KR20040073683A - 소각기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐비닐, 폐수지 혹은 합성수지류와 같이 잘 부패되지 않는 폐기물 혹은 쓰레기를 용해시켜 소립자로 만들어 이를 소각하되 인체에 유해한 환경호르몬을 유발하는 다이옥신이 소각시 발생되지 않는 소각기에 관한 것이다.

본 발명은 폐비닐 혹은 폐수지를 용융시켜 작은 알갱이로 만들어 이를 스크류(11)를 통해 이송시키면서 그 스크류 케이싱(12)을 가열시키면 페릿이 용해되면서 발생되는 기화가스가 스크류 케이싱(12)의 후방으로 거슬러 올라간 뒤 다시 전방으로 배출되어 연소실내부를 통과할 때 그 주위에서 발열되는 온도에 의해 점화되어 연소되어진다. 이때 완전연소를 위하여 연소실 케이싱(31)과 하우징(33) 사이로 하우징(1)의 후방에서 송풍되어지는 공기가 유입되고 유입된 공기는 연소실 케이싱의 원주면에 형성된 에어통로(31a)를 통해 연소실속으로 공기가 빨려 들어가면서 기화가스가 고온에서 완전 연소된다.

본 발명은 폐비닐이나 폐수지를 가열하면 그 기화가스가 발생됨으로 그 기화가스가 소각기내의 분위기 열에 의해 점화 연소되도록 함으로서 별도의 연료를 사용하지 않고 자체적으로 연소시킬 수 있는 것이다. 이때 폐비닐이나 폐수지는 약 600∼700℃ 범위의 열을 발생시키면서 연소됨으로 다이옥신과 같은 유해물질이 발생되지 않을 뿐만 아니라 폐비닐이나 폐수지를 연료화 함으로서 폐비닐 처리효과 및 에너지원으로서 사용될 수 있는 것이다.

Description

소각기{Incinerator}

본 발명은 폐비닐, 폐 합성수지 류 등과 같은 폐기물 혹은 쓰레기를 용융시켜 소립자화(페릿화)하여 이를 연료로 사용하여 폐기처분할 수 있고, 페릿이 연소되는 연소열에 의해 지속적으로 유입되는 페릿이 지속적으로 연소되도록 하여 소각시키되 페릿이 연소는 과정에 인체에 유해한 가스나 유해 물질 특히 다이옥신이 발생되지 않는 소각기에 관한 것이다.

일상생활에서 사용되는 비닐봉투나 포장용 비닐 혹은 농촌에서는 작물을 재배하기 위해 혹은 시설재배를 위해 사용되는 각종 농자재용 비닐필름(비닐하우스 혹은 멀칭용 비닐)이 널리 사용되고 있다.

이러한 비닐필름들은 땅속에 묻어도 잘 썩지 않아 토양과 지하수를 오염시키는 등 그 환경적 피해가 크기 때문에 폐비닐이나 폐수지들을 재활용 방안을 연구하거나 아예 소각처리하고 있다.

그나마 폐비닐이나 폐수지를 소각방법을 통한 쓰레기 처리방법이 무난하게 처리할 수 있는 방법이 대안이 되고 있으나 폐비닐 소각시 발생되는 연기와 타고남은 재속에 인체에 치명적인 영향을 주는 다이옥신(Dioxin)과 유해가스가 발생되는 심각한 문제가 있음이 밝혀졌다. 이러한 오염물질은 대기나 토양으로 배출된 다이옥신은 식품, 피부접촉, 대기, 음용수 및 토양 등의 매개체를 통하여 인간의 건강과 자연 생태계에 악영향을 미치고 있다.

다이옥신은 인체에 축적되면 거의 사라지지 않고 체내에 축적되어 암이나 환경호르몬(내분비 교란물질)에 심각한 악영향을 줄 수 있어 후대에까지 악영향을 초래하는 것으로 알려져 다이옥신 배출이 우려되는 각종 시설물의 안전성과 관리에 만전을 기해야 한다.

그러나 폐비닐이나 폐수지를 재활용하는 부분도 한계가 있을 뿐만 아니라 현재 소각방법 이외에 더욱 효과적인 대안이 없는 실정임을 감안할 때 다이옥신이나 유해가스의 배출을 최소화시키는 방안이 그 차선책으로 대두된다 하겠다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 폐비닐이나 폐수지 등을 소각 처리함에 있어 인체와 환경에 치명적인 악영향을 미치는 각종 유해가스나 다이옥신이 발생됨이 없이 소각시킬 수 있는 소각기를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 폐비닐이나 폐수지 등을 소각 처리함에 있어 폐비닐이나 폐수지를 연료로 사용할 수 있는 버너로 사용 가능한 소각기를 제공하는데 있다.

본 발명은 폐비닐과 폐수지류를 수거하여 이를 용해시켜 작은 알갱이로 절단한 것을 소각기를 통해 소각시킴에 있어 알갱이를 스크류를 통해 이송시키면서 이송되는 알갱이(페릿)을 용융되도록 가열하여 용융되어지면서 발생되는 기화가스를 소각기내의 열에 의해 점화되어지고 페릿의 연소과정에서 발생되는 열에 의해 스크류로 이송되어지는 페릿들을 연속하여 기화시키고 이를 연소시키는 공정을 반복적으로 수행하도록 한 것에 특징이 있는 발명이다.

즉, 본 발명에 따른 소각기를 구현한 것은 폐비닐 혹은 폐수지를 용융시켜 작은 페릿화하여 이를 소각기내에 설치된 스크류에 의해 페릿을 이송시키면서 그 스크류를 둘러싸고 있는 케이싱을 소정온도가 되도록 예열용 가열장치로 가열시키면 페릿이 용해되면서 기화가스가 발생되고 그 기화가스는 스크류 케이싱의 후방에서 전방쪽으로 배출되게 되는데, 기화가스가 배출되는 과정에 상기한 예열용 가열장치에 의해 소각기내의 분위기 온도에 의해 점화되어 연소되고 그 열에 의해 소각기내의 분위기 온도를 지속적으로 고온으로 유지되도록 함으로서 계속하여 이송되어지는 폘릿을 계속 가열용해, 기화시켜 연소공정이 이어지도록 함으로서 달성되어진다.

이때 페릿의 완전연소를 위하여 소각기내에 설치된 연소실케이스와 소각기의 외장을 구성하는 하우징 사이에 형성된 에어통로속으로 소각기 하우징의 후방에서 송풍되어지는 공기가 에어통로를 통해 연소실속으로 유입되면서 가열된 기화가스에 공기를 공급하여 소각기내의 분위기 열에 의해 점화되면서 약 600∼700℃로 연소되어지면서 다이옥신이나 유해가스가 발생되지 않고 완전연소되도록 한 구성에 특징이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 소각기의 단면을 예시한 단면도,

도 2는 도 1의 A-A선 단면도,

도 3은 도 1의 B-B선 단면도,

도 4는 도 1의 C-C선 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 소각기 예열용 가열장치의 가동상태를 나타낸 단면도,

도 6은 발명에 따른 페릿의 연소시 불꽃이 배출되는 과정을 보여주는 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1:소각기 2:토출구

10a:가열실 11:스크류

11a:호퍼

12:스크류 케이싱 12a:미세구멍

13:가열실 케이싱 14:원형 그릴

20:예열용 가열장치

30:연소장치 31a:에어통로

31:연소실케이싱 33:소각기 하우징

40:송풍장치 40a:송풍용 팬

41:후방 케이스 42:격벽

42a:에어유입공

이하, 본 발명에 대하여 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 소각기의 종단면도로서, 도면에는 도시도지 않았으나 사출성형시 폴리에틸렌 혹은 폴리프로필렌의 원료로 사용되는 페릿과 같이 폐수지나 폐비닐을 혹은 합성수지 류를 혼합·용융시켜 이를 소립자로 페릿화하여 이 페릿을 소각기에 투입 소각시키게 되는 것임을 미리 밝혀둔다.

도면에서 참조번호 1은 본 발명에 따른 소각기로서, 크게 페릿을 이송시키는 이송장치(10)와, 이송된 페릿을 소각기(1)내의 분위기 온도에 의해 점화되어 자체적으로 연소되기 전까지 상기한 페릿을 충분히 가열용융시키는 예열용 가열장치(20, 버너)와, 가열된 페릿이 내부의 분위기 열에 의해 점화되어 연소시키는 연소장치(30) 및 페릿의 연소시 완전연소를 위하여 공기를 불어넣는 송풍장치(40)을 포함한다.

상기한 이송장치는 도 1에 도시된 바와 같이 도면에는 도시도지 않았으나 구동수단(모터)에 의해 회전하는 스크류(11)와, 상기 스크류(11)의 둘레를 둘러싸아 호퍼속으로 투입된 페릿을 소각기(1)속으로 이송시되도록 가이드하고 표면에 미세한 구멍들이 형성된 스크류 케이싱(12)과, 상기 스크류 케이싱(12)의 단부에 결합되어 상기 스크류 케이싱(12)의 원주면과 소정거리 이격된 원통형 가열실 케이싱(13)으로 구성된다.

상기한 가열실(10a)은 스크류(11)에 의해 이송되어진 페릿이 가열되어져 페릿이 용해되는 과정에 발생되는 기화가스가 스크류 케이싱(12)에 형성된 미세구멍(12a)으로 배출되어 외부로 배출되기 전에 가스가 머물러 버너에서 토출되는 화염에 의해 연소되어진다.

참고로 미설명부호 14는 상기한 스크류(11)가 상기 스크류 케이싱(12)내에 회전가능하게 축받이하는 원형 그릴이다.

참조번호 20는 상기한 스크류 케이싱(12)과 가열실 케이싱(13)사이에 위치하되 상기 가열실 케이싱(13)의 입구측에 설치되어진 예열용 가열장치이다. 상기 예비 예열용 가열장치(20)는 경유를 연소시켜 상기한 스크류 케이싱(12)을 가열하기 위한 것으로 화염은 상기한 가열실 케이싱(13)속으로 분사된다.

상기한 예열용 가열장치(20)에 의해 가열실의 온도는 대략 900℃가 되도록 가열되어지는데, 통상 버너장치를 대략 10∼15분정도 작동시키면 상기한 온도범위로 상승되어지므로 전자부품소자인 릴레이 혹은 타이머 등으로 경험 혹은 시험에 의해 적절한 연소시간이 설정되었다. 따라서, 예열용 가열장치는 릴레이에 설정한 시간동안 작동한다.

상기한 연소장치(30)는 상술한 가열실 케이싱(13)의 둘레에 원주면에 다수개의 에어통로(31a)를 포함하는 원통형 케이싱(31)과 상기 원통형 케이싱(31)의 둘레에 소정간격으로 이격되어 공간부가 마련되도록 설치된 소각기 하우징(33)으로 구성된다.

전술한 송풍장치(40)는 예열용 가열장치(20)와 상기 원통형 케이싱(31)과 소각기 하우징(33)사이로 공기를 불어넣기 위해 하우징의 후방 케이스(41)에 송풍용 팬(40a)이 부착되어 있고, 아울러, 상기한 후방케이스(41)와 일정거리 이격되도록 스크류 케이싱(12)의 둘레에 격벽(42)이 설치되어 있다. 상기 격벽(42)에는 다수의 에어유입공(42a)이 형성되어 소각기 하우징(33)과 연소실 케이싱(31)사이로 공기를 불어 넣는다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 작용을 설명한다.

본 발명의 소각기(1)를 가동시키기 위해 예열용 가열장치(20)를 작동시키면 그 끝단에 설치된 점화장치에서 스파크(도시되지 않았음)가 튀면서 연료가 점화된다. 이와 같이 점화된 버너는 릴레이에 의해 일정시간 동안 연료가 연소되면서 화염이 스크류 케이싱(12)과 가열실 케이싱(13)사이로 분사된다.

따라서, 버너에 의해 토출되는 화염에 의해 스크류 케이싱(12)이 고온으로 가열되어지면 스크류 케이싱(12) 내의 페릿이 용융되면서 기화가스가 발생되는데 이 기화가스는 스크류 케이싱(12)의 원주면에 형성되어진 미세구멍(12a)을 통하여 연소실 케이싱(13)내로 배출되어진다. 이때 가열된 스크류 케이싱(12)의 온도는 대략 700∼900℃ 정도로 도달된다.

따라서, 상기한 페릿으로부터 기화된 가스는 상기한 온도범위를 갖는 가열실의 분위기 온도에 의해 점화되어 연소되기 시작하는데, 이때 구동모터(도면에는 도시되지 않았음)를 회전시켜 스크류(11)를 회전시키고, 송풍용 팬(40a)이 함께 작동된다.

상기 스크류(11)가 회전되면 호퍼(11a)속에 담겨 있는 페릿이 이송되고, 이송되는 과정에 페릿이 용해되고 기화가스가 발생된다. 기화가스는 스크류(11)에 의해 페릿이 이송되는 방향의 역방향으로 가열실 케이싱(13) 밖으로 배출되면 가열실 케이싱(13)을 둘러싸고 있는 연소실 케이싱(31)의 내부공간을 통해 소각기(1)의 토출구(2)쪽으로 이동하여 기화가스는 가열실 케이싱(13)에서 발열되는 열 즉, 분위기 열에 의해 점화된다.

이때 기화가스가 점화되어질 때 연소실 케이싱(31)의 원주면에 형성된 다수의 에어통로(31a)을 통해 공기가 유입되고, 유입된 공기는 연소실속으로 유입되면서 페릿의 기화가스와 혼합되면서 완전연소가 되도록 하며, 화염을 소각기(1)의 토출구(2)쪽으로 불어내는 작용을 한다.

이와 같이 스크류(11)가 회전하면서 페릿이 소각기의 화염 토출구(2)쪽으로 이송되어질 때에는 스크류 케이싱(12)에서 발열되는 열에 의해 연소되면서 재는 스크류 케이싱(12)의 단부로 배출되어진다. 스크류 케이싱(12)의 외부로 배출된 재는 팬(40a)에 의해 가열실 케이싱(31)과 소각기 하우징(33)사이로 유입되는 공기에 의해 토출구(2)를 통해 배출되어진다.

상기한 연소실의 온도는 대략 600∼700℃정도로서 페릿이 연소되는 과정에 발생되는 유해가스와 유해성분 특히 다이옥신은 600∼700℃의 온도에 의해 연소됨으로 모두 소각되어 발생되지 않는다.

상기한 바와 같이 페릿은 스크류(11)에 의해 이송되면서 소각기(1)내의 열에의해 가열되고 기화되는 가스가 지속적으로 연소되면서 소각기(1)내의 온도를 일정하게 유지시켜 페릿을 소각시킬 수 있는 것이다.

본 고안에 따른 소각기는 심각한 환경문제를 유발하는 폐비닐이나 폐수지를 소각할 때 발생되는 열을 이용하여 보일러와 같은 난방장치로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 무엇보다도 유해가스나 물질이 발생되지 않고 소각할 수 있는 점이 가장 큰 장점이라 할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 소각기는 소각처리하는 합성고무 및 비닐류의 쓰레기를 페릿형태로 만들고, 이를 이송시키고 이송되는 과정에 가열실내에서 용해되는 과정에 기화가스가 발생되고 기화가스가 연소되는 열에 의해 이송되어지는 페릿을 용융시키면서 기화 연소과정을 반복적으로 수행함으로 소각기의 운영에 따른 에너지를 절감하는 효과를 기대할 수 있고, 또 자발적인 연소로 인하여 별도의 연료가 필요하지 않기 때문에 소각로의 운영비가 극히 저렴하다.

또한 본 고안에 따른 소각기는 그 구성이 매우 간단하여 잔고장이 없으며 소형화할 수 있어 폐비닐이나 폐수지가 발생되는 장소에 설치에 따른 공간이 작기 때문에 설치및 사용이 편리한 장점이 있다.

Claims (1)

1. 폐비닐 혹은 폐수지류 쓰레기를 소각하기 위한 소각기에 있어서,

   페릿화된 쓰레기가 투입되어지는 호퍼(11a)를 구비하고, 상기 호퍼(11a)속으로 투입된 페릿을 소각기(1) 내부로 이송시키기 위해 구동모터에 의해 회전되는 스크류(11)와, 표면에 미세한 구멍이 형성되고 상기 스크류(11)가 관통하는 스크류 케이싱(12)과;

   상기 스크류 케이싱(12)을 소정거리 이격되게 포위하되 상기 케이싱(12)의 일측단에 결합되어지고 상기 페릿의 진입측이 개방되어진 원통형 가열실 케이싱(13)과;

   상기 가열실 케이싱(13)내로 소정온도에 도달될 때까지 가열하여 상기 페릿이 용융되어 기화가스가 발생되어지도록 상기 스크류 케이싱(12)과 가열실 케이싱(13)사이에 설치되어진 예열용 가열장치(20)와;

   상기 가열실 케이싱(13) 둘레를 포위하여 소정의 공간부를 구성하되 원주면에 다수의 에어통로(31a)가 형성되어 기화된 상기 페릿의 가스를 연소시키는 연소실 케이싱(31)과;

   상기 연소실 케이싱(31)과 일정거리 이격되어 공간부를 구성하고, 상기 에어통로(31a)와 통해진 소각기 하우징(33)과;

   상기 소각기 하우징(33)의 후방에 설치되어진 송풍용 팬(40a)과;

   상기 송풍용 팬(40a)에 의해 송풍되어진 공기를 상기 연소실 케이싱(31)과상기 소각기 하우징(33)사이로 공기가 유입되도록 가이드하는 에어유입공(42a)이 복수개로 형성되어 있고, 상기 소각기 하우징(33)내의 일측에 설치되어진 격벽(42)과;

   상기 연소실 케이싱(13) 내에 설치되어져 상기 스크류(11)를 회전가능하게 지지하는 원형 그릴(14)로 구성되는 것을 특징으로 하는 소각기.