KR20010113280A - 건조폐기물 처리용 소각기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공중연소를 이용한 회전 구동식 소각기에 관한 것으로, 특히 자화력없는 탈수케익이나 슬러지를 소각처리하기 위해 폐기물 자체에 충분한 자화력을 부여하고 회전로내에서 폐기물을 상부에서 하부로 방사시켜 공중연소에 의한 열분해 연소를 가능케한 것인데, 이를 위해 본 발명은 폐기물의 투입을 위한 호퍼와; 상기 호퍼의 하방에서 폐기물의 정량투입과 자화력을 높여줄 수 있게 구동모터에 연결되어 구동될 수 있는 스크류 이송수단과; 상기 이송수단을 거친 폐기물이 유입되게 이송수단의 선단과 연결되며, 내주면에 설치되는 버켓 임펠러와 후방 출구의 배출로를 포함하는 회전로와; 상기 이송수단의 후면부를 통해 회전로내로 노즐을 연설시키며, 온도에 의한 비례제어방식으로 로내 온도의 조절기능을 갖는 버너와; 회전로의 외주면 양단에 장착된 가이드 밴드와 마주하여 회전로를 지지하는 구동로울러와; 회전로의 또다른 가이드 밴드와 마주하여 회전로의 구동을 유발시키되, 그 속도조절이 용이할 수 있도록 감속처리된 구동기어와; 상기 회전로 후방에 설치되어 배출로와 연통된 채 스크류 콘베이어와 조연버너 및 연소가스의 배출구를 포함하고 있는 재 연소실; 및 상기 재 연소실을 통해 회전로의 중심상에 위치고정된 채 복수개의 에어 분사노즐을 형성한 연소공기 투입관이 구비된다.

Description

건조폐기물 처리용 소각기 {Destruction by fire device of waste material}

본 발명은 공중연소를 이용한 회전 구동식 소각기에 관한 것이다.

좀더 구체적으로, 본 발명은 자화력없는 하/폐수의 탈수케익이나 슬러지를 소각처리하기 위한 것으로서 폐기물 자체의 발열량을 높여 충분한 자화력을 부여함과 동시에 버켓을 이용해 회전로내에서 폐기물을 상부에서 하부로 방사시켜 연소시키는 공중연소에 의해 열분해 연소를 가능케한 건조폐기물 처리용 소각기에 관한 것이다.

최근, 폐기물관리법이나 1999. 8. 9. 시행령에 의한 수질환경보존법 제25조의 규정에 따른 페수종말처리시설 및 하수도법 제2조의 규정에 의한 하수종말처리시설과 1일 폐수배출량 2천 세제곱미터 이상인 배출업소의 유기성오니는 이를 직접 매립할 수 없도록 규제되어 있다.

따라서, 이를 소각처리하거나 시멘트 합성고분자 화합물의 이용 혹은 이와 유사한 여러 방법을 통해 고형화처리 및 생물학적인 처리방식을 통해 폐기물을 퇴비로 처리하거나 혹은 환경부 장관이 고시하는 별도의 용도와 방법에 따라 매립시설 복토 또는 토지 개량제로 전환 사용하도록 권장되어 있다.

이러한 규정은 결국 소각을 통해 매립해야 한다는 것을 지칭하고 있는 것이라 하겠다.

따라서, 함수율이 통상 80%에 달하고 있는 탈수케익이나 슬러지는 소각에 따른 전 처리공정으로 먼저 이를 충분히 건조시켜준 후 소정의 처리시설을 이용하여 소각처리함으로서 공해의 유발요인을 최소화하면서도 경제적인 비용 및 작업시간상의 유용함을 갖도록 배려되어야 한다.

이때, 종래의 소각처리수단 중 본 발명과 유사한 로터리 킬른식 소각장치는원통형의 회전체에 폐기물을 투입한 후 상기 회전체를 필요한 순서에 따라 회전시키면서 건조된 폐기물을 불완전 소각하며, 이후 고정화격자를 갖는 2차 연소실에서 연소시켜준다는 방법을 통해 소각을 실행한다.

즉, 상기와 같은 방식의 소각방법은 건조와 소각을 병행하는 것으로서 소각로내의 경사진 회전체를 통해 폐기물이 자연스럽게 출구쪽으로 이송된 후 회전에 의해 반복적으로 뒤집혀지면서 연소되는 것이나, 불완전 연소를 거쳐 최종 연소실에서 비로소 완전연소된다는 문제점을 포함하고 있다.

또한, 소각로는 개방형으로 이루어져 있어 효율성이 현저하게 부족하고, 운전비용 역시 과다하게 소요된다는 폐단을 내포하고 있다.

이러한 로터리 킬른식과는 달리 유동상 소각로는 고압의 송풍에 의해 가열된 모래와 폐기물을 상부로 충분히 부상시켜 주어야 함으로 과다한 연소공기를 필요로 하고, 연소매개체인 모래를 가열하여 동반 연소시켜야 함으로 소각에 따른 연료의 낭비가 우려되고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명 소각기는 로터리 킬른 및 유동상 소각로의 문제점을 동시에 해결하기 위해 안출되어진 것으로 회전로의 구동에 의해 페기물을 상부로 올려준 후 하부를 향하여 낙하시켜줌에 착안되었는바, 화격자의 구성을 그 요건으로 하지 않고, 상부에서 하부로 방사 낙하하는 공간에서 연소되도록 한 공중연소방식을 채택하여 우수한 효율성을 구현함에 그 안출된 목적이 있다.

상기의 목적달성을 위해 본 발명은 건조폐기물의 투입을 위한 호퍼와; 상기호퍼의 직 하방에 마련되어 폐기물의 정량투입과 자화력을 높여줄 수 있도록 구동모터에 연결되어 임의의 회전수로 구동되는 스크류 이송수단과; 상기 이송수단을 거친 폐기물이 유입될 수 있도록 이송수단의 선단과 연결되며, 내주면에는 일정 간격을 유지한 채 설치되는 버켓 임펠러와 후방 출구의 배출로를 포함하면서 일정한 경사각도로 설치되는 회전로와; 상기 이송수단의 후면부를 통해 회전로내로 노즐을 연설시키며, 외부의 전원 공급에 따라 온도에 의한 비례제어방식으로 회전로의 온도 조절기능을 갖는 버너와; 회전로의 외주면 양단에 장착된 가이드 밴드와 마주하여 회전로를 지지하는 복수의 구동로울러와; 회전로의 또다른 가이드 밴드와 마주하여 회전로의 구동을 유발시키되, 그 속도조절이 용이할 수 있도록 구동모터에 연결되어 감속처리된 구동기어와; 상기 회전로 후방에 입설 설치되어 배출로와 연통된 채 스크류 콘베이어와 조연버너 및 연소가스의 배출구를 포함하고 있는 재 연소실; 및 상기 재 연소실을 통해 회전로의 중심상에 위치고정된 채 복수개의 에어 분사노즐을 통해 연소촉진용 공기를 분사하는 연소공기 투입관이 구비되어 이루어짐을 그 특징으로 한다.

도 1은 본 발명 소각기의 내부 구성상태를 도시해 보인 측 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 호퍼 2,8 : 구동모터

3 ; 이송수단 4 : 회전로

4a : 버켓 임펠러 4b : 배출로

5 : 버너 5a : 노즐

6,6a : 가이드 밴드 7 : 구동로울러

9 : 구동기어 10 : 재 연소실

11 : 스크류 콘베이어 12 : 조연버너

13 : 배출구 14 : 연소공기 투입관

14a : 에어 분사노즐 100 : 소각기

본 발명의 바람직한 실시예는 첨부도면을 참조한 이하의 설명을 통해 더욱 명확해질 수 있다.

첨부된 도 1은 본 발명 소각기의 내부 구성을 보인 측 단면도인바, 본 발명은 함수율 높은 폐기물의 건조기(도시하지 않음)와 후술하는 재 연소실(10)을 연동시켜 일체로 순환구동될 수 있는 단일의 소각기(100)로 구성되며, 이러한 건조물을통해 연소율의 향상을 도모할 수 있는데, 이때 건조기와 연동하지 않고도 기 건조처리된 폐기물의 수집 및 유입을 통해 소정의 소각기능을 담당토록 함도 시설물의 여건에 따라 자유롭게 실시될 수 있을 것이다.

본 발명 소각기(100)는 호퍼(1)와, 폐기물 이송수단(3), 버너(5)를 내설한 회전로(4) 그리고 재 연소실(10)로 그 주요 구성부분이 나누어진다.

호퍼(1)는 건조된 폐기물의 수집 및 투입을 위해 마련되는 것이며, 그 직 하방에는 수평방향으로 위치되어 적정한 폐기물의 투입조건과 충분한 자화력을 부여받을 수 있도록 감속비율 약 60:1을 갖는 구동모터(2)에 연결되어 외부의 제어반에 의해 임의의 회전수로 구동될 수 있는 스크류 이송수단(3)이 제공되어 있다.

이러한 이송수단(3)은 후술하는 회전로(4)내의 압력이 양압임에 따라 투입구를 통해 비산되는 먼지 등을 적절히 차단하고 소각시 필요로하는 소각물의 투입량을 스크류 회전수 및 가동과 중지에 따른 시간으로 설정하여 자동 투입시키기 위한 것인데, 이때 폐기물은 저발열량의 특성을 유지하고 있는 관계로 자화력이 매우 부족하고, 따라서 이러한 저칼로리의 폐기물에 고칼로리의 유류를 초음파 분해 및 과열기화 가스로 폐기물에 혼합케하여 자화력을 발생시켜 줌으로 발열량을 높여줄 수 있을 것인데, 이를 통해 폐기물 자체가 연소하며, 그 연소가스 또한 내부에서부터 발생하게되어 완전연소를 가능케한다.

상기 스크류 압착식의 이송수단(3)을 거친 폐기물이 강한 압력을 유지한 채 유입될 수 있도록 이송수단(3)의 선단과 연결되어 수평상태로 구동하는 회전로(4)가 제공되는데, 회전로(4)는 그 내주면으로 일정 간격을 유지하는 버켓 임펠러(4a)가 적정의 간격으로 설치되어 회전됨과 동시에 약 20%정도로 적재되는 폐기물을 상측으로 밀어 올려주게 되며, 또한 후면부의 일단으로는 연소된 재의 배출을 위한 관로 형식의 배출로(4b)를 포함하는 것인데, 그 설치상태는 정 수평상태 혹은 수평상태에서 후방을 향해 일정한 경사를 유지케함 등 다양한 설치상태를 제시할 수 있다.

상기 이송수단(3)의 후면부를 통해서는 회전로(4)내의 온도승온 및 조절기능을 갖는 버너(5)를 마련하고, 이 버너(5)의 노즐(5a)이 회전로(4)내에 위치될 수 있도록 연설시키는데, 송풍기와 점화프러그 및 1차 2차노즐로 구분하고, 온도에 의한 비례제어방식을 통해 1, 2차 동시 연소와 2차 연소로 구분한 후 고온 연소시 즉시 소화되도록 하여 불필요한 유류의 낭비를 방지하고, 일체형의 버너(5)로서 복사열 및 과열에 의한 소손도 방지하게 된다.

상기 회전로(4)의 외주면 양단으로는 가이드 밴드(6)를 장착시키고, 상기 가이드 밴드(6)가 안착되어 회전로(4)를 지지할 수 있도록 지면 혹은 기대상에 설치되는 복수의 구동로울러(7)를 마련하되, 회전로(4)의 하중을 감당할 수 있을 만큼 충분한 견고성과 원활한 구동성을 유지해야 하며, 회전로(4)의 구동을 실질적으로 유발시켜주기 위한 구동원으로는 회전로(4) 외주면의 또다른 가이드 밴드(6a)와 밀착된 채 역시 외부에서의 제어반에 의해 그 속도조절이 용이할 수 있도록 VS콘트롤 모터를 채택하고 있는 구동모터(8)에 연결된 후 충분히 감속처리된 구동기어(9)를 회전로(4)의 하단부에 마련한다.

이때, 회전로(4)의 내부인 주 연소실은 견고한 내화물로 구성되어 온도 및충격에 따른 회손을 최소화하며, 복사열은 회전에 의해 하부에서는 폐기물에 방열하여 연소를 돕고, 상부에서는 주 연소실의 내열에 축열되어 폐기물을 하부에서 상부로 이송시켜 줌으로 방사연소시키는 기능을 갖는다.

또한, 주 연소실내의 버켓 임펠러(4a)는 미리 산정된 크기의 경사각을 유지한 채 설치되며, 회전에 의해 하부에서 폐기물을 장입한 후 상부에서 하부로 자유 낙하시키며, 그 경사각에 의해 폐기물을 출구로 이송시킨 후 소각처리하는데, 소각된 잔재는 출구에서 버켓에 의해 상부 이송낙하시 연소가스와 잔재가 혼합되어 적절히 배출될 수 있다.

한편, 상기 회전로(4)의 후방 출구로는 재 연소실(10)이 입설 설치되어 있는바, 이를 통해 주 연소실의 연소과정을 거친 미연소분 및 연소가스를 열분해온도까지 가열하여 배기할 수 있고, 미연소분은 충분한 연소시간을 할애하여 완전연소토록 하는 기능을 부여받는데, 이를 위하여 전술한 회전로(4)의 배출로(4b)를 통해 배기가스 및 소각잔재를 유입받게된다.

잔재 배출기능은 주 연소실내에 별도로 설치된 잔재받이를 통해 상부에서 하부로 낙하시 연소가스와 혼합되어 재 연소실(10)로 이동될 수 있는데, 내설된 스크류 콘베이어(11)를 통해 소각잔재의 배출이 용이해지며, 스크류의 축에는 필요로 하는 연소공기 통로와 공기분출구를 형성하여 스크류의 냉각과 더불어 잔재의 최종연소공기를 분출시키게 된다.

물론, 이 경우 배출회전은 한시적으로 가동될 것이며, 공기의 분출은 항상성이 유지된다.

또한, 조연버너(12)는 미연소가스를 완전 연소시키기 위하여 재 연소실(10)내에 설치되는 가열버너인데, 연소실의 설정온도에 따라 점화와 소화를 반복 시행하여 배기가스의 온도를 규정치로 승온하여 배출시키는 것이고, 재 연소실(10)의 상단에 형성되는 연소가스의 배출구(13)는 일종의 배기덕트로서 본 발명과 연동하는 건조기 혹은 가스 냉각기의 가스 연결통로로도 기능한다.

아울러, 상기 재 연소로(10)를 통해 회전로(4)의 중심상에 수평상태로 위치고정되는 연소공기 투입관(14)은 복수개의 에어 분사노즐(14a)을 형성하여 소각시 필요한 연소촉진용 공기를 분출시켜 줌으로 소각의 양질화 및 시간상의 단축효과를 수반하는데, 내열성의 재질로 구성되며, 연속되는 공기의 주입으로 로 내의 과열됨을 방지하게 된다.

때문에, 본 발명은 회전로(4)의 회전에 의해 이송된 폐기물이 회전시 버켓에 의해 상부로 들려진 채 서서히 하부를 향해 방사됨으로 공중에서의 연소가 가능해진다는 것인데, 연속되는 회전에 의해 항상적인 연소상태가 유지됨으로 고온의 연소를 유지할 수 있음과 동시에 소각물의 이송으로 미연소회분과 연소회분이 분리 배출될 수 있고, 연소공기의 주입에 따라 순간연소가 가능해져 배가가스량을 최소화할 수 있게된다.

아울러, 재 연소실(10)의 구성으로 연소가스와 연소회분을 동시에 배출처리하여 가스의 열분해가 용이하고, 연소회분의 재 연소시간을 충분히 연장하여 잔재에 함유되는 미연소분을 제거할 수 있다는 것이다.

따라서, 본 발명의 소각장치는 연소가스와 연소잔재를 동시에 동일한 배출구를 통해 배출시킴으로 재 연소실(10)에서의 2차 연소가 용이해질 수 있고, 회전로(4)의 구성상 소각물의 이송이 균일하여 소각물과 연소잔재가 명확히 구분됨으로 잔재에 함유되는 미연분의 발생을 억제한다는 유용성을 포함한다.

또한, 본 발명은 스크류의 축을 통해 연소공기를 분출함으로 연소의 촉진과 과열을 방지하는 것이며, 소각시 발생되는 고온의 폐열은 건조기로 보내져 건조열로 활용되도록 함으로 자원의 효율적인 재활용과 운영비의 절감을 도모할 수 있다는 장점을 포함한다.

한편, 본 발명은 그에 관한 최선의 실시예만을 언급하였으나, 굳이 이에 한정되지 않으며 본 발명의 목적범위내에서 청구범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다면 본 발명의 권리범위에 속할 것임은 자명하다.

Claims (1)

1. 건조폐기물의 투입을 위한 호퍼와; 상기 호퍼의 직 하방에 마련되어 폐기물의 정량투입과 자화력을 높여줄 수 있도록 구동모터에 연결되어 임의의 회전수로 구동되는 스크류 이송수단과; 상기 이송수단을 거친 폐기물이 유입될 수 있도록 이송수단의 선단과 연결되며, 내주면에는 일정 간격을 유지한 채 설치되는 버켓 임펠러와 후방 출구의 배출로를 포함하면서 일정한 경사각도로 설치되는 회전로와; 상기 이송수단의 후면부를 통해 회전로내로 노즐을 연설시키며, 외부의 전원 공급에 따라 온도에 의한 비례제어방식으로 회전로의 온도 조절기능을 갖는 버너와; 회전로의 외주면 양단에 장착된 가이드 밴드와 마주하여 회전로를 지지하는 복수의 구동로울러와; 회전로의 또다른 가이드 밴드와 마주하여 회전로의 구동을 유발시키되, 그 속도조절이 용이할 수 있도록 구동모터에 연결되어 감속처리된 구동기어와; 상기 회전로 후방에 입설 설치되어 배출로와 연통된 채 스크류 콘베이어와 조연버너 및 연소가스의 배출구를 포함하고 있는 재 연소실; 및 상기 재 연소실을 통해 회전로의 중심상에 위치고정된 채 복수개의 에어 분사노즐을 통해 연소촉진용 공기를 분사하는 연소공기 투입관이 구비됨을 특징으로 하는 건조폐기물 처리용 소각기.