KR102243141B1 - 유동상 소각로 - Google Patents

Abstract

유동상 소각로가 개시된다. 개시된 본 발명의 예시적인 일 실시 예에 따른 유동상 소각로는, ⅰ)상하 수직 방향으로 배치되며, 상부 측에 건조 슬러지 투입부, 유동사 투입부, 및 배가스 배출부를 형성하고, 하부 측에 유동사 배출부를 형성하는 소각로 본체와, ⅱ)소각로 본체의 원형 단면적을 기준으로, 소각로 본체의 내부 중심 방향에 수직한 방향을 따라 원형 단면적을 복수 개의 화상 부하 영역들로 구획하고, 화상 부하 영역들에 각각 구비되는 적어도 하나의 산소농도 측정 센서를 가지며, 소각로 본체의 하부 내벽 면에 설치되는 센서 조립체와, ⅲ)가열 챔버를 통해 설정된 온도로 승온된 유동 공기를 각 화상 부하 영역에 대응하여 유동시키는 복수 개의 유동공기 공급챔버들과, 각 유동공기 공급챔버에 설치되는 다수 개의 유동공기 분사노즐들을 포함하며, 센서 조립체를 상측에 두고 소각로 본체의 하부 내측에 설치되는 유동공기 분사유닛과, ⅳ)각 유동공기 공급챔버의 유동공기 유입 통로에 설치되며, 유동공기 유입 통로와 연결되는 밸브 통로를 형성하고, 전기적인 신호에 의해 밸브 통로의 개도량을 조절하는 밸브체와, ⅴ)산소농도 측정 센서로부터 획득한 측정 데이터와 기 설정된 기준 데이터를 비교 판단하여 밸브체에 전기적인 제어 신호를 인가하는 제어기를 포함할 수 있다.

Description

유동상 소각로 {FLUIDIZED BED INCINERATOR}

본 발명의 실시 예는 폐자원 소각 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유동사 및 연소(유동) 공기를 이용하여 하 폐수 슬러지와 같은 폐자원을 소각하는 유동상 소각로에 관한 것이다.

최근 들어서 국내외적으로 석탄, 석유 등과 같은 화석 연료의 고갈로 인해 기존에 단순 소각 대상이었던 폐자원을 고효율 에너지원으로 활용하는데 많은 관심을 가지고 있다. 또한, 기후 변화 등으로 인해 폐자원 처리 시 배출되는 온실 가스 및 질산화물 등과 같은 공해 물질의 저감이 요구되고 있다.

이러한 폐자원의 에너지화 가용 대상으로는 하폐수 슬러지 또는 생활 폐기물, 산업 폐기물, 바이오매스 등과 같은 고형 물질 등의 저급 연료를 예로 들 수 있다. 슬러지 등의 폐자원을 소각 처리하면서 에너지원으로 활용하는 방법으로는 유동상 소각로를 이용하여 폐자원을 소각하고, 폐자원의 소각 시 발생하는 열을 보일러, 열병합 발전 등 열원으로 사용하는 방법이 있다.

유동상 소각로는 소각로 본체의 내부에 유동사를 수용하고, 기동버너를 이용하여 소각로 본체 및 유동사를 가열한다. 이와 동시에, 소각로 본체 내부에 공기 분사를 통해 유동사를 유동시키며 건조 슬러지를 투입시킴으로써, 소각로 본체의 축열 및 유동사의 교반 효과에 의해 단시간에 건조, 착화 및 연소를 수행하며 건조 슬러지를 소각할 수 있다.

유동상 소각로에 있어서, 중요한 요소 중 하나는 유동사의 유동상태를 유지시키는 풍압을 제공하고, 건조 슬러지를 연소시키는 데에 필요한 산소를 제공하기 위한 연소(유동) 공기의 공급이다.

공기의 공급량이 불충분하게 되면, 유동사의 유동이 원활하게 이루어지지 않기 때문에, 유동사와 건조 슬러지의 교반 효율이 떨어지고, 특히, 산소의 공급이 불충분하게 되면 건조 슬러지의 불완전 연소로 인해 SOx, NOx 또는 다이옥신 등의 유해물질이 발생할 수 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 화상 부하 영역 별로 슬러지의 연소 상태를 감시함으로써, 안정적인 온도 유지 및 슬러지의 완전 연소를 도모할 수 있도록 한 유동상 소각로를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 유동상 소각로는, ⅰ)상하 수직 방향으로 배치되며, 상부 측에 건조 슬러지 투입부, 유동사 투입부, 및 배가스 배출부를 형성하고, 하부 측에 유동사 배출부를 형성하는 소각로 본체와, ⅱ)상기 소각로 본체의 원형 단면적을 기준으로, 상기 소각로 본체의 내부 중심 방향에 수직한 방향을 따라 상기 원형 단면적을 복수 개의 화상 부하 영역들로 구획하고, 상기 화상 부하 영역들에 각각 구비되는 적어도 하나의 산소농도 측정 센서를 가지며, 상기 소각로 본체의 하부 내벽 면에 설치되는 센서 조립체와, ⅲ)가열 챔버를 통해 설정된 온도로 승온된 유동 공기를 상기 각 화상 부하 영역에 대응하여 유동시키는 복수 개의 유동공기 공급챔버들과, 상기 각 유동공기 공급챔버에 설치되는 다수 개의 유동공기 분사노즐들을 포함하며, 상기 센서 조립체를 상측에 두고 상기 소각로 본체의 하부 내측에 설치되는 유동공기 분사유닛과, ⅳ)상기 각 유동공기 공급챔버의 유동공기 유입 통로에 설치되며, 상기 유동공기 유입 통로와 연결되는 밸브 통로를 형성하고, 전기적인 신호에 의해 상기 밸브 통로의 개도량을 조절하는 밸브체와, ⅴ)상기 산소농도 측정 센서로부터 획득한 측정 데이터와 기 설정된 기준 데이터를 비교 판단하여 상기 밸브체에 전기적인 제어 신호를 인가하는 제어기를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유동상 소각로에 있어서, 상기 센서 조립체는 상기 소각로 본체의 원형 단면적에서 원주 중심선을 기준으로, 상기 원주 중심선과 상기 소각로 본체의 일측 둘레 사이에 2 개소의 화상 부하 영역을 각각 구획하고, 상기 원주 중심선과 상기 소각로 본체의 다른 일측 둘레 사이에 2 개소의 화상 부하 영역을 각각 구획할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유동상 소각로에 있어서, 상기 센서 조립체는 상기 소각로 본체의 일측 둘레 및 다른 일측 둘레와 접하는 각각의 화상 부하 영역에 단일 개수의 산소농도 측정 센서가 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유동상 소각로에 있어서, 상기 센서 조립체는 상기 원주 중심선에 접하는 각각의 화상 부하 영역에 2개의 산소농도 측정 센서가 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유동상 소각로에 있어서, 상기 제어기는 상기 각 화상 부하 영역에서 상기 산소농도 측정 센서에 의해 측정된 측정 데이터가 기 설정된 기준 데이터 보다 작은 것으로 판단되면, 해당 화상 부하 영역에 대응하는 상기 유동공기 공급챔버에서의 상기 밸브체에 전기적인 제어 신호를 인가하여 상기 밸브 통로의 개도량을 기준 개도량 보다 증가시킬 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 유동상 소각로는, ⅰ)상하 수직 방향으로 배치되며, 상부 측에 건조 슬러지 투입부, 유동사 투입부, 및 배가스 배출부를 형성하고, 하부 측에 유동사 배출부를 형성하는 소각로 본체와, ⅱ)상기 소각로 본체의 원형 단면적을 기준으로, 상기 소각로 본체의 내부 중심 방향에 수직한 방향을 따라 상기 원형 단면적을 제1 내지 제4 화상 부하 영역으로 구획하고, 상기 제1 내지 제4 화상 부하 영역에 각각 구비되는 적어도 하나의 산소농도 측정 센서를 가지며, 상기 소각로 본체의 하부 내벽 면에 설치되는 제1 센서 조립체와, ⅲ)상기 제1 센서 조립체를 하측에 두고 상기 소각로 본체의 내벽 면에 설치되며, 상기 소각로 본체의 원형 단면적을 기준으로, 상기 소각로 본체의 양측에 각각 구비된 상기 유동사 투입부 측에서 상기 제1 및 제2 화상 부하 영역에 대응하는 제1 감지 영역과 상기 제3 및 제4 부하 영역에 대응하는 제2 감지 영역을 각각 구획 형성하고, 상기 제1 및 제2 감지 영역에 각각 구비되는 적어도 하나의 온도 측정 센서를 가진 제2 센서 조립체와, ⅳ)가열 챔버를 통해 설정된 온도로 승온된 유동 공기를 상기 각 화상 부하 영역에 대응하여 유동시키는 복수 개의 유동공기 공급챔버들과, 상기 각 유동공기 공급챔버에 설치되는 다수 개의 유동공기 분사노즐들을 포함하며, 상기 제1 센서 조립체를 상측에 두고 상기 소각로 본체의 하부 내측에 설치되는 유동공기 분사유닛과, ⅴ)상기 각 유동공기 공급챔버의 유동공기 유입 통로에 설치되며, 상기 유동공기 유입 통로와 연결되는 제1 밸브 통로를 형성하고, 전기적인 신호에 의해 상기 제1 밸브 통로의 개도량을 조절하는 제1 밸브체와, ⅵ)상기 유동사 투입부에 각각 설치되며, 상기 유동사 투입부의 유동사 투입 통로와 연결되는 제2 밸브 통로를 형성하고, 전기적인 신호에 의해 상기 제2 밸브 통로를 개폐하는 제2 밸브체와, ⅶ)상기 유동사 배출부에 설치되며, 상기 유동사 배출부의 유동사 배출 통로와 연결되는 제3 밸브 통로를 형성하고, 전기적인 신호에 의해 상기 제3 밸브 통로를 개폐하는 제3 밸브체와, ⅷ)상기 산소농도 측정 센서 및 상기 온도 측정 센서로부터 획득한 측정 데이터와 기 설정된 기준 데이터를 비교 판단하여 상기 제1,2,3 밸브체에 전기적인 제어 신호를 인가하는 제어기를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유동상 소각로는, 상기 유동공기 분사유닛과 인접한 위치에서 상기 소각로 본체 내부로 보조 공기를 유입시키도록 상기 소각로 본체에 둘레 방향을 따라 장착되는 보조 공기 분사유닛과, 상기 보조 공기 분사유닛으로 상기 보조 공기를 공급하기 위한 보조 공기 공급유닛을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유동상 소각로에 있어서, 상기 소각로 본체의 원형 단면적에서 원주 중심선을 기준으로, 상기 제1 화상 부하 영역은 상기 소각로 본체의 일측 둘레에 접하며, 상기 제2 화상 부하 영역은 상기 원주 중심선과 상기 제1 화상 부하 영역 사이에 위치할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유동상 소각로에 있어서, 상기 제3 화상 부하 영역은 상기 소각로 본체의 다른 일측 둘레 쪽에서 상기 원주 중심선에 접하며, 상기 제4 화상 부하 영역은 상기 소각로 본체의 다른 일측 둘레에 접할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유동상 소각로에 있어서, 상기 보조 공기 분사유닛은 상기 제1 화상 부하 영역에 대응하여 상기 소각로 본체에 일측 둘레를 따라 상측을 향해 경사지게 설치되는 복수 개의 제1 보조 공기 분사노즐들과, 상기 제1 보조 공기 분사노즐들과 연결되면서 상기 소각로 본체의 외측에 설치되는 제1 보조 공기 분사덕트와, 상기 제4 화상 부하 영역에 대응하여 상기 소각로 본체에 다른 일측 둘레를 따라 상측을 향해 경사지게 설치되는 복수 개의 제2 보조 공기 분사노즐들과, 상기 제2 보조 공기 분사노즐들과 연결되면서 상기 소각로 본체의 외측에 설치되는 제2 보조 공기 분사덕트를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유동상 소각로에 있어서, 상기 보조 공기 공급유닛은 상기 소각로 본체의 배가스 배출부를 통해 배출되면서 유동공기 예열기로 유입되는 배가스와, 압입 송풍기를 통해 상기 유동공기 예열기로 유입되는 공기의 열 교환이 이루어지며, 배가스에 의해 예열된 유동공기를 상기 가열 챔버로 공급하는 열 교환 루트에서, 상기 유동공기 예열기에서 분기되며, 상기 제1 및 제2 보조 공기 분사덕트와 각각 연결되는 분기라인을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유동상 소각로에 있어서, 상기 분기라인에는 제4 밸브체가 설치되며, 상기 제4 밸브체는 상기 제어기로부터 전기적인 제어 신호를 인가받아 상기 분기라인의 유로를 개폐할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유동상 소각로에 있어서, 상기 제1 센서 조립체는 상기 소각로 본체의 내벽에 고정되는 링 형상의 제1 마운팅 부재와, 상기 제1 마운팅 부재의 내측에 상기 소각로 본체의 내부 중심 방향에 수직한 방향으로 연결되며, 상기 제1 내지 제4 화상 부하 영역을 각각 구획하는 복수 개의 제1 격벽 부재들을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유동상 소각로에 있어서, 상기 제1 센서 조립체는 상기 제1 내지 제4 화상 부하 영역에서 상기 산소농도 측정 센서들이 상기 제1 마운팅 부재에 고정되게 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유동상 소각로에 있어서, 상기 제1 센서 조립체는 상기 제1 및 제4 화상 부하 영역 각각에서 상기 제1 마운팅 부재에 단일 개수의 상기 산소농도 측정 센서가 고정되게 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유동상 소각로에 있어서, 상기 제1 센서 조립체는 상기 제2 및 제3 화상 부하 영역 각각에서 상기 제1 마운팅 부재에 2개의 상기 산소농도 측정 센서가 고정되게 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유동상 소각로에 있어서, 상기 제2 센서 조립체는 상기 소각로 본체의 내벽에 고정되는 링 형상의 제2 마운팅 부재와, 상기 제2 마운팅 부재의 내측에 상기 소각로 본체의 내부 중심 방향에 수직한 방향으로 연결되며, 상기 제1 및 제2 감지 영역을 각각 구획하는 제2 격벽 부재를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유동상 소각로에 있어서, 상기 제2 센서 조립체는 상기 제1 및 제2 감지 영역에서 복수 개의 상기 온도 측정 센서들이 상기 제2 마운팅 부재에 고정되게 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유동상 소각로에 있어서, 상기 유동공기 공급챔버는 상기 유동사 배출부의 상측에서 상기 각각의 제1 내지 제4 화상 부하 영역에 대응하여 상기 소각로 본체에 고정되게 설치되되, 일단이 폐쇄되고, 타단에는 상기 유동공기 유입 통로가 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유동상 소각로에 있어서, 상기 유동사 배출부는 단일 개수로서 상기 소각로 본체의 내벽 면과 상기 유동공기 공급챔버 사이 및 서로 이웃하는 상기 유동공기 공급챔버 사이와 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유동상 소각로에 있어서, 상기 유동공기 공급챔버는 상기 각각의 제1 내지 제4 화상 부하 영역에 대응하여 상기 소각로 본체에 고정되게 설치되되, 일단이 폐쇄되고, 타단에는 상기 유동공기 유입 통로가 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유동상 소각로에 있어서, 상기 유동공기 공급챔버 사이에는 상측에서 하측으로 갈수록 좁아지는 형태의 상기 유동사 배출부를 각각 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유동상 소각로에 있어서, 상기 유동공기 분사노즐들은 상기 제1 내지 제4 화상 부하 영역에 대응하여 상기 유동공기 공급챔버의 상면 및 상기 유동사 배출부의 내벽 면에 구비될 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 투입된 슬러지의 국부적인 적체로 인해 발생될 수 있는 슬러지의 불완전 연소 등으로 배가스 중의 CO가 증가하게 되는 것을 방지할 수 있고, 슬러지의 연소 효율을 더욱 증대시킬 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

이 도면들은 본 발명의 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유동상 소각로를 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유동상 소각로에 적용되는 제1 센서 조립체를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유동상 소각로에 적용되는 제2 센서 조립체를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 유동상 소각로에 적용되는 유동공기 분사유닛을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 유동상 소각로에 적용되는 보조공기 분사유닛을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유동상 소각로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유동상 소각로에 적용되는 유동공기 분사유닛을 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 ...유닛, ...수단, ...부, ...부재 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유동상 소각로를 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 유동상 소각로(100)는 각종 폐자원 예를 들면, 저급 연료로서의 하폐수 슬러지를 소각하며, 연소 가스 중의 열을 에너지로 활용할 수 있는 폐자원 소각 공정에 적용될 수 있다.

여기서, 상기 폐자원은 하폐수 슬러지를 포함하는 것에 반드시 한정되지 않고, 생활 폐기물, 산업 폐기물, 바이오매스 등과 같은 고형 연료를 포함할 수도 있다.

이와 같은 폐자원 소각 시스템에서 본 발명의 실시 예에 따른 유동상 소각로(100)는 유동층을 이용하여 슬러지를 소각시키는 바, 소정 밀폐 공간 내에서 외력에 의해 분산 유동하는 유동매체, 예컨대 유동사에 열을 가하며 그 유동사의 열로서 슬러지를 소각할 수 있다.

한편, 상기 폐자원 소각 시스템은 유동상 소각로(100)에서 배출되는 고온의 배가스와 압입 송풍기(1)를 통하여 공급되는 공기의 열 교환이 이루어지며, 배가스에 의해 예열된 공기를 유동상 소각로(100)로 순환시키는 유동공기 예열기(3)를 포함하고 있다.

그리고, 상기 폐자원 소각 시스템은 유동공기 예열기(3)에서 배출되는 배가스의 열을 회수하는 폐열 회수 보일러(도면에 도시되지 않음)를 포함하고 있다.

여기서, 상기 폐열 회수 보일러에서 배출되는 배가스는 유해가스 저감유닛(도면에 도시되지 않음)을 거치며 정화되고, 연돌(도면에 도시되지 않음)을 통하여 대기 중으로 배출된다.

이하에서는 도면에서의 상하 방향을 기준으로, 상측을 향하는 부분을 상단부, 상부, 상단 및 상면으로 정의하고, 하측을 향하는 부분을 하단부, 하부, 하단 및 하면으로 정의한다.

더 나아가, 하기에서의 단(일측 단 또는 다른 일측 단)은 어느 한쪽의 끝으로 정의될 수 있고, 그 끝을 포함하는 일정 부분(일측 단부 또는 다른 일측 단부)으로 정의될 수도 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 유동상 소각로(100)는 화상 부하 영역 별로 슬러지의 연소 상태를 감시함으로써, 안정적인 온도 유지 및 슬러지의 완전 연소를 도모할 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 유동상 소각로(100)은 기본적으로, 소각로 본체(10), 제1 센서 조립체(20), 제2 센서 조립체(30), 유동공기 분사유닛(40), 제1 밸브체(50), 제2 밸브체(60), 제3 밸브체(70), 보조공기 분사유닛(80), 보조공기 공급유닛(90), 그리고 제어기(101)를 포함하고 있다.

상기 소각로 본체(10)는 슬러지 건조기(도면에 도시되지 않음)에서 건조된 건조 슬러지를 소각하는 퍼니스 본체로서, 상하 수직 방향으로 배치된다.

상기 소각로 본체(10)의 상부 측에는 건조 슬러지 투입부(11), 유동사 투입부(13) 및 배가스 배출부(15)를 형성하고 있다. 그리고 상기 소각로 본체(10)의 하부 측에는 유동사 배출부(17)를 형성하고 있다.

여기서, 상기 건조 슬러지 투입부(11)는 위에서 언급한 바 있는 슬러지 건조기(도면에 도시되지 않음)와 연결된다. 상기 유동사 투입부(13)는 소각로 본체(10)의 둘레 양측에 각각 구비되며, 유동사 공급부(도면에 도시되지 않음)와 연결된다. 상기 배가스 배출부(15)는 위에서 언급한 바 있는 유동공기 예열기(3)와 연결된다. 그리고, 상기 유동사 배출부(17)는 소각로 본체(10) 내부의 유동사와 불연물을 배출한다.

이와 같은 소각로 본체(10)는 유동매체로서의 유동사를 내부에 충진하고 있으며, 승온된 상태로 유입되는 유동공기로서 유동사를 유동시킬 수 있다. 그리고 상기 소각로 본체(10)는 연소연료(예를 들면, LNG 가스)를 연소시켜 가열한 유동공기를 주입하여 유동사를 설정된 온도로 가열하면서 건조 슬러지를 소각할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 제1 센서 조립체(20)는 소각로 본체(10) 내에서의 연소상태(예를 들면, 산소농도)를 측정하기 위한 것으로서, 그 소각로 본체(10)의 하부 내벽 면에 설치된다. 상기 제1 센서 조립체(20)는 소각로 본체(10)의 하부 측에서 유동사의 가동 전 레벨 측에 설치될 수 있다.

상기 제1 센서 조립체(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 소각로 본체(10)의 원형 단면적을 기준으로, 그 소각로 본체(10)의 내부 중심 방향에 수직한 방향을 따라 원형 단면적을 제1 내지 제4 화상 부하 영역(A, B, C, D)으로 구획할 수 있다.

이러한 제1 센서 조립체(20)는 제1 마운팅 부재(21), 제1 격벽 부재(23)들, 그리고 산소농도 측정 센서(25)를 포함한다.

상기 제1 마운팅 부재(21)는 링 형상으로 구비되며, 소각로 본체(10)의 내벽에 고정된다. 상기 제1 격벽 부재(23)들은 제1 마운팅 부재(21)의 내측에 소각로 본체(10)의 내부 중심 방향에 수직한 방향으로 연결되며, 그 소각로 본체(10)의 원형 단면적을 제1 내지 제4 화상 부하 영역(A, B, C, D)으로 각각 구획하게 된다.

여기서, 상기 소각로 본체(10)의 원형 단면적에서 원주 중심선(O)을 기준으로, 제1 화상 부하 영역(A)은 소각로 본체(10)의 일측 둘레에 접하며, 제2 화상 부하 영역(B)은 원주 중심선(O)과 제1 화상 부하 영역(A) 사이에 위치한다.

그리고 상기 제3 화상 부하 영역(C)은 소각로 본체(10)의 다른 일측 둘레 쪽에서 원주 중심선(O)에 접하며, 제4 화상 부하 영역(D)은 소각로 본체(10)의 다른 일측 둘레에 접한다.

상기에서 산소농도 측정 센서(25)는 제1 내지 제4 화상 부하 영역(A, B, C, D)에서의 산소 농도를 측정하는 센서로서, 제1 내지 제4 화상 부하 영역(A, B, C, D)에 각각 구비된다.

상기 산소농도 측정 센서(25)는 제1 내지 제4 화상 부하 영역(A, B, C, D)에서 제1 마운팅 부재(21)에 고정되게 설치된다.

보다 구체적으로, 상기 제1 및 제4 화상 부하 영역(A, B) 각각에서는 제1 마운팅 부재(21)에 단일 개수의 산소농도 측정 센서(25)가 고정되게 설치된다. 그리고 상기 제2 및 제3 화상 부하 영역(B, C) 각각에서는 제1 마운팅 부재(21)에 2개의 산소농도 측정 센서(25)가 고정되게 설치된다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서 상기 제2 센서 조립체(30)는 소각로 본체(10) 내에서의 연소상태(예를 들면, 연소 온도)를 측정하기 위한 것으로서, 제1 센서 조립체(20), 뒤에서 더욱 설명될 유동공기 분사유닛(40) 및 보조공기 분사유닛(80)을 각각 하측에 두고 소각로 본체(10)의 내벽 면에 설치된다.

상기 제2 센서 조립체(30)는 도 3에 도시된 바와 같이, 소각로 본체(10)의 원형 단면적을 기준으로, 그 소각로 본체(10)의 양측에 각각 구비된 유동사 투입부(13) 측에서 제1 및 제2 화상 부하 영역(A, B: 도 2 참조)에 대응하는 제1 감지 영역(S1)과 제3 및 제4 부하 영역(C, D: 도 2 참조)에 대응하는 제2 감지 영역(S2)을 각각 구획 형성할 수 있다.

이러한 제2 센서 조립체(30)는 제2 마운팅 부재(31), 제2 격벽 부재(33), 그리고 온도 측정 센서(35)를 포함한다.

상기 제2 마운팅 부재(31)는 링 형상으로 구비되며, 소각로 본체(10)의 내벽에 고정된다. 상기 제2 격벽 부재(33)는 제2 마운팅 부재(31)의 내측에 소각로 본체(10)의 내부 중심 방향에 수직한 방향으로 연결되며, 그 소각로 본체(10)의 원형 단면적을 상기한 제1 및 제2 감지 영역(S1, S2)으로 각각 구획하게 된다.

여기서, 상기 제1 감지 구역(S1)은 일측 유동사 투입부(13)에 대응하는 소각로 본체(10)의 일측 둘레에 접하며, 제2 감지 구역(S2)은 다른 일측 유동사 투입부(13)에 대응하는 소각로 본체(10)의 다른 일측 둘레에 접한다.

상기에서 온도 측정 센서(35)는 제1 및 제2 감지 영역(S1, S2)에서의 온도를 측정하는 센서로서, 제1 및 제2 감지 영역(S1, S2)에 각각 구비된다. 상기 온도 측정 센서(35)는 복수 개로 구비되며, 제1 및 제2 감지 영역(S1, S2)에서 제2 마운팅 부재(31)에 고정되게 설치된다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서 상기 유동공기 분사유닛(40)은 가열 챔버(41)를 통해 설정된 온도로 승온된 유동 공기를 소각로 본체(10) 내부의 유동사로 공급하여 그 유동사를 유동시상기 유동공기 분사유닛(40)은 산기 관 타입으로 구비되는 바, 제1 센서 조립체(20)를 상측에 두고 소각로 본체(10)의 하부 내측에 설치된다.

상기 유동공기 분사유닛(40)은 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제4 화상 부하 영역(A, B, C, D: 이하 도 2 참조) 각각에 대응하여 유동 공기를 유동시키는 유동공기 공급챔버(43)들과, 각각의 유동공기 공급챔버(43)에 설치되는 다수 개의 유동공기 분사노즐(45)들을 포함한다.

상기 유동공기 공급챔버(43)는 유동사 배출부(17)의 상측에서 각각의 제1 내지 제4 화상 부하 영역(A, B, C, D)에 대응하여 소각로 본체(10)에 고정되게 설치된다.

상기 유동공기 공급챔버(43)는 각각의 화상 부하 영역(A, B, C, D)을 따라 내부에 유동공기 공급실을 형성하는데, 그 유동공기 공급챔버(43)의 일단은 폐쇄되고, 타단에는 유동공기 유입 통로(47)가 형성된다. 상기 유동공기 유입 통로(47)는 위에서 언급한 바 있는 가열 챔버(41)와 연결된다.

여기서, 상기 유동사 배출부(17)는 단일 개수로 구비되며, 유동공기 공급챔버(43)들의 하측에서 소각로 본체(10)의 내벽 면과 유동공기 공급챔버(43) 사이 및 서로 이웃하는 유동공기 공급챔버(43) 사이와 연결된다.

도 1 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에서 상기 제1 밸브체(50)는 각각의 화상 부하 영역(A, B, C, D)에 대응하는 유동공기 공급챔버(43)의 유동공기 유입 통로(47)에 각각 설치된다.

상기 제1 밸브체(50)는 전기적인 신호에 의해 밸브 작동하는 컨트롤 댐퍼(control damper)로서, 유동공기 유입 통로(47)와 연결되는 제1 밸브 통로(51)를 형성하며, 전기적인 신호에 의해 제1 밸브 통로(51)의 개도량을 각각 다르게 조절할 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서 상기 제2 밸브체(60)는 소각로 본체(10)의 둘레 양측에 각각 구비되는 유동사 투입부(13)에 각각 설치된다.

상기 제2 밸브체(60)는 전기적인 신호에 의해 밸브 작동(온-오프 작동)하는 개폐 밸브로서, 유동사 투입부(13)의 유동사 투입 통로(13a)와 연결되는 제2 밸브 통로(61)를 형성하며, 전기적인 신호에 의해 제2 밸브 통로(61)를 개폐할 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서 상기 제3 밸브체(70)는 소각로 본체(10)의 유동사 배출부(17)에 설치된다.

상기 제3 밸브체(70)는 전기적인 신호에 의해 밸브 작동(온-오프 작동)하는 개폐 밸브로서, 유동사 배출부(17)의 유동사 배출 통로(17a)와 연결되는 제3 밸브 통로(71)를 형성하며, 전기적인 신호에 의해 제3 밸브 통로(71)를 개폐할 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서 상기 보조공기 분사유닛(80)은 유동공기 분사유닛(40)으로 주입하는 유동공기로 인해 유동하는 유동사와 건조 슬러지의 혼합이 이루어지는 위치에서 소각로 본체(10)의 내부로 보조 공기를 분사시키기 위한 것으로서, 그 소각로 본체(10)에 둘레 방향을 따라 장착된다.

이러한 보조공기 분사유닛(80)은 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 보조공기 분사노즐(81)들, 제1 보조공기 분사덕트(83), 제2 보조공기 분사노즐(85)들, 그리고 제2 보조공기 분사덕트(87)를 포함한다.

상기 제1 보조공기 분사노즐(81)들은 위에서 언급한 바 있는 제1 화상 부하 영역(A)에 대응하여 소각로 본체(10)에 일측 둘레를 따라 하측에서 상측을 향해 경사지게 설치된다. 상기 제1 보조공기 분사노즐(81)들은 소각로 본체(10)의 내부 중심을 향해 방사 상으로 보조 공기를 분사한다.

상기 제1 보조공기 분사덕트(83)는 제1 보조 공기 분사노즐(81)들과 연결되면서 소각로 본체(10)의 외측에 설치된다.

상기 제2 보조공기 분사노즐(85)들은 위에서 언급한 바 있는 제4 화상 부하 영역(D)에 대응하여 소각로 본체(10)에 다른 일측 둘레를 따라 하측에서 상측을 향해 경사지게 설치된다. 상기 제2 보조공기 분사노즐(85)들은 소각로 본체(10)의 내부 중심을 향해 방사 상으로 보조 공기를 분사한다.

그리고, 상기 제2 보조공기 분사덕트(87)는 제2 보조 공기 분사노즐(85)들과 연결되면서 소각로 본체(10)의 외측에 설치된다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서 상기 보조공기 공급유닛(90)은 제1 및 제2 보조공기 분사덕트(83, 87)를 통하여 제1 보조공기 분사노즐(81)들 및 2 보조공기 분사노즐(85)들로 보조공기를 공급하기 위한 것이다.

상기 보조공기 공급유닛(90)은 소각로 본체(10)와 유동공기 예열기(3)의 열 교환 루트에 구성되는 바, 그 열 교환 루트에서는 소각로 본체(10)의 배가스 배출부(15)를 통해 배출되면서 유동공기 예열기(3)로 유입되는 배가스와, 압입 송풍기(1)를 통해 유동공기 예열기(3)로 유입되는 공기의 열 교환이 이루어지며, 그 배가스에 의해 예열된 유동공기를 연결라인(91)을 통해 유동공기 예열기(3)에서 가열 챔버(41)로 공급할 수 있다.

이러한 보조공기 공급유닛(90)은 유동공기 예열기(3)에서 분기되며, 보조공기 분사유닛(80)의 제1 및 제2 보조 공기 분사덕트(83, 87)와 각각 연결되는 분기라인(93)을 포함한다.

여기서, 상기 분기라인(93)에는 개폐 밸브로서의 제4 밸브체(95)가 설치되는데, 전기적인 제어 신호를 인가 받아 그 분기라인(93)의 유로를 선택적으로 개폐할 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서 상기 제어기(101)는 유동상 소각로(100)의 전반적인 시스템 운용을 제어하는 컨트롤러로서, 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 제어 프로세서로 구현될 수 있으며, 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 내용을 수행하기 위한 일련의 명령을 포함할 수 있다.

상기 제어기(101)는 제1 센서 조립체(20)의 산소농도 측정 센서(25) 및 제2 센서 조립체(30)의 온도 측정 센서(35)로부터 획득한 측정 데이터와 기 설정된 기준 데이터를 비교 판단하여 위에서 언급한 바 있는 제1,2,3,4 밸브체(50, 60, 70, 95)에 전기적인 제어 신호를 인가할 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 유동상 소각로(100)의 작동을 앞서 개시한 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.

우선, 본 발명의 실시 예에서는 제2 밸브체(60)를 통해 유동사 투입부(13)의 유동사 투입 통로(13a)를 개방한 상태에서, 유동사 공급부(도면에 도시되지 않음)로부터 공급되는 설정된 양의 유동사를 유동사 투입 통로(13a)를 통해 소각로 본체(10)의 내부에 투입한다. 그리고 나서, 본 발명의 실시 예에서는 제2 밸브체(60)를 통해 유동사 투입 통로(13a)를 폐쇄한 상태를 유지시킨다.

또한, 본 발명의 실시 예에서 제1 밸브체(50)는 유동공기 공급챔버(43)들의 유동공기 유입 통로(47)에서 제1 밸브 통로(51)를 기 설정된 기준 개도량으로 개방한 상태에 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서 제3 밸브체(70)는 유동사 배출부(17)의 유동사 배출 통로(17a)를 폐쇄한 상태에 있으며, 제4 밸브체(95)는 분기라인(93)의 유로를 폐쇄한 상태에 있다.

이와 같은 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 기동 버너를 가동시키고, 기동 송풍기를 통해 유동 공기를 가열 챔버(41)로 송풍하며, 연소연료(예를 들면, LNG 가스)를 연소시킨다.

그러면, 본 발명의 실시 예에서는 설정된 온도로 승온된 유동공기를 가열 챔버(41)를 통해 유동공기 분사유닛(40)의 유동공기 공급챔버(43)들로 공급하는데, 제1 밸브체(50)에 의해 설정된 양의 유동공기를 유동공기 공급챔버(43)들로 각각 공급할 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 실시 예에서는 유동공기를 유동공기 분사노즐(45)들을 통해 분사하며 그 유동공기로서 유동사를 유동시키고, 기동 버너에 의한 연소연료의 연소로서 유동사를 가열한다.

그리고 나서, 본 발명의 실시 예에서는 건조 슬러지 투입부(11)를 통해 소각로 본체(10)의 내부로 건조 슬러지를 투입하여 소각하는데, 슬러지 건조기(도면에 도시되지 않음)에서 건조된 건조 슬러지를 소각로 본체(10)의 내부로 투입하며 소각한다.

상기와 같이 소각로 본체(10)에서 건조 슬러지를 소각하는 과정에, 본 발명의 실시 예에서는 그 소각로 본체(10)에서 발생하는 고온의 배가스를 배가스 배출부(15)를 통해 배출하며, 유동공기 예열기(3)로 공급한다.

이 과정에, 본 발명의 실시 예에서는 압입 송풍기(1)를 통하여 공기를 유동공기 예열기(3)로 공급한다. 이에 본 발명의 실시 예에서는 압입 송풍기(1)를 통해 공급되는 공기를 유동공기 예열기(3)로 유입시키며 그 공기와 배가스의 열 교환이 이루어진다. 상기와 같이 고온의 배가스에 의해 예열된 공기는 연결라인(91) 및 가열 챔버(41)를 통하여 유동공기 공급챔버(43)들로 공급된다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 상기와 같이 배가스에 의해 예열된 비교적 고온의 공기(유동 공기)를 소각로 본체(10)로 순환시킴에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 기동 버너의 가동 없이 연소 연료의 연속적인 연소가 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에서는 상기한 과정에 제1 센서 조립체(20)의 산소농도 측정 센서(25)를 통해 소각로 본체(10) 내에서 제1 내지 제4 화상 부하 영역(A, B, C, D)의 산소농도를 각각 측정하고 그 측정 데이터를 제어기(101)로 출력한다.

그러면, 상기 제어기(101)는 산소농도 측정 센서(25)를 통해 제1 내지 제4 화상 부하 영역(A, B, C, D) 각각에서 측정된 산소농도의 측정 데이터와 기 설정된 기준 데이터를 비교하여, 그 측정 데이터가 기준 데이터 보다 작은 것인지를 판단한다.

여기서, 상기와 같이 측정 데이터가 기준 데이터 보다 작은 것이라 함은, 소각로 본체(10) 내부에서의 제1 내지 제4 화상 부하 영역(A, B, C, D) 중 적어도 하나의 영역으로 다른 영역보다 많은 양의 슬러지가 편중되게 투입된 경우, 그 해당 화상 부하 영역에서 슬러지를 소각함에 따라 산소의 농도가 기 설정된 기준 데이터 보다 급격히 떨어지는 것을 의미한다.

이에, 상기 제어기(101)는 각각의 제1 내지 제4 화상 부하 영역(A, B, C, D)에서 산소농도 측정 센서(25)를 통해 측정된 측정 데이터가 기준 데이터 보다 작은 것으로 판단되면, 이에 해당되는 적어도 하나의 화상 부하 영역에 대응되는 유동공기 공급챔버(43)의 제1 밸브체(50)에 전기적인 제어 신호를 인가하여 제1 밸브 통로(51)의 개도량을 기준 개도량 보다 증가시킨다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 슬러지의 투입량이 편중되어 상대적으로 산소 농도가 부족한 특정 화상 부하 영역으로 보다 많은 양의 유동공기를 공급함으로써, 그 화상 부하 영역에서의 유동사 유동 정도를 증대시키며, 슬러지의 국부적인 불완전 연소에 따른 CO 발생 등을 최소화 할 수 있다.

다른 한편, 본 발명의 실시 예에서는 제1 내지 제4 화상 부하 영역(A, B, C, D) 중 특정 영역에서의 산소 농도가 급격히 낮아 유동공기 공급챔버(43)들을 통한 유동공기의 공급 증대에도 불구하고, 슬러지의 편중이 심하여 국부적인 불완전 연소가 발생할 수 있다. 이러한 경우는 산소농도 측정 센서(25)를 통해 측정된 특정 영역에서의 산소 농도가 기 설정된 하한 치 보다 작은 경우를 의미한다.

상기한 경우, 본 발명의 실시 예에서는 제어기(101)를 통해 제4 밸브체(95)에 전기적인 제어 신호를 인가하여 분기라인(93)의 유로를 개방하는데, 산소 농도가 급격히 낮은 화상 부하 영역에 대응하는 쪽의 제1 및 제2 보조공기 분사덕트(83, 87) 중 어느 하나와 연결된 분기라인(93)의 유로를 개방한다.

예를 들면, 본 발명의 실시 예에서는 제1 화상 부하 영역(A) 또는 제2 화상 부하 영역(B)에서의 산소 농도가 급격히 낮은 경우, 이들 제1 및 제2 화상 부하 영역(A, B)에 대응하는 제1 보조공기 분사덕트(83)와 연결된 분기라인(93)의 유로를 제4 밸브체(95)를 통해 개방한다.

이에, 본 발명의 실시 예에서는 유동공기 예열기(3)에서 설정된 온도로 승온된 유동공기를 연결라인(91)을 통하여 가열 챔버(41)로 공급하는 과정에, 그 유동공기 예열기(3)에서 분기된 분기라인(93)을 통하여 유동공기를 제1 보조공기 분사덕트(83)로 공급한다.

그러면, 본 발명의 실시 예에서는 상기 제1 보조공기 분사덕트(83)로 유입된 유동공기를 제1 보조공기 분사노즐(81)들을 통해 소각로 본체(10)의 내측에서 제1 및 제2 화상 부하 영역(A, B)으로 분사한다. 이때, 상기 제1 보조공기 분사노즐(81)들은 소각로 본체(10)의 내부 중심을 향해 방사 상으로 보조 공기를 분사한다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 산소 농도가 급격히 낮은 제1 및 제2 화상 부하 영역(A, B)으로 보조공기를 부가적으로 공급(분사)함으로써, 제1 및 제2 화상 부하 영역(A, B)에서의 유동사 유동 정도를 증대시키며, 투입량이 편중되게 연소되고 있는 슬러지를 분사된 보조공기의 압력으로 반대 편의 제3 및 제4 화상 부하 영역(C, D)으로 밀어내며 분산시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에서는 편중되어 연소되는 슬러지를 보조공기의 압력으로서 반대편으로 밀어내어 분산 연소시킬 수 있다.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 투입된 슬러지의 국부적인 적체로 인해 발생될 수 있는 슬러지의 불완전 연소 등으로 배가스 중의 CO가 증가하게 되는 것을 방지할 수 있고, 슬러지의 연소 효율을 더욱 증대시킬 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 슬러지의 편중 연소로 인한 온도 편중을 최소화 하여 소각로의 소손 방지를 도모할 수 있고, 소각로 본체(10) 내부에서의 온도 편차를 줄일 수 있다.

또 다른 한편, 본 발명의 실시 예에서는 상기한 바와 같은 과정을 거치는 동안, 제2 센서 조립체(30)의 온도 측정 센서(35)를 통해 소각로 본체(10) 내에서 제1 및 제2 감지 구역(S1, S2)의 온도를 각각 측정하고 그 측정 데이터를 제어기(101)로 출력한다.

그러면, 상기 제어기(101)는 온도 측정 센서(35)를 통해 제1 및 제2 감지 구역(S1, S2) 각각에서 측정된 온도의 측정 데이터와 기 설정된 기준 데이터를 비교하여, 그 측정 데이터가 기준 데이터 보다 큰 것인지를 판단한다.

여기서, 상기와 같이 측정 데이터가 기준 데이터 보다 큰 것이라 함은, 제1 및 제2 감지 구역(S1, S2)에서의 온도가 기 설정된 기준 온도보다 급격히 높다는 것을 의미한다.

이에, 상기 제어기(101)는 각각의 제1 및 제2 감지 구역(S1, S2)에서 온도 측정 센서(35)를 통해 측정된 측정 데이터가 기준 데이터 보다 큰 것으로 판단되면, 그에 해당되는 적어도 하나의 감지 영역에 대응되는 유동사 투입부(13)에서의 제2 밸브체(60)에 전기적인 제어 신호를 인가하여 제2 밸브 통로(61)를 개방한다. 이와 동시에, 상기 제어기(101)는 제3 밸브체(70)에 전기적인 제어 신호를 인가하여 제3 밸브 통로(71)를 개방한다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 유동사 공급부(도면에 도시되지 않음)를 통해 공급되는 설정된 양의 신규 유동사를 유동사 투입부(13)를 통해 소각로 본체(10)의 내부로 투입함과 동시에, 소각로 본체(10)의 내부에서 슬러지의 소각에 관여했던 설정된 양의 유동사를 불연물과 함께 유동사 배출부(17)를 통해 외부로 배출한다.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 소각로 본체(10)의 전반적인 운전 온도를 안정적으로 유지함에 따라, 소각로 본체(10) 내부 화상 부하 영역들에서의 온도 편차를 줄일 수 있고, 클링커의 생성으로 인한 문제들을 미연에 방지할 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 유동상 소각로(100)에 의하면, 제1 센서 조립체(20)를 통해 소각로 본체(10)의 슬러지 연소 상태를 화상 부하 영역 별로 분할 감시하며, 유동공기 분사유닛(40) 및 보조공기 분사유닛(80)을 통해 슬러지의 완전 연소를 도모할 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 제2 센서 조립체(30)를 통해 소각로 본체(10)의 운전 온도를 화상 부하 영역 별로 분할 감시하며, 신규 유동사의 투입 및 소각로 본체 내부 유동사의 배출을 통해 소각로 본체(10)의 안정적인 온도 유지를 도모할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유동상 소각로를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유동상 소각로에 적용되는 유동공기 분사유닛을 도시한 도면이다. 도면에서 전기 실시 예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하기로 한다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유동상 소각로(200)는 전기 실시 예의 구조를 기본으로 하면서, 산기 챔버와 내화물이 시공된 유동공기 분사유닛(140)을 구성할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 유동공기 분사유닛(140)의 유동공기 공급챔버(143)들은 화상 부하 영역(전기 실시 예와 동일)에 대응하는 복수 개(도면을 기준할 때, 4개)로 구비된다.

상기 유동공기 공급챔버(143)들은 소각로 본체(10)의 원형 단면 중심에 수직한 방향을 따라 고정되게 설치되는데, 그 유동공기 공급챔버(143)들의 상면에는 유동공기 분사노즐(145)들이 내화물 내의 매립 형으로 구비된다.

그리고, 본 발명의 실시 예에서 상기 유동공기 공급챔버(143)들 사이에는 상측에서 하측으로 갈수록 폭이 점차 좁아지는 형태의 유동사 배출 통로를 가진 유동사 배출부(117)를 각각 형성하고 있다.

상기 유동사 배출부(117)는 유동공기 공급챔버(143)들 사이에 형성됨에 따라 복수 개로 구비되고, 상기와 같이 유동사 배출부(117)를 상측에서 하측으로 갈수록 좁아지는 형태로 구성한 이유는 유동사와 불연물의 배출을 용이하게 하기 위함이다.

여기서, 상기 유동공기 분사노즐(145)들은 유동사 배출부(117)들을 중심으로 외측에서 내측으로 갈수록 하향 경사지게 배치되는 바, 이를 통하여 유동사와 불연물을 유동사 배출부(117)로 용이하게 유도할 수 있다.

더 나아가, 상기 유동공기 분사노즐(145)들은 유동공기 공급챔버(143)들의 상면 외에 각각의 유동사 배출부(117) 내벽 면에도 구비되는데, 그 유동공기 분사노즐(145)들은 내화물 내의 매립 형으로 구비된다.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 상기와 같이 유동사 배출부(117) 내벽 면에 유동공기 분사노즐(145)들을 구비함에 따라, 유동사 배출부(117)가 상측에서 하측으로 갈수록 좁아짐으로 인해, 단면적이 감소된 배출 구 측에서 집중되는 유동사의 하중 압력을 유동공기 분사노즐(145)들을 통해 분사되는 유동공기로서 분산시키며, 유동사와 불연물을 유동사 배출부(117)를 통해 용이하게 배출시킬 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유동상 소각로(200)에 의하면, 유동공기를 소각로 본체(10) 내로 분사하는 유동공기 분사유닛(140)의 구조를 개선하여 그 소각로 본체(10) 하부의 유동사가 축적되는 공간을 축소함으로써, 기동 시의 열 에너지 공급량을 줄일 수 있고, 유동사의 사용량을 줄일 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예에서 소각로 본체(10) 둘레 양측의 유동사 투입부(13) 측에 대응하는 각각의 감지 영역 중 어느 하나의 감지 영역에서의 온도가 급격히 상승하는 경우, 해당 감지 구역에 대응되는 유동사 투입부(13)를 제2 밸브체(60)를 통해 개방하고, 복수 개의 유동사 배출부(117)들 중 해당 감지 구역에 대응되는 적어도 하나의 유동사 배출부(117)를 제3 밸브체(70)를 통해 개방할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유동상 소각로(200)의 나머지 구성들 및 작용 효과는 전기 실시 예에서와 같으므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이상에서 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당 업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

1: 압입 송풍기 3: 유동공기 예열기
10: 소각로 본체 11: 건조 슬러지 투입부
13: 유동사 투입부 13a: 유동사 투입 통로
15: 배가스 배출부 17: 유동사 배출부
17a: 유동사 배출 통로 20: 제1 센서 조립체
21: 제1 마운팅 부재 23: 제1 격벽 부재
25: 산소농도 측정 센서 30: 제2 센서 조립체
31: 제2 마운팅 부재 33: 제2 격벽 부재
35: 온도 측정 센서 40: 유동공기 분사유닛
41: 가열 챔버 43: 유동공기 공급챔버
45: 유동공기 분사노즐 47: 유동공기 유입 통로
50: 제1 밸브체 51: 제1 밸브 통로
60: 제2 밸브체 61: 제2 밸브 통로
70: 제3 밸브체 71: 제3 밸브 통로
80: 보조공기 분사유닛 81: 제1 보조공기 분사노즐
83: 제1 보조공기 분사덕트 85: 제2 보조공기 분사노즐
87: 제2 보조공기 분사덕트 90: 보조공기 공급유닛
91: 연결라인 93: 분기라인
95: 제4 밸브체 100, 200: 유동상 소각로
101: 제어기 A, B, C, D: 제1~4 화상 부하 영역
O: 원주 중심선 S1, S2: 제1 감지구역, 제2 감지구역

Claims (15)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 상하 수직 방향으로 배치되며, 상부 측에 건조 슬러지 투입부, 유동사 투입부, 및 배가스 배출부를 형성하고, 하부 측에 유동사 배출부를 형성하는 소각로 본체;
   상기 소각로 본체의 원형 단면적을 기준으로, 상기 소각로 본체의 내부 중심 방향에 수직한 방향을 따라 상기 원형 단면적을 제1 내지 제4 화상 부하 영역으로 구획하고, 상기 제1 내지 제4 화상 부하 영역에 각각 구비되는 적어도 하나의 산소농도 측정 센서를 가지며, 상기 소각로 본체의 하부 내벽 면에 설치되는 제1 센서 조립체;
   상기 제1 센서 조립체를 하측에 두고 상기 소각로 본체의 내벽 면에 설치되며, 상기 소각로 본체의 원형 단면적을 기준으로, 상기 소각로 본체의 양측에 각각 구비된 상기 유동사 투입부 측에서 상기 제1 및 제2 화상 부하 영역에 대응하는 제1 감지 영역과 상기 제3 및 제4 화상 부하 영역에 대응하는 제2 감지 영역을 각각 구획 형성하고, 상기 제1 및 제2 감지 영역에 각각 구비되는 적어도 하나의 온도 측정 센서를 가진 제2 센서 조립체;
   가열 챔버를 통해 설정된 온도로 승온된 유동 공기를 상기 각 화상 부하 영역에 대응하여 유동시키는 복수 개의 유동공기 공급챔버들과, 상기 각 유동공기 공급챔버에 설치되는 다수 개의 유동공기 분사노즐들을 포함하며, 상기 제1 센서 조립체를 상측에 두고 상기 소각로 본체의 하부 내측에 설치되는 유동공기 분사유닛;
   상기 각 유동공기 공급챔버의 유동공기 유입 통로에 설치되며, 상기 유동공기 유입 통로와 연결되는 제1 밸브 통로를 형성하고, 전기적인 신호에 의해 상기 제1 밸브 통로의 개도량을 조절하는 제1 밸브체;
   상기 유동사 투입부에 각각 설치되며, 상기 유동사 투입부의 유동사 투입 통로와 연결되는 제2 밸브 통로를 형성하고, 전기적인 신호에 의해 상기 제2 밸브 통로를 개폐하는 제2 밸브체;
   상기 유동사 배출부에 설치되며, 상기 유동사 배출부의 유동사 배출 통로와 연결되는 제3 밸브 통로를 형성하고, 전기적인 신호에 의해 상기 제3 밸브 통로를 개폐하는 제3 밸브체; 및
   상기 산소농도 측정 센서 및 상기 온도 측정 센서로부터 획득한 측정 데이터와 기 설정된 기준 데이터를 비교 판단하여 상기 제1,2,3 밸브체에 전기적인 제어 신호를 인가하는 제어기;를 포함하고,
   상기 유동공기 분사유닛과 인접한 위치에서 상기 소각로 본체 내부로 보조 공기를 유입시키도록 상기 소각로 본체에 둘레 방향을 따라 장착되는 보조 공기 분사유닛과, 상기 보조 공기 분사유닛으로 상기 보조 공기를 공급하기 위한 보조 공기 공급유닛을 더 포함하며,
   상기 소각로 본체의 원형 단면적에서 원주 중심선을 기준으로, 상기 제1 화상 부하 영역은 상기 소각로 본체의 일측 둘레에 접하고, 상기 제2 화상 부하 영역은 상기 원주 중심선과 상기 제1 화상 부하 영역 사이에 위치하며, 상기 제3 화상 부하 영역은 상기 소각로 본체의 다른 일측 둘레 쪽에서 상기 원주 중심선에 접하고, 상기 제4 화상 부하 영역은 상기 소각로 본체의 다른 일측 둘레에 접하며,
   상기 보조 공기 분사유닛은, 상기 제1 화상 부하 영역에 대응하여 상기 소각로 본체에 일측 둘레를 따라 상측을 향해 경사지게 설치되는 복수 개의 제1 보조 공기 분사노즐들과, 상기 제1 보조 공기 분사노즐들과 연결되면서 상기 소각로 본체의 외측에 설치되는 제1 보조 공기 분사덕트와, 상기 제4 화상 부하 영역에 대응하여 상기 소각로 본체에 다른 일측 둘레를 따라 상측을 향해 경사지게 설치되는 복수 개의 제2 보조 공기 분사노즐들과, 상기 제2 보조 공기 분사노즐들과 연결되면서 상기 소각로 본체의 외측에 설치되는 제2 보조 공기 분사덕트를 포함하고,
   상기 보조 공기 공급유닛은, 상기 소각로 본체의 배가스 배출부를 통해 배출되면서 유동공기 예열기로 유입되는 배가스와, 압입 송풍기를 통해 상기 유동공기 예열기로 유입되는 공기의 열 교환이 이루어지며, 배가스에 의해 예열된 유동공기를 상기 가열 챔버로 공급하는 열 교환 루트에서, 상기 유동공기 예열기에서 분기되며, 상기 제1 및 제2 보조 공기 분사덕트와 각각 연결되는 분기라인을 포함하고,
   상기 분기라인에는 제4 밸브체가 설치되며, 상기 제4 밸브체는 상기 제어기로부터 전기적인 제어 신호를 인가받아 상기 분기라인의 유로를 개폐하는 유동상 소각로.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 센서 조립체는,
    상기 소각로 본체의 내벽에 고정되는 링 형상의 제1 마운팅 부재와,
    상기 제1 마운팅 부재의 내측에 상기 소각로 본체의 내부 중심 방향에 수직한 방향으로 연결되며, 상기 제1 내지 제4 화상 부하 영역을 각각 구획하는 복수 개의 제1 격벽 부재들을 포함하되,
    상기 제1 내지 제4 화상 부하 영역에는 상기 산소농도 측정 센서들이 상기 제1 마운팅 부재에 고정되게 설치되는 유동상 소각로.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 및 제4 화상 부하 영역 각각에서는 상기 제1 마운팅 부재에 단일 개수의 상기 산소농도 측정 센서가 고정되게 설치되며,
    상기 제2 및 제3 화상 부하 영역 각각에서는 상기 제1 마운팅 부재에 2개의 상기 산소농도 측정 센서가 고정되게 설치되는 유동상 소각로.
12. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 센서 조립체는,
    상기 소각로 본체의 내벽에 고정되는 링 형상의 제2 마운팅 부재와,
    상기 제2 마운팅 부재의 내측에 상기 소각로 본체의 내부 중심 방향에 수직한 방향으로 연결되며, 상기 제1 및 제2 감지 영역을 각각 구획하는 제2 격벽 부재를 포함하되,
    상기 제1 및 제2 감지 영역에는 복수 개의 상기 온도 측정 센서들이 상기 제2 마운팅 부재에 고정되게 설치되는 유동상 소각로.
13. 제4 항에 있어서,
    상기 유동공기 공급챔버는 상기 유동사 배출부의 상측에서 상기 각각의 제1 내지 제4 화상 부하 영역에 대응하여 상기 소각로 본체에 고정되게 설치되되, 일단이 폐쇄되고, 타단에는 상기 유동공기 유입 통로가 형성되며,
    상기 유동사 배출부는 단일 개수로서 상기 소각로 본체의 내벽 면과 상기 유동공기 공급챔버 사이 및 서로 이웃하는 상기 유동공기 공급챔버 사이와 연결되는 유동상 소각로.
14. 제4 항에 있어서,
    상기 유동공기 공급챔버는 상기 각각의 제1 내지 제4 화상 부하 영역에 대응하여 상기 소각로 본체에 고정되게 설치되되, 일단이 폐쇄되고, 타단에는 상기 유동공기 유입 통로가 형성되며,
    상기 유동공기 공급챔버 사이에는 상측에서 하측으로 갈수록 좁아지는 형태의 상기 유동사 배출부를 각각 형성하는 유동상 소각로.
15. 제14 항에 있어서,
    상기 유동공기 분사노즐들은,
    상기 제1 내지 제4 화상 부하 영역에 대응하여 상기 유동공기 공급챔버의 상면 및 상기 유동사 배출부의 내벽 면에 구비되는 유동상 소각로.

Images