KR200182385Y1 - 산업폐기물 소각설비용 멀티-패스형 폐열보일러 - Google Patents

Abstract

본 고안은 산업폐기물 소각로에 사용되는 폐열보일러 내의 전열면 구조에 관한 것으로, 복사전열면과 대류전열면의 구조를 개선함으로써 전열면의 오염도를 줄이고 청소가 용이하도록 하여 폐열보일러의 수명 연장과 성능 유지 및 유지보수비를 절감할 수 있는 산업폐기물 소각설비용 멀티-패스형 폐열보일러를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적달성을 위한 본 고안은 멀티-패스형으로 형성되고 하부에 연소가스 중 부유하는 분진 등을 배출하기 위한 다수개의 배출구(18)가 형성되어 있고, 연소가스가 다수개의 U자형을 지난 후에도 하부로 떨어지는 분진 등을 집진하기 위한 호퍼형상의 다수개의 집진부(17)를 갖는 복사전열면(14)과, 복사전열면(14)에서 나온 고온 연소가스에서 재차 열을 회수하기 위하여 복사전열면(14)의 후방에, 호퍼형상의 다수개의 집진부(17)의 상부에 복사전열면(14)과 일체형으로 모듈화 된 전열튜브가 연소가스의 흐름방향에 수직하도록 다수개가 차례로 설치되어 있는 대류전열면(15)과, 복사전열면(14)과 대류전열면(15)에 물을 공급하기 위한 송수관(19)으로 이루어져, 전열면의 구성을 개선함으로서 전열면의 오염도를 줄여 폐열보일러 내의 청소의 용이함으로 최적의 성능 유지와 수명 연장에 효과적인 산업폐기물 소각설비용 멀티-패스형 폐열보일러에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

산업폐기물 소각설비용 멀티-패스형 폐열보일러{multi-path type waste heat recovery boiler for industrial waste incinerator}

본 고안은 산업폐기물 소각로에 사용되는 멀티-패스형 폐열보일러 내의 전열면 설치구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산업폐기물 소각설비에 있어서, 소각로 내에 투입된 폐기물의 연소에 의해 생성된 고온의 연소가스를 연소가스 처리설비 및 통풍설비에 적합한 온도(200℃ 이하)까지 냉각시키며 아울러 그 열을 회수하여 플랜트 공정에 사용하는 멀티-패스형 폐열보일러의 전열면 구조에 관한 것이다.

본 고안은 폐합성수지, 폐유, 폐유기용제, 폐페인트, 폐타이어 등의 지정 사업폐기물을 소각하는 로터리 킬른(ROTARY KILN)형 소각로에서 여열의 이용을 위한 폐열보일러 기술분야에 관계된 것으로, 이 분야의 종래 기술은 일반적인 복사형 및 대류형 폐열보일러를 사용하여 여열을 회수하는 것이다. 그런데, 기존 폐열보일러의 최대 약점은 상기 언급된 지정 산업폐기물의 연소가스가 매우 악성인 관계로 폐열보일러의 전열면에 심각한 오염을 야기시킨다는 것이며, 이러한 전열면의 오염으로 인하여 폐열보일러의 성능저하와 수명단축으로 큰 문제점이 되고 있다.

통상 산업폐기물 소각설비에서는 소각로 내에 투입된 폐기물의 연소에 의해 생성된 고온의 연소가스를 연소가스 처리설비 및 통풍설비에 적합한 온도(200℃ 이하)까지 냉각시키며, 아울러 그 열을 회수하여 플랜트 공정에 사용하는 구조를 갖는데, 특히 통상의 폐열보일러 전열면의 구조는 도 2 에서 보는 바와 같은 구조로, 내화벽돌로 둘러싸인 소각로 연소실내의 화격자 혹은 화상 위에서 폐기물의 연소에 의해 생성된 고온의 연소가스(950 ~ 1200℃)가 덕트(DUCT)를 통하여 폐열보일러로 유입되고, 폐열보일러 연소가스 입구로 유입된 연소가스의 온도는 연소실에서의 방열손실, 재손실 및 미연분손실 등으로 연소실내의 온도(통상 950 ~ 1200℃)보다 100 ~ 150 ℃ 감소하여 약 850 ~ 1100 ℃ 정도가 된다.

이렇게 유입된 연소가스는 폐열보일러 내의 복사전열면(14)과 대류전열면 (15)을 지나면서 폐열보일러 내의 급수된 물을 일정압력에서 가열하여 해당압력의 포화증기를 발생케 한다. 급수펌프에 의해 급수 입구(12)를 통하여 급수된 물은 폐열보일러의 증기 드럼(13)과 수 드럼(16)사이를 물의 밀도차 및 압력차를 이용한 자연순환으로서 폐열보일러의 복사전열면(14)과 대류전열면(15)을 순환하며 포화증기로 바뀌게 된다. 이때 연소가스의 유입온도가 높을수록, 연소가스의 배출온도가 낮을수록 고온의 증기가 많이 발생하게 된다. 그런데 연소가스의 유입온도를 높이기 위해서는 소각로 연소실에서의 방열손실을 줄여야 하고, 연소가스의 배출온도를 낮추기 위해서는 폐열보일러의 크기(전열면적)를 크게 하는 것과 전열면의 오염도를 최대한으로 줄여 물과 연소가스 사이에 최적 효율의 열전달이 이루어지도록 하는 방법이 있다. 그러나 소각대상물이 폐합성수지, 폐유, 폐유기용제, 폐페인트, 폐타이어 등의 지정 산업폐기물들이므로 연소가스의 상태가 매우 불량하며 연소가스 중에 포함된 수많은 먼지 성분들이 폐열보일러의 전열면에 부착되는 것을 막을 수가 없다. 도 2 에서 보는 바와 같이 종래의 폐열보일러는 거의 대부분이 복사전열면(14) 내측으로 다수개의 대류전열면(15)이 함께 설치되어 구성되므로 대류전열면(15)의 오염상태는 매우 불량하게 되며, 오염시 청소작업 또한 매우 불편하여 문제점이 있었다.

본 고안은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출되는 것으로, 산업폐기물 소각로에 사용되는 멀티-패스형 폐열보일러에 있어서, 소각로 내에 투입된 폐기물의 연소에 의해 생성된 고온의 연소가스를 연소가스 처리설비 및 통풍설비에 적합한 온도(200℃ 이하)까지 냉각시키며 아울러 그 열을 회수하여 플랜트 공정에 사용하는 멀티-패스형 폐열보일러에 관한 것으로 보일러 전열면의 설치에 있어서 기존의 보일러와는 달리 복사전열면과 대류전열면(15)의 설치를 다르게 함으로서 전열면의 오염도를 줄여 멀티-패스형 폐열보일러의 수명 연장과 성능 유지에 그 목적이 있다.

폐열보일러에서 전열면의 오염도는 소각대상물로 인한 연소가스의 성상 및 연소가스량과 관련되어 있지만, 보다 더 중요한 사항은 복사전열면(14) 및 대류전열면(15) 각각에 대한 지속적인 전열면의 청소작업이며 그에 수반된 사항은

첫째로, 복사전열면(14)의 구조가 청소작업이 용이한 형상과,

둘째로, 대류전열면(15)의 구조가 청소작업이 용이한 형상으로 되어야 하므로 본 고안은 폐열보일러의 전열면의 효율을 유지하기 위한 최적의 조건이 되도록 폐열보일러의 복사전열면(14) 및 대류전열면(15)을 개선하였다. 아울러 형상에 적합한 최적의 청소 메커니즘을 사용하여 최적의 성능 유지와 수명을 연장할 수 있는 산업폐기물 멀티-패스형 폐열보일러를 제공함을 목적으로 한다.

도 1 은 본 고안의 멀티-패스형 폐열보일러의 전열면 구성을 보인 개략도

도 2 는 종래의 폐열보일러의 전열면 구성을 보인 개략도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(11) : 증기 출구 (12) : 급수 입구

(13) : 증기 드럼 (14) : 복사전열면

(15) : 대류전열면 (16) : 수 드럼

(17) : 호퍼형상의 집진부 (18) : 호퍼형상의 배출구

(19) : 송수관

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은 산업폐기물 멀티-패스형 폐열보일러에 있어서, 고온의 연소가스를 유입하여 열을 회수하기 위한 대류전열면(15)과 이를 포함하는 멀티-패스형의 복사전열면(14)이 일체형으로 이루어지고, 복사전열면(14)의 하부는 먼지 등의 부유물을 집진, 배출하기 위한 호퍼형 배출구(18)와 호퍼형 집진부(17)를 갖도록 구성되어, 악성 연소가스로부터 전열면의 오염을 감소하고 청소가 용이하여 최적의 성능을 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 산업폐기물 소각설비용 멀티-패스형 폐열보일러에 관한 것이다.

이하, 본 고안에 대하여 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

우선, 도 1 는 본 고안의 멀티-패스형 폐열보일러의 전열면 구성을 보인 개략도로서, 기본적인 폐열보일러의 기능은 종래의 폐열보일러와 동일하지만 전열면의 설치구성은 매우 다름을 보이고 있다. 즉, 복사전열면(14)이 멀티-패스형으로 형성되고, 폐열보일러 내부에 대류전열면(15)을 포함하도록 구성된다. 또한, 멀티-패스형 복사전열면(14)은 하부에 먼지 등의 부유물을 집진, 배출을 위한 다수개의 호퍼형 배출구(18)가 형성되고, 대류전열면(15) 하방으로 먼지 등을 집진하기 위한 다수개의 호퍼형 집진부(17)를 형성함으로써 전열면에 부착되는 오염물질의 양이 기존의 폐열보일러에 비해 미미할 정도로 감소되며 청소작업 또한 매우 용이하다. 또한, 본 고안의 대류전열면(15)이 시작되는 곳은 연소가스 중의 먼지퇴적률이 600℃이상의 구간과는 비교가 되지 않을 정도로 적은 600℃이하가 되어 전열튜브의 오염도가 감소된다

이하, 본 고안을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

본 고안의 실시예로서 지정 산업폐기물을 소각하여 소각로에서 발생한 고온의 연소가스를 유입하여 연소가스가 가진 열을 회수하여 플랜트 공정에 사용하는 종래의 산업폐기물 폐열보일러에 있어서, 상기 고온의 연소가스에서 열을 회수하기 위하여 연소가스 입구로 유입된 연소가스가 하향하였다가 다시 상향하도록 U자형으로 다수개가 형성되는 멀티-패스형으로 하고, 하부에는 연소가스 중에 부유하는 분진 등을 배출하기 위한 호퍼형 배출구(18)가 다수개 형성되어 있고, 연소가스가 멀티-패스를 다수개 지난 후에도 남아 하부로 떨어지는 분진 등을 집진하기 위한 다수개의 호퍼형상의 집진부(17)를 갖는 복사전열면(14)과, 상기 복사전열면(14)에서 나온 고온 연소가스에서 재차 열을 회수하기 위하여 복사전열면(14)의 후방, 호퍼형상의 다수개의 집진부(17)의 상부에 복사전열면(14)과 일체형으로 모듈화 된 전열면이 연소가스의 흐름에 접촉면이 넓도록 다수개가 차례대로 설치되어 있는 대류전열면(15)과, 상기 복사전열면(14)과 대류전열면(15)에 물을 공급하기 위한 송수관(19)으로 이루어져, 전열면의 설치구성을 개선함으로서 전열면의 오염도를 줄여 폐열보일러의 수명 연장과 청소의 용이함으로 성능 유지에 효과적인 산업폐기물 소각설비용 멀티-패스형 폐열보일러이다.

상기 구성의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 소각로에서 유입되는 고온의 연소가스가 연소가스 입구를 통해 U자형으로 다수개가 형성된 멀티-패스형 복사전열면(14)으로 유입되면 복사전열면(14)을 따라 하향하면서 열을 빼앗기며, 연소가스 내에 부유하는 먼지 등은 하부에 형성된 호퍼형 배출구(18)를 통해 1차적으로 배출되고, 이후 튜브를 따라 상향하였다가 다시 하부로 이렇게 반복적으로 형성된 복사전열면(14)을 따라 지나가면서 열을 빼앗기고, 복사전열면(14)의 후방에 형성되고 모듈화 된 대류전열면(15)을 지나면서 재차 열을 빼앗기면서 하부에 형성된 다수개의 호퍼형 집진부(17)에 2차적으로 먼지 등이 집진된 후, 열을 빼앗긴 연소가스는 연소가스 출구를 통하여 배출되게 된다.

(변형예, 응용예 및 법적해석)

본 고안은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상기와 같은 구성 및 작용에 의해 기대할 수 있는 본 고안의 효과는 다음과 같다.

복사전열면과 대류전열면(15)의 구조를 개선하여 보일러 전열면의 오염도를 감소시키고 청소가 용이하도록 하여 멀티-패스형 폐열보일러의 성능 유지 및 수명 연장과 유지보수비용 절감을 가져올 수 있는 매우 유용한 고안인 것이다.

Claims (1)

1. 지정 산업폐기물을 소각하여 소각로에서 발생한 고온의 연소가스를 유입하여 연소가스가 가진 열을 회수하여 플랜트 공정에 사용하는 종래의 산업폐기물 폐열보일러에 있어서,

   상기 고온의 연소가스에서 열을 회수하기 위하여 연소가스 입구로 유입된 연소가스가 하향하였다가 다시 상향하도록 U자형으로 다수개가 형성되는 멀티-패스형으로 하고, 하부에는 연소가스 중에 부유하는 분진 등을 배출하기 위한 호퍼형 배출구(18)가 다수개 형성되어 있으며, 연소가스가 멀티-패스를 다수개 지난 후에도 남아 하부로 떨어지는 분진 등을 집진하기 위한 다수개의 호퍼형상의 집진부(17)를 갖는 복사전열면(14)과,

   상기 복사전열면(14)을 지난 고온 연소가스에서 재차 열을 회수하기 위하여 복사전열면(14)의 후방, 호퍼형상의 다수개의 집진부(17)의 상부에 복사전열면(14)과 일체형으로 모듈화 된 전열면이 연소가스의 흐름에 접촉면이 넓도록 다수개가 차례대로 설치되어 있는 대류전열면(15)과,

   상기 복사전열면(14)과 대류전열면(15)에 물을 공급하기 위한 송수관(19)으로 이루어져, 전열면의 설치구성을 개선함으로서 전열면의 오염도를 줄여 폐열보일러의 수명 연장과 청소의 용이함으로 성능 유지에 효과적인 것을 특징으로 하는 산업폐기물 소각설비용 멀티-패스형 폐열보일러.