KR200288642Y1 - 폐기물 소각장치 - Google Patents

Abstract

개시된 본 고안은 소각로 내부 중앙에 설치되는 노즐관으로 부터 토출되는 공기압에 의한 에어커튼으로 소각로 내부에 연소실을 다층으로 형성하게되어 배기가스의 체류시간 확보와 2차공기와의 혼합으로 인해 폐기물을 완전 연소시킬 수 있도록 한 것으로, 내측면이 내화재(1)로 감싸지고 내부 하측에 로스톨(2)이 설치되며 뚜껑(11)이 개폐가능하게 장착된 소각로(10)와, 소각로 내부 중앙에 상하방향으로 설치되고 분사공(20a,20b,20c,20d,20e)이 상하방향으로 간격을 유지하여 외측면에 빙둘러 천공된 중공체의 노즐관(20)과, 노즐관(20)에 연결되어 노즐관(20) 하단에 공기압을 공급하는 제1송풍기(30)와, 소각로(10)의 착화와 연소 종료시 점화되도록 소각로(10)에 설치되는 조연버너(40)와, 소각로(10) 내부에 물을 분사시켜 소각로(10)내부 온도를 조절하는 온도 조절수단(80)과, 소각로(10)의 개방된 상부에 공기압을 공급하여 미연가스와 소각재가 소각로(10) 외부로 배출되는 것을 방지하는 제2송풍기(50)를 제공한다.

Description

폐기물 소각장치{an incinerator for waste}

본 고안은 소각로 내부 중앙에 설치되는 노즐관으로 부터 토출되는 공기압에 의한 에어커튼(air curtain)으로 소각로 내부에 연소실을 다층으로 형성하게되어 배기가스의 체류시간 확보와 2차공기와의 혼합으로 인해 폐기물을 완전연소시킬 수 있도록 한 폐기물 소각장치에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 소각로 내부에 형성되는 에어커튼에 의해 배기가스의 충분한 체류시간 확보와 2차공기와의 혼합으로 폐기물을 완전연소시켜 인체 및 환경에 유해한 다이옥신 등과 같은 유독성 물질의 배출을 최소화할 수 있도록 한 소각장치에 관한 것이다.

일반적으로, 연소로에서의 연소방식은 강제 연소방식과 가스화 연소방식으로 분류되며, 강제 연소방식은 버너 등을 이용하여 쓰레기를 강제적으로 연소시키기 때문에 미연소 가스(CO 또는 HCL를 포함하는 다이옥신류)가 한꺼번에 발생하여 연소에 필요한 공기와 미연소 가스의 균형이 무너져 실화(失火)될 수 있는 위험성을 갖게되고,

건류가스 연소방식은 밀폐가능한 가스화실에 충진되는 폐기물을 가열할 때 착화온도 이하의 불완전 연소상태의 미연소 가스가 생성되고, 미연소 가스는 연소실로 이동하여 2차공기를 공급받아 버너 등에 의해 고온연소되는 것으로, 밀폐되는 가스화실에 가스 누수 또는 외부공기의 혼입시에는 분진폭발(백화이어 현상)의 위험성을 초래하고, 가스화실의 잔사(殘渣)에 다이옥신류가 다 분해되지않고 잔류할 수 있는 문제점을 갖게 된다.

반면에, 상기 연소방식은 소각로의 착화시와 연소종료시의 수분간은 강제연소시키고, 그 사이에는 건류가스화 연소방식에 의해 연소시키는 것이다.

도 1에 도시된 바와같이, 종래 기술에 의한 폐기물 소각장치는, 단면형상이 직육면체로 형성되는 소각로는 격벽(a,b)에 의해 분할형성되고 폐기물이 투입되는 투입구(c)가 형성된 제1연소실(d)과, 굴뚝(e)이 상부에 형성되는 제3연소실(f)과, 이들 사이에 연통되게 설치되는 제2연소실(g)로서 이루어진다.

이때, 제1연소실(d)과 제2연소실(g)의 내부에는 연소시 발생되는 재를 회수할 수 있도록 배출구(h)가 각각 형성된다.

상기 투입구(c)를 통하여 투입되는 폐기물이 제1연소실(d)에서 미도시된 버너 등에 의해 강제 연소되고, 연소시 발생되는 재 및 미연소가스는 격벽(a)의 상측에 형성된 관통공(i)을 통하여 제2연소실(g)으로 이동한다.

제2연소실(g)에 이동된 재 및 미연소가스를 다시 한번 강제 연소시킨후 격벽(b)의 하측에 형성된 관통공(j)을 통하여 제3연소실(f)에 이동한다. 제3연소실(f)에서 재 및 연소가스를 3차로 연소시킨후 굴뚝(e)을 통하여 대기중으로 배출하게 된다.

전술한 폐기물 소각장치에서는, 제1연소실에서 폐기물을 강제 연소시킴에 따라 연소시 CO 또는 HCL를 포함하는 다이옥신류 등과 같은 다량의 유해물질이 생성되며, 이러한 유해물질은 굴뚝을 통한 대기압에 의해 간섭을 받게되어 완전연소되지 않은 상태로 굴뚝을 통하여 대기중으로 배출되므로 대기 또는 환경오염을 초래하는 것이다.

한편, 미연소가스가 각각의 연소실을 이동하는 과정에서 배기가스의 온도가 떨어지고 다이옥신류를 분해하기 위한 최저온도 800℃에 이르지못하여 소각로의 효율이 저하되며, 굴뚝에는 집진필터가 내설되는 집진장치(미도시됨)가 설치되는 바, 집진필터의 성능에 따라 그 집진성이 상이하게 되므로 집진장치의 신뢰도가 떨어지는 것이다.

본 고안의 목적은, 공기압 공급으로 소각로 내부에 형성되는 에어커튼에 의해 배기가스의 충분한 체류시간 확보와 2차공기와의 혼합으로 폐기물을 완전연소시킬 수 있도록 한 폐기물 소각장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은, 소각로 내부 중앙의 노즐관으로 부터 토출되는 공기압에 의해 연소실을 소각로 내부에 다층으로 형성하여 소각로 구조를 단순화시켜 제작비용을 절감할 수 있도록 한 폐기물 소각장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은, 소각로에 2차공기 공급으로 인한 분진폭발(백화이어 현상)의 위험부담을 줄이고, 소각로 내부 소각재와 미연소물질이 에어커튼에 의해 대기중으로 배출되는 것을 방지할 수 있도록 한 폐기물 소각장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 기술에 의한 폐기물 소각장치의 전체적인 측단면도,

도 2는 본 고안에 의한 소각로의 개략적인 사시도,

도 3은 본 고안에 의한 소각로 내부에 설치되는 노즐관의 정단면도,

도 4는 본 고안에 의한 소각로에서 폐기물을 소각할 때 공기흐름을 나타내는 개략도,

도 5는 본 고안에 의한 소각로 내부에 물을 분사하는 분무노즐의 요부발췌도,

도 6은 본 고안에 의한 소각로에서 배기가스를 흡입하여 소각로 외부로 배출시키는 덕트의 부분단면사시도,

도 7은 본 고안에 의한 소각로 내부 상단에 에어커튼을 형성하도록 뚜껑 상면에 분사공의 천공상태를 나타내는 도면,

도 8은 본 고안에 의한 노즐관으로 부터 토출되는 공기압에 의해 소각로 내부에 연소실을 형성하는 것을 나타내는 도면이다.

*도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명*

1; 내화재(耐火材)

2; 로스톨

10; 소각로

20; 노즐관

20a,20b,20c,20d,20e; 분사공

30; 제1송풍기

31; 공급관

40; 조연버너

41; 공급관

50; 제2송풍기

60; 온도 검출센서

70; 덕트

71; 흡입공

80; 온도 조절수단

전술한 본 고안의 목적은, 내측면이 내화재로 감싸지고 내부 하측에 로스톨이 설치되며 뚜껑이 개폐가능하게 장착된 소각로와, 상기 소각로 내부 중앙에 상하방향으로 설치되고 분사공이 상하방향으로 간격을 유지하여 외측면에 빙둘러 천공된 중공체의 노즐관과, 상기 노즐관에 연결되어 노즐관 하단에 공기압을 공급하는 제1송풍기와, 상기 소각로의 착화와 연소 종료시 점화되도록 소각로에 설치되는 조연버너와, 상기 소각로 내부에 물을 분사시켜 소각로 내부 온도를 조절하는 온도조절수단과, 상기 소각로의 개방된 상부에 공기압을 공급하여 미연가스와 소각재가 소각로 외부로 배출되는 것을 방지하는 제2송풍기를 구비하는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각장치를 제공함에 의해 달성된다.

바람직하기로는, 상기 온도 조절수단은 물탱크에 저장된 물을 토출하는 펌프와, 소각로의 내측면 동일원주상에 등간격을 유지하여 3개소에 분사구가 중앙을 향하도록 설치된 분무노즐을 구비한다.

바람직하기로는, 소각로 상측에 소각로 내부의 온도를 감지하는 온도 검출센서가 설치되고, 노즐관 외측면에 천공되는 분사공은 상측에서 하측으로 내려갈수록 그 직경이 축소되어 형성되며, 소각로 상단과 뚜껑 사이에 빙둘러 형성되고 단면이 사각형으로 형성된 덕트 내측면에 소각로 내부의 배기가스가 흡입되는 흡입공이 반경방향으로 천공된다.

바람직하기로는, 제2송풍기로 부터 공급되는 공기압을 저장하는 에어탱크가 뚜껑 상면에 설치되고, 공기압을 소각로에 토출시켜 소각로의 개방된 상부에 에어커튼을 형성하는 분사공이 뚜껑 상면에 대소(大小) 및 지그재그형으로 배열되어 천공되며, 소각로 내부 상단에 에어커튼을 형성하는 공기압과 상기 뚜껑의 측벽에 형성된 관통공을 통하여 소각로에 유입되는 2차공기의 상호 간섭되는 것을 방지하는 원통형의 스커트가 뚜껑 내부에 하방으로 연장형성된다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하되, 이는 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 고안을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 고안의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.

도 2 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 고안에 의한 폐기물 소각장치는, 내측면이 내화재(1)로 감싸지고 관통공(2a)이 형성된 로스톨(2)이 내부 하측에 장착되며, 뚜껑(11)이 개방된 상부에 개폐가능하게 설치된 원통형의 소각로(10)와, 소각로(10)내부 중앙에 로스톨(2)을 통과하여 상하방향으로 설치되고, 분사공(20a,20b,20c,20d,20e)이 상하방향으로 간격을 유지하여 외측면에 빙둘러 천공되며, 바람직하기로는 분사공(20a,20b,20c,20d,20e)은 상측에서 하측으로 내려갈수록 그 직경이 축소되어 형성되는 중공체의 노즐관(20)과,

노즐관(20) 하단에 소각로(10) 외부에서 공급관(31)을 통하여 공기압을 공급하는 제1송풍기(30)와, 뚜껑(11) 상면에 설치되어 공기압을 소각로(10) 내부에 토출시켜 소각로(10)의 개방된 상부에 에어커튼(f)을 형성하는 분사공(52a)이 바닥면에 지그재그형으로 배열되어 천공된 에어탱크(52)와, 공급관(51)을 통하여 에어탱크(52)에 공기압을 공급하는 제2송풍기(50)와,

소각로(10)의 착화와 연소 종료시 점화되도록 소각로(10)에 설치되고 공급관(41)을 통하여 연료탱크(42)의 펌프(43)와 연결되는 조연버너(40)와, 소각로(10) 내부에 물을 분사시켜 소각로(10)의 내부 온도를 조절하는 온도 조절수단(80)과, 소각로(10)외측면 상부에 설치되어 소각로(10)내부의 온도를 감지하는 온도 검출센서(60)와,

소각로(10)의 개방된 상단과 뚜껑(11) 사이에 빙둘러 형성되고, 소각로(10) 내부의 배기가스가 흡입되는 흡입공(71)이 내측면에 반경방향으로 다수개 천공되며 단면이 사각형으로 형성된 덕트(70)를 구비한다.

이때, 상기 온도 조절수단(80)은 소각로(10) 외부의 물탱크(81)에 저장된 물을 토출하는 펌프(82)와, 공급관(84)을 통하여 펌프(82)에 연결되고 펌프(82)로 부터 토출되는 물을 소각로(10) 내부에 중앙을 향하여 반경방향으로 무화상태로서 분무시키는 분무노즐(83)을 구비하며, 바람직하기로는 분무노즐(83)은 동일원주상에 등간격을 유지하여 3개소에 설치된다.

도면중 미 설명부호 1a는 내화재(1)에 일정간격으로 매설되어 내화재(1)의 열을 빼앗아 내화재(1)의 온도를 낮추는 수냉관, A∼C는 노즐관(20)으로 부터 토출되는 공기압에 의한 에어커튼(a,b,c,d)으로 소각로(10) 내부에 다층으로 구획되는 제1연소실∼제3연소실,

53은 뚜껑(11) 내부 하방으로 연장형성되며 소각로(10)의 개방된 상부에 에어커튼(f)을 형성하는 공기압과 뚜껑(11)의 측벽(11a)에 형성된 관통공(12)을 통하여 소각로(10) 내부에 유입되는 2차공기의 상호 간섭되는 것을 방지하는 원통형 스커트, 54는 소각로(10) 가동중 고온으로 부터 작업자를 보호하는 안전망 이다.

이하에서, 본 고안에 의한 폐기물 소각장치의 작동을 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 소각로(10) 상단에 개폐가능하게 설치된 뚜껑(11)을 개방한 상태에서 소정의 폐기물을 소각로(10) 내부로 투입시킨 후 뚜껑(11)을 닫아 소각로(10)의 개방된 상단을 폐쇄시킨다.

이때, 연료탱크(42)의 펌프(43)로 부터 토출되는 연료가 공급관(41)을 통하여 소각로(10)상측에 형성된 조연버너(40)에 공급됨에 따라, 조연버너(40)가 점화되어 폐기물을 강제로 연소시킬 수 있다.

도 3 및 도 8에 도시된 바와 같이, 노즐관(20) 하단에 공급관(31)을 통하여연결된 제1송풍기(30)에서 토출되는 공기를 노즐관(20)의 하단에 공급시킴에 따라, 압축공기는 노즐관(20)의 외측면에 빙둘러 천공된 분사공(20a,20b,20c,20d,20e)을 통하여 소각로(10) 내부에 반경방향으로 분사된다. 이때 분사공(20a,20b,20c,20d,20e)을 통하여 분사되는 압축공기는 고압으로서 소각로(10) 내부에서 에어커튼 기능을 하게되므로 소각로(10)의 내부에 상하방향으로 제1,제2,제3,제4연소실(A,B,C,D)이 형성된다.

즉, 로스톨(2)과 인접하게 노즐관(20)외측면에 천공된 분사공(20a)과 이의 상방으로 노즐관(20)외측면에 천공된 분사공(20b)사이의 공간에 제1연소실(A)을 형성하고, 분사공(20b)과 이의 상방으로 노즐관(20)외측면에 천공된 분사공(20c)사이의 공간에 제2연소실(B)을 형성하며, 분사공(20c)과 이의 상방으로 노즐관(20)외측면에 천공된 분사공(20d)사이의 공간에 제3연소실(C)을 형성한다.

상기 분사공(20a,20b,20c,20d,20e)을 통하여 분사되는 공기압은 소각로(10) 내부에서 에어커튼(a,b,c,d,e)의 기능을 하게 되므로 소각로(10) 내부에 연소실을 다층으로 구획하고, 이와 동시에 폐기물의 연소에 필요한 산소를 소각로(10) 내부에 공급하게 된다.

따라서, 소각로(10) 내부에 유입되는 공기는 뚜껑(11)의 측벽(11a)에 형성된 관통공(12)을 통하여 소각로(10)외부로 부터 2차공기가 유입되는 경로와, 노즐관(20)을 통하여 유입되는 경로를 통과하는 것이다.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 소각로(10)내부 중앙에 상하방향으로 위치하는 노즐관(20)의 분사공(20a,20b,20c,20d)을 통하여 토출되는 공기압에 의해소각로(10)내부의 상부, 중간, 하부에 에어커튼(a,b,c,d)을 형성함에 따라 배기가스의 충분한 체류시간을 확보하고, 동시에 뚜껑(11)의 관통공(12)을 통하여 유입되는 2차공기와의 혼합(turbulence)으로 인해 폐기물을 완전 연소시킬 수 있게 된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 소각로(10) 내부는 위에서 아랫쪽으로 내려갈수록 산소농도가 적고 부압(負壓)이 증대됨에 따라, 노즐관(20)의 분사공(20a)을 통하여 소각로(10)내부에 반경방향 외측으로 분출되는 고압의 공기압은 산소농도가 적은 소각로(10) 아랫쪽으로 이동하게되며, 연소재 등의 미연소 물질도 소각로(10) 아랫쪽으로 떨어진다. 이와 반면에 고온의 연소가스는 팽창하게 되므로 대류현상에 의해 소각로(10) 상부로 이동하게 된다.

이때, 소각로(10) 상부로 이동하는 고온의 연소가스는 뚜껑(11)과 소각로(10)의 개방된 상단 사이에 설치되는 단면형이 사각형인 덕트(70)의 내측면에 반경방향으로 형성된 흡입공(71)을 통하여 덕트(70)에 흡입된 후, 덕트(70)에 연통되는 미도시된 관을 통하여 후속 부속장치, 일예로서 연소가스중에 포함되는 분진 등을 집진시키는 사이클론 등으로 공급되는 것이다.

또한, 상기 에어커튼(a,b,c,d,e)에 의해 소각로(10) 내부의 가스화실과 연소실이 일체형으로 형성됨에 따라, 뚜껑(11)의 측벽(11a)에 형성된 관통공(12)을 통하여 외부로 부터 2차공기가 소각로(10) 내부에 유입되는 경우에도 분진폭발(백화이어 현상)의 위험성이 줄어든다.

이때, 상기 제1연소실(A)내의 온도는 300∼600℃, 2차연소실(B)내의 온도는 500∼800℃, 3차연소실(C)내의 온도는 1000℃이상, 소각로(10) 내부 바닥면에 근접한 노즐관(20)외측면에 천공된 분사공(20e)에 의한 에어커튼(e)과 로스톨(2)사이의 공간에 해당하는 제4연소실(D)내의 온도는 300∼1000℃로 유지하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제2송풍기(50)로 부터 토출되는 공기압이 공급관(51)을 통하여 에어탱크(52)에 공급됨에 따라, 에어탱크(52) 바닥면에 지그재그 형태로 배열되어 천공된 분사공(52a)을 통해 분사되는 공기압에 의해 소각로(10)의 개방된 상부에 에어커튼(f)을 형성한다. 이로 인해 소각로(10) 내부에서 폐기물을 소각시 미연소물질과 소각재 등의 부유물이 소각로(10) 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있다.

이때, 뚜껑(11)상면 내부에 하방으로 연장형성된 원통형의 스커트(53)에 의해 에어커튼(f)을 형성하는 공기압과, 뚜껑(11)의 측벽(11a)에 형성된 관통공(12)을 통하여 외부로 부터 소각로(10)에 유입되는 2차공기와의 상호 간섭되는 것을 방지할 수 있다.

상기 소각로(10) 내부의 온도는 소각로(10)외측면 상측에 설치된 온도 검출센서(60)에 의해 확인후, 미연소 가스에 포함되는 다이옥신류 등을 고온분해할 수 있는 온도로서 조절할 수 있다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 소각로(10) 내부의 온도가 적정 온도를 초과하는 경우, 상기 물탱크(81)의 물을 펌프(82) 구동으로 인해 공급관(84)을 통하여 분무노즐(83)에 공급하여 분무노즐(83)을 통하여 소각로(10) 내부에 무화상태로서 분무시킴에 따라, 소각로(10) 내부의 기화온도를 낮춤으로서 가스화의 양과 속도를 조절할 수 있다.

이때, 분무노즐(83)이 소각로(10)내측면의 동일원주상에 등간격(일예로서, 120도를 유지함)을 유지하여 3개소에 설치되고, 분사방향이 소각로(10)의 중앙을 향하게 되므로 단시간내에 소각로(10) 내부의 온도를 조절할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 의한 폐기물 소각장치는 아래와 같은 이점을 갖는다.

소각로 내부에 형성되는 에어커튼에 의해 배기가스의 충분한 체류시간 확보와 2차공기와의 혼합으로 폐기물을 완전연소시킬 수 있다.

소각로 내부에 공기압에 의한 연소실을 다층으로 형성하여 소각로 구조를 간단화시켜 제작비용을 절감할 수 있다.

2차공기 공급으로 인한 분진폭발의 위험부담을 줄이고, 소각로 내부의 소각재와 미연소물질이 에어커튼에 의해 대기중으로 배출되는 것이 최소화되므로 대기 및 환경오염을 방지할 수 있다.

Claims (8)

1. 내측면이 내화재로 감싸지고 내부 하측에 로스톨이 설치되며, 뚜껑이 개폐가능하게 장착된 소각로;

   상기 소각로 내부 중앙에 상하방향으로 설치되고, 분사공이 상하방향으로 간격을 유지하여 외측면에 빙둘러 천공된 중공체의 노즐관;

   상기 노즐관에 연결되어 노즐관 하단에 공기압을 공급하는 제1송풍기;

   상기 소각로의 착화와 연소 종료시 점화되도록 소각로에 설치되는 조연버너;

   상기 소각로 내부에 물을 분사시켜 소각로 내부 온도를 조절하는 온도조절수단; 및

   상기 소각로의 개방된 상부에 공기압을 공급하여 미연가스와 소각재가 소각로 외부로 배출되는 것을 방지하는 제2송풍기를 구비하는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 온도 조절수단은;

   물탱크에 저장된 물을 토출하는 펌프; 및

   상기 펌프로 부터 토출되는 물을 상기 소각로의 내부 중앙을 향하여 반경방향으로 분사시키는 분무노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 분무노즐은 상기 소각로의 내측면 원주상에 등간격을유지하여 3개소에 설치된 것을 특징으로 하는 폐기물 소각장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 소각로의 외측면 상부에 소각로 내부의 온도를 감지하는 온도 검출센서가 설치된 것을 특징으로 하는 폐기물 소각장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 노즐관 외측면에 천공되는 분사공은 상측에서 하측으로 내려갈수록 그 직경이 축소되어 형성된 것을 특징으로 하는 폐기물 소각장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 제2송풍기로 부터 공급되는 공기압을 저장하는 에어탱크가 상기 뚜껑 상면에 설치되고, 공기압을 소각로에 토출시켜 상기 소각로의 개방된 상부에 에어커튼을 형성하는 분사공이 상기 뚜껑 상면에 대소 및 지그재그형으로 배열되어 천공된 것을 특징으로 하는 폐기물 소각장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 소각로 상단과 상기 뚜껑사이에 빙둘러 형성되고, 단면이 사각형으로 형성된 덕트 내측면에 소각로 내부의 배기가스가 흡입되는 흡입공이 반경방향으로 천공된 것을 특징으로 하는 폐기물 소각장치.
8. 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 뚜껑 내부에 하방으로 연장형성되며, 소각로의 개방된 상부에 에어커튼을 형성하는 공기압과 상기 뚜껑의 측벽에 형성된 관통공을 통하여 외부로 부터 소각로에 유입되는 2차공기의 상호 간섭되는 것을 방지하는 원통형의 스커트를 구비하는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각장치.