KR102631049B1 - 소각 발전 시스템의 연소 열분해 촉진 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소각 발전 시스템의 연소 열분해 촉진 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도시에서 배출되는 고형 쓰레기인 MSW(Municipal solid waste)와 폐타이어인 TDF(Tire-drived fuel)를 사용하는 소각 발전 시스템을 구성하는 소각로의 측부에 물을 분해하여 발생되는 산소와 수소를 각각 분리하여 독립적으로 소각로의 내부로 공급하여 완전 연소에 가깝도록 연소시킬 수 있어 환경오염을 줄여줄 수 있는 소각 발전 시스템의 연소 열분해 촉진 장치에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 도시에서 배출되는 고형 쓰레기인 MSW(Municipal solid waste)와 폐타이어로 이루어지는 TDF(Tire-drived fuel)를 사용하는 소각 발전 시스템의 연소 촉진 장치에 있어서, 상기 MSW와 TDF를 소각하는 소각로와, 상기 소각로의 내부로 수소를 공급하는 수소 공급관과, 상기 소각로의 내부로 산소를 공급하는 산소 공급관을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 도시에서 배출되는 고형 쓰레기인 MSW(Municipal solid waste)와 폐타이어로 이루어지는 TDF(Tire-drived fuel)를 사용하는 소각 발전 시스템의 연소 촉진 장치에 있어서, 상기 MSW와 TDF를 소각하는 소각로와, 상기 소각로의 내부로 수소를 공급하는 수소 공급관과, 상기 소각로의 내부로 산소를 공급하는 산소 공급관을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 소각 발전 시스템의 연소 열분해 촉진 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도시에서 배출되는 고형 쓰레기인 MSW(Municipal solid waste)와 폐타이어인 TDF(Tire-drived fuel)를 사용하는 소각 발전 시스템을 구성하는 소각로의 측부에 물을 분해하여 발생되는 산소와 수소를 각각 분리하여 독립적으로 소각로의 내부로 공급하여 완전 연소에 가깝도록 연소시킬 수 있어 환경오염을 줄여줄 수 있는 소각 발전 시스템의 연소 열분해 촉진 장치에 관한 것이다.
급속한 산업 발전은 사회, 경제, 의료, 생활 등 인류문명에 새로운 패러다임을 제공하였다. 하지만, 이와 더불어 각종 생활, 의료 및 산업폐기물 등이 대량으로 발생하면서 큰 사회적 문제로 부각되었다. 이로 인하여 생활 및 산업폐기물 등의 처리하는 방법 및 장치에 대한 요구가 증가하고 있다.
일반적으로 쓰레기나 폐기물의 처리 방법은 투기 또는 소각 방식으로 이루어지고 있다. 여기서 소각 방식은 각각의 지역 부처에서 수집 운반된 쓰레기 및 폐기물을 대규모 소각 설비에서 연료와 함께 연소하여 처리하는 방식이다. 그러나 이러한 소각 방식은 대형 소각 설비 마련을 위해 초기 비용이 클 뿐만 아니라 이후, 설비를 운영 및 유지하는데도 상당한 비용이 소요되는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로서, 이동설치가 가능한 소규모 산업폐기물 처리장치가 주목 받고 있는데, 그 중 하나가 저온 열분해 소각장치이다. 특히, 의료폐기물, 산업폐기물 등은 반드시 소각 처리되어야 하는 특수폐기물에 해당하기 때문에 이러한 이동 가능한 소규모 소각장치의 개발이 요구된다.
이 소각장치는 각종 폐타이어나 산업용 폐기물들을 건류기 본체에서 저온으로 열 분해하여 산업폐기물이 가지고 있는 탄소물질을 기화시켜 연료로 사용 가능한 가스를 지속적으로 발생시키고, 유도관을 통해 그 가스를 연소실로 공급하여 완전연소가 되도록 함으로써 대기오염물질 배출 없이 소각 처리하는 것으로 소개되고 있다.
그러나 상술한 구성의 저온 열분해 소각 장치는, 비닐, 플라스틱 등의 화학제품을 연소 처리할 때, 종종 연소실이 과열되고 심한 매연을 일으키는 문제가 발생하고, 또 수분함량이 많은 폐기물의 경우 불완전연소가 되는 사례가 많아, 폐기물을 종류별로 구분해 소각해야 하는 불편함이 있다.
특히 연소 중에 발생하는 다이옥신은 별도의 2차 연소장치를 배기 측에 병설해서 제거해야 하므로 에너지 소모가 많고, 저온 열분해는 처리시간이 길게 되어 1일 처리 용량에 한계가 있다.
이와 같이, 종래 기술에 따른 소각장치는 대형 소각설비를 이동식으로 제작하였다는 것 이외에 폐기물의 종류에 따라 불안전 소각처리가 발생하고, 이로 인하여 대기오염물질의 발생이 증가하는 문제가 있다.
그래서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 한국등록특허 제10-2168069호에 기재된 기술이 제안되었는데, 그 기술적 특징은 투입된 폐기물을 외부와 격리되도록 하는 연소실(102); 상기 연소실(102) 내부 중앙에 배치되어 상기 연소실(102) 내에 공기를 주입하는 급기관(110); 상기 연소실(102) 하부에 상기 급기관(110)을 고정축으로 하여 회전하는 교반부(130); 상기 연소실(102) 둘레를 따라 배치되고 내부에 일정 수위의 물이 채워진 증기발생부(210); 상기 증기발생부(210)와 증기공급관을 사이에 두고 연결되며 상기 증기발생부(210)로 발생된 증기를 이용하여 전기를 발생하는 발전장치(200); 상기 연소실(102) 상부에 배치되고 상기 연소실(102)에서 배출되는 배기가스에 포함된 미세분진과 대기오염물질을 제거하기 위해 배치된 집진장치(300); 상기 연소실(102)과 상기 집진장치(300)를 연결하는 배기부; 상기 연소실(102) 하부에 배치되어 상기 연소실(102)에서 소각 처리가 진행되는 동안 소각 잔류물을 크기에 따라 분류하고, 소각 처리가 완료된 후, 상기 연소실(102)로부터 외부 방향으로 인출되어 잔류물을 제거하는 잔류물 제거장치(180); 상기 연소실(102) 외부 일측에 배치되고 상기 집진장치(300)로부터 배출되는 배기가스를 상기 연소실(102) 하부로 공급하여 상기 연소실(102)에서 재순환하도록 하는 열회수장치(104); 및 상기 연소실(102), 급기관(110)의 공기 주입, 교반봉, 발전장치(200), 집진장치(300) 및 잔류물 제거장치(180)를 제어하는 제어장치(108)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그런데, 한국등록특허 제10-2168069호에 기재된 기술은 버려지는 쓰레기를 소각할 때 발생하는 열을 이용하여 발전을 수행하도록 함으로써, 환경오염을 저감시키고 자원을 재활용할 수 있는 장점은 있으나, 내부로 공급되는 연료가 다양한 원인에 의해서 완전히 연소되지 않기 때문에 상당량의 환경 오염 물질이 생성되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 소각 발전 시스템을 구성하는 소각로의 측부에 물을 분해하여 발생되는 산소와 수소를 각각 분리하여 독립적으로 소각로의 내부로 공급하여 완전 연소에 가깝도록 연소시킬 수 있어 환경오염을 줄여줄 수 있는 소각 발전 시스템의 연소 열분해 촉진 장치를 제공하는 것이다.
이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은;
도시에서 배출되는 고형 쓰레기인 MSW(Municipal solid waste)와 폐타이어로 이루어지는 TDF(Tire-drived fuel)를 사용하는 소각 발전 시스템의 연소 촉진 장치에 있어서, 상기 MSW와 TDF를 소각하는 소각로와, 상기 소각로의 내부로 수소를 공급하는 수소 공급관과, 상기 소각로의 내부로 산소를 공급하는 산소 공급관을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 소각로의 일측에는 물을 산소와 수소로 분해하는 물분해장치가 더 구비되고, 상기 수소 공급관과 산소 공급관은 상기 물분해장치와 연결되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 소각로의 내측 하부에는 연료가 적재되는 연소판이 회전가능하도록 설치되고, 상기 연소판의 하면 중심부에는 회전축이 구비되며, 산소 공급관과 수소 공급관이 상기 회전축의 내측에 형성되는 중공으로 삽입되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 연소판의 중심부에는 상기 중공과 연통되도록 제1분사공이 형성되어 상기 산소 공급관으로부터 공급되는 산소를 상기 연소실 내부로 분사하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 연소판의 경사면에는 상하 관통되는 제2분사공이 형성되며, 상기 회전축의 측부에는 통공이 형성되어 상기 수소 공급관으로부터 공급되는 수소를 상기 제2분사공을 통하여 연소실 내부로 분사하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전축의 상부에는 격벽이 형성되고, 상기 산소 공급관은 상기 격벽을 관통하도록 설치되고, 상기 수소 공급관은 상기 격벽의 하부에 위치하도록 설치되어 산소와 수소를 분리하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 회전축의 일측에는 상기 연소판의 하부를 지지하는 지지플레이트가 더 구비되고, 상기 지지플레이트의 가장자리 하면에는 원주방향을 따라 요철부가 하방으로 돌출되도록 형성되며, 상기 요철부의 하부에는 상하 이동가능하도록 지지 롤러가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성의 본 발명에 따르면, 소각 발전 시스템을 구성하는 소각로의 측부에 물을 분해하여 발생되는 산소와 수소를 각각 분리하여 독립적으로 소각로의 내부로 공급하여 완전연소에 가깝도록 연소시킬 수 있어 환경오염을 줄여줄 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 열병합 발전이 가능한 소각 시스템의 개념도이다.
도 2는 종래의 열병합 발전이 가능한 소각 시스템에서 열병합 발전 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 소각 발전 시스템의 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 소각 발전 시스템의 소각로의 일측 방향의 단면을 보여주는 개념도이다.
도 5는 본 발명에 따른 소각 발전 시스템의 소각로의 타측 방향의 단면을 보여주 개념도이다.
도 6은 본 발명에 따른 소각 발전 시스템의 제1,2 연료 공급장치의 개념도이다.
도 7은 본 발명에 따른 소각 발전 시스템의 연소판 부분의 개념도이다.
도 8은 본 발명에 따른 소각 발전 시스템의 재처리 장치의 확대도이다.
도 9는 본 발명에 따른 소각 발전 시스템의 재처리 장치의 저면 개념도이다.
도 10은 본 발명에 따른 소각 발전 시스템의 온도를 조절하기 위한 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 소각 발전 시스템의 연소판 부분의 개념도이다.
도 2는 종래의 열병합 발전이 가능한 소각 시스템에서 열병합 발전 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 소각 발전 시스템의 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 소각 발전 시스템의 소각로의 일측 방향의 단면을 보여주는 개념도이다.
도 5는 본 발명에 따른 소각 발전 시스템의 소각로의 타측 방향의 단면을 보여주 개념도이다.
도 6은 본 발명에 따른 소각 발전 시스템의 제1,2 연료 공급장치의 개념도이다.
도 7은 본 발명에 따른 소각 발전 시스템의 연소판 부분의 개념도이다.
도 8은 본 발명에 따른 소각 발전 시스템의 재처리 장치의 확대도이다.
도 9는 본 발명에 따른 소각 발전 시스템의 재처리 장치의 저면 개념도이다.
도 10은 본 발명에 따른 소각 발전 시스템의 온도를 조절하기 위한 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 소각 발전 시스템의 연소판 부분의 개념도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다.
본 발명은 소각 발전 시스템의 연소 열분해 촉진 장치에 관한 것으로 본 발명인 연소 열분해 촉진 장치가 적용된 소각 발전 시스템을 살펴보면, 도 3 내지 도 10에 도시된 바와 같이 그 구성은 도시에서 배출되는 고형 쓰레기인 MSW(Municipal solid waste)와 폐타이어로 이루어지는 TDF(Tire-drived fuel)가 저장되는 폐기물 저장호퍼(910)와 상기 폐기물 저장호퍼(910)로부터 MSW와 TDF를 공급받아 소각하는 소각로(400)와 상기 소각로(400)에서 생성되는 열기를 통하여 스팀을 생성하는 스팀 보일러(920)와 상기 스팀 보일러(920)에서 생성된 스팀으로 전기를 생산하는 발전기(930)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 스팀 보일러(920)에서 스팀을 생성한 후, 열이 손실된 연소가스는 반건식 반응탑(940)으로 이동하는데, 상기 반건식 반응탑(940)에는 소석회 등이 구비되어 있어 연소가스의 내부에 포함된 수분을 제거한다.
이때, 상기 반건식 반응탑(940)을 통과하면서 습도가 조절된 연소가스는 여과 집진기(950)를 통과하는 과정에서 연소가스에 포함된 분진을 제거하게 되는데, 상기 반건식 반응탑(940)에서 수분을 제거함으로써, 여과 집진기(950)에서의 집진 효율을 높일 수 있게 된다.
그래서, 본 발명은 전술한 과정을 통하여 버려지는 쓰레기와 폐타이어를 소각하는 과정에서 발생되는 열을 재활용하여 전기를 생산할 수 있을 뿐만 아니라 소각하는 과정에서 발생되는 환경오염 물질을 보다 깨끗하게 제거하도록 함으로써, 환경오염도 방지할 수 있게 된다.
그리고, 상기 소각로(400)는 상기 MSW와 TDF를 수용하여 연소시키는 연소실(410)과 상기 연소실(410)의 일측에 구비되어 상기 MSW와 TDF를 가열하는 버너(430)와 상기 연소실(410)의 상부 일측에 형성되어 연소가스를 배출하는 배출구(420)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 소각로(400)의 일측에는 상기 폐기물 저장호퍼(910)에 수용된 MSW와 TDF를 상기 소각로(400)로 공급하는 제1,2 연료 공급장치(510,520)가 구비되는데, 상기 제1 연료 공급장치(510)는 MSW를 공급하게 되고 상기 제2 연료 공급장치(520)는 TDF를 공급하게 된다.
한편, 상기 제1 연료 공급장치(510)는 상기 폐기물 저장호퍼(910)로부터 MSW를 공급받는 제1 공급 호퍼(511)와 상기 제1 공급 호퍼(511)의 단부에 연결되는 공급관(512)과 일측 단부가 상기 연소실(410)로 돌출되고 타측 단부는 상기 공급관(512)의 단부에 회전 가능하도록 설치되는 제1 회전 공급관(513)으로 이루어진다.
여기서, 상기 제2 연료 공급장치(520)는 상기 폐기물 저장호퍼(910)로부터 TDF를 공급받는 제2 공급 호퍼(521)와 상기 제2 공급 호퍼(521)의 단부에 연결되는 공급관(522)과 일측 단부가 상기 연소실(410)로 돌출되고 타측 단부는 상기 공급관(522)의 단부에 회전 가능하도록 설치되는 제2 회전 공급관(523)으로 이루어진다.
이때, 상기 제1 회전 공급관(513)과 제2 회전 공급관(523)의 단부는 모두 상기 연소실(410)의 내측으로 돌출되는데, 상기 제1 회전 공급관(513)의 길이가 상기 제2 회전 공급관(523)의 길이보다 더 길게 형성된다.
그래서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1 회전 공급관(513)에서 배출되는 MSW는 상기 연소실(410) 바닥의 중심부에 가깝게 공급되고 상기 제2 회전 공급관(523)에서 배출되는 TDF는 상기 연소실(410)의 바닥 가장자리에 가깝게 공급됨으로써, 연소실(410)로 공급되는 연료는 최대한 겹치지 않고 균일하게 공급된다.
따라서, 상기 제1,2 회전 공급관(513,523)으로부터 공급되는 MSW와 TDF가 연소실(410)의 바닥에 균일하게 펼처지기 때문에 연소될 때, 연료가 과도하게 적층되어 하부에 위치하는 연료가 연소되지 않는 것을 방지할 수 있어 보다 완전하게 연소될 수 있도록 한다.
또한, 상기 제1 회전 공급관(513)과 제2 회전 공급관(523)의 단부에는 각각 경사단면(514,524)이 형성되는데, 상기 경사단면(514,524)은 상기 제1 회전 공급관(513)과 제2 회전 공급관(523)의 단부로 갈수록 하방으로 경사지도록 형성된다.
여기서, 도면에 도시되지는 않았지만 상기 공급관(512,522)의 일측에는 회전모터(미도시)가 구비되는데, 상기 제1,2 회전 공급관(513,523)의 단부 외주면에는 상기 회전모터에 설치되는 구동기어에 대응되도록 종동기어가 설치되어 상기 회전모터의 제어에 의해 상기 제1,2 회전 공급관(513,523)이 일정한 속도로 회전된다.
그래서, 상기 연소실(410)의 내부로 MSW와 TDF가 공급될 때, 상기 제1,2 회전 공급관(513,523)이 회전하게 되면 상기 경사단면(514,524)도 같이 회전하기 때문에 제1,2 회전 공급관(513,523)의 하부의 위치가 변하고 그에 따라 MSW와 TDF가 배출되는 위치가 변하게 됨으로써, 상기 MSW와 TDF가 상기 연소실(410)의 바닥부 전체에 보다 균일하게 공급될 수 있다.
그리고, 상기 연소실(410)의 하부에는 전술한 바와 같이 연료인 MSW와 TDF가 적재되는 연소판(600)이 회전가능하도록 설치되는데, 상기 연소판(600)은 중심부가 상부로 볼록한 꼬깔 형상의 회전판(610)과 상기 회전판(610)의 상부에 설치되는 커버부재(620)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 회전판(610)은 스테인레스와 합금강재로 형성되고, 상기 커버부재(620)는 내열·내화성 물질로 이루어져 회전판(610)이 노출되지 않도록 하여 MSW와 TDF가 연소되는 과정에서 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 상기 회전판(610)의 하면 중심부에는 회전축(630)이 설치되는데, 상기 회전축(630)의 측부에는 상기 회전축(630)을 회전시키기 위한 구동 모터(660)가 구비되어 상기 회전판(610)을 회전시키게 된다.
한편, 상기 소각로(400)의 일측에는 물을 산소와 수소로 분해하는 물분해장치(670)가 더 구비되는데, 상기 물분해장치(670)는 공지된 다양한 방식으로 물을 분해하여 수소와 산소를 생성하게 된다.
여기서, 상기 물분해장치(670)에는 생성된 산소와 수소를 공급하기 위한 산소 공급관(672)과 수소 공급관(674)이 각각 형성되는데, 상기 회전축(630)은 중심부에 중공(632)이 형성되어 상기 산소 공급관(672)과 수소 공급관(674)이 상기 중공(632)에 삽입된다.
그리고, 상기 연소판(600)의 중심부에는 상하 연통되도록 제1분사공(640)이 형성되는데, 상기 제1분사공(640)은 상기 중공(632)과 연통되도록 형성되어 상기 산소 공급관(672)을 통하여 공급된 산소는 상기 제1분사공(640)을 통하여 연소실(410)의 내부로 분사된다.
여기서, 상기 연소판(600)의 경사면에는 상하 연통되도록 제2분사공(650)이 형성되는데, 상기 회전축(630)의 측부에는 통공(634)이 형성되어 상기 수소 공급관(674)으로부터 공급되는 수소를 상기 제2분사공(650)을 통하여 연소실(410) 내부로 분사하게 된다.
이때, 상기 회전축(630)의 상부에는 격벽(636)이 형성되는데, 상기 산소 공급관(672)은 상기 격벽(636)을 관통하도록 형성되고, 상기 격벽(636)과 산소 공급관(672) 사이의 밀폐상태를 유지하도록 함으로써, 상기 산소 공급관(672)을 통하여 공급되는 산소와 상기 수소 공급관(674)를 통하여 공급되는 수소가 완전히 분리된 상태로 연소실(410)의 내부로 분사된다.
그래서, 상기 연소판(600)에 형성되는 제1분사공(640)을 통하여 공급되는 산소는 상기 제1분사공(640)에 의해 회전하면서 분사되어 연소실(410) 내부 기류가 소용돌이 치게 되어 연소 과정에서 발생하는 공해 물질이 중심부로 이동하면서 산소에 의해 보다 완전하게 열분해될 수 있으며, 상기 제2분사공(650)을 통하여 연소실(410) 내부로 공급되는 수소는 연소실(410) 내부에 수용된 MSW와 TDF가 보다 완전하게 연소될 수 있도록 한다.
즉, 연소는 산소와 연료 사이의 화학반응으로서, 연료 분자(연료는 일반적으로 탄소와 수소를 포함하는 화합물)와 산소 분자 사이의 결합이 깨지고 산소 분자가 연료 분자에 결합하는 과정에서 새로운 화학 결합이 형성되고 에너지인 열과 빛이 방출된다.
또한, 수소는 매우 고에너지인 연료로서 수소와 산소가 반응하면 물 분자가 생성되는데, 이 과정에서 수소의 화학 결합이 깨지고, 수소 분자와 산소 분자 사이의 새로운 결합이 형성되며 이 반응은 폭발적이고 엄청난 열과 에너지를 방출하게 된다.
그래서, 상기 연소실(410)의 내부로 순수한 산소와 수소를 추가로 공급할 경우, 연소반응이 원활하게 수행될 수 있도록 함으로써, 연료를 보다 완전하게 연소시킬 수 있다.
추가로 상기 격벽(636)이 회전축(630)과 함께 회전하면서 상기 산소 공급관(672) 사이의 밀폐를 유지하기 위한 구조는 이미 다양한 방법으로 공지되어 있기 때문에 별도의 설명은 생략하도록 한다.
그리고, 본 발명의 다른 실시 예로 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 회전축(630)의 일측에는 상기 연소판(600)의 하부를 지지하기 위한 지지 플레이트(611)가 더 설치되는데, 상기 지지 플레이트(611)에는 방사방향으로 보강대(부호 미도시)가 설치되어 상기 연소판(600)의 하부를 지지하게 된다.
여기서, 상기 지지 플레이트(611)의 가장자리에는 하방으로 돌출되도록 요철부(613)가 설치되는데, 상기 요철부(613)는 상기 지지 플레이트(611)의 형상에 따라 링 형상으로 형성된다.
이때, 상기 요철부(613)의 하부에는 상기 요철부(613)의 하부와 접하여 지지하는 지지 롤러(616)가 구비되는데, 상기 지지 롤러(616)는 바닥부에 설치되는 지지대(614)의 상부에 설치되는 실린더(615)에 의해 상하 이동가능하도록 설치된다.
그래서, 상기 연소판(600)이 회전할 때, 상기 지지 롤러(616)가 상기 요철부(613)의 하부를 지지함에 따라 상하로 진동이 발생하게 되고, 그에 따라 연소판(600)의 상부에 적재된 MSW와 TDF가 주변으로 균일하게 펼쳐지게 됨으로써, 보다 완전하게 연소될 수 있게 한다.
물론 상기 실린더(615)의 제어에 의해 상기 지지 롤러(616)이 상하로 이동하기 때문에 필요에 따라 상기 지지 롤러(616)가 요철부(613)를 지지하도록 하여 과도한 진동에 의해 MSW와 TDF가 바닥으로 흘러내리는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 소각로(400)의 측부에는 재처리장치(700)가 더 구비될 수 있는데, 상기 재처리장치(700)는 상기 연소판(600)의 상부에 누적되는 연소재를 자동으로 제거할 수 있다.
여기서, 상기 재처리장치(700)는 상기 소각로(400)의 측부에 형성되는 이동로(402)를 통하여 상기 연소판(600)의 상부로 이동하는 청소바(710)와 상기 소각로(400)의 외측에 구비되어 상기 청소바(710)를 이동시키는 이동부(720)로 이루어진다.
그리고, 상기 이동로(402)에는 자동으로 개폐되는 도어(404)가 더 구비되어 상기 청소바(710)가 연소실(410)에서 이탈될 경우 도어(404)가 이동로(402)를 밀폐하여 내부의 열기가 외부로 누출되는 것을 방지하여 열손실을 방지할 수 있다.
여기서, 상기 이동부(720)는 상기 청소바(710)의 단부와 연결되는 구동 체인(722)과 상기 구동 체인(722)의 전단을 지지하는 종동 스프라켓(726)과 상기 구동 체인(722)의 후단을 지지하는 구동 스프라켓(724)과 상기 구동 스프라켓(724)을 회전시키는 감속 모터(728)를 포함하여 이루어진다.
이때, 전술한 바와 같이 감속기가 적용되는 감속 모터(728)를 직접 구동 스프라켓(724)과 연결하여 구동시킬 수도 있고, 도면에 도시된 바와 같이 중개축(727)을 구비하고, 상기 구동 스프라켓(724)이 설치되는 구동축(725)과 중개축(727) 사이, 중개축(272)과 감속 모터(728) 사이에 중개 체인(729)을 구비하여 작동시킬 수도 있다.
그래서, 상기 재처리장치(700)의 부피를 줄여줄 수 있고, 그에 따라 소각로(400)의 전체 크기를 줄여줄 수 있어 설치를 용이하게 할 뿐만 아니라 열 영향을 적게 받아 재처리장치(700)의 내구성을 높여줄 수 있다.
즉, 종래에는 상기 청소바(710)를 이동시키기 위해서 유압실린더 등을 사용하기 때문에 청소바(710)의 이동 행정을 유지하기 위해서 길이를 길게 형성하도록 함으로써, 전체 부피가 커지게 되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 청소바(710)를 이동시키기 위해서 유압실린더 대신에 상기 청소바(710)에 직접 모터(미도시)를 설치하여 청소바(710)가 가이드를 따라 전후로 이동하도록 할 경우에는 모터가 소각로(400)와 인접하게 되어 소각로(400)에서 발산되는 열기에 의해 모터가 쉽게 손상되기 때문에 내구성이 떨어져 유지비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명에서는 상기 청소바(710)를 이동시키기 위한 이동부(720)의 구성을 구동 체인(722)을 구비하고 상기 구동 체인(722)을 작동시키는 감속 모터(728)는 소각로(400)와 먼 곳에 위치하도록 하여 열에 의한 손상을 최소화함으로써, 부피를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 내구성을 높여주어 설치 비용 및 유지 비용을 절감할 수 있다.
그리고, 상기 청소바(710)의 후부 양측에는 체인 연결 링크 플레이트(부호 미도시)가 더 구비되어 상기 구동 체인(722)과 견고하게 연결되며, 상기 종동 스프라켓(726)은 측부에 구비되는 프레임에 의해 안정적으로 지지될 수 있다.
추가로 상기 연소실(410)의 일측 하부에는 보조 연소실(412)이 더 형성될 수 있는데, 상기 보조 연소실(412)에는 상기 연소판(600)의 상부에 위치한 연소재를 포함한 미연소된 MSW와 TDF가 상기 재처리장치(700)에 의해 수용되도록 한다.
그래서, 상기 보조 연소실(412)에서는 연소재에 포함된 미연소된 MSW와 TDF를 연소하도록 하여 보다 완전하게 연료를 연소시키도록 한다.
한편, 상기 소각로(400)의 측부에는 제어장치(미도시)가 더 구비되는데, 상기 제어장치(미도시)는 상기 배출구(420)에 온도센서(미도시)를 구비하여 상기 배출구(420)를 통하여 배출되는 연소가스의 온도를 감지하여 소각로(400) 내부의 온도를 설정된 온도 범위로 유지하도록 한다.
여기서, 상기 제어장치(미도시)는 상기 제1 연료 공급장치(510) 및 제2 연료 공급장치(420)와 전기적으로 연결되어 상기 연소실(410)의 내부로 공급되는 MSW와 TDF의 공급비를 조절하여 상기 소각로(400) 내부의 온도를 조절하게 된다.
그리고, 상기 제어장치(미도시)에는 룩업 테이블이 구비되는데, 상기 룩업 테이블에는 MSW와 TDF의 현재 공급 비율, 단위 시간당 온도의 변화, 설정된 온도를 유지하기 위한 MSW와 TDF의 공급 비율에 대한 정보가 저장된다.
이때, 상기 제어장치(미도시)는 상기 온도센서로부터 수신된 단위 시간당 온도의 변화 정도와 상기 제1,2 연료 공급장치(510,520)를 통하여 공급되고 있는 MSW와 TDF의 공급 비율을 상기 룩업 테이블에 적용하여 MSW와 TDF의 공급 비율을 결정하고 그에 따라 상기 제1,2 연료 공급장치(510,520)를 제어하여 MSW와 TDF의 공급 비율을 조절하도록 한다.
즉, 상기 제어장치(미도시)는 상기 온도센서로부터 수신되는 온도정보를 통하여 현재 온도와 온도 변화 정도를 실시간으로 계산하면서 현재 온도가 설정된 온도 범위인 900℃ ~ 1200℃를 벗어날 것 같은 경우에는 MSW와 TDF의 공급 비율을 조절하여 온도가 설정된 범위를 벗어나지 않도록 제어한다.
그래서, 본 발명에서는 구성물을 알 수 없는 MSW를 소각하면서도 소각로(400)의 내부 온도를 일정 범위 이내로 유지할 수 있고 그에 따라 안정적으로 발전을 수행할 수 있게 된다.
한편, 상기 제어장치(미도시)에서 소각로(400)의 내부 온도를 제어하는 방법을 살펴보면, 도 10에 도시된 바와 같이, 현재 소각로(400)의 상태를 확인하는 현재 상태 확인 단계(S100)와 상기 현재 상태 확인 단계(S100)에서 확인한 정보를 통하여 상기 소각로(400)의 온도가 설정된 온도를 벗어날 가능성을 판단하는 이상 가능성 판단 단계(S200)와 상기 이상 가능성 판단 단계(S200)에서 이상이 발생할 가능성이 있을 경우, 소각로(400)로 공급되는 MSW와 TDF의 공급비율을 조절하는 공급비 조절 단계(S300)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 현재 상태 확인 단계(S100)는 상기 제1,2 연료 공급장치(510,520)를 통하여 상기 연소실(410)의 내부로 공급되고 있는 현재 MSW와 TDF의 공급비를 확인하는 공급비 확인 단계(S110)와 상기 배출구(420)에 설치된 온도센서를 통하여 배출되는 연소가스의 현재 온도를 측정하고 저장하는 온도 측정 단계(S120)와 상기 온도 측정 단계(S120)에서 측정되고 저장된 온도를 통하여 현재 온도 변화 정도를 계산하는 온도 변화 확인 단계(S130)로 이루어진다.
그래서, 상기 제어장치(미도시)에서는 소각로(400) 내부의 현재 온도, 현재 시점에서 단위 시간당 온도 변화 정도 및 상기 연소실(410)의 내부로 공급되고 있는 현재 MSW와 TDF의 공급비를 실시간으로 확인할 수 있다.
그리고, 상기 이상 가능성 판단 단계(S200)에서는 전술한 바와 같이 상기 현재 상태 확인 단계(S100)에서 확인한 정보를 통하여 상기 소각로(400)의 온도가 설정된 온도를 벗어날 가능성을 판단하게 된다.
이때, 상기 공급비 조절 단계(S300)는 현재 온도 및 온도 변화 정도를 상기 제어장치(미도시)에 구비되는 룩업 테이블에 적용하여 MSW TDF 변경 공급비를 도출하는 변경 공급비 도출 단계(S310)와 MSW TDF 변경 공급비에 따라 제1,2 연료 공급장치(510,520)를 제어하여 공급량을 조절하는 공급량 조절 단계(S320)로 이루어진다.
그래서, 전술한 과정을 통하여 소각로(400) 내부의 온도를 설정된 온도 범위 이내로 유지할 수 있으며 그에 따라 상기 발전기(930)를 통하여 발전할 때, 안정적으로 전기를 생산할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리 범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.
본 발명은 소각 발전 시스템의 연소 열분해 촉진 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도시에서 배출되는 고형 쓰레기인 MSW(Municipal solid waste)와 폐타이어인 TDF(Tire-drived fuel)를 사용하는 소각 발전 시스템을 구성하는 소각로의 측부에 물을 분해하여 발생되는 산소와 수소를 각각 분리하여 독립적으로 소각로의 내부로 공급하여 완전 연소에 가깝도록 연소시킬 수 있어 환경오염을 줄여줄 수 있는 소각 발전 시스템의 연소 열분해 촉진 장치에 관한 것이다.
400 : 소각로 410 : 연소실
420 : 배출구 430 : 버너
510 : 제1 연료 공급장치
520 : 제2 연료 공급장치 600 : 연소판
610 : 회전판 620 : 커버부재
630 : 회전축 640 : 제1분사공
650 : 제2분사공 660 : 구동 모터
670 : 물분해장치 700 : 재처리장치
710 : 청소바 720 : 이동부
420 : 배출구 430 : 버너
510 : 제1 연료 공급장치
520 : 제2 연료 공급장치 600 : 연소판
610 : 회전판 620 : 커버부재
630 : 회전축 640 : 제1분사공
650 : 제2분사공 660 : 구동 모터
670 : 물분해장치 700 : 재처리장치
710 : 청소바 720 : 이동부
Claims (7)
- 도시에서 배출되는 고형 쓰레기인 MSW(Municipal solid waste)와 폐타이어로 이루어지는 TDF(Tire-drived fuel)를 사용하는 소각 발전 시스템의 연소 열분해 촉진 장치에 있어서,
상기 MSW와 TDF를 소각하는 소각로와, 상기 소각로의 내부로 수소를 공급하는 수소 공급관과, 상기 소각로의 내부로 산소를 공급하는 산소 공급관을 포함하여 이루어지며,
상기 소각로의 일측에는 물을 산소와 수소로 분해하는 물분해장치가 더 구비되고,
상기 수소 공급관과 산소 공급관은 상기 물분해장치와 연결되며,
상기 소각로의 내측 하부에는 연료가 적재되는 연소판이 회전가능하도록 설치되고,
상기 연소판의 하면 중심부에는 회전축이 구비되며,
산소 공급관과 수소 공급관이 상기 회전축의 내측에 형성되는 중공으로 삽입되는 것을 특징으로 하는 소각 발전 시스템의 연소 열분해 촉진 장치.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 연소판의 중심부에는 상기 중공과 연통되도록 제1분사공이 형성되어 상기 산소 공급관으로부터 공급되는 산소를 연소실 내부로 분사하는 것을 특징으로 하는 소각 발전 시스템의 연소 열분해 촉진 장치.
- 제4항에 있어서,
상기 연소판의 경사면에는 상하 관통되는 제2분사공이 형성되며,
상기 회전축의 측부에는 통공이 형성되어 상기 수소 공급관으로부터 공급되는 수소를 상기 제2분사공을 통하여 연소실 내부로 분사하는 것을 특징으로 하는 소각 발전 시스템의 연소 열분해 촉진 장치.
- 제5항에 있어서,
상기 회전축의 상부에는 격벽이 형성되고,
상기 산소 공급관은 상기 격벽을 관통하도록 설치되고,
상기 수소 공급관은 상기 격벽의 하부에 위치하도록 설치되어 산소와 수소를 분리하는 것을 특징으로 하는 소각 발전 시스템의 연소 열분해 촉진 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 회전축의 일측에는 상기 연소판의 하부를 지지하는 지지플레이트가 더 구비되고,
상기 지지플레이트의 가장자리 하면에는 원주방향을 따라 요철부가 하방으로 돌출되도록 형성되며,
상기 요철부의 하부에는 상하 이동가능하도록 지지 롤러가 설치되는 것을 특징으로 하는 소각 발전 시스템의 연소 열분해 촉진 장치.
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|---|---|---|---|---|
| JPH07103443A (ja) * | 1993-09-30 | 1995-04-18 | Maeda Corp | ごみ焼却装置 |
| JPH11159713A (ja) * | 1997-12-01 | 1999-06-15 | Chiyoda Corp | 廃棄物燃焼方法及び装置 |
| KR102168069B1 (ko) | 2018-09-14 | 2020-11-04 | 케이피항공산업(주) | 열병합 발전이 가능한 소각 시스템 |
-
2023
- 2023-07-10 KR KR1020230089426A patent/KR102631049B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07103443A (ja) * | 1993-09-30 | 1995-04-18 | Maeda Corp | ごみ焼却装置 |
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