KR101779552B1 - 소화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 처리물을 장입받는 공간이 내부에 형성되는 챔버, 챔버의 외부에서 챔버의 상부와 하부를 연결하여, 제1기체의 순환 경로를 형성하는 기체 순환부, 챔버에 연결되어 제2기체의 도입 경로를 형성하는 기체 도입부, 기체 도입부와 연결되는 온도 조절부를 포함하는 소화 장치로서, 장치의 내부 온도가 저하되는 것을 방지할 수 있어 처리물을 안정적으로 소화시킬 수 있는 소화 장치가 제시된다.

Description

소화 장치{Quenching apparatus}

본 발명은 소화 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 장치의 내부 온도가 저하되는 것을 방지할 수 있어 처리물을 안정적으로 소화시킬 수 있는 소화 장치에 관한 것이다.

코크스(coke)는 제철소의 고로 조업에서 열원 및 환원제로 사용된다. 예컨대 코크스는 원료탄(coal)이 고온으로 건류된 후, 건식 소화(dry quenching)되는 일련의 과정에 의하여 제조된다. 이러한 일련의 과정은 각각 코크스 오븐 설비 및 코크스 건식 소화 설비에서 실시된다. 즉, 원료탄은 코크스 오븐 설비에서 적열 코크스로 제조된 후, 코크스 건식 소화 설비에서 건식 소화되어 코크스로 제조된다.

예컨대 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0101222호에는 코크스 오븐 설비가 제시되어 있고, 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0052346호에는 코크스 건식 소화 설비가 제시되어 있다.

한편, 적열 코크스가 건식 소화되는 동안 코크스 건식 소화 설비의 내부에서 부생 되는 수소나 일산화탄소 등의 가연성 가스는 코크스 건식 소화 설비의 내부에서 비정상적으로 연소되어 조업 효율을 저하시킨다.

따라서, 적열 코크스를 건식 소화시키는 과정이 실시되는 동안, 적열 코크스가 담긴 코크스 건식 소화 설비의 챔버 내부에 공기를 공급하여, 적열 코크스가 건식 소화되는 과정에서 부생 되는 가연성 가스를 연소시켜 제거한다.

하지만, 종래에는 챔버의 내부로 상온의 공기를 공급하였기 때문에, 챔버의 내부 온도가 급격하게 낮아지는 문제점이 있었다. 이처럼 챔버의 내부 온도가 급격하게 낮아지게 되면, 챔버로부터 열을 공급받아 증기를 생성하는 보일러 및 보일러로부터 증기를 공급받아 전기를 생산하는 터빈 발전기의 조업 효율이 저하된다.

이때, 챔버에서 보일러로 공급되었다가 챔버로 회수되는 것을 반복하며 적열 코크스의 헌열을 보일러로 전달하는 작동 기체의 유동량을 줄이는 방식으로 챔버의 내부 온도를 보상할 수 있다.

그러나, 상기의 방식으로 챔버의 내부 온도를 보상하면, 보일러의 입구 압력이 예컨대 130mmAg 보다 낮은 압력으로 순간적으로 강하되며 적열 코크스가 챔버의 내부에서 플로팅(floating)되고, 이 경우 작동기체의 유동을 방해하게 되어 조업 효율이 저하된다.

따라서, 종래와는 다른 방식으로 챔버의 내부 온도를 보상할 수 있도록 개선된 구조의 코크스 건식 소화 설비가 요구되고 있다.

KR 10-2015-0101222 A KR 10-2014-0052346 A

본 발명은 기체가 장치의 내부로 공급되기 전에 원하는 온도 범위로 기체의 온도를 제어할 수 있는 소화 장치를 제공한다.

본 발명은 장치의 내부 온도가 저하되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 소화 장치를 제공한다.

본 발명은 처리물을 안정적으로 소화시킬 수 있는 소화 장치를 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 소화 장치는, 처리물을 장입받는 공간이 내부에 형성되는 챔버; 상기 챔버의 외부에서 상기 챔버의 상부와 하부를 연결하여, 제1기체의 순환 경로를 형성하는 기체 순환부; 상기 챔버에 연결되어 제2기체의 도입 경로를 형성하는 기체 도입부; 및 상기 기체 도입부와 연결되는 온도 조절부;를 포함한다.

상기 기체 도입부는 상기 챔버의 상부에 연결되고, 상기 기체 도입부의 일측에는 송풍기가 구비될 수 있다.

상기 온도 조절부는, 일측이 상기 챔버의 외부에 개방되고 타측이 상기 제2기체의 도입 경로에 연결되는 통로가 내부에 형성되는 하우징; 및 적어도 일부가 상기 통로와 접촉 또는 중첩하도록 형성되는 열 교환기;를 포함할 수 있다.

상기 통로의 일측과 타측의 중심부는 상기 통로의 중심축에 정렬되고, 상기 통로의 일측은 상기 통로의 타측보다 내경이 클 수 있다.

상기 열 교환기는, 상기 하우징을 관통하여 장착되고, 상기 통로의 내부에서 연장되는 방열관; 상기 방열관에 연결되는 열 공급원;을 포함할 수 있다.

상기 방열관은 상기 통로의 중심축을 따라 연장될 수 있다.

상기 열 공급원은 증기 보일러를 포함할 수 있다.

상기 열 교환기는, 상기 방열관의 외주면에 형성되는 방열 부재를 포함할 수 있다.

상기 방열 부재는, 상기 방열관의 외주면을 둘러 감아 형성되고, 상기 방열관의 외주면을 따라 연장되는 스크루 부재;를 포함할 수 있다.

상기 스크루 부재는 상기 방열관의 외주면에 경사지게 형성될 수 있다.

상기 스크루 부재는 상기 통로의 내주면에 접촉될 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 가연성 가스의 연소를 위하여 장치의 내부로 공급되는 기체가 장치의 내부로 공급되기 전에, 원하는 온도 범위로 기체의 온도를 제어할 수 있다. 이로부터 장치의 내부 온도가 불필요하게 저하되는 것을 효과적으로 방지할 수 있고, 처리물을 안정적으로 소화시킬 수 있다.

예컨대 제철소의 코크스 건식 소화 설비에 적용되는 경우, 적열 코크스가 건식 소화되는 과정에서 부생 되는 가연성 가스를 제거하기 위한 목적으로 챔버의 내부에 공급되어야 하는 기체(상온의 공기)를 약 250℃ 내지 300℃의 온도로 승온시킬 수 있다.

이로부터 챔버의 내부 온도가 불필요하게 저하되는 것을 방지할 수 있어, 챔버 내부의 온도를 안정적으로 유지할 수 있고, 적열 코크스를 더욱 안정적으로 소화시킬 수 있다.

또한, 챔버의 내부에 공급되어야 하는 기체(상온의 공기)를 승온시키는 열원으로 고온의 증기를 사용할 수 있기 때문에, 열원을 쉽게 조달 및 운반할 수 있고, 기체(상온의 공기)를 원하는 온도까지 쉽게 승온시킬 수 있다.

또한, 챔버의 온도 보상을 위하여 종래와 같이 작동 기체의 유동량을 줄이지 않아도 되기 때문에 적열 코크스의 플로팅이 방지될 수 있어 작동 기체의 유동성을 확보할 수 있고, 이로부터 보일러와 터빈 발전기의 조업 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 소화 장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 온도 조절부를 확대 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 방열 부재를 확대 도시한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 온도 조절부의 작동을 도시한 모식도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 한편, 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

우선, 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 사용되는 용어를 이하에서 정의한다. 본 발명의 실시 예에서는 상하 방향을 기준으로 하여, 설명하고자 하는 대상의 윗부분을 '상부'라고 하고, 설명하고자 하는 대상의 아랫부분을 '하부'라고 한다. 즉, '상부'와 '하부'는 설명하고자 하는 대상의 일부분이다. 이러한 용어의 정의는 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 예시이고, 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니다.

이하에서는 코크스 건식 소화 설비에 적용되는 것을 기준으로 하여 본 발명의 실시 예를 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 산업 현장에 마련되어 내부에 기체를 공급받는 각종 설비 등에 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 소화 장치의 개략도 이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 소화 장치의 온도 조절부를 확대하여 도시한 개략도 이다. 도 3은 도 2의 A 영역을 확대하여 본 발명의 실시 예에 따른 온도 조절부의 방열 부재를 도시한 모식도 이며, 도 4는 도 3의 B 영역을 확대하여 본 발명의 실시 예에 따른 온도 조절부의 작동을 도시한 모식도 이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 소화 장치는 처리물(10) 예컨대 적열 코크스를 장입받는 공간이 내부에 형성되는 챔버(100), 챔버(100)의 외부에서 챔버(100)의 상부와 하부를 연결하도록 장착되고, 챔버(100)에 제1기체(20)의 순환 경로를 제공하는 기체 순환부(200), 챔버(100)의 상부에 장착되고, 챔버(100)에 제2기체(30)의 도입 경로를 제공하는 기체 도입부(300), 및 기체 도입부(300)와 연결되는 온도 조절부(400)를 포함한다. 이때, 본 발명의 실시 예에 따른 소화 장치는 기체 순환부(200)에 설치되는 보일러부(500)를 더 포함할 수 있다.

처리물(10)은 예컨대 적열 코크스를 포함할 수 있다. 처리물(10)은 고온(약 1000℃ 내지 1100℃)인 상태에서 챔버(100)의 내부에 장입될 수 있고, 제1기체(20)에 의하여 건식 소화되며 방열되어 소정 온도로 냉각될 수 있다. 이후, 처리물(10)은 챔버(100)의 외부로 배출되어 후속 공정 예컨대 제선 공정이 이루어지는 소정의 설비 예컨대 고로 설비로 운반될 수 있다.

제1기체(20)는 예컨대 산소가 제거된 상태의 공기를 포함할 수 있다. 이때, 처리물(10)의 헌열을 회수하기 용이하도록, 제1기체(20)에는 이산화탄소나 질소 등이 소정량 혼합될 수 있고, 이 외에도 다양한 성분의 기체가 더 혼합될 수도 있다.

제1기체(20)는 작동 기체로서, 기체 순환부(200)에 의하여 챔버(100)의 상부와 하부를 순환하며, 챔버(100)의 내부에 장입된 처리물(10)을 소정 온도로 냉각시키는 예컨대 냉매의 역할을 한다. 또한, 제1기체(20)는 처리물(10)을 냉각시키는 과정에서, 고온의 처리물(10)로부터 회수되는 열을 보일러부(500)에 전달하는 역할을 한다.

예컨대 제1기체(20)는 챔버(100)의 하부에서 상부로 이동하면서 처리물(10)의 헌열을 흡수하여 고온으로 승온됨과 함께 처리물(10)을 원하는 온도로 냉각시킬 수 있다. 고온으로 승온된 제1기체(20)는 챔버(100)의 상부에서 기체 순환부(200)의 내부를 통과하면서 보일러부(500)에 방열하여 냉각됨과 함께 처리물(10)의 헌열을 보일러부(500)에 전달할 수 있다. 소정 온도로 냉각된 제1기체(20)는 기체 순환부(200)의 내부에서 챔버(100)의 하부로 회수된 후, 다시 챔버(100)의 상부로 이동될 수 있다. 제1기체(20)는 상기의 과정을 반복하면서 챔버(100)의 상부와 하부를 순환할 수 있다.

제2기체(30)는 연소용 기체로서, 처리물(10)이 챔버(100)의 내부에서 소화되며 냉각되는 동안 부생 되는 수소나 일산화탄소 등의 가연성 가스를 연소시켜 제거하는 역할을 한다. 제2기체(30)는 예컨대 상온의 공기를 포함할 수 있다. 이때, 제2기체(30)가 상온인 채로 챔버(100)의 내부에 공급되면, 챔버(100)의 온도가 불필요하게 저하될 수 있고, 이에 의하여 가연성 가스의 연소 효율 및 보일러부(500)의 작동 효율 등이 저하될 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 제2기체(30)가 챔버(100)의 내부에 공급되기 전에, 온도 조절부(400)를 이용하여 제2기체(30)의 온도를 예컨대 250℃ 내지 300℃의 온도로 제어할 수 있다. 이에 의하여 챔버(100)의 불필요한 온도 저하를 방지할 수 있다.

챔버(100)는 본 발명의 실시 예에 따른 소화 장치의 본체로서, 처리물(10)을 장입받아 소화시키는 공간이 내부에 형성될 수 있다. 챔버(100)는 상부에서 하부의 순서로 예비 챔버(pre-chamber, 110)와 냉각 챔버(cooling chamber, 120)로 구성될 수 있다. 챔버(100)는 원통형의 외피를 가질 수 있고, 외피의 내부면에는 내화물벽이 구축될 수 있다.

이때, 예비 챔버(110)와 냉각 챔버(120)의 연결부를 둘러 감아 연관부(flue, 130)가 형성될 수 있고, 예비 챔버(110)의 외피를 둘러 감아 링 덕트(140)가 이중 외피의 구조로 형성될 수 있다. 연관부(130)는 예비 챔버(110)와 냉각 챔버(120)의 연결부를 통하여 챔버(100)의 내부와 연통할 수 있고, 링 덕트(140)는 연관부(130) 및 기체 순환부(200)와 각각 연통할 수 있다. 냉각 챔버(120)의 하부를 관통하여 배출기(150)가 연결될 수 있고, 배출기(150)에 의하여 냉각 챔버(120)에서 냉각이 완료된 처리물(10)이 챔버(100)의 외부로 배출될 수 있다. 링 덕트(140)에는 연결관(141)이 연결될 수 있고, 연결관(141)에는 밸브(142)가 장착될 수 있다. 연결관(141)을 통하여 링 덕트(140)의 내부로 질소나 공기 등이 주입될 수 있다.

고온의 처리물(10)은 챔버(100)의 내부에 장입될 수 있고, 처리물(10)에 의하여 챔버(100)의 내부에 부생 되는 가연성 가스 등의 각종 기체는 예비 챔버(100)의 상부에 편중될 수 있다. 수소나 일산화탄소 등의 가연성 가스는 제1기체(20)에 혼입되어 기체 순환부(200)로 유입될 수 있고, 기체 순환부(200)의 내부에서 비정상적으로 연소되어 전체 조업 효율을 저하시킬 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는 예비 챔버(110)의 적어도 상부에 제2기체(30)를 공급하여 챔버(100)의 내부에 부생 되는 가연성 가스를 연소시키는 방식으로 가연성 가스를 제거할 수 있다. 가연성 가스의 연소 생성물 및 연소열은 제1기체(10)에 혼입 및 흡수될 수 있다.

기체 순환부(200)는 챔버(100)의 외부에서 챔버(100)의 상부와 하부를 연결하여 장착될 수 있고, 내부에 제1기체(20)의 순환 경로를 형성할 수 있다. 여기서, 챔버(100)의 상부는 예컨대 예비 챔버(110)일 수 있고, 챔버(100)의 하부는 예컨대 냉각 챔버(120)일 수 있다. 기체 순환부(200)는 제1기체(20)의 순환 경로를 이용하여, 챔버(100)에서 보일러부(500)로 제1기체(20)를 공급하였다가 다시 챔버(100)로 회수하는 것을 반복하며 처리물(10)의 헌열을 보일러부(500)에 전달하는 역할을 한다. 이때, 제1기체(20)의 순환 경로는 챔버(100)의 내부와 후술하는 덕트(210)의 내부를 포함하여 형성되는 순환 경로일 수 있다.

기체 순환부(200)는 입구가 링 덕트(140)에 장착되고 출구가 냉각 챔버(120)의 하부에 장착되어, 제1기체(20)의 순환 경로를 제공하는 덕트(210), 덕트(210)의 출구 부근의 소정 위치에 장착되는 송풍기(220), 덕트(210)의 입구 부근의 소정 위치에 장착되는 블리더(bleeder, 230), 송풍기(220)에서 덕트(210)의 입구를 향하는 방향으로 이격된 소정의 위치에서 덕트(210)를 관통하여 장착되는 제1분진 포집기(241), 제1분진 포집기(241)에서 덕트(210)의 입구를 향하는 방향으로 이격된 소정의 위치에서 덕트(210)를 관통하여 장착되는 제2분진 포집기(242)를 포함할 수 있다.

덕트(210)는 제1기체(20)를 원하는 유량으로 통과시킬 수 있는 소정의 형상과 크기로 형성될 수 있고, 입구와 출구가 챔버(100)의 상부와 하부에 연결되어 챔버(100)와 연통할 수 있다. 덕트(210)는 링 덕트(140)를 통하여 배출되는 고온의 제1기체(20)를 전달받아 보일러부(500)에 방열시킨 후 다시 챔버(100)의 내부로 공급하여 순환시킬 수 있다. 이때, 송풍기(220)는 덕트(210)의 입구에서 출구를 향하는 방향으로 제1기체(20)의 흐름을 생성하는 역할을 하고, 제1분진 포집기(241)와 제2분진 포집기(242)는 제1기체(10)에 혼입되어 덕트(210)의 내부에서 비산되는 각종 분진을 예컨대 중력, 원심력, 전기장 및 여과재 등 적어도 하나를 이용하여 포집하는 역할을 한다. 이들 분진 포집기에 의하여 보일러부(500)와 송풍기(220)가 분진으로부터 보호될 수 있다. 한편, 블리더(230)는 처리물(10)에 의하여 부생 되어 제1기체(20)에 혼입되는 습공기나 수성가스반응 생성물 등을 덕트(210) 외부로 비상 배출시키는 역할을 한다.

기체 도입부(300)는 도입관(310) 및 송풍기(320)를 포함하고, 챔버(100)의 상부에 연결되어, 제2기체(30)의 도입 경로를 형성할 수 있다. 도입관(310)은 소정의 방향으로 연장되어 형성될 수 있고, 일 단부가 예비 챔버(110)의 상부를 관통하여 장착될 수 있고, 타 단부가 온도 조절부(400)측으로 연장될 수 있다. 도입관(310)의 내부 공간을 포함하여 제2기체(30)의 도입 경로가 형성될 수 있다. 한편, 기체 도입부(300)는 링 덕트(140)에 연결되어도 무방하고, 일 단부가 분기되어 링 덕트(140)와 예비 챔버(110)에 각각 연결되어도 무방하다.

송풍기(320)는 도입관(310)의 타 단부 부근의 일측에 구비될 수 있다. 송풍기(320)는 도입관(310)의 타 단부에서 일 단부를 향하는 방향으로 제2기체(30)의 흐름을 생성 및 유도하는 역할을 한다. 한편, 도입관(310)의 타 단부에는 제2기체 밸브(311)가 구비될 수 있다.

도입관(310)의 일 단부 부근의 소정 위치에는 질소 도입기(330)가 연결될 수 있다. 질소 도입기(330)는 도입관(310)의 일 단부 부근 소정 위치를 관통하여 장착되는 질소 도입관(331), 질소 도입관(331)의 일측에 장착되는 질소 밸브(332), 질소 도입관(331)의 타 단부에 연결되는 질소 공급원(333) 예컨대 질소 탱크를 포함할 수 있다. 질소 도입기(330)는 제2기체(30)에 소정량의 질소를 혼입시키는 역할을 한다. 이에 의하여 예비 챔버(110)의 내부에서의 제2기체(30) 분율이 조절될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 온도 조절부(400)는 도입관(310)의 타 단부에 장착되어 기체 도입부(300)와 연결된다. 온도 조절부(400)는 세부 구성부로 일측이 챔버(100)의 외부에 개방되고 타측이 도입관(310)에 장착되어 제2기체(30)의 도입 경로에 연결되는 통로가 내부에 형성되는 하우징(410) 및 적어도 일부가 통로와 접촉 또는 중첩하도록 형성되는 열 교환기(420)를 포함할 수 있다. 온도 조절부(400)는 열 교환 방식을 이용하여, 기체 도입부(300)로 공급되는 제2기체(30)의 온도를 제어하는 역할을 한다.

하우징(410)은 중공의 원통체 형상으로 형성될 수 있다. 하우징(410)의 내부에 형성되는 통로(411)는 예컨대 일 방향으로 연장되어 형성될 수 있고, 통로의 일측과 타측의 중심부는 통로의 중심축에 정렬될 수 있다. 즉, 하우징(410)의 일측 개구(412)와 타측 개구(413)는 통로의 중심축에 정렬될 수 있다.

한편, 통로(411)는 일측의 내경이 타측의 내경보다 크게 형성될 수 있다. 이때, 통로(411)는 일측이 통로의 타측에서 일측을 향하는 방향으로 내경이 증가하는 형상일 수 있다. 예를 들면, 통로(411)의 일측은 컨버징되는 덕트의 형상과 유사한 형상일 수 있다. 이러한 통로(411) 형상에 의하여 하우징(410) 내부로 제2기체(30)가 원활하게 유입될 수 있다.

열 교환기(420)는 하우징(410)의 내부에 구비되어, 하우징(410)의 내부를 통과하는 제2기체(30)를 원하는 온도 예컨대 250℃ 내지 300℃의 온도로 승온시킬 수 있다. 열 교환기(420)는 하우징(410)을 관통하여 장착되고, 통로(411)의 내부에서 연장되는 방열관(421) 및 하우징(410)의 외부에서 방열관(421)에 연결되는 열 공급원(미도시)를 포함할 수 있다.

열 공급원(미도시)은 별도의 증기 보일러(미도시)를 포함할 수 있고, 또는, 보일러부(500)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 증기 보일러(미도시)를 열 공급원으로 예시한다. 열 공급원(미도시)는 하우징(410)의 내부를 통과하는 제2기체(30)의 온도를 예컨대 250℃ 내지 300℃의 온도로 제어 가능하도록 고온의 증기를 생성하여 방열관(421)으로 공급하는 역할을 한다.

방열관(421)은 하우징(410)의 일측 개구 부근을 관통하여 통로(411)의 내부에서 통로(411)의 중심축을 따라 연장될 수 있고, 하우징(410)의 타측 개구 부근을 관통하여 하우징(410)의 외부로 연장될 수 있다. 방열관(421)은 열 공급원으로부터 증기를 공급받아 하우징(410)의 내부에서 방열할 수 있다.

방열관(421)의 재질은 금속이나 합금을 함유할 수 있다. 적어도 하우징(410)의 내부에 형성되는 방열관(421)은 열의 방출이 용이하도록 내식성의 금속 예컨대 알루미늄 등의 재질로 형성될 수 있다. 하우징(410)의 외부에 형성되는 방열관(421)의 나머지 부분은 외주면이 단열재로 피복될 수 있다.

도 2 내지 도 4를 참조하여 보면, 본 발명의 실시 예에 따른 열 교환기(420)는 방열관(421)의 외주면에 돌출 형성되는 방열 부재(422)를 포함할 수 있다. 방열 부재(422)는 방열관(421)의 내부를 통과 중인 증기(40)의 열이 하우징(410)의 내부로 보다 용이하게 발산되도록 열 교환기(420)의 표면적을 증가시켜 제2기체(30)와 열 교환기(420)와의 접촉 면적을 증가시키는 역할을 한다.

방열 부재(422)는 방열관(421)의 외주면에 형성되어 제2기체(30)와의 접촉 면적을 증가시키는 것을 만족하는 각종 방열판 등의 부재를 포함할 수 있다. 예컨대 방열 부재(422)는 방열관(421)의 외주면을 둘러 감아 형성되고, 방열관(421)의 외주면을 따라 연장되는 스크루 부재를 포함할 수 있다. 한편, 스크루 부재에 의하여 하우징(410)의 내부를 통과하는 제2기체(30)가 방열관(421)의 외주면을 따라 나선형으로 회전하면서 흐르게 되어, 제2기체(30)의 유동 유효 길이가 하우징(410)의 내부 길이 예컨대 통로(411)의 연장 길이보다 길어질 수 있다.

스크루 부재는 방열관(421)의 외주면에 경사지게 형성될 수 있고, 이에, 제2기체(30)와 경사지게 접촉될 수 있으므로, 제2기체(30)의 흐름에 대한 간섭을 최소화할 수 있다.

또한, 스크루 부재는 예컨대 통로(411)의 내주면을 마주 보는 나선형의 끝단이 통로(411)의 내주면에 접촉되도록 그 돌출 길이가 형성될 수 있다. 이에, 제2기체(30)의 유동 방향을 기준으로 할 때, 도 4에 도시한 바와 같이, 제2기체(30)를 감싸는 네 면 중 적어도 세 면을 이용하여 제2기체(30)에 열(q)을 전달할 수 있다. 이에, 제2기체(30)가 하우징(410)의 내부를 통과하는 동안 열 교환기(420)에 충분히 접촉되며 원활하게 승온될 수 있다.

보일러부(500)는 챔버(100)로부터 전달받은 고온(약 980℃ 내지 1000℃)의 제1기체(20)에서 열을 회수하여 540℃에서 550℃ 정도의 고압 증기를 생산하고, 이를 터빈 발전기(570)에 공급하여 전력을 생산하는 역할을 한다.

도 1을 참고하면, 보일러부(500)는 증기 생성용 물이 저장되는 급수기(510), 급수기(510)에 연결되며, 덕트(210)의 내부에 설치되어 제1기체(20)와 단계적으로 열 교환하는 절탄기(520), 증발기(540), 제1과열기(551), 제2과열기(552)를 포함할 수 있고, 덕트(210)의 외부에 설치되어 절탄기(520)와 증발기(540)의 사이를 연결하는 증기 드럼(530)를 포함할 수 있다. 또한, 보일러부(500)는 제2과열기(552)에 연결되는 압력 제어기(560) 및 터빈 발전기(570)를 포함할 수 있다.

절탄기(520), 증발기(540), 제1과열기(551) 및 제2과열기(552)는 제1분진 포집기(241)와 제2분진 포집기(242) 사이에 위치할 수 있고, 상대적으로 저온 상태인 제1분진 포집기(241)로부터 상대적으로 고온 상태인 제2분진 포집기(242)를 향하는 방향으로 절탄기(520), 증발기(540), 제1과열기(551) 및 제2과열기(552)의 순서대로 위치할 수 있다. 보일러부(500)의 각 구성부들은 보일러 배관으로 연결되어 증기 및 물의 이동 경로를 형성할 수 있다.

급수기(510)는 물 예컨대 순수를 절탄기(520)로 공급한다. 절탄기(520)는 제1기체(20)의 고온을 이용하여 순수를 예열한 후, 이를 증기 드럼(530)으로 공급한다. 증기 드럼(530)은 예열된 순수를 증발기(540)로 공급하고, 증발기(540)는 제1기체(20)를 이용하여 예열된 순수를 증기로 생성한다. 증기는 제1과열기(551)와 제2과열기(552)에서 과열 증기로 과열되고, 과열 증기는 압력 제어기(560)에 의하여 적정 압력으로 제어되어 터빈 발전기(570)로 공급된다. 터빈 발전기(570)는 과열 증기로 터빈을 작동시켜 전기를 생성한다. 한편, 증발기(540)와 제1과열기(551)와 제2과열기(552)에서 생성되는 응축수는 덕트(210)의 외부로 배출된다.

본 발명의 실시 예에 따른 소화 장치는 다음과 같이 작동한다. 챔버(100)에 장입된 처리물(10)은 기체 순환부(200)에 의해 냉각 챔버(120)에서 예비 챔버(110)로 흐르는 제1기체(20)와 열 교환하며 냉각되고, 이의 과정에서 부생 되는 가연성 가스는 예비 챔버(110)의 상부 또는 링 덕트(140)의 내부에서 제2기체(30)에 의해 연소되어 제거된다. 이 때의 연소열과 연소 생성물은 제1기체(20)에 흡수 및 혼입되고, 냉각된 처리물(10)은 배출기(150)에 의하여 챔버(100)의 외부로 배출된다.

이때, 제2기체(30)는 기체 도입부(300)를 통과하여 챔버(100)의 내부로 도입되는데, 챔버(100)의 내부로 도입되기 전에 온도 조절부(400)에서 소정의 온도 예컨대 250℃ 내지 300℃로 승온될 수 있다. 온도 조절부(400)는 고온의 증기를 이용하여 제2기체(30)를 승온시킬 수 있기 때문에 정밀하고 신속하게 제2기체(30)를 원하는 온도까지 승온시킬 수 있다. 이처럼 상온의 제2기체(30)가 250℃ 내지 300℃로 승온된 후 챔버(100)의 내부로 공급되기 때문에, 챔버(100) 내부의 온도가 필요 이상으로 저하되는 것이 효과적으로 방지될 수 있다.

챔버(100)에서 승온된 제1기체(20)는 덕트(210)의 내부를 통과하면서 보일러부(500)에 방열하여 저온으로 냉각되고, 보일러부(500)는 방열되는 열을 이용하여 터빈 발전기(570)를 작동시킨다. 저온으로 냉각된 제1기체(20)는 냉각 챔버(120)로 회수되어 예비 챔버(110)로 순환된다.

본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이며, 본 발명의 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 상기 실시 예에 제시된 구성 및 방식들은 서로 결합되거나 교차 적용되어 서로 다른 다양한 형태로 변형될 것이고, 이러한 변형 예들을 본 발명의 범주로 볼 수 있음을 주지해야 한다. 결국, 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야의 업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

10: 처리물 20: 제1기체
30: 제2기체 40: 증기
q: 열 100: 챔버
200: 기체 순환부 210: 덕트
220: 송풍기 300: 기체 도입부
310: 도입관 320: 송풍기
400: 온도 조절부 410: 하우징
420: 열 교환기 421: 방열관
422: 방열 부재 500: 보일러부

Claims (11)

1. 처리물을 장입받는 공간이 내부에 형성되는 챔버;
   상기 챔버의 외부에서 상기 챔버의 상부와 하부를 연결하여, 제1기체의 순환 경로를 형성하는 기체 순환부;
   상기 챔버에 연결되어 제2기체의 도입 경로를 형성하는 기체 도입부; 및
   상기 기체 도입부와 연결되는 온도 조절부;를 포함하고,
   상기 온도 조절부는, 일측이 상기 챔버의 외부에 개방되고 타측이 상기 제2기체의 도입 경로에 연결되는 통로가 내부에 형성되는 하우징; 적어도 일부가 상기 통로와 접촉 또는 중첩하도록 형성되는 열 교환기;를 포함하며,
   상기 통로의 일측과 타측의 중심부는 상기 통로의 중심축에 정렬되고,
   상기 통로의 일측은 상기 통로의 타측보다 내경이 큰 소화 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 기체 도입부는 상기 챔버의 상부에 연결되고,
   상기 기체 도입부의 일측에는 송풍기가 구비되는 소화 장치.
3. 처리물을 장입받는 공간이 내부에 형성되는 챔버;
   상기 챔버의 외부에서 상기 챔버의 상부와 하부를 연결하여, 제1기체의 순환 경로를 형성하는 기체 순환부;
   상기 챔버에 연결되어 제2기체의 도입 경로를 형성하는 기체 도입부; 및
   상기 기체 도입부와 연결되는 온도 조절부;를 포함하고,
   상기 온도 조절부는, 일측이 상기 챔버의 외부에 개방되고 타측이 상기 제2기체의 도입 경로에 연결되는 통로가 내부에 형성되는 하우징; 적어도 일부가 상기 통로와 접촉 또는 중첩하도록 형성되는 열 교환기;를 포함하며,
   상기 열 교환기는, 상기 하우징을 관통하여 장착되고, 상기 통로의 내부에서 연장되는 방열관; 및 상기 방열관에 연결되는 열 공급원;을 포함하는 소화 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 통로의 일측과 타측의 중심부는 상기 통로의 중심축에 정렬되고,
   상기 통로의 일측은 상기 통로의 타측보다 내경이 큰 소화 장치.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 기체 도입부는 상기 챔버의 상부에 연결되고,
   상기 기체 도입부의 일측에는 송풍기가 구비되는 소화 장치.
6. 청구항 3에 있어서,
   상기 방열관은 상기 통로의 중심축을 따라 연장되는 소화 장치.
7. 청구항 3에 있어서,
   상기 열 공급원은 증기 보일러를 포함하는 소화 장치.
8. 청구항 3에 있어서,
   상기 열 교환기는,
   상기 방열관의 외주면에 형성되는 방열 부재;를 포함하는 소화 장치.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 방열 부재는,
   상기 방열관의 외주면을 둘러 감아 형성되고, 상기 방열관의 외주면을 따라 연장되는 스크루 부재;를 포함하는 소화 장치.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 스크루 부재는 상기 방열관의 외주면에 경사지게 형성되는 소화 장치.
11. 청구항 9에 있어서,
    상기 스크루 부재는 상기 통로의 내주면에 접촉되는 소화 장치.

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