KR200279083Y1 - 소각로의 고온공기 공급용 노즐구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 소각로의 1차 연소실 내에 고온공기를 공급하는 노즐구조에 관한 것으로, 특히 소각로의 1차 연소실 내에서 폐기물의 소각 시 고온공기를 공급하는 노즐구조에 관한 것이다.

본 고안은 1차 연소실의 바닥에 배치되는 금속판(12)과; 이 금속판 상에 일정높이로 적층되는 단열내화물(10a)과; 이 단열내화물 상에 일정간격을 두고 배치되어 외부로부터 일정량의 고온공기를 1차 연소실 내로 안내하도록 내화재로 몰드형성되는 다수 개의 열풍공급터널(13)과; 이 열풍공급터널의 좌우 바깥측 하단부를 고정하는 내화물지지체(14)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

소각로의 고온공기 공급용 노즐구조{NOZZLE STRUCTURE FOR PROVIDING INCINERATOR WITH HOT AIR}

본 고안은 소각로의 1차 연소실 내에 고온공기를 공급하는 노즐구조에 관한 것으로, 특히 소각로의 1차 연소실 내에서 폐기물의 소각 시 고온공기를 공급하는 노즐구조에 관한 것이다.

일반적으로, 소각로는 1차 연소실과 2차 연소실로 이루어지는 데, 1차 연소실에서는 투입된 폐기물을 화염 연소시키거나 또는 열분해(탄화)시키고, 그 후 불연소된 가스상 물질은 2차 연소실로 보내져 다시 재연소시키도록 되어 있다.

이때, 1차 연소실에서는 외부로부터 공급되는 대략 20℃ 전후의 외기를 500℃ 내지 800℃ 정도로 가열하여 폐기물을 연소시키게 된다.

이와 같이 외기를 20℃에서 500℃ 내지 800℃로 올리기 위해서는 버너가 필수적이며, 만에 하나라도 폐기물을 소각하는데 필요한 발열량이 적정 기준범위 내에 미치지 못할 경우 폐기물의 연소는 제대로 이루어지지 않게 된다.

이로써, 불충분한 발열량을 채우기 위해 보조버너가 추가로 사용되며, 이에 따라 폐기물을 소각하면 할수록 에너지 소비도 그 만큼 비례적으로 증가하게 된다.

다른 한편, 2차 연소실에서는 1차 연소실로부터 유입된 미연소 가스 또는 불연소 가스상 물질을 1000℃ 내지 1200℃의 고온공기로 재연소시킨 후, 연돌, 즉 굴뚝을 통해 대기로 배출하도록 되어 있다.

종래의 일반적인 기술의 한 예로, 소각로의 1차 연소실 안으로 외기를 공급하는 외부공기 공급부를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

외부공기 공급부(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 소각로의 바닥에 구비되는 철재판(2)과, 이 철재판의 상방으로 일정간격을 두고 구비되는 철재지지대(3)와,이 철재지지대 위에 일정높이로 형성되는 단열내화물층(4)으로 이루어져 있다.

여기에서, 상기 철재판(2)과 철재지지대(3) 사이의 빈공간에는 일정간격으로 배치되어 외기와 연통하는 다수 개의 공기공급 철재관(5)이 매립되고, 이 각 공기공급 철재관은 상기 단열내화물층(4)을 수직으로 관통하도록 구비되는 스텐레스 노즐관(6)과 연결되어 있다.

이에 따라, 소각로의 주변에 마련된 고온공급용 송풍기(도시되지 않음)를 가동하면, 상기 철재관(2)과 철재지지대(3) 사이의 각 공기공급 철재관(5)을 통해 외기가 유입된 후, 각 스텐레스 노즐관(6)을 따라 1차 연소실(7) 내로 분사되게 한다.

다른 근래의 예로, 소각로의 1차 연소실 안으로 외기를 공급하는 나팔모양의 외부공기 공급부를 설명하면 다음과 같다.

상기 외부공기 공급부(1a)는 도 2에 도시된 바와 같이, 바닥측에 구비되는 제1 철재판(2a)과, 이 제1 철재판 상에 수직으로 일정간격을 두고 배치되는 다수 개의 제1 지지대(8)와, 이 각 제1 지지대의 상단부를 가로질러 배치되는 제2 철재판(2b)과, 이 제2 철재판 상에 수직으로 일정간격을 두고 배치되는 다수 개의 제2 지지대(9)와, 이 각 제2 지지대의 상단부를 가로질러 배치되는 제3 철재판(2c)과, 이 제3 철재판 상에 일정간격을 두고 배치되는 다수 개의 단열내화물(10)로 이루어져 있다.

여기에서, 상기 제2 철재판(2b)과 제3 철재판(2c) 사이에 일정간격을 두고 형성된 각 공간에는 바깥의 외기와 연통되는 공기공급 철재관(5a)이 마련되고, 상기 각 단열내화물(10)은 그 상단부가 본체보다 상대적으로 폭이 좁은 나팔형 개구부(11)를 이루며, 이 나팔형 개구부의 하단부와 제3 철재판(2c) 사이에는 상기 공기공급 철재관(5a)과 외기로 연통되는 스텐레스 노즐관(6a)이 설치되어 있다.

이에 따라, 고온공급용 송풍기(도시되지 않음)를 작동시키면, 바깥의 외기가 상기 각 공기공급 철재관(5a)으로부터 각 스텐레스 노즐관(6a)으로 유입된 후, 상기 각 나팔형 개구부(11)를 통해 1차 연소실(7a) 안으로 분사되게 된다.

그러나 종래에는, 고온의 공기가 유입되는 공기공급 철재관 또는 스텐레스 노즐관과, 단열 내화물 간의 열팽창계수가 서로 달라 고온의 공기를 공급하면 이들 결합부분이 수축팽창을 일으켜 비틀림 작용 등에 의해 들뜨거나 탈락되어 버리는 문제점이 있었다.

다른 한편, 스텐레스 노즐관의 상부가 연소실의 바닥면 상부에 완전히 노출되어 있어 비중이 높은 폐기물의 소각 시 부수적으로 발생되는 용융물 등에 의해 노즐관의 입구가 막혀버려 공기가 원활히 공급되지 못하는 문제점이 있었다.

나아가, 폐기물을 열분해 소각하는 경우, 극소량의 공기가 공급되기라도 하면 노즐관의 입구가 더 빨리 막혀버리게 되는 문제점이 있었다.

이에, 본 고안은 전술한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 고온의 공기를 공급하는 부분과 내화물 간의 열팽창 차에 의해 그 결합부분이 손상되는 것을 근본적으로 차단할 수 있는 노즐구조를 마련하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 비중이 높은 폐기물을 1차 연소실 안에서 소각처리할때 부수적으로 발생되는 용융물 등에 의해 노즐관의 입구가 막히는 것을 근본적으로 방지하는 것이다.

도 1은 종래의 일반적인 기술에 따른 한 실시예의 고온공기 공급부가 마련된 소각로의 1차 연소실을 보여주는 개략 정단면도.

도 2는 종래의 개량 기술에 따른 다른 실시예의 고온공기 공급부가 마련된 소각로의 1차 연소실을 보여주는 개략 정단면도.

도 3은 본 고안에 따른 소각로의 고온공기 공급용 노즐구조를 보여주는 개략 정단면도.

도 4는 도 3의 A 부분을 보여주는 개략 부분확대 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

7b: 1차 연소실 10a: 단열내화물

12: 금속판 13: 열풍공급터널

14: 내화물지지체 15: 노즐구멍

16: 폐기물

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 고안은 1차 연소실의 바닥에 배치되는 금속판과; 이 금속판 상에 일정높이로 적층되는 단열내화물과; 이 단열내화물 상에 일정간격을 두고 배치되어 외부로부터 일정량의 고온공기를 1차 연소실 내로 안내하도록 내화재로 몰드형성되는 다수 개의 열풍공급터널과; 이 열풍공급터널의 좌우 바깥측 하단부를 고정하는 내화물지지체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 각 열풍공급터널은 그 축선의 좌우 측방으로 일정간격을 두고 상기 내화물지지체 보다 높게 다수 개의 고온공기 분출용 노즐구멍이 형성되며, 그 상단부의 양측 코너부가 완만하게 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 실시예를 도 3과 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 고안에 따른 소각로의 고온공기 공급용 노즐구조를 보여주는 개략 정단면도이다.

도 4는 도 3의 A 부분을 보여주는 개략 부분확대 사시도이다.

본 고안의 노즐구조는 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 1차 연소실의 바닥에 배치되는 금속판(12)과; 이 금속판 상에 일정높이로 적층되는 단열내화물(10a)과; 이 단열내화물 상에 일정간격을 두고 배치되어 외부로부터 일정량의 고온공기를 1차 연소실 내로 안내하도록 내화재로 몰드형성되는 다수 개의 열풍공급터널(13)과; 이 열풍공급터널의 좌우 바깥측 하단부를 고정하는 내화물지지체(14)로 이루어져 있다.

여기에서, 상기 각 열풍공급터널(13)은 그 축선의 좌우 측방으로 일정간격을 두고 상기 내화물지지체(14) 보다 높게 다수 개의 고온공기 분출용 노즐구멍(15)이 형성되며, 그 상단부의 양측 코너부가 완만하게 형성되는 구조로 되어 있다.

나아가, 상기 각 열풍공급터널(13)의 노즐구멍(15)은 상기 내화물지지체(14)의 높이를 고려하여 상기 단열내화물(10a)의 상면으로부터 약 2/3 이상의 지점에 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 각 열풍공급터널(13)은 고온의 열을 반복적으로 받아도 오래 견딜 수 있도록 상대적으로 열응력에 취약한 그 상단부의 양측 코너부를 사면형태로 취하거나, 또는 라운드지는 형태로 취하는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이 구성된 본 고안에 따른 소각로의 고온공기 공급용 노즐구조를 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 1차 연소실(7b) 안에 일정량의 폐기물(16)을 투입한 후 고온공급용 송풍기(도시되지 않음)를 가동하면, 외기와 연통된 각 열풍공급터널(13)의 노즐구멍(15)을 통해 일정량의 공기가 1차 연소실(7b) 안으로 유입된다.

이때, 1차 연소실의 바닥측 각 열풍공급터널(13)과 내화물지지체(14)의 상부부분에는 일정량의 폐기물(16)이 쌓이더라도, 상기 각 노즐구멍(15)은 열풍공급터널(13)의 좌우 측방으로 형성되고 나아가 내화물지지체(14)로부터 일정높이로 형성되어 있어 막히지 않게 된다.

이에 따라, 상기 열풍공급터널(13)과 내화물지지체(14)의 상부부분에 적층된 폐기물(16)은 그 속에 다량의 수분이 함유(저발열량)되었을 지라도 버너를 가동하지 않고도 500℃ 내지 800℃의 고온공기에 의해 가열되어 자체 연소된다.

나아가, 상기 열풍공급터널(13), 내화물지지체(14) 및 단열내화물(10a)의 각 결합부분은 그 열팽창계수가 거의 동일하여 열수축과 열팽창 작용이 거의 일어나지 않으며 그에 따라 손상의 염려도 전혀 없다.

또한, 상기 1차 연소실 내에서 폐기물의 소각 시 발생한 일정량의 소각재는 소각재 벙커(도시되지 않음)로 옮겨져 폐기처리되도록 되어 있다.

다른 한편, 상기 1차 연소실 내에서 폐기물의 소각 시 발생한 불연소 가스는 2차 연소실로 보내진 후, 별도의 보조버너를 통해 900℃ 내지 1200℃의 온도로 가열되어 재연소된다.

이때, 상기 2차 연소실 안에서 재연소 과정을 거친 고온의 가스중 대부분은 연돌, 즉 굴뚝을 거쳐 대기로 배출되고, 나머지 일부는 연소가스 배출관과 외기 공급관으로 이루어지는 열교환장치(도시되지 않음)를 거치면서 외기와 열교환되며, 이로써 30℃ 내지 800℃ 정도로 가열된 고온의 외기, 즉 고온공기는 1차 연소실(7b) 안으로 공급되어 폐기물의 연소효율을 높이는데 사용된다.

전술한 바와 같이, 본 고안의 고온공기 공급용 노즐구조는 1차 연소실의 바닥측에 다수 개의 노즐구멍이 형성된 열풍공급터널을 통해 고온공기를 공급하여 에너지를 절감하고, 특히 건류액화되는 폐합성수지와 같은 폐기물을 투입하여 소각할때 각 노즐구멍이 막히는 것을 방지하였으며, 상기 열풍공급터널과 그 일부를 둘러싸는 내화물을 동일재질로 마련하여 이들 결합부 간의 열팽창 차에 의한 손상을 근본적으로 차단하였다.

또한, 외기를 공급하는 열풍공급터널이 1차 연소실의 바닥에 일정간격을 두고 마련되어, 소각로의 내부를 청소하거나 또는 정비할 때 각 열풍공급터널 사이의 오목한 부분에 쌓인 잔재물의 처리를 용이하도록 하였다.

Claims (2)

1차 연소실의 바닥에 배치되는 금속판(12)과,

이 금속판 상에 일정높이로 적층되는 단열내화물(10a)과,

이 단열내화물 상에 일정간격을 두고 배치되어 외부로부터 일정량의 고온공기를 1차 연소실 내로 안내하도록 내화재로 몰드형성되는 다수 개의 열풍공급터널(13)과,

이 열풍공급터널의 좌우 바깥측 하단부를 고정하는 내화물지지체(14)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소각로의 고온공기 공급용 노즐구조.

제1항에 있어서, 상기 각 열풍공급터널(13)은 그 축선의 좌우 측방으로 일정간격을 두고 상기 내화물지지체(14) 보다 높게 다수 개의 고온공기 분출용 노즐구멍(15)이 형성되며, 그 상단부의 양측 코너부가 완만하게 형성되는 것을 특징으로 하는 소각로의 고온공기 공급용 노즐구조.