KR102209884B1 - 회전식 스크래퍼를 구비한 소각시설 반응탑 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 소각시설로부터 배출되는 산성가스를 중화시켜 처리하는 소각시설 반응탑에 있어서, 반응탑몸체와; 반응탑몸체의 내측면에 부착된 상기 반응물질을 제거하는 스크레이퍼장치와; 상기 스크레이퍼장치와 연결되고, 상기 스크레이퍼장치를 상기 내부공간 내에서 회전되도록 구동시키는 구동유닛을 포함하여 구성되고: 상기 구동유닛은, 구동모터부와; 일측은 상기 구동모터부와 연결되어 회전하고, 타측은 상기 스크레이퍼장치가 연결되어, 상기 구동모터부의 회전력을 전달하여 상기 스크레이퍼장치를 회전시키는 회전유닛; 그리고 상기 구동모터부와 상기 회전유닛 사이에 개재되며, 상기 구동모터부와 연결되어 상기 구동모터부의 구동에 따라 상하방향으로 이동하도록 구성되는 상하이동유닛을 포함하여 구성되며: 상기 회전유닛은, 상기 구동모터와 연결되어, 수직한 방향의 중심축을 중심으로 회전하고, 외주면으로 구동나사산이 형성된 원동기어와, 내주면에 상기 구동나사산과 치합되는 종동나사산이 형성되어, 상기 원동기어의 회전에 연동하여 회전하는 종동기어를 포함하여 구성된다. 상기한 바에 따르면 반응탑은 반응탑 내부에 부착되어 축적되는 반응생성물질을 스크레이퍼장치를 통하여 연속적으로 제거 및 배출함으로써 반응탑 내 반응물질인 석회(Lime)가 고착되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

Description

회전식 스크래퍼를 구비한 소각시설 반응탑 {Reactor for incinerator having rotary scraper}
본 발명은 회전식 스크래퍼를 구비한 소각시설용 반응탑에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반응탑 내부에 부착되는 부착물을 효과적으로 제거하여 원활한 연속운전이 가능하도록 하고 성능을 개선함은 물론 반응탑 내 반응물질인 석회(Lime)가 고착되는 것을 방지하여 유지관리 및 내구성을 향상시킬 수 있는 회전식 스크래퍼를 구비한 소각시설 반응탑에 관한 것이다.
일반적으로 소각시설의 연소가스 처리설비는, 연소 시 발생되는 황산화물(SOx), 염화수소(HCl) 등을 포함하는 산성가스를 중화하기 위하여, 연소가스에 반응제와 압축공기가 함께 미세 분사되는 반건식 반응탑(SDR)을 주로 활용하고 있다.
상기한 연소가스를 처리하기 소각시설용 반응탐에 대한 기술의 예로 대한민국 등록특허 제10-1326597호는 반건식 반응탑을 구성하는 몸체(Body)와, 상기 몸체의 상측 중앙 외측으로 가스 유입구(Gas Inlet Duct)를 구성하고, 상기 가스 유입구(Gas Inlet Duct)의 하측으로 몸체 내부에는 산성가스를 분할하기 위한 가스 분할판(Gas Partition Plate)을 고정되게 설치하며, 상기 가스 분할판(Gas Partition Plate)에는 수직 방향으로 가스통기관(Gas Flow Duct)을 여러 개로 분할 설치하며, 상기 가스통기관(Gas Flow Duct)의 하측 끝단에는 지지 플레이트를 설치 구성하고, 상기 다수로 분할되어 설치 구성되어 있는 각각의 가스통기관(Gas Flow Duct)에는 일정한 깊이로 이류체 노즐(Nozzle)을 삽입 설치하여 구성된 것을 특징으로 하는 소각로의 연소배기가스 처리용 반건식 반응탑이 개시된 바 있다.
그런데, 상기한 SDR 방식은 소석회(Lime slury)를 이용한 중화반응으로 Hel과 Sox가 CaCl2와 CaSO4로 생성되는데, 이러한 생성물질은 반응탑 내에 부착되면 시간이 경과됨에 따라 경화되고, 특히 염화칼슘과 황화칼슘은 반응탑 하부의 콘(cone) 부위에 부착되어 이를 제거하기가 어려운 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1326597호
본 발명은, 반응탑 내부에 부착되는 부착물을 효과적으로 제거하여 원활한 연속운전이 가능하도록 하고 성능을 향상시킬 수 있는 회전식 스크래퍼를 구비한 소각시설 반응탑을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 소각시설로부터 배출되는 산성가스를 중화시켜 처리하는 소각시설용 반응탑에 있어서, 상부의 유입구를 통하여 상기 산성가스와 반응제가 내부공간으로 유입되고, 유입된 상기 산성가스와 상기 반응제의 반응물질이 하부의 배출구로 배출되도록 구성되며, 상기 배출구로 갈수록 상기 내부공간의 크기가 점진적으로 작아지는 콘(Cone)형상으로 형성되는 반응탑몸체와; 상기 내부공간에 설치되어, 상기 반응탑몸체의 내측면에 부착된 상기 반응물질을 제거하는 스크레이퍼장치와; 상기 스크레이퍼장치와 연결되고, 상기 스크레이퍼장치를 상기 내부공간 내에서 회전되도록 구동시키는 구동유닛을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 회전식 스크래퍼를 구비한 소각시설 반응탑을 제공한다.
상기 회전식 스크래퍼를 구비한 소각시설 반응탑은, 상기 반응탑몸체의 외측에 설치되고, 진동을 발생시켜 상기 반응탑몸체의 내측면에 퇴적된 상기 반응물질을 상기 배출구로 배출시키는 진동유닛을 더 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 진동유닛은, 내측면이 상기 반응탑몸체의 외측면에 접촉되어, 상기 반응탑몸체를 진동시키는 진동체와, 상기 진동체를 진동시키는 진동구동유닛을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 회전식 스크래퍼를 구비할 수 있다.
또한, 상기 회전식 스크래퍼를 구비한 소각시설 반응탑은, 상기 배출구에 설치되어 상기 반응물질을 배출시키는 배출장치를 더 포함하여 구성되고, 상기 배출장치는, 회전에 따라 상기 반응물질을 선택적으로 배출시키는 로터리밸브장치를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 스크레이퍼장치는, 상기 구동유닛과 연결되어, 상기 구동유닛에 의하여 구동되는 지지프레임과, 일단부는 상기 지지프레임에 결합하고, 타단부는 상기 반응탑몸체 내측면에 접촉되어, 상기 지지프레임의 구동에 의하여 상기 반응탑몸체 내측면에 부착된 상기 반응물질을 제거하는 스크레이퍼를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 지지프레임은, 링 또는 원판형상으로 상기 내부공간에 수평하게 배치되는 회전프레임과, 일단부는 상기 회전프레임의 하부에 결합하고, 타측은 상기 회전프레임으로부터 하방향으로 연장되는 봉부재로 형성되며, 타단부가 상기 스크레이퍼가 결합하는 수직프레임을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 수직프레임과 상기 스크레이퍼는 착탈 가능하도록 끼움결합될 수 있다.
상기 수직프레임은, 상기 스크레이퍼가 상기 반응탑몸체에 밀착되도록, 상기 반응탑몸체를 향하여 탄성력을 갖도록, 상기 회전프레임과 결합될 수 있다.
상기 수직프레임은, 복수개로 이루어져 상기 회전프레임의 외주를 따라 이격되게 결합되고, 서로 다른 길이를 갖도록 형성될 수 있다.
상기 구동유닛은, 구동모터와, 일측은 상기 구동모터와 연결되어 회전하고, 타측은 상기 스크레이퍼장치가 연결되는 회전유닛을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 회전식 스크래퍼를 구비한 소각시설 반응탑은, 상기 구동모터와 상기 회전유닛 사이에 개재되며, 상기 구동모터와 연결되어 상기 구동모터의 구동에 따라 상하방향으로 이동하도록 구성되는 상하이동유닛을 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 상하이동유닛은, 수평한 상기 구동모터의 구동축에 축결합하여 회전하는 제1베벨기어와, 상기 제1베벨기어와 수직한 방향으로 치합되어 수직한 제1회전축을 중심으로 회전하는 제2베벨기어와, 상기 제1회전축에 축결합하여 상기 제1회전축을 중심으로 회전하고, 외주면에 제1나사부가 형성된 제1스퍼기어와, 원통형으로 외주면에 상기 제1나사부와 치합되는 제2나사부가 형성되어, 상기 제1스퍼기어의 회전에 의하여 수직한 제2회전축을 중심으로 회전하되, 상기 제2나사부는 외주면에 상하곡선패턴을 갖도록 일부면적에 형성되어 상기 제1스퍼기어의 회전에 의하여 상하방향으로 왕복이동하는 제2스퍼기어를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 상기 회전유닛은, 상기 구동모터와 연결되어, 수직한 방향의 중심축을 중심으로 회전하고, 외주면으로 구동나사산이 형성된 원동기어와, 내주면에 상기 구동나사산과 치합되는 종동나사산이 형성되어, 상기 원동기어의 회전에 연동하여 회전하는 종동기어를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 종동기어는, 상기 원동기어의 중심축에 대하여 편심되게 위치하는 편심축을 중심으로 회전되도록 구성되어, 수평방향으로 위치이동이 되도록 구성될 수 있다.
상기 회전유닛은, 상기 회전프레임의 회전주기를 N1이라 하고, 상기 원동기어의 회전주기를 N2이라 하며, 제2스퍼기어의 회전주기를 N3라고 할 때, 상기 N1 또는 N2 또는 N3 중 어느 둘 이상은 서로 정수배가 되지 않도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 회전식 스크래퍼를 구비한 소각시설 반응탑은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 회전 및 이동하는 스크레이퍼장치를 통하여 반응탑몸체 내부에 부착되는 반응물질을 효과적으로 제거할 수 있기 때문에, 소각시설용 반응탑의 원활한 운전이 가능하고 성능을 향상시킬 수 있으며, 상하이동유닛을 통하여 스크레이퍼가 반응탑몸체 내측면에 보다 넓은 면적을 이동할 수 있도록 하여, 반응탑몸체의 반응물질을 보다 효과적으로 제거할 수 있다.
둘째, 반응탑 내부에 부착되어 축적되는 반응물질을 스크레이퍼장치를 통하여 연속적으로 제거 및 배출하기 때문에, 반응탑 내 반응물질인 석회(Lime)가 고착되는 것을 효과적으로 방지할 수 있어 유지관리가 용이하고, 반응탑의 수명연장 및 내구성을 향상시킬 수 있다.
셋째, 스크레이퍼가 반응탑몸체의 내측면에 들뜨지 않고 탄력적으로 밀착되기 때문에, 반응물질의 제거효과를 향상시킬 수 있다.
넷째, 스크레이퍼에 가압력을 부여하여 반응탑몸체 내측면에 고착되어 경화된 반응물질도 효과적으로 제거할 수 있으며, 편심력을 이용하여 스크레이퍼의 가압력을 반응탑몸체 내측면 여러위치에 집중하여 가할 수 있도록 하여 반응탑몸체 내측면에 대하여 보다 넓은 면적을 고르게 스크래핑할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 회전식 스크래퍼를 구비한 소각시설 반응탑의 구성을 나타내는 단면도이다
도 2는 도 1의 스크레이퍼장치에서 지지프레임과 스크레이퍼의 착탈되는 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 지지프레임과 스크레이퍼가 착탁되는 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 1의 스크레이퍼장치에서 지지프레임에 대하여 탄성력을 갖도록 구성되는 수직프레임의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 스크레이퍼장치에서 지지프레임에 대하여 탄성력을 갖도록 구성되는 수직프레임의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 1의 구동유닛에서 회전유닛의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 1의 소각시설용 반응탑에서 상하이동유닛이 설치된 다른 실시예를 나타내는 정면도이다.
도 8은 도 7의 상하이동유닛에서 제2스퍼기어에 형성된 상하곡선패턴 형태를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 회전식 스크래퍼를 구비한 소각시설 반응탑(이하 '소각시설용 반응탑'이라 한다)은, 소각시설로부터 배출되는 산성가스를 중화 처리하여 배출하고, 도면에서는 폐수발생이 적은 반건식반응탑(SDR) 방식을 적용한 경우를 나타내고 있다.
한편, 상기 산성가스는 반응제와 반응하여 반응물질이 생성되는데, 이러한 반응물질은 소각시설용 반응탑 내부에 부착되어 원활한 운전을 방해할뿐만 아니라 성능도 저하시켜 이렇게 부착된 반응물질을 주기적으로 제거해야할 필요가 있다.
이에 본 발명에 따른 소각시설용 반응탑은, 내부에 부착된 반응물질을 제거할 수 있도록 구성되며, 이를 위해 반응탑몸체(100)와, 스크레이퍼장치(200)와, 구동유닛(400)을 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 반응탑몸체(100)는, 내부공간(130)으로 산성가스와 반응제가 유입되는 유입구(미도시)가 형성되고, 유입된 산성가스와 반응제의 반응물질이 배출되는 배출구(120)가 형성된다.
도면에서 상기 반응탑몸체(100)는, 유입구가 반응탑몸체(100)의 상부에 형성되고, 배출구(120)는 반응탑몸체(100)의 하부에 형성되어 있으나, 이는 일 실시예로 반응탑몸체(100)의 구조와 소각시설장치의 설치위치에 따라 그 설치위치를 달리할 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 반응탑몸체(100)는, 배출구(120)로 갈수록 내부공간(130)의 크기가 점진적으로 작아지는 콘(Cone)형상으로 형성되어, 내부공간(130)에서 생성되는 반응물질이 배출구(120)를 향하여 효과적으로 수집되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 반응탑몸체(100)는, 도시하지 않았지만 내부공간(130)의 상태를 외부에서 파악할 수 있도록 투명재질의 확인창을 설치할 수 있다.
상기 스크레이퍼장치(200)는, 상기 내부공간(130)에 설치되어, 반응탑몸체(100)의 내측면에 부착된 반응물질을 제거하는 역할을 한다.
상세하게, 상기 스크레이퍼장치(200)는, 지지프레임(210)과, 스크레이퍼(220)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 지지프레임(210)은, 상기 스크레이퍼(220)가 결합되어 스크레이퍼(220)가 내부공간(130) 내에 위치하도록 지지하고, 구동유닛(400)과 연결되어 스크레이퍼(220)가 내부공간(130)에서 이동할 수 있도록 구성된다.
상기 지지프레임(210)은, 회전프레임(211)과 수직프레임(212)을 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 상기 회전프레임(211)은, 링 또는 원판형상으로 형성되어 내부공간(130)에 수평하게 배치되고, 상기 구동유닛(400)에 회전하도록 구성된다.
상기 수직프레임(212)은, 복수개로 이루어져 회전프레임(211)의 외주를 따라 이격되게 결합되고, 봉부재 또는 바(bar)부재로 형성될 수 있다.
상세하게, 상기 수직프레임(212)은, 일단부는 회전프레임(211)의 하부에 결합하고, 타측은 회전프레임(211)으로부터 하방향으로 연장되어 수직하게 배치되며, 타단부에 스크레이퍼(220)가 결합된다.
상기 수직프레임(212)은, 상기 회전프레임(211)의 회전운동에 따라 반응탑몸체(100)를 회전하도록 구성되어, 스크레이퍼(220)가 반응탑몸체(100) 내벽에 부착된 반응물질을 긁어 제거할 수 있도록 구성된다.
한편, 상기 수직프레임(212)들 각각은, 서로 다른 길이를 갖도록 형성될 수 있다. 이는, 각각의 타단부에 결합된 스크레이퍼(220)들이 반응탑몸체(100) 내벽면에 서로 다른 위치에 위치하도록 하여, 회전 시 스크레이퍼(220)들이 반응탑몸체(100) 내벽면에 대하여 일부가 아닌 보다 넓은 면적에 접촉되게 하여 반응물질 제거효과를 향상시키기 위함이다.
상기 스크레이퍼(220)는, 일단부는 수직프레임(212)의 타단부에 결합하고, 타단부는 반응탑몸체(100) 내측면에 접촉되며, 지지프레임(210)의 운동에 의하여 반응탑몸체(100) 내측면에 부착된 반응물질을 제거하도록 구성된다.
상기 스크레이퍼(220)는, 측면을 긁어내도록 스크레이퍼날(221;도2참조)을 포함하도록 구성되어 반응탑몸체(100) 내측면에 부착된 반응물질을 제거하도록 구성되며, 공지의 스크레이퍼를 적용할 수 있다.
한편, 상기 소각시설용 반응탑은, 반응탑몸체(100)의 외측에 설치되고, 진동을 발생시키는 진동유닛(500)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 진동유닛(500)은 반응탑몸체(100)가 진동하도록 하여 내측면에 퇴적된 반응물질이 진동에 의하여 하부의 배출구(120)로 이동되게 한다.
상기 진동유닛(500)은, 내측면이 반응탑몸체(100)의 외측면에 접촉되어, 반응탑몸체(100)를 진동시키는 진동체(510)와, 진동체(510)를 진동시키는 진동구동유닛(미도시)을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 진동유닛(500)의 구성은 공지의 진동장치를 적용할 수 있으며 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 소각시설용 반응탑은, 배출구(120)에 설치되어 반응물질을 선택적으로 배출시키는 배출장치(300)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 배출장치(300)는, 도시된 바와 같이 회전에 따라 반응물질을 선택적으로 배출시키는 로터리밸브장치(310)로 구성될 수 있으며, 운전 및 반응물질의 퇴적정도에 따라 그 배출시기를 조절할 수 있다.
여기서, 상기 배출장치(300)는, 상기한 로터리밸브장치(310) 외 배출밸브를 적용할 수 있음은 물론이며 이러한 반응물질을 선택적으로 배출시키는 목적을 달성할 수 있는 구성이라면 다양하게 적용 가능하다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 스크레이퍼(220a,220b)는, 스크레이퍼날의 손상 등으로 인하여 교체 및 수리가 용이하도록 수직프레임(212a,212b)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
먼저 이러한 착탈 결합방식의 예로 도 2를 참조하면, 상기 스크레이퍼(220a)는 수직프레임(212a)에 착탈 가능하게 나사 결합될 수 있다.
이를 위해, 상기 수직프레임(212a)은 하단부에 내주면을 따라 나사산이 형성된 끼움홈(231)이 형성되고, 상기 스크레이퍼(220)는 상면으로부터 돌출되고 외주면에 나사산이 형성된 나사부(232)가 설치될 수 있다.
이에 따라, 상기 스크레이퍼(220a)는, 나사부(232)가 끼움홈(231)에 착탈가능하게 나사끼움결합되면서 수직프레임(212a)에 착탈된다.
이 외 도 3을 참조하면, 상기 스크레이퍼(220b)는 수직프레임(212b)에 착탈 가능하게 끼워져 결합될 수 있다.
상세하게, 상기 스크레이퍼(220b)는 상면에 수직프레임(212b)의 하단부가 삽입되는 삽입홈(233)이 형성되어, 삽입홈에 수직프레임(212b)이 착탈 가능하도록 삽입될 수 있다.
한편, 상기 스크레이퍼장치(200)는, 스크레이퍼(220)가 반응탑몸체(100)의 내측면에 대하여 들뜸이 발생하지 않고 밀착되어, 반응탑몸체(100)의 내측면에 부착된 반응물질을 효과적으로 제거하는 것이 바람직하다.
이를 위해, 상기 스크레이퍼장치(200)는, 스크레이퍼(220)가 반응탑몸체(100)의 내측면에 밀착되도록 반응탑몸체(100)를 향하여 탄성력을 갖도록 구성될 수 있다.
이에, 상기와 같이 스크레이퍼(220)가 반응탑몸체(100)를 향하여 탄성력을 갖도록 하기 위하여 다양한 구성을 적용할 수 있는데, 이하에서는, 상기한 스크레이퍼(220)가 탄성력을 갖도록 하는 다양한 실시예에 대하여 살펴보기로 한다.
먼저 첫 번째 실시예로, 도 4를 참조하면, 상기 스크레이퍼장치(200)는, 지지프레임(210)이 탄성력을 갖도록 구성할 수 있다.
상세하게, 상기 지지프레임(210)은, 수직프레임(212)이 회전프레임(211)에 결합하되, 수직프레임(212)이 탄성력을 갖는 탄성재질로 형성되어 반응탑몸체(100)를 향하여 탄성력을 갖도록 구성될 수 있다.
다시 말해, 상기 수직프레임(212)은 반응탑몸체(100)를 향하여 탄성력을 갖도록 구성되어, 이에 따라 수직프레임(212)에 결합된 스크레이퍼(220)가 반응탑몸체(100)의 내측면에 밀착되게 된다.
한편, 상기 수직프레임(212)은 탄성력을 갖는 공지의 합성수지 재질 또는 판스프링형태를 적용할 수 있으며, 상기한 목적을 달성할 수 있는 다양한 재질이 적용될 수 있다.
상기한 바와 같이 상기 스크레이퍼장치(200)는, 수직프레임(212)이 반응탑몸체(100)의 내측면을 향하여 탄성력을 갖도록 회전프레임(211)에 결합되어, 구동유닛(400)에 의하여 이동하여도 스크레이퍼(220)가 반응탑몸체(100) 내측면에 들뜨지 않고 밀착되면서 반응탑몸체(100) 내측면에 고착된 반응물질을 효과적으로 스크래핑하여 제거할 수 있다.
상기와는 다른 두 번째 실시예로, 도 5를 참조하면, 상기 스크레이퍼장치(200)는, 스크레이퍼(220c)가 수직프레임(212)에 대하여 탄성력을 갖도록 구성될 수 있다.
도면을 참조하면, 상기 스크레이퍼장치(200)는, 힌지부(241)와, 탄성력을 갖는 탄성부재(242)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 힌지부(241)는, 수직프레임(212)의 하단부와 스크레이퍼(220c)의 상단부에 설치되어, 스크레이퍼(220c)가 수직프레임(212)에 대하여 회동가능 하게 한다.
상기 탄성부재는, 일단부는 수직프레임(212)의 하부 측면에 결합하고 타단부는 스크레이퍼(220c)에 결합하여, 스크레이퍼(220c)가 반응탑몸체(100)의 내측면을 향하여 탄성력이 작용하도록 하는 역할을 한다.
상기 탄성부재는, 도시된 바와 같이 탄성스프링이 적용될 수 있으나 이에 한정하지는 않으며, 판스프링이나 고무밴드 등 상기한 스크레이퍼(220c)가 반응탑몸체(100)의 내측면을 향하여 탄성력을 발휘할 수 있는 구성이라면 다양하게 적용 가능하다.
상기한 바와 같이 상기 스크레이퍼장치(200)는, 스크레이퍼(220c)가 반응탑몸체(100)의 내측면을 향하여 탄성력을 갖도록 수직프레임(212)에 결합되어, 구동유닛(400)에 의한 이동 시 반응탑몸체(100)와의 이격거리가 발생하여도 스크레이퍼(220c)가 반응탑몸체(100)의 내측면에 밀착되어 반응물질을 효과적으로 스크레핑하여 제거할 수 있다.
이하에서는 상기 구동유닛(400)에 대하여 상세하게 살펴보기로 한다.
상기 구동유닛(400)은, 상기 스크레이퍼장치(200)와 연결되어 스크레이퍼장치(200)를 내부공간(130) 내에서 회전 및 이동시키는 역할을 하며, 구동모터부(410)와, 회전유닛(420)을 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 상기 구동모터부(410)는, 회전유닛(420)을 회전시키는 구동원으로서 구동모터(411)와, 구동축부(412)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 구동모터(411)는, 도시된 바와 같이 반응탑몸체(100)의 외측에 설치되며, 회전속도 및 온/오프 제어가 가능한 공지의 모터를 적용할 수 있다.
상기 구동축부(412)는, 구동모터(411)와 연결되어 회전하고, 구동모터(411)의 회전력을 상기한 회전유닛(420)으로 전달하며, 구동축(4121)과, 중심축(4122)을 포함하여 구성될 수 있다.
*상기 구동축(4121)은, 구동모터(411)와 축연결되어 회전한다.
상기 중심축(4122)은, 상기 구동축(4121)과 연결되어 구동축(4121)의 회전에 연동하여 회전하고 회전유닛(420)과 연결되어 회전유닛(420)을 회전시킨다.
한편, 상기 구동축부(412)는, 구동축(4121)의 회전운동을 연결기어를 통하여 중심축(4122)으로 전달할 수 있다.
도면에서 상기 연결기어는 서로 수직하게 배열된 구동축(4121)과 중심축(4122)에 의하여 베벨기어로 구성된다. 하지만, 이는 일 실시예로 구동축(4121)과 중심축(4122)이 서로 평행하게 배치되는 경우 스퍼기어를 적용할 수 있음은 물론이며, 이 외 다양한 구성을 적용할 수 있다.
상기 회전유닛(420)은, 일측은 구동모터부(410)와 연결되어 회전하고, 타측은 스크레이퍼장치(200)가 연결되어, 구동모터(411)의 회전 시 스크레이퍼장치(200)가 반응탑몸체(100) 내부공간(130)에서 회전할 수 있도록 한다.
상기 회전유닛(420)은, 원동기어(421)와, 종동기어(422)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 원동기어(421)는, 구동모터부(410)의 중심축(4122)과 축연결되어 회전하고, 외주면으로 구동나사산이 형성된다.
상기 종동기어(422)는, 구동나사산과 치합되는 종동나사산이 형성되어 원동기어(421)의 회전에 연동하여 회전하며, 회전프레임(211)과 결합되어 회전프레임(211)을 회전시키도록 구성된다.
한편, 상기 종동기어(422)는, 원동기어(421)가 내주측면에 위치하도록 인터널 기어로 구성되어, 원동기어(421)의 회전력을 전달함은 물론 회전 시 편심력을 갖도록 형성될 수 있다.
이에 대하여 도 6을 참조하여 살펴보면, 상기 구동유닛(400)은, 종동기어(422)의 회전중심(P2)이 원동기어(421)의 회전중심(P1)에 대하여 편심되어, 종동기어(422)가 원동기어(421)에 대하여 편심 회전하도록 구성될 수 있다.
이에 상기 종동기어(422)는, 회전중심(P2)이 원동기어(421)의 회전중심(P1)에 대하여 편심되게 위치하여, 회전 시 원동기어(421)를 중심으로 그 위치가 반복적으로 변화하면서 흔들리듯이 회전하게 된다.
한편, 이러한 종동기어(422)의 흔들림은 종동기어(422)와 연결된 스크레이퍼장치(200)의 운동에도 영향을 미치게 되어, 회전 시 스크레이퍼장치(200)가 반응체몸체(100)를 향하여 특정 방향으로 집중된 가압력을 발생시키게 된다.
이러한 가압력은 스크레이퍼(220)가 반응탑몸체(100)에 고착되어 경화된 반응물질을 보다 효과적으로 스크래핑할 수 있도록 하여, 스크레이퍼(200)가 반응탑몸체(100) 내측면에 고착경화된 반응물질의 제거효과를 향상시킬 수 있도록 한다.
상기한 바와 같이, 상기 구동유닛(400)은, 원동기어(421)와 종동기어(422)가 서로 편심되도록 하여, 회전 시 스크레이퍼장치(200)가 반응탑몸체(100)를 향하여 가압력이 발생되도록 함으로써, 반응탑몸체(100) 내측면에 부착된 반응물질를 보다 효과적으로 제거할 수 있도록 한다.
이하에서는, 도 7을 참조하여 상하이동유닛(600)에 대하여 살펴보기로 한다.
상기 소각시설용 반응탑은, 상기 스크레이퍼장치(200)가 반응탑몸체(100)의 길이방향을 따라 이동할 수 있도록 하여 스크레이퍼장치(200)가 반응탑몸체(100) 내벽면에 대하여 보다 넓은 영역을 이동하여 반응물질을 제거할 수 있도록 구성될 수 있다.
이에, 상기 소각시설용 반응탑은, 구동모터부(410)와 회전유닛(420) 사이에 개재되며, 구동모터(411)의 구동에 따라 상하방향으로 이동하도록 구성되는 상하이동유닛(600)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 상하이동유닛(600)은, 제1베벨기어(610)와, 제2베벨기어(620)와, 제1스퍼기어(630)와, 제2스퍼기어(640)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1베벨기어(610)는, 구동모터(411)의 구동축(4121)에 축결합하여 회전하고, 도면에서 수평한 방향의 구동축(4121)에 결합하여 회전하도록 구성된다.
상기 제2베벨기어(620)는, 상기 제1베벨기어(610)와 치합되어 회전하고, 회전축(632)이 축결합되어 있다.
여기서, 상기 회전축(632)은, 제2베벨기어(620)에 대하여 회전유닛(420)이 위치하는 하부방향으로 연장되고, 수평한 구동축(4121)에 대하여 수직하게 배치되어 회전하도록 구성된다.
상기 제1스퍼기어(630)는, 상기 회전축(632)에 축결합하여 회전축(632)을 중심으로 회전하고, 외주면에 제1나사부(631)가 형성된다.
상기 제2스퍼기어(640)는, 외주면에 제1나사부(631)와 치합되는 제2나사부(641)가 형성되어 제1스퍼기어(630)의 회전에 연동하여 회전하고, 하면으로 상기 중심축(4122)이 축결합되어 회전 시 중심축(4122)을 회전시키도록 구성된다.
한편, 상기 제2나사부(641)는, 제2스퍼기어(640)가 제1스퍼기어(630)에 맞물려 회전하는 것뿐만 아니라 회전 시 제2스퍼기어(640)가 상하방향으로도 이동할 수 있도록 구성될 수 있다.
이를 위해, 상기 제2나사부(641)는, 제2스퍼기어(640)의 외주면 일부면적에 대하여 상하곡선패턴을 갖도록 형성되어, 제1스퍼기어(630)의 회전에 의하여 제2스퍼기어(640)가 제2나사부(641)를 따라 상하방향으로 왕복 이동할 수 있도록 구성된다.
여기서, 상기 상하곡선패턴은 제2스퍼기어(640)의 상단에서 하단까지 포물선 형상으로 연속적으로 형성될 수 있다.
도 8은 상기 제2나사부(641)의 상하곡선패턴을 나타내는 도면으로 도면을 참조하면, 상기 제2나사부(641)는 제2스퍼기의 상하이동 횟수에 대응하여 상하곡선패턴 사이클을 다양하게 설정할 수 있다.
가령, 도 8의 (a) 제2나사부(641)는 제2스퍼기어(640)의 1회전 시 1회 왕복이동되도록 하며, (b)의 제2나사부(642)는 제2스퍼기어(640)의 1회전 시 2회 왕복이동되도록 구성된다.
여기서, 상기 제2나사부(641)의 상하곡선패턴은 제2스퍼기어(640)의 크기와 반응탑몸체(100)의 크기 등을 고려하여 다양하게 설정할 수 있다.
상기 제2스퍼기어(640)는, 도시하지 않았지만 상하운동 시 위치를 안정적으로 지지하도록 상면에 지지축이 결합될 수 있다. 이때, 상기 지지축은 제2스퍼기어(640)의 상하운동이 가능하도록, 슬라이딩홈과 이에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 슬라이딩돌출부가 형성된 한 쌍의 지지봉 등 상기한 목적을 달성할 수 있는 다양한 구성이 적용 가능하다.
한편, 상기 회전유닛(420)은, 상기 회전프레임(211)의 회전주기를 N1이라 하고, 원동기어(421)의 회전주기를 N2이라 하며, 제2스퍼기어(640)의 회전주기를 N3라고 할 때, 상기 N1 또는 N2 또는 N3 중 어느 둘 이상은 서로 정수배가 되지 않도록 구성되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기에서 회전주기가 정수배가 된다 함은, 동일한 출발점으로 회귀한다함이다. 때문에, 회전주기가 서로 정수배가 되지 않는다는 것은, 회전 시 동일한 출발점으로 회귀하지 않고 회전주기 마다 서로 다른 출발점에서 시작하는 것을 의미한다.
그리고 상기 N1 또는 N2 또는 N3 중 어느 둘 이상이 서로 정수배가 되지 않도록 구성되는 것은, 세부적으로 상기 N1과 N2, 상기 N1과 N3 및 상기 N2와 N3가 서로 정수배가 되지 않도록 하는 것을 말한다.
이에 이하에서는, 상기한 내용을 토대로 하여, 회전프레임(211)의 회전주기(N1)와 원동기어(421)의 회전주기(N2)의 관계와, 상기 회전프레임(211)의 회전주기(N1)와 제2스퍼기어(640)의 회전주기(N3)와의 관계 및 원동기어(421)의 회전주기(N2)와 제2스퍼기어(640)의 회전주기(N3)의 관계에 대한 세 가지 측면에 대하여 각각 살펴보기로 한다.
첫 번째로, 상기 회전프레임(211)의 회전주기(N1)와 원동기어(421)의 회전주기(N2)에 대하여 살펴보면, 회전프레임(211)의 회전주기(N1)와 원동기어(421)의 회전주기(N2)는 서로 정수배가 되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
이는, 회전프레임(211)의 회전주기와 원동기어(421)의 회전주기가 정수배가 되면, 회전프레임(211) 회전 시, 편심의 방향이 상기 회전프레임(211)의 회전 반경 상의 특정 위치들로 고정되어, 편심에 의한 가압력이 빌생되는 위치가 특정 위치들로 국한되기 때문이다.
이에, 상기와 같이 회전프레임(211)의 회전주기(N1)와 원동기어(421)의 회전주기(N2)는 서로 정수배가 되지 않도록 구성함으로써, 동기화 되지 않도록 하며 가압력의 위치가 고르게 분포되어 반응탑몸체(100)의 특정부분에만 가압되지 않도록 할 수 있다.
두 번째로, 상기 회전프레임(211)의 회전주기(N1)와 제2스퍼기어(640)의 회전주기(N3)는 서로 정수배가 되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
이는, 스크레이퍼장치(200)를 상하이동시키는 제2스퍼기어(640)의 회전주기와 회전프레임(211)의 회전주기가 정수배가 되면, 스크레이퍼(220)가 수직선상으로 동일한 상하이동경로를 따라 회전하게 되어 실질적으로 스크레이퍼(220)의 이동경로에 해당하는 특정부분에 대해서만 반응물질이 제거되기 때문이다.
따라서 상기 회전프레임(211)의 회전주기(N1)와 제2스퍼기어(640)의 회전주기(N3)는 서로 정수배가 되지 않도록 하여, 동기화되지 않도록 하며, 스크레이퍼(220)의 위치가 회전주기마다 상하 위치가 달리되도록 하여 회전 시 스크레이퍼(220)의 수직이동위치에 고르게 분포되어, 회전주기 상에 특정위치에만 위치되지 않고 반응탑몸체(100)의 내측면에 대하여 보다 넓은 면적을 스크래핑하도록 할 수 있다.
세 번째로, 상기 원동기어(421)의 회전주기(N2)와 제2스퍼기어(640)의 회전주기(N3)는 서로 정수배가 되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
이는, 상기 원동기어(421)의 회전주기(N2)와 제2스퍼기어(640)의 회전주기(N3)가 정수배가 되면, 회전 시 편심의 방향이 수직선상의 특정 위치들로 고정되어, 편심에 의한 가압력이 발생되는 수직위치가 특정 위치들로 국한되기 때문이다.
이 때문에, 상기 원동기어(421)의 회전주기(N2)와 제2스퍼기어(640)의 회전주기(N3)는 서로 정수배가 되지 않도록 구성함으로써, 동기화 되지 않도록 하며 가압력의 위치가 수직선상으로 고르게 분포되어 반응탑몸체(100)의 특정부분에만 가압되지 않도록 할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
본 발명은 반응탑 내부에 부착되는 부착물을 효과적으로 제거하여 원활한 연속운전이 가능하도록 하고 성능을 개선함은 물론 반응탑 내 반응물질인 석회(Lime)가 고착되는 것을 방지하여 유지관리 및 내구성을 향상시킬 수 있는 회전식 스크래퍼를 구비한 소각시설 반응탑에 관한 것으로, 본 발명에서는 반응탑 내부에 부착되어 축적되는 반응생성물질을 스크레이퍼장치를 통하여 연속적으로 제거 및 배출함으로써 반응탑 내 반응물질인 석회(Lime)가 고착되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
100 : 반응탑몸체 120 : 배출구
130 : 내부공간 200 : 스크레이퍼장치
210 : 지지프레임 211 : 회전프레임
212,212a,212b : 수직프레임 220,220a,220b,220c : 스크레이퍼
231 : 끼움홈 232 : 나사부
233 : 삽입홈 241 : 힌지부
242 : 탄성부재 300 : 배출장치
310 : 로터리밸브장치 400 : 구동유닛
410 : 구동모터부 411 : 구동모터
412 : 구동축부 4121 : 구동축
4122 : 중심축 420 : 회전유닛
421 : 원동기어 422 : 종동기어
500 : 진동유닛 510 : 진동체
600 : 상하이동유닛 610 : 제1베벨기어
620 : 제2베벨기어 630 : 제1스퍼기어
631 : 제1나사부 632 : 회전축
640 : 제2스퍼기어 641,642 : 제2나사부

Claims (4)

  1. 소각시설로부터 배출되는 산성가스를 중화시켜 처리하는 소각시설용 반응탑에 있어서,
    상부의 유입구를 통하여 상기 산성가스와 반응제가 내부공간으로 유입되고, 유입된 상기 산성가스와 상기 반응제의 반응물질이 하부의 배출구로 배출되도록 구성되며, 상기 배출구로 갈수록 상기 내부공간의 크기가 점진적으로 작아지는 콘(Cone)형상으로 형성되는 반응탑몸체와;
    상기 내부공간에 설치되어, 상기 반응탑몸체의 내측면에 부착된 상기 반응물질을 제거하는 스크레이퍼장치와;
    상기 스크레이퍼장치와 연결되고, 상기 스크레이퍼장치를 상기 내부공간 내에서 회전되도록 구동시키는 구동유닛을 포함하여 구성되고:
    상기 구동유닛은,
    구동모터부와;
    일측은 상기 구동모터부와 연결되어 회전하고, 타측은 상기 스크레이퍼장치가 연결되어, 상기 구동모터부의 회전력을 전달하여 상기 스크레이퍼장치를 회전시키는 회전유닛; 그리고
    상기 구동모터부와 상기 회전유닛 사이에 개재되며, 상기 구동모터부와 연결되어 상기 구동모터부의 구동에 따라 상하방향으로 이동하도록 구성되는 상하이동유닛을 포함하여 구성되며:
    상기 상하이동유닛은,
    수평한 상기 구동모터의 구동축에 축결합하여 회전하는 제1베벨기어와;
    상기 제1베벨기어와 수직한 방향으로 치합되어 수직한 회전축을 중심으로 회전하는 제2베벨기어와;
    상기 회전축에 축결합하여 상기 회전축을 중심으로 회전하고, 외주면에 제1나사부가 형성된 제1스퍼기어와;
    외주면에 상기 제1나사부와 치합되는 제2나사부가 형성되어, 상기 제1스퍼기어의 회전에 연동하여 회전하고, 상기 제2나사부는 외주면 일부면적에 대하여 상하곡선패턴을 갖도록 형성되어 상기 제1스퍼기어의 회전에 의하여 상하방향으로 왕복이동하는 제2스퍼기어를 포함하여 구성되고:
    상기 회전유닛은,
    상기 구동모터와 연결되어, 수직한 방향의 중심축을 중심으로 회전하고, 외주면으로 구동나사산이 형성된 원동기어와, 내주면에 상기 구동나사산과 치합되는 종동나사산이 형성되어, 상기 원동기어의 회전에 연동하여 회전하는 종동기어를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 회전식 스크래퍼를 구비한 소각시설 반응탑.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 종동기어는,
    상기 원동기어의 중심축에 대하여 편심되게 위치하는 편심축을 중심으로 회전되도록 구성되어, 수평방향으로 위치이동이 되도록 구성됨을 특징으로 하는 회전식 스크래퍼를 구비한 소각시설 반응탑.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 반응탑몸체의 외측에 설치되고, 진동을 발생시켜 상기 반응탑몸체의 내측면에 퇴적된 상기 반응물질을 상기 배출구로 배출시키는 진동유닛을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 회전식 스크래퍼를 구비한 소각시설 반응탑.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 진동유닛은,
    내측면이 상기 반응탑몸체의 외측면에 접촉되어, 상기 반응탑몸체를 진동시키는 진동체와,
    상기 진동체를 진동시키는 진동구동유닛을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 회전식 스크래퍼를 구비한 소각시설 반응탑.
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