KR100594699B1

KR100594699B1 - 유해물질제거 소각로

Info

Publication number: KR100594699B1
Application number: KR1020007003899A
Authority: KR
Inventors: 마에지마타카시
Original assignee: 마에지마 후미오; 마에지마 타카시
Priority date: 1998-09-04
Filing date: 1998-09-07
Publication date: 2006-07-03
Also published as: HK1026733A1; US6324999B1; AU8998698A; CN1204359C; DE69833204T2; CA2305222C; KR20010031062A; MY122317A; CA2305222A1; EP1030110A4; EP1030110B1; TW468022B; DE69833204D1; WO2000014450A1; AU744063B2; EP1030110A1; NZ504880A; BR9815021A; ID23126A; CN1278320A

Abstract

본 발명은 배출연기 속에 포함된 유해물질을 제거하는 유해물질제거 소각로로서, 소각물질을 소각시키는 소각부에 상기 소각부로부터 발생하는 유해물질을 제거하는 제거부를 연속설치하고, 흡인식 부압수단 또는 송풍식 부압수단에 의해 소각부로부터 제거부로 공기의 흐름을 형성하여, 상기 소각부 내를 항시 부압상태로 하는 것을 특징으로 한다.

Description

유해물질제거 소각로{INCINERATOR FOR REMOVING NOXIOUS SUBSTANCES}

본 발명은 연기통로관 가스에 포함된 독성물질을 제거하기 위한 소각로의 개량에 관한 것이다.

종래의 소각로에서는, 소각물질에 소각로 내의 버너에 의해 점화되며, 이 소각로로 공급되는 다량의 공기와 함께 연소가 이루어지고 있었다. 또, 종래의 소각로에서는 소각로에 공급되는 공기량과 같은 정도의 소각물질만이 소각로 내에 반입될 수 있다.

그러나, 소각로 내에서 소각물질이 점화 및 연소되더라도, 공기는 소각로를 통해 완전히 흐르지는 않는다. 또, 소각물질이 반입될 때마다 소각로에서의 연소온도가 낮아지며, 그 결과 소각물질이 불완전연소가 되기 쉽다. 이러한 이유로 다량의 일산화탄소, 다이옥신, 기타 유해물질이 대량으로 발생하고 대기에 비산된다는 결점이 있었다.

또, 소각로에 강제로 공기를 주입하여 연소하는 방식이므로 결과적으로 압력이 발생하여 소각로 내의 일부에 격렬한 연소 및 난류가 발생하고 매연이 대기에 비산되는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 연기가스에서 유해물질을 제거하여 일산화탄소, 다이옥신 등이 연기가스에 포함되지 않도록 함으로써 대기에 유해물질이 비산되지 않도록 하는 소각로를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 유해물질제거 소각로는 소각물질을 소각시키는 소각부에 상기 소각부로부터 발생하는 유해물질을 제거하는 제거부를 연속설치하고, 흡인식 부압수단 또는 송풍식 부압수단에 의해 소각부로부터 제거부로 공기의 흐름을 형성하여, 상기 소각부 내를 항시 부압상태로 하는 것을 특징으로 하는 구성을 갖는다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 유해물질제거 소각로의 종단면도.

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 유해물질제거 소각로의 종단면도.

도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 유해물질제거 소각로의 종단면도.

도 4는 종래 소각로의 기류를 나타내는 도면.

도 5는 본발명에 따른 유해물질제거 소각로의 기류를 나타내는 도면.

도 6은 본 발명에 따른 유해물질제거 소각로의 소각부에서 그 연속적인 온도변화를 나타내는 그래프.

도 7은 본 발명에 따른 유해물질제거 소각로에서 소각물질을 연소함에 따라 그 연무에 함유된 다이옥신 및 디벤조푸란의 독성등가농도 및 실측농도를 나타내는 그래프.

도 8은 종래 소각로에서 기류를 나타내는 도면.

도 9는 본 발명에 따른 유해물질제거 소각로에서 그 기류를 나타내는 도면.

도 10은 본 발명에 따른 유해물질제거 소각로의 소각부에서 그 소각물질의 연소조건을 나타내는 도면.

도 11은 본 발명에 따른 유해물질제거 소각로의 소각부에서 그 소각물질의 연소조건을 나타내는 도면.

도 12는 본 발명에 따른 유해물질제거 소각로의 소각부에서 그 소각물질의 연소조건을 나타내는 도면.

도 13은 본 발명에 따른 유해물질제거 소각로의 소각부에서 그 소각물질의 연소조건을 나타내는 도면.

도 14는 본 발명에 따른 유해물질제거 소각로의 소각부에서 그 소각물질의 연소조건을 나타내는 도면.

도 15는 본 발명에 따른 유해물질제거 소각로의 소각부에서 그 소각물질의 연소조건을 나타내는 도면.

도 16은 본 발명의 제4실시예에 따른 유해물질제거 소각로를 나타내는 종단면도.

도 17은 본 발명에 따른 유해물질제거 소각로에서 그 공기덕트 타입의 부압수단에 관한 다른 구조를 나타내는 종단면도.

도 18은 본 발명에 따른 유해물질제거 소각로에서 제거부 대신 설치된 싸이클론 컬렉터를 나타내는 도면.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유해물질제거 소각로에 대해 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 유해물질제거 소각로를 나타내는 종단면도이다. 본 발명에 따른 유해물질제거 소각로는 습성 폐기물 및 일반쓰레기를 포함하는 소각물질(5)을 연소한 소각부(2)와 유해물질을 제거하는 제거부(2a)를 구비한다.

유해물질제거 소각로(1)의 소각부(2)에는 소각재챔버(8)가 배치되고, 이 소각재챔버(8)에는 쓰레기 소각이후 1차연소챔버(9)에서 발생하는 소각재를 수용하기 위한 소각재수용용기(7)가 착탈가능하게 설치된다. 여기서 1차연소챔버(9)는 소각물질(5)을 연소 및 소각하기 위한 가열버너(12a)를 가진다. 또, 소각부(2)에 있어서 1차연소챔버(9)의 상부에는 건조챔버(10)가 배치된다. 도 1은 상기 가열버너(12a)를 나타내지만 이것은 버너에 한정되지 않으며, 히터나 그 밖의 가열수단이 사용될 수도 있다.

격벽(10a) 위에는 다량의 수분이 함유된 습성 폐기물(4)이 놓이게 되며, 또, 격벽(10a)에는 1차연소챔버(9)와 건조챔버(10) 간의 기류 통로가 되는 다수의 구멍(10b),(10b),(10b),...이 형성되어 있다. 소각물질(5)이 연소할 때 발생하는 연소열이 이 구멍(10b),(10b),(10b),...을 통과함으로써, 격벽(10a) 위의 습성폐기물(4)에 함유된 다량의 수분이 증발하여 이 습성폐기물(4)의 건조가 이루어진다. 물론, 소각부(2)에서 건조챔버를 이와같이 구성하지 않고, 격벽(10a)을 접시형, 또는 격자형 구조로 할 수도 있다.

1차연소챔버(9)의 쇠살대(9a) 부근에는 소각물질(5)의 소각 이전에 점화 및 가열을 위한 가열버너(12a)가 설치되어 1차연소챔버(9)의 일반연소쓰레기가 되는 소각물질(5)을 효율적으로 연소시키게 된다. 가열버너(12a)는 버너가 아니라 히터나 기타 가열수단이 대신 사용될 수도 있다.

쇠살대(9a) 아래에 위치하는 소각재챔버(8)에는 습성폐기물(4)과 소각물질(5)의 연소로부터 발생한 소각재를 수용하기 위한 소각재수용용기(7)가 배치된다. 수용용기(7)는 소각재챔버(8)로부터 입출가능하게 설치되므로 소각재가 수집된 수용용기(7)를 소각재챔버(8) 외부로 인출하여 소각로(1) 외측에서 소각재를 제거할 수 있다.

소각재 인출수단으로서 소각재수용용기(7) 대신 발진형 컨베이어벨트, 회전형 컨베이어벨트 등을 설치할 수도 있고, 낙하하는 소각재를 흡인하여 인출하는 구조를 채용할 수도 있다.

도 1에 나타낸 바와같이, 소각로(1)의 제거부(2a)는 소각부(2)에서 배출되는 미연소 가스를 연소하는 가열버너(12)와, 소각부(2)의 소각재챔버(8), 1차연소챔버(9) 및 건조챔버(10)를 부압상태로 유지하는 팬(3)을 포함한다. 참조부호 13은 배기가스출구로서 2차연소챔버(11)에서 불완전연소로 나온 매연 및 연무를 대기로 배출하는 통로이다. 물론, 가열버너(12), 히터, 또는 기타 다른 가열수단을 사용할 수도 있다.

소각부(2)에 일정부압상태를 야기하는 부압발생수단으로는 제거부(2a)에 팬(3)을 설치한 형태의 흡인형 부압수단과 공기덕트형 부압발생수단을 들 수 있는데, 흡인형부압수단의 경우는 도 1에 나타낸 바와같이 팬(3)을 회전시켜 소각부(2)에서의 고온의 공기를 유인하게 되고, 공기덕트형 부압발생수단의 경우는 도 2에 나타낸 바와같이 배기파이프(3b)로 공기를 강제로 보내어 2차연소챔버(11)에서 연기와 함께 공기를 배기시키는 방식이다.

1차연소챔버(9)와 건조챔버(10)에서 소각로 바닥부(6)에 형성된 흡기구(6a),(6a),(6a)...,를 통해 도입된 공기는 일정하게 화살표방향으로 이동하여 다음과 같은 고정된 경로로 기류가 형성된다. 즉, 흡기구(6a),(6a),(6a)...,→소각재챔버(10)→1차연소챔버(9)→건조챔버(10)→2차연소챔버(11)→팬(3)→배기구(13)로 고정경로가 형성되며, 소각부(2)의 내측은 부압상태가 일정하게 유지된다. 팬(3)은 흡인형 부압수단이지만 공기덕트형 부압수단을 적용할 수도 있다.

소각로바닥부(6)의 흡기구(6a)로부터 소각재챔버(8), 1차연소챔버(9), 건조챔버(10)로 보내진 공기의 양은 팬(3)의 회전속도를 조절함으로써 미세하게 제어가 가능하다. 팬의 회전속도를 조절하여 소각부(2)에 유입되는 공기의 양을 제어함으로써 소각부(2)의 산소량을 필요한 최소량으로 제한할 수 있다.

소각부에 습성폐기물(4)과 소각물질(5)을 완전히 채워 소각할 경우 공기가 유입된 하측에만 연소를 시작하므로 상측은 공기 부족상태가 되고, 다량의 불연소 가스 및 불연소탄소가 발생하면서 환원분위기 하에 놓이게 된다. 이 환원분위기 하에서 일산화탄소, 디옥사이드 및 기타 유해물질의 발생을 회피할 수 있다. 환원분위기 하에서 연소될 때 즉, 산소부족상태로 300℃ ∼ 500℃ 온도에서 연소될 때 다 이옥신, 산화질소, 산화황, 염화수소의 용해 때문에 다이옥신, NOx, SOx, HCL, 기타 유해물질의 농도가 극히 희박해진다.

2차연소챔버에서 그리고 환원분위기 하에서 불연소가스 및 불연소탄소를 버너(12)로 점화하여 대략 800℃ 온도의 고온으로 점화할 때 이 불연소가스 및 불연소탄소가 열분해되어 함유된 일산화탄소 또는 다이옥신 등이 발생하지 않고 제거되며, 또한 환원분위기 하에서 연무가스에 포함된 유해물질도 배기구(13)로부터 완전히 제거되어 배기된다. 가열수단으로는 버너(12)에만 한정되는 것은 아니며, 히터나 기타 다른 가열수단이 사용될 수 있다.

일산화탄소, 다이옥신 등과 같은 유해물질을 제거하는데 가장 적합한 소각온도는 대략 800℃ 이상이다. 이와 같은 고온에서 환원분위기 하의 불연소가스, 탄소가스, 기타 연무가스에 포함된 유해물질을 효과적으로 열분해하여 제거할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 유해물질제거 소각로의 종단면도를 나타낸다. 제2실시예에 따른 소각로에 있어서는 소각부(2)의 구성이 도 1의 구성과 유사하지만 제거부(2a)의 구성이 다르다. 또, 제2실시예에서는 소각부(2a)의 부압발생수단으로서 송풍기를 포함한 공기덕트형 부압수단이 사용된다.

즉, 제거부(2a)는 배기파이프(11a), 버너(12)를 갖는 2차연소챔버(11), 공기를 분출하는 팬(3)이 설치된 송풍기(3a)를 구비한다. 제거부에서 송풍기(3a)의 선단부(3b)는 배기파이프(11a) 최하부 부근에 위치한다. 또 선단부(3b)를 배기파이프(11a)의 최하부 중앙에 위치시키는 구성이 바람직하다. 여기서도 가열수단은 버너(12)에만 한정되는 것은 아니며, 히터나 그 밖의 가열수단을 대신 사용할 수도 있다.

송풍기(3a)가 구동되어 팬(3)이 회전하면 외측공기가 송풍기(3a)를 통해 화살표B 방향으로 유입된다. 유입된 공기가 2차연소챔버(11)의 배기파이프(11a)로 보내질 때, 2차연소챔버(11)는 공기 송풍으로 인해 부압이 되어 버너(12)로 연소된 연기가 공기를 따라 화살표C 방향으로 배기파이프(11a)를 통해 배기된다.

제2실시예에 따른 유해물질제거 소각로에 있어서는 소각부(2)에서 발생된 유해물질을 함유한 불연소가스, 불연소탄소가 소각부(2)와 연속으로 설치된 제거부(2a)로 보내지며, 이때 팬(3)의 회전으로 인해 배기챔버(11a)로 유입되어 2차연소챔버(11)에 불완전가스, 불완전탄소 등 유해물질이 환원분위기 하에서 연소되며, 유해물질을 용해하여 제거한 연기가 배기파이프(11a)로부터 대기로 배기된다.

도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 유해물질제거 소각로를 나타내는 종단면도이다. 본실시예에 따른 유해물질제거 소각로(1b)는 2차연소챔버(11)에 2개의 버너(12)(12)가 설치된 구조이다. 이와같이 2차연소챔버(11)에 2개의 버너(12)(12)를 설치함으로써 유해물질이 함유된 불연소 가스 및 불연소 탄소의 환원분위기 하에서 도 3의 D에서와 같이 더욱 효율적으로 유해물질을 소각 및 열분해할 수 있다. 도 3에서는 2차연소챔버(11)에 2개의 버너가 설치되어 있지만 2개 이상의 버너를 설치할 수도 있다.

제3실시예에 따른 유해물질제거 소각로에서는 팬(3)의 구동 및 회전으로 2차연소챔버(11)의 연무를 화살표A방향으로 흐르게 하고, 소각부(2)의 공기가 소각재챔버(8)→1차연소챔버(9)→건조챔버(10)→2차연소챔버(11) 순으로 흐르는데 그 결과 공기와 연기가 함께 흡인된다. 이러한 이유로 불연소가스 및 불연소탄소와 같은 유해물질을 함유한 연기(배기가스)가 부압상태의 2차연소챔버(11)로 인도되어 배기구(13)를 통해 배기되며, 이때 배기되는 가스는 버너(12)(12)에 의해 연기에 함유된 유해물질이 소각된 상태가 된다.

도 4 및 도 5는 공기덕트형과 공기흡인형 각각의 경우에 대한 소각물질과 함께 공기의 흐름 상태를 보여주는 도면이다. 도 4의 경우는 공기덕트형으로서 소각물질 둘레로 공기가 흐르고 팬(14)이 회전하여 소각물질에 대해 송풍을 행한다. 도 5의 경우는 팬(14)의 회전에 따른 공기흡인으로 소각물질 둘레로 공기가 흐른다. 도 4는 종래 소각로의 경우 공기흐름상태를 나타내는 것으로서, 공기덕트형에서의 흐름을 나타내는 것이고, 도 5는 본 발명에 따른 유해물질제거 소각로에서 공기흡인형의 경우 공기흐름상태를 나타내는 것이다.

종래 소각로의 공기흐름을 나타내는 도 4에서는 팬(14)을 회전시켜 목적물(소각물질)을 향하는 방향으로 공기가 송풍됨으로써 공기가 화살표E에서와 같이 목적물 앞에 충돌하고, 층류로부터 난류로의 변화, 즉 목적물(15)의 상하로 흐름이 형성되고 목적물(소각물질)의 뒷부분(15b)으로는 공기가 흐르지 않는다.

이 때문에, 공기는 목적물(15)의 앞부분에만 충돌하고 뒷부분(15b)에는 충돌할 수 없다. 새로운 공기가 충돌하지 못하는 소각물질(15)의 뒷부분은 불연소부분으로 남아있다. 압력 때문에 내부 깊숙한 곳에 공기가 도달하지 못함에 따라 소각물질의 내부 공동부에는 불연소부분이 남게된다.

도 5는 공기흡인형을 나타내는 것으로서, 공기가 소각로 둘레 전체에 흐른 다. 도 5와 같이 본 발명에 따른 유해물질제거 소각로에 있어서는 팬(14)의 회전으로 공기가 소각로에 흡인되고, 흡인된 공기가 화살표 F 방향으로 흐른다. 이때 새로운 공기는 소각물질(15)의 앞부분(15a), 뒷부분(15b), 상부면, 바닥면 등 전체둘레에 걸쳐 충돌하면서 흐르게 되므로 소각물질의 완전연소가 가능하다. 또, 공기흡인방법으로 소각물질(15)을 태울 때, 즉 소각부(2)를 부압상태로 하여 소각물질을 태울 때, 공기는 소각물질 자체 내부의 공극에도 미세하게 흐르게 되어 불완전연소부분이 잔류하지 않는 완전연소가 가능하게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 유해물질제거 소각로의 소각부에서 연속적인 온도변화를 나타내는 그래프이다. 도 2의 G점에서 1차연소챔버의 출구 온도곡선(16)을 측정하고, H점에서 2차연소챔버의 상부온도곡선(17)을 측정하였다.

기간(18) 중에 1차연소챔버의 출구온도가 450℃ 이상으로 유지되고, 1차연소챔버(9)의 공기량이 필요한 최소량으로 제한된다. 그러므로 소각부(2)에 완전히 채워진 소각물질(2)은 공기가 흡수된 바닥부분에만 인화하기 시작하며, 상부는 산소부족상태가 되며, 또한 환원분위기 하에서 1차연소챔버(9)에서 발생하는 불연소가스 및 불연소탄소는 2차연소챔버에서 연소되어, 다이옥신, 일산화탄소 등의 발생이 억제되고, 이들 유해물질이 열분해되어 연무가스에 포함되지 않는다. 그래프는 연무가스에 함유된 다이옥신 및 디벤조푸란의 농도 및 독성등가농도를 나타내는 것이다.

도 7에 나타낸 바와같이, 유해물질 제거소각로(1)(1a)(1b)에서는 다이옥신의 독성등가 농도는 0.031ng/m³ 이며, 이 수치는 1997. 12. 1로부터 개정시행된 대기오염방지법과 폐기물처리법에서 규정한 기준치인 0.1ng/m³보다 낮은 수치이다. 그리고 또, 디벤조푸란의 배출량도 극단적으로 적었다.

도 8은 공기가 송풍되어 소각물질에 충돌하는 구조의 종래의 소각로에서 공기흐름을 나타내는 도면이다. 도 9는 본 발명에 따른 유해물질제거 소각로에서의 공기흐름을 나타내는 도면으로서, 이 경우는 상술한 바와같이 공기가 흡인되어 소각물질과 충돌하는 구조이다.

종래 송풍기 등으로 소각물질에 송풍을 하여 소각물질을 태우는 경우, 분쇄된 소각물질을 점화하고, 팬(14) 등으로 점화면으로 향해 송풍(15a)을 하여 강제로 공기를 소각물질(15)로 향해 충돌하게 하며, 이후 연소상태의 빈번한 확인을 하면서 소각물질을 연소하게 된다. 이 경우 소각물질(15) 중에 공기가 직접 충돌하는 앞부분(15a) 만이 송풍기 팬(14)에 의한 송풍(14a)에 의해 연소가 잘된다. 또한 소각물질(15)은 송풍공기와 함께 점차 소각물질의 앞부분(15a)으로부터 내측으로 향해 조금씩 진행된다.

그러나, 송풍공기가 충돌하지 않는 부분, 즉 소각물질(15)의 뒷부분(15b)은 산소부족상태로 있게 되며, 그 이유는 상술한 바와같이 소각물질의 앞부분(15a)을 태운 이후의 공기가 뒷부분(15b)으로 갈 수 있기 때문이다. 소각물질(15)의 뒷부분(15a)에는 통상 난류가 발생하여 주변의 공기는 매우 희박해지며, 소각물질(15)의 뒷부분(15b)에 연소부분이 있어도 그 연소를 물체내부로 진행시키도록 공기가 흐르지 않아 연소가 소각물질(15) 내부로 진행하지 못한다.

그 때문에 도 8에 나타낸 바와같이, 소각물질 대부분이 완전연소하여 재가되지 못하며, 특히 소각물질(15)에 미연소부분(15d)이 다량으로 잔류하게 된다. 이와같이 종래의 공기를 송풍하는 방법에서는, 소각물질(15)로부터 유해물질을 발생시키지 않는 조건으로서 통상 알려진 완전연소조건을 만족시킬 수 없게 된다.

그러나, 도 9에 나타낸 바와같이, 본 발명의 유해물질제거 소각로에서는 소각물질(15)을 연소시키기 위해 공기가 직접 소각물질(15)과 충돌하는 것이 아니라 팬(14)을 구동회전 시켜 공기를 1차연소챔버(9) 내에 흡인하는 방법(흡인식 부압수단)에 의해 부압상태로 하면 소각부(2) 내부가 부압상태로 되기 때문에 흡기구 밖의 무한 공간으로부터 흡인된 공기가 직접 소각물질(15)로 충돌하지 않으며, 흡인된 공기(14c)는 소각물질(15)의 외주둘레 전체면에 걸쳐 흐른다.

이 때문에, 부압상태에 의해 소각물질(15)의 뒷부분(15b)에 난류를 일으키지 않고, 소각물질(15)의 외주둘레 전체면을 공기가 원활하게 흐르는 동시에 소각물질(15)의 앞부분(15a)에 있는 연소부분도 소각물질(15)의 내부의 공극에도 미량의 공기가 흐르므로 내부로 진행하게 되어 전체에 걸쳐 확실하게 연소가 가능하다.

상기 1차연소챔버(9) 내가 부압상태로 되고, 공기를 흡기구로부터 흡인하므로 소각물질(15)의 외주둘레면 전체는 물론이고, 소각물질(15)의 내부에 있는 공극(15e)을 통해서도 공기가 흐르므로 소각물질(15) 내부로부터 전체가 치우침 없이 연소되어 완전히 재가 된다.

도 9에 나타낸 바와같은 이유로 소각물질(15) 거의 전체가 연소되어 재가된다. 이와같이 본 발명에 의한 공기흡인 방식에 의해 부압상태를 이용한 연소방법에 의해 소각물질(15)로부터 유해물질을 발생시키지 않는 조건으로 통상 알려진 완전연소라는 조건을 충족시킬 수 있다.

실질적으로, 사용된 후의 회계전표, 약 1m ×0.5m의 상질 롤 종이, 생고무 등을 본 발명에 따른 유해물질제거소각로의 1차연소챔버(9) 내에 분쇄없이 빽빽하게 넣은 후 연소실험을 한 결과 굴뚝으로부터 나오는 연기가 거의 없었으며, 또, 소각물질의 소각후의 소각재도 백색으로 완전연소되었다. 특히 간극이 거의 없는 상질의 롤 종이에 분화구형태의 구멍을 형성하고 공기가 간극을 통해 흐르도록 하여 연소를 시킨 경우에는 완전연소로 백색의 소각재만이 남게되어 본 발명에 따른 부압을 이용한 소각방법이 종래의 것보다 월등히 뛰어난 소각방법임을 확인하였다.

도 10, 도 11, 도 12, 도 13, 도 14 및 도 15는 본 발명에 따른 유해물질제거 소각로에서 그 소각부내의 소각물질에 관한 연소상태를 나타낸 것이다. 즉, 도 10 ∼ 도 15는 본 발명에 따른 소각로의 1차연소챔버(9) 내에 위치한 소각물질(20)이 어떤 상태로 소각되는 가를 순차적으로 나타낸 도면이다.

도 10 ∼ 도 15에 나타낸 소각부는 건조챔버(10)가 없는 구조의 소각부이고, 도 1, 도 2 및 도 3에 나타낸 소각부의 1차연소챔버(9)와 동일구조이다. 관통구멍(9b)(9b)(9b)...,이 형성된 쇠살대(9a)에 의해 1차연소챔버(9)와 소각재챔버(8)로 분리되어 있다. 상기 1차연소챔버(9)의 상단에는 연기를 배출하는 연소챔버출구(9d)를 설치하는 동시에 공기를 흡인하기 위한 다수의 공기 흡기구(6a)(6a)(6a)...,가 형성되는 소각로 바닥부(6)와 상기 쇠살대(9a) 와의 사이에서 소각재챔버(8) 내에는 소각물질(20)이 소각됨으로써 발생하는 소각재를 수용하는 소각재 수용용기(7)를 입출가능하게 설치하였다.

소각물질(15)에 가열착화한 상태로부터 설명을 시작하기 위해 도 11로부터 도 15에 나타낸 소각부(2)에는 가열버너(12a), 히터 등의 열원 등을 표시하지 않았다.

먼저 도 10에 나타낸 바와같이, 소각부(2)의 1차연소챔버(9)에 소각물질(20)이 적재되고, 소각물질(20)의 하부에 점화를 한다. 점화가 되면, 상기 소각물질(20)의 하부는 산화연소부분(20b)에서 관통공(9b)(9b)(9b)...,로부터 들어오는 공기 속의 산소와 함께 연소물질(20)이 연소하며, 상기 산화연소부분(20b)의 위에는 완전연소하지 않은 미연소부분(20a)이 존재한다.

소각부(2)의 상부에 형성된 연소챔버출구(9d)는 도 1로부터 도 3에 나타낸 본 발명의 유해물질제거 소각로를 구성하는 유해물질을 제거하는 제거부(2a)에 연결되어 있으며, 소각부(2) 내에 설치된 팬(3)이 회전함으로써 공기가 소각부(2) 내에 흡인된다.

연소챔버출구(9d)를 통해 1차연소챔버(9) 내의 연기가 흡인되므로 1차연소챔버(9) 내는 부압상태가 되고, 공기흡기구(6a)(6a)(6a),..., 및 관통공(9b)(9b)(9b),...,으로부터 신선한 공기가 흡인된다.

신선한 공기는 소각물질(20) 내의 산화연소부분(20b) 및 미연소부분(20a) 의 간극을 통과하여 소각물질(20)의 위쪽으로 흐른다. 상기 신선한 공기가 소각물질(20)의 하부에 있는 산화연소부분(20b)를 통과할 때, 상기 소각물질(20) 내를 통과하는 신선한 공기는 산화연소를 촉진하는 동시에 연기를 충분히 포함하여 미연소부분(20a)를 통과하면서 소각물질(20) 위쪽으로 흐른다.

상기 소각물질(20) 위쪽으로 흐르는 연기를 포함한 열기 내에는 일산화탄소 또는 다이옥신 등의 유해물질이 환원분위기 하에서 열분해하여 혼재하지만 연소에 의해 일산화탄소 또는 다이옥신 등의 미연소가스 및 미연소탄소가 미량으로 혼재한다. 이들 일산화탄소 또는 다이옥신 등의 유해물질을 발생시키는 미연소가스 및 미연소탄소를 포함한 열기는 환원분위기(21) 하에서 열분해하고, 소각물질(20)의 위쪽으로 표류하는 동시에 흡인구(9c)로부터 제거부(2a)로 송출된다.

다음에, 도 11에 나타낸 바와같이, 산화연소부분(20b)은 관통공(9b)(9b)(9b),..,으로부터 흡인되는 신선한 공기가 공급됨으로써 안정된 연소를 계속한다. 그런데, 상기 산화연소부분(20b)의 위쪽의 미연소부분(20a)에는 산화연소부분(20b)을 통과함으로써 산소를 소실하는 동시에 열기 및 연기를 포함한 환원분위기(21)가 통과하므로 상기 열기 및 연기를 포함한 산소결핍 공기에 의해 훈연되어 훈연부분(20c)이 서서히 형성된다.

산화연소부분(20b) 및 훈연부분(20c)의 범위는 소각물질(20)의 내부를 통과하는 공기에 의해 소각물질(20) 내부의 하층으로부터 상층으로 서서히 확대하여 간다.

또, 도 12에 나타낸 바와같이, 산화연소부분(20b)의 내부에서 연소되면 백색의 소각재부분(20d)이 상기 산화연소부분(20b) 내에 형성된다. 상기 소각재부분(20d)은 관통공(9d)(9d)(9d),...,으로부터 소각재챔버(8) 내에 설치된 소각재수용용기(7)에 쌓인다.

그리고, 도 13에 나타낸 바와같이 소각물질(20)의 연소가 진행되면 미연소부분(20a) 및 훈연부분(20c)의 일부를 돌파하도록 하여 산화연소부분(20b)이 상승한다. 이 때 소각물질(20)의 위쪽에서 보면 산화연소부분(20b)이 보이게 된다. 즉, 도 13에 나타낸 바와같이 산화연소부분(20b) 및 훈연부분(20c)이 소각물질(20)의 미연소부분(20a)을 서서히 감소시키는 동시에 소각물질(20)의 하층으로부터 순서대로 소각재부분(20d)이 서서히 크게 형성된다.

그 결과 도 14에 나타낸 바와같이, 미연소부분(20a) 및 훈연부분(20c)이 서서히 연소하여 마침내는 완전이 연소하게 된다. 환원분위기가 감소하여 산화연소부분(20b)이 대부분을 차지하게 된다. 이 상태에서는 소각물질(20)은 거의 완전히 연소된 상태가 되어 소각물질(20)을 위쪽에서 보면 전체가 진홍색으로 변하여 대량의 열을 발생시킨다.

도 15에 나타낸 바와같이, 소각물질(20)은 완전히 연소되면 완전백색으로된 소각재가 되어 소각재부분(20d)이 형성되고, 이어서, 관통공(9b)(9b)(9b),...,으로부터 소각재챔버(8) 내의 소각재수용용기(7)로 낙하한다.

일반적으로 유해물질을 발생시키지 않고 소각물질을 소각하는데는 약 800℃ 이상의 고온으로 연소시키는 것과 잔류물을 남기지않고 완전연소시키는 것이 필요하다.

본 발명에 따른 유해물질제거 소각로(1)는 도 8 및 도 9에 나타낸 1차연소챔버(9)를 부압상태로하여 분출효과(eject effect)에 의해 공기를 소각물질(20)에 치우침없이 공급하여 연소시키는 부압연소방법과 도 10 및 도 15에 나타낸 바와같이 소각물질의 연소공정에 있어서, 연소 및 훈연을 동시에 진행시키는 반건류연소(半乾留燃燒) 방법에 의해 소각물질을 완전연소시킬 수 있다.

유해물질이 소각로(1)에서 고온으로 재연소되고, 상기 환원분위기에 포함된 미연소가스, 미연소탄소, 유기계취기물(有機系臭氣物), 다이옥신 등이 열분해되어 완전 무해한 연소배기가스로 되어 대기속에 방출된다.

도 16은 본발명에 따른 유해물질제거소각로의 제4실시예를 나타내는 종단면도이다.

제4실시예의 유해물질제거소각로에서는 2차연소챔버(11) 내의 배기파이프(11a) 속으로 송풍기(23)의 송풍관(23a)의 선단부를 삽입하는 동시에 소각부(2)와 제거부(2a)를 접속하는 접속부(9e)에 버너(22)를 설치한 구조이다.

제4실시예의 유해물질제거소각로의 경우, 송풍기(23)로부터의 송풍을 강제적으로 배기파이프(11a) 내로 송풍하고, 배기파이프(11a)로부터 강제적으로 연기를 배출시킴으로써 소각로(2) 및 제거부(2a) 내를 부압으로 하는 방법, 즉 송풍식 부압수단을 채용하고 있다.

부호 6b는 취입된 공기를 조절하기 위한 공기조절밸브이다. 이 공기조절밸브(6b)는 소각로 바닥부(6) 아래에 설치되며, 이 공기조절밸브(6b)를 이동시키는 방법에 의해 소각로 바닥부(6)에 형성된 공기흡기구(6a)를 계폐함으로써 흡인공기량을 조절한다. 도 1, 도 2 및 도 3에 나타낸 유해물질제거 소각로에도 공기조절밸브(6b)를 설치할 수 있다.

도 17은 본 발명에 따른 유해물질제거소각로의 다른 송풍식 부압수단을 나타낸 종단면도이다. 본 송풍식부압수단에서 부호 24는 소각부나 2차연소챔버로부터 배출된 연기를 대기 속에 배출하는 배연부(24), 부호 25는 송풍기로부터의 바람을 배연부내부(24a)로 보내기 위한 돌출파이프, 부호 26은 소각부, 2차연소챔버에 접속하는 접속부이다.

본 송풍식 부압수단에서는 송풍기에 접속된 돌출파이프(25)의 돌출파이프 내부(25a)로부터 송풍기에 의해 강제적으로 들어온 공기가 배연부(24)의 배연부내부(24a)를 통해 강제적으로 배연구(24b)로 배출되지만 이 때에는 배연부내부(24a)가 부압상태로 되기 때문에 소각부, 2차연소챔버 등에 있는 소각에 의해 발생한 연기가 접속부(26)의 흡인구(26a)로부터 배연부내부(24a)로 흡인된 후 상기 연기(배기가스)는 배연구(24b)로부터 강제적으로 대기속으로 배출된다.

본 발명에 있는 유해물질제거소각로를 나타낸 도 1, 도 2, 도 3 및 도 16에서는 제거부(2a)가 1대 연속설치된 구조이지만 소각부(2)에 복수개로 설치할 수도 있다.

도 18은 본 발명에 따른 유해물질제거소각로의 제거부 대신에 부착되는 싸이클론(cyclone)을 나타낸 도면이다. 도 8에 나타낸 바와같이, 싸이클론(27)은 하부가 테이퍼(taper)형으로 형성되어 있다.

상기 싸이클론(27)를 제거부(2a) 대신에 소각부(2)에 연속설치할 수도 있다. 싸이클론내부(27a)에는 소각부(2) 내로부터 발생한 연기(배기가스)가 유입된다. 싸이클론내부(27a)에 유입된 연기 속에 포함된 먼지는 집진부(27c)로 낙하하고, 제진된 연기는 배연파이프(28) 내를 통해 대기속으로 방출된다.

제진된 연기는 송풍기의 송풍관(29)의 선단부로부터 배연파이프(28) 내로 강제적으로 송출되는 바람에 편승하고, 싸이클론내부(27a)의 제진된 연기가 상기 배연파이프(28) 내에 흡인되어 대기속으로 방출된다. 제진된 연기가 강제적으로 방출되면 싸이클론내부(27a)는 부압이 되고, 소각부(2) 내의 소각연기를 싸이클론내부(27a)에 흡인하기 때문에 상기 소각부(2) 내부도 부압상태로되므로 소각로 바닥부(6)에 형성되어 있는 공기흡기구(6a)로부터 산소를 포함한 공기가 소각부(2) 내로 유입된다.

본 발명은 이상과 같이 구성되므로 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 1차연소챔버 내의 공기량을 제어함으로써 1차연소챔버 내부를 환원분위기하로 하고, 일산화탄소, 다이옥신 등의 유해물질의 발생을 억제하는 동시에 하층부는 산화연소부분으로 800℃ 이상, 상층부는 환원분위기로 300℃이상 500℃로 연소함으로써 상기 유해물질을 완전히 열분해하고 제거할 수 있다.

둘째, 1차연소챔버에서는 가열하고, 배기연기를 제2차연소챔버에서 소각함으로써 배기연기 속에 포함된 유해물질을 800℃ 이상에서 열분해하여 연기제거 및 냄새제거를 효율적으로 하게 된다.

셋째, 흡인식 부압수단, 송풍식 부압수단 등에 의해 800℃ 이상에서 소각하고, 배기가스(연기)를 상기 수단에 의해 보내준 공기와 혼합하고, 냉각하면 300℃ 이상의 배기가스로 되기 때문에 다이옥신 등의 생성이 되지 않는다.

Claims

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소각부로부터 발생되는 유해물질을 제거하기 위한 버너를 구비한 2차연소챔버와 2차연소챔버의 열기를 흡인하여 배출하기 위한 팬을 포함하는 제거부가 소각부에 연결되어 구성되는 유해물질제거 소각로로서, 소각물질을 연소하기 위한 1차연소챔버와 1차연소챔버에서 소각된 소각물질로부터 발생되는 소각재를 수용하는 소각재 수용용기를 갖는 소각재챔버를 포함하고, 건조실이 1차연소챔버 상부에 설치되는 것을 특징으로 하는 유해물질제거 소각로.
제2항에 있어서,

소각부의 1차연소챔버 내에 소각물질을 가열하기 위한 가열버너를 설치한 것을 특징으로 하는 유해물질제거 소각로.
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제 2항 또는 제 3항에 있어서,

하나 이상의 버너들이 제거부의 2차연소챔버 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 유해물질제거 소각로.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,

제거부의 팬의 회전속도를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 유해물질제거 소각로.
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