KR102069303B1 - 소각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소각장치에 관한 것으로서, 화격자 상부에 투입구가 마련되어 있고, 화격자 하부로 중간 연소 공간 및 하부 연소공간이 순차적으로 마련된 메인바디와, 메인바디의 측면에 결합되며 하부 연소공간과 연통되게 형성된 사이드 연소공간을 갖는 사이드 바디를 갖는 소각 본체와, 화격자 상부에 안치된 소각 대상물을 분산시키는 분산처리부와, 화격자 상부에서 하방을 향하도록 공기를 공급하는 제1공기공급부와, 화격자 하부의 중간 연소공간에 하방으로 연통되는 통로를 형성하도록 상호 수평상으로 이격되게 배치되며 외측면에 하방으로 경사진 공기분출홀이 형성되어 있고 내부가 빈 다수개의 사각함체와, 사각 함체에 공기를 공급하는 제2공기 공급부와, 하부 연소공간에 낙하된 연소재가 안착될 수 있게 마련되되 하방으로 관통되어 연소재를 하부로 낙하시킬 수 있는 재투과공이 형성된 재안착판과, 재안착판의 재투과공을 개폐하는 개폐체가 마련된 재처리부와, 사이드 연소공간 내로 연장되게 설치되어 유입된 물을 연소열에 의해 가열하여 과열증기를 사이드 연소공간 내로 토출하는 과열증기 분출관을 구비한다.

Description

소각장치{Incinerator apparatus}

본 발명은 소각장치에 관한 것으로서, 상세하게는 가연성 폐기물의 연소효율을 향상시킬 수 있도록 된 소각 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 다양한 산업분야와 일상생활에서 많이 사용되고 있는 타이어, 비닐, 플라스틱 등 합성수지로 만든 제품은 사용 후에 극히 일부분만이 재활용되고, 대부분은 폐기물로 분류되어 매립되거나 소각 처리되고 있다.

그러나, 플라스틱 재질의 폐기물은 무게에 비해 부피가 커서 매립비용이 일반 쓰레기보다 클 뿐만 아니라 매립해도 썩지 않아 환경적으로 큰 문제점을 발생시키고 있다.

이러한 현실을 감안하여 생활쓰레기 중에서 가연성 폐기물을 성형하여 고형연료로 만든 RDF(Refuse Derived Fuel; 생활폐기물 고형연료제품)나 폐플라스틱을 성형하여 고형연료로 만든 RPF(Refuse Plastic Fuel; 폐플라스틱 고형연료제품) 제조에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이와 함께 가연성 쓰레기로 만든 RDF나 RPF를 연료로 사용하는 가연성 폐기물 소각장치에 대한 연구 역시 활발히 진행되고 있다.

이러한 가연성 폐기물로 만든 RDF나 RPF를 연료로 사용하는 가연성 폐기물 소각장치는 등록특허 제10-1513877호 등 다양하게 개시되어 있다.

하지만, 가연성 폐기물의 연소 효율을 더욱 높여 유해가스의 배출을 저감할 수 있는 구조가 꾸준히 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 요구사항을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 연소효율을 향상시킬 수 있고 유해가스의 배출을 저감할 수 있는 소각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 소각 장치는 화격자로부터 상방으로 연장된 선단 연소공간의 상부에 투입구가 마련되어 있고, 상기 화격자 하부로 하방으로 연장된 중간 연소 공간 및 중간 연소공간의 하부에 하부 연소공간이 마련된 메인바디와, 상기 하부 연소공간을 경유한 연소가스가 유입될 수 있게 상기 메인바디의 측면에 결합되며 상기 하부 연소공간과 측면 연통홀을 통해 연통되게 형성된 사이드 연소공간을 갖는 사이드 바디를 갖는 소각 본체와; 상기 소각 본체의 상기 투입구를 통해 유입되어 상기 화격자 상부에 안치된 소각 대상물을 분산시키도록 상기 화격자 상부에서 상방으로 연장되어 메인 모터에 의해 회전되는 제1회전축과 상기 제1회전축에 장착된 회전날개를 갖는 분산처리부와; 상기 화격자 상부에서 하방을 향하도록 공기를 공급하는 제1공기공급부와; 상기 화격자 하부의 상기 중간 연소공간에 하방으로 연통되는 통로를 형성하도록 상호 수평상으로 이격되게 배치되며 외측면에 하방으로 경사진 공기분출홀이 형성되어 있고 내부가 빈 다수개의 사각함체와; 상기 사각 함체에 공기를 공급하는 제2공기 공급부와; 상기 사각 함체 하부의 하부 연소공간에 낙하된 연소재가 안착될 수 있게 마련되되 하방으로 관통되어 연소재를 하부로 낙하시킬 수 있는 재투과공이 형성된 재안착판과, 상기 재안착판의 재투과공을 개폐하는 개폐체가 마련된 재처리부와; 상기 측면연통홀로부터 상기 사이드 연소공간 내로 연장되게 설치되어 유입된 물을 연소열에 의해 가열하여 과열증기를 상기 사이드 연소공간 내로 토출하는 과열증기 분출관;을 구비한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 개폐체는 상기 재안착판의 하부에 일단이 결합되어 상기 재투과공을 폐쇄하는 위치로 복귀하는 탄성력을 갖는 탄성편과; 외력이 인가시 상기 탄성편이 상기 재안착판 하방으로 하강되는 간섭력을 중계할 수 있도록 상기 탄성편의 상면에 상기 재안착판 상방으로 돌출되게 형성된 간섭편;을 구비하고, 상기 재처리부는 상기 재안착판의 중앙에서 회전가능하게 상방으로 연장된 제2회전축과, 상기 제2회전축의 연장방향과 직교하는 방향을 따라 연장되어 상기 제2회전축의 회전에 따라 상기 간섭편을 간섭하는 간섭날개 및 상기 재안착판 하부에서 상기 제2회전축을 회전시키는 서브모터;를 구비한다.

또한, 소각대상물을 상기 투입구로 이송하는 이송컨베이어와; 상기 사이드 바디의 상기 측면연통홀과 대향되는 위치의 상부에 마련된 배출관과; 상기 배출관과 접속되어 연소가스가 이동경로를 제공하는 배기관과; 상기 배기관 상에 장착되어 연소가스의 흡입력을 생성하는 흡입팬과; 상기 배기관을 에워싸게 장착되며 상기 배기관과 열교환을 하는 물이 저수되는 열교환기;를 더 구비할 수 있다.

바람직하게는 상기 제1공기 공급부는 중공을 갖으며 링형상으로 형성되어 상기 메인 바디에 지지되게 결합되며 저부에 상호 이격되게 공기 토출홀이 형성된 링형 공기 공급관과; 상기 링형 공기 공급관에 공기를 공급하는 제1송풍팬;을 구비한다.

또한, 상기 배출관의 내측면에는 와류를 형성하도록 나선상으로 연장되어 인입된 나선홈이 형성된다.

본 발명에 따른 소각장치에 의하면, 하향식 다단 연소과정 및 과열증기를 이용한 후속 연소과정을 통해 연소효율을 향상시킬 수 있고, 유해가스의 배출을 저감할 수 있는 장점을 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 소각 장치의 일부를 단면 처리하여 나타내 보인 도면이고,
도 2는 도 1의 제1공기 공급부의 일부를 발췌하여 도시한 사시도이고,
도 3은 도 1의 중간연소 공간 부분을 다른 각도에서 발췌하여 도시한 단면도이고,
도 4는 도 1의 재처리부를 발췌하여 도시한 사시도이고,
도 5는 도 4의 재안착판의 재투과공이 폐쇄된 상태를 나타내 보인 단면도이고,
도 6은 도 4의 재안착판의 재투과공이 개방된 상태를 나타내 보인 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소각장치를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 소각 장치의 일부를 단면 처리하여 나타내 보인 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 소각장치(100)는 소각본체(110), 분산 처리부(130), 제1공기공급부(140), 사각함체(150), 제2공기공급부(160), 재처리부(170), 과열증기 분출관(180) 및 열교환기(190)를 구비한다.

소각 본체(110)는 소각 대상물을 수용하여 연소할 수 있게 되어 있다. 소각본체(110)는 하향으로 소각 대상물을 다단으로 연소할 수 있게 구축된 메인 바디(111)와, 메인 바디(111)의 하부 측면에서 메인 바디(111)에 수평상으로 결합되어 연통되게 형성된 사이드 바디(112)를 갖는 구조로 되어 있다.

메인 바디(111)는 사이드 바디(112)보다 높은 위치에 화격자(121)가 마련되어 있다. 여기서 화격자(121)는 소각대상물이 안착될 수 있으면서 상하방향으로 통기가 가능하게 봉형상으로 상호 나란하게 이격되게 배치된 구조로 되어 있고, 도시된 예와 다른 구조로 형성될 수 있음은 물론이다.

메인 바디(111)의 메인 연소공간을 화격자(121)를 기준으로 구분하면, 화격자(121) 상부에 선단 연소공간(111a)이 마련되어 있고, 화격자(121) 하부에 하방으로 연장되어 후술되는 사각함체(150)가 배치된 중간 연소공간(111b)과, 중간 연소공간(111b) 하부에 하부 연소공간(111c)이 마련된 구조로 되어 있다. 참조부호 105는 메인바디(111)의 선단 연소공간(111a)에 유입된 소각 대상물을 초기에 점화시킬 수 있도록 메인바디(111)에 장착된 점화버너이다.

투입호퍼(115)는 화격자(121)로부터 상방으로 연장된 선단 연소공간(111a)의 메인바디(111) 상부에 상부가 열린 투입구(113)를 갖게 형성되어 있다. 투입호퍼(115)는 지면에서 경사지게 연장되어 투입구(113)로 소각대상물을 이송하는 이송컨베이어(10)를 통해 소각대상물을 유입받을 수 있도록 되어 있다. 이송컨베이어(10)는 무한회전하는 컨베이어벨트에 소각대상물을 적재할 수 있는 버킷이 장착된 구조가 적용될 수 있다. 이와는 다르게 스크류의 회전에 의해 소각대상물을 이송하는 방식 등 다양한 구조로 형성된 것을 적용할 수 있다. 여기서 소각대상물은 폐플라스틱을 성형하여 고형연료로 만든 RPF(Refuse Plastic Fuel; 폐플라스틱 고형연료제품)가 적용될 수 있다.

사이드 바디(112)는 하부 연소공간(111c)을 경유한 연소가스가 유입될 수 있게 메인 바디(111)의 하부의 하부 연소공간(111c)을 구획하는 측벽(118)에 형성된 측면 연통홀(117)을 통해 연통되게 형성된 사이드 연소공간(112a)을 갖는 구조로 되어 있다.

분산 처리부(130)는 소각 본체(110)의 투입구(113)를 통해 유입되어 화격자 (121) 상부에 안치된 소각 대상물을 분산시키도록 화격자(121) 상부에서 상방으로 연장되어 메인 모터(132)에 의해 회전되는 제1회전축(132a)과, 제1회전축(132a)의 하부 종단에 제1회전축(132a)의 연장방향에 대해 교차하는 방향을 따라 수평상으로 연장되게 장착되어 소각대상물을 간섭에 의해 분산시키는 회전날개(134)를 갖는 구조로 되어 있다.

메인 모터(132)의 제1회전축(132a)에는 회전날개(134)를 향하는 방향을 따라 나선상으로 연장된 나선날개(136)가 마련되어 있다. 나선날개(136)는 투입구(113)를 통해 유입된 소각 대상물의 낙하를 지연시키면서 원주방향을 따라 소각대상물을 분산시키는 기능도 한다.

제1공기공급부(140)는 화격자(121) 상부에서 하방을 향하도록 공기를 공급하고, 도 2를 함께 참조하여 설명한다. 제1공기공급부(140)는 링형 공기공급관(142)와, 제1송풍팬(144)를 구비한다.

링형 공기 공급관(142)은 중공을 갖으며 링형상으로 형성되어 메인 바디(111)에 지지되게 결합되며 저부에 상호 이격되게 공기 토출홀(143)이 형성된 링형부분(142a)과, 링형부분(142a)과 일측에서 연통되게 결합되어 메인 바디(111) 외부로 연장된 주입부분(142b)으로 되어 있다.

제1송풍팬(144)은 링형 공기 공급관(142)의 주입부분(142b)을 통해 공기를 공급한다.

사각 함체(150)는 선단 연소공간(111a)에서 1차 연소된 후 화격자(121)의 틈새로 낙하하는 소각 대상물 또는 연소가스에 대해 2차 연소가 이루어지도록 하는 중간 연소공간(111b)에 상호 이격되게 다수가 배치되어 있고, 도 3을 함께 참조하여 설명한다. 사각함체(150)는 화격자(121) 하부의 중간 연소공간(111b)에 하부 연소공간(111c)까지 하방으로 연통되는 통로(152)를 형성하도록 상호 수평상으로 이격되게 배치되며 외측면에 하방으로 경사진 공기분출홀(151)이 형성되어 있고 내부가 빈 공간을 갖게 형성되어 있다. 참조부호 157은 통로(152)를 갖으면서 사각함체(150)에 접합되어 사각함체(150)를 지지하는 지지플레이트이며 사각 함체(150) 상부에도 접합에 의해 마련될 수 있음은 물론이다.

제2공기 공급부(164)는 사각 함체(150)에 공기를 공급하며 제2송풍팬(164)과, 제2송풍팬(164)과 사각 함체(140) 사이에 접속되어 제2송풍팬(164)에서 송풍되는 공기를 사각 함체(150)내로 공급하는 공급관(164)으로 되어 있다. 따라서, 화격자(121)로부터 하부로 낙하되는 소각대상물 및 연소가스는 사각함체(150)로부터 분출되는 공기에 의해 2차 연소가 이루어지며 하강한다.

하부 연소공간(111c)은 사각 함체(140)를 거쳐 하부로 낙하되는 연소가스 및 연소재가 3차로 연소될 수 있는 공간을 제공하며, 하부에 낙하된 연소재가 안착될 수 있게 재안착판(172)이 마련된 재처리부(170)가 하부에 마련되어 있다.

재처리부(170)는 도 4 내지 도 6을 함께 참조하여 설명한다.

재처리부(170)는 하방으로 관통되어 연소재를 하부로 낙하시킬 수 있는 재투과공(172a)이 형성된 재안착판(172)과, 재안착판(172)의 재투과공(172a)을 개폐하는 개폐체(174)와, 서브모터(177) 및 간섭날개(178)를 구비한다.

재안착판(172)은 메인바디(111)에 고정되어 하부 연소공간(111c)에서 잔류하는 연소재가 안착될 수 있는 재안착영역을 제공하며 상하로 관통된 재투과공(172a)이 원주방향을 따라 상호 이격되게 형성되어 있다.

개폐체(174)는 재안착판(172)의 하부에 일단이 결합되어 재투과공(172a)을 폐쇄하는 위치로 복귀하는 탄성력을 갖는 탄성편(174a)과, 간섭날개(178)와의 접촉에 의한 외력이 인가시 탄성편(174a)이 재안착판(162) 하방으로 하강되는 간섭력을 중계할 수 있도록 탄성편(174a)의 상면에 재안착판(162) 상방으로 돌출되게 형성된 간섭편(174b)을 갖는 구조로 되어 있다.

탄성편(174a)은 탄성 복원력을 갖는 금속소재로 판형상으로 형성된 것을 적용하면된다.

간섭편(174a)은 탄성편(174a)의 상면에 상방으로 돌출되되 간섭날개(178)의 회전방향을 따라 높이가 점진적으로 높아지다가 다시 점진적으로 낮아지게 단면이 삼각형상으로 형성되어 있다. 이러한 간섭편(174a)은 간섭날개(178)가 간섭시 간섭날개(174a)의 회전을 허용할 수 있게 하강하게 되어 재안착판(172)의 재투과공(172a)을 개방시키게 된다.

서브모터(177)는 재안착판(162)의 중앙에서 재안착판(162)에 대해 상대 회전가능하게 상방으로 연장된 제2회전축(177)을 회전시킬 수 있도록 재안착판(162) 하부에 설치되어 있다.

간섭날개(178)는 재안착판(162) 상부에서 서브모터(177)의 제2회전축(177a)의 연장방향과 직교하는 방향을 따라 연장되게 설치되어 제2회전축(177a)의 회전에 따라 간섭편(174b)을 간섭할 수 있게 되어 있다.

이러한 재처리부(170)는 간섭날개(178)가 간섭편(174a)을 간섭하지 않는 영역에서는 재의 적층 높이가 낮아지게 분산시켜 재안착판(162)에 안착된 재의 추가 연소를 지원하여 연소효율을 향상시킨다.

도시되지는 않았지만 재안착판(162)의 재투과공(172a)을 통해 낙하되어 하부 연소공간(111c) 하부에 하방으로 개방되게 형성된 재배출홀을 통해 배출되는 재를 수집하는 수집호퍼가 마련되어 있다.

과열증기 분출관(180)은 하부 연소공간(111c)에서 연소처리된 연소가스가 4차 연소공간이 되는 사이드 연소공간(112a)으로 진입하는 과정에서 과열증기를 토출할 수 있도록 측면연통홀(118)로부터 사이드 연소공간(112a) 내로 점진적으로 높이가 높아지게 경사져 연장되게 설치되어 있다. 과열증기 분출관(180)은 수관(184)을 통해 유입된 물을 연소열에 의해 가열하여 과열증기를 생성하여 사이드 연소공간(112a)내로 토출하도록 되어 있다.

과열증기 분출관(180)을 구분하면, 수관으로 나선형으로 권선되면서 점진적으로 하방으로 연장된 권선부분(181)과, 권선부분의 하단에서 권선부분(181)의 중앙을 향하여 배치되며 과열증기를 토출하는 증기분사노즐(183)을 갖는 구조로 되어 있다.

이러한 과열증기 분출관(180)은 유입된 물을 가열하여 과열증기를 토출하고, 토출된 과열증기는 고온의 사이드 연소공간 내에서 수소와 산소로 해리되어 연소가스의 4차 연소를 유도하며 유해가스의 발생을 저감시킨다.

배출관(119)은 사이드 바디(112)의 측면연통홀(117)과 대향되는 위치의 상부에 외부로 연장되게 마련되어 있다. 배출관(119)의 내측면에는 와류를 형성하도록 나선상으로 연장되어 인입된 나선홈(119a)이 형성되어 있다.

배기관(192)은 배출관(119)과 접속되어 연소가스가 이동경로를 제공하며 후술되는 열교환기(190)와의 열교환효율을 향상시키도록 지그재그 패턴으로 연장된 부분을 갖게 형성되어 있다.

흡입팬(196)은 열교환기(190)를 거쳐 외부로 노출된 배기관(192) 상에 장착되어 연소가스의 흡입력을 생성한다.

열교환기(190)는 배기관(192)이 내부를 경유하도록 배기관(192)을 에워싸게 장착되며 배기관(192)과 열교환을 하는 물이 저수되어 있다.

이상에서 설명된 소각장치에 의하면, 하향식 다단 연소과정 및 과열증기를 이용한 후속 연소과정을 통해 연소효율을 향상시킬 수 있고, 유해가스의 배출을 저감할 수 있는 장점을 제공한다.

110: 소각본체 130: 분산 처리부
140: 제1공기공급부 150: 사각함체
160: 제2공기공급부 170: 재처리부
180: 과열증기 분출관 190: 열교환기

Claims (5)

1. 삭제
2. 화격자로부터 상방으로 연장된 선단 연소공간의 상부에 투입구가 마련되어 있고, 상기 화격자 하부로 하방으로 연장된 중간 연소 공간 및 중간 연소공간의 하부에 하부 연소공간이 마련된 메인바디와, 상기 하부 연소공간을 경유한 연소가스가 유입될 수 있게 상기 메인바디의 측면에 결합되며 상기 하부 연소공간과 측면 연통홀을 통해 연통되게 형성된 사이드 연소공간을 갖는 사이드 바디를 갖는 소각 본체와;
   상기 소각 본체의 상기 투입구를 통해 유입되어 상기 화격자 상부에 안치된 소각 대상물을 분산시키도록 상기 화격자 상부에서 상방으로 연장되어 메인 모터에 의해 회전되는 제1회전축과 상기 제1회전축에 장착된 회전날개를 갖는 분산처리부와;
   상기 화격자 상부에서 하방을 향하도록 공기를 공급하는 제1공기공급부와;
   상기 화격자 하부의 상기 중간 연소공간에 하방으로 연통되는 통로를 형성하도록 상호 수평상으로 이격되게 배치되며 외측면에 하방으로 경사진 공기분출홀이 형성되어 있고 내부가 빈 다수개의 사각함체와;
   상기 사각 함체에 공기를 공급하는 제2공기공급부와;
   상기 사각 함체 하부의 하부 연소공간에 낙하된 연소재가 안착될 수 있게 마련되되 하방으로 관통되어 연소재를 하부로 낙하시킬 수 있는 재투과공이 형성된 재안착판과, 상기 재안착판의 재투과공을 개폐하는 개폐체가 마련된 재처리부와;
   상기 측면연통홀로부터 상기 사이드 연소공간 내로 연장되게 설치되어 유입된 물을 연소열에 의해 가열하여 과열증기를 상기 사이드 연소공간 내로 토출하는 과열증기 분출관;을 구비하고,
   상기 개폐체는
   상기 재안착판의 하부에 일단이 결합되어 상기 재투과공을 폐쇄하는 위치로 복귀하는 탄성력을 갖는 탄성편과;
   외력이 인가시 상기 탄성편이 상기 재안착판 하방으로 하강되는 간섭력을 중계할 수 있도록 상기 탄성편의 상면에 상기 재안착판 상방으로 돌출되게 형성된 간섭편;을 구비하고,
   상기 재처리부는
   상기 재안착판의 중앙에서 회전가능하게 상방으로 연장된 제2회전축과, 상기 제2회전축의 연장방향과 직교하는 방향을 따라 연장되어 상기 제2회전축의 회전에 따라 상기 간섭편을 간섭하는 간섭날개 및 상기 재안착판 하부에서 상기 제2회전축을 회전시키는 서브모터;를 구비하는 것을 특징으로 하는 소각장치.
3. 제2항에 있어서, 소각대상물을 상기 투입구로 이송하는 이송컨베이어와;
   상기 사이드 바디의 상기 측면연통홀과 대향되는 위치의 상부에 마련된 배출관과;
   상기 배출관과 접속되어 연소가스가 이동경로를 제공하는 배기관과;
   상기 배기관 상에 장착되어 연소가스의 흡입력을 생성하는 흡입팬과;
   상기 배기관을 에워싸게 장착되며 상기 배기관과 열교환을 하는 물이 저수되는 열교환기;를 구비하는 것을 특징으로 하는 소각장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1공기공급부는
   중공을 갖으며 링형상으로 형성되어 상기 메인 바디에 지지되게 결합되며 저부에 상호 이격되게 공기 토출홀이 형성된 링형 공기 공급관과;
   상기 링형 공기 공급관에 공기를 공급하는 제1송풍팬;을 구비하는 것을 특징으로 하는 소각 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 배출관의 내측면에는 와류를 형성하도록 나선상으로 연장되어 인입된 나선홈이 형성된 것을 특징으로 하는 소각 장치.
   
   
   
   

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