KR100395411B1 - 고주파 유도 가열을 이용한 고열로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가열수단으로서 고주파 유도 가열방식을 채용함으로써 폐기물의 소각 처리시에 발생되는 공해가스 중의 각종 가연성 공해물질을 고열에 의해 제거하도록 한 고열로에 관한 것이다.

본 발명에 따른 고주파 유도 가열을 이용한 고열로는 단열재(3,5)가 내주면에 부착된 함체(1), 상기 함체(1) 내부에 동축 상으로 설치되는 금속 용기통(18,23) 그리고, 상기 금속 용기통(18,23) 외주면에 감겨 고주파 전류가 인입되는 코일(14)을 구비하고 있는 고열로에 있어서, 상기 금속 용기통(18,23)은 안팎으로 동축 배열된 대소직경 금속 용기통(18,23)으로 이루어져 있으며, 상기 함체(1)에는 상기 소직경 금속 용기통(23)에 연결된 공해가스 주입관(10)과 상기 대직경 금속 용기통(18)을 둘러싸는 공간(26)에 연결된 배기 배출관(19)이 대향하도록 관통 형성되어 있고, 상기 소직경 금속 용기통(23)을 둘러싸고 있는 상기 대직경 금속 용기통(18)의 측벽면에는 복수개의 배출구(4)가 천공되어 있고, 상기 대직경 금속 용기통(18)과 상기 소직경 금속 용기통(23) 사이의 공간에는 가열매체(13)가 충진되어 있는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 고열로에 의하면, 고주파 유도 가열로 고열을 발생시켜 주입된 공해가스 중의 가연성 공해물질을 산화 반응에 의해 제거함으로써 각종 소각 설비에서 발생되는 공해가스를 저비용, 고효율로 처리할 수 있게 된다.

Description

고주파 유도 가열을 이용한 고열로{high heat furnace using high frequency induction heating}

본 발명은 고주파 유도 가열을 이용한 고열로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고주파 유도 시 발생된 고열을 이용하여 다이옥신등과 같은 각종 가연성 공해가스를 열반응에 의해 산화 분해함으로써 제거하도록 한 고주파 유도 가열을 이용한 고열로에 관한 것이다.

공해물질은 환경오염은 물론, 오존층의 파괴 및 내분비계 장애등을 유발하는 매우 해로운 물질로서, 각 국은 공해물질 배출허용기준에 관한 환경관련법을 마련하여 공해물질의 배출을 제한하고 있는 실정이며, 이에 현재에는 각종 공해가스를 제거하기 위해 열반응기술을 이용하는 등 다양한 시도가 이루어지고 있다.

그러나 이러한 공해가스 제거방법은 섭씨 800도의 중저온에서 반응시켜 배출되어지고 반응시간도 1, 2초에 불과한 열반응로에 의해 제거하는 것이므로 공해가스가 교반되지 않고 그대로 배출되는 가스가 더 많아져 공해가스를 제거하는 데 전혀 효과가 없었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 가연성 공해가스 제거방식이 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 고주파 유도 가열로 고열을 발생시켜 주입된 공해가스를 산화 반응시켜 제거하는 고열로를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 공해가 전혀 발생되지 않을 뿐만 아니라 화석 연료에 비해 연료비가 절약되어 저비용으로 각종 소각 설비의 가연성 공해물질을 제거하는 데 이용할 수 있는 고열로를 제공함에 또 다른 목적이 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예의 정면도.

도 2는 대직경 금속 용기통을 도시하는 도 1의 부분 단면도.

도 3은 소직경 금속 용기통을 도시하는 도 2의 부분 단면도.

도 4는 세경 가열관을 도시하는 도 3의 부분 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 제2 실시예의 정단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *

1,51 : 함체 3,5,53 : 단열재

4 : 배출구 7,57 : 세경 가열관

10,60 : 공해가스 주입관 13 : 가열매체

14,64 : 코일 18 : 대직경 금속 용기통

19,69 : 배기 배출관 23,73 : 소직경 금속 용기통

24 : 고주파 냉각 열교환기 68 : 금속 용기통

본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위해, 단열재가 내주면에 부착된 함체, 이 함체 내부에 동축 상으로 설치되는 금속 용기통 그리고, 금속 용기통 외주면에 감겨 고주파 전류가 인입되는 코일을 구비하고 있는 고열로에 있어서, 금속 용기통은 안팎으로 동축 배열된 대소직경 금속 용기통으로 이루어져 있으며, 함체에는 소직경 금속 용기통에 연결된 공해가스 주입관과 대직경 금속 용기통을 둘러싸는 공간에 연결된 배기 배출관이 대향하도록 관통 형성되어 있고, 소직경 금속 용기통을 둘러싸고 있는 대직경 금속 용기통의 측벽면에는 복수개의 배출구가 천공되어 있으며, 대직경 금속 용기통과 소직경 금속 용기통 사이의 공간에는 가열매체가 충진되어 있는 고주파 유도 가열을 이용한 고열로를 제공한다.

또한, 위와 같은 고열로에 있어서, 금속 용기통의 내부에는 배기 유도관이 동축 상으로 설치되어 있으며, 배기 유도관과 금속 용기통 사이의 공간에는 다수의 세경 가열관이 조밀하게 설치되어 있고, 함체에는 금속 용기통에 연결된 공해가스 주입관과 배기 유도관에 연결된 배기 배출관이 인접한 위치에 관통 형성되어 있는 고주파 유도 가열을 이용한 고열로를 제공한다.

이하, 본 발명에 따른 고주파 유도 가열을 이용한 고열로를 첨부 도면을 참조로 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 유도 가열을 이용한 고열로는 기본적으로 도 1에 도시된 바와 같이 분리 조립장치(2)에 의해 분해가 가능하게 연결되어 있으며, 장치의 외부 케이스를 형성하는 함체(1)와 도 2와 같이 함체(1) 내에 설치되는 코일(14)에 음극선(15)과 양극선(16)을 통해 고주파 전류를 공급하는 고주파 전원공급기(22) 그리고 냉각수 주입관(17)과 냉각수 배출관(12)을 통해 코일(14) 둘레에 냉각수를 공급하는 고주파 냉각 열교환기(24)로 이루어져 있다.

여기에서, 함체(1)는 스틸과 같은 금속재질에 의해 직경이 1m, 길이가 2m인 원통형으로 제작되며 함체(1)에는 도 2에 도시된 바와 같이 도면 상 우측과 좌측 대향하는 위치에 공해가스 주입관(10)과 배기 배출관(19)이 각각 관통 형성되어 있으며, 내주면을 따라 단열재(3,5)가 2겹으로 부착되어 있고, 안 쪽 단열재(5)에 내화재로 제작된 내화통(6)이 밀착 설치되어 있다. 함체(1)의 내부에는 축선 상에 대직경의 금속 용기통(18)이 설치되어 공해가스 주입관(10)과 연결되어 있으며, 함체(1)와 금속 용기통(18) 사이의 공간(26)은 배기 배출관(19)과 연결되어 있고, 금속 용기통(18)의 외주면에는 고주파 전원공급기(22)로부터 고주파 전류가 인입되는 코일(14)이 감겨져 있고, 공해가스 주입관(10)으로부터 주입된 공해가스가 통과하는 배출구(4)가 복수개 관통 형성되어 있다.

또한, 대직경의 금속 용기통(18) 내부에는 도 3에 도시된 바와 같이 소직경 금속 용기통(23)이 공해 가스 주입관(10)과 연결된 상태로 동일 축선 상에 설치되어 있는데, 이 소직경 금속 용기통(23)의 외주면에도 고주파 전원공급기(22)로부터 고주파 전류가 인입되는 코일(14)이 감겨져 있으며, 용기통(23)과 용기통(18) 사이의 공간에는 다양한 종류의 가열매체(13)가 충진되어 있다.

끝으로, 도 4에 도시된 바와 같이 소직경 금속 용기통(23)의 내부에는 용융점이 높은 금속 또는 세라믹 재질로 이루어진 미세 직경의 가열관(7) 다수개가 조밀하게 배열 설치되어 있다.

도 5에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 고열로도 또한 일반적인 고열로와 마찬가지로 외부 케이스를 형성하는 함체(51)와 함체(51) 내부에 동축 상으로 설치된 금속 용기통(68) 그리고 고주파 전류가 유도되도록 금속 용기통(68) 외주면에 감겨 있는 코일(64)로 이루어져 있으며, 기타 설명 안 된 부분들은 위에서 설명한 실시예의 구성과 동일하다.

함체(51)의 내주면에는 외부와의 단열을 위한 단열재(53)가 전면에 걸쳐 부착되어 있고, 단열재(53) 내주면에는 내화재로 제작된 내화통(77)이 밀착 설치되어 있다. 내부 축선 상에 금속 용기통(68)이 설치되어 있으며, 외주면에는 도 4에 도시된 것과 같은 고주파 전원 공급기(미도시)로부터 고주파 전류가 공급되는 코일(64)이 감겨져 있다. 또한 함체(51)에는 외부에서 공해가스가 유입되는 공해가스 주입관(60)과 열처리된 배기 가스를 배출하기 위한 배기 배출관(69)이 주입관(60)과 인접한 위치에 관통 형성되어 있다.

또한, 금속 용기통(68)의 내부에는 공해가스 주입관(60)과 연결된 배기 유도관(73)이 축선 상에 설치되어 있으며, 금속 용기통(68)과 배기 유도관(73) 사이의 공간에는 용융점이 높은 금속 또는 세라믹 재질로 제작된 직경이 매우 작은 세경 가열관(57) 다수개가 조밀한 배열로 평행하게 설치되어 있는데, 배기 유도관(73)은 코일(64)에 의해 발생된 고열의 손실을 막기 위해 내화물로 제작되며, 배기 유도관(73)의 입구는 금속 용기통(68)의 좌측단에 형성된 공간(75)을 통해서 세경 가열관(57)과 연결되어 있으며, 출구는 축선과 직각으로 배열된 배기 배출관(69)과연결되어 있다.

이제, 위와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 고열로의 작동을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 1 내지 도 4에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 고열로에 의하면, 최초 공해가스 주입구(9)를 통해 각종 공해물질을 함유하고 있는 공해 가스가 고열로 안으로 유입된다.

이 때, 고주파 발생기(22)에서 고주파 전류를 발생시켜 음극선(15)과 양극선(16)을 통하여 함체(1) 내의 대소 금속 용기통(18,23)에 감겨 있는 코일(14)에 고주파 전류를 인가한다. 이에 따라 코일(14)에서 발생된 고열에 의해 대직경 금속 용기통(18) 안에 충진되어 있는 가열매체(13)와 소직경 금속 용기통(23) 안에 조밀하게 설치되어 있는 세경 가열관(57)이 급속히 고온으로 가열되는데, 가열 온도는 1350℃에 이른다.

따라서, 공해가스 주입관(10)을 통해 예컨대, 공간속도 20000hr-1로 유입된 공해가스는 일차적으로 고온으로 가열된 다수의 세경 가열관(57)으로 분산되어 유입되면서 교반되어 고열에 반응하고, 대직경 용기통(18)으로 이동한 뒤 그 내부의 가열매체(13) 사이를 교반되어 통과하게 된다. 이 때에도 마찬가지로 공해 가스는 고온 가열된 가열매체(13)에서 발생되는 고열에 반응하면서 용기통(18)에 천공된 복수개의 배출구(4)을 통해 함체(1)와 용기통(18) 사이의 공간(26)으로 빠져나가 배기 배출관(19)의 배기 배출구(20)을 통해 외부로 배출되는데, 이와 같이 2차례에 걸쳐 고온 반응을 일으킨 공해가스는 대부분의 가연성 공해물질이 산화 제거된 상태로 배출된다.

한편, 도 5에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 고열로의 경우에는 마찬가지로 공해 가스 주입관(60)을 통해 주입된 각종 공해가스가 일단 용기통(68)으로 유입된다. 이어서, 제1 실시예에서와 같이 고주파 전원 공급기(미도시)로부터 고주파 전류가 인가된 코일(64)에 의해 고온으로 가열된 세경 가열관(57)을 통과하게 되는 공해가스는 가열관(57) 각각으로 분산, 교반되면서 고온 반응을 일으킴으로써 함유한 각종 가연성 공해물질을 산화 분해시켜 제거하게 된다. 이와 같이 세경 가열관(57)을 통과하면서 정화된 배기가스는 용기통 후방의 공간(75)을 통해 배기 유도관(73)으로 유입된 다음 배기 배출관(69)을 통해 외부로 배출된다.

이상의 설명과 같이 본 발명의 고주파 유도 가열을 이용한 고열로에 의하면, 플라스틱, 폐고무, 폐페인트, 폐제초제, 폐타이어 등의 폐기물을 소각 처리하는 과정에서 발생되는 배기를 본 발명의 고열로에 투입하여 고르게 교반되면서 고열에 반응하여 산화 제거되도록 함으로써 배기에 함유된 각종 가연성 공해물질을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 단열재(3,5)가 내주면에 부착된 함체(1), 상기 함체(1) 내부에 동축 상으로 설치되는 금속 용기통(18,23) 그리고, 상기 금속 용기통(18,23) 외주면에 감겨 고주파 전류가 인입되는 코일(14)을 구비하고 있는 고열로에 있어서,

   상기 금속 용기통(18,23)은 안팎으로 동축 배열된 대소직경 금속 용기통(18,23)으로 이루어져 있으며, 상기 함체(1)에는 상기 소직경 금속 용기통(23)에 연결된 공해가스 주입관(10)과 상기 대직경 금속 용기통(18)을 둘러싸는 공간(26)에 연결된 배기 배출관(19)이 대향하도록 관통 형성되어 있고, 상기 소직경 금속 용기통(23)을 둘러싸고 있는 상기 대직경 금속 용기통(18)의 측벽면에는 복수개의 배출구(4)가 천공되어 있고, 상기 대직경 금속 용기통(18)과 상기 소직경 금속 용기통(23) 사이의 공간에는 가열매체(13)가 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열을 이용한 고열로.
2. 제1 항에 있어서, 상기 소직경 금속 용기통(23) 내부에는 다수개의 세경 가열관(7)이 조밀하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열을 이용한 고열로.
3. 단열재(53)가 내주면에 부착된 함체(51), 상기 함체(51) 내부에 동축 상으로 설치되는 금속 용기통(68) 그리고, 상기 금속 용기통(68) 외주면에 감겨 고주파 전류가 인입되는 코일(64)을 구비하고 있는 고열로에 있어서,

   상기 금속 용기통(68)의 내부에는 배기 유도관(73)이 동축 상으로 설치되어 있으며, 상기 배기 유도관(73)과 상기 금속 용기통(68) 사이의 공간에는 다수의 세경 가열관(57)이 조밀하게 설치되어 있고, 상기 함체(51)에는 상기 금속 용기통(68)에 연결된 공해가스 주입관(60)과 상기 배기 유도관(73)과 연결된 배기 배출관(69)이 인접한 위치에 관통 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열을 이용한 고열로.