KR20010085063A - 벤츄리 효과를 이용한 폐타이어 건류연소장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐타이어를 건류시켜 발생되는 건류가스를 벤츄리현상을 이용하여 연소공기와 적정하게 혼합하여 연소율을 향상시키고, 열교환기 전단에 사이클론 집진기를 설치하여 사전에 분진을 제거한 후 열교환기를 통과시켜 열교환기 막힘현상을 줄이고 사이클론집진기와 펠트(Felt)형 활성탄소섬유를 건식 집진시설을 설치하여 폐수 등 2차 오염물질이 발생하지 않토록 하는 벤츄리 효과를 이용한 폐타이어 건류연소장치를 제공하고자 하는 것이다.

Description

벤츄리 효과를 이용한 폐타이어 건류연소장치{Waste tire incineration device using venturi effect}

본 발명은 폐타이어를 처리함에 있어 완전연소에 필요한 최적의 환경을 조성하여 환경오염물질이 전혀 발생하지 않토록 완전처리가 가능한 폐타이어 연소기에 관한 것에 관한 것이다.

산업화가 가속화되고 자동차가 증가하면서 폐타이어의 발생량은 꾸준히 증가하는 추세에 있으며 폐타이어는 물리·화학적으로 안정되어 있어 처리하기가 힘들며, 화재 발생의 위험성이 높고 모기 등의 좋은 서식처가 된다. 따라서 폐타이어를 방치하는 것은 환경위생적으로 바람직하지 못하므로 적절한 관리가 필요한 실정이다. 현재 우리나라 폐타이어의 재활용율은 90%를 상회할 것으로 추정하고 있다. 그러나 발생량의 40%이상이 군부대 진지 구축용으로 활용되고 있으며 그 용도가 1996년 이후부터는 포화되기 때문에 재이용/재활용 등 적절한 처리 방법의 모색이 절실한 실정이다. 이에 폐타이어의 발생에 따른 적절한 관리 방안의 마련이 시급한 실정이다. 타이어의 수명을 연장시킬 수 있는 기술을 개발보급하거나 재사용을 활성화하기 위해서 노면과 접촉하여 마모가 심한 부분만을 교체하여 재사용하는 기술을 보급지원하고, 중고 타이어 시장 등을 활성화시키는 것이 필요하다 할 것이다. 그러나 무엇보다 대규모 처리가 가능하고 자원으로서의 가치를 최대한 활용함과 동시에 환경오염이 없이 열분해가 가능한 기술을 개발하는 것이 필요한데 일반적으로 폐타이어는 고분자 화합물로서 종래의 직화식 소각로에서 소각하는 경우 그을음 발생이 심하여 소각이 곤란하다. 또한 종래의 건류 소각로에서는 건류실의 운전변화에 따른 폭발위험이 있고, 습식세정시설을 이용하여 유해가스를 제거함으로 폐수처리 등의 2차 오염물질 발생의 부담 등으로 비닐 하우스 시설 농가의 농민이 사용하기에는 불편한 점이 많았다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 제반 문제점을 일소키 위하여 창안된 것으로서,

건류가스와 연소용 공기를 신속하고 적정하게 혼합시켜 연소실(11)에서 완전 연소가 이루어지도록 하는 것과 벤츄리효과를 활용하여 후단방지 시설에 흡입송풍기 용량을 축소 할수 있도록 벤츄리관(14)을 설치하고, 내열, 내석 재질의 수냉 자켓구조로 열교환기나 보일러 상단에 설치하여 분진에 의한 수관의 막힘 현상을 제거하기 위해 사이클론집진기(18)를 구성하였으며, 유해가스의 완벽한 제거를 위해 활성탄소섬유 흡착 장치(21)를 구성하여 폐타이어의 완전연소를 이룸과 동시에 환경유해물질의 완전 제거가 가능한 벤츄리 효과를 이용한 폐타이어 건류연소장치를 제공하는 것을 본 발명의 기술적 과제로서 창안하였다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 전체 구성도

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 벤츄리관 구성도

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 흡착장치 구성도

■ 도면의 주요부분에 사용된 주요부호의 설명 ■

1:건류실 2:투입구 3:착화버너

4:송풍기 5:공기도관 6:공기조절밸브

7:건류가스배출구 8:연소실입구관 9:재인출구

10:방폭구 11:연소실 12:열전대

13:벤츄리송풍기 14:벤츄리관 15:보조버너

16:연소실방폭구 17:연소실열전대 18:사이클론집진기

19:수냉자켓 20:열교환기 21:흡착장치

22:펠트형활성탄소섬유 23:받침대

24:작업문 25:연돌 a:집진연결관

b:열교환기인입관

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 전체 구성도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 벤츄리관 구성도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 흡착장치 구성도로서, 이를 통하여 본 발명인 벤츄리 효과를 이용한 폐타이어 건류연소장치의 구성과 작용을 상세히 설명하면,

도1을 참고하여 본발명을 대분하여 살펴보면, 폐타이어를 연소 시키기위해 건류가스를 생성시키는 송풍기(4)와 착화버너(3), 공기공급도관(5)로 구성되는 건류실(1)과 건류가스와 연소용 공기를 적절하게 혼합하여 원활하게 연소실(11)에 보내는 벤츄리관(14) 및 벤츄리송풍기(13)가 있으며 연소실(11)의 온도를 일정온도 이상으로 유지하기 위하여 보조버너(15)가 있다. 입자가 큰 분진을 집진하는 사이클론 집진기(18)와 폐열을 회수하고 후단방지 시설을 보호하기 위한 열 교환기(20), 유해가스를 제거 하기 위한 페트형 활성탄 흡착장치(21) 그리고 배기가스를 밖으로 배출하는 연돌(25)로 구성되어 있다.

①건류실(1)

폐타이어를 투입한 후 1차로 열분해가 되는 것으로서 측면한쪽으로는 폐타이어를 투입하기 위한 투입구(2)가 구성되며 반대편쪽 측면 하부로는 폐타이어가 연소된 후 남는 재의 인출을 쉽게 하기 위한 재인출구(9)가 구성되어진다. 건류실의 일측에 폐타이어를 점화시키기 위한 착화버너(3)와 연소실의 외부에서 공기가 유입되는 공기도관(5)과 이와 연결되어 건류실(1) 착화 된 폐타이어가 원활히 연소될 수 있도록 외부에서 공기를 공급하는 송풍기(13)가 구성된다. 따라서 송풍기(13)가 작동하면 공기가 공기도관(5)을 통해 건류실(1)로 인입되며, 공기도관(5)과 건류실(1)의 연결부위에는 공기의 양을 알맞게 인위적으로 조절할 수 있도록 구성된 공기조절밸브(6)의하여 폐타이어의 연소에 적합한 공기의 양을 지속적으로 유입되게 하는 것이다. 건류실(1)의 윗면 일부분에는 폐타이어의 연소 시 과열로 발생할 수도 있는 폭발을 미연에 방지하기 위하여 방폭구(10)를 구성하였다. 건류실(1)에서 연소 시 발생하는 건류가스가 벤츄리관(14)으로 이동하도록 안내하는 건류가스배출구(7)에는 건류가스의 온도를 측정하는 열전대(12)가 구성되어져 이를 통하여 일정한 온도의 건류가스가 발생할 수 있도록 착화버너(3)와 공기조절밸브(6)의 운전을 조절하는 것이다.

②벤츄리관(14)

건류실(1)에서 건류가스배출구(7)를 통하여 나오는 건류가스를 연소실(11)로 이동을 원할히 함과 동시에 건류가스의 유입량을 조절하기 위하여 건류가스배출구(7)와 연소실(11)사이에 벤츄리관(14)이 구성되어진다. 벤츄리효과(넓은 면에서 흐르는 유체가 좁은 면적을 통과할 때 속도가 빨라지고 압력(정압)이 낮아지는 현상)를 이용하여 건류실(1)의 건류가스를 연소실(11)로 원활히 이동시키기 위해, 벤츄리관(14)의 한쪽측면에는 벤츄리송풍기(13)를 구성하여 벤츄리송풍기(13)를 통하여 생성된 공기가 벤츄리관(14)을 통하여 지나갈 때 벤츄리관(14)이 좁아지는 부분과 연결되어져 있는 건류가스배출구(7)의 부분에 압력이 낮아져 건류가스가 손쉽게 벤츄리관(14)을 통하여 연소실(11)로 유입되도록 하는 것이다. 통상의 소각로의 경우 1차 소각된 연소가스의 별다른 유도장치는 송풍기 밖에 없어 원활한 소각로내의 이동이 이루어지지 않아 완전연소의 환경을 유지하기가 힘들었으며, 전체소각시의 시간이 길어지는 등의 문제점이 있었으나, 본 발명에서는 벤츄리관을 건류실(1)과 연소실(11) 사이에 설치하여 건류가스와 연소용 공기를 신속하고 적정하게 혼합시켜 연소실(11)에서 완전연소가 이루어지도록 하였으며, 후단 방지 시설에 흡입 송풍기의 용량을 줄일 수 있게 되었다.

③연소실(11)

벤츄리관(14)과 연소실(11)과의 연결부분인 연소실입구관(8)에는 연소실(11)의 온도를 일정온도 이상으로 유지하기 위하여 보조버너(15)가 구성되어지며, 연소실의 상층부로 과열로 인한 폭발 등을 방지하기 위해 연소실방폭구(16)가 구성되어지며, 연소실(11)과 사이클론집진기(18)사이의 집진연결관(a)에는 연소실(11)에서 배출되어지는 가스의 온도를 측정하는 연소실열전대(17)를 구성하여 온도가 일정온도 이하일 시 보조버너(15)를 가동하여 완전연소가 이루어질 수 있도록 연소실(11)의 온도를 일정하게 유지하는 것이다.

④사이클론집진기(18)

상기의 ①~③의 과정을 거쳐 연소된 연소가스 속의 분진을 1차로 제거하기 위하여 통상의 공지된 기술인 사이클론집진기(18)를 통하여 집진한다. 본발명에서는 사이클론집진기(18)를 수관을 이용하는 열교환기(20)의 앞에 구성하였는데, 이것은 열교환을 먼저 할시 혹 발생할 수 있는 열교환기(20)의 수관(20a)들 사이의 막힘 현상을 방지하기 위하여 열교환의 앞단계에 사이클론집진기(18)를 구성하였다. 이에 고온의 연소가스로 인해 사이클론집진기(18)가 훼손되는 것을 방지하기 위해 사이클론집진기의 외부로 수냉자켓(19)을 구성하였다.

⑤열교환기(20)

사이클론집진기(18)를 통하여 1차로 분진이 제거된 연소가스는 열교환기인입관(b)을 통하여 열교환기(20)로 유입되어져 열이 회수되는 것이다. 열교환기(20)는 통상의 수관(20a)을 가지는 공지된 통상의 열교환기를 사용한다.

⑥흡착장치(21)

열교환기(20)를 통하여 폐열 된 연소가스는 열교환기(20)에 연결설치되는 흡착장치(21)를 통하여 연소가스에 아직 남아 있는 극미세분말 및 유해가스를 제거하게 된다. 흡착제로서는 기존에 널리 사용되던 활성탄보다 흡착력이 우수한 것으로 판명된 활성탄소섬유를 사용하며, 흡착장치(21)는 양끝부분이 깔대기형으로 모여지고 몸통부분이 원통형으로 구성되어 있으며 내부에는 펠트형 활성탄소섬유(22)를 설치하기 위한 받침대(23)가 3층 이상의 복층으로 구성되어져 그 위에 펠트형 활성탄소섬유(22)를 안착시킬 수 있는 구조로 구성된다. 펠트형 활성탄소섬유(22)와 흡착장치(21)내부와의 접지부분은 틈이 발생하지 않도록 흡착장치(21)의 내부의 공간에 맞는 펠트형 활성탄소섬유(22)를 사용한다. 흡착장치의 몸통부분에는 펠트형 활성탄소섬유(22)의 교환을 가능할 수 있도록 하는 작업문(24)이 외부에서 열수 있도록 구성되어있다. 또한, 작업문(24)은 흡착장치(21)내부에 복층으로 구성되어있는 펠트형 활성탄소섬유(22)를 충분히 교환할 수 있는 크기로 구성된다.

이상 상기와 같은 구성을 가진 본발명 벤츄리 효과를 이용한 폐타이어 건류연소장치를 통하여 유해물질을 완전히 제거한 세정된 폐타이어의 연소가스는 연돌(25)을 통하여 대기 중을 방출되어진다.

상기와 같은 구성과 작용을 갖는 본 발명 벤츄리 효과를 이용한 폐타이어 건류연소장치를 이용하여 기존의 폐타이어의 처리에 있어 획기적인 도움을 줄 수 있게 되었다. 즉 기존의 소각로의 문제점이었던 오염물질의 배출을 획기적으로 줄일 수 있으며, 폐수 등 처리 시 발생하는 기타 오염물질이 전혀 배출되지 않아 환경친화 적이며 또한 농촌에서 사용할 경우 비닐하우스에서 발생하는 폐비닐의 처리에 도움을 줌과 동시에 폐열 시에 수거되는 열을 이용하여 에너지원으로도 사용 가능하게 되어 환경적으로나 경제적으로 큰 도움을 줄 수 있는 그 기대되는 효과가 다대한 발명이라 하겠다.

Claims (3)

1. 기존의 폐타이어를 소각하기 위한 소각로에 있어서,

   폐타이어를 투입하기 위한 투입구(2)와 재의 인출을 쉽게 하기 위한 재인출구(9), 점화시키기 위한 착화버너(3)와 외부에서 연소실(1)로 공기가 유입되는 공기도관(5)과 공기를 공급하는 송풍기(13)와, 공기도관(5)과 건류실(1)의 연결부위에는 공기조절밸브(6)와, 건류실(1)의 윗면 일부분에 방폭구(10)와, 건류가스배출구(7)에는 건류가스의 온도를 측정하는 열전대(12)로 구성되는 건류실(1)과,

   건류실(1)에서 건류가스배출구(7)를 통하여 나오는 건류가스를 연소실(11)로 이동을 원할히 함과 동시에 건류가스의 유입량을 조절하기 위하여 건류가스배출구(7)와 연소실(11)사이에 벤츄리관(14)과,

   연소실입구관(8)에는 보조버너(15)가 구성되어지며, 연소실의 상측면에 연소실방폭구(16)가 구성되어지며, 집진연결관(a)에는 연소실(11)에서 배출되어지는 가스의 온도를 측정하는 연소실열전대(17)로 구성되는 연소실(11)과

   연소가스 속의 분진을 1차로 제거하기 위하여 외부로 수냉자켓(19)을 가지며 통상의 공지된 기술인 사이클론집진기(18)로 구성되는 사이클론집진기(18)와,

   수관(20a)을 가지는 공지된 통상의 열교환기(20)와,

   내부는 펠트형 활성탄소섬유(22)가 복층으로 이루어져 있고 몸통부분에는 펠트형 활성탄소섬유(22)의 교환을 가능할 수 있도록 하는 작업문(42)을 가지는 흡착장치로구성된 것을 특징으로 하는 벤츄리 효과를 이용한 폐타이어 건류연소장치
2. 제1항에 있어서,

   벤츄리관(14)은 벤츄리관(14)의 한쪽측면에 벤츄리송풍기(13)를 구성하여 벤츄리송풍기(13)를 통하여 생성된 공기가 벤츄리관(14)을 통하여 지나갈 때 벤츄리관(14)이 좁아지는 부분과 연결되어져 있는 건류가스배출구(7)의 부분에 압력이 낮아져 건류가스가 손쉽게 벤츄리관(14)을 통하여 연소실(11)로 유입되도록 구성된 것을 특징으로 하는 벤츄리 효과를 이용한 폐타이어 건류연소장치.
3. 제 1항에 있어서,

   흡착장치(21)는 양끝부분이 깔대기형으로 모여지고 몸통부분이 원통형으로 구성되어 있으며 내부에는 복층의 받침대(23)위에 펠트형 활성탄소섬유(22)를 안착시켜 복층으로 흡착층을 이루고, 흡착장치(21)의 몸통부분에는 펠트형 활성탄소섬유(22)의 교환을 위한 작업문(24)이 외부에서 열수 있도록 구성되어있는 것을 특징으로 하는 벤츄리 효과를 이용한 폐타이어 건류연소장치.