KR100510877B1 - 유동층 소각로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유동층 소각로에 관한 것이다. 이는 유동매체를 수용하며 외부로부터 소각할 폐기물을 받아들이는 소각로케이스와, 상기 유동매체내에 외부의 열풍을 분사함으로써 유동매체를 가열 및 유동시켜 유동매체가 폐기물을 소각토록 하는 공기공급수단을 갖는 유동층소각로에 있어서, 상기 공기공급수단은, 상기 소각로케이스의 내부에서 유동매체 내에 묻히며 그 양단은 소각로케이스 외부로 연장되고 적어도 일단부에는 외부의 열풍이 주입되는 공기주입구를 갖는 공기공급관과, 상기 공기공급관에 연통 설치되고 유동매체내에 묻히며 공기공급관내에 공급된 열풍을 유동매체로 분사하는 하나 이상의 공기분사노즐을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 유동층소각로는, 유동매체내에 연소용 공기를 공급하기 위한 공기공급수단으로 공기공급관을 사용하므로 불연성 불순물이나 재(ash)의 배출이 원활하다. 따라서 불순물이 공기공급관에 설치되어 있는 노즐의 주위에 머무르지 않아 노즐의 동작에 방해되지 않으므로 그만큼 연소효율이 높으며, 특히 각 분사노즐의 공기분출류가 이웃하는 분사노즐의 공기분출류와 간섭하거나 대항하지 않도록 구성되어 연소가 활발하고 더 나아가 공기공급관내에 차단판을 설치하여 유동매체의 유동패턴을 원하는 대로 구현할 수 있다.

Description

유동층 소각로{Fluidized incinerator}

본 고안은 유동층소각로(Fluidized incinerator)에 관한 것으로서 보다 상세하게는 소각로내의 유동매체를 가열 및 유동시키기 위한 수단으로 다수의 노즐을 갖는 공기공급관을 설치한 유동층소각로에 관한 것이다.

유동층 소각로는 그 내부에 불활성 유동매체의 하나인 모래 등의 유동매체를 투입하고 상기 유동매체의 하부로부터 유동매체 내에 연소용 공기를 공급함으로써 유동매체를 유동상태로 유지시키고 그 동안 소각로 내부에 소각 폐기물을 투입하여 가열된 유동매체로 하여금 소각 폐기물을 소각하는 장치이다.

상기 유동층 소각로는 유동매체로서 열용량이 큰 모래를 사용하고 또한 모래가 항상 유동상태에 있기 때문에 유동매체와 폐기물과의 접촉빈도가 높고 열전달 계수가 커서 건조속도 및 연소속도가 빨라 소각효율과 소각률이 양호하다.

도 1에 종래의 유동층 소각로의 일 예를 도시하였다.

도시한 바와같이, 종래의 유동층소각로(10)는 유동매체(18)를 수용하며 그 내부에서 소각이 이루어지는 소각로(12)와, 상기 소각로(12)로부터 하부로 배출되는 유동매체와 불연성 불순물과 소각된 후의 재(ash)(이하, 배출물)를 받아들여 이송시키는 유동매체이송부(28)와, 상기 유동매체이송부(28)를 통해 이송된 배출물로부터 유동매체(18)를 걸러 내는 진동스크린(30)과, 상기 진동스크린(30)에 의해 분리된 유동매체(18)를 소각로(12) 내부로 회송시키는 유동매체 회수라인(32) 및 폐기물공급부(16)를 갖는다.

상기 폐기물공급부(16)는 외부에서 소각로(12) 내부로 소각할 폐기물을 투입하는 투입 호퍼이며 상기 유동매체 회수라인(32)과도 연결되어 회수된 유동매체(18)를 다시 소각로(12) 내부로 투입한다.

도면부호 14는 버너이다. 상기 버너(14)는 소각로케이스(34)의 측벽에 위치하며 필요시 유동매체(18)를 보조적으로 가열하여 폐기물의 소각을 촉진하기도 한다.

한편, 상기 소각로(12)내의 하측부위에는 다수의 노즐(24)이 구비된 공기분산판(22)과, 상기 공기분산판(22)의 중앙부에 설치되며 소각로케이스(34) 외부로 연장된 배출라인(26)이 설치된다.

상기 공기분산판(22)의 하측 공간은 에어챔버(20)로서 외부로부터 공급된 열(이하, 공기)풍이 통과하는 공간이다. 에어챔버(20) 내부로 공급된 공기는 공기분산판(22)에 배열되어 있는 노즐(24)을 통해 유동매체(18)의 내부로 분출되어 유동매체(18)를 가열 및 유동시켜 유동매체(18)가 폐기물을 소각하도록 한다.

상기 공기분산판(22)은 기본적으로 유동매체(18)를 상부로 지지하여 유동매체(18) 하부에 에어챔버(20)를 위한 공간을 확보하며 또한 노즐(24)을 통해 유동매체(18) 내에 공기를 분사하는 것이다.

상기 공기분산판(22)의 형식은 여러 가지가 제안되어 있으며 예컨대 대한민국 공개특허공보 제2000-60190호나 동 공개실용신안공보 제2000-17460호 또는 동 공개특허공보 제2000-40528에서 개시된 공기분산판이 사용되기도 한다.

한편, 상기 공기분산판(22)은 소각로케이스(34)의 하측부를 전체적으로 막아 상하를 구획하고 있으므로 소각 폐기물에 혼합되어 있는 배출물의 양이 많을 경우 공기분산판(22)의 상부에 쌓이게 된다는 문제가 있다.

상기 배출물의 양이 적을 경우에는 상기 배출라인(26)을 통해 충분히 배출될 것이지만 상기와 같이 그 양이 많을 때에는 배출물이 배출되지 못하고 노즐(24)의 상부에 적재되어 노즐의 기능을 마비시키며 공기분산판(22)이나 노즐(24)을 파손시킬 수 도 있고 배출라인(26)을 아예 막기도 한다.

상기와 같이 노즐이 제 기능을 수행하지 못하여 유동매체(18)의 내부로 공기가 원활하게 공급되지 않으면 유동매체(18)가 충분히 가열되지 않아 소각 자체가 불가능해짐은 물론이다. 또한 배출라인(26)이 막혀 유동매체(18)의 순환이 원활하게 이루어지지 않은 것도 소각로의 효율을 저하시키는 중요한 원인의 하나이다.

결국 상기와 같이 공기의 분사를 방해하고 배출라인(26)을 막을 수 있는 배출물에 의한 피해를 줄이는 것이 소각로의 안정성 및 효율을 높이는 관건임에도 불구하고 종래의 유동층 소각로는 그에 대비한 구조를 자체적으로 갖추지 못하여 투입되는 폐기물을 잘게 파쇄하는 가공을 반드시 선행하여야 하므로 그만큼 번거롭다.

아울러 상기 종래의 유동층 소각로는 배출물을 소각로 외부로 배출하는 것에 급급하므로 본래 유동매체를 유동시키거나 및 뒤섞기 위한 목적의 분사노즐이 불순물의 배출에 참여하여 그만큼 비효율적이다.

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 유동매체내에 연소용 공기를 공급하기 위한 공기공급수단으로 공기공급관을 사용하므로 불연성 불순물이나 재(ash)의 배출이 원활하고, 그에 따라 불순물이 공기공급관에 설치되어 있는 노즐의 주위에 머무르지 않아 노즐의 동작에 방해되지 않으므로 연소효율이 높으며, 특히 각 분사노즐의 공기분출류가 이웃하는 분사노즐의 공기분출류와 간섭하거나 대항하지 않아 연소가 활발하고 공기공급관내에 차단판을 설치하여 유동매체의 유동패턴을 원하는 대로 구현할 수 있도록 구성된 유동층소각로를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 유동매체를 수용하며 외부로부터 소각할 폐기물을 받아들이는 소각로케이스와, 상기 유동매체내에 외부의 열풍을 분사함으로써 유동매체를 가열 및 유동시켜 유동매체가 폐기물을 소각토록 하는 공기공급수단을 갖는 유동층소각로에 있어서,

상기 공기공급수단은, 상기 소각로케이스의 내부에서 유동매체 내에 묻히며 그 양단은 소각로케이스 외부로 연장되고 적어도 일단부에는 외부의 열풍이 주입되는 공기주입구를 갖는 공기공급관과, 상기 공기공급관에 연통 설치되고 유동매체내에 묻히며 공기공급관내에 공급된 열풍을 유동매체로 분사하는 하나 이상의 공기분사노즐을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공기분사노즐은, 공기공급관의 연직 상부에 공기공급관의 길이방향을 따라 두 개 이상이 등간격으로 배열된 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 공기분사노즐의 측부에는 노즐연결관을 통해 공기주입관에 연통하며 상기 공기분사노즐의 배열라인과 평행한 배열라인을 갖는 다수의 공기분사노즐이 더 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공기공급관의 내부에는 공기공급관내의 열풍의 흐름을 제어하여 열풍이 소정방향으로 흐르게 하는 하나 이상의 차단판이 구비된 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 공기공급관은 그 중앙부가 상부 또는 하부로 절곡되어 양단부가 상향 또는 하향 경사진 상태로 소각로케이스 외부로 연장된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공기공급관은 소각로케이스 내에서 직선으로 연장되되 수평으로 연장되거나 소정각도 경사지게 연장 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공기분사노즐은 하나 이상의 공기분출구를 가지되 각 공기분사노즐로부터 분출되는 분출류가 이웃하는 공기분사노즐로부터의 분출류에 대항하지 않도록 각 공기분출구가 이웃하는 공기분사노즐의 공기분출구 이외의 방향을 향하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 각 공기분출구는 유동매체가 공기분출구를 통해 공기분사노즐 내부로 유입하지 못하도록 소정길이를 가지며 하향 경사진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공기공급관은 원형 또는 다각형 단면 파이프인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

기본적으로 본 발명의 유동층 소각로는, 소각로 내에 공기를 공급하기 위한 수단으로 파이프를 사용하여 소각로 내에 투입된 폐기물내의 배출물이 파이프와 파이프의 사이로 통과하여 빠져나가도록 하고 또한 각 파이프에 구비되는 노즐의 분사방향을 적절히 조절하여 소각성능을 배가하도록 할 수 있다는 견해에 기초하고 있다.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유동층 소각로의 전체적인 구성을 설명하기 위하여 도시한 구성도이다.

상기한 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 기능의 동일한 부재로서 그에 관한 설명은 생략하기로 한다.

도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 유동층소각로(50)는, 그 내부에 유동매체(18)가 수용되며 외부로부터 투입된 폐기물을 연소시키는 소각로(52)와, 상기 소각로(52)의 하부에 위치하며 소각로로부터 빠져나온 배출물 및 유동매체(18)를 받아 들여 이송시키는 유동매체이송부(28)와, 상기 유동매체이송부(28)의 출구측에 설치되어 배출물로부터 유동매체(18)를 걸러내는 진동스크린(30)과, 상기 진동스크린(30)에 의해 분리된 유동매체를 폐기물공급부(16)로 순환시키는 유동매체회수라인(32)을 갖는다.

상기 소각로(52)의 내부공간을 제공하는 소각로케이스(34)의 하측부에 본 실시예의 공기공급수단이 구비되어 있다.

상기 공기공급수단은 소각로(52) 내부에 연소용 공기를 공급하는 것으로 소각로케이스(34)의 하측부를 관통하여 설치되는 공기공급관(54)과, 상기 공기공급관(54)의 상부에 위치하는 다수의 공기분사노즐(56)을 포함하여 구성된다.

상기 공기공급관(54)은 공기통로가 마련된 파이프로서 소각로케이스(34) 내에서 유동매체(18)의 내부에 묻히고 양단은 소각로케이스(34) 외부로 연장된다. 상기 공기공급관(54)은 도 2a 또는 도 2d와 같이 직관을 사용할 수 도 있고 도 2b 또는 도 2c와 같이 상부 또는 하부로 절곡된 형태의 파이프를 사용할 수 도 있다. 상기 공기공급관의 형태는 소각로케이스(34)내에 공기를 공급할 수 있는 한 얼마든지 변경할 수 있다.

상기 공기공급관(54)은 외부로부터 공급받은 공기를 다수의 공기분사노즐(56)을 통해 분사하도록 하는 것으로 본 실시예에서는 도 3a에서와 같이 상호 평행하며 양단이 연결된 두 개의 공급관을 적용한다.

상기 공기분사노즐(56)로부터 분사되는 공기는 매우 뜨거운 상태이므로 유동매체(18)의 내부에서 상향 유동하며 유동매체(18)를 유동시킴과 아울러 가열한다. 상기 공기공급관(54) 하부의 유동매체(18)는 가열되지 않으므로 폐기물의 연소에 참여하지 않는다.

상기 공기공급관(54) 하측의 유동매체(18)는 공기공급관(54) 상부에서 연소를 수행한 유동매체(18)가 소정 유동패턴에 따라 하부로 이동한 유동매체이다. 아울러 상기와 같이 공기공급관(54) 하측의 유동매체(18)는 소각로케이스(34)로부터 배출된 후 유동매체이송부(28)와 진동스크린(30) 및 유동매체회수라인(32)을 통해 소각로(52)의 내부로 다시 투입된다.

한편 상기 공기공급관(54) 및 후술할 공기공급관(70,71,72)은 도 3과 같이 양단이 개방될 수 있고 또는 도 4와 같이 일단부만 개방될 수 도 있다.

도 2b 내지 도 2d에는 본 실시예에 따른 유동층 소각로에 적용할 수 있는 다른 타입의 공기공급관을 도시하였다.

도 2b를 참조하면, 공기공급관(70)의 중앙부가 상부로 절곡되어 그 양단부가 소각로케이스(34)의 외부로 상향 경사진 상태로 연장되어 있다. 또한 공기공급관(70)의 상부에는 다수의 공기분사노즐(56)이 설치되어 있다. 상기 공기분사노즐(56)은 외부로부터 공급된 공기를 유동매체(18) 내부로 분사하여 유동매체(18)를 가열하는 것임은 물론이다.

도 2c는 공기공급관(71)이 상기 도 2b와 반대로 그 중앙부가 하부로 절곡되어 있는 경우이다. 상기 공기공급관(71)의 양단부는 하향 경사진 상태로 소각로케이스(34)의 외부로 연장된다. 또한 상기 공기공급관(71)의 상부에 다수의 공기분사노즐(56)이 설치되어 있음을 알 수 있다.

도 2d에 도시한 공기공급관(72)은 절곡되지 않은 직관으로서 도면상 우측방향으로 상향 경사져 있다. 상기 공기공급관(72)에 설치되는 공기분사노즐(56)은 공기공급관(72)을 따라 일렬로 배열되며 외부의 공기를 유동매체(18)의 내부로 분사한다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 유동층 소각로에 설치되는 공기공급관 및 공기분사노즐의 설치구조를 나타내 보인 평단면도 이다.

도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 소각로케이스(34)의 내부에 상호 평행한 두 줄의 공기공급관(54a)이 설치되어 있다. 상기 각 공기공급관(54a)은 그 양단부가 소각로케이스(34)의 외부로 연장된 후 상호 만나 연통하고 하나의 공기주입구(68)를 이룬다. 상기 공기주입구(68)는 소각로케이스(34)를 사이에 두고 반대편에 각각 위치하며 공기공급관(54a) 내부에 외부의 공기를 공급한다.

아울러 상기 두 줄의 공기공급관(54a) 사이와 각 공기공급관(54a)과 소각로케이스(34)의 내벽면 사이는 빈 공간으로서 상기한 배출물이나 유동매체가 신속하게 통과할 수 있게 한다.

상기한 바와같이, 종래의 유동층 소각로에서는 배출물이 공기분사노즐을 막아 공기의 분사를 방해하지만 도시한 바와같이 본 실시예의 경우 공기공급관(54a)사이의 공간과 공기공급관(54a)과 소각로케이스(34) 내벽면 사이의 공간으로 상기 분순물이 충분히 빠져나가므로 상기와 같은 문제가 발생하지 않게 되는 것이다.

상기 공기공급관(54a) 주위에는 다수의 공기분사노즐(56)이 구비된다. 상기 공기분사노즐(56)은 도 7에 도시한 바와같이 공기공급관(54a)의 상부 및 상측부에 동일한 높이로 위치한다. 상기 공기공급관(54a)과 각각의 공기분사노즐(56)은 노즐연결관(60)에 의해 연결된다.

상기 공기분사노즐(56)은 공기공급관(54a)의 연직상부에 위치한 노즐과 측상부에 위치한 노즐로 구성된다. 상기 공기공급관(54a)의 연직상부에 위치하는 노즐은 공기공급관의 길이방향을 따라 배열되며 일정한 간격을 갖는다. 또한 상기 공기공급관(54a)의 측상부에 위치하는 공기분사노즐(56)은 공기공급관(54a)의 연직 상부에 위치한 공기분사노즐과 평행한 배열라인을 가지되 공기공급관(54a) 상부의 공기분사노즐에 비해 반 피치씩 어긋나 있다. 상기 각 배열라인에서의 각 공기분사노즐(56)의 간격은 상호 동일하다.

한편 도 3a에 도시한 공기공급관(54a)의 간격(d1)은 도 3c에 도시한 공기공급관의 간격(d2)보다 상대적으로 좁다. 따라서 도 3a의 경우 공기공급관(54a)과 소각로케이스(34)의 내벽면이 이루는 사이공간이 넓어 대부분의 유동매체와 배출물이 공기공급관(54a)의 외측 공간을 통해 소통할 수 있다.

도 3b에는 도 3a에 비하여 공기공급관(54a) 사이 중앙부의 네 개의 공기분사노즐(56)이 설치되지 않아 소각로케이스(34)의 중앙부위가 넓게 개방되어 있는 경우이다. 상기와 같이 공기공급관(54a) 사이의 중앙부가 넓으므로 대부분의 배출물은 공기공급관(54a)의 사이를 통해 이동하여 빠져나간다.

도 3c는 공기공급관(54a)의 간격(d2)이 도 3a보다 상대적으로 넓은 경우이다. 상기 공기공급관(54a)의 간격이 넓으므로 노즐이 설치되어 있다 하더라도 대부분의 배출물은 공기공급관(54a)의 사이를 통해 하부로 용이하게 이동하여 배출될 수 있다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 유동층 소각로에 설치할 수 있는 다른 타입의 공기공급관 및 공기분사노즐의 설치구조를 나타내 보인 평단면도 이다.

도시한 바와같이, 소각로케이스(34)의 내부에 두 줄의 공기공급관(54b)이 상호 평행하게 위치되어 있다. 상기 공기공급관(54b)은 소각로케이스(34)의 외부에로 연장되며 일단부에 하나의 공기주입구(68)를 갖는다. 상기 공기주입구(68)의 반대측 부위의 공기공급관(54b)은 도 3과 달리 상호 연결되며 밀폐되어 있다.

상기 공기공급관(54b)에는 다수의 공기분사노즐(56)이 설치되어 있다. 상기 공기분사노즐(56)의 배열은 상기 도 3과 동일하며 소각로케이스(34) 내부의 각 공기공급관(54b)의 간격도 도 3a, 3b, 3c와 동일하므로 그에 관한 설명은 생략하기로 한다.

도 5a 내지 도 5c는 상기 공기공급관을 통한 공기의 유동 특성을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면으로서 공기분사노즐은 도시하지 않았다.

공지의 사실과 같이 공기가 압입되는 임의의 파이프내에 공기의 흐름을 차단하는 차단판을 설치할 경우 차단판에 근접한 부위의 압력이 다른 위치의 압력보다 높다. 따라서 도시한 바와같이, 공기공급관(54a,54b)의 소정 위치에 차단판(62)을 설치함으로써 공기분사노즐로부터 분출되는 공기의 분출 압력을 차등화 시킬 수 있다.

도 5a를 참조하면, 공기공급관(54a) 양단의 공기주입구(68) 주변에 차단판(62)이 설치되어 있음을 알 수 있다. 따라서 양측의 공기주입구(68)를 통해 압입된 공기는 한쪽 공기공급관(54a)을 통해 차단판(62) 측으로 이동하며 공기분사노즐(56)을 통해 분사된다.

아울러 상기와 같이 공기공급관(54a)내에서 차단판(62)에 막혀있는 부위의 압력이 가장 높으므로 양 공기주입구(68)를 통한 압입 압력이 일정할 경우 차단판(62)과 가까운 노즐의 분출압력이 가장 높고 공기주입구(68)에 가까운 노즐로 갈수록 그 분출압력이 작아진다.

상기 분출압력에 따라 유동매체(18)의 유동패턴이 달라지므로 결국 상기 차단판(62)의 위치를 적절히 설계하여 유동매체(18)의 유동패턴을 결정할 수 있게 되는 것이다.

도 5b에는 차단판(62)이 공기공급관(54a)의 중앙부위에 위치하고 있다. 따라서 양측의 공기주입구(68)를 통해 주입된 공기는 일단 공기공급관(54a)의 내부로 압입된 후 상호 근접하다가 차단판(62)에 도달한다. 공기가 공기주입구(68)로부터 차단판(62)으로 이동하는 동안 공기분사노즐을 통해 외부로 분사됨은 물론이다.

상기와 같이 차단판(62)이 공기공급관(54a)의 중앙부에 위치하므로 상기 차단판(62) 주위에 설치되어 있는 공기분사노즐의 분사압력이 가장 높아 유동매체(18)는 그에 따른 유동패턴을 갖는다.

도 5c에는 하나의 공기주입구(68)를 갖는 공기공급관(54b)이 도시되어 있다. 상기 공기공급관(54b)의 내부에는 한 개의 차단판(62)이 설치되어 있다. 상기 차단판(62)은 공기주입구(68)의 반대측 단부에 위치한다. 따라서 공기주입구(68)를 통해 압입된 공기는 양측으로 갈라져 각자 유동한 후 차단판(62)에 도달한다. 공기가 차단판(62)까지 이동하는 동안 공기분사노즐(56)을 통해 외부로 분사됨은 물론이다. 도 5c에서도 마찬가지로 공기공급관(54b) 내부에서 압력이 가장 높은 부위는 차단판(62)이 위치한 부위이므로 차단판에 제일 근접한 노즐의 분출압력이 제일 강할 것이다.

도 6은 상기 공기공급관 및 공기공급관에 설치된 공기분사노즐을 일부 도시한 도면으로서 공기분출구가 네 개인 공기분사노즐을 예로 들었다.

도시한 바와같이, 각각의 공기분사노즐(56)이 노즐연결관(60)을 통해 공기공급관(54)에 연결되어 있다. 상기한 바와같이 공기공급관(54)의 연직 상부에 위치한 공기분사노즐(56)은 공기공급관(54)의 길이방향을 따라 일정 간격으로 배열된다. 또한 상기 공기공급관(54)의 좌우에 위치한 노즐도 상기 공기공급관(54)의 연직 상부에 설치되는 공기공급관(54)과 평행한 방향으로 진행하며 동일한 간격을 갖는다.

한편, 상기 각 공기분사노즐(56)에는 네 개씩의 공기분출구(64)가 형성되어 있다. 상기 공기분출구(64)는 상호 등각을 이루며 공기공급관(54)을 통해 공급된 공기를 연장 방향으로 분사한다.

상기 공기분출구(64)는 이웃하는 다른 공기분사노즐(56)의 공기분출구(64)를 향하지 않도록 그 설치방향이 조절되어 있다. 공기분출구(64)가 상호 대향할 경우 동시에 분사하는 분사류가 부딪혀 분사효과가 현저히 저하하게 됨은 물론이다. 상기 공기분사노즐(56)의 설치방향에 대해서는 후술된다.

도 7은 상기 도 6을 화살표 A방향에서 바라본 모습을 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 공기공급관(54)의 상부 및 상측부에 공기분사노즐(56)이 설치되어 있음을 알 수 있다. 상기 각 공기분사노즐(56)은 상호 동일한 것으로서 같은 높이에 위치하며 노즐연결관(60)을 통해 공기공급관(54)에 각각 연통하고 있다. 따라서 공기공급관(54) 내부로 압입된 공기는 공기공급관(54) 내부를 유동하며 각 노즐연결관(60)을 통해 공기분사노즐(56)측으로 이동하여 외부로 분사된다.

상기 공기분사노즐(56)의 내부에 형성되어 있는 공기분출구(64)는 하향 경사져 있다. 공기분출구(64)를 이와 같이 하향 경사지도록 함으로써 공기분사노즐(56)의 내부로 유동매체가 들어가지 않도록 할 수 있는 것이다.

상기 공기분출구(64)의 경사각은 공기분사노즐(56)의 직경에 따라 달라지며 도 7에 도시한 A부위가 최소한 B부위 보다 상대적으로 높은 위치에 있도록 경사져 있어야 유동매체가 노즐(56)내부로 들어감을 막을 수 있다.

도 8은 다른 형태의 공기공급관에 공기분사노즐이 설치된 모습을 도시한 도면이다.

상기 도 7에서는 공기공급관(54)이 원형 단면을 갖는 것임에 비하여 도 8에서는 마름모꼴 단면을 갖는 공기공급관을 적용하였다. 상기 공기공급관(54)은 그 위에 배출물이 적재되지 않게 할 수 있는 한 원형이나 마름모꼴에 국한하지 않고 다른 형태로 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 유동층 소각로에 있어서 공기분사노즐의 설치패턴을 설명하기 위하여 도시한 배치도로서 상기 도 3 내지 도 4에서의 소각로케이스(34) 및 공기공급관(54)을 제외하고 도시한 도면이다.

도시한 바와같이, 다수의 공기분사노즐(56)이 소정 패턴으로 배열되어 있고, 특히 상기 공기분사노즐(56)의 공기분출구(64)가 동일한 방위를 향하도록 설치되어 있다. 상기 각 공기분사노즐(56)에 마련되어 있는 공기분출구(64)는 이웃하는 공기분사노즐(56)의 공기분출구(64)를 향하지 않는다.

상기와 같이 공기분사노즐(56)의 공기분출구(64)가 다른 공기분사노즐(56)의 공기분출구에 대향하지 않도록 함으로써 분출류가 상호 간섭하거나 대항하지 않아 전체적인 분출압력이 저하되지 않는다.

도 10은 상기 도 9의 공기분사노즐의 일부를 도시한 도면이다.

도시한 바와같이, 일측 공기분사노즐(56)로부터 화살표 m 또는 n방향으로 분출하는 분출류는 이웃하는 공기분사노즐(56)의 공기분출구(64)에 대해 직각방향을 이루어 분출에 방해되지 않는다.

또한 공기분출구 64a에 대한 64b 및 64c와 같이 상호간에 직각관계에 있지 않은 공기분출구는, 한쪽 공기분출구(64a)에 대한 상대편 공기분출구(64b)의 길이(z1)와 또 다른 상대편 공기분출구(64c)와의 길이(z2)가 최대한 길게 설계한다. 예를 들어 상기 길리 z1과 z2가 동일하도록 함이 좋다.

공기분출구가 상기와 같이 상호 대향하지 않도록 함으로써 분출류 상호간의 간섭이나 방해가 이루어지지 않아 유동매체의 유동이 보다 원활이 이루어질 수 있음은 본 발명의 주요 사상의 하나이다.

한편, 상기한 설명에서는 한 개의 공기분사노즐(56)에 네 개의 공기분출구(64)가 마련되어 있는 경우를 예를 들어 설명하였지만 상기 공기분출구의 개수는 실시예에 따라서 얼마든지 변경 가능하다.

도 11a는 공지의 컴퓨터 시뮬레이션 프로그램인 FLUENT6.2를 통해 얻은 공기분사노즐의 분사패턴을 나타낸 시뮬레이션 결과로서 노즐의 공기분출구가 상호 대향하도록 배치된 상태에서의 출력자료이다.

또한 도 11b는 상기 컴퓨터 시뮬레이션 프로그램인 FLUENT6.2를 통해 얻은 공기분사노즐의 분사패턴을 나타낸 자료로서 노즐의 공기분출구가 상호 대향하지 않게 배치하고 또한 소각로케이스 내벽면을 향하는 공기분출구를 막은 상태로 수행한 시뮬레이션 결과 자료이다.

상기 도 11a 및 도 11b는 공기분출구가 여섯 개인 공기분사노즐을 실험대상으로 한 것이다.

상기 시뮬레이션을 통해 도 11a와 같이 공기분출구가 상호 대향하고 있는 상태에서의 분출유량보다 도 11b와 같이 공기분출구가 대향하고 있지 않은 상태에서의 분출유량이 약 8%정도 증가하였고, 또한 도 11b에서와 같이 소각로케이스의 내벽면을 향하는 공기분출구 12개를 막았을 경우 그렇지 않은 경우에 비해 약 20%의 추가적인 유량증가를 확인할 수 있었다.

결국 상기와 같이 이루어지는 본 발명의 유동층소각로는, 유동매체(18)를 유동 및 반전시키기 위한 공기공급수단이 파이프로 구성되어 소각로(52) 내의 배출물이 소각로 케이스로부터 신속 원활하게 배출되고 특히 공기분사노즐로부터 분출되는 분출류가 서로간에 간섭이나 방해되지 않아 그만큼 분출유량이 많으므로 유동매체의 유동이 보다 원활이 이루어져 결국 고연소효율을 구현할 수 있게 된다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 유동층소각로는, 유동매체내에 연소용 공기를 공급하기 위한 공기공급수단으로 공기공급관을 사용하므로 불연성 불순물이나 재(ash)의 배출이 원활하다. 따라서 불순물이 공기공급관에 설치되어 있는 노즐의 주위에 머무르지 않아 노즐의 동작에 방해되지 않으므로 그만큼 연소효율이 높으며, 특히 각 분사노즐의 공기분출류가 이웃하는 분사노즐의 공기분출류와 간섭하거나 대항하지 않도록 구성되어 연소가 활발하고 더 나아가 공기공급관내에 차단판을 설치하여 유동매체의 유동패턴을 원하는 대로 구현할 수 있다.

도 1은 종래 유동층 소각로의 일 예를 개략적으로 도시한 구성도.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유동층 소각로의 전체적인 구성을 설명하기 위하여 도시한 구성도.

도 2b 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 유동층 소각로에 적용할 수 있는 다른 형태의 공기공급관을 도시한 도면.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 유동층 소각로에 설치되는 공기공급관 및 공기분사노즐의 설치구조를 나타내 보인 평단면도.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 유동층 소각로에 설치되는 다른 타입의 공기공급관 및 공기분사노즐의 설치구조를 나타내 보인 평단면도.

도 5a 내지 도 5c는 상기 공기공급관을 통한 공기의 유동 특성을 설명하기 위하여 도시한 도면.

도 6은 상기 공기공급관에 공기분사노즐이 설치된 모습을 보다 자세히 도시한 도면.

도 7은 상기 도 6의 A방향에서 바라본 모습을 도시한 도면.

도 8은 다른 형태의 공기공급관에 공기분사노즐이 설치된 모습을 도시한 도면.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 유동층 소각로에 있어서 공기분사노즐의 설치패턴을 나타내 보인 도면.

도 10은 상기 도 9의 공기분사노즐의 일부를 도시한 도면.

도 11a는 공지의 컴퓨터 시뮬레이션 프로그램인 FLUENT6.2를 통해 얻은 공기분사노즐의 분사패턴을 나타낸 시뮬레이션 결과로서 노즐의 공기분출구가 상호 대향하도록 배치된 상태의 모습.

도 11b는 상기 컴퓨터 시뮬레이션 프로그램인 FLUENT6.2를 통해 얻은 공기분사노즐의 분사패턴을 나타낸 시뮬레이션 결과로서 노즐의 공기분출구가 상호 대향하지 않도록 배치된 상태의 모습.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10,50:유동층소각로 12,52:소각로

14:버너 16:폐기물공급부

18:유동매체 20:에어챔버

22:공기분산판 24:노즐

26:배출라인 28:유동매체이송부

30:진동스크린 32:유동매체회수라인

34:소각로케이스 54:공기공급관

54a,54b:공기공급관 56:공기분사노즐

60:노즐연결관 62:차단판

64:공기분출구 68:공기주입구

70,71,72:공기공급관

Claims (6)

1. 유동매체를 수용하며 외부로부터 소각할 폐기물을 받아들이는 소각로케이스와, 상기 유동매체내에 외부의 열풍을 분사함으로써 유동매체를 가열 및 유동시켜 유동매체가 폐기물을 소각토록 하는 공기공급수단을 갖는 유동층소각로에 있어서,

   상기 공기공급수단은,

   상기 소각로케이스의 내부에서 유동매체 내에 묻히며 그 양단은 소각로케이스 외부로 연장되고 적어도 일단부에는 외부의 열풍이 주입되는 공기주입구를 갖는 공기공급관과,

   상기 공기공급관에 연통 설치되고 유동매체내에 묻히며 공기공급관내에 공급된 열풍을 유동매체로 분사하는 하나 이상의 공기분사노즐을 포함하고,

   상기 공기분사노즐은 공기공급관의 상부 및 상측부에 동일한 높이로 위치하며 연결관에 의해 공기공급관에 연결되고, 다수의 공기분출구를 가지되 각 공기분사노즐로부터 분출되는 분출류가 이웃하는 공기분사노즐로부터의 분출류에 부딪히거나 간섭하지 않도록 각 공기분출구가 이웃하는 공기분사노즐의 공기분출구 이외의 방향을 향하도록 구성된 것을 특징으로 하는 유동층 소각로.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 공기분사노즐은,

   공기공급관의 연직 상부에 공기공급관의 길이방향을 따라 두 개 이상이 등간격으로 배열된 것을 특징으로 하는 유동층 소각로.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 공기분사노즐의 측부에는 노즐연결관을 통해 공기주입관에 연통하며 상기 공기분사노즐의 배열라인과 평행한 배열라인을 갖는 다수의 공기분사노즐이 더 구비된 것을 특징으로 하는 유동층 소각로.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 공기공급관의 내부에는 공기공급관내의 열풍의 흐름을 제어하여 열풍이 소정방향으로 흐르게 하는 하나 이상의 차단판이 구비된 것을 특징으로 하는 유동층 소각로.
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,

   상기 각 공기분출구는 유동매체가 공기분출구를 통해 공기분사노즐 내부로 유입하지 못하도록 소정길이를 가지며 하향 경사진 것을 특징으로 하는 유동층 소각로.