KR101019059B1 - 와류가 형성되는 소각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쓰레기나 폐기물 등의 소각물을 소각로에서 소각하는 소각장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소각장치에서 1차연소실의 측벽에 공기를 공급하는 에어노즐을 직선과 하향하도록 구비하여 소각시 화염이 직선 및 하향하게 투여되면서 소각물을 소각시키고, 2차연소실의 측벽의 에어노즐이 한 방향으로 기울어지게 각도를 가지게 구비하여 화염과 연기를 한 방향으로 순환시켜 와류를 형성시켜 소각로 내에서 체류하는 시간을 길어지게 하여 화염이 소각물을 오랫동안 접촉하므로 연소효율을 높이는 구성과, 원통형인 에어노즐의 전단부에 공기가 회전하면서 분사되도록 하는 트위스트(twist)부를 구비한 것에 특징이 있다.

Description

와류가 형성되는 소각장치{Twister have a Incineration apparatus}

본 발명은 와류가 형성되는 소각로를 갖는 소각장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 1차연소실의 측벽에 공기를 공급하는 에어노즐을 직선과 하향하도록 구비하여 소각시 화염이 직선 및 하향하게 투여되면서 소각물을 소각시키고, 2차연소실의 측벽의 에어노즐이 각도를 가지게 구비하여 화염과 연기를 한 방향으로 순환시켜 와류를 형성시키며, 소각로 내에서 체류하는 시간을 길어지게 하여 화염이 소각물을 오랫동안 접촉하므로 연소효율이 높아지게 하는 구성과, 원통형인 에어노즐의 전단부에 공기가 회전하면서 분사되도록 하는 트위스트(twist)부를 구비한 구성에 관한 것이다.

본 발명의 종래기술로는 출원번호 10-2002-0019871호가 있는데, 그 구성을 살펴보면 폐기물을 이송하기 위한 이동 화격자를 구동시키는 구동부가 화격자 열의 측부에 배치되는 계단식 스토커와 이 스토커용 화격자 및 이 스토커를 가지는 소각장치에 관한 것으로, 도 1에서 도시한 바와 같이 소각장치는 크게 폐기물 투입부(10)와 연소실(20)과 소각재 처리부(30)와 연소 및 냉각 공기 공급부를 포함하고 있으며, 연소실(20) 내에 본 발명의 일실시 예에 따른 하향계단식 스토커(40)가 설치되어 있고, 투입부(10)의 투입 호퍼(11)를 통해 투입된 폐기물은 투입 실린더(13)에 의해 연소실(20)의 스토커(40)로 공급되며, 스토커(40)로 공급된 폐기물은 스토커(40)에 의해 전방 하측으로 조금씩 이동되면서 연소되고, 연소 및 냉각 공기 공급부를 통해 폐기물의 연소에 필요한 공기 및 화격자를 냉각하기 위한 공기가 공급되며, 연소된 소각재는 스토커(100)의 하측에 설치된 소각재 처리부(30)의 소각재 수용 호퍼(31)로 떨어진 다음 컨베이어 이송 장치(33) 등에 의해 한 곳으로 이송되어 모아진 다음 냉각되어 배출되는 구성이다.

여기서, 유압 실린더(330)가 전진한 상태에서 이동 화격자 열(200)은 후퇴 위치로 후퇴되어 있으며, 이 위치에서 이동 화격자 열(200)의 화 격자들(220)은 후측 고정 화격자 열(100)의 화격자들(120)의 하측으로 수용된 상태이고, 이 상태에서 유압 실린더(330)가 후퇴하면, 실린더(330)의 로드에 연결된 링크(360)가 로드를 따라서 후퇴하며, 링크(360)의 후퇴에 따라 링크(360)에 힌지 결합된 구동레버(320)가 후방으로 선회되고, 구동레버(320)가 결합된 구동바아(310)도 구동레버(320)를 따라 회전됨에 따라 구동레버(320)에 고정된 연결부재(350)가 전방으로 선회되고 연결부재(350)에 고정된 지지바아(210) 및 지지바아(210)에 지지된 화격자들(220)은 전방으로 이동되며, 이러한 과정에 의해 이동 화격자 열(200)의 지지바아(210) 및 화격자들(220)이 전진 위치로 이동된다.

이동 화격자 열(200)의 화격자(220)가 후퇴 위치로부터 전진 위치로 이동할 때 고정 화격자 열들(100)에 놓인 폐기물들은 이동 화격자 열(200)로 이송되고, 반대로 이동 화격자 열(200)의 화격자(220)가 전진 위치로부터 후퇴 위치로 이동할 때 이동 화격자 열(200)에 놓인 폐기물들이 고정 화격자 열(100)로 이송되며, 이러한 과정을 거쳐 스토커후방 상측으로 투입되는 폐기물은 연소되면서 조금씩 전방 하측으로 이송되고, 한편 이동 화격자 열(200)이 전·후진하더라도 이동 화격자 열(200)의 양단에 설치된 고정 화격자(280)는 후퇴 위치에 고정된 상태로 유지됨에 따라 이동 화격자 열(200)의 전후진시 이동하는 화격자(220)와 연소실 측벽이 간섭되거나 화격자(220)와 연소실(20)의 측벽 사이로 폐기물이 낌으로써 연소실(20)의 측벽이 손상되거나 스토커(40)에 부하가 걸리는 것이 방지될 수 있고, 고정 화격자(280) 위에 놓이는 폐기물은 연소실(20)의 측벽을 이루는 내화벽돌의 복사열에 의해 완전연소된다는 구성이 있었다.

그러나 상기의 종래기술은 소각장치의 일반적인 기술로서 쓰레기나 폐기물이 투입되어 1차연소실에서 소각되어 재는 재투입구로 배출되고 연기와 화염은 2차연소실로 배출되는 구성인데, 1차연소실와 2차연소실의 측벽에 공기를 공급하는 에어노즐이 직선으로 구비되어 소각시 화염이 직선으로 투여되면서 소각물을 소각시키기 때문에 화염과 쓰레기가 소각로 내에서 접촉체류하는 시간이 짧고, 이로 인하여 연소효율이 떨어지는 문제점과, 연소효율이 떨어짐으로 인하여 불완전연소된 화염과 연기가 배출되어 환경을 오염시키는 2차 문제점이 발생하고 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 소각장치의 1차연소실의 측벽에 공기를 공급하는 에어노즐을 직선과 하향하도록 구비하여 소각시 화염이 직선 및 하향하게 투여되면서 소각물을 소각시키고, 2차연소실의 측벽의 에어노즐이 각도를 가지고 한 방향으로 기울어지게 구비하여 화염과 연기를 한 방향으로 순환시켜 와류를 형성시켜 소각로 내에서 체류하는 시간을 길어지게 하여 화염이 소각물을 오랫동안 접촉하므로 연소효율이 높아지게 하는 구성을 제공하는데 그 목적이 있고, 또한 원통형인 에어노즐의 전단부에 트위스트부를 구비하여 공기가 회전하면서 분사되도록 하는 구성을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명은 소각장치에서 2차연소실의 측벽에 구비되는 에어노즐이 각도를 가지고 한 방향으로 기울어지게 구비하여 화염과 연기를 한 방향으로 순환시키면 와류가 형성되고 소각로 내에서 체류하는 시간을 길어짐으로 인하여 화염이 소각물을 오랫동안 접촉하므로 완전연소할 수 있어 연소효율이 높아지는 효과와, 원통형인 에어노즐의 전단부에 트위스트부를 구비하여 공기가 회전하면서 분사되도록 하여 연소효율을 높이는 효과가 있고, 연소효율이 높아짐으로 인하여 불완전연소되는 화염이나 연기를 줄여 환경오염을 줄일 수 있는 효과도 있다.

도 1은 종래 계단식 스토커와 화격자를 가지는 소각장치의 구성도
도 2는 본 발명 와류가 형성되는 소각장치에 대한 사시도
도 3은 본 발명 소각장치의 1차연소실에 대한 구성도
도 4는 본 발명 소각장치의 2차연소실에 대한 구성도
도 5는 본 발명 소각장치의 에어노즐에 대한 사시도

본 발명은 와류가 형성되는 소각장치에 관한 것으로, 상세한 구성은 첨부되는 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명 와류가 형성되는 소각장치에 대한 사시도이고, 도 3은 본 발명 소각장치의 1차연소실에 대한 구성도이며, 도 4는 본 발명 소각장치의 2차연소실에 대한 구성도이고, 도 5는 본 발명 소각장치의 에어노즐에 대한 사시도이다.

본 발명은 소각장치에서 1차연소실의 측벽에 공기를 공급하는 에어노즐을 직선과 하향하도록 구비하여 소각시 화염이 직선 및 하향하게 투여되면서 소각물을 소각시키고, 2차연소실 측벽의 에어노즐이 한 방향으로 각도를 갖도록 하여 2차연소실 내에서 화염과 연기를 한 방향으로 순환시켜면 와류가 형성되어 연소실 내에서 체류하는 시간이 길어지게 되며, 이에 따라 와류가 발생하는 화염이 소각물을 오랫동안 접촉하므로 연소효율이 높아지게 하고, 원통형인 에어노즐의 전단부에 공기가 회전하면서 분사되도록 하는 트위스트(twist)부를 구비하여 연소효율을 높이고, 연소효율이 높아짐으로 인하여 불완전연소되는 화염이나 연기를 줄여 환경오염을 줄일 수 있는 구성에 관한 것이다.

본 발명은 도 2와 3에서 도시한 바와 같이, 통상적인 소각장치와 마찬가지로 본 소각장치(100)도 쓰레기나 폐기물을 투입하는 투입구(110)와 투입된 소각물을 소각시키는 1차연소실(120)은 계단식 스토커와 화격자가 구성은 종래기술과 유사하며, 1차연소실(120)의 양 측벽(121)에는 연소시 필요한 공기가 공급되는 에어노즐(200)이 구비되는데 에어노즐(200)은 직선과 하향하도록 구비하여 소각시 화염이 직선 및 하향하게 투여되면서 소각물을 소각시키며 연기배출구(140)를 통하여 연기가 배출되고 소각된 소각물의 재(ash)는 재배출구(150)를 통하여 배출되며, 1차연소실(120)의 화염과 연기는 2차연소실(130)로 상승하여 올라가고 2차연소실(130) 내의 에어노즐은 직각으로 구비되어 상승하는 화염을 재차 연소시켜주는 구성은 종래기술과 유사동일하다 할 수 있다.
즉, 소각장치에서 투입된 폐기물을 1차 연소실에서 소각하고 소각된 재는 재투입구로 배출되며 연기와 화염은 1차 연소실과 연통된 2차 연소실 및 연기배출구로 배출되는 구성은 공지의 기술에 해당하여 본원에서는 간략하게 설명하고, 본원의 특징인 와류가 형성되는 구성과 에어노즐의 구성에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 도 4의 a)에서 도시한 바와 같이, 2차연소실(130) 측벽(131)의 에어노즐(200)을 일 방향으로 각도를 갖도록 기울어지게 구비하여 2차연소실(130) 내에서 화염과 연기를 일 방향으로 순환시켜면 와류가 형성되어 연소실(130) 내에서 체류하는 시간이 길어지게 되며, 이에 따라 와류가 발생하는 화염이 소각물을 오랫동안 접촉하므로 연소효율이 높아지게 되어 소각물이 완전연소되며 완전연소된 연기나 화염을 1차연소실(120)의 연기배출구(140)를 통하여 배출하므로 환경오염을 줄일 수 있게 되는 구성이다.
연소에 의하여 화염과 연기는 1차 연소실(120)에서 2차 연소실(130)로 자연 상승한다. 그리고 2차 연소실(130) 측벽(131)에 에어노즐(200)을 한 방향으로 기울어지게 각도를 가지게 구비하면 에어노즐(200)의 기울어진 방향에 따라 와류가 형성(도 4의 ㉮)되면서 상승하게 되고, 이로 인하여 2차 연소실(130) 내에서 연기나 화염의 체류시간이 길어지게 되면서 완전 연소한다.
완전 연소된 화염이나 연기는 2차 연소실(130)의 측벽(131)과 에어노즐(200)이 구비된 공간(도 4의 ㉯) 즉, 측벽(131)과 측벽(131)에 구비된 에어노즐(200)의 돌출부만큼의 공간(도 4의 ㉯)에는 와류와 연소에 의한 상승력이 형성되지 않으므로 유동속도가 낮아지고, 연기나 화염은 유동속도가 낮은 공간(도 4의 ㉯)을 따라 하강하게 되며 하강한 연기나 화염은 1차 연소실의 연기배출구로 배출된다.

여기서 2차연소실(130) 측벽(131)의 에어노즐(200)을 한 방향으로 각도를 가지게 하는데, 측벽(131)을 기준으로 한 방향으로 기울어지게 각도를 가지게 구비하면 모든 에어노즐(200)이 한 방향으로 기울어지게 된다. 그리고 연소시 공기를 공급하는 에어노즐(200)이 한 방향으로 기울어져 있기 때문에 에어노즐을 통하여 공급되는 공기도 일 방향으로 공급되면서 와류가 형성된다.
또한, 2차 연소실(130)의 측벽(131)을 기준으로 한 방향으로 기울어진 에어노즐(200)에 의하여 와류가 형성되면 이로 인하여 2차 연소실 내의 화염도 한 방향으로 와류가 형성되는 구성이다. 그리고 에어노즐(200)의 측벽(131)을 기준으로 에어노즐(200)의 기울기가 6°~ 15°의 각도에서 최상의 와류가 형성되지만 에어노즐(200)의 직경이나 2차 연소실(130)의 크기에 따라서 각도를 변경하여 설치할 수 있다.

본 발명의 2차 연소실(130)은 5단 ~ 7단의 높이로 구성되어 있는데, 도 4의 a)와 같이 2차 연소실(130)의 측벽(131) 전체에 에어노즐(200)을 한 방향으로 구비하여 와류를 형성하게 할 수도 있고, b)와 같이 2단 ~ 3단은 에어노즐(200)을 좌측으로 각도를 가지도록 구비하고 나머지 3단은 우측으로 각도를 가지도록 구비할 수도 있다.
b)와 같이 2단 ~ 3단은 에어노즐(200)을 좌측으로 각도를 가지도록 구비하고 나머지 3단은 우측으로 각도를 가지도록 구비하면, 1차 연소실(120)에서 2차 연소실(130)로 상승하는 화염이나 연기가 좌측으로 와류를 형성하였다가 그 위로 상승하면서 우측으로 와류를 형성하게 되므로 좀 더 오랫동안 2차 연소실(130) 내에서 화염이 머물러 있게 되므로, 재차 연소시켜주는 효과가 크고 이로 인하여 소각물이 완전 연소하게 된다. 이후 완전 연소된 화염이나 연기는 2차 연소실(130)의 측벽(131)과 에어노즐(200)이 구비된 공간(도 4의 ㉯ 부분) 즉, 측벽(131)과 측벽(131)에 구비된 에어노즐(200)의 돌출부만큼의 공간에는 와류와 연소에 의한 상승력이 형성되지 않으므로 유동속도가 낮아지고 연기나 화염은 유동속도가 낮은 공간을 따라 하강하게 되며 하강한 연기나 화염은 1차 연소실의 연기배출구로 배출되는 것입니다.

즉, 2차 연소실(130)을 상하로 나누어 하부의 측벽(131)에 구비된 에어노즐(200)은 한 방향으로 기울어지게 구성하고, 상부의 측벽(131)에는 구비된 에어노즐(200)은 다른 방향으로 기울어지게 구성한다.

본 발명은 도 5에서 도시한 바와 같이 2차 연소실(130)의 측벽(131)에 구비되는 에어노즐(200)을 상세하게 도시하였는데, 에어노즐(200)은 측벽(131)에 고정구비되는 후단부(210)가 구비되고, 후단부(210)에 연결되어 끝단에 에어배출구(230)를 가지는 전단부(220)가 구비된다. 그리고 전단부(220)의 내측에는 길고 얇은 철판이 비틀어진 트위스트부(240)가 구비되고, 에어노즐(200) 전체적으로는 후단부(210)는 직경이 굵고 전단부(220)이 직경이 얇게 구성된다.
여기서, 직경이 굵은 후단부(210)에 공기를 공급하여 직경이 얇은 전단부(220)에 공기가 공급되면서 전단부(220) 내측에 구비된 트위스부(240)를 거쳐 에어배출구(230)로 공기가 연소실(130)로 공급되는데, 트위스트부(240)에서 공기가 회전하면서 배출되는 구성이다.

한 방향으로 기울어진 에어노즐(200)에 의하여 와류가 형성되고 화염이 와류에 의하여 회전하면서 소각물을 연소하는 것에 더하여 에어노즐(200)의 트위스트부(240)에 의하여 공급되는 공기가 회전하면서 배출되므로 와류에 의하여 회전하는 화염의 회전력이 더 강해지고 와류를 더 강해져서 소각물의 더욱 효과적으로 연소할 수 있게 된다.

본 발명은 쓰레기나 폐기물을 소각하는 소각장치를 제조하는 산업에 이용할 수 있으며, 친환경 소각장치를 구비하여 환경오염을 줄이는 친환경산업에도 이용할 수 있다.

100. 소각장치 110. 투입구
120. 1차연소실 121. 측벽
130. 2차연소실 131. 측벽
140. 연기배출구 150. 재배출구
200. 에어노즐 210. 후단부
220. 전단부 230. 에어배출구
240. 트위스트부

Claims (3)

1. 소각물을 투입하는 투입구(110)와 투입된 소각물을 연소실로 이동시키는 계단식 스토커 및 화격자가 구비되고 양 측벽(121)에 구비된 에어노즐(200)에서 연소시 필요한 공기가 공급되어 소각물을 1차로 소각하는 1차 연소실(120)과, 1차 연소실에서 소각된 소각물의 재는 재배출구(150)를 통하여 배출되며, 1차 연소실의 화염과 연기는 소각 열에 의하여 2차 연소실(130)로 상승하여 2차 연소실의 측벽(131)에 구비된 에어노즐에서 연소시 필요한 공기가 공급되면서 재차 연소하고, 연기나 화염은 1차 연소실의 측벽에 구비된 연기배출구(140)를 통하여 배출되며, 2차 연소실(130) 내부 측벽(131)에 한 방향으로 기울어진 에어노즐(200)을 구비하여 와류가 형성되는 소각장치에 있어서,
   상기 2차 연소실(130) 측벽(131)에 고정되는 에어노즐(200)의 후단부(210)는 직경이 굵고, 상기 후단부와 연결되고 끝단에 에어배출구(230)가 형성된 전단부(220)는 직경이 얇으며, 상기 전단부의 내측에는 공급되는 공기를 회전시키면서 배출되도록 길고 얇은 철판이 비틀어진 트위스트부(240)가 구비된 것을 특징으로 하는 와류가 형성되는 소각장치.
   
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