KR100774645B1

KR100774645B1 - 폐기물 소각열 이용 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100774645B1
Application number: KR1020060043186A
Authority: KR
Inventors: 손을택
Original assignee: 손을택
Priority date: 2006-05-14
Filing date: 2006-05-14
Publication date: 2007-11-08
Also published as: KR20060059951A

Abstract

본 발명은 폐기물 소각열 이용 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 가연성 폐기물을 연소장치에서 완전 소각시킨 배기와, 연소장치의 가열실에서 가열시킨 공기를 건조에 이용하는 폐기물소각 열 이용장치 및 방법에 관한 것이다.

가스생성장치, 혼합분사장치, 연소가열장치로 구성되는 폐기물 소각열 이용장치에서 가연성 가스를 발생하는 폐타이어, 폐비닐 등을 저온·가열하여 가스를 생성시키고, 이 가스를 연소실에서 완전 연소시켜 연소과정에서 배기의 유해물질 함유를 저감시키며, 한편 연소가열장치 내에 가열실을 부설하여 외부의 공기를 유입시켜 가열하고, 이 가열공기와 배기를 혼합·배출시켜 유해물질 함유를 배출허용치 이하로 최소화 시킨 고온의 공기를 건조장치로 이송하여 건조물을 건조하는데 이용하게 하는 폐기물 소각열 이용 장치 및 방법을 제공한다.

폐기물 소각, 소각열 이용 장치, 연소, 배기, 가연성 가스, 열풍, 건조장치, 온수, 폐타이어, 폐비닐, 다이옥신

Description

폐기물 소각열 이용 장치 및 방법{omitted}

도 1은 장치의 측 단면도

도 2는 혼합분사장치의 상세도

〈도면의 주요 부분에 대한 설명〉

G: 가연성가스 생성장치 G-1: 가스생성실

G-2: 가스 공급관 G-3: 가연성 폐기물 투입구

G-4: 착화 버너실 Y: 연소가열장치

M: 혼합분사장치 V: 조절밸브

M-1: 혼합금구 M-2: 송풍장치

M-3: 분사장치 K: 건조장치

1: 연소실 2: 내벽

2-1: 외벽 3: 가열실

4: 예열 버너실 5: 공기 공급관

6: 배기 배출구 6-1: 연결관

6-2: 개폐밸브 7: 공급관

7-1: 조절밸브 7-2: 배기 이송관

7-3: 이송팬 8·9·10-1: 조절밸브

10: 압축공기 공급관

본 발명은 폐기물 소각열 이용 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 가연성 폐기물을 연소장치에서 완전 소각시킨 배기와, 연소장치의 가열실에서 가열시킨 가열공기를 건조에 이용하는 폐기물 소각열 이용 장치 및 방법에 관한 것이다.

폐기물을 소각하게 되면 자연적으로 소각열이 발생하게 되고 배기가 배출되며, 배기는 상당히 높은 열을 가지게 되지만, 소각과정에서 발생한 먼지 등 오염물질을 상당히 함유하게 되어 배기를 직접 이용하는 데는 어렵게 된다.

이로 인해, 폐기물 중에서 가연성 폐기물인 폐타이어, 폐비닐 등을 가열하여 가연성 가스를 생성시키고, 가연성 가스를 연소시켜 건조장치에 직접 주입하여 음식물 쓰레기 및 슬러지 등의 건조에 이용하는 예 등이 있다.

그런데, 이 가연성 가스 연소에서 배출되는 배기에도 장치의 불완전한 작동, 또는 운전과실 등에 의해서 다이옥신 등 유해물질이 배출허용치 이상으로 배기 중에 함유될 수 있고, 또 항상 미량의 유해물질은 배기중에 함유되고 있어 건조물 대상에 따라 이용에 제한을 받게 되는 문제점을 항상 지니고 있다.

본 발명은 위에서 본 문제점을 해결하기 위해, 폐기물 중에서 가연성 가스를 발생하는 폐타이어, 폐비닐 등을 저온·가열하여 가연성 가스를 생성시키고, 이 가연성 가스를 연소실에서 완전 연소시켜 유해물질을 저감시킨 배기와, 가열실에 외부로부터 공기를 유입시켜 가열하여 가열된 공기를 함께 혼합하여 유해물질 함유를 배출허용치 이하로 최소화 시킨 고온의 공기를 건조장치로 이송시켜 건조에 이용하도록 하는데 목적이 있다.

이 목적 달성을 위해, 가스생성장치, 혼합분사장치, 가열실을 가지는 연소가열장치를 서로 연결시켜 장치를 구성하고, 가스생성장치에 폐타이어, 폐비닐 등 가연성 폐기물을 투입하여 가연성 가스를 생성시키며, 이 가스를 혼합분사장치로 흡입시키고, 외부로부터 압축공기를 공급받아 가연성 가스와 혼합하여 연소가열장치의 연소실에 분사하여 완전 연소시켜 유해물질 함유를 저감시킨 배기가 배출 되게 하며, 이 배기를 가열실로 유입시켜 가열된 공기와 함께 이송팬으로 이송되어 혼합되면서 건조장치로 공급되게 한다.

도 1은 장치의 측 단면도로서, 가연성가스 생성장치(G), 혼합분사장치(M), 연소가열장치(Y)가 순차 연결되어 있다.

가연성가스 생성장치(G) 및 연소가열장치(Y)에는 압력을 체크하는 계기, 아력 상승시에 압력을 조정하는 안전밸브가 부설되며, 한편 가스생성실(G-1) 및 연소실(1)에는 내부의 상태를 관찰할 수 있게 투시구가 각각 부설된다.
가연성가스 생성장치(G)는 가스생성실(G-1), 가연성 폐기물 투입구(G-3), 하부 측면에 가스의 이송량을 조절하고 차단을 행하는 가스 공급관(G-2), 하부에 착화 버너실(G-4)이 부설되어 이루어져 있다.

연소가열장치(Y)는 원형으로 된 내벽(2), 외벽(2-1)이 이중 구조로 되고 하부는 밀폐되며, 내벽(2)은 내화벽돌로 되고, 이 내벽 내면은 연소실(1)이 되며, 분사장치(M-3)에서 분사되는 가연성 가스를 연소시키게 된다.
외벽(2-1)은 내열강철로 되어 단열 처리되며, 외벽(2-1)이 부설됨으로서 내벽, 외벽 사이에는 공간이 확보되고, 이 공간의 크기는 미리 정하게 되며, 이렇게 확보된 공간은 가열실(3)이 되어 외부로부터 유입되는 공기를 가열시키게 된다.
위에서 가열실(3)의 가열은 내벽(2)을 이루는 내화벽돌이 연소실(1)의 연소열에 의해 가열되고, 가열된 내화벽돌이 가열실(3)을 가열하게 된다.

4는 예열 버너실로서 예열 버너가 장착되어 장치의 작동 초기에 연소실(1) 내의 온도를 800℃로 예열시키는 작동을 행하는데 예열시에만 작동하게 된다.
연소실(1) 예열은 장치(M-3)에서 분사되는 혼합 가연성가스를 완전 연소시키기 위한 것이다.
5는 공기공급관으로서 가열실(3)에서 외벽(2-1)을 관통하여 외벽 외부로 돌출되어 가열실(3)에 연결되며, 외벽의 둘레를 따라 4개 이상이 부설되고, 이 공급관(5)을 통해서 가열실에 공기는 유입되며, 각 공급관(5)에는 조절밸브(V)가 부착되어 필요에 따라 공기의 유입량을 조절하게 된다.
가열실(3)의 공기 유입은 가열실 내의 가열 공기가 공급관(7)에 연결된 이송팬(7-3)의 작동에 의해서 가열실 내의 가열 공기가 외부로 공급되어 가열실 내에 공기가 부족하게 되는데, 부족분을 메우기 위해 공기 공급관(5)을 통해 외부의 공기가 흡입·유입되는 연속 작용에 의한다.

6은 세라믹 등의 내열성 자재로 된 배기 배출구로서, 내벽(2)의 상부측이 중심부에서 원형으로 좁혀져서 관이 부착되어 이루어지고, 이 배기배출구는 가열실(3)의 상부에 노출되어 연소실(1)의 배기를 가열실(3) 상부 측에 배출하게 된다.
7은 공급관으로서 가열실(3)의 상부 측면에서 외부로 부설되어 있으며, 이 공급관에는 가열 공기의 공급량을 조절하는 조절밸브(7-1), 가열공기를 강제 이송시키는 이송팬(7-3)이 연결 부설되어 외부에 설치된 건조장치(K)로 연결되게 된다.

외벽(2-1) 상부 중앙에는 연결관(6-1)에 삽입된 배기 이송관(7-2)이 연결되어 있는데, 연결관 내측과 삽입된 배기 이송관 외측에는 나사형의 삽입로가 만들어져서 회전에 의해서 삽입되어 있다.
위의 연결관(6-1) 및 배기 이송관(7-2)은 외벽(2-1)의 상부를 관통하게 되고, 관통되는 상부 외벽(2-1)면에는 내열 박킹이 끼워져서 연결관(6-1)에 밀착되어 연결 됨으로서 연결관은 상, 하로 이동이 되게 되고, 연결관(6-1)의 외측 상부에는 연결관을 회전시키는 손잡이가 부착되어 연결관을 회전시키게 되며, 회전 방향에 따라서 연결관(6-1)은 상부에서 하부로, 하부에서 상부로 이동하게 된다.
위에서 이송관(6-1) 연결에 있어서 내열 박킹 대신에 나사형의 회전로(回轉路)를 이용하여 연결시킬 수 있다.
위의 연결관(6-1)이 하부 방향으로 회전되면 연결관은 하측으로 이동하여 연소실(3)의 배기 배출구(6)에 삽입 연결되며, 이렇게 연결관(6-1)이 연결되면 연소실(1)의 배기는 배기 이송관(7-2)을 통해서 흡입분사장치(M)로 흡입되게 된다.
위의 연결관(6-1)은 전동장치에 의하여 회전될 수도 있다.
이 연결관(6-1)의 연결은 장치의 오작동 등 불완전한 연소가 행하여 질 때, 또는 가열공기만을 이용하게 될 때 연결시키게 된다.

7-2는 배기 이송관으로서, 도시되지 않았지만 고정대에 의해서 외벽(2-1) 상부면에 고정되고, 위에서 언급된 바와 같이 외벽(2-1) 상부 중앙부에서 연결관(6-1)에 삽입되어 밀착·연결되어 있으며, 한편 하부 방향의 배기 이송관(7-2)의 일부분은 이송되는 배기를 수냉식으로 냉각시키기 위해, 도시되지 않았지만, 이중 관으로 이루어지고, 이중 관의 외부관로에는 냉각수가 유입되는데, 상부에 냉각수의 유입구, 하부에 냉각수를 배출시키는 배출구가 부설되며, 배기가 이송되는 내부 관로에는 개폐용 개폐밸브(6-2), 이송량을 조절하는 조절밸브(8)가 부설, 도시되지 않은 환원수 배출구가 부설되어 배기중의 증기가 냉각에 의해 물로 환원되어 외부로 배출된다.

7-3은 이송팬으로서, 회전변동모터에 의해 구동되어 회전이 조절되며, 가열실(3)에서 공급되는 가열공기를 외부의 건조장치(K)로 강제 이송시킨다.

도 2는 혼합분사장치 상세도로서, M-1은 직각으로 된 강철판이 연속 연결되어 이루어진 혼합금구로서 가연성가스·배기·압축공기를 혼합하게 되며, M-2는 송풍장치로서, 혼합금구(M-1)를 통과하면서 혼합된 혼합가스를 다시 혼합시키면서 압송시키고, 회전변동모터에 의해 구동되며, M-3은 압송되는 혼합가스를 연소실(1) 내에 분사시키는 분사장치이고, 이 분사장치의 분사구(噴射口)를 여러개로 분할할 수 있으며, 10은 압축공기 공급관이고, 10-1은 압축공기 공급관에 부착된 압축공기 이송량 조절을 위한 조절밸브이다.

상술한 바와 같이 구성된 실시 예의 작용에 대하여 설명한다.

배기 이송관(7-2)의 조절밸브(8), 가스 공급관(G-2)의 조절밸브(9), 압축공기 공급관(10)의 조절밸브(10-1)는 폐쇄되어 있다.

연소실에 예열 버너를 작동시켜 연소실 내의 온도를 800℃로 상승될 때까지 예열시킨다.

한편 가연성가스 생성장치의 가스생성실(G-1)에 폐타이어가 투입되고, 착화버너실의 착화 버너가 작동하여 폐타이어에 점화가 되며, 폐타이어에 점화가 되고나면 착화장치는 정지되고 폐타이어는 자체의 열에 의해서 연소되면서 가연성 가스는 생성된다.

생성된 가연성 가스를 이송시키기 위해, 가스 공급관(G-2)의 조절밸브(9)와 압축공기 공급관(10)의 조절밸브(10-1)를 개방·조절하고, 혼합분사장치(M)를 작동시키면 가스생성실(G-1)의 가스는 혼합분사장치(M)의 흡입력에 의해서 혼합분사장치로 이송되며, 한편 압축공기 공급관(10)을 통해서 압축공기가 공급되어 혼합되고, 혼합된 가스는 혼합분사장치(M) 내의 송풍장치(M-2)의 작동에 의해서 분사장치(M-3)로 압송되어 연소가열장치(Y)의 연소실(1)에 분사된다.

연소가열장치(Y)의 연소실(1)에 분사되는 혼합가스에는 산소가 적절히 혼합되어 분사됨으로서 완전 연소가 이루어지게 되며, 연소실 내의 온도는 1000℃ 이상으로 상승·유지되어 배기에 유해물질 함유는 최소화되고, 한편 공기 공급관(5)의 조절밸브(V)를 조절하여 외부의 공기를 유입시키며, 유입된 공기는 가열된 내화벽돌과 접촉하면서 급속도로 가열되고, 가열된 공기는 상수에서 연소실(1)의 배기 배출구(6)에서 배출되는 배기와 함께 공급관(7)을 통해서 이송팬(7-3)으로 흡입되어 이송팬의 회전작동에 의해 혼합되면서 건조장치(K)로 공급되게 된다.

한편 연소실(1)에서 불완전 연소가 행하여짐으로, 연결관(6-1)을 하부 방향으로 회전시킨다.

연결관(6-1)이 하부로 이동하여 배기 배출구(6)에 삽입되어 서로 연결됨으로서 연소실(1)의 불완전 연소 배기는 배기 이송관(7-2)을 통과하면서 냉각되어 혼합분사장치(M)로 이송되고, 이 때부터 가열실(3)에서 가열된 공기만이 이송팬(7-3)에 의해서 건조장치(K)로 공급되게 된다.

위에서 이송팬(7-3)을 통과하는 혼합공기의 온도는 400℃가 표준이 되며, 이 온도의 조절은 외부로부터의 공기 유입량 조절과 가연성 가스의 공급량을 조절하게 된다.

건조장치에 폐기물 소각열을 이용하여 열풍으로 주입하여 음식물쓰레기 및 슬러지를 저 비용으로 건조처리 할 수 있다.

폐기물 재활용에도 기여하게 된다.

가연성 가스를 완전 연소시켜 배기의 유해물질을 저감시키고, 이 배기를 가열공기와 혼합하여 유해물질을 배출허용치 이하로 최소화시켜 이송됨으로, 식품 건조에도 이용될 수 있다.

가열공기만을 사용할 수도 있어 난방에 이용할 수도 있다.

배기 이송관에 의해서 온수가 생성됨으로 이 온수를 이용할 수도 있다.

Claims

가연성가스 생성장치(G), 혼합분사장치(M), 연소가열장치(Y)가 순차 연결되어 구성된 폐기물 소각열 이용 장치에서,

내화벽돌로 된 내벽(2), 단열처리된 내열강철 외벽(2-1)이 원형으로 이중 구조로 되고, 내벽(2)과 외벽(2-1) 사이에 미리 정한 크기의 공간이 확보되어 가열실(3)이 되며, 내벽(2)의 내부는 연소실(1)이 되고, 내벽(2)의 상부측은 중심부로 좁혀지면서 관이 부착되어 배기 배출구(6)가 부설되며, 가열실(3)의 상부 측면에서 가열 공기를 공급하는 공급관(7)이 부설되고, 이 공급관에 공기 공급량을 조절하는 조절밸브(7-1), 가열 공기를 강제 이송시키는 이송팬(7-3)이 연결 부설되며, 가열실(3)에 공기 공급을 위한 공기 공급관(5)이 가열실(3)에서 외벽(2-1)을 관통하여 외벽(2-1) 둘레를 따라 4개 이상 부설되며, 외벽(2-1) 상부 중앙부에 연결관(6-1)에 삽입·연결된 배기 이송관(7-2)이 연결되고, 이 배기 이송관(7-2)의 일부분은 이송되는 배기의 수냉각을 위해 이중의 관으로 이루어져서 외부측 관로의 상부에 냉각수 유입구, 하부에 밸브가 부착된 배출구가 부설되며, 내부측 배기 이송관로에는 개폐용 개폐밸브(6-2) 및 이송량을 조절하는 조절밸브(8)가 부설되어 구성된 연소가열장치(Y), 이 연소가열장치(Y)의 이송관(7-2)에 순차 혼합분사장치(M), 가연성가스 생성장치(G)가 연결되는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각열 이용 장치
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