KR102591019B1 - 가축분뇨의 탄화 연소장치 - Google Patents

가축분뇨의 탄화 연소장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건조된 가축분뇨를 효율적으로 탄화시켜 고체연료로 활용하고, 연소실의 연소효율이 크게 증대되며, 연소가스를 외부로 누설되지 않도록 하여 공해를 방지함과 아울러 연소가스를 고온 가스화하여 완전 연소하고 고온의 연소열을 이용하여 보일러 등의 열원으로 경제적인 사용이 가능한 가축분뇨의 탄화 연소장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 수평관체로 된 외통 및 내통, 측벽판이 각각 설치되는 연소장치 본체와, 상기 외통과 내통 사이의 공간에 상,하부 이송스크류가 각각 배치되고 차단벽으로 상하로 분리 구획되어 있는 상,하부 탄화실과, 상기 상부 탄화실은 일측 상부에 연료투입구가 설치되고 반대편 상부 이송스크류의 이송 진행방향 끝단은 상,하부 탄화실과 연통될 수 있도록 한 낙하안내부와, 상기 하부 탄화실의 하부 이송스크류 진행방향 끝단부에 배출안내구가 구비되는 것을 포함하며, 상기 내통의 내부에 점화장치 및 공기분사노즐이 배치되어 있는 연소실과, 상기 내통의 일측은 상,하부 탄화실과 연소실이 연통되게 한 가스유입구와, 상기 연소실의 진행방향 끝단에는 가스화연소기가 설치되어 2차 연소가 이루어지되 상기 가스화연소기는 하우징의 내부에 공기압증폭부가 구비되어 제2연소실에서 고온의 연소작용 및 고압분출이 이루어지도록 한 분뇨의 탄화 연소장치를 특징으로 한다.

Description

가축분뇨의 탄화 연소장치 {Carbonized combustion system of livestock excrement}
본 발명은 가축분뇨의 탄화 연소장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 건조된 가축분뇨를 효율적으로 탄화시켜 고체연료로 활용하고, 연소실의 연소효율이 크게 증대되며, 연소가스를 외부로 누설되지 않도록 하여 공해를 방지함과 아울러 연소가스를 고온 가스화하여 완전 연소하고 고온의 연소열을 이용하여 보일러 등의 열원으로 경제적인 사용이 가능한 가축분뇨의 탄화 연소장치에 관한 것이다.
일반적으로 가축분뇨는 고농도의 유기물 함량과 수분함량이 매우 높아 부패되어 있어 심한 악취를　띠는 것이　특징으로서, 법에서 정해진 가축 분뇨 처리/처분 방법 중 고체연료화 방법은 한 종류의 기술만으로 해결하기 매우 어렵다.
특히, 연료화 기술은 기계적인 공학기술을 바탕으로 화학공학, 환경공학 등의 이론과 지식이 접목되는 종합기술로서, 가축분뇨를　대상으로 고체연료를 만들기 위해서는 경제성과 함께 연소시에 냄새 및 악취가 발생되지 않도록 하는 환경성을 담보로 한다.
이러한 가축분뇨 대상의 고체연료화 기술은 최근 다양하게 개발되고 있으며, 선행기술로는 특허 제10-1744524호, 특허 제10-1746803호, 특허 제10-0948784호, 특허 제10-1479906호 등이 개시되어 있다.
그러나 상기의 선행기술을 포함하는 종래의 기술에서는 가축분뇨를 탄화시키는 고형화 과정에서 배출가스가 대기중으로 배출되어 악취발생의 원인이 되었을 뿐만 아니라 축산분뇨를 탄화시키는데 과대한 에너지가 소비되는 등 문제점이 있었다.
KR 제10-1744524호 KR 제10-1746803호 KR 제10-0948784호 KR 제10-1479906호
본 발명은 외통과 내통 사이에 상,하부 탄화실이 구비되어 상,하부 탄화실에서 상,하부 이송스크류를 따라 건조된 가축분뇨로 된 연료가 이송되는 과정에서 열분해 탄화가 이루어지고, 내통의 내부는 연소실이 구비되어 상,하부 탄화실에서 연료의 탄화과정에서 발생되는 열분해가스를 이용하여 연소효율을 증대할 수 있도록 함과 아울러 연소실의 연소가스는 가스화연소기의 공기압증폭부를 통해 제2연소실에서 완전 연소되고, 제2연소실의 배기구로 배출되는 고온의 연소열은 보일러 등의 열원으로 이용되며, 연소실의 연소가스는 외부로 누설되지 않고 제2연소실의 배기구를 통해 배출되어 가스냄새 등의 공해발생을 방지할 수 있는 가축분뇨의 탄화 연소장치를 제공함에 있다.
본 발명은 수평관체로 된 외통 및 내통과 그 길이방향의 양측단에 측벽판이 설치되는 본체와, 상기 외통과 내통 사이의 공간에 서로 다른 방향으로 회동되는 상,하부 이송스크류가 각각 배치되고 차단벽으로 상하로 분리 구획되어 있는 상,하부 탄화실과, 상기 상부 탄화실은 일측 상부에 연료투입구가 설치되고 반대편 상부 이송스크류의 이송 진행방향 끝단부는 차단벽이 없고 상,하부 탄화실과 연통될 수 있도록 한 낙하안내부와, 상기 하부 탄화실의 하부 이송스크류 진행방향 끝단부에 탄화된 연료가 배출되는 배출안내구(24)가 구비되는 것을 포함하며, 상기 내통의 내부에 점화장치 및 공기분사노즐이 배치되어 있는 연소실과, 상기 내통의 일측은 측벽판과 이격되어 상,하부 탄화실과 연소실이 연통되게 한 가스유입구와, 상기 연소실의 진행방향 끝단에는 가스화연소기가 설치되어 2차 연소가 이루어지되 상기 가스화연소기는 하우징의 내부에 공기압증폭부가 구비되어 제2연소실에서 고온의 연소작용 및 고압분출이 이루어지도록 한 분뇨의 탄화 연소장치를 특징으로 한다.
상기 가스유입구를 구성하기 위한 측벽판과 이격되는 내통의 끝단부는 절곡된 걸림단턱이 형성되어 상,하부 탄화실에서 이송되는 연료는 걸림단턱에 차단되도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 외통의 측부단면은 구형의 상,하부가 수직으로 이어지는 형태로 구비되어 원통형으로 된 내통의 외측에 일정간격을 두고 설치되어 외통과 내통 사이에 형성되는 상,하부 공간에 복수개의 상,하부 이송스크류가 병렬 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 하우징은 일측에 공기유입구가 구비되어 하우징과 공기압증폭부 사이의 공기유입실로 공기가 유입되게 하되 상기 공기압증폭부는 관체의 중간부가 유선형으로 구비되되 후단부에 비해 선단부의 직경이 작은 공기유도관과, 상기 공기유도관의 선단은 또 다른 공기유도관의 후단부 내측에 끼워지는 형태로 공기유도관이 여러개가 길이방향으로 배열된 형태로 설치되어 그 내부에 제2연소실을 구비하며, 상기 공기유도관의 연결부분 내측은 공기유입실의 공기가 유입되는 공기유입공간부가 형성되고, 공기유입공간부에 위치한 공기유도관의 선단부에 공기증폭분출구가 구비되어 배기구의 배출 진행방향으로 증폭된 공기를 공급할 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 공기유입공간부는 공기유도관의 선단부와 또 다른 공기유도관의 후단부가 끼워지면서 양끝단이 일정간극이 유지되게 고정 설치되고 그 내측에 구비되되 공기유도관의 후단부 둘레에 일정간격으로 공기유도편이 절취되어 형성된 통기구멍 및 공기유도관(51)의 후단부가 이격된 간격으로 끼워진 통공부를 통해 공기유입공간부로 공기유입이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 건조된 상태의 가축분뇨로 된 연료가 상,하부 탄화실에서 상,하부 이송스크류에 의해 이송되는 과정에서 상,하부 탄화실에 간접 전달되는 연소열에 의해 열분해 탄화가 되어 고형연료로 사용될 수 있고, 상,하부 탄화실에서 연료의 탄화과정에서 발생되는 열분해가스는 연소실로 유입되어 연소실에 가스화분위기를 조성하여 연소작용을 증대시켜 연료 절감을 할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 연소실을 통과하는 연소가스는 가스화연소기의 제2연소실을 통과하면서 공기압증폭부에 의해 연소가스를 고온 가스화하는 연소작용으로 완전 연소가 이루어진 다음 배기되는 고온의 연소열을 이용하여 보일러 등의 열원으로 이용할 수 있게 되어 경제성을 갖는 효과가 있다.
또, 제2연소실의 배기구 방향으로 고압 분출되도록 하는 가스화연소기의 공기압증폭부에 의해 연소실을 음압상태로 만들어 연소실의 연소가스가 외부로 누설되지 않고 제2연소실의 배기구를 통해 배출되므로 가스냄새 등의 공해발생을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 가축분뇨의 탄화 연소장치의 전체적인 구성 실시예를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 가축분뇨의 탄화 연소장치에서 상,하부 탄화실 및 연소실의 구성을 나타낸 확대 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 가축분뇨의 탄화 연소장치에서 상,하부 탄화실에서 연소실로 열분해가스가 유입될 수 있는 가스유입구 부분을 나타내기 위해 계단형 으로 절개시킨 단면 예시도.
도 4는 본 발명에 의한 가축분뇨의 탄화 연소장치에서 상,하부 탄화실을 구획하는 차단벽의 설치상태를 나타낸 도 2의 A-A선 단면도.
도 5는 본 발명에 의한 가축분뇨의 탄화 연소장치에서 상부 탄화실에서 하부 탄화실로 연료가 낙하안내부의 구성을 나타낸 도 2의 B-B선 단면도.
도 6은 본 발명에 의한 가축분뇨의 탄화 연소장치에서 가스화연소기의 구성을 나타낸 확대 단면도.
도 7은 본 발명에 의한 가축분뇨의 탄화 연소장치에서 가스화연소기의 공기유도관 후단부 둘레에 공기유도편 및 통기구멍이 형성된 것을 나타낸 확대 단면도.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명에 의한 가축분뇨의 탄화 연소장치는 수평관체로 된 외통(11) 및 상기 외통(11)의 내부에 내통(12)이 길이방향으로 설치되고, 길이방향의 양측단에 측벽판(13)이 설치되는 본체(10)와, 상기 외통(11)과 내통(12) 사이의 공간에 서로 다른 방향으로 회동되는 상,하부 이송스크류(21a)(22a)가 각각 배치되고 차단벽(14)으로 상하로 분리 구획되어 있는 상,하부 탄화실(21)(22)이 구비된다.
상기 상부 탄화실(21)은 일측 상부에 연료투입구(23)가 설치되고 반대편 상부 이송스크류(21a)의 이송 진행방향 끝단부는 차단벽(14)이 없고 상,하부 탄화실(21, 22)과 연통될 수 있도록 한 낙하안내부(15)가 구비되어 상부 이송스크류(21a)의 이송 진행방향 끝단부에 도달한 상부 탄화실(21)의 연료는 낙하안내부(15)에 의해 하부 탄화실(22)로 낙하되어 연료공급이 공급이 이루어지면 하부 이송스크류(22a)에 의해 연료의 이송 및 탄화가 연속적으로 진행될 수 있도록 하며, 상기 하부 탄화실(22)의 하부 이송스크류(22a) 진행방향 끝단부에 도달한 탄화된 연료는 배출안내구(24)를 통해 외부 배출이 된다.
상기 내통(12)은 원통형으로 구비되되 내통(12)의 내부에 점화장치(31) 및 송풍기(33)와 연결된 공기분사노즐(32)이 배치되어 있는 연소실(30)이 구비되어 연소작용이 이루어지도록 함과 아울러 연소열에 의해 내통(12)을 가열하여 발생되는 열원에 의해 상,하부 탄화실(21)(22)에 있는 연료의 열분해 탄화가 이루어지도록 한다.
그리고, 상기 내통(12)의 일측은 측벽판(13)과 이격되어 상,하부 탄화실(21)(22)과 연소실(30)이 연통되게 한 가스유입구(16)가 구비되는 것으로, 상기 가스유입구(16)는 상,하부 탄화실(21)(22)의 탄화과정에서 발생되는 열분해가스가 연소실(30)로 유입되어 연소실(30)의 연소작용을 증대할 수 있도록 한다.
이때, 가스유입구(16)를 구성하기 위한 측벽판(13)과 이격되는 내통(12)의 끝단부는 절곡된 걸림단턱(17)이 형성되어 상,하부 탄화실(21)(22)에서 이송되는 연료는 걸림단턱(17)에 차단하고 가스유입구(16)로는 배출가스만 유입되어 연소실(30)로 보내질 수 있도록 함이 바람직하다.
상기 외통(11)의 측부단면은 구형의 상,하부가 수직으로 이어지는 형태로 구비되고, 그 내측에 원통형으로 된 내통(12)이 일정간격을 두고 설치되며, 상기 외통(11)과 내통(12) 사이에 형성되는 상,하부 탄화실(21)(22)에 복수개의 상,하부 이송스크류(21a)(22a)가 병렬 배치되고, 상기 상부 이송스크류(21a)를 이송되어 열분해 탄화가 이루어지는 연료는 상부 이송스크류(21a)의 끝단부에 차단벽(14)이 형성되지 않은 낙하안내부(15)를 따라 낙하되어 하부 탄화실(22)에 연료가 공급되어 하부 이송스크류(22a)에 의해 연속적인 이송이 이루어지면서 하부 탄화실(22)에서 연료의 열분해 탄화가 이루어지도록 한다.
또, 상기 연소실(30)의 진행방향 끝단에는 가스화연소기(40)가 설치되어 2차 연소가 이루어지되 상기 가스화연소기(40)는 하우징(41)의 내부에 공기압증폭부(50)가 구비되어 연소실(30)에서 배출되는 연소가스를 제2연소실(44)에서 고온의 연소작용으로 완전 연소시켜 배기구(45)를 통해 배출이 이루어지도록 함과 아울러 공기압증폭부(50)에 의해 배기구(45)의 배출 진행방향으로 고압 분출이 이루어지면서 연소실(30)을 음압상태로 만들어 연소가스가 외부로 누설되지 않고 제2연소실(44)의 배기구(45)를 통해 배출되도록 한다.
그리고, 상기 제2연소실(44)의 배기구(45)를 통과한 고온의 연소열은 보일러(미도시) 등의 열원으로 사용하고, 하부 이송스크류(22a)의 배출안내구(24)를 통해 배출되는 탄화된 연료는 펠릿 등의 고형연료로 만들어 사용함이 바람직하다.
상기 하우징(41)은 일측에 공기유입구(42)가 구비되어 송풍기 등의 공기유입수단에 의해 하우징(41)과 공기압증폭부(50) 사이의 공기유입실(43)로 공기가 유입되게 하되 상기 공기압증폭부(50)는 관체로 된 후단부(51b)와 선단부(51a) 사이의 중간부가 유선형으로 구비되되 후단부(51b)에 비해 선단부(51a)의 직경이 작은 구성으로 이루어진 공기유도관(51)과, 상기 공기유도관(51)의 선단은 또 다른 공기유도관(51)의 후단부(51b) 내측에 끼워지는 형태로 공기유도관(51)이 여러개가 길이방향으로 배열된 형태로 설치되어 그 내부에 제2연소실(44)을 구비하며, 상기 공기유도관(51)의 연결부분 내측은 공기유입실(43)의 공기가 유입되는 공기유입공간부(55)가 형성되고, 공기유입공간부(55)에 위치한 공기유도관(51)의 선단부(51a)에 공기증폭분출구(56)가 구비되어 제2연소실(44)의 배기구(45) 진행방향으로 증폭된 공기를 공급할 수 있도록 되어 있다
상기 공기유입공간부(55)는 공기유도관(51)의 선단부(51a)와 또 다른 공기유도관(51)의 후단부(51b)가 끼워지면서 양끝단이 일정간극이 유지되게 고정 설치되면서 그 내부에 위치하는 것으로, 공기유입공간부(55)의 공기유입구조는 공기유도관(51)의 후단부(51b) 둘레에 일정간격으로 공기유도편(52)이 절취되되 절취된 공기유도편(52)의 선단이 외향으로 들어올려져 형성된 통기구멍(53) 및 공기유도관(51)의 후단부(51b)가 이격된 간격으로 끼워진 통공부(54)를 통해 공기유입이 이루어진다.
이와 같이 된 본 발명은 건조된 상태의 가축분뇨로 된 연료가 연료투입구(23)를 통해 상부 탄화실(21)에 투입되어 상부 이송스크류(21a)를 따라 이송이 이루어진 다음 상부 이송스크류(21a)의 끝단부에 도달하게 되는 연료는 낙하안내부(15)를 따라 하부 탄화실(22)로 낙하되어 하부 이송스크류(22a)에 의해 연속적인 이송이 이루어지게 된다.
그리고, 연소실(30)은 점화장치(31) 및 공기분사노즐(32)에 의한 연소작용으로 내통(12)을 가열하면서 내통(12)을 가열하고 있는 연소실(30)의 열원이 상,하부 탄화실(21)(22)내에 간접 전달되어 연료의 열분해탄화가 된다.
즉, 연소실(30)의 연소작용으로 상,하부 탄화실(22)에 간접 전달되는 열원에 의해 상,하부 탄화실(21)(22)을 상,하부 이송스크류(22a)에 의해 통과하고 있는 연료는 열분해 탄화가 이루어진 다음 배출안내구(24)를 통해 외부 배출되어 고형연료로 사용될 수 있게 된다.
그리고, 상,하부 탄화실(21)(22)에서 연료의 탄화과정에서 발생되는 열분해가스는 연소실(30) 일측의 가스유입구(16)를 통해 연소실(30)로 유입되어 연소실(30)에 가스화분위기를 조성하여 연소작용을 증대하게 되므로 이로 인한 연료 절감이 이루어지게 된다.
그리고, 연소실(30)을 통과하는 연소가스는 가스화연소기(40)의 제2연소실(44)을 통과하면서 공기압증폭부(50)에 의해 연소가스를 고온 가스화하는 연소작용으로 완전 연소가 이루어진 다음 제2연소실(44)의 배기구(45)로 배출되는 고온의 연소열을 이용하여 보일러 등의 열원으로 사용할 수 있게 되어 매우 경제적이다.
또, 제2연소실(44)에서 배기구(45)의 배출 진행방향으로 고압 분출이 이루어지도록 하는 공기압증폭부(50)에 의해 연소실(30)을 음압상태로 만들어 연소실(30)의 연소가스가 외부로 누설되지 않고 제2연소실(44)의 배기구(45)를 통해 완전 연소되어 배출되므로 가스냄새 등의 공해발생을 방지하게 된다.
이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.
10 : 본체 11 : 외통
12 : 내통 13 : 측벽판
14 : 차단벽 15 : 낙하안내부
16 : 가스유입구 17 : 걸림단턱
21,22 : 상,하부 탄화실 21a,22a : 상,하부 이송스크류
23 : 연료투입구 24 : 배출안내구
30 : 연소실 31 : 점화장치
32 : 공기분사노즐 33 : 송풍기
40 : 가스화연소기 41 : 하우징
42 : 공기유입구 43 : 공기유입실
44 : 제2연소실 45 : 배기구
50 : 공기압증폭부 51 : 공기유도관
51a : 선단부 51b : 후단부
52 : 공기유도편 53 : 통기구멍
54 : 통공부 55 : 공기유입공간부
56 : 공기증폭분출구

Claims (5)

  1. 수평관체로 된 외통(11) 및 내통(12)이 설치되고 그 길이방향의 양측단에 측벽판(13)이 설치되는 본체(10)와, 상기 외통(11)과 내통(12) 사이의 공간에 서로 다른 방향으로 회동되는 상,하부 이송스크류(21a)(22a)가 각각 배치되고 차단벽(14)으로 상하로 분리 구획되어 있는 상,하부 탄화실(21)(22)과, 상기 상부 탄화실(21)은 일측 상부에 연료투입구(23)가 설치되고 반대편 상부 이송스크류(21a)의 이송 진행방향 끝단부는 차단벽(14)이 없고 상,하부 탄화실(22)과 연통될 수 있도록 한 낙하안내부(15)와, 상기 하부 탄화실(22)의 하부 이송스크류(22a) 진행방향 끝단부에 탄화된 연료가 배출되는 배출안내구(24)가 구비되는 것을 포함하며, 상기 내통(12)의 내부에 점화장치(31) 및 공기분사노즐(32)이 배치되어 있는 연소실(30)과, 상기 내통(12)의 일측은 측벽판(13)과 이격되어 상,하부 탄화실(21)(22)과 연소실(30)이 연통되게 한 가스유입구(16)와, 상기 연소실(30)의 진행방향 끝단에는 가스화연소기(40)가 설치되어 2차 연소가 이루어지되 상기 가스화연소기(40)는 하우징(41)의 내부에 공기압증폭부(50)가 구비되어 제2연소실(44)에서 고온의 연소작용 및 고압분출이 이루어지며,
    상기 하우징(41)은 일측에 공기유입구(42)가 구비되어 하우징(41)과 공기압증폭부(50) 사이의 공기유입실(43)로 공기가 유입되게 하되
    상기 공기압증폭부(50)는 관체의 중간부가 유선형으로 구비되되 후단부(51b)에 비해 선단부(51a)의 직경이 작은 구성으로 된 공기유도관(51)과, 상기 공기유도관(51)의 선단은 또 다른 공기유도관(51)의 후단부(51b) 내측에 끼워지는 형태로 공기유도관(51)이 여러개가 길이방향으로 배열된 형태로 설치되어 그 내부에 제2연소실(44)을 구비하며, 상기 공기유도관(51)의 연결부분 내측은 공기유입실(43)의 공기가 유입되는 공기유입공간부(55)가 형성되고, 공기유입공간부(55)에 위치한 공기유도관(51)의 선단부(51a)에 공기증폭분출구(56)가 구비되어 배기구(45)의 배출 진행방향으로 증폭된 공기를 공급할 수 있도록 되어 있고,
    상기 공기유입공간부(55)는 공기유도관(51)의 선단부(51a)와 또 다른 공기유도관(51)의 후단부(51b)가 끼워지면서 양끝단이 일정간극이 유지되게 고정 설치되고 그 내측에 구비되되 공기유도관(51)의 후단부(51b) 둘레에 일정간격으로 공기유도편(52)이 절취되되 절취된 공기유도편(52)의 선단이 외향으로 들어올려져 형성된 통기구멍(53) 및 공기유도관(51)의 후단부(51b)가 이격된 간격으로 끼워진 통공부(54)를 통해 공기유입공간부(55)로 공기유입이 이루어지는 것을 특징으로 하는 가축분뇨의 탄화 연소장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 외통(11)의 측부단면은 구형의 상,하부가 수직으로 이어지는 형태로 구비되어 원통형으로 된 내통(12)의 외측에 일정간격을 두고 설치되어 외통(11)과 내통(12) 사이에 형성되는 상,하부 공간에 복수개의 상,하부 이송스크류(21a)(22a)가 병렬 배치되는 것을 특징으로 하는 가축분뇨의 탄화 연소장치.



  4. 삭제
  5. 삭제
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