KR101969796B1

KR101969796B1 - 고형연료 균등공급장치

Info

Publication number: KR101969796B1
Application number: KR1020180076205A
Authority: KR
Inventors: 이석우
Original assignee: (주)동일캔바스엔지니어링
Priority date: 2018-07-02
Filing date: 2018-07-02
Publication date: 2019-04-17

Abstract

본 발명은, 고형연료가 투입되기 위한 투입구를 갖고, 아래에서 위쪽으로 가면서 외측을 향하는 경사면을 일 측면으로 하며, 상기 경사면의 상단과 이웃한 곳에 고형연료가 배출되기 위한 배출구를 갖는 호퍼; 상기 경사면과 이웃한 곳에서 무한회전을 하도록 상기 호퍼의 내부에 설치되고, 상기 무한회전 시 상기 호퍼 내 고형연료를 이끌면서 상기 배출구의 상부까지 운반하는 운반 진행 및 상기 운반 진행 시보다 상기 경사면에 더 가까운 곳에서 반대 반향으로 회귀하는 회기 진행을 번갈아 수행하며, 이끌고 있던 고형 연료가 상기 운반 진행이 상기 회기 진행으로 변경될 때 상기 배출구로 낙하하는 것을 허용하도록 마련된 에이프런 컨베이어; 및 상기 운반 진행을 하는 상기 에이프런 컨베이어가 이끄는 고형연료를 상기 운반 진행이 상기 회귀 진행으로 변경되기 이전에 균일하게 펴주도록 상기 호퍼의 내부에 설치된 레벨링 수단;을 포함하는 고형연료 균등공급장치를 제공한다.

Description

고형연료 균등공급장치{APPARATUS FOR SUPPLYING SOLID REFUSE FUEL UNIFORMLY}

본 발명은 고형연료 균등공급장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고형연료(SRF, Solid Refuse Fuel)를 보일러나 소각로 등으로 정량적으로 공급할 수 있는 고형연료 균등공급장치에 관한 것이다.

가정이나 공장 등에서 버려지는 생활 폐기물 및 산업 폐기물은 매립지에 매립하는 형태로 처리되어 왔는데, 근래에는 소각로에서 소각시키커나 보일러와 같은 장치의 연료로 재활용되는 형태로도 처리되고 있다. 소각 및 재활용 처리의 경우, 위 폐기물로부터 가연성 폐기물이 분리되고, 가연성 폐기물은 분쇄 및 건조 과정을 거쳐 고형연료(SRF, Solid Refuse Fuel)로 만들어진다. 그리고 이 고형연료는 소각로에서 소각되거나 보일러와 같은 장치의 연료로 사용된다.

등록특허 제10-0850528호(고형 연료 연소용 순환 유동층 보일러의 연료투입 장치 및 그의 방법)에는 고형연료를 보일러에 투입하는 기술이 개시되어 있다. 이 기술에서는 고형연료가 호퍼에 저장되고, 호퍼 하단에 설치된 스크루 컨베이어를 작동시켜 호퍼 내 고형연료를 보일러로 공급한다.

고형연료를 보일러에 공급하는 기술은 등록특허 제10-0890682호(고형연료를 이용한 열회수용 연소장치), 등록특허 제10-1282581호(폐기물 고형연료를 이용한 보일러의 연소장치) 및 등록특허 제10-0814447호(고형화연료를 이용한 산업용 보일러)에도 개시되어 있는데, 이 기술들에서도 고형연료가 호퍼에 저장된 후 호퍼 내 고형연료가 스크류에 의해 보일러로 공급된다.

등록특허 제10-0850528호(고형 연료 연소용 순환 유동층 보일러의 연료투입 장치 및 그의 방법) 등록특허 제10-0890682호(고형연료를 이용한 열회수용 연소장치) 등록특허 제10-1282581호(폐기물 고형연료를 이용한 보일러의 연소장치) 등록특허 제10-0814447호(고형화연료를 이용한 산업용 보일러)

호퍼에 고형연료가 저장될 경우, 일반적으로 고형연료가 위쪽으로 볼록한 아치형 다리 모양으로 뭉쳐 호퍼 하단의 출구로 내려오지 못하고 현상, 즉 브리지 현상(bridging)이 발행하고, 고형연료의 일부가 호퍼의 내면에 고착하여 출구로 내려오지 못하고 호퍼의 중앙 부위의 고형연료만이 출구로 내려와 호퍼의 중앙 부위에 쥐 구멍같은 홀이 생기는 현상, 즉 랫홀 현상(rat hole)도 발생한다.

브리지 현상 및 랫홀 현상은 호퍼에 저장된 고형연료를 보일러로 공급함에 있어서 차질을 발생시키는바 확실하게 방지될 필요가 있으나, 앞선 종래의 기술들은 브릿지 현상 및 랫홀 현상을 확실하게 방지하지 못한다.

또한, 위 종래의 기술들에서는 호퍼로부터 고형연료를 배출하는 수단으로 스크류가 사용되고 있는데, 그러면 고형연료가 스크류에 엉켜 스크류의 작동이 원활하지 못하거나 불가능한 문제도 발생한다.

따라서 본 발명은 브리지 현상 및 랫홀 현상을 확실하게 방지하고 고형연료의 엉킴과 같은 문제도 전혀 초래하지 않으며, 그러면서도 호퍼로부터 보일러로 고형연료를 정량적으로 공급할 수 있는 고형연료 균등공급장치를 제공하고자 한다.

상기 에이프런 컨베이어는, 서로 떨어져 위치하는 한 쌍의 체인; 상기 한 쌍의 체인 중 어느 한 체인의 마디와 나머지 한 체인의 마디 간을 마디별로 각각 연결하는 복수의 연결판; 및 상기 고형연료를 상기 연결판 상에서 받쳐주도록 상기 연결판의 일면에 마련된 받침판;을 포함한다.

상기 받침판을 사이에 두고 위치하는 연결판의 양단에는 상기 받침판보다 높은 높이를 갖는 격벽이 마련된다.

상기 복수의 연결판 중 적어도 하나에 마련된 받침판은 상기 격벽보다 높은 높이를 갖는 연성의 스크레퍼로 구성된다.

상기 레벨링 수단은, 상기 에이프런 컨베이어의 상부에서 무한회전을 하도록 상기 호퍼의 내부에 마련된 무한회전 벨트; 및 상기 무한회전 벨트에 일정한 간격으로 설치되고, 상기 무한회전 벨트의 무한회전 시 상기 에이프런 컨베이어가 이끄는 고형연료의 표면과 접촉하게 되는 접촉 위치를 차례로 통과하며, 상기 접촉 위치에서는 상기 운반 진행을 하는 에이프런 컨베이어와 반대되는 방향으로 진행하도록 마련된 복수의 레벨링 판;을 포함한다.

위와 달리 상기 레벨링 수단은, 상기 에이프런 컨베이어의 상부에서 회전하도록 상기 호퍼의 내부에 마련된 회전 롤러; 및 상기 회전 롤러에 일정한 간격으로 설치되고, 상기 회전 롤러의 회전 시 상기 에이프런 컨베이어가 이끄는 고형연료의 표면과 접촉하게 되는 접촉 위치를 차례로 통과하며, 상기 접촉 위치에서는 상기 운반 진행을 하는 에이프런 컨베이어와 반대되는 방향으로 진행하도록 마련된 복수의 레벨링 판;을 포함할 수도 있다.

본 발명에 의하면, 호퍼의 내부에 경사지게 설치된 에이프런 컨베이어가 고형연료를 운반하기 때문에 브리지 현상 및 랫홀 현상이 확실하게 방지되고, 이로 인해 호퍼 내 고형연료가 운반되지 못하는 현상은 발생하지 않는다. 그리고 이와 더불어, 에이프런 컨베이어에 의해 운반되는 고형연료가 레벨링 수단을 통과하면서 균일하게 펴진 다음 호퍼의 배출구로 배출된다. 따라서 본 발명에 의하면, 호퍼의 배출구와 연결된 보일러나 소각로로 항시 균일한 양의 고형연료가 공급될 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 에이프런 컨베이어에 스크류가 전혀 없기 때문에 고형연료의 엉킴으로 인해 에이프런 컨베이어가 작동하지 못하는 문제도 발생하지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 고형연료 균등공급장치로서, 우측에서 바라본 호퍼의 내부를 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 에이프런 컨베이어의 일부를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 레벨링 수단을 도시한 부분 사시도이다.
도 4는 도 3의 변형예를 도시한 사시도이다.

이하, 본 발명에 따른 고형연료 균등공급장치의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야할 것이다.

아래에서는 본 발명의 명확한 이해 및 설명의 편의를 위해 도 1에서 좌측을 전방, 우측을 후방으로 하고, 전방에서 후방을 바라보았을 때를 기준으로 좌측 및 우측을 정하여, 본 발명의 실시예들을 설명한다.

본 발명에 따른 고형연료 균등공급장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 호퍼(110)와, 에이프런 컨베이어(apron conveyer)(130)와, 레벨링 수단(150)을 포함한다.

상기 호퍼(110)는 투입구(112)를 상면에 갖는데, 이 투입구(112)로는 보일러나 소각로(미도시, 이하 "보일러 등"이라 약칭함)로 공급될 고형연료(SRF, Solid Refuse Fuel)(F)가 투입된다.

그리고 호퍼(110)의 뒷면(116)은 아래에서 위쪽으로 가면서 후방을 향하는 경사면(116)으로 구성된다. 위 경사면(116)은 상측 경사면(116a)과 하측 경사면(116b)으로 구성되고, 하측 경사면(116b)은 상측 경사면(116a)보다 더 급격하게 경사져 있다. 하측 경사면(116b)의 하단과 연결된 호퍼의 하면에는 개폐 가능한 도어(118)가 마련되어 있다.

호퍼(110)는 배출구(114)도 갖는데, 이 배출구(114)는 위 경사면(116)의 상단으로부터 아래로 연장하도록 경사면(116)의 후방에 마련되어 있다. 호퍼(110) 내 고형연료는 위 배출구(114)를 통해 호퍼(110)의 외부로 배출된 후, 보일러 등(미도시)으로 공급된다.

상기 에이프런 컨베이어(130)는 상측 경사면(116a)과 비슷한 경사도를 가지면서 호퍼(110)의 내부에 설치되어 호퍼(110) 내 고형연료를 배출구(114)로 운반하기 위한 것으로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 체인(132a, 132b)과, 복수의 연결판(135)과, 받침판(136)과, 격벽(134a, 134b)을 포함한다.

상기 한 쌍의 체인(132a, 132b)은 호퍼(110)의 내부에서 좌우 방향으로 떨어져 위치하는 좌측 체인(132a) 및 우측 체인(132b)으로 구성된다.

우측 체인(132b)은 우측 상부 스프로켓(138b) 및 우측 하부 스프로켓(139b)에 걸려있고, 좌측 체인(132a)은 좌측 상부 스프로켓(미도시) 및 좌측 하부 스프로켓(미도시)에 걸려있다.

우측 상부 스프로켓(138b) 및 좌측 상부 스프로켓(미도시)은 배출구(114)의 상부에 위치하고, 서로 연결된 채 호퍼(110)에 회전 가능하게 결합되어 있으며, 모터(미도시)와 같은 구동수단과 연결되어 있다.

우측 하부 스프로켓(139b) 및 좌측 하부 스프로켓(미도시)은 위 두 상부 스프로켓(138b, 미도시)보다 더 아래에, 그리고 더 전방에 위치하고, 서로 연결된 채 호퍼(110)에 회전 가능하게 결합되어 있다.

상기 연결판(135)은 좌측 체인(132a)의 한 마디와 우측 체인(132b)의 한 마디를 연결한다. 구체적으로, 좌측 체인(132a)의 마디 및 우측 체인(132b)의 마디에는 "ㄱ"자 형태의 연결편(133)이 마련되고, 연결판(135)의 좌단은 좌측 체인(132a) 마디의 연결편(133)에 볼트와 같은 수단을 통해 결합되며, 우단은 우측 체인(132b) 마디의 연결편(133)에 볼트와 같은 수단을 통해 결합된다.

이러한 연결판(135)은 복수로 마련되어, 체인(132a, 132b)을 구성하는 모든 마디들 각각에 결합된다. 그리고 각 연결판(135)의 가로 길이는 호퍼(110)의 경사면(116)의 좌우 방향 폭과 거의 동일하게 마련된다. 또한, 체인(132a, 132b)이 펴진 상태에 있을 때, 서로 이웃하는 연결판(135) 간에는 틈이 거의 없도록 연결판(135)의 세로 길이가 설정된다.

상기 받침판(136)은 연결판(135) 상에서 고형연료(F)를 받쳐주기 위한 것으로서, 연결판(135)의 일면으로부터 돌출하도록 마련된다. 받침판(136)의 형태는 고형연료(F)가 받쳐질 수 있다면 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 받침판(136)은 도 2에 도시된 바와 같이 여러 개의 조각으로 구성된 후, 위 조각들이 지그재그 형태로 좌우 방향으로 나열되도록 마련될 수 있다. 또한, 위 조각들은 지그재그 형태가 아니라 일렬로 나열되어도 좋고(미도시), 위와 달리 여러 조각이 아닌 하나의 부재로 마련되어 좌우 방향으로 연장하도록 설치되어도 좋다(미도시).

상기 격벽(134a, 134b)은 받침판(136)에 의해 받쳐진 고형연료(F)가 연결판(135)의 좌우로 흘러내리는 것을 방지하기 위한 것으로서, 연결판(135)의 좌단에 마련된 좌측 격벽(134a) 및 연결판(135)의 우단에 마련된 우측 격벽(134b)으로 구성될 수 있다. 격벽(134a, 134b)은 받침판(136)보다 높은 높이를 갖도록 마련된다.

이상과 같은 에이프런 컨베이어(130)는, 두 상부 스프로켓(138b, 미도시)이 모터와 같은 구동수단의 작동에 의해 회전할 때, 호퍼(110)의 내부에서 일정한 방향(도 1에서는 시계 방향)으로 무한회전을 하게 된다. 그리고 무한회전 시, 에이프런 컨베이어(130)는 운반 진행 및 회기 진행을 번갈아 수행하게 된다.

여기서, 운반 진행은 하부 스프로켓(139b, 미도시)으로부터 상부 스프로켓(138b, 미도시)으로 향하는 진행을 의미하고, 회기 진행은 운반 진행보다 호퍼(110)의 경사면(116)에 더 가깝게 위치한 곳에서 상부 스프로켓(138b, 미도시)으로부터 하부 스프로켓(139b, 미도시)으로 향하는 진행을 의미한다.

운반 진행 시, 호퍼(110) 내 고형연료(F)는 받침판(136)에 의해 받쳐진 채 연결판(135)과 함께 이동하는바, 에이프런 컨베이어(130)는 고형연료(F)를 이끌면서 배출구(114)의 상부까지 운반하게 된다. 그리고 배출구(110)의 상부에서 운반 진행이 회기 진행으로 바뀔 때에는 받침판(136)에 의해 받쳐져 있던 고형연료(F)가 배출구(114)로 낙하하게 되는바, 에이프런 컨베이어(130)는 고형연료(F)가 배출구(114)로 낙하하는 것을 허용하게 된다.

한편, 에이프런 컨베이어(130)에 의해 운반되는 고형연료(F)는 상술한 바와 같이 운반 진행이 회귀 진행으로 변경될 때 대부분 배출구(114)로 낙하하나, 일부는 에이프런 컨베이어(130)에 딸려 이동하다가 상측 경사면(116a)으로 낙하하는 경우가 발생할 수 있다. 그리고 상측 경사면(116a)으로 낙하한 고형연료(F)는 호퍼(110) 하면의 도어(118)가 있는 곳까지 미끄러지는 것이 일반적이지만, 일부는 상측 경사면(116a)에 부착되어 있을 수 있다.

따라서 상측 경사면(116a)에 부착된 고형연료(F)를 도어(118)가 있는 곳까지 이동시킬 필요가 있고, 이에 본 발명에서는 연결판들(135) 중 적어도 하나에 마련된 받침판(136)을 도 2에 도시된 바와 같이 스크레퍼(137)로 구성한다. 여기서, 스크레퍼(137)는 좌측 격벽(134a)으로부터 우측 격벽(134b)까지 연장하는 형태, 그리고 상기 격벽들(134a, 134b)보다 높은 높이를 갖는 형태로 마련되고, 고무와 같이 연성(휘어질 수 있는 성질)을 갖는 재질로 마련된다. 에이프런 컨베이어(130)에는 1~2개 정도의 스크레퍼(137)만 마련되면 충분하다. 참고로, 도 1에는 1개의 스크레퍼(137)만이 마련된 예가 도시되어 있다.

이러한 스크레퍼(137)는 회귀 진행 시 상측 경사면(116a)과 접촉하면서 상측 경사면(116a)에 부착된 고형연료(F)를 긁어내고, 그러면 고형연료(F)가 하측 경사면(116b)을 따라 도어(118)가 있는 곳까지 미끄러지며 이동하게 된다.

상기 레벨링 수단(150)은 운반 진행을 하는 에이프런 컨베이어(130)가 이끄는 고형연료(F)를 균일하게 펴주기 위해 호퍼(110)의 내부에 설치된 것으로서, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 무한회전 벨트(156) 및 복수의 레벨링 판(158)을 포함한다.

무한회전 벨트(156)는 에이프런 컨베이어(130)의 상부에서 전후 방향으로 떨어져 위치하도록 호퍼(110)의 내부에 회전 가능하게 설치된 전방 롤러(154) 및 후방 롤러(152)에 걸려 있다. 그리고 이 두 롤러(152, 154) 중 어느 하나에는 모터(미도시)와 같은 구동수단이 연결되어 있다. 따라서 이 구동수단이 작동하면 무한회전 벨트(156)가 일정한 방향(도 1에서는 시계 방향)으로 회전하게 된다.

레벨링 판들(158)은 일정한 간격으로 무한회전 벨트(156)에 설치되어 있다. 그리고 레벨링 판들(158)은 무한회전 벨트(156)가 후방 롤러(152)를 감아돌 때 접촉 위치를 차례로 통과하게 된다. 이 접촉 위치에서는 레벨링 판(158)이 에이프런 컨베이어(130)에 의해 운반되는 고형연료(F)의 표면과 접촉하면서 에이프런 컨베이어(130)와 반대되는 방향으로 진행하고, 이때 에이프런 컨베이어(130)에 의해 고형연료(F)가 균일하게 펴지게 된다. 따라서 에이프런 컨베이어(130)에 의해 운반되는 고형연료(F)는 위 접촉 위치를 통과하면서 균일한 양으로 조정되고, 이후 운반 진행이 회귀 진행으로 바뀔 때 에이프런 컨베이어(130)로부터 배출구(114)로 낙하하며, 이로 인해 보일러 등(미도시)으로 균일한 양의 고형연료(F)가 공급될 수 있게 된다.

앞서서는 에이프런 컨베이어(130)에 스크레퍼(137)가 마련될 수 있고, 이 스크레퍼(137)는 격벽(134a, 134b)보다 높은 높이를 갖는다고 설명하였다. 따라서 운반 진행 시 스크레퍼(137)는 레벨링 판(158)과 접촉할 수밖에 없다. 그러나 이 경우 스크레퍼(137)는 그 연성으로 인해 레벨링 판(158)과 접촉할 때 휘어지면서 레벨링 판(158)을 통과하므로, 스크레퍼(137)와 레벨링 판(158) 간 접촉으로 인한 문제는 전혀 발생하지 않는다.

한편, 레벨링 수단(150)에서는 도 4에 도시된 바와 같이 레벨링 판들(158)이 후방 롤러(152)의 외주면에 직접 일정한 간격으로 나열되도록 마련되어도 좋다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양하게 수정 및 변형될 수 있고, 상술한 실시예들이 다양하게 조합될 수 있음은 물론이다.

100 : 고형연료 균등공급장치 110 : 호퍼
112 : 투입구 114 : 배출구
116 : 경사면(뒷면) 116a : 상측 경사면
116b : 하측 경사면 118 : 도어
130 : 에이프런 컨베이어 132a, 132b : 체인
133 : 연결편 134a, 134b : 격벽
135 : 연결판 136 : 받침판
137 : 스크레퍼 150 : 레벨링 수단
152 : 후방 롤러 154 : 전방 롤러
156 : 무한회전 벨트 158 : 레벨링 판

Claims

고형연료가 투입되기 위한 투입구를 갖고, 아래에서 위쪽으로 가면서 외측을 향하는 경사면을 일 측면으로 하며, 상기 경사면의 상단과 이웃한 곳에 고형연료가 배출되기 위한 배출구를 갖는 호퍼;
상기 경사면과 이웃한 곳에서 한 방향으로만 무한회전을 하도록 상기 호퍼의 내부에 설치되고, 상기 무한회전 시 상기 호퍼 내 고형연료를 이끌면서 상기 배출구의 상부까지 운반하는 운반 진행 및 상기 운반 진행 시보다 상기 경사면에 더 가까운 곳에서 반대 반향으로 회귀하는 회기 진행을 번갈아 수행하며, 이끌고 있던 고형 연료가 상기 운반 진행이 상기 회기 진행으로 변경될 때 상기 배출구로 낙하하는 것을 허용하도록 마련된 에이프런 컨베이어; 및
상기 호퍼 내 고형연료보다 더 위쪽에 위치하도록 상기 호퍼의 내부에 설치되고, 상기 운반 진행을 하는 상기 에이프런 컨베이어가 이끄는 고형연료를 상기 운반 진행이 상기 회귀 진행으로 변경되기 이전의 위치인 접촉 위치에서 균일하게 펴주는 기능만을 수행하도록 마련되며, 이 기능의 수행을 위해 상기 접촉 위치를 상기 운반 진행의 방향과 반대되는 방향으로 차례로 통과하면서 상기 고형연료의 표면과 접촉하도록 마련된 복수의 레벨링 판을 구비하는 레벨링 수단;을 포함하는 고형연료 균등공급장치.
제1항에 있어서,
상기 에이프런 컨베이어는,
서로 떨어져 위치하는 한 쌍의 체인;
상기 한 쌍의 체인 중 어느 한 체인의 마디와 나머지 한 체인의 마디 간을 마디별로 각각 연결하는 복수의 연결판; 및
상기 고형연료를 상기 연결판 상에서 받쳐주도록 상기 연결판의 일면에 마련된 받침판;을 포함하는 고형연료 균등공급장치.
제2항에 있어서,
상기 받침판을 사이에 두고 위치하는 연결판의 양단에는 상기 받침판보다 높은 높이를 갖는 격벽이 마련된 고형연료 균등공급장치.
제3항에 있어서,
상기 복수의 연결판 중 적어도 하나에 마련된 받침판은 상기 격벽보다 높은 높이를 갖는 연성의 스크레퍼로 구성되는 고형연료 균등공급장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레벨링 수단은 상기 에이프런 컨베이어의 상부에서 무한회전을 하도록 상기 호퍼의 내부에 마련된 무한회전 벨트를 포함하고, 상기 복수의 레벨링 판은 상기 무한회전 벨트에 일정한 간격으로 설치된 고형연료 균등공급장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레벨링 수단은 상기 에이프런 컨베이어의 상부에서 회전하도록 상기 호퍼의 내부에 마련된 회전 롤러를 포함하고, 상기 복수의 레벨링 판은 상기 회전 롤러에 일정한 간격으로 설치된 고형연료 균등공급장치.