KR101919604B1 - 고온 소각 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고온 소각 장치에 관한 것으로, 소각 대상물을 수용하여 소각 대상물을 연소시키는 원통 형상의 본체와, 상기 본체 내부에 마련되어 소각되는 제품에 공기를 공급하는 분사노즐을 구비한 소각부와; 상기 본체에서 고온 연소를 할 수 있도록 상기 본체의 상기 분사노즐로 공기를 공급하는 송풍부와; 상기 본체의 측면에 개구되어 소각 대상물을 투입하는 투입부와; 상기 본체의 상측에서 역U자형의 연결부에 의하여 연결되어 상기 소각부에서 발생하여 배출되는 연소 가스를 필터링하고 열교환 가능하게 마련된 연소가스처리부;를 포함하되, 상기 본체의 직경과 상기 상기 연소가스처리부의 직경이 동일한 것을 특징으로 한다.
이에, 본 발명에 따르면, 간단하고 편리하게 소각된 연소 가스의 오염원을 제거시키고 고온의 연소 가스의 온도를 효과적으로 저감시킬 수 있는 고온 소각 장치를 제공할 수 있다.

Description

고온 소각 장치 {High-temperature Incineration Device}

본 발명은, 고온 소각 장치에 관한 것으로, 구체적으로 소각되는 원료 투입, 소각된 후 재의 배출 및 제거를 효율적이면서 간단하고 편리하게 제거할 수 있도록 구조를 개선한 고온 소각 장치에 관한 것이다.

일반적으로 가정에서 발생하는 각종 생활 쓰레기와, 산업현장에서 발생되는 산업폐기물들에 의한 환경오염이 심화됨에 따라 폐기물에 의한 2차 오염을 방지하고, 쾌적한 환경을 조성하려는 시도가 지속적으로 모색되고 있다. 또한, 폐기물량이 날로 증가하는 추세에 비추어 볼 때 폐기물에 대한 처리과정은 그 중요성이 더욱 커지고 있다.

이러한 폐기물의 주요 처리 방법으로는 대형소각 시설을 만들어서 수집 운반된 쓰레기를 소각시키기 위해 연료를 이용하여 연소시키는 것이 일반적이다. 그러나 이러한 대형 소각 시설은 막대한 초기 설치비용과 운영관리 비용이 소요되며, 수집 운반의 문제와 소각재 처리 문제 등이 발생하게 된다. 또한, 일반 생활 폐기물 중 음식물 찌꺼기, 야채, 동물 뼈 등과 농어촌의 특수 폐기물, 예를 들면, 어패류, 동물 사체 등의 처리물의 비중이 큰 경우 소각 처리가 어렵다, 그 이유는 이러한 처리물이 소각로 하부에 적체되고 하중에 의해 원활한 산소공급이 어렵게 되므로 처리시간이 오래 걸릴뿐만 아니라 처리량에도 제한을 받기 때문이다.

이러한 문제를 해결하는 방안으로서 이동설치가 가능한 산업폐기물 처리장치에 관한 연구개발이 주목을 받고 있다. 특히, 의료폐기물, 산업폐기물 등 특수 폐기물 처리를 위한 저온 열분해 소각 장치에 관한 연구개발이 활발하게 진행되고 있다. 그러나 종래의 저온 열분해 소각 장치는 비닐, 플라스틱 등의 열량이 높은 폐기물의 연소처리 시는 고온으로 인하여 과열이 되어 매연이 발생하게 된다. 뿐만 아니라, 수분함유량이 많은 폐기물은 완전 연소처리가 어려워 소각 처리물을 구분하여 소각 처리해야 하며, 환경유해 물질인 다이옥신 등을 제거하기 위해 별도의 2차 연소장치를 설치해야 하므로 전력소모를 많이 필요로 하게 되는 문제가 있다. 또한 저온 열분해 소각 장치는 처리물에 따라서 처리시간이 길어서 1일 처리 용량의 한계를 가지고 있다.

이러한 문제점을 해결하고 고안한 것으로 등록특허공보 제1795339호 (2017.11.07. 공고) 등이 개시되어 있다.

그러나, 이러한 소각 방법의 경우 소각된 이후에 재의 회수 및 연소 가스 중의 오염원을 효과적으로 제거하고 고온의 열을 이용하면서 저온으로 하며 패키지화 내지 모듈화된 장치로 되는 것이 바람직하다.

본 발명의 목적은, 간단하고 편리하게 소각된 연소가스의 오염원을 제거시키고 고온의 연소 가스의 온도를 효과적으로 저감시킬 수 있는 고온 소각 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 고온 소각 장치를 패키지화된 일체로 소형화하여 설치 면적을 줄일 수 있는 고온 소각 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 고온의 연소 가스의 열원의 에너지원을 활용하여 온수 등으로 이용할 수 있는 고온 소각 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은. 고온 소각 장치에 있어서, 소각 대상물을 수용하여 소각 대상물을 연소시키는 원통 형상의 본체와, 상기 본체 내부에 마련되어 소각되는 제품에 공기를 공급하는 분사노즐을 구비한 소각부와; 상기 본체에서 고온 연소를 할 수 있도록 상기 본체의 상기 분사노즐로 공기를 공급하는 송풍부와; 상기 본체의 측면에 개구되어 소각 대상물을 투입하는 투입부와; 상기 본체의 상측에서 역U자형의 연결부에 의하여 연결되어 상기 소각부에서 발생하여 배출되는 연소 가스를 필터링하고 열교환 가능하게 마련된 연소가스처리부;를 포함하되, 상기 본체의 직경과 상기 상기 연소가스처리부의 직경이 동일한 것을 특징으로 하는 고온 소각 장치에 의해 달성된다.

또한, 상기 분사노즐 상측의 본체에 에어 노즐을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연소가스처리부 하류에 연결되어 연소 가스 중의 오염물을 포함하는 고체 성분을 포집하는 포집부와; 상기 연소가스처리부와 상기 포집부 사이에 외기가 유입 가능하게 마련된 외기유입부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 포집부는 사이클론을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 외기유입부는, 상기 연소가스처리부와 연통되어 말단에 망 형상을 포함하는 고온망배관부재와, 고온망배관부재를 일부 수용하고 외기를 안내하는 외기유입관과, 외기유입관의 하류에 연결되어 고온의 연소 가스와 외기를 혼합하는 온합배관부재를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 간단하고 편리하게 소각된 연소 가스의 오염원을 제거시키고 고온의 연소 가스의 온도를 효과적으로 저감시킬 수 있는 고온 소각 장치를 제공할 수 있다.

또한, 고온 소각 장치를 패키지화된 일체로 소형화하여 설치 면적을 줄일 수 있는 고온 소각 장치를 제공할 수 있다.

또한, 고온의 연소 가스의 열원의 에너지원을 활용하여 온수 등으로 이용할 수 있는 고온 소각 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소각 장치의 레이아웃,
도 2는 소각 장치의 외기유입부의 부분확대도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소각 장치의 작동 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명에 일실시예에 따른 고온 소각 장치(100, 이하에서 ‘소각 장치’라 함)에 대하여 도 1 내지 도 3을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소각 장치의 레이아웃이고, 도 2는 소각 장치의 외기유입부의 부분확대도이며, 도 3은 본 발명의 소각 장치의 작동 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명에 따른 소각 장치(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 베이스(103)에 지지되어 소각 대상물을 수용하여 소각 대상물을 연소시키는 원통 형상의 본체(111)와, 상기 본체(111) 내부에 마련되어 소각되는 제품에 공기를 공급하는 분사노즐(113)을 구비한 소각부(110)와; 기 본체(111)에서 고온 연소를 할 수 있도록 상기 본체(111)의 상기 분사노즐(113)로 공기를 공급하는 송풍부(120)와; 상기 본체(111)의 측면에 개구되어 소각 대상물을 투입하는 투입부(130)와; 상기 본체(111)의 상측에서 역U자형의 연결부(140)에 의하여 연결되어 상기 소각부(110)에서 발생하여 배출되는 연소 가스를 필터링하고 열교환 가능하게 마련된 연소가스처리부(150);를 포함하되, 상기 본체(111)의 직경과 상기 연소가스처리부(150)의 직경이 동일한 것이 바람직하다.

소각 장치(100)는, 외기유입부(160)와, 포집부(170)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본체(111)는 내열 스테인레스강으로 원통 형상으로 구비되어 캐스터블이나 단열재로 피복되어 외측의 온도가 가능하면 낮게 유지할 수 있는 구조가 바람직하다.

본체(111)의 측면에는 소각 대상물을 투입 가능하게 개폐되고 예를 들면 스크류 컨베이어 등으로 자동으로 이송될 수 있는 투입부(130)가 구비되어 있다. 소각부(110)에서 소각되는 경우에는 투입부(130)가 폐쇄된 상태를 유지하는 것이 바람직하다.

소각부 내부에는 소각 대상물에 불이 붙여져 연소가 되는 과정에서 완전 연소 내지 열분해가 이루어질 수 있도록 소각부(110) 내부에 송풍기(미도시)와 송풍기로 공기가 공급되는 배관을 포함하는 송풍부(120)에서 소각부(110) 중앙에 수직 봉 형상으로 구비되어 다수의 구멍에 의해 공기가 분사될 수 있는 분사노즐(113)이 구비되어 있다.

또한, 소각부(110)에는 도시하지 않았지만 초기에 소각부(110) 내부에 연소가 될 수 있도록 등유, 휘발유 등을 분사하여 소각부 내부에 불이 붙여져서 소각 대상물이 연소될 수 있도록 연료를 공급하는 연료공급부(미도시)가 더 구비되는 것이 바람직하다.

아울러 미도시하였지만 소각부(110) 하부에는 소각부(110)에서 연소하고 남은 소각 재를 수집할 수 있는 재수집부가 구비되어 자동 또는 수동으로 재수집부에 수용된 재를 외부로 소각부(110) 외부에 수거할 수 있다.

연결부(140)는 소각부(110) 상부인 하류에서 연소가스처리부의 상류와 연결하는 기능을 하고 소각부(110)에서 완전하게 연소되지 않은 소각 대상물은 연결부(140) 전단 내지 소각부(110) 상측에서 더 소각이 이루어질 수 있도록 공기를 공급해 줄 수 있는 에어노즐(115)을 구비하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 소각 장치(100)의 각 영역의 온도를 감지할 수 있도록 온도 센서(117)가 각 구성에 설치되어 있는 것이 바람직하다.

연소가스처리부(150)는, 소각 대상물이 연소되지 않거나 연소되고 남은 오염물질 중에서 다소 큰 물질들을 걸러주는 메쉬가 비교적 큰 망 구조를 갖는 필터부재(153)와 필터부재(153)에 이어서 고온의 가스를 물과 열교환을 할 수 있는 열교환부재(155)로 이루어진 것이 바람직하다.

이러한 연소가스처리부(150)에 의해 다소 큰 분진 등을 처리할 수 있고 연소되는 과정에서 발생한 고온의 연소 가스를 활용하여 열교환을 통해 고온의 물을 생성시킬 수 있다.

그리고, 여기서 소각부(110)의 직경이나 높이가 연소가스처리부(150)의 직경이나 높이와 동일하거나 거의 동일한 크기인 것이 바람직하다. 이러한 구조에 의하여 본 소각 장치(100)를 일체화로 된 패키지화 내지 모듈화를 달성할 수 있기 때문이고 또한, 이러한 구조에 의해 발생된 연소 가스에 포함된 불순물이 보다 효율적으로 필터링되고 고온의 연소 가스을 효과적으로 열교환을 할 수 있도록 접촉시간 내지 접촉면적을 유지 내지 형성할 수 있다. 본 발명자가 이와 같은 크기와 적거나 큰 크기를 다양하게 비교한 결과 전술한 바와 같이 소각부(110)의 직경 및 높이와 연소가스처리부(150)의 직경 및 높이가 큰 것이 가장 패키지화, 열효율, 비용, 크기 등의 측면을 모두 고려하면 가장 적절함을 도출할 수 있었다.

외기유입부(160)는 포집부(170)의 포집팬(173)에 의해 연소가스처리부(150)에서 포집부(170)로 흐르는 고온의 연소 가스에 외기를 유입시켜 고온의 연소 가스의 온도를 떨어뜨리는 기능을 한다.

외기유입부(160)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 연소가스처리부(150)의 하측에서 연결되어 포집부(170)로 고온의 연소 가스를 안내하는 고온배관부재(161)와, 고온배관부재(161)의 말단 영역에 망 형상을 포함하여 외기가 고온의 연소 가스측으로 유입 가능하게 하고 단부 영역의 일부가 외기유입관(165)에 수용되는 고온망배관부재(163)와, 고온망배관부재(163)를 둘러싼 영역으로 외기가 유입될 수 있도록 고온망배관부재(163)보다 큰 단면적을 갖는 외기유입관(165)과, 외기유입관(165)에서 연장되고 연소 가스와 외기를 혼합시켜 저온의 혼합 가스를 포집팬(173)으로 안내하는 혼합배관부재(167)로 이루어진 것이 바람직하다.

이러한 구조에 의하여 외기유입부(160)에서 연소되어 열교환되더라도 다소 고온의 연소 가스가 외기와 충분하게 혼합되어 포집팬(173)으로 안내될 수 있다.

물론 도시하지 않았지만 필터부재(153)를 교환하거나 청소할 수 있도록 도어가 구비되어 있는 것이 바람직하고 필요에 따라 내부를 관찰할 수 있는 관찰창을 포함할 수 있다.

포집부(170)는 외기와 혼합된 연소 가스 중의 특히 고형 성분을 포집하는 곳으로 예를 들면 사이클론 구조로 이루어진 것이 바람직하다. 포집부(170)의 전단에는 공기를 흡입하여 사이클론으로 공급하는 포집팬(173)이 구비되어 있고 하측에는 포집된 특히 무거운 성분인 불순물을 포집하는 포집통(175)이 구비되어 있다.

보다 불순물의 효과적으로 포집하기 위해 필요에 따라 미도시하였지만 사이클론으로 유입되는 공기에 고압의 물을 분사하여 미세한 불순물도 포집할 수 있는 것이 더욱 바람직하다.

여기서 전술한 구성들을 모두 포함한 소각 장치(100)는 이를 지지하는 베이스(103)에 지지된 상태에서 가로(도 1의 'L' 참조)가 약 3 ~ 3.5m이고 세로가 약 1.9 ~ 2m 높이가 약 3m 정도로 그 구성들을 일체화하여 패키지화 내지 모듈화로 구성할 수 있다. 설명하지 않았지만 각종 전자 및 기계 장치 내지 온도 센서(117) 등의 작동, 구동 및 제어를 위한 제어반(미도시)은 베이스(103)에 결합되는 것이 바람직하다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 소각 장치(100)를 가동한 결과 외부로 배출되는 깨끗한 공기 중에 포함된 일산화탄소 농도는 20~40ppm 정도(배출 기준치 200ppm 이하)이고 산소 농도는 20.6%임을 측정 결과로부터 얻을 수 있었다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 소각 장치(100)의 작동 과정을 도 1 내지 도 3을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 소각 대상물을 투입부(130)를 통해 투입하고 연료 및 에어를 분사노즐(113)을 통해 공급한다(S110). 여기서 연료는 공기를 공급하는 분사노즐(113)과 미도시된 별도의 노즐 등을 통해 공급할 수 있다.

다음, 소각 대상물에 불이 붙고 공기의 공급을 지속적으로 하면 소각 대상물이 소각 내지 연소(S120)되고 연소됨에 따라 연소 가스가 발생하게 된다. 여기서, 최초에 소각 대상물을 소량 투입하고 연소됨에 따라 설정된 량으로 소각 대상물을 투입할 수도 있음은 물론이다.

다음, 연소 가스가 외측으로 배출될 수 있는 포집부(170)로 이동하면서 연소 가스 중의 큰 불순물들이 필터부재(153)에 걸러지고(S130) 고온의 연소 가스가 열교환부재(155)에서 열교환되어 연소 가스의 온도가 하강된다(S140).

다음, 연소가스처리부(160)를 통과한 연소 가스는 외기유입부(160)를 통해 외기와 혼합되어 급격하게 온도가 하강하게 되고(S150), 온도가 떨어진 혼합 가스는 포집팬(173), 사이클론을 포함하는 포집부(170)로 안내되어 특히 무거운 불순물이 포집되고(S160) 깨끗한 공기가 외기로 배출된다(S170).

이에, 본 발명에 따르면, 간단하고 편리하게 소각된 연소 가스의 오염원을 제거시키고 고온의 연소 가스의 온도를 효과적으로 저감시킬 수 있는 고온 소각 장치를 제공할 수 있다.

또한, 고온 소각 장치를 패키지화된 일체로 소형화하여 설치 면적을 줄일 수 있는 고온 소각 장치를 제공할 수 있다.

또한, 고온의 연소 가스의 열원의 에너지원을 활용하여 온수 등으로 이용할 수 있는 고온 소각 장치를 제공할 수 있다.

여기서 본 발명의 여러 실시예들을 도시하여 설명하였지만 본 발명에 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

100 : 소각 장치 110 : 소각부
111 : 본체 113 : 분사노즐
115 : 에어노즐 117 : 온도센서
120 : 송풍부 130 : 투입부
140 : 연결부 150 : 연소가스처리부
153 : 필터부재 155 : 열교환부재
160 : 외기유입부 161 : 고온배관부재
163 : 고온망배관부재 165 : 외기유입관
167 : 혼합배관부재 170 : 포집부
173 : 포집팬 175 : 포집통

Claims (5)

1. 고온 소각 장치에 있어서,
   소각 대상물을 수용하여 소각 대상물을 연소시키는 원통 형상의 본체와, 상기 본체 내부에 마련되어 소각되는 제품에 공기를 공급하는 분사노즐을 구비한 소각부와;
   상기 본체에서 고온 연소를 할 수 있도록 상기 본체의 상기 분사노즐로 공기를 공급하는 송풍부와;
   상기 본체의 측면에 개구되어 소각 대상물을 투입하는 투입부와;
   상기 본체의 상측에서 역U자형의 연결부에 의하여 연결되어 상기 소각부에서 발생하여 배출되는 연소 가스를 필터링하고 열교환 가능하게 마련된 연소가스처리부;를 포함하되,
   상기 본체의 직경과 상기 상기 연소가스처리부의 직경이 동일한 것을 특징으로 하는 고온 소각 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 분사노즐 상측의 본체에 에어 노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 소각 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 연소가스처리부 하류에 연결되어 연소 가스 중의 오염물을 포함하는 고체 성분을 포집하는 포집부와;,
   상기 연소가스처리부와 상기 포집부 사이에 외기가 유입 가능하게 마련된 외기유입부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 소각 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 포집부는 사이클론을 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 소각 장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 외기유입부는,
   상기 연소가스처리부와 연통되어 말단에 망 형상을 포함하는 고온망배관부재와, 고온망배관부재를 일부 수용하고 외기를 안내하는 외기유입관과, 외기유입관의 하류에 연결되어 고온의 연소 가스와 외기를 혼합하는 온합배관부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 소각 장치.

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