KR101649053B1 - 유동층 소각로의 방열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소각로와의 사이에 공기층이 수용되는 이격공간이 형성되도록 소각로를 감싸며, 일측에 유입구가 형성되고 타측에 배출구가 형성되는 단열부 및 상기 소각로에 의해 가열되는 상기 공기층의 온도 상승이 억제되도록 상기 공기층의 공기를 유동시키는 유동흐름을 발생시키는 배기부를 포함한다.

Description

유동층 소각로의 방열장치{Heat radiating apparatus of fluidized bed incinerator}

본 발명은 유동층 소각로의 방열장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유동층 소각로의 외피 온도를 일정하게 유지시킬 수 있는 유동층 소각로의 단열장치에 관한 것이다.

일반적으로, 유동층 소각로는 폐기물에 대한 수용폭이 넓고, 노내 탈황 및 탈할로겐 등의 편의성을 가지며, 노내 온도제어가 용이한 특징이 있다.

또한, 유동층 소각로는 비교적 낮은 온도에서 소각이 이루어져 질소생성물이 작고, 소각로내에서 폐기물의 혼합효과가 뛰어난 점과 타폐기물과 혼소할 수 있는 장점으로 인해 폐기물의 소각에 있어 광범위하게 적용되고 있다.

이러한 유동층 소각로는 통상 외벽으로 구분되어 소각로를 이루는 본체와, 본체 내측 하부에 수평 설치되는 분산판, 분산판에 배열 형성되는 공기분사노즐, 분사난 하부에 마련되어 공기분사노즐로 분사되는 공기를 공급하기 위한 공기 공급챔버를 포함한다.

여기서, 유동층 소각로의 본체는 소각이 이루어짐에 따라 발생된 열로 인하여 본체 외피 온도가 증가하게 되는데, 이러한 본체의 외피 온도는 법정 온도보다 낮은 온도로 유지되어야 한다.

본 발명과 관련된 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2005-0038456호(공개일 : 2005.04.27)가 있으며, 상기 선행문헌에는 유동층 소각로에 대한 기술이 개시된다.

본 발명의 목적은, 자연 흡기 및 강제 배기를 통해 단열판 내부 공기층의 단열효과를 향상시킬 수 있는 유동층 소각로의 방열장치를 제공함에 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 하기철에는 소각로의 방열로 인한 소각실 내의 온도 상승을 방지하고, 동절기에는 소각실 내부를 통과하며 가열된 공기를 열원으로 사용할 수 있도록 하는 유동층 소각로의 방열장치를 제공함에 있다.

본 발명에 따른 유동층 소각로의 방열장치는 소각로와의 사이에 공기층이 수용되는 이격공간이 형성되도록 소각로를 감싸며, 일측에 유입구가 형성되고 타측에 배출구가 형성되는 단열부 및 상기 소각로에 의해 가열되는 상기 공기층의 온도 상승이 억제되도록 상기 공기층의 공기를 유동시키는 유동흐름을 발생시키는 배기부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

먼저, 상기 배기부는 상기 배출구와 연결되는 배기관 및 상기 이격공간을 통과하며 가열된 상기 공기층의 공기를 상기 배기관을 따라 이동시키는 송풍기를 구비한다.

여기서, 상기 배기부는 상기 송풍기와 연결되고, 유동흐름을 따르며 상기 송풍기를 통과한 상기 공기층의 공기의 열을 회수하는 열교환기를 더 구비한다.

그리고, 상기 배기부는 상기 송풍기와 상기 열교환기를 연결하고, 상기 송풍기를 통과한 상기 공기층의 공기가 상기 열교환기로 이동하도록 배출경로를 형성하는 배출관을 구비한다.

이러한 상기 배출관은 상기 배출경로가 분기되도록 분기영역을 형성하고, 상기 분기영역은 상기 송풍기를 통과한 상기 공기층의 공기가 상기 열교환기 또는 대기 중으로 선택적으로 이동하도록 하는 밸브를 구비한다.

한편, 유동층 소각로의 발열장치는 상기 이격공간의 내부에서 상기 유입구 및 상기 배출구를 따라 나선형으로 설치되고, 상기 공기층의 공기의 유동흐름을 안내하는 안내부를 더 구비한다.

본 발명은, 단열판 외피 온도를 법정 온도보다 낮은 온도로 유지하기 위하여 단열판 내부의 공기를 강제 배기함과 동시에 외부의 공기가 단열판 내부로 흡기되도록 함으로써, 단열판 내부 공기층의 단열효과를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

그리고, 본 발명은 단열판 내부 공간에서 강제 배기된 고온의 공기가 열교환기로 이동하도록 함으로써, 열교환기에서 회수된 열을 이용하여 난방 등 필요한 곳에 재사용할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 하기철에는 소각로의 방열로 인한 소각실 내의 온도 상승을 방지하여 작업자의 근무 환경을 개선함과 동시에, 동절기에는 소각실 내부를 통과하며 가열된 공기를 열원으로 사용하여 에너지를 절감할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1 은 본 발명의 제1실시예에 따른 유동층 소각로의 방열장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2 는 본 발명의 제2실시예에 따른 유동층 소각로의 방열장치를 보여주는 도면이다.
도 3 는 본 발명의 제3실시예에 따른 유동층 소각로의 방열장치를 보여주는 도면이다.
도 4 는 본 발명의 제3실시예에 따른 유동층 소각로의 발열장치에서 안내부를 보여주는 도면이다.
도 5 는 본 발명의 제3실시예에 따른 유동층 소각로의 방열장치에서 밸브를 보여주는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에 개시되는 실시 예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1 은 본 발명의 제1실시예에 따른 유동층 소각로의 방열장치를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 2 는 본 발명의 제2실시예에 따른 유동층 소각로의 방열장치를 보여주는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 유동층 소각로의 방열장치는 단열부(100) 및 배기부(200)를 포함한다.

먼저, 단열부(100)는 소각로(1)와의 사이에 공기층(10)이 수용되는 이격공간이 형성되도록 소각로(1)를 감싸도록 구비된다.

이러한 단열부(100)는 소각로(1)의 길이방향을 따라 공기층(10)의 공기가 이격공간 내에서 이동할 수 있도록 소정의 길이를 가지며 형성되고, 공기층(10)의 공기가 흡기 및 배기될 수 있도록 입구 및 출구를 구비한다.

즉, 단열부(100)는 이격공간 상의 일측에 공기층(10)의 공기가 유입되기 위한 유입구(110)가 형성되고, 타측에 이격공간을 따라 이동하는 공기층(10)의 공기가 이격공간에서 배출되기 위한 배출구(120)가 형성된다.

결과적으로, 단열부(100)는 소각로(1)의 단열을 목적으로 소각로(1)를 감싸며 구비되는 것으로, 단열부(100)의 외피 온도가 법정 온도보다 낮은 온도로 유지될 수 있도록 공기층(10)의 공기가 유동하는 이격공간을 구비한다.

여기서, 이격공간을 따라 이동하는 공기층(10)의 공기는 소각로(1)의 열로 인해 고온을 가지며 배출구(120)로 배출되는데, 만일 고온의 공기가 이격공간 상에 오래 머물게 되면 단열부(100)의 외피 온도가 법정 온도보다 상승하게 된다.

이를 위해, 본 실시예의 배기부(200)는 이격공간 내부의 공기층(10)의 공기를 강제 배기시킴과 동시에 외부의 공기를 단열부(100)의 유입구(110)로 흡기되도록 하여 단열부(100)의 외피 온도의 상승을 방지할 수 있다.

즉, 배기부(200)는 소각로(1)의 열에 의해 가열되는 공기층(10)의 온도 상승이 억제되도록 공기층(10)의 공기를 유동시키는 유동흐름을 발생시킨다.

이러한 배기부(200)는 배기관(210) 및 송풍기(220)를 구비한다.

배기관(210)은 공기층(10)의 공기가 이동할 수 있도록 관 형상을 가지며 단열부(100)의 배출구(120)와 연결된다.

송풍기(220)는 이격공간을 통과하며 가열된 공기층(10)의 공기를 배기관(210)을 따라 이동시키도록 구비된다.

송풍기(220)는 시로코 팬(sirocco fan)으로 형성되며, 복수의 블레이드의 회전에 의해 공기를 불어내도록 하는 원리를 이용하여 이격공간 내부를 통과하며 가열된 공기층(10)의 공기를 외부로 배출시킨다.

또한, 송풍기(220)는 복수의 블레이드의 회전을 통해 가열된 공기층(10)의 공기를 외부로 배출시키는 과정에서 흡입력을 통해 상대적으로 저온의 공기가 단열부(100)의 유입구(110)로 흡기되도록 할 수 있고, 결과적으로는 이격공간 내부의 가열된 공기층(10)의 공기를 연속적으로 유동시킬 수 있기 때문에, 공기층(10)의 온도가 상승되는 것을 억제할 수 있다.

여기서, 배출관(230)은 송풍기(220)와 연결되고, 배출구(120)를 따라 배출되어 송풍기(220)를 통과한 고온의 공기층(10)의 공기가 외부의 대기 중으로 배출되도록 하는 배출경로를 형성한다.

이때, 배출경로를 따라 배출되는 공기층(10)의 공기 온도가 도 3의 상세한 설명을 통해 후술 될 열교환기(230)를 거쳐 열교환이 이루어지기에는 모호한 온도인 경우, 대기중으로 배출되는 것이 아니라 별도의 건조기(미도시)의 건조용 공기로 활용되거나, 또는 소각시설 및 연소시설의 굴뚝으로 보내지도록 하여 백연방지용 공기로 활용될 수도 있다.

본 실시예에 따른 유동층 소각로의 방열장치는 배기부(200)를 통해 이격공간 내부에서 가열된 공기층(10)의 공기를 유동시켜 유동흐름을 발생시키고, 그에 따라 유입구(110) 및 배출구(120)로 공기가 흡기 및 배기되도록 함으로써, 효과적으로 단열부(100)의 외피 온도를 법정 온도보다 낮은 온도로 유지시킬 수 있다.

그에 따라, 유동층 소각로의 방열장치는 하기철에는 소각로(1)의 방열로 인한 소각실 내의 온도 상승을 방지하여 작업자의 근무 환경을 개선함과 동시에, 동절기에는 소각실 내부를 통과하며 가열된 공기를 열원으로 사용하여 에너지를 절감할 수 있도록 한다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 유동층 소각로의 방열장치는 유입구(110)에 별도의 송풍기(200')를 더 구비할 수도 있다.

즉, 송풍기(200')는 유입구(110)에 설치되어 단열부(100)를 통해 형성된 이격공간 내부로 공기가 강제 압입될 수 있도록 한다.

이러한 송풍기(200')는 팬(fan)으로 형성되어 복수개의 블레이드의 회전을 통해 소각로(1) 외부의 공기를 이격 공간 내부로 강제 압입시킬 수 있으며, 그에 따라 이격 공간 내부로 압입되어 이격공간 내부에서 가열된 공기층(10)의 공기가 유동흐름을 발생하며 배출구(120)로 자연배기 될 수 있도록 한다.

이하, 도 3 은 본 발명의 제3실시예에 따른 유동층 소각로의 방열장치를 보여주는 도면이고, 도 4 는 본 발명의 제3실시예에 따른 유동층 소각로의 발열장치에서 안내부를 보여주는 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 유동층 소각로의 방열장치는 소각로(1)에 의해 가열되는 공기층(10)의 온도 상승이 억제되도록 공기층(10)의 공기를 유동시키는 유동흐름을 발생시키는 배기부(200)를 포함한다.

여기서, 배기부(200)는 송풍기(220)와 연결되는 열교환기(230)를 더 구비한다.

열교환기(230)는 유동흐름을 따르며 송풍기(220)를 통과한 공기층(10)의 공기의 열을 회수하도록 구비된다.

여기서, 열교환기(230)의 구성 및 동작은 일반적인 열교환기와 동일하므로 생략하기로 한다.

열교환기(230)는 이격공간을 통과하면서 소각로(1)의 열로 인해 가열된 고온의 공기층(10)의 공기가 배기관(210)을 따라 이동하여 송풍기(220)를 통과하는 경우, 공기층(10)의 공기에 포함된 열을 회수하여 난방 등의 필요한 곳에 사용될 수 있도록 한다.

즉, 열교환기(230)는 송풍기(220)를 통과한 고온의 공기와 열교환하도록 구비되며, 그에 따라 열교환을 통해 회수된 열을 이용하여 난방 등에 재사용 하거나, 또는 별도로 마련된 건조기(미도시)의 건조용 공기로 활용하여 건조기의 열효율 증진에 기여할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 만일 고온의 공기에 대한 열을 활용할 곳이 없는 것으로 판단되면, 열교환기(230)에서 열교환이 이루어지지 않도록 고온의 공기를 바이패스시켜 바로 대기중으로 배출할 수도 있다.

배출관(240)은 송풍기(220)를 통과한 공기층(10)의 공기가 배출경로를 따라 이동할 수 있도록 소정의 내부 공간을 가진 관 형상으로 형성되며, 송풍기(220)와 열교환기(230)를 연결하도록 구비되어 송풍기(220)를 통과한 공기층(10)의 공기가 열교환기(230)로 이동하도록 한다.

한편, 본 실시예에 따른 유동층 소각로의 방열장치는 도 4에 도시된 바와 같이 안내부(300)를 더 구비할 수 있다.

안내부(300)는 이격공간의 내부에서 유입구(110) 및 배출구(120)를 따라 소정의 길이를 가지며 나선형으로 설치되고, 공기층(10)의 공기의 유동흐름을 안내한다.

즉, 열교환기(230)를 통해 공기층(10)의 공기의 열을 회수하여 난방 등 필요한 곳에 사용하기 위해서는 단열부(100)의 유입구(110)로 흡기된 공기가 이격공간을 통과하면서 기설정된 온도 이상으로 가열되어야 한다.

다시 말해, 공기층(10)의 공기가 이격공간을 빠르게 통과하게 되면, 공기층(10)의 공기가 충분히 가열되지 않기 때문에, 열교환기(230)에서 공기에 포함된 열을 회수할 수 없다.

이를 위해, 안내부(300)는 공기층(10)의 공기가 나선형을 따라 이격공간 내부에서 이동하도록 하여 공기가 가열될 수 있는 시간을 효과적으로 확보할 수 있고, 결과적으로는 기설정된 온도 이상으로 가열된 공기의 열을 열교환기(230)에서 효과적으로 회수할 수 있어 난방 등 필요한 곳에서 재사용할 수 있도록 한다.

본 실시예에서는 안내부(300)를 소각로(1)의 외주면에 설치하고, 설치 형상을 나선 나선형으로 한정하였으나, 이는 예시일 뿐 공기층(10)의 공기의 유동흐름을 안내하는 목적을 가지도록 단열부(100)의 내주면에 설치될 수도 있고, 나선형이 아닌 다른 형상을 가질 수도 있다.

이하, 도 5 는 본 발명의 제3실시예에 따른 유동층 소각로의 방열장치에서 밸브를 보여주는 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 유동층 소각로의 방열장치는 배기부(200)를 포함하고, 배기부(200)는 송풍기(220)와 열교환기(230)를 연결하는 배출관(240)을 구비한다.

배출관(240)은 송풍기(220)를 통과한 공기층(10)의 공기가 열교환기(230)로 이동하도록 배출경로를 형성하는데, 여기서 배출관(240) 상에서는 배출경로가 분기되도록 분기영역(A)이 형성된다.

이러한 분기영역(A)에는 송풍기(220)를 통과한 공기층(10)의 공기가 열교환기 또는 대기 중으로 선택적으로 이동하도록 하는 밸브(240a)가 구비된다.

밸브(240a)는 3-way 밸브로 형성되어 배출경로를 선택적으로 차단하며, 그에 따라 만일 가열된 공기의 열을 활용할 곳이 있으면 열교환기(230)를 따르는 배출경로를 개방하여 공기가 열교환기(230)로 이동하도록 하고, 가열된 공기의 열을 활용할 곳이 없으면 대기 중으로 배출될 수 있는 배출경로를 개방하여 가열된 공기가 바로 대기로 배출되도록 한다.

본 발명은, 단열판 외피 온도를 법정 온도보다 낮은 온도로 유지하기 위하여 단열판 내부의 공기를 강제 배기함과 동시에 외부의 공기가 단열판 내부로 흡기되도록 함으로써, 단열판 내부 공기층의 단열효과를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

그리고, 본 발명은 단열판 내부 공간에서 강제 배기된 고온의 공기가 열교환기로 이동하도록 함으로써, 열교환기에서 회수된 열을 이용하여 난방 등 필요한 곳에 재사용할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 하기철에는 소각로의 방열로 인한 소각실 내의 온도 상승을 방지하여 작업자의 근무 환경을 개선함과 동시에, 동절기에는 소각실 내부를 통과하며 가열된 공기를 열원으로 사용하여 에너지를 절감할 수 있는 효과를 갖는다.

이상의 본 발명은 도면에 도시된 실시 예(들)를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 이루어질 수 있으며, 상기 설명된 실시예(들)의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해여야 할 것이다.

1 : 소각로 10 : 공기층
100 : 단열부 110 : 유입구
120 : 배출구 130 : 방열핀
200 : 배기부 210 : 배기관
220, 200' : 송풍기 230 : 열교환기
240 : 배출관 240a : 밸브
300 : 안내부 A : 분기영역

Claims (6)

1. 수직으로 설치되는 소각로와의 사이에 공기층이 수용되는 이격공간이 형성되도록 소각로를 감싸며, 일측에 유입구가 형성되고 타측에 배출구가 형성되는 단열부;
   상기 이격공간의 내부에서 상기 유입구 및 상기 배출구를 따라 나선형으로 설치되어 상기 공기층의 공기의 유동흐름을 나선형으로 안내하여 체류 시간을 증가시켜 배출구로 배출되는 공기의 온도를 상승시키는 안내부;
   상기 배출구와 연결되는 배기관;
   상기 이격공간을 통과하며 가열된 상기 공기층의 공기를 상기 배기관을 따라 이동시키는 송풍기;
   상기 송풍기와 연결되어 상기 송풍기를 통과한 상기 공기층의 공기의 열을 회수하여, 별도의 건조기의 건조용 공기로 활용할 수 있도록 하는 열교환기; 및
   상기 송풍기를 통과한 상기 공기층의 공기가 상기 열교환기로 이동하도록 하는 배출경로를 형성하는 배출관;을 구비하며,
   상기 배출관은, 상기 배출경로가 분기되도록 분기영역을 형성하고, 상기 분기영역은, 상기 송풍기를 통과한 상기 공기층의 공기가 상기 열교환기 또는 대기 중으로 선택적으로 이동하도록 하는 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 유동층 소각로의 방열장치.
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