KR101415450B1

KR101415450B1 - 고형 폐기물의 연소설비

Info

Publication number: KR101415450B1
Application number: KR1020130052845A
Authority: KR
Inventors: 김관호
Original assignee: 김관호
Priority date: 2013-05-10
Filing date: 2013-05-10
Publication date: 2014-07-04
Anticipated expiration: 2033-05-10

Abstract

본 발명은 폐기 처리해야 할 플라스틱이나 고무 등과 같은 통상의 고형 폐기물을 소각용 탱크 내로 투입하여 연소시키는 과정에서 발생되는 가스를 여러 산업설비에 적극 활용하여 에너지 대체효과를 거둘 수 있도록 한 고형 폐기물의 연소설비에 관한 것이다.
본 발명은 고형 폐기물로 이루어진 연료를 처리탱크 내에서 연소시켜 가스를 생성시키기 위한 고형 폐기물의 연소설비로서, 연료를 연속적으로 제공하기 위한 연료공급유닛과 이 연료공급유닛을 통해 이송되는 연료를 내부가 밀폐된 상태에서 연소시키기 위한 소각용 탱크 및 이 소각용 탱크 내에서 생생되는 연소가스를 이송시키기 위한 가스안내유닛으로 구성되어 있으며, 상기 연료공급유닛은 고형 폐기물을 압축 처리하여 수용하기 위한 연료수집통과, 이 연료를 연속적으로 상향 공급하기 위하여 배출구를 갖는 케이싱 내에서 모터 구동에 의해 회전하는 스크류로 이루어지고, 상기 소각용 탱크는 본체의 상단부에 각각 설치된 연료투입구 및 가스배출구와, 본체 내의 바닥 상부에 장착된 이중 구조의 유통관에 접속되어 있는 에어공급용 노즐과, 연료의 연소 후에 생성된 애쉬를 외부로 반출하기 위한 애쉬처리부로 이루어지며, 상기 가스안내유닛은 가스배출구에 접속된 이송배관을 포함하여 이 이송배관의 선단에 장착되어 있는 에어 유도체로 이루어져 있다.

Description

고형 폐기물의 연소설비{INCINERATION DEVICE FOR SOLID WASTES}

본 발명은 폐기 처리해야 할 플라스틱이나 고무 등과 같은 통상의 고형 폐기물을 소각용 탱크 내로 투입하여 연소시키는 과정에서 발생되는 가스를 여러 산업설비에 적극 활용하여 에너지 대체효과를 거둘 수 있도록 한 고형 폐기물의 연소설비에 관한 것이다.

일반적으로, 폐 플라스틱이나 폐 비닐, 폐 타이어 등과 같은 고형 폐기물은 매립이나 소각에 의해 처리하고 있으나 난 분해성 물질의 매립으로 인한 토양의 오염은 물론 매립지의 확보에 어려움이 있고, 또 소각 처리시에는 배출되는 가스로부터 인체에 극히 유해한 클로로디벤조디옥산(chlorodibenzodioxa acid), 클로로디벤조푸란(chlorodibenzofuran) 등과 같은 다이옥신류나 유기염소화합물 등이 포함되어 있기 때문에 이에 대한 규제가 한층 강화되고 있는 실정이다.

이러한 고형 폐기물을 연소시켜 가스를 발생시키기 위한 설비는 환경을 오염시킨다는 근본적인 문제로 인해 연소가스와 외부 공기가 접촉되는 것을 차단시켜야 하기 때문에, 탱크 내의 기밀을 유지한 상태에서 연료에 적어도 800℃ 이상의 열을 가해 가연성 가스를 생성시켜야만 한다.

또한, 고형 폐기물의 연소에 따른 가스 발생 후에 탱크 내부에 잔류하는 애쉬(ash)를 폐기 처리하고자 할 경우에는 투입된 연료의 연소가 모두 종료된 상태에서 탱크를 공기중에 서서히 냉각시킨 후 토출구를 개방하여 외부로 제거하는 것이 보통이다.

기존 방식에 의한 고형 폐기물의 연소설비에 있어서는, 연료를 연속적으로 투입할 수 없기 때문에 장치 가동에 의한 가스를 생성시키기 위해서는 매번 소정량의 폐기물을 공급하여 점화시키고 또 연소된 애쉬를 다시 제거하는 과정을 반복적으로 행해야만 하는 것이었다.

이에 따라, 제반 장치의 자동화를 이룰 수 없어 생산능률을 떨어뜨리게 됨은 물론 생성된 가스를 별도의 에너지원으로 활용하기 어렵고 불완전 연소를 일으키는 원인이 되어 실질적인 사용이 제한되고 있는 실정이다.

이와 같은 연소설비와 관련하여 공지된 기술로서, 예를 들어 국내 등록특허 제217004호 공보에는 고분자 화합물계 폐기물을 저온에서 연소시키기 위한 "건류소각장치"에 대해 개시되어 있다.

이 장치는 호퍼를 통해 공급되는 일정량의 소각용 폐기물을 건류기 내의 냉각수 공급관 및 노즐 상에 안치시킨 후, 점화버너를 착화하여 폐기물을 소각시킴과 동시에 이에 따른 부산물인 애쉬는 모터에 의해 선회되도록 설치되어 있는 스크레이퍼에 의해 외부로 배출시키게 되며, 폐기물 소각에 따라 발생되는 건류가스는 배출구를 통해 외부로 방출시킬 수 있도록 구성되어 있다.

그러나, 이러한 건류소각장치에 있어서는 건류기 자체의 기밀이 유지되지 않아 폐기물이 외부공기와 접촉된 상태에서 소각이 행해지는 것이기 때문에 가스 발생이 효과적이지 못하므로 폐열을 별도 산업설비에 적극적으로 활용할 수 없다는 문제가 있다.

또한, 국내 등록특허 제217005호 공보에 개시된 "복합형 소각장치"는 일반 폐기물이나 특정 폐기물을 분류하여 소각시킬 수 있도록 한 기술로서, 이 장치는 전술한 건류소각장치의 일측에 별도의 생활 및 산업 폐기물이 투입될 수 있는 화격자 소각로를 마련하여 건류기에서 생성된 가스를 다시 1, 2차 연소시켜 상기 폐기물을 소각 처리할 수 있도록 구성한 것이다.

따라서, 폐합성 고분자 화합물계 폐기물은 건류기를 통해 소각 처리하고, 생활 및 산업 폐기물은 화격자 소각로에서 처리할 수 있도록 하여 폐기물 종류에 따라 분류해서 완전 연소가 이루어질 수 있도록 하고 있으나, 이러한 복합형 소각장치의 경우 설비 자체가 방대하고 복잡하게 구성됨에 따라 상당한 설치비용을 필요로 하게 되며, 폐기물 소각에 따른 유해가스가 외부로 방출되어 대기를 오염시키는 요인이 되는 것이었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 연료의 투입과 연소 및 애쉬 배출이 연속해서 자동적으로 처리될 수 있는 동시에 소각용 탱크 내부의 기밀성을 확보한 상태에서 연료를 연소시킬 수 있는 고형 폐기물의 연소설비를 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 소각용 탱크 내에 설치되는 공기 공급용 노즐의 수리 및 교체가 용이하고, 상기 소각용 탱크의 이송배관으로부터 분출되는 가스에 가장 효율적으로 산소가 포함된 공기를 제공하여 연소 효율을 크게 향상시킴으로써 별도의 에너지원으로 적극 활용할 수 있는 고형 폐기물의 연소설비를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 고형 폐기물로 이루어진 연료를 처리탱크 내에서 연소시켜 가스를 생성시키기 위한 고형 폐기물의 연소설비로서, 연료를 연속적으로 제공하기 위한 연료공급유닛과 이 연료공급유닛을 통해 이송되는 연료를 내부가 밀폐된 상태에서 연소시키기 위한 소각용 탱크 및 이 소각용 탱크 내에서 생생되는 연소가스를 이송시키기 위한 가스안내유닛으로 구성되어 있으며, 상기 연료공급유닛은 고형 폐기물을 압축 처리하여 수용하기 위한 연료수집통과, 이 연료를 연속적으로 상향 공급하기 위하여 배출구를 갖는 케이싱 내에서 모터 구동에 의해 회전하는 스크류로 이루어지고, 상기 소각용 탱크는 본체의 상단부에 각각 설치된 연료투입구 및 가스배출구와, 본체 내의 바닥 상부에 장착된 이중 구조의 유통관에 접속되어 있는 에어공급용 노즐과, 연료의 연소 후에 생성된 애쉬를 외부로 반출하기 위한 애쉬처리부로 이루어지며, 상기 가스안내유닛은 가스배출구에 접속된 이송배관을 포함하여 이 이송배관의 선단에 장착되어 있는 에어 유도체로 이루어지고, 상기 에어 유도체는 이송배관의 선단에 순차로 장착되는 제1 및 제2유도관으로 구성됨과 동시에 상기 제1유도관에는 45％∼55％의 농축산소를 공급하기 위한 노즐을 갖는 제1파이프가 접속되고 이송배관의 내경 끝단부에 제2파이프가 접속되어 혼합 에어를 공급할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 에어공급용 노즐은 냉각수 파이프의 내경부 중앙에 설치된 에어 파이프 상에 일정 간격으로 배열되어 일체형으로 장착된 외측 캡 및 이 외측 캡에 탈,부착이 가능하도록 나사 조립됨과 동시에 몸체 내에 유통공이 형성된 내측 캡으로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 애쉬처리부는 소각용 탱크의 하단 바닥부에 설치된 이송관 내에서 모터 구동에 의해 회전하는 스크레퍼를 포함하여 상기 이송관의 일측에 형성된 배출구로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.

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상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명은, 공급유닛을 구성하는 스크류 타입의 이송설비에 의한 연료의 안정적인 투입이 가능하고, 또 밀폐된 소각용 탱크 내에서의 연소 효율을 높일 수 있는 동시에 소모품인 노즐의 수리나 교체작업이 손쉽게 이루어질 수 있게 된다.

더구나, 본 발명에 있어서는 연소 처리후의 애쉬 배출이 용이하게 이루어질 수 있는 것임은 물론 농축 산소가 포함된 공기를 배기가스가 분출되는 이송배관의 내부까지 고르게 공급하여 혼합될 수 있도록 함으로써 완전 연소에 근접한 효과를 기대할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 고형 폐기물의 연소설비를 전체적으로 나타낸 도면,
도 2a, 도 2b는 연료투입구 및 가스배출구를 발췌하여 나타낸 단면도,
도 3a, 도 3b는 유통관 및 노즐의 조립 상태를 나타낸 단면도,
도 4는 애쉬처리부를 발췌하여 나타낸 단면도,
도 5는 가스안내유닛을 발췌하여 나타낸 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저, 도 1은 본 발명에 따른 고형 폐기물의 연소설비의 전반적인 구성을 나타낸 도면으로서, 이 연소설비는 크게 고형 폐기물로 이루어진 연료를 정위치까지 이송시키기 위한 연료공급유닛(10)과, 상기 연료를 밀폐된 상태에서 연소시키는 것에 의해 가스를 발생시키기 위한 소각용 탱크(11)와, 이 소각용 탱크의 일측에 배치되어 연소가스를 도시하지 않은 열교환 보일러 등의 후속 장치로 공급하기 위한 가스안내유닛(12)으로 이루어져 있다.

상기 연료공급유닛(10)은 연료를 일시적으로 수용하기 위한 연료수집통(13)을 포함하고 있으며, 이 연료들을 연속적으로 상향 공급하기 위하여 경사지게 배설된 케이싱(14a)의 상단부 일측에 배출구(14b)를 갖는 동시에 이 케이싱(14a) 내에는 모터(15) 구동에 의해 회전하는 스크류(16)를 구비하고 있다.

또, 상기 소각용 탱크(11)는 본체의 상단부 양측에 연료투입구(17A) 및 가스배출구(17B)가 각각 설치되고, 상기 본체 내의 바닥 상부에 장착된 유통관(18)에는 콤프레셔(19)에서 발생된 에어를 분사하기 위한 노즐(20)이 일정 간격으로 배열되어 있으며, 그 하단부에 연료의 연소 후에 생성된 애쉬를 외부로 반출하기 위한 애쉬처리부(21)가 마련되어 있다.

상기 소각탱크(11)의 내부는 고온에 견딜 수 있는 내화벽돌(22)로 피복되어 있으며, 상기 노즐(20)을 통해 에어가 분사됨과 동시에 도시하지 않은 통상의 점화수단에 의해 착화되어 연료를 연소시킬 수 있는 것이다.

도 2a, 도 2b에서와 같이, 상기 연료투입구(17A)의 상,하단에는 2개의 개폐판(23a,23b)이 장착되어 각각의 실린더(24a,24b)에 의해 번갈아 작동함에 따라 연료투입구(17A)를 항시 폐색된 상태를 유지할 수 있게 되며, 상기 연소가스 배출구(17B)의 상측에는 덮개(25a)의 개폐동작을 행하는 안전밸브(25b)가 장착되어 소각용 탱크(11) 내부의 밀폐상태를 해제하거나 혹은 연소가스를 인위적으로 배출해야 할 필요가 있는 경우에 사용할 수 있다.

도 3a, 도 3b에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 에어를 분사시키기 위한 노즐(20)은 냉각수 파이프(26a) 및 에어 파이프(26b)로 이루어진 이중 구조의 유통관(18)에 일정 간격을 두고 설치되어 냉각수의 흐름에 따른 노즐(20)의 온도 상승을 억제하게 된다.

즉, 상기 에어 파이프(26b)는 냉각수 파이프(26a)의 내경부 중앙에 배치되어 있으며, 상기 노즐(20)은 각각의 파이프(26a,26b)에 용접되어 일체형으로 장착되는 외측 캡(27A) 및 이 외측 캡(27A)에 탈,부착이 가능하도록 나사 조립됨과 동시에 몸체 내에 유통공(28a)이 형성된 내측 캡(27B)으로 이루어져 있다.

또, 상기 외측 캡(27A)에 나사맞춤되는 내측 캡(27B)의 선단에는 불연재로 만들어진 패킹(28b)이 장착되어 기밀을 유지할 수 있게 된다.

도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 애쉬처리부(21)는 소각용 탱크(11) 내에서의 연료가 연소함에 따라 생성되는 애쉬를 외부로 반출하여 후속 처리할 수 있도록 구성되어 있다.

즉, 상기 애쉬처리부(21)는 소각용 탱크(11)의 하단 바닥부에 설치된 이송관(29) 내에서 모터(30) 구동에 의해 회전하는 나선형 스크레퍼(31)를 포함하여 상기 이송관(29)의 일측에 배출구(32)가 형성되어 있다.

도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 소각용 탱크(11)의 일측에 설치되는 가스안내유닛(12)은 상기 가스배출구(17B)에 접속된 이송배관(33)을 포함하여 이 이송배관(33)의 선단에 장착되어 있는 에어 유도체(34)로 이루어져 있다.

또, 상기 에어 유도체(34)는 이송배관(33)의 선단에 순차로 장착되는 제1, 제2유도관(35A,35B) 및 점화기(36)를 포함하고 있다.

상기 제1유도관(35A)에는 45％∼55％의 농축산소를 제공하기 위한 노즐(37a)을 갖는 제1파이프(37b)가 접속됨과 동시에 상기 이송배관(33)의 내부 끝단에 소 구경의 제2파이프(37c)를 접속하여 혼합 에어를 공급할 수 있도록 구성한 것이다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 연료수집통(13)에 저장되어 있는 연료를 모터(15)의 가동에 따라 케이싱(14a) 내에서 회전하는 스크류(16)를 통해 순차적으로 소각용 탱크(11) 측으로 공급하게 되며, 이 때 상기 소각용 탱크(11)의 연료투입구(17A)에 설치되어 있는 개폐판(23a,23b)이 서로 시간차를 두고 개폐될 수 있도록 실린더(24a,24b)의 작동상태를 설정하여 연료를 수용하게 된다.

즉, 상측의 개폐판(23a)이 열릴 때에는 하측의 개폐판(23b)은 닫혀 있는 상태를 유지함에 따라 소각용 탱크(11)의 내부를 밀폐시킴과 동시에 연료를 수용하게 되고, 반대로 하측의 개폐판(23b)이 열릴 때에는 상측의 개폐판(23a)이 닫힘으로써 소각용 탱크(11)의 내부를 밀폐시킬 수 있는 것이다.

이와 같이 하여, 연료가 소각용 탱크(11) 내에 쌓이게 되면 콤프레셔(19)의 가동에 의해 생성되는 에어가 유통관(18) 상의 노즐(20)로 공급됨과 동시에 공지의 점화수단(도시생략)에 의해 연료를 점화시킴으로써 연소가 이루어지게 된다.

이 때, 상기 유통관(18)이 냉각수 파이프(26a) 및 에어 파이프(26b)에 의한 이중 구조로 이루어져 에어 파이프(26b)를 감싸고 있는 냉각수 파이프(26a)를 통해 저온의 냉각수가 공급됨에 따라 노즐(20)의 온도가 상승하는 것을 억제할 수 있게 된다.

또한, 상기 소각용 탱크(11) 내의 연소가스는 가스배출구(17B)를 통해 가스안내유닛(12)을 구성하는 이송배관(33) 내로 흘러서 에어 유도체(34) 측으로 빠져나가게 된다.

상기 에어 유도체(34)의 경우, 제1 및 제2유도관(35A,35B)으로 분할 구성됨과 동시에 제1유도관(35A)에 제1파이프(37b)가 접속되고, 또 이송배관(33)의 내경부 끝단에 제2파이프(37c)가 접속되어 있기 때문에 노즐(37a)을 통해 공급되는 45％∼55％의 농축산소가 제1파이프(37b) 내의 에어와 혼합될 수 있다.

이에 따라, 상기 에어가 이송배관(33)의 중앙부 및 바깥둘레로 분사되면서 제2유도관(35B) 내에서 연소가스와 혼합되고 이 순간 점화기(36)의 가동에 의해 연소시킬 수 있게 되므로 거의 완전 연소에 가까운 효율을 기대할 수 있는 것이다.

한편, 상기 소각용 탱크(11) 내에서의 연료에 대한 연소가 종료되면 소각용 탱크(11)의 내부 바닥에 쌓인 애쉬를 자동으로 처리할 수 있게 된다.

즉, 상기 애쉬처리부(21)에서는 모터(30) 구동에 따라 미리 설정된 시간마다 저속으로 회전하는 이송관(29) 내의 스크레퍼(31)를 통해 소각용 탱크(11)의 하단 바닥부에 쌓인 애쉬를 이송관(29) 일측의 배출구(32) 측으로 밀어 외부로 반출시켜 처리할 수 있게 된다.

또, 상기 제2유도관(35B)을 통해 방출되는 가스는 별도의 열교환 보일러 등과 같은 설비에 의해 재 연소시킬 수 있게 되므로, 난방용 온수 등을 포함한 기타 산업 설비용 열원으로 사용할 수 있는 것이다.

이상에서와 같은 기술적 구성에 의해 본 발명의 기술적 과제가 달성되는 것이며, 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 여기에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능한 것임은 물론이다.

10: 연료공급유닛 11: 소각용 탱크
12: 가스안내유닛 13: 연료수집통
14a: 케이싱 14b: 배출구
15: 모터 16: 스크류
17A: 연료투입구 17B: 가스배출구
18: 유통관 19: 콤프레셔
20: 노즐 21: 애쉬처리부
22: 내화벽돌 23a,23b: 개폐판
24a,24b: 실린더 25a: 덮개
25b: 안전밸브 26a: 냉각수 파이프
26b: 에어 파이프 27A: 외측 캡
27B: 내측 캡 28a: 유통공
28b: 패킹 29: 이송관
30: 모터 31: 스크레퍼
32: 배출구 33: 이송배관
34: 에어 유도체 35A: 제1유도관
35B: 제2유도관 36: 점화기
37a: 노즐 37b: 제1파이프
37c: 제2파이프

Claims

고형 폐기물로 이루어진 연료를 처리탱크 내에서 연소시켜 가스를 생성시키기 위한 고형 폐기물의 연소설비로서,
연료를 연속적으로 제공하기 위한 연료공급유닛(10)과 이 연료공급유닛을 통해 이송되는 연료를 내부가 밀폐된 상태에서 연소시키기 위한 소각용 탱크(11) 및 이 소각용 탱크 내에서 생생되는 연소가스를 이송시키기 위한 가스안내유닛(12)으로 구성되어 있으며,
상기 연료공급유닛(10)은 고형 폐기물을 압축 처리하여 수용하기 위한 연료수집통(13)과, 이 연료를 연속적으로 상향 공급하기 위하여 배출구(14b)를 갖는 케이싱(14a) 내에서 모터(15) 구동에 의해 회전하는 스크류(16)로 이루어지고,
상기 소각용 탱크(11)는 본체의 상단부에 각각 설치된 연료투입구(17A) 및 가스배출구(17B)와, 본체 내의 바닥 상부에 장착된 이중 구조의 유통관(18)에 접속되어 있는 에어공급용 노즐(20)과, 연료의 연소 후에 생성된 애쉬를 외부로 반출하기 위한 애쉬처리부(21)로 이루어지며,
상기 가스안내유닛(12)은 가스배출구(17B)에 접속된 이송배관(33)을 포함하여 이 이송배관의 선단에 장착되어 있는 에어 유도체(34)로 이루어지고,
상기 에어 유도체(34)는 이송배관(33)의 선단에 순차로 장착되는 제1 및 제2유도관(35A,35B)으로 구성됨과 동시에 상기 제1유도관(35A)에는 45％∼55％의 농축산소를 공급하기 위한 노즐(37a)을 갖는 제1파이프(37b)가 접속되고 이송배관(33)의 내경 끝단부에 제2파이프(37c)가 접속되어 혼합 에어를 공급할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 고형 폐기물의 연소설비.
제1항에 있어서, 상기 에어공급용 노즐(20)은 냉각수 파이프(26a)의 내경부 중앙에 설치된 에어 파이프(26b) 상에 일정 간격으로 배열되어 일체형으로 장착된 외측 캡(27A) 및 이 외측 캡에 탈,부착이 가능하도록 나사 조립됨과 동시에 몸체 내에 유통공(28a)이 형성된 내측 캡(27B)으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 고형 폐기물의 연소설비.
제1항에 있어서, 상기 애쉬처리부(21)는 소각용 탱크(11)의 하단 바닥부에 설치된 이송관(29) 내에서 모터(30) 구동에 의해 회전하는 스크레퍼(31) 및 상기 이송관(29)의 일측에 형성된 배출구(32)로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 고형 폐기물의 연소설비.
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