KR102286405B1 - 소각로 연소실 측벽의 클링커 부착방지 및 제거 구조 - Google Patents

Abstract

소각로 연소실 양측벽에 에어 노즐 라이너 설치 시 상부에 형성되는 클링커를 제거하기 위한 소각로 연소실 측벽의 클링커 제거 구조가 개시된다. 본 발명은 소각로 연소실 측벽에서 성장된 클링커를 제거하기 위한 구조로서, 상기 측벽에 1개소 이상 설치되고, 내부에 공기 통로 및 상기 연소실 방향으로 노즐이 구비되어 상기 연소실 내로 공기를 공급하는 에어 노즐 라이너; 상기 에어 노즐 라이너 상부에서 상기 측벽을 관통하여 형성된 타공홀; 및 상기 타공홀에 삽입하여 상기 에어노즐 라이너 상부 측벽에 생성되어 성장된 클링커를 타격시켜 제거하는 타격봉;을 포함하는 소각로 연소실 측벽의 클링커 제거 구조를 제공한다.

Description

소각로 연소실 측벽의 클링커 부착방지 및 제거 구조{Anti-clinker and clinker removal structure of incinerator side wall}

본 발명은 소각로 연소실 측벽의 클링커 부착방지 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소각로 연소실 측벽의 클링커 부착방지 및 제거 구조에 관한 것이다.

산업 발전과 더불어 배출되는 산업폐기물 등 재활용이 불가능한 각종 쓰레기의 배출량이 계속적으로 증가하고 있으며, 현재 대부분의 폐기물 및 각종 쓰레기는 일정 지역에 매립되고 있으나, 매립 방법은 심각한 토양오염, 매립지 선정의 한계 등의 문제가 있어, 주로 소각 방식에 의해 처리하고 있는 추세이다. 이와 같은 소각 방식을 적용하는　소각로는 메인 연소실에 각종 폐기물을 투입하고 버너에 의한 열원과 외부 공기 주입에 의해 각종 폐기물을 소각할 수 있도록 되어 있고 한국 등록특허 제1910301호 등에 다양하게 개시되어 있다.

일반적으로 이러한 폐기물은 소각로에 투입된 후, 소각로의 하부측에 배설된 내열 및 내마모성의 금속 화격자들을 포함하여 이루어진 스토카식 반송장치에서 건조, 연소 및 회화 처리되고 있다.

도 1은 일반적으로 사용되고 있는 화격자를 이용한 스토카식 소각로를 개략적으로 나타낸 측면도이다.

도 1을 참조하면, 이러한 스토카식 소각로(100)는 소각로의 바닥에 소정의 규격을 갖는 화격자(101)가 순차로 설치되어 경사면 위로부터 건조단(102), 연소단(103) 및 후연소단(104)으로 이루어진 세 개의 단을 형성하고, 소각 처리될 폐기물은 호퍼로부터 투입되어 그 하부에 구비된 푸셔(105)의 왕복 구동에 의해 건조단(102)으로 공급되어 건조된 후 화격자(101)의 왕복 이동에 따라 연소단(103)에 도달하여 화격자(101)의 하부로부터 도입되는 연소 공기에 의해 연소되고, 연소단(103)에서 주된 연소 과정을 마친 폐기물은 최종 후연소단(104)으로 옮겨져 완전히 연소되고, 잔류 회분은 배출구(106)를 통해 외부로 배출된다.

한편, 소각로(100) 연소실의 양측벽에서는 클링커(clinker) 생성으로 인한 고착 현상이 발생하여(도 8 참조) 화격자(101) 구동부하를 가중시켜 정상적인 소각로(100) 운전을 방해하고, 클링커 제거 작업으로 인한 소각시설 가동중지 사례가 빈번하게 발생하여 가동율 저하 문제를 야기하고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 특히 고온부(건조단)(102) 양측벽 하단에 에어 노즐 라이너(연소용 공기 분사장치)를 설치하고, 이를 통하여 연소용 공기를 측벽을 통해 주입시킴으로써 클링커가 양측벽에 고착되는 현상을 방지하여 안정적인 소각로 운전에 기여하였다(등록실용신안 제0452693호 참조).

그러나 에어 노즐 라이너 설치 구간에서는 연소용 공기 유입층이 형성되어 클링커가 생성되지 않지만, 에어 노즐 라이너 상부 200 mm 부근에서 클링커가 생성되고, 생성되는 클링커가 시간이 흐를수록 성장하여 클링커가 하중에 의해 포물선 형태로 형성되어 화격자(101) 구동을 저해하거나 호퍼(107)로부터 유입된 폐기물을 건조단으로 밀어내는 푸셔(105)의 구동을 저해하는 현상이 발생하였으며, 또한 클링커 탈락 시 연소실 내화물을 함몰시키는 사례가 빈번히 발생하여 이에 대한 해결책이 요구되고 있는 상황이다.

본 발명은 소각로 연소실 양측벽에 에어 노즐 라이너 설치 시 상부에 형성되는 클링커를 제거하기 위한 소각로 연소실 측벽의 클링커 제거 구조를 제시하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 소각로 연소실 측벽에서 성장된 클링커를 제거하기 위한 구조로서, 상기 측벽에 1개소 이상 설치되고, 내부에 공기 통로 및 상기 연소실 방향으로 노즐이 구비되어 상기 연소실 내로 공기를 공급하는 에어 노즐 라이너; 상기 에어 노즐 라이너 상부에서 상기 측벽을 관통하여 형성된 타공홀; 및 상기 타공홀에 삽입하여 상기 에어노즐 라이너 상부 측벽에 생성되어 성장된 클링커를 타격시켜 제거하는 타격봉;을 포함하는 소각로 연소실 측벽의 클링커 제거 구조를 제공한다.

또한 상기 에어 노즐 라이너 및 상기 타공홀의 간격은 100 내지 300 mm인 것을 특징으로 하는 소각로 연소실 측벽의 클링커 제거 구조를 제공한다.

또한 상기 타공홀의 크기는 단면적 기준으로 50 내지 200 ㎠인 것을 특징으로 하는 소각로 연소실 측벽의 클링커 제거 구조를 제공한다.

또한 상기 타공홀은 소각로 외부 방향으로 커버가 형성된 것을 특징으로 하는 소각로 연소실 측벽의 클링커 제거 구조를 제공한다.

또한 상기 소각로는 상기 측벽 사이의 전벽에 클링커 성장 상태를 육안 관찰할 수 있는 투시공이 형성된 것을 특징으로 하는 소각로 연소실 측벽의 클링커 제거 구조를 제공한다.

본 발명에 따르면, 소각로 연소실 양측벽에 에어 노즐 라이너 설치 시 상부에 형성되는 클링커를 제거하기 위하여, 에어 노즐 라이너 상부에서 측벽을 관통하여 타공홀을 형성하고, 타격봉을 타공홀에 삽입하여 성장된 클링커를 타격시켜 제거하도록 함으로써, 예기치 못한 클링커 형성으로 인한 화격자 구동 및 푸셔의 구동을 저해하는 현상과 연소실 내화물을 함몰시키는 현상을 방지하여 안정적으로 소각로 운전을 유도하고, 소각시설 가동율을 현저히 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적으로 사용되고 있는 화격자를 이용한 스토카식 소각로를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클링커 제거 구조가 적용된 소각로를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 3 내지 도 7은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 클링커 제거 구조를 모식적으로 나타낸 내측 사시도, 외측 사시도, 정면도, 상단면도 및 측단면도이다.
도 8은 타격봉을 이용하여 타공홀을 통해 클링커를 제거하는 모습을 나타낸 연소실 측단면도이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였고, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였으며, 소각로 내지 소각시설에 도시된 세부 구성의 방향은 도면을 기준으로 하여 설명한다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클링커 제거 구조가 적용된 소각로를 개략적으로 나타낸 측면도이고, 도 3 내지 도 7은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 클링커 제거 구조를 모식적으로 나타낸 내측 사시도, 외측 사시도, 정면도, 상단면도 및 측단면도이다.

도 2 및 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 소각로(100) 연소실(109) 측벽(108)의 클링커 제거 구조는 상기 측벽(108)에 1개소 이상 설치되고, 내부에 공기 통로 및 상기 연소실 방향으로 노즐(1115)이 구비되어 상기 연소실(109) 내로 공기를 공급하는 에어 노즐 라이너(110); 상기 에어 노즐 라이너(110) 상부에서 상기 측벽(108)을 관통하여 형성된 타공홀(120); 및 상기 타공홀(120)에 삽입하여 상기 에어노즐 라이너(110) 상부 측벽(108)에 생성되어 성장된 클링커(C)를 타격시켜 제거하는 타격봉(130);을 포함한다.

본 발명에서 소각로(100)는 예컨대, 스토카식 소각로일 수 있으며, 크게 건조단(102), 연소단(103) 및 후연소단(104)으로 이루어지는 화격자단과, 폐기물을 연소시키기 위한 1차 연소실(1091) 및 1차로 연소된 폐열을 다시 2차로 완전히 연소하여 폐열 배출구(1093)를 통해 폐열이 배출되는 2차 연소실(1092)로 구성된 다단의 연소실(109)로 이루어질 수 있다.

상기 에어 노즐 라이너(110)는 소각로 연소실 측벽(108)에서 주로 고온부(건조단)(102)에 1개소 이상 설치되어 연소용 공기를 측벽(108)을 통해 주입시킴으로써 클링커(C)가 측벽(108)에 고착되는 현상을 방지하는 역할을 한다. 이러한 에어 노즐 라이너(110)는 연소용 공기를 주입시키는 기능을 구현할 수 있다면 그 구조에 특별한 한정이 있는 것은 아니다. 예컨대, 상기 에어 노즐 라이너(110)는 라이너 본체(111)와 지지체(112)를 포함하고, 라이너 본체(111)는 전벽(1111), 측벽(1112), 상벽(1113) 및 하벽(1114)을 포함하며, 전벽(1111)은 연소 공기를 노 내로 공급하기 위한 복수의 노즐(1115)을 구비하고, 각각의 노즐(1115)은 전벽(1111)을 관통하는 각각의 노즐공(미도시)을 구비한다. 지지체(112)는 복수의 홀(1121)을 구비하며, 소각로 하우징에 연결된 봉, 볼트 등과 같은 부재가 삽입됨으로써 지지체가 고정된다.

상기 타공홀(120)은 에어 노즐 라이너(110) 상부에 형성되어 후술하는 타격봉(130)의 이동 통로를 제공하는 것으로, 연소실 측벽(108)을 관통하여 형성됨으로써 소각로(100) 외부에서 타격봉(130)을 인입시켜 타공홀(120) 주변에 생성 및 성장된 클링커(C)에 충격을 가함으로써 클링커(C)를 탈락 제거시키도록 한다.

상기 타공홀(120)의 형태는 특별히 한정되는 것은 아니고, 예컨대, 수직단면 형상이 사각형, 원형 등일 수 있으며, 다만, 타공홀(120) 개방 시 외부 공기가 연소실(109) 내로 유입되므로 타격봉(120)을 이용한 작업의 편의성 및 외부 공기 유입 최소화를 고려하여 타공홀(120) 크기는 단면적 기준으로 50 내지 200 ㎠인 것이 바람직하다.

또한 상기 타공홀(120)을 통한 외부 공기 유입 최소화를 위해 타공홀(120)은 소각로(100) 외부 방향으로 커버(121)가 형성될 수 있으며, 타격봉(130)을 이용한 클링커(C) 제거 작업 시에만 커버(121)를 열어 타공홀(120)을 개방한 상태에서 클링커(C) 제거 작업이 이루어지도록 할 수 있다.

상기 에어 노즐 라이너(110) 및 상기 타공홀(120)의 간격(G), 즉, 에어 노즐 라이너(110) 상단으로부터 타공홀(120) 하단까지의 간격(G)은 100 내지 300 mm인 것이 바람직하다. 일반적인 소각로 연소실(109) 규모에서 에어 노즐 라이너(110) 설치에 따라 발생하는 클링커(C)는 에어 노즐 라이너(110) 상부 약 200 mm 부근에서 가장 많이 형성되는데, 이에 따라 상기 간격(G)을 100 내지 300 mm가 되도록 하여 타공홀(120)을 형성할 경우 측벽(108)에 생성 및 성장된 클링커(C)를 매우 용이하게 타격시켜 제거되도록 할 수 있다.

상기 에어 노즐 라이너(110) 및 그 상부에 형성된 타공홀(120)은 클링커(C) 발생이 가장 많은 건조단(102)에 형성되는 것이 바람직하며, 화격자단의 경사 방향을 따라 일정하게 각 5 내지 15개소 설치되는 것이 클링커(C) 제거에 효과적이다.

상기 타격봉(130)은 상술한 바와 같이, 타공홀(120)에 삽입하여 에어 노즐 라이너(110) 상부 측벽(108)에 생성되어 성장된 클링커(C)를 타격시켜 제거하도록 하는 도구로서, 클링커(C)에 충격을 가하여 제거시킬 수 있을 정도의 강도를 가진 재질로 제작된 길게 연장된 봉 형상의 도구라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 도 8에서는 타격봉(130)을 이용하여 타공홀(120)을 통해 클링커(C)를 제거하는 모습을 연소실 측단면도를 통해 나타내고 있다.

한편, 본 발명에서 바람직하게는 소각로(100)에 투시공(140)이 형성되어 측벽(108)에 생성 및 성장된 클링커(C)의 상태를 모니터링할 수 있다. 상기 투시공(140)은 예컨대, 소각로 측벽(108) 사이의 후벽(1081) 하부에 형성됨으로써 클링커(C) 성장 상태를 수시로 모니터링하여 클링커(C) 제거 필요성을 판단할 수 있다.

이하, 시험예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

시험예

본 출원인의 소각 시설로서 도 2와 같이 소각로 연소실에서 건조단 구역에 에어 노즐 라이너 및 타공홀(단면 크기 100 × 100 mm, 커버 형성)을 상하 200 mm 간격으로 양측벽에 각각 10개소 설치하고 1년간 가동하되, 가동 중 투시공을 통해 측벽에 클링커 성장을 파악하여 타격봉을 이용하여 수시로 클링커를 제거하여 가동한 결과, 클링커 고착으로 인한 설비 가동중지 이력이 전혀 발생하지 않았다.

이에 대하여, 타공홀을 설치하지 않고 에어 노즐 라이너만 형성된 상태에서 소각 시설을 가동한 최근 4년간, 클링커 고착으로 인한 설비 가동중지 이력은 연평균 5회이었다.

이상과 같이, 본 발명에 따라 소각로 연소실 양측벽에 에어 노즐 라이너 설치 시 상부에 형성되는 클링커를 제거하기 위하여, 에어 노즐 라이너 상부에서 측벽을 관통하여 타공홀을 형성하고, 타격봉을 타공홀에 삽입하여 성장된 클링커를 타격시켜 제거하도록 함으로써, 클링커 고착으로 인한 소각시설 가동율 저하 문제를 완벽히 해결할 수 있음이 확인된다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 소각로 101 : 화격자
102 : 건조단 103 : 연소단
104 : 후연소단 105 : 푸셔
106 : 배출구 107 : 호퍼
108 : 측벽 1081 : 후벽
109 : 연소실 1091 : 1차 연소실
1092 : 2차 연소실 1093 : 폐열 배출구
110 : 에어 노즐 라이너 111 : 라이너 본체
1111 : 에어 노즐 라이너의 전벽 1112 : 에어 노즐 라이너의 측벽
1113 : 에어 노즐 라이너의 상벽 1114 : 에어 노즐 라이너의 하벽
1115 : 노즐 112 : 지지체
1121 : 지지체 홀 120 : 타공홀
121 : 커버 130 : 타격봉
140 : 투시공 C : 클링커
G : 에어 노즐 라이너 및 타공홀의 간격

Claims (5)

1. 소각로의 1차 연소실 측벽에서 성장된 클링커를 제거하기 위한 구조로서,
   상기 1차 연소실 건조단의 측벽 하단에서 화격자단의 경사 방향을 따라 5 내지 15개소 설치되고, 내부에 공기 통로 및 상기 1차 연소실 방향으로 노즐이 구비되어 상기 1차 연소실 내로 공기를 공급하는 에어 노즐 라이너;
   상기 각각의 에어 노즐 라이너 상부에서 상기 측벽을 관통하여 형성된 타공홀; 및
   상기 타공홀에 삽입하여 상기 에어노즐 라이너 상부 측벽에 생성되어 성장된 클링커를 타격시켜 제거하는 타격봉;
   을 포함하되,
   상기 에어 노즐 라이너 및 상기 타공홀의 간격은 100 내지 300 mm이고, 상기 타공홀의 크기는 단면적 기준으로 50 내지 200 ㎠인 소각로 1차 연소실 측벽의 클링커 제거 구조.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 타공홀은 소각로 외부 방향으로 커버가 형성된 것을 특징으로 하는 소각로 1차 연소실 측벽의 클링커 제거 구조.
5. 제1항에 있어서,
   상기 소각로는 상기 측벽 사이의 전벽에 클링커 성장 상태를 육안 관찰할 수 있는 투시공이 형성된 것을 특징으로 하는 소각로 1차 연소실 측벽의 클링커 제거 구조.

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