KR102142105B1 - 열분해 가스화로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열분해 가스화로에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따르면, 가연성 폐기물이 투입되어 열분해되는 통부; 상기 통부의 하측에 배치되어 상기 통부를 선택적으로 밀폐시키는 바닥 도어부; 및 상기 통부와 상기 바닥 도어부를 지지하는 지지부를 포함하고, 상기 통부는, 상기 가연성 폐기물이 열분해되는 열분해 공간을 갖는 폐기물 가스화실; 및 상기 열분해 공간의 내부에 배치되는 가스 유도 냉매관을 포함하고, 상기 폐기물 가스화실은 내측부터 측부 내화벽, 측부 냉각 자켓, 및 외벽의 순서대로 적층되어 구성되고, 상기 가스 유도 냉매관은 상기 측부 냉각 자켓과 연결되고, 상기 측부 내화벽으로부터 상기 가스 유도 냉매관의 적어도 일부가 이격되어 형성된 공간을 통해 상기 가연성 폐기물이 열분해되어 발생된 가연성 가스가 상승할 수 있도록 구성되는, 열분해 가스화로가 제공될 수 있다.

Description

열분해 가스화로{PYROLYSIS GASIFIER}

본 발명은 열분해 가스화로에 관한 것이다.

생활 폐기물, 산업 폐기물 등 다양한 종류의 폐기물들의 처리가 문제된다. 폐기물의 처리 방법 중 하나는, 유기물을 포함하여 바이오매스 연료로서 활용 가능한 폐기물, 폴리프로필렌 계열의 폐합성수지 등 가연성 폐기물을 분류하여 이를 열분해하고, 열분해를 통해 발생된 가연성 가스를 활용하여 터빈을 구동하거나 스팀을 생성하는 등으로 활용하는 방법이 있다. 이렇게 가연성 폐기물들을 가스화로에서 열분해하여 발생된 가스를 활용한다면 탄산가스의 배출량을 줄여 지구 온난화의 문제를 완화시켜 줄 수 있다.

이러한 종래의 열분해 가스화로의 일 예가 특허문헌 1에 의해 제시된다. 이하, 도 11을 참조하여 종래의 열분해 가스화로에 관하여 서술하겠다. 도 11은 종래의 열분해 가스화로의 내부 구조를 도시한 도면이다.

도 11을 참조하면, 종래의 열분해 가스화로는 폐합성수지를 포함하는 가연성 폐기물을 수용하는 통부(330), 가연성 폐기물의 연소에 필요한 공기를 가연성 폐기물에 분사하는 공기분사부(335, 336), 공기분사부(335, 336)에 공기를 공급하는 공기공급부(351), 가연성 폐기물을 공급하는 연료 투입구(337), 연료 투입구(337)를 밀폐시키는 뚜껑(360), 통부(330) 내에서 발생되는 가스를 통부(330)의 측부에서 회수하는 가스 배출관(370), 및 가연성 폐기물이 열분해되면서 발생되는 열을 식혀주기 위해 가연성 폐기물과 직접 접촉되지 않도록 설치된 냉각수단(310)으로 구성된다.

이와 같이 구성되는 종래의 열분해 가스화로에 따르면, 연료 투입구(337)를 통해 투입되는 가연성 폐기물을 점화시켜서 열분해하고, 소정의 시간 동안 가연성 폐기물이 열분해되면서 가연성 가스가 발생되고, 발생된 가연성 가스는 가스 배출관(370)을 통해 외부로 배출되어 버너로(burner furnace) 등의 설비에서 2차 연소될 수 있다. 이때, 냉각수단에 의해 열분해시 요구되는 적정 온도가 유지됨으로써 적정 수준의 가연성 가스가 발생될 수 있다.

그런데, 이러한 종래의 열분해 가스화로는 다음과 같은 문제점들이 있다.

첫째, 가동률을 높이기 위해 통부 내부에 가연성 폐기물을 가득 채워서 열분해를 진행하게 된다. 이때, 착화 후 열분해 초기 단계에서 발생되는 가연성 가스가 통부 상단에 위치한 가스 배출관까지 도달하기 위해서는 통부 내부에 가득찬 폐기물을 뚫고 나가야 하므로, 가연성 가스가 원활히 배출되기까지 상당한 시간이 소요되어 계획대로 2차 연소를 수행할 수 없다는 문제가 있다.

둘째, 통부에 제공되는 내화재는 열분해 속도에 따라 최소 40 mm, 최대 200 mm 의 범위 내에서 두께가 결정되는데, 열분해 속도에 상관 없이 내화재의 두께가 50 mm 이하로 너무 얇을 경우 내화재의 두께가 너무 얇아 열분해 과정에서 금이 가거나 일부가 떨어져 나가서 내화재로서의 기능을 상실할 위험이 높고, 내화재의 두께가 60 mm 이상으로 너무 두꺼울 경우 내화재에 의해 냉각수단에 의한 냉각 기능이 제대로 수행되지 못하여 열분해 온도가 과도하게 상승할 수 있어, 화재 또는 폭발의 위험이 있다는 문제가 있다.

셋째, 통부 내의 폐기물에 착화를 할 때, 통부 측부에 위치한 점검도어를 개방하고, 작업자가 폐기물에 착화용 오일을 분사한 후에 점화 토치를 이용하여 수동으로 착화를 하고, 점검도어가 개방된 상태에서 착화가 일어날 때까지 착화 작업을 계속 하여야만 했다. 이로 인해, 점검도어를 통해 통부의 외부로 역화가 일어나 작업자가 화상을 입을 위험이 높고, 외부로 화재가 번져서 대형사고로 이어질 수 있다는 문제가 있다.

넷째, 통부의 하부에 배치된 바닥 도어부는 폐기물이 누르는 하중과 열분해 과정에서 약 1000℃ 이상의 열에 의해 중앙부가 약해지면서 열변형되어 좌굴되는 현상이 발생될 수 있다. 이에 따라, 통부와 바닥 도어부 간의 갭이 발생되어 내부의 불씨가 외부로 번져서 화재로 이어질 수도 있고, 가스화로 전체 구조가 파손될 위험이 있다는 문제가 있다.

다섯째, 종래의 열분해 가스화로는 열분해 과정이 종료되면, 바닥 도어부가 1 m 정도 하강하여 대차에 의해 횡방향으로 이동한 후에 바닥 도어부 상측에 쌓여있는 재와 같은 연소 결과물을 진공 흡입하여 제거하는 방법에 의해 연소 결과물의 제거가 이루어졌다. 그런데, 이러한 종래의 제거 방법은 바닥 도어부를 하강시킬 때 바닥 도어부 하단의 공기 공급관을 분리해야 하는 번거로움이 있다. 또한, 연소 결과물을 진공 흡입하기 전에 물을 뿌려서 잔여 불씨를 제거한 후에 진공 흡입을 실시해야 하므로, 물기가 묻은 연소 결과물을 흡입하는 것이 용이하지 않아서 연소 결과물의 제거가 어렵다는 문제가 있다.

등록특허공보 제10-1218361호(2012. 12. 27)

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안되는 것으로서, 열분해 초기 단계에서도 가스가 원활하게 가스 배출관까지 상승될 수 있는 열분해 가스화로를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 내화재가 견고하게 유지될 수 있으면서도, 냉각수단에 의한 냉각 효과가 잘 발휘될 수 있는 열분해 가스화로를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 작업자가 수동으로 착화시킬 필요가 없어, 작업자가 화상을 입거나, 외부로 화재가 번질 위험이 없는 열분해 가스화로를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 폐기물의 하중 및 열변형에 의해 바닥 도어부의 중앙부가 구조적으로 약해지더라도 이를 구조적으로 보상할 수 있는 열분해 가스화로를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 열분해가 종료된 후, 바닥 도어부 상측에 쌓인 연소 결과물을 용이하게 제거할 수 있는 열분해 가스화로를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 가연성 폐기물이 투입되어 열분해되는 통부; 상기 통부의 하측에 배치되어 상기 통부를 선택적으로 밀폐시키는 바닥 도어부; 및 상기 통부와 상기 바닥 도어부를 지지하는 지지부를 포함하고, 상기 통부는, 상기 가연성 폐기물이 열분해되는 열분해 공간을 갖는 폐기물 가스화실을 포함하고, 상기 폐기물 가스화실은 내측부터 측부 내화벽, 측부 냉각 자켓, 및 외벽의 순서대로 적층되어 구성되고, 상기 바닥 도어부는, 상면에 제공되는 하부 내화벽; 상기 열분해 공간으로 연소에 필요한 공기를 공급하기 위한 공기 공급 수단; 상기 하부 내화벽의 하측에 제공되는 하부 냉각 자켓; 및 상기 하부 내화벽을 지지하는 보강대를 포함하고, 상기 공기 공급 수단은, 외부에서 공급된 공기가 포집되는 에어 포켓을 포함하고, 상기 바닥 도어부는, 상기 하부 냉각 자켓과 상기 에어 포켓을 구획하는 중간판; 및 상기 에어 포켓의 하부를 마감하는 하판을 더 포함하는. 열분해 가스화로가 제공될 수 있다.

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본 발명의 실시예들에 따르면, 열분해 초기 단계에서도 가스가 원활하게 가스 배출관까지 상승될 수 있어 열분해 초기에도 2차 연소가 원활히 이루어질 수 있고, 내화재가 견고하게 유지되면서 냉각 효과가 적절히 발휘되어 안정적인 열분해 프로세스가 수행될 수 있으며, 착화를 안전하게 수행할 수 있고, 바닥 도어부의 구조적인 안정성을 확보할 수 있으며, 열분해가 종료된 후에 바닥 도어부 상측에 쌓인 연소 결과물을 용이하게 제거할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열분해 가스화로를 도시한 개념도이다.
도 2는 도 1의 통부의 횡단면을 상측에서 바라본 도면이다.
도 3은 도 1의 통부의 하부 및 바닥 도어부를 확대하여 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 바닥 도어부의 공기 공급 노즐과 보강대의 배치상태를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 바닥 보강대를 측면에서 바라본 도면이다.
도 6은 도 1의 통부로부터 바닥 도어부가 횡방향으로 이동되는 모습을 도시한 도면이다.
도 7은 도 6의 "A" 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 8은 도 1의 바닥 도어부에 제공된 밀봉 승하강 수단의 구성을 도시한 도면이다.
도 9는 도 8의 밀봉 승하강 수단의 밀봉링이 승하강하는 모습을 도시한 도면이다.
도 10은 도 1의 바닥 도어부가 횡방향으로 이동되면서 바닥 도어부의 상측에 쌓여있던 연소 결과물이 제거되는 과정을 도시한 도면이다.
도 11은 종래의 열분해 가스화로의 내부 구조를 도시한 도면이다.

이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열분해 가스화로를 도시한 개념도이고, 도 2는 도 1의 통부의 횡단면을 상측에서 바라본 도면이며, 도 3은 도 1의 통부의 하부 및 바닥 도어부를 확대하여 도시한 도면이고, 도 4는 도 1의 바닥 도어부의 공기 공급 노즐과 보강대의 배치상태를 도시한 도면이며, 도 5는 도 4의 바닥 보강대를 측면에서 바라본 도면이다.

*도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열분해 가스화로(1)는 가연성 폐기물이 투입되어 열분해되는 통부(10), 통부(10)의 하측에 배치되어 통부(10)를 선택적으로 밀폐시키는 바닥 도어부(20), 통부(10)에서 가연성 폐기물이 열분해되면서 발생된 가스가 투입되어 연소되는 가스 연소부(30), 및 통부(10) 및 바닥 도어부(20)를 지지하는 지지부(40)를 포함한다.

열분해되는 폐기물의 예로는 에스알에프(SRF) 성형 연료, 에스알에프 비성형 고형연료, 바이오 에스알에프 고형연료, 폐타이어, 폐타이어를 칩 상태로 만든 티디에프(TDF), 기타 생활 폐기물 또는 산업 폐기물을 기계적 파쇄, 분쇄, 선별하여 재활용하도록 생산한 가연성 혼합폐기물 등을 들 수 있다.

통부(10)는 폐기물이 열분해되는 열분해 공간(108)을 갖는 폐기물 가스화실(100)과, 폐기물 가스화실(100)의 상면을 개폐하는 뚜껑(110)과, 폐기물 가스화실(100)의 측면에 형성되어 열분해 공간(108)과 외부를 연통하는 점검홀(124)을 개폐하는 점검도어(120)와, 측부 냉각 쟈켓(102)과 연결되면서 열분해 공간(108)의 내부에 배치되어 가연성 가스가 폐기물 가스화실(100)의 상부로 상승할 수 있는 공간을 형성시키는 가스 유도 냉매관(130)과, 통부(10)의 하부에 제공되어 폐기물에 착화시키기 위한 착화 유닛(140)과, 열분해 공간(108)의 내부로 공기를 공급하기 위한 공기 공급 노즐(150)과, 통부(10)의 상부에 제공되어 폐기물의 열분해에 의해 발생되는 가스가 배출되는 가스 배출 덕트(160)와, 폐기물 가스화실(100) 하면에 부착된 하부 플랜지(170)를 포함할 수 있다.

폐기물 가스화실(100)은 상면과 하면이 뚫린 원통 형상을 가질 수 있고, 열분해 공간(108)의 상부는 뚜껑(110)에 의해 개폐되고, 하부는 후술되는 바닥 도어부(20)에 의해 개폐된다. 또한, 뚜껑(110) 및 바닥 도어부(20)에 의해 폐기물 가스화실(100)이 폐쇄된 상태에서는 외부에 대하여 밀봉된 상태가 유지된다. 이에 따라, 폐기물이 열분해되는 동안에는 폐기물 가스화실(100) 내의 연소 불꽃, 가스 등이 외부로 배출되지 않을 수 있다.

또한, 폐기물 가스화실(100)은 내측에서 외측으로 가면서 측부 내화벽(104)-측부 냉각 쟈켓(102)-외벽(106)의 순서로 적층되어 구성될 수 있다. 측부 냉각 쟈켓(102)은 외부로부터 냉매를 전달받아서 냉매가 내부에 흐를 수 있도록 구성되고, 내부에 흐르는 냉매가 열분해 공간(108)과 열교환하면서 온도가 높아질 수 있다. 이렇게 냉매에 축적된 열에너지는 외부로 배출되어 재활용될 수 있다.

측부 냉각 쟈켓(102)과 열분해 공간(108)의 사이에는 측부 내화벽(104)이 배치되며, 측부 내화벽(104)은 단열 성능을 갖는 재질로 구성되어 측부 냉각 쟈켓(102)과 열분해 공간(108) 사이의 열교환을 일부 방해함으로써 측부 냉각 쟈켓(102) 내부의 냉매가 과도하게 높은 온도로 높아지거나, 열분해 공간(108) 내부의 온도가 과도하게 낮아지지 않도록 하는 역할을 한다. 이러한 측부 내화벽(104)의 두께(t)는 50~60 mm 범위 내에서 결정될 수 있으며, 이러한 두께 범위 내에서 측부 내화벽(104)의 두께(t)가 결정됨에 따라 내화재로서의 기능을 상실할 위험도 없고, 열분해 온도가 너무 과하게 상승하는 문제도 해결될 수 있다.

뚜껑(110)은 폐기물 가스화실(100) 내측 방향으로 상부 내화벽(112)이 형성되어, 뚜껑(110)이 닫힌 상태에서는 폐기물 가스화실(100) 내부의 열기가 상방으로 방출되는 것을 억제한다. 또한, 뚜껑(110)은 폐기물 가스화실(100)에 대하여 일단이 피봇 가능하게 구성됨에 따라 용이하게 개폐 가능하게 구성될 수 있다. 이를 위해, 뚜껑(110)의 일단에는 폐기물 가스화실(100)과 회전 가능하도록 뚜껑(110)을 폐기물 가스화실(100)에 연결시키는 힌지(116)가 제공되고, 뚜껑(110)이 닫혔을 때 폐기물 가스화실(100)의 상부와 접촉하는 뚜껑(110)의 하면에는 폐기물 가스화실(100)과 접촉하는 부분에 실링부재(114)가 제공될 수 있다. 이러한 실링 부재(114)에 의해 폐기물 가스화실(100) 내부의 가스가 외부로 배출되는 것이 방지될 수 있다.

점검도어(120)는 폐기물 가스화실(100)의 측면에 형성되어 열분해 공간(108)과 외부를 연통하는 점검홀(124)을 개폐하도록 제공되고, 점검홀(124)은 작업자가 폐기물 가스화실(100) 내부로 출입할 수 있도록 제공될 수 있다. 또한, 측부 냉각 쟈켓(102)의 점검홀(124)을 둘러싸는 부분에는 도어 측 내화벽(122)이 제공될 수 있다. 이에 따라, 측부 냉각 쟈켓(102)의 냉기에 의해 점검홀(124) 내의 가연성 가스가 국부적으로 액화되어 점검홀(124) 내에서 크랭크 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 도어 측 내화벽(122)은 200~300 mm 두께로 제공될 수 있으며, 측부 내화벽(104)보다 두꺼운 두께로 형성될 수 있다. 이는, 점검홀(124)은 가연성 폐기물이 쌓여서 열분해되는 열분해 공간(108)에 비하여 매우 좁은 공간이며, 그 내부에서는 가연성 폐기물의 열분해 온도가 과도하게 상승할 위험보다는 냉각에 의한 크랭크 현상의 발생 위험이 더 높으므로, 열분해 공간(108)보다 점검홀(124) 내부 공간의 냉각 방지 효과를 더 높일 필요가 있기 때문이다.

가스 유도 냉매관(130)은 측부 냉각 쟈켓(102)의 상부와 하부에 양 단이 각각 연결되고, 열분해 공간(108)의 내부에 배치되어 열분해 공간(108)에 투입된 가연성 폐기물 및 열분해를 통해 발생되는 가연성 가스와 직접적으로 열교환을 하도록 구성된다. 이렇게 가스 유도 냉매관(130)으로 유동하는 냉매에 의해 열분해 중인 폐기물 및 이로 인해 발생된 가스와 직접적으로 열교환을 함으로써, 열분해 공간(108) 내부의 온도가 더 정밀하게 제어될 수 있다. 이를 위해, 도시하지 않은 밸브가 가스 유도 냉매관(130)에 제공되어 관 내에 유동하는 냉매의 유량이 폐기물 가스화실(100) 내부 온도에 따라 제어될 수 있다.

또한, 가스 유도 냉매관(130)은 도 2에 도시된 바와 같이 폐기물 가스화실(100)의 원주를 따라 복수 개가 배치될 수 있으며, 구체적으로 두 개가 한 쌍씩 인접하게 배치된 복수의 쌍이 일정 간격을 두고 배치될 수 있다.

또한, 한 쌍의 가스 유도 냉매관(130)은 상부와 하부에 한 개씩 벤딩된 부분을 가지고, 상부와 하부의 벤딩된 부분을 연결하면서 상하 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 이때, 상기 상하 방향은 지면과 수직인 방향일 수도 있고, 지면에 대하여 소정 각도로 기울어진 방향일 수도 있다. 이에 따라, 가스 유도 냉매관(130)의 상하 방향으로 연장된 부분이 측부 내화벽(104)으로부터 이격되도록 배치되어, 가스 상승 공간(132)을 형성시킬 수 있다.

폐기물 가스화실(100)의 내부에 가연성 폐기물이 투입되면, 폐기물 가스화실(100)의 하부에서부터 열분해가 일어나는데, 이에 따라 적체된 가연성 폐기물의 하부에서부터 가연성 가스가 발생된다. 이때, 열분해에 의해 발생된 가스는 폐기물 가스화실(100)의 상부로 상승하여 가스 배출 덕트(160)을 통해 외부로 배출되어야 하지만, 폐기물 가스화실(100) 내부에 쌓인 폐기물들로 인해 상승할 수 있는 통로가 확보되지 않아서 원활한 가스 배출이 어려울 수 있다는 문제가 있을 수 있다.

그러나 본 실시예에 따르면 가스 유도 냉매관(130)에 의해 가스 상승 공간(132)으로 가연성 폐기물이 침투되는 것이 방지될 수 있다. 이에 따라, 폐기물 가스화실(100)의 하부에서 발생되는 가연성 가스들이 원활히 상부로 상승할 수 있는 공간이 확보될 수 있어서, 원활한 가스 배출이 가능해진다.

착화 유닛(140)은 통부(10)의 하부에 형성되어 폐기물 가스화실(100) 내부의 가연성 폐기물에 착화를 하여 화염을 발생시키고, 열분해가 시작될수 있도록 하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 위해, 착화 유닛(140)은 폐기물 가스화실(100)의 내부로 불꽃이 투입되는 통로를 제공하는 점화관(142)과, 점화관(142)의 내부로 불꽃을 발생시키는 점화 플러그(144)와, 점화관(142)의 단부에 제공되는 댐퍼(146)와, 댐퍼(146)를 슬라이딩시켜서 점화관(142)의 단부를 개폐시키는 실린더(148)를 포함할 수 있다. 실린더(148)는 공압 실린더, 유압 실린더, 스크류잭 등으로 구성될 수 있다.

이에 따라, 점화 플러그(144)로부터 불꽃이 발생되면 점화관(142)을 통해 폐기물 가스화실(100)의 내부로 불꽃이 전달되어 착화가 이루어지며, 소정의 시간 동안 착화가 실시된 후에 가연성 폐기물에 연소가 시작되면 댐퍼(146)가 슬라이딩되어 점화관(142)의 단부를 폐쇄하게 된다. 이로써, 착화에 필요한 시간 동안만 불꽃이 전달될 수 있어서, 작업자가 수동으로 착화를 하지 않더라도 자동으로 안전하게 폐기물에 대한 착화가 이루어질 수 있다.

또한, 착화 유닛(140)은 폐기물 가스화실(100)의 둘레를 따라 복수의 위치에 설치될 수 있으며, 일 예로 일정 간격을 두고 4 개의 위치에 배치될 수 있다. 또한, 착화 유닛(140)이 복수 개 제공되는 경우에는 도시하지 않은 제어부에 의해 일괄적으로 제어될 수 있다.

공기 공급 노즐(150)은 도시하지 않은 외부의 에어 컴프레셔(air compressure)로부터 공급되는 공기를 폐기물 가스화실(100)의 내부로 공급하는 기능을 수행한다. 공기 공급 노즐(150)은 통부(10)의 하부에 형성된 경사면에 제공될 수 있으며, 폐기물 가스화실(100) 내부에 쌓인 가연성 폐기물의 하부에서부터 상방으로 점차 열분해가 이루어지므로, 하부에서부터 공기가 공급되는 것이 유리하다. 다만, 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니고, 공기 공급 노즐(150)은 통부의 중앙부 또는 상부에 형성되는 것도 가능하다.

가스 배출 덕트(160)는 통부(10)의 상부에 제공되어 폐기물 가스화실(100) 내부에서 열분해에 의해 발생되는 가연성 가스가 배출되는 통로를 제공한다. 또한, 가스 배출 덕트(160)는 가스 연소부(30)와 연결되고, 가스 배출 덕트(160)를 통해 가연성 가스가 가스 연소부(30)로 전달되어 2차 연소가 이루어진다. 이를 위해, 가스 연소부(30)는 가스 연소 공간(312)을 갖는 가스 연소실(310)과, 가스 연소 공간(312)으로 외기를 공급하는 공기 공급관(320)을 포함할 수 있다.

하부 플랜지(170)는 사각형 형상으로서 내부에 열분해 공간(108)과 연통하는 연통공이 형성되도록 구성될 수 있다. 또한, 하부 플랜지(170)는 폐기물 가스화실(100)의 하면에 부착되는 부재이고, 바닥 도어부(20)의 밀봉링(157, 159)에 의해 압착되면 폐기물 가스화실(100)와 바닥 도어부(20) 사이의 갭이 밀봉되는 내측 패킹(172) 및 외측 패킹(174)을 포함할 수 있다. 내측 패킹(172) 및 외측 패킹(174)은 밀봉 환경을 구성하기 위한 탄성 재질로 이루어질 수 있고, 바닥 도어부(20)에 대향하여 제공되며, 하부 플랜지(170)의 형상에 따라 사각형 링의 형상으로 제공될 수 있다.

한편, 바닥 도어부(20)는 통부(10)의 하측에 배치되어 통부(10)를 선택적으로 밀폐시키도록 제공되며, 지지부(40)의 가이드 레일(410)을 따라 양 방향으로 진퇴될 수 있도록 구성된다. 이에 따라, 바닥 도어부(20)는 통부(10)의 하측으로 진입하였을 때 통부(10)의 하부를 폐쇄시킬 수 있다.

이러한 바닥 도어부(20)는 상면에 제공되는 하부 내화벽(200)과, 열분해 공간(108)으로 연소에 필요한 공기를 공급하기 위한 공기 공급 수단(210)과, 하부 내화벽(200)의 하측에 제공되는 하부 냉각 자켓(220)과, 하부 내화벽(200)을 지지하는 보강대(230)와, 가이드 레일(410)을 따라 안내되면서 슬라이딩 가능하도록 제공되는 슬라이딩 수단(240)과, 하부 플랜지(170)의 내측 패킹(172)과 외측 패킹(174)에 대하여 내측 밀봉링(257)과 외측 밀봉링(259)을 승하강시킬 수 있도록 제공되는 밀봉 승하강 수단(250)을 포함할 수 있다.

또한, 바닥 도어부(20)는 상부에서부터 하부 내화벽(200)-하부 냉각 자켓(220)-에어 포켓(214)으로 적층될 수 있으며, 하부 냉각 자켓(220)과 에어 포켓(214)을 구획하는 중간판(202)과 에어 포켓(214)의 하부를 마감하는 하판(204)을 포함할 수 있다.

하부 내화벽(200)은 측부 내화벽(104)과 마찬가지의 재질로 구성될 수 있으며, 상면에는 공기 공급 노즐(212)의 단부가 수용되는 노즐 수용홈(201)이 복수 개 형성될 수 있다. 노즐 수용홈(201)에 공기 공급 노즐(212)의 단부가 수용됨에 따라, 하부 내화벽(200)의 상면의 상측으로 공기 공급 노즐(212)이 돌출되지 않으므로, 공기 공급 노즐(212)이 투입되는 폐기물과 충돌하여 파손되는 위험이 방지될 수 있다. 또한, 하부 내화벽(200)은 테두리부에 제공된 원형 틀(206)에 의해 바닥 도어부(20) 내에서의 위치가 고정될 수 있다.

공기 공급 수단(210)은 중간판(202)에서부터 하부 내화벽(200)의 노즐 수용홈(201)으로 돌출되도록 형성되는 복수 개의 공기 공급 노즐(212)과, 하부 냉각 자켓(220)의 하측의 중간판(202) 및 하판(204)의 사이 공간으로 형성되어 외부에서 공급된 공기가 포집되는 에어 포켓(214)과, 에어 포켓(214)에 연결된 에어 덕트(216)와, 에어 덕트(216)로 공기를 공급하는 에어 컴프레셔(218)를 포함할 수 있다. 이때, 에어 컴프레셔(218)는 하면에 휠을 포함하여 바닥 도어부(20)와 함께 슬라이딩 이동 가능하도록 구성될 수 있다.

하부 냉각 자켓(220)은 측부 냉각 쟈켓(102)과 마찬가지로 외부로부터 냉매를 전달받아서 냉매가 내부에 흐를 수 있도록 구성되고, 내부에 흐르는 냉매가 열분해 공간(108)과 열교환하면서 온도가 높아질 수 있다. 이렇게 냉매에 축적된 열에너지는 외부로 배출되어 재활용될 수 있다. 또한, 하부 내화벽(200)에 의해 하부 냉각 쟈켓(220)과 열분해 공간(108) 사이의 열교환이 일부 방해됨으로써 하부 냉각 쟈켓(220) 내부의 냉매가 과도하게 높은 온도로 높아지거나, 열분해 공간(108) 내부의 온도가 과도하게 낮아지지 않도록 하는 역할을 한다. 이러한 하부 내화벽(200)의 두께는 측부 내화벽(104)과 마찬가지로 50~60 mm 범위 내에서 결정될 수 있다.

보강대(230)는 하부 내화벽(200)을 지지하며, 하부 내화벽(200)의 하면에서부터 하판(204)까지 연장되도록 제공되며, 하부 내화벽(200)을 하판(204)에 지지하도록 제공된다. 또한, 공기 공급 노즐(212)이 배치되지 않은 사이 공간에 배치되며, 바닥 도어부(20)의 중심을 지나도록 배치되는 두 개의 보강대(230)와, 두 개의 보강대(230)와 각각 평행하게 배치되는 복수의 보강대(230)를 포함할 수 있다. 이때, 바닥 도어부(20)의 중심을 지나는 두 개의 보강대(230)는 서로 수직으로 배치될 수 있으며, 나머지 복수의 보강대(230)들은 서로 평행하거나, 수직으로 만나도록 배치될 수 있다. 이러한 보강대(230)에 의해 바닥 도어부(20)가 구조적으로 안정되게 지지되어, 열변형에 의한 좌굴이 억제될 수 있다는 효과가 있다.

또한, 보강대(230)에는 중간판(202)의 상부와 하부에 연통홀(232)이 형성된다. 중간판(202)의 상부 영역은 냉매가 유동하는 하부 냉각 자켓(220)이 배치되며, 중간판(202)의 하부 영역은 에어 포켓(214)이 형성되므로, 중간판(202)의 상부에 형성된 연통홀(232)을 통해 냉매가 통과하여 유동될 수 있으며, 중간판(202)의 하부에 형성된 연통홀(232)을 통해 에어 포켓(214) 내의 공기가 드나들 수 있다. 또한, 보강대(230)는 중간판(202) 상부의 연통홀(232)과 하부의 연통홀이 서로 지그재그로 배치되어, 보강대(230)의 강성이 연통홀(232)에 의해 크게 줄어들지 않도록 하는 구조를 가질 수 있다.

슬라이딩 수단(240)은 바닥 도어부(20)를 가이드 레일(410)을 따라 슬라이딩 이동 가능하도록 한다. 또한, 밀봉 승하강 수단(250)은 내측 밀봉링(257)과 외측 밀봉링(259)을 승강 또는 하강시킬 수 있도록 제공된다. 이하, 도 6 내지 도 10을 참조하여, 슬라이딩 수단(240)과 밀봉 승하강 수단(250)의 구체적인 구성 및 이에 따라 폐기물 가스화실(100) 내부에 잔존하는 재 등의 연소 결과물(x)을 제거하는 매커니즘에 관하여 설명하겠다.

도 6은 도 1의 통부로부터 바닥 도어부가 횡방향으로 이동되는 모습을 도시한 도면이고, 도 7은 도 6의 "A" 부분을 확대하여 도시한 도면이며, 도 8은 도 1의 바닥 도어부에 제공된 밀봉 승하강 수단의 구성을 도시한 도면이고, 도 9는 도 8의 밀봉 승하강 수단의 밀봉링이 승하강하는 모습을 도시한 도면이며, 도 10은 도 1의 바닥 도어부가 횡방향으로 이동되면서 바닥 도어부의 상측에 쌓여있던 연소 결과물이 제거되는 과정을 도시한 도면이다.

도 6 내지 도 10을 참조하면, 슬라이딩 수단(240)은 하판(204)에 접하는 슬라이딩 판(242)과, 슬라이딩 판(242)에 연결되어 회전 가능하게 제공되는 휠(244)을 포함할 수 있다. 휠(244)은 지지부(40)의 가이드 레일(410)에 의해 안내되면서 슬라이딩 가능하도록 제공될 수 있다. 또한, 휠(244)은 도시하지 않은 구동모터에 의해 회전 구동될 수 있다.

밀봉 승하강 수단(250)은 승하강 모터(252)와, 승하강 모터(252)의 회전력을 승하강 부재(256)로 전달하는 회전력 전달 부재(254)와, 승하강 모터(252)와 회전력 전달 부재(254)를 연결하는 링크 부재(253)와, 회전력 전달 부재(254)에 의해 전달된 회전력에 의해 승하강 될 수 있도록 구성되는 승하강 부재(256)와, 승하강 모터(252), 회전력 전달 부재(254), 및 승하강 부재(256)를 떠받치는 받침 프레임(258)을 포함할 수 있다.

회전력 전달 부재(254)는 복수 개의 베벨 기어(bevel gear)를 포함하여, 승하강 모터(252)의 회전력을 직각 방향으로 전달할 수 있다. 또한, 회전력 전달 부재(254)는 베벨 기어에 연결되고, 사각형 형상으로 배치된 복수 개의 회전봉을 포함할 수 있다. 각각의 회전봉은 사각형의 코너 부분에서 베벨 기어를 통해 연결되어 승하강 모터(252)가 구동되기 시작하면, 승하강 모터(252)의 회전력이 모든 회전봉에 전달되면서 모든 회전봉이 동시에 회전을 시작할 수 있다.

회전력 전달 부재(254)에 의해 전달된 회전력은 승하강 부재(256)를 승하강시키는 동력으로서 제공된다. 이때, 승하강 모터(252)의 일방향 회전은 승하강 부재(256)를 상승시키고, 타방향 회전은 하강시킬 수 있다.

또한, 승하강 부재(256)의 상부에는 내측 밀봉링(257)과 외측 밀봉링(259)이 제공되며, 내측 밀봉링(257)과 외측 밀봉링(259)은 각각 사각형 형상으로서 각각 내측 패킹(172)과 외측 패킹(174)에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 승하강 부재(256)가 상승하여 내측 밀봉링(257)과 외측 밀봉링(259)이 내측 패킹(172)과 외측 패킹(174)에 압착되면, 바닥 도어부(20)의 둘레를 따라 완전히 밀봉이 이루어져서 폐기물 가스화실(100) 내부의 가스가 바닥 도어부(20)와 통부(10)의 틈새로 새어나갈 수 없게 될 수 있다. 이때, 외측 밀봉링(259)의 높이가 내측 밀봉링(257)의 높이보다 높게 형성될 수 있으며, 이로써 내측보다 외측에서의 밀봉이 더 강하게 달성될 수 있어서 이중 밀봉 기능이 더욱 효과적으로 달성될 수 있다.

이를 위해, 승하강 부재(256)는 로드(2562)와, 로드(2562)가 승하강 가능하게 수용되는 승하강 프레임(2564)과, 로드(2562) 및 승하강 프레임(2564) 사이의 상대 이동을 원활하게 하기 위한 베어링(2566)을 포함하여 구성될 수 있다. 로드(2562)는 단부가 벨로우즈(255)를 통과하여 승하강에도 불구하고 로드(2562)에 대한 기밀이 유지될 수 있다. 또한, 로드(2562)의 단부는 스크류잭을 통해 회전력 전달 부재(254)와 연결됨으로써, 회전력 전달 부재(254)의 회전에 의해 로드(2562)가 승하강될 수 있다.

한편, 지지부(40)는 통부(10)를 지지하는 지지 프레임(400)과 바닥 도어부(20)의 슬라이딩 이동을 안내하는 가이드 레일(410)과, 바닥 도어부(20)의 하측에 제공되어 바닥 도어부(20)의 슬라이딩 이동에 따라 바닥 도어부(20)의 상부에 쌓여있던 연소 결과물(x)이 흘러내리면, 이를 받아서 타 지역으로 배출하는 연소 결과물 제거 유닛(420)을 포함할 수 있다.

지지 프레임(400)은 일 예로 복수 개의 H-빔으로 구성되어 통부(10)를 안정적으로 지지하도록 제공될 수 있고, 통부(10)의 하부 경사부와 연결되어 지지하는 연결 브라켓(402)을 포함할 수 있다.

가이드 레일(410)은 휠(244)이 이동 방향을 벗어나지 않도록 안내할 수 있는 형상을 가지며, 양 단에는 휠(244)의 이동을 규제하는 스토퍼(412)가 제공되어, 휠(244)이 스토퍼(412)를 벗어나서 가이드 레일(410)을 이탈하지 않도록 구성될 수 있다.

연소 결과물 제거 유닛(420)은 바닥 도어부(20)의 하측에 제공되고, 바닥 도어부(20)의 이동에 따라 통부(10)와의 간섭에 의해 바닥 도어부(20)의 하측으로 연소 결과물(x)이 흘러내리게 되며, 이렇게 흘러내린 연소 결과물(x)은 연소 결과물 제거 유닛(420) 상에 포집된다. 연소 결과물(x)을 포집한 연소 결과물 제거 유닛(420)은 구동 모터(422) 및 구동휠(424)에 의해 이동되어, 연소 결과물(x)이 타 지역으로 배출될 수 있다.

이와 같은 구성을 갖는 본 실시예에 따르면, 폐기물 가스화실(100) 내에서의 열분해가 완료된 이후에 잔존되는 연소 결과물(x)을 제거하기 위해, 패킹(172, 174)을 압착하면서 밀봉을 유지하던 밀봉링(257, 259)을 하강시켜서 밀봉 상태를 해제한 후, 가이드 레일(410)을 따라 바닥 도어부(20)가 이동하기 시작하면, 통부(10)의 측벽에 의한 간섭에 따라 연소 결과물(x)이 바닥 도어부(20)의 하측으로 흘러내리면서 연소 결과물 제거 유닛(420) 상으로 포집되어 제거될 수 있다. 이로써 열분해 완료 후 잔존되는 연소 결과물(x)을 용이하게 제거하는 것이 가능하다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.

1: 열분해 가스화로 10: 통부
100: 폐기물 가스화실 110: 뚜껑
120: 점검도어 130: 가스 유도 냉매관
140: 착화 유닛 150: 공기 공급 노즐
160: 가스 배출 덕트 170: 하부 플랜지
20: 바닥 도어부 200: 하부 내화벽
210: 공기 공급 수단 220: 하부 냉매 자켓
230: 보강대 240: 슬라이딩 수단
250: 밀봉 승하강 수단 30: 가스 연소부
40: 지지부 400: 지지 프레임
410: 가이드 레일 420: 연소 결과물 제거 유닛

Claims (12)

1. 가연성 폐기물이 투입되어 열분해되는 통부;
   상기 통부의 하측에 배치되어 상기 통부를 선택적으로 밀폐시키는 바닥 도어부; 및
   상기 통부와 상기 바닥 도어부를 지지하는 지지부를 포함하고,
   상기 통부는,
   상기 가연성 폐기물이 열분해되는 열분해 공간을 갖는 폐기물 가스화실을 포함하고,
   상기 폐기물 가스화실은 내측부터 측부 내화벽, 측부 냉각 자켓, 및 외벽의 순서대로 적층되어 구성되고,
   상기 바닥 도어부는,
   상면에 제공되는 하부 내화벽;
   상기 열분해 공간으로 연소에 필요한 공기를 공급하기 위한 공기 공급 수단;
   상기 하부 내화벽의 하측에 제공되는 하부 냉각 자켓; 및
   상기 하부 내화벽을 지지하는 보강대를 포함하고,
   상기 공기 공급 수단은,
   외부에서 공급된 공기가 포집되는 에어 포켓을 포함하고,
   상기 바닥 도어부는,
   상기 하부 냉각 자켓과 상기 에어 포켓을 구획하는 중간판; 및
   상기 에어 포켓의 하부를 마감하는 하판을 더 포함하고.
   상기 보강대는,
   상기 하부 내화벽의 하면에서부터 상기 하판까지 연장되도록 제공되고, 상기 중간판의 상부와 하부에 연통홀이 복수 개 형성되어, 상기 중간판의 상부에 형성된 상기 연통홀을 통해 냉매가 통과하여 유동될 수 있으며, 상기 중간판의 하부에 형성된 상기 연통홀을 통해 상기 에어 포켓 내의 공기가 드나들 수 있도록 제공되는.
   열분해 가스화로.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 측부 내화벽의 두께가 50~60 mm 범위 내로 구성되는,
   열분해 가스화로.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 통부의 하부에 제공되어 상기 가연성 폐기물에 착화시키기 위한 착화 유닛을 더 포함하고,
   상기 착화 유닛은,
   상기 폐기물 가스화실의 내부로 불꽃이 투입되는 통로를 제공하는 점화관;
   상기 점화관의 내부로 불꽃을 발생시키는 점화 플러그;
   상기 점화관의 단부에 제공되는 댐퍼; 및
   상기 댐퍼를 슬라이딩시켜서 상기 점화관의 단부를 개폐시키는 실린더를 포함하는,
   열분해 가스화로.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 통부는,
   상기 폐기물 가스화실의 측면에 형성되어 상기 열분해 공간과 외부를 연통하는 점검홀을 개폐하는 점검도어를 더 포함하고,
   상기 측부 냉각 자켓의 상기 점검홀을 둘러싸는 부분에는 도어 측 내화벽이 제공되는,
   열분해 가스화로.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 보강대는,
   상기 바닥 도어부의 중심을 지나는 두 개의 보강대와, 상기 두 개의 보강대에 평행하게 배치되는 복수 개의 보강대를 포함하는,
   열분해 가스화로.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 중간판의 상부에 형성된 상기 연통홀과 상기 중간판의 하부에 형성된 상기 연통홀은 서로 지그재그로 배치되는,
   열분해 가스화로.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 바닥 도어부는,
   슬라이딩 이동 가능하도록 제공되는 슬라이딩 수단을 더 포함하고,
   상기 지지부는,
   상기 슬라이딩 수단의 슬라이딩 이동을 안내하는 가이드 레일을 포함하는,
   열분해 가스화로.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 통부는,
   상기 열분해 공간의 내부에 배치되는 가스 유도 냉매관을 더 포함하고,
   상기 가스 유도 냉매관은 상기 폐기물 가스화실의 원주를 따라 복수의 쌍이 일정 간격을 두고 배치되는,
   열분해 가스화로.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 가스 유도 냉매관은 상기 측부 냉각 자켓과 연결되고, 상기 측부 내화벽으로부터 상기 가스 유도 냉매관의 적어도 일부가 이격되어 형성된 공간을 통해 상기 가연성 폐기물이 열분해되어 발생된 가연성 가스가 상승할 수 있도록 구성되는,
    열분해 가스화로.
11. 삭제
12. 삭제

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