KR101986223B1 - 고효율 구조를 갖는 세라믹 화장로 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 주연소로와 제1, 2재연소로에 내열성이 향상된 세라믹재질의 일측적층부와 타측적층부를 설치하여 내열성이 우수하며, 온도 상승이 빠르고, 외부 충격으로부터도 내진성이 우수하여 장시간 사용이 가능한 화장로 설비 시스템을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 주연소로와 제1재연소로 및 상기 주연소로와 상기 제1재연소로를 관통 연결하는 내부연도와, 상기 제1재연소로의 상측에 마련되는 제2재연소로를 포함하는 화장로 설비에 있어서, 상기 주연소로는, 주연소프레임의 내측면에 세라믹재질로 제1,2,3일측층으로 나란히 배치된 일측적층부로 구성되고, 상기 제1, 2재연소로는 각각 재연소프레임의 내측면에 세라믹재질로 제1,2,3타측층으로 나란히 배치된 타측적층부로 구성되며, 상기 제1재연소에는 내부 공간을 구획하기 위하여 와류화도공벽체를 포함하며, 상기 와류화도공벽체도 세라믹재질로 제작되고, 상기 와류화도공 벽체에 길이 방향으로 다수개가 연통 형성되는 각 가스통과공에는 와류돌기가 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

고효율 구조를 갖는 세라믹 화장로{CERAMIC CREMATION FURNACE WITH HIGH EFFICIENCY STRUCTURE}

본 발명은 고효율 구조를 갖는 세라믹 화장로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화장 연소로에서 열 안정성을 증대시키고 열팽창을 저감시키며, 재연소로에서 완전 연소를 유도하고, 친환경적인 화장을 처리할 수 있는 고효율 구조를 갖는 세라믹 화장로에 관한 것이다.

일반적으로, 대표적인 장례 풍습으로 크게 매장과 화장으로 나눌 수 있는데, 매장은 사망자의 시신을 관에 담아 산 등 매립지에 매립하여 이루어지고, 화장은 사망자의 시신을 불로 태우고 남은 재를 작은 항아리에 담아 보관하거나 강 등에 뿌리는 것으로 이루어지는 장례 방식이다. 우리 나라에서는 전통적으로 매장 방식의 장례 풍습을 선호하여 왔으나, 최근에는 한정된 부지 문제, 장례 비용 문제 및 토질의 환경오염 문제 등으로 인해 화장을 택하는 사례가 늘고 있다.

화장을 위하여는 통상 1,000℃ 이상의 고열에서 2시간 정도 시신을 태운 뒤 남은 뼈의 잔해를 곱게 갈아내는 방식이 많이 이용되고 있다.

화장로는 그 내부에 관 전체를 수용할 수 있는 크기로 형성되어 있고, 연도 길이를 길게 형성하기 위하여 다수의 연소로가 구비되어 있다.

그러나, 종래의 화장로의 주연소로 및 재연소로는 열효율적으로 축열을 이용할 수 있도록 내화벽돌만을 사용하거나, 또는 내화벽돌과 세라믹재질을 혼용한 내화재, 즉 이질의 내화재를 사용하고 있음에 따라서, 주연소로 및 재연소로 자체의 중량 증가로 인해 시공이 불편하고, 유지 보수시 불편한 단점이 있다.

또한, 장기간 운용을 통해서 주연소로 또는 재연소로의 내화벽돌 자체가 손상이 발생하는 경우, 주연소로 또는 재연소로 자체를 교체하는 등의 대공사가 요구되고, 있다, 즉 내화벽돌의 손상으로 인하여 내화벽돌 자체를 교체하여야 하는 경우 소화로 당 연간 수천 만원의 비용이 소요됨으로써, 제작 및 유지 보수 경제상 최적화된 내화재가 요구되고 있는 실정이다.

따라서 내화벽돌의 손상도를 저감시키고 화장로의 보수 주기를 늘리기 위하여, 최근은 화장로의 내화벽돌에 대한 보호재로 세라믹 블록을 시공하고 있다.

그러나, 주연소로 또는 재연소로에서 발생되는 열충격에 의해 내화벽돌을 덮고 있는 세라믹화이버 등의 내화재들은 팽창 및 수축을 일으키고, 그 결과 내화재간 이음매(예: 내화재간 경계선)가 쉽게 벌어지는 문제점이 있었다.

대한민국 특허등록번호 제10-1395436호(공고일 2014.05.15)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 주연소로와 제1, 2재연소로에 내열성이 향상된 세라믹재질의 일측적층부와 타측적층부를 설치하여 내열성이 우수하며, 온도 상승이 빠르고, 외부 충격으로부터도 내진성이 우수하여 장시간 사용이 가능한 고효율 구조를 갖는 세라믹 화장로를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

본 발명의 다른 목적으로는, 제2재연소로의 와류화도공벽체도 세라믹재질로 제작함과 동시에 가스통과공에 와류돌기를 형성시킴으로써, 배기가스의 유속을 증가시킴으로 하여 재연소 효과를 높이고, 연기나 냄새를 제거할 수 있는 고효율 구조를 갖는 세라믹 화장로를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 주연소로와 제1재연소로 및 상기 주연소로와 상기 제1재연소로를 관통 연결하는 내부연도와, 상기 제1재연소로의 상측에 마련되는 제2재연소로를 포함하는 화장로 설비에 있어서, 상기 주연소로는 주연소프레임의 내측면에 세라믹재질로 제1,2,3일측층으로 나란히 배치된 일측적층부로 구성되고, 상기 제1, 2재연소로는, 각각 재연소프레임의 내측면에 세라믹재질로 제1,2,3타측층으로 나란히 배치된 타측적층부로 구성되며, 상기 제1재연소에는 내부 공간을 구획하기 위하여 와류화도공벽체를 포함하며, 상기 와류화도공벽체도 세라믹재질로 제작되고, 상기 와류화도공 벽체에 길이 방향으로 다수개가 연통 형성되는 각 가스통과공에는 와류돌기가 형성될 수 있는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 일측적층부와 상기 타측적층부의 내표면에는 코팅층이 더 포함될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 일측적층부의 제1일측층은 상기 제2일측층과 상기 제3일측층의 합 두께보다 더 두껍게 형성되며, 상기 타측적층부의 제1타측층도 상기 제2타측층과 상기 제3타측층의 합두께보다 더 두껍게 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 가스통과공에 형성되는 와류돌기는, 타원 형상으로 돌출 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 주연소로와 상기 제1, 2재연소로 및 상기 와류화도공벽체를 제작하는 상기 세라믹재질은, 산화칼륨, 이산화규소, 인산 및 물이 배합된 액상의 규산칼륨 졸과, 버미큘라이트, 이산화티타늄 및 지르콘이 혼합된 세라믹 분말이 8:2의 혼합비로 혼합 제조되며, 상기 규산칼륨 졸은, 상기 산화칼륨 9 wt%, 상기 이산화규소 21 wt%, 상기 인산 4 wt% 및 상기 물 66 wt%를 혼합하고 성형, 소결 및 분쇄하여 제조되고, 상기 세라믹 분말은, 상기 버미큘라이트 40 wt%, 상기 이산화티타늄 30 wt%, 상기 지르콘 30 wt%를 혼합하고 성형, 소결 및 분쇄하여 제조될 수 있다.

본 발명에 의한 고효율 구조를 갖는 세라믹 화장로에서는, 주연소로와 제1, 2재연소로에 내열성이 향상된 세라믹재질의 적층부를 설치함에 따라 전체적으로 경량화되고, 유지 보수시 시간과 비용이 절감되는 효과가 있다.

또한, 제2재연소로의 와류화도공벽체도 세라믹재질로 제작함과 동시에 가스통과공에 와류돌기를 형성시킴으로써, 배기가스의 유속을 증가시킴으로 하여 재연소 효과를 높이고, 연기나 냄새를 제거할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화장로 설비시스템의 전체 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화장로의 단면도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화장로의 측단면도이고,
도 4는 도 2에 도시된 A부분의 일부 확대 단면도이고,
도 5는 도 2에 도시된 B부분의 일부 확대 단면도이고,
도 6은 본 발명에 따른 와류화도공벽체의 일부 확대 측단면도이고,
도 7은 도 1에 도시된 화장로 설비의 제어수단을 설명하기 위한 블록도이고,
도 8은 도 1에 도시된 화장로 설비의 자동연소 및 배가스 재순환을 설명하기 위한 구성도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 발명 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

여기서 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화장로 설비시스템의 전체 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화장로의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화장로의 측단면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 A부분의 일부 확대 단면도이고, 도 5는 도 2에 도시된 B부분의 일부 확대 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 와류화도공벽체의 일부 확대 측단면도이고, 도 7은 도 1에 도시된 화장로 설비의 제어수단을 설명하기 위한 블록도이고, 도 8은 도 1에 도시된 화장로 설비의 자동연소 및 배가스 재순환을 설명하기 위한 구성도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 화장로는, 신체 또는 사람을 제외한 동물체 혹은 기타 소각을 통해 화장이 필요한 몸체를 완전 연소 또는 소각시키는 화장 시설이거나, 이러한 화장로를 포함한 화장 설비를 지칭할 수 있다.

도 1에서와 같이 크게 사체반출입장치(10), 연소장치(20), 연소가스 냉각장치(30), 연소가스 처리장치(40), 잔재처리장치(50), 통풍장치(60) 및 선택적 비촉매반응장치(750)를 포함할 수 있다.

사체반출입장치(10)는 관을 운반하기 위한 내화대차(160)를 전실(14) 또는 화장로의 내부[예: 주연소로(100)의 내부]로 운반하도록 내화대차 이송장치(13)를 가질 수 있다.

내화대차 이송장치(13)는 전동체인 슬라이드 방식으로 관을 자동으로 주연소로(100)의 내부로 반입 또는 반출시키는 역할을 담당할 수 있다.

또한, 내화대차(160)는 이음새 없는 일체형 구조의 상판부를 가질 수 있다.

사체반출입장치(10)는 자동 관 승강장치가 내장되고, 전동식으로 구동될 수 있는 관운반차(11) 및 화장 이후 유골을 반출시키기 위한 대차운반차(12)를 더 포함할 수 있다.

사체반출입장치(10)에는 화장의 시작 또는 종료시에 내화대차가 위치되는 전실(13)이 포함될 수 있다. 여기서, 전실(13)은 화장 후 급속 냉각이 가능하여 화장시간을 단축시킬 수 있는 공기조화설비가 마련될 수 있다.

또한, 전실(13)에는 입구측 전실자동문과, 주연소로(100)와 연결되는 위치 주변에 설치된 자동 개폐 장치가 설치되어 있을 수 있다.

또한, 전실(13)의 천정과 화장로의 연결관(740)의 사이에는 전실상부 댐퍼를 갖는 통기관(21)이 설치될 수 있다.

연소장치(20)는 내화대차 이송장치(13)에 의해 운반된 관을 주연소로(100) 또는 제1, 2재연소실(300)(400)에서 연소시키도록 상기 화장로에 결합될 수 있다. 여기서, 화장로는 복수의 기기(예: 1호로 ~ 10호로)로 구성될 수 있고, 이들 기기들에 관련한 각종 배관 및 연결 설비 등도 복수로 구성될 수 있다.

연소장치(20)는 이중 세라믹화이버 구조의 주연소로(100) 또는 제1, 2 재연소실(300)(400)의 내부에서 루프회로에 의해 완전 연소를 실현할 수 있도록 구성될 수 있다.

또, 연소장치(20)는 주연소로(100)의 상부에 제1재연소로(300)가 위치한 구조일 수도 있지만, 본 실시예와 같이, 상기 제1재연소로(300)의 상부에 별도의 제2재연소로(400)가 더 마련될 수 있다.

또한, 연소장치(20)의 주연소버너(140)는 광범위한 각도조절(상하, 좌우, 전후)이 가능하고, 질소산화물의 발생이 적은 화장로 전용 버너일 수 있다.

또한, 연소장치(20)는 선택적 비촉매반응장치(750)로부터 암모니아를 공급받아서, 화학반응(예: 선택적 비촉매반응)에 의해 실소산화물을 1차 제거할 수 있다.

연소가스 냉각장치(30)는 상기 화장로의 연결관(740)에 관통하게 결합되고, 가스냉각기(750)와 가스열교환기(700)에 의해 연소가스를 순차적으로 냉각시키는 역할을 담당할 수 있다.

연소가스 냉각장치(30)는 배기라인(731)을 통해 연소가스 처리장치(40)와 관통하게 결합될 수 있다.

연소가스 처리장치(40)는 연소가스 냉각장치(30)로부터 배출되는 배가스에서 대기오염물질을 제거하도록 소석회 및 활성탄 공급부(715)와 여과집진기(720)와 선택적 촉매반응기(730)를 구비하고, 재순환 배가스를 상기 가스냉각기 쪽으로 재순환시키도록 재순환라인(780)을 포함할 수 있다.

소석회 및 활성탄 공급부(715)와 여과집진기(720) 및 선택적 촉매반응기(730)는 배기라인(731) 상에 결합될 수 있다.

소석회 및 활성탄 공급부(715)는 소석회 분무에 의한 염화수소, 황산화물 제거 역할을 담당할 수 있다.

여과집진기(720)는 입자크기 0.1마이크론 이상 미세분진을 제거하고, P-84 여과포 재질로 고온 운전(온도 280℃)이 가능한 장치일 수 있다.

선택적 촉매반응기(730)는 티탄계 촉매에 의한 환원반응으로 다이옥신 및 질소산화물을 최종 제거하는 SCR 장치일 수 있다.

잔재처리장치(50)는 여과집진기(720)에 포집된 잔재를 포집 및 처리하는 역할을 담당할 수 있다. 이를 위해서, 잔재처리장치(50)는 조대입경의 비재와 분진의 1차 포집을 위한 잔재 싸이클론(51)과, 0.1마이크론 이상의 미세 분진을 2차 포집하는 잔재 여과집진기(52)와, 강력한 풍량과 흡입력의 다단터보블로워로 이루어진 잔재 흡입송풍기(53)를 포함할 수 있다.

통풍장치(60)는 선택적 촉매반응기(730)에서 배출된 배가스를 배출처리 하는 역할을 담당할 수 있다.

통풍장치(60)는 가변전압가변주파수(VVVF: Variable Voltage Variable Frequency) 제어가 가능하여서, 주연소실(100)의 내부 압력을 미리 정한 압력범위(예: -50 ∼ -100Pa) 내에서 조절할 수 있는 유인배풍기(770)를 포함할 수 있다.

또한, 통풍장치(60)의 연돌(771)은 배가스의 대기확산 및 통풍력을 고려한 구조를 갖고, 외부조망이 가능하지 않도록 수직형으로 설계될 수 있다.

또한, 연돌(771)에는 백연제거장치(800)가 더 구비될 수 있다. 여기서, 백연제거장치(800)는 연돌(771)이 설치된 지역의 기준 외기온도(예: 여름철 30℃, 겨울철 -12℃)를 고려하여, 연돌(771)의 입구 온도(하부 온도)를 연소공기공급라인(705)으로부터 분기된 바이패스라인(772)의 온도(예: 200℃)에 의해 연돌(771)의 출구 온도(상부 온도) 195℃로 승온시켜서, 배가스의 포화습도를 불포화 습도로 낮추어 대기중으로 최종 배출시켜서, 백연을 제거하는 역할을 담당할 수 있다.

또한, 통풍장치(60)는 연돌(771)에 설치된 가스센서 및 배기가스 자동측정장치(850)를 더 포함할 수 있다.

선택적 비촉매반응장치(750)는 상기 화장로의 제2재연소로(400)에 관통하게 결합된 주입라인(761)을 통해 암모니아 및 압축공기를 제공하는 역할을 담당할 수 있다.

여기서 도 2에 도시된 바와 같이, 예시적인 설명을 위해서 본 실시예에서는 주연소로(100), 내부연도(200), 제1재연소로(300), 제2재연소로(400)를 포함할 수 있다.

여기서, 주연소로(100), 내부연도(200), 제1재연소로(300), 제2재연소로(400)는 일종의 연소로 또는 소각로일 수 있다.

주연소로(100)는 스틸 재질의 플레이트를 서로 연결(예: 용접 또는 볼팅 결합)하여 함체 구조를 갖도록 주연소프레임(110)을 포함할 수 있다.

주연소프레임(110)은 전체 화장로의 하부에 위치하는 것으로서, 여기서, 일측이란 화장로의 하부를 지칭할 수 있다.

주연소로(100)의 바닥(102)은 내화 재질의 콘크리트로 제작되어 있을 수 있으며, 주연소프레임(110)의 일측 내측면으로 배치된 세라믹재질의 일측적층부(120)를 가질 수 있다.

여기서, 세라믹재질의 일측적층부(120)는 상온 또는 안전온도 1000℃~ 1600℃에서 사용될 수 있고, 적층 가능한 패널 또는 플레이트 형태의 단위체로 이루어져 있을 수 있다.

일측적층부(120)는, 주연소로(100)의 벽 두께 방향 또는 천장 두께방향을 따라 적층되고 동질의 내화재(예: 세라믹재질)만으로 구성된 하나 이상의 층(121,122,123)을 갖되, 주연소프레임(110)에 접하는 제1일측층(121)과 차례로 제2일측층(122) 그리고 화염에 직접 접촉하는 제3일측층(123)으로 구성될 수 있다.

도 3에 도시된 확대 단면도를 참조하면, 제2일측층(122)과 제3일측층(123)은 서로 동일하거나 대등한 두께를 가질 수 있다.

또한, 일측적층부(120)의 제1일측층(121)은 제2일측층(122)과 제3일측층(123)의 합 두께보다 더 두껍게 형성될 수 있다.

이들 일측적층부(120)의 층(121,122,123)은 주지의 연소로 또는 소각로 등에서 사용하는 부착제(미도시) 또는 내화몰탈을 사용하여 서로 결합되거나, 또는 주연소프레임(110)에 부착될 수 있고, 층(121,122,123)들 중 화염에 접촉하여 훼손이 일어난 경우, 훼손이 일어난 곳[예 : 제3일측층(123) 및 코팅층(124)]만을 교체함으로써, 내화벽돌을 교체하는 것에 비하여 상대적으로 비용 및 시공 시간을 줄이거나 단축시킬 수 있다.

화염의 열전달은 제3일측층(123)과 제2일측층(122) 및 제1일측층(121)을 통해서 차례로 일어날 수 있다. 이때, 제3일측층(123)은 열충격에 의해 가장 큰 팽창 및 수축이 일어나는 일부위일 수 있고, 다른 층(121,122)에 비해 손상이 상대적으로 크게 발생할 수 있다. 따라서, 화장로 설비(1)의 장기간 운용에 따라, 제3일측층(123)이 훼손되는 경우가 발생하더라도, 유지 보수자는 제3일측층(123)만을 제2일측층(122)으로부터 분리 및 교체하고, 이후 재 시공할 수 있다.

제3일측층(123)과 제2일측층(122)이 제1일측층(121)에 비해 상대적으로 얇기 때문에 두께가 얇은 쪽, 즉 화염에 의해 훼손 가능성이 높은 제3일측층(123)만을 교체하는 것이 비용 경제상 유리할 수 있다.

그리고 일측적층부(120)의 외측면에 해당하는 제3일측층(123)에는 코팅층(124)이 더 마련될 수 있다.

여기서, 코팅층(124)은 화이버계 코팅제(결정화 무라이트 화이버)로서, 두께 4mm로 도포되는 방식으로 제3일측층(123)에 마련 또는 시공되어 있을 수 있다.

아울러, 주연소로(100)에는 주연소로(100)의 전방 벽체에 설치된 내화문(130)과, 주연소로(100)의 후방 벽체에 설치된 주연소버너(140)와, 주연소버너(140)의 위쪽으로 후방 벽체에 설치된 주송풍구(150)와, 주연소로(100)의 바닥(102) 위에 설치된 내화대차(160)용 레일(170)을 포함할 수 있다.

이때, 주송풍구(150)는 주연소버너(140)에서 발생되는 불꽃을 향하도록 경사지게 형성되어 있을 수 있고, 이에 따라, 주송풍구(150)에 장착된 주송풍구(150)를 통해 필요 공기량이 원활하게 상기 불꽃 쪽으로 전달될 수 있고, 2차연소를 원활하게 수행함으로써, 완전연소를 유도할 수 있다.

또한, 주연소버너(140)는 상하 각도 25°, 좌우 각도 15°, 전후 이동 500mm 등과 같이 각도 조절이 가능하여, 난연부 해소 및 화장시간 단축효과를 가질 수 있다.

또, 주연소버너(140)는 로내(주연소실 또는 재연소실)의 온도, 압력, 연소량이 자동제어되는 제어기(미도시)의 루프회로에 결합되어 있음에 따라, 완전연소를 실현할 수 있고, 연소가스가 주연소로(100)의 내부에 2초 이상 체류될 수 있음에 따라, 완전연소를 유도할 수 있다.

내화대차(160)용 레일(170)은 주연소로(100)의 바닥(102)의 상면을 기초로 설치될 수 있다. 또한, 주연소로(100)의 바닥(102)의 저부에는 바닥(102)을 관통하여 레일(170) 위의 내화대차(160) 쪽으로 냉각 공기를 공급할 수 있는 송풍장치(180)가 더 마련되어 있을 수 있다.

송풍장치(180)는 화장로의 하부측에 위치한 송풍기와, 송풍기의 토출구에 연결된 주송풍관과, 주 송풍관에서 분기된 다수의 분기관을 포함하되, 여기서, 각 분기관의 끝단이 주연소로(100)의 바닥(102)을 관통하여 상향으로 연장되어 있을 수 있다.

다시 도 2 또는 도 3을 참조하면, 내부연도(200)는 주연소로(100)에 관통하게 연결된 것으로서, 주연소로(100)와 제1재연소로(300)를 서로 연결시켜주는 연소가스 배출통로의 역할을 담당할 수 있다.

내부연도(200)도 다층 또는 여러 겹으로 적층된 세라믹화이버(201,202)를 포함할 수 있다.

세라믹화이버(201,202)는 적층 가능한 패널 또는 플레이트 형태의 단위체로 이루어져 있을 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 화장로 설비(1)에는 내부연도(200)에 관통하게 연결되도록 상기 주연소로(100)의 상부에 위치한 제1재연소로(300)를 포함할 수 있다.

제1재연소로(300)는 주연소로(100)의 주연소프레임(110)에 대응하는 재연소프레임(310)과, 재연소프레임(310)의 내측면에서 배치된 세라믹재질의 타측적층부(320)를 가질 수 있다.

여기서, 세라믹재질의 타측적층부(320)도 상온 또는 안전온도 1000℃~ 1600℃에서 사용될 수 있고, 적층 가능한 패널 또는 플레이트 형태의 단위체로 이루어져 있을 수 있다.

또한, 제1재연소로(300)의 바닥(302)은 내화 재질의 캐스터블로 제작되어 있을 수 있다. 제1재연소로(300)의 바닥(302) 저부에는 주연소로(100)의 천장을 이루는 이질의 내화재들이 시공되어 있을 수 있다.

제1재연소로(300)의 타측적층부(320)는, 도 2에 도시된 주연소로(100)의 개폐 가능한 내화문(130)이 있는 곳을 제외하고, 도 3과 도 5에 도시된 주연소로(100)의 일측적층부(120)의 두께와 대응하여 동일하거나 유사한 두께를 가질 수 있다.

즉, 제1재연소로(300)의 타측적층부(320)는 제1재연소로(300)의 벽 두께 방향 또는 천장 두께방향을 따라 적층되고 동질의 내화재(예: 세라믹재질)만으로 구성된 하나 이상의 층(321,322,323)을 갖되, 재연소프레임(310)에 접하는 제1타측층(321)과 차례로 제2타측층(322) 그리고 화염에 직접 접촉하는 제3타측층(323)으로 구성될 수 있다.

도 5에 도시된 확대 단면도를 참조하면, 제2타측층(322)과 제3타측층(323)은 서로 동일하거나 대등한 두께를 가질 수 있다.

또한, 타측적층부(320)의 제1타측층(321)은 제2타측층(322)과 제3타측층(323)의 합두께보다 더 두껍게 형성될 수 있다.

이들 타측적층부(320)의 층(321,322,323)들도 앞서 주연소로(100)에 관한 설명에서 언급한 바와 같이, 주지의 연소로 또는 소각로 등에서 사용하는 부착제(미 도시) 또는 내화몰탈을 사용하여 서로 결합되거나, 또는 재연소프레임(310)에 부착될 수 있고, 층(321,322,323)들 중 화염에 접촉하여 훼손이 일어난 경우, 훼손이 일어난 곳[예 : 제3타측층(323) 및 코팅층(324)]만을 교체함으로써, 내화벽돌을 교체하는 것에 비하여 상대적으로 비용 및 시공 시간을 줄이거나 단축시킬 수 있다.

화염의 열전달은 제3타측층(323)과 제2타측층(322) 및 제1타측층(321)을 통해서 차례로 일어날 수 있다. 이때, 제3타측층(323)은 열충격에 의해 가장 큰 팽창 및 수축이 일어나는 부위일 수 있고, 다른 층(321,322)에 비해 손상이 상대적으로 크게 발생할 수 있다. 따라서, 화장로 설비(1)의 장기간 운용에 따라, 제3타측층(323)이 훼손되는 경우가 발생하더라도, 유지 보수자는 제3타측층(323)만을 제2타측층(322)으로부터 분리 및 교체하고, 이후 재 시공할 수 있다.

제3타측층(323)과 제2타측층(322)이 제1타측층(321)에 비해 상대적으로 얇기 때문에 두께가 얇은 쪽, 즉 화염에 의해 훼손 가능성이 높은 제3타측층(323)만을 교체하는 것이 비용 경제상 유리할 수 있다.

그리고 타측적층부(320)의 외측면에 해당하는 제3타측층(323)에는 코팅층(324)이 더 마련될 수 있다.

그리고 제1재연소로(300)의 측면에는 재연소버너(340)가 설치되어 있을 수 있다. 또, 제1재연소로(300)의 측면 다른쪽에는 도어에 의해 개폐 가능한 액세스홀 또는 유지보수통로(350)가 더 마련되어 있을 수 있다.

재연소버너(340)는 주연소로(100)에서 배출되는 미연탄소 및 유기 화합물을 고온에서 혼합시켜 완전연소하고, 특히 편심방향으로 설치, 즉 제1재연소로(300)의 측벽에 경사지게 설치되어서, 버너화염과 배기가스를 병류 접촉시켜 완전연소를 유도할 수 있다. 즉, 재연소버너(340)에서 발생된 화염은 배기가스의 흐름에 영향을 받아서 제1재연소로(300)의 평면 기준으로 동그라미를 그리거나 또는 회전하듯이 병류 접촉하면서 와류를 형성함으로써, 완전연소를 유도할 수 있다.

이러한, 제1재연소로(300)에는 내부연도(200)가 위치한 제 1 공간(301)과 상기 내부연도(200)의 반대쪽의 제 2 공간(302)을 구획하도록 제1재연소실(300)의 내부에 설치된 와류화도공벽체(330)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 와류화도공이란 블록 형상에 구멍이 형성된 내화물을 수평 방향으로 이격 배치하고, 수직 방향으로 지그재그 구조가 되도록 축조하는데 사용되는 단위체일 수 있다.

와류화도공벽체(330)는 다수의 구멍을 갖으며, 상기의 일측적층부(120)와 타측적층부(320)의 세라믹재질로 동일한 재질로 제작된 것으로서, 재연소버너(340)의 불꽃 또는 주연소로(100)에서 공급된 가스 및 분진이 와류화도공벽체(330)의 내화물의 복사열(축열)에 의해 간접 접촉의 연소를 일으킴으로써, 화장로의 무연, 무취, 저공해를 더욱 효과적으로 실현할 수 있다.

즉, 와류화도공벽체(330)는 제1재연소로(300)의 바닥(302)에서 타측적층부(320)의 내부 양측면 및 천장과 연결된 벽체 형태일 수 있다.

또한, 와류화도공벽체(330)는 제1재연소로(300)의 연소가스 또는 배기가스를 통과시키는 가스통과공(331)을 하나 이상 형성된 축조 구조물일 수 있다.

여기서, 가스통과공(331)은 직선형 통공을 갖는 직선형 가스통과부를 의미할 수 있다.

그리고 연소가스는 재연소버너(340)에서 연소하면서 발생된 고온의 가스 또는 미연소 가스 성분을 포함하는 가스일 수 있고, 배기가스는 주연소실에서 발생된 고온의 가스를 의미할 수 있다.

이때, 와류화도공벽체(330)는 하나의 블록 형태일 수도 있고, 단위 블록이 수평 방향으로 이격 배치 또는 수직 방향으로 지그재그 구조로 배치되어 있을 수도 있다.

한편, 와류화도공벽체(330)의 가스통과공(331)을 통해 축적 또는 축열된 복사 에너지가 발산될 수 있다.

또한, 각 가스통과공(331)에는 도 6에서와 같이, 와류돌기(332)가 형성될 수 있다.

와류돌기(332)는 가스통과공(331)의 후미측에 전체적으로 타원 형상으로 형성되나, 더욱 바람직하게는 화염을 표시하는 형태와 같이 타원의 장축 길이가 훨씬 긴 형태로 돌출 형성됨으로써, 와류화도공벽체(330)의 가스통과공(331) 후미로 발생하는 와류저항을 상쇄시킬 수 있다.

즉, 가스통과공(331)을 통과한 배기가스는 압력저항으로 생긴 고기압 상태로 흐르면서 점성 저항에 의해 에너지를 잃으면서 후미에 다다를 때면 낮은 저기압 혹은 진공상태가 된다.

이에 배기가스는 후미 멀리까지 흘러가지 못하고 저압상태의 공간으로 빨려들 듯 빠르게 그 공간을 채우면서 소용돌이 와류가 생성되는데, 이때, 와류돌기(332)는 인공적인 와류를 만들어 저압 공간에 형성된 와류를 없애는 역할을 하게 된다.

따라서 각 가스통과공(331)에 형성된 와류돌기(332)를 통해 주연소로(100)에서 발생된 배기가스를 안정적으로 통과시켜 재연소 효과를 높일 수 있고, 연기나 냄새를 제거할 수 있다.

그리고 제2재연소로(400)는, 제1재연소로(300)의 상측에 연통되도록 형성되어 배기가스가 배출되는 배기구(410)를 포함하며, 내벽이 제1타측층(321)과 제2타측층(322) 및 제3타측층(323)을 구성하는 타측적층부(320)의 제1재연소로(300)와 동일하므로 별도의 설명은 생략한다.

한편, 일측적층부(120)와 타측적층부(320) 및 와류화도공벽체(330)에 시공되는 세라믹재질에 대하여 좀 더 자세히 설명하면, 규산칼륨 졸과 세라믹 분말이 혼합 제조된 성분으로 이루어진 내화재 또는 내화재 재질로 이루어진 패널, 플레이트, 블록 등의 화장로 내장 구성품을 의미할 수 있다.

여기서 접착성을 높일 수 있는 액상의 규산칼륨(potassium silicate) 졸은, 바람직하게 산화칼륨(potassium oxide) 9 wt%, 이산화규소(silicon dioxide) 21 wt%, 및 물 66 wt%를 혼합하여 수용액의 형태로 구비되되, 일정량 즉, 인산(phosphoric acid) 4 wt%을 첨가하여 상온에서도 쉽게 건조 또는 경화될 수 있도록 구비된다.

또한, 규산칼륨 졸은 일반적인 규산나트륨과 같이 탄산염을 형성하지 않으므로 모재의 표면에 도포된 이후 백화현상(effloresce)이 발생되지 않고, 고형분과의 혼화성이 높으며, 내화성이 높아 외부의 열원으로부터 모재를 효율적으로 보호할 수 있다.

또, 규산칼륨 졸은 상기 산화칼륨 및 이산화규소의 비율을 조절하여 물성을 조절할 수 있고, 상기 물의 첨가량에 따라 점도를 조절할 수도 있다.

그리고 세라믹 분말은, 고온의 환경에서 모재와의 접합력이 저하되지 않고, 치밀한 계면층을 유지하여 모재를 효과적으로 보호할 수 있게 하며, 버미큘라이트(vermiculite)40 wt%, 이산화티타늄 (titanium dioxide)30 wt%, 지르콘(zircon) 30 wt%를 혼합하고 성형, 소결 및 분쇄하여 제조될 수 있다.

이들 규산칼륨 졸과, 혼합된 세라믹 분말이 8:2의 혼합비로 교반 제조되어 화장로 설비(1)에 적용될 수 있다.

도 7은 도 1에 도시된 화장로 설비의 제어수단을 설명하기 위한 블록도이다.

도 7을 참조하면, 화장로 설비는 중앙제어실(600)과, 이러한 중앙제어실(600)에 전기적으로 결합 또는 서로 접속될 수 있고, 화장로 기기구동 및 수동조작과 터치스크린에 의한 상태 감시 및 기기 구동이 가능한 화장로 현장제어반(620), 열교환기 동력반(640), 재순환 제어반(650), 유인배풍기 동력반(660) 및 반응기 제어반(680)을 포함할 수 있다.

중앙제어실(600)은 전실의 냉각 및 공기조화제어와, 관운반차 및 대차운반차의 무인전자 유도 제어를 수행할 수 있도록 구성될 수도 있다. 관운반차 및 대차운반차의 무인전자 유도 제어는 통상의 미리 정한 경로를 따라 정해진 시퀀스를 수행하는 무인 로봇 시스템의 기술을 적용하여 실현될 수 있다.

중앙제어실(600)은 배가스 재순환 또는 자동연소 전공정을 원격 감시 할 수 있는 전장 설비, 운전상태 감시용 모니터링 설비, 디스플레이 설비, 경보 설비, 자동 수동 선택 계장, DVR 녹화, 주유설비 CCTV, 등을 더 포함할 수 있다.

예컨대, 중앙제어실(600)은 중 운전상태 감시기능으로서, 각 구간별 온도, 압력과 버너의 착화 상태 및 가스냉각기 및 열교환기의 온도, 압력 및 공해방지설비(예: 소석회 및 활성탄 공급부, 여과집진기, 선택적 촉매반응기 등)의 운전상태를 감시할 수 있도록 되어 있다. 또한, 중앙제어실(600)은 주연소버너 및 재연소버너의 불착화, 제1, 2재연소로의 온도 이상 유무, 화장로 내부 압력 및 가스 압력 이상 유무, 공해방지설비의 이상 유무를 알람 및 감시할 수 있고, 자동 인터록 기능 및 복귀 기능을 가질 수 있다. 또한, 중앙제어실(600)은 화장로의 자료수집 내용, 즉 운전 및 공정의 자료, 안전 및 위험요소 예측판단 자료, 운전일보, 월보 및 연보에 대하여 자료를 수집 및 기록 보관(보전)하는 기능을 수행하도록 되어 있다.

중앙제어실(600)은 주연소실 및 재연소실을 포함한 화장로의 내부 또는 외부에 설치된 센서류로부터 입력받은 온도값, 압력값, 산소량값을 포함한 제어변수에 대응하도록 주연소버너와 재연소버너의 연료공급량을 정하고, 상기 연료공급량에 비례하게 연소공기공급량을 정하는 루프회로를 가질 수 있다.

또한, 루프회로에는 댐퍼제어기에 의한 재순환 배가스의 유입량을 조절할 수 있도록, 재순환라인(780)(도 8 참조) 상의 재순환 제어댐퍼(752)에서 재순환 배가스의 유입량을 측정하고, 미리 설정한 설정치와 비교 체크하여 액추에이터에 연결된 베인의 베인의 각도를 조절하는 로직이 구비되어 있을 수 있다. 재순환 배가스의 유입량의 측정은 재순환 제어댐퍼(752)의 전단 및 후단에 설치된 유입량 계측 장치(미 도시)(예: 차압 감지기)에 의해 이루어질 수 있고, 이를 통해서 재순환 배가스의 유입량이 미리 설정한 설정치로 유지될 수 있다.

또한, 재순환 제어댐퍼(752)의 전단 또는 후단의 재순환라인(780)에는 재순환 배가스를 강재 투입 또는 유입시키기 위한 송풍기(미도시)가 더 구비될 수 있다.

이러한 루프회로의 로직은 재순환 제어반(650)을 통해서 작동될 수 있다.

또한, 연소공기공급량은 도 8에 도시된 바와 같이, 버너용 송풍기(175) 및 공기조절변(622, 623) 및 이들이 설치된 배관라인을 통해서 주연소버너(170) 및 재연소버너(230)에 공급될 1차 연소공기의 유량을 의미할 수 있다.

또한, 루프회로는 루프 콘트롤러 제어기에서 사용되는 회로일 수 있다. 또한, 루프회로는 중앙제어실의 실질적인 제어수단에 포함되는 것으로서, 루프회로에 전기회로적으로 구성되거나 이루어진 센서신호처리기, 댐퍼제어기, 동력제어기, 인버터제어기, 비례제어기, 산소농도제어기 및 압력제어기를 포함할 수 있다.

예컨대, 센서신호처리기는 후술되는 각종 센서류의 센싱값을 입력받아서, 제어를 수행하기 위한 기초정보를 입력 처리할 수 있도록 구성될 수 있다.

또한, 댐퍼제어기는 후술되는 각종 댐퍼의 개폐 제어 또는 개폐량 조절 제어를 수행할 수 있는 것으로서, 각 댐퍼에 설치된 스텝 모터 또는 기어 모터 등의 액추에이터를 동작시키거나, 정지 상태를 유지할 수 있는 작동 제어 회로로 구성될 수 있다.

또한, 동력제어기는 후술되는 각종 송풍기 또는 모터 작동 장치에 동력을 제공하거나, 차단하는 역할을 수행할 수 있도록 회로적으로 구성될 수 있다.

또한, 인버터제어기는 후술되는 해당 송풍기의 모터의 회전수를 가변전압가변주파수(VVVF: Variable Voltage Variable Frequency) 제어로서, 인버터 회로에 의해 해당 송풍기의 모터, 즉 유도전동기를 갖는 유인배풍기의 회전속도를 제어할 수 있도록 구성될 수 있고, 유동전동기의 회전속도 가변 제어에 따라 연소가스의 압력을 제어하는 역할을 담당할 수 있다. 유인배풍기의 회전속도란 유인배풍기의 유도전동기의 모터샤프트 또는 모터샤프트에 결합된 송풍팬의 회전속도를 지칭할 수 있다.

또한, 비례제어기는 주연소버너와 재연소버너의 연료공급량에 비례하게 연소공기공급량을 정하는 역할을 담당할 수 있고, 온도 및 시간을 고려하여 버너 착화 온도 및 시간 타이밍을 고려하여, 열료공급량 대비 필요한 공기공급량을 산출하는 역할을 담당할 수 있으며, 산출 방식이나 방법은 통상의 고온 가열로내 온도 제어용으로 알려져 있는 비례 제어 수식이나 또는 알고리즘으로 구현 가능하므로, 본 실시예에서 상기 비례 제어 수식은 특정 수식 또는 알고리즘으로 한정되지 않을 수 있다.

또한, 산소농도제어기는 화장로내에서 유동하는 연소가스의 유량 대비 산소 함유량을 산출하는 것으로서, 통상의 산소농도센서를 이용한 산소 농도 산출 수식을 구현한 회로 장치일 수 있다.

또한, 압력제어기도 연소가스의 유량과 화장로 및 관련 배관의 체적량을 이용하여 압력을 산출할 수 있도록 구성된 회로 장치일 수 있다.

화장로 현장제어반(620)은 상기 루프회로에 접속되어 있고, 상기 연료공급량에 대응한 연료 및 상기 연소공기공급량에 대응한 연소공기를 상기 주연소버너와 상기 재연소버너에 공급하는 역할을 담당할 수 있다.

또한, 화장로 현장제어반(620)은 화장로 전단에 마련된 전실(미도시)의 자동문 또는 자동 개폐 도어에 해당하는 주연소로(100)의 내화문(130)의 개폐를 제어하는 역할을 담당할 수 있고, 화장 종료 후 자동 냉각이나 내화대차(160)의 자동 반입 또는 출입을 제어할 수 있도록 구성될 수 있다.

또한, 열교환기 동력반(640)은 상기 루프회로에 접속되어 있고, 냉각공기를 열교환기(700)(도 8 참조)에 공급하도록, 열교환기 송풍기(702)와 제 1 냉각공기 제어댐퍼(701)를 제어하는 역할을 담당할 수 있고, 이러한 역할에 상응한 전장 설비로 구성될 수 있다.

또한, 재순환 제어반(650)은 상기 루프회로에 접속되고, 재순환라인(780) 상에 설치된 재순환 제어댐퍼(752)를 제어하는 역할을 담당할 수 있고, 이러한 역할에 상응한 전장 설비로 구성될 수 있다.

유인배풍기 동력반(660)은 상기 루프회로에 접속되어 있고, 상기 주연소실의 내부 압력을 미리 정한 압력범위 내로 유지하도록, 화장로의 연돌(771) 전방의 유인배풍기(770)의 회전속도를 제어하는 역할을 담당할 수 있으며, 역시 그 역할에 대응한 전장 설비로 구성될 수 있다.

반응기 제어반(680)은 상기 재연소실의 상부의 제2연소로(400)(도 8 참조) 내부로 암모니아 및 압축공기를 제공하도록, 선택적 비촉매반응장치(760)를 제어하는 역할을 담당할 수 있다. 선택적 비촉매반응장치(760)는 암모니아 및 압축공기를 공급할 수 있도록 주입라인(761)을 통해서 제2연소로(400)에 연결될 수 있다.

반응기 제어반(680)은 제어변수에 대응하게 암모니아 분무량을 조절할 수 있고, 화장 완료 후 자동으로 펄싱(pulsing)할 수 있다. 펄싱(pulsing)은 선택적 비촉매반응장치(760)의 내부에 마련된 공기압축설비, 즉 공기압축기, 공기저장탱크 및 공기건조기로 압축공기를 주입라인(761) 및 제2 연소로(400)의 내부에 주입하여 기존의 가스를 제거하는 기능을 의미할 수 있다.

또한, 화장로에서 발생된 분진은 여과집진기(720) 및 그와 연결된 잔재처리장치(50)(도 1 참조)를 통해서 포집 처리될 수 있다.

도 8은 도 1에 도시된 화장로 설비의 자동연소 및 배가스 재순환을 설명하기 위한 구성도이다.

도 8을 참조하면, 화장로 설비의 중앙제어실(600)에는 화장로 현장제어반(620), 열교환기 동력반(640), 재순환 제어반(650), 유인배풍기 동력반(660) 및 반응기 제어반(680)이 접속될 수 있다.

중앙제어실(600)은 유체(시신)의 상태에 따라 화장할 때마다 달라질 수 있는 주연소로(100) 또는 제1재연소로(300)의 내부 환경, 즉 제어변수(예: 온도, 압력, 산소량)를 고려하여, 단위시간당 온도상승을 PLC(Programmable Logic Control) 내부 연산에 의해 산출함으로써, 시간마다 변화하는 제어변수(예: 온도, 압력, 산소량)에 상응하게 효율적인 연소공정을 자동제어 하도록 구성될 수 있다.

여기서, 상기 산출 방법이나 수식은 제어변수(예: 온도, 압력, 산소량)별로 다수의 실험을 통해서 얻을 수 있는 비례 제어 수식이나 또는 알고리즘일 수 있으므로, 본 실시예에서는 특정 수식이나 알고리즘으로 특정되지 않을 수 있다. 다만, 상기 산출 방법이나 수식은 루프 콘트롤러 제어기(one loof controller)에서 사용되는 방식을 주연소로(100)와 제1재연소로(300) 및 제2재연소로(400)을 갖는 화장로에 적용하여 구현할 수 있다.

다만, 화장로의 주연소실과 재연소실의 온도는 다이옥신의 열분해온도영역으로서 유효한 800℃ 이상으로 제어될 수 있음과 함께, 질소산화물(NOx)의 억제에 유효한 900 ∼ 950℃ 이하로 제어될 수 있다. 이를 통해서 산소부족이나 과잉연소 등의 불안전 연소가 방지될 수 있다.

화장로 설비에 사용된 센서류는 주연소로(100)에 설치된 제 1 압력센서(P1), 열교환기(700)의 전단의 가스냉각기(750)에 설치된 제 2 압력센서(P2), 제 1 냉각공기 제어댐퍼(701)에 설치된 유량 센서(F1), 내부연도에 해당하는 내부연도(200)에 설치된 제 1 온도센서(T1), 제1재연소로(300)의 출구측에 설치된 제 2 온도센서(T2), 상기 가스냉각기(750)에 설치된 제 3 온도센서(T3), 상기 열교환기(700)의 후단에 설치된 제 4 온도센서(T4), 화장로의 배기구(410)와 상기 가스냉각기(750)의 입구(751) 사이의 연결관(740)에 설치된 공기량 센서(A1)를 포함할 수 있다.

해당 센서류는 화장로 현장제어반(620)에 전기적으로 접속되어 있을 수 있고, 화장로 현장제어반(620)을 통해서 중앙제어실(600)의 센서신호처리기에 입력될 수 있다.

또한, 공기량 센서(A1)의 근방으로 상기 연결관(740)에는 화장로 현장제어반(620)에 의해 제어되는 연소실압제어 댐퍼(741)가 더 설치될 수 있다. 연소실압제어 댐퍼(741)는 유인배풍기(770)와 연동하여 주연소로(100)의 내부 압력 또는 연결관(740)의 내부 압력을 음압, 즉 미리 정한 압력범위(예: -50 ∼ -100Pa) 내에서 조절할 수 있다.

본 실시예의 설명에서 연소실압제어 댐퍼(741)를 비롯한 각종 댐퍼(예: 제어댐퍼)는 공기조화설비를 지칭하는 것으로서, 연결관(740)과 같은 관부재에 관통하게 결합된 댐퍼하우징과, 댐퍼하우징에서 회전에 의해 각도를 조절할 수 있게 결합된 하나 이상의 베인(vane)과, 베인의 각도를 조절하는 모터와 같은 액추에이터와, 상기 액추에이터의 작동 및 베인의 각도 조절에 의한 댐퍼 개도를 비례 적분 제어하도록 중앙제어실의 댐퍼제어기에 접속된 구동회로를 더 포함할 수 있다.

또한, 가스냉각기(750)는 재순환 제어댐퍼(752)와 연동하는 것으로서, 여과집진기(720) 및 선택적 촉매반응기(730)를 통해 냉각됨과 함께 대기오염물질 제거 및 재순환된 재순환 배가스를 재순환 제어댐퍼(752)로 유입받되, 상기 재순환 배가스와 상기 연결관(740)으로부터 공급받은 연소가스를 상호 열교환시켜 온도 700 ∼ 850℃로 급냉된 연소가스를 만드는 역할을 담당할 수 있다.

여기서, 재순환 배가스는 외부 냉각공기가 아니라 시스템 내부 처리 공기로서 외부 환경(예 : 온도, 습도)에 영향을 받지 않으므로, 그 결과 가스냉각기(750)의 외부 냉각공기 차단 효과를 가져올 수 있고, 지속적인 순환 냉각의 역할을 담당할 수 있으며, 환경 관할 부서에서 요구하는 외부공기 투입 규제에 따른 화장로 기술 규격을 만족시킬 수 있다.

가스냉각기(750)는 강제 투입된 냉각공기와 연소가스의 혼합을 통해서 열교환이 이루어지는 장치일 수 있다.

이에 반하여, 열교환기(700)는 서로 구분 또는 격리된 쉘(미도시) 내부에서 서로 혼합되지 않고 단순히 열전달만이 이루어지는 장치일 수 있다.

또한, 열교환기(700)는 가스냉각기(750)의 후단에 관통하게 연결되고, 상기 열교환기(700)의 일측 입구(703)의 냉각공기라인에 설치된 열교환기 송풍기(702) 및 제 1 냉각공기 제어댐퍼(701)를 구비하고, 상기 제 1 냉각공기 제어댐퍼(701) 및 상기 열교환기 송풍기(702)에 의해 강제 투입된 냉각공기와 상기 급냉된 연소가스를 상호 열교환시켜 온도 200 ∼ 700℃로 급냉시킨 배가스 및 2차 연소공기를 만드는 역할을 담당할 수 있다.

즉, 급냉된 연소가스는 열교환기(700)에 의해서 배가스가 되고, 강제 투입된 냉각공기는 열교환기(700)에 의해서 2차 연소공기가 될 수 있다.

가스냉각기(750) 및 열교환기(700)의 온도는 각각 제 3 온도센서(T3)와 제 4 온도센서(T4)에 의해 측정될 수 있고, 상기 측정 온도가 가스냉각기(750) 및 열교환기(700)의 목표 온도에 도달할 때까지, 제 1 냉각공기 제어댐퍼(701) 및 재순환 제어댐퍼(752)의 댐퍼 개도가 제어될 수 있다.

또한, 상기 2차 연소공기는 상기 열교환기(700)의 타측 출구(703)로부터 상기 주연소로(100)의 주송풍구(150) 사이의 연소공기공급라인(705)을 통해서 상기 주연소로(100)의 내부로 공급될 수 있다.

즉, 2차 연소공기는 주연소버너(140)를 통하지 않고, 도 2에 도시된 바와 같이 주연소로(100)의 후방 벽체에 설치된 주송풍구(150)를 통해 직접 유입될 수 있다. 이때, 2차 연소공기는 주연소로(100) 내부의 화염을 꺼트리지 않는 온도, 예컨대 온도 200℃ 일 수 있다.

아울러, 2차 연소공기는 주연소로(100)의 내부로 유입될 필요가 없는 경우, 바이패스라인(772) 및 바이패스밸브(773)를 통해서 연돌(771) 쪽으로 배출될 수도 있다.

또한, 제 4 온도센서(T4)가 있는 상기 열교환기(700)의 후단을 통해 열교환기(700)를 빠져나온 배가스는 배출라인 상의 여과집진기(720)와 선택적 촉매반응기(730) 및 유인배풍기(770)를 경유하여 연돌(771)을 통해 무공해 상태로 배출될 수 있다. 이때, 상기 배가스는 선택적 촉매반응기(730)의 후단에서 분기되는 재순환라인(780) 쪽으로 공급될 수 있는 것으로서, 여과집진기(720)와 선택적 촉매반응기(730)에 의해 대기오염물질이 최종 제거되고, 여과집진기(720)와 선택적 촉매반응기(730)를 경유하면서 냉각된 재순환 배가스일 수 있다.

다시 도 8에 도시된 바와 같이, 선택적 촉매반응기(730)의 사이에는 유인배풍기(770)는 배기라인(731)이 관통하게 배관될 수 있다.

여기서, 배기라인(731)은 열교환기(700)를 빠져나온 배가스의 유동경로를 제공할 수 있다.

또한, 배기라인(731)에는 상방 관부재와 같은 라인분기부재(781)가 설치될 수 있다.

이때, 재순환라인(780)은 배기라인(731) 상에 설치된 여과집진기(720) 및 선택적 촉매반응기(730)를 통해 여과 및 냉각된 재순환 배가스를 상기 가스냉각기(750)에 유입시키도록, 선택적 촉매반응기(730)의 후단의 배기라인(731)의 라인분기부재(781)와 재순환 제어댐퍼(752)의 사이에 관통하게 배관되어 있을 수 있다.

이때, 재순환 제어댐퍼(752)는 가스냉각기(750)의 유입구(753) 쪽으로 재순환 배가스를 유입시킬 수 있도록 결합되어 있을 수 있다.

또한, 주송풍구(150)는 상기 화장로 현장제어반(620)을 통해 상기 중앙제어실(600)에 접속될 수 있다. 주송풍구(150)는 중앙제어실(600)의 인버터제어기의 가변전압가변주파수(VVVF) 제어에 의해 제어된 유량을 갖는 상기 2차 연소공기를 상기 주연소로(100)의 내부에 공급함으로써, 상기 주연소로(100)의 내부 산소량을 증가 또는 감소시킬 수 있다. 상기 가변전압가변주파수(VVVF) 제어에 의해서 주연소로(100) 등의 연소실 내부 압력은 미리 정한 적정 압력으로 유지될 수 있다.

또한, 화장로 현장제어반(620)은 공기 및 연료를 비례적으로 조절하여 상기 주연소버너(140)와 상기 재연소버너(340)에 공급하도록, 상기 중앙제어실(600)의 비례제어기에 접속된 제어계(621)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 제어계(621)는 주연소버너(140) 및 재연소버너(340)별 버너송풍라인의 공기조절변(622, 623)과, 주연소버너(140) 및 재연소버너(340)별 연료공급라인의 연료조절변(624, 625)의 개폐 조절, 즉 개폐 또는 개폐 비율을 조절하는 제어 장치일 수 있다.

또한, 화장로 현장제어반(620)은 화장로의 주연소로(100)의 저부에 마련되고 냉각공기를 공급하여 내화대차(160)의 냉각을 담당하는 송풍장치(180)를 제어할 수 있도록 구성(E1)될 수 있다.

또한, 화장로 현장제어반(620)은 버너용 송풍기(175)를 제어할 수 있도록 구성(E2)될 수 있다. 여기서, 버너용 송풍기(175)는 주연소버너(140) 및 재연소버너(340)별 버너송풍라인의 공기조절변(622, 623) 쪽으로 공급할 1차 연소공기를 공급하는 역할을 담당할 수 있다.

특히, 주연소로(100)의 온도제어는 온도 850 ∼ 900℃와 같은 제어변수, 주연소버너 연료공급량과 같은 제어요소, 연료 및 연소공기 비례제어와 같은 제어방안에 의해 이루어질 수 있다.

또한, 제1재연소로(300)의 온도제어는 온도 850 ∼ 900℃와 같은 제어변수, 재연소버너 연료공급량과 같은 제어요소, 연료 및 연소공기 비례제어와 같은 제어방안에 의해 이루어질 수 있다.

또한, 주연소로(100) 및 제1재연소로(300) 내의 산소농도제어는 주연소로(100) 또는 제1재연소로(300) 내부 산소량과 같은 제어변수, 주송풍구(150)와 같은 제어요소, 주송풍구(150)의 인버터(VVVF) 제어를 통해 회전속도를 제어하는 것과 같은 제어방안에 의해 이루어질 수 있다. 여기서, 주연소로(100) 또는 제1재연소로(300) 내부 산소량은 공기량 센서(A1)를 통해서 계측될 수 있다.

또한, 주연소로(100) 및 제1재연소로(300) 내의 압력제어는 주연소로(100) 또는 제1재연소로(300) 내부 압력과 같은 제어변수, 유인배풍기(770)와 같은 제어요소, 유인배풍기(770)의 인버터(VVVF) 제어를 통해 회전속도를 제어하는 것과 같은 제어방안에 의해 이루어질 수 있다. 여기서, 주연소로(100) 또는 제1재연소로(300) 내부 압력은 제 1 압력센서(P1)에 의해 계측될 수 있다.

즉, 화장로 현장제어반(620)은, 공기 및 연료를 비례적으로 조절하여서, 주연소로(100) 및 제1재연소로(300)의 온도, 버너 화염, 연소실 내부 압력을 자동 또는 수동 제어할 수 있고, 주연소로(100) 및 제1재연소로(300)의 로내 상태, 제어변수인 온도, 압력, 산소량의 변화 상태에 따라 버너 화염을 자동 또는 수동 제어할 수 있다.

예컨대, 화장시의 유체(시체 또는 사체)의 상태(예: 유체 내에 수분이 많이 함유되거나 적게 함유되거나, 또는 유체 자체가 크거나 작은 정도)에 따라 연소 공정이 자동 제어될 필요가 있고, 이는 제어변수인 온도, 압력, 산소량의 변화 상태로 파악됨으로써, 본 실시예서는 그 변화 상태에 따라 버너 화염이 자동 또는 수동 제어되게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 주연소로와 제1, 2재연소로에 내열성이 향상된 세라믹재질의 적층부를 설치함에 따라 전체적으로 경량화되고, 유지 보수시 시간과 비용이 절감될 수 있다.

또한, 제2재연소로의 와류화도공벽체도 세라믹재질로 제작함과 동시에 가스통과공에 와류돌기를 형성시킴으로써, 배기가스의 유속을 증가시킴으로 하여 재연소 효과를 높이고, 연기나 냄새를 제거할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하므로 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 안에서 변경 가능한 것이며, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

1 : 화장로 설비 10 : 사체반출입장치
20 : 연소장치 30 : 연소가스 냉각장치
40 : 연소가스 처리장치 50 : 잔재처리장치
60 : 통풍장치 100 : 주연소로
102 : 바닥 110 : 주연소프레임
120 : 일측적층부 130 : 내화문
140 : 주연소버너 150 : 주송풍구
160 : 내화대차 170 : 레일
180 : 송풍장치 200 : 내부연도
300 : 제1재연소로 310 : 재연소프레임
320 : 타측적층부 330 : 와류화도공벽체
331 : 가스통과공 332 : 와류돌기
340 : 재연소버너 350 : 유지보수통로
400 : 제2재연소로 410 : 배기구
600 : 중앙제어실 700 : 열교환기
720 : 여과집진기 730 : 선택적 촉매반응기
750 : 가스냉각기 760 : 선택적 비촉매반응장치
771 : 연돌

Claims (5)

1. 주연소로와 제1재연소로 및 상기 주연소로와 상기 제1재연소로를 관통 연결하는 내부연도와, 상기 제1재연소로의 상측에 마련되는 제2재연소로를 포함하는 화장로에 있어서,
   상기 주연소로는,
   주연소프레임의 내측면에 세라믹재질로 제1,2,3일측층으로 나란히 배치된 일측적층부로 구성되고,
   상기 제1, 2재연소로는,
   재연소프레임의 내측면에 세라믹재질로 제1,2,3타측층으로 나란히 배치된 타측적층부로 구성되며,
   상기 제1재연소에는 내부 공간을 구획하기 위하여 와류화도공벽체를 포함하며, 상기 와류화도공벽체도 세라믹재질로 제작되고, 상기 와류화도공 벽체에 길이 방향으로 다수개가 연통 형성되는 각 가스통과공에는 타원 형상으로 돌출 형성되는와류돌기가 돌출 형성되며,
   상기 일측적층부와 상기 타측적층부의 내표면에는 화이버계 코팅제로 이루어지는 코팅층이 더 포함되고,
   상기 일측적층부의 제1일측층은 상기 제2일측층과 상기 제3일측층의 합 두께보다 더 두껍게 형성되며,
   상기 타측적층부의 제1타측층도 상기 제2타측층과 상기 제3타측층의 합두께보다 더 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 구조를 갖는 세라믹 화장로.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 주연소로와 상기 제1, 2재연소로 및 상기 와류화도공벽체를 제작하는 상기 세라믹재질은,
   산화칼륨, 이산화규소, 인산 및 물이 배합된 액상의 규산칼륨 졸과,
   버미큘라이트, 이산화티타늄 및 지르콘이 혼합된 세라믹 분말이 8:2의 혼합비로 혼합 제조되며,
   상기 규산칼륨 졸은,
   상기 산화칼륨 9 wt%, 상기 이산화규소 21 wt%, 상기 인산 4 wt% 및 상기 물 66 wt%를 혼합하고 성형, 소결 및 분쇄하여 제조되고,
   상기 세라믹 분말은,
   상기 버미큘라이트 40 wt%, 상기 이산화티타늄 30 wt%, 상기 지르콘 30 wt%를 혼합하고 성형, 소결 및 분쇄하여 제조되는 것을 특징으로 하는 고효율 구조를 갖는 세라믹 화장로.
   

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