KR102376974B1 - 폐열회수 및 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능한 하이브리드 숯가마 시스템 - Google Patents

폐열회수 및 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능한 하이브리드 숯가마 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폐열회수 및 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능한 하이브리드 숯가마 시스템에 관한 것으로서, 숯가마에 폐열회수 열교환기 및 미세먼지와 유해악취가스저감을 위한 제연설비를 설치하여 열교환을 통해 폐열을 회수하고, 여과를 통해 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능토록 하게 된다. 그리고 상기 폐열회수 열교환기에서 여과되지 못한 목초액은 재연소시키거나 회수하여 저장할 수 있다. 따라서 이 과정에서 가열된 온수는 난방용수로 공급 가능하여 숯가마시설의 유지비용을 절감할 수 있으며, 미세먼지와 유해가스를 재연소시킴으로써, 미세먼지와 유해가스의 배출량을 효과적으로 줄일 수 있고 악취를 제거할 수 있을 뿐만 아니라 미세먼지와 유해가스의 재연소에 따른 추가비용이 발생하지 않으므로, 유지비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

폐열회수 및 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능한 하이브리드 숯가마 시스템{WASTE HEAT RECOVERY AND DUST AND HARMFUL GAS REDUCING POSSIBLE HYBRID CHARCOAL KILN SYSTEM}
본 발명은 숯가마에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 참숯을 생산하는 숯가마에서 폐열회수 및 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능한 하이브리드 숯가마 시스템에 관한 것이다.
2015년 이전에는 대기환경보전법상 용적이 150㎥ 이상의 숯가마 시스템만 배출연기 관련 규제를 받고 있다. 그러나 2015년 개정된 대기환경보전법에 따르면, 대규모 숯가마를 이용하여 온열욕 찜질서비스를 제공하기 위해서는 강화된 배출연기 기준을 충족해야 한다. 따라서 온열욕 찜질서비스를 제공하기 위해서는 반드시 미세먼지 및 유해가스저감시설이 설치되어야 한다.
여기서 온열욕 찜질서비스의 가격 경제성 확보를 위한 방안의 하나로 폐열회수장치를 통한 난방용수 공급이 주로 사용되며, 이미 다양한 형태의 장치 및 설비가 개발되어 있다(특허문헌 1).
그러나 종래기술에 따른 열 순환식 미세먼지 집진기를 설치한 온열욕 겸용 숯가마는 숯 품질에 영향을 미쳐 거의 사용되지 않는 문제점이 있다. 그리고 유해가스저감 기술 역시 다양한 형태로 개발되었으나 낮은 성능 또는 과도한 추가비용 등의 이유로 사용되지 않고 있다(특허문헌 2).
예컨대, 영월군에서 2013년 91억을 들여 숯가마 30기를 축조하고, 배출되는 유해가스를 재연소시켜 제거하는 장치를 설치하였지만 연간 약 6천만 원의 과도한 가스비용으로 가동이 중단되어 있는 상태이다.
따라서 숯 품질에 영향을 미치지 않고 폐열회수를 하는 동시에 추가 비용 없이 미세먼지와 유해가스저감이 가능한 기술의 개발이 요구되고 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1859985호 대한민국 공개실용신안공보 제20-2018-0002567호
본 발명의 목적은 숯 품질에 영향을 미치지 않으면서 폐열을 회수하여 임욕용 부대설비의 열원으로 공급할 수 있을 뿐만 아니라 미세먼지의 주성분인 타르와 유해가스를 응축시켜 재연소시키고, 악취를 제거함으로써 폐열회수 및 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능한 하이브리드 숯가마 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여,
본 발명의 일실시 예에 따른 폐열회수 및 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능한 하이브리드 숯가마 시스템은 바닥부와 상기 바닥부의 상부에 기립 설치되어 출입구를 형성하는 벽체부 및 상기 벽체부의 상부에 천장부를 축조하여 구성된 복수의 숯가마;
를 포함하고,
각각의 상기 숯가마의 내부와 연통하도록 천장부의 상부에 기립 설치된 수직연통유닛 및 상기 수직연통유닛의 외부를 감싸도록 설치되고 내부에 냉각수가 저장되는 연통냉각관을 포함하는 폐열회수 열교환기(Water heat recovery device);
상기 수직연통유닛의 상단을 연결하여 각각의 숯가마에서 배출되는 미세먼지와 유해가스를 이송하는 수평연통유닛;
상기 수평연통유닛의 끝단과 연결되며, 유해가스와 악취를 여과하는 제1 여과기를 포함하는 제1 제연설비(Smoke Filtering System); 및
상기 제1 제연설비와 연결되어 제1 여과기를 통과한 유해가스와 미세먼지를 흡착하여 여과하는 제2 여과기 및 굴뚝을 포함하는 제2 제연설비;
를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 폐열회수 및 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능한 하이브리드 숯가마 시스템에 있어서, 상기 연통냉각관은 횡단면이 도넛(Doughnut) 형태로 형성되어 수직연통유닛의 외부를 감싸도록 설치되되, 상단과 하단만이 상기 수직연통유닛의 둘레에 접촉되도록 설치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 폐열회수 및 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능한 하이브리드 숯가마 시스템에 있어서, 상기 연통냉각관에 연결되어 냉각수를 순환방식으로 공급하는 냉수저장탱크(Cooling water tank) 및 열교환을 통해 가열된 온수를 순환방식으로 공급받는 온수저장탱크(Hot water tank);
를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 폐열회수 및 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능한 하이브리드 숯가마 시스템에 있어서, 상기 연통냉각관은 저수위경보와 냉각수순환 및 온도를 통한 제어가 가능하도록 온도센서, 레벨센서 및 릴리프센서가 설치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 폐열회수 및 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능한 하이브리드 숯가마 시스템에 있어서, 상기 제1 여과기는 제1 제연설비에 다단 서랍식(Multi-stage shelf system)으로 설치되며, 이와 교차방향으로 제2 여과기가 배치되어 미세먼지와 유해가스를 순차적으로 흡착하여 이중 여과할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 폐열회수 및 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능한 하이브리드 숯가마 시스템에 있어서, 상기 수직연통유닛에 연결되어 수직연통유닛의 내부에 잔존하는 타르를 목초액으로 회수하여 저장하는 목초액 저장용기;
를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 폐열회수 및 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능한 하이브리드 숯가마 시스템에 있어서, 상기 폐열회수 열교환기의 상부에 설치되는 예비시설로서, 수직연통유닛과 연통하는 내부공간에 냉각수타입 열교환플레이트가 설치되고, 상기 냉각수타입 열교환플레이트의 상부에 배치되고, 상기 내부공간보다 좁게 형성된 배출통로에 필터링 시스템이 설치된 보조냉각시설;
을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 폐열회수 및 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능한 하이브리드 숯가마 시스템에 있어서, 상기 숯가마의 상부에 각기 설치되는 예비시설로서, 에어콤프레서(Air Compressor)나 블로어(Blower)로 구성되는 에어공급부을 설치하여 에어제트(Air jet)를 통한 공기압력차를 이용하여 냉각된 에어를 흡열플레이트에서 열교환하게 되는 에어쿨링시설(Air Cooling System);
을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 폐열회수 및 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능한 하이브리드 숯가마 시스템에 있어서, 상기 숯가마의 상부에 각기 설치되어 미세먼지를 집진하는 미세먼지 집진기;
를 더 포함할 수 있다.
이러한 해결 수단은 첨부된 도면에 의거한 다음의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로부터 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 일실시 예에 따르면, 폐열회수 열교환기를 통해 폐열을 회수 가능함으로써, 제탄 성능에 영향을 미치지 않으며, 상기 폐열회수 열교환기를 통해 가열된 온수는 임욕용 부대설비의 열원으로 공급 가능하여 숯가마시설의 유지비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따르면, 미세먼지와 유해가스를 응축하여 재연소시킴으로써, 미세먼지와 유해가스의 배출량을 효과적으로 줄일 수 있고 악취를 제거할 수 있을 뿐만 아니라 미세먼지와 유해가스의 재연소에 따른 추가비용이 발생하지 않으므로, 유지비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따르면, 목초액을 재연소처리할 수 있을 뿐만 아니라 농업분야 또는 축산업 등에서 용이하게 활용할 수 있도록 회수하여 저장 가능함으로써, 부가가치의 창출 측면에서 향상된 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 폐열회수 및 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능한 하이브리드 숯가마 시스템을 개략적으로 나타내 보인 정면도.
도 2는 도 1에 따른 폐열회수 및 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능한 하이브리드 숯가마 시스템을 위에서 바라봤을 때를 나타내 보인 평면도.
도 3은 도 1에 따른 폐열회수 및 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능한 하이브리드 숯가마 시스템의 요부를 나타내 보인 확대도.
도 4는 도 3에 따른 폐열회수 열교환기를 나타내 보인 확대도.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 보조냉각시설의 구성을 나타내 보인 개략도.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 에어쿨링시설의 구성을 나타내 보인 개략도.
본 발명의 특이한 관점, 특정한 기술적 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 구체적인 내용과 일실시 예로부터 더욱 명백해 질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 일실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 본 발명의 일실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 폐열회수 및 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능한 하이브리드 숯가마 시스템을 개략적으로 나타내 보인 정면도로서, 각각의 숯가마(10)의 상부에 폐열회수 열교환기(20)가 설치되고, 상기 폐열회수 열교환기(20)의 일측으로 미세먼지 집진기(90)가 배치되며, 각각의 폐열회수 열교환기(20)를 연결하는 수평연통유닛(30)의 끝단에 제1,2 제연설비(40)(50)가 연결되고, 상기 폐열회수 열교환기(20)에 연결되어 목초액을 저장하는 목초액 저장용기(62)가 설치되어 구성된 폐열회수 및 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능한 하이브리드 숯가마 시스템(1)을 나타내 보이고 있다.
도 2는 도 1에 따른 폐열회수 및 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능한 하이브리드 숯가마 시스템을 위에서 바라봤을 때를 나타내 보인 평면도로서, 폐열회수 열교환기(20)에 냉각수를 공급하는 냉수저장탱크(60)와 가열된 온수를 저장하는 온수저장탱크(61)가 각각의 폐열회수 열교환기(20)와 연결된 것을 나타내 보이고 있다.
도 3은 도 1에 따른 폐열회수 및 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능한 하이브리드 숯가마 시스템의 요부를 나타내 보인 확대도로서, 숯가마(10)의 상부에 설치된 폐열회수 열교환기(20)와 상기 폐열회수 열교환기(20)에 보조연결유닛(31)을 통해 연결된 제1 제연설비(40) 및 상기 제1 제연설비(40)에 연결된 제2 제연설비(50)의 결합관계를 나타내 보이고 있다.
도 4는 도 3에 따른 폐열회수 열교환기를 나타내 보인 확대도로서, 수직연통유닛(21)의 외부를 감싸도록 연통냉각관(23)이 설치되고, 상기 연통냉각관(23)에 밸브유닛(27)이 설치되어 구성된 폐열회수 열교환기(20)를 나타내 보이고 있다.
도 1 내지 4에서 보듯이, 본 발명의 일실시 예에 따른 숯가마 폐열회수 및 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능한 하이브리드 숯가마 시스템(이하 '숯가마 시스템'이라 한다.)은 복수의 숯가마(10) 및 각각의 숯가마(10)의 상부에 설치되는 폐열회수 열교환기(20)를 포함한다. 그리고 각각의 폐열회수 열교환기(20)를 연결하는 수평연통유닛(30) 및 상기 수평연통유닛(30)의 끝단과 연결됨으로써, 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능한 제1,2 제연설비(40)(50)를 포함한다.
즉 본 발명의 일실시 예에 따른 숯가마 시스템(1)은 숯가마(10)의 내부와 연통하도록 상기 숯가마(10)를 구성하는 천장부(14)의 상부에 기립 설치된 수직연통유닛(21)의 외부에 횡단면이 도넛(Doughnut) 형태인 연통냉각관(23)을 장착하여 폐열회수 열교환기(20)를 구성함으로써, 열교환을 통해 제탄시의 폐열회수와 동시에 유해가스, 타르 등을 응축시켜 숯가마(10) 내로 재투입하고 재연소시켜 열 분해하는 제1단계와, 상기 제1단계를 통해 열 분해된 유해가스와 악취를 제1 제연설비(40)를 통해 포집하여 여과하는 제2단계 및 이를 통과한 나머지 유해가스와 미세먼지를 제2 제연설비(50)를 통해 흡착하여 여과하고, 굴뚝(50)을 통해 대기중으로 배출하는 제3단계 구조로 구성되어 있다.
여기서 상기 숯가마(10)는 이 기술분야에서 주지된 바와 같이, 바닥부(11)와, 상기 바닥부(11)의 상부에 기립 설치되어 출입구(12)를 형성하는 벽체부(13) 및 상기 벽체부(13)의 상부에 축조하여 구성되는 천장부(14)를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 바닥부(11)는 숯가마(10)의 안정성 확보를 위하여 먼저 바닥을 콘크리트로 타설하고 그 위에 황토다짐을 한 후, 내마모성 세라믹 벽돌 또는 황토벽돌을 축조하는 구조로 시공될 수 있다.
상기 벽체부(13)는 세라믹벽돌 또는 황토벽돌을 아치형으로 축조하는 구조로 시공될 수 있으며, 이러한 축조시공 과정에서 숯가마(10) 내부로의 출입이 가능하도록 출입구(12)를 형성하게 된다.
상기 천장부(14)는 세라믹벽돌 또는 시멘트벽돌을 통해 축조시공하되, 상면이 평편하도록 시공하게 되며, 이는 숯가마(10)의 상부에 폐열회수 열교환기(20)와 미세먼지 집진기(90) 및 제1,2 제연설비(40)(50)를 용이하게 설치토록 하기 위함이다.
이 외에 숯가마(10)는 콘크리트 옹벽이나 황토벽 등이 설치될 수 있고, 기타 부대시설을 더 포함할 수 있는데, 이는 본 발명의 기술적 사상과 직접적인 연관성도 없을 뿐만 아니라 이 기술분야에서 널리 알려진 공지기술이므로, 이하 생략함을 밝혀둔다.
이러한 숯가마(10)는 대규모로 구성 가능하도록 도면상 5개로 실시되어 이중 2개에서 3개의 숯가마(10)는 참숯을 생산하는데 사용하게 되고, 나머지 숯가마(10)는 온열욕 겸용 숯가마(10)로 활용될 수 있다.
상기 숯가마(10)의 상부에 설치되어 운용되는 폐열회수 열교환기(20)는 앞서 설명한 바와 같이, 숯가마(10)의 내부와 연통하도록 기립 설치된 수직연통유닛(21) 및 상기 수직연통유닛(21)의 외부 둘레를 감싸며 설치되고, 내부에 냉각수가 저장되는 연통냉각관(23)을 포함한다.
상기 연통냉각관(23)은 횡단면이 도넛 형태로 형성되어 수직연통유닛(21)의 외부를 감싸도록 설치되되, 열교환의 효율을 높일 목적으로, 상단과 하단만이 상기 수직연통유닛(21)의 둘레에 접촉되도록 설치될 수 있다.
즉 이러한 설치구조는 수직연통유닛(21)과 연통냉각관(23) 사이에 열교환공간(22)을 형성하게 된다. 그리고 상기 연통냉각관(23)은 예컨대, 열전도율이 높고 내구성이 좋은 스테인리스강(Stainless steel)을 사용하게 된다.
또한, 상기 연통냉각관(23)은 냉각수의 공급 및 온수의 배수가 순환방식으로 이루어질 수 있도록 냉수저장탱크(60) 및 온수저장탱크(61)와 연결되는데, 이들과의 연결을 위하여 수동 또는 전자식 밸브유닛(27)이 설치될 수 있다.
나아가 상기 연통냉각관(23)은 저수위경보와 냉각수순환 및 온도를 통한 제어가 가능하도록 온도센서(24), 레벨센서(25) 및 릴리프센서(26)가 설치될 수 있는데, 상기 레벨센서(25)의 경우 연통냉각관(23)의 상부와 하부에 각각 설치되고, 릴리프센서(26)는 상기 연통냉각관(23)의 상부에 설치되어 운용될 수 있으며, 이들을 제어하기 위한 제어부(Controller)를 더 포함할 수 있다.
여기서 각각의 폐열회수 열교환기(20)는 수평연통유닛(30)을 통해 서로 연결되어 구성되며, 상기 수평연통유닛(30)의 끝단은 제1 제연설비(40)에 연결되는 형태로 구성된다. 이러한 연결구조는 숯가마(10)의 배출 흐름을 방해하지 않으면서 효과적으로 제연할 수 있게 된다.
상기 수평연통유닛(30)과 각각의 폐열회수 열교환기(20)는 통상의 밸브관과 덕트(Duct)로 구성되는 보조연결유닛(31)을 통해 상호 연결될 수 있다. 그리고 상기 보조연결유닛(31)은 수평연통유닛(30)과 제1 제연설비(40)를 연결하는 등 다양한 연결지점에 사용될 수 있다.
상기 제1 제연설비(40)는 수평연통유닛(30)을 통해 이송된 미세먼지와 유해가스 및 악취를 여과할 수 있도록 제1 여과기(41)를 포함한다. 상기 제1 여과기(41)는 제1 제연설비(40)의 하부에 다단 서랍식으로 설치되어 유해가스를 포집하게 되며, 숯 또는 활성탄으로 실시될 수 있다.
즉 숯 또는 활성탄은 미세 공극 구조로 인해 효과적으로 유해가스 및 악취를 흡착포집할 수 있으며, 세척 및 교체가 용이할 뿐만 아니라 특히 상품가치가 낮은 조각 숯(숯알갱이)을 사용하게 되면, 유지비용을 절감할 수 있다.
상기 제2 제연설비(50)는 제1 여과기(41)와 교차방향으로 배치되어 상기 제1 여과기(41)를 통과한 유해가스와 미세먼지를 흡착하여 이중 여과하는 박스형 제2 여과기(51)를 포함하며, 미세먼지와 유해악취가스저감이 이루어진 잔여 연기를 대기중으로 배기할 수 있도록 굴뚝(50) 및 배기팬(53)을 포함한다.
따라서 본 발명의 일실시 예에 따르면, 폐열회수 열교환기(20)를 통해 폐열을 회수 가능함으로써, 제탄 성능에 영향을 미치지 않으며, 상기 폐열회수 열교환기(20)를 통해 가열된 온수는 임욕용 부대설비의 열원, 즉 찜질용 난방용수로 공급 가능하여 숯가마(10)의 유지비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 숯가마 시스템(1)은 폐열회수 열교환기(20)를 통한 열교환 과정에서 응축된 목초액을 회수하여 저장할 수 있도록 수직연통유닛(21)과 제1 여과기(41)에 각각 밸브유닛(27)을 통해 연결되는 목초액 저장용기(62)를 더 포함할 수 있다.
즉 숯가마(10)에서 배출되는 미세먼지와 유해가스는 폐열회수 열교환기(20)를 통해 응축되어 상기 숯가마(10)로 재투입함으로써, 재연소시키게 되는데, 이 중에서 수직연통유닛(21)과 제1 여과기(41)에 잔존하는 타르를 목초액으로 회수할 경우 농업분야 또는 축산업분야 등에서 활용할 수 있다.
따라서 본 발명의 일실시 예에 따르면, 기본적으로는 미세먼지와 유해가스를 재연소시킴으로써, 미세먼지와 유해가스의 배출량을 효과적으로 줄일 수 있고, 악취를 제거할 수 있을 뿐만 아니라 부가적으로는 농업분야 또는 축산업분야 등에서 용이하게 활용할 수 있도록 목초액 저장용기(62)를 통해 목초액을 회수하여 저장할 수 있으므로, 부가가치창출 측면에서 효과적이다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 보조냉각시설의 구성을 나타내 보인 개략도로서, 내부공간(70a)에 냉각수타입 열교환플레이트(71)가 배열 설치되고, 상기 냉각수타입 열교환플레이트(71)의 상부에 형성된 배출통로(70b)에 필터링 시스템(72)이 설치되어 구성된 보조냉각시설(70)이 숯가마(10)의 상부에 설치된 결합관계를 나타내 보이고 있다.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 에어쿨링시설의 구성을 나타내 보인 개략도로서, 상부에 에어콤프레서나 블로어로 구성되는 에어공급부(81)가 설치되고, 내부에 흡열플레이트(82)가 설치되어 구성된 에어쿨링시설(80)을 나타내 보이고 있다.
도 5 내지 6에서 보듯이, 본 발명의 일실시 예에 따른 숯가마 시스템은 숯가마(10)에서 배출되는 연기의 온도를 용이하게 제어하기 위한 예비시설로서, 보조냉각시설(70) 및 에어쿨링시설(80)을 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 보조냉각시설(70) 및 에어쿨링시설(80)은 단수로 운용되는 숯가마(10)에 설치하여 운용될 수 있다.
상기 보조냉각시설(70)은 각각의 숯가마(10)에 설치된 복수의 폐열회수 열교환기(20)의 상부에 설치되어 운용될 수 있으며, 상기 복수의 폐열회수 열교환기(20)와 연통하는 내부공간(70a)에 냉각수타입 열교환플레이트(71)가 배열 설치되고, 상기 냉각수타입 열교환플레이트(71)의 상부에 필터링 시스템(72)이 설치된다.
그리고 상기 내부공간(70a)의 상측에는 목초액 추출밸브(70c)가 설치되어 앞서 설명한 목초액 저장용기(도 1의 62 참조)로 유효한 목초액을 추출하여 공급하게 된다.
여기서 상기 필터링 시스템(72)은 내부공간(70a)보다 좁게 형성된 배출통로(70b)의 상측에 설치되어 운용하게 되며, 냉각수타입 열교환플레이트(71)에 각각 냉각수배출관(73)과 냉각수공급관(74)이 설치되어 냉각수의 공급과 온수의 배출이 이루어지도록 하게 된다.
즉 상기 냉각수공급관(74)을 통해 공급된 냉각수가 냉각수타입 열교환플레이트(71)를 따라 유동하면서 복수의 폐열회수 열교환기(20)에서 배출되는 고온의 연기를 저온의 연기로 냉각하게 되며, 이때 발생하는 목초액을 숯가마(10)로 재투입하여 재연소시키고, 연기에 포함되어 있는 유해가스와 악취는 필터링 시스템(72)을 통해 여과하게 된다.
상기 에어쿨링시설(80)은 보조냉각시설(70)의 배출통로(70b)의 하측에 설치되어 운용되거나 별도로 구성되어 숯가마(10)에 독립적으로 설치하여 운용될 수 있으며, 상부에 에어콤프레서(Air Compressor)나 블로어(Blower)로 구성되는 에어공급부(81)를 설치하여 에어제트(Air jet)를 통한 공기압력차를 이용하여 내부에 설치된 흡열플레이트(82)에서 열교환토록 함으로써, 상기 숯가마(10)에서 발생하는 연기의 온도를 상대적으로 낮출 수 있게 된다.
따라서 본 발명의 일실시 예에 따르면, 보조냉각시설(70)과 에어쿨링시설(80)을 예비시설로 더 포함함으로써, 숯가마(10)를 통해 참숯을 생산하는 과정에서 발생하는 고온의 연기를 저온의 연기로 냉각하게 되는데, 이러한 냉각을 통해 응축된 목초액을 숯가마(10)로 재투입하여 재연소시키거나 유효한 목초액으로 추출할 수 있고, 잔여 연기는 여과하여 대기중으로 배기할 수 있으며, 이를 통해 대기환경보존법을 충족할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 숯가마 시스템은 미세먼지 집진기(90)를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 미세먼지 집진기(90)는 각각의 숯가마(10)의 상부에 설치되어 운용될 수 있다(도 1 및 도 2 참조).
상기 미세먼지 집진기(90)는 도면상 좌측에 흡입부(91)가 배치되고, 우측에 배출부(93)가 배치되며, 이들과 연결되어 미세먼지를 여과하는 필터부(92)가 중앙에 배치된다. 즉 미세먼지 집진기(90)는 흡입부(91), 필터부(92) 및 배출부(93)로 구성되고 있으며, 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 흡입부(91)와 배출부(93)는 공통적인 사항으로서, 통상의 배관(Pipe)으로 구성되어 숯가마(10) 내부와 연통하게 설치되고 있으며, 상기 숯가마(10) 내부공기를 흡입하여 필터부(92)에 공급하고, 상기 필터부(92)를 통해 미세먼지가 여과된 공기를 재투입하게 된다.
여기서 상기 미세먼지 집진기(90)를 통한 흡기량과 배기량을 조절할 수 있도록 앞서 설명한 수동 또는 전자식 밸브유닛(27)을 흡입부(91)와 배출부(93)에 설치하여 운용할 수 있음을 사전에 밝혀둔다.
따라서 본 발명의 일실시 예에 따르면, 상기 미세먼지 집진기(90)를 더 포함함으로써, 숯가마(10) 내의 미세먼지를 여과하여 정화된 공기를 재투입 가능함으로써, 온실욕 찜질서비스가 용이함은 물론이고, 대기정화 측면에서 효과가 있다.
이상 본 발명을 일실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 폐열회수 및 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능한 하이브리드 숯가마 시스템은 이에 한정되지 않는다. 그리고 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", 또는 "가지다", 등의 용어는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 해당 구성요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 하며, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
또한, 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능하다. 따라서, 본 발명에 개시된 일실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 일실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 숯가마 시스템 10: 숯가마
11: 바닥부 12: 출입구
13: 벽체부 14: 천장부
20: 폐열회수 열교환기 21: 수직연통유닛
22: 열교환공간 23: 연통냉각관
24: 온도센서 25: 레벨센서
26: 릴리프센서 27: 밸브유닛
30: 수평연결유닛 31: 보조연결유닛
40: 제1 제연설비 41: 제1 여과기
50: 제2 제연설비 51: 제2 여과기
52: 굴뚝 53: 배기팬
60: 냉수저장탱크 61: 온수저장탱크
62: 목초액 저장용기 70: 보조냉각시설
70a: 내부공간 70b: 배출통로
70c: 목초액 추출밸브 71: 열교환플레이트
72: 필터링 시스템 73: 냉각수배출관
74: 냉각수공급관 80: 에어쿨링시설
81: 에어공급부 82: 흡열플레이트
90: 미세먼지 집진기 91: 흡입부
92: 필터부 93: 배출부

Claims (7)

  1. 바닥부와 상기 바닥부의 상부에 기립 설치되어 출입구를 형성하는 벽체부 및 상기 벽체부의 상부에 천장부를 축조하여 구성된 복수의 숯가마;
    를 포함하고,
    각각의 상기 숯가마의 내부와 연통하도록 천장부의 상부에 기립 설치된 수직연통유닛 및 상기 수직연통유닛의 외부를 감싸도록 설치되고 내부에 냉각수가 저장되는 연통냉각관을 포함하는 폐열회수 열교환기;
    상기 수직연통유닛의 상단을 연결하여 각각의 숯가마에서 배출되는 미세먼지와 유해가스를 이송하는 수평연통유닛;
    상기 수평연통유닛의 끝단과 연결되며, 유해가스와 악취를 여과하는 제1 여과기를 포함하는 제1 제연설비; 및
    상기 제1 제연설비와 연결되어 제1 여과기를 통과한 유해가스와 미세먼지를 흡착하여 여과하는 제2 여과기 및 굴뚝을 포함하는 제2 제연설비;
    를 더 포함하며,
    상기 연통냉각관에 연결되어 냉각수를 순환방식으로 공급하는 냉수저장탱크 및 열교환을 통해 가열된 온수를 순환방식으로 공급받는 온수저장탱크;
    를 더 포함하고,
    상기 연통냉각관은 저수위경보와 냉각수순환 및 온도를 통한 제어가 가능하도록 온도센서, 레벨센서 및 릴리프센서가 설치된 것을 특징으로 하는 폐열회수 및 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능한 하이브리드 숯가마 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 연통냉각관은 횡단면이 도넛 형태로 형성되어 수직연통유닛의 외부를 감싸도록 설치되되, 상단과 하단만이 상기 수직연통유닛의 둘레에 접촉되도록 설치된 것을 특징으로 하는 폐열회수 및 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능한 하이브리드 숯가마 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 여과기는 제1 제연설비에 다단 서랍식으로 설치되며, 이와 교차방향으로 제2 여과기가 배치되어 미세먼지와 유해가스를 순차적으로 흡착하여 이중 여과하는 것을 특징으로 하는 폐열회수 및 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능한 하이브리드 숯가마 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 수직연통유닛에 연결되어 수직연통유닛의 내부에 잔존하는 타르를 목초액으로 회수하여 저장하는 목초액 저장용기;
    를 더 포함하는 폐열회수 및 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능한 하이브리드 숯가마 시스템.
  7. 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 폐열회수 열교환기의 상부에 설치되는 예비시설로서, 수직연통유닛과 연통하는 내부공간에 냉각수타입 열교환플레이트가 설치되고, 상기 냉각수타입 열교환플레이트의 상부에 배치되고, 상기 내부공간보다 좁게 형성된 배출통로에 필터링 시스템이 설치된 보조냉각시설;
    을 더 포함하는 폐열회수 및 미세먼지와 유해악취가스저감이 가능한 하이브리드 숯가마 시스템.
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