KR101142953B1 - 폐기물 소각로 및 그를 이용한 열병합발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내부에 소정 용적의 소각실이 형성되게 내부벽, 중간벽 및 외부벽의 3중 철판이 일정 간격을 두고 소각실 주변 측면 및 상부를 감싸는 구조로 형성되는 한편 상측에는 소각 대상인 폐기물의 투입을 위한 폐기물 투입구가 설치되되 내부벽과 중간벽 사이의 공간에는 난방수의 생성을 위한 물이 채워지는 하우징; 소각실 내부의 온도가 소정 수준으로 유지되게 소각실 하부측에 소정의 용적으로 설치되는 한편 일측에 설치된 버너의 가동에 의해 소각실 바닥이 가열되게 하는 가열 챔버; 소각실의 중간 부분에 하단이 상기 가열 챔버에 접속되게 수직 상으로 설치되되 하부 구간은 소각실의 중간 하부측과 연통하여 소각실 내부에서 발생한 연소가스의 외부 배출을 유도하는 배기가스 배기구; 배기가스 배기구의 외주를 감싸는 이중의 원통 형태로 형성되되 그 내부에는 소각실의 열을 전달받아 증기의 발생을 위한 물이 채워지는 증기 발생실; 소각실 내부 깊숙한 하부측의 위치에서 폐기물의 연소에 필요한 공기가 공급되게 하우징의 외측에서 소각실의 내부 하부측을 향해 다수의 소공이 관통 형성된 공기공급 파이프가 길게 설치되는 한편 공기공급파이프의 바깥 단에는 제1 송풍기가 설치된 제1 공기 공급수단; 소각실을 감싸는 하우징의 둘레 측에서 폐기물의 연소에 필요한 공기가 공급되게 내부벽과 중간벽 사이에 일정 간격을 두고 다수의 공기통로가 설치되는 한편 중간벽과 외부벽 사이의 공간을 향해서는 공기가 강제 공급되게 제2 송풍기가 설치된 제2 공기 공급수단; 소각실의 내부에 투입된 소각 대상물이 휘저어지게 상기 소각실을 가로질러 설치되어 회전 동작이 되는 로터리; 하우징의 한쪽에 소각실 내부에 투입된 폐기물의 초기 점화를 위해 설치되는 초기점화용 버너; 및 소각실 내에서의 폐기물의 소각 후 생성된 재의 배출을 위해 소각실 바닥에 설치되는 잔류물 배출 스크루; 를 포함하여 구성이 이루어진다.
Figure R1020080110775
폐기물, 소각로, 열병합, 발전, 연소가스

Description

폐기물 소각로 및 그를 이용한 열병합발전장치{The trash incinerator and the apparatus for generating power and supplying hot water using thereof}
본 발명은 폐기물 소각로 및 그를 이용한 열병합발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수집된 소각 가능한 각종의 생활 및 산업 폐기물의 소각이 원활하게 이루어질 뿐만 아니라 폐기물의 소각 과정에서 발생하게 된 열을 이용하여 발전, 난방 및 온수의 공급이 가능할 수 있도록 한 폐기물 소각로 및 그를 이용한 열병합발전장치에 관한 것이다.
급속한 산업의 발전과 함께 각종의 생활 및 산업 폐기물 발생량의 증가가 커다란 사회 문제로 크게 부각되었고, 더불어 산업 폐기물을 처리하는 방법 및 장치의 개발도 계속되고 있다.
그와 같은 일환으로, 본 발명의 출원인은 대한민국특허청 공개특허공보 10-2004-111211호의 '스크루 타입 열순환 및 인너파이프 타입 폐열회수 구조를 갖는 열분해 장치'와 대한민국특허청 특허등록공보 10-777812호의 '폐합성수지를 이용한 터널식 열분해유 재생장치' 이외에도 폐기물을 처리하기 위한 다양한 형태의 장치들을 개발한 바 있다.
한편, 최근에는 자연자원의 고갈과 환경오염의 방지 측면에서 재활용 가능한 폐기물에 대해서는 최대한 재활용이 될 수 있도록 하는 한편 폐기물을 재활용하는 과정에서 환경의 오염이 최소화될 수 있게 하기 위한 노력이 계속되고 있는 실정이다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 제반 문제점들을 감안하여 창안된 것으로서, 수집된 소각 가능한 각종의 생활 및 산업 폐기물의 소각이 원활하게 이루어지게 하며 나아가 폐기물의 소각 과정에서 발생하는 열을 이용하여 발전, 난방 및 온수의 공급이 가능하게 하는 폐기물 소각로 및 그를 이용한 열병합발전장치를 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 폐기물의 소각 과정에서 배출되는 불완전 연소가 된 배출가스량을 줄여 대기 오염을 줄일 수 있도록 하는 폐기물 소각로 및 그를 이용한 열병합발전장치를 제공하는 데 있다.
아울러, 본 발명의 다른 목적은 폐기물의 소각이 연속적으로 이루어질 수 있도록 하는 폐기물 소각로 및 그를 이용한 열병합발전장치를 제공하는 데 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다.
본 발명은 폐기물의 소각을 위한 폐기물 소각로에 있어서, 내부에 소정 용적의 소각실이 형성되게 내부벽, 중간벽 및 외부벽의 3중 철판이 일정 간격을 두고 소각실 주변 측면 및 상부를 감싸는 구조로 형성되는 한편 상측에는 소각 대상인 폐기물의 투입을 위한 폐기물 투입구가 설치되되 내부벽과 중간벽 사이의 공간에는 난방수의 생성을 위한 물이 채워지는 하우징; 소각실 내부의 온도가 소정 수준으로 유지되게 소각실 하부측에 소정의 용적으로 설치되는 한편 일측에 설치된 버너의 가동에 의해 소각실 바닥이 가열되게 하는 가열 챔버; 소각실의 중간 부분에 하단이 상기 가열 챔버에 접속되게 수직 상으로 설치되되 하부 구간은 소각실의 중간 하부측과 연통하여 소각실 내부에서 발생한 연소가스의 외부 배출을 유도하는 배기가스 배기구; 배기가스 배기구의 외주를 감싸는 이중의 원통 형태로 형성되되 그 내부에는 소각실의 열을 전달받아 증기의 발생을 위한 물이 채워지는 증기 발생실; 소각실 내부 깊숙한 하부측의 위치에서 폐기물의 연소에 필요한 공기가 공급되게 하우징의 외측에서 소각실의 내부 하부측을 향해 다수의 소공이 관통 형성된 공기공급 파이프가 길게 설치되는 한편 공기공급파이프의 바깥 단에는 제1 송풍기가 설치된 제1 공기 공급수단; 소각실을 감싸는 하우징의 둘레 측에서 폐기물의 연소에 필요한 공기가 공급되게 내부벽과 중간벽 사이에 일정 간격을 두고 다수의 공기통로가 설치되는 한편 중간벽과 외부벽 사이의 공간을 향해서는 공기가 강제 공급되게 제2 송풍기가 설치된 제2 공기 공급수단; 소각실의 내부에 투입된 소각 대상물이 휘저어지게 상기 소각실을 가로질러 설치되어 회전 동작이 되는 로터리; 하우징의 한쪽에 소각실 내부에 투입된 폐기물의 초기 점화를 위해 설치되는 초기점화용 버너; 및 소각실 내에서의 폐기물의 소각 후 생성된 재의 배출을 위해 소각실 바닥에 설치되는 잔류물 배출 스크루; 를 포함하여 구성이 이루어진다.
본 발명에 따른 폐기물 소각로에서 소각실의 바닥은 소각실의 중간부에서 바깥쪽을 향할수록 낮아지는 경사로 이루어지는 한편 제1 공기 공급수단의 공기공급파이프는 소각실 바닥의 경사를 따라 경사진 구조로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 폐기물 소각로에서 증기 발생실의 하부 중간부에는 수위 센서가 설치되는 한편 증기 발생실의 수위가 일정 수준으로 유지되게 물공급관이 배관 설치될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같은 다른 목적의 달성을 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다.
본 발명은 내부에 소정 용적의 소각실이 형성되게 내부벽, 중간벽 및 외부벽의 3중 철판이 일정 간격을 두고 소각실 주변 측면 및 상부를 감싸는 구조로 형성되는 한편 상측에는 소각 대상인 폐기물의 투입을 위한 폐기물 투입구가 설치되되 내부벽과 중간벽 사이의 공간에는 온수의 생성을 위한 물이 채워지는 하우징과, 소각실 내부의 온도가 소정 수준으로 유지되게 소각실 하부측에 소정의 용적으로 설치되는 한편 일측에 설치된 버너의 가동에 의해 소각실 바닥이 가열되게 하는 가열 챔버와, 소각실의 중간 부분에 하단이 상기 가열 챔버에 접속되게 수직 상으로 설치되되 하부 구간은 소각실의 중간 하부측과 연통하여 소각실 내부에서 발생한 연소가스의 외부 배출을 유도하는 배기가스 배기구와, 배기가스 배기구의 외주를 감싸는 이중의 원통 형태로 형성되되 그 내부에는 소각실의 열을 전달받아 증기의 발생을 위한 물이 채워지는 증기 발생실과, 소각실 내부 깊숙한 하부측의 위치에서 폐기물의 연소에 필요한 공기가 공급되게 하우징의 외측에서 소각실의 내부 하부측을 향해 다수의 작은 구멍이 관통 형성된 공기공급 파이프가 길게 설치되는 한편 공기공급파이프의 바깥 단에는 제1 송풍기가 설치된 제1 공기 공급수단과, 소각실을 감싸는 하우징의 둘레 측에서 폐기물의 연소에 필요한 공기가 공급되게 내부벽과 중간벽 사이에 일정 간격을 두고 다수의 공기통로가 설치되는 한편 중간벽과 외부벽 사이의 공간을 향해서는 공기가 강제 공급되게 제2 송풍기가 설치된 제2 공기 공급수단과, 소각실의 내부에 투입된 소각 대상물이 휘저어지게 상기 소각실을 가로질러 설치되어 회전 동작이 되는 로터리와, 하우징의 한쪽에 소각실 내부에 투입된 폐기물의 초기 점화를 위해 설치되는 초기점화용 버너와, 소각실 내에서의 폐기물의 소각 후 생성된 재의 배출을 위해 소각실 바닥에 설치되는 잔류물 배출 스크루를 포함하여 구성이 이루어진 폐기물 소각로; 소각로의 증기 발생실에서 발생이 된 증기를 공급받아 구동되어 전기를 생성하는 증기 터빈; 및 하우징의 내부벽과 중간벽 사이의 공간인 난방수 챔버에 채워져 가열된 물을 공급받아 시설물의 난방에 이용되게 하는 난방기; 를 포함하여 구성이 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 폐기물 소각로를 이용한 열병합발전장치에서 소각로의 배기가스 배기구를 통해 배출되는 연소가스를 전달받은 후 응축수를 공급시켜 연소가스의 온도가 낮춰지게 하되 연소가스 중에 포함된 기름성분 및 분진이 포함된 입자는 응축수에 포집되게 하는 한편 기체상태의 연소가스 일부는 별도의 라인으로 분리시키는 잔류가스 분리기; 잔류가스 분리기에서 분리된 잔류가스가 따로 저장되게 소정의 내부 용적으로 설치된 잔류가스 저장탱크; 및 잔류가스 저장탱크 내의 잔류가스를 공급받아 완전 연소가 되게 하기 위해 수직의 통 형태로 주벽이 고강도 내열 콘크리트 재질로 형성된 잔류가스 연소로; 가 더 포함되어 구성이 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 폐기물 소각로를 이용한 열병합발전장치에서 잔류가스 연소로의 주벽 둘레에는 잔류가스의 연소시 발생하는 열에 의해 물이 가열되게 온수 생성 파이프가 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 폐기물 소각로를 이용한 열병합발전장치에서 온수 생성 파이프를 통해서 생성된 온수의 일부는 난방수 챔버로 공급될 수 있게 구성이 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 폐기물 소각로를 통해서는 수집된 소각 가능한 각종의 생활 및 산업 폐기물의 완전한 소각이 연속적으로 이루어질 수 있을 뿐만 아니라 폐기물의 소각 과정에서 생성된 열을 이용하여 발전, 난방 및 온수의 제공이 가능하여 폐기물의 소각시 발생하는 에너지가 더욱 효율적으로 이용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 폐기물 소각로에 따르면 소각실 내부에 폐기물을 투입시킨 상태에서 초기 점화만 시켜주게 되면 별도의 화력을 제공하지 않더라도 폐기물의 연소가 이루어질 수 있는 효과가 있다.
아울러, 본 발명에 따른 폐기물 소각로를 이용한 열병합발전장치에 따르면 폐기물이 소각되는 과정에서 발생하는 연소가스에 포함된 입자들의 분리가 이루어지는 한편 잔류가스가 재연소되게 함에 따라서 대기의 오염이 최소화될 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 폐기물 소각로 및 폐기물 소각로를 이용한 열병합발전장치의 구성 및 작용에 대하여 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 폐기물 소각로의 측단면도, 도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 폐기물 소각로의 정단면도, 도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 폐기물 소각로의 평단면도, 도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 폐기물 소각로의 작동 상태도, 도 5 는 본 발명에 따른 폐기물 소각로가 적용된 열병합발전장치의 구성도, 도 6 은 본 발명에 따른 폐기물 소각로가 적용된 열병합발전장치의 작동 상태도이다.
도면 중에 표시된 도면부호 100 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 폐기물 소각로를 지시하는 것이며, 도면부호 200 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 폐기물 소각로가 적용된 열병합발전장치를 지시하는 것이다.
도 1 내지 도 3 에 도시된 폐기물 소각로(100)는 수거된 소각 가능한 각종의 생활 및 산업 폐기물을 소각하기 위해 구성이 이루어진 것으로, 소정의 내부 용적을 가진 소각실(102)이 제공되게 소각실(102)의 주변을 감싸는 하우징(100), 소각실(102) 내부의 온도가 소정의 수준으로 유지되게 소각실(102) 하부측에 소정의 용적으로 설치되는 한편 일측에 설치된 버너(124)의 가동에 의해 소각실(102) 바닥이 가열되게 하는 가열 챔버(120), 소각실(102) 및 가열 챔버(120)의 내부에서 발생한 연소가스가 외부로 유도되게 설치되는 연소가스 배기구(130), 연소가스 배기구(130)의 외주를 감싸는 형태로 설치된 증기 발생실(140), 소각실(102) 내부 하부측을 향해 폐기물의 연소에 필요한 공기가 공급되게 설치되는 제1 공기 공급수단(150), 소각실(102)의 외곽 둘레 측에서 폐기물의 연소에 필요한 공기가 공급되게 설치되는 제2 공기 공급수단(160), 소각실(102) 내부로 투입된 폐기물의 원활한 연소를 위해 소각실(102) 내부를 가로질러 설치되는 로터리(170), 소각실(102) 내부에 투입된 폐기물에 점화가 이루어지게 설치되는 초기점화용 버너(180) 및 소각실(102) 내부에 투입된 폐기물의 연소 후 재 등 잔류물들이 외부로 배출되게 소각실(102) 하부에 설치된 잔류물 배출 스크루(190) 등을 포함하여 구성이 이루어진다.
본 발명에 따른 하우징(110)은 단면이 된 상태로 도시된 바와 같이 내부벽(112), 중간벽(114) 및 외부벽(116)으로 구분되는 3중의 철판으로 상부 및 사방 측면이 둘러싸인 구조로 이루어진다. 이때, 3중의 철판으로 된 내부벽(112), 중간벽(114) 및 외부벽(116) 사이는 각각 일정 간격이 떨어진 구조로 이루어진다. 특히, 내부벽(112)과 중간벽(114) 사이에는 다수의 작은 파이프 형태로 된 공기통로(166)가 설치되는데, 이와 같이 설치된 공기통로(166)들은 중간벽(114)과 외부벽(116) 사이의 공간인 공기공급실(164)과 소각실(102)이 상호 연통이 이루어지게 하기 위한 것이다. 즉, 내부벽(112)을 이루는 철판과 중간벽(114)을 이루는 철판의 상호 대응되는 위치에는 각각 일정 간격으로 작은 구멍이 관통된 구조로 형성되고, 그 작은 구멍들 사이에 파이프 형태를 이루는 공기통로(166)의 양단이 각각 고정 설치되어 중간벽(114)과 외부벽(116) 사이의 공간과 소각실(102)이 연결통 로(116)를 매개로 상호 연통하게 된다.
한편, 내부벽(112)과 중간벽(114) 사이의 공간은 중간벽(114)과 외부벽(116) 사이의 공간 및 소각실(102)과는 격리된 구조로 이루어지게 되는데, 이 내부벽(112)과 중간벽(114) 사이의 공간은 난방수 또는 온수의 제공을 위한 물이 채워지는 난방수 챔버(118)로 이용된다.
그리고 전술한 바와 같이 구성된 하우징(110)의 상부 측에는 소각 대상물인 폐기물들이 소각실(102) 내로 투입될 수 있도록 하는 폐기물 투입구(104)가 설치된다. 폐기물 투입구(104)는 연속적인 폐기물의 투입이 가능한 구조 또는 별도의 장치에 의해서 개방된 상태 또는 폐쇄된 상태가 일정 주기로 교대로 이루어지는 구조로 이루어질 수 있다. 즉, 소각실(102) 내의 화력이 폐기물 투입구(104)를 통해 외부로 전달되지 않도록 하는 범위 내에서 폐기물 투입구(104)의 주변에는 필요한 구성요소들이 더 구비될 수 있게 된다.
한편, 전술한 바와 같이 구성된 소각실(102)의 내부가 소정 온도 이상이 유지되게 하기 위하여 소각실(102)의 하부측에는 가열 챔버(120)가 마련된다. 소각실(102)과 가열 챔버(120) 사이는 도면에 도시된 바와 같이 소각실 바닥(122)을 경계로 영역이 구분된다. 가열 챔버(120)의 측면에는 소각실 바닥(122)에 화력을 가해 뜨겁게 달구기 위한 버너(124)가 마련된다.
그리고 소각실(102) 내부에서 발생하는 연소가스 및 가열 챔버(120) 내부에서 발생하는 연소가스의 외부 배출을 유도하기 위한 연소가스 배기구(130)가 소각실(102)의 중간 부분을 상하방향으로 가로질러 설치된다. 즉, 연소가스 배기구(130)의 하단은 가열 챔버(120)의 상측과 연통하게 설치되는 한편 그 상단은 하우징(110)의 상부를 향해 노출되게 설치된다. 물론, 연소가스 배기구(130)의 중간 하부측 구간은 소각실(102)에서 발생하는 연소가스가 연소가스 배기구(130) 내로 유도되게 상호 연통이 된 구조로 이루어진다. 이를 위해 연소가스 배기구(130)의 중간 구간에는 방사상의 방향으로 배치되는 연소가스 유도관(132)이 증기 발생실(140)을 가로지르는 구조로 설치되어 소각실(102)의 내부와 연소가스 배기구(130)의 내부를 상호 연통시키게 된다.
특히, 전술한 바와 같이 구성된 연소가스 배기구(130)의 외주에는 이중 원통의 형태를 이루는 증기 발생실(140)이 설치된다. 증기 발생실(140)은 도면에 도시된 바와 같이 연소가스 배기구(130)의 하단 부분부터 상단 부분에 이르는 구간까지는 감싸는 구조로 이루어지되 그 내부에는 일정 수준의 물이 저장되게 된다. 증기 발생실(140)에 담기는 물은 소각실(102)에서 폐기물의 소각이 이루어지는 과정에서 발생한 열에 의해서 가열되어 증발이 이루어지도록 하기 위한 것이다. 물론, 증기 발생실(140)의 하부 중간부 일측에는 수위 센서(142)가 마련될 수 있고, 이 수위 센서(142)에서 측정되는 물의 높이 변화에 따라서 액체 상태의 물이 일정 수위로 유지될 수 있게 별도의 물공급관(144)이 배관 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 폐기물 소각로(100)에서 소각실(102) 내부로 투입된 폐기물의 소각이 이루어지는 과정에서 연소 작용이 더욱 원활하게 이루어질 수 있도록 소각실(102) 내부 깊숙한 하부측의 위치에서 연소에 필요한 공기가 충분히 공급될 수 있도록 하기 위한 제1 공기 공급수단(150)이 구비된다. 도면에 도시된 바와 같이, 제1 공기 공급수단(150)은 하우징(110)의 측면 외부로부터 소각실(102)의 내부 하부측을 향해 설치되되 그 외주에는 작은 구멍으로 된 공기분사노즐(154a)들이 관통 형성된 공기공급 파이프(154)와, 공기공급 파이프(154) 내부로 공기를 강제로 불어 넣어주기 위한 제1 송풍기(152)를 포함하여 구성이 이루어진다.
또한, 본 발명에 따른 폐기물 소각로(100)에서는 전술한 제1 공기 공급수단(150) 이외에 소각실(102)을 감싸는 하우징(110)의 둘레 측에서 폐기물의 연소에 필요한 공기가 공급되게 하기 위한 제2 공기 공급수단(160)이 구비된다. 제2 공기 공급수단(160)은 도면에 도시된 바와 같이 하우징(110)의 내부벽(112)과 중간벽(114) 사이에 일정 간격을 두고 다수 형성된 공기통로(166), 상기 하우징(110)의 중간벽(114)과 외부벽(116) 사이의 공간에 마련된 공기 공급실(164) 및 공기 공급실(164)을 향해 공기를 강제로 불어 넣어주기 위한 제2 송풍기(162)를 포함하여 구성이 이루어진다.
그리고, 소각실(102)의 내부에는 폐기물 투입구(104)를 통해서 투입이 된 폐기물을 휘저어 연소 작용이 원활하게 진행될 수 있도록 하기 위한 로터리(170)가 가로질러 설치된다. 이 로터리(170)는 하우징(110)의 벽면 측에 별도로 설치된 로터리 구동용 모터(172)의 구동에 의해서 회전 동작이 이루어지게 된다. 로터리(170)는 하나의 로터리 구동용 모터(172)에 의해서 일괄적으로 회전 구동이 이루어지는 구조로 설치될 수도 있고, 다수의 로터리 구동용 모터(172)의 구동에 의해서 교대로 회전 구동이 이루어질 수 있는 구조로 설치될 수도 있다.
전술한 바와 같이 구성된 폐기물 소각로(100) 내부로 폐기물이 투입된 상태 에서 폐기물에 초기 점화가 될 수 있도록 하기 위한 초기점화용 버너(180)는 하우징(110)의 측면에 설치되는데, 이 초기점화용 버너(180)는 본 발명에 따른 폐기물 소각로(100)가 구동되는 전 과정에서 동작하게 설정될 필요는 없다. 즉, 소각실(102) 내부에 초기 투입된 폐기물에 점화가 이루어진 상태에서는 폐기물 투입구(104)를 통해서 계속하여 폐기물이 투입되게 되더라도 소각실(102) 내부의 화기 및 가열 챔버(120) 측에서 전해지는 열에 의해서 폐기물의 연소 작용이 이어질 수 있게 된다.
한편, 전술한 바와 같이 소각실(102) 내부에서 폐기물의 연소가 이루어진 후에 발생하게 되는 재 등 잔류물의 배출을 위해서 소각실 바닥(122)에는 잔류물 배출 스크루(190)가 설치된다. 소각실 바닥(122)은 잔류물의 원활한 배출이 이루어질 수 있도록 경사진 구조로 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 소각실 바닥(122)은 소각실(102)의 바깥쪽을 향할수록 낮아지는 경사로 이루어지게 된다.
전술한 바와 같이 소각실 바닥(122)이 경사진 구조로 이루어질 경우, 제1 공기 공급수단(150)의 공기공급파이프(154) 및 잔류물 배출 스크루(190)는 소각실 바닥(122)의 경사면을 따라서 경사진 구조로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 폐기물 소각로(100)의 하우징(110)에는 도 2 및 도 3 에 도시된 바와 같이 한 쌍의 연소가스 배기구(130)가 설치될 수 있다. 즉, 하우징(100)은 폭보다는 길이가 길게 형성되는 한편 소각실(102)의 내부에는 일정 간격을 두고 한 쌍의 연소가스 배기구(130)가 설치되게 된다. 하우징(110)에 한 쌍의 연소가스 배기구(130)가 설치될 경우, 각각의 연소가스 배기구(130) 주변에는 증기 발생실(140)이 형성되는 한편 각각의 연소가스 배기구(130)를 중심으로 제1 공기 공급수단(150)의 공기공급파이프(154)의 설치가 이루어진다.
본 발명의 일 실시 예에 의해서 구성된 폐기물 소각로(100)는 도 5 및 도 6 에 도시된 바와 같은 열병합발전장치(200)에 적용될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 열병합발전장치(200)는 전술한 폐기물 소각로(100), 폐기물 소각로(100)의 증기 발생실(140)에서 발생이 된 증기를 공급받아 구동되어 전기를 생산해내는 증기 터빈(210) 및 폐기물 소각로(100)의 하우징(110) 내부벽(112)과 중간벽(114) 사이의 공간에 마련된 난방수 챔버(118)에 채워져 가열된 물을 공급받아 건물 등 시설물의 난방에 이용되는 난방기(2120)를 포함하여 구성이 이루어질 수 있다. 이때, 증기 터빈(210) 및 난방기(220)는 기존에 사용되고 있는 형태의 것이 이용될 수 있는 것인 만큼 그에 따른 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 열병합발전장치(200)에서는 전술한 폐기물 소각로(100)의 연소가스 배기구(130)를 통해 배출되는 연소가스를 전달받은 후 응축수를 공급시켜 연소가스의 온도가 낮아지게 하는 동시에 연소가스 중에 포함된 기름성분 및 분진 등의 입자성분은 응축수에 의해 포집하게 되고 연소가스 중에서 기체상태로 존재하게 되는 일부의 잔류가스는 별도의 라인으로 분리되게 하는 잔류가스 분리기(230), 잔류가스 분리기(230)에서 분리된 잔류가스가 따로 저장되게 소정의 내부 용적을 갖으며 잔류가스 분리기(230)와 떨어진 위치에 설치되는 잔류가스 저장탱크(240) 및 잔류가스 저장탱크(240) 내의 잔류가스를 공급받아 완전 연소 가 되게 하기 위해 수직의 통 형태로 주벽이 고강도 내열 콘크리트 재질로 형성된 잔류가스 연소로(250)를 더 포함하여 구성이 이루어질 수 있다.
전술한 잔류가스 분리기(230)의 내부 상측에는 응축수의 공급이 이루어지는 응축수 샤워기(232)가 설치되는 한편 잔류가스 분리기(230)의 중간부 측면에는 응축수에 포집하게 되지 않은 잔류가스의 배출이 이루어지게 하기 위한 잔류가스 배출구(234)가 형성된다. 그리고 잔류가스 분리기(230)의 하부측에는 응축수와 함께 포집하게 된 물질의 배출이 이루어지는 응축수 배출구(234)가 형성된다. 또한, 응축수 배출구(234)의 하부에는 응축수 배출구(234)를 통해서 배출된 응축수를 받기 위한 응축수 수거통(236)이 설치되는데, 이 응축수 수거통(236)에서는 응축수에 포집하게 된 기름 성분, 분진 등의 입자물질이 비중에 따라서 층이 형성되거나 앙금의 형태로 가라 않게 되어 작업자로 하여금 성분 분리가 용이하게 이루어질 수 있게 된다. 응축수 수거통(236)에서 수거된 응축수 중에서 물 성분은 별도의 응축수 순환펌프(238)를 통해서 전술한 응축수 샤워기(232) 측으로 재공급이 이루어지게 구성될 수 있다.
그리고 잔류가스 연소로(250)의 주벽 주위에는 도면에 도시된 바와 같이 잔류가스의 연소시 발생하는 열에 의해서 물이 가열될 수 있게 온수 생성 파이프(260)가 코일의 형태로 설치될 수 있다. 이렇게 설치된 온수 생성 파이프(260)에서 생성된 온수는 직접 생활 온수로 사용될 수도 있지만, 도면에 도시된 바와 같이 난방수 챔버(118)로 공급되게 구성될 수도 있다.
한편, 전술한 잔류가스 연소로(250)에서 잔류가스가 연소하는 과정에서 발생 하는 배출가스는 별도로 설치되는 배출가스 라인(270)을 따라서 대기중으로 배출이 이루어지게 된다. 배출가스 라인(270)은 양쪽에 각각 설치된 잔류가스 연소로(250)에서 배출되는 배출가스가 한 곳으로 합류된 후 배출이 이루어질 수 있는 구조로도 배관이 이루어질 수 있다.
도 4 및 도 6 을 참조하면서 본 발명의 일 실시 예에 따른 폐기물 소각로(100) 및 그 폐기물 소각로를 이용한 열병합발전장치(200)가 작동되는 상태에 대하여 이하에 간단히 설명한다.
우선, 본 발명에 따른 폐기물 소각로(100)의 하우징(110) 상부 측에 설치된 폐기물 투입구(104)를 통해서는 소각 가능한 폐기물의 투입이 이루어지게 되는 한편, 폐기물 소각로(100)의 작동이 시작된 상태라면 초기점화용 버너(180)의 동작에 의해서 소각실(102) 내부에서는 소각 대상물인 폐기물에 초기 점화가 이루어지게 된다.
한편, 소각실(102) 하부에 마련된 가열 챔버(120)에는 소각실(102)의 온도가 일정 수준이 유지될 수 있도록 하기 위한 화력이 별도로 설치된 버너(124)에 의해서 제공되게 된다.
그리고, 소각실(102)의 내부 깊숙한 위치를 향해서 공기가 공급되게 설치된 제1 공기 공급수단(150) 및 소각실(102)의 외곽에서 공기가 공급되게 설치될 제2 공기 공급수단(160)이 작동됨에 따라서 소각실(102) 내부에는 폐기물의 연소에 필요한 충분한 공기의 공급이 이루어지게 된다. 한편, 소각실(102) 내부에 설치된 로터리(170)가 회전 구동됨에 따라서 폐기물 투입구(104)를 통해 투입된 폐기물은 휘저어지게 되고, 소각실(104) 내부로 전술한 바와 같이 충분한 공기가 공급됨에 따라서 연소 효율이 우수해지게 된다.
전술한 바와 같이 소각실(102) 내부에서 폐기물이 소각됨에 따라서 발생하게 되는 연소가스는 연소가스 배출구(130)를 통해서 배출이 이루어지는 한편 연소가스 배출구(130)를 통해서 배출된 연소가스는 잔류가스 분리기(230) 측으로 이동되게 된다.
특히, 전술한 바와 같이 소각실(102) 내에서 폐기물이 소각되는 과정에서 발생하게 되는 고온의 열에 의해서 증기 발생실(140) 내부에 채워진 물이 끓어 증기가 생성되게 되고, 이렇게 생성된 증기는 증기 터빈(210) 측으로 제공된다. 증기 터빈(210)에서는 제공된 증기를 원동력으로 하여 전기를 생산하게 된다. 증기 발생실(140)에서 증기가 생성됨에 따라서 증기 발생실(140) 내부에 채워진 물의 수위는 점차 낮아지지만, 일정 수위 이하에 이르게 되면 수위센서(142)에서 수위가 감지되어 물의 보충이 이루어지게 된다.
또한, 하우징(100)의 내부벽(112)과 중간벽(114) 사이에 마련된 난방수 챔버(118)에 채워진 물이 소각실(102) 내부에서 폐기물이 소각되는 과정에서 발생한 열에 의해서 가열되게 되고, 이렇게 가열된 물은 폐기물 소각로(100) 외부에 따로 마련된 난방기(220)로 공급되어 난방이 이루어지게 된다.
소각실(102)에서 폐기물이 소각된 후 발생하게 된 재와 같은 잔류물들은 소각실(102)이 하부측에 설치된 잔류물 배출 스크루(190)를 통해서 소각실(102)의 외부로 배출이 이루어지게 된다.
그리고 전술한 바와 같이 연소가스 배기구(130)를 통해서 배출된 연소가스는 잔류가스 분리기(230)를 통과하면서 기름성분 및 분진 등의 입자는 응축수에 포집하게 되는 한편 일부의 잔류가스는 별도로 마련된 잔류가스 저장탱크(240)에 저장되게 된다. 이렇게 잔류가스 저장탱크(240)에 저장된 잔류가스는 잔류가스 연소로(250)의 구동시에 연소가 이루어지게 된다. 이때, 잔류가스 연소로(250)의 주벽 둘레에 온수 생성 파이프(260)가 설치된 경우라면, 온수 생성 파이프(260)를 통과하는 물은 잔류가스의 연소시 발생하게 된 열에 의해서 가열이 이루어지게 된다.
한편, 잔류가스 분리기(230)를 통과하면서 응축수에 포집된 기름성분이나 분진 등 이물질은 응축수 수거통(236)에서 비중의 차이에 구분되거나 앙금이 가라 않게 됨에 따라서 분리가 용이하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 폐기물 소각로(100) 및 그 소각로가 이용된 열병합발전장치(200)에 따르면, 수집된 소각가능한 폐기물의 효율적인 소각이 가능할 뿐만 아니라 그 폐기물들의 소각 과정에서 발생하게 되는 열에너지로 하여금 발전, 난방 및 온수의 이용이 가능하게 된다. 또한, 폐기물의 소각 과정에서 발생하게 되는 연소가스 중에 포함된 공해성분을 분해한 후, 기름성분이나 분진 등의 입자성 물질이 분리된 잔류가스를 완전연소시켜 대기 중으로 방출시키게 됨에 따라 공해의 오염을 줄일 수 있게 된다.
본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 폐기물 소각로의 측단면도.
도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 폐기물 소각로의 정단면도.
도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 폐기물 소각로의 평단면도.
도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 폐기물 소각로의 작동 상태도.
도 5 는 본 발명에 따른 폐기물 소각로가 적용된 열병합발전장치의 구성도.
도 6 은 본 발명에 따른 폐기물 소각로가 적용된 열병합발전장치의 작동 상태도.
[ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ]
100. 폐기물 소각로 102. 소각실
104. 폐기물 투입구 110. 하우징
112. 내부벽 114. 중간벽
116. 외부벽 118. 난방수 챔버
120. 가열 챔버 122. 소각실 바닥
130. 연소가스 배기구 140. 증기 발생실
150. 제1 공기 공급수단 154. 공기공급파이프
160. 제2 공기 공급수단 164. 공기공급실
166. 공기통로 170. 로터리
180. 초기 점화용 버너 190. 잔류물 배출 스크루
200. 열병합발전장치 210. 증기 터빈
220. 난방기 230. 잔류가스 분리기
232. 응축수 샤워기 236. 응축수 수거통
240. 잔류가스 저장탱크 250. 잔류가스 연소로

Claims (7)

  1. 폐기물의 소각을 위한 폐기물 소각로에 있어서,
    내부에 소정 용적의 소각실이 형성되게 내부벽, 중간벽 및 외부벽의 3중 철판이 일정 간격을 두고 소각실 주변 측면 및 상부를 감싸는 구조로 형성되는 한편 상측에는 소각 대상인 폐기물의 투입을 위한 폐기물 투입구가 설치되되 상기 내부벽과 중간벽 사이의 공간에는 난방수의 생성을 위한 물이 채워지는 하우징;
    상기 소각실 내부의 온도가 소정 수준으로 유지되게 상기 소각실 하부측에 소정의 용적으로 설치되는 한편 일측에 설치된 버너의 가동에 의해 소각실 바닥이 가열되게 하는 가열 챔버;
    상기 소각실의 중간 부분에 하단이 상기 가열 챔버에 접속되게 수직 상으로 설치되되 하부 구간은 소각실의 중간 하부측과 연통하여 소각실 내부에서 발생한 연소가스는 물론 가열 챔버에서 발생하는 연소가스의 외부 배출을 유도하는 배기가스 배기구;
    상기 배기가스 배기구의 외주를 감싸는 이중의 원통 형태로 형성되되 그 내부에는 소각실의 열을 전달받아 증기의 발생을 위한 물이 채워지는 증기 발생실;
    상기 소각실 내부의 하부측 위치에서 폐기물의 연소에 필요한 공기가 공급되게 상기 하우징의 외측에서 소각실의 내부 하부측을 향해 다수의 소공이 관통 형성된 공기공급 파이프가 길게 설치되는 한편 상기 공기공급파이프의 바깥 단에는 제1 송풍기가 설치된 제1 공기 공급수단;
    상기 소각실을 감싸는 하우징의 둘레에서 폐기물의 연소에 필요한 공기가 공급되게 상기 내부벽과 중간벽 사이에 일정 간격을 두고 다수의 공기통로가 설치되는 한편 상기 중간벽과 외부벽 사이의 공간을 향해서는 공기가 강제 공급되게 제2 송풍기가 설치된 제2 공기 공급수단;
    상기 소각실의 내부에 투입된 소각 대상물이 휘저어지게 상기 소각실을 가로질러 설치되어 회전 동작이 되는 로터리;
    상기 하우징의 일측에 소각실 내부에 투입된 폐기물의 초기 점화를 위해 설치되는 초기점화용 버너; 및
    상기 소각실 내에서의 폐기물의 소각 후 생성된 재의 배출을 위해 소각실 바닥에 설치되는 잔류물 배출 스크루; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폐기물 소각로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 소각실의 바닥은 소각실의 중간부에서 바깥쪽을 향할수록 낮아지는 경사로 이루어지는 한편 상기 제1 공기 공급수단의 공기공급파이프는 상기 소각실 바닥의 경사를 따라 경사지게 이루어진 것을 특징으로 하는 폐기물 소각로.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 증기 발생실의 내부 일측에는 수위 센서가 설치되는 한편 상기 증기 발생실의 수위가 일정 수준으로 유지되게 물공급관이 배관 설치된 것을 특징으로 하는 폐기물 소각로.
  4. 내부에 소정 용적의 소각실이 형성되게 내부벽, 중간벽 및 외부벽의 3중 철판이 일정 간격을 두고 소각실 주변 측면 및 상부를 감싸는 구조로 형성되는 한편 상측에는 소각 대상인 폐기물의 투입을 위한 폐기물 투입구가 설치되되 상기 내부벽과 중간벽 사이의 공간에는 난방수의 생성을 위한 물이 채워지는 하우징, 상기 소각실 내부의 온도가 소정 수준으로 유지되게 상기 소각실 하부측에 소정의 용적으로 설치되는 한편 일측에 설치된 버너의 가동에 의해 소각실 바닥이 가열되게 하는 가열 챔버, 상기 소각실의 중간 부분에 하단이 상기 가열 챔버에 접속되게 수직 상으로 설치되되 하부 구간은 소각실의 중간 하부측과 연통하여 소각실 내부에서 발생한 연소가스는 물론 가열 챔버에서 발생하는 연소가스의 외부 배출을 유도하는 배기가스 배기구, 상기 배기가스 배기구의 외주를 감싸는 이중의 원통 형태로 형성되되 그 내부에는 소각실의 열을 전달받아 증기의 발생을 위한 물이 채워지는 증기 발생실, 상기 소각실 내부의 하부측 위치에서 폐기물의 연소에 필요한 공기가 공급되게 상기 하우징의 외측에서 소각실의 내부 하부측을 향해 다수의 소공이 관통 형성된 공기공급 파이프가 길게 설치되는 한편 상기 공기공급파이프의 바깥 단에는 제1 송풍기가 설치된 제1 공기 공급수단, 상기 소각실을 감싸는 하우징의 둘레에서 폐기물의 연소에 필요한 공기가 공급되게 상기 내부벽과 중간벽 사이에 일정 간격을 두고 다수의 공기통로가 설치되는 한편 상기 중간벽과 외부벽 사이의 공간을 향해서는 공기가 강제 공급되게 제2 송풍기가 설치된 제2 공기 공급수단, 상기 소각실의 내부에 투입된 소각 대상물이 휘저어지게 상기 소각실을 가로질러 설치되어 회전 동작이 되는 로터리, 상기 하우징의 일측에 소각실 내부에 투입된 폐기물의 초기 점화를 위해 설치되는 초기점화용 버너 및 상기 소각실 내에서의 폐기물의 소각 후 생성된 재의 배출을 위해 소각실 바닥에 설치되는 잔류물 배출 스크루로 이루어진 폐기물 소각로;
    상기 폐기물 소각로의 증기 발생실에서 발생이 된 증기를 공급받아 구동되어 전기를 생성하는 증기 터빈; 및
    상기 폐기물 소각로의 하우징 내부벽과 중간벽 사이의 공간에 마련된 난방수 챔버에 채워져 가열된 물을 공급받아 시설물의 난방에 이용되게 하는 난방기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폐기물 소각로를 이용한 열병합발전장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 폐기물 소각로의 배기가스 배기구를 통해 배출되는 연소가스를 전달받은 후 응축수를 공급시켜 연소가스의 온도가 낮춰지게 하되 연소가스 중에 포함된 기름성분 및 분진이 포함된 입자는 응축수에 포집되게 하는 한편 기체상태의 연소가스 일부는 별도의 라인으로 분리시키는 잔류가스 분리기;
    상기 잔류가스 분리기에서 분리된 잔류가스가 따로 저장되게 소정의 내부 용적으로 설치된 잔류가스 저장탱크; 및
    상기 잔류가스 저장탱크 내의 잔류가스를 공급받아 완전 연소가 되게 하기 위해 수직의 통 형태로 주벽이 고강도 내열 콘크리트 재질로 형성된 잔류가스 연소로; 가 더 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 폐기물 소각로를 이용한 열병합발전장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 잔류가스 연소로의 주벽 둘레에는 잔류가스의 연소시 발생하는 열에 의해 물이 가열되게 온수 생성 파이프가 설치된 것을 특징으로 하는 폐기물 소각로를 이용한 열병합발전장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 온수 생성 파이프를 통해서 생성된 온수의 일부는 상기 난방수 챔버로 공급되게 구성된 것을 특징으로 하는 폐기물 소각로를 이용한 열병합발전장치.
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