KR101967117B1

KR101967117B1 - 사이클론 연소구조의 폐기물 소각장치

Info

Publication number: KR101967117B1
Application number: KR1020180166366A
Authority: KR
Inventors: 김일상
Original assignee: 김일상
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2019-04-08

Abstract

본 발명은 사이클론 연소구조의 폐기물소각장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐비닐을 1차 소각하면서 발생하는 미연소가스를 사이클론 연소구조에서 2차로 완전연소를 구현하여 환경오염을 방지하고 소각된 열을 이용하여 에너지를 재활용하기 위한 사이클론 연소구조의 폐기물 소각장치에 관한 것이다.
본 발명의 일실시 예에 따른 사이클론 연소구조의 폐기물 소각장치는 1차 소각장치에서 배출되는 배기가스, 예열공기 및 공급공기를 이용하여 소각시키는 장치로, 상기 배기가스 및 예열공기가 유입되어 토출되는 노즐부; 일측에 상기 노즐부와 연결되고 내부에 사이클론연소실이 마련되며 외부로 열커버부가 마련되는 본체부; 상기 본체부 상부를 덮으면서 상기 본체부 내에 코어(core)형상으로 장착되되 상측에 마련된 유입부를 거쳐 유입된 상기 공급공기가 상기 사이클론연소실에 둘러싸여 예열되면서 공기구를 통하여 상기 사이클론연소실 내에 산소를 공급하는 코어부; 상부 일측에 입수구 및 하부 일측에 출수구를 구비하되 상기 열커버부를 수밀구조로 감싸고 하(下)방향으로 흐르는 용수(用水)를 수용하여 상기 열커버부의 온도를 낮추면서 열교환이 이루어져 상기 용수(用水)의 온도를 높이는 열교환부; 상기 본체부 외곽을 나선형으로 둘러싸면서 상기 열교환부를 상(上)방향으로 관통하고 상기 본체부에서 생성된 열기를 하부에서 상부로 유도하여 상기 용수를 가열하는 가스주름관부; 및 상기 본체부 하부에 설치되어 상기 본체부에서 발생되는 본체소각재가 모이는 본체집진부;를 포함한다.

Description

사이클론 연소구조의 폐기물 소각장치{Waste Incineration System with Cyclone Combustion Structure}

본 발명은 사이클론 연소구조의 폐기물소각장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐비닐을 1차 소각하면서 발생하는 미연소가스를 사이클론 연소구조에서 2차로 완전연소를 구현하여 환경오염을 방지하고 소각된 열을 이용하여 에너지를 재활용하기 위한 사이클론 연소구조의 폐기물 소각장치에 관한 것이다.

폐기물을 소각하게 되면 자연적으로 소각열이 발생하게 되고 배기가 배출되며, 배기는 상당히 높은 열을 가지게 되지만, 소각과정에서 발생한 먼지 등 오염물질을 상당히 함유하게 되어 배기를 직접 이용하는데는 어렵게 된다.

이로 인해, 폐기물 중에서 가연성 폐기물인 폐타이어, 폐비닐 등을 가열하여 가연성 가스를 생성시키고, 가연성 가스를 연소시켜 건조장치에 직접 주입하여 음식물 쓰레기 및 슬러지(sludge) 등의 건조에 이용하는 예 등이 있다.

그런데 이 가연성 가스 연소에서 배출되는 배기에도 장치의 불완전한 작동, 또는 운전과실 등에 의해서 다이옥신 등 유해물질이 배출허용치 이상으로 배기 중에 함유될 수 있고, 또 항상 미량의 유해물질은 배기중에 함유되고 있어 건조물 대상에 따라 이용에 제한을 받게 되는 문제점을 항상 지니고 있다.

또한, 일상생활에서 사용되는 비닐봉투나 포장용 비닐 혹은 농촌에서는 작물을 재배하기 위해 혹은 시설재배를 위해 사용되는 각종 농자재용 비닐필름(비닐하우스 혹은 멀칭용 비닐)이 널리 사용되고 있다.

이러한 비닐필름들은 땅속에 묻어도 잘 썩지 않아 토양과 지하수를 오염시키는 등 그 환경적 피해가 크기 때문에 폐비닐이나 폐수지에 대한 재활용 방안을 연구하거나 아예 소각처리하고 있다.

그나마 폐비닐이나 폐수지를 소각방법을 통한 쓰레기 처리방법이 무난하게 처리할 수 있는 방법이 대안이 되고 있으나 폐비닐 소각시 발생되는 연기와 타고남은 재속에 인체에 치명적인 영향을 주는 다이옥신(Dioxin)과 유해가스가 발생되는 심각한 문제가 있음이 밝혀졌다. 이러한 오염물질은 대기나 토양으로 배출된 다이옥신은 식품, 피부접촉, 대기, 음용수 및 토양 등의 매개체를 통하여 인간의 건강과 자연 생태계에 악영향을 미치고 있다.

다이옥신은 인체에 축적되면 거의 사라지지 않고 체내에 축적되어 암이나 환경호르몬(내분비 교란물질)에 심각한 악영향을 줄 수 있어 후대에까지 악영향을 초래하는 것으로 알려져 다이옥신 배출이 우려되는 각종 시설물의 안전성과 관리에 만전을 기해야 한다.

한편, 종래의 문제점을 해결하기 위하여 여러 문헌에 개시된 바 있으나, 여전히 폐합성수지를 연소시킬 경우 완전연소가 되지 못하고 각종 오염물질이 배기가스에 섞여 배출되는 문제점이 있다.

한국 등록특허번호 제10-0619283호, 발명의 명칭 "폐비닐을 이용한 보일러"(등록일자 2006.08.25.)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 폐비닐을 소각하면서 발생하는 배기가스를 사이클론 연소구조로 완전연소를 구현하여 환경오염을 방지하고 소각된 열을 이용하여 에너지를 재활용할 수 있는 사이클론연소구조의 폐기물 소각장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시 예에 따른 사이클론 연소구조의 폐기물 소각장치는 1차 소각장치에서 배출되는 배기가스, 예열공기 및 공급공기를 이용하여 소각시키는 장치로, 상기 배기가스 및 예열공기가 유입되어 토출되는 노즐부; 일측에 상기 노즐부와 연결되고 내부에 사이클론연소실이 마련되며 외부로 열커버부가 마련되는 본체부; 상기 본체부 상부를 덮으면서 상기 본체부 내에 코어(core)형상으로 장착되되 상측에 마련된 유입부를 거쳐 유입된 상기 공급공기가 상기 사이클론연소실에 둘러싸여 예열되면서 공기구를 통하여 상기 사이클론연소실 내에 산소를 공급하는 코어부; 상부 일측에 입수구 및 하부 일측에 출수구를 구비하되 상기 열커버부를 수밀구조로 감싸고 하(下)방향으로 흐르는 용수(用水)를 수용하여 상기 열커버부의 온도를 낮추면서 열교환이 이루어져 상기 용수(用水)의 온도를 높이는 열교환부; 상기 본체부 외곽을 나선형으로 둘러싸면서 상기 열교환부를 상(上)방향으로 관통하고 상기 본체부에서 생성된 열기를 하부에서 상부로 유도하여 상기 용수를 가열하는 가스주름관부; 및 상기 본체부 하부에 설치되어 상기 본체부에서 발생되는 본체소각재가 모이는 본체집진부;를 포함한다.

일반적인 소각로의 연소 길이는 길어야 1.5m 정도이나, 본 발명이 제안하는 사이클론 연소구조로 인하여 동일 조건하에서 7m 이상이나 되는 체류거리가 발생하여 충분한 연소가 가능한 이점이 있다.

또한, 노즐부를 통하여 배기가스를 분출시키므로 사이클론연소실 내에 강력한 분출 화염이 생성되게 하는 이점이 있다.

또한, 공기구를 통하여 공급공기가 중앙 내부로 방사되어 열기를 주고받아 온도를 공유함으로 사이클론연소실 내의 온도가 균일하게 유지하면서 유입된 가연성 물질을 전부 연소시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 1차 소각장치에서 예열된 공기를 사이클론연소실에 제공하므로 적은 비용으로 연소 적정온도를 유지할 수 있는 이점이 있다.

또한, 가스주름관부 및 열교환부가 상호 향류(向流)되게 하므로, 종래보다 크기를 절반으로 축소할 수 있고 일체형으로 설계 가능한 이점이 있다.

또한, 가스주름관부가 주름관으로 구성되어 청소 및 분리 결합이 용이하며 온도 전환이 보다 신속하게 이루어지는 이점이 있다.

도 1은 종래에 제시되었던 폐기물 소각장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 사이클론 연소구조의 폐기물 소각장치를 도시한 개략적인 내부 단면도이다.
도 3은 도 2의 일부를 확대한 도면이다.
도 4는 본 발명이 제안하는 노즐부를 확대한 도면이다.
도 5는 본 발명이 제안하는 사이클론 연소구조를 도시한 개략적인 사시도이다.
도 6은 도 3의 'B' 부분을 확대한 도면이다.
도 7은 도 2의 다른 일부를 확대한 도면이다.

본 발명은 종래에 폐기물을 소각하게 되면 자연적으로 소각열이 발생하게 되고 배기가스(gas)가 배출되며, 이때 배기가스가 상당히 높은 열을 가지게 되지만, 소각과정에서 발생한 미세먼지 및 이물질 등 오염물질이 함유함과 동시에 미연소가스가 상당히 발생하므로 대기로 직접 배출하게 되면 대기를 오염시키고 소각열을 직접 이용하는 데는 어렵기 때문에 폐비닐을 소각하면서 발생하는 배기가스를 사이클론 연소구조로 완전연소에 도달하게 하여 환경오염을 억제하고 소각된 열을 이용하여 에너지를 재활용하기 위하여 창출되었다.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 사이클론 연소구조의 폐기물 소각장치를 도시한 개략적인 내부 단면도이고, 도 3은 도 2의 일부를 확대한 도면이며, 도 4는 본 발명이 제안하는 노즐부를 확대한 도면이고, 도 5는 본 발명이 제안하는 사이클론 연소구조를 도시한 개략적인 사시도이며, 도 6은 도 3의 'B' 부분을 확대한 도면이고, 도 7은 도 2의 다른 일부를 확대한 도면이다.

상기 도면들을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 사이클론 연소구조의 폐기물소각장치(100)는 1차 소각장치(200)에서 배출되는 배기가스(WG), 예열공기(TA) 및 공급공기(SA)를 이용하여 소각시키는 장치로, 상기 배기가스(WG) 및 예열공기(TA)가 유입되어 토출되는 노즐부(110); 일측에 상기 노즐부(110)와 연결되고 내부에 사이클론연소실(121)이 마련되며 외부로 열커버부(125)가 마련되는 본체부(120); 상기 본체부(120) 상부를 덮으면서 상기 본체부(120) 내에 코어(core)형상으로 장착되되 상측에 마련된 유입부(131)를 거쳐 유입된 상기 공급공기(SA)가 상기 사이클론연소실(121)에 둘러싸여 예열되면서 공기구(135)를 통하여 상기 사이클론연소실(121) 내에 산소를 공급하는 코어부(130); 상부 일측에 입수구(141) 및 하부 일측에 출수구(145)를 구비하되 상기 열커버부(125)를 수밀구조로 감싸고 하(下)방향으로 흐르는 용수(用水)(W)를 수용하여 상기 열커버부(125)의 온도를 낮추면서 열교환이 이루어져 상기 용수(W)의 온도를 높이는 열교환부(140); 상기 본체부(120) 외곽을 나선형으로 둘러싸면서 상기 열교환부(140)를 상(上)방향으로 관통하고 상기 본체부(120)에서 생성된 열기를 하부에서 상부로 유도하여 상기 용수(W)를 가열하는 가스주름관부(150); 및 상기 본체부(120) 하부에 설치되어 상기 본체부(120)에서 발생되는 본체소각재(N)가 모이는 본체집진부(160);를 포함한다.

또한, 상기 노즐부(110)는 내주연에 소정 간격 이격된 중공의 내부관(111)이 형성되되 상기 내부관(111)을 경계로 내측으로 상기 배기가스(WG)가 흐르고 외측으로 상기 예열공기(TA)가 흐르며 상기 사이클론연소실(121)과 접선방향으로 만나는 위치에서 급격히 좁아져 교합하는 유로를 형성시켜 자연발화로 화염을 발생시킨다.

또한, 상기 사이클론연소실(121)은 내측으로 회오리 구조의 안내격막(123)이 형성되어 상기 배기가스(WG)를 선회 기류로 유도하여 상기 배기가스(WG)의 체류거리를 길게 하고 일측이 개방된 상기 안내격막(123) 사이로 상기 화염이 난반사가 되어 상하 온도가 균일화되게 한다.

또한, 상기 열교환부(140) 내 용수(W)의 흐름은 상기 가스주름관부(150) 내 열기의 흐름과 향류(向流)되게 형성한다.

또한, 상기 가스주름관부(150) 일측과 연결되되 상기 유입부(131)와 일부 중첩되면서 상기 열기를 형성하는 가스(G)를 외부로 배출하는 가스배출부(171); 상기 가스주름관부(150) 일측 상부에 형성되는 청소용 소제구(173); 및 상기 본체집진부(160) 하부에 힌지(hinge) 연결되어 상기 본체소각재(N)를 외부로 배출 가능한 본체개폐부(175);를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 가스주름관부(150)는 복수 개일 수 있다.

또한, 상기 1차 소각장치(200)는, 가연성 폐기물과 같은 연료를 분쇄 및 녹여 공급하는 연료공급부(210); 일측에 상기 연료공급부(210)와 연결되고 내부에 몸체연소실(221)이 마련되며 상기 몸체연소실(221) 내에 경사지게 회전하는 다수의 천공이 표면에 형성된 연료체류장치(225)가 구비되는 몸체부(220); 상기 몸체부(220) 하부에 설치되어 상기 몸체부(220)에서 발생되는 몸체소각재(M)가 모이는 몸체집진부(230); 상기 몸체연소실(221) 내에 장착된 몸체점화장치(240); 상기 몸체부(220) 외곽 일측에 설치되는 송풍장치(250); 상기 송풍장치(250)의 작동으로 외부의 공기가 상기 몸체부(220) 외측을 따라 설치되어 공급되는 제1 공기공급관(261), 상기 몸체연소실(221)로 공급되는 제2 공기공급관(262), 및 상기 몸체부(220) 하부 외측으로 공급되어 예열되는 제3 공기공급관(263)을 구비하는 공기분기관부(260); 상기 제1 공기공급관(261)에서 연장되되 상기 유입부(131)와 연결되어 상기 공급공기(SA)를 제공하는 공급공기관(271); 상기 몸체부(220) 내에서 연소되어 발생된 상기 배기가스(WG)가 이동하여 공급되는 배기가스관(272); 및 상기 제3 공기공급관(263)을 지나면서 예열된 공기가 상기 배기가스관(272) 외측을 따라 이동하여 공급되는 예열공기관(273);을 포함할 수 있다.

그럼, 본 발명의 일실시 예에 따른 사이클론 연소구조의 폐기물 소각장치(100)의 구성 및 작동을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명이 제안하는 사이클론 연소구조의 폐기물소각장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 1차 소각장치(200)에서 배출되는 배기가스(WG), 예열공기(TA) 및 공급공기(SA)를 이용하여 상기 배기가스(WA)를 완전연소시키는 소각장치로, 폐기물을 소각하면 배기가스가 상당히 높은 열을 가지게 되지만, 소각과정에서 발생한 독성의 가스 등 오염물질을 상당히 함유함과 함께 미연소가스가 발생하므로 상기 배기가스를 직접 이용하는 데는 어려운 문제점을 해결하고자 완성되었다.

본 발명의 일실시 예에 따른 사이클론 연소구조의 폐기물소각장치(100)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 노즐부(110), 본체부(120), 코어부(130), 열교환부(140), 가스주름관부(150), 및 본체집진부(160);를 포함하고, 필요에 따라 가스배출부(171), 청소용 소제구(173), 본체개폐부(175) 및 본체점화장치(180);를 더 포함할 수 있다.

노즐부(110)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 1차 소각장치(200)에서 제공되는 배기가스(WG) 및 예열공기(TA)를 가속시켜 본체부(120)로 공급하는 장치로, 내주연에 소정 간격 이격된 중공의 내부관(111) 및 상기 내부관(111)을 감싸는 외부관(113)이 형성되되 사이클론연소실(121)에 접선방향으로 설치되어 내부관(111)과 급격히 좁아져 교합하는 유로를 형성시켜 배기가스(WG) 및 예열공기(TA)를 빠르게 혼합시키면서 배기가스(WG) 및 예열공기(TA)의 공급을 집중시킨다.

즉, 노즐부(110)는 도 4에 도시된 바와 같이, 배기가스(WA) 및 예열공기(TA)를 좁은 유로(流路)로 유도하여 흐름을 빠르게 하되 내부관(111) 및 외부관(113)의 좁아지는 통로로 흐름을 빠르게 유도하고 유도 끝단에 유선형으로 급격히 중앙(A)으로 좁아지게 마련하여 레이놀즈 원리에 따른 빠른 이동으로 배기가스(WA) 및 예열공기(TA)가 균질하게 혼합되면서 농도를 높여 최적의 연소 상태가 되게 하고 자연 발화되어 강력한 화염을 발생시키게 한다.

또한, 예열공기(TA)는 고온의 배기가스(WA)가 원활하게 발화하기 위해서 기체 내에 소정의 예열 온도를 가지면서 잘 탈 수 있도록 산소를 제공하는 역할을 한다.

여기서 배기가스(WA)는 1차 소각장치(200)에서 폐기물의 연료(F)가 연소하면서 발생된 기화된 가스로 불완전 연소되어 완전 소각이 필요하다.

이때, 유입되는 배기가스(WA)의 온도는 600℃ 이상일 수 있고, 예열공기(TA)의 온도는 300 ~ 400℃ 이내일 수 있다.

또한, 배기가스(WA) 및 예열공기(TA)에 대한 유량 비율은 대략 2:1 정도로, 배기가스(WA)는 60 ~ 70%, 예열공기(TA)는 30 ~ 40% 구성이 될 수 있다.

또한, 내부관(111)은 후술하는 배기가스관(272)과 연결될 수 있고, 외부관(113)은 후술하는 예열공기관(273)과 연결될 수 있다.

본체부(120)는 예열공기(TA)와 혼합된 배기가스(WA)의 연소가 이루어지는 공간으로, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 내부에 사이클론연소실(121)이 마련되고 외부로 열커버부(125)가 마련된다.

더욱 구체적으로, 본체부(120)는 일측에 노즐부(110)와 접선 방향으로 연결되어 예열공기(TA)와 혼합된 배기가스(WA)가 유입되면서 발화 공간을 제공하는 속이 빈 원통 형상의 사이클론연소실(121)이 마련되고, 사이클론연소실(121)의 내주연에 나선형으로 안내격막(123)이 회오리 구조로 형성되며, 외부를 감싸는 외형이 원통 형상으로 세라믹볼(ceramic ball) 단열로 격벽을 형성하는 열커버부(125)가 구비된다.

다만, 본체부(120)는 원통 형상에 한정되지 않고 내부 연소공간이 마련된 형상으로 다양하게 변형 가능하다.

또한, 사이클론연소실(121)은 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 내측으로 회오리 구조의 안내격막(123)이 형성되어 배기가스(WG)를 선회 기류로 유도하여 동일 조건하에서 배기가스(WG)의 체류거리를 길게 하면서, 도 6에 도시된 바와 같이 일측이 개방된 안내격막(123) 사이로 예열공기(TA)와 혼합된 배기가스(WA)가 자연 발화되어 형성된 화염이 난반사가 되어 상하 온도가 균일화되게 한다.

특히, 사이클론연소실(121)은 동일 조건하에서 체류거리를 길게 하여 종래에 1 ~ 2m 짧은 체류거리로 인하여 체류시간이 짧아지고 이로 인하여 완전히 연소하기 전에 배기가스(WA)가 통과하여 충분히 열 분해되지 못하고 불완전 연소가 되는 문제점을 해결할 수 있었다.

코어부(130)는 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본체부(120) 상부를 덮으면서 본체부(120) 내에 코어(core)형상으로 장착되되 상측에 마련된 유입부(131)를 거쳐 유입된 공급공기(SA)가 사이클론연소실(121)에 의해 예열되면서 공기구(135)를 통하여 상기 사이클론연소실(121)에 산소를 공급한다.

특히, 코어부(130)는 사이클론연소실(121) 중심부에서 공급공기(SA)가 사이클론연소실(121)에 의해 소정의 온도 이상으로 미리 가열되면서 공기구(135)를 통하여 상기 공급공기(SA) 내에 포함되어 있는 산소가 활발하게 활성화되어 공급되므로, 종래 배기가스가 짧은 체류시간과 함께 불안정한 연소온도 및 산소결핍으로 인하여 충분히 연소되지도 못한 체 배기되는 문제점을 해결하였다.

즉, 코어부(130)는 사이클론연소실(121) 내로 유입되는 예열공기(TA)와 혼합된 배기가스(WA)를 충분히 열분해 가능한 상태가 유지되도록 다수의 공기구(135)를 통하여 사이클론연소실(121) 내로 공급공기(SA)에 포함된 산소가 공급되므로 완전연소를 가속화시킨다.

열교환부(140)는 용수(W)가 흐르는 공간으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 일측에 입수구(141) 및 하부 일측에 출수구(145)를 구비하되 열커버부(125)를 수밀구조로 감싸고 하(下)방향으로 흐르는 용수(用水)(W)를 수용하여 상기 열커버부(125)의 온도를 낮추면서 동시에 열교환이 이루어져 상기 용수(W)의 온도를 높인다.

즉, 열교환부(140)는 흐르는 용수(W)를 수용할 수 있도록 수밀(水密) 공간을 제공하면서 사이클론연소실(121)에서 연소되는 배기가스(WG)의 연소열에 의하여 간접적으로 용수(W)의 가열이 이루어지게 한다.

특히, 열교환부(140) 내 용수(W)는 가스주름관부(150) 내 흐르는 가스(G)의 열기가 전달되어 온수로 가열되는 데, 열교환 효율을 높이기 위하여 가스주름관부(150) 내 가스(G)의 흐름과 반대방향으로 향류(向流)되게 상부에서 하부로 흐르게 한다.

즉, 열교환부(140) 내 용수(W)의 흐름은 가스주름관부(150) 내 열기의 흐름과 향류(向流)되게 형성한다.

가스주름관부(150)는 설치 및 기로 변경이 용이한 주름관으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 본체부(120) 외곽을 나선형으로 둘러싸면서 열교환부(140)를 상(上)방향으로 관통하고 본체부(120)에서 생성된 열기를 하부에서 상부로 유도한다.

더욱 구체적으로 가스주름관부(150)는 본체부(120)에서 배기가스(WG)가 완전연소된 후 발생되는 가스(G)를 나선형으로 하부에서 상부로 유도하는 중간통로가 되어 용수(W)를 가열한다.

즉, 가스주름관부(150)는 복수 개로, 사이클론연소실(121)에서 완전연소 후 발생한 가스(G)가 고온의 열기를 가지고 하부에서 나선 방향으로 적어도 2개 이상의 기로를 따라 상승한다.

본체집진부(160)는 도 3에 도시된 바와 같이, 본체부(120) 하부에 설치되어 상기 본체부(120)에서 발생되는 본체소각재(N)가 모이는 장소로, 본체부(120) 내에서 연소 후 소각하고 남는 가루(재)가 무게 때문에 하방으로 떨어져 쌓이게 되는 집진(集塵)부이다.

가스배출부(171)는 본체부(120)에서 발생한 가스(G)가 외부로 배출되는 최종 출구로, 도 3에 도시된 바와 같이, 가스주름관부(150) 일측과 연결되되 유입부(131)와 일부 중첩되면서 열기를 형성하는 가스(G)를 외부로 배출한다.

또한, 가스배출부(171)는 더욱 상세하게 사이클론연소실(121)에서 발생한 가스(G)가 매우 높은 온도를 가지고 있기 때문에 열교환을 통하여 용수(W)를 가열하고도 남은 높은 열기가 유입부(131)를 통하여 유입되는 공급공기(SA)의 온도를 일정 수준이상 유지하는데 보조할 수 있다.

소제구(173)는 가스주름관부(150) 내부를 청소할 목적으로 설치되는 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 가스주름관부(150) 일측 상부에 위치하여 개폐 가능하고 휘어지기 쉬운 철사 일단에 솔을 장착하여 가스주름관부(150) 내부로 삽입하여 관내에 묻어 있는 그을음이나 재 등을 제거하는 개폐 구멍이 된다.

본체개폐부(175)는 도 3에 도시된 바와 같이, 본체집진부(160) 하부에 힌지(hinge) 연결되어 배기가스(WG) 연소 후 소각된 찌꺼기인 본체소각재(N)를 외부로 배출 가능하도록 개폐하는 장치가 된다.

본체점화장치(180)는 처음 사이클론연소실(121) 내 온도가 낮을 경우에 작동하는 장치로, 사이클론연소실(121)로 유입되는 배기가스(WA)가 점화되도록 초기 화염을 제공하는 데 배기가스(WG)가 노즐부(110)로부터 토출되는 사이클론연소실(121) 내에 위치하여 사이클론연소실(121) 내의 온도가 450℃ 정도가 될 때까지 화염을 발사하고 450℃ 정도에 이르면 자동으로 작동을 정지한다.

다만, 본체점화장치(180)는 배기가스(WA)의 성분에 따라 점화 온도가 변경될 수 있다.

다음, 본 발명이 제안하는 1차 소각장치(200)는 일반적인 소각장치 실시 예 중 하나로, 필요에 따라 공지된 기술 중 일부를 응용하여 적용할 수 있다.

본 발명의 일실시 예에 따른 1차 소각장치(200)는 도 7에 도시된 바와 같이, 연료공급부(210), 몸체부(220), 몸체집진부(230), 몸체점화장치(240), 송풍장치(250), 공기분기관부(260), 공급공기관(271), 배기가스관(272), 예열공기관(273), 및 몸체개폐부(275) 등을 포함할 수 있다.

연료공급부(210)는 폐비닐과 같은 가연성 폐기물 연료(F)를 분쇄 및 녹여 공급하는 장치로, 도 7에 도시된 바와 같이, 테이퍼진 사각박스 내로 폐비닐과 같은 연료(F)가 투입되고 하부에 날카로운 스크류가 회전하면서 파쇄하거나 히팅(heating) 장치로 녹여 하부 통로를 통하여 연료체류장치(225) 내로 공급될 수 있게 한다.

또한, 연료공급부(210)는 추가적으로 폐기물 연료(F)를 녹이면서 발생하는 폐열공기(FA)를 가두는 밀폐형 폐열덮개부(211)를 더 구비할 수 있고 상기 폐열덮개부(211) 일측에 외부와 연결되는 폐열공기관(213)을 더 구비하여 후술하는 공급공기관(271)과 합류할 수 있게 하므로, 폐열공기(FA) 속에 있을 다이옥신과 같은 불순물질을 사이클론연소실(121) 내로 이동시켜서 완전연소시킬 수 있게 한다.

몸체부(220)는 몸체연소실(221), 연료체류장치(225) 등으로 구성되어, 도 7에 도시된 바와 같이, 일측에 연료공급부(210)와 연결되고 내부에 몸체연소실(221)이 마련되며 몸체연소실(221) 내에 경사지게 회전하는 다수의 천공이 표면에 형성된 연료체류장치(225)가 구비될 수 있다.

여기서, 몸체연소실(221)은 연료공급부(210)에서 녹여진 연료(F)가 이동되어 연소되는 공간을 제공하고, 연료체류장치(225)는 외부로부터 회전동력을 전달받아 경사지게 회전하면서 이동된 연료(F)가 용이하게 연소되도록 충분한 체류 공간 및 체류 시간을 제공할 수 있게 한다.

몸체집진부(230)는 도 7에 도시된 바와 같이, 몸체부(220) 하부에 설치되어 상기 몸체부(220)에서 발생되는 몸체소각재(M)가 모이는 장소로, 몸체부(220) 내에서 연소 후 소각하고 남는 가루(재)가 무게 때문에 하방으로 떨어져 쌓이게 되는 집진(集塵)부이다.

몸체점화장치(240)는 몸체연소실(221) 내에 장착되어 연료(F)가 연소될 수 있도록 초기 화염을 제공한다.

즉, 몸체점화장치(240)는 몸체연소실(221) 내로 이동된 연료(F)가 점화되도록 초기 화염을 제공하는 데 몸체연소실(221) 내의 온도가 450℃ 정도가 될 때까지 화염을 발사하고 450℃ 정도에 이르면 자동으로 작동을 정지할 수 있다.

송풍장치(250)는 도 7에 도시된 바와 같이, 몸체부(220) 외곽 일측에 설치되는 데, 몸체부(220) 내로 연소용 공기를 제공하면서 예열공기를 생성하기 위하여 외부 공기를 내부로 송풍하는 장치이다.

또한, 송풍장치(250)는 일반적인 공지된 기술로, 본 발명에서 자세한 설명을 생략한다.

공기분기관부(260)는 송풍장치(250)의 동작으로 외부의 공기가 몸체부(220) 외측을 따라 설치되어 공급되는 제1 공기공급관(261), 몸체연소실(221)로 공급되는 제2 공기공급관(262), 및 몸체부(220) 하부로 공급되어 예열되는 제3 공기공급관(263)을 포함할 수 있다.

특히, 제2 공기공급관(262)은 몸체연소실(221)로 공기가 공급되어 연료(F)가 잘 타도록 공기 속에 포함된 산소가 제공되게 한다.

또한, 제1 내지 제3 공기공급관(261, 262, 263) 각각은 조절밸브(미부호) 및 압력계(미부호)를 설치하여 공급되는 공기량을 조절할 수 있다.

공급공기관(271)은 제1 공기공급관(261)에서 연장되되 유입부(131)와 연결되어 산소가 포함된 공급공기(SA)를 제공하는 배관이고, 배기가스관(272)은 몸체부(220) 내에서 연소되어 발생된 배기가스(WG)가 이동하여 공급되는 배관이며, 예열공기관(273)은 제3 공기공급관(263)을 지나면서 예열된 예열공기(TA)가 배기가스관(272) 외측을 따라 이동하여 공급되는 배관이다.

본 발명에서 몸체부(220)는 하부에 연료(F)가 타고 남은 재 등을 배출할 수 있는 몸체개폐부(275)가 더 포함될 수 있다.

몸체개폐부(275)는 도 7에 도시된 바와 같이, 몸체집진부(230) 하부에 힌지(hinge) 연결되어 몸체부(220)에서 연소 후 소각된 찌꺼기인 몸체소각재(M)를 외부로 배출 가능하도록 개폐하는 장치가 된다.

따라서, 본 발명의 일실시 예에 따른 사이클론 연소구조의 폐기물 소각장치는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

또한, 공기구를 통하여 공급공기가 중앙 내부로 방사되어 열기를 주고받아 온도를 공유함으로 사이클론연소실 내의 온도가 균일화하게 유지하면서 유입된 가연성 물질을 전부 연소시킬 수 있는 이점이 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 본 발명이 제안하는 폐기물 소각장치
110 : 노즐부
120 : 본체부
130 : 코어부
140 : 열교환부
150 : 가스주름관부
160 : 본체집진부
200 : 1차 소각장치

Claims

1차 소각장치에서 배출되는 배기가스, 예열공기 및 공급공기를 이용하여 소각시키는 사이클론 연소구조의 폐기물 소각장치에 있어서,
상기 배기가스 및 예열공기가 유입되어 토출되는 노즐부;
일측에 상기 노즐부와 연결되고 내부에 사이클론연소실이 마련되며 외부로 열커버부가 마련되는 본체부;
상기 본체부 상부를 덮으면서 상기 본체부 내에 코어(core)형상으로 장착되되 상측에 마련된 유입부를 거쳐 유입된 상기 공급공기가 상기 사이클론연소실에 둘러싸여 예열되면서 공기구를 통하여 상기 사이클론연소실 내에 산소를 공급하는 코어부;
상부 일측에 입수구 및 하부 일측에 출수구를 구비하되 상기 열커버부를 수밀구조로 감싸고 하(下)방향으로 흐르는 용수(用水)를 수용하여 상기 열커버부의 온도를 낮추면서 열교환이 이루어져 상기 용수(用水)의 온도를 높이는 열교환부;
상기 본체부 외곽을 나선형으로 둘러싸면서 상기 열교환부를 상(上)방향으로 관통하고 상기 본체부에서 생성된 열기를 하부에서 상부로 유도하여 상기 용수를 가열하는 가스주름관부; 및
상기 본체부 하부에 설치되어 상기 본체부에서 발생되는 본체소각재가 모이는 본체집진부;를 포함하고,
상기 노즐부는 내주연에 소정 간격 이격된 중공의 내부관이 형성되되 상기 내부관을 경계로 내측으로 상기 배기가스가 흐르고 외측으로 상기 예열공기가 흐르며 상기 사이클론연소실과 접선방향으로 만나는 위치에서 급격히 좁아져 상기 배기가스 및 예열공기가 교합하는 유로를 형성시켜 자연발화로 화염을 발생시키며,
상기 사이클론연소실은 내측으로 회오리 구조의 안내격막이 형성되어 상기 배기가스를 선회 기류로 유도하여 상기 배기가스의 체류거리를 길게 하고 일측이 개방된 상기 안내격막 사이로 상기 화염이 난반사가 되어 상하 온도가 균일화되게 하며,
상기 열교환부 내 용수의 흐름은 상기 가스주름관부 내 열기의 흐름과 향류(向流)되게 형성하는 것을 특징으로 하는 사이클론 연소구조의 폐기물 소각장치.

제 1 항에 있어서,
상기 가스주름관부 일측과 연결되되 상기 유입부와 일부 중첩되면서 상기 열기를 형성하는 가스를 외부로 배출하는 가스배출부;
상기 가스주름관부 일측 상부에 형성되는 청소용 소제구; 및
상기 본체집진부 하부에 힌지(hinge) 연결되어 상기 본체소각재를 외부로 배출 가능한 본체개폐부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사이클론 연소구조의 폐기물 소각장치.

제 1 항에 있어서,
상기 가스주름관부는 복수 개인 것을 특징으로 하는 사이클론 연소구조의 폐기물 소각장치.

제 1 항에 있어서,
상기 1차 소각장치는,
가연성 폐기물과 같은 연료를 분쇄 및 녹여 공급하는 연료공급부;
일측에 상기 연료공급부와 연결되고 내부에 몸체연소실이 마련되며 상기 몸체연소실 내에 경사지게 회전하는 다수의 천공이 표면에 형성된 연료체류장치가 구비되는 몸체부;
상기 몸체부 하부에 설치되어 상기 몸체부에서 발생되는 몸체소각재가 모이는 몸체집진부;
상기 몸체연소실 내에 장착된 몸체점화장치;
상기 몸체부 외곽 일측에 설치되는 송풍장치;
상기 송풍장치의 작동으로 외부의 공기가 상기 몸체부 외측을 따라 설치되어 공급되는 제1 공기공급관, 상기 몸체연소실로 공급되는 제2 공기공급관, 및 상기 몸체부 하부 외측으로 공급되어 예열되는 제3 공기공급관을 구비하는 공기분기관부;
상기 제1 공기공급관에서 연장되되 상기 유입부와 연결되어 상기 공급공기를 제공하는 공급공기관;
상기 몸체부 내에서 연소되어 발생된 상기 배기가스가 이동하여 공급되는 배기가스관; 및
상기 제3 공기공급관을 지나면서 예열된 공기가 상기 배기가스관 외측을 따라 이동하여 공급되는 예열공기관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 사이클론 연소구조의 폐기물 소각장치.