KR100997348B1 - 폐기물의 건류 소각장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐기물의 건류 소각장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐타이어 등의 고분자 폐기물의 처리 및 이를 통한 열에너지를 회수하는 건류 소각장치에서 재생 열에너지 회수를 위한 불완전 연소 문제를 해결할 수 있는 폐기물의 건류 소각장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 폐기물의 건류 소각장치는 투입구, 폐기물이 쌓이는 공간부, 수거창이 소각로에 형성되고, 상기 소각로 내부에 다수의 통기공이 형성된 공기공급관이 중앙에 직립되어 외부의 송풍기와 연결되는 폐기물의 건류 소각장치에 있어서,
상기 소각로의 내측 벽면이나 공기공급관에 열에너지 이동을 팽창·확대하여 열이 소각로 내부에 빨리 그리고 골고루 전달될 수 있도록 날개가 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

폐기물의 건류 소각장치 {Incinerator for Dried Waste}
본 발명은 폐기물의 건류 소각장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐타이어 등의 고분자 폐기물의 처리 및 이를 통한 열에너지를 회수하는 건류 소각장치에서 재생 열에너지 회수를 위한 불완전 연소 문제를 해결할 수 있는 폐기물의 건류 소각장치에 관한 것이다.
산업의 발달에 따른 생활수준의 향상으로 버려지는 각종 고분자 폐기물의 양이 증가하고 있으며, 특히 폐타이어, 폐비닐, 폐플라스틱 등은 환경오염은 물론 그 처리문제가 큰 사회 문제로 대두하고 있다.
이와 같은 폐기물을 처리하기 위한 종래의 폐기물 처리 방법을 살펴보면, 일반적으로 매립하거나 소각에 의한 처리로 이루어지는데, 매립처리방법은 대규모의 매립지가 필요하고 매립지에서 발생하는 악취 및 오수로 인해 심각한 환경오염이나 토양오염을 야기할 뿐만 아니라, 매립부지 선정을 둘러싼 민원과 처리의 과정이 아닌 방치의 한 수단에 불과하여 장기 계획이나 방대한 량의 폐기물을 처리하는 데에 현실적인 제약이 따른다.
또한, 소각 및 연소처리방법은 폐기물의 부피와 무게를 80% 이상 감소시켜 매립공간을 절약할 수 있는 반면, 폐기물의 완전연소가 곤란한 관계로 유해가스 및 분진의 발생에 따른 대기오염의 문제가 발생한다.
폐기물 소각장치를 이용하여 폐기물을 완전히 연소시켜 부피와 무게를 더욱 감소시킴과 동시에 유해가스 및 분진의 발생을 최소화할 수 있도록 하기 위한 연구개발이 진행되고 있고, 폐기물의 완전연소를 위해서는 소각 또는 연소 장치 내부에 다수의 연소실을 마련하여 투입된 폐기물을 각 연소실로 이송 및 배출시키기 위한 컨베이어 시스템 등의 이송수단을 구비하는 구조가 개시되어 있으나, 이는 연소장치의 구조가 복잡해지고 부피가 대형화되어 유지보수 및 관리처리 비용이 증가한다.
따라서 연소시에 발생하는 열 자원의 재활용 측면과 유해부산물의 효율적 처리가 가능하도록 완전연소를 위한 연소장치의 필요성이 대두하고 있다.
이를 통하여 최근 소각에 의한 연소과정에서 발생하는 에너지를 회수하기 위한 방법으로 완전연소를 기대할 수 있는 건류 방식이 있는바, 특히 폐타이어, 폐플라스틱과 같은 고분자 폐기물을 건류 처리하는 과정에서 발생하는 에너지를 회수하기 위한 연구가 활발히 진행중이다.
이와 같은 건류는 연소실 내에 산소량을 줄여 산소 결핍에 의해 불꽃을 동반하는 산화반응이나, 연소가 발생하는 것을 막고 지속적으로 공급되는 열에 의해 폐기물이 분해되도록 한다.
한편, 종래 소각장치는 통상 폐기물을 소각시키는 소각로와 폐기물이 소각되어 배출되는 배기가스 중 포함되어 있는 더스트를 포집하는 원심력 집진기(사이클론)와 재차 더스트, 미스트를 집진하여 온도를 낮추는 세정집진기로 이루어진다.
또한, 소각방법은 소각의 성상에 의하여 보조연료인 가스를 이용하여 폐기물을 소각시키는 기체방법과, 보조연료인 액체연료를 사용하여 폐기물을 소각시키는 액체소각법과, 일반폐기물, 폐타이어, 폐플라스틱 등 고분자 폐기물을 보조연료로 사용하는 교체 소각법으로 구분된다.
그런데 이러한 기존의 폐기물 소각장치들은 일반폐기물을 포함한 모든 폐기물이 소각을 돕는 보조연료를 사용함으로써 폐기물 소각처리에 전력에너지 소비와 더불어 연료비용이 추가되어 경제적인 부담이 크다.
또한, 소각로의 소각온도가 섭씨 800~1000도로써 폐타이어, 폐플라스틱 등 고분자계 물질이 주종을 이루는 산업폐기물을 소각할 시에는 기존 소각온도인 섭씨 800~1000도에서는 가연 한계에 의해 불완전연소의 발생으로 매연 발생과 아황산가스(SO2), 탄화수소(HC), 일산화탄소(C0), 질소산화물(NO2), 부유물질(TCP), 옥시탄트(O3), 염화수소(HCL), 염소(Cl2), 불화수소(HF), 불화규소(SiF4), 질소화물(NOX), 다이옥신(PCDDC) 등 중금속의 유해가스가 환경기준치 이상으로 배출되어 대기환경 및 생활환경에 심각한 문제점이 되고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 소각로의 중앙에 다수의 통기관이 형성된 공기공급관을 설치하고, 이 소각로의 내측 벽면에 열에너지 이동을 팽창·확대할 수 있도록 내측으로 돌출된 날개를 경사지게 형성함으로써, 고온(섭씨 1300도)으로 가열 유지하여 완전 연소를 할 수 있고 청정한 배기가스를 배출하며 폐기물을 이용한 청정 열에너지를 얻을 수 있는 폐기물의 건류 소각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 소각로의 하부에 스크래퍼를 설치함으로써 폐기물의 연소효율을 높일 수 있고, 소각되고 남은 재 등의 수거를 용이하게 할 수 있는 폐기물의 건류 소각장치를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폐기물의 건류 소각장치는 투입구, 폐기물이 쌓이는 공간부, 수거창이 소각로에 형성되고, 상기 소각로 내부에 다수의 통기공이 형성된 공기공급관이 중앙에 직립되어 외부의 송풍기와 연결되는 폐기물의 건류 소각장치에 있어서,
상기 소각로의 내측 벽면이나 공기공급관에 열에너지 이동을 팽창·확대하여 열이 소각로 내부에 빨리 그리고 골고루 전달될 수 있도록 날개가 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제의 해결 수단에 의하면 소각로의 중앙에 다수의 통기관이 형성된 공기공급관을 설치하고, 이 소각로의 내측면에 열에너지 이동을 팽창·확대할 수 있도록 내측으로 돌출된 날개를 경사지게 형성함으로써, 고온(섭씨 1300도)으로 가열 유지하여 폐기물을 완전 연소할 수 있고 청정한 배기가스를 배출하며 폐기물을 이용한 청정 열에너지를 얻을 수 있다.
또한, 소각로의 하부에 스크래퍼를 설치함으로써 폐기물의 연소효율을 높일 수 있고, 소각되고 남은 재 등의 수거를 용이하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 건류 소각장치의 사시도,
도 2는 도 1의 단면도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 건류 소각장치의 사시도,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 건류 소각장치의 사시도.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 건류 소각장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 단면도이다.
도시된 바와 같이 소각장치(1)를 이루는 소각로(10)에는 투입구(12), 공간부(14), 수거창(16)이 형성된다.
미도시된 지지대에 의해 지지되는 소각로 본체(10a)는 고온에 견딜 수 있는 내화성 재질로 이루어지고, 폐타이어를 포함하는 고분자 폐기물 등을 투입할 수 있도록 투입구(12)가 상부에 형성된다.
상기 소각로 본체(10a)의 내부에는 폐타이어를 포함하는 고분자 폐기물 등을 적재할 수 있는 공간부(14)가 형성되며, 폐타이어를 포함하는 고분자 폐기물에서 소각하고 남은 철심이나 재 등의 잔재물을 수거하기 위한 수거창(16)이 형성된다.
상기 소각로(10)의 중앙에는 다수의 통기공(18a)이 형성된 공기공급관(18)이 수직되게 설치되어 공기공급관(18)의 하단부가 소각로(10) 외부에 설치된 송풍기(20)와 연결관(22)으로 연결된다.
상기 통기공(18a)이 형성되지 않은 공기공급관(18)의 상부와 하부에는 물이 공급될 수 있도록 외부의 다수 물 유입관(24)이 연통된다.
상기 물 유입관(24)을 통해 공기공급관(18)에 공급된 물은 소각로(10) 내부에서 발생한 고온의 열에 의해 물 입자를 최대한 미세하게 나누어 수적을 발생시키고 과열된 연소가스와 혼합해서 수적 팽창을 가속화하여 불완전 연소로 인한 매연과 냄새의 개체를 포집한다.
또한, 소각로(10)의 내측 벽면에는 열에너지 이동을 팽창·확대하여 열이 소각로(10) 내부에 골고루 전달될 수 있도록 내측으로 돌출된 빗살무늬형 날개(30)가 폐곡선을 형성하면서 소각로10)의 일측으로 경사지게 다수 형성된다.
상기 내측으로 돌출된 빗살무늬형 날개(30)는 소각로(10)의 내측 벽면에서 안으로 갈수록 하향 경사지게 하여 폐기물의 투입시 이 빗살무늬형 날개(30)에 의해 걸리지 않도록 하는 것이 바람직하다.
상기 소각로(10)의 하부에는 수거창(16)과 같은 높이로 바닥면(26)이 형성되고 그 소정거리 상부에는 망 형태의 화격자(28)가 구비되며 그 화격자(28)의 상면에는 화격자(28)에 쌓인 폐기물을 고르게 분산시키고 교반시키며, 연소되고 남은 재 등의 잔재물을 하부로 낙하시키는 스크래퍼(40)가 구비된다.
또한, 상기 바닥면(26)에는 바닥면(26)에 쌓인 재 등의 잔재물을 수거창(16) 쪽으로 모을 수 있도록 스크래퍼(42)가 구비된다.
상기 스크래퍼(40,42)는 공기공급관(18)에 회전할 수 있도록 외삽되는 회전구(44)의 외측에 각각 돌출 형성되어 이루어지며, 상기 회전구(44) 하부에는 외측으로 베벨기어(44a)가 형성되고 그 베벨기어(44a)에는 모터(48)에 결합된 베벨기어(46)가 치합된다.
이에 의해 모터(48)의 회전운동이 베벨기어(44a,46)에 의해 회전구(44)에 전달되어 회전구(44)가 수평 회전운동을 하고 이에 의해 스크래퍼(40,42)가 회전하게 된다.
이때 회전구(44)와 공기공급관(18) 사이 또는 화격자(28) 및 바닥면(26)과 회전구(44) 사이에 베어링(또는 부싱: 미도시)이 장착되어 회전구(44)가 매끄럽게 회전할 수 있도록 한다.
또한, 여기에서는 베벨기어(44a,46)에 의해 모터(48)의 회전운동이 회전구(44)에 전달하도록 기재되어 있으나, 다른 동력전달수단, 예를 들어 체인 등으로도 모터(48)의 회전운동을 회전구(44)에 전달할 수 있다.
상술한 구성에서 투입구(12)를 통해 소각로(10) 내부의 공간부(14)에 폐타이어를 포함하는 폐기물을 적재한 다음 송풍기(20)로 공기공급관(18)에 공기를 공급하면서 점화하면, 공기가 통기공(18a)을 통해 적재된 폐기물 사이로 스며들어 폐기물이 소각되면서 소각로(10) 내부가 가열된다.
이때 소각로(10)의 내측 벽면에 돌출 형성된 빗살무늬형 날개(30)에 의해 열에너지 이동이 팽창·확대되고 열 전도가 빨라지면서 소각로(10) 내부에 열이 골고루 전달된다.
또한, 물 유입관(24)을 통해 공기공급관(18)에 물이 공급되면 소각로(10) 내부에서 발생한 고온의 열에 의해 물 입자를 최대한 미세하게 나누어 수적을 발생시키고, 과열된 연소가스와 혼합해서 수적 팽창을 가속화하여 불완전 연소로 인한 매연과 냄새의 개체를 포집한다.
이에 의해 1300℃의 온도로 가열 유지하여 폐기물을 완전 연소할 수 있고 이에 따라 그을음이나 매연이 발생하지 않아 대기오염을 일으키지 않는 것이다.
한편, 화격자(28) 상부의 스크래퍼(40)는 모터(48)에 연결된 회전구(44)의 회전에 의해 회전하면서 화격자(28)에 쌓인 폐기물을 고르게 분산시키고 교반시켜 폐기물의 연소효율을 높일 뿐만 아니라, 타고남은 재 등의 잔재물을 화격자(28)의 망 사이로 바닥면(26)에 낙하시켜 화격자(28)에는 잔재물이 쌓이지 않도록 한다.
또한, 바닥면(26)에 쌓인 재 등의 잔재물은 스크래퍼(42)에 의해 수거창(16)으로 모이게 되고(이때 모터(48)는 정역 회전이 가능하여 스크래퍼(42)가 수거창(16) 위치까지 회전하여 재 등의 잔재물을 수거창(16) 근처에 모으면 그 위치에서 모터(48)가 반대방향으로 회전하여 재 등의 잔재물을 긁어 다시 수거창(16) 쪽으로 모으게 된다), 소각이 완료된 후에 수거창(16)을 열고 수거창(16) 부분에 모인 재 등의 잔재물을 수거하면 되어 편리하다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 건류 소각장치의 사시도로서, 도 1에 나타낸 일실시예와 다른 것은 열에너지 이동을 팽창·확대하여 열이 소각로 내부에 빨리 그리고 골고루 전달될 수 있도록 형성된 암나선형 날개(32)가 소각로(10)의 내측 벽면에 나선형을 이루면서 형성된다는 것이고, 나머지 구성이나 작용은 도 1의 일실시예와 같으므로 여기서는 상세한 설명을 약한다.
이때에도 암나선형 날개(32)는 소각로(10)의 내측 벽면에서 안으로 갈수록 하향 경사지게 하여 폐기물의 투입시 이 암나선형 날개(32)에 의해 걸리지 않도록 하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 건류 소각장치의 사시도로서, 도 1에 나타낸 일실시예와 다른 것은 열에너지 이동을 팽창·확대하여 열이 소각로 내부에 빨리 그리고 골고루 전달될 수 있도록 형성된 수나선형 날개(34)가 공기공급관(18)의 외측면에 나선형을 이루면서 형성된다는 것이고, 나머지 구성이나 작용의 도 1의 일실시예와 같으므로 여기서는 상세한 설명을 약한다.
이때에도 수나선형 날개(34)는 공기공급관(18)의 외측면에서 밖으로 갈수록 하향 경사지게 하여 폐기물의 투입시 이 수나선형 날개(34)에 의해 걸리지 않도록 하는 것이 바람직하다.
1: 소각장치 10: 소각로
16: 수거창 18: 공기공급관
20: 송풍기 26: 바닥면
28: 화격자 30,32,34: 날개
40,42: 스크래퍼 49: 모터

Claims (7)

  1. 투입구, 폐기물이 쌓이는 공간부, 수거창이 소각로에 형성되고, 상기 소각로 내부에 다수의 통기공이 형성된 공기공급관이 중앙에 직립되어 외부의 송풍기와 연결되는 폐기물의 건류 소각장치에 있어서;
    상기 공기공급관의 외측면에 수나선형 날개가 아래로 경사지게 돌출 형성되어 열에너지 이동을 팽창·확대하여 열이 소각로 내부에 빨리 그리고 골고루 전달하고,
    상기 공기공급관에 관 형상의 회전구가 외삽된 상태에서 모터에 의해 회전하며,
    상기 수거창과 같은 높이에 형성된 바닥면의 상부에는 회전구에 돌출 형성된 제1스크래퍼가, 상기 바닥면의 소정거리 상부에 구비되는 망 형태의 화격자 상부에는 상기 회전구에 돌출 형성된 제2스크래퍼가 설치되며,
    상기 통기공이 형성되지 않은 공기공급관의 상부와 하부에는 물이 유입되어 수적을 발생할 수 있도록 외부의 물 유입관과 연통되는 것을 특징으로 하는 폐기물의 건류 소각장치.
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