KR100514663B1 - 복합폐기물 소각 및 건조장치 - Google Patents

복합폐기물 소각 및 건조장치 Download PDF

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KR100514663B1 KR10-2002-0070872A KR20020070872A KR100514663B1 KR 100514663 B1 KR100514663 B1 KR 100514663B1 KR 20020070872 A KR20020070872 A KR 20020070872A KR 100514663 B1 KR100514663 B1 KR 100514663B1
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Abstract

본 발명은 각종 산업폐기물이나 생활폐기물 등을 소각할 때 발생되는 열을 이용하여 각종 오니, 잔반, 슬러지 등 함수율이 높은 폐기물을 건조시키기 위한 복합폐기물 소각 및 건조장치를 개시한다.
이러한 본 발명의 목적은 가연성 건조드럼 내부에 폐기물의 진행방향으로 기류가 형성됨과 아울러 가열공기가 골고루 퍼지도록 함으로써, 수분함유율이 높은 폐기물을 신속하게 완전 건조시킬 수 있도록 함에 있다.
이를 위하여 본 발명은 연소실 내부에 폐기물을 정량씩 투입하기 위한 정량투입장치와, 정량투입장치로부터 공급받은 폐기물을 연소시키기 위한 연소실과, 연소실에서 가열된 공기와 함수율 높은 폐기물이 투입되는 건조드럼과, 블레이드에 돌출된 다수개의 엘레멘트가 형성되고 건조드럼 내부의 중심축에 고정되어 회전되는 임펠러로 된 공지의 것에 있어서, 임펠러의 결착링에 형성된 블레이드의 설치 각도가 서로 상이하도록 하고, 블레이드가 고정되는 중심축이 좌측 또는 우측으로 편심되게 하며, 인접된 결착링의 블레이드들의 설치각도가 서로 다른 편차를 갖도록 하고, 건조드럼의 입구에 확산판을 설치하되, 그 각도가 경사지게 설치하여 됨을 특징으로 한다.
이에 따라 본 발명은 가열된 공기가 건조드럼 내부로 확산 공급됨과 아울러 건조드럼의 내부에 기류가 형성되므로, 함수율 높은 폐기물이 신속하게 완전 건조되어 폐수가 발생되지 않고, 건조드럼을 경사로 설치하지 않아도 폐기물의 이송이 가능하게 되어 장치의 설치가 용이하며 비용이 절감되는 등의 유용한 효과가 있다

Description

복합폐기물 소각 및 건조장치{Incineration And Drying Equipment Of Complex Waste Material}
본 발명은 복합폐기물 소각 및 건조장치에 관한 것으로, 특히 각종 산업폐기물이나 생활폐기물 등 복합폐기물을 소각할 때 발생되는 열을 이용하여 각종 오니, 잔반, 슬러지 등 함수율이 높은 폐기물을 건조시키기 위한 복합폐기물 소각 및 건조장치에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이 오니, 잔반, 스러지등 수분함유율이 높은 폐기물을 그대로 매립하게 되면 토양을 오염시키는 등 환경을 악화시키는 일요인이 된다. 그러므로 이를 가열, 건조하여 수분이 제거된 상태로 하여 오니, 스러지 등은 재활용부재로 활용하고, 잔반 건조물은 비료, 사료 등으로 활용하도록 하고 있는 것이다.
그러므로 수분함유율이 높은 폐기물을 건조시키기 위하여 연료를 태워야 하고, 이에 따라 연료비의 부담이 과중하여 처리비용이 부담스럽게 되었던 문제점이 있어, 본 출원인이 특허등록출원 제2000-0006010호(명칭;복합폐기물 소각 및 건조장치; 이하 "인용발명"이라 함)로 제안한 바 있으며, 이를 첨부한 도면 도 1 및 도 2로 도시하였다.
이러한 인용발명에 의하면 복합폐기물을 소각 및 건조시키는 장치(100)는 폐기물을 연소실(103)로 정량씩 투입하기 위한 정량투입장치(101)와, 정량투입장치(101)로부터 공급받은 폐기물을 연소시키기 위하여 연소실(103) 하방에 설치되는 연소부(102)와, 연소실(103)에서 연소된 배기가스를 재차 연소시키기 위한 재연소버너(104)와, 재연소버너(104)의 화염이 방사되는 재연소실(105)과, 재연소실(105)의 출구가 연결되며 경사진 상태에서 회전되는 건조드럼(106)과, 함수율이 높은 폐기물을 투입하여 분쇄하여 건조드럼(106)으로 공급하는 파쇄기(110)와, 건조드럼(106)의 내부에 설치되며 중심축(108)에 고정되어 회전되는 임펠러(109)와, 건조드럼(106)의 내부 둘레에 설치되고 낙하충격을 발생시키기 위한 걸림핀(107)으로 구성된 것이다.
이러한 복합폐기물 소각 및 건조장치(100)는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폐합성수지, 잔사, 종이 등 각종 산업폐기물이나 생활폐기물 등 각종 가연성 폐기물이 정량투입장치(101)에서 연소부(102)로 보내져 연소되고, 이러한 연소가스는 연소실(103)에서 재연소실(105)로 보내져 재차 연소됨으로써 공해유발물질이 거의 제거된 상태로 되며, 이어서 상기 재연소되어 가열된 공기와 파쇄기(110)에서 분쇄된 오니, 스러지, 잔반 등 함수율이 높은 젖은 폐기물이 건조드럼(106)으로 투입된다.
이러한 폐기물은 건조드럼(106)의 걸림핀(107)에 의하여 상승되고 가장 높은 위치에서 낙하하면서 회전되는 임펠러(109)에 부딪혀 재차 부서지므로 고온의 공기에 고루 노출되어 효과적인 건조가 가능하게 되는 것이다.
따라서 가연성 폐기물을 연소시켜 얻은 연소열과 재연소버너에 의하여 재차 연소시킨 환경 오염의 우려가 거의 없는 고온의 배기가스에 의하여 막대한 연료비 부담없이 함수율이 높은 폐기물을 건조하고 이를 분쇄하여 효과적으로 처리할 수 있게 되는 것이다.
그러나 이러한 복합폐기물 소각 및 건조기(100)는 재연소실(105)에서 가열된 공기를 건조드럼(106)으로 단순 공급시키므로 상기 가열공기가 건조드럼(106)의 내부로 골고루 퍼지지 못할 뿐만 아니라 상기 건조드럼(106) 내부에서 폐기물의 진행방향으로 기류가 형성되지 못하여 함수율이 높은 폐기물을 완전 건조시키지 못하므로 건조되지 못한 폐기물에서 폐수가 발생되며, 건조드럼(106)의 내부에서 폐기물의 이송을 위하여 상기 건조드럼(106)을 경사로 설치하여야 하기 때문에 설치작업이 불편하고 각종 구동 베어링의 편심이 발생하여 수명을 단축시켜 운전비용이 증가된다는 등의 문제가 있다.
상술한 종래의 문제점을 감안하여 본 발명의 목적은 가연성 건조드럼 내부에 폐기물의 진행방향으로 기류가 형성됨과 아울러 가열공기가 골고루 퍼지도록 함으로써, 수분함유율이 높은 폐기물을 신속하게 완전 건조시킬 수 있도록 한 복합폐기물 소각 및 건조 장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 건조드럼의 입구측에 가연성폐기물을 소각하여 가열된 공기가 확산 공급되도록 하는 확산판을 설치하고, 임펠러의 결착링에 형성된 복수개의 블레이드 설치 각도가 서로 상이하도록 하며, 아울러 인접된 결착링의 블레이드들이 서로 다른 편차를 갖도록 하여서 된 복합폐기물 소각 및 건조 시스템을 제안한다.
이에 따라 본 발명은 건조드럼의 내부에 가열공기가 골고루 확산됨과 아울러 폐기물의 진행방향으로 기류가 형성되어 함수율이 높은 폐기물이 신속하게 완전 건조되며, 건조드럼을 경사로 설치하지 않아도 폐기물이 원활하게 이송되는 것이어서, 설치작업이 간단하게 되고, 각종 구동 베어링 등의 편심이 없으므로, 고장 발생률이 감소하여 운전, 유지비용을 감소시킬 수 있게 되는 효과가 있다.
이러한 본 발명을 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4에 본 발명에 의한 복합폐기물 소각 및 건조장치의 전체적인 구성을 도시하였으며, 도 5는 본 발명에 의한 임펠러를 사시도로 보였다.이에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에서는 임펠러의 블레이드(23)가 경사상으로 고정되어 있으며, 이러한 블레이드(23)의 중심을 관통하도록 엘레멘트(24)가 고정되어 있고, 이들을 간편하고 견고하게 중심축(21)에 체결하기 위한 결착링(22')이 구비되어 잇다.도 6은 본 발명에 의한 복합폐기물 소각 및 건조장치의 임펠러의 구성을 도시한 설명도로 이에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명은 중심축(21)을 수평선으로 볼 때, 각 블레이드(23)가 수평선과 0°내지 40°의 범위에서 편차를 두고 설치된 형태를 볼 수 있다. 도 7은 본 발명에 의한 건조드럼의 구성을 보이기 위한 수직 종단면도로 이에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명은 임펠러의 중심축(21)이 건조드럼(19)의 중심에서 벗어나 있으며, 건조드럼(19)의 입구에 설치되는 확산판(25)이 구비되어 있음을 볼 수 있다.아울러, 도 8은 도7에서 보인 확산판(25)의 설치상태를 보인 것으로 수직 단면에 대하여 평행이 아닌 경사 각도로 된 상태를 보이고 있으며, 그 상,하에 통공이 형성되어 있어서, 열기가 통과하는 상태를 화살표로 도시하고 있다.
이러한 본 발명의 구체적인 구조를 살펴보면, 본 발명은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폐합성수지, 잔사, 종이 등 각종 산업폐기물이나 생활폐기물 등 각종 가연성 폐기물을 연소실(15) 내부에 정량씩 투입하기 위한 정량투입장치(11)와, 정량투입장치(11)로부터 공급받은 폐기물을 연소시키기 위하여 연소실(15)의 하방에 설치되며 정량 투입되는 폐기물에 점화용 연료와 간헐적으로 고압의 공기를 공급할 수 있도록 한 연료 및 간헐공기분출수단(30)과, 연료 및 간헐공기분출수단(30)에 연료 및 공기가 선택적으로 공급되도록 하기 위한 선택밸브(31)와, 이에 연료를 압송하기 위하여 연료탱크(33)와 연료펌프(34)로 되는 연료 공급수단(32)과, 이에 일정압력 이상의 공기를 공급하기 위하여 압축기(36)와 리저브탱크(37)로 되는 공압제공수단(35)과, 공압제공수단(35)에서 공급되는 공기의 압력을 조절하기 위한 압력밸브(38)와, 연소실(15) 둘레에 설치된 공기예열실(28)과, 공기예열실(28) 일측의 공기 분사공(29)을 형성한다.
아울러 연소실(15)에서 연소된 배기가스를 재차 연소시키기 위한 재연소버너(17)와, 재연소버너(17)의 화염이 방사되는 재연소실(18)과, 재연소실(18)에서 가열된 공기가 유입되는 건조드럼(19)과, 함수율이 높은 폐기물을 분쇄하여 건조드럼(19)으로 공급하는 파쇄기(26)와, 건조드럼(19)의 내부 둘레에 설치되고 낙하충격을 발생시키기 위한 걸림핀(20)을 형성한다.
아울러 건조드럼(19)의 입구측에는 가열공기를 확산시키기 위한 확산판(25)을 수직 단면을 기준으로 대략 4°∼ 6°정도의 기울기가 되도록 고정 설치하고, 건조드럼(19)의 내부에 임펠러(22)를 설치한다. 아울러 상기 임펠러(22)는 중심축(21)에 고정되어 회전되는 결착링(22')에 적어도 하나 이상의 블레이드(23)를 형성하되, 이러한 블레이드(23)에 다수의 엘레멘트(24)를 돌출 형성함과 아울러 상기 블레이드(23)의 설치 각도가 수평선을 기준으로 하여 0°∼ 40°범위 내에서 서로 차등되게 다른 설치 각도가 되도록 형성하며, 엘레멘트(24)도 블레이드(23)의 설치 각도와 동일한 각도가 되도록 형성한다.
또한, 중심축(21)에 고정된 복수개의 결착링(22')에 형성된 블레이드(23)들 간의 설치 각도가 서로 다르게 되도록 하는데, 그 편차는 대략 4°∼ 6°정도가 되도록 한다.
즉, 예를 들어 첫 번째 위치된 결착링(22')의 블레이드(23) 설치 각도가 0°이면, 두 번째 위치된 결착링(22')의 블레이드(23) 설치 각도는 5°가 되도록 하고, 세 번째 위치된 결착링(22')의 블레이드(23) 설치 각도는 10°, 네 번째 위치된 결착링(22')의 블레이드(23) 설치 각도는 15°가 되도록 하는 등 각 인접된 결착링(22')들의 블레이드(23) 설치 각도를 서로 다르게 형성한다.
또한, 중심축(21)은 건조드럼(19)의 중심에서 좌측 또는 우측에 편심으로 설치하며, 건조드럼(19)을 통과한 부유물과 공기를 서로 분리시키기 위한 사이크론(27)을 형성한다.
이와 같이 된 본 발명은 먼저 정량투입장치(11)의 모우터(13)에 전원을 인가하고 가연성 폐기물을 수거하여 호퍼(12)에 투입하게 되면 상기 폐기물은 모우터(13)에 의하여 회전되는 이송스크류(14)에 의하여 일정길이 단위로 절단 이송되면서 연소부(16)에 채워져 연소하게 되고, 연소되며 가열된 공기는 연소실(15)내부에서 회전되면서 상승된다.
즉, 폐기물이 연소부(16)에 채워지게 되면 선택밸브(31)가 작동하면서 연료공급수단(32)이 작동하여 연료가 선택밸브(31)를 통과하여 연료 및 간헐 공기분출수단(30)의 분사공(29)으로 초기 점화에 필요한 유류가 공급된다. 이러한 상태에서 작업자가 공지의 점화수단으로 점화시켜 주게 되면 폐기물은 연소를 시작하게 되는 것이며, 이때 선택밸브(31)를 차단시키고, 이때부터 폐기물에 의한 자체 연소과정이 지속되는 것이다. 아울러 작업자는 연소공기 공급을 위하여 일반적인 송풍기(미도시)를 작동시키게 되며, 송풍기에 의하여 압송되는 공기는 공기 예열실(28)에 채워짐과 아울러 공기 분사공(29)으로 분사된다. 그러므로 현재 점화되어 연소중인 폐기물에 의하여 연소실(15) 내벽이 가열되고, 그러므로 연소실(15) 내벽 사이에 채워진 연소공기가 가열되어 폐기물의 연소를 위하여 공급되는 연소공기가 가열된 상태에서 공급되므로 연소효율이 향상되는 것이며, 아울러 연소공기는 분출된 상태에서 맞은 편 연소실(15) 내벽에 부딪친 후 상승되므로 자연스럽게 나선형으로 상승하게 된다.
아울러, 폐기물이 타고남은 재는 이송스크류(14)에 의하여 연속으로 공급되는 폐기물 위를 덮게 되므로 연소공기의 원활한 공급을 차단하여 불완전연소상태가 되는데, 이러한 경우 공압제공수단(35)의 압축기(36)에 의하여 리저브탱크(37)에 공기가 축적되면서 압력이 상승되고, 이러한 압력은 압력밸브(38)에 가하여 지는데, 이때 공기 압력이 설정압력 이상이 되는 경우에 압력밸브(38)가 열리면서 이러한 높은 압력의 공기가 선택밸브(31)를 통과하여 순간적으로 연료 및 간헐 공기분출수단(30)으로 분출되는 것이다. 이에 따라 폐기물의 상방을 덮고 있던 재가 일시에 상승하여 연소공기와 함께 회전되면서 재연소되는 것이고, 폐기물의 상방에 얹혀 있는 재가 제거되어 연소상태가 개선되는 것이다.
아울러 폐기물이 연소되며 가열된 공기는 상기 연소실(15)에서 재연소실(18)로 이동하게 되는데, 이러한 재연소실(18)에서 재연소버너(17)에 의하여 재차 연소되므로, 상기 가열공기 중에 포함된 공해유발물질이 완전 연소되어 환경오염을 방지할 수 있게 됨과 아울러 고온의 열을 방출할 수 있게 되는 것이다.
이와 같이 재연소실(18)에서 재차 가열된 고온의 공기는 건조드럼(19)의 내부로 공급되는데, 이때 상기 가열공기는 건조드럼(19)의 입구측에 설치된 확산판(25)에 부딪치게 되어 건조드럼(19)의 내부에 그대로 진입되지 않고, 골고루 확산된다.
한편, 파쇄기(26)에는 오니, 스러지, 잔반 등 함수율이 높은 젖은 폐기물이 투입되며, 적정 크기로 분쇄된 후 낙하하여 건조드럼(19)으로 투입된다. 그러므로 재연소실(18)에서 재연소되면서 고온으로 가열된 공기에 의하여 건조되기 시작하는데, 특히 건조드럼(19)의 걸림핀(20)에 의하여 투입된 폐기물이 상승되고 가장 높은 위치에서 낙하하면서 회전되는 임펠러(22)의 블레이드(23)에 부딪쳐 재차 부서지므로 고온의 공기에 고루 노출되어 효과적인 건조가 가능하게 된다.
즉, 임펠러(22)의 블레이드(23)에는 낙하물에 충격을 가하기 위한 엘레멘트(24)가 형성되어 있으며, 이에 의하여 낙하되는 폐기물이 엘레멘트(24)에 의하여 부숴지면서 세분화되어 건조효율을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
또한, 복수개의 블레이드(23)가 서로 그 설치 각도가 다르고, 인접된 결착링(22')들의 블레이드(23) 설치 각도가 서로 다르기 때문에, 상기 임펠러(22)가 회전될 때 건조드럼(19)의 내부에 이동 기류가 형성되어 파쇄된 폐기물의 이송이 이루어진다.
따라서 상기 건조드럼(19)으로 유입된 가열공기가 건조드럼(19)의 내부 곳곳에 골고루 퍼지게 됨과 아울러 폐기물이 후방으로 이송되어지므로, 폐기물의 수분이 제거되고, 신속하게 건조될 수 있는 것이다.
이후 완전 건조된 폐기물은 배출구를 통하여 외부로 배출되고, 기타 부유물과 공기는 사이크론(27)으로 유입되어 입도가 큰 부유물은 낙하하여 건조물로 배출되며, 미세한 부유물과 공기는 집진기(미도시)를 거쳐 깨끗한 공기만 외부로 배출되는 것이다.
이와 같이 본 발명은 가연성 폐기물을 연소시켜 얻은 연소열과 재연소버너에 의하여 재차 연소시킨 환경 오염의 우려가 거의 없는 고온의 배기가스에 의하여 함수율이 높은 폐기물을 효과적으로 건조하고 이를 분쇄하여 효과적으로 처리 용이한 상태로 할 수 있게 되는 것이다.
이와 같이 본 발명은 건조드럼의 입구측에 가연성폐기물을 소각하여 가열된 공기가 확산 공급되도록 하는 확산판을 설치하여, 건조드럼 내부의 온도가 고루 상승되도록 함과 아울러, 결착링에 형성된 복수개의 블레이드 위치가 서로 다르게 되도록 하며, 아울러 인접된 결착링의 블레이드들이 서로 다른 편차를 갖도록 하여 줌으로써, 폐기물의 이동 기류에 의하여 배출된 것으로, 가열된 공기가 건조드럼 내부로 확산 공급됨과 아울러 건조드럼의 내부에 기류가 형성되므로, 함수율 높은 폐기물이 배출구측으로 이동되므로, 대형의 건조드럼을 수평상으로 설치하고 운전할 수 있게 되어, 설치가 용이하고, 베어링 등이 편심으로 인한 조기 파손의 우려가 없으므로, 유지 보수 비용을 절감할 수 있게 되고, 효율적인 건조 공정으로 폐수 발생의 우려가 없어 양질의 건조물을 얻어 재활용도를 높일 수 있게 되는 유용한 효과가 있다.
도 1은 종래 복합폐기물 소각 및 건조장치를 도시한 설명도.
도 2는 종래 복합폐기물 소각 및 건조장치의 건조드럼을 도시한 단면도.
도 3은 열풍건조기에 설치된 임펠러를 도시한 설명도.
도 4는 본 발명에 의한 복합폐기물 소각 및 건조장치를 도시한 설명도.
도 5는 본 발명에 의한 복합폐기물 소각 및 건조장치의 임펠러를 도시한 사시도.
도 6은 본 발명에 의한 복합폐기물 소각 및 건조장치의 임펠러의 구성을 도시한 설명도.
도 7은 건조드럼의 구성을 개략적으로 도시한 설명도.
도 8은 확산판의 설치상태를 개략적으로 도시한 설명도.
도 9는 연소실의 구성을 도시한 설명도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 소각 및 건조장치 11 : 정량투입장치 12 : 호퍼
13 : 모우터 14 : 이송스크류 15 : 연소실
16 : 연소부 17 : 재연소버너 18 : 재연소실
19 : 건조드럼 20 : 걸림편 21 : 중심축
22 : 임펠러 23 : 블레이드 24 : 엘레먼트
25 : 확산판 26 : 파쇄기 27 : 사이크론

Claims (11)

  1. 연소실(15) 내부에 폐기물을 정량씩 투입하기 위한 정량투입장치(11)와, 정량투입장치(11)로부터 공급받은 폐기물을 연소시키기 위한 연소실(15)과, 연소실(15)에서 가열된 공기와 함수율 높은 폐기물이 투입되는 건조드럼(19)과, 한쌍의 블레이드(23)에 돌출된 다수개의 엘레멘트(24)가 형성되고 건조드럼(19) 내부의 중심축(21)에 고정되어 회전되는 임펠러(22)로 된 공지의 것에 있어서,
    임펠러(22)의 결착링(22')에 블레이드(23)를 하나 이상 형성하되, 각 결착링(22')의 블레이드(23) 설치 각도가 수평선을 기준으로 하여 0°∼ 40°범위에서 차등 형성됨을 특징으로 하는 복합폐기물 소각 및 건조시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    인접된 결착링(22')의 블레이드(23)들의 설치 각도 편차가 4°∼ 6°의 범위에 있음을 특징으로 하는 복합폐기물 소각 및 건조시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    결착링(22')이 고정되는 중심축(21)은 건조드럼(19)의 중심에서 좌측 또는 우측에 편심으로 설치됨을 특징으로 하는 복합폐기물 소각 및 건조장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    가열된 공기가 유입되는 건조드럼(19)의 입구에 확산판(25)이 설치됨을 특징으로 하는 복합폐기물 소각 및 건조장치.
  6. 삭제
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  11. 제 5 항에 있어서,
    확산판(25)은 건조드럼(19)의 수직 단면을 기준으로 하여 4°∼ 6°의 기울기로 설치됨을 특징으로 하는 복합폐기물 소각 및 건조장치.
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