KR200231972Y1 - 폐타이어 소각장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 폐타이어 소각장치에 관한 것으로서, 공극률이 높고 소각시 매연발생율이 높은 폐타이어를 전문적으로 소각하여 완전연소시키도록 한 것으로서, 1차 소각에 따라 발생된 매연 등의 미연소가스를 강제송풍되는 고압의 공기와 혼합시켜서 고온으로 2차연소시킴으로써, 완전연소토록 한 폐타이어 소각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적달성을 위한 본 고안의 폐타이어 소각장치는, 폐타이어가 1차적으로 소각되어 매연 등의 미연소 가스를 발생하게 되는 가스실(52)과; 상기 가스실(52)과 연통되는 화구(56)로 연결·설치되어서 상기 가스실(52)에서 생성된 미연소 가스를 고온에서 완전연소시키는 연소실(54)과; 상기 화구(56)에 공기를 공급하여 상기 가스실(52)에서 생성된 미연소 가스가 공기와 혼합된 상태로 연소실(54)로 공급되도록 하여 완전연소됨을 돕는 송풍장치(70)와; 상기 연소실(54)과 연통되게 연결·설치되는 것으로, 공기 및 용수가 통과되어 상기 연소실에서 배출되는 완전연소 가스와 열교환을 이루는 열교환기(58)와; 상기 열교환기(58)와 연통되게 연결·설치되어서 이 열교환기(58)를 거친 완전연소가스내의 먼지 등을 제거하기 위한 싸이클론 집진기(60); 및 상기 싸이클론 집진기(60)를 거친 배출가스를 외부로 배출시키는 연돌(62)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

폐타이어 소각장치{APPARATUS TO DESTROY BY BURNING FOR WORTHLESS TYRE}

본 고안은 폐타이어 소각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공극률이 높고 소각시 매연발생율이 높은 폐타이어를 완전소각시키도록 한 폐타이어 소각장치에 관한 것이다.

최근에 현대사회는 생활 쓰레기 및 각종 산업 폐기물의 급증으로 심각한 환경오염 문제에 봉착되었고, 이러한 환경오염 문제를 해결하기 위한 방법이 다방면으로 연구되고 있는 실정이다.

이러한 환경오염 문제를 해결하기 위한 방법으로는, 각종 폐기물 중 재활용이 가능한 것을 분리하여 다시 사용 가능하도록 변형시키는 방법과, 재활용이 불가능한 폐기물을 연소시켜 그 부피를 감소시킴과 동시에 오염원으로서의 오염도를 감소시키기 위한 소각 처리방법 등이 대표적이다.

여기서, 상술한 각종 산업 폐기물, 즉 폐타이어, 폐고무, 폐합성수지를 포함한 공극률이 높은 혼합 형태의 고분자 화합물 또는 제약회사 및 이차적인 감염사고가 우려되는 병원 적출물등을 소각 처리하는 방법에 의하면, 연소시 미연소된 성분 또는 연소시 생성물 등 각종 유해가스가 생성되고, 또 이들 유해가스를 배기시킬 경우 대기 오염의 요인으로 작용하는 문제가 있었다.

따라서, 산업 폐기물을 소각 처리함에 있어서, 발생되는 각종 유해가스 및 분진이 대기로 방출되는 것에 대하여 제한되고 있으며, 이러한 유해가스의 방출을 억제하기 위한 방법의 하나로 유해가스를 재연소시키는 방법이 알려져 있다.

상술한 바와 같이, 유해가스의 재연소 방법으로는, 버너 등과 같은 2차 열원에 의해 불완전 연소가스를 연소시키거나 송풍기를 사용하여 강제로 공기를 유입시켜 불완전 연소를 최대한 줄이는 방법이 주로 사용되고 있다.

한편, 종래의 아파트 단지에서 사용되는 수냉식 소각로는 로벽의 구조가 수냉 흡열식 구조로 되어 있어서, 일반 폐기물은 온도가 낮아 불완전 연소에 따른 악취 및 유해가스가 다량으로 발생되고, 또한 폐타이어, 폐합성수지에 있어서는 온도가 비교적 높아 불완전 연소된 물질을 포함하여 많은 양의 불완전 연소 물질이 대기중으로 방출되는 문제가 있었다.

또한, 폐기물의 성분중에는 다량의 수분과 탄소회분이 포함되어 있어 소각시 폐기물의 중심 부위가 연소되지 않은 상태로 잔존하게 되거나, 각종 폐기물 및 쓰레기가 빈틈없이 적층되어 있을 경우, 이들 쓰레기의 틈새로 연소 공기가 충분히 공급되지 못하여 불완전 연소되는 결점이 있었다.

이러한 결점을 해소하기 위하여 종래에는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 소각장치를 이용하여 완전연소토록 하였는 바, 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 폐기물 소각장치를 나타내는 정면도이고, 도 2는 종래의 폐기물 소각로를 나타낸 단면도로서, 도시된 바와 같이, 내벽이 수냉벽이나 내화 단열재로 형성된 소각로(1)가 있고, 이 소각로(1)의 하측 부위에는 연료탱크(16)로부터 연료를 공급받고, 소각로(1)로부터 이격 설치된 송풍기(10)와 공기 공급조(12)에 연결된 공기 공급관(14a,14b)으로부터 공기를 공급받아 소각로(1) 내부에 열원을 제공하는 버너(16a)가 설치된다.

또한, 상술한 공기 공급관(14a,14b)은 분리되어 분리된 일측이 소각로(1)의 하측 부위에 구비된 공기 분기구(18)로 연결되고, 이 공기 공급관(14b)을 통해 소정 압력으로 공급되는 공기는 도 2에 도시된 바와 같이, 소각로(1) 내측으로 연장된 공기 분기구(18)의 공기 노즐(20)을 통해 분사되는 구성을 이룬다.

그리고, 상술한 소각로(1)의 일측 소정 위치에는 폐기물을 투입할 수 있도록 개폐 가능하게 형성된 투입문(22)이 형성되고, 또 소각로(1)의 상측 부위에는 소각로(1) 내부의 연소에 의해 발생되는 배기가스가 배출되는 배출관(24)이 연장 연통된 형상으로 설치되며, 이 배출관(24)의 다른 단부는 싸이클론(미도시됨)과 연결된다.

이러한 구성의 종래 폐기물 소각장치는, 일정량의 폐기물이 소각로(1) 내부에 투입된 상태에서, 버너(16a)는 일정량의 연료와 공기가 공급받아 소각로(1) 내부에 열원을 제공하게 된다.

이때, 송풍기(10)에 의해 발생된 고압의 공기가 공기 공급조(12)를 거쳐 공기 공급관(14a,14b)을 통하여 공기 분기구(18)에 형성된 다수의 공기 노즐(20)로 배출된다.

한편, 다수의 공기 노즐(20)은 고압의 공기를 분사하므로 중심부에서 폐기물자체의 덩어리를 균열,파괴하면서 동시에 연소 단면적을 크게하여 연소공기와 폐기물과의 연소접촉이 원활하게 됨으로써, 완전 연소를 이루도록 하였다.

그러나, 상기한 종래의 폐기물 소각장치는 고분자 화합물의 소각시에 일반 폐기물 소각시와 똑같이 공기를 공급하면 아주 급속히 분해 연소를 일으켜, 산소의확산 도달이 지연됨에 따라 검정 매연이 발생하게 되며, 이에 따라 과다한 연료 소비량에 비하여 폐기물 및 폐가스의 완전 연소가 이루어지지 않을 뿐만 아니라, 연소 가스의 정화를 위해 사용되는 별도의 습식 세정장치(SCRUBBING DUST COLLECTOR)나 전기 집진장치(ELECTROSTATIC PRECIPITATOR)가 필요로 하는 등의 문제점이 있었다.

상기한 종래의 폐기물 소각장치가 일반 폐기물은 잘 연소시키나 폐타이어, 폐고무, 폐합성수지 등과 같은 고분자 화합물과 병원 적출물 등은 완전 연소되지 못한 채 불완전 연소가스가 외부로 배출되는 것은 공기 공급량이 항상 일정하고, 단 한번의 연소로 완전 연소시키려는 것에 기인하는 것이다.

즉, 종래의 폐기물 소각장치는 폐기물을 완전히 연소시킬 수 있는 산소의 공급을 충분히 고려치 않은데서, 그리고, 단 한번의 연소로 완전 연소시켜 배출 기준에 적합한 공기를 배출 시키려는데서 전술한 문제점의 원인이 되었다.

따라서, 이러한 폐기물의 처리시 소각방법을 택할 때 연소시에 발생하는 유해가스를 제거하는 방법의 하나로 유해가스를 재연소시키는 방법이 알려져 있는 바, 재연소 방법은 히터, 버너 등과 같은 2차 열원에 의해 불완전 연소가스를 연소시키거나 송풍기를 사용하여 강제로 공기를 유입시켜 불완전 연소를 줄이는 방법이 사용되고 있으나, 이는 1차,2차 연소에 필요한 공기량을 고려하지 않고 공급하지 않기 때문에 그 연소 효율이 저하되어 유해가스가 그냥 대기중으로 방출되어 별도의 정화시설을 설치해야 하는 등의 문제점은 여전히 내포하고 있었다.

이에, 본원 출원인은 강제 송풍식으로 소각로 내의 공기를 다차 유입시키되,공기 공급량을 차수별로 차등되게 공급하여 소각작용을 원활하게 하고, 이 과정에서 발생되는 미연소 가스를 2차에 걸쳐 재연소케 하는 다단계 연소방식을 채용하여 유해가스가 대기로의 방출됨을 극소화시켜 환경오염을 방지할 수 있도록 하고, 송풍 모터에 의해 공기 공급관을 통한 공기의 유입과 1차 연소에 의한 미연소 가스의 상승, 상승된 미연소 가스가 2차 공급되는 공기와의 2차 연소되는 과정을 거쳐 완전 연소케 할 수 있으며, 1차 연소실에서는 공기 유입량을 이론 공기량보다 적게 공급하고, 2차 연소실에서는 공기 유입량을 이론 공기량 보다 과잉공급하여 완전 연소케 함으로써, 연소 가스의 정화를 위해 사용되는 별도의 습식 세정장치나 전기 집진장치가 없어도 외부로 배출되는 가스가 배출 기준에 적합하도록 한 폐기물 소각장치(실용신안등록 출원번호 : 1996-008401)를 출원하여 등록받은 바 있다.

상기 폐기물 소각장치는, 폐기물을 연소시키는 1차 연소실이 하부에 설치되고, 2차 연소실이 상부에 설치되어 가스통로에 의해 연통되고, 공기를 공급하는 송풍 모터가 공기 분배관 및 공기 공급관과 연결되어 1차 연소실과 2차 연소실에 공기가 공급되며, 열원을 1차 연소실과 2차 연소실에 공급하는 연소 버너가 구비되는 폐기물 소각장치에 있어서, 상기 1차 연소실에는 이론 공기량의 70∼80% 공기가 공급되고, 상기 2차 연소실에는 이론 공기량의 140∼200% 공기가 공급됨을 특징으로 하고 있는 것이다.

본 고안은 공극률이 높고 소각시 매연발생율이 높은 폐타이어를 전문적으로 소각하여 완전연소시키도록 한 것으로서, 1차 소각에 따라 발생된 매연 등의 미연소가스를 강제송풍되는 고압의 공기와 혼합시켜서 고온으로 2차연소시킴으로써, 완전연소토록 한 폐타이어 소각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 폐기물 소각장치를 나타내는 정면도,

도 2는 종래의 폐기물 소각로를 나타낸 단면도,

도 3은 본 고안에 따른 폐타이어 소각장치의 개략적인 구성도,

도 4는 도 3에서 'A'부의 확대도,

도 5는 도 4에서 화구 노즐의 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

50 : 폐타이어 소각장치 52 : 가스실

54 : 연소실 56 : 화구

58 : 열교한기 60 : 싸이클론 집진기

62 : 연돌 64 : 자동온도기록센서

66 : 배출가스 온도측정센서 70 : 송풍장치

72 : 송풍기 74 : 공기 연결관

80 : 노즐 82 : 가이드 회전체

84 : 팬

상기와 같은 목적달성을 위한 본 고안의 폐타이어 소각장치는, 폐타이어가 1차적으로 소각되어 매연 등의 미연소 가스를 발생하게 되는 가스실과; 상기 가스실과 연통되는 화구로 연결·설치되어서 상기 가스실에서 생성된 미연소 가스를 고온에서 완전연소시키는 연소실과; 상기 화구에 공기를 공급하여 상기 가스실에서 생성된 미연소 가스가 공기와 혼합된 상태로 연소실로 공급되도록 하여 완전연소됨을 돕는 송풍장치와; 상기 연소실과 연통되게 연결·설치되는 것으로, 공기 및 용수가 통과되어 상기 연소실에서 배출되는 완전연소 가스와 열교환을 이루는 열교환기와; 상기 열교환기와 연통되게 연결·설치되어서 이 열교환기를 거친 완전연소가스내의 먼지 등을 제거하기 위한 싸이클론 집진기; 및 상기 싸이클론 집진기를 거친 배출가스를 외부로 배출시키는 연돌을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 송풍장치는 가스실의 외부에 설치되어서 외기를 공급하기 위한 송풍기와; 상기 송풍기에 그 일단이 연결되어서 상기 가스실의 내부에 대략 'ㄷ'형상으로 절곡된 상태로 관통·설치되며, 그 타단이 화구에 위치되는 공기 연결관과; 상기 공기 연결관에서 화구측에 위치되는 단부측에 설치된 노즐을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또, 상기 노즐은 나팔관 형상으로 이루어지고, 그 중앙측에 공기의 유동을 안내하는 사다리꼴 형상의 가이드 회전체가 설치되어 있으며, 이 가이드 회전체의외주에는 공기가 회전하면서 공급되어 미연소 가스와 혼합이 용이하게 이루어지도록 하는 복수의 팬이 설치되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연소실과 열교환기를 연결하는 부위에는 상기 연소실에서 배출되는 완전연소 가스의 온도를 측정하기 위한 자동온도 기록센서가 설치되어 있고, 상기 열교환기와 싸이클론 집진기를 연결하는 부위에는 상기 열교환기를 지나는 공기 및 용수와 열교환을 이룬 완전연소 가스의 배출온도를 측정하기 위한 배출가스 온도측정센서가 설치된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 바람직한 일 실시예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 고안에 따른 폐타이어 소각장치(50)의 개략적인 구성도이고, 도 4는 도 3에서 'A'부의 확대도이며, 도 5는 도 4에서 화구 노즐의 사시도이다.

도시된 바와 같이, 폐타이어가 1차적으로 연소되어 미연소 가스를 발생시키는 가스실(52)이 설치되어 있으며, 이 가스실(52)은 화구(56)를 통해 상기한 미연소 가스의 연소실(54)과 연결되어 있다.

그리고, 상기 연소실(54)의 타측 상부측에는, 공기나 용수가 선택적으로 통과되어 상기 연소실(54)에서 연소된 완전연소 가스의 열과 열교환을 이루는 열교환기(58)가 설치되어 있고, 이 열교환기(58)는 싸이클론 집진기(60) 및 연돌(62)과 연결·설치되어 있다.

상기 연소실(54)과 열교환기(58)의 연결통로와, 상기 연소실(54)과 싸이클론 집진기(60)의 연결통로에는 각각 자동온도기록센서(64)와 배출가스온도측정센서(66)가 설치되어서, 상기 연소실(54)로부터 열교환기(58)로 유입된 완전연소 가스가 상기 열교환기(58)에 선택적으로 유입된 공기 및 용수와 어느정도로 열교환이 이루어졌는지 용이하게 확인할 수 있게 되어 있다.

한편, 상기 가스실(52)과 연소실(54)을 연결하는 화구(56)에는 외부의 공기를 공급하기 위한 송풍장치(70)가 설치되어 있다.

상기 송풍장치(70)는 가스실(52)의 외부에 설치된 송풍기(72)와, 이 송풍기(72)와 그 일단이 연결되어서 상기 가스실(52)의 내부에 대략 'ㄷ'형상으로 절곡된 상태로 관통설치되며, 그 타단이 화구(56)에 위치되는 공기 연결관(74)과, 이 공기 연결관(74)에서 화구(56)측에 위치되는 단부측에 설치된 노즐(80)을 포함하여 이루어져 있다.

상기 노즐(80)은 도 4에 도시된 바와 같이, 나팔관형상으로 이루어져서 그 출구측 직경이 크게 형성되어 있고, 중앙측에는 공기의 흐름을 안내하기 위한 사다리꼴 형상의 가이드 회전체(82)가 설치되어 있으며, 이 가이드 회전체(82)의 외주에는 방사상으로 복수개의 팬(84)이 설치되어 있다.

상기 가이드 회전체(82)는 풍차와 같이 공기의 유동에 따라 자연적으로 회동가능한 것이 바람직하나, 별도의 구동장치에 의하여 회동시킬 수도 있다.

따라서, 상기와 같은 구성으로 이루어진 폐타이어 소각장치(50)에 있어서, 가스실(52)에 폐타이어를 투입시킨 후, 대략 600℃의 열로 연소시키게 되면 미연소 가스인 매연 등이 발생되고, 이러한 미연소 가스는 화구(56)를 따라 연소실(54)로 유동하게 된다.

이때, 상기한 미연소 가스가 연소실(54)로 유동됨과 동시에 송풍기(72)는 외부의 공기를 공기 연결관(74)과 이 공기 연결관(74)의 단부측에 형성된 노즐(80)을 통해 화구(56)로 공급시키는 바, 상기 미연소 가스는 공기와 화구(56)에서 혼합된 상태로 연소실(54)로 유입된 후, 고온으로 연소됨으로써, 상기한 연소실(54)에서 완전연소가 이루어지게 된다.

이 경우, 상기 노즐(80)은 공기의 유동에 따라 회동하게 되면서, 팬(84)이 회전하게 되는 바, 공기의 유동을 보다 원활하게 하여 미연소 가스와 공기의 혼합이 더욱 잘 이루어지도록 도와주는 작용을 하게 된다.

이와 같이, 연소실(54)에서 완전연소가 이루어지면, 그 배출가스는 고온상태로 열교환기(58)로 유동하게 되는데, 이때 상기 연소실(54)과 열교환기(58)를 연결하는 부위에 설치된 자동온도기록센서(64)가 이 완전연소 가스의 온도를 측정하게 되며, 상기 열교환기(58)를 거친 공기 및 용수와의 열교환을 이룬 완전연소 가스는 다시 싸이클론 집진기(60)와의 연결통로에 설치된 배출가스 온도측정센서(66)에 의해 그 온도가 측정되어서 열교환효율을 알수 있게 된다.

상기와 같이 싸이클론 집진기(60)로 유동이 이루어진 배출가스는 먼지 등이 제거된 상태로 연돌(62)을 거쳐 무해한 가스상태로 외부로 배출된다.

한편, 상기 가스실(52)에 설치된 송풍장치(70)에서 송풍기(72)로부터 외부의 공기를 화구(56)로 안내하는 공기 연결관(74)이 상기한 바와 같이 그 일부가 가스실(52)로 관통 설치되어 화구(56)측을 막는 바, 상기 가스실(52)에서 소각되는 폐타이어가 화구(56)로 진입되는 것을 예방하는 기능을 담당하기도 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안의 폐타이어 소각장치에 따르면, 공극률이 높아서 소각시에 매연 등의 미연소가스를 다량 배출하는 폐타이어를 1차적으로 소각하고, 이와 같이 1차소각에 따라 발생된 매연 등의 미연소가스를 고압의 공기와 강제혼합시켜 고온으로 2차소각하여 완전연소됨으로써, 오염도가 적은 완전연소 가스가 배출되어 환경오염이 줄어들게 되는 효과가 있다.

또한, 이와 같이 폐타이어가 1차 소각되어 매연 등의 미연소 가스를 발생하는 가스실과, 이 가스실에서 발생된 미연소가스가 공기와 혼합된 상태로 공급되어 완전연소되는 연소실을 연결하는 화구에 송풍장치를 설치하되, 공기가 유입되는 공기 연결관을 상기 가스실과 화구의 연결부위에 내설시킴으로써, 상기 가스실에서 1차소각되는 고형의 폐타이어가 상기 화구를 통해 연소실로 유입되는 것이 차단되는 부수적인 효과가 있다.

본 고안은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 고안의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 실용신안등록청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (4)

1. 폐타이어가 1차적으로 소각되어 매연 등의 미연소 가스를 발생하게 되는 가스실(52)과;

   상기 가스실(52)과 연통되는 화구(56)로 연결·설치되어서 상기 가스실(52)에서 생성된 미연소 가스를 고온에서 완전연소시키는 연소실(54)과;

   상기 화구(56)에 공기를 공급하여 상기 가스실(52)에서 생성된 미연소 가스가 공기와 혼합된 상태로 연소실(54)로 공급되도록 하여 완전연소됨을 돕는 송풍장치(70)와;

   상기 연소실(54)과 연통되게 연결·설치되는 것으로, 공기 및 용수가 통과되어 상기 연소실에서 배출되는 완전연소 가스와 열교환을 이루는 열교환기(58)와;

   상기 열교환기(58)와 연통되게 연결·설치되어서 이 열교환기(58)를 거친 완전연소가스내의 먼지 등을 제거하기 위한 싸이클론 집진기(60); 및

   상기 싸이클론 집진기(60)를 거친 배출가스를 외부로 배출시키는 연돌(62)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 폐타이어 소각장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 송풍장치(70)는 가스실(52)의 외부에 설치되어서 외기를 공급하기 위한 송풍기(72)와;

   상기 송풍기(72)에 그 일단이 연결되어서 상기 가스실(52)의 내부에 대략 'ㄷ'형상으로 절곡된 상태로 관통·설치되며, 그 타단이 화구(56)에 위치되는 공기 연결관(74)과;

   상기 공기 연결관(74)에서 화구(56)측에 위치되는 단부측에 설치된 노즐(80)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 폐타이어 소각장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 노즐(80)은 나팔관 형상으로 이루어지고, 그 중앙측에 공기의 유동을 안내하는 사다리꼴 형상의 가이드 회전체(82)가 설치되어 있으며, 이 가이드 회전체(82)의 외주에는 공기가 회전하면서 공급되어 미연소 가스와 혼합이 용이하게 이루어지도록 하는 복수의 팬(84)이 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 폐타이어 소각장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 연소실(54)과 열교환기(58)를 연결하는 통로에는 상기 연소실(54)에서 배출되는 완전연소 가스의 온도를 측정하기 위한 자동온도 기록센서(64)가 설치되어 있고,

   상기 열교환기(58)와 싸이클론 집진기(60)를 연결하는 통로에는 상기 열교환기(58)를 지나는 공기 및 용수와 열교환을 이룬 완전연소 가스의 배출온도를 측정하기 위한 배출가스 온도측정센서(66)가 설치된 것을 특징으로 하는 폐타이어 소각장치.