KR101426660B1 - 로터리 킬른 버너 - Google Patents

Abstract

내부로 투입된 폐기물 연료의 연소가 효과적으로 이루어지도록 하는 연소기능이 우수한 로터리 킬른을 제공함에 그 목적이 있는 것으로 본 발명에 따른 로터리 킬른 버너를 폐기물 소각·용해장치에 적용하면, 폐기물 소각·용해장치의 구조가 대폭 단순화되어, 폐기물 소각·용해장치의 보수 및 유지가 유리하게 되고, 폐기물 소각·용해장치의 설비 투자비용이 대폭 절감될 뿐만 아니라 공기의 체류시간을 지연시켜 연소효율이 높아 연료절감의 효과도 있는 것이다.

Description

로터리 킬른 버너{Rotary kiln burner}

본 발명은 로터리 킬른 버너에 관한 것으로 보다 상세하게는 콘베이어를 타고 연료통에 연료가 투입되면 연료통 하부에 형성된 연료 이송 콘베이어로 연료가 이송되어 연료 주입구를 통해 투입된 연료는 연료주입구와 연결된 닥트와 송풍기에 의해 공기가 주입되어 연료를 바람으로 날려보내서 로터리 킬른(회전로) 내부로 유입되는 것으로 무거운 연료는 1차 관으로 떨어지고 가벼운 연료는 2차관으로 배출되어 분산하여 떨어짐으로 연소로 내부에 쌓이지 않고 원활하게 연료가 탈 수 있도록 한 것이며, 송풍기를 통해 공급된 공기는 이중으로 형성된 공기이송통로를 거쳐 노즐을 통해 버너의 내부로 공급되어 연소로 가열된 내부 몸체에 의해 열풍으로 변하여 배출되는 것으로 공기의 체류시간을 지연시켜 연소효율이 높아 연료절감을 할 수 있는 것이다.

일반적으로 로터리 킬른은 내부에 내화벽돌 붙임으로 한 강철제의 회전로에 연료를 넣고 연소가스를 직접불어 넣어 가열하는 노로서, 원료가 수용된 원통의 회전로에 300℃ 내지 1100℃의 온도로 가열하여 원료로부터 수분을 제거하거나, 화학반응을 일으키기 위한 것이다.

내화재질의 원통으로 제작되는 로터리 킬른은 약간 기울어진 상태에서 완만한 속도로 회전되게 설치되며, 통상 로터리 킬른 내에 화염을 불어넣고, 상대적으로 높게 위치된 로터리 킬른의 입구쪽으로 원료를 투입하여, 로터리 킬른의 입구쪽으로 투입된 원료가 회전되는 로터리 킬른 내부에서 교반되어 연소·용해되면서, 자연스럽게 상대적으로 낮게 위치된 로터리 킬른의 출구쪽으로 이동되어서 로터리 킬른 외부로 배출되도록 하고 있으며, 로터리 킬른 내부로 투입된 연료가 보다 잘 연소되도록, 로터리 킬른 내부에 공기를 강제로 불어넣어서 연료의 연소가 촉진되도록 하고 있다.

종래 로터리 킬른은 단순한 원통형 구조를 이루고 있어서, 로터리 킬른 내부로 공기를 강제 공급하기 위해서는 로터리 킬른의 입구쪽으로 공기를 불어 넣을 수 밖에 없는데, 이처럼 공기를 로터리 킬른의 입구쪽으로 불어넣게 되면, 로터리 킬른 내부로 불어넣어진 공기가 연료가 위치한 로터리 킬른의 내부 아래쪽으로 공급되지 못하고, 대부분의 공기가 로터리 킬른의 내부 위쪽을 따라 이동되어서 외부로 배출되므로, 로터리 킬른 내부로 투입된 연료가 만족스럽게 연소·용해되지 못하였으며, 이에 로터리 킬른 내부로 투입된 연료가 보다 잘 연소되도록 하는 방안에 대한 연구가 다방면으로 연구되고 있으며, 이중 일부는 이미 관련 분야에서 공연 실시되고 있는 실정이다. 그러나, 이러한 종래 방안들은 단순한 원통형 구조의 종래 로터리 킬른을 그대로 사용하면서 로터리 킬른 주변장치를 복잡한 형태의 구조로 변경하거나, 별도의 장치들을 부가하는 방법을 취하고 있는데, 이들 방안에 따르면 폐기물 소각·용해장치의 구조가 매우 복잡하게 되어, 폐기물 소각·용해장치의 보수 및 유지가 불리할 뿐만 아니라, 폐기물 소각·용해장치의 설비 투자비용이 크게 높아지는 문제가 있었을 뿐만 아니라 상기 개량된 종래 폐기물 소각·용해장치는 연소기능도 기대했던 것 만큼 만족스럽지 못하여, 환경 오염물질인 폐기물을 연소시켜서 열원으로 재활용하는 것이 활성화되지 못하고 있었으며, 동일 분야의 선행기술로는 특허 출원번호 10-2011-0143432호 가 고안되어 사용되고 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 문제를 해소하기 위해서 발명된 것으로, 내부로 투입된 폐기물 연료의 연소가 효과적으로 이루어지도록 하는 연소기능이 우수한 로터리 킬른을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 로터리 킬른 버너를 폐기물 소각·용해장치에 적용하면, 폐기물 소각·용해장치의 구조가 대폭 단순화되어, 폐기물 소각·용해장치의 보수 및 유지가 유리하게 되고, 폐기물 소각·용해장치의 설비 투자비용이 대폭 절감될 뿐만 아니라 공기의 체류시간을 지연시켜 연소효율이 높아 연료절감의 효과도 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 로터리 킬른 버너의 정면도
도 2는 본 발명에 의한 로터리 킬른 버너의 공기흐름을 나타낸 정단면도
도 3은 본 발명에 의한 로터리 킬른 버너의 다른 실시예에 의한 공기흐름을 나타낸 정단면도
도 4는 본 발명에 의한 로터리 킬른 버너의 사용상태 정단면도로써, 보일러와 연결하기 위한 열교환기와 결합한 상태도
도 5는 본 발명에 의한 로터리 킬른 버너의 구성중 버너의 공기흐름을 나타낸 단면도
도 6은 본 발명에 의한 로터리 킬른 버너의 구성중 동체철판과 공기 이송통로의 부품도
도 7은 본 발명에 의한 로터리 킬른 버너와 보일러를 연결한 일실시예 정면도.
도 8은 본 발명에 의한 로터리 킬른 버너와 연결하는 열교환기의 측면도

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 7은 본 발명에 의한 로터리 킬른 버너와 보일러를 연결한 일실시예 정면도로써, 도 7을 참고하여 보면 연료공급 콘베이어(100)를 통해 연료가 연료통(101)으로 공급되고, 공급된 연료는 연료통(101) 하측에 위치한 콘베이어(102)를 통해 연료 투입구(4)로 투입되고, 연료투입구(4)와 연결된 닥트(103)와 송풍기(104)에 의해 공기가 주입되어 연료를 바람으로 날려보내 로터리킬른(1) 내부로 공급하는데, 이때 무거운 연료는 1차 연료출구(5)로 떨어지고 가벼운 연료는 2차 연료출구(6)로 배출되어 연료를 분산하여 공급할 수 있어 연소로 내부에 쌓이지 않고 원활히 연소되는 것이며, 로터리 킬른(1)의 외부로 산소공급용 송풍기(105)를 형성하여 1차 공기공급 닥트(106)와 2차 공기 공급닥트(107)를 통하여 공기가 이송되도록 하고, 1차 공기공급 닥트(106)로 이송된 공기는 송풍기 연결관(7)을 통해 1차 챔버(8)에 모였다가 배출구(9)를 통해 공기이송통로(10,11,12)를 따라 이동하면서 장시간 체류하면서 연소로 내부 동체철판(54)에 가열된 열기를 흡수하고 연소로 내부 동체철판(54)과 연결된 다수개의 노즐(13)을 통해 연소로 내부로 배출되어 뜨거운 열기로 인하여 공기가 가열되어 연결구(21)를 거쳐 열교환기(110)로 배출되므로 연소효율이 높아져 연료절감이 되도록 하였고,

2차 공기 공급용 닥트(107)를 거쳐 송풍기 연결구(14) 공급된 공기는 2차 챔버(16)에 모였다가 2차 챔버(16)에 형성된 다수개의 노즐(17)을 통해 가열로 내부로 배출되어 가열로 내부에 머물고 있는 연소가스를 연결구(21) 측으로 밀어내는 것이며,

상기의 과정에서 연결구(21)측으로 공급되는 연소가스는 연소로의 연결구(21)와 연결된 열교환기 연결구(32)를 통해 열교환기(110)로 공급되며,

내부 하측으로 온수모음통(40)을 형성하고 온수모음통(40)의 상부로 수직 열교환 파이프(33)를 연결한 후 수직 열교환 파이프(33)의 상측은 수평 열교환 파이프(36)와 연결하고, 수평 열교환 파이프(36)의 상측으로는 열교환파이프(35)를 연결관(51)으로 연결한 후 수평 열교환 파이프(36)의 상측에 연결파이프(50)로 연결된 1차스팀통(38-1)과 2차스팀통(38-2)이 구비되어 있어 연결관(37)으로 수평 열교환 파이프(36)와 1차스팀통(38-1)과 2차스팀통(38-2)을 연결하는 것으로, 연결파이프(50)와 2차 스팀통(38-2)에 모여진 스팀은 배출구(39)를 통해 배출할 수 있는 것이다.

상기 연소과정에서 발생된 재는 경사면으로 형성된 동체철판(54)과 2차 공기 공급용 닥트(107)로 공급된 공기가 노즐(17)을 통해 분사됨에 의해 열교환기(110) 측으로 모이게 되어 열교환기(110) 하부에 형성된 재처리통(42)과 물통(43)으로 모여 연소재를 한 곳에 모아 완벽히 처리할 수 있는 것이다.

상기 로타리 킬른(1)은 공지된 구성과 마찬가지로 회전을 위해 받침대(31) 상측에 로타리 킬른(1)이 위치하게 되고, 기어(18,19)와 회전구동장치(20)에 의해 회전할 수 있도록 구성된 것이다.

상기 1차 공기공급 닥트(106)로 이송된 공기는 송풍기 연결관(7)을 통해 1차 챔버(8)에 모였다가 배출구(9)를 통해 동체 철판(54)과 칸막이 철판(56)의 사이로 유입되어 공기 이송통로(10)를 따라 동체 철판(54)의 끝까지 이동한 후 공기 이송통로(11)를 거쳐 칸막이 철판(56)의 외측 공기 이송통로(12)를 거쳐 공기의 체류시간을 늘려 칸막이 철판(56)에 형성된 노즐(13)을 통해 연소로 내부 동체철판(54)으로 공기를 공급하는 것이다.

본 발명의 다른 실시예로 동체 철판(54)에 노즐(13)을 형성하여 송풍기 연결관(7)을 통해 1차 챔버(8)에 모였다가 배출구(9)를 통해 칸막이 철판(56)의 외측 공기 이송통로(12)를 통해 공기 이송통로(11)를 거치면서 동체 철판(54)과 칸막이 철판(56)의 사이로 유입되어 공기 이송통로(10)를 따라 동체 철판(54)에 형성된 노즐(13)을 통해 연소로 내부 동체철판(54)으로 공기를 공급하는 것이다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

1; 로터리 킬른
2; 버너 입구
3; 송풍기 연결구
4; 연료투입구
5; 1차 연료출구
6; 2차 연료출구
7; 송풍기 연결관
8; 1차 에어챔버
9; 배출구
10,11,12; 공기 이송통로
13; 노즐
14; 송풍기 연결구
15; 케스타볼
16; 2차 챔버
17; 노즐
18,19 ; 기어
20; 회전구동장치
21; 연결구
22; 버너 받침대
23; 버너 받침대 이송베어링
24; 로터리 킬른 몸체 이송베어링
25; 로터리 킬른 몸체 받침대
26; 받침대
27; 지지대
28, 29; 공기 차단 패킹
30; 프렌지
31; 로터리 킬른 몸체 회전 베어링
32; 열교환기 연결구
33; 수직 열교환 파이프
34; 원형 열교환 파이프
35; 열교환 파이프
36; 수평 열교환 파이프
37; 연결관
38-1; 1차 스팀통
38-2; 2차 스팀통
39; 배출구
40; 온수모음통
41; 프렌지
42; 재처리통
43; 물통
44; 펌프 연결구
45,46,48; 연결관
47; 가스출구
49; 가스배출구
50; 연결 파이프
51; 연결관
52; 수관 파이프
53; 프렌지 판
54; 동체 철판
55; 돌부
56; 칸막이 철판
100; 연료공급 콘베이어
101; 연료통
102; 콘베이어
103; 닥트
104; 송풍기
105; 산소공급용 송풍기
106; 1차 공기공급 닥트
107; 2차 공기 공급닥트
110; 열교환기

Claims (5)

1. 연료공급 콘베이어(100)를 통해 연료가 연료통(101)으로 공급되고, 공급된 연료는 연료통(101) 하측에 위치한 콘베이어(102)를 통해 연료 투입구(4)로 투입되고, 연료투입구(4)와 연결된 닥트(103)와 송풍기(104)에 의해 공기가 주입되어 연료를 바람으로 날려보내 로터리킬른(1) 내부로 공급하는데, 이때 무거운 연료는 1차 연료출구(5)로 떨어지고 가벼운 연료는 2차 연료출구(6)로 배출되어 연료를 분산하여 공급할 수 있어 연소로 내부에 쌓이지 않고 원활히 연소되는 것이며, 로터리 킬른(1)의 외부로 산소공급용 송풍기(105)를 형성하여 1차 공기공급 닥트(106)와 2차 공기 공급닥트(107)를 통하여 공기가 이송되도록 하고, 1차 공기공급 닥트(106)로 이송된 공기는 송풍기 연결관(7)을 통해 1차 챔버(8)에 모였다가 배출구(9)를 통해 공기이송통로(10,11,12)를 따라 이동하면서 장시간 체류하면서 연소로 내부 동체철판(54)에 가열된 열기를 흡수하고 연소로 내부 동체철판(54)과 연결된 다수개의 노즐(13)을 통해 연소로 내부로 배출되어 뜨거운 열기로 인하여 공기가 가열되어 연결구(21)를 거쳐 배출되는 것을 특징으로 하는 로터리 킬른 버너.
   
2. 제 1항에 있어서,
   2차 공기 공급용 닥트(107)를 거쳐 송풍기 연결구(14) 공급된 공기는 2차 챔버(16)에 모였다가 2차 챔버(16)에 형성된 다수개의 노즐(17)을 통해 가열로 내부로 배출되어 가열로 내부에 머물고 있는 연소가스를 연결구(21) 측으로 밀어내며, 상기의 과정에서 연결구(21)측으로 공급되는 연소가스는 연소로의 연결구(21)와 연결된 열교환기 연결구(32)를 통해 열교환기(110)로 공급되는 것으로 열교환기(110)의 내부 하측으로 온수모음통(40)을 형성하고 온수모음통(40)의 상부로 수직 열교환 파이프(33)를 연결한 후 수직 열교환 파이프(33)의 상측은 수평 열교환 파이프(36)와 연결하고, 수평 열교환 파이프(36)의 상측으로는 열교환파이프(35)를 연결관(51)으로 연결한 후 수평 열교환 파이프(36)의 상측에 연결파이프(50)로 연결된 1차스팀통(38-1)과 2차스팀통(38-2)이 구비되어 있어 연결관(37)으로 수평 열교환 파이프(36)와 1차스팀통(38-1)과 2차스팀통(38-2)을 연결하는 것으로, 연결파이프(50)와 2차 스팀통(38-2)에 모여진 스팀은 배출구(39)를 통해 배출하는 것을 특징으로 하는 로터리 킬른 버너.
   
3. 제 1항 내지 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 1차 공기공급 닥트(106)로 이송된 공기는 송풍기 연결관(7)을 통해 1차 챔버(8)에 모였다가 배출구(9)를 통해 동체 철판(54)과 칸막이 철판(56)의 사이로 유입되어 공기 이송통로(10)를 따라 동체 철판(54)의 끝까지 이동한 후 공기 이송통로(11)를 거쳐 칸막이 철판(56)의 외측 공기 이송통로(12)를 거쳐 공기의 체류시간을 늘려 칸막이 철판(56)에 형성된 노즐(13)을 통해 연소로 내부 동체철판(54)으로 공기를 공급하는 것을 특징으로 하는 로타리 킬른 버너.
   
4. 제 1항 내지 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
   동체 철판(54)에 노즐(13)을 형성하여 송풍기 연결관(7)을 통해 1차 챔버(8)에 모였다가 배출구(9)를 통해 칸막이 철판(56)의 외측 공기 이송통로(12)를 통해 공기 이송통로(11)를 거치면서 동체 철판(54)과 칸막이 철판(56)의 사이로 유입되어 공기 이송통로(10)를 따라 동체 철판(54)에 형성된 노즐(13)을 통해 연소로 내부 동체철판(54)으로 공기를 공급하는 것을 특징으로 하는 로타리 킬른 버너.
   
5. 제 2항에 있어서
   연소과정에서 발생된 재는 경사면으로 형성된 동체철판(54)과 2차 공기 공급용 닥트(107)로 공급된 공기가 노즐(17)을 통해 분사됨에 의해 열교환기(110) 측으로 모이게 되어 열교환기(110) 하부에 형성된 재처리통(42)과 물통(43)으로 모여 연소재를 한 곳에 모아 완벽히 처리할 수 있는 것을 특징으로 하는 로터리 킬른 버너.

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