KR101230383B1 - 측면 수냉각을 통해 수냉식 화격자 상의 클링커를 억제하는 스토커 소각로 - Google Patents

Abstract

스토커 소각로가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 스토커 소각로는 연소실 내부에 폐기물의 이송방향과 직교하는 방향으로 연장 형성되는 지지부재와, 지지부재를 따라 병렬 배치되는 다수의 수냉식 화격자와, 다수의 수냉식 화격자 중 지지부재의 단부에 배치되는 수냉식 화격자의 측면과 접촉하는 측벽패널과, 측벽패널의 내측에 배치되어 측벽패널을 수냉식 화격자의 측면을 향해 가압하는 탄성장치를 포함한다.

Description

측면 수냉각을 통해 수냉식 화격자 상의 클링커를 억제하는 스토커 소각로{STOKER INCINERATOR TO INHIBIT CLINKER GENERATED ON FIRE GRATE THROUGH SIDE WATER-COOLING}

본 발명은 스토커 소각로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수의 수냉식 화격자가 지지되는 연소실의 측벽 구조에 부착되는 클링커(CLINKER)를 억제시킬 수 있는 측벽 수냉각 기능을 갖춘 개선된 스토커 소각로에 관한 것이다.

일반적으로 폐기물의 처리방법으로는 매립, 소각, 재활용 등이 있으며, 이 중 자원으로 재활용하는 방법이 가장 바람직하다.

그러나, 모든 폐기물을 자원으로 재활용 할 수 없을 뿐 아니라, 사업장에서 발생되는 폐기물의 경우 재활용이 거의 불가능하거나 위생적 처리가 어려우므로 소각에 의하여 위생적이고 안전하게 처리하는 방안이 가장 적합하다.

이러한 소각에 의한 방식으로는 처리대상 폐기물의 종류와 처리량 등에 따라서 화격자식, 유동상식, 로터리킬론식, 분무식 소각로식 등으로 분류되고, 이 중 화격자 소각로는 폐기물을 화격자 위에 펼쳐놓고 소각하는 방식으로 건설이 용이하고 저발열량에서부터 고발열량을 가진 폐기물까지 폭 넓게 고형폐기물을 소각할 수 있는 장점이 있다.

또 화격자 소각로는 다른 방식에 비하여 많은 폐기물량을 처리할 수 있어 대형 소각로에 많이 이용된다. 국내에서는 폐기물처리에서 일반적으로 화격자방식이 많이 사용되고 있다.

이러한 화격자 소각로는 연소실 내에 폐기물의 이송방향과 직교하는 방향으로 연장 형성되는 지지봉을 구비하고, 다수의 화격자는 지지봉의 연장방향을 따라 다수개가 배열된 상태로 배치된다. 또 지지봉의 양단에 각각 배치되는 화격자는 소각로의 내측벽과 접촉한 상태에 있게 된다.

그러나, 지지봉에 병렬 배치된 다수의 화격자는 연소실 내측벽에 지지된 상태로 구속된 위치에 있게 되므로 다수의 화격자는 연소실 내부의 고온의 열에 의한 사이즈 변형이 발생할 수 있고, 이러한 열팽창에 의하여 그 배열구조가 틀어지게 되는 문제가 있게 된다.

또한, 연소실 스토커 상부의 양측벽에서는 클링커(CLINKER)라는 물질이 고온에서 석출되는 메커니즘이 이루어지게 되는데, 이는 연소 후 무기물들과 부착되는 Na, K, Ca등의 알칼리 금속류와 Pb, Zn등의 중금속 등이 포함된 물질들이 염화물과 황산염이 저 용융점 공정화합물을 생성하는 과정으로 표현된다. 특히, 500℃ 이하에서는 융점을 가진 공정화합물은 Zn, Pb등과 염화물의 관여에 따라 염화물 공정계 화합물이 생성이 되고 650℃ 이상의 경우는 (Na, K) Cl, (Na, K)₂SO₄계 화합물과 결합된 염화물 황산염 공정물이 용융 되어진다.

이러한 650℃ 이상에서 생성 및 석출 되어지는 화합물들을 클링커라고 하며, 이들이 형성되는 온도인 650℃ 이상에서는 소각로 양측벽에 부착된 클링커가 연소대상물질들의 진행을 막는 문제점들이 발생되면서 더욱더 많은 클링커 물질들이 부착되고 정체되는 문제점들이 야기되며, 이로 인해, 연소실의 운전을 중지하고 인력을 직접 연소실 내부로 투입시켜 클링커를 제거하여야 하는 문제가 있다.

본 발명의 실시 예는 지지부재에 지지된 다수의 수냉식 화격자의 열팽창에 의한 사이즈 변화를 수용하여 다수의 수냉식 화격자의 배열구조가 틀어지는 것을 줄일 수 있는 스토커 소각로 및 연소식 측벽 구조에 부착되는 클링커를 억제시킬 수 있는 측벽 수냉식 기능을 갖춘 개선된 연소실을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 연소실 내부에 폐기물의 이송방향과 직교하는 방향으로 연장 형성되는 지지부재와, 상기 지지부재를 따라 병렬 배치되는 다수의 수냉식 화격자를 가지는 스토커 소각로에 있어서, 상기 다수의 수냉식 화격자 중 상기 지지부재의 단부에 배치되는 수냉식 화격자의 측면과 접촉하는 측벽패널과, 상기 측벽패널의 내측에 배치되어 상기 측벽패널을 상기 수냉식 화격자의 측면을 향해 가압하는 탄성장치를 포함하는 스토커 소각로가 제공될 수 있다.

또한, 상기 측벽패널은 상기 다수의 수냉식 화격자의 열팽창에 의한 크기 변화에 따라 상기 직교방향으로 왕복이동 가능하게 상기 탄성장치에 지지될 수 있다.

또한, 상기 측벽패널의 상부를 감싸는 수평부와 상기 소각로의 내측벽에 결합되는 수직부를 구비한 설치패널을 포함하고, 상기 탄성장치는 상기 설치패널과 상기 측벽패널 사이에 배치될 수 있다.

또한, 상기 측벽패널의 내측면에는 냉각수가 흐르는 냉각배관이 마련될 수 있다.

또한, 상기 측벽패널은 상기 폐기물의 이송방향을 따라 다수개가 분할되어 구비되고, 상기 다수개의 측벽패널에는 각각 상기 냉각배관이 마련되고, 상기 다수개의 측벽패널의 각 냉각배관은 접속배관과 플랜지 결합을 통해 서로 연결될 수 있다.

또한, 상기 냉각배관은 상기 각 측벽패널의 양측에 마련되어 상기 접속배관과 연결되며 상하로 길이가 긴 한 쌍의 수직유로와, 상기 한 쌍의 수직유로를 연결하도록 좌우로 연장되며 상기 한 쌍의 수직유로에서 분기되어 병렬 배치된 한 쌍의 수평유로를 구비할 수 있다.

또한, 상기 탄성장치는 상기 설치패널에 결합되는 중공의 원통형상의 하우징과, 일부가 상기 하우징의 내에 삽입되어 왕복 이동 가능하게 설치되는 지지로드와, 양단이 각각 상기 하우징과 상기 지지로드에 지지되어 상기 지지로드가 상기 측벽패널을 가압하는 탄성력을 제공하는 코일스프링을 포함한다.

또한, 상기 지지부재는 상기 직교방향을 따라 이격 배치되는 다수의 축 프레임과, 상기 축 프레임에 형성된 삽입홀을 관통하는 축부를 포함하고, 상기 지지부재의 단부는 상기 측벽패널과 상기 설치패널 사이에 위치될 수 있다.

또한, 상기 다수의 수냉식 화격자는 상기 폐기물의 이송방향을 따라 교대로 배열되는 고정 수냉식 화격자와 가동 수냉식 화격자를 포함하고, 상기 측벽패널에는 상기 가동 수냉식 화격자를 지지하는 지지부재의 단부가 관통하며 상기 가동 수냉식 화격자의 이동 방향을 따라 절개되는 절개부가 마련될 수 있다.

또한, 상기 고정 수냉식 화격자와 상기 가동 수냉식 화격자는 상기 이송방향에 대해 수평한 상태로 배치되고, 상기 가동 수냉식 화격자는 상기 수평방향에 대해 경사진 방향으로 왕복 이동 가능하게 마련될 수 있다.

본 발명의 실시 예의 스토커 소각로는 지지부재에 지지되어 병렬 배치된 다수의 수냉식 화격자가 열팽창 하더라도 소각로의 내벽에 설치된 측벽패널이 열팽창에 의한 길이변화를 수용할 수 있어 다수의 수냉식 화격자의 배열이 틀어지는 것을 줄일 수 있게 되고, 연소실의 측벽 구조에 부착되는 클링커를 억제시킬 수 있는 측벽 수냉식 기능을 갖춘 개선된 연소실로 인하여, 고발열량의 연소 대상물을 안정적으로 소각시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 소각로를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스토커를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 스토커의 가동 수냉식 화격자가 이동된 상태를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 수냉식 화격자의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 하나의 열에 배치된 수냉식 화격자의 수냉각 관로의 연결구조를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 스토커의 지지프레임을 나타낸 평면도이다.
도 7은 도 6의 'D'부분을 확대한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 지지부재의 축 프레임이 열팽창하는 상태를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 다수의 축 프레임이 열팽창에 따라 늘어나는 방향을 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 연소실의 내측벽 구조의 일부를 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 연소실의 측벽패널의 내측 구조를 나타낸 사시도이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 측벽패널에 구비된 냉각배관을 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 탄성장치를 나타낸 단면도이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 측벽패널이 이동되는 동작 상태도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 소각로를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 소각로(10)는 일측 상부에 폐기물을 투입하기 위한 투입 호퍼(11)가 마련되고, 타측 하부에는 연소실(12)에 투입되어 소각된 폐기물이 배출되는 배출구(13)가 마련될 수 있다.

연소실(12)의 하부에는 투입 호퍼(11)에 의해 연소실(12)에 투입된 폐기물이 놓여지는 수냉식 화격자(30)가 배치될 수 있다.

이러한 수냉식 화격자(30)는 스토커(20)에 의해 왕복 이동하면서 수냉식 화격자(30) 위에 놓여진 폐기물을 배출구(13)로 운반시킨다.

수냉식 화격자(30)에 의해 이송되는 폐기물은 배출구(13)로 이송되는 도중 소각되고, 남은 소각재는 배출구(13)를 통해 배출될 수 있다.

또 연소실(12)의 상부에는 폐기물을 건조시키는 연소가스가 배기되는 배기구(14)가 마련될 수 있다.

수냉식 화격자(30)는 투입 호퍼(11)에서 낙하된 후 폐기물의 이송방향을 따라 건조부(A), 연소부(B) 및 후연소부(C)로 구분될 수 있다.

건조부(A)의 상단에 투입된 폐기물은 연소부(B)로부터 발생된 화염의 복사열에 의하여 1차 건조된 후 연소부(B)로 이송되고, 연소부(B)에서 연소실(12) 내부의 화염에 의하여 대부분이 소각된 후 후연소부(C)로 이송된다.

후연소부(C)에서는 연소부(B)에서 소각되지 않은 잔여 폐기물이 소각된 후 배출구(13)로 배출되게 된다.

이러한 수냉식 화격자(30)는 건조부(A)에서는 계단식 배열을 가지도록 마련되고, 연소부(B) 및 후연소부(C)에서는 수평식 배열을 가지도록 마련되어 연소실(12)의 용적을 줄임에 따라 전체적인 소각로(10)의 크기를 줄일 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스토커를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 스토커의 가동 수냉식 화격자가 이동된 상태를 도시한 것이다.

이하에서는 설명의 편의를 위하여 수평식 배열을 가지는 연소부(B)에 배치된 스토커(20)에 대하여 설명한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 스토커(20)는 수냉식 화격자(30)를 지지하는 지지프레임(40)을 포함하고, 지지프레임(40)에는 고정 수냉식 화격자(31)와 가동 수냉식 화격자(32)가 폐기물의 이송방향을 따라 교대로 배열된 상태로 지지될 수 있다.

이러한 지지프레임(40)은 고정 수냉식 화격자(31)를 지지하도록 고정 설치된 고정프레임(41)과, 가동 수냉식 화격자(32)를 지지하도록 이동 가능하게 설치되는 이동프레임(42)을 포함한다.

고정프레임(41) 및 이동프레임(42)은 박스 형태를 가지는 격자 구조로 이루어질 수 있으며, 이동프레임(42)은 고정프레임(41)의 내측에 배치되어 이송장치(50)의 작동에 의해 경사방향으로 왕복 이동 가능하게 배치될 수 있다.

이송장치(50)는 이동프레임(42)의 상단에서 하부로 연장 형성되는 슬라이딩 블록(51)과, 슬라이딩 블록(51)을 경사방향으로 왕복 이동시키기 위한 구동 엑츄에이터(52)를 포함한다.

또 이송장치(50)는 구동 엑츄에이터(52)에 의해 경사방향으로 왕복 이동하는 슬라이딩 블록(51)을 안정적으로 지지하기 위한 경사 레일부(53)를 더 포함할 수 있다.

슬라이딩 블록(51) 및 경사 레일부(53)는 이동프레임(42)의 안정적 이동을 위하여 이동프레임(42)의 양측에 각각 마련된 한 쌍이 구비될 수 있고, 구동 엑츄에이터(52)는 한 쌍의 슬라이딩 블록(51) 중 어느 하나에 결합되어 슬라이딩 블록(51)의 이동을 위한 구동력을 제공할 수 있다.

이러한 구동 엑츄에이터(52)는 일단이 고정프레임(41)에 회전 가능하게 지지되고, 타단이 슬라이딩 블록(51)에 회전 가능하게 지지되는 전기식, 유압식 또는 공압식 실린더를 포함할 수 있다.

본 실시 예에서는 구동 엑츄에이터(52)의 일 예로 실린더를 적용한 구성을 도시하였으나, 이는 일 예에 불과한 것으로 슬라이딩 블록(51)을 경사 방향으로 왕복 이동시킬 수 있는 적절한 공지된 구동요소를 적용할 수 있음은 물론이다.

예로서, 모터를 포함하는 직접 구동 기계 장치를 이용하거나, 벨트, 체인, 랙과 피니언 또는 링크 구조를 이용할 수 있을 것이다.

슬라이딩 블록(51)의 하단은 구동 엑츄에이터(52)의 작동에 의하여 경사 레일부(53)를 따라 슬라이딩 이동될 수 있으나, 마찰에 의한 이동저항을 줄이도록 슬라이딩 블록(51)의 하단에는 경사 레일부(53)와 구름 운동하는 구름부재(55)가 마련될 수 있다. 구름부재(55)는 휠 또는 롤러를 포함한다.

이러한 구조를 통하여, 고정 수냉식 화격자(31) 사이에 배치되는 가동 수냉식 화격자(32)는 이송장치(50)에 의한 이동 프레임(42)의 왕복 이동과 연동하여 고정 수냉식 화격자(31) 사이에서 고정 수냉식 화격자(31)의 양단 사이를 왕복 이동하게 된다.

한편, 수냉식 화격자(30)는 연소 과정에서 발생하는 고온의 연소열에 의해 점진적으로 마모가 발생할 수 있어 연소과정 동안 수냉식 화격자(30)는 효율적으로 냉각되어야 한다.

본 발명의 실시 예의 수냉식 화격자(30)는 수냉각 방식을 통하여 수냉식 화격자(30)를 냉각하기 위한 구조를 가질 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 수냉식 화격자의 구조를 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 하나의 열에 배치된 수냉식 화격자의 수냉각 관로의 연결구조를 나타낸 것이다.

이하에서는 고정 수냉식 화격자(31)와 가동 수냉식 화격자(32)는 동일한 구성요소를 가지는 바, 단일의 수냉식 화격자(30)에 대하여 도 4를 참조하여 설명한다.

수냉식 화격자(30)는 폐기물이 위에 놓여지는 베이스(30a)와, 베이스(30a)의 가장자리에서 하부로 연장되는 전벽부(30b), 후벽부(30c) 및 양측벽부(30d,30e)를 구비할 수 있다.

수냉식 화격자(30)의 후벽부(30c)에는 후술하는 지지프레임(40)의 축 프레임(80)과 체결되기 위한 오목한 형태의 체결홈(34)이 마련될 수 있다.

또 수냉식 화격자(30)의 베이스(30a) 하측에는 수냉각 관로(35)가 연장 형성될 수 있다. 수냉각 관로(35)는 수냉식 화격자(30)의 냉각을 위한 냉각수가 유동하는 관으로서 냉각수가 유입되는 유입부(35a)와, 냉각수가 유출되는 유출부(35b)가 베이스(30a)의 외부로 연장 형성되고, 유입부(35a)와 유출부(35b)는 도시하지는 않았으나 베이스(30a)의 내부에 배치되는 유로와 연통될 수 있다.

즉, 유입부(35a)을 통해 유입된 냉각수는 베이스(30a) 내부에 구비된 유로를 경유하여 수냉식 화격자(30)를 냉각시킨 후 유출부(35b)를 통해 유출될 수 있다.

이러한 유입부(35a) 및 유출부(35b)는 도 5에 도시된 바와 같이 서로 이웃하는 수냉식 화격자(30)의 수냉각 관로(35)와 접속관로(37)를 통해 서로 연결될 수 있다. 즉, 하나의 열로 배열되는 다수의 수냉식 화격자(30)에 각각 구비된 수냉각 관로(35)는 접속관로(37)를 통해 서로 연통될 수 있다.

또 하나의 열로 배열된 다수의 수냉식 화격자(30)의 한쪽 끝 부분의 유입부(35a)는 후술하는 연결배관 조립체(60)와 연결되어 냉각수가 공급되고, 하나의 열로 배열된 다수의 수냉식 화격자(30)의 다른 쪽 끝 부분의 유출부(35b)는 다수의 수냉식 화격자(30)를 냉각하여 열교환된 냉각수가 외부로 배출되도록 구비될 수 있다.

즉, 화살표 방향으로 설명된 바와 같이 후술하는 연결배관 조립체(60)를 통해 한 쪽 끝 부분의 수냉식 화격자(30)의 유입부(35a)를 통해 유입된 냉각수는 대응하는 수냉식 화격자(30)를 냉각한 후 접속관로(37)를 통해 순차적으로 이웃하는 다른 수냉식 화격자(30)에 유입되어 대응하는 수냉식 화격자(30)를 냉각하게 된다. 그리고, 다른 쪽 끝 부분의 수냉식 화격자(30)의 유출부(35b)를 통해 열교환된 냉각수는 배출되게 된다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 가동 수냉식 화격자의 냉각수 관로와 연통하도록 연결되는 연결배관 조립체에 대하여 설명한다.

다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 가동 수냉식 화격자(32)의 수냉각 관로(35)와 연통하도록 연결되는 연결배관 조립체(60)는 이송장치(50)의 이동과 연동하여 회전하는 링크 결합구조를 가지도록 구비될 수 있다.

이는 기존의 유연한 재질의 호스를 통해 냉각수를 공급하는 경우 가동 수냉식 화격자(32)의 이동과 연동하여 유동하는 유연한 재질의 호스는 서로 인접하는 호스들 간의 마찰에 의하여 그 표면이 쓸리게 되어 마모가 발생하고, 이에 따라 주기적으로 호스의 교체가 필요하게 될 뿐만 아니라 또한, 공급되는 냉각수의 수압에 의하여 유연한 재질의 호스는 요동치게 되고, 이에 따라 이동 프레임(42)을 왕복 이동시키기 위한 이송장치간의 간섭에 의해 호스 또는 이송장치의 파손을 유발시킬 수 있는 문제를 줄이기 위함이다.

따라서, 본 발명의 실시 예의 연결배관 조립체(60)는 이송장치(50)의 이동방향과 간섭되지 않는 링크 결합구조를 가지도록 구비함으로써 기존의 유연한 재질의 호스를 사용함에 따른 수냉식 화격자용 스토커(20)의 신뢰성 저하를 방지할 수 있게 된다.

이러한 연결배관 조립체(60)는 이송장치(50)의 동작방향과 관련하여 서로 간섭되지 않도록 다양한 개수의 링크부를 가지는 다절 링크구조로 마련될 수 있다.

즉 본 발명의 실시 예에 따른 연결배관 조립체(60)는 도시하지 않은 냉각수 공급원으로부터 냉각수가 유입되는 일단부 및 일단부에서 수직방향으로 연장 형성되는 타단부를 가지며 지지프레임(40)에 고정 설치되는 제1링크부(61)와, 일단부가 슬라이딩 블록(51)에 회전 가능하게 결합되는 제2링크부(62)와, 양단부가 각각 제1링크부(61)의 타단부와 제2링크부(62)의 타단부에 회전 가능하게 결합되는 제3링크부(63)를 구비할 수 있다.

이러한 각 링크부(61,62,63)는 내부에 유체가 유동할 수 있도록 중공의 파이프 형태로 마련되고, 각 링크부(61,62,63)의 회전부(64,65,66)는 스위벨 조인트(swivel joint)를 통하여 서로 회전 가능하게 결합될 수 있다.

스위벨 조인트는 고정부와 회전부 사이에 베어링 및 패킹을 구비한 공지된 구성인 바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이러한 구성을 통하여, 연결배관 링크 조립체(60)는 공급되는 냉각수의 수압에 의해 유동하지 않을 뿐만 아니라 이동 프레임(42)의 이동 동작과 간섭되지 않음에 따라 가동 수냉식 화격자(32)로의 냉각수 공급의 신뢰성은 월등히 향상되게 된다.

또한, 링크 조립체로 구성된 연결배관(60)은 어느 하나의 링크부가 손상이 발생하더라도 손상된 하나의 링크부만을 교체할 수 있어 기존 호스를 사용한 경우 파손시 전체를 교체하여야 하는 비용 증가를 줄일 수 있게 된다.

한편, 본 실시 예에서는 각 링크부(61,62,63)가 중공의 파이프 형태로 마련되도록 구성하였으나, 각 링크부(61,62,63)는 교대로 강성의 파이프와 유연한 재질의 호스로 구비될 수 있음은 물론이다. 이는 제작 비용을 절감할 수 있는 효과가 있게 된다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 수냉식 화격자를 지지하기 위해 지지프레임의 상측에 구비된 지지부재에 대하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 스토커의 지지프레임을 나타낸 평면도이고, 도 7은 도 6의 'D'부분을 확대한 사시도이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 지지부재의 축 프레임이 열팽창하는 상태를 나타낸 것이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 지지부재(70)는 폐기물의 이송방향(S1)과 직교하는 직교방향(S2)으로 연장 형성되고, 폐기물의 이송방향(S1)을 따라 지지프레임(40)의 상측에서 다수개 이격 배치될 수 있다.

이러한 지지부재(70)는 전술한 수냉식 화격자(30)의 체결홈(34)(도4참조)에 결합되어 수냉식 화격자(30)를 지지하기 위한 것으로서, 수냉식 화격자(30)는 한 열의 지지부재(70)마다 지지부재(70)의 연장방향(S2)을 따라 다수개가 서로 인접하게 배열되게 된다.

한편, 지지부재(70)는 폐기물을 연소하는 열에 의하여 그 형태가 변형될 수 있게 되고, 지지부재(70)의 변형(굴곡)에 의하여 지지부재(70)에 지지된 다수의 수냉식 화격자(30)는 배열이 틀어지게 되는 문제가 있게 된다. 특히, 연소실(12) 내부에 고정 지지되는 고정프레임(41)에 구비된 지지부재(70)의 경우 이와 같은 문제가 주로 발생될 수 있다.

이러한 문제를 해결하도록 본 발명의 실시 예에 따른 다수의 수냉식 화격자(30)를 지지하는 지지부재(70)는 열응력에 의해 발생하는 주변부의 크기에 응답하여 적어도 한쪽 끝 부분이 구속되지 않고 자유롭게 열팽창할 수 있도록 지지프레임(40)에 지지될 수 있다.

이를 위해, 지지부재(70)는 폐기물의 이송방향과 직교하는 방향을 따라 연장 형성되는 축부(71)와, 축부(71)의 연장방향을 따라 이격 배치되며 축부(71)를 감싸도록 배치되는 다수의 축 프레임(80)을 포함한다.

다수의 축 프레임(80)은 도 7에 도시된 바와 같이 각각 수냉식 화격자(30)에 구비된 체결홈(34)과 결합하기 위한 원통형 지지부(81)와, 원통형 지지부(81)의 하부로 연장 형성되어 지지프레임(40)에 지지되는 종방향 지지부(82)를 구비할 수 있다.

원통형 지지부(81)에는 축부(71)가 삽입 관통하는 삽입홀(83)이 마련되고, 삽입홀(83)의 지름은 축 프레임(80)이 열응력에 의하여 변형시 축부(71)의 연장방향을 따라 자유롭게 열팽창 가능하도록 축부(71)의 지름보다 약간 크게 형성될 수 있다.

축부(71)의 연장방향을 따라 서로 이격 배치된 다수의 축 프레임(80)은 도 6에 도시된 바와 같이 축부(71)의 양측 가장자리 부분에 배치되는 제1 및 제2 축 프레임(80a,80b)과, 축부(71)의 중앙부에 배치되는 제3 축 프레임(80c)을 포함한다.

또 제1, 제2 및 제3 축 프레임(80a,80b,80c)은 각각 그 중앙부가 지지프레임(40)의 상단에 구비된 빔(49)에 용접을 통해 고정될 수 있다.

또 축부(71)의 중앙에 배치되는 제3 축 프레임(80c)의 양쪽 끝 부분은 지지프레임(40)에 볼트 결합되는 한 쌍의 지지블록(85) 위에 슬라이딩 가능하게 지지되고, 제 3축 프레임(80c)의 양쪽 끝 부분과 마주하는 제1 및 제2 축 프레임(80a,80b)의 끝 부분은 한 쌍의 지지블록(85)에 고정되도록 지지될 수 있다.

즉 도 7에 도시된 바와 같이 한 쌍의 지지블록(85)에 지지되는 제1 및 제2 축 프레임(80a,80b)의 끝 부분에 위치하는 종방향 지지부(82)의 하단은 용접(W1)을 통하여 각각 한 쌍의 지지블록(85)에 고정 결합될 수 있다.

또 지지블록(85)에 용접 결합되는 종방향 지지부(82)의 부분과 상응하는 제1 및 제2 축 프레임(80a,80b)의 삽입홀(83)은 축부(71)에 용접(W2)을 통하여 고정 결합될 수 있다.

이는 열응력에 의하여 제1, 제2 및 제3 축 프레임(80a,80b,80c)이 열팽창하는 경우 서로 변형되는 방향을 규제함으로써 서로 이격 배치된 제1, 제2 및 제3 축 프레임(80a,80b,80c)간의 간섭을 회피하기 위함이다.

즉 도 8에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 축 프레임(80a,80b)의 한쪽 끝 부분은 용접(W1,W2)을 통하여 축부(71) 및 지지블록(85)에 고정 결합되므로 열응력에 따른 제1 및 제2 축 프레임(80a,80b)의 한쪽 끝 부분은 마주하는 제3 축 프레임(80c)의 방향으로 열팽창되는 것이 구속되나, 제3 축 프레임(80c)의 끝 부분은 축부(71)와 지지블록(85)에 구속되지 않음에 따라 가상선 부분처럼 자유롭게 열팽창이 가능하게 된다.

이에 따라, 다수의 축 프레임(80a,80b,80c)은 열팽창에 의하여 서로 간섭되지 않게 되므로 지지부재(80)의 휩 변형에 따른 수냉식 화격자(30)의 배열구조가 틀어지게 되는 것을 줄일 수 있게 된다.

한편, 한 쌍의 지지블록(85)에는 도 7에 도시된 바와 같이 제3 축 프레임(80c)이 열팽창시 그 변형 방향을 안내하기 위한 가이드 돌기(88)가 마련될 수 있다.

가이드 돌기(88)는 지지블록(85)의 상면에서 제3 축 프레임(80c)의 양측 가장자리를 지지하도록 돌출될 수 있다.

또 한 쌍의 지지블록(85)은 지지프레임(40)에 용접 결합을 통해 고정되는 고정부(85a)와, 고정부(85b)와 볼트 체결에 의하여 결합되는 지지부(85b)를 구비할 수 있다.

지지부(85b)의 상면에는 전술한 제1 및 제2 축 프레임(80a,80b)이 용접을 통해 고정되고, 제3 축 프레임(80c)은 슬라이딩 가능하게 지지게 된다.

지지부(85b)에는 고정부(85a)와 볼트 결합되기 위한 볼트 체결홀(89)이 마련되고, 볼트 체결홀(89)은 지지부(85b)에 고정된 제1 및 제2 축 프레임(80a,80b)이 열팽창하는 경우 축 프레임(80a,80b)과 고정된 지지부(85b)의 이동에 따른 볼트의 파손을 방지하기 위하여 장공의 슬롯 형태로 마련될 수 있다.

이러한 구성을 통하여, 도 9에 도시된 화살표 방향과 같이 다수의 축 프레임(80a,80b,80c)은 열팽창하게 되나, 이러한 열팽창에 따른 길이 변화에 의한 서로간의 간섭이 배제됨에 따라 수냉식 화격자(30)를 지지하는 지지부재(70)의 변형을 줄일 수 있게 된다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 소각로의 내측벽 구조에 대하여 설명한다.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 연소실의 내측벽 구조의 일부를 나타낸 사시도이고, 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 연소실의 측벽패널의 내측 구조를 나타낸 사시도이고, 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 측벽패널에 구비된 냉각배관을 나타낸 것이고, 도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 탄성장치를 나타낸 단면도이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 소각로(20)의 연소실(12) 측벽에는 지지부재(70)의 단부에 배치되는 수냉식 화격자(30)의 측면과 접촉하는 측벽패널(100)이 구비되고, 측벽패널(100)은 연소실(12) 측벽에 결합되는 설치패널(110)에 결합된 탄성장치(120)에 의해 수냉식 화격자(30)의 측면에 가압 지지되게 된다.

측벽패널(100)은 폐기물의 이송방향을 따라 다수개가 분할된 형태로 구비될 수 있고, 다수개로 분할된 측벽패널(100)은 적어도 2개 이상의 고정 수냉식 화격자(32)를 지지하도록 마련될 수 있다.

설치패널(110)은 연소실(12)의 측벽에 결합되는 수직부(111)와, 수직부(111)의 상단에서 측벽패널(100)을 향해 연장 형성되어 측벽패널(100)의 상부를 감싸는 수평부(113)를 포함한다.

수냉식 화격자(30)를 지지하는 지지부재(70)는 그 단부가 측벽패널(100)을 관통하여 측벽패널(100)과 설치패널(110)의 사이 공간에 위치되게 된다.

지지부재(70)의 단부에 배치되는 수냉식 화격자(30)의 측면은 측벽패널(100)에 지지된 상태에 배치된다. 이중 가동 수냉식 화격자(32)의 측면은 측벽패널(100)에 지지된 상태로 이송장치(50)의 작동에 의하여 고정 수냉식 화격자(31) 사이에서 경사방향으로 왕복 이동하게 된다.

이를 위해 측벽패널(100)에는 가동 수냉식 화격자(32)를 지지하는 지지부재(70)의 단부가 관통하도록 가동 수냉식 화격자(32)의 이동 방향을 따라 절개된 절개부(109)가 마련될 수 있다.

한편, 측벽패널(100)은 가동 수냉식 화격자(32)와의 마찰열 및 연소실(12) 내부의 열에 의하여 변형이 발생될 수 있게 되고, 측벽패널(100)의 변형에 의하여 지지부재(70)에 지지된 다수의 수냉식 화격자(30)는 그 배열구조가 틀어지는 문제가 있게 된다.

이를 방지하도록, 본 실시 예의 측벽패널(100)에는 냉각수가 흐르는 냉각배관(130)이 구비될 수 있다.

냉각배관(130)은 측벽패널(100)이 열에 의한 변형을 줄이도록 도시하지 않은 외부의 냉각수 공급원으로부터 냉각수가 공급되고, 냉각배관(130)에 흐르는 냉각수의 열교환에 의해 측벽패널(100)을 냉각시키는 기능을 수행한다.

이러한 냉각배관(130)은 분할된 각 측벽패널(100)의 배면에 냉각수가 흐르는 유로를 형성하도록 각 측벽패널(100)에 일체로 형성될 수 있다.

즉 도 12에 도시한 바와 같이 각 측벽패널(100)에 형성되는 냉각배관(130)은 각 측벽패널(100)의 양측에 배치되는 한 쌍의 수직유로(131,132)와, 한 쌍의 수직유로(131,132)를 연결하는 한 쌍의 수평유로(133,134)를 구비할 수 있다.

한 쌍의 수직유로(131,132)는 측벽패널(100)의 상하방향으로 길이가 길게 형성된 단면 반원 형상으로 이루어지고, 한 쌍의 수평유로(133,134)는 측벽패널(100)의 좌우방향으로 연장 형성되고, 상하로 이격되어 병렬 배치된 단면 반원 형상으로 이루어질 수 있다.

한 쌍의 수평유로(133,134)는 한 쌍의 수직유로(131,132)의 상부 및 하부에서 각각 분기된 형태로 마련될 수 있다.

이러한 냉각배관(130)의 구조는 각 측벽패널(100)의 전체 면적에 대하여 골고루 냉각수가 유동하도록 하여 냉각 효율의 향상을 이룰 수 있게 된다.

또 각 측벽패널(100)에 형성된 냉각배관(130)은 인접하는 측벽패널(100)에 형성된 냉각배관(130)과 접속배관(140)을 통해 서로 연결될 수 있다.

즉 한 쌍의 수직유로(131,132)에는 각각 접속배관(140)과 연결되기 위한 플랜지를 가지는 유입관(136) 및 유출관(137)이 구비되고, 접속배관(140)은 유입관(136) 및 유출관(137)에 플랜지 결합됨에 따라 인접하는 한 쌍의 수직유로(131,132)를 접속한다.

이에 따라, 냉각수 공급원으로부터 공급되는 냉각수는 각 측벽패널(100)에 형성된 냉각배관(130)을 경유하여 각 측벽패널(100)을 냉각한 후 다시 외부로 배출되게 된다.

도 11 및 도 13을 참조하면, 탄성장치(120)는 수냉식 화격자(30)의 측면과 접촉하는 측벽패널(100)을 수냉식 화격자(30) 쪽으로 가압 지지하고, 수냉식 화격자(30)의 열팽창에 의한 사이즈 변화에 따라 이동할 수 있도록 측벽패널(100)을 탄력 지지하는 장치이다.

이러한 탄성장치(120)는 일단이 설치패널(110)의 수직부(111)에 결합되는 중공의 원통 형상의 하우징(121)과, 하우징(121) 내에 일부가 삽입되어 왕복 이동 가능하게 설치되는 지지로드(123)와, 지지로드(123)가 측벽패널(100)을 가압하는 탄성력을 제공하도록 양단이 각각 하우징(121)과 지지로드(123)의 단부에 지지되는 코일스프링(125)을 포함한다. 또 지지로드(123)는 그 단부가 측벽패널(100)의 배면에 결합되어 측벽패널(100)을 지지하게 된다.

이러한 탄성장치(120)는 분할된 각 측벽패널(100)마다 구비되되, 각 측벽패널(100)의 양측 가장자리에 각각 하나씩 배치될 수 있다. 이는 각 측벽패널(100)의 안정적 지지를 하기 위함이다.

이러한 구성을 통하여, 도 14에 도시된 바와 같이 수냉식 화격자(30)가 열팽창 하게 되더라도 수냉식 화격자(30)의 측면에 지지되는 측벽패널(100)은 수냉식 화격자(30)의 늘어난 사이즈에 응답하여 측벽패널(100)의 내측으로 이동할 수 있게 되므로 수냉식 화격자(30)의 열팽창시 구속에 따른 수냉식 화격자(30)의 배열이 틀어지는 것을 줄일 수 있게 된다.

또 측벽패널(100)은 탄성장치(120)에 의해 탄력 지지된 상태에 있게 되므로 수냉식 화격자(30)의 열팽창에 의하더라도 측벽패널(100)과 수냉식 화격자(30)의 측면은 밀착되게 되어 그 사이 틈새로 폐기물이 끼이는 것을 줄일 수 있게 된다.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

10: 소각로, 20: 스토커,
30: 수냉식 화격자, 31: 고정 수냉식 화격자,
32: 가동 수냉식 화격자, 34: 체결홈,
35: 수냉각 관로, 37: 접속관로,
40: 지지프레임, 41: 고정프레임,
42: 이동프레임, 50: 이송장치,
51: 슬라이딩 블록, 52: 구동 엑츄에이터,
53: 경사 레일부, 55: 구름부재,
60: 연결배관, 70: 지지부재,
71: 축부, 80: 축 프레임,
81: 원통형 지지부, 82: 종방향 지지부,
83: 삽입홀, 85: 지지블록,
88: 가이드 돌기, 89: 볼트 체결홀,
100: 측벽패널, 110: 설치패널,
120: 탄성장치, 121: 하우징,
123: 지지로드, 125: 코일스프링,
130: 냉각배관, 140: 접속배관.

Claims (10)

1. 연소실 내부에 폐기물의 이송방향과 직교하는 방향으로 연장 형성되는 지지부재와, 상기 지지부재를 따라 병렬 배치되는 다수의 수냉식 화격자를 가지는 스토커 소각로에 있어서,
   상기 다수의 수냉식 화격자 중 상기 지지부재의 단부에 배치되는 수냉식 화격자의 측면과 접촉하는 측벽패널과, 상기 측벽패널의 내측에 배치되어 상기 측벽패널을 상기 수냉식 화격자의 측면을 향해 가압하는 탄성장치를 포함하고,
   상기 측벽패널의 배면에는 냉각수가 흐르는 냉각배관이 마련되는 스토커 소각로.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 측벽패널은 상기 다수의 수냉식 화격자의 열팽창에 의한 크기 변화에 따라 상기 직교방향으로 왕복이동 가능하게 상기 탄성장치에 지지되는 스토커 소각로.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 측벽패널의 상부를 감싸는 수평부와 상기 연소실의 측벽에 결합되는 수직부를 구비한 설치패널을 포함하고,
   상기 탄성장치는 상기 설치패널과 상기 측벽패널 사이에 배치되는 스토커 소각로.
4. 삭제
5. 연소실 내부에 폐기물의 이송방향과 직교하는 방향으로 연장 형성되는 지지부재와, 상기 지지부재를 따라 병렬 배치되는 다수의 수냉식 화격자를 가지는 스토커 소각로에 있어서,
   상기 다수의 수냉식 화격자 중 상기 지지부재의 단부에 배치되는 수냉식 화격자의 측면과 접촉하는 측벽패널과, 상기 측벽패널의 내측에 배치되어 상기 측벽패널을 상기 수냉식 화격자의 측면을 향해 가압하는 탄성장치를 포함하고,
   상기 측벽패널은 상기 폐기물의 이송방향을 따라 다수개가 분할되어 구비되고, 상기 다수개의 측벽패널에는 각각 냉각배관이 마련되고, 상기 다수개의 측벽패널의 각 냉각배관은 접속배관과 플랜지 결합을 통해 서로 연결되는 스토커 소각로.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 냉각배관은 상기 각 측벽패널의 양측에 마련되어 상기 접속배관과 연결되며 상하로 길이가 긴 한 쌍의 수직유로와, 상기 한 쌍의 수직유로를 연결하도록 좌우로 연장되며 상기 한 쌍의 수직유로에서 분기되어 병렬 배치된 한 쌍의 수평유로를 구비하는 스토커 소각로.
7. 제 3항에 있어서,
   상기 탄성장치는 상기 설치패널에 결합되는 중공의 원통형상의 하우징과, 일부가 상기 하우징의 내에 삽입되어 왕복 이동 가능하게 설치되는 지지로드와, 양단이 각각 상기 하우징과 상기 지지로드에 지지되어 상기 지지로드가 상기 측벽패널을 가압하는 탄성력을 제공하는 코일스프링을 포함하는 스토커 소각로.
8. 제 3항에 있어서,
   상기 지지부재는 상기 직교방향을 따라 이격 배치되는 다수의 축 프레임과, 상기 축 프레임에 형성된 삽입홀을 관통하는 축부를 포함하고,
   상기 지지부재의 단부는 상기 측벽패널과 상기 설치패널 사이에 위치되는 스토커 소각로.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 다수의 수냉식 화격자는 상기 폐기물의 이송방향을 따라 교대로 배열되는 고정 수냉식 화격자와 가동 수냉식 화격자를 포함하고,
   상기 측벽패널에는 상기 가동 수냉식 화격자를 지지하는 지지부재의 단부가 관통하며 상기 가동 수냉식 화격자의 이동 방향을 따라 절개되는 절개부가 마련되는 스토커 소각로.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 고정 수냉식 화격자와 상기 가동 수냉식 화격자는 상기 이송방향에 대해 수평한 상태로 배치되고, 상기 가동 수냉식 화격자는 상기 이송방향에 대해 경사진 방향으로 왕복 이동 가능하게 마련되는 스토커 소각로.
    

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