KR101864406B1 - 폐기물 소각로용 폐액증발장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐기물 소각로에서 소각되도록 제공되는 액상의 폐액을 증기상으로 변환시키는 경우에 연소가스를 직접 접촉시키지 않도록 하여 폐액의 증기상에 과다한 수분이 혼합되어 폐기물 소각로의 온도가 낮아지는 것을 방지할 수 있는 폐기물 소각로용 폐액증발장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은, 내부공간이 형성되는 폐액증발농축부(310)와, 폐액증발농축부(310)의 외부를 감싸는 연소가스가열부(320)와, 폐기물 소각로(100) 또는 열교환보일러(200)에서 배출되는 연소가스를 연소가스가열부(320)로 제공하는 연소가스 공급관(330)과, 폐액증발농축부(310)의 상부에 위치하며 외부의 폐액공급부재(500)로부터 공급되는 폐액을 폐액증발농축부(310)의 내부로 분사하는 폐액분사노즐(340)과, 폐액증발농축부(310)의 내부에서 증기상태로 변환된 폐액가스를 폐기물 소각로(100)로 공급하는 폐액증기배출관(350)과, 연소가스가열부(320)에서 배출되는 연소가스를 폐기물 소각로(100)로 공급하는 연소가스 배출관(360)을 포함하되, 연소가스 공급관(330)은 연소가스가열부(320)의 하단에 연결하고, 연소가스 배출관(360)은 연소가스가열부(320)의 상단에 연결하며, 폐액증기배출관(350)은 폐액증발농축부(310)의 상부에 위치하는 것을 특징으로 한다.

Description

폐기물 소각로용 폐액증발장치{WASTEWATER EVAPORATOR FOR WASTE BURNIG FURNACE}
본 발명은 폐기물 소각로에서 소각되도록 제공되는 액상의 폐액을 증기상으로 변환시키는 경우에 연소가스를 직접 접촉시키지 않도록 하여 폐액의 증기상에 과다한 수분이 혼합되어 폐기물 소각로의 온도가 낮아지는 것을 방지할 수 있는 폐기물 소각로용 폐액증발장치에 관한 것이다.
일반적으로, 폐유, 폐유기용제, PCBs, 폐수, 폐알카리, 폐산 등의 액상 폐기물을 처리하기 위해서는 막대한 처리 비용이 소요된다.
이러한 액상 폐기물은 대부분 수분이므로, 이를 직접 소각하는 방법은 폐수 중의 가연성 성분이 낮고 에너지 낭비가 많아 경제성을 맞추기가 매우 어렵다.
이에, 현재까지 제대로 된 액상 폐기물 소각 처리 시설이 갖춰지지 않아 처리 효율은 극히 미비한 수준이며, 기존의 액상 폐기물 소각 처리 시설을 통해 액상 폐기물의 처리시 환경적으로 많은 문제점을 야기하고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 폐기물 소각로에 폐액을 분사하여 소각시켰으나, 폐액이 직접 분사되어서 공급되므로, 완전한 연소가 이루어지지 않을 뿐만아니라 폐기물 소각로의 온도가 낮아져 일정한 온도를 유지할 수 없는 문제점이 있다.
이에 따라 본 출원인은 대한민국 등록특허 제1568117호의 "액상 폐기물 소각장치용 폐액증발장치"에서 폐액증발장치에서 폐기물 소각로에서 배출되는 연소가스를 공급하면서 폐액을 분사시켜 폐액을 증기상으로 변화시킨 후에 폐기물 소각로로 공급하여 완전연소가 이루어질 폐액을 소각할 수 있도록 하였다. 그러나, 등록특허 제1568117호는 폐액이 연소가스와 접촉하면서 증기상으로 변화되지만, 연소가스도 함께 폐기물 소각로로 공급되기 때문에 혼합가스에 포함된 수증기가 많이 발생되어 폐기물 소각로의 온도가 낮아지는 문제점이 남아 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 폐기물 소각로에서 소각되도록 제공되는 액상의 폐액을 증기상으로 변환시키는 경우에 연소가스를 직접 접촉시키지 않도록 하여 폐액의 증기상에 과다한 수분이 혼합되어 폐기물 소각로의 온도가 낮아지는 것을 방지할 수 있는 폐기물 소각로용 폐액증발장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 해결과제는 폐액을 증발시키는 폐액증발농축부의 표면에 열접촉면적 확장부를 형성하여 연소가스의 접촉면적을 증가시켜 폐액증발농축부로 전달되는 열을 증가시킬 수 있는 폐기물 소각로용 폐액증발장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 폐액증발장치(300)는, 내부공간이 형성되는 폐액증발농축부(310)와, 폐액증발농축부(310)의 외부를 감싸는 연소가스가열부(320)와, 폐기물 소각로(100) 또는 열교환보일러(200)에서 배출되는 연소가스를 연소가스가열부(320)로 제공하는 연소가스 공급관(330)과, 폐액증발농축부(310)의 상부에 위치하며 외부의 폐액공급부재(500)로부터 공급되는 폐액을 폐액증발농축부(310)의 내부로 분사하는 폐액분사노즐(340)과, 폐액증발농축부(310)의 내부에서 증기상태로 변환된 폐액가스를 폐기물 소각로(100)로 공급하는 폐액증기배출관(350)과, 연소가스가열부(320)에서 배출되는 연소가스를 폐기물 소각로(100)로 공급하는 연소가스 배출관(360)을 포함하되, 연소가스 공급관(330)은 연소가스가열부(320)의 하단에 연결하고, 연소가스 배출관(360)은 연소가스가열부(320)의 상단에 연결하며, 폐액증기배출관(350)은 폐액증발농축부(310)의 상부에 위치하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 폐액증발농축부(310)는 연소가스의 접촉면적을 증가시키기 위하여 표면이 내측 또는 외측으로 돌출되는 열접촉면적 확장부(370)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 열접촉면적 확장부(370)는 오목 또는 볼록한 엠보싱형상 형성되거나 또는 원통형으로 돌출되도록 형성된 것을 특징으로 한다.
삭제
바람직하게, 폐액분사노즐(340)은 폐액증발농축부(310)의 상부에서 폐액을 에어와 함께 미세한 안개형태로 분무시키는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 폐액증발농축부(310) 및 연소가스가열부(320)의 하부에는 모여진 이물질을 배출시키는 드레인(380)이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 폐액증발장치는 폐액을 분무시키면서 증기상태로 변화시키는 폐액증발농축부의 외부에 연소가스로 폐액증발농축부를 가열하는 연소가스가열부를 별도로 형성하여 폐액의 증기상에 연소가스에 포함된 수분이 혼합되는 것을 차단하여 폐기물 소각로의 온도가 낮아지는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 폐액증발농축부의 표면에 연소가스의 접촉면적을 증가시킬 수 있는 열접촉면적 확장부가 형성되어 있기 때문에 폐액증발농축부로 전달되는 열을 증가시켜 폐액을 용이하게 증기로 변화시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 폐액증발장치를 포함한 액상 폐기물 소각장치의 블록도.
도 2는 도 1의 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 폐액증발장치의 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐액증발장치의 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 폐기물 소각로용 폐액증발장치를 자세히 설명한다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 폐기물 소각로용 폐액증발장치는 폐액증발농축부(310)와, 폐액증발농축부(310)의 외부를 감싸는 연소가스가열부(320)를 구비하고, 폐기물 소각로(100) 또는 열교환보일러(200)에서 배출되는 연소가스를 연소가스가열부(320)로 제공받고, 폐액공급부재(500)로부터 폐액을 폐액증발농축부(310)로 제공받으며, 연소가스로 폐액을 가열하여 증기상태로 변환시킨 후에 폐액증기가 소각되도록 폐기물 소각로(100)로 제공하는 것이다.
폐기물 소각로(100)는 폐기물 공급부(10)로부터 공급되는 폐기물을 버너와 같은 화염을 발생시키는 점화장치를 이용하여 소각한다. 이때, 폐기물 소각로(100)는 메인 소각로(110)만으로 형성될 수 있지만, 폐기물의 완전연소를 위해서 약 800~1,200℃의 온도로 가열하여 소각하는 메인 소각로(110)와 메인 소각로(110)를 거쳐 소각된 폐기물을 다시 공급받아 약 850℃ 이상의 온도로 완전연소가 이루어지도록 소각하는 보조 소각로(120)로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한, 폐기물 소각로(100)는 후술하는 폐액증발장치(300)로부터 증기상태의 폐액가스를 공급받아 함께 소각하게 된다.
열교환보일러(200)는 폐기물 소각로(100)로부터 폐기물 소각에 의해 발생되는 연소가스를 제공받아 내부의 물을 열교환방식으로 가열하여 연소가스의 온도를 낮추고, 물의 온도를 높여 고온의 물을 생성하게 된다. 이때, 열교환보일러(200)에서 생성된 고온의 물 또는 스팀은 난방용 또는 발전용 등으로 사용될 수 있으며, 열교환보일러(200)에서 배출되는 연소가스는 약 200~400℃의 온도를 갖게 된다. 열교환보일러(200)에서 배출되는 연소가스는 가스정화부재(400) 또는 폐액증발장치(300)로 제공된다.
한편, 폐액증발장치(300)는 내부공간이 형성되는 폐액증발농축부(310)와, 폐액증발농축부(310)의 외부를 감싸는 연소가스가열부(320)와, 폐기물 소각로(100) 또는 열교환보일러(200)에서 배출되는 연소가스를 연소가스가열부(320)로 제공하는 연소가스 공급관(330)과, 외부의 폐액공급부재(500)로부터 공급되는 폐액을 폐액증발농축부(310)의 내부로 분사하는 폐액분사노즐(340)과, 폐액증발농축부(310)의 내부에서 증기상태로 변환된 폐액가스를 폐기물 소각로(100)로 공급하는 폐액증기배출관(350)과, 연소가스가열부(320)에서 배출되는 연소가스를 폐기물 소각로(100)로 공급하는 연소가스 배출관(360)과, 폐액증발농축부(310) 및 연소가스가열부(320)의 하부로 모여진 이물질을 배출시키는 드레인(380)을 포함한다. 이러한 폐액증발장치(300)에 의해서 폐액증발농축부(310) 내부에서 폐액분사노즐(340)을 통해 분사된 폐액은 폐액증발농축부(310)의 외부를 감싸는 연소가스가열부(320)로 공급된 고온의 연소가스에 의해 가열되어 증기상태로 변화되기 때문에 연소가스의 수분이 혼합되지 않은 상태로 폐기물 소각로(100)로 공급되어 폐기물 소각로(100)의 온도가 낮아 지는 것을 최소화할 수 있게 된다.
이때, 연소가스 공급관(330)은 연소가스가열부(320)의 하단에 연결하고, 연소가스 배출관(360)은 연소가스가열부(320)의 상단에 연결하며, 폐액증기배출관(350)은 폐액증발농축부(310)의 상부에 위치하는 것이 바람직하다. 또한, 폐액분사노즐(340)은 폐액증발농축부(310)의 상부에서 폐액을 에어와 함께 미세한 안개형태로 분무시키는 것이 바람직하다. 그리고, 연소가스 공급관(330)은 폐기물 소각로(100)가 메인 소각로(110) 또는 보조 소각로(120)로 이루어진 경우에는 선택적으로 공급할 수 있는 것이 바람직하다.
또한, 연소가스 공급관(330)은 열교환보일러(200)와 연소가스가열부(320) 사이에 연결되어 열교환보일러(200)에서 배출되는 연소가스를 연소가스가열부(320)로 제공하는 제1 연소가스 공급관(331)과, 폐기물 소각로(100)와 제1 연소가스 공급관(331) 사이에 연결되어 폐기물 소각로(100)에서 배출되는 연소가스를 제1 연소가스 공급관(331)으로 제공하는 제2 연소가스 공급관(332)으로 이루어진다. 제1 연소가스 공급관(331)에는 연소가스의 온도를 조절하기 위해 외부공기가 유입되도록 조절하는 제1 댐퍼(333)가 형성되고, 제2 연소가스 공급관(332)에는 연소가스의 온도를 조절하기 위해 외부공기가 유입되도록 조절하는 제2 댐퍼(334)가 형성된다. 이러한 제1, 2 연소가스 공급관(331,332)과 제1, 2 댐퍼를 조절하여 연소가스가열부(320)로 공급되는 연소가스의 온도를 250~350℃로 유지할 수 있게 된다. 즉, 제1 연소가스 공급관(331)으로 공급되는 열교환보일러(200)에서 배출되는 연소가스의 온도가 기준온도보다 낮은 경우에는 제2 연소가스 공급관(332)으로 공급되는 폐기물 소각로(100)에서 배출되는 고온의 연소가스를 이용하여 연소가스가열부(320)로 공급되는 연소가스의 온도를 기준 온도로 유지할 수 있게 된다.
그리고, 제1, 2 연소가스 공급관(331,332)으로 유입되는 연소가스의 공급량을 제어하기 위하여 연소가스 공급관(330)을 차단하거나 개방하는 제1,2 개폐밸브(번호미부여)가 형성된다.
한편, 폐액증발농축부(310)는 연소가스의 접촉면적을 증가시키기 위하여 표면이 내측 또는 외측으로 돌출되는 열접촉면적 확장부(370)가 형성되는 것이 바람직하다. 열접촉면적 확장부(370)는 오목 또는 볼록한 엠보싱형상 형성되거나 또는 원통형으로 돌출되도록 형성될 수 있다. 이러한 열접촉면적 확장부(370)에 의해서 폐액증발농축부(310)의 외측에 위치하는 연소가스가열부(320)로 유입된 연소가스가 폐액증발농축부(310)와의 접촉면적이 증가되어 폐액증발농축부(310)로 전달되는 열을 증가시킬 수 있게 된다.
가스정화부재(400)는 폐액증발장치(300)에서 배출되는 연소가스를 제공받아 세정하여 처리하고 이물질을 필터링하여 대기중으로 배출시킨다. 이러한 가스정화부재(400)는 폐액증발장치(300)의 연소가스가열부(320)로부터 배출되는 연소가스를 제공받아 세정하는 세정탑(410)과, 세정탑(410)에서 배출되는 세정된 연소가스를 필터링하는 필터부(420) 등을 포함한다. 이러한, 가스정화부재(400)는 세정탑(410)에서 소석회 및 물을 분사하여 연소가스에 포함된 산가스, 녹스, Cl 등이 제거되고, 필터부(420)에 서 폐기물 연소시 발생되는 재와 같은 미세먼지 등이 필티링된다.
또한, 폐액증발장치(300)는 폐액증발농축부(310)의 드레인(380)을 통해 배출되는 폐액이 모여지는 드레인탱크(600)를 더 구비한다. 따라서, 폐액증발농축부(310)의 내부에서 분사된 폐액이 증기로 변환되는 과정에서 미처 변환되지 못하여 하부로 모여지면서 드레인(380)을 통해 배출되어 드레인탱크(600)로 모여지게 되고, 드레인탱크(600)에 모여진 폐액은 폐기물 소각로(100)로 공급되어 소각할 수 있다.
한편, 제어부재(700)는 연소가스가열부(320)로 공급되는 열교환보일러(200) 또는 폐기물 소각로(100)에서 배출되는 연소가스의 온도가 기준온도를 유지하도록 제1 연소가스 공급관(331)에 위치하는 제1 댐퍼(333)와 제2 연소가스 공급관(332)에 위치하는 제2 댐퍼(334)의 개폐량을 제어한다. 이에 따라 제1 댐퍼(333) 또는 제2 댐퍼(334)로 공급되는 에어를 조절하여 연소가스의 온도를 기준온도로 유지할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 작용 및 효과를 설명한다.
폐기물 소각로(100)에서 폐액을 소각하기 위하여 폐액증발장치(300)의 폐액증발농축부(310)는 외부의 폐액공급부재(500)로부터 폐액을 공급받고, 폐액증발농축부(310)의 외부를 감싸는 연소가스가열부(320)는 폐기물 소각로(100) 또는 열교환보일러(200)에서 배출되는 연소가스를 연소가스가열부(320)로 제공받는다. 이때, 폐기물 소각로(100)는 약 800~1,200℃의 연소가스를 배출하게 된다. 그리고, 열교환보일러(200)는 폐기물 소각로(100)에서 발생된 약 800~1,200℃의 연소가스를 물과 열교환되면서 약 200~400℃로 온도가 낮아지게 된다.
폐액증발농축부(310)의 외부를 감싸는 연소가스가열부(320)는 하단의 연소가스 공급관(330)으로 공급되는 고온의 연소가스를 이용하여 폐액증발농축부(310)의 상부에서 분사되는 폐액을 가열하여 증기상태로 변환시키게 되며, 상단의 연소가스 배출관(360)으로 배출하게 된다. 연소가스 배출관(360)으로 배출된 연소가스는 폐기물 소각로(100)로 공급되어 재소각되면서 완전연소되도록 순환하게 된다.
그리고, 폐액증발농축부(310)의 내부에서 증기상태로 변환된 폐액은 폐액증기배출관(350)을 따라 폐기물 소각로(100)로 공급되어 소각되게 된다. 이에 따라 폐기물 소각로(100)로 공급되는 폐액증기는 폐액 이외의 외부 수분이 포함되어 있지 않기 때문에 소각로의 온도를 낮추지 않으면서도 손쉽게 소각될 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명에 의해 폐액이 소각되면서 연폐가스 및 악취도 제거되므로 폐액을 소각하여 처리하는 장치에 널리 적용되어서 사용될 수 있는 매우 유용한 발명이라 할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의의 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 폐기물 소각로 110 : 메인 소각로
120 : 보조 소각로 200 : 열교환보일러
300 : 폐액증발장치 310 : 폐액증발농축부
320 : 연소가스가열부 330 : 연소가스 공급관
331 : 제1 연소가스 공급관 332 : 제2 연소가스 공급관
333 : 제1 댐퍼 334 : 제2 댐퍼
340 : 폐액분사노즐 350 : 폐액증기배출관
360 : 연소가스 배출관 370 : 열접촉면적 확장부
380 : 드레인 400 : 가스정화부재
500 : 폐액공급부재 600 : 드레인탱크
700 : 제어부재

Claims (6)

  1. 내부공간이 형성되는 폐액증발농축부(310)와,
    폐액증발농축부(310)의 외부를 감싸는 연소가스가열부(320)와,
    폐기물 소각로(100) 또는 열교환보일러(200)에서 배출되는 연소가스를 연소가스가열부(320)로 제공하는 연소가스 공급관(330)과,
    폐액증발농축부(310)의 상부에 위치하며 외부의 폐액공급부재(500)로부터 공급되는 폐액을 폐액증발농축부(310)의 내부로 분사하는 폐액분사노즐(340)과,
    폐액증발농축부(310)의 내부에서 증기상태로 변환된 폐액가스를 폐기물 소각로(100)로 공급하는 폐액증기배출관(350)과,
    연소가스가열부(320)에서 배출되는 연소가스를 폐기물 소각로(100)로 공급하는 연소가스 배출관(360)을 포함하되,
    연소가스 공급관(330)은 연소가스가열부(320)의 하단에 연결하고, 연소가스 배출관(360)은 연소가스가열부(320)의 상단에 연결하며, 폐액증기배출관(350)은 폐액증발농축부(310)의 상부에 위치하는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각로용 폐액증발장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 폐액증발농축부(310)는 연소가스의 접촉면적을 증가시키기 위하여 표면이 내측 또는 외측으로 돌출되는 열접촉면적 확장부(370)가 형성되는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각로용 폐액증발장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 열접촉면적 확장부(370)는 오목 또는 볼록한 엠보싱형상 형성되거나 또는 원통형으로 돌출되도록 형성된 것을 특징으로 하는 폐기물 소각로용 폐액증발장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서, 폐액분사노즐(340)은 폐액증발농축부(310)의 상부에서 폐액을 에어와 함께 미세한 안개형태로 분무시키는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각로용 폐액증발장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 폐액증발농축부(310) 및 연소가스가열부(320)의 하부에는 모여진 이물질을 배출시키는 드레인(380)이 형성된 것을 특징으로 하는 폐기물 소각로용 폐액증발장치.
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