KR101042292B1 - 폐기물 소각장치 - Google Patents

Abstract

본원 발명은 폐기물 소각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화격자 상면에 공급된 폐기물에 화력(火力)을 전도하고, 구동부재의 작동에 의해 화격자를 미세하게 진동함과 동시에 화격자의 진동을 진동부재가 흡수함에 따라 폐기물을 완전 연소시킬 수 있는 폐기물 소각장치에 관한 것이다.

이를 위하여 본원 발명은, 화격자로 벽과 보강빔이 구비되며, 상기 화격자로 벽에 밀착되고 폐기물이 투입구를 통해 모인 후, 모인 폐기물을 밀어주는 이송바가 구비된 저장부를 포함하는 폐기물 소각장치에 있어서, 상기 저장부에서 평면 또는 계단타입이 각각 경사지며 적어도 하나 이상으로 화격자를 포함하는 스토커; 상기 스토커의 하면에 모터축이 구비된 진동모터와 상기 모터축에 연결되는 반달형 디스크를 포함하는 구동부재; 상기 구동부재의 작동으로 스토커의 흔들림을 조절하도록 보강빔과 연결되고, 상기 보강빔의 상면과 화격자의 하면 사이에 수직으로 연결되어 있는 진동 조절대와 상기 진동 조절대의 외측 둘레에 삽입되어 구동부재의 작동에 의해 발생되는 진동을 흡수하는 탄성체가 구비된 진동부재를 포함하여 구성된다.

스토커, 진동부재, 냉각수 공급수단, 공기 공급수단

Description

폐기물 소각장치{DEVICE FOR INCINERATING WASTES}

본원 발명은 폐기물 소각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화격자 상면에 공급된 폐기물에 화력(火力)을 전도하고, 구동부재의 작동에 의해 화격자를 미세하게 진동함과 동시에 화격자의 진동을 진동부재가 흡수함에 따라 폐기물을 완전 연소시킬 수 있는 폐기물 소각장치에 관한 것이다.

일반 가정에서 나오는 쓰레기 및 각종 산업시설에서 배출되는 고체 폐기물(RDF)을 처리하기 위해서 종래에는 쓰레기 매립장을 확보하여 매립하는 방법을 사용하였으나, 매립장 확보문제가 점차 심각해짐에 따라 소각에 의한 처리방법이 가장 현대적이고 타당한 방법으로 인정받고 있다.

즉, 소각처리방법은 폐기물의 부피의 95% 이상을 감량시키므로 최종적으로 매립처분해야 하는 폐기물의 부피가 줄어든다는 점 및 폐기물 중의 가연성 성분에 잠재되어 있는 에너지의 회수가 가능하다는 점등이 유리하다.

그러나, 소각처리방법은 폐기물의 불충분한 혼합으로 인한 불완전 연소와 국부적인 고열영역이 존재하여 유해한 연소가스(CO, NOx등)등의 공해물질의 유발을 최소화해야 한다는 부담이 따른다.

따라서, 소각처리방법은 공해물질의 유발이 최소가 되도록 화격자상에 수용된 쓰레기의 연소가 골고루 진행되게 하여 완전 연소를 이루기 위한 많은 시도가 진행되었다.

그 일예로, 종래의 소각로에는 화격자 하측에 캠이나 유압실린더를 구비하여 화격자를 요동시킴으로써 화격자상에 수용된 폐기물의 혼합을 유도하거나, 가동화격자와 고정화격자를 조합하여 가동화격자가 일정한 거리를 이동하면서 혼합을 유도시키고 있다. 그러나, 이와 같은 종래의 소각로의 화격자는 쓰레기를 화재받이측으로 전진시키는 기능외에 혼합의 기능을 거의 발휘하지 못하거나 매우 미미한 상태이어서, 쓰레기가 화격자상에 골고루 펼쳐지지 못하고 한 곳에 더미를 이루게 되어 불완전연소 문제는 해결되지 못했다. 또한, 고체연료인 무연탄을 이용하는 종래의 소각로의 경우에는 혼합을 양호하게 하기 위하여 미세한 분탄을 제조하여 연소실에 공기와 더불어 분사하고 있으나 덩어리 형태의 무연탄을 분탄으로 분쇄하기 위하여 많은 에너지가 소비된다는 단점이 있다.

본원 발명은, 화격자 상면에 공급된 폐기물에 화력(火力)을 전도하고, 구동부재의 작동에 의해 화격자를 미세하게 진동함과 동시에 화격자의 진동을 진동부재가 흡수함에 따라 폐기물을 완전 연소시킬 수 있는 폐기물 소각장치를 제공하는 목적으로 한다.

본원 발명의 다른 목적은, 보강빔의 상면과 화격자의 하면 사이에 진동부재 가 더 구비됨으로써, 구동부재의 작동에 의해 미세한 진동으로 화격자 흔들림에 따라 진동부재를 더 설치하여 화격자의 진동을 흡수함으로 폐기물을 완전 연소시키면서 발생되는 미세 분진이 순차적으로 이동하여 소각재 보관로에 모일 수 있도록 하는 폐기물 소각장치를 제공한다.

본원 발명의 또 다른 목적은, 화격자의 하면에 펌프, 냉각수 저장조 및 이송관을 포함하는 냉각수 공급수단이 더 구비됨으로써, 펌프에 연결된 냉각수 공급관을 통해 냉각수 저장조에 냉각수를 공급한 후, 공급된 냉각수가 이송관을 따라 다른 냉각수 저장조에 공급하면서 순환시킴으로 화격자에 가열되는 열(온도)을 하강시켜 화격자의 변형을 사전에 방지함은 물론, 화격자의 교체 없이 오랜 시간 동안 사용할 수 있는 폐기물 소각장치를 제공한다.

본원 발명의 또 다른 목적은, 각각의 화격자 사이에 공기 공급구와 압축기를 포함하는 공기 공급수단이 더 구비됨으로써, 압축기에 연결된 공기 공급구를 통해 각각의 화격자 사이에 공기를 지속적으로 공급함에 따라 불완전 연소된 폐기물을 완전 연소될 수 있도록 하는 폐기물 소각장치를 제공한다.

이하, 본원 발명을 설명하면 다음과 같다.

과제 해결 수단과 관련하여,

본원 발명은, 화격자로 벽과 보강빔이 구비되며, 상기 화격자로 벽에 밀착되고 폐기물이 투입구를 통해 모인 후, 모인 폐기물을 밀어주는 이송바가 구비된 저장부를 포함하는 폐기물 소각장치에 있어서, 상기 저장부에서 평면 또는 계단타입 이 각각 경사지며 적어도 하나 이상으로 화격자를 포함하는 스토커; 상기 스토커의 하면에 모터축이 구비된 진동모터와 상기 모터축에 연결되는 반달형 디스크를 포함하는 구동부재; 상기 구동부재의 작동으로 스토커의 흔들림을 조절하도록 보강빔과 연결되고, 상기 보강빔의 상면과 화격자의 하면 사이에 수직으로 연결되어 있는 진동 조절대와 상기 진동 조절대의 외측 둘레에 삽입되어 구동부재의 작동에 의해 발생되는 진동을 흡수하는 탄성체가 구비된 진동부재를 포함하여 구성된다.

본원 발명의 다른 발명은, 상기 화격자의 하면에는, 냉각수 공급관이 구비된 펌프; 상기 펌프의 냉각수 공급관에서 공급된 냉각수를 저장하는 냉각수 저장조; 및 상기 냉각수 저장조에 공급된 냉각수를 서로 순환시키는 이송관이 구비된 냉각수 공급수단을 더 포함하여 구성된다.

본원 발명의 또 다른 발명은, 상기 화격자 사이에는, 불완전 연소된 폐기물에 지속적으로 공기를 공급하여 완전 연소될 수 있도록 하는 공기 공급구가 구비된 압축기로 이루어지는 공기 공급수단을 더 포함하여 구성된다.

이하, 본원 발명의 효과는 다음과 같다.

첫 번째, 화격자 상면에 공급된 폐기물에 화력(火力)을 전도하고, 구동부재의 작동에 의해 화격자를 미세하게 진동함과 동시에 화격자의 진동을 진동부재가 흡수함에 따라 폐기물을 완전 연소시킬 수 있는 폐기물 소각장치를 제공하는 효과도 있다.

두 번째, 보강빔의 상면과 화격자의 하면 사이에 진동부재가 더 구비됨으로 써, 구동부재의 작동에 의해 미세한 진동으로 화격자 흔들림에 따라 진동부재를 더 설치하여 화격자의 진동을 흡수함으로 폐기물을 완전 연소시키면서 발생되는 미세 분진이 순차적으로 이동하여 소각재 보관로에 모일 수 있도록 하는 폐기물 소각장치를 제공하는 효과도 있다.

세 번째, 화격자의 하면에 펌프, 냉각수 저장조 및 이송관을 포함하는 냉각수 공급수단이 더 구비됨으로써, 펌프에 연결된 냉각수 공급관을 통해 냉각수 저장조에 냉각수를 공급한 후, 공급된 냉각수가 이송관을 따라 다른 냉각수 저장조에 공급하면서 순환시킴으로 화격자에 가열되는 열(온도)을 하강시켜 화격자의 변형을 사전에 방지함은 물론, 화격자의 교체 없이 오랜 시간 동안 사용할 수 있는 폐기물 소각장치를 제공하는 효과도 있다.

네 번째, 각각의 화격자 사이에 공기 공급구와 압축기를 포함하는 공기 공급수단이 더 구비됨으로써, 압축기에 연결된 공기 공급구를 통해 각각의 화격자 사이에 공기를 지속적으로 공급함에 따라 불완전 연소된 폐기물을 완전 연소될 수 있도록 하는 폐기물 소각장치를 제공하는 효과도 있다.

이하에서는 도 1 내지 도 4를 참조하여 본원 발명에 따른 폐기물 소각장치를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본원 발명에 따른 폐기물 소각장치를 도시한 정면도이고, 도 2는 본원 발명에 따른 폐기물 소각장치를 도시한 측면도이며, 도 3은 본원 발명에 따른 폐기물 소각장치 중 스토커 부분을 확대한 도면이고, 도 4는 본원 발명에 따른 폐 기물 소각장치의 구동부재를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본원 발명에 따른 폐기물 소각장치는 화격자로 벽(10)과 보강빔(20)이 구비되며, 상기 화격자로 벽(10)에 밀착되고 폐기물이 투입구(30)를 통해 모인 후, 모인 폐기물을 밀어주는 이송바(41)가 구비된 저장부(40)를 포함한다.

특히, 상기 저장부(40)에서 평면 또는 계단타입이 각각 경사지며 적어도 하나 이상으로 화격자(110)를 포함하는 스토커(100)와, 상기 스토커(100)의 하면에 모터축(220)이 구비된 진동모터(210)와 상기 모터축(220)에 연결되는 반달형 디스크(230)를 포함하는 구동부재(200)와, 상기 구동부재(200)의 작동으로 스토커(100)의 흔들림을 조절하도록 보강빔(20)과 연결되고, 상기 보강빔(20)의 상면과 화격자(110)의 하면 사이에 수직으로 연결되어 있는 진동 조절대(310)와 상기 진동 조절대(310)의 외측 둘레에 삽입되어 구동부재(200)의 작동에 의해 발생되는 진동을 흡수하는 탄성체(320)가 구비된 진동부재(300)를 포함하여 구성된다.

상기 저장부(40)는 화격자로 벽(10)에 밀착되며, 폐기물이 투입구(30)를 통해 모이는 저장 공간을 말한다. 또한, 상기 저장부(40)에 저장되어 있는 폐기물을 구동모터(미도시) 및 크랭크 축(미도시)의 작동에 의해 화격자(110)로 폐기물이 공급되도록 하는 이송바(41)가 구비된다.

상기 스토커(100)는 적어도 하나 이상의 화격자(110)를 포함하는 구성으로서, 상기 저장부(40)에 저장된 폐기물이 이송바(41)의 작동에 의해 화격자(110)의 상면에 공급되게 되며, 공급된 폐기물을 완전 연소시키기 위해서는 버너(미도시)의 화력(火力)을 화격자(110)의 하면에 지속적으로 전도함과 동시에 화격자(110)의 하면에 설치된 구동부재(200)의 작동 및 공기 공급수단(500)의 공기압으로 폐기물이 혼합되면서 완전 연소시켜 미세 분진을 소각재 보관로(50)에 공급하는 역할을 한다.

또한, 상기 스토커(100)는 통상적으로 알려져 있는 평면 타입 또는 계단 타입 중 어느 하나를 선택하여 폐기물 소각장치에 적용할 수 있으며, 상기 스토커(100)는 경사지게 형성된 화격자(110)를 통해 완전 연소된 미세 분진을 별도의 이송수단 없이 소각재 보관로(50)에 이송이 가능하도록 구비된다.

상기 구동부재(200)는 화격자(110)로 이루어지는 스토커(100)의 하면에 모터축(220)이 포함된 진동모터(210)가 구비되며, 상기 모터축(220)의 끝단 둘레에 적어도 하나 이상으로 반달형 디스크(230)가 구비된다.

즉, 상기 구동부재(200)의 작동 과정을 간략히 설명하면, 진동모터(210)에 전원을 인가한 후, 인가된 전원에 의해 모터축(220)이 회전된다. 그리고, 회전된 모터축(220) 끝단 둘레에 구비된 반달형 디스크(230)가 ±180°정도 회전되면서 화격자(110)의 하면을 미세하게 흔들리게 한다.

상기 진동부재(300)는 보강빔(20)의 상면에 화격자(110)의 하면 사이에 수직으로 연결된 진동 조절대(310)가 구비되며, 상기 진동 조절대(310)의 외측 둘레에 탄성체(320)가 삽입된다.

즉, 상기 구동부재(200)의 작동 과정으로 인하여 화격자(110)에서 발생되는 심한 진동을 탄성체(320)가 흡수함은 물론, 화격자(110) 상면에 완전 연소된 미세 분진이 순차적으로 이동하여 소각재 보관로(50)에 모일 수 있도록 하는 역할을 한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본원 발명에 따른 폐기물 소각장치의 구성 중 상기 화격자(110)의 하면에는, 냉각수 공급관(420)이 구비된 펌프(410)와, 상기 펌프(410)의 냉각수 공급관(420)에서 공급된 냉각수를 저장하는 냉각수 저장조(430)와, 상기 냉각수 저장조(430)에 공급된 냉각수를 서로 순환시키는 이송관(440)이 구비된 냉각수 공급수단(400)을 더 포함하여 구성된다.

즉, 상기 화격자(110)의 하면에 펌프(410), 냉각수 공급관(420), 냉각수 저장조(430) 및 이송관(440)을 포함하는 냉각수 공급수단(400)이 더 구비됨으로써, 펌프(410)에 연결된 냉각수 공급관(420)을 따라 냉각수 저장조(430)에 냉각수를 공급한 후, 공급된 냉각수가 적어도 하나 이상으로 구비된 이송관(440)을 통해 또 다른 냉각수 저장조(430)에 지속적으로 순환시킴으로 버너(미도시)의 화력(火力)에 의해 가열된 화격자(110)의 열(온도)을 하강시키게 된다.

따라서, 화격자(110)의 금속 성질 변형을 사전에 방지함은 물론, 화격자(110)의 교체 없이 오랜 시간 동안 사용할 수 있는 이점이 있다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본원 발명에 따른 폐기물 소각장치의 구성 중 상기 화격자(110) 사이에는, 불완전 연소된 폐기물에 지속적으로 공기를 공급하여 완전 연소될 수 있도록 하는 공기 공급구(520)가 구비된 압축기(510)로 이루어지는 공기 공급수단(500)을 더 포함하여 구성된다.

즉, 각각의 화격자(110) 사이에 공기 공급구(520)와 압축기(510)를 포함하는 공기 공급수단(500)이 더 구비됨으로써, 압축기(510)에 연결된 공기 공급구(520)를 통해 각각의 화격자(110) 사이에 공기를 지속적으로 공급함에 따라 불완전 연소된 폐기물을 완전 연소될 수 있도록 하는 이점이 있다.

[표 1]

횟 수	소각로형식	처리능력(ton/hr)	폐기물투입량(ton/hr)	폐기물투입량(ton/day)	소각재발열량(ton/hr)	소각재발생량(ton/hr)	소각재강열감량(%)	강열감량차이(%)
1회	진동타입	2	1.8	43.2	0.054	1.296	3.0	8.0
	스토커타입	2	1.7	40.8	0.187	4.488	11.0
2회	진동타입	2	1.7	40.8	0.043	1.020	2.5	7.5
	스토커타입	2	1.7	40.8	0.170	4.080	10.0
3회	진동타입	2	1.9	45.6	0.053	1.277	2.8	7.2
	스토커타입	2	1.8	43.2	0.180	4.320	10.0
4회	진동타입	2	1.8	43.2	0.050	1.210	2.8	6.7
	스토커타입	2	1.8	43.2	0.171	4.104	9.5
5회	진동타입	2	1.6	38.4	0.045	1.075	2.8	8.2
	스토커타입	2	1.6	38.4	0.176	4.224	11.0
6회	진동타입	2	1.8	43.2	0.052	1.253	2.9	6.9
	스토커타입	2	1.7	40.8	0.167	3.998	9.8
평균값	진동타입	2	1.7	42.4	0.049	2.855	2.8	7.4
	스토커타입	2	1.71	41.2	0.175	4.202	10.2

[표1]은 소각로 형식의 진동타입과 스토커타입에 폐기물을 공급하고 연소 활동 결과를 표시한 데이터값이다.

상기와 같이 소각로 형식의 진동타입과 스토커타입에 폐기물을 공급하고 버너(미도시) 등에서 화력(火力)을 화격자에 지속적으로 전도한다.

그리고, 폐기물이 연소되는 과정을 비교한 결과로는 보편적으로 알려진 스토 커타입과 진동타입이 화격자에 폐기물을 공급하여 연소시키면 소각재 발열량 및 소각재 발생량은 스토커타입에 비해 진동타입이 대략 2배 정도 우수한 데이터값을 얻을 수 있다.

또한, 스토커타입과 진동타입의 화격자에 폐기물을 공급하여 연소시키면 소각재강열감량은 스토커타입에 비해 진동타입이 대략 5배 정도 우수한 데이터값을 얻을 수 있다.

그러므로, 보편적으로 폐기물을 소각하는 스토커타입보다 진동타입에 적용하여 연소시키는 것이 산업, 환경 친화적으로 우수한 것을 입증할 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성된 본원 발명에 따른 폐기물 소각장치의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본원 발명에 따른 폐기물 소각장치의 작동 과정은, 우선, 투입구(30)를 통해 폐기물을 저장부(40)에 공급한 후, 공급된 폐기물을 구동모터(미도시) 및 크랭크 축(미도시)의 작동으로 이송바(41)가 폐기물을 밀면 화격자(110) 상면에 이동된다.

그리고, 상기 화격자(110) 상면에 공급된 폐기물을 연소시키기 위해서는 버너(미도시)의 화력(火力)을 화격자(110)의 하면에 지속적으로 전도한다.

그런 다음, 전도된 화력(火力)에 의해 폐기물이 연소되는 과정과 동시에, 상기 구동부재(200)의 진동모터(210) 및 모터축(220)이 작동하여 반달형 디스크(230)가 ±180°정도 회전되면서 화격자(110)의 하면을 미세하게 흔들리게 한다.

그런 후, 상기 보강빔(20)의 상면과 화격자(110)의 하면 사이에 진동 조절 대(310) 외측 둘레에 삽입된 탄성체(320)가 화격자(110)의 미세한 진동을 흡수한다.

그리고, 상기 화격자(110) 상면에 놓인 불완전 연소된 폐기물에 공기 공급구(520)를 통해 공기를 공급하여 폐기물을 혼합하여 완전 연소시킨다.

또한, 펌프(410)에 연결된 냉각수 공급관(420)을 따라 냉각수 저장조(430)에 냉각수를 공급한 후, 공급된 냉각수가 적어도 하나 이상으로 구비된 이송관(440)을 통해 또 다른 냉각수 저장조(430)에 지속적으로 순환시킴으로 버너(미도시)의 화력(火力)에 의해 가열된 화격자(110)의 열(온도)을 하강시키게 된다.

그런 다음, 완전 연소된 폐기물은 또 다른 화격자(110)로 이송되면서, 구동부재(200)의 구동력으로 순차적으로 다른 화격자(110)로 미세 분진이 이동하여 소각재 보관로(50)에 모이도록 한다.

그러므로, 본원 발명에 따른 폐기물 소각장치는 화격자 상면에 공급된 폐기물에 화력(火力)을 전도하고, 구동부재의 작동에 의해 화격자를 미세하게 진동함과 동시에 화격자의 진동을 진동부재가 흡수함에 따라 폐기물을 완전 연소시킬 수 있는 이점이 있다.

본원 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본원 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 본원 발명에 따른 폐기물 소각장치를 도시한 정면도.

도 2는 본원 발명에 따른 폐기물 소각장치를 도시한 측면도.

도 3은 본원 발명에 따른 폐기물 소각장치 중 스토커 부분을 확대한 도면.

도 4는 본원 발명에 따른 폐기물 소각장치의 구동부재를 도시한 도면.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

10 : 화격자로 벽 20 : 보강빔

30 : 투입구 40 : 저장부

41 : 이송바 50 : 소각재 보관로

100 : 스토커

110 : 화격자

200 : 구동부재

210 : 진동모터 220 : 모터축

230 : 반달형 디스크

300 : 진동부재

310 : 진동 조절대

320 : 탄성체

400 : 냉각수 공급수단

410 : 펌프 420 : 냉각수 공급관

430 : 냉각수 저장조 440 : 이송관

500 : 공기 공급수단

510 : 압축기 520 : 공기 공급구

Claims (3)

1. 화격자로 벽과 보강빔이 구비되며, 상기 화격자로 벽에 밀착되고 폐기물이 투입구를 통해 모인 후, 모인 폐기물을 밀어주는 이송바가 구비된 저장부를 포함하는 폐기물 소각장치에 있어서,

   상기 저장부에서 평면 또는 계단타입이 각각 경사지며 적어도 하나 이상으로 화격자를 포함하는 스토커;

   상기 스토커의 하면에 모터축이 구비된 진동모터와 상기 모터축에 연결되는 반달형 디스크를 포함하는 구동부재;

   상기 구동부재의 작동으로 스토커의 흔들림을 조절하도록 보강빔과 연결되고, 상기 보강빔의 상면과 화격자의 하면 사이에 수직으로 연결되어 있는 진동 조절대와 상기 진동 조절대의 외측 둘레에 삽입되어 구동부재의 작동에 의해 발생되는 진동을 흡수하는 탄성체가 구비된 진동부재;

   상기 화격자의 하면에는 냉각수 공급관이 구비된 펌프와 상기 펌프의 냉각수 공급관에서 공급된 냉각수를 저장하는 냉각수 저장조와 상기 냉각수 저장조에 공급된 냉각수를 서로 순환시키는 이송관이 구비된 냉각수 공급수단;으로 구성되는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각장치
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 화격자 사이에는,

   불완전 연소된 폐기물에 지속적으로 공기를 공급하여 완전 연소될 수 있도록 하는 공기 공급구가 구비된 압축기로 이루어지는 공기 공급수단;을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각장치.

Images