KR101899583B1 - 가연성 폐물질을 연료로 활용하는 열회수 소각 연소로의 연소촉진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연소판의 상부 중앙에서 연소공기가 화염의 중심 하부에서 상부를 향해 분출되도록 하여 회오리바람 형태의 화염을 지속적으로 유지하고, 화염에 더욱 강력한 회전력을 유발시켜 완전연소를 유도함으로써 배출되는 유해가스에 의한 대기오염을 방지할 수 있는 가연성 폐물질을 에너지 연료로 활용하는 열회수 소각 연소로의 연소촉진장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 연소판의 회전중심에 설치되어 연소공기를 화염의 중앙 하부에서 상부를 향하여 분출하는 주노즐구멍이 형성된 노즐본체와, 노즐본체에 연결되어 연소공기를 공급하기 위한 공기메니폴더로 이루어지며, 노즐본체의 주노즐구멍 안둘레면에는 공기유입측 단부에서 공기분출측 단부를 잇는 나선형 홈이 형성되고, 이 나선형 홈은 주노즐구멍의 안둘레면을 따라 등간격으로 복수개 배치된 것에 특징이 있다.

Description

가연성 폐물질을 연료로 활용하는 열회수 소각 연소로의 연소촉진장치{Device for promoting combustion of Incineration Plant using Flammable Waste as Energy}

본 발명은 폐비닐, 폐타이어 및 플라스틱 등과 같은 가연성 폐기물을 연료로 사용하여 연소실 내에서 연소시킴으로써 발생되는 고온의 청정가스를 전량 에너지로 회수하여 산업용은 물론 농업용 온수보일러나 건조용 열풍기 등의 열원으로 재사용할 수 있는 가연성 폐물질을 에너지 연료로 활용하는 열회수 소각 연소로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료가 놓여져 연소되는 회전식 연소판의 회전중심에서 회오리바람 형태의 화염을 일으켜 폐기물의 완전연소를 유도함으로써 연소시 발생하는 유해성분을 최소화하여 대기오염을 방지할 수 있는 가연성 폐물질을 에너지 연료로 활용하는 열회수 소각 연소로의 연소촉진장치에 관한 것이다.

다양한 산업분야와 일상생활에서 발생하는 폐기물 중에는 가연성 비닐류, 플라스틱류, 타이어 등 각종 합성수지로 만들어진 산업기자재와 생활 필수품이 주류를 이루고 있다. 일부는 분리과정을 거쳐 매립하거나 소각시키고 있지만, 지구 온난화와 환경오염 및 수질 개선을 위해 정책적으로 녹색 혁명을 하고자하는 현재의 시점에서는 이와 같이 폐자원을 매립하였을 때 많은 경제적 손실이 우려되고 토양은 물론 지하수에까지 오염시키는 2차적인 문제를 발생하게 되며, 또한 폐기물을 소각처리 할 때에도 폐기물 연소시 발생하는 연소가스에 의해 치명적인 매연과 유해가스로 인해 대기를 오염시키는 환경문제가 발생하게 된다.

따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 각계에서 폐기물 소각 연소로를 개발하여 현재 많은 산업현장에 적용하고 있으나, 연소로마다 장,단점이 있고, 보다 향상된 신뢰성 및 기능을 위해서 또한 사용자 측에서 효율적이고 간편한 운용을 통해 비용을 절감하며 환경문제를 더욱더 예방할 수 있도록 구조를 보완하고 개선할 필요가 있다.

도 1은 종래의 가연성 폐물질을 연료로 활용하는 열회수 소각 연소로를 나타낸 단면 구성도로서, 도시된 바와 같이, 내화·내열물질층으로 이루어진 벽체(101)에 둘러싸인 연소실(100)을 구비하고, 연소실(100)의 하부에는 연료가 놓여져 연소되는 원뿔형상의 회전식 연소판(110)이 구비되어 있다.

상기 연소판(110)에는 연소실(100) 내에 연소공기를 분사하는 다수의 분사노즐(112)이 상면(111)에 배치되어 있고, 연소판(110)의 회전중심에는 연소판(110)의 내부로 연소공기를 공급하기 위한 중공축(113)이 설치되고, 이 중공축(113)은 회전구동장치(114)에 의해 회전하도록 되어 있다.

또한, 상기 연소판(110) 상부의 벽체(101)에는, 연소실(100) 내부 및 연소판(110)을 연료의 점화가 가능한 온도로 예열하는 예열버너(121)와, 상기 예열버너(121) 상부에 설치된 산소공급관(122)과, 상기 산소공급관(122) 상부에 설치되어 연소실(100) 내의 연소판(110) 위에 가연성 폐자원을 연료로서 공급하는 연료공급장치(123)가 설치되고, 연소실(100)의 상부측 벽체(101)에는 연소가스가 배출되는 배출구(102)와, 온도보상용 점화버너(124)가 설치되어 있으며, 연소실(100) 하부 일측에 형성된 잔재처리통로(104)를 통해 연소재가 배출되도록 한 구성이다.

그리고 벽체(101)의 상단은 내화·내열물질층으로 이루어진 상부뚜껑(103)으로 개폐가능하게 되어 있고, 연소효율을 높이기 위한 연소촉진장치(125)가 상부뚜껑(103)을 관통하여 수직방향으로 설치되어 연소실(100) 중앙에 위치하고 있다.

이러한 종래의 소각 연소로는, 연소판(110)의 분사노즐(112)과 벽체(101)에 구비된 산소공급관(122)을 통해 연소공기가 공급되어 연소실(100)내에 공급된 연료를 연소시킬 수 있고, 회전구동장치(114)를 구동하여 연소판(110)을 회전시킴으로써 회오리바람 형태의 화염을 일으켜 연소효율을 증대시키고 있다.

따라서, 연소실(100) 내에 형성되는 화염이 회오리바람 형태로 회전하게 되면, 연소실(100) 가장자리나 구석에 위치하여 불완전연소된 미립자 형태의 유해물질도 화염 내부로 끌어당겨 연소시킬 수 있게 되므로 폐기물의 완전연소를 유도할 수 있고, 배출되는 유해가스를 최소화하여 대기오염을 방지할 수 있다.

또한, 연소실(100) 중앙에 수직방향으로 설치된 연소촉진장치(125)는, 다수개의 분출구멍(125)을 통해 연소실(100) 내에 형성되는 화염의 내부 중앙에서 연소공기를 분출하도록 구성된 것으로, 화염 외부에 비하여 연소공기가 부족한 화염 내부에 공기를 공급함으로써 연소효율을 더욱 증대시켜 완전연소를 유도하는 촉매기능을 수행하게 된다.

그러나, 종래의 연소촉진장치(125)는, 상부뚜껑(103)으로부터 연소실(100) 중앙에 수직방향으로 설치되어 화염의 내부에서 수평방향으로 공기가 분출되는 것이므로, 화염을 분산시켜 회오리바람 형태를 유지하는데 방해요소가 되어 연소효율을 저하시킬 염려가 있고, 또한, 종래의 연소촉진장치(125)는 연소실(100) 내에서 가장 온도가 높은 화염 중앙에 위치하여 표면이 연소실(100)의 고온과 연소가스에 그대로 노출되기 때문에, 금속으로 이루어진 각 부위에서 고온에 의한 열변형이 발생하고, 연소가스에 의해 부식이 빠르게 진행되어 수명이 단축되는 문제가 있으며, 이로 인해 연소촉진장치(125)의 보수 및 교체로 인한 운영상의 번거로움과 경제적 부담을 가져오는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 연소판의 상부 중앙에서 연소공기가 화염의 중심 하부에서 상부를 향해 분출되도록 하여 회오리바람 형태의 화염을 지속적으로 유지하면서 화염 내부에 연소공기를 공급함으로써 연소효율을 높일 수 있고, 화염에 더욱 강력한 회전력을 유발시켜 연소실 가장자리나 구석에 위치하여 불완전연소된 유해물질을 화염 내부로 끌어당기는 성능을 향상시킴으로써 완전연소를 유도하여 배출되는 유해가스에 의한 대기오염을 방지할 수 있는 가연성 폐물질을 에너지 연료로 활용하는 열회수 소각 연소로의 연소촉진장치를 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은, 연소공기를 분출하는 노즐본체가 고온의 화염에 노출되는 것을 최소화하고, 노즐본체를 고온 및 부식에 강한 금속으로 제작하여 고온에 의한 열변형과 연소가스에 의한 부식을 최소화하여 수명을 연장할 수 있으며, 이로 인해 노즐본체의 보수 및 교체로 인한 운영상의 번거로움과 경제적 부담을 해소할 수 있는 가연성 폐물질을 에너지 연료로 활용하는 열회수 소각 연소로의 연소촉진장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 연소실 하부에 설치된 연소판의 회전에 의해 형성되는 회오리바람 형태의 화염 내부에 연소공기를 공급하도록 된 가연성 폐물질을 에너지 연료로 활용하는 열회수 소각 연소로의 연소촉진장치에 있어서, 상기 연소판의 회전중심에 설치되어 연소공기를 화염의 중앙 하부에서 상부를 향하여 분출하는 주노즐구멍이 형성된 노즐본체와, 상기 노즐본체에 연결되어 연소공기를 공급하기 위한 공기공급수단으로 이루어지며, 상기 노즐본체의 주노즐구멍 안둘레면에는 공기유입측 단부에서 공기분출측 단부를 잇는 나선형 홈이 형성되고, 이 나선형 홈은 주노즐구멍의 안둘레면을 따라 등간격으로 복수개 배치된 가연성 폐물질을 에너지 연료로 활용하는 열회수 소각 연소로의 연소촉진장치에 특징이 있다.

또한 본 발명은, 상기 노즐본체의 주노즐구멍이, 노즐본체의 정중앙에 형성되고, 공기유입측 통로 단면적보다 공기분출측 통로 단면적이 작은 테이퍼형상으로 형성된 가연성 폐물질을 에너지 연료로 활용하는 열회수 소각 연소로의 연소촉진장치에 특징이 있다.

또한 본 발명은, 상기 노즐본체의 주노즐구멍 주위에 복수개의 보조노즐구멍을 형성하고, 이 보조노즐구멍은 주노즐구멍을 중심으로 하여 등간격으로 배치된 가연성 폐물질을 에너지 연료로 활용하는 열회수 소각 연소로의 연소촉진장치에 특징이 있다.

또한 본 발명은, 상기 보조노즐구멍이, 공기유입측 통로 단면적보다 공기분출측 통로 단면적이 작은 테이퍼형상으로 형성되고, 공기유입측 통로의 중심위치가 공기분출측 통로의 중심위치보다 주노즐구멍에 가깝게 위치하도록 형성된 가연성 폐물질을 에너지 연료로 활용하는 열회수 소각 연소로의 연소촉진장치에 특징이 있다.

또한 본 발명은 상기 노즐본체가, 주노즐구멍과 보조노즐구멍의 공기분출측 단부가 위치한 노즐본체의 상면만 노출되도록 연소판의 상면에 매립하여 설치된 가연성 폐물질을 에너지 연료로 활용하는 열회수 소각 연소로의 연소촉진장치에 특징이 있다.

또한 본 발명은 상기 노즐본체의 재질이, 탄화텅스텐 또는 초경합금으로 이루어진 가연성 폐물질을 에너지 연료로 활용하는 열회수 소각 연소로의 연소촉진장치에 특징이 있다.

상기의 특징적 구성을 가지는 본 발명의 소각 연소로의 연소촉진장치에 의하면, 연소판의 회전중심에 설치된 노즐본체의 주노즐구멍을 통해 화염의 중앙 하부에서 상부를 향하여 연소공기가 분출되므로, 연소판의 회전에 의해 형성되는 회오리바람 형태의 화염을 그대로 유지하면서 화염 내부에 연소공기를 공급할 수 있어 연소효율을 높일 수 있으며, 노즐본체의 주노즐구멍에 형성된 복수개의 나선형 홈에 의해 연소공기가 회오리 형태로 분출됨에 따라, 회오리바람 형태의 화염에 더욱 강력한 회전력을 유발시켜 연소실 가장자리나 구석에 위치하여 불완전연소된 유해물질을 화염 내부로 끌어당기는 성능이 향상되고, 이로써 유해물질의 완전연소를 유도하여 배출되는 유해가스에 의한 대기오염을 방지하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 노즐본체가, 고온과 부식에 강한 재질인 탄화텅스텐 또는 초경합금으로 제작되고 주노즐구멍과 보조노즐구멍의 공기분출측 단부가 위치한 노즐본체의 상면만 연소실로 노출되도록 연소판의 상면에 매립 설치됨에 따라, 노즐본체가 고온의 화염에 노출되는 것이 최소화됨과 동시에, 고온에 의한 열변형과 연소가스에 의한 부식이 최소화되어 수명이 연장되고, 이로 인해 노즐본체의 보수 및 교체로 인한 운영상의 번거로움과 경제적 부담이 해소되는 유용한 발명인 것이다.

도 1은 종래의 연소촉진장치가 설치된 소각 연소로를 나타낸 단면 구성도.
도 2는 본 발명의 연소촉진장치가 설치된 소각 연소로를 나타낸 단면 구성도.
도 3은 본 발명의 연소촉진장치를 나타낸 도 2의 주요부 확대도.
도 4는 본 발명에 따른 연소촉진장치의 노즐본체를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 연소촉진장치의 노즐본체를 나타낸 평면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 연소촉진장치가 설치된 소각 연소로의 단면구성도이고, 도 3은 도 2의 주요부 확대도로서, 도시된 바와 같이 소각 연소로는, 내화·내열물질층으로 이루어진 벽체(11)에 의해 둘러싸여 형성된 연소실(10)과, 상기 연소실(10)의 하부에 회전 가능하게 설치되어 연료가 놓여져 연소 되는 연소판(20)과, 상기 연소실(10) 상부의 벽체(11)에 형성된 배출구(12)를 구비한다.

상기 연소판(20)은 연소실(10) 하부의 내벽과 일정한 틈새를 유지하여 설치되는 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이 일정한 방향으로 연소공기를 분사하는 다수개의 분사노즐(21)이 상면으로부터 돌출하여 배치된 원뿔형상의 회전판(22)을 스테인레스와 같은 합금강재로 제작하여 구비하고, 상기 회전판(22)의 상면에는 내열·내화성 물질, 예를 들면 내화 캐스터블로 타설하여 형성된 커버부재(23)로 덮어 회전판(22)의 표면이 노출되지 않도록 하며, 또한, 커버부재(23)의 형성 두께는 회전판(22)의 상면으로부터 돌출된 분사노즐(21)의 돌출 높이와 일치시켜 분사노즐(21)의 공기토출구만 상면으로 노출되도록 구성한다.

상기 회전판(22)의 중심 하부에는 회전동력장치(30)에 의해 회전하는 회전축(24)이 수직방향으로 설치되고, 이 회전축(24)의 끝단에는 회전판(22)의 중심 하부를 받쳐 지지하는 슬라이드 원형판(25)이 고정되며, 회전축(24)의 회전에 의해 슬라이드 원형판(25)과 함께 회전판(22)이 회전하도록 구성된다. 이때, 상기 슬라이드 원형판(25)은 투입되는 연료가 벽체(11)와 연소판(20) 사이에 끼이는 등 연소판(20)의 회전시 과부하가 걸릴 때 회전판(22)과 슬라이드 원형판(25) 사이에 슬립이 발생하도록 하여 회전판(22)이 무리하게 회전되지 않도록 함으로써 회전동력장치(30) 및 회전동력 전달계통을 보호하고, 과부하가 해소될 때 다시 회전판(22)이 회전할 수 있도록 되어 있다.

또한 상기 슬라이드 원형판(25)의 하부에는 스러스트 베어링(26)을 개재하여 공기메니폴더(27)가 설치되고, 회전축(24)이 관통하는 공기메니폴더(27)와 회전축(24) 사이의 틈새에는 시일부재(28)가 설치되어 이들 사이의 기밀을 유지하면서 회전축(24)의 회전을 가능하게 한다.

공기메니폴더(27)로 유입된 연소공기는 회전판(22) 및 슬라이드 원형판(25)에 형성된 관통구멍(22a,25a)을 통해 회전판(22) 상에 설치된 공기공급통체(29)로 보내지고, 이어서 공기공급통체(29)에 형성된 다수개의 공기구멍(29a)를 통해 회전판(22) 내부로 공급되어 분사노즐(21)에 의해 연소실(10)로 분출할 수 있도록 되어 있다.

연소판(20)의 회전판(22) 둘레가장자리에는 연소실(10) 바닥에 쌓인 연소재를 긁어내어 상기 보조연소실(40)로 배출시키는 복수개의 스크러버(33)를 배치하고 있다. 상기 스크러버(33)는 연소판(20)의 회전시 함께 회전하면서 연소재를 긁어내는 기능을 하는 것으로, 회전방향에 대하여 약간 경사지게 형성하여 보조연소실(40)로 연소재를 배출하기 용이하도록 되어 있으며, 마모되었을 때에는 언제든지 교체할 수 있도록 탈부착 가능하게 고정된다.

또한, 본 발명은 연소실(10) 내에 형성되는 화염 내부에 연소공기를 공급하도록 된 연소촉진장치(70)를 구비한다. 연소촉진장치(70)는, 연소판(20)의 회전중심에 설치되어 연소공기를 화염의 중앙 하부에서 상부를 향하여 분출하는 주노즐구멍(72)이 형성된 노즐본체(71)와, 상기 노즐본체(71)에 연소공기를 공급하기 위한 공기공급수단으로 이루어진다.

상기 공기공급수단은, 노즐본체(71)와 공기공급통체(29)를 연결관(74)으로 연결함으로써 기존에 구비되어 있는 공기메니폴더(27)로부터 연소공기를 공급받을 수 있도록 구성할 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정하는 것은 아니고, 연소촉진장치(70) 전용의 공기공급수단을 별도로 구비하여도 좋다.

노즐본체(71)는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 노즐본체(71)의 주노즐구멍(72) 안둘레면에 공기유입측 단부에서 공기분출측 단부를 잇는 나선형 홈(72a)이 형성되고, 이 나선형 홈(72a)은 주노즐구멍(72)의 안둘레면을 따라 등간격으로 복수개 배치되어 연소공기가 나선형(회오리 형태)으로 회전하면서 분출하도록 되어 있다.

노즐본체(71)의 주노즐구멍(72)은, 노즐본체(71)의 정중앙에 형성되고, 공기유입측 통로 단면적보다 공기분출측 통로 단면적이 작은 테이퍼형상으로 형성되어 연소공기의 분출압력을 증대시키도록 되어 있다.

주노즐구멍(72) 주위에는 복수개의 보조노즐구멍(73)이 주노즐구멍(72)을 중심으로 하여 등간격으로 배치되어 주노즐구멍(72)으로부터 나선형으로 분출되는 연소공기가 주위로 분산되지 않고 화염의 중심에서 일직선방향으로 분출되도록 가이드하는 기능을 수행한다.

이러한 기능의 보조노즐구멍(73)은, 공기유입측 통로 단면적보다 공기분출측 통로 단면적이 작은 테이퍼형상으로 형성하고, 공기유입측 통로의 중심위치를 공기분출측 통로의 중심위치보다 주노즐구멍(72)에 가깝게 위치시켜 연소공기의 분출방향이 주노즐구멍(72)에서 나선형으로 분출되는 연소공기쪽을 향하도록 하는 것이 바람직하다.

또한 연소촉진장치(70)의 노즐본체(71)는, 화염에 노출되는 부분이 최소화되도록 주노즐구멍(72)과 보조노즐구멍(73)의 공기분출측 단부가 위치한 상면만 노출되도록 연소판(20)의 상면에 매립하여 설치하고, 노즐본체(71)의 재질은, 탄화텅스텐 또는 초경합금 등 고온과 부식에 강한 특수 금속으로 제작하는 것이 바람직하다.

다시 도 2를 참조하면, 연소판(20)을 회전시키기 위한 회전동력장치(30)는, 구동모터(31)와 이 구동모터(31)의 회전동력을 회전축(24)에 전달하기 위한 기어 등의 동력전달기구(32)로 이루어진다. 이때, 회전축(24)의 상,하부에는 회전축(24)이 흔들림 없이 원활하게 회전하도록 지지하는 베어링을 설치하고, 예상치 못한 안전에 대비하여 회전동력장치를 설치할 때 과부하 방지용 클러치(도시하지 않음)를 설치하여 안전성을 향상시키고 설비를 보전시키는 것이 바람직하며, 구동모터(31)는 전기모터를 사용하고 구동모터의 회전비의 설정은 연료의 성분, 성상에 따라 연소시간이 달아지므로 연료 선택 후 결정한다.

연소실(10)의 하단 일측에는 연소실(10)에서 연소되어 배출되는 연소재와 미연소 연료를 완전연소시키기 위한 보조연소실(40)이 구비되어 있다. 보조연소실(40) 하부에는 연소용 공기박스(41)가 구비되고, 연소용 공기박스(41)의 상면에는 보조연소실(40)과 연소용 공기박스(41) 사이를 통하게 하는 복수개의 연소노즐(43)이 구비되며, 연소용 공기박스(41)에는 공기유입관(44)이 설치되어 공기를 연소용 공기박스(41)와 연소노즐(43)을 통해 보조연소실(40) 내에 공급할 수 있도록 되어 있다.

연소실(10)을 이루는 벽체(11)의 상단에는 상부뚜껑(13)이 설치되어 있다. 상부뚜껑(13)은 연소로가 소형일 때에는 문제가 없지만 대형일 때에는 개보수가 용이하고 협소한 공간에서도 원활한 개폐와 이동 작업을 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상부뚜껑(13) 중심에는 산소공급노즐(14)을 방사형으로 설치하여 연소실(10) 상부에서 하부로 공기를 분출함으로써 연소가스를 연소실(10) 내에서 체류시켜 2차 연소시킬 수 있도록 하며, 이로써 연소가스에 대해 완전연소를 유도하여 배출구(12)로 배출되는 연소가스에 포함되는 유해가스를 최소화할 수 있도록 한다.

또한 연소판(20) 상부의 벽체(11)에는 에어커튼장치(50)와 연료투입장치(60)가 구비되어 있다. 먼저 에어커튼장치(50)는, 벽체(11)의 내벽면과 화염 사이에 에어커튼을 형성하여 고온 및 연소가스에 의해 영향을 받는 것을 방지하고, 연료의 연소시 발생하는 이물질이 부착되어 고형화되는 것을 방지하기 위한 것으로, 벽체(11)의 내벽면을 따라 공기를 분출하도록 벽체(11)에 배치된 복수개의 분사노즐관(51)을 구비한다.

상기 분사노즐관(51)은 벽체(11)의 둘레방향으로 복수개 배치되고, 벽체(11)의 상,하방향으로도 복수층 배치되며, 각각의 분기관(52)을 통해 메인공기공급관(53)에 연결된다. 또한 각각의 분기관(52)에는 개폐밸브(54)를 설치하여 화염의 높이나 넓이에 따라 각 분사노즐관(51)의 공기분출을 선택적으로 제어할 수 있도록 되어 있다.

연료투입장치(60)는, 상기 벽체(11)에 연소실(10) 내부로 연료를 투입하기 위한 것으로, 연소실(10) 외부에서 내부로 관통하는 연료투입관(61)을 구비하여 연소판(20)의 원하는 지점에 원료가 공급되도록 하고, 그 상단에 원료의 공급을 위해 호퍼(62)를 설치한다.

상기 연료투입관(61)의 통로에는 통로를 개폐하는 역화차단판(63)을 설치하여 연료를 투입할 때에만 통로를 개방할 수 있도록 함으로써 연소실(10)의 화염이 역류함으로 인한 위험을 방지하고, 연료투입관(61) 일측에는 투명강화유리로 제작한 점검구(64)를 개폐가능하게 구비함으로써 연소실(10) 내의 연소상태를 확인하거나 연료투입관(61)의 통로가 연료에 의해 막히는 경우 점검구(64)를 통해 통로를 뚫을 수 있도록 하며, 또한 상기 점검구(64)와 동일한 또 다른 점검구(65)를 연소판(20) 상부와 연소실(10) 상부의 벽체(11)에 구비하여 연료의 연소과정을 지켜 보거나 화염 상태를 관찰할 수 있도록 구성한다.

한편, 상기 연소실(10) 상부의 벽체(11)에 연료의 연소에 의해 발생한 고열을 보일러 등과 같은 외부 설비의 열교환기(15)로 배출하기 위한 배출구(12)가 구비되고, 상기 배출구(12)에는 맨홀(16)을 설치하여 이 맨홀(16)을 통해 열교환기(15) 등을 점검하거나 청소할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 연소판(20) 상부의 연소실(10) 벽면에는 연소실(10)과 연소판(20)을 점화가능한 500℃로 예열하여 연료를 점화하기 위한 예열점화버너(67)가 설치되고, 초기에 연료가 연소되는 과정에서 각종 유해물질이 발생하게 되는데 특히 다이옥신은 치명적인 유해가스로서 온도가 850℃ 이상에서 분해되는 관계로 연소실(10) 상부에 배출구(12) 쪽을 향하여 온도보상용 점화버너(68)가 설치되어 있다.

따라서 온도보상용 점화버너에 의해 연소 초기의 온도를 850℃로 유지하여 다이옥신 등의 유해가스를 분해하여 제거하고, 그 후 연료의 연소온도가 850℃ 이상으로 상승 되면 소화시켜 연료의 연소온도만으로 유해가스를 분해할 수 있도록 하고, 연소가 정상으로 이루어지면 1300℃ 이상으로 연소시켜 열효율을 최대한 높일 수 있도록 되어 있다.

이러한 구성으로 이루어진 소각 연소로의 작용을 설명하면 다음과 같다. 먼저 도 2에서와 같이 예열점화버너(67)를 점화하여 연소판(20)과 연소실(10) 내부를 연료의 점화가 가능한 500℃ 정도로 예열한 후, 연료투입장치(60)의 호퍼(62)와 연료투입관(61)을 통해 가연성 비닐류, 플라스틱류, 타이어 등 각종 합성수지로 만들어진 폐연료를 연소실(10) 내의 연소판(20) 위에 투입한다.

연료가 점화되면, 예열점화버너(67)를 끄고 회전동력장치(30)의 구동모터(31)를 구동하여 연소판(20)을 회전시킨다. 공기메니폴더(27)에서 공급되는 연소공기는 회전판(22) 및 슬라이드 원형판(25)의 관통구멍(22a,25a)을 통해 공기공급통체(29)로 공급되고, 이어서 공기공급통체(29)의 공기구멍(29a)을 통해 회전판(22) 내부로 공급되어 회전판(22)에 구비된 다수의 분사노즐(21)을 통해 연소실(10)로 분출됨으로써 연료에 연소공기를 공급하여 연소가 원활하게 이루어지며, 원뿔형으로 형성된 연소판(20)이 회전하면서 회오리바람 형태의 화염을 일으켜 연료의 연소효율을 증대시키게 된다.

이때, 연소판(20)의 회전중심에 설치된 연소촉진장치(70)는, 회오리바람 형태의 화염 내부에 연소공기를 공급함과 동시에, 화염을 더욱 강력한 회전력으로 회전시키게 된다.

즉, 도 3에서와 같이 공기메니폴더(27)에서 공급되는 연소공기는, 회전판(22) 및 슬라이드 원형판(25)의 관통구멍(22a,25a)을 통해 공기공급통체(29)로 공급되고, 이어서 공기공급통체(29)에 연결된 연결관(74)을 통해 노즐본체(71) 내부로 공급되며, 이어서 도 4 및 도 5에서와 같이 연소촉진장치(70)의 노즐본체(71)에 형성된 주노즐구멍(72)을 통해 화염의 중앙 하부에서 상부를 향하여 분출된다. 따라서, 연소판(20)의 회전에 의해 형성되는 회오리바람 형태의 화염을 분산시키지 않고 그대로 유지하면서 화염 내부에 연소공기를 공급할 수 있어 연료의 연소효율을 유지할 수 있다.

또한 노즐본체(71)의 주노즐구멍(72)에 형성된 복수개의 나선형 홈(72a)에 의해서는 연소공기가 분출될 때 나선형 홈(72a)에 안내되어 나선형(회오리 형태)으로 회전하면서 분출되므로, 회오리바람 형태의 화염을 더욱 가속시켜 더욱 강력한 회전력을 작용하게 되고, 이로써 연소실 가장자리나 구석에 위치하여 불완전연소된 유해물질을 화염 내부로 끌어당기는 성능이 향상되므로, 유해물질의 완전연소를 유도하여 배출되는 유해가스에 의한 대기오염을 방지할 수 있다.

그리고 본 발명은, 노즐본체(71)의 주노즐구멍(72) 주위에 형성된 복수개의 보조노즐구멍(73)을 통해서도 연소공기가 화염의 하부에서 상부로 분출되고, 이 보조노즐구멍(73)은 주노즐구멍(72)을 중심으로 하여 주위에 등간격으로 배치된 것이므로, 주노즐구멍(72)을 통해 회오리 형태로 분출되는 연소공기가 퍼지지 않고 일직선 상태로 화염의 하부에서 상부로 분출될 수 있도록 가이드 하게 된다. 또한 보조노즐구멍(73)이, 테이퍼형상으로 형성되어 공기유입측 통로의 중심위치가 공기분출측 통로의 중심위치보다 노즐구멍에 가깝게 위치하도록 형성된 것이므로, 연소공기를 주노즐구멍(72)에서 분출되는 회오리 형태의 연소공기쪽으로 분출함으로써 주노즐구멍(72)으로부터 분출되는 회오리 형태의 연소공기의 분출 속도를 더욱 가속시키게 된다.

이러한 본 발명의 연소촉진장치(70)는, 노즐본체(71)가 고온과 부식에 강한 재질인 탄화텅스텐 또는 초경합금으로 제작되고, 연소판(20)의 상면에 매립되어 주노즐구멍(72)과 보조노즐구멍(73)의 공기분출측 단부가 위치한 노즐본체(71)의 상면만 연소실로 노출되기 때문에, 고온의 화염에 노출되는 부분이 최소화되어 고온에 의한 열변형과 연소가스에 의한 부식을 최소화할 수 있다.

지금까지 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 연소실 11 : 벽체
20 : 연소판 21 : 분사노즐
22 : 회전판 27 : 공기메니폴더
29 : 공기공급통체 70 : 연소촉진장치
71 : 노즐본체 72 : 주노즐구멍
72a : 나선형 홈 73 : 보조노즐구멍
74 : 연결관

Claims (6)

1. 연소실 하부에 설치된 연소판의 회전에 의해 형성되는 회오리바람 형태의 화염 내부에 연소공기를 공급하도록 된 가연성 폐물질을 에너지 연료로 활용하는 열회수 소각 연소로의 연소촉진장치에 있어서,
   상기 연소판의 회전중심에 설치되어 연소공기를 화염의 중앙 하부에서 상부를 향하여 분출하는 주노즐구멍이 형성된 노즐본체와, 상기 노즐본체에 연결되어 연소공기를 공급하기 위한 공기공급수단으로 이루어지며,
   상기 노즐본체의 주노즐구멍 안둘레면에는 공기유입측 단부에서 공기분출측 단부를 잇는 나선형 홈이 형성되고, 이 나선형 홈은 주노즐구멍의 안둘레면을 따라 등간격으로 복수개 배치되고,
   상기 노즐본체의 주노즐구멍 주위에 복수개의 보조노즐구멍을 형성하고, 이 보조노즐구멍은 주노즐구멍을 중심으로 하여 등간격으로 배치되고,
   상기 보조노즐구멍은, 공기유입측 통로 단면적보다 공기분출측 통로 단면적이 작은 테이퍼형상으로 형성되고, 공기유입측 통로의 중심위치가 공기분출측 통로의 중심위치보다 주노즐구멍에 가깝게 위치하도록 형성된 것을 특징으로 하는 가연성 폐물질을 에너지 연료로 활용하는 열회수 소각 연소로의 연소촉진장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 노즐본체의 주노즐구멍은, 노즐본체의 정중앙에 형성되고, 공기유입측 통로 단면적보다 공기분출측 통로 단면적이 작은 테이퍼형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 가연성 폐물질을 에너지 연료로 활용하는 열회수 소각 연소로의 연소촉진장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서, 상기 노즐본체는, 주노즐구멍과 보조노즐구멍의 공기분출측 단부가 위치한 노즐본체의 상면만 노출되도록 연소판의 상면에 매립하여 설치된 것을 특징으로 하는 가연성 폐물질을 에너지 연료로 활용하는 열회수 소각 연소로의 연소촉진장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 노즐본체의 재질은, 탄화텅스텐 또는 초경합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 가연성 폐물질을 에너지 연료로 활용하는 열회수 소각 연소로의 연소촉진장치.

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