KR200408326Y1 - 연소기의 연소실 내 공기 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 폐 플라스틱, 폐 타이어 등의 산업 폐기물을 소각하는 연소기의 연소실 내 공기 공급장치에 관한 것으로, 산업 폐기물을 소각하는 과정에서 연소실의 내부로 연소에 필요한 충분한 양의 공기를 와류현상에 의해 골고루 공급하여 완전 연소가 이루어질 수 있도록 한 것이다.

이를 위해, 원통형상의 내통(29)으로 이루어져 소각물을 연소시키는 연소실(11)과, 상기 연소실의 내부로 소각물을 투입하는 투입구(12)와, 상기 연소실에서 연소가 이루어지면서 발생된 슬러지를 배출하는 슬러지 배출구(13)와, 상기 소각물이 얹혀지는 바닥판(14)이 구비된 연소기에 있어서, 상기 연소실의 중앙에 회전 가능하게 수직 설치된 파이프 형태의 회전축(15)과, 상기 회전축을 회전시키는 동력전달수단과, 상기 회전축의 상단에 고정되며 외주면을 따라 공기 공급공(19a)이 형성되어 회전축과 함께 회전하는 확산통(19)과, 상기 확산통의 상부에 확산통과 통하여지게 고정 설치되며 외주면에는 복수 개의 공기 공급공(20a)이 형성된 회전 노즐(20)로 구성된 것이다.

연소기, 연소실, 폐기물, 회전 노즐

Description

연소기의 연소실 내 공기 공급장치{omitted}

도 1은 일반적인 폐기물 처리시스템의 구성을 나타낸 개략도

도 2는 종래의 연소기에서 노즐의 설치상태를 나타낸 종단면도

도 3은 본 고안이 적용되는 연소기의 사시도

도 4는 도 3의 종단면도

도 5는 도 4의 A - A선 단면도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11 : 연소실 12 : 투입구

13 : 슬러지 배출구 14 : 바닥판

15 : 회전축 19 : 확산통

19a, 20a, 26a : 공기 공급공 20 : 회전 노즐

25, 27, 32 : 공기 공급관 26 : 모따기면

28 : 에어탱크 29 : 내통

30 : 에어 챔버 31 : 외통

33 : 온도센서

본 고안은 폐 플라스틱, 폐 타이어 등의 산업 폐기물을 소각하는 연소기에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 산업 폐기물을 소각하는 과정에서 연소실의 내부로 연소에 필요한 충분한 양의 공기를 와류현상에 의해 골고루 공급하여 완전 연소가 이루어지도록 하는 연소기의 연소실 내 공기 공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 산업의 발달로 인해 산업 폐기물의 양이 날로 늘어가고 있는 추세인데, 이러한 산업 폐기물의 처리 방법으로는 재활용, 매립, 소각 등이 있다.

물론, 발생된 폐기물을 선별하여 재활용하는 경우에는 자원의 재활용 및 토양, 대기, 수질 등의 오염을 방지하게 되므로 가장 바람직하지만, 재활용이 불가능한 폐기물은 부득이 매립하거나, 소각하여 처리하고 있는 실정이다.

그러나 매립의 경우에는 토양을 오염시키는 문제점이 있고, 소각의 경우는 대기를 오염시키는 문제점이 있지만, 소각하는 과정에서 발생되는 유해 가스(일산화탄소 및 질소산화물 등) 및 분진을 처리하면 대기 오염을 미연에 방지하므로 근래에는 주로 폐기물을 소각 처리하고 있다.

도 1은 일반적인 폐기물 처리시스템의 구성을 나타낸 개략도로서, 폐기물(이하 "소각물"이라 함)을 1차 연소하는 건류기(200)와, 상기 건류기에서 연소 시 발생하는 가스를 2차 연소시켜 완전히 제거하는 2차 연소기(300)와, 상기 2차 연소기에서 발생된 열을 이용하여 온수를 가열하는 온수보일러(400)와, 상기 온수보일러를 거쳐 배출되는 배출 가스 내에 포함된 비교적 큰 비중의 분진을 제거하는 사이클론(500)과, 상기 사이클론의 후방에 설치되어 배출 가스 내에 포함된 미세 분진 을 제거하는 백 필터(600)로 구성되어 있다.

상기 건류기(200)를 구성하는 원통형상의 케이스(도시는 생략함)의 내부에는 소각물을 연소시키기 위하여 버너와 같은 연소수단을 구비하고 있다.

상기 케이스의 상부에는 연소시킬 소각물을 지속적으로 투입하기 위한 투입구가 형성되어 있고, 상부 일 측에는 2차 연소기(300)로 연소과정에서 발생한 미 연소가스를 공급하기 위한 공급 홀이 형성되어 있다.

또한, 케이스의 하방에 소각물의 연소에 필요한 공기를 공급할 수 있도록 다수의 노즐을 가지는 건류노즐(1)이 등 간격으로 배치되어 있고, 상기 건류노즐(1)의 하방에는 연소 후 발생하는 분진(재)이 자유 낙하할 수 있도록 낙진 홀이 형성되어 있다.

도 2는 종래의 연소기에서 노즐의 설치상태를 나타낸 종단면도로서, 건류기(100)의 내부에 송풍 팬과 같은 공기공급수단에 의하여 공기가 공급되는 공급관(2)이 등 간격으로 고정 설치되어 있고 상기 공급관에는 내부에 수직으로 유입 홀(4)을 갖는 원통형상의 노즐바디(3)가 고정되어 있으며 상기 유입 홀(4)의 상부에는 분사공(5)이 유입 홀과 통하여지도록 방사상으로 형성되어 있다.

따라서 건류기(200)의 내부에 연소시키자 하는 소각물을 넣은 상태에서 점화시키고, 송풍 팬과 같은 공기공급수단에 의해 공급관(2)을 통해 연소실의 내부로 공기를 공급하면 연소실의 내부에서 연소가 이루어지면서 유해 가스 및 분진이 발생되어 외부로 배출된다.

그러나 이러한 종래의 폐기물 처리시스템은 건류노즐을 통해 연소실의 내부로 매우 적은 양의 공기가 공급되므로 완전 연소가 불가능하여 부득이 건류기의 일측으로 배출 가스를 2차 연소시키기 위한 별도의 2차 연소기를 설치하여야 되었으므로 설비비가 과다하게 소요되었음은 물론 설치면적을 많이 차지하게 되는 문제점이 발생되었다.

따라서 상기한 문제점을 감안하여 건류기 내에 충분한 양의 공기를 공급하여 별도의 2차 연소기를 설치하지 않고도 완전 연소가 이루어지도록 관련 업체에서는 많은 연구 개발비를 투자하고 있는 실정이다.

그러나 이러한 연소기 또한 연소실의 내부로 충분한 공기를 공급할 수 있도록 연소실의 측 벽 또는 저면에 건류노즐을 설치하는 구조로 되어 있으나, 연소가 활발히 이루어지는 영역에서 소각물이 적층된 상태이므로 연소실의 측 벽 또는 저면에 건류노즐이 설치되어 있더라도 연소실의 내부로 충분한 공기 공급이 불가능해져 소각물의 표면에서만 연소가 이루어지는 연소의 사각지대가 발생되었다.

이에 따라, 연소실에서 소각물의 연소가 충분히 이루어지지 못하여 연소율이 낮아져 불완전 연소에 의한 미연분진 및 유해가스가 과다하게 발생되므로 이를 완전히 해소하기 위해서는 미연분진 및 유해가스를 완전 연소시키기 위한 2차 연소실을 구비하여야 되는 문제점이 발생되었다.

본 고안은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 연소실의 내부에 충분한 양의 공기 공급이 이루어지도록 노즐의 구조 및 공기 공급경로를 개선하여 소각물이 연소실 내에 적층되어 있더라도 별도의 2차 연소실을 구비하 지 않고도 연소실의 내부에서 완전 연소가 이루어질 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 형태에 따르면, 윈통형상의 내통으로 이루어져 소각물을 연소시키는 연소실과, 상기 연소실의 내부로 소각물을 투입하는 투입구와, 상기 연소실에서 연소가 이루어지면서 발생된 슬러지를 배출하는 슬러지 배출구와, 상기 소각물이 얹혀지는 바닥판이 구비된 연소기에 있어서, 상기 연소실의 중앙에 회전 가능하게 수직 설치된 파이프 형태의 회전축과, 상기 회전축을 회전시키는 동력전달수단과, 상기 회전축의 상단에 고정되며 외주면을 따라 공기 공급공이 형성되어 회전축과 함께 회전하는 확산통과, 상기 확산통의 상부에 확산통과 통하여지게 고정 설치되며 외주면에는 복수 개의 공기 공급공이 형성된 회전 노즐로 구성된 것을 특징으로 하는 연소기의 연소실 내 공기 공급장치가 제공된다.

이하, 본 고안을 일 실시예로 도시한 도 3 내지 도 5를 참고하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 고안이 적용되는 연소기의 사시도이고 도 4는 도 3의 종단면도이며 도 5는 도 4의 A - A선 단면도로서, 본 고안은 소각물을 연소시키는 연소실(11)의 내부로 소각물을 투입하는 투입구(12)가 형성되어 있고 상기 연소실의 일 측 하부에는 연소가 이루어지면서 발생된 슬러지(도시는 생략함)를 배출하는 슬러지 배출구(13)가 구비되어 있으며 연소실의 저면에는 소각물이 얹혀지는 바닥판(14)이 구비되어 있다.

상기 연소실(11)의 중앙에 파이프 형태의 회전축(15)이 회전 가능하게 수직 설치되어 상기 회전축이 동력전달수단에 의해 정, 역방향으로 회전하도록 되어 있는데, 상기 동력전달수단으로 본 고안의 일 실시예에서는 도 4에 나타낸 바와 같이 회전축(15)의 하단에 베벨기어(16a)가 고정되어 있고 모터 등과 같은 구동원(도시는 생략함)에 의해 회전하는 동력 전달축(17)에는 상기 회전축(15)에 고정된 베벨기어(16a)와 맞물리는 또 다른 베벨기어(16b)가 고정되어 있어 동력 전달축(17)의 다른 일단에 고정된 풀리(18)가 회전함에 따라 회전축(15)이 회전하도록 구성되어 있다.

그러나 구동원의 구동에 따른 동력이 감속기어를 통해 감속되어 회전축에 전달되도록 구성할 수도 있으므로 반드시 이에 한정하지는 않는다.

이 때, 상기 회전축(15)은 바닥판(14)의 상부로 노출되게 설치되어 있고 상기 회전축에는 외주면을 따라 공기 공급공(19a)이 형성되어 회전축과 함께 회전하는 확산통(19)이 감싸지게 고정되어 있으며 상기 확산통의 상부에는 상면이 폐쇄되고 외주면에 복수 개의 공기 공급공(20a)이 형성된 회전 노즐(2)이 고정되어 있다.

상기 확산통(19) 및 회전 노즐(20)에는 공기 공급공(19a)(20a)이 상, 하, 좌, 우로 일정 간격을 유지하며 형성되어 있다.

상기 바닥판(14)과 근접된 지점에 확산통(19)을 위치시킨 이유는 바닥판과 근접된 부위에서 주 연소가 이루어지게 되므로 확산통(19)의 설치에 따라 연소부위의 체적을 줄임과 동시에 주 연소부위에 보다 많은 공기를 공급할 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 회전축(15)의 하부는 케이싱(21)의 내부에 설치된 베어링(22)에 의해 지지되어 있고 중간부위는 케이스(23)의 내부에 설치되는 부싱(24)으로 지지되어 있으며 케이싱(21)에는 외부공기가 유입되는 중앙 공기 공급관(25)이 연결되어 있다.

따라서 중앙 공기 공급관(25)을 통해 회전축(15)의 내부로 외부공기가 공급됨에 따라 외부공기가 확산통(19) 및 회전 노즐(20)에 형성된 공기 공급공(19a)(20a)을 통해 연소실(11)의 내부로 공급된다.

상기 확산통(19)을 원통형상으로 형성하여도 되지만, 공급 공기의 확산을 유도하여 연소실(11)의 내부에 와류가 형성되도록 하기 위해 확산통(19)의 저면에 모따기면(26)을 형성하고 상기 모따기면에는 공급 공기가 바닥판(14)에 부딪혀 확산되도록 하는 복수 개의 공기 공급공(26a)을 형성하는 것이 보다 바람직하다.

이에 따라, 회전축(15)에 의해 확산통(19)이 회전하는 과정에서 외부 공기가 모따기면(26)에 형성된 공기 공급공(26a)을 통해 분출되면 외부 공기가 바닥판(14)에 부딪혀 확산되면서 와류를 일으키게 된다.

한편, 연소실(11)의 하부에 공기 공급관(27)이 연결된 별도의 에어탱크(28)가 형성되어 있고 상기 연소실(11)의 외부에는 통공(28a)을 통해 에어탱크(28)와 통하여져 내통(29) 사이에 에어챔버(30)를 형성하는 외통(31)이 설치되어 있는데, 상기 내통(29)의 벽면에는 도 5에 나타낸 바와 같이 에어탱크(28)내의 공기를 연소실의 내부로 공급하는 공기 공급관(32)이 일정 간격으로 설치되어 있다.

이에 따라, 소각물의 연소 시 회전하는 확산통(19) 및 회전 노즐(20)에 의해 연소실(11)의 중앙에서 외측으로, 내통(29)의 둘레면을 따라 설치된 공기 공급관(32)을 통해 연소실의 외측에서 내측으로 외부공기의 공급이 가능해지게 된다.

또한, 연소실(11)의 내부에 온도센서(33)를 설치하여 상기 온도센서가 콘트롤부(37)에 설정된 온도 이상(약 1000-1300℃ 정도)의 온도를 감지함에 따라 동력전달수단의 동력을 오프시켜 회전축(15)의 회전을 일시 중단시키도록 구성하는 것이 보다 바람직하다.

이에 따라, 연소실(11)의 내부 온도가 과잉 상승하여 내화물 등의 내구성이 떨어지는 현상을 미연에 방지하게 됨은 물론 회전축을 회전시키는 동력원인 모터의 구동에 따른 소비 전력을 절감하게 된다.

도면 중 미설명 부호, (34)는 회전축에 고정되어 함께 회전하면서 연소 시 발생된 슬러지를 슬러지 배출구 측으로 밀어내는 배출레버, (35)는 연소실의 연소상태를 외부에서 식별하기 위한 점검구, (36)은 내통을 보호하기 위해 일정 간격으로 고정 설치된 내화물이다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 투입구(12)를 통해 연소실(11)의 내부로 소각할 소각물을 투입한 상태에서 점화를 시킴에 따라 연소실(11)에서 소각물의 연소가 이루어지게 되는데, 이러한 상태에서 동력전달수단에 의해 회전축(15)이 회전함과 동시에 송풍기(38)의 구동으로 외부공기가 공기 공급관(25)(27)을 통해 회전축(15) 및 에어탱크(28)의 내부로 공급되면 회전축(15)의 내부로 공급된 외부 공기의 일부는 확산통(19) 및 회전 노즐(20)에 형성된 공기 공급공(19a)(20a)을 통해 연소실(11)의 중앙에서 외 측으로 공급되는 과정에서 선회하게 되므로 연소실(11)의 하부에서 주 연소가 이루어지게 된다.

상기한 바와 같이 연소실(11)의 하부에서 주 연소가 이루어지는 과정에서 확산통(19)의 내부로 공급되는 외부 공기 중 일부는 확산통(19)의 모따기면(26)에 형성된 공기 공급공(26a)을 통해 분출되므로 분출된 외부 공기는 바닥판(14)에 부딪혀 도 4의 화살표방향으로 확산되면서 와류 유동을 일으키게 되고, 이에 따라 소각물의 연소 시 발생된 유해 가스 및 분진이 상측으로 이동하는 과정에서 와류 유동에 의해 신속하게 배출되지 않고 연소실 내에 머무는 시간이 지연되므로 고온의 환경에서 유해 가스 및 분진이 2차 연소된다.

한편, 공기 공급관(27)을 통해 에어탱크(28)로 공급된 외부 공기는 연소실(11)에서 소각물의 연소가 이루어지는 과정에서 에어챔버(30) 및 공기 공급관(32)을 통해 내통(29)의 외측에서 내부로 공급되어 소각물의 소각을 더욱 촉진시키게 되므로 소각물의 소각 시 연소의 사각지대를 없애주게 되고, 이에 따라 소각물의 완전 연소 실현이 가능해지게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안의 연소기는 종래에 비하여 다음과 같은 여러 가지 장점을 갖는다.

첫째, 주 연소가 이루어지는 바닥판과 근접된 지점에 확산통이 위치되어 있어 연소 면적이 줄어드는 대신 확산통에 의해 충분한 공기가 공급되므로 주 연소부위에서 연소 효율을 극대화시킬 수 있게 된다.

둘째, 확산통의 저면에 구비된 모따기면에 공기 공급공이 형성되어 있어 연소실의 하부에서 주 연소가 이루어진 다음 유해 가스 및 분진이 배출되는 과정에서 고온의 와류 유동 연소환경 하에서 연소실의 상부에서 유해 가스 및 분진의 2차 연소가 이루어지게 되므로 완전 연소의 실현이 가능해지게 된다.

셋째, 회전축의 회전에 따라 외부공기가 연소실의 중심으로부터 외측으로 공급됨과 동시에 내통에서 중심부 측으로 충분한 외부공기가 공급되므로 완전 연소를 실현할 수 있게 된다.

넷째, 연소실의 내부 온도를 온도센서가 센싱하여 설정된 온도 이상일 경우에 회전축의 회전을 일시적으로 중단시키게 되므로 연소실의 내부가 과열되는 현상을 미연에 방지하게 됨은 물론 동력전달수단의 동력을 차단하게 되므로 연소기의 가동에 따른 전력소비를 줄이게 된다.

Claims (4)

1. 원통형상의 내통으로 이루어져 소각물을 연소시키는 연소실과, 상기 연소실의 내부로 소각물을 투입하는 투입구와, 상기 연소실에서 연소가 이루어지면서 발생된 슬러지를 배출하는 슬러지 배출구와, 상기 소각물이 얹혀지는 바닥판이 구비된 연소기에 있어서, 상기 연소실의 중앙에 회전 가능하게 수직 설치된 파이프 형태의 회전축과, 상기 회전축을 회전시키는 동력전달수단과, 상기 회전축의 상단에 고정되며 외주면을 따라 공기 공급공이 형성되어 회전축과 함께 회전하는 확산통과, 상기 확산통의 상부에 확산통과 통하여지게 고정 설치되며 외주면에는 복수 개의 공기 공급공이 형성된 회전 노즐로 구성된 것을 특징으로 하는 연소기의 연소실 내 공기 공급장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 확산통의 저면에 모따기면을 형성하고 상기 모따기면에는 공급 공기가 바닥판에 부딪혀 확산되도록 하는 공기 공급공이 형성된 것을 특징으로 하는 연소기의 연소실 내 공기 공급장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 연소실의 하부에 형성된 에어탱크와, 상기 에어탱크에 연결되어 공급 공기를 공급하는 공기공급관과, 상기 에어탱크와 통하여지게 연소실의 외부에 설치 되어 에어챔버를 형성하며 내통에 설치된 공기 공급관을 통해 연소실의 내부로 공기가 공급되도록 하는 외통을 더 구비한 것을 특징으로 하는 연소기의 연소실 내 공기 공급장치 .
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 연소실의 내부에 온도센서를 설치하여 온도센서가 콘트롤부에 설정된 온도 이상을 감지함에 따라 동력전달수단의 동력이 오프되도록 구성된 것을 특징으로 하는 연소기의 연소실 내 공기 공급장치.

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