KR101172832B1 - 슬래그 댐을 이용한 용탕이 구비되는 용융처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬래그 댐을 이용한 용탕이 구비되는 용융처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐기물의 내부로 유입되어 용융되는 연소실 내부 저면에 연소실 저면을 구획하는 슬래그 재질의 댐을 설치하되, 상기 댐의 내부에서 길이방향으로 냉매가 유동하는 냉각자켓을 설치하여, 상기 냉매에 의해 용융슬래그가 댐의 외주연에 고화되어 축적되도록 함으로써 형성된 슬래그 댐에 의해 용융물이 저장될 수 있는 용탕이 형성될 수 있도록 하며, 상기 냉각자켓 내부를 유동하는 냉매 유동량을 제어함으로써 슬래그 댐의 높이가 유동적으로 조절되도록 하고, 이로 인하여 상기 용탕의 수위 또한 조절이 가능해지도록 한 슬래그 댐을 이용한 용탕이 구비되는 용융처리장치에 관한 것이다.

용융처리장치, 용융, 슬래그, 용탕, 냉각자켓, 내화재, 댐, 수위, 냉매

Description

슬래그 댐을 이용한 용탕이 구비되는 용융처리장치{WASTE MELTING TREATMENT APPARATUS}

본 발명은 내화재 재질로 형성되어 있는 연소실 내 댐 내부에 냉매가 유동하는 냉각자켓을 설치하여, 상기 댐의 외주면에 슬래그로 이루어지는 슬래그 댐을 이룸으로써 용탕이 형성되도록 한 슬래그 댐을 이용한 용탕이 구비되는 용융처리장치에 관한 것이다.

도 1은 기존에 사용되고 있는 용융처리장치를 도시한 도면으로서, 동 도면에서 보는 바와 같이, 종래의 용융처리장치는 폐기물을 유입하는 투입장치(100), 연소가스를 배출하는 연소가스 출구(110), 용융슬래그를 배출하는 용융슬래그 배출구(120) 외에, 내부에는 폐기물이 용융된 용융물을 저장하고, 그 안에서 용융될 수 있도록 한 용탕(130)이 형성되어 있다.

하지만, 이러한 용탕(130)의 형성을 위해서는 연소실(150) 내부에 내화재 재질로 이루어진 별도의 댐(140)을 설치하여야만 하고, 설치된 댐(140)에는 용탕(130) 내 용융물에서 발생되는 슬래그가 고착되어 이를 항시 제거해줘야만 하며, 더불어 용융물의 유동에 의한 유동침식에 의해 빈번한 보수가 발생되어, 설치 및 보수에 따른 비용이 증가되는 문제점 외에, 빈번한 보수에 의해 가동시간이 줄어드는 문제점과 더불어, 한번 설치된 댐(140)의 고정된 높이로 인하여 용탕(130)의 수위조절이 자유롭지 못하다는 큰 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 일정량의 용융물을 저장하는 용탕을 유지하기 위해 필요한 내화재 재질의 댐을 공기, 물 또는 기타 냉매로 냉각시켜 용융슬래그의 고화 및 유도저하를 유도하여, 상기 댐 외주연에 슬래그 층을 형성시키는 기술로서, 기존 댐의 재료인 내화재의 용융슬래그 용융침식에 의한 빈번한 보수를 방지하여 설비의 운영비 절감 및 가동시간 증대에 따른 운영효율을 높일 수 있도록 한 슬래그 댐을 이용한 용탕이 구비되는 용융처리장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 투입장치를 통해 유입된 폐기물이 가열수단에 의해 용융되는 연소실과; 상기 연소실에서 발생되는 연소가스를 외부로 배출시키기 위한 연소가스 출구와; 상기 폐기물에서 발생된 용융슬래그를 외부로 배출시키기 위한 용융슬래그 출탕구와; 상기 연소실 저면에 설치되어 상기 연소실 내부에 용융물이 저장되는 용탕이 형성되도록 연소실 내부를 구획하는 내화재 재질의 댐과; 상기 댐 내부에 길이방향으로 설치되고, 냉매가 길이방향으로 유동되는 파이프 형상의 냉각자켓과; 상기 냉매에 의해 용융슬래그가 댐 외주면에 고화되어 축적되면서 형성되는 슬래그 댐과; 상기 냉각자켓으로 유입되는 냉매가 순환될 수 있도록 폐회로 형태를 가지는 유동라인에 설치되는 제어밸브와; 상기 제어밸브에 연결되어 냉매의 유동량을 조절함으로써, 냉각자켓의 냉각용량을 제어하는 제어부; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 상기 용탕의 수위를 낮추고자 하는 경우, 상기 냉각자켓의 냉매 유동량을 저하시켜, 상기 댐 외주면에 고화되는 용융슬래그 양을 감소시킴으로써, 상기 용융슬래그가 슬래그 댐을 넘어 용융슬래그 출탕구 측으로 유동되도록 하고, 상기 용탕의 수위를 높이고자 하거나, 사용자의 설정량만큼 용융슬래그 출탕구로 용융슬래그를 배출한 경우에는, 상기 냉각자켓의 냉매 유동량을 증가시켜, 상기 댐 외주면에 고화되는 용융슬래그 양을 증가시킴으로써, 상기 용융슬래그가 용융슬래그 출탕구 측으로 유동되지 못하도록 상기 슬래그 댐의 높이를 증가시키는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 용탕을 구성하는 내화재 재질의 댐 내부에 냉각자켓을 설치한 후 상기 냉각자켓 내부로 냉매를 유동시키며, 상기 댐의 외주면에서 용융슬래그가 고화되어 부착되고, 상기 냉각자켓으로부터 멀어질수록 점도가 낮아져서 일정한 높이가 지나면 슬래그는 유동한다. 즉, 냉각에 의한 용융슬래그의 Self-Coating에 의한 댐을 형성시키는 기술로서, 냉각량을 조절함으로써 슬래그 댐의 높이가 조절가능해지도록 하고, 더불어, 용탕의 수위 또한 조절이 가능해지는 효과가 있다.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예 들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도 2 또는 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슬래그 댐을 이용한 용탕이 구비되는 용융처리장치를 상세히 설명하도록 한다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 슬래그 댐을 이용한 용탕이 구비되는 용융처리장치는 연소실(10), 연소가스 출구(20), 용융슬래그(Slag) 출탕구(30), 댐(40), 냉각자켓(50), 제어밸브(70), 제어부(80)를 포함한다.

상기 연소실(10)은 폐기물이 용융되는 곳으로써, 상기 연소실(10)의 일측에는 투입장치(11)가 설치되어, 상기 투입장치(11)를 통해 폐기물을 외부에서 연소실(10) 내부로 유입한다.

또한, 상기 연소실(10)에는 버너 등과 같은 가열수단(12)이 단일개 또는 다수개 설치되어 상기 연소실(10) 내로 유입된 폐기물을 용융시킨다. 물론, 상기 가열수단(12)으로는 사용자의 실시예에 의해 폐기물을 용융시켜 용융물을 만들 수 있는 것이라면 다양한 수단이 채택되어 사용될 수도 있음은 당연하다.

상기 연소가스 출구(20)는 연소실(10) 내 벽면(또는 본원발명의 일실시예를 도시한 도 2를 참조시 투입장치(11)의 반대편 등)에 설치되어, 상기 연소실(10) 내에서 폐기물이 용융시 발생되는 연소가스를 외부로 배출되도록 한다. 물론, 상기 연소가스 출구(20)에는 팬(Fan) 등이 설치되어 연소가스의 배출을 더욱 용이하게 할 수도 있음이다.

상기 용융슬래그 출탕구(30)는 연소실(10) 내에서 연소된 폐기물, 즉 용융물의 슬래그(Slag, 이하, '용융슬래그'라 명명함.)를 배출하기 위한 곳으로, 폐기물이 연소실(10) 내로 유입되는 측의 반대편에 설치되도록 한다. 더불어, 상기 용융슬래그 출탕구(30)를 통해 용융슬래그를 외부로 수거하는 방법으로는 상기 용융슬래그가 일정시간이 지난 후 고화될 때까지 소정시간을 둔 후, 별도의 장치를 통해 연소실(10) 내에서 슬래그를 외부로 끄집어내어 배출할 수도 있고, 용융상태의 용융슬래그 자체가 용융슬래그 출탕구(30)를 통해 외부로 배출되도록 한 후, 외부에서 고화되도록 할 수도 있는 등, 사용자의 실시예에 따라 그 방법은 다양하게 적용이 가능할 것이다.

상기 댐(40)은 연소실(10) 내부 저면에 소정의 높이로 설치되는 것으로, 상기 도 2의 (A)를 참조하여 설명하면, 상기 댐(40)은 연소실(10) 내부를 좌, 우 2개의 구역(용탕부(a)와 출탕부(b))으로 구획하는 기능을 하며, 이로 인하여, 투입장치(11)가 설치된 측으로 용탕(90)이 형성되도록 한다.

상기 용탕(90)이라 함은 투입장치(11)를 통해 내부로 유입된 폐기물이 가열수단(12)에 의해 용융되어 용융물이 되는 경우, 상기 용융물이 저장될 수 있는 공간을 말한다. 즉, 상기 용탕부(a)는 용탕(90)을 가리키며 용융물이 저장되는 곳이고, 상기 출탕부(b)는 용탕(90) 내 용융슬래그가 외부로 배출되기 위해 상기 댐(40)을 넘어 유동되는 곳이다.

상기 냉각자켓(50)은 댐(40)의 내부에서 길이방향으로 향해 설치되는 것으로, 상기 냉각자켓(50)의 내부에는 냉매가 유동되도록 한다. 상기 냉매로는 물, 공기, 냉각에 사용되는 다양한 종류의 냉매 중 하나가 사용될 수 있다. (본발명에서의 상기 냉각자켓(50)은 내부가 비어있는 파이프 형상이며, 원형 단면의 형상을 가지도록 도시하였지만, 이는 사용자에 의해, 타원, 직사각, 사각, 삼각, 다각형 등 다양한 단면 형상을 실시예로 할 수 있음은 당연하다.)

상기 냉각자켓(50)은 내부에 유동되는 냉매가, 내화재(fireproof material, 내화재 재질이라함은 고온으로 용융되는 폐기물의 용융물 및 용융슬래그로부터 녹거나 손상받지 않는 불 및 열에 강한 재질을 말하며, 이는 사용자에 의해 다양하게 선택되어 사용될 수 있음은 당연하다.) 재질로 이루어지는 댐(40)의 표면 즉, 외주면에 용용물 내 용융슬래그가 고화되어 축적되도록 하는 것으로, 물론, 상기 냉각자켓(50)에서 멀어질수록 고화되어 축적되는 용융슬래그의 점도(coefficient of viscosity)도 점차 약해져, 상기 용탕(90)의 수위(WL, (水位, the water level))가 높아져 용융슬래그가 댐(40)의 외주연에 형성된 슬래그 댐(60)을 넘어 용융슬래그 출탕구(30) 측으로 유동시, 상기 용탕(90) 내 용융슬래그와 함께 유동될 수도 있을 것이다.

다시 말해, 상기 냉각자켓(50)은 내화재로 이루어지는 댐(40)의 외주연에 슬래그가 고화되어 축적되어 슬래그 댐(60)이 형성되도록 함으로써, 상기 댐(40)의 일정 높이보다 상대적으로 더 높은 댐(40)의 높이를 형성하도록 하여, 상기 슬래그 댐(60)의 높이에 따라 용탕(90)의 수위를 조절하면서, 상기 댐(40) 외주면에 축적되는 슬래그 댐(60)으로 인하여 내화재 재질의 댐(40)이 용융물로 인해 부식되거나 손상되지 않도록 하는 역할 또한 겸하도록 하는 것이다.

상기 제어밸브(70)는 냉각자켓(50) 내부로 냉매를 유입시키기 위한 유동라인(71)에 설치되는 것으로, 하기에서 설명될 제어부(80)에 의해 제어된다.

상기 유동라인(71)은 냉각자켓(50) 양단에 연결되어, 상기 냉각자켓(50) 일측에서 냉매를 유입시킨후, 타측에서 배출되도록 하되, 상기 냉각자켓(50)을 유동한 냉매가 순환되도록 폐회로의 형태를 가지도록 한다. 즉, 상기 타측에서 배출된 냉매는 다시 냉각자켓(50)의 일측으로 유입되어 냉각자켓(50) 내부를 유동할 수 있도록 하는 것이다.

더불어, 본 발명에서는 제어밸브(70)를 냉매가 유입되는 냉각자켓(50)의 일단에 연결된 유동라인(71)에 설치되도록 도시하였으나, 상기 제어밸브(70)는 후술될 제어부(80)에 의해 제어됨으로, 사용자의 선택에 의해 유동라인(71) 어느 위치에도 설치될 수 있을 것이다. 또한, 상기 유동라인(71)에 냉각장치(72)를 설치하여, 냉각자켓(50)을 거쳐 순환되는 고온의 냉매를 냉각할 수 있도록 할 수 있음인데, 상기 냉각장치(72)로는 사용자의 실시예에 따라 냉각 팬(Cooling Fan), 물 펌프(Water pump), 방열기(Radiator) 등 다양한 장치가 사용될 수 있음 또한 당연하다.

상기 제어부(80)는 제어밸브(70)에 연결되어, 상기 제어밸브(70)의 온/오프(ON/OFF) 및 개폐량을 조절함으로써, 상기 냉각자켓(50) 내부로 유동되는 냉매의 유동량, 즉 냉각자켓(50)의 냉각용량이 조절되도록 하는 것이다.

상기 도 3을 참조하여, 더욱 자세히 설명하면,

상기 용탕(90)의 수위를 높이고자 하는 경우,

상기 냉각자켓(50) 내부로 유동되는 냉매의 유동량을 증가시키면, 유동되는 냉매로 인하여 댐(40)의 외주면에는 댐(40)과 접촉되는 용탕(90) 내 용융슬래그가 냉각되게 되고, 이는 상기 용융슬래그를 고화시켜 상기 댐(40)의 외주면에 축적시키는 결과를 가져온다. 즉, 상기 냉매의 유동량을 증가시키면 증가시킬수록 상기 댐(40)의 외주면에 고화되어 축적되는 용융슬래그는 증가하게 되는 것이고, 이와 같은 용융슬래그가 이루는 슬래그 댐(60)의 높이는 점차 증가됨은 당연할 것이다.

다시 말해, 상기 슬래그 댐(60)의 높이가 점차 증가하므로, 당연히 용탕(90) 내 용융물 및 용융슬래그는 슬래그 댐(60)을 넘어 용융슬래그 출탕구(30) 측으로 유동되지 못하므로, 용탕(90) 내에 저장될 수 있는 용융물 및 용융슬래그의 양을 증가시킬 수 있는 것이고, 이는 곧 용탕(90)의 수위를 증가시킬 수 있다는 말과 동일해 지는 것이다.

이와 반대로,

상기 용탕(90)의 수위를 낮추고자 하는 경우,

상기 용탕(90) 내에 저장되는 용융물 및 용융슬래그를 용융슬래그 출탕구(30) 측으로 유동시키면 되므로, 상기 냉각자켓(50) 내부로 유동되는 냉매의 유동량을 감소시키면, 상기 용탕(90) 내에서 연속적으로 저장되는 용융슬래그 및 용융물이, 냉매의 유동량이 증가되었을 때보다 상대적으로 댐(40)에 적게 고착되고, 용탕(90) 내 용융슬래그 및 용융물이 슬래그 댐(60)과의 접촉부위에서 슬래그 댐(60)의 용융슬래그를 용융시켜, 이미 댐에 고착되어 축적되어 있는 슬래그 댐(60)을 용융시키며 넘어 용융슬래그 출탕구(30) 측으로 넘쳐 흐르게 된다.

즉, 상기 용탕(90) 내 용융물 및 용융슬래그가 슬래그 댐(60)을 넘어 용융슬래그 출탕구(30) 측으로 넘어가면서, 이미 고화되어 댐(40)의 외주연에 축적되어 있던 용융슬래그를 용융시켜며 함께 용융슬래그 출탕구(30) 측으로 넘어가기 때문에, 상기 슬래그 댐(60)의 높이는 점차 줄어들게 되고, 이로 인하여 용탕(90)의 수위가 낮춰지는 것이다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

도 1은 종래의 용융처리장치를 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 용융처리장치를 도시한 일실시예의 도면.

도 3은 본 발명에 따른 용융처리장치의 용탕 수위조절방법을 나타낸 일실시예의 작동도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 표시>

10: 연소실 11: 투입장치

12: 가열수단 20: 연소가스 출구

30: 용융슬래그 출탕구 40: 댐

50: 냉각자켓 60: 슬래그 댐

70: 제어밸브 71: 유동라인

80: 제어부 90: 용탕

Claims (2)

1. 투입장치(11)를 통해 유입된 폐기물이 가열수단(12)에 의해 용융되는 연소실(10)과;

   상기 연소실(10)에서 발생되는 연소가스를 외부로 배출시키기 위한 연소가스 출구(20)와;

   상기 폐기물에서 발생된 용융슬래그를 외부로 배출시키기 위한 용융슬래그 출탕구(30)와;

   상기 연소실(10) 저면에 설치되어 상기 연소실(10) 내부에 용융물이 저장되는 용탕(90)이 형성되도록 연소실(10) 내부를 구획하는 내화재 재질의 댐(40)과;

   상기 댐(40) 내부에 길이방향으로 설치되고, 냉매가 길이방향으로 유동되는 파이프 형상의 냉각자켓(50)과;

   상기 냉매에 의해 용융슬래그가 댐(40) 외주면에 고화되어 축적되면서 형성되는 슬래그 댐(60)과;

   상기 냉각자켓(50)으로 유입되는 냉매가 순환될 수 있도록 폐회로 형태를 가지는 유동라인(71)에 설치되는 제어밸브(70)와;

   상기 제어밸브(70)에 연결되어 냉매의 유동량을 조절함으로써, 냉각자켓(50)의 냉각용량을 제어하는 제어부(80);을 포함하여 구성되며,

   상기 제어부(80)는

   상기 용탕(90)의 수위를 낮추고자 하는 경우, 상기 냉각자켓(50)의 냉매 유동량을 저하시켜, 상기 댐(40) 외주면에 고화되는 용융슬래그 양을 감소시킴으로써, 상기 용융슬래그가 슬래그 댐(60)을 넘어 용융슬래그 출탕구(30) 측으로 유동되도록 하고,

   상기 용탕(90)의 수위를 높이고자 하거나, 사용자의 설정량만큼 용융슬래그 출탕구(30)로 용융슬래그를 배출한 경우에는, 상기 냉각자켓(50)의 냉매 유동량을 증가시켜, 상기 댐(40) 외주면에 고화되는 용융슬래그 양을 증가시킴으로써, 상기 용융슬래그가 용융슬래그 출탕구(30) 측으로 유동되지 못하도록 상기 슬래그 댐(60)의 높이를 증가시키는 것을 특징으로 하는 슬래그 댐을 이용한 용탕이 구비되는 용융처리장치.
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