KR100707854B1

KR100707854B1 - 소형 소각열 재활용장치의 배기 정화장치

Info

Publication number: KR100707854B1
Application number: KR1020050095205A
Authority: KR
Inventors: 김이남
Original assignee: 주식회사 아이디어이츠
Priority date: 2005-10-11
Filing date: 2005-10-11
Publication date: 2007-04-17
Also published as: KR20070039999A

Abstract

본 발명은 소형 소각열 재활용장치의 배기 정화장치에 관한 것으로, 추구하는 목적은 소형 열 발생장치 예컨대, 소형 난로 또는 보일러 등의 연료 소각 시에 배출되는 가스 중, 불완전 연소된 물질과 유해물질 특히 다이옥신 등을 완전 연소 소멸시키는 소형 소각열 재활용장치의 배기 정화장치를 제공함에 있다.

이러한 목적 달성을 위한 본 발명은 발열 온도가 800℃이하인 소형 소각열 재활용장치에 있어서, 소각로 내에 발열 연료로 투입되는 폐기물이 발화 연소되는 과정에서 발생되는 가스 및 유해물질을 배출시키는 배기 경로 상에, 고압전극과 접지전극 사이의 공간에 유전체를 설치하고, 상기 공간으로 사용가스를 공급하여, 상기 고압전극과 접지전극 사이의 전위차에 의하여 상기 공간에 방전을 유도함으로써, 상기 사용가스를 플라즈마 상태로 변환하는 플라즈마 발생수단과; 플라즈마 발생수단에 의해 양이온과 음이온으로 이온화된 가스들을 수소이온, 탄소이온, 질소이온, 산소이온으로 전리시키고 이온들이 안정화되기 위해 수증기(H₂O), 이산화탄소(CO₂), 질소(N₂)로 결합되어 무해한 가스로 전환시키는 안정화수단을 마련하여, 배기경로를 통해 배기되는 가스 중 유해물질을 완전 소멸시키도록 구성됨을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명은 일반적인 소형 난로 또는 보일러에도 설치가 용이하며, 연료 소각 시에 배출되는 가스 중, 불완전 연소된 물질과 유해물질 특히, 다이옥신 등을 완전 연소 소멸시킴으로써, 폐기물로부터 재활용 열을 얻어 내어 사용 할 수 있도록 함은 물론, 대기 오염을 방지하는 효과를 얻는다.

Description

소형 소각열 재활용장치의 배기 정화장치{exhaust purification apparatus of burning heat recycling chamber}

도1은 본 발명의 구성을 개략적으로 보인 블럭도.

도 2는 본 발명의 구체적인 구성을 보인 단면도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예를 보인 개략도.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예를 보인 계략도.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

10 : 열 재활용장치 11 : 소각로

12 : 배기경로 13,14 : 내ㆍ외벽

13a : 통공 15 : 내화벽돌

16 : 소각판 17 : 공기공급수단

20 : 플라즈마발생수단 22,23 : 플라즈마 전극

24 : 노즐 30 : 안정화수단

31 : 솔레노이드 32 : 마이크로파발생기

본 발명은 소형 소각열 재활용장치의 배기 정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소형 열 발생장치 예컨대, 소형 난로 또는 보일러 등의 연료 소각 시에 배출되는 가스 중, 불완전 연소된 물질과 유해물질 특히 다이옥신 등을 완전 연소 소멸시키는 소형 소각열 재활용장치의 배기 정화장치에 관한 것이다.

일반적으로, 소각 열 재활용장치는 합성수지ㆍ폐플라스틱ㆍ고무ㆍ폐유 등 특수 폐기물을 소각하여 발생되는 열은 사용처로 공급하고, 배출되는 가스 및 기타 오염물은 정화장치를 거쳐 배출시키도록 된 것이다.

이러한, 소각 열 재활용장치는 대부분 소각로와 연계된 재 소각장치ㆍ정화장치ㆍ고열처리장치 등 많은 추가 장치들이 마련되어 시설 규모가 커지게 되고, 이에 따른 설치장소ㆍ설치비용 등이 많이 소요되는 문제점이 있는 것이었다.

또한, 폐기물 소각 시 발생되는 가스에는 인체에 유해한 다이옥신 등 많은 독성 물질이 포함되어 있으며, 이를 정화장치를 통해 정화한다 하더라도, 소멸되지 않고 배출되는 문제점이 있는 것이었다.

특히, 종래 이러한 소각 열 재활용장치는 일반적인 소규모 소각업체에는 허가 되지 않고 관영, 대기업 등에서만 운영하는 추세이며, 최근에는 열을 필요로 하는 시멘트 제조회사의 소성로, 발전시설 등에서 재생 열을 에너지로 활용하도록 허가되고 있다.

그러나, 실질적으로는 고유가 시대에 영세한 농촌에서 사용이 시급한 상황이다.

특히, 농촌의 경우, 농약ㆍ비료의 포장 용기 및 포대 등의 폐기물 수지가 다 량 배출되므로, 이를 처리하는데 곤란함을 느끼고 있으며, 이를 처리하는데 소요되는 비용을 줄이고자, 불법적으로 소각시키고 있는 것이 현실이다.

그러나, 농촌에서 사용하는 소형 난로의 경우, 발생되는 열이 저온 즉, 800℃ 이하이므로, 800℃ 이상에서 만, 연소 소멸되는 유해 성분이 완전 연소되지 않고, 그대로 공기 중으로 배출되어, 1차적으로는 대기 오염을 2차적으로는 토양오염을 일으키는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 소형 열 발생장치 예컨대, 소형 난로 또는 보일러 등의 연료 소각 시에 배출되는 가스 중, 불완전 연소된 물질과 유해물질 특히 다이옥신 등을 완전 연소 소멸시키는 소형 소각열 재활용장치의 배기 정화장치를 제공하는데 목적을 두고 있다.

본 발명을 설명하기에 앞서, 설명에 참고가 되는 첨부 도면을 살펴보면, 도1은 본 발명의 구성을 개략적으로 보인 블럭도이고, 도 2는 본 발명의 구체적인 구성을 보인 단면도이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예를 보인 개략도이며, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예를 보인 개략도이다.

전술한 바와 같이 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 첨부 도면 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 발열 온도가 800℃이하인 소형 소각열 재활용장치(10)에 있어서, 소각로(11) 내에 발열 연료로 투입되는 폐기물이 발화 연소되는 과정에서 발생되는 가스 및 유해물질을 배출시키는 배기경로(12) 상에, 고압전극과 접지전극 사이의 공간에 유전체를 설치하고, 상기 공간으로 사용가스를 공급하여, 상기 고압전극과 접지전극 사이의 전위차에 의하여 상기 공간에 방전을 유도함으로써, 상기 사용가스를 플라즈마 상태로 변환하는 플라즈마 발생수단(20)과; 플라즈마 발생수단(20)에 의해 양이온과 음이온으로 이온화된 가스들을 수소이온, 탄소이온, 질소이온, 산소이온으로 전리시키고, 이온들이 안정화되기 위해 수증기(H₂O), 이산화탄소(CO₂), 질소(N₂)로 결합되어 무해한 가스로 전환시키는 안정화수단(30)을 마련하여, 배기경로(12)를 통해 배기되는 가스 중 유해물질을 완전 소멸시키도록 구성됨을 특징으로 한다.

이러한 본 발명은 소각로(11) 내에 발열 연료로 투입되는 폐기물이 발화 연소되는 과정에서 발생되는 가스 및 유해물질이 배출경로 상에 마련된 플라즈마 발생수단(20)과 안정화수단(30)에 의해 제거 되게 된다.

여기서, 플라즈마라 함은, 기체를 고온으로 가열하면 기체 분자는 전자와 양이온으로 분리되고, 이와 같이 고온에서 전자와 양이온으로 전리된 기체로서 전자와 양이온 수가 거의 같아서 전체적으로 중성을 띄고 있는 기체를 말한다.

이때, 플라즈마는 전기장의 형태로 공급되는 에너지로 발생되는데, 이온과 전자의 질량 차에 의해 대부분 전자에 큰 에너지가 주어진다.

이러한 전자에 의한 중성 입자와의 비탄성 충돌이 플라즈마가 발생되는 주요한 원인이 된다.

이와 같이 하여 발생된 플라즈마는 배기경로(12)를 통해 배출되는 가스 중에 유해 물질 다이옥신ㆍHCㆍCOㆍNO 등을 불꽃 방전을 통해, 광분해하거나, 각 기체들을 양이온과 음이온 상태로 분리시키고, 후에 안정화수단(30)이 양이온과 음이온으로 이온화된 가스들을 수소이온, 탄소이온, 질소이온, 산소이온으로 전리시키고, 안정화합물인 H₂OㆍCO₂ _ㆍN₂ 등, 인체에 무해한 가스로 전환시켜 대기 중에 배출시킨다.

이와 같이 되는 본 발명 중 전술한 소각로(11)는 공기가 유입될 수 있는 공간(S)이 형성된 이중의 내ㆍ외벽(13)(14)과; 전술한 내벽(13)에 공기가 내측 방향으로 분사될 수 있도록 형성되는 다수개의 통공(13a)과; 전술한 내벽(13)의 내측에 전술한 통공(13a)을 차단하지 않도록 적층 형성되는 내화벽돌(15)과; 전술한 내벽(13) 중간부분에 소각물을 안착시킬 수 있도록 된 소각판(16)과; 전술한 내ㆍ외벽(13)(14)의 공간(S)과 소각판(16) 상부로 공기를 유입시키는 공기공급수단(17)이 구비되어서 구성된다.

참고로, 소각로(11)에 폐기물이 투입되어 발화되면, 공기공급수단(17)인 송풍팬이 공기를 소각로(11) 내로 공급한다.

이와 같이 공급되는 공기는 내ㆍ외벽(13)(14) 사이의 공간(S)으로 유입되어, 내벽(13)에 형성된 통공(13a)을 통해 소가공간으로 분출되어, 내부에 산소를 공급함으로써, 발열 온도를 상승시킴과 동시에, 연소효율을 향상시킨다.

이때, 유입되는 공기는 내ㆍ외벽(13)(14) 사이의 공간(S)은 물론, 소각판 (16)의 하부에서 상부로 공급된다.

즉, 소각판(16)은 망 형태로 되어, 공기가 흐를 수 있도록 된 것이다.

여기서, 소각되고 잔류하는 재 등은 별도의 슬라이드 인출되는 받침판에의해 외부로 배출될 수 도 있다.

한편, 본 발명 중 전술한 배기경로(12)는 예컨대, 배기 연통(12a)일 수 도 있고, 첨부 도면 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이, 배기연통(12a)에 별도 마련되는 집진실(12b)일 수 있으며, 소각로(11) 내측 상단부일 수 도 있다.

또 한편, 본 발명 중 전술한 플라즈마 발생수단(20)은 교류발전기(21)로부터 교류전원을 인가받아 불꽃 방전 작동하는 한 쌍의 플라즈마 전극(22)(23)과, 전술한 전극 사이로 사용가스를 공급하는 노즐(24)을 포함한다.

여기서, 전술한 플라즈마 전극(22)(23)은 예컨대, 배기경로(12) 내측에 마주보고 대응 설치된다.

이때, 전술한 플라즈마 전극(22)(23)이 설치되는 배기경로(12)는 예컨대, 소각로(11) 내부일 수 있으며, 이 경우에는 소각로(11)의 상단 내화벽돌(15) 내측에 설치될 수 있다.

또한, 전술한 플라즈마 전극(22)(23)이 설치되는 배기경로(12)는 예컨대, 배기연통(12a)일 수 있으며, 이 경우에는 배기연통(12a) 내로 흐르는 배기가스의 진행 방향에 대해 마주보고 수직으로 대응 설치될 수 있다.

또한, 전술한 플라즈마 전극(22)(23)이 설치되는 배기경로(12)는 예컨대, 배기연통(12a)에 별도 마련되는 집진실(12b)일 수 있으며, 이 경우에는 집진실(12b) 내로 흐르는 배기가스의 진행 방향에 대해 마주보고 수직으로 대응 설치될 수 있다.

또 한편, 본 발명 중 전술한 안정화수단(30)은 전술한 플라즈마 전극(22a)(22b)이 내장되는 배기경로(12) 후단에 구비되어, 자력을 공급하는 솔레노이드(31)와; 전술한 솔레노이드(31) 후단의 배기경로에 구비되어, 고주파의 마이크로파를 발생시키는 마이크로파발생기(32); 를 포함하여 구성된다.

여기서, 전술한 솔레노이드(31)는 예컨대, 배기경로의 외곽 양측에 설치되어, 배기경로 내측으로 자기장을 형성한다.

이때, 전술한 솔레노이드는 예컨대, 1차코일, 2차코일, 다이오드 및 콘덴서로 회로 연결되어, 상기 플라즈마 전극(22)(23) 후단의 배기경로 내에 자력을 공급한다.

또한, 전술한 마이크로파발생기(32)는 예컨대, 배기경로(12)의 외곽에 구비되어 내측에 마이크로파를 전파한다.

이와 같이 구성되는 본 발명은 플라즈마 전극(22)(23)이 불꽃 방전하는 가운데, 소각로(11)에서 폐기물이 소각되면서 이로부터 배출되는 가스 및 유해물질이 배기경로(12)를 따라 흘러, 플라즈마 전극(22)(23) 사이를 지나게 되면, 다이옥신은 광분해 되며, 기타 유해 가스들은 양이온과 음이온으로 이온화되거나, 플라즈마의 고열을 통해 분해된다.

이때, 교류발전기로부터 전원의 공급을 받은 솔레노이드(31)가 작동하여 배기경로(12)에 강한 자기장을 형성한 상태에서, 플라즈마 전극(22)(23) 사이를 거쳐 서 양이온과 음이온으로 이온화된 배기가스 입자는 상기 솔레노이드(31)의 자기장(10만~100만 가우스)을 통과하면서, 로렌쯔포스(Lorentz force) 에 의해 회전운동을 한다.

전술한 바와 같이, 회전운동을 하는 양이온과 음이온 입자에 그 회전 주파수와 동일한 주파수로 진동하는 마이크로웨이브(1MH_z : 10GH_z)를 마이크로파발생기(32)가 발생시켜 가하면, 상기 이온들은 매우 큰 에너지를 흡수하게 된다.

따라서 상기 수소이온, 탄소이온, 질소이온, 산소이온으로 전리된 이온들이 안정화되기 위해 수증기(H₂O), 이산화탄소(CO₂), 질소(N₂)로 결합되어 무해한 가스로 전환되어 정화 되는 것이다.

이와 같이 되는 본 고안은 800℃ 이하의 소형 소각로 또는 보일러에 호환성 있게 적용 가능 즉, 별도로 배기경로(12)인 배기연통(12a)에 플라즈마 발생수단(20)과 안정화수단(30)을 구비시켜 장착시킬 수 도 있으며, 기존의 소각로에 장착할 수 도 있다.

이와 같이 되는 본 발명은 일반적인 소형 난로 또는 보일러에도 설치가 용이하며, 연료 소각 시에 배출되는 가스 중, 불완전 연소된 물질과 유해물질 특히, 다이옥신 등을 완전 연소 소멸시킴으로써, 페기물로부터 재활용 열을 얻어 내어 사용 할 수 있도록 함은 물론, 대기 오염을 방지하는 효과를 얻는다.

Claims

발열 온도가 800℃이하인 소형 소각 열 재활용장치(10)에 있어서, 공기가 유입될 수 있는 공간(S)이 형성된 이중의 내ㆍ외벽(13)(14)과; 전술한 내벽(13)에 공기가 내측 방향으로 분사될 수 있도록 형성되는 다수개의 통공(13a)과; 전술한 내벽(13)의 내측에 전술한 통공(13a)을 차단하지 않도록 적층 형성되는 내화벽돌(15)과; 전술한 내벽(13) 중간부분에 소각물을 안착시킬 수 있도록 된 소각판(16)과; 전술한 내ㆍ외벽(13)(14)의 공간(S)과 소각판(16) 상부로 공기를 유입시키는 공기공급수단(17)이 구비소각로(11) 내에 발열 연료로 투입되는 폐기물이 발화 연소되는 과정에서 발생되는 가스 및 유해물질을 배출시키는 배기경로(12) 상에, 고압전극과 접지전극 사이의 공간에 유전체를 설치하고, 상기 공간으로 사용가스를 공급하여, 상기 고압전극과 접지전극 사이의 전위차에 의하여 상기 공간에 방전을 유도함으로써, 상기 사용가스를 플라즈마 상태로 변환하도록, 교류발전기(21)로부터 교류전원을 인가받아 불꽃 방전 작동하는 한 쌍의 플라즈마 전극(22)(23)과, 전술한 전극 사이로 사용가스를 공급하는 노즐(24)을 포함하여 구성된 플라즈마 발생수단(20)과; 플라즈마 발생수단(20)에 의해 양이온과 음이온으로 이온화된 가스들을 수소이온, 탄소이온, 질소이온, 산소이온으로 전리시키고, 이온들이 안정화되기 위해 수증기(H₂O), 이산화탄소(CO₂), 질소(N₂)로 결합되어 무해한 가스로 전환시키도록, 플라즈마 전극(22a)(22b)이 내장되는 배기경로(12) 후단에 구비되어, 자력을 공급하는 솔레노이드(31)와; 전술한 솔레노이드(31) 후단의 배기경로에 구비되어, 고주파의 마이크로파를 발생시키는 마이크로파발생기(32); 를 포함하여 구성된 안정화수단(30)을 마련하여, 배기경로(12)를 통해 배기되는 가스 중 유해물질을 완전 소멸시키도록 구성됨을 특징으로 하는 소형 소각열 재활용장치의 배기 정화장치.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 배기경로(12)는 배기 연통(12a)임을 특징으로 하는 소형 소각열 재활용장치의 배기 정화장치.
제 1항에 있어서, 상기 배기경로(12)는 배기연통(12a)에 별도 마련되는 집진실(12b)임을 특징으로 하는 소형 소각열 재활용장치의 배기 정화장치.
제 1항에 있어서, 상기 배기경로(12)는 소각로(11) 내측 상단부임을 특징으로 하는 소형 소각열 재활용장치의 배기 정화장치.
삭제
삭제
제 1항에 있어서, 상기 솔레노이드(31)는배기경로의 외곽 양측에 설치되어, 배기경로 내측으로 자기장을 형성하는 것으로서, 1차코일, 2차코일, 다이오드 및 콘덴서로 회로 연결되어, 상기 플라즈마 전극(22)(23) 후단의 배기경로 내에 자력을 공급함을 특징으로 하는 소형 소각열 재활용장치의 배기 정화장치.
제 1항에 있어서, 상기 마이크로파발생기(32)는 배기경로(12)의 외곽에 구비되어 내측에 마이크로파를 전파함을 특징으로 하는 소형 소각열 재활용장치의 배기 정화장치.