끝 플레이트(28)에 그리고 이외 다른 단부를 가지고는 두번째 끝 플레이트(30)에 고정되어 있다. 이 끝 플레이트(28,30)에 고정이 이루어지므로, 바람직하게는 가열관(12)의 쉬운 교환이 이루어진다. 이 가열관(12)의 단부는 한 개구를 통해 내부 공간(13)으로 부터 좌측으로 출구 챔버(16) 안으로 또는 우측으로 입구 챔버(14) 안으로 돌출해 있다. 이 가열관(12)의 축은 끝 플레이트(28,30)의 표면에 대해 수직으로 향해 있다. 도시된 구조에서 개개의 가열관(12)이 열적으로 그리고 기계적으로 많이 요구되며, 그리고 파이프 플레이트 또는 드럼 파이프 바닥으로도 표시될 수 있는 플레이트(28,30)가 건류 드럼(8)이 장축(10)을 중심으로 회전함을 주의해야 한다.
이 끝 플레이트(28,30) 사이에 (그렇치 않으면 가능한 한 가운데가 밑으로 쳐지는) 가열관(12)의 지지를 위한 두개의 지지 장소(X,Y)가 제공된다. 쓰레기(A)의 이송 방향으로 볼 때 첫번째 지지 장소(X)가 건류 드럼(8)의 총 길이(l)의 대략 1/3에서 그리고 두번째 지지 장소(Y)는 대략 2/3에 있다. 여기에서 지지 콘솔(31,32)은 금속으로 된, 예를 들어 철로된 모서리가 둥글게 다듬어진 다공 플레이트의 형태로 제공된다. 이것은 내벽(33)에 고정되어 있다.
제 2도에 따라 가열관(12)에서 가열 가스(h)가 화살표 바향으로 관류된다. 가열관(12)의 좌측 부분에, 즉 건류 드럼 안으로 들어오는 쓰레기(A)로의 양호한 열 전달이 그 안에 포함된 습기를 증발시키기 위해 이루어져야 하는 곳에서, 따라서 끝 부분에서 또는 특히 길이(l)의 양 2/3에서 (가열 가스(h)의 흐름 방향으로 볼 때) 내부에 여러개의 난류 발생기(turbulator)(40)가 배열된다. 특히 원형의 난류 발생기 또는 난류 발생기 - 고리(turbulator-ring)가 주목되고, 이것은 균일한 또는 비균일한 간격으로 흐름방향을 따라 배열된다. 이것은 바람직하게는 특수강으로 이루어진다. 이것은 가열관(12)의 2/3-영역에서 경계측에서 높은 난류를 만들어 가스 속도의 증가를 이루는데 이용된다. 이것은 가열 가스(h)의 양호한 열 전달을 일으키고, 이것은 우측에서 좌측으로 가는 도중에 냉각된다.
제 3도와 제 4도에는 난류 발생기-고리(40)가 둥근 또는 직각의, 특히 정방형의 횡단면을 가지는 것이 도시되어 있다.
이 난류 발생기-고리(40)는 여기에서 가열관(12)의 내부에서 종 방향으로 뻗어 있는 간격-고정 와이어(42)에 의해 놓인다. 이 난류 발생기-고리(40)와 간격-고정 와이어(42) 사이의 용접 지점이 44로 표시되어 있다. 제 3도와 제 4도에서 난류 발생기-고리(40)가 가열관(12)의 내벽에 인접한다. 이것은 이의 작용 영역에서 가열 가스(h)를 위한 빈 흐름 횡단면을 감소시키고 따라서 흐름 속도를 증가시켜 와류를 형성시킨다. 그러므로 이미 설명한 것처럼, 가열 가스(h)의 가열관(12)으로 그리고 거기에서부터 쓰레기로의 열 전달이 향상된다.
또 다른 실시예가 제 5도와 제 6도에 도시되어 있다. 여기에서 난류 발생기-고리(40)는 가열관(12)의 내벽에 대해 일정한 간격으로 고정되어 있다. 집중식 배열이 바람직하다. 상기 간격(d)과 난류 발생기-고리(40)의 반대측 간격을 지키기 위해, 또 고정 와이어(42)가 제공된다. 이것은 여기에서 개개의 난류 발생기-고리(40)의 외측에 배열되며 거기에서 용접 이음부(44)에 의해 고정된다. 고정 와이어(42)의 두께(d)는 난류 발생기-고리(40)의 외경과 가열관(12)의 내경 사이의 간격(d)에 상응한다. 열 전달과 관련한 효과는 실제로 제 3도와 제 4도에 따른 실시예에서와 동일하다.
제 7도와 제 8도는 다른 실시예가 도시되어 있다. 가열 가스(h)의 냉각과 더불어 이의 흐름 속도가 감소하는 것이 이미 언급되었다. 이 흐름 속도는 가열관(12)의 중앙에 배열된 적어도 하나의 디스플레이서(50)에 의해 다시 커진다.언급한 난류 발생기(40)와 조합하여 또 열 전달이 증가한다. 따라서 개개의 가열관(12)의 전체 길이(l)의 걸쳐 가열 가스(h)의 냉각에도 불구하고 가열 가스(h)의 해당 가열관(12)의 벽으로의 거의 균일한 열 전달을 얻을 수 있다. 이 조치에 의해 난류 드럼(8)의 길이가-종래의 실시에 비해-더 짧게 유지될 수 있다. 이는 건류 드럼(8)의 제조 비용의 중요한 감소를 일으킨다.
제 7도에는 바람직하게는 특수강으로 이루어지는 디스플레이서(50)가 원통형으로 형성되는 것이 도시되어 있다. 이 디스플레이서(50)의 첨두는 가열 가스(h)에 반대로 향해 있다. 그에 반해 제 8도에는 마찬가지로 특수강으로 이루어지는 디스플레이서(50)가 피라미드 또는 구형상으로서 실시되는 것이 도시되어 있다. 여기에서도 이 디스플레이서(50)의 첨두는 흐름에 반하여 작용한다.
제 7도와 제 8도의 디스플레이서(50)는 가열관(12)의 중앙에 고정된다. 이 경우에 동축상으로 120°어긋난 3개의 지지부(52)가 이용되며, 이것은 이 디스플레이서(50)의 전단부와 후단부에 제공된다. 이와 같은 지지부(52)는 도면 투시상의 이유로 제 7도에서만 도시되어 있다. 이 디스플레이서(50)의 길이는 여러개의 난류 발생기-고리(40)위에 뻗어 있다. 2/3의 전체 구간을 따라 여러개의 디스플레이서(50)가 제공될 수 있다.
제 1도는 가열가스의 반대 방향의 가열관이 관통하며, 건류 드럼을 가진 저온 건류 장치의 시작 부분을 나타내는 도면.
제 2도는 파이프 형상의 여러개 이용된 난류 발생기를 가진 전류 드럼을 위한 가열관의 종단면도.
제 3도는 가열관의 횡단면도.
제 4도는 제 3도의 가열관의 횡단면도.
제 5도는 파이프 형상의 난류 발생기의 수정 배열을 한 가열관의 확대 단면도의 종단면도.
제 6도는 제 6도의 가열관의 횡단면도.
제 7도는 첫번째 실시예에 따른 디스플레이서(displacer)와 난류 발생기를 가진 가열관의 종단면도.
제 8도는 제 2의 실시예에 따른 디스플레이서와 난류 발생기를 가진 가열관의 종단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
2 : 전달 장치 3 : 낙하관
4 : 스크루 6 : 모터
8 : 건류 챔버 10 : 종축
12 : 가열관 18 : 배출 장치
24 : 구동 장치 33 : 내벽
40 : 난류 발생기 42 : 고정 와이어
s : 건류 가스 f : 열반응 물질
A : 쓰레기 h : 가열 가스
X,Y : 지지 장소

Claims (13)

  1. 내부 공간(13) 및 가열가스(h)가 관류하는 평행한 여러 개의 가열관(12)을 가지며 장축(10)을 중심으로 회전 가능한 고체용 가열챔버에 있어서,
    가열 가스(h)의 흐름 방향으로 볼 때, 가열관(12)의 단부로부터 2/3 길이 지점에 난류 발생기(40)가 상기 가열관(12)의 내부에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 가열 챔버.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 난류 발생기는 특수강으로 제조되고 서로 이격되어 있는 난류 발생기-고리(40)인 것을 특징으로 하는 가열 챔버.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 난류 발생기-고리(40)는 직각 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는 가열 챔버.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 난류 발생기-고리(40)는 두 개 이상의 간격 유지 와이어(42)에 의해 규제된 간격을 유지하며 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 가열 챔버.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 난류 발생기-고리(40)의 내부 또는 외부에 있는 상기 간격 고정 와이어(42)가 상기 난류 발생기-고리에 고정되는 것을 특징으로 하는 가열 챔버.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열관(12)의 단부로부터 2/3 길이의 지점에 디스플레이서(50)가 상기 가열관(12)의 배부에 배열되는 것을 특징으로 하는 가열 챔버.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 디스플레이서(50)는 대응 가열관(12)의 중앙에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 가열 챔버.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 디스플레이서(50)는 3개의 지지부(52)에 의해 가열관(12)의 각각의 양단부에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 가열 챔버.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 디스플레이서(50)는 원통형 또는 원추형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 가열 챔버.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 디스플레이서(50)의 길이는 여러 개의 난류 발생기-고리(40) 위로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 가열 챔버.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 디스플레이서(50)가 특수강으로 제조되는 것을 특징으로 하는 가열 챔버.
  12. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    쓰레기(A)는 가열 가스(h) 흐름의 반대방향으로 전달되며,
    상기 난류 발생기(40)는 가열관(12)의 2/3길이의 지점에 배열되는 것을 특징으로 하는 가열 챔버.
  13. 제 2항에 있어서, 상기 난류 발생기-고리(40)는 둥근 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는 가열 챔버.
KR1019950026077A 1994-08-23 1995-08-23 가열관을구비한고체물을위한가열챔버 KR100359416B1 (ko)

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DE4429908A DE4429908A1 (de) 1994-08-23 1994-08-23 Mit Heizrohren ausgestattete Heizkammer für Festgut

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