KR102399041B1 - 스토커식 소각로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스토커식 소각로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고정화격자와 이동화격자가 설치된 연소실 내부에서 폐기물을 소각하여 처리하는 스토커식 소각로에 관한 것이다.
본 발명의 스토커식 소각로는 제 1연소실과, 제 1연소실의 입구에 설치되어 폐기물이 투입되는 투입호퍼와, 제 1연소실에 설치되며 계단식 구조로 형성된 스토커와, 제 1연소실의 하부에 형성된 회분배출구 및 소각재배출구를 포함한다.

Description

스토커식 소각로{stocker incinerator}

본 발명은 스토커식 소각로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고정화격자와 이동화격자가 설치된 연소실 내부에서 폐기물을 소각하여 처리하는 스토커식 소각로에 관한 것이다.

문명화, 산업화되면서 가정이나 산업 현장에서 배출되는 폐기물들로 인한 자연환경의 파괴가 날로 심각해지고 있다. 따라서, 재활용이 불가능한 폐기물들을 처리하는 다양한 방안이 제시되고 있다.

폐기물의 처리방법으로는 매립, 소각, 재활용 등이 있으며, 이 중 자원으로 재활용하는 방법이 가장 바람직하나 모든 폐기물을 자원으로 재활용할 수 없을 뿐 아니라 사업장에서 발생되는 폐기물의 경우, 재활용이 거의 불가능하거나 위생적 처리가 어려우므로 소각에 의하여 위생적이고 안전하게 처리하는 방안이 가장 적합하다.

소각에 의한 방식으로는 처리대상 폐기물의 종류와 처리량 등에 따라서 여러가지 종류로 분류되는 데, 이 중 스토커식 소각로는 폐기물을 화격자 위에 펼쳐놓고 소각하는 방식으로 건설이 용이하고 저발열량에서부터 고발열량을 가진 폐기물까지 폭넓게 고형폐기물을 소각할 수 있는 장점이 있다. 또한, 스토커식 소각로는 다른 방식에 비하여 많은 폐기물량을 처리할 수 있어 대형 소각로에 많이 이용된다.

스토커식 소각로는 화격자의 형태에 따라 여로 종류로 구분될 수 있으나, 대표적으로 푸셔 타입(pusher type)과 무빙 그레이트 타입(moving grate type)으로 나눌 수 있다.

푸셔 타입 화격자의 경우 고정 화격자와 이동 화격자가 교대로 배치되어 구성되며, 이동 화격자가 고정 화격자 사이에서 왕복 운동을 하여 폐기물을 이동시킨다. 따라서, 푸셔 타입의 화격자는 폐기물을 건조 및 가스화시키는 건조단, 건조단에서 가스화된 폐기물을 연소시키는 연소단, 연소 후 남은 탄소까지 연소시키기 위한 후연소단으로 나누어지며, 건조단, 연소단, 후연소단 순으로 온도가 높아진다. 그리고 주로 연소 공기의 유입이 이루어지는 건조단, 연소단 및 후연소단이 단부에 위치하는 고정 화격자 부분에서 연소가 이루어지며 급격하게 온도가 상승하여, 고형물질 중의 무기물질들이 용융됨에 따라 클링커를 형성하게 된다.

특히, 건조단과 연소단의 경계 또는 연소단과 후연소단의 경계에 설치되는 낙차단용 내화벽돌에 클링커가 쉽게 부착될 수 있는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 일환으로 대한민국 등록실용신안 제20-0443850호에는 스토커 소각로가 개시되어 있다.

상기 스토커 소각로는 고정 화격자의 구조를 바꾸어서 내화벽돌에 클링커가 부착하는 것을 방지하고 있으나, 내화벽돌이 사용되는 이상 클링커의 부착을 방지하기에는 한계가 있다.

대한민국 등록실용신안 제20-0443850호: 스토커 소각로

본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 낙차단의 내화벽돌을 대체할 수 있는 화격자를 제공하여 클링커의 발생과 부착을 감소시켜 효율을 높일 수 있는 스토커식 소각로를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스토커식 소각로는 제 1연소실과; 상기 제 1연소실의 입구에 설치되어 폐기물이 투입되는 투입호퍼와; 상기 제 1연소실에 설치되며 계단식 구조로 형성된 스토커와; 상기 제 1연소실의 하부에 형성된 회분배출구 및 소각재배출구;를 포함하고, 상기 스토커는 폐기물의 건조 및 가스화가 이루어지는 건조단과, 상기 건조단에서 가스화된 폐기물을 연소시키는 연소단 및 후연소단을 구비하며, 상기 건조단과 상기 연소단 및 상기 후연소단 각각은 고정화격자와 이동화격자가 교대로 배치되고, 상기 건조단과 상기 연소단의 경계에는 낙차단용 화격자가 설치되며, 상기 낙차단용 화격자는 상기 건조단에 포함된 고정 화격자의 하방에 설치되는 상판부와, 상기 상판부의 후면에 형성되어 지지봉에 지지되는 지지부와, 상기 상판부의 하부에서 일정 길이 연장되도록 형성되어 상기 연소단에 포함된 이동 화격자의 상방에 설치되는 벽부와, 상기 상판부에서 전면으로 돌출되어 형성되는 돌출부를 구비하고, 상기 벽부는 상부에서 하부로 진행할수록 전면이 후면 방향으로 후퇴하도록 경사지게 형성된다.

상기 벽부를 전후 방향으로 스윙시키기 위한 스윙수단;을 더 구비한다.

상기 스윙수단은 상기 이동화격자의 상면에 돌출되어 형성되는 접촉턱과, 상기 벽부의 하단부에 형성되어 상기 이동화격자의 이동시 상기 접촉턱에 걸리는 걸림돌기를 구비한다.

상기 이동화격자는 다수가 횡방향으로 나란히 배치되어 열을 이루고, 상기 낙차단용 화격자는 다수가 횡방향으로 나란히 배치되어 열을 이루며, 열을 이루는 상기 낙차단용 화격자들의 벽부가 순차적으로 스윙할 수 있도록 열을 이루는 상기 이동화격자들에 형성된 접촉턱은 서로 엇갈리게 위치한다.

상기 제 1연소실에서 배출되는 연소가스를 2차 연소시키는 제 2연소실;을 더 포함한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 낙차단의 내화벽돌을 대체할 수 있는 낙차단용 화격자에 의해 클링커의 부착을 감소시켜 소각 효율을 높일 수 있는 스토커식 소각로를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 예에 따른 소각로의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이고,
도 2는 도 1에 적용된 스토커의 모습을 발췌하여 나타낸 측면도이고,
도 3은 도 1에 적용된 낙차단용 화격자가 설치된 모습을 나타낸 사시도이고,
도 4는 도 3에 적용된 낙차단용 화격자를 발췌하여 나타낸 사시도이고,
도 5는 도 3의 측면도이고,
도 6은 본 발명의 다른 예에 따른 낙차단용 화격자가 설치된 모습을 나타낸 사시도이고,
도 7은 도 6에 적용된 낙차단용 화격자의 작동을 나타낸 측면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스토커식 소각로에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 스토커식 소각로는 제 1연소실(1)과, 제 1연소실(1)의 입구에 설치되어 폐기물이 투입되는 투입호퍼(3)와, 제 1연소실(1)에 설치되며 계단식 구조로 형성된 스토커와, 제 1연소실(1)에서 배출되는 연소가스를 2차 연소시키는 제 2연소실(9)과, 제 1연소실(1)의 하부에 형성된 회분배출구(4) 및 소각재배출구(6)를 포함한다.

제 1연소실(1)은 폐기물의 연소되는 공간이다.

제 1연소실(1)의 상부에는 폐기물이 투입되는 입구가 마련된다. 입구에는 폐기물을 투입하기 위한 투입호퍼(3)가 설치된다. 투입호퍼(3)의 하부에는 푸셔(2)가 설치된다. 푸셔(2)는 투입호퍼(3)로부터 공급되는 폐기물들이 먼저 적재되도록 단을 형성하며, 적재된 폐기물들을 밀어 스토커로 이송시킨다.

제 1연소실(1)의 하부에는 회분배출구(4)와 소각재배출구(6)가 각각 마련된다. 폐기물의 연소시 아래로 떨어지는 회분은 회분배출구(4)를 통해 배출하고, 폐기물을 연소시키고 남은 소각재는 소각재배출구(6)를 통해 배출된다. 회분배출구(4) 하부에는 회분 회수를 위한 컨베이어(5)가 설치된다.

스토커는 폐기물의 건조 및 가스화가 이루어지는 건조단(DS)과, 건조단에서 가스화된 폐기물을 연소시키는 연소단(CS)과, 연소단에서 연소 후 남은 유기물을 연소시키는 후연소단(PCS)을 구비한다.

건조단(DS)과 연소단(CS) 및 후연소단(PCS) 각각은 고정화격자와 이동화격자가 계단식으로 교대로 배치된다.

건조단(DS)의 고정 화격자(20)는 다수가 횡방향으로 나란히 배치되어 열을 이룬다. 이 열이 건조단의 고정 화격자 열이다. 고정 화격자(20)는 고정프레임에 설치된 지지봉에 결합된다.

그리고 건조단(DS)의 이동화격자(23) 역시 다수가 횡방향으로 나란히 배치되어 열을 이룬다. 이 열이 건조단의 이동 화격자 열이다. 이동 화격자(25)는 이동프레임에 설치된 지지봉에 결합된다. 이동프레임은 통상적인 왕복동 장치(15)에 의해 전후로 왕복이동한다.

연소단(CS)의 고정 화격자(27)는 다수가 횡방향으로 나란히 배치되어 열을 이룬다. 이 열이 연소단(CS)의 고정 화격자 열이다. 고정 화격자(27)는 고정프레임에 설치된 지지봉에 결합된다.

그리고 연소단(CS)의 이동화격자(25) 역시 다수가 횡방향으로 나란히 배치되어 열을 이룬다. 이 열이 연소단(CS)의 이동 화격자 열이다. 이동 화격자(25)는 이동프레임에 설치된 지지봉에 결합된다. 이동프레임은 통상적인 왕복동 장치(16)에 의해 전후로 왕복이동한다.

후연소단(PCS)의 고정 화격자(28)는 다수가 횡방향으로 나란히 배치되어 열을 이룬다. 이 열이 후연소단의 고정 화격자 열이다. 고정 화격자(28)는 고정프레임에 설치된 지지봉에 결합된다.

그리고 후연소단(PCS)의 이동화격자(29) 역시 다수가 횡방향으로 나란히 배치되어 열을 이룬다. 이 열이 후연소단(PCS)의 이동 화격자 열이다. 이동 화격자(29)는 이동프레임에 설치된 지지봉에 결합된다. 이동프레임은 통상적인 왕복동 장치(17)에 의해 전후로 왕복이동한다.

그리고 도시되지 않았지만 건조단(DS), 연소단(CS) 및 후연소단(PCS)의 각 단부에 배치되는 고정 화격자(20,27,28)에는 통기구가 형성될 수 있다. 그리고 통기구로 공기를 공급하기 위해 배관으로 송풍기(13)와 통기구가 연결될 수 있다.

낙차단용 화격자(30)는 건조단(DS)과 연소단(CS)의 경계에 설치된다.

낙차단용 화격자(30)는 다수가 횡방향으로 나란히 배치되어 열을 이룬다. 이 열이 낙차단용 화격자 열이다.

낙차단용 화격자 열을 이루는 각각의 낙차단용 화격자(30)는 ㄱ자로 굽어진 형태를 갖는다. 낙차단용 화격자(30)는 내열강 재질의 금속으로 제작된다.

도시된 낙차단용 화격자(30)는 상판부(31)와, 상판부(31)의 후면에 형성되어 지지봉(7)에 지지되는 지지부(33)와, 상판부(31)의 하부에서 일정 길이 연장되도록 형성된 벽부(37)와, 상판부(31)에서 전면으로 돌출되어 형성되는 돌출부(35)를 구비한다.

상판부(31)는 사각의 판상으로 이루어진다. 상판부(31)는 건조단(DS)의 고정 화격자(20)의 하부에 위치한다. 상판부(31)는 고정 화격자(20)와 이격되게 위치하거나, 고정화격자(20)의 하부와 접촉되게 위치할 수 있다.

지지부(33)는 상판부(31)의 후면에 형성된다. 지지부(33)에는 지지봉(7)이 삽입될 수 있는 삽입홈(34)이 마련된다.

벽부(37)는 상판부(31)의 전면측 하부에 형성된다. 벽부(37)는 하방으로 일정 길이 연장되도록 형성된다. 벽부(37)의 하단부는 연소단(CS)의 이동 화격자(25)의 상부에 접촉된다. 벽부(37)는 건조단(DS)의 고정 화격자(20)와 연소단(CS)의 이동화격자(25) 사이의 위치하는 낙차단으로서, 건조단(DS)과 연소단(CS) 사이로 폐기물이 유입되는 것을 막는 역할을 한다.

돌출부(35)는 상판부(31)에서 전면으로 돌출되어 형성된다. 돌출부(35)의 단부는 고정 화격자(20)의 단부와 동일한 위치에 있도록 형성된다. 이와 달리 돌출부(35)의 단부가 고정 화격자(20)의 단부보다 후방으로 후퇴하거나, 고정화격자(20)의 단부보다 전방으로 돌출될 수 있음은 물론이다.

돌출부(35)는 위에서부터 밀려 내려와 이동하는 폐기물이 벽부(37)에 접촉하는 것을 줄이는 역할을 한다. 이에 따라 벽부(37)의 전면에 폐기물이 접촉하며 벽부(37)의 표면이 마모되는 것을 감소시킬 수 있다.

한편, 벽부(37)의 표면에 폐기물이 접촉하는 것을 더욱 줄일 수 있도록 벽부(37)의 전면은 경사지게 형성될 수 있다. 구체적으로 벽부(37)의 후면(38)은 수직하게 형성되지만 벽부(37)의 전면(39)은 상부에서 하부로 진행할수록 후면 방향으로 후퇴하도록 경사지게 형성된다. 벽부(37)의 전면(39)과 후면(38)이 이루는 각도는 약 2 내지 10°일 수 있다.

이와 같이 벽부(37)의 전면(39)을 후면 방향으로 후퇴하도록 경사지게 형성하여 건조단의 고정화격자(20)에서 연소단의 이동화격자(25)로 밀려 내려오는 폐기물의 벽부(37)의 전면과 접촉하는 것을 최소화시킬 수 있다.

한편, 본 발명은 벽부의 전면에 클링커가 부착되는 것을 효과적으로 방지하기 위해 벽부를 제한된 범위 내에서 전후로 스윙시키기 위한 스윙수단을 더 구비할 수 있다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 스윙수단은 이동화격자(25)의 상면에 돌출되어 형성되는 접촉턱(41)과, 벽부(37)의 하단부에 형성되어 이동화격자(25)의 이동시 접촉턱(41)에 걸리는 걸림돌기(43)를 구비한다.

접촉턱(41)은 이동화격자(25)의 상면에 돌출되도록 형성된다. 접촉턱(41)은 하부는 넓고 상부는 좁은 사다리꼴 모양으로 형성될 수 있다.

열을 이루는 이동화격자들(25) 각각에 접촉턱(41)이 하나씩 형성된다. 바람직하게는 각 이동화격자들(25)에 형성된 접촉턱(41)은 모두 서로 다른 위치에 형성된다. 따라서 접촉턱(41)은 서로 엇갈리게 위치한다.

걸림돌기(43)는 벽부(37)의 하단부에 형성된다. 걸림돌기(43)가 접촉턱(41)을 타고 용이하게 넘어갈 수 있도록 걸림돌기(43)는 곡면으로 볼록하게 형성된다.

상판부(31)는 고정 화격자(20)와 살짝 이격된다. 따라서 고정 화격자(20)와 상판부(31) 사이에는 틈새가 마련된다. 이러한 틈새에 의해 상판부(31)는 상방으로 회전할 수 있는 여유공간을 갖는다.

이동 화격자(25)가 이동을 하게 되면 도 7의 (a)와 같이 접촉턱(41)이 걸림돌기(43)와 점차 가까워지고, 도 7의 (b)와 같이 접촉턱(41)이 걸림돌기(43)와 접촉하게 되면 벽부(37)가 들어 올려지면서 낙차단용 화격자(30)는 지지봉(7)을 중심으로 하여 상방으로 회전하게 된다. 그리고 도 7의 (c)와 같이 접촉턱(41)이 걸림돌기(43)를 통과하면 벽부(37)가 다시 내려오면서 낙차단용 화격자(30)는 지지봉(7)을 중심으로 하여 하방으로 회전하게 된다.

이와 같이 본 발명의 낙차단용 화격자(30)는 이동 화격자(25)의 이동시 지지봉(7)을 중심으로 제한된 범위 내에서 상하로 왕복 회전이 가능하다. 이러한 왕복 회전운동에 의해 낙차단용 화격자(30)의 벽부(37)는 그네와 같이 전후로 스윙이 가능하다. 따라서 본 발명은 벽부(37)의 전면(39)에 클링커의 부착을 효과적으로 억제할 수 있다.

내열강 재질의 금속으로 이루어진 낙차단용 화격자는 캐스타블 내화재에 비해 클링커의 부착이 다소 줄어들기는 하나 여전히 표면에 클링커가 부착되는 문제점은 발생하므로 상술한 스윙수단은 클링커 부착 방지에 유용하다.

또한, 본 발명은 열을 이루는 이동화격자들(25) 각각에 형성된 접촉턱(41)을 서로 엇갈리게 위치하도록 함으로써 낙차단용 화격자들(30)이 시간을 서로 달리하여 순차적으로 스윙이동을 한다. 따라서 낙차단용 화격자 열의 전면에 클링커가 넓게 형성되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

제 2연소실(9)은 제 1연소실(1)에서 배출되는 연소가스를 2차 연소시킨다.

제2 연소실(9)은 제1 연소실(1)의 상부에 형성되는 제 1연소가스배출구(7)에 연결된다. 제1 연소실(1)로부터 유입된 연소 가스를 2차 연소시킨 후 배출하기 위한 제 2연소가스배출구(8)가 제 2연소실(9)에 형성된다.

제2 연소실(9)의 하부에는 집진부(11)가 형성된다. 집진부(11)는 2차 연소 과정을 거친 배출 가스와 제1 연소실(1)로부터 비산되어 유입되거나 2차 연소과정에서 발생된 분진들을 분리한다. 그리고, 집진부(11)에서 분리된 분진은 집진부(11) 하부에 형성된 분진배출구(12)를 통해 배출된다.

이상에서 본 발명은 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

1: 제 1연소실 3: 투입호퍼
9: 제 2연소실 30: 낙차단용 화격자
31: 상판부 33: 지지부
35: 돌출부 39: 벽부

Claims (5)

1. 제 1연소실과;
   상기 제 1연소실의 입구에 설치되어 폐기물이 투입되는 투입호퍼와;
   상기 제 1연소실에 설치되며 계단식 구조로 형성된 스토커와;
   상기 제 1연소실의 하부에 형성된 회분배출구 및 소각재배출구;를 포함하고,
   상기 스토커는 폐기물의 건조 및 가스화가 이루어지는 건조단과, 상기 건조단에서 가스화된 폐기물을 연소시키는 연소단 및 후연소단을 구비하며,
   상기 건조단과 상기 연소단 및 상기 후연소단 각각은 고정화격자와 이동화격자가 교대로 배치되고,
   상기 건조단과 상기 연소단의 경계에는 낙차단용 화격자가 설치되며,
   상기 낙차단용 화격자는 상기 건조단에 포함된 고정 화격자의 하방에 설치되는 상판부와, 상기 상판부의 후면에 형성되어 지지봉에 지지되는 지지부와, 상기 상판부의 하부에서 일정 길이 연장되도록 형성되어 상기 연소단에 포함된 이동 화격자의 상방에 설치되는 벽부와, 상기 상판부에서 전면으로 돌출되어 형성되는 돌출부를 구비하고,
   상기 벽부는 상부에서 하부로 진행할수록 전면이 후면 방향으로 후퇴하도록 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 스토커식 소각로.
2. 제 1항에 있어서, 상기 벽부를 전후 방향으로 스윙시키기 위한 스윙수단;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스토커식 소각로.
3. 제 2항에 있어서, 상기 스윙수단은 상기 이동화격자의 상면에 돌출되어 형성되는 접촉턱과, 상기 벽부의 하단부에 형성되어 상기 이동화격자의 이동시 상기 접촉턱에 걸리는 걸림돌기를 구비하는 것을 특징으로 하는 스토커식 소각로.
4. 제 3항에 있어서, 상기 이동화격자는 다수가 횡방향으로 나란히 배치되어 열을 이루고,
   상기 낙차단용 화격자는 다수가 횡방향으로 나란히 배치되어 열을 이루며,
   열을 이루는 상기 낙차단용 화격자들의 벽부가 순차적으로 스윙할 수 있도록 열을 이루는 상기 이동화격자들에 형성된 접촉턱은 서로 엇갈리게 위치하는 것을 특징으로 하는 스토커식 소각로.
5. 제 1항에 있어서, 상기 제 1연소실에서 배출되는 연소가스를 2차 연소시키는 제 2연소실;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스토커식 소각로.

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