KR200241229Y1 - 쓰레기 교란 및 펼침 장치 부착형 스토커 소각장치 - Google Patents

Abstract

종래의 계단식 스토커형 쓰레기 소각로는 계단식 스토커(3)를 요동시켜 쓰레기를 아래쪽으로 이동시키면서 화격자위에서 연소시키고 소각재를 하부호퍼(7)에 모아 배출한다는 장점이 있지만, 소각로내로 투입되는 쓰레기가 스토커의 중앙선부분에 집중적으로 쌓여 있어서 완전연소가 되지 않은 채로 배출되는 문제점이 있었다. 본 고안에 따른 쓰레기 교란 및 펼쳐짐 장치 부착형 스토커 소각로는 계단식 스토커 소각로의 위와 같은 문제점을 극복하고자, 상기 계단식 스토커의 길이방향을 따라 스토커의 좌우에 설치되어 고압공기를 전달하는 고압공기헤더(6), 상기 고압공기헤더(6)상에 소정간격으로 분기되어 돌출된 분기관(16) 및 상기 분기관(16)의 말단에 설치되어 고압공기를 분사하는 제트노즐(4)을 구비하여 제트노즐에서 분사되는 고압공기를 이용하여 스토커의 중앙선부위에 쌓여있는 쓰레기를 분산시켜서 고르게 펼쳐지도록 한다. 본 고안의 쓰레기 교란 및 펼침 장치에 의해서 전반적으로 고르게 연소가 진행되어 소각효율이 향상되며, 내화벽체에 부착되는 클링커(clinker)의 양도 저감시킬 수 있다. 또한 배기가스중의 유해물질의 양을 감소시켜 환경오염을 줄이는 효과도 있다.

Description

쓰레기 교란 및 펼침 장치 부착형 스토커 소각장치{Stoker incinerator having a device for agitating and spreading a mass of waste}

일반 가정에서 나오는 쓰레기 및 각종 산업시설에서 배출되는 폐기물을 처리하는 방법으로는 종래 대규모 쓰레기매립장을 확보하여 매립하는 방법을 사용하였으나, 이제는 기존의 쓰레기 매립장이 모두 포화상태에 도달하여 더이상 쓰레기 자체를 매립하는 방법은 사용하기 곤란하게 되었다. 이에 따라 최근에는 부피가 큰 쓰레기더미를 소각하여 소각재만을 매립하는 방식을 채택하는 예가 늘고 있는데, 이는 소각에 의해 부피를 줄여서 보다 작은 공간에 매립할 수 있도록 하기 때문에 현대적인 쓰레기 처리방법으로 적합하다고 할 수 있다. 다만, 쓰레기를 공기중에서 태워서 재로 만드는 경우에는 완전연소시켜서 배기가스중의 질소산화물등 유독가스가 적게 배출되도록 하여야 하며, 공기중의 분진배출을 방지하는 별도의 포집장치(예를 들어 사이클론 장치)를 설치하여야 한다.

종래 가정에서 배출되는 생활쓰레기 또는 산업시설에서 배출되는 산업성 난연성 폐기물을 소각하기 위한 쓰레기 소각장치의 설계방식은 크게 나누어 소각로의 외벽에 물츨 채워 사용하는 수냉자켓방식과, 소각로를 원통형으로 하여 내화재로 축조한 원통형 소각방식 및 직육면체의 형태로 내화물을 축조한 각형의 소각방식으로 대별할 수 있다.

이중에서 수냉자켓방식은 설치 및 관리가 어렵고 소각효율이 낮아서 현재는 많이 사용하지 않으며, 주로 원통형 소각방식과 각형의 소각방식에 대한 연구개발이 진행되고 있다.

본 고안에서는 위 각형의 소각방식중 한 예라고 할 수 있는 계단식 스토커형쓰레기 소각장치에서 쓰레기가 스토커의 한곳에 뭉쳐있으면 소각이 제대로 이루어지지 않는 점을 개선하고자 쓰레기에 압축공기를 분사하여 쓰레기더미를 널리 분산시키고 쓰레기를 교란하여 섞어줌으로써 소각효율을 향상시킬 수 있는 쓰레기 교란 및 펼침 장치 부착형 스토커 소각장치를 제공하고자 한다.

종래의 계단식 스토커 소각장치를 도1을 참조하여 설명한다. 도면에 도시되지 않은 외부의 쓰레기 투입장치로부터 투입된 쓰레기는 투입호퍼(1)에 일시 저장되고, 투입호퍼(1)에 들어간 쓰레기는 급진기(2)를 통해서 계단식 스토커(3)위로 공급된다. 계단식 스토커(3)는 복수개의 화격자(grate)로 구성되어 있는데, 이러한 화격자는 폭이 좁은 직사각형 형상으로서, 봉강(棒鋼)을 일정 간격으로 서로 교차되게 용접연결하여 만들수도 있고, 또는 주물로 일체형으로 찍어서 만들 수도 있다.

직사각형상의 각 화격자는 계단형을 이루면서 힌지바(hinge bar)에 의해 결합되어 전후 소정각도만큼 요동할 수 있다. 스토커(3)를 구성하는 복수개의 화격자중 일부 화격자의 하방에 요동바(15)를 부착하고, 소각로 외부에 설치된 크랭크 또는 캠등의 회전운동부재(미도시)에 의해서 요동바(15)를 상하 또는 전후로 움직이게 함으로써, 상기 스토커(3)의 계단을 일정하게 요동시킨다. 계단식 스토커(3)의 요동에 의해서 스토커위에 쌓여진 쓰레기는 점차 아래부분으로 이동한다. 계단식 스토커(3)의 하부에 설치된 연소장치에 의해서 고온의 화염을 발생하여 화격자 위의 쓰레기를 소각시킨다. 이때 연소에 필요한 산소는 소각로의 하부에 위치한 1차연소공기공급덕트(9)를 통해 유입되어 하부호퍼(7)에 충만하게 되며, 소각로의 상부에 설치된 2차연소공기공급덕트(11)를 통해서도 유입된다.

한편, 소각로 상부의 연소가스배출구(14)에서는 흡입장치(미도시)에 의해 연소가스를 흡인하여 배출함으로써 소각로내에는 부압이 작용하고, 하부호퍼(7)에 충만한 공기는 화격자의 빈틈을 통해 쓰레기 사이로 공급되어 쓰레기의 소각이 이루어지도록 한다.

계단식 스토커(3)상의 쓰레기는 요동바(15)의 움직임에 의해 흔들려서 점차 계단을 따라 내려가는 도중 순차적으로 건조, 연소, 후연소의 과정을 거친다. 이중 건조단계에서는 흡습성의 쓰레기안에 내포된 수분이 증발되면서 연소의 초기단계가 진행되며, 연소단계에서는 본격적으로 쓰레기의 소각이 이루어진다. 마지막으로 후연소과정에서는 일차 부분적으로 소각되었지만 완전히 연소되지 않은 쓰레기와 연소가스가 고온에서 완전히 연소된다.

계단식 스토커(3)위에 얹혀진 쓰레기더미는 점차 건조되고 연소되면서 여러개의 작은덩어리로 부스러지면서 소각재로 변화한다. 소각되는 도중 작은 부스러기는 화격자의 틈새로 떨어져서 화격자의 아래에 위치한 하부호퍼(7)에 모인다. 복수개의 하부호퍼(7)에 모인 소각재는 소각재 배출구(12)를 통해 소각재 배출장치(10)로 미끄러져 운반되고, 냉각장치(도면에 미도시)에 의해서 냉각처리된다.

위와 같은 계단식 스토커는 쓰레기 소각로 이외에 석탄·목재등을 연료로 사용하는 보일러에도 널리 사용된다.

계단식 스토커형 쓰레기 소각장치는 화격자의 요동에 의해 쓰레기가 자동적으로 아래쪽으로 이동하고 화격자위에서 쓰레기가 소각되면서 발생한 재성분이 하부호퍼에 떨어져 모임으로써 소각재의 처리가 간편하다는 장점이 있지만, 쓰레기가 스토커(3)위에 골고루 펼쳐져지 않고 한 곳에 더미를 이루어 쌓여있으면 화격자위의 쓰레기가 덜 쌓인 곳 또는 쓰레기가 쌓이지 않는 틈으로 공기가 빠져나가 버리므로, 쓰레기가 많이 쌓인 부분의 연소는 지연되는 단점이 있다.

쓰레기가 넓게 펼쳐지지 않아서 쓰레기가 아래의 마지막 계단에 도달할 때까지 완전히 연소되지 않는 경우가 생기는데 이러한 미연잔재가 그대로 하부호퍼(7)에 들어가서 배출장치(10)로 빠져나간다면 쓰레기 소각시설의 목적을 다할 수 없을 뿐만 아니라 불완전연소로 인한 유독가스의 발생으로 공기오염의 문제까지 야기시킨다. 또한 쓰레기의 불완전소각시에는 불연물이 소각로의 벽면에 달라붙어 클링커(Clinker)가 발생하기 쉽다. 이렇게 내화벽체에 부착된 클링커는 소각로의 내화벽에 균열을 일으켜서 소각로의 수명을 단축시키는 요인이 된다.

종래의 계단식 스토커 소각장치는 쓰레기 더미를 골고루 섞어주고 분산시키는 기능을 하지 못하였다. 계단식 스토커(3)의 가장자리 부위는 투입호퍼(1)와 거리상 떨어져 있어 상대적으로 적은 양의 쓰레기가 쌓이므로 비교적 잘 연소되는 편인데 비해 중앙선 부분에 집적된 쓰레기더미는 큰 덩이로 엉켜있는 경우가 많아 완전소각되지 않은 채로 소각재배출장치(10)로 나오는 경우가 있었다. 본 고안에서는 압축공기를 이용하여 계단식 스토커위의 쓰레기를 교란시키고 고르게 펼쳐주기 위한 쓰레기의 교란 및 펼침 장치를 갖춘 스토커 소각장치를 제공하고자 한다.

도1는 종래의 계단식 스토커 소각로의 내부구조를 보여주는 파절사시도이다.

도2는 종래의 계단식 스토커 소각로의 평면도이다.

도3은 종래의 계단식 스토커 소각로의 하부의 입단면도이다.

도4는 본 고안에 따른 계단식 스토커 소각로의 평면도이다.

도5는 본 고안에 따른 계단식 스토커 소각로의 하부의 입단면도이다.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

1: 투입호퍼 2: 급진기

3: 계단식 스토커 4: 제트노즐

5: 고압공기 조절밸브 6: 고압공기헤더

7: 하부호퍼 8: 고압공기 블로워

9: 1차연소공기 공급덕트 10: 소각재 배출장치

11: 2차연소공기 공급덕트 12: 소각재배출구

13: 내화벽체 14: 연소가스배출구

15: 요동바 16: 분기관

본 고안은 쓰레기 교란 및 펼침 장치를 부착한 스토커 소각장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 계단식 스토커의 화격자위에 쌓인 쓰레기를 고압공기의 분사력에 의하여 양 가장자리로 분산시켜 쓰레기의 완전소각을 달성하고자 하는 쓰레기 교란 및 펼침 장치를 부착한 스토커 소각장치에 관한 것이다.

본 고안에 따른 쓰레기 교란 및 펼침 장치 부착형 스토커 소각장치는, 외부로부터 쓰레기를 받아들이는 투입호퍼(1), 상기 투입호퍼의 하부에 연결되어 쓰레기를 소각로내에 공급하는 급진기(2), 복수개의 화격자가 계단형으로 체결되고 상부의 일단이 상기 급진기에 접하여 급진기로부터 쓰레기가 공급되는 계단식 스토커(3), 상기 계단식 스토커의 화격자에 일단이 힌지결합되고 타단이 소각로내벽에 플란지로 지지되어 상기 계단식 스토커의 화격자를 소정각도만큼 전후요동하게 하는 요동바(15), 상기 계단식 스토커의 하부에 위치하여 소각된 재를 받아들이는 복수개의 하부호퍼(7), 상기 복수개의 하부호퍼에 집적된 소각재를 모아 소각로 외부로 배출하는 소각재배출장치(10)로 구성된 스토커 소각장치에 있어서, 상기 계단식 스토커의 길이방향을 따라 스토커의 좌우에 설치되어 고압공기를 전달하는 고압공기헤더(6); 상기 고압공기헤더(6)상에 소정간격으로 분기되어 돌출된 복수개의 분기관(16); 및 상기 분기관(16)의 말단에 설치되어 고압공기를 분사하는 제트노즐(4)을 구비한 것을 특징으로 한다.

본 고안의 구성을 도4 및 도5를 참조하여 설명하면, 본 고안에 따른 쓰레기교란 및 펼침 장치는 소각로 외부의 양 벽면을 따라 설치된 고압공기헤더(6), 고압공기헤더로부터 일정한 간격으로 분기되는 복수개의 분기관(16), 각 분기관에 각각 결합된 제트노즐(4)로 구성되어 있다. 본 소각로의 외부에서 고압공기 블로워(8)에의해 고압으로 압축된 압축공기는 고압공기헤더(6)를 거쳐 제트노즐에 공급되는데, 분기관(16)에는 공기의 유량을 제어할 수 있는 고압공기조절밸브(5)가 설치되어 각 제트노즐에서 분사되는 공기의 유량을 차별화할 수 있다. 각 고압공기조절밸브(5)는 소각로의 제어센터에서 전기신호를 보냄으로써 개폐할 수 있도록 한다.

한편, 제트노즐(4)은 금속의 재질로 만들어서 내화벽체(13)에 매설할 수도 있고, 캐스터블 내화물로 제작하여 내화벽체와 일체로 형성할 수도 있다. 제트노즐의 형상은 압력손실이 적은 이단구조로 만들어지는데, 압축공기헤더를 향한 부분은 직경이 비교적 크게, 그리고 반대편의 소각로 내부를 향한 부분은 직경이 작게 설계된다.

상기 다수의 제트노즐(4)은 계단식 스토커(3)의 길이방향을 따라 내화벽체안에 일정한 높이와 피치로서 각각 설치된다. 각각의 제트노즐은 계단식스토커(3)의 중앙선부분을 향해 압축공기가 분사되도록 조준되는데, 압축공기의 힘에 의해서 쓰레기가 아래로 휩쓸려 내려가는 일이 없도록 급진기(2)쪽으로 소정의 각도만큼 경사지게 설치된다.

제트노즐에서 분사되는 압축공기의 힘에 의해 중앙부에 쌓여있던 쓰레기 더미는 가장자리로 흩어지게 되는데, 그 구체적인 구현방법으로는 우선 제트노즐의 배치에 있어서 양쪽이 지그재그형태가 되도록 하는 방법이 있다. 이렇게 지그재그 형태로 제트노즐을 배치하면, 중앙에 쌓여있던 쓰레기가 한번은 왼쪽으로 한번은오른쪽으로 이동하게 되어 전체적으로 골고루 펼쳐지게 된다.

또 다른 방법으로는 일단 내화벽체(13)에 제트노즐을 좌우측이 동일한 간격을 이루면서 대응되도록 설치하고, 어느 한쪽의 제트노즐에서는 많은 양의 공기가 나오도록 고압공기조절밸브(5)를 열고 반대편의 제트노즐에서는 상대적으로 적은 양의 공기가 나오도록 고압공기조절밸브(5)를 잠가두면 결과적으로 압축공기의 분사력이 지그재그 형태가 되어 중앙부에 몰려있던 쓰레기 더미가 양쪽으로 펼쳐지는 효과를 얻을 수 있다.

제트노즐에서 분출되는 강한 공기압에 의해 스토커(3)의 화격자 안쪽에 묻혀있던 쓰레기와 위쪽에 있는 쓰레기를 골고루 섞이게 하는 교란효과가 얻어진다. 결과적으로 이와 같은 쓰레기 교란 및 펼침 장치에 의해서 스토커(3)위의 쓰레기층 높이가 일정하게 되고 쓰레기 전체의 연소가 골고루 진행됨으로써 쓰레기가 불완전소각된 채로 배출되는 것을 방지한다.

본 고안의 다른 실시예에 의하면 소각로의 운전자는 제어센터에서 소각로내를 볼 수 있도록 장치된 감시카메라를 통해 쓰레기의 펼쳐짐과 연소상태를 점검하고 고압공기헤더(6)의 분기관(16)에 설치된 고압공기조절밸브(5)를 전기신호에 의해 원격조작하여 분출 공기량을 변경할 수 있다.

본 고안에 따른 쓰레기의 교란 및 펼침 장치가 부착된 스토커 소각장치에 의하면 화격자위의 쓰레기를 위아래 잘 섞어주는 교반기능을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 모여 있는 쓰레기를 편평하게 분산시켜 주므로 전체적으로 고르게 연소가 진행되어 불완전연소되는 비율이 현저히 감소한다.

또한, 본 고안에 의한 쓰레기 교란 및 펼침 장치 부착형 스토커 소각장치에 의하면 내화벽체(13)안에 설치된 제트노즐(4)로부터 찬 고압공기가 분출되면서 근방의 내화벽체(13)의 온도를 떨어뜨리는 냉각효과가 부수적으로 발생하여 내화벽체에 부착되는 크링커(clinker)의 양을 현저히 감소시킬 수 있다.

또한 스토커 전면에 연소공기가 균일하게 공급됨으로써 소각로내의 온도평형이 이루어져 연소가스배출구(14)로부터 배출되는 배기가스중의 유해물질의 양을 상당부분 억제할 수 있다.

Claims (8)

1. 외부로부터 쓰레기를 받아들이는 투입호퍼(1), 상기 투입호퍼의 하부에 연결되어 쓰레기를 소각로내에 공급하는 급진기(2), 복수개의 화격자가 계단형으로 체결되고 상부의 일단이 상기 급진기에 접하여 급진기로부터 쓰레기가 공급되는 계단식 스토커(3), 상기 계단식 스토커의 화격자에 일단이 힌지결합되고 타단이 소각로 내벽에 플란지로 지지되어 상기 계단식 스토커의 화격자를 소정각도 만큼 전후요동하게 하는 요동바(15), 상기 계단식 스토커의 하부에 위치하여 소각된 재를 받아들이는 복수개의 하부호퍼(7), 상기 복수개의 하부호퍼에 집적된 소각재를 모아 소각로 외부로 배출하는 소각재배출장치(10)로 구성된 스토커 소각장치에 있어서,

   상기 계단식 스토커의 길이방향을 따라 스토커의 좌우에 설치되어 고압공기를 전달하는 고압공기헤더(6);

   상기 고압공기헤더(6)상에 소정간격으로 분기되어 돌출된 분기관(16); 및

   상기 분기관(16)의 말단에 설치되어 고압공기를 분사하는 제트노즐(4)을 구비한 것을 특징으로 하는 쓰레기 교란 및 펼침 장치 부착형 스토커 소각장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 분기관(16)과 상기 제트노즐(4)사이에 공기의 유통로를 개폐함으로써 제트노즐에 공급되는 공기의 양을 조절하는 조절밸브(5)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 쓰레기 교란 및 펼침 장치 부착형 스토커 소각장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 조절밸브(5)는 원격제어장치에 의하여 외부에서 입력전기신호를 가함으로써 개폐가능한 것을 특징으로 하는 쓰레기 교란 및 펼침 장치 부착형 스토커 소각장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 스토커의 좌우에 설치된 상기 조절밸브(4)는 좌우 번갈아서 한쪽의 조절밸브는 풍량이 많이 통과하도록 하고 반대편의 조절밸브는 풍량이 적게 통과하도록 설정된 것을 특징으로 하는 쓰레기 교란 및 펼침 장치 부착형 스토커 소각장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 제트노즐(4)은 금속의 재질로 제작되어 상기 소각로의 내화벽체 내에 매설된 것을 특징으로 하는 쓰레기 교란 및 펼침 장치 부착형 스토커 소각장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 제트노즐(4)은 상기 내화벽체(13)의 좌우에서 상기 급진기(2)방향으로 소정의 각도로 설치되고 상기 계단식 스토커(3)의 길이방향의 중앙선을 향하여 공기를 분사하게끔 조준된 것을 특징으로 하는 쓰레기 교란 및 펼침 장치 부착형 스토커 소각장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 제트노즐(4)은 캐스터블 내화물로 제작되어 상기 소각로의 내화벽체와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 쓰레기 교란 및 펼침 장치 부착형 스토커 소각장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 제트노즐(4)은 상기 내화벽체(13)의 좌우에서 상기 급진기(2)방향으로 소정의 각도로 설치되고 상기 계단식스토커(3)의 길이방향의 중앙선을 향하여 공기를 분사하게끔 조준된 것을 특징으로 하는 쓰레기 교란 및 펼침 장치 부착형 스토커 소각장치.