KR102597019B1 - 소각로용 공냉식 화격자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마모방지부를 포함하여 내구도가 증가된 공냉식 화격자를 개시한다. 본 발명에 따른 공냉식 화격자(100)는 제1 내입부(110), 돌출부(120) 및 제2 내입부(130)를 통한 유로를 포함함으로써 기체순환을 용이하게 하여 소각로의 연소성을 향상시키고, 화격자의 냉각 효율을 증가시킬 수 있으며, 마모방지부(160)를 추가로 포함함으로써 상판(140) 및 통공(150)의 마모를 방지하여 화격자(100)의 내구도 및 수명을 증가시킬 수 있으며, 지지부(170)를 포함함으로써 마모방지부(160)의 탈락을 방지할 수 있고 화격자(100)의 강성을 증가시킬 수 있다.

Description

소각로용 공냉식 화격자{Air-cooled grate for incinerator}

본 발명은 소각로용 화격자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연소성, 냉각 효율 및 내구도가 개선된 공냉식 화격자에 관한 것이다.

폐기물(waste, 廢棄物) 처리정책의 요체(key, 要諦)는, 자원을 효율적으로 이용하여 자연으로부터 최소로 채취하고, 사용된 자원을 자연으로 되돌려주어 자연환경을 보존하고 사람의 건강을 보존하는 것이다.

일반적으로, 도시 쓰레기 등의 폐기물은 소각로에 투입된 후, 소각로의 하부측에 배설된 내열/내마모성의 금속 화격자들을 포함하여 이루어진 스토카식 반송장치에서 건조, 연소, 회화 처리되고 있다.

종래, 이러한 스토카식 반송장치를 구성하는 화격자는, 소각로의 화격자 열은 복수의 내열/내마모성의 금속 화격자가 환봉에 의해 지지 병설되어 하나의 열을 이루고, 이러한 화격자 열은 고정단과 이동단을 구분되어 계단식으로 교대 배치된다.

고정단은 고정단용 환봉에 의해 반송장치의 고정 프레임에 장착되고, 이동단은 이동단용 환봉에 의해 반송장치의 가동 프레임에 장착되며, 소각과정에서 상기 이동단이 그 상부 및 하부에 배치된 고정단 사이에서 전후 왕복 운동하면서 폐기물을 출구측으로 순차적으로 이동시키는 방식으로 동작한다.

이러한 과정에서, 고온 및 고열을 이용한 폐기물 연소 중 과열된 화격자의 냉각 및 기체의 순환이 필요하며 냉각 및 기체의 순환이 용이하지 않은 경우, 화격자의 전단벽이 터져 사용하지 못하게 될 수 있다.

화격자의 냉각 방식은 크게 공기를 이용한 공냉식과 냉각수를 이용한 수냉식이 있으며, 수냉식 화격자는 공냉식 화격자 대비 냉각 효과가 우수하지만, 수냉각 관로, 냉각수 공급 장치 등 초기 설치 비용이 큰 단점이 있다.

한편, 공냉식 화격자는 도 1과 같이 화격자의 상판에 통공을 포함할 수 있다. 이와 같은 화격자는 화격자 하부에서 FD 팬을 통해 공급된 공기가 통공을 지나갈 수 있으므로 냉각 효율이 증가하고, 소각로 내 기체 순환이 원활해져 연소성이 증가하는 효과가 있지만, 도 2와 같이 통공 부위에서 화격자의 부식 및 마모가 가속되어 화격자의 수명 및 내구도가 감소하는 문제점이 있다.

[특허문헌]

한국 등록특허 제10-1277484호 (2013.06.17.)

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 냉각 효율 및 내구도가 개선된 공냉식 화격자를 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 소각로의 스토커 상에 배치되는 공냉식 화격자로서, 상기 화격자의 일측면의 상부에서 일부가 내입되어 형성된 제1 내입부; 상기 제1 내입부 하부에서 장방향으로 위치한 복수의 돌출부; 및 상기 화격자의 타측면에서 상기 돌출부에 대응되는 위치가 내입되어 형성된 제2 내입부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공냉식 화격자를 제공한다.

또한 상기 화격자는 복수의 통공을 포함하는 상판 및 상기 상판의 저면에서 상기 통공을 중심에 두고 하방으로 연장 형성된 복수의 마모방지부를 추가로 포함하되, 상기 마모방지부는 상기 통공과 일체로 형성되는 관통홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 공냉식 화격자를 제공한다.

또한 상기 마모방지부는 테이퍼진 형상으로, 상기 상판의 저면과 만나는 지점에서의 상기 마모방지부의 수평 단면의 최단폭보다 상기 마모방지부의 저면에서의 상기 마모방지부의 수평 단면의 최단폭이 더 작은 것을 특징으로 하는 공냉식 화격자를 제공한다.

또한 상기 화격자는 상기 상판의 저면에서 상기 마모방지부를 제외한 부위를 상기 상판의 종방향으로 지지하는 지지부를 포함하되, 상기 지지부는 상기 마모방지부와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 공냉식 화격자를 제공한다.

또한 상기 돌출부 사이에 경사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공냉식 화격자를 제공한다.

본 발명은 소각로용 공냉식 화격자에 있어 제1 내입부, 돌출부 및 제2 내입부를 통한 유로를 포함함으로써 냉각 효율이 우수하고, 기체순환이 용이해져 연소성이 향상되며, 상판의 저면에서 하방으로 연장 형성된 마모방지부를 추가로 포함함으로써 상판의 마모 및 산화를 억제시켜 내구도 및 수명이 증가되는 공냉식 화격자를 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 공냉식 화격자의 모습을 나타낸 사진이고,
도 2는 종래의 공냉식 화격자가 마모 및 산화된 모습을 나타낸 사진이고,
도 3 내지 도 5는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 공냉식 화격자를 나타낸 일측의 사시도, 평면도 및 타측의 사시도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공냉식 화격자를 나타낸 사시도이고,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공냉식 화격자의 저면에서 바라본 도면이다.

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, 본 발명의 세부구성 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.

본 발명자들은 소각로의 스토커 상에 배치되는 공냉식 화격자에 있어서, 기존에 사용하던 화격자는 기체 순환을 용이하게 하기 위한 상판의 통공이 화격자의 상판을 조기 산화 및 마모시켜 내구도 및 수명이 급격히 저하되는 문제점을 파악하고, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 연구를 거듭한 결과, 상기 화격자의 측면에서 돌출부 및 내입부의 결합을 통한 유로를 형성함으로써 기체 순환을 매우 용이하게 할 수 있고, 상기 상판의 통공과 합하여 사용될 경우 상승된 기체 순환 및 냉각 효과를 구현할 수 있으며, 또한 상기 상판의 저면에서 하방으로 연장 형성된 마모방지부를 포함시키고, 상기 상판의 통공과 일체로 형성되는 관통홀이 상기 마모방지부 내에 형성됨으로써 상기 상판의 조기 산화 및 마모를 억제시켜 상기 공냉식 화격자의 내구도 및 수명이 증가되는 것을 발견하고 본 발명에 이르게 되었다.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공냉식 화격자를 나타낸 일측의 사시도, 평면도 및 타측의 사시도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명은 소각로의 스토커 상에 배치되는 공냉식 화격자(100)로서, 상기 화격자(100)의 일측면의 상부에서 일부가 내입되어 형성된 제1 내입부(110); 상기 제1 내입부(110) 하부에서 장방향으로 위치한 복수의 돌출부(120); 및 상기 화격자(100)의 타측면에서 상기 돌출부(120)에 대응되는 위치가 내입되어 형성된 제2 내입부(130);를 포함하는 것을 특징으로 하는 공냉식 화격자(100)를 개시한다.

본 발명에서 상기 제1 내입부(110)는 기체 순환을 위한 유로를 형성하기 위한 구성으로, 상기 화격자(100)의 일측면의 상부에서 일부가 내입되어 형성되고, 상기 제1 내입부(110)의 상단은 상기 화격자(100)의 상판(140)과 연결되므로, 상기 화격자(100)를 위에서 바라보면 상기 상판(140)에서 상기 제1 내입부(110)와 연결되는 부분을 확인할 수 있다.

본 발명에서 상기 돌출부(120)는 다른 화격자(100)와 결합 시 이탈되지 않도록 지지하고, 폐기물이 틈새로 빠져나가지 않도록 막는 동시에 유로를 확보하는 역할을 한다. 상기 돌출부(120)는 상기 제1 내입부(110) 하부에 위치하고, 상기 화격자(100)의 일측면의 장방향으로 일정한 간격을 두어 복수로 형성됨으로써 유로를 확보할 수 있다.

본 발명에서 상기 제2 내입부(130)는 다른 화격자(100)와 결합 시 상기 돌출부(120)와 결합되기 위하여 타측면에서 상기 돌출부(120)와 대응되는 위치에 형성되고, 상기 돌출부(120)로 인해 화격자(100)간 결합 시 틈이 생기지 않도록, 상기 제2 내입부(130)가 상기 돌출부(120)와 접촉하는 면의 깊이는 상기 돌출부(120)가 상기 제1 내입부(110)로부터 돌출된 길이와 같거나 그 이상인 것이 바람직하다.

또한 상기 제1 내입부(110)에서 상기 화격자(100)의 측면으로부터 내입되는 깊이는 기체 순환은 용이하게 하면서, 폐기물이 끼거나 떨어지지 않도록, 2 내지 6 mm일 수 있고, 3 내지 5 mm인 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에 따른 공냉식 화격자(100)는 상기 돌출부(120), 제1 내입부(110) 및 제2 내입부(130)를 통해 다른 공냉식 화격자(100)와 측면으로 결합될 수 있고, 결합 후 화격자(100) 사이에 유로가 생기게 되어 소각로 내 기체 순환을 용이하게 할 수 있고, 상판(140)의 통공과 합하여 사용될 경우 기체 순환 효과가 더욱 우수해지는 것을 확인하였다.

또한 상기 돌출부(120), 제1 내입부(110) 및 제2 내입부(130)를 통한 유로 및 상기 통공의 결합으로 인한 상승 효과로 기체순환 효과가 우수해지므로, 상판(140)의 통공의 수가 많을수록 기체순환은 용이하지만 부식에 취약해지는 내구도 문제에 대하여, 통공의 수를 줄이고 상기 유로를 도입하여 화격자의 내구도의 문제를 해결할 수 있다.

도 6 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공냉식 화격자(100)를 나타낸 사시도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명은 상기 공냉식 화격자(100)에서 복수의 통공(150)을 포함하는 상판(140) 및 상기 상판(140)(110)의 저면에서 상기 통공(150)을 중심에 두고 하방으로 연장 형성된 복수의 마모방지부(160)를 추가로 포함하되, 상기 마모방지부(160)는 상기 통공(150)과 일체로 형성되는 관통홀(161)을 포함하는 것을 특징으로 하는 공냉식 화격자(100)를 개시한다.

본 발명에서 상기 통공(150)의 크기 및 수는 기체 순환의 용이성 및 냉각 효율을 고려하여 적절히 선택될 수 있으나, 상기 상판(140)의 폐기물 운반 및 지지 기능을 저하시키지 않는 범위에서 선택되는 것이 바람직하다.

일반적으로 상기 상판(140)은 전술한 바와 같이 상기 통공(150)을 포함함으로써 기체 순환을 용이하게 하여 소각로의 연소성을 향상시키고, 화격자(100)의 냉각 효율을 증가시킬 수 있지만, 상기 통공(150) 부위에서 부식 및 마모가 발생하여 상기 화격자(100)의 내구도가 저하될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 상기 화격자(100)는 상기 상판(140)의 저면에서 상기 통공(150)을 중심에 두고 하방으로 연장 형성된 복수의 마모방지부(160)를 포함하되, 상기 마모방지부(160)는 상기 통공(150)과 일체로 형성되는 관통홀(161)을 포함함으로써, 상기 통공(150) 및 상기 상판(140)에서의 부식 및 마모 이전에 상기 관통홀(161) 및 상기 마모방지부(160)에서 우선적으로 부식 및 마모될 수 있으며, 상기 통공(150) 및 상기 상판(140)은 본래 형상을 유지할 수 있으므로, 상기 화격자(100)는 수명 및 내구도가 증가될 수 있다.

또한 본 발명에서 상기 마모방지부(160)는 상기와 같은 효과는 유지하면서, 상기 화격자(100)에 상기 마모방지부(160)를 포함함으로써 상기 화격자(100)의 중량이 증가해서 발생하는 부작용을 최소화하기 위하여, 상기 마모방지부(160)는 테이퍼진 형상일 수 있고, 구체적으로 상기 상판(140)의 저면과 만나는 지점에서의 상기 마모방지부(160)의 수평 단면의 최단폭보다 상기 마모방지부(160)의 저면에서의 최단폭이 더 작을 수 있다. 상기 마모방지부(160)의 수평 단면의 최장폭이 동일할 때, 상기 마모방지부(160)가 테이퍼진 형상인 경우 일자 형상인 경우 대비 상기 화격자(100)의 중량이 더 적으므로, 마모 방지 효과에 더하여 소각로 운전 전반에 영향을 미치는 중량 부하를 줄여주는 효과가 있다.

상기 마모방지부(160)의 수평 단면의 형상은 다각형 또는 원형일 수 있고 특정 형상으로 한정되는 것은 아니지만, 원형인 것이 바람직하다.

또한 상기 마모방지부(160)의 수직 길이는 상기 공냉식 화격자(100)가 소각로의 스토커 운전에 방해되지 않도록 상기 화격자(100)의 전단벽(180)의 수직 길이보다 작은 것이 바람직하고, 그 범위 내라면 상기 수직 길이는 내구도 증가 효과 및 중량 부하를 고려하여 적절히 선택될 수 있다.

또한 본 발명에 따른 상기 공냉식 화격자(100)는 상기 상판(140)의 저면에서 상기 마모방지부(160)를 제외한 부위를 상기 상판(140)의 종방향으로 지지하는 지지부(170)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 지지부(170)는 상기 마모방지부(160)와 일체로 형성됨으로써 상기 화격자(100)의 전체적인 강성을 증가시키는 효과가 있고, 상기 마모방지부(160) 및 상기 관통홀(161)이 우선적으로 마모 및 부식되면서 상기 상판(140)의 저면과의 결합력이 약화되어 상기 마모방지부(160)가 상기 상판(140)으로부터 탈락되는 문제가 있을 수 있는데, 일체로 형성된 상기 지지부(170)가 상기 마모방지부(160)를 지지함으로써 이러한 문제의 발생을 방지할 수 있다.

상기 지지부(170)는 상기 마모방지부(160)와 일체로 형성되므로, 상기 마모방지부(160)와 동일하게 테이퍼진 형상일 수 있고, 상술한 중량 부하의 문제를 최소화하기 위하여 수평 단면의 최단폭의 길이가 상기 마모방지부(160)의 수평 단면의 최단폭의 길이 대비 같거나 작은 것이 바람직하고, 마찬가지로 상기 지지부(170)의 수직 길이는 상기 마모방지부(160)의 수직 길이 대비 같거나 작은 것이 바람직하다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공냉식 화격자(100)의 저면에서 바라본 도면이다.

도 7을 참조하면, 상기 화격자는 상기 돌출부(120) 사이에서 기체의 흐름 방향을 조절할 수 있는 경사부(121)를 포함할 수 있다. 상기 경사부(121)는 상기 제1 내입부(110)와 상기 돌출부(120)가 연결된 부분 중 상기 돌출부(120)의 하부에 해당하는 부분에 위치하여 하부로 갈수록 내측으로 테이퍼진 구조인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 상기 공냉식 화격자(100)의 상판(140)을 포함한 전체적인 몸체의 제조는 내열강 소재를 사용하여 당 업계에 공지된 셸몰딩, CO₂몰딩 등의 주조 방식으로 제조될 수 있고, 마모 방지를 통한 화격자의 내구도 및 수명 증가 효과를 향상시키기 위하여 상기 마모방지부(160)는 내마모강 소재로 제조되는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명에 따른 공냉식 화격자(100)는 제1 내입부(110), 돌출부(120) 및 제2 내입부(130)를 통한 유로를 포함함으로써 상판의 통공과 합하여 사용될 경우 기체 순환을 매우 용이하게 하여 소각로의 연소성을 향상시킬 수 있고, 화격자의 냉각 효율을 증가시킬 수 있으며, 또한 상기 화격자(100)는 마모방지부(160)를 추가로 포함함으로써 상판(140) 및 통공(150)의 마모를 방지하여 화격자(100)의 내구도 및 수명을 증가시킬 수 있으며, 지지부(170)를 포함함으로써 마모방지부(160)의 탈락을 방지할 수 있고 화격자(100)의 강성을 증가시킬 수 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 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 발명의 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 공냉식 화격자 110 : 제1 내입부
120 : 돌출부 121 : 경사부
130 : 제2 내입부 140 : 상판
150 : 통공 160 : 마모방지부
161 : 관통홀 170 : 지지부
180 : 전단벽

Claims (5)

1. 소각로의 스토커 상에 배치되는 공냉식 화격자로서,
   상기 화격자의 일측면의 상부에서 일부가 내입되어 형성된 제1 내입부;
   상기 제1 내입부 하부에서 장방향으로 위치한 복수의 돌출부; 및
   상기 화격자의 타측면에서 상기 돌출부에 대응되는 위치가 내입되어 형성된 제2 내입부;
   를 포함하고,
   상기 화격자는 복수의 통공을 포함하는 상판 및
   상기 상판의 저면에서 상기 통공을 중심에 두고 하방으로 연장 형성된 복수의 마모방지부를 추가로 포함하되,
   상기 마모방지부는 상기 통공과 일체로 형성되는 관통홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 공냉식 화격자.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 마모방지부는 테이퍼진 형상으로,
   상기 상판의 저면과 만나는 지점에서의 상기 마모방지부의 수평 단면의 최단폭보다 상기 마모방지부의 저면에서의 상기 마모방지부의 수평 단면의 최단폭이 더 작은 것을 특징으로 하는 공냉식 화격자.
4. 제1항에 있어서,
   상기 화격자는 상기 상판의 저면에서 상기 마모방지부를 제외한 부위를 상기 상판의 종방향으로 지지하는 지지부를 포함하되,
   상기 지지부는 상기 마모방지부와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 공냉식 화격자.
5. 제1항에 있어서,
   상기 돌출부 사이에 경사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공냉식 화격자.