KR102238864B1

KR102238864B1 - 쓰레기 소각장치

Info

Publication number: KR102238864B1
Application number: KR1020200105330A
Authority: KR
Inventors: 손만국
Original assignee: (주)대광산업; 손만국
Priority date: 2020-08-21
Filing date: 2020-08-21
Publication date: 2021-04-14

Abstract

본 발명은 쓰레기 소각장치에 관한 것으로, 컨베이어벨트를 타고 이송되는 쓰레기를 3중문을 가진 건조장치에서 단계별로 미리 건조시켜 제1연소실로 이동시켜 고온에서 교반기를 통해 교반시키면서 고온이 연소실내에서 순환되도록 하고, 다시 제2연소실에서 고온으로 완전연소시키며, 고열은 열교환기를 통해 증기발전기 를 구동하는데 사용할 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 이동되는 쓰레기를 제2,제3컨베이어(2)(3)에 의해 3중문(6)내로 진입 및 건조시키는 건조장치(1), 하부에 망과 소각재 제거선반이 설치되고, 증기로 기어를 통하여 회전하는 교반기(10)가 설치되며, 교반기(10)의 측벽에 3개의 버너(11)가 각각 다른 방향으로 불꽃을 발하여 쓰레기를 소각하고, 내측철판(12)과 외측철판(13)사이에 단열재(14)가 삽입되어 제1연소실(2)의 벽을 이루며, 상부에는 연소된 쓰레기가 이동하는 이동관(15)과, 이 이동관(15) 주위에 설치되며 수조로부터의 물이 유입되는 물순환부(17)를 통해 증기가 되어 증기터빈(18)과 감속기어박스(19)를 거쳐 기어와 체인을 구동시키는 제1연소실(2), 상기 제1연소실(2)을 통해 유입되는 소각된 미세소각물을 다시 고온에서 연소시키는 제2연소실(3)을 구비하고, 상기 제2연소실(3)의 후단에는 열교환기(4)를 구비하여 고열을 증기발전기(22) 등에 활용할 수 있도록 한 것이다.

Description

쓰레기 소각장치 {A garbage incineration system}

본 발명은 가연성 폐기물 쓰레기 소각장치에 관한 것으로, 특히 컨베이어 벨트를 타고 이송되는 쓰레기를 3중문을 가진 건조장치에서 단계적으로 건조시킨 상태에서 제1연소실로 보내어 교반기를 통해 교반시키면서 고온에서 연소시킴과 함께 고온의 증기를 제1연소실내에서 순환시켜 연소효율을 향상시키고, 제2연소실에서 미세소각물(다이옥신 등)을 다시 고온으로 완전히 연소시켜 열교환기를 통해 증기 발전기를 구동하는데 활용할 수 있도록 한 것이다.

최근, 물질 및 문명 생활이 점점 풍요해짐에 따라 각 가정이나 산업시설에서 배출되는 쓰레기의 양이 비약적으로 증가하게 되어 사회 및 환경 문제화되고 있으며, 쓰레기를 소각하여 처리하는 소각장치가 널리 사용되고 있다.

종래의 쓰레기 소각장치는 전면에 쓰레기를 투입할 수 있는 투입구와, 소각 후 발생하는 재를 제거할 수 있는 배출구가 설치된 본체로 구성하여, 쓰레기를 올려 놓을 수 있는 다수의 거름대를 로내부의 측벽에 고정설치하고, 본체외부에는 로의 내부에 공기를 공급하여 주는 송풍기와 화염을 방사하는 버너를 소각로의 내부와 연결설치하여 구성하였다.

이와 같은 종래의 소작장치를 이용하여 쓰레기를 소각시 본체에 형성된 투입구를 통해 소각하고자 하는 쓰레기를 투입하여 소각로내부의 거름대위에 적재하고, 송풍기와 버너를 가동시켜 소각로내부의 쓰레기를 소각하였다.

그러나 상기와 같은 종래 소각장치를 이용하여 쓰레기 소각시 쓰레기가 완전히 건조되지 않은 상태에서 그대로 소각하므로 소각효율이 저하되었고, 소각로에서 한번만 소각하므로 완전한 소각이 이루어지지 않음은 물론, 소각시 발생되는 열을 재사용하지 못하고 그대로 버리고 있다.

종래의 소각장치는 연소실 내에 공급되는 공기가 측벽뿐 아니라 저벽 및 상벽으로부터 입체적으로 분사되고 연소실 내에 와류를 발생함으로써 연소효율이 향상되도록 하고 있으며, 소각로의 연소실 내의 온도를 높이기 위하여 외벽을 3중벽으로 하여 1차벽과 2차벽 사이에 공기를, 2차벽과 3차벽 사이에는 냉각수를 공급하도록 하는 소각기도 제안되어 있다.

그러나 상기 종래의 소각로는 공기 노즐이 연소실 내부에 그대로 노출되거나 소각로의 이중 벽체의 내부에 매입하여 설치되고, 공기 노즐이 연소실 내부에 그대로 노출되는 경우에는 수백도에 이르는 연소실 내부의 고온 환경으로 인하여 금속 재료인 노즐에 심각한 변형이나 파손이 발생하며, 이중 벽체의 내부에 공기 노즐을 매입하여 설치하는 경우 공기 노즐의 유지 보수 및 교체가 불가능하다.

또한, 종래의 소각로들은 연소실 내에서 연소가 모두 이루어진 후 바로 싸이클론으로 배기되는데 이럴 경우 연소가스의 완전연소가 어려우며, 연소실 내부에서 형성되는 고온의 폐열 에너지의 상당 부분이 회수되지 못하고 그대로 공기 중으로 버려지는 문제가 있다.

종래에는 연소실의 배출구를 중심으로 좌우 대칭되는 경사면이 형성되기 때문에 배출구측에 폐기물이 누적된 상태에서 폐기물의 상부로부터 건조, 열분해, 가스화, 직연소 및 바닥재 연소의 순서로 소각이 이루어지므로 연소에 요구되는 적당한 온도가 유지되지 않으면, 연소시 발생되는 점액이 내화물 표면과 노즐 구멍에 유입되어 내화물 표면과 노즐이 막히는 문제가 있다.

또한, 종래에는 폐기물이 저장되는 저장조와 연소실이 서로 연결되어 통하도록 개방된 후에 폐기물의 투입이 이루어지므로 연소실을 개방하는 댐퍼에 이물질이 잔존하여 연소실 내부의 고열에 대한 내구성이 떨어지고, 주기적으로 소각장치를 정지시키고 수리작업 및 교체작업을 해야 하는 문제가 있다.

종래에는 폐기물이 저장되는 저장조와 연소실이 서로 연결되어 통하는 통로에 댐퍼가 개폐가능하게 설치되기 때문에 댐퍼의 오작동이 발생되면 저장조 까지 연소실의 화염이 확산될 수 있어 소각장치의 연속운전 및 유지보수가 어려워지는 문제가 있다.

특허출원번호제 10-2004-0040679호 실용신안출원번호 제20-1994-0017726호 실용신안출원번호 제20-1994-0014085호

본 발명은 이와 같은 종래의 결점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 컨베이어를 타고 이동되어 오는 선별된 쓰레기를 먼저 건조장치에서 단계적으로 건조시킨 상태에서 제1연소실로 보내어 고온에서 교반 및 소각하면서 이때 발생되는 증기를 이용하여 기어를 회전시켜 제1연소실내의 교반기를 교반시키는데 활용하고, 제2연소실에서는 제1연소실로부터 유입되는 인체에 해로운 다이옥신 등의 미세소각물을 다시 고온으로 완전 소각하며, 연소시 발생되는 고열을 그대로 배출하여 버리지 않고 열교환기를 통해 증기발전기를 구동시키는데 효율적으로 활용할 수 있도록 하는 쓰레기 소각장치를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 쓰레기를 건조시키기 위한 건조장치와, 쓰레기를 연소시키기 위한 제1연소실 및 제2연소실 그리고 소각시 발생되는 고열을 활용하기 위한 열교환기를 구비하여 구성함을 특징으로 한다.

상기 건조장치는, 제1컨베이어를 타고 이동되는 쓰레기를 건조시킨 상태에서 제1연소실로 보내도록 구성한 것으로, 3중문으로 이루어짐과 함께 이 3중문내의 쓰레기를 단계적으로 이동시키기 위한 제2,제3컨베이어를 구비하여 쓰레기를 상기 3중문을 통하여 건조시킨 상태에서 이동하도록 구성함을 특징으로 한다.

상기 제1연소실은, 저장조로부터 공급되는 폐기물이 수납되고, 상기 건조장치를 통해 건조된 상태에서 열분해, 가스화, 직연소 및 바닥재 연소가 단계적으로 진행되는 것으로, 하부에 망과 소각재 제거선반이 설치되고, 기어를 통하여 회전하는 교반기가 설치되며, 상기 교반기의 측벽에 산소공급부 및 3개의 버너가 산소가 공급되는 상태에서 각각 다른 방향으로 불꽃을 발하여 쓰레기를 골고루 소각하도록 설치되고, 내측철판과 외측철판사이에 단열재가 삽입되어 연소실 벽을 이루도록 구성되며, 상부에는 연소된 쓰레기가 이동하는 이동관과 이 이동관 주위에 설치되며 수조로부터의 물이 유입되는 물순환부를 통해 증기가 되어 이 증기를 증기터빈과 감속기어박스를 거쳐 기어와 체인을 구동시키는데 활용하도록 구성함을 특징으로 한다.

상기 제2연소실은, 상기 제1연소실을 통해 유입되는 소각된 미세소각물을 다시 한번 고온에서 연소시켜 열교환부로 보내도록 구성함을 특징으로 한다.

상기 열교환기는, 상기 제2연소실로부터 유입되는 열과 수조로부터 공급되는 물을 열교환기를 통하여 온수로 배출하여 난방기 또는 증기식 자가발전기 구동에 활용함과 함께 다수의 배기가스 수세조와 집진기를 통하여 배출하도록 구성함을 특징으로 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명은, 컨베이어벨트를 타고 이동되어 오는 쓰레기를 먼저 단계적으로 제1연소실의 열로 건조시킨 상태에서 제1연소실내에서 교반 및 고온에서 소각함과 함께 고열이 상승후 다시 하강하여 회류하도록 함으로써 쓰레기 소각율을 증대시키고, 물순환부에 의해 발생된 증기로 증기터빈을 구동하여 감속기어박스를 거쳐 기어 및 체인을 구동하므로 교반기를 교반시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 쓰레기 소각장치의 개략적인 구성도
도 2는 본 발명의 버너의 설치상태를 나타낸 평면도
도 3은 본 발명의 건조장치를 확대하여 나타낸 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 쓰레기 소각장치의 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명 버너의 설치상태를 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명의 건조장치를 확대하여 나타낸 도면으로, 컨베이어를 타고 이동되어 온 쓰레기를 단계적으로 건조시키기 위한 건조장치(1)와, 쓰레기를 소각하기 위한 제1연소실(2) 및 제2연소실 그리고 소각시 발생되는 고열을 증기발전기(22)등에 활용하기 위한 열교환기(4)로 크게 구성된다.

상기 건조장치(1)는, 제1연소실(2)의 측벽에 일체형으로 설치되며, 제1연소실(2)내의 열을 이용하는 것으로, 제1컨베이어(5)를 타고 이동되는 쓰레기를 3중문(6)을 통해 단계적으로 건조시킨 상태에서 제1연소실(2)로 보내도록 구성되며, 상기 3중문(6)하부에 제2컨베이어(7)와 제3컨베이어(8)를 구비하여 상기 3중문(6)내의 쓰레기를 단계적으로 이동 및 건조시키도록 구성된다.

단, 상기 3중문(6)은, 제1문(6a), 제2문(6b), 제3문(6c)의 3개 문으로 개폐가능하게 구성되어, 모터 구동에 따른 제2컨베이어(7)와 제3컨베이어(8)의 회전에 의해 단계적으로 쓰레기가 이동되어 건조되도록 구성된다.

상기 제1연소실(2)은, 하부에 기어(9)를 통하여 회전하는 교반기(10)가 설치되고, 상기 교반기(10)의 윗쪽에 3개의 버너(11)가 각각 다른 방향으로 불꽃을 발하여 쓰레기를 효율적으로 소각하도록 설치됨과 함께 전동식공기주입기(25)로부터의 산소공급으로 버너(11)가 효율적으로 소각하도록 구성된다.

또한, 제1연소실(2)의 벽은 내측철판(12)과 외측철판(13)사이에 단열재(14)가 삽입되어 구성되며, 상부에는 쓰레기가 연소되어 이동하는 이동관(15)과 이 이동관(15) 주위에 원통형으로 설치되며, 수조(16)로부터의 물이 유입되면 물순환부(17)를 통해 증기가 되어 증기터빈(18)과 감속기어박스(19)를 거쳐 기어(9a)(9)를 회전시키도록 구성된 것으로, 도면중 미설명 부호 20은 기어(9)(9a)사이에 체결되어 동력을 전달하는 체인이다.

상기 제2연소실(3)은, 상기 제1연소실(2)과 이동관(15)을 통해 유입되는 소각된 미세 소각물에 포함된 다이옥신 등의 인체에 해로운 물질까지 다시 한번 고온에서 완전 전연소시켜 열교환기(4)로 보내도록 구성된다.

또한, 상기 제2연소실(3)의 벽도 제1연소실(2)과 마찬가지로 내측철판과 외측철판사이에 단열재가 삽입되어 구성됨으로써 제2연소실(3)내의 고열이 외부로 방출되지 못하도록 구성되며, 상기 제2연소실(3)내로도 산소가 공급되어 버너로부터의 연소가 원할히 이루어지도록 구성된다.

상기 열교환기(4)는, 상기 제2연소실(3)로부터 유입되는 열과 수조(21)로부터 공급되는 물을 온수로 배출하여 증기발전기(22)를 구동하도록 구성되는 한편, 다수의 배기가스 수세조(23)와 집진기(24)를 통하여 배출하도록 구성된다.

상기 집진기(24)는 고체의 쓰레기가 기체가 된 후 플라즈마 상태에서 이를 고압으로 태우는 역할을 하게 된다

도면중 미설명 부호 26은 교반기 하부에 설치되어 소각된 소각재를 걸르는 망, 27은 소각재 제거선반, 28은 제1연소실(2)에서 발생된 고열을 중심으로 모으면서 이동관(15)과 물순환부(17)사이의 공간을 통해 상승후 다시 측면으로 내려가도록 가이드하기 위한 가이드부이다.

단, 제1연소실(2)상단에 제2연소실(3)이 연결되어 있어 제1연소실(2)에서 1차 연소한 연소가스의 2차 연소를 촉진하고, 상기 제2연소실(3)은 내부 연소실의 후단에 형성되는 예컨대, 싸이클론 연결덕트에 의하여 상부에 스택이 장착되는 싸이클론에 연결됨으로써 2차 연소 가스를 외부로 배출하도록 구성된다.

단, 상기 제1연소실(2)의 고온범위는 900-1100℃이고, 제2연소실(3)은 1300-1700℃인 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명한다.

본 발명의 소각로는 제1컨베이어(5)를 타고 선별되어 이동되는 쓰레기를 건조장치(1)를 통하여 먼저 건조시킨 상태에서 제1소각로(2)내로 진입시켜 소각하도록 한 것으로, 상기 건조장치(1)가 제1문(6a), 제2문(6b), 제3문(6c)의 3중문(6)으로 구성되어 있어 처음에 제1문(6a)이 열리고 제2문(6b)과 제3문(6c)이 닫힌 상태에서 제2컨베이어(7)의 회전에 의해 쓰레기가 제1문(6a)과 제2문(6b)사이에 차면 증기에 의해 건조가 이루어진다.

이후, 제3컨베이어(8)의 회전에 의해 제1문(6a)이 닫히면서 제2문(6b)이 열려 건조된 쓰레기가 제2문(6b)과 제3문(6c)사이로 이동되어 다시 한번 건조가 이루어진 후 제1연소실(2)로 떨어져 이동되면서 쓰레기의 소각이 이루어지게 된다.

여기서, 상기 제2문(6b)과 제3문(6c)사이의 쓰레기가 건조되어 제1연소실(2)로 이동되면 제1문(6a)과 제2문(6b)사이에서 건조된 쓰레기가 제2컨베이어(7)의 회전에 의해 제2문(6b)과 제3문(6c) 사이로 이동되어 다시 건조가 이루어지는 것이다.

즉, 상기 3중문(6)을 가진 건조장치(1)에 의해 쓰레기가 단계적으로 이동되어 건조된 후 제1연소실(2)로 이동되는 것으로, 제1컨베이어(5), 제2컨베이어(7),제3컨베이어(8)가 시간설정에 의해 계속적으로 천천히 회전되면서 쓰레기가 이동되는 상태에서 단계적으로 쓰레기의 건조가 이루어진다.

또한, 제1연소실(2)로 쓰레기가 이동되면, 교반기(10)가 교반되면서 버너(11)의 불꽃에 의해 900-1100℃에서 쓰레기가 소각되는데, 이때 발생되는 고열의 일부는 상방으로 이동하여 가이드부(28)에 의해 중심으로 모이면서 이동관(15)과 물순환부(17)사이의 공간을 통해 상승 후 측면을 타고 내려오다가 가이드부(28)에 의해 측면으로 가이드되는 대류과정을 거침으로써 더욱 뜨거워진 고열에 의해 제1연소실(2)내의 쓰레기 소각이 효율적으로 이루어지게 되는 것이다.

이때, 제1연소실(2)내의 온도가 900℃이하로 떨어질 때에만 교반기(10)가 교반하여 쓰레기를 분쇄하게 되며, 버너(11)는 도 2와 같이 각각 다른 방향에서 불꽃을 발하여 교반기(10)내의 쓰레기를 효율적으로 소각하게 된다.

그리고 제1연소실(2)의 상단에는 수조(16)가 설치되어 있어 수조(16)로부터의 물이 물순환부(15)를 통하면서 제1연실(2)의 고열에 의해 데워진 후 증기가 되어 증기터빈(18)과 감속기어박스(19)를 통해 기어(9a)에 전달되어 체인을 거쳐 다른 기어(9)에 의해 교반기(10)를 교반시키게 된다.

따라서, 교반기(10)의 교반에 의해 쓰레기가 교반되어 분쇄됨과 함께 버너(11)에 의한 고열에 의해 쓰레기가 소각되어 소각재는 하부로 떨어져 소각재 제거선반(27)에 의해 적재되어 나중에 별도로 빼내서 버리게 되고, 연소된 미세한 소각물이 상부로 올라가 이동관(15)을 통해 제2연소실(3)로 유출되어 다시 1300-1700℃에서 산소공급에 따른 버너의 가열로 완전히 연소된다.

여기서, 제1연소실(2)은 외측철판(13)과 내측철판(12)사이에 단열재(14)가 삽입되어 있어 제1연소실(2)내의 고온이 외부로 빠져나가지 않고 단열이 계속 유지되므로 안정화된 연소조건을 이루게 된다.

한편, 제1연소실(2)로부터 유입된 미세소각물은 제2연소실(3)에서 다시 한번연소된 상태에서 펌핑에 의해 열교환기(4)로 유입되는데, 이때 수조(21)의 물이 동시에 유입되면서 열교환기(4)내의 물이 데워져 증기발전기(22)를 구동하는 데 활용된다.

또한, 열교환기(4)를 통한 고열이 다수의 배기가스 수세조(23)를 통해 집진기(24)로 보내져 외부로 배출된다.

즉, 본 발명에서는 쓰레기가 유입되면, 먼저 건조장치(1)에서 단계적으로 건조시킨 상태에서 제1연소실(2)과 제2연소실(3)을 거쳐 고열이 유지된 상태로 완전 연소시킨 후 열교환기(4)를 통해 고열을 그대로 버리지 않고 효율적으로 활용하여 증기발전기(22)등에 사용할 수 있는 특징을 가진다.

1:건조장치 2:제1연소실
3:제2연소실 4:열교환부
5:제1컨베이어 6:3중문
7:제2컨베이어 8:제3컨베이어
9,9a:기어 10:교반기
11:버너 12:내측철판
13:외측철판 14:단열재
15:이동관 16,21:수조
17:물순환부 18:증기터빈
19:감속기어박스 20:체인
22:증기발전기 23:배기가스 수세조
24:집진기 25:전동식 공기주입기
26:망 27:소각재 제거선반
28:가이드부

Claims

제1연소실(2)과 제2연소실(3) 및 열교환부(4)로 구성되는 쓰레기 소각장치에 있어서,
상기 제1연소실(2)의 일측벽에 일체형으로 설치되고, 제1컨베이어(5)를 타고 이동되는 쓰레기를 제1연소실(2)내의 고열을 활용하여 3중문(6)을 통해 단계적으로 건조시키는 건조장치(1)와,
상기 건조장치(1)와 연결되고, 상부에는 소각된 미세소각물이 이동하는 이동관(15)이 구비되고, 이 이동관(15) 주위에 원통형으로 설치되면서 수조(16)로부터의 물이 유입되면 물순환부(17)를 통해 증기가 되어 증기터빈(18)과 감속기어박스(19)를 거쳐 기어(9a)(9)를 회전시켜 쓰레기를 교반 및 연소시키며, 고열이 가이드부(28)를 통해 중심으로 모이면서 이동관(15)과 물순환부(17)사이의 공간을 통해 상방으로 이동후 가이드부(28)에 의해 측면으로 내려와 대류과정을 거쳐 더 뜨거워진 고열에 의해 쓰레기를 연소시키는 제1연소실(2)과,
상기 제1연소실(2)의 이동관(15)을 통해 유입되는 소각된 미세소각물을 다시 한번 고온에서 소각하여 열교환부(4)로 보내는 제2연소실(3)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각장치.
제1항에 있어서, 상기 3중문(6)이, 제1문(6a), 제2문(6b), 제3문(6c)의 3개 문이 선택적으로 개폐되도록 구성되며, 하부의 제2컨베이어(7)와 제3컨베이어(8) 구동에 의해 단계적으로 쓰레기를 이동시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각장치.
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