KR200276733Y1 - 폐기물 소각 및 연소열 회수 시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 산업폐기물이나 생활폐기물등 각종 폐기물을 소각시키되, 연소과정에서 발생하는 열로 폐기물의 완전 연소를 촉진시킴과 아울러 연소 과정에서 발생하는 열을 회수할 수 있도록 한 폐기물 소각 및 연소열 회수 시스템을 개시한다. 본 고안은 폐기물을 완전연소시켜 줌으로써 배기가스에 의한 환경오염의 문제를 해결함과 아울러 폐기물로부터 열에너지를 획득할수 있도록 하기 위하여 폐기물의 연소를 위한 연소실과 모우터 및 이송스크류로 구성된 폐기물 정량 공급수단과, 배기구를 구비하여서 된 공지의 것에 있어서, 폐기물의 연소를 위한 연소실에서 와류를 일으키면서 이동하는 연소공기에 의하여 연소의 고효율을 도모하고, 배기 가스를 수차례에 걸쳐서 재연소 시킴으로써 환경 저해 유발 요인을 제거하며, 열교환기를 추가 설치하여 열 에너지를 획득할 수 있도록 한 것이다.

Description

폐기물 소각 및 연소열 회수 시스템 {Scrapped Material Incineration and Combustion Heat Recovery System}

본 고안은 각종 폐기물을 소각시키고, 그 연소열을 회수할 수 있도록 한 폐기물 소각 및 연소열 회수 시스템에 관한 것으로, 더 상세히는 산업폐기물이나 생활폐기물등 각종 폐기물을 소각시키되, 연소과정에서 발생하는 열로 폐기물의 완전 연소를 촉진시킴과 아울러 연소 과정에서 발생하는 열을 회수할 수 있도록 한 폐기물 소각 및 연소열 회수 시스템에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 종래에도 산업 폐기물을 소각하기 위하여 각종 형태의 소각 시스템이 다수 제안된바 있다. 이러한 각종 소각 시스템은 폐기물에 점화하거나 초기 가열하여 건조시킨후 점화시키며, 연소상태에 따라 폐기물 투입량을 결정하게 되는 것이다.

이러한 종래의 소각시스템은 연소물인 폐기물의 부피 증감등 내부의 부하 변동에도 불구하고 안정적인 소각을 도모함으로써 연소효율을 향상시키고 배기가스의 오염도를 감소시킬수 있도록 하는 데에 주안점을 두고 있다.

반면에 폐기물소각로에서는 연소시 발생된 폐기물의 재가 축적되기 마련이며, 이러한 폐기물의 재는 연소되어야 할 폐기물로의 산소 공급을 방해하므로 불완전 연소를 유발시키게 되는 문제점이 있는 것이다.

또한, 대부분의 폐기물 소각로는 연소실이 부위별로 온도가 상이하여 연소상태가 불안정하게 되는 문제점이 있으며, 폐기물의 연소에 필요한 시간이 충분히 제공되지 못하여 연소상태가 불완전하게 되는 문제점이 있는 것이다.

상술한 종래의 문제점을 감안하여 본 고안의 목적은 폐기물을 완전연소시켜 줌으로써 배기가스에 의한 환경오염의 문제를 해결함과 아울러 폐기물로부터 열에너지를 획득할수 있도록 한 폐기물 소각 및 연소열 회수 시스템을 제공하는 것이다.

도1은 본 고안에 의한 폐기물 소각 및 연소열 회수 시스템의 구성을 보인 설명도.

도2는 폐기물 소각 및 연소열 회수 시스템의 구조를 보인 종단면도.

도3은 본 고안에 의한 다른 실시예에 의한 폐기물 소각 및 연소열 회수 시스템의 구성을 보인 설명도.

도4는 본 고안의 다른 실시예에 의한 폐기물 소각 및 연소열 회수 시스템의 구조를 보인 종단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1,1':모우터

2,2':이송스크류

3,3':호퍼

4,4':연소부

5,5':공기유입관

6,6':초기 연소 버너

7,7':공기 분출공

8,8':안내관

9,9':배기구

10,10':재연소버너

11:제1재연소실

11':제2재연소실

12:파쇄기

13:제1연소실

13':제2연소실

14:투입구

15,15':출구

16:건조드럼

17:중심축

18:임펠러

19:핀

20:체인

21:모우터

22:건조물 배출구

23:집진시설

24:배기구

25:냉각기

26:열교환기

27:배기구

28:출구

29:집진시설

30:굴뚝

31:콤프레셔

32:냉매 탱크

가:폐기물투입수단

나:와류발생수단

다:열회수수단

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 폐기물의 연소를 위한 연소실과 모우터 및 이송스크류로 구성된 폐기물 정량 공급수단과, 배기구를 구비하여서 된 공지의 것에 있어서, 폐기물의 연소를 위한 연소실에서 와류를 일으키면서 이동하는 연소공기에 의하여 연소의 고효율을 도모하고, 배기 가스를 수차례에 걸쳐서 재연소 시킴으로써 환경 저해 유발 요인을 제거하며, 열교환기를 추가 설치하여 열 에너지를 획득할 수 있도록 한 폐기물 소각 및 연소열 회수 시스템을 제안한다.

이에 따라 본 고안은 폐기물의 완전 연소를 도모하여 환경을 보호하고 폐기물에서 열에너지를 회수하여 난방용등으로 활용할 수 있게 되는 효과가 있다.

이러한 본 고안을 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1 내지 도4에 의하여 본 고안에 의한 폐기물 소각 및 연소열 회수 시스템을 도시하였다. 이에서 볼수 있는 바와 같이 본 고안은 모우터(1)에 의하여 회전되는 이송스크류(2)에 의하여 호퍼(3)에 투입된 폐기물이 분쇄되고 이송되도록 하기 위한 폐기물 투입수단(가)과, 폐기물 투입수단(가)에 의하여 투입된 폐기물이 일정높이로 공급되는 제1연소실(13)내부의 연소부(4)와, 연소부(4)의 일측에 설치되며 와류를 형성하기 위한 공기유입관(5) 및 공기 분출공(7) 그리고 안내관(8)을 구비하여서 된 와류 발생수단(나)과, 제1연소실(13) 내부에 점화를 위한 초기 연소 버너(6)와, 연소된 배기가스가 배출되는 배기구(9)와, 배기구(9)에서 배출되는 연소가스를 재차 연소시키기 위한 재연소버너(10)와, 재연소버너(10)의 화염이 방사되는 제1재연소실(11)과, 함수율이 높은 폐기물을 투입하여 분쇄하기 위한 파쇄기(12)에 의하여 공급되는 폐기물이 투입되는 투입구(14) 및 제1재연소실(11)의 출구(15)가 연결되며 경사진 상태에서 회전되는 건조 드럼(16)과, 건조드럼(16)의 내부에 설치되며 중심축(17)에 고정되어 회전되는 임펠러(18)와, 건조드럼(16)의 내부 둘레에 설치되고 낙하충격을 발생시키기 위한 핀(19)과, 건조드럼(16)을회동시키기 위한 체인(20)과, 체인(20)에 의한 회동력 전달을 위한 회동모우터(21)와, 건조드럼(16)에 의하여 건조, 분쇄된 폐기물을 배출되도록 하기 위한 배출구(22)와, 건조드럼(16)과 사이크론 및 스크러버로 된 집진 시설(23)을 연결하기 위한 배기구(24)와, 집진시설(23)을 통과한 배기가스를 수분 제거를 위한 냉각기(25)와, 모우터(1')에 의하여 회전되는 이송스크류(2')에 의하여 호퍼(3')에 투입된 폐기물이 분쇄되고 이송되도록 하기 위한 폐기물 투입수단(가')과, 폐기물 투입수단(가')에 의하여 투입된 폐기물이 일정높이로 공급되는 제2연소실(13')내부의 연소부(4')와, 연소부(4')의 일측에 설치되며 와류를 형성하기 위한 공기유입관(5') 및 공기 분출공(7') 그리고 안내관(8')을 구비하여서 된 와류 발생수단(다')과, 제2연소실(13') 내부에 점화를 위한 초기 연소 버너(6')와, 연소된 배기가스가 배출되는 배기구(9')와, 배기구(9')에서 배출되는 연소가스를 재차 연소시키기 위한 재연소버너(10')와, 재연소버너(10')의 화염이 방사되는 제2재연소실(11')과, 제2재연소실(11')에 연소 공기를 공급하기 위한 냉각기(25)의 배기구(27)와, 제2재연소실(11')의 출구(15')와 연결된 열교환기(26)와, 열교환기(26)의 출구(28)와 연결된 사이크론 및 스크러버등으로 된 집진 시설(29)과, 열교환기(26)에 연결된 콤프레셔(31) 및 냉매 탱크(32)로 구성된 열회수 수단(다)과, 집진시설(29)의 배기를 위한 굴뚝(30)으로 된 것이다.

이와 같이 된 본 고안은 먼저 모우터(1)에 전원을 인가하고 각종 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폐합성수지, 잔사, 종이등 각종 산업폐기물이나 생활폐기물등 각종 가연성 폐기물을 호퍼(3,3')에 투입하게 된다. 이에 따라 호퍼(3,3')로 투입된 폐기물은 모우터(1,1')에 의하여 회전되는 이송스크류(2,2')에 의하여 일정 길이 단위로 절단되면서 도면상 우측으로 이동하게 된다. 그 결과 폐기물은 연소부(4)에 채워지게 되며, 이때 초기 연소 버너(6)에 의하여 점화가 이루어지고, 이에 따라 폐기물은 연소를 시작하게 되는 것인바, 이때 연소공기 공급을 위하여 일반적인 공기 유입관(5)으로 송풍기(도면에 미도시함)에 의한 공기가 공급된다. 이러한 공기 유입관(5)으로 유입된 공기는 공기 분출공(7)으로 분출되는바, 이러한 공기 분출공(7)은 제1연소실(13)의 내벽을 향하여 공기를 분사하도록 되어 있으므로 공기가 상승하면서 내벽에 부딪히는 상태로 진행하게 되어 결국 나선형으로 진행하게 된다.

이에 따라 연소부(4)에서 연소중인 폐기물은 나선형으로 회전하는 기류에 의하여 연소공기를 충분히 공급받음과 동시에 제1연소실(13)내부에서 체재(滯在)시간이 길게 되어 거의 완전한 연소를 실현하게 된다. 이러한 과정으로 형성된 고온의 배기가스는 제1재연소실(11)에 유입되는 것이다. 이때 제1재연소실(11)에는 재연소버너(10)에 의한 화염이 분사되고 있으므로 제1연소실(13)의 배기가스는 재차 고온으로 가열되어 더욱 완전한 연소상태로 되는 것이다. 이러한 과정으로 매우 높은 온도로 가열된 배기가스는 출구(15)를 거쳐서 건조드럼(16)에 유입되고,

건조드럼(16)에서는 파쇄기(12)에 투입된 오니, 스러지, 잔반등 함수율이 높은 젖은 폐기물이 적정 크기로 분쇄된후 낙하하여 투입되는 것이다.

그러므로 제1재연소실(11)에서 재연소되면서 가열된 후 출구(15)로 배출되는 고온의 공기에 의하여 건조되기 시작하는데, 특히 본 고안에서는 건조드럼(16)의 핀(19)에 의하여 투입된 폐기물이 상승되고 가장 높은 위치에서 낙하하면서 회전되는 임펠러(11)에 부딪혀 재차 부서지므로 고온의 공기에 고루 노출되어 효과적인 분쇄 및 건조가 가능하게 된다.

아울러, 건조드럼(16)은 도면상 우측이 약간 낮게 설치된 것이며 그 기울기가 미소하여 도면으로는 그 경사도가 표현되지 않은 것이다.

이와 같이 하여 본 고안은 가연성 폐기물을 연소시켜 얻은 연소열과 재연소버너에 의하여 재차 연소시킨 환경 오염의 우려가 거의 없는 고온의 배기가스에 의하여 막대한 연료비 부담없이 함수율이 높은 폐기물을 건조하고 이를 분쇄하여 효과적으로 처리 용이한 상태로 할수 있게 되는 것이다.

이와 같이 하여 본 고안은 건조드럼(16)의 경사각도 및 출구(15)에서 토출되는 공기압에 의한 기류에 의하여 건조물 배출부(22)로 밀려나와 낙하하면서 배출될 수 있는 것이다. 아울러, 건조드럼(16)의 배기구(24)로 배출된 배기가스는 사이크론 및 스크러버로 된 집진시설(29)을 거친후 냉각기(25)에 의하여 냉각되고, 배기구(27)를 경유하여 제2재연소실로 유입된다. 아울러, 제2연소실(11')로 투입된 폐기물은 전술한 제1제1연소실(13)의 경우와 동일하게 폐기물을 연소시키고 배기가스를 배기구(9)를 거쳐서 제2재연소실(11')에 투입시키며, 냉각기(25)를 거친 배기구(27)의 가스와 함께 제2재연소버너(10')에 의하여 고온으로 가열되므로 완전 연소상태를 구현할 수 있게 된다. 이러한 상태에서 고온의 배기가스는 제2재연소실(11')의 출구(15')와 연결된 열교환기(26)로 유입되는 것이며, 이러한 배기가스는 열매로 작용하게 된다. 이에 따라 콤프레셔(31) 및 냉매 탱크(32)로 구성된 열회수수단(다)에 의하여 열교환기(26)를 순환하는 물이나 오일등이 가열되는것이고, 냉매 탱크(32)의 냉매가 가열될 수 있는 것이며, 이러한 냉매 탱크(32)는 예를 들면 방열(放熱) 라디에이터나 난방 코일을 연결하여 난방용으로 사용될 수 있고, 설계 사양에 따라서는 고온의 스팀을 얻어 발전기 터빈을 가동시킬 수도 있는 것이다. 또한, 열교환기(26)를 통과한 배기가스는 온도가 크게 낮아져 있는 것이며, 사이크론 및 스크러버인 집진시설(29)에 의하여 수분이나 먼지등이 제거된 후 굴뚝(30)으로 배출되는 것이다.

아울러, 본 고안에서의 열교환기는 주수식(注水式)·이중관식·핀붙이 다관식·투관형식(透管型式)등을 채택할 수 있으며, 열이 높은 유체와 낮은 유체의 흐름 방향에 따라 같은 방향으로 흐르는 병류형(竝流型), 반대방향으로 흐르는 역류형, 직각방향으로 흐르는 직교류형(直交流型)등 다양한 형태의 것을 사용할 수 있음은 물론이다.

특히 본 고안에서는 제1,2연소실(13,13')을 구성함에 있어서, 도1,2로 보인 바와 같이 직립형의 것을 사용할 수도 있고, 도3,4로 보인 바와 같이 수평형인 것을 사용할 수도 있는 것이다.

이와 같이 하여 본 고안은 타이어나 전선 기타 가연성 폐기물을 연소시킴에 있어서 연소공기가 회전되면서 공급되고 이에 따라 연소과정에서의 체재시간이 크게 증가하게 되어 폐기물의 연소시간이 연장되는 것이어서 완전 연소가 가능하게 되는 것이며, 건조드럼에 의하여 잔반이나 폐수스러지등의 각종 폐기물 등을 고루 소각하거나 건조시켜 퇴비를 생산할 수 있게 되고, 열교환기에 의하여 배기 가스중의 고열을 열회수 수단으로 회수하여 지역 난방 에너지를 제공하는 등의 용도로 활용할 수 있는 유용한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 폐기물을 소각시키되, 배기가스를 사이크론 및 스크러버등 집진시설(23,29)을 통하여 집진하고 굴뚝(30)으로 배출하도록 한 공지의 것에 있어서,

   폐기물 투입수단(가)과, 폐기물 투입수단(가)에 의하여 투입된 폐기물이 일정높이로 공급되는 제1연소실(13)내부의 연소부(4)와, 연소부(4)의 일측에 설치되며 와류를 형성하기 위한 공기유입관(5) 및 공기 분출공(7) 그리고 안내관(8)을 구비하여서 된 와류 발생수단(나)과, 배기구(9)에서 배출되는 연소가스를 재차 연소시키기 위한 재연소버너(10)와, 재연소버너(10)의 화염이 방사되는 제1재연소실(11)과, 함수율이 높은 폐기물을 투입하여 분쇄하기 위한 파쇄기(12)에 의하여 공급되는 폐기물이 투입되는 투입구(14) 및 제1재연소실(11)의 출구(15)가 연결되며 경사진 상태에서 회전되는 건조 드럼(16)과, 건조드럼(16)의 내부에 설치되며 중심축(17)에 고정되어 회전되는 임펠러(18)와, 건조드럼(16)의 내부 둘레에 설치되고 낙하충격을 발생시키기 위한 핀(19)과, 건조드럼(16)을 회동시키기 위한 회동력 제공을 위한 회동모우터(21)와, 건조드럼(16)에 의하여 건조, 분쇄된 폐기물을 배출되도록 하기 위한 배출구(22)와, 수분 제거를 위한 냉각기(25)와, 폐기물 투입수단(가')과, 폐기물 투입수단(가')에 의하여 투입된 폐기물이 일정높이로 공급되는 2연소실(13')내부의 연소부(4')와, 연소부(4')의 일측에 설치되며 와류를 형성하기 위한 공기유입관(5') 및 공기 분출공(7') 그리고 안내관(8')을 구비하여서 된 와류 발생수단(다')과, 재연소버너(10')와, 재연소버너(10')의 화염이 방사되는 제2재연소실(11')과, 제2재연소실(11')에 연소 공기를 공급하기 위한 냉각기(25)의 배기구(27)와, 제2재연소실(11')의 출구(15')와 연결된 열교환기(26)와, 열교환기(26)에 연결된 콤프레셔(31) 및 냉매 탱크(32)로 구성된 열회수 수단(다)을 구비함을 특징으로 하는 폐기물 소각 및 연소열 회수 시스템.