KR100587961B1 - 소각로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다종다양한 폐기물을 단시간에 완전히 소각할 수 있고 유해 연소 생성물의 배출량을 저감시킨 소각로에 관한 것으로, 폐기물을 수용하는 제 1 연소실(2)과, 이 제 1 연소실(2)의 하방에 배치된 제 2 연소실(4)과, 이 제 2 연소실(4)과 연통되는 연도(煙道)(13)를 갖추고 상기 제 1 연소실(2)과 상기 제 2 연소실(4)을 구획하는 격벽(隔壁)(7)을 종류가 다른 폐기물을 놓기 위한 루스터(rooster)부(5) 및 노상부(爐床部)(6)로 구성하는 것과 함께 상기 루스터부를 상기 제 2 연소실(4) 버너(3)에 가까운 쪽에 설치하고, 상기 노상부(6)를 상기 버너(3)에서 먼 쪽에 설치한 소각로에 관한 것이다.

소각로, 폐기물, 공해방지, 연소실, 루스터, 노상부, 격벽

Description

소각로{Incinerator}

도 1은 본 발명 소각로의 일실시예의 종단측면도를 나타내는 설명도이다.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따르는 단면의 설명도이다.

도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따르는 단면의 설명도이다.

도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선을 따르는 단면의 설명도이다.

도 5는 도 1의 요부를 확대하여 나타내는 설명도이다.

도 6은 본 발명 소각로의 일실시예에 있어서의 소각 작업시의 공기량의 조정 내용 및 소각로 출구의 배기 가스 온도의 변화를 나타내는 설명도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2 : 제 1 연소실 3 : 버너 4 : 제 2 연소실

5 : 루스터(rooster)부 6 : 노상부(爐床部) 7 : 격벽(隔壁)

13: 연도(煙道) 15: 돌출부 16: 돌조부

이 발명은 폐기물을 소각하는 소각로에 관한 것이다.

잡다한 쓰레기나 폐유 등의 폐기물의 소각에 관해서는 공해 방지 대책상, 많 은 규제가 있으며 특히 근래 들어 그 규제가 엄격해 지고 있다. 한편, 발생되는 폐기물의 내용은 잡다한 쓰레기, 폐유, 합성수지 제품 등 다종다양하며, 이들은 분별되어 각각 전용 소각로에서 소각되어지고 있다. 이 때문에 이러한 폐기물을 한번에 일괄 소각할 수 있는 소각로가 요망되고 있다. 특히, 선박 등에 있어서는 설치 공간의 점에서 이러한 경향이 강하다.

본 발명의 목적은 다종다양한 폐기물을 단시간 내에 완전히 소각시키고, 유해 연소 생성물의 배출량을 저감시킬 수 있는 소각로를 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 청구의 범위 제 1 항 기재의 발명은 폐기물을 수용하는 제 1 연소실과, 상기 제 1 연소실의 하방에 배치된 제 2 연소실과, 상기 제 2 연소실과 연통되는 연도를 갖추거 상기 제 1 연소실과 상기 제 2 연소실을 구획하는 격벽을 종류가 다른 폐기물을 놓기 위한 루스터부 및 노상부로 구성하는 것과 함께 상기 루스터부를 상기 제 2 연소실의 버너에 가까운 쪽에 설치하고, 상기 노상부를 상기 버너에서 먼쪽에 설치하는 것을 특징으로 하고 있다.

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청구의 범위 제 3 항 기재의 발명은 상기 제 1 연소실의 내측 하부를 좁게 하는 것을 특징으로 하고 있다.

청구의 범위 제 4 항 기재의 발명은 상기 제 2 연소실내에 상기 루스터부와 상기 연도의 사이에 돌출부를 설치하는 것을 특징으로 하고 있다.

청구의 범위 제 5 항 기재의 발명은 상기 노상부에 돌조부를 설치하는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 다종다양한 폐기물을 단시간에 완전히 소각할 수 있고, 유해 연소 생성물의 배출량을 저감시키는 소각로를 제공하는 것이다.

다음 본 발명의 실시 형태에 관해서 설명한다. 본 발명은 주로 고형 폐기물을 수용하는 제 1 연소실과, 이 제 1 연소실의 하방에 설치된 제 2 연소실을 갖춘 소각로에서 실현된다. 이 소각로는 제 2 연소실에 버너를 갖추고 있어 제 1 연소실에 수용된 폐기물은 제 2 연소실에서의 버너의 연소에 의해서 소각된다.

상기 소각로는 제 1 연소실과 제 2 연소실을 구획하는 격벽이 루스터부 및 노상부로 구성되어 있다. 이 격벽에 있어서 바람직하게는 버너에 가까운 쪽에 루스터부를 설치하고, 먼 쪽에 노상부를 설치한다. 또한, 제 2 연소실에는 버너와는 반대쪽 위치에 이 제 2 연소실과 연통되는 연도를 두고 있다. 이 연도는 루스터부 및 제 2 연소실을 통해서 제 1 연소실과 연통하고 있다.

이상의 구성에 있어서, 제 1 연소실에는 주로 고형 폐기물을 수용한다. 이 때, 음식물 쓰레기 등과 같은 수분이 많은 폐기물이나 종이 다발과 같은 폐기물은 루스터부에 두고, 합성수지 제품과 같이 가열에 의해 유동상태로 되는 것과 같은 폐기물은 노상부에 둔다. 또한, 폐페인트나 폐유 등과 같은 액체 폐기물은 빈 캔 등의 용기에 넣은 상태로 노상부에 둔다. 여기서 상기한 액체 폐기물 등 가열에 의해 유동상태로 되는 그리스와 같은 폐기물이 부착된 천 등은 가열에 의해 액체 폐기물이나 그리스 등이 유동상태로 되어 분해되므로 노상부에 둔다.

그리고 버너의 연소를 개시하면, 우선 제 2 연소실이 가열된다. 그리고 제 1 연소실과 그 내부의 폐기물은 버너의 화염으로 인한 복사열이나 대류열이 루스터부를 통해서 전달됨으로써 가열된다. 제 1 연소실내의 폐기물이 가열되어 폐기물이 연소하기 시작하면, 이 폐기물로부터는 미연소분을 포함한 연소가스(이하, 「가연성 가스」라고 한다)가 발생한다. 또한, 합성수지 제품 등의 폐기물은 가열에 의해 유동상태로 되지만, 이러한 폐기물로부터는 유동상태로 되는 과정에 있어서 또한 유동상태로 된 후에도 가연성 가스가 발생한다.

제 1 연소실에서 발생한 가연성 가스는 루스터부를 통해서 제 2 연소실내로 유입되어 버너의 근방, 즉 화염의 근원부근으로 유입된다. 그리고, 가연성 가스는 버너의 화염과 혼합하여 완전 연소된다. 이 가연성 가스는 상기와 같이 연소반응이 불충분하기 때문에 유해한 성분이나 다량의 흑연이 포함되는 경우가 있으나, 버너 화염의 근원부근으로 합류되므로 완전 연소된다. 그리고 완전 연소된 배기가스는 연도에서 굴뚝을 통해서 배출된다.

또한, 제 1 연소실내의 폐기물, 특히 루스터부에 둔 폐기물은 연소하면서 소편(小片)으로 분해되고, 이 소편이 루스터부에서 제 2 연소실내로 낙하된다. 이 폐기물의 소편은 제 2 연소실내에서 낙하되면서 버너의 화염에 의해 완전 연소되므로 재의 잔류는 거의 없다.

이상과 같이, 본 발명에 관계되는 소각로에 있어서는 제 1 연소실에 수용된 폐기물을 완전 연소할 수 있기 때문에 그을음, 흑연, 가연성 가스 등의 유해 연소 생성물의 배출량을 저감시킬 수 있다.

상기 제 1 연소실의 내측 하부는 좁게 하는 것이 바람직하다. 이러한 형상으로 하면, 제 1 연소실에서 발생한 가연성 가스를 버너 화염의 형성부분을 향해 유통시킬 수 있다. 이 때문에 가연성 가스와 화염과의 접촉이 양호해져 가연성 가스를 완전 연소시킬 수 있다. 또한, 제 1 연소실의 내측 하부의 형상을 제 2 연소실을 향해 점차 좁게 하면, 연소 중에 분해된 폐기물의 소편이 제 2 연소실내에 있어서의 화염의 형성부분을 향해 확실하게 낙하된다. 이 때문에 폐기물의 소편과 화염과의 접촉이 양호해져서 폐기물의 소편을 완전 연소시킬 수 있다.

상기 소각로에 있어서 제 2 연소실내에서의 루스터부와 연도와의 사이에 돌출부를 설치할 수도 있다. 이 돌출부는 제 1 연소실로부터의 가연성 가스가 제 2 연소실의 천장부분, 즉 격벽의 하면을 통해 그대로 연도로부터 배출되는 것을 방지하므로, 가연성 가스와 화염과의 접촉을 양호하게 하여 가연성 가스를 완전 연소시킬 수 있다.

상기 소각로에 있어서 노상부에 돌조부를 설치할 수도 있다. 이 돌조부는 노상부의 상면의 일부를 돌출시켜서 형성하는 외에, 노상부를 구성하는 부재와는 별도의 부재를 노상부의 상면에 설치함으로써 형성된다. 이 돌조부는 가열되어 유동상태로 된 폐기물이나 빈 캔 등의 용기로부터 흘러나온 액체 폐기물을 막아 노상부상에 체류시킨다. 따라서, 이 돌조부는 유동상태로 된 폐기물이나 액체 폐기물이 루스터부를 통해서 제 2 연소실내로 흘러내리는 것을 효과적으로 방지한다. 이와 같이 노상부에 돌조부를 설치함으로써, 완전히 가스화되지 않은 폐기물이 제 2 연소실로 흘러내리는 것을 방지할 수 있으므로, 제 2 연소실내의 연소 상태가 악화되어 흑연이 발생하지 않게 된다.

또한 상기한 바와 같이, 노상부에 돌조부를 설치한 구성으로 하면, 노상부에 둔 폐기물 중에서 가열에 의해 유동상태로 되는 폐기물의 양을 증가시킬 수 있다. 즉, 유동상태의 폐기물은 비교적 점도가 높아서 물과 같이 간단하게는 흐르지 않는다. 이 때문에 돌조부를 설치하지 않아도 유동상태의 폐기물이 조금이라도 있으면 노상부로부터 흘러내리지 않는다. 그러나 유동상태의 폐기물의 양이 많아질수록 노상부에 퍼져서 노상부로부터 흘러내리기 쉬워지므로 노상부에 둔 폐기물 중에서 유동상태로 되는 폐기물의 양을 제한할 필요가 있다. 그래서 상기와 같이 노상부에 돌조부를 설치하면 그 돌조부는 유동상태의 폐기물을 막아 다량의 유동상태의 폐기물을 노상부상에 체류시킬 수 있다. 따라서 노상부에 둔 폐기물 중에서 가열에 의해 유동상태로 되는 폐기물의 양을 증가시킬 수 있다.

또한, 상기 소각로에 있어서 제 1 연소실에는 공기 공급수단, 예를 들어 공기 분출노즐을 설치하는 것이 바람직하다. 제 1 연소실에 공기 공급수단을 설치하면 폐기물로부터 가연성 가스가 발생하는 것을 촉진시키거나, 또한 가연성 가스의 발생이 종료된 폐기물을 효율적으로 완전 연소시킬 수 있다.

상기 소각로에 있어서 제 1 연소실에 공기 공급수단을 설치한 경우, 이 공기 공급수단으로부터 제 1 연소실로의 공기의 공급량과 버너로부터 제 2 연소실로의 공기의 공급량 중에서 적어도 한쪽을 조정하면서 폐기물의 소각을 행할 수 있다. 이와 같이 각 연소실로의 공기의 공급량을 조정하면서 폐기물을 소각하는 운전 방법으로는 각 연소실에 있어서의 폐기물, 폐기물로부터의 가연성 가스, 버너로부터의 연료의 연소상태에 따라서 공기의 공급량을 적절히 조정할 수 있으므로 각 연소실에 있어서의 연소상태를 양호하게 유지할 수 있다.

상기 운전방법은, 적어도 제 1 소각공정과 제 2 소각공정으로 폐기물을 소각한다. 우선 제 1 소각공정은 제 1 연소실에 있어서 폐기물의 연소가 시작되었을 때 개시된다. 제 1 연소실에서 폐기물의 연소가 시작되면 상기와 같이, 이 폐기물로부터 가연성 가스가 발생하기 시작하고 이 가연성 가스는 제 2 연소실에서 버너의 화염에 의해 연소된다. 그래서 제 1 소각공정에서는 제 1 연소실에 있어서 폐기물의 연소가 완만해지며 가연성 가스의 발생이 촉진되도록 제 1 연소실로의 공기의 공급량을 조정함과 동시에 제 2 연소실에서 가연성 가스 및 버너로부터의 연료가 완전 연소되도록 제 2 연소실로의 공기의 공급량을 조정한다. 그리고 제 1 연소실에서 가연성 가스의 발생을 촉진시켜 제 2 연소실로 유입되는 가연성 가스를 완전 연소시킨다.

그리고, 제 1 연소실에 있어서 폐기물이 대부분 소각되어 거의 탄화된 상태로 되면 이 폐기물은 소위 숯불 연소상태로 되어 제 1 연소실내의 온도가 저하되기 시작한다. 그래서 제 1 소각공정을 종료하고 계속해서 제 2 소각공정을 개시한다.

상기 제 2 소각공정에서는 제 1 연소실로의 공기의 공급량을 제 1 소각공정보다도 증가시킴과 동시에 제 2 연소실로의 공기의 공급량을 제 1 소각공정보다도 감소시킨다. 제 2 소각공정에 있어서 제 1 연소실로의 공기의 공급량을 증가시키면, 숯불 연소상태의 폐기물이 급속하게 연소되기 시작하므로 폐기물이 단시간에 완전 연소된다. 또한, 제 2 소각공정에 있어서는 폐기물로부터의 가연성 가스의 양이 조금밖에 없거나, 또는 없어졌으므로 제 2 연소실내에서는 주로 버너의 연료가 연소하고 있는 상태로 된다. 그래서 제 2 연소실로의 공기의 공급량을 감소시킴으로써, 제 2 연소실의 온도 저하를 방지한다.

이상과 같이, 상기 소각로에 있어서 제 1 소각공정과 제 2 소각공정에 의해 폐기물을 소각하게 되면 폐기물을 단시간에 효율적으로 완전히 연소시킬 수 있다.

이와 같은 운전 방법에 있어서, 제 1 소각공정 전에 예열 공정을 행하는 것이 바람직하다. 이 예열 공정에서는 제 1 연소실로의 공기의 공급량을 적게 하거나, 또는 공급하지 않도록 함과 동시에 제 2 연소실로의 공기의 공급량을 적게 하면, 소각로를 단시간에 충분히 예열할 수 있으므로 소각 작업 전체에 필요한 시간을 단축시킬 수 있다.

여기서 이 소각로에 이용되는 버너의 연료로서는, 통상적인 액체 연료(등유, 경유, 중유 등)나 기체 연료(도시가스, 천연가스, 프로판가스, 수소가스 등)를 이용할 수 있으나, 폐유나 알코올 폐액과 같은 가연성 폐액을 사용할 수 있고, 또한 이 가연성 폐액과 액체 연료를 혼합하여 사용할 수도 있다. 특히 연료로서 가연성 폐액을 이용하면, 상기의 통상적인 연료를 소비하지 않고 가연성 폐액과 폐기물을 동시에 소각할 수 있다.

<실시예>

이하, 본 발명의 일실시예에 관해서 도면을 참조하면서 설명한다. 여기서 도 1은 본 발명에 관계되는 소각로의 일실시예의 종단측면을 나타내는 설명도이며, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따르는 단면의 설명도이며, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따르는 단면의 설명도이며, 도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선을 따르는 단면의 설명도이며, 도 5는 도 1의 요부를 확대하여 나타내는 설명도이며, 또한 도 6은 본 발명에 관계되는 소각로의 일실시예에 있어서의 소각 작업시의 공기량의 조정내용 및 소각로 출구의 배기가스 온도의 변화를 나타내는 설명도이다.

도시하는 소각로(1)는 주로 고형 폐기물을 수용하는 제 1 연소실(2)을 갖추고 있고 이 제 1 연소실(2)의 하부에는 버너(3)를 갖춘 제 2 연소실(4)이 배치되어 있다. 상기 제 1 연소실(2)과 상기 제 2 연소실(4)과의 사이에는 루스터부(5) 및 노상부(6)로 구성된 격벽(7)에 의해 구획되어 있다.

상기 제 1 연소실(2)은 그 내측 하부가 상기 제 2 연소실(4)을 향해 점차 좁아지는 형상으로 되어 있다. 즉, 상기 제 1 연소실(2)의 폭방향의 하부 측벽(8), (8)은 도 2에 나타내는 바와 같이 상기 버너(3)의 축선 방향에 대한 폭이 상기 제 2 연소실(4)에 가까울수록 좁아지고 있다. 상기 제 1 연소실(2)의 측면에는 폐기물 투입구(9)가 설치되어 있다. 또한, 상기 제 1 연소실(2)내에 있어서의 상기 격벽(7)의 근방에는 공기 공급수단으로서 소정 개수의 공기 분출노즐(10)이 배치되어 있다. 이것들의 공기 분출노즐(10)은 상기 각 하부 측벽(8)에 적절한 간격으로 배치되어 있다.

상기 제 2 연소실(4)은 그 내측 상부가 위로 갈수록 그 폭이 좁아지는 형상이 되며, 이 실시예에 있어서는 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 상기 제 2 연소실(4)의 상방 양쪽 모퉁이부를 곡면형상으로 하고 있다. 그리고, 상기 버너(3)는 상기 제 2 연소실(4)의 한 쪽 측면(도 1의 좌측의 측면)에 거의 수평방향으로 화염을 형성하도록 배치되어 있다.

상기 루스터부(5)는 상기 버너(3)에 가까운 쪽에 설치되어 있고, 상기 루스터부(5)에 의해 상기 제 1 연소실(2)과 상기 제 2 연소실(4)이 연통되어 있다. 상기 루스터부(5)는 이 실시예에 있어서 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 상기 제 1 연소실(2)의 저부, 즉 상기 각 하부 측벽(8)의 하단에 있어서의 상기 제 2 연소실(4)과의 연통부(12)를 소정 개수의 폐쇄부재(11)에 의해 선택적으로 가로막도록 구성하고 있다. 즉, 상기 각 폐쇄부재(11)는 인접한 각 폐쇄부재(11)와의 사이에 소정의 간격을 두고서 상기 각 하부 측벽(8)의 각각에 의해 지지되어 있다. 따라서 상기 각 폐쇄부재(11)끼리의 사이가 상기 제 1 연소실(2)과 상기 제 2 연소실(4)을 연통시키는 연통구(부호 생략)로 되어 있다.

여기서 상기 각 폐쇄부재(11)에 관해서 상세하게 설명하면, 상기 각 폐쇄부재(11)는 상기 각 하부 측벽(8)과 밀접하게 감합되도록 하방만큼 그 폭을 좁게 한 형상, 즉 도 2에 나타내는 바와 같이 역사다리꼴 형상으로 되어 있다.

상기 노상부(6)는 상기 버너(3)로부터 먼 쪽에 설치되어 있다. 상기 노상부(6)는 이 실시예에 있어서는 도 1 및 도 3에 나타내는 바와 같이 상기 폐쇄부재(11) 소정 개수를 서로 밀착시킨 상태로 배치하여 상기 연통부(12)를 가로막음으로써 구성하고 있다. 또한, 이 실시예에 있어서 상기 노상부(6)의 상면은 거의 평평한 형상이 되어 있어, 이에 따라 상기 노상부(6)는 소위 평노상(平爐床)으로서 형성되어 있다.

상기 제 2 연소실(4)에 있어서의 상기 버너(3)에 대향하는 측(도 1의 우측)에는 연도(13)이 설치되어 있다. 이 연도(13)는 상기 제 2 연소실(4)의 측방에 거의 수직방향으로 형성되어 상기 제 1 연소실(2)의 측벽(14)에 의해 상기 제 1 연소실(2)로 구획되어 있다. 즉, 상기 연도(13)는 상기 제 2 연소실(4)과 직접 연통되고 또한 상기 제 2 연소실(4) 및 상기 루스터부(5)를 통해서 상기 제 1 연소실(2)로 간접 연통되어 있다.

또한, 상기 격벽(7)의 하면에는 상기 루스터부(5)와 상기 연도(13)와의 사이에 돌출부(15)가 설치되어 있다. 이 돌출부(15)는 이 실시예에 있어서는 도 1 및 도 3에 나타내는 바와 같이 상기 각 폐쇄부재(11)중에서 상기 루스터부(5)와 상기 노상부(6)의 경계부분에 위치하는 폐쇄부재(11)에 설치되어 있으며, 이 폐쇄부재(11)의 하단을 다른 폐쇄부재(11)보다도 하방으로 돌출시켜서 형성하고 있다.

또한, 상기 돌출부(15)의 형성위치는 이 실시예 있어서는 상기 루스터부(5)와 상기 노상부(6)의 경계부분으로 되어 있으나, 이 위치에 한정되는 것은 아니며, 상기 루스터부(5)와 상기 연도(13)와의 사이에 형성될 수 있다. 또한, 상기 돌출부(15)는 상기 격벽(7)에 있어서의 상기 루스터부(5)와 상기 연도(13)와의 사이 일부분을 돌출시켜서 형성하는 외에 상기 루스터부(5)와 상기 연도(13)와의 사이 전체를 상기 루스터부(5)의 하면보다 하방으로 돌출시켜서 형성할 수도 있다.

또한, 상기 돌출부(15)의 상기 제 2 연소실(4)로의 돌출량은 상기 루스터부(5)로부터의 가연성 가스가 상기 격벽(7)의 하면을 통하여 상기 연도(13)를 향해 그대로 유통되는 것을 방지할 수 있는 높이로 되어 있다. 더욱이 상기 돌출부(15)의 돌출량은 상기 버너(3)로부터의 화염이 직접 닿지 않도록 또한 화염의 형성을 저해하지 않도록 설정되어 있다. 한편, 상기 돌출부(15)의 폭(도 3의 좌우방향의 치수)은 상기한 바와 동일하며, 상기 루스터부(5)로부터의 가연성 가스가 상기 격벽(7)의 하면을 통하여 상기 연도(13)을 향해 그대로 유통되는 것을 방지할 수 있는 폭으로 되어 있다. 이 실시예에 있어서는 상기 돌출부(15)의 폭은 상기 연통부(12)의 폭과 거의 동일하게 되어 있다.

상기 노상부(6)에는 가열에 의해 유동상태로 된 폐기물이나 빈 캔 등의 용기로부터 흘러나온 액체 폐기물이 상기 제 2 연소실(4)로 유입되는 것을 방지하기 위해 돌조부(16)가 설치되어 있다. 이 돌조부(16)는 이 실시예에 있어서는 도 5에 상세하게 나타내는 바와 같이, 상기 노상부(6)를 구성하는 상기 각 폐쇄부재(11)중에서 상기 루스터부(5)측에 위치하는 폐쇄부재(11)에 일체적으로 형성되어 있다. 그리고 상기 돌조부(16)의 형성위치는 상기 노상부(6)의 단부, 즉 상기 노상부(6)와 상기 루스터부(5)와의 경계부로 되어 있다.

더욱이 상기 돌조부(16)의 폭은 도 3 및 도 4 에 나타내는 바와 같이, 상기 노상부(6)의 폭, 즉 상기 돌조부(16)를 형성하는 폐쇄부재(11)의 폭과 동일하게 되어 있다. 또한, 상기 돌조부(16)의 상기 노상부(6)로부터의 돌출 높이는 상기 노상부(6)에 두는 폐기물의 양, 특히 유동상태로 된 폐기물이나 액체 폐기물의 양에 의거하여 이것들의 유동상태의 폐기물을 막을 수 있도록 설정한다. 이와 같이, 상기 노상부(6)와 상기 루스터부(5)의 경계부에 상기 돌조부(16)을 설치하면, 상기 노상부(6) 전체에 유동상태의 폐기물이나 액체 폐기물을 체류시킬 수 있다.

또한, 상기 돌조부(16)는 이 실시예와 같이, 1 조뿐만이 아니라 복수 조로 설치할 수도 있다. 이와 같이 상기 돌조부(16)를 복수 조로 설치하는 경우에는, 예를 들어 상기 노상부(6)를 구성하는 상기 각 폐쇄부재(11)의 각각에 형성할 수도 있고, 상기 각 폐쇄부재(11)중에서 적절한 폐쇄부재(11)에 형성할 수도 있다.

여기서 상기 소각로(1)의 그 밖의 구성에 관해서 설명하면, 우선 상기 각 공기 분출노즐(10)에는 제 1 공기 공급라인(17)이 접속되어 있다. 또한 상기 버너(3)에는 제 2 공기 공급라인(18)과 연료 공급라인(19)이 접속되어 있다. 상기 제 1 공급라인(17) 및 상기 제 2 공급라인(18)은 공기의 공급량이 각각 개별적으로 조정 가능하게 되어 있다. 상기 연료 공급라인(19)은 이 실시예에서는 연료로서 폐유를 상기 버너(3)로 공급한다.

다음으로 상기 연도(13)의 종단에는 배기가스의 배출을 촉진시킴과 동시에 냉각을 행하기 위한 배출장치(20)가 설치되어 있다. 이 배출장치(20)를 통해 굴뚝(도시 생략)이 접속된다.

이하, 상기 소각로(1)에 의한 소각 작업에 관해서 도 1 내지 도 6을 참조하면서 설명한다. 여기서 상기 소각로(1)는 예열 공정, 제 1 소각공정 및 제 2 소각공정을 이 순서대로 행하여 폐기물을 소각하도록 운전된다.

우선, 상기 폐기물 투입구(9)를 열고 상기 제 1 연소실(2)내로 폐기물을 수용한다. 이 때 음식물 쓰레기와 같이 수분이 많은 폐기물이나 잡지 등의 종이 다발과 같은 폐기물은 상기 루스터부(5)에 두고 합성수지 제품과 같이 가열에 의해 유동상태로 되는 것과 같은 폐기물은 상기 노상부(6)에 둔다. 또한 폐페인트나 폐유 등과 같은 액체 폐기물은 빈 캔 등의 용기에 넣은 상태로 상기 노상부(6)에 둔다. 여기서 상기한 바와 같은 액체 폐기물이나 가열에 의해 유동상태로 되는 그리스 등과 같은 폐기물이 부착된 천 등은 가열에 의해 액체 폐기물이나 그리스 등이 유동상태로 되어 분해되므로 상기 노상부(6)에 둔다.

그리고, 상기 제 1 공기 공급라인(17)로부터 상기 각 공기 분출노즐(10)로 공기를 공급함과 동시에 상기 제 2 공기 공급라인(18)로부터 상기 버너(3)로 공기를 공급한다. 이 때 상기 각 공기 공급노즐(10)로부터 상기 제 1 연소실(2)로의 공기의 공급량은 폐기물이 완만하게 연소되어 가연성 가스가 발생되는 것을 촉진시킬 수 있는 양으로 한다. 이 공기의 공급량은 소정 시간으로 상기 제 1 연소실(2)내의 폐기물을 완전히 소각시킬 때에 필요한 단위시간당 공기 공급량에 대해 수분의 1에서 수십분의 1 정도(예를 들어, 1/5∼1/50)의 양이며 이 실시예에 있어서는 1/10로 되어 있다. 한편, 상기 버너(3)로부터 상기 제 2 연소실(4)로의 공기의 공급량은 상기 버너(3)로 공급된 연료, 즉 폐유에 대해 거의 적정량이거나 약간 다량의 공기비가 되도록 미리 설정된 양이다.

이 상태에서 상기 연료 공급라인(19)으로부터 상기 버너(3)로 폐유를 공급하여 착화시키고 예열 공정을 개시한다. 이 예열 공정에서는 우선, 상기 제 2 연소실(4)이 상기 버너(3)에 의한 직접적인 가열에 의해 예열된다. 이 예열 공정에서는 상기 버너(3)로부터 폐유만이 연소하고 있는 상태이므로 후술하는 제 1 소각공정보다도 저공기비의 연소로 되어 상기 제 2 연소실(4)의 예열을 단시간에 행할 수 있다.

그리고 상기 제 2 연소실(4)내에 있어서 상기 버너(3)에 의해 발생된 열은 복사열로서 또한 대류열로서 상기 루스터부(5)를 통해 상기 제 1 연소실(2)내로 전해지기 때문에 상기 제 1 연소실(2)도 단시간에 예열된다. 상기 제 1 연소실(2)의 예열에 의해 상기 제 1 연소실(2)내의 폐기물이 가열되어 이 폐기물이 연소하기 시작하면 이 폐기물로부터는 가연성 가스가 발생한다.

이 때, 상기 루스터부(5)에 음식물 쓰레기와 같은 수분을 많이 포함한 폐기물을 둔 경우에는 수분의 증발이 촉진되기 때문에 단시간에 건조되어 가열하기 시작한다.

또한, 상기 노상부(6)에 합성수지 제품과 같은 폐기물을 둔 경우에는 이 폐기물은 가열되어 유동상태로 된다. 이와 같은 폐기물로부터는 유동상태로 되는 과정에 있어서 또한 유동상태로 된 후에도 가연성 가스가 발생한다. 또한, 이 유동상태의 폐기물은 상기 돌조부(16)에 의해 막혀 상기 노상부(6)상에 체류한 상태로 된다. 이 때문에 완전히 가스화되지 않은 폐기물이 상기 제 2 연소실(4)내로 유입되어 상기 제 2 연소실(4)내에서 그을음이나 흑연을 발생시키면서 연소하는 것을 방지할 수 있다.

이상과 같이 하여 폐기물의 연소가 시작되지만, 예열 공정은 폐기물의 연소에 앞서 행해지므로 폐기물이 연소하기 시작하였을 때에는 상기 제 1 연소실(2) 및 상기 제 2 연소실(4)의 내부나 벽면의 온도는 이 연소를 유지함에 있어 충분한 온도로 승온되어 있다.

그리고, 폐기물의 연소가 시작되면, 상기와 같이 상기 제 1 연소실(2)내로의 공기의 공급량이 적기 때문에 폐기물은 약간의 화염을 동반하면서 연소되며 동시에 폐기물로부터는 가연성 가스가 발생된다. 이 가연성 가스는 상기 루스터부(5)를 통해 상기 제 2 연소실(4)내로 유입되어 상기 버너(3)의 화염과 혼합하여 완전 연소된다. 이와 같이 폐기물이나 이 폐기물로부터 발생된 가연성 가스가 연소되기 시작하면, 이 연소에 의해 공기가 소비되어 공기비가 저하되어 상기 소각로(1)의 출구, 즉 상기 연도(13)내에 있어서의 배기가스 온도가 급격히 상승한다(도 6 참조).

이 배기가스 온도의 변화는 상기 연도(13)에 설치한 온도 검출수단(도시 생략)에 의해 검출되고 상기 연도(13)내의 배기가스 온도가 소정 온도, 예를 들어 800℃에 달하면, 제 1 소각공정을 개시한다. 이 제 1 소각공정에서는 상기 버너(3)로의 공기 공급량을 증가시킨다. 이 때, 상기 버너(3)로의 공기 공급량의 증가분은 폐기물로부터의 가연성 가스를 연소시킬 수 있는 양이다.

이 제 1 소각공정에서는 상기와 같이 상기 버너(3)로의 공기의 공급량, 즉 상기 제 2 연소실(4)내로의 공기의 공급량을 증가시켰기 때문에 상기 제 2 연소실(2)내의 공기비가 높아져 상기 제 2 연소실(4)내에 있어서의 연소온도가 제한된다. 이 때문에 상기 연도(13)내에 있어서의 배기가스 온도가 낮게 억제된다. 또한 상기 제 2 연소실(4)로의 공기의 공급량은 가연성 가스를 연소시킴에 있어 충분한 양으로 되어 있으므로 불완전 연소가 발생되지 않는다.

여기서 상기 루스터부(5)는 상기 버너(3)에 가까운 쪽에 설치되어 있으므로 상기 제 1 연소실(2)내의 폐기물로부터 발생되는 가연성 가스는 상기 버너(3)의 화염의 근원부분으로 유입된다. 이 때문에 가연성 가스와 화염의 접촉시간이 길어져 가연성 가스는 완전 연소된다. 게다가 상기 제 1 연소실(2)의 내측 하부를 상기 제 2 연소실(4)을 향해 좁혀지는 형상으로 하였기 때문에 상기 버너(3)의 화염 형성 영역에 가연성 가스를 집중시켜 유입시킬 수 있으므로 가연성 가스는 화염과 확실하게 접촉하여 완전 연소된다.

또한, 이 가연성 가스는 상기 루스터부(5)를 통과한 후, 상기 제 2 연소실(4)의 천정부분, 즉 상기 격벽(7)의 하면을 따라 상기 연도(13)을 향해 흐르려고 하지만, 상기 돌출부(15)에 의해 차단되기 때문에 가연성 가스는 완전 연소되지 않은 채로 상기 연도(13)로부터 배출되는 것을 방지할 수 있다. 또한 이 가연성 가스는 상기 돌출부(15)에 의해 그 흐름이 하향으로 바뀌어지므로 상기 버너(3)의 화염과 양호하게 접촉하여 완전 연소된다.

상기 제 1 연소실(2)내의 폐기물 중에서 상기 노상부(6)상의 폐기물은 가연성 가스를 발생시키면서 그대로 연소된다. 한편, 상기 루스터부(5)상의 폐기물은 가연성 가스를 발생시키면서 상기 제 1 연소실(2)내에서 소편으로 분해되면서 연소된다. 특히 음식물 쓰레기와 같은 수분을 많이 포함한 폐기물은 상기 루스터부(5)상에서 가열됨으로써 연소가 빨라져 건조한 부분이 작은조각으로 분해되면서 연소한다. 그리고 이와 같은 폐기물의 작은조각은 상기 루스터부(5)를 통해 상기 제 2 연소실(4)내로 낙하하는 사이에 상기 버너(3)의 화염에 의해 완전 연소된다.

이와 같이 상기 루스터부(5)상의 폐기물이 소편으로 분해되면 폐기물의 표면적이 넓어지므로 연소가 쉬워지고 또한 상기 루스터부(5)를 통해 상기 제 2 연소실(4)내로 낙하하는 사이에 상기 버너(3)로부터의 화염에 의해 더욱 소편으로 분해되므로 단시간에 완전 연소된다.

더구나 상기 제 1 연소실(2)의 내측 하부의 형상이 상기 제 2 연소실(4)을 향해 점차 좁게되어 있어 폐기물의 소편의 낙하를 촉진시켜서 상기 제 2 연소실(4)로 확실하게 낙하시킬 수 있고, 또한 이 소편을 상기 버너(3)의 화염 형성부분을 향해 낙하시킬 수 있으므로 폐기물의 소편과 화염의 접촉이 양호해져서 폐기물의 소편을 완전히 연소시킬 수 있다. 이 때문에 그을음, 흑연 등이 굴뚝으로부터 배출되지 않는다.

그리고 폐기물로부터 가연성 가스가 발생하지 않게 될 때쯤에는 폐기물이 대부분 소각되어 소위 숯불 연소상태(잉걸불 상태)로 된다. 따라서 숯불 연소상태로 될 때쯤에는 발열량이 부족하여 상기 제 1 연소실(2) 및 상기 제 2 연소실(4)의 온도가 저하되기 시작한다. 이 숯불 연소상태로 될 때까지의 시간은 제 1 소각공정을 개시한 후일정한 시간으로 추측할 수 있다. 이 실시예에서는 제 1 소각공정을 개시하고 나서 예를 들어 40분 경과하였을 때, 제 1 소각공정을 종료하고 계속하여 제 2 소각공정을 개시한다.

이 제 2 소각공정에 있어서는 상기 각 공기 분출노즐(10)로의 공기의 공급량, 즉 상기 제 1 연소실(2)로의 공기의 공급량을 증가시킴과 동시에, 상기 버너(3)로의 공기 공급량, 즉 상기 제 2 연소실(4)내로의 공기 공급량을 감소시킨다. 이 때, 상기 제 1 연소실(2)로의 공기 공급량은 소정 시간으로 상기 제 1 연소실(2)내의 폐기물을 완전히 소각할 때에 필요한 단위시간당 공기의 공급량에 대해 수분의 1 정도(예를 들어 1/2∼1/4)의 양이며 제 1 소각공정에 있어서의 공기의 공급량의 수배의 양이다.

여기서 제 1 소각공정으로부터 제 2 소각공정으로 이행하였을 때의 상기 제 1 연소실(2)로의 공기 공급량의 증가분은 예열 공정으로부터 제 1 소각공정으로 이행하였을 때의 상기 제 2 연소실(4)로의 공기 공급량의 증가분과 거의 동일하게 되어 있다.

그리고, 제 2 소각공정에 있어서 상기 제 1 연소실(2)로의 공기 공급량을 증가시키면, 숯불 연소상태의 폐기물은 급속하게 연소하기 시작한다. 또한, 이 제 2 소각공정에 있어서 상기 각 공기 분출노즐(10)로부터의 공기는 상기 제 1 연소실(2)내를 교반하기 때문에 폐기물은 더욱 분해되어 소편으로 되면서 연소한다. 따라서 이 제 2 소각공정에 있어서는 숯불 연소상태의 폐기물을 단시간에 완전히 연소시킬 수 있다.

이상과 같이, 상기 소각로(1)에 의하면 상기 제 1 연소실(2)에 수용한 폐기물을 완전 연소시킬 수 있기 때문에 그을음, 흑연, 가연성 가스 등의 유해 연소· 생성물의 배출을 저감시킬 수 있다. 또한, 상기한 바와 같은 제 1 소각공정과 제 2 소각공정에 의해 폐기물을 소각함으로써 복잡한 연소제어를 행하지 않고 상기 제 1 연소실(2) 및 상기 제 2 연소실(4)로의 공기 공급량의 제어만으로 폐기물을 단시간에 효율적으로 완전 연소시킬 수 있고, 게다가 유기 연소 배기물의 배출을 저감시킬 수 있다. 또한 예열 공정에서는 상기 제 2 연소실(4)로 공급되는 공기량을 적게 하여 연소시키므로 상기 제 1 연소실(2) 및 상기 제 2 연소실(4)을 단시간에 충분히 예열시킬 수 있어 예열 공정의 소요시간을 단축할 수 있다.

또한, 상기 소각로(1)에 있어서는 상기 노상부(6)에 상기 돌조부(16)을 설치한 구조로 되어 있으므로 상기 노상부(6)에 둔 폐기물 중에서 가열에 의해 유동상태로 되는 폐기물의 양을 증가시킬 수 있다. 즉, 유동상태의 폐기물은 비교적 점성이 높아 물처럼 쉽게 흐르지 않는다. 이 때문에 상기 노상부(6)에 상기 돌조부(16)를 설치하지 않아도 유동상태의 폐기물이 조금이라도 있으면 상기 노상부(6)로부터 흘러내리지 않는다. 그러나 유동상태의 폐기물의 양이 많아질수록 상기 노상부(6)에 퍼져서 상기 노상부(6)로부터 흘러내리기 쉬워지기 때문에 상기 노상부(6)에 둔 폐기물 중에서 가열에 의해 유동상태로 되는 폐기물의 양을 제한할 필요가 있다. 그래서 상기와 같이 상기 돌조부(16)를 설치하면 상기 돌조부(16)는 유동상태의 폐기물을 막아 다량의 유동상태 폐기물을 상기 노상부(6)상에 체류시킬 수 있다. 따라서 상기 노상부(6)에 둔 폐기물 중에서 가열에 의해 유동상태로 되는 폐기물의 양을 증가시킬 수 있다.

게다가 상기 소각로(1)에 있어서 상기 돌조부(16)는 상기 노상부(6)와 상기 루스터부(5)의 경계부에 설치되어 있으므로 상기 노상부(6) 전체에 유동상태의 폐기물을 체류시킬 수 있다. 따라서 상기 노상부(6)상에 체류시킬 수 있는 유동상태의 폐기물 양이 증가되므로 상기 노상부(6)상에 둔 폐기물의 양을 더욱 증가시킬 수 있다.

여기서 상기 소각로(1)에 있어서 상기 노상부(6)에 상기 돌조부(16)를 설치함으로써 유동상태의 폐기물의 흘러내림을 방지하는 구성에 관해서 본 발명에 관계되는 소각로를 선박용으로 한 경우에 관해서 설명한다. 일반적으로 선박용 소각로의 경우에 있어서는 선박의 요동에 의해 상기 소각로(1)가 기울어지는 경우가 있으나, 상기 소각로(1)가 기울어졌을 경우, 상기 돌조부(16)는 상기 노상부(6)로부터 완전히 가스화되지 않은 유동상태의 폐기물을 막아 상기 제 2 연소실(4)내로 흘러내리 것을 방지하기 때문에 그을음이나 흑연의 발생을 방지할 수 있다. 특히 상기와 같이 상기 돌조부(16)를 복수 조로 설치한 구성으로 하면 선박용 소각로로서 한층 효과적이다. 즉, 상기와 같이 상기 소각로(1)가 기울어졌을 경우, 상기 각 돌조부(16)의 각각이 유동상태의 폐기물을 막아 보다 많은 유동상태의 폐기물을 상기 노상부(6)상에 체류시킬 수 있으므로 상기 제 2 연소실(4)로의 흘러내림을 방지할 수 있다.

이상의 설명에서는 상기 격벽(7), 상기 루스터부(5), 상기 노상부(6), 상기 돌출부(15) 및 상기 돌조부(16)는, 상기 제 1 연소실(2)의 저부에 상기 폐쇄부재(11)를 선택적으로 배치하도록 구성되어 있으나, 이것들의 전부 또는 일부를 상기 제 1 연소실(2)이나 상기 제 2 연소실(4)을 형성할 때, 일체적으로 구성할 수도 있다.

또한, 상기 소각로(1)에 의한 소각작업에 있어서 제 2 소각공정의 개시는 제 1 소각공정을 개시하고 나서 배기가스 온도가 소정 온도 이하로 되었을 때로 할 수도 있다. 예를 들어 제 1 소각공정을 개시하고 나서 배기가스 온도가 870℃ 이하로 되었을 때로 한다. 이것은 도 6에 나타내는 바와 같이 상기 연도(13)내의 배기가스 온도가 폐기물의 연소가 시작되면 상승하고, 어느 온도에 달한 후에 저하되는 점에 착안한 것이다. 또한 제 2 소각공정의 개시는 제 1 소각공정을 개시하고 나서 소정 시간이 경과한 후에 배기가스 온도가 소정 온도 이하로 되었을 때로 할 수도 있다. 예를 들어 제 1 소각공정을 개시하고 20분 경과한 후, 배기가스 온도가 870℃ 이하로 되었을 때로 한다. 따라서 제 1 소각공정이나 제 2 소각공정의 개시는 상기 연도(13)내의 배기가스 온도나 제 1 소각공정의 개시부터의 시간에 기인하여 행하기 때문에 산소 농도계 등과 같은 특수한 센서를 이용할 필요가 없다.

또한, 이상에서 설명한 상기 소각로(1)에 있어서의 운전방법에서는 제 1 소각공정이 종료된 후, 바로 제 2 소각공정을 행하고 있으나, 제 1 소각공정의 종료를 기다리지 않고 제 2 소각공정을 개시할 수 있다. 이 경우에는 제 2 소각공정의 개시 시기를 빨리 하는 쪽에 있어서 행한다. 예를 들어 제 1 소각공정을 그 개시된 후 40분에 종료하는 경우, 제 2 소각공정은 제 1 소각공정을 개시하고 나서 35분 경과된 후에 개시하도록 구성한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 소각로는 다종다양한 폐기물을 단시간에 완전히 소각할 수 있고, 게다가 유해 연소 생성물의 배출을 저감시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 폐기물을 수용하는 제 1 연소실(2)과, 상기 제 1 연소실(2)의 하방에 배치된 제 2 연소실(4)과, 이 제 2 연소실(4)과 연통하는 연도(煙道)(13)를 갖추고, 상기 제 1 연소실(2)과 상기 제 2 연소실(4)을 구획하는 격벽(7)을 종류가 다른 폐기물을 놓기 위한 루스터(rooster)부(5) 및 노상부(爐床部)(6)로 구성하는 것과 함께, 상기 루스터부(5)를 상기 제 2 연소실(4)의 버너(3)에 가까운 쪽에 설치하고 상기 노상부(6)를 상기 버너(3)에서 먼 쪽에 설치하는 것을 특징으로 하는 소각로.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 연소실(2)의 내측 하부를 좁게 하는 것을 특징으로 하는 소각로.
4. 제 1 항 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 연소실(4)내에 상기 루스터부(5)와 상기 연도(13) 사이에 돌출부(15)를 설치한 것을 특징으로 하는 소각로.
5. 제 1 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노상부(6)에 돌조부(16)를 설치한 것을 특징으로 하는 소각로.

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