KR100501635B1 - 로터리형 열분해 소각 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로터리형 열분해 소각 보일러에 관한 것으로, 더 상세하게는 건성 고열량 폐기물(100)을 소각하는 가스반응부(15)와 수분이 다량 포함된 폐기물을 소각하는 열분해연소부(5)가 형성되어 이 부분들에서 건조된 고열량의 폐기물(타이어등)(100)을 소각함과 아울러 수분이 다량 함유된 폐기물을 동시에 소각할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 보일러로서, 고열량의 폐기물과 아울러 수분이 다량함유된 폐기물(연소재)를 동시에 소각처리하여 에너지를 얻을 수 있게 되어 그 적용범위가 다양하고, 폐기물의 처리 뿐만 아니라 화석연료(석유등)를 대체하여 에너지를 절감할 수 있는 다양한 효과를 얻을 수 있는 로터리형 열분해 소각 보일러에 관한 것이다.

Description

로터리형 열분해 소각 보일러{Rotary type boiler}

본 발명은 로터리형 열분해 소각 보일러에 관한 것으로서, 더 상세하게는 고열량의 폐기물(폐타이어, 폐합성수지, 감염서 병원적출물, 동물사체, 폐유, 수분을함유한 기타 폐기물)을 고열로서 소각하되, 이때 발생되는 가스를 이용하여 소각시 연속적 작업과 열평형기능(Heat Balance)을 조성시켜 폐기물의 안정된 소각처리 및 유해가스의 생성 감소와 아울러 발생되는 열을 이용하여 보일러 기능을 수행할 수 있도록 된 로터리형 열분해 소각 보일러에 관한 것이다.

일반적으로 폐기물을 소각하여 열에너지를 얻을 수 있도록 하는 보일러들은 다양한 형태의 것이 제안되었던 바, 폐기물을 투입하여 태울때 발생되는 열만으로 는 그 폐기물을 연속적으로 태울 수 없어 오일 버너등을 이용하여 지속적으로 태워주어야 하는 것이었다. 특히 수분이 다량 함유된 폐기물은 별도의 장치를 통해 섞어주며 태워주어야 하므로 항상 일정한 온도로 태울수 없어 소각효율이 낮았으며, 나아가 그로인해 이러한 종래의 폐기물 소각 보일러들은 열효율이 낮고 연속적인 작업이 불가하며, 고열소각처리를 위해 별도의 오일버너를 사용하여야 하는 문제점이 있었던바 연료의 소비증가등을 가져오는등 여러 문제점이 노출되었다.

이를 개선하고자 본 출원인은 실용신안출원 제20-2002-23457호의 "로터리형 열분해 소각 보일러"를 제안한 바 있으며, 본 발명은 상기와 같은 본 출원인의 기술내용에 더해 수분이 많이 포함된 폐기물을 효과적으로 연소시켜며 나아가 더욱 열효율이 높은 보일러로 개선한 것이다.

본 발명은 수분이 다량 함유된 폐기물을 용이하게 소각함과 아울러 폐기물 소각보일러의 열효율을 높여 고품질의 에너지를 얻을 수 있도록 하여, 화석유를 대체하는 동시에 폐기물을 이용하여 얻은 에너지를 이용하여 산업용 및 가정용 난방장치등에 이용할 수 있도록 하는 다양한 기능의 보일러를 얻는데 그 목적이 있는 것이다.

이하 본 발명을 첨부된 도면 도 1 내지 도 3 을 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명에 의한 소각 보일러의 개략적인 구조를 단면으로 도시한 단면 예시도이고, 도 2 는 본 말명에 의한 로터리 연소실의 횡단면을 개략적으로 도시한 횡단면 예시도, 도 3 은 본 발명에 의한 열분해연소실의 횡단면을 개략적으로 도시한 횡단면 예시도이다.

도 1 및 도 2 에서 보여지는 바와 같이, 다수개의 가스소통공(1)이 뚫린 내화벽(2)에 의해 원통형의 외부연소실(3)과 내부연소실(4)이 구획되어 있고, 상기 외부연소실(3)의 몸통에는 그 외주를 따라 열분해연소부(5) 및 복수개의 가스반응부(15)가 형성되며, 선택적으로 설치가능한 폐유연소장치(16)가 형성되어 로터리형연소부(7)가 구성된다. 여기서, 가스반응부(15) 및 폐유연소장치(16)에는 각각 점화버너(23)가 설치되어 소각후 발생된 가스에 불을 점화할 수 있도록 구성되어 있으며, 가스반응부(15)와 외부연소실(3)을 연결하는 가스이송관(22)에는 공기노즐이 형성되어 있어 이를 통해 가스의 이송량을 조절하여 주게 된다.

상기 외부연소실(3) 바닥면 하방으로는 소정크기의 공간으로 연재포집실(6)이 형성되어 있으며, 연재포집실(6) 상부에는 연재가 달아나지 못하도록 방지판(9)이 형성되어 있다.

여기서 상기 외부연소실(3)로 부터 내부연소실(4)로 이르는 바닥면은 내부연소실 중심을 향해 경사지게 형성되어서 구성되어 연재가 포집실(6)측으로 쉽게 흘러내릴수 있도록 하며, 이와 같은 구성에 의해 전체적으로 이중의 원통형을 가진 로터리형연소부(7)가 구성된다.

한편, 내부연소실(4)의 상부로는 보충수탱크(18)와 연설되어 물을 보충받을 수 있도록 된 폐열회수보일러(8)가 설치함과 아울러, 보충수탱크(18)하단 내부연소실(4) 상단에 다수의 수관(8-4)을 배설하여 보충수탱크(18)로부터 공급된 물이 소각열을 이용하여 덥혀져 폐열회수보일러(8)로 공급될 수 있도록 하였으며, 연재포집실(6) 하부로는 연재저장실(10)이 형성되어 연재가 저장될 수 있도록 하되, 연재저장실(10) 외벽은 내부가 빈 링형태의 예열공기통(10-1)으로 되어 공기를 예열할 수 있도록 되어 있으며, 연재저장실(10)과 연재포집실(6)은 연재댐퍼(11)로 구획되어 있고, 상기 연재저장실(10) 내부에는 연재를 흡출할 수 있는 흡출관(12)이 내설되어 있으며, 바닥 일측면에는 푸셔(13)가 설치되어 용융로(14)측으로 유해물질을 이송시키게 된다.

여기서, 상기 용융로(14)는 연재저장실(10) 일측 하부에 형성되는 것으로 완전히 소각되지 않은 불순물을 수집하여 이를 재차 소각함과 아울러 열공기를 발생시키게 된다.

상기 가스반응부(15)는 상부에 방폭구(15-1)가 형성되어 고압시 폭발을 방지고 하부측벽에 점화수단(15-2)과 착탈식 화격자틀(17)을 고정시키는 수개의 고정쇠(15-3)가 형성된 가스반응실(15-7)을 가진 구조로서, 화격자틀(17)에 올려진 폐타이어등 폐기물(100)을 소각하여 가스를 발생시키는 부분이다.

가스반응실(15-7) 상부는 수냉자켓(15-4)로 덮여 있으며, 이 수냉자켓(15-4)은 내부에 물을 충입하여 소각시 발생하는 열을 흡수하여 이용할 수 있도록 하는 동시에 반응실의 온도를 완화시켜 소각시 연소속도를 조절하여 열평형기능을 높여주는 것으로서, 강수관(15-5)과 상수관(15-6)이 형성되어 이 관들이 폐열회수보일러(8)의 강수관(8-3) 및 보충수탱크(18)의 상수관(18-2)과 각각 연결되어 물을 보충받으면서 온도차에 의해 자연 순환될 수 있도록 한다.

이와 같은 가스반응실(15-7)에 투입되는 폐기물(100)은 화격자틀(17)에 적정량 적재하여 하부로 부터 투입시켜 주게 되는 바, 상기 화격자틀(17)의 하부에는 소각된 후 연재가 포집되도록 소정의 청소구(17-1)가 형성되어 있으며, 지게차 혹은 상승수단으로 들어주어 가스반응실(15-7) 하부로 부터 끼워준 후 고정수단으로 고정 할 수 있도록 구성되어 있다.

한편, 도 1 및 도 3 에 도시된 열분해연소부(5)는 외부 연소실(3) 일측벽에 형성되는 것으로, 아치형 내화벽(5-1)과 측면 내화벽(5-12)에 의해 소정크기의 열분해연소실(5-13)이 형성되되 내부 바닥면인 연소상(燃燒床)(5-2)은 안식경사(Slope of repose)를 이루어 내부연소실(4)과 연결되어 있고, 상측에는 개폐식 문(5-14)이 형성된 폐기물 저장실(5-15)이 형성되어서 상기 폐기물 저장실(5-15)에 소각될 재료들이 안치되면 폐기물 푸셔(5-17)가 작동하여 재료들을 열분해연소실(5-13)로 밀어넣게 되는 것이다.

열분해연소실(5-13) 내부에는 한쌍의 수냉관헤더(5-4)(5-5)가 높이차를 두고 설치되어 있으며, 일측헤더(5-4)는 보충수탱크(18)로부터 연장된 강수관(18-1)과 연결되고 타측헤더(5-5)는 폐열회수보일러(8)의 상수관(18-4)과 연결되어 순환되도록 구성되어있다.

이와 같은 상기 수냉관헤더(5-4)(5-5)에는 다수개의 수냉관(5-3)이 일정간격으로 설치되어 있으며, 이 수냉관(5-3)의 배열은 일종의 연소대를 형성하여 소각재료들의 투입시 소각재들이 연소대를 형성한 수냉관(5-3) 위에 안착되어 건조되며 소각되는 것으로, 이때, 강수관(18-1)으로 부터 유입되어 수냉관(5-3)을 지난후 상수관(8-4)로 흐르는 물이 소각열에 의해 가열되는 것이다.

또한 열분해연소실(5-13) 일측 수냉관(5-3) 상부측으로는 중공형의 사각봉상으로 벽면에 다수의 공기노즐(5-6)을 가진 가스통로(5-8)가 형성된 공기통(5-7)이, 아치형 내화벽(5-1)과 측면 내화벽(5-12)과 일정간격을 두고 둘러 싸여 구비되어 고정되되, 열공기관(5-11)이 형성되어 용융로(14)로부터 발생된 열공기를 배기가스관(14-1)을 통해 받아들일 수 있도록 구성되어 있다.

더불어 상기 열분해연소실(5-13)의 아치형 내화벽(5-1)에는 열공기노즐(5-10)이 구비된 통기로(5-9)가 열공기관(5-11)을 가진채 형성되어 있으며, 상기 열공기관(5-11)이 용융로(14)의 배기가스관(14-1)과 연결되어 용융로(14)에서 발생 가열된 열공기가 열분해연소실(5-13) 내로 유입될 수 있도록 구성되어 있다.

이러한 구성에 의해 용융로(14)로부터 유입된 열공기가 열분해연소실(5-13)으로 유입되어 수분이 함유된 소각재료들에 직접 작용하여 건조시키며 연소시키는 열분해 연소 작용을 하게 되는 것이다.

한편, 상기 열분해연소실(5-13) 일측 상부에는 자동개폐문(5-16)이 형성된 폐기물 저장함(5-15)이 형성되어 이 저장함(5-15)에 소각재료들 투입한 후 푸셔(5-17)로 밀어 열분해연소실(5-13) 내부로 소각재료를 투입할 수 있도록 구성되어 있다.

그리고, 상기 연소상(5-2) 상부의 수냉관헤더(5-5)에 반달형의 연재 댐퍼(5-19)가 고리에 의해 고정되어 연재가 댐퍼(5-19)의 앞쪽에 소정량 쌓이게 되면 그 적체량에 따라 자동으로 개방되도록 하여 차례로 연재가 처리되도록 구성되어 있다.

이하 본 발명의 작동상태를 간략하게 설명하면 다음과 같다.

우선, 연소열을 회수하는 보일러(8)는 연중 24시간 연속가동이 가능한 것을 적용하여야 하며, 일정한 온도를 유지할 수 있도록 유기적인 조업편성이 전제되어야 한다. 따라서 본 발명에서는 고열량의 폐기물(100)을 장시간 연소될 일정한 용량으로 묶음하여 화격자틀(17)에 적치시켜 다수개 설치된 가스반응실(15-7)에 차례로 투입시킨 후 점화하여 태우게 된다.

폐열회수보일러(8)를 연속적으로 가동시켜 일정한 온도를 유지할 수 있도록 하기 위한 연속적인 연료공급수단의 필수적인 방법이 될 것인바, 본 발명에서는 가스반응실(15-7)을 가진 가스반응부(15)가 두개 설치된 것을 예로 하여 설명한다.

상기 두개의 가스반응실(15-7)중 한개에 점화를 하여 폐기물(100)을 태우면 나머지 하나는 소각 대기상태로 있게 되며, 한개의 가스반응실(15-7)에 서 폐기물이 거의 소각될 즈음 나머지 하나의 가스반응실(15-7)에 점화를 하여 폐기물(100)을 연속적으로 소각시키게 된다. 이때, 소각이 완료된 한개의 가스반응실(15-7)은 타고남은 연재를 청소하거나 폐기물(100)을 적치시키는 운전 준비작업 수행하여 교대로 소각을 실시 할 수있도록 한다.

그리고, 상기 가스반응부(15)와 아울러 폐유연소장치(16)를 설치되어 있어 가스반응실(15-7)에 폐기물(100)을 적치시키는 동안 이를 작동시켜 열평형 기능을 유지할 수있도록 하는 보완기능을 수행하게 되는 것이다.

이와 같이 폐기물(100)이 소각되면 고열의 열과 함께 가스가 발생되는 바 이 가스는 가스통로(22)를 지나며 점화버너(23)에 의해 점화되어 내부연소실(4)에서 자체열에 의해 연소가 더 진행되게 되며, 이에 따라 이차 연소열을 얻을 수 있게 되며, 이 열은 내부연소실(4) 상부측에 형성된 수관(8-4)을 지나 보일러(8)로 이송되면서 물을 가열시키게 되는 것이다.

이와 더불어, 열분해연소실(5-13) 내부에 연소재가 투입되면 점화되어 소각이 진행되며, 이때, 용융로(14)로부터 고열의 가스가 배기가스관(14-1)을 통해 열공기관(5-11)을 거쳐 공기통(5-7)과 통기로(5-9)를 거쳐 열분해연소실 내부(5-13)로 유입되어 연소재를 건조시키게 되는 것이다.

여기서, 고열의 가스는 예열공기통(10-1)과 연결된 송풍기(40)가 작동하면 예열공기통(10-1)에서 예열된 공기가 관을 따라 가스배출관(14-1)의 끝단 이젝터(50)로 강하게 분출되어 가스가 흐르게 되며, 동시에 이 예열공기통(10-1)의 공기는 일부는 연소공기공급관(30)을 통해 가스이송관(22)으로, 일부는 연소공기공급수단(31)으로 이르게 되고, 이에 따라 가스반응실(15-7) 내부로 유입되어 폐기물(100)의 연소를 돕게 되는 것이다.

이와 같은 연소를 통해 발생된 열은 수냉관(5-3)을 흐르는 물을 가열함과 아울러 내부연소실(4)로 유입되어 보일러(8)측으로 흐르며 물을 가열하여 보일러수를 얻을 수 있게 된다.

이러한 소각에 따라 연재가 발생하게 되는데, 이 연재는 연재포집실(6)에서 포집되어 냉각저장실(10)에 쌓이게 되며 이는 회분흡출관(12)를 통해 외부로 배출시키면 되는 것이다.

상기에 따라 본 발명은 고열량의 폐기물과 아울러 수분이 다량함유된 폐기물(연소재)를 동시에 소각처리하여 에너지를 얻을 수 있게 되어 그 적용범위가 다양하고, 폐기물을 이용하여 고품질의 에너지를 얻을 수 있으므로 폐기물 처리 뿐만 아니라 화석연료를 대체하여 에너지를 절감할 수 있게 되는 등 다양한 잇점이 있는 것이다.

도 1 은 본 발명에 의한 소각 보일러의 개략적인 구조를 단면으로 도시한 단면 예시도,

도 2 는 본 말명에 의한 로터리 연소실의 횡단면을 개략적으로 도시한 횡단면 예시도.

도 2 은 본 발명에 의한 열분해연소실의 횡단면을 개략적으로 도시한 횡단면 예시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1:가스소통공, 3:외부연소실, 4:내부연소실, 5:열분해연소부, 6:연재포집실, 7:로터리형연소부, 8:폐열회수보일러, 9:방지판, 10:연재저장실, 연재댐퍼, 12:회분흡출관, 13:푸셔, 14:용융로, 15:가스반응부, 15-7:가스반응실, 16:폐유연소장치, 17:회격자틀, 18:보충수탱크, 30:연소공기공급관, 100:폐기물.

Claims (1)

1. 다수개의 가스 소통공(1)이 뚫린 내화벽(2)에 의해 원통형의 외부 연소실(3)과 내부 연소실(4)이 구획되고, 바닥면의 중심에 연재 포집실(6)이 뚫리고, 상기의 외부 연소실(3)과 내부 연소실(4)의 바닥면이 연접하여 중심을 향해 경사지게 연소상이 형성되어 전체적으로 이중 원통형으로 로터리형연소부(7)가 구성되며, 내부 연소실(4)의 상부에는 폐열 회수 보일러(8)가 설치되고, 내부 연소실(4)의 연재 포집실(6)이 연재저장실(10)과 연결되고 연재 포집실(6)과 저장실(10)의 사이에 연재 댐퍼(11)가 설치되며, 연재 댐퍼(11) 하부에 설치된 흡출관(12) 아래의 연재저장실(10)로 소통되는 통로에 푸셔(13)가 이송가능하게 설치되고, 외부 연소실(3)의 외측에는 방폭구(15-1)가 상부에 설치되고 측벽의 일부에 점화구(15-2)가 설치된 다수개의 가스 반응실(16-7)이 가스 점화 버너가 내설되어 공기노즐이 설치된 가스 이송관(22)으로 외부 연소실(3)에 연결어서 구성된 로터리형 열분해 소각 보일러에 있어서;

   상기 외부 연소실(3) 일측벽에 형성되는 것으로, 아치형 내화벽(5-1)과 측면 내화벽(5-12)에 의해 소정크기의 열분해연소실(5-13)이 형성되되 내부 바닥면인 연소상(燃燒床)(5-2)은 안식경사(Slope of repose)를 이루어 내부연소실(3)과 연결되고, 한쌍의 수냉관헤더(5-4)(5-5)가 높이차를 두고 상기 열분해연소실(5-13) 내부에 설치되되 일측헤더(5-4)는 보충수탱크(18)로부터 연장된 강수관(18-1)과 타측헤더(5-5)는 상수관(18-2)과 연결되는 한편, 상기 수냉관헤더(5-4)(5-5)에는 다수개의 수냉관(5-3)이 일정간격으로 설치되어 물이 관들을 따라 자연순환될 수 있도록 구성되며, 중공형의 사각봉상으로 벽면에 다수의 공기노즐(5-6)을 가지며 가스통로(5-8)가 형성된 공기통(5-7)이 구비되어, 상기 공기통(5-7)이 열분해연소실(5-13) 내부의 상기 수냉관(5-3) 상부의 측면 내화벽(5-12)과 접하되 열공기관(5-11)이 연설되고, 상기 아치형 내화벽(5-1)에 열공기노즐(5-10)이 구비된 통기로(5-9)가 열공기관(5-11)을 가진채 형성되어, 상기 두 열공기관(5-11)이 용융로(14)의 배기가스관(14-1)과 연결되어 열공기가 열분해연소실(5-13) 내로 유입되도록 하며, 상기 열분해연소실(5-13) 상부에는 자동개폐문(5-16)이 형성되어 폐기물을 투입할 수 있도록된 저장함(5-15)이 구비된 열분해연소부(5)가 형성됨을 특징으로 하는 로터리형 열분해 소각 보일러.