KR100899185B1 - Pyrolysis and combustion system for apparatus for solid fuel - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원통형 입형으로 중간부 일측에 설치된 고형연료 투입구를 통하여 연료를 공급한 다음 연소공기를 고속회전분사하여 연료를 열분해 시켜 연소효율을 극대화 할 수 있으며, 유해가스발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 전체 구조를 컴팩트화 하고 차지하는 설치면적을 줄여 경제적이고 효율을 향상시킬 수 있는 고형연료 열분해 및 연소장치에 관한 것이다.
본 발명은 내부에서 고형연료의 열분해가 이루어지는 입형의 사이클론형 열분해로; 열분해로의 일측에 설치되어 열분해로로 고형연료를 투입하는 연료투입장치; 및 열분해로의 하부 측면에 설치되어 연소가스를 열분해로의 내부로 고속회전분사하는 다수의 가스공급노즐을 포함한다.
열분해연소장치, 입형, 연료투입구, 고속회전분사, 고형연료
The present invention is to supply fuel through a solid fuel inlet installed in one side of the middle portion of the cylindrical shape and then the high-speed rotary injection of the combustion air to pyrolyze the fuel to maximize the combustion efficiency, and can also prevent the generation of harmful gases The present invention relates to a solid fuel pyrolysis and combustion device that can improve the efficiency and efficiency by compacting the entire structure and reducing the footprint.
The present invention is a granular cyclone pyrolysis furnace in which pyrolysis of solid fuel is made therein; A fuel input device installed at one side of the pyrolysis furnace to inject solid fuel into the pyrolysis furnace; And a plurality of gas supply nozzles installed on the lower side of the pyrolysis furnace to rotate the high speed rotary injection of the combustion gas into the pyrolysis furnace.
Pyrolysis combustion device, vertical type, fuel inlet, high speed rotary injection, solid fuel
Description
본 발명은 고형연료 열분해 및 연소장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고형연료 열분해 장치로서 원통형 입형으로 중간부 일측에 설치된 고형연료 투입구를 통하여 연료를 공급한 다음 하부에서 연소공기를 고속회전분사하여 연료를 부양시키면서 연소시켜 연소효율을 향상시키고 고형연료를 열분해 가스화하고 발생된 NOx를 열분해가스로 환원시켜 친환경적이며, 전체 구조를 컴팩트화 하며 차지하는 설치면적을 줄여 경제적이고 효율을 향상시킬 수 있는 고형연료 열분해 및 연소장치에 관한 것이다.The present invention relates to a solid fuel pyrolysis and combustion apparatus, and more particularly, a solid fuel pyrolysis apparatus that supplies fuel through a solid fuel inlet installed at one side of a cylindrical portion in a cylindrical shape, and then burns the combustion air at high speed to spray the fuel at a lower portion thereof. To improve the combustion efficiency by burning the fuel while improving the combustion efficiency, pyrolysis gas into solid fuel and reducing the generated NOx to pyrolysis gas, which is eco-friendly, and compacts the entire structure and reduces the installation area, which is economical and solid fuel pyrolysis. And a combustion device.
최근에는 유가급등으로 인하여 다양한 에너지원을 이용한 기술이 개발되고 있으며, 특히 쓰레기를 포함한 폐기물을 에너지원으로 사용하고자 하는 계획 및 정책이 급속하게 진행되고 있는데, 이에 따라 상기한 폐기물을 이용한 고형연료를 이용한 친환경적이면서 경제적인 보일러기술분야의 기술개발이 요구되고 있다.Recently, technologies using various energy sources have been developed due to oil price hikes. In particular, plans and policies for using wastes including wastes as energy sources are rapidly progressing. Eco-friendly and economical technology development in the field of boiler technology is required.
일반적으로, 폐기물을 이용한 고형연료는 생활쓰레기로 제조되는 RDF, 산업폐기물 등 폐합성수지를 주원료로 제조되는 RPF, 폐타이어에 의한 연료인 TDF로 분리되며, 이러한 고형연료 2가지 이상을 모두 사용할 수 있는 연소방식은 아직 개발되어 있지 않다. 본 발명은 열분해(가스화) 소각방식의 원리를 기본으로 하여 연소장치를 구사한 것으로서 저 발열양인 RDF만을 투입하던가 철사 및 고함유 잔류 탄소가 함유된 TDF만 투입하던가, 또는 고발열량인 RPF만 투입하던가 하여 부하에 따라 자동으로 연료 투입량이 조절되고 이에 따라 연소 속도를 조절하여 연소함으로써 저발열량의 연료부터 고발열량의 연료(2,000~10,000kcal/kg LHV)를 모두 사용할 수 있다는 큰 장점이 있다.In general, solid fuel using waste is divided into RDF made from household waste, RPF made from waste synthetic resin such as industrial waste, and TDF made from waste tires, and both of these solid fuels can be used. The combustion method is not yet developed. The present invention uses a combustion device based on the principle of pyrolysis (gasification) incineration, and only inputs low heat generation RDF or only TDF containing wire and high residual carbon, or only high heat generation RPF. Therefore, the fuel input amount is automatically adjusted according to the load, and the combustion speed is adjusted accordingly, thereby enabling the use of both low calorific fuel and high calorific fuel (2,000 to 10,000 kcal / kg LHV).
종래의 기술은 Stoker Type을 이용한 고형연료 보일러일 경우에는 RDF에는 어느 정도 적용가능하나 RPF를 연소할 경우에는 부적절하며 반대로 RPF 전용 연료 보일러의 경우에는 RDF,TDF 연료 공급을 할 경우에는 고정탄소 분 등이 많아 연소에 부적합하여 적용할 수 없다.The conventional technique is applicable to RDF to some extent in the case of solid fuel boiler using Stoker type, but is inadequate when burning RPF. Many of them are not suitable for combustion and cannot be applied.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하부에서 연소 공기를 조절하여 분사함으로써 잔류탄소 성분이 많은 RDF, TDF의 경우 완전 연소에 적합하며 더욱이 열분해로에서 완전연소화되지 않은 잔류탄소를 재연소하기 위해 이송부 하단에 애쉬연소부를 설치하여 잔류탄소를 완전 연소화하여 연료의 에너지 효율을 극대화 하였으며 고발열량인 RPF의 연소의 경우에는 하부의 공기를 적당량 조절하여 일정량의 열분해 가스를 생성하게 함으로써 항상 필요량만큼을 열분해 가스화하여 가스연소로로 공급하므로 부하적응은 물론 완전 연소를 가능하게 하는 고형연료 열분해 및 연소장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, by adjusting the combustion air in the lower part, RDF, TDF having a lot of residual carbon components suitable for complete combustion, and moreover, residual carbon not completely burned in the pyrolysis furnace The ash combustion unit was installed at the bottom of the transfer unit to reburn the fuel to maximize the energy efficiency of the fuel by completely burning residual carbon.In the case of the combustion of RPF, which is a high calorific value, the air in the lower part is controlled to generate a certain amount of pyrolysis gas. The purpose of the present invention is to provide a solid fuel pyrolysis and combustion apparatus capable of adapting the load as well as complete combustion, since the required amount of pyrolysis gas is always supplied to the gas combustion furnace.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열분해 및 연소장치는, 내부에서 고형연료의 열분해가 이루어지는 입형의 사이클론형 열분해로; 상기 열분해로의 일측에 설치되어 상기 열분해로로 상기 고형연료를 투입하는 연료투입장치; 및 상기 열분해로의 하부 측면에 설치되어 연소가스를 상기 열분해로의 내부로 고속회전분사하는 다수의 가스공급노즐을 포함한다.Pyrolysis and combustion apparatus according to the present invention for achieving the above object, the granular cyclone pyrolysis furnace in which the pyrolysis of the solid fuel therein; A fuel injection device installed at one side of the pyrolysis furnace to inject the solid fuel into the pyrolysis furnace; And a plurality of gas supply nozzles installed on the lower side of the pyrolysis furnace to rotate the high speed rotary injection of combustion gas into the pyrolysis furnace.
여기서, 상기 열분해로의 하부에는 상기 열분해로에서 완전연소되지 않은 상기 고형연료의 잔류탄소를 연소시키기 위한 다수의 연소공기 공급노즐을 포함하는 애쉬연소부가 형성될 수 있다.Here, an ash combustion unit including a plurality of combustion air supply nozzles for burning residual carbon of the solid fuel that is not completely burned in the pyrolysis furnace may be formed at a lower portion of the pyrolysis furnace.
이때, 상기 애쉬연소부는, 상기 열분해로의 하부에 위치하고 상기 잔류탄소를 연소하기 위한 다수의 상기 연소공기 공급노즐이 설치되며 회전가능한 애쉬연소배출회전판과, 연소된 애쉬가 일정량씩 하부로 배출될 수 있도록 화상 일부가 개방된 형태로 설치되며, 애쉬 배출을 할 수 있도록 회전가능한 회전날개(고모래)를 포함한다.At this time, the ash combustion unit, a plurality of the combustion air supply nozzles are installed in the lower portion of the pyrolysis furnace for burning the residual carbon, the rotatable ash combustion discharge rotary plate and the combustion ash can be discharged downward by a predetermined amount. Part of the image is installed in an open form so as to include a rotatable rotor blade (high sand) for ash discharge.
또한, 상기 애쉬연소원형화상은 원형의 베드 다수가 원형계단식 1단 이상으로 형성되어 있으며, 상기 베드의 외측단부에는 상기 연소공기가 하향으로 분사되도록 상기 연소공기 공급노즐이 설치되어 있고, 상기 회전날개는 상기 애쉬연소원형화상에 대응하는 대략 원뿔 형상으로 형성된 것이 좋다.In addition, the ash combustion circular image has a plurality of circular beds are formed in one or more stages of a circular staircase, the combustion air supply nozzle is installed at the outer end of the bed so that the combustion air is downward, the rotary wing Is preferably formed in a substantially conical shape corresponding to the ash combustion circle image.
또한, 상기 애쉬연소원형화상은, 원판형상으로 상부면에 다수의 요홈 또는 돌기가 형성되어 있으며, 건류액이나 애쉬가 유입되지 않도록 하향으로 분사되는 애쉬연소용 공기노즐이 설치된 평면애쉬원형화상으로 형성되며, 상기 회전날개는 상기 평면애쉬원형화상의 요홈에 대응하는 다수의 애쉬배출판이 돌출되게 결합되며, 과열방지와 크랭커 생성을 방지하기 위하여 회전수냉 파이프로 형성될 수 있다.In addition, the ash combustion circular image is formed in a flat ash circular image is provided with a plurality of grooves or projections on the upper surface in the shape of a disc, the ash combustion air nozzle is injected downward so that dry liquid or ash is not introduced. The rotating blades are coupled to the plurality of ash discharge plates corresponding to the grooves of the planar ash circular image to protrude, and may be formed of a rotational water cooling pipe to prevent overheating and crank generation.
한편, 상기 열분해로에는 상기 애쉬연소부에서 발생되는 가스를 상기 열분해로로 바이패스 시키기 위한 바이패스부가 형성된 것이 좋으며, 상기 바이패스부에는 통과되는 상기 가스의 흐름량을 조절하기 위한 조절게이트가 설치되는 것이 좋다.On the other hand, the pyrolysis furnace is preferably formed by the bypass portion for bypassing the gas generated in the ash combustion unit to the pyrolysis furnace, the bypass portion is provided with a control gate for controlling the flow rate of the gas passing through It is good.
또한, 상기 열분해로의 상부에는 상기 열분해로로부터 발생되는 가스를 연소시키는 가스연소로가 설치된 것이 바람직하다.In addition, the upper portion of the pyrolysis furnace is preferably provided with a gas combustion furnace for burning the gas generated from the pyrolysis furnace.
이때, 상기 가스연소로에는, 상기 가스를 연소시키기 위한 보조버너가 설치되며, 상기 가스연소로의 가스가 통과하는 중간 내벽에는 와류턱을 설치될 수 있으며, 상기 와류턱은, 상기 가스연소로에서 통과하는 상기 가스의 회전을 유도하기 위하여 다수가 상기 가스연소로의 내벽에 터빈 날개형으로 설치된 것이 바람직하다.In this case, an auxiliary burner for burning the gas may be installed in the gas combustion furnace, and a vortex jaw may be installed on an intermediate inner wall through which the gas passes through the gas combustion furnace, and the vortex jaw may be installed in the gas combustion furnace. In order to induce rotation of the gas passing through, it is preferable that a plurality of turbine blades are installed on the inner wall of the gas combustion furnace.
그리고, 상기 가스연소로와 상기 열분해로사이에는, 열분해 가스를 가스 버너기능으로 연소하기 위한 고속 회전분무식 연소공기 혼합노즐이 다수 설치될 수 있다.In addition, between the gas combustion furnace and the pyrolysis furnace, a plurality of high speed rotary spray type combustion air mixing nozzles for burning the pyrolysis gas as a gas burner function may be installed.
또한, 상기 연료투입장치는, 외부에서 상기 고형연료를 투입하는 호퍼와, 상기 호퍼와 연결되어 상기 고형연료를 이송하여 상기 열분해로로 투입하는 이송스크류를 포함한다.The fuel injection device may include a hopper for injecting the solid fuel from the outside, and a transfer screw connected to the hopper to transfer the solid fuel to the pyrolysis furnace.
이때, 상기 이송스크류에는 상기 이송스크류의 단부가 상기 열분해로의 내부 중간부분까지 전진 또는 후퇴가 가능하도록 이송스크류이동장치가 설치될 수 있다.In this case, a transfer screw moving device may be installed in the transfer screw such that an end portion of the transfer screw can move forward or backward to an inner middle portion of the pyrolysis furnace.
또한, 상기 연료투입장치에는 정지시 연료 투입이 중지될 경우 상기 열분해로의 열이 역류되는 것을 방지하기 위하여 설치되는 방화문, 외부와 차단가능하게 상기 호퍼에 개폐가능하게 설치되는 호퍼게이트 및 수냉각 분사노즐 중 적어도 어느 하나를 포함한다.In addition, the fuel injection device is a fire door that is installed to prevent the heat flow back to the pyrolysis furnace when the fuel injection is stopped when stopped, the hopper gate and water-cooled injection is installed to open and close the hopper to block the outside At least one of the nozzles.
한편, 상기 다수의 가스공급노즐은, 상기 가스공급노즐의 단부가 상기 열분 해로의 내부 중간부분까지 고정되어 설치되던가 전진 또는 후퇴가 가능하도록 노즐이동장치가 설치되는 것이 좋다. 이때, 상기 가스공급노즐은 일정각도로 경사져 고속 분사시 회전공기가 발생되어 토네이도 현상을 일으키는 것이 바람직하다.On the other hand, the plurality of gas supply nozzles, it is preferable that the end of the gas supply nozzle is fixed to the inner middle portion of the thermal path is installed, or the nozzle moving device is installed to enable the forward or retreat. At this time, the gas supply nozzle is inclined at a predetermined angle it is preferable that the rotational air is generated during high-speed injection to cause a tornado phenomenon.
또한, 상기 열분해로의 하부에는, 수평방향으로 다수가 이격되어 상기 열분해로에 관통배치되고 회전가능한 파이프와, 상기 파이프와 결합하여 상기 열분해로에서 열분해 연소되는 고형연료의 연소물질을 지지해주고 애쉬를 제거할 수 있는 핀을 포함하는 회전구동 그레이트가 마련되는 것이 좋다.In addition, the lower portion of the pyrolysis furnace, a plurality of spaced apart in the horizontal direction and penetrated through the pyrolysis furnace and rotatable pipe, in combination with the pipe to support the combustion material of the solid fuel pyrolytic combustion in the pyrolysis furnace and ash It is preferred that a rotational drive grate be provided that includes a removable pin.
부가하여, 상기 열분해장치의 외벽은 내화재 또는 수냉재킷 중 선택된 적어도 어느 하나로 형성되거나 내화재, 수냉재킷이 이중으로 설치될 수 있다.In addition, the outer wall of the pyrolysis apparatus may be formed of at least one selected from a refractory material or a water cooling jacket, or a refractory material and a water cooling jacket may be installed in duplicate.
상기한 바와 같은 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명에 따른 고형연료 열분해 및 연소장치는 다음과 같은 효과를 제공할 수 있다.Through the problem solving means as described above, the solid fuel pyrolysis and combustion apparatus according to the present invention can provide the following effects.
첫째, 원통형 입형으로 중간부 일측에 설치된 고형연료 투입장치를 통하여 공급하고 하부에서 열분해 시켜 상부로 이송시키므로 상부로의 이송 공기 속도를 최소화 함으로써 분진 함량을 최소화하였으며 다량의 열분해 가스를 가스연소로로 투입함으로써 하부에서 발생된 NOx를 환원시킬 수 있다.First, it is supplied through a solid fuel injector installed on one side of the middle part, and is pyrolyzed from the bottom to be transferred to the upper part, thereby minimizing dust content by minimizing the conveying air velocity to the upper part and introducing a large amount of pyrolysis gas into the gas combustion furnace. As a result, NOx generated in the lower portion can be reduced.
둘째, 고형연료를 2가지 이상 혼합사용한 경우 부하에 따라 연소속도를 조절하기에 적합하다.Second, when two or more solid fuels are mixed, it is suitable to adjust the combustion speed according to the load.
셋째, 열분해시 발생된 분진을 상부 연료에 의해 스크린(Screen)하고 챔버 내에서 낙진 할 수 있게 하여 보일러 및 방지시설의 오염을 최소화하였다. Third, dust generated during pyrolysis can be screened by the upper fuel and allowed to fall in the chamber to minimize contamination of the boiler and prevention facilities.
넷째, 가스연소로는 연소효율을 높이기 위해 연소공기를 공급하여 가스의 혼합 및 유효체적을 극대화 할 수 있게 하여 연소효율을 극대화할 수 있다.Fourth, the gas combustion furnace can maximize the combustion efficiency by supplying the combustion air to increase the combustion efficiency to maximize the mixing and effective volume of the gas.
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이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고형연료 열분해 및 연소장치를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a solid fuel pyrolysis and combustion apparatus according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings will be described in detail.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열분해 및 연소장치의 개략적인 측단면도이며, 도 2는 도 1에 도시된 열분해 및 연소장치의 I-I 선에 따른 단면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 열분해 및 연소장치에서 공기 공급노즐을 보여주는 A-A선에 따른 단면도이다.1 is a schematic side cross-sectional view of a pyrolysis and combustion apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line II of the pyrolysis and combustion apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a pyrolysis shown in FIG. And a cross-sectional view along line AA showing an air supply nozzle in a combustion device.
또한, 도 4는 도 1에 도시된 회전구동 그레이트를 보여주기 위한 C-C 선에 따른 단면도이고, 도 5는 도 1에 도시된 열분해 및 연소장치에서 공기 공급노즐의 작동을 나타내기 위한 도면이며, 도 6은 도 5의 공기 공급노즐의 노즐이동장치를 나타내기 위해 D방향에서 바라본 도면이다. In addition, Figure 4 is a cross-sectional view taken along the line CC for showing the rotational drive Great shown in Figure 1, Figure 5 is a view for showing the operation of the air supply nozzle in the pyrolysis and combustion apparatus shown in Figure 1, 6 is a view seen from the direction D to show the nozzle moving device of the air supply nozzle of FIG.
그리고, 도 7은 도 1에 도시된 열분해 및 연소장치에서 E-E선에 따른 도면이고, 도 8은 도 1에 도시된 열분해 및 연소장치에서 애쉬연소부를 나타내기 위해 G방향에서 바라본 도면이며, 도 9 및 도 10은 도 1에 도시된 열분해 및 연소장치에서 F-F선 및 H-H선에 따른 도면이다.FIG. 7 is a view along line EE in the pyrolysis and combustion apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 8 is a view viewed from the G direction to show an ash burner in the pyrolysis and combustion apparatus illustrated in FIG. 1, and FIG. 9. And FIG. 10 is a view along the FF line and the HH line in the pyrolysis and combustion apparatus shown in FIG. 1.
또한, 도 11은 도 1에서 도시된 열분해 및 연소장치에서 E-E선에 따른 또 다른 도면으로서 도 7과 대치되는 도면이고, 도 12는 도 1에 도시된 열분해 및 연소장치에서 애쉬 연소부를 나타내기 위해 G방향에서 바라본 도 8과 대치되는 도면이다.FIG. 11 is another view along the line EE in the pyrolysis and combustion apparatus shown in FIG. 1 and is replaced with FIG. 7, and FIG. 12 is a view showing the ash combustion unit in the pyrolysis and combustion apparatus shown in FIG. 8 is a view opposite to FIG. 8 as viewed from the G direction.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고형연료 열분해 및 연소장치는, 내부에서 고형연료의 열분해가 이루어지는 열분해로(100)와, 열분해로(100)의 일측에 설치되어 상기 열분해로(100)로 상기 고형연료를 투입하는 연료투입장치(200)와 열분해로(100)의 하부에 설치되어 열분해를 제어하는 다수의 공기공급노즐(300)을 포함한다.First, referring to Figure 1, the solid fuel pyrolysis and combustion apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, the
상기 열분해로(100)는 입형의 사이클론형으로 외부공기를 최대한 차단할 수 있는 구조로, 일측 중간부분에 설치된 연료투입장치(200)에 의해 고형연료가 투입되며, 중간 부분에서 공급된 고형연료는 열분해로(100)의 하부에서부터 쌓여있는 상태에서 연속적인 고형연료의 공급 및 열분해가 이루어진다. The
상기 다수의 공기공급노즐(300)은, 공기를 열분해로(100)의 내부로 고속회전분사시키기 위하여 열분해로(100)의 외측벽에 미리 지정된 각도로 경사지게 관통설치되어, 열분해로(100) 내부로 공기를 공급하면 고속의 공기가 회전하면서 토네이도와 같은 효과를 유발하여 고형연료를 열분해 시킬 수 있다. The plurality of
나아가, 본 발명은 상기 공기공급노즐(300)의 단부가 열분해로(100)의 내부 중간부분까지 전진 또는 후퇴가 가능하도록 노즐이동장치(310)가 설치되어 있으며, 노즐이동장치(310)는 신장과 수축이 가능한 로드와 실린더로 형성할 수 있다.Furthermore, in the present invention, the
상세하게는 상기 다수의 공기공급노즐(300)은 수냉재킷으로 이루어지고 일정깊이로 고정형으로 설치될 수도 있으며, 이송이 가능하여 열분해로(100)에 대하여 전진과 후퇴 즉 왕복 운동을 하면서 공기를 분사하기 때문에 공기를 골고루 공급할 수 있다.In detail, the plurality of
여기서, 상기 열분해로(100)의 하부에는 상기 열분해로(100)에서 완전연소되지 않은 상기 고형연료의 잔류탄소를 연소시키기 위한 다수의 공기 공급노즐(136)을 포함하는 애쉬연소부(130)가 형성될 수 있다.Here, the
이때, 상기 애쉬연소부(130)는, 상기 열분해로(100)의 하부에 위치하고 상기 잔류탄소를 연소하기 위한 다수의 상기 공기 공급노즐(136)이 설치된 애쉬연소원형화상(132)과, 상기 애쉬연소부(130)의 상부에서 상기 공기 공급노즐(136)에서 분사되는 공기가 외부로 배출될 수 있도록 일부가 개방된 형태로 설치되며, 회전가능한 회전날개(134)를 포함한다.In this case, the
상기 애쉬연소원형화상(132)은 적어도 하나의 베드로 이루어질 수 있는데, 예를 들어 애쉬연소원형화상(132)은 원형의 베드 1단 또는 계단형의 베드 1단으로 하거나, 다수의 원형 배드 2단 이상을 원형계단식으로 형성할 수 있다. 이때, 상기 베드의 외측단부에는 상기 공기가 하향으로 분사되도록 상기 공기 공급노즐(136)이 설치되어 있고, 상기 회전날개(134)는 원형계단형상의 애쉬연소원형화상(132)에 대응하는 대략 원뿔 형상으로 형성된 것이 좋다.The ash
즉, 상기 원형계단형상의 애쉬연소원형화상(132)은 열분해로(100) 하부에 설치되며, 수냉재킷으로 이루어진 이중 구조로 공기를 불어넣을 수 있게 하여, 하부에 남은 잔류 탄소를 연소할 수 있으며, 공기공급노즐(136)은 애쉬(ASH)나 건류액이 흘러 들어가지 않도록 노즐구멍이 하향으로 설치된다. 상기 애쉬연소원형화상(132)은 유압 모터(135)에 의해 속도가 조절되어 회전되며 하부에 애쉬제거판에 의해 애쉬를 하부 애쉬연소부로 일정량식 이송된다.That is, the circular combustion-shaped ash
또한, 상기 열분해로(100) 하부에 공기공급노즐(136)이 부착된 원형 계단식 배드(133)가 설치되며, 배드(133) 일부분은 오픈되어 하부의 애쉬연소부와 관통되고, 이 부분으로 애쉬를 긁어모아 배출하며, 회전날개(134)는 수냉재킷형으로 크랭커를 방지할 수 있다. 여기서, 상기 크랭커는 고형연료가 고온에 의해 뭉친 용용덩어리를 말한다.In addition, a circular stepped
한편, 도 11 및 도 12에 나타난 바와 같이, 상기 애쉬연소부는 도 7 및 도 8에 도시된 원형계단형상의 애쉬연소화상(132)과 회전날개(134)의 애쉬연소부(130)와는 다른 실시예로서, 원판형상으로 상부면에 다수의 요홈 또는 돌기가 중심에 대하여 원을 그리며 형성되어 있으며 건류액이나 애쉬가 유입되지 않도록 하향으로 분사되는 애쉬연소용 공기노즐(132a)이 설치된 평면애쉬원형화상(133a)과, 상기 평면애쉬원형화상(133a)의 상부에 위치하고 과열방지와 크랭커 생성을 방지하기 위하여 중심축을 기준으로 방사상으로 다수가 분지되어 형성되고 모터(135)에 의해 회전하는 회전수냉 파이프(134a)와, 상기 평면애쉬원형화상(133a)의 요홈에 대응되도록 상기 회전수냉 파이프(134a)의 하부에 돌출결합된 다수의 애쉬배출판(134b; 고모래)를 포함하여 이루어졌다.On the other hand, as shown in Figure 11 and 12, the ash burner is different from the
이때, 상기 평면애쉬원형화상(133a)은 일부를 절개시켜 형성시킬 수 있는데, 이렇게 되면 모터(135)에 의해 회전수냉 파이프(134a)가 회전되면서 애쉬배출판(134b)이 일정량의 애쉬를 상기 평면애쉬원형화상(133a)의 절개된 부분으로 이송하고 최종적으로 애쉬박스부(150; 도 7참조)로 이송시킬 수 있다. In this case, the planar ash
한편, 상기 열분해로(100)에는 상기 애쉬연소부(130)에서 발생되는 가스를 열분해로(100)로 바이패스 시키기 위하여 애쉬연소부(130)와 열분해로(100)를 관통연결하는 바이패스부(140)를 마련할 수 있으며, 이때 바이패스부(140)에는 통과되는 상기 가스의 흐름량을 조절하기 위한 조절게이트(142,144)가 설치되는 것이 좋다.On the other hand, in the
상기 조절게이트는 애쉬연소가스 배출댐퍼(142)와 구동실린더(144)로 이루어져 있다.The control gate is composed of the ash combustion
상기 열분해로(100)의 상부에는 상기 열분해로(100)로부터 발생되는 가스를 연소시키는 가스연소로(400)가 설치되어 있다.A
이때, 상기 가스연소로(400)에는, 열분해로(100)에서 발생된 가스를 연소시키기 위한 공기 공급장치가 설치되고 이 공기에 의해 미연가스는 완전연소된다. 그리고, 가스연소 효율을 높이기 위해 가스연소로(400)의 가스가 통과하는 중간 내벽에는 터빈 날개형 와류턱(430)이 설치되어 통과하는 가스를 회전시켜 유속을 향상시킴으로서 가스연소로(400) 내벽과 중앙부분 모두 가스의 유속을 균형있게 하여 체류시간을 극대화 한다.At this time, the
상세하게 설명하면, 상기 와류턱(430)은 가스연소로(400)에서 통과하는 가스의 회전을 효과적으로 유도하기 위하여 다수가 가스연소로(400)의 내벽에 터빈 날개형으로 경사지게 설치된 것이 좋다. 이에 따라, 열분해가스와 공기의 혼합을 촉진시키고 동일 조건의 연소실에서 유효 체적을 극대화하여 체류시간을 연장시켜 주어 연소 효율을 극대화 시킬 수 있다.In detail, the
그리고, 상기 가스연소로(400)와 상기 열분해로(100) 사이에는, 공기 혼합노즐(410)을 관통설치하여 공기 혼합노즐(410)에 의해 고속회전 분사되는 공기와 가스의 혼합을 용이하게 하여 열분해 가스의 연소를 최적화 할 수 있다. 또한, 상기 가스연소로(400)에는 초기 가동시 승온을 위한 보조버너(420)가 설치될 수 있다. In addition, between the
상기 연료투입장치(200)는, 외부에서 RDF, RPF, TDF, FLUFF 등의 고형연료를 투입하는 호퍼(210)와, 호퍼(210)와 연결되어 고형연료를 이송하여 열분해로(100)로 투입하는 이송스크류(220)를 포함한다.The
여기서, 연료투입장치(200)에는 초기가동시 또는 정지시, 공기의 유입 또는 열분해로(100)의 열이 역류되는 것을 방지하기 위하여 설치되는 방화문, 외부와 차단가능하게 상기 호퍼(210)에 개폐가능하게 설치되는 호퍼게이트(212) 및 수냉각 분사유닛 중 적어도 어느 하나를 이용할 수 있다.Here, the
상기 이송스크류(220)에는 이송스크류(220)의 단부가 열분해로(100)의 내부 중간부분까지 전진 또는 후퇴가 가능하도록 이송스크류이동장치(240)가 설치되어 있다.The
상기 애쉬연소부(130)의 상부에는, 수평방향으로 다수가 이격되어 상기 열분해로(100)에 관통배치되고 회전가능한 파이프(122)와, 상기 파이프(122)와 결합하여 상기 열분해로(100)에서 열분해 연소되는 고형연료의 연소물질을 지지해주고 애쉬를 제거할 수 있는 핀(124)을 포함하는 회전구동 그레이트(120)가 마련되는 것이 좋다.On the upper portion of the
상세하게는, 상기 회전구동 그레이트(120)는 열분해로(100) 하부에 설치하여 연소 물질을 지지해주고 주기적으로 하부에서 발생되는 애쉬를 신속히 털어내 연소 효율을 높이고 크랭커 현상을 방지하기 위해 설치되는 장치로써, 수냉각이 가능한 파이프(122)의 양단부는 열분해로(100) 외부에 설치된 지지부(126)에 의해 다수가 열분해로(100)에 관통설치되며, 파이프(122)에는 열분해로(100)의 내측에서 핀(124)을 부착하여 애쉬를 털어내고 외부에는 기어 등 구동장치에 의해 일정 시간마다 회전(연속 회전가능)시킬 수 있다.In detail, the rotary drive great 120 is installed to support the combustion material by installing the lower portion of the
나아가, 본 발명에 따른 고형연료 열분해 및 연소장치를 이루는 열분해로(100)의 외벽은 내화재 또는 수냉재킷 중 선택된 적어도 어느 하나를 선택하여 층구조로 형성하던가 내화재와 수냉재킷을 이중으로 형성하는 것이 좋다.Furthermore, the outer wall of the
이에, 상기한 구조의 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고형연료 열분해 및 연소장치의 작동을 살펴보면 다음과 같다. Thus, the operation of the solid fuel pyrolysis and combustion apparatus according to the preferred embodiment of the present invention of the above structure is as follows.
우선, 고형연료는 입형 열분해로(100)의 측면에 형성된 연료투입장치를 통해 공급되면, 초기에 점화버너(110)에 의해 점화되고 점화 후에는 공기공급노즐(300)로부터 공급되는 공기에 의해 연소 된다. First, when the solid fuel is supplied through the fuel input device formed on the side of the
어느정도 연소가 진행되면 고온의 가스가 발생되고, 이렇게 발생된 고온의 가스는 상부로 이동하면서 열분해로(100) 내부의 고형연료를 가열, 열분해를 촉진시킨다.When combustion proceeds to some extent, hot gas is generated, and the hot gas generated in this way moves to the upper portion and heats solid fuel in the
이때, 본 발명에 따른 고형연료 열분해 및 연소장치는 외부공기가 밀폐되는 구조로서 열분해로(100) 내의 고형연료는 저산소 상태의 열분해를 할 수 있게 된다.At this time, the solid fuel pyrolysis and combustion apparatus according to the present invention has a structure in which external air is sealed, so that the solid fuel in the
상기한 바와 같이 열분해로(100)에서 고형연료가 열분해되면, 가스가 발생하며 이때 발생하는 가스는 열분해로(100)의 상부에 연결된 가스연소로(400)로 이동하여 고속분사되는 공기(410)에 의해 연소하게 되어 가스 중 잔류된 미연의 가스를 완전연소 시킨다.As described above, when the solid fuel is pyrolyzed in the
부가하여, 상기 가스연소로(400)에서는 공기 노즐(410)에 의해 미연 잔류가스는 가스연소로(400)에 회전유입되어 일정체류시간에 연소분해되고 더불어 고형연료 연소시 발생되는 NOx를 제거하기 위해 요소수를 분사할 수 있는 분무장치가 구비될 수 있으며, 이를 통해 대략 70%이상까지 NOx를 제거할 수 있다.In addition, in the
한편, 상기 열분해로(100)의 하부 내부 온도는 대략 800℃ 내지 1200℃ 정도이며, 상부챔버는 대략 600℃ 내지 900℃로 운전되며, 상부의 가스연소로(400)는 대략 950℃ 내지 1100℃의 온도에서 운전되고, 열분해로(100) 내부의 온도는 하부의 공기공급노즐(300)에 의해 조절되며, 가스연소로(400)의 온도는 공기공급노즐(410)에 의해 공급되는 공기에 의해 조절된다. On the other hand, the inner temperature of the lower portion of the
상기 애쉬연소부(130)에서 발생되는 연소공기는 바이패스부(140)를 통해 열분해로(100) 상부로 배출되며 이때의 배출 가스량은 가스량 조절 게이트에 의해 조절된다.Combustion air generated in the
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 고형연료 열분해 및 연소장치는, 분리정재된 고형연료를 친환경적 교효율로 연소하기 위한 장치로서, 종래의 열분해(가스화) 소각장치보다 컴팩트화 하여 제작비 및 유지관리비를 절감할 수 있어 경제적이며 차지하는 설치면적을 줄일 수 있어 그 효용가치가 높다. The solid fuel pyrolysis and combustion apparatus according to the present invention as described above, as a device for the combustion of the separated solid fuel with environmentally friendly efficiencies, it is more compact than the conventional pyrolysis (gasification) incineration device to reduce the production cost and maintenance costs It is economical and can reduce the installation area, and its utility value is high.
또한, 본 발명은 고형연료를 연료투입장치(200)를 통해 연속적으로 열분해로(100) 중간부 일측에서 투입되고, 투입된 연료는 하부에서 연소가 시작되고 이 열에 의해 상부의 연료를 열분해 시키는 것으로, 분리 정재된 고형 연료는 폐기물보다 발열량이 높은 반면 크기가 작아 미연소 분이 적은 특징을 가지고 있으므로 적은 바닥 면적(큰바닥 열부하 적용)으로도 완전 연소가 가능하다. In addition, the present invention is to continuously input the solid fuel from one side of the middle portion of the
또한, 이송스크류(220)를 포함하는 고형 연료투입장치(200)는 수냉재킷으로 이루어지고 사이클론형 입형 열분해로(100)의 일측에 위치하여 연료공급 시 중앙 내부까지 이송되어 연료를 열분해로(100) 중앙에 공급하고 연소 중지시에는 외부로 배출되며, 이때 연료투입장치(200)로 열이 역류 되는 현상을 방지하기 위해 방화물문이 설치되거나 호퍼게이트(212)에 의해 외부와 차단하고 워터스프레이 등에 의한 안전장치가 설치될 수 있다.In addition, the solid
또한, 하부에서 발생된 고온의 가스는 대량의 NOx 등이 발생 될 수 있으므로 이를 열분해 가스(CO, H2, CH)를 다량 함유하고 있는 열분해로 상부 챔버(100)를 통과하도록 하여 열분해 가스에 의해 NOx가 환원되도록 하였으며, 열분해 및 연소장치의 장점을 살리기 위해 열분해로(100)를 사이클론방식으로 하여 상부를 크게 하여 발생가스의 속도를 최소화하여 가스 연소로로 분진의 이송을 최소화 하였다.In addition, since the high temperature gas generated in the lower portion may generate a large amount of NOx, the pyrolysis gas containing a large amount of pyrolysis gas (CO, H 2 , CH) passes through the
따라서, 본 발명에 따른 고형연료 열분해 및 연소장치는 입형의 열분해로(100)에서 일측에서 고형연료를 투입하고 공기를 고속회전분사하여 최하층 고형 연료를 연소시키고 이 연소열에 의해 상부의 고형연료를 열분해시킨다. 열분해된 고온의 가스는 상부로 이송되어 투입된 고형연료를 열분해 시키면서 열분해로(100) 상부로 이송되며 이 가스는 다시 상부에 설치된 가스연소로(400)에 유입되어 공기와 혼합 완전연소화된다. 그리고, 상기 열분해 되고 남은 잔류탄소를 포함한 미연소분은 다시 하부의 공기공급노즐(136)의 공기에 의해 연소가 이루어질 수 있도록 한다.Therefore, in the solid fuel pyrolysis and combustion apparatus according to the present invention, the solid fuel is injected from one side in a
본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 또한, 상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다.In the present specification and drawings, preferred embodiments of the present invention have been disclosed, and although specific terms have been used, these are merely used in a general sense to easily explain the technical contents of the present invention and to help the understanding of the present invention. It is not intended to limit the scope. In addition, the above-described embodiments are merely exemplary, and various modifications and equivalent other embodiments may be made by those skilled in the art.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열분해 연소장치의 개략적인 측단면도,1 is a schematic side cross-sectional view of a pyrolysis combustion apparatus according to an embodiment of the present invention;
도 2는 도 1에 도시된 열분해 연소장치의 I-I 선에 따른 단면도,2 is a cross-sectional view taken along the line I-I of the pyrolysis combustion apparatus shown in FIG.
도 3은 도 1에 도시된 열분해 연소장치에서 고속회전분사식 공기 공급노즐을 보여주는 A-A선에 따른 단면도,3 is a cross-sectional view taken along line A-A showing a high-speed rotary jet air supply nozzle in the pyrolysis combustion apparatus shown in FIG. 1;
도 4는 도 1에 도시된 회전구동 그레이트를 보여주기 위한 C-C 선에 따른 단면도,4 is a cross-sectional view taken along line C-C to show the rotational driving greats shown in FIG.
도 5는 도 1에 도시된 열분해 연소장치에서 고속회전분사식 공기 공급노즐의 작동을 나타내기 위한 도면,5 is a view for showing the operation of the high-speed rotary injection type air supply nozzle in the pyrolysis combustion apparatus shown in FIG.
도 6은 도 5의 고속회전분사식 공기 공급노즐의 노즐이동장치를 나타내기 위해 D방향에서 바라본 도면,Figure 6 is a view from the D direction to show the nozzle moving device of the high-speed rotary injection type air supply nozzle of FIG.
도 7은 도 1에 도시된 열분해 연소장치에서 E-E선에 따른 도면,7 is a view along line E-E in the pyrolysis combustion apparatus shown in FIG.
도 8은 도 1에 도시된 열분해 연소장치에서 애쉬연소부를 나타내기 위해 G방향에서 바라본 도면,8 is a view viewed from the direction G to show the ash burner in the pyrolysis combustion apparatus shown in FIG.
도 9 및 도 10은 도 1에 도시된 열분해 연소장치에서 F-F선 및 H-H선에 따른 도면이다.9 and 10 are views taken along line F-F and line H-H in the pyrolysis combustion apparatus shown in FIG.
도 11은 도 7과 대치되는 도면으로서 도 1에 도시된 열분해 연소장치에서 E-E선에 따른 도면. FIG. 11 is a view taken along line E-E in the pyrolysis combustion apparatus shown in FIG. 1, as opposed to FIG. 7;
도 12는 도 8과 대치되는 도면으로서 도 1에 도시된 열분해 연소장치에서 애쉬 연소부를 나타내기 위해 G 방향에서 바라본 도면이다.FIG. 12 is a view opposed to FIG. 8 and is viewed from the G direction to show the ash combustion unit in the pyrolysis combustion apparatus shown in FIG. 1.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100... 열분해로 110... 버너100 ...
120... 회전구동그레이트 122... 파이프120 ...
124... 핀 126...지지부124 ... pin 126 ... support
130... 애쉬연소부 132... 애쉬연소원형화상130 ...
132a... 애쉬연소용 공기노즐 133... 배드 132a ... Ash
133a... 평면애쉬원형화상 134... 회전날개133a ... flat
134a... 회전수냉 파이프 134b... 애쉬 배출판(고모레)134a ... Rotating
135,230... 모터 136... 공기 공급노즐135,230 ...
140... 바이패스부 142... 애쉬연소가스 배출댐퍼140 ...
144... 구동실린더 150... 애쉬박스부144 ... drive
200... 연료투입장치 210.. 호퍼200 ...
212.. 호퍼게이트 220... 이송스크류212 ..
240... 이송스크류 이동장치 300... 공기공급노즐240 ...
310... 노즐이동장치 400... 가스연소로310 ...
410... 공기 혼합노즐 420... 보조버너410
430... 와류턱430 ... Voryuchin
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