KR101916129B1 - 저공해 배치형 고온 싸이클론 연소기 - Google Patents

저공해 배치형 고온 싸이클론 연소기 Download PDF

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채재우
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Abstract

본 발명은 2단 연소와 더불어 댐퍼 및 그 각도 조절 수단으로 1차 급기팬의 공기압과 연소용 공기량의 조절을 통해 다양한 소각대상물을 불완전 연소를 해소하여 유해가스를 저감시키면서 동시에 완전연소를 구현하고, 스팀을 분사시켜서 완전연소로 인해 발생되는 유해배기가스인 NOx(Thermal NOx)를 저감시키기 위해 받침대와 지지대와 결합된 연소기 받침부; 상기 연소기 받침부에 결합되고 재 취출구가 형성된 연소기 본체와; 상기 연소기 본체는 1차 급기팬(303)과 연결관(312)사이에 장착된 댐퍼 및 그 각도 조절수단, 상기 연결관(312)은 외통(301)의 하부에 결합되고, 상기 외통(301) 상부에 상판(308)과 결합된 파일럿 버너와 연소가스가이드부, 상기 상판(308)과 내통(302) 상부사이에 틈(304)이 형성되어 있으면서 상기 내통(302) 하부에 화격자와 결합되고, 상기 연소기 본체에 형성된 다양한 소각대상물을 투입할 수 있는 투입구와; 2차 급기팬(403)은 연결관(413) 및 외통(401) 상부에 결합되고, 상기 외통(401) 상부에 상판(406)과 결합된 배기관, 상기 외통(401) 하부와 결합된 밑판(404)과 상기 내통(402) 하부사이에 틈(408)이 형성되어 있으면서 상기 밑판에 경사지게 장착된 온도상승버너, 상기 연소기 본체와 결합된 연소기 상체; 및 상기 연소기 상체의 내통(402)안에 스팀공급라인과 연결된 링형상의 스팀공급장치와, 댐퍼 및 그 각도 조절수단으로 다양한 소각대상물에 따라 연소용 공기량을 조절하는 것을 특징으로 하고 있다.

Description

저공해 배치형 고온 싸이클론 연소기{Hit cyclone combustor of a low air pollution-batch type}
본 발명은 저공해 배치형 고온 싸이클론 연소기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일반쓰레기 및 의료 폐기물, 음식물 쓰레기, 특수폐기물, 산업폐기물 등의 가연성 폐기물, 장례식장의 화장, 동물사체 등(이하 '소각대상물'이라 한다)을 완전 연소시키는 저공해 배치형 고온 싸이클론 연소기에 관한 것이다.
현대사회의 도시에서 사람들이 일상생활을 함에 있어서 일반쓰레기, 의료폐기물, 특수폐기물, 장례식장 화장, 동물사체 등의 소각대상물이 다양하게 대량으로 배출되고 있다.
그런데, 종래 소각로 또는 연소기는 정해진 소각대상물, 특수 소각로에 의해 한정된 소각대상물만을 소각하고 있으나, 이들 소각로는 주로 대형 소각로를 사용하고 있어서 의료 폐기물 및 동물사체 등의 특수 목적 등의 소각대상물을 완전 연소시켜 소각하기에 큰 어려움이 있으며, 또한 이를 소각하더라도 불완전연소 소각으로 인해 대기오염 및 유해가스 배출이 심하여 단위 소각로 등의 설치를 기피하고 있는 실정이다.
이 뿐만 아니라, 대형 소각로는 소각대상물을 소각하기 위해 미리 야적장 또는 일정공간에 적재해 두면 시각적으로 미관상 좋지 아니하고, 또한 악취가 나며 유해하고 전염성 높은 병균 및 바이러스에 노출되는 문제점이 있다.
그래서, 이러한 문제점을 해소하기 위해 종래의 기술에서 단위 소형 소각로 또는 연소기를 개발 및 적용하여 소각대상물을 소각하고 있으나, 다양한 소각대상물을 단 한번에 소화하지 못하거나 불완전 연소에 기인하여 대기오염 및 유해가스가 설치장소의 주변에 그대로 노출되어 배출되고 있는 실정이다.
또한, 종래기술에서 특수목적용 소각장치, 예를 들어 동물사체 소각장치에서 연소용 공기가 조절이 않아 불완전 연소가 일어나며, 설령 완전연소가 이루어지더라도 NOx가 많이 배출되는 문제가 있다.
또한, 종래 소각로 및 연소기는 다양한 소각대상물을 소각하지 못하고 특정 소각대상물을 소각함으로 인해 소각대상물을 해당 소각장소 이동하는데 불편함이 있다.
이러한 상기 문제를 해소하기 위하여 다양한 소각대상물에 맞추어 최적의 연소용 공기량을 공급하여 불완전 연소에 의한 유해가스 배출을 줄이면서 동시에 완전연소에 따른 NOx를 줄일 수 있는 저공해 배치형 고온 싸이클론 연소기의 개발이 시급한 실정이다.
선행문헌 1: 대한민국 등록특허공보 10-1385303 선행문헌 2: 대한민국 등록실용신안공보 20-0374218 선행문헌 3: 대한민국 등록실용신안공보 20-0299712 선행문헌 4: 대한민국 등록특허공보 10-1041747
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에 따른 저공해 배치형 고온 싸이클론 연소기는 2단 연소와 더불어 댐퍼 및 그 각도 조절 수단으로 1차 급기팬의 공기압과 연소용 공기량의 조절을 통해 다양한 소각대상물을 완전연소로 소각시켜서 대기오염 및 유해가스를 억제하고자 하는데, 특히 소각대상물의 불완전 연소를 해소하여 유해가스를 저감시키면서 동시에 완전연소를 구현하고, 스팀을 분사시켜서 완전연소로 인해 발생되는 유해배기가스인 NOx(Thermal NOx)를 저감시키는 것을 그 과제로 한다.
받침대와 지지대와 결합된 연소기 받침부;
상기 연소기 받침부에 결합되고 재 취출구가 형성된 연소기 본체와;
상기 연소기 본체는 1차 급기팬(303)과 연결관(312)사이에 장착된 댐퍼 및 그 각도 조절수단, 상기 연결관(312)은 외통(301)의 하부에 결합되고, 상기 외통(301) 상부에 상판(308)과 결합된 파일넛 버너와 연소가스가이드부, 상기 상판(308)과 내통(302) 상부사이에 틈(304)이 형성되어 있으면서 상기 내통(302) 하부에 화격자와 결합되고, 상기 연소기 본체에 형성된 다양한 소각대상물을 투입할 수 있는 투입구와;
2차 급기팬(403)은 연결관(413) 및 외통(401) 상부에 결합되고, 상기 외통(401) 상부에 상판(406)과 결합된 배기관, 상기 외통(401) 하부와 결합된 밑판(404)과 상기 내통(402) 하부사이에 틈(408)이 형성되어 있으면서 상기 밑판에 경사지게 장착된 온도상승버너, 상기 연소기 본체와 결합된 연소기 상체; 및
상기 연소기 상체의 내통(402)안에 스팀공급라인과 연결된 링형상의 스팀공급장치와, 댐퍼 및 그 각도 조절수단으로 다양한 소각대상물에 따라 1차 급기팬으로 연소용 공기량을 조절 가능하게 구성될 수 있다.
또한 상기 링형상의 스팀공급장치는 복수개 이상의 링기구를 포함되고, 상기 링기구는 복수개 이상의 노즐로 상기 내통(402)의 화염중심방향으로 스팀을 분사되게 구성될 수 있다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 저공해 배치형 고온 싸이클론 연소기는 2단 연소와 더불어 댐퍼 및 그 각도 조절수단으로 연소용 공기량 조절을 통해 다양한 소각대상물을 완전연소로 소각시킴으로 인해 대기오염 및 유해가스를 억제하고, 스팀을 분사시켜 완전연소 또는 고온연소로 인해 발생되는 유해배기가스인 NOx(Thermal NOx)를 저감시키는 효과가 있고, 또한, 다양한 소각대상물을 소각시킴으로 인해 소형으로 단위지역에 설치가 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 저공해 배치형 고온 싸이클론 연소기의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 저공해 배치형 고온 싸이클론 연소기의 연소용 공기 유동의 단면도이다.
도 3(a), 3(b)는 본 발명에 따른 저공해 배치형 고온 싸이클론 연소기의 1차, 2차 연소실의 단면도이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
또한, 구성요소 중에 각기 다른 위치의 구성요소에 동일한 용어로 사용한 경우가 있으나, 이를 구별하기 위해 부호를 달리하여 사용되었기 때문에 이를 고려하여 해석되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시 예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 저공해 배치형 고온 싸이클론 연소기는 도 1 내지 3도에 도시된 바와 같이 일정량의 다양한 소각대상물(311)을 투입하는 투입구(309); 상기 소각대상물(311)을 초기에 착화 내지 1차로 연소시키는 1차 연소실(A); 1차 연소실에서 미연가스의 온도를 상승하여 연소시키면서 후단의 화염온도를 낮추어 NOx를 저감시키면서 연소시키는 2차 연소실(B); 연소된 가스를 배출하는 배기부; 소각대상물을 소각시킨 후 재(ash)를 제거하기 위한 재(ash) 취출부(200)부를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서 저공해 배치형 고온 싸이클론 연소방식은 한번에 일정량의 다양한 소각대상물을 투입하여 연소시킨 후 연소가 종료되면, 재를 제거한 후 다시 일정량의 다양한 소각대상물을 투입하여 소각하는 것이다.
이를 보다 상세하게 설명하면, 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이 저공해 배치형 고온 싸이클론 연소기를 지탱하는 받침대(101), 상기 받침대와 결합된 지지대(102)를 포함하는 연소기 받침부(100)와; 연소기 본체(300) 하부에 다양한 소각대상물을 소각한 재(ash)를 추출할 수 있는 재취출구(200)와; 일정량의 다양한 소각대상물(311)을 투입하는 투입구(309)와; 1차 연소실(A)와; 2차 연소실(B)와 배기관(411)을 포함하여 구성할 수 있다.
먼저, 1차 연소실(A)를 형성하는 연소기 본체(300)는 외통(301)과 내통(302) 및 1차 연소실로 공급되는 1차 급기팬(303), 상기 급기팬(303)과 연결관(312)사이에 장착된 댐퍼 및 그 각도 조절수단(305), 화격자(310), 초기에 소각대상을 착화시키는 파일럿 버너(307)와 연소가스 가이드부(306)로 구성될 수 있다.
이들 결합관계를 더 상세하게 설명하면, 댐퍼 및 그 각도 조절수단(305)를 포함한 1차 급기팬(303)은 연결관(312)과 결합되어 있고, 상기 연결관(312)은 외통(301)과 결합되어 있으며, 상기 외통(301)은 상기 지지대(102)와 상기 파일럿 버너(307) 및 연소가스 가이드부(306)가 장착된 상판(308)과 결합되어 있고, 또한 내통(302) 하부는 화격자와 결합되어 있으며, 상기 내통(302)의 상부에는 상기 상판(308)과 일정한 간격을 둔 틈(304)이 형성되게 구성될 수 있고, 연소기 본체(300) 중간부분에 다양한 소각대상물을 투입할 수 있는 투입구(309)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서 연소용 공기유동 과정은 도 2에 도시된 바와 같이 1차 급기팬(303)의 작동으로 생성된 연소용 공기는 댐퍼 및 그 각도 조절수단을 거쳐 상기 내외통(301, 302)사이의 공간으로 강한 싸이클론 방식으로 공급되어 연소기 본체(300) 상부로 유동하게 되며, 그 유동된 연소용 공기는 상기 내통(302)의 안쪽 아래방향으로 유동하여 상기 1차 연소실에 적재되어 있는 다양한 소각대상물로 공급하게 된다.
다른 한편, 2차 연소실(B)를 형성하는 연소기 상체(400)는 외통(401)과 내통(402), 2차 연소실로 공급되는 급기팬(403)과 연결관(413)은 상기 외통(401)과 상판(406)과 결합되어 있으며, 연소기 상체(400) 하부에 연소가스 가이드부(306) 및 1차 연소실에서 발생된 미연가스를 연소시킬 수 있는 온도상승버너(405)가 장착된 밑판(404)과 상기 내통(402)사이에 틈(412)이 형성되도록 구성되어 있고, 상기 내통(402) 내부에 2차 연소실(B) 후단의 화염온도를 낮추기 위해 스티공급라인(410)과 연결된 복수개의 이상의 노즐을 포함하고 있는 1, 2단 링기구(408, 409)로 된 링형상의 스팀공급장치(407)가 화염의 중심방향으로 스팀이 분사되도록 구성될 수 있다.
상기와 같은 1차 연소실(A)의 연소는 1차 급기팬(303)로 공급된 연소용 공기와 화격자(310)에 쌓여진 소각대상물을 파일럿 버너(307)로 착화시켜 화염을 생성시킬 수 있고, 화염이 생성된 후에는 파일럿 버너(307)는 소화하게 된다.
여기서 2차 연소실(B)의 연소용 공기 유동과정을 설명하면, 도면 2에 도시된 바와 같이, 1차 연소실(A)에서 생성된 화염중에 미연성분 가스를 연소시키기 위해 2차 연소실(B)이 형성되어 있는데, 이를 위해 2차 급기팬(403)에 의해 공급되는 연소용 공기는 1차 연소실의 급기팬(303)에서 공급되는 연소용 공기와 분리되어 유동하게 되고, 상기 연소용 공기는 내외통(401, 402)사이에 강한 싸이클론 방식으로 유동 및 유지하면서 내통(402)의 하부방향의 틈(412)을 통해 유동하고, 그 유동된 연소용 공기는 2차 연소실(B)에서 강한 싸이클론 방식으로 상기 2차 연소실(B) 상방향으로 유동하게 하여 1차 연소실부(A)에 생성된 미연가스를 완전 연소시키고, 링형상의 스팀공급장치(407)로 스팀을 분사시켜 완전 및 고온 연소로 인해 발생되는 NOx를 저감시킨 후에 배기관(411)으로 배기가스를 배출하게 된다.
여기서, 2차 연소실(B)에서 공급되는 링형상의 스팀공급장치(407)는 도 3(b)에 도시된 바와 같이 복수개 이상의 노즐(414)이 형성된 1, 2단 링기구에서 노즐(410)을 통해 스팀을 화염중심방향으로 분사되어 화염의 온도를 낮추어서 NOx를 저감하게 된다.
마지막으로 1, 2차 연소실(A, B)에서 소각대상물이 연소된 후, 재(ash)는 화격자(310)의 하부방향으로 자유낙하하게 되어 재 취출구(200)를 통해 재를 제거되게 구성될 수 있다.
여기서 1차 급기팬(303)에 장착된 댐퍼 및 그 각도 조절수단(305)은 다양한 소각대상물에 따라 완전연소를 구현할 수 있도록 공기압 및 연소용 공기량을 조절 가능하게 구성되어 있다.
상기와 같은 구성으로 그 작동과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 일정량의 다양한 소각대상물을 화격자위에 투입하고, 1차, 2차 연소실(A, B)로 연소용 공기가 조절 및 공급되면서 파일럿 버너로 다양한 소각대상물에 화염을 생성하여 1차로 연소시킨 후, 2차로 온도상승버너를 작동시켜서 1차 연소실(A)의 미연가스를 2차 연소실에서 완전 연소시킴과 동시에 이 완전연소에 따른 NOx가 증가하는 것을 2차 연소실(B)에 스팀을 분사시켜 화염온도를 낮추어서 NOx를 저감한 후 배기가스를 배기관(411)를 통해 배출하게 된다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것이고, 명세서에 게시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되고, 그와 균등한 범위 내에 있는 기술적 사항도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 연소기 받침부
101: 받침대 102: 지지대
200: 재 취출구
300: 연소기 본체, 1차 연소실(A)
301: 외통 302: 내통 303: 1차 급기팬 304: 틈
305: 댐퍼 및 그 각도 조절수단 306: 연소가스 가이드부 307: 파일럿 버너
308: 상판 309: 투입구 310: 화격자 311: 소각대상물
312: 연결관
400: 연소기 상체, 2차 연소실(B)
401: 외통 402: 내통 403: 2차 급기팬 404: 밑판
405: 온도상승버너 406: 상판 407: 링형상의 스팀공급장치 408: 1단 링기구
409: 2단 링기구 410: 스팀공급라인 411: 배기관
412: 틈 413: 연결관 414: 노즐

Claims (3)

  1. 받침대와 지지대와 결합된 연소기 받침부;
    상기 연소기 받침부에 결합되고 재 취출구가 형성된 연소기 본체와;
    상기 연소기 본체는 1차 급기팬(303)과 연결관(312)사이에 장착된 댐퍼 및 그 각도 조절수단, 상기 연결관(312)은 외통(301)의 하부에 결합되고, 상기 외통(301) 상부에 상판(308)과 결합된 파일럿 버너와 연소가스가이드부, 상기 상판(308)과 내통(302) 상부사이에 틈(304)이 형성되어 있으면서 상기 내통(302) 하부에 화격자와 결합되고, 상기 연소기 본체에 형성된 다양한 소각대상물을 투입할 수 있는 투입구와;
    2차 급기팬(403)은 연결관(413) 및 외통(401) 상부에 결합되고, 상기 외통(401) 상부에 상판(406)과 결합된 배기관, 상기 외통(401) 하부와 결합된 밑판(404)과 상기 내통(402) 하부사이에 틈(408)이 형성되어 있으면서 상기 밑판에 경사지게 장착된 온도상승버너, 상기 연소기 본체와 결합된 연소기 상체; 및
    상기 연소기 상체의 내통(402)안에 스팀공급라인과 연결된 링형상의 스팀공급장치와, 댐퍼 및 그 각도 조절수단으로 다양한 소각대상물에 따라 상기 1차 급기팬으로 연소용 공기량을 조절하는 것을 특징으로 하는 저공해 배치형 고온 싸이클론 연소기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 링형상의 스팀공급장치는 복수개 이상의 링기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 저공해 배치형 고온 싸이클론 연소기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 링기구는 복수개 이상의 노즐로 상기 내통(402)의 화염중심방향으로 스팀을 분사되는 것을 특징으로 하는 저공해 배치형 고온 싸이클론 연소기.
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