KR200263272Y1 - 소각장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 소각타워와 집진타워가 연결덕트로 연결된 소각장치에 관한 것으로 연결덕트는 내통과 외통의 이중구조로 그 사이에 공기가열부를 형성하고, 내측의 열교환기에서는 가열된 스팀을 소각타워의 연소실로 공급하며, 연소가스를 집진타워에 접선방향으로 공급하도록 집진타워에 접선방향으로 연결하였으며, 집진타워는 내통과 외통의 이중구조로 그 사이에 공기가열부에서 가열된 고온의 공기가 공급되고 데미스타부와 활성섬유필터부를 포함하는 연통과, 내통과 외통의 이중구조로 형성하여 그 사이에 열흡수관을 설치하고 집진부의 내부로 연장되어 있는 연통의 하단에는 다수의 분사노즐로 이루어진 세정액 분사부와 깔대기형 수집콘과 배출콘으로 이루어진 물받이콘을 형성한 상광하협의 사이클론형 집진부로 이루어져서, 분진 포집효율이 극대화되고, 미처리 유해가스와 악취 및 다이옥신 등도 용이하게 제거할 수 있어서 컴팩트하면서 우수한 집진성능을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 폐열을 흡수하여 온수 등으로 재활용이 가능한 소각장치에 관한 것이다.

Description

소각장치 {trash burner}

본 고안은 고온송풍 연소방식의 소각장치에 관한 것으로 소각타워와 집진타워가 연결덕트에 의해 연결된 소각장치에 있어서 연결덕트는 내통과 외통의 이중구조로 그 사이에 공기가열부를 형성하고, 내측의 열교환기에서 가열된 스팀을 소각타워의 연소실로 공급하며, 연소가스를 집진타워에 접선방향으로 공급하도록 집진타워에 접선방향으로 연결하고, 집진타워는 내통과 외통의 이중구조로 형성하여 그 사이에 공기가열부에서 가열된 고온의 공기가 공급되고 데미스타부와 활성섬유필터부를 포함하는 연통과 내통과 외통의 이중구조로 형성하여 그 사이에 열흡수관을 설치하고 집진부의 내부로 연장되어 있는 연통의 하단에는 다수의 분사노즐로 이루어진 세정액 분사부와 깔대기형 수집콘과 배출콘으로 이루어진 물받이콘을 형성한 상광하협의 사이클론형 집진부로 이루어져서, 분진 포집효율이 극대화되고, 미처리 유해가스와 악취 및 다이옥신 등도 용이하게 제거할 수 있어서 컴팩트하면서 안정적인 집진효율을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 폐열을 흡수하여 온수 등으로 재활용이 가능한 소각장치에 관한 것이다.

일반적으로 산업폐기물을 비롯한 쓰레기를 처리하는 방법으로 매립, 소각등의 방법이 사용되고 있으나, 매립은 토양오염과 매립지의 부족이라는 문제가 있어서, 소각방법이 다각도로 연구되고 있는 실정이다. 특히, 소각처리방법은 쓰레기를 편리하게 처리할 수 있게 되나 소각시 발생되는 배출가스 중의 질소산화물, 다이옥신 등의 유해가스 성분이 대기환경을 오염시키는 심각한 문제가 발생하였다.

따라서, 유해가스 성분의 발생을 최소화하며 유지비용을 절감키 위한 여러 방안들이 제시되었으며 냉각고온 선회유도 송풍연소방식도 그 중의 하나이다.

냉각고온 선회유도 송풍연소방식은 생활쓰레기 및 산업쓰레기등 각종 쓰레기 소각할 때 상온의 공기를 송풍함에 있어서 소각로의 외통을 냉각함과 동시에 냉각작용에서 상반되는 흡열작용에 의해 발생되는 고온의 공기를 다시 내통연소실로 보내 연소용 공기로 활용함으로 인해 짧은 시간 내에 고온의 연소조건을 형성하여 저온에서 발생 할 수 있는 대기오염물질을 최소화 할 수 있도록 하여 완전연소를 유도하는 것이다.

이와 같은 냉각고온 선회유도 송풍연소방식도 연소시 완전연소에는 이르지 못하므로 연소실에서는 가장 좋은 조건으로 완전연소를 유도하여 대기오염물질의 발생을 억제하고는 있으나, 일부 대기오염물질들의 발생되는 실정이다.

그래서 오염물질이 포함된 배출가스들을 집진타워로 보내 오염물질을 배출가스에서 분리하여 실제로 대기중으로 배출되는 배출가스는 대기환경기준에 적합하게 되도록 하고 있으나 그에 따르는 많은 시설과 비용이 소요되어 소각장치의 대기오염 발생, 초기 설비 비용의 과다, 높은 유지보수비용 등의 문제점을 갖고 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 소각장치의 집진타워를 사용자의 운전 및 조작이 용이하면서도 배출가스에 포함된 오염물질의 분리가 효과적으로 이루어져서 배출가스로 인한 대기 중 환경오염을 최소화 할 수 있게되며, 폐수와 폐열을 재활용 할 수 있는 소각장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 본 고안에 의한 소각장치 전체를 개략적으로 나타낸 구성도이고,

도 2는 본 고안의 소각장치 중 집진타워의 구성을 확대하여 도시한 확대도이며,

도 3은 본 고안에 의한 집진타워의 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

100 : 소각장치 110 : 소각타워

111 : 연소실 120 : 집진타워

130 : 연결덕트 131 : 연결덕트 내통

132 : 연결덕트 외통 133 : 공기가열부

134 : 배출구 135 : 열교환기

140 : 연통 141 : 연통의 내통

142 : 연통의 외통 143 : 데미스타부

144 : 활성섬유필터부 150 : 집진부

151 : 집진부 내통 152 : 집진부 외통

153 : 열흡수관 154 : 세정액 분사부

155 : 물받이콘 160 : 더스트박스

170 : 폐수정화조

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은 소각타워와 집진타워를 연결덕트에 의해 연결되도록 구성한 소각장치에 있어서, 상기 연결덕트는 내통과 외통의 이중구조로 형성하며, 그 내통과 외통의 사이에 형성한 공기가열부와, 상기 내통의 내측으로는 통과하는 고온의 연소가스에서 열을 흡수하여 고온으로 가열된 스팀을 소각타워의 연소실로 공급하도록 형성한 열교환기를 포함하여 이루어지도록 형성한 것을 특징으로 한다.

또한 상기 연결덕트는 연소가스를 집진타워에 접선방향으로 공급하도록 접선방향으로 집진타워에 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 집진타워는 연통과 상광하협의 사이클론형 집진부와 더스트박스를 연결하여 적층되도록 형성하며, 상기 연통은 내통과 외통의 이중구조로 형성하여 상기 공기가열부에서 가열된 고온의 열풍이 송풍기를 통해 공급되는 것을 특징으로 한다.

또한, 연통의 내부에 데미스타부와 활성섬유필터부를 형성하여 연소가스에잔류하는 미스트와 악취 및 유해가스의 배출을 차단하는 것을 특징으로 한다.

상기 집진부는 내통과 외통의 이중구조로 형성하여 그 사이에 물이 공급되는 열흡수관을 설치하는 것을 특징으로 한다.

상기 집진부의 내부로 연장되어 있는 연통의 하단에는 서로 마주보면서 세정액을 분사하는 다수의 분사노즐로 이루어진 세정액 분사부와, 상기 세정액 분사부의 하측으로 낙하하는 세정액을 수집하는 깔대기형 수집콘과, 상기 수집콘을 통해 수집되어 낙하하는 세정액을 외부로 배출하는 배출관이 연결된 배출콘으로 이루어진 물받이콘을 형성하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 고안의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것일 뿐이다.

도1은 본 고안에 의한 소각장치의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다. 본 고안의 소각장치(100)는 소각타워(110)와 집진타워(120)를 연결덕트(130)에 의해 연결되도록 구성한 것은 종래와 동일하다.

그러나 본 고안의 연결덕트(130)는 내통(131)과 외통(132)의 이중구조로 형성하며, 그 내통(131)과 외통(132)의 사이에 형성되는 공기가열부(133)와, 상기 내통(131)의 내측으로는 통과하는 고온의 연소가스에서 열을 흡수하여 고온으로 가열된 스팀을 소각타워의 연소실로 공급하도록 형성한 열교환기(135)를 포함하여 이루어지도록 형성한다, 상기 공기가열부(133)는 연결덕트(130)의 내측을 통과하는 고온의 연소가스에서 열을 흡수하여 내부의 공기가 가열된다. 즉, 연결덕트(130)를냉각시키는 역할을 하며, 이 열을 흡수하여 온도가 상승된 공기를 활용할 수 있게 된다. 따라서, 배출구(134)를 통해 가열된 공기를 외부로 이송시킬 수 있다.

상기 열교환기(135)는 내부에 물이 통과하는 관형태로 형성하여, 외부에서 연속적으로 공급되는 물이 열교환기(135)를 통과하면서 연소가스의 온도를 하강시키고 물은 고온으로 가열되어 스팀을 발생하게 된다. 이렇게 발생된 스팀을 연결관을 통해 소각타워(110)의 연소실(111) 내측으로 공급하고 도면에는 도시하지 않는 분사 노즐 등을 통해서 연소실(111) 내에 필요에 따라 분사하여 연소상태를 조정할 수 있게 된다.

또한 상기 연결덕트(130)는 연소가스를 집진타워(120)에 접선방향으로 공급하도록 본 고안에 의한 집진타워의 단면도인 도 3에 도시한 바와 같이 접선방향으로 집진타워(120)에 연결되도록 한다.

상기 집진타워(120)는 연통(140)과 상광하협의 사이클론형 집진부(150)와 더스트박스(160)를 연결하여 적층되도록 형성하며, 상기 연통(140)은 내통(141)과 외통(142)의 이중구조로 형성하여 상기 공기가열부(133)에서 가열된 고온의 열풍이 도면에는 도시하지 않은 별도로 설치한 송풍기를 통해 공급되도록 한다.

또한, 연통(140)의 내부에 데미스타부(143)와 활성섬유필터부(144)를 형성하여 연소가스에 잔류하는 미스트와 악취 및 유해가스의 배출을 차단한다.

상기 집진부(150)는 내통(151)과 외통(152)의 이중구조로 형성하여 그 사이에 물이 공급되는 열흡수관(153)을 설치한다.

상기 집진부(150)의 내부로 연장되어 있는 연통(140)의 하단에는 서로 마주보면서 세정액을 분사하는 다수의 분사노즐(154a)(154b)로 이루어진 세정액 분사부(154)와, 상기 세정액 분사부(154)의 하측으로 낙하하는 세정액을 수집하는 깔대기형 수집콘(155a)과, 상기 수집콘(155a)을 통해 수집되어 낙하하는 세정액을 외부로 배출하는 배출관(155c)이 연결된 배출콘(155b)으로 이루어진 물받이콘(155)을 형성한다.

세정액은 도면에는 도시하지 않은 간이 폐수처리시설을 통해 소각타워에 재투입할 수 도 있고, 세정액 분사부(154)로 재순환시켜 폐수발생이 최소화되도록 한다. 본 고안의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 소각장치는 소각타워(120)의 투입구를 통해 소각물을 투입하고 착화하면 송풍기를 통해 연소실(111) 내에 외통 접선방향에서 송풍을 실시함으로 원형의 소각타워에서 자연스럽게 강한 선회류가 형성된다. 이때 형성된 선회류의 공기는 다시 연소실(111)내부로 유입되어 형성된 선회류 상태로 연소용 공기를 작용함으로 인해 소각물과의 접촉면적을 크게 함으로 해서 완전연소에 근접한 연소가 이루어 진다.

소각타워(110)에서 소각물을 소각한 후 연소가스는 소각타워(110)의 상단에 연결된 연결덕트(130)를 통해 집진타워(120)로 이동하게 된다.

상기 본 고안의 연결덕트(130)는 내통(131)과 외통(132)의 이중구조로 형성되어 그 내통(131)과 외통(132)의 사이에 공기가열부(133)가 형성되는데 여기에 있는 공기가 내통(131)을 통과하는 고온의 연소가스에서 열을 흡수하여 연소가스의 온도를 낮춤과 동시에 자신은 고온으로 가열된다.

상기 연결덕트(130)는 SUS재질로 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 내통(131)의 내측에는 열교환기(135)가 형성되어 있는데 열교환기(135)의 내부에는 물이 통과하는 관형태로 형성하여, 외부에서 연속적으로 공급되는 물이 열교환기(140)를 통과하면서 연소가스의 온도를 하강시키고 물은 고온으로 가열되어 스팀을 발생하게 된다. 이렇게 발생된 스팀을 연결관을 통해 소각타워(110)의 연소실(111) 내측으로 공급하고 도면에는 도시하지 않는 분사 노즐 등을 통해서 연소실(111) 내에 필요에 따라 분사하여 연소상태를 조정할 수 있게 된다.

또한 상기 연결덕트(130)는 접선방향으로 집진타워(120)에 연결되어 연소가스를 집진타워(120)에 접선방향으로 공급하므로 연소가스가 선회류를 형성하면서 유입된다.

그리고, 상기 집진타워(120)는 연통(140)과 상광하협의 사이클론형 집진부(150)와 더스트박스(160)를 연결하여 적층되고, 상기 연통(140)은 내통(141)과 외통(142)의 이중구조로 되어 상기 공기가열부(133)에서 가열된 고온의 열풍이 도면에는 도시하지 않은 별도로 설치한 송풍기를 통해 공급된다.

고온의 열풍은 송풍기를 통해 연통의 내통(141)과 외통(142) 사이의 공간으로 보내어 연료중 무기물 등이 고열에서 연소중 과다 송풍으로 냉각되어 미연소된 연기 상태로 배출되는 백연현상을 감소시킨다.

상기 집진부(150)는 내통(151)과 외통(152)의 이중구조로 형성하여 그 사이에 물이 공급되는 열흡수관(153)이 설치되어 집진부(150)에서 발생하는 열을 흡수하여 집진부(150)를 냉각시킴과 동시에 열흡수관(153) 내의 물은 가열되어 온수가 되므로 필요처에 공급하여 사용할 수 있게 된다. 따라서, 도면에 도시된 바와 같이 연소가스는 집진부(150)의 상부에서 하부로 하강하면서 사이클론형으로 형성된 내면에 충돌하여 가스에 섞여 날리던 분진은 추락하여 하단의 더스트박스(160)에 수집된다.

연소가스는 고온이므로 다시 상승하여 집진부(150)의 중앙에 있는 연통(140)의 하단을 통해 연통(140)으로 진입하여 외부로 배출되는데, 상기 집진부(150)의 내부로 연장되어 있는 연통(140)의 하단에는 서로 마주보면서 세정액을 분사하는 다수의 분사노즐(154a)(154b)로 이루어진 세정액 분사부(154)가 형성되어 있어서,세정액을 분사하여 분진을 세정액에 흡착시켜 포집하게 된다. 이때, 연소가스의 흐흠과 동일한 방향과 역방향으로 각각 세정액을 분사하여 흡착효율을 증가시킨다.

이렇게 분진을 흡착한 세정액은 하측으로 낙하하는데 이 낙하하는 세정액을 세적액 분사부(154)의 하측에 설치된 물받이콘(155)로 수집하여 외부로 배출한다.

물받이콘(155)는 세정액을 수집하는 깔대기형 수집콘(155a)과, 상기 수집콘(155a)을 통해 수집되어 낙하하는 세정액을 외부로 배출하는 배출관(155c)이 연결된 배출콘(155b)으로 형성되어 수집콘(155a)과 배출콘(155b)의 사이가 일정간격으로 형성되어 있어서 그 사이로 연소가스는 막힘없이 유동되면서 세정액만 수집하도록 된 것이다.

이렇게 세정액 분사부(154)를 통과한 연소가스는 다시 그 상측의 데미스타부(143)와 활성섬유필터부(144)를 통과하면서 연소가스에 잔류하는 미스트와 악취 및 유해가스가 필터링 되어 배출이 차단된다. 즉, 소각타워(110)에서 배출가스는 연소과정에서 자연적으로 발생하는 풍압에 의해 연결덕트(130)를 통해 집진타워(120)로 이동하게 되는데, 연소시에 발생하는 배출가스가 열에 의해 상향으로 이동하던 중에 연결덕트(130)의 굴절부에서는 선회류의 방향에 의해 이동하게 되므로 일반적으로 연소가스가 덕트의 굴절부에서 충돌하여 이동 중에 와류가 발생하는 것이 방지된다. 이는 연결 내에서 연소가스가 신속하게 이동하지 못하면서 연소가스의 배출이 지체되어 연소상태에 악영향을 미치던 문제를 감소시킬 수 있게 된다.

또한 본 고안의 소각장치(100)에서는 소각타워(110)에서 배출되는 연소가스의 온도가 연결덕트(130)의 열교환기(135)에서 일차 하강하게 되며 또한 연결덕트(130)가 내통과 외통의 이중구조로 형성되어 있어서 발생되는 고온의 열은 재차 하강 시키게 된다. 특히, 연소가스의 온도를 하강시키게 되면 집진효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 대기중으로 배출시에도 가능한 대기의 온도와 근접하도록 온도를 신속히 낮출 수 있게 된다.

또한, 소각타워(110)에서 피소각물의 연소로 인해 발생하는 배출가스가 덕트를 통해 집진타워(120)의 상측으로 공급하게 되고, 이때에도 배출가스는 연결덕트(130)의 내부를 통과하면서 배출가스의 이동에 방해를 받지 않고 집진타워로 이동한다.

배출가스는 고효율사이클론형 집진부(150)을 통과하면서 분진은 일차 제거되어 더스트박스(160)로 포집되어 배출되며, 2차로 세정액 분사부(154)에 의해 분진과 유해가스는 동시에 세정수에 흡착되며, 최종적으로 데미스타(143)와 활성탄소섬유필터(144)를 거쳐 악취 및 유해가스, 미처리된 분진까지 제거된다.

세정수는 간이폐수정화시설인 폐수저장조(170)에서 1차 중화반응, 2차 침전반응, 3차 재순화조를 통과하면서 1차에 가성소다를 투입해 중금속 및 유기물질을 제거하고 2차 침전조하부의 슬러리 폐수는 연소실로 보내어 온도조절 및 연소반응의 조연재 역할을 시키며, 상부의 정화된 폐수는 보충수와 함께 순환조로 공급되어 세정수 역할을 하며 재순환 하도록 이용할 수 있다.

특히, 피소각물의 연소에 의해 발생하는 고온의 배출가스는 연결덕트의 내통에 형성된 열교환기에 의해 고온의 스팀이 발생되면 연소조절수를 연소실 내측으로 공급하여 염화비닐과 같은 극히 잘 안타는 물질 소각시 적정량의 물분사로 염화비닐이 열분해되어 생긴 염화수소나 염화화합물이 공기와의 혼합을 방해하는 것을 차단하여 염화비닐이 열분해해서 생긴 탄소와 수소가 서로 반응하여 내열성 좋은 중간생성물이 만들어지는 것을 차단하게 된다.

또한 모든 구조물을 후렌지 타입으로 분해 조립이 용이하게 하면 효율적인 유지보수가 가능하게 하는 것이 바람직하고, 이에 따라 최대의 관리비 절감효과를 가져 올 수 있게 된다.

이상에서와 같이 본 고안에서는 배출가스의 배출이 원활하게 이루어져서 연소과정에서 발생하는 배출가스가 연결덕트를 통해 이동하던 중에 연결덕트의 내부에서 충돌하여 와류가 발생하거나 집진타워에서 집진을 위해 배출가스의 흐름을 차단하여 연소과정에서 발생하는 배출가스의 배출을 방해함에 따라서 연소과정에까지악영향을 미치던 문제가 해결되어 연소과정이 일정하게 유지되므로 연소반응이 최대의 효율로 이루어지도록 제어할 수 있게 되면서도 배출가스에 포함되어 있는 분진이 대기 중으로 배출되지 않도록 효율적으로 처리할 수 있게 되는 이점이 있다.

배출가스는 집진부를 통과하면서 분진은 일차 제거되어 더스트박스로 포집되어 배출되며, 2차로 세정액 분사부에 의해 분진과 유해가스는 동시에 세정수에 흡착되며, 최종적으로 데미스타)와 활성탄소섬유필터를 거쳐 악취 및 유해가스, 미처리된 분진까지 제거되므로 분진과 악취 및 유해가스의 제거 효율을 극대화 시킬 수 있을 뿐만 아니라, 세정수를 재활용 할 수 있어서 폐수의 발생을 최소화 시킬 수 있는 이점이 있다.

따라서, 대기오염을 최소화하여 가장 효율적이면서 컴팩트한 구조의 집진타워설비를 가능케 하므로 초기 설비 투자의 저렴화와 유지보수비용을 낮출수 있게 되고, 또한 지금까지 문제가 되어온 소형소각시설의 저온 연소에 따른 대기오염발생, 유지보수비용 과다 등의 문제를 가장 저렴한 설비투자로 해결할 수 있게 된다.

Claims (7)

1. 소각타워와 집진타워를 연결덕트에 의해 연결되도록 구성한 소각장치에 있어서, 상기 연결덕트는 내통과 외통의 이중구조로 형성하며, 그 내통과 외통의 사이에 형성한 공기가열부와, 상기 내통의 내측으로는 통과하는 고온의 연소가스에서 열을 흡수하여 고온으로 가열된 스팀을 소각타워의 연소실로 공급하도록 형성한 열교환기를 포함하여 이루어지도록 형성한 것을 특징으로 하는 소각장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 연결덕트는 연소가스를 집진타워에 접선방향으로 공급하도록 접선방향으로 집진타워에 연결되는 것을 특징으로 하는 소각장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 집진타워는 내통과 외통의 이중구조로 형성된 연통과, 상광하협의 사이클론형 집진부와, 더스트박스를 연결하여 적층되도록 형성하고, 상기 연통은 상기 공기가열부에서 가열된 고온의 열풍을 공급하는 송풍기에 연결된 것을 특징으로 하는 소각장치.
4. 제 3 항에 있어서, 연소가스에 잔류하는 미스트와 악취 및 유해가스의 배출을 차단하도록 상기 연통의 내부에 데미스타부와 활성섬유필터부를 더 포함하여 형성한 것을 특징으로 하는 소각장치.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 집진부는 내통과 외통의 이중구조로 형성하며, 그 사이에 물이 공급되는 열흡수관이 더 포함되도록 설치하는 것을 특징으로 하는 소각장치.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 집진부의 내부로 연장되어 있는 연통의 하단에는 서로 마주보면서 세정액을 분사하는 다수의 분사노즐로 이루어진 세정액 분사부를 더 포함하도록 형성한 것을 특징으로 하는 소각장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 세정액 분사부의 하측으로 낙하하는 세정액을 수집하는 깔대기형 수집콘과, 상기 수집콘을 통해 수집되어 낙하하는 세정액을 외부로 배출하는 배출관이 연결된 배출콘으로 이루어진 물받이콘을 더 포함하여 형성하는 것을 특징으로 하는 소각장치.