KR200431054Y1 - 화장재 용융처리를 위한 브라운가스 고온용융도가니로를연계구성한 브라운가스 화장로 - Google Patents

Abstract

본 고안은 화장재 용융처리를 위한 브라운가스 고온용융도가니로를 연계구성한 브라운가스 화장로에 관한 것이다.

본 고안의 브라운가스 화장로는 내화재로 로벽을 만들어 직육면체 형상의 화장로 본체를 형성하고 하부에 관을 실은 대차가 출입할 수 있도록 구성하며 상부에 화장재 용융처리를 위한 고온용융도가니로를 구성한 것으로 브라운가스 연소구역에서 브라운가스버너에 의해 가열되는 사체는 저산소 상태에서 열분해가 일어나고 열분해가스는 위로 올라가 열분해가스 연소구역에서 연소되어 로내 온도를 상승시키며 또한 브라운가스버너에 의해 가열되어 1200℃ 이상의 고온으로 상승한 후 상부에 구성한 화장재 용융처리를 위한 브라운가스 고온용융도가니로의 열원으로 사용함으로써 화장로와 화장재 용융도가니로에 필요한 열을 동시에 효과적으로 이용할 수 있게 구성한 것이다. 따라서 배기가스를 1200℃ 이상으로 고온처리하여 대기공해문제를 해결하고 화장재는 사리모양의 결정체(영생주)로 만들어 보관할 수 있도록 함으로써 납골문제를 해결한 것이다.

브라운가스, 화장로, 화장재, 도가니로

Description

화장재 용융처리를 위한 브라운가스 고온용융도가니로를 연계구성한 브라운가스 화장로 {Brown Gas Cinerator Combined with Brown Gas High Temp. Melting Crucible Furnace}

도1은 인용특허의 브라운가스 고온용융도가니로의 전체구성을 보여주는 횡단면도이고,

도2는 본 고안에 따른 화장재 용융처리를 위한 브라운가스 고온용융도가니로를 연계구성한 브라운가스 화장로의 전체구성을 보여주는 정면 횡단면도이며,

도3은 도2에 있어서 측면에서 본 횡단면도이고,

도4는 도2의 A-A선을 따라 절단하여 본 단면도이다.

<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명>

200: 화장로 본체 201: 로벽

210: 브라운가스 발열관 220: 공기공급관

221: 공기분출공 230: 하부 브라운가스버너

240: 상부 브라운가스버너 250: 전면 로 도어

251: 후면 로 도어 260: 대차

261: 내화재 300: 도가니로

302: 배기구 303: 도가니 고정좌

311: 제1발열관 312: 제2발열관

320: 도가니 331: NO.1 브라운가스버너

332: NO.2 브라운가스버너 340: 소각재 호퍼

"A": 브라운가스 연소구역 "B": 열분해가스 연소구역

본 고안은 화장재 용융처리를 위한 브라운가스 고온용융도가니로를 연계구성한 브라운가스 화장로에 관한 것이다.

쓰레기나 동물사체를 자연으로 돌려주는 방법은 매립(매장)이나 소각(화장)하는 방법이 있으나 한정된 땅에 매립은 곤란하므로 소각하는 수밖에 없다. 소각도 대기공해를 일으키므로 냄새까지도 태워버릴 수 있는 고온소각을 해야하고 소각재까지도 무공해로 만들기 위해서는 고온용융소각하지 않으면 안 된다.

고온용융소각을 위해서는 공기 대신에 순산소가 필요하고 별도의 연료도 필요하게 된다. 그렇다고 쓰레기처리에 비싼 순산소나 기름 등을 사다 쓸 수는 없는 노릇이다.

이런 문제를 해결한 것이 워터에너지 브라운가스이다. 브라운가스는 물의 구 성비 그대로 수소와 산소가 2:1로 혼합되어 있는 혼합가스이다. 따라서 순산소나 비싼 연료 대신에 브라운가스를 사용하면 기존연료대비 15% 정도의 비용만으로 고온용융소각을 할 수 있다.

이러한 브라운가스를 대량공급해주는 설비는 본 출원인이 선출원하여 등록한 특허 제0497873호 "브라운가스 자동공급시스템"이 있다. 브라운가스 자동공급시스템에 의한 브라운가스플랜트를 구비하면 고온용융소각로 또는 산업용 보일러 등에 얼마든지 브라운가스를 공급해준다. 또한 브라운가스를 사용하기 위한 버너는 역시 본 출원인이 선출원하여 등록한 특허 제0322315호 "브라운가스연소용 에어제트버너"를 사용한다.

브라운가스 자동공급시스템은 자동급수장치에 의해 수돗물을 자동급수하고 횡렬식 전해조와 냉동방식의 냉각기로 구성된 브라운가스플랜트에서 물(2H2O)을 브라운가스(2H2+O2)로 만들어 고온용융소각로에서 필요로 하는 양만큼 얼마든지 24시간 365일 안정적으로 공급해준다.

따라서 본 고안은 브라운가스 자동공급시스템에 의해 대량공급되는 브라운가스를 화장로에 적용하여 고온용융소각에 필요한 에너지문제를 해결하기 위한 것이다. 또한 브라운가스는 자체산소에 의해 완전연소되므로 브라운가스를 사용할 때는 기존 연소방식과 달리 연소실에 브라운가스 발열부를 설치하거나 또는 브라운가스 발열관을 사용하여 고열을 내게 하면서 자연대류방식에 의해 자연스럽게 배기하도록 하면 단시간에 로내 온도를 고온을 만들어 낼 수 있다.

이렇게 효율적으로 고온을 얻을 수 있으므로 결과적으로 연소설비를 간단하 게 구성할 수 있어 시설비가 저렴하다. 브라운가스를 사용하면 간단한 설비로 고온을 얻을 수 있으므로 본 고안은 이러한 브라운가스만의 고온특성을 화장로에 적용하기 위한 것이다.

본 고안의 브라운가스 화장로는 내화재로 로벽을 만들어 직육면체 형상의 화장로 본체를 형성하여 전면과 후면에 각각 도어를 만들어 관을 실은 대차가 출입할 수 있도록 하며 상부에 화장재 용융처리를 위한 고온 도가니로를 구성하고 그 위에 배기구를 구성한 것이다.

측면 로벽에는 브라운가스 버너공으로 이용되는 브라운가스 발열관을 일정개수 설치하고 브라운가스버너를 설치한다. 브라운가스 발열관은 탄화규소질(SiC)의 내화물로 압축성형한 중공형태의 관으로 그 설치위치는 대차에 실려 관이 도착했을 때 관높이보다 일정치수만큼 낮은 높이에 설치한다.

또한 공기공급관으로부터 공기를 공급받아 로내로 분출할 수 있는 공기분출공이 상기 브라운가스 발열관 위치보다 일정치수만큼 높은 위치에 다수개 설치되는데 이것은 시체가 브라운가스에 의해 열분해 된 후 발생하는 가연성 가스인 열분해가스를 태우기 위해 필요한 연소용 공기가 공급되도록 구성한 것이다.

이렇게 구성한 브라운가스 화장로의 내부는 상기 브라운가스버너에 의해 가열되는 브라운가스 연소구역이 하부에 생성되고 그 상부에 열분해가스 연소구역이 자연스럽게 형성되는데 브라운가스 연소구역과 열분해가스 연소구역이 하나의 공간에 존재하므로 브라운가스 연소열과 열분해가스 연소열이 상호상승작용하여 최고 1200℃ 정도의 고열을 만들어내므로 완전소각을 유도하여 악취 등의 공해문제를 해 결한다.

본 고안은 상기 브라운가스 연소열과 열분해가스 연소열을 이용하기 위해서 화장재 용융처리를 위한 브라운가스 고온용융도가니로를 화장로 상부에 구성한 것이 특징이다. 상기 도가니로 아래 로벽의 상부에 위치한 일정지점에 브라운가스버너를 추가로 설치하여 배기가스가 도가니로 내부를 통과하기 전에 가열하도록 하여 1200℃ 이상을 유지하도록 한 것이다. 이것은 배기가스를 1200℃ 이상으로 유지하여 대기공해문제를 완전히 해결하기 위한 것이다.

본 고안의 일구성요소인 고온도가니로는 본 출원인이 선출원한 특허출원번호 10-2006-0079907, 이중출원 20-2006-0022619 "화장재 용융처리를 위한 브라운가스 고온용융도가니로"(이하 인용특허라 한다)를 적용한 것으로 도1은 인용특허의 전체구성을 보여주는 횡단면도이다. 도1을 참조하면서 인용특허내용을 설명하면 다음과 같다.

『본 발명의 일실시예에 따른 화장재 용융처리를 위한 브라운가스 고온용융도가니로는 내화재로 로벽(101)과 배기구(102)를 형성하여 도가니로 본체(100)를 형성하고 그 내부에 도가니(120)를 고정설치한 것이다.

도가니(120)는 1600℃이상의 고온에 견딜 수 있는 고온세라믹 재질로 압축성형하여 병 모양으로 만든 것으로 측면에 제1발열관 삽입공(121)이 형성되고 하면에 용탕배출구(122)가 형성된 것으로 상기 용탕배출구(122)의 위치는 도가니 수직센터라인으로부터 일정치수만큼 편심되게 형성한 것이 특징이며 도가니 상부에는 배기공(123)을 형성한 것이다.

제1, 제2, 제3 발열관은 탄화규소질의 내화물(SiC)로 압축성형하여 중공관으로 제작한 것으로 제1발열관(111)은 화장재 호퍼(140)의 출구와 연결되도록 연결공이 형성된 것이고 제2발열관(112)은 용탕입구보다 출구쪽이 약간 확관된 형상을 한 것이고 제3발열관(113)은 단순중공관으로 형성한 것이다.

본 발명의 전체적인 구성은 내화재로 로벽(101)과 배기구(102)를 형성하여 도가니로 본체(100)를 구성하고 그 내부에 도가니(120)를 설치하고 도가니 측면에 형성된 제1발열관 삽입공(121)에는 로벽(101)을 관통하도록 제1발열관(111)을 경사지게 설치하며 로벽(101) 밖으로 튀어나온 제1발열관(111)의 입구쪽에는 NO.1 브라운가스버너(131)를 플랜지 볼트낫트에 의해 조립장착하며 화장재 호퍼(140)의 출구관과도 각각 연결설치한 것이다. 또한 용탕배출구(122) 바로 밑에 연계하여 제2발열관(112)을 경사지게 연결설치하여 용탕이 흘러내리도록 하고 제2발열관(112)의 출구 쪽에 NO.2 브라운가스버너(132)를 각각 설치한 것이다. 또한 도가니로 본체(100)의 로벽(101) 일측에 제3발열관(113)을 도가니(120) 수량만큼 설치하여 버너공을 형성하고 NO.3 브라운가스버너(133)를 설치하여 도가니(120)를 가열하도록 구성한 것이다.

이렇게 구성하여 NO.1, NO.2, NO.3 브라운가스버너가 가동되면 NO.1, NO.2 브라운가스버너는 도가니(120) 내부를 각각 가열하게 되고 로벽(101)에 설치된 NO.3 브라운가스버너는 각각의 도가니(120) 외벽을 가열하여 도가니 내외부를 가열함으로써 효과적으로 온도를 높인다.

도가니(120) 내부온도가 1600℃까지 올라갈 때 화장재 호퍼(140)의 출구게이 트(141)를 열어 화장재를 투입하면 NO.1 브라운가스버너(131)에서 분출하는 고온의 화기에 의해 가열되면서 제1발열관(111)을 지나 고온의 도가니(120) 내부로 슈팅된 후 일부 입자는 화기의 흐름을 따라 도가니(120) 내부를 선회하면서 점차 용융되어 물방울처럼 형성된 후 자유낙하하여 용탕을 이루면서 용탕배출구(122)를 지나 제2발열관(112)를 따라 흘러내리고 저탕조(150)에 모아진 후 최종적으로 결정체 성형수단(160)에 의해 성형되어 제품함인 영생주함에 모아진다.』라고 기술하고 있다.

상기 화장재 용융처리를 위한 브라운가스 고온용융도가니로를 연계구성한 본 고안의 브라운가스 화장로는 내화재로 로 벽을 만들어 직육면체 형상의 화장로 몸체를 형성하고 하부에 관을 실을 대차가 출입할 수 있도록 구성하며 상부에 화장재 용융처리를 위한 고온용융도가니로를 구성한 것으로 브라운가스 연소구역에서 브라운가스버너에 의해 가열되는 사체는 희박산소 상태에서 열분해되고 열분해가스 연소구역에서 연소되는 열분해가스는 또다른 브라운가스버너에 의해 1200℃ 이상의 고온으로 상승하여 상부의 브라운가스 고온용융도가니로에 설치된 도가니를 가열하게 되므로 화장로와 화장재 용융로에 필요한 열을 동시에 효과적으로 이용하기 위한 것이다.

최종적으로 상기 배기구를 통과한 고온의 배기가스는 냉각장치에서 급냉된 후 반건식세정탑 등의 후처리설비를 거치면서 스택으로 올라가 무공해 상태로 배출된다.

본 고안은 자체산소에 의해 완전연소되는 브라운가스의 고온특성을 이용한 브라운가스 화장로를 제공하기 위한 것이며 브라운가스 화장로의 연소열이 모아지는 화장로 상부에 화장재 용융처리를 위한 브라운가스 고온용융도가니로를 설치하여 도가니 외벽을 가열하도록 하고 상기 도가니로 아래의 일정지점에 브라운가스버너를 추가설치하여 배기가스의 온도를 1200℃ 이상 유지함으로써 고온처리하여 대기공해문제를 해결하기 위한 것이다.

사면이 로벽으로 형성된 직육면체 형상의 브라운가스 화장로를 구성하고 측면 로벽 양쪽에 설치된 일정개수의 브라운가스버너를 가동하여 로 내부를 예열하고 대차 위에 관을 실어 진입시키면 사체(수분 60~65%)는 건조탄화과정을 거치면서 서서히 열분해된다.

열분해란 무산소 또는 저산소 상태에서 열을 가하여 600℃ 이상의 온도를 유지하면 탄화하여 열분해가스(건류가스)를 발생하고 나중에 챠(Char)만 남게 되는 현상을 말한다.

열분해가스의 주성분은 H2, CO, H2O로 이루어진 것으로 가연성 가스이다. 따라서 본 고안은 브라운가스버너가 설치되는 발열관의 위치에서 일정거리만큼 높은 위치에 공기분출공을 형성하여 열분해가스가 연소하는데 필요한 산소를 공급하도록 한다.

이렇게 구성한 화장로는 자연스럽게 하부에 브라운가스 연소구역이 형성되고 상부에는 열분해가스 연소구역이 형성된다. 로내 기류는 상부로만 올라가므로 하부에 위치한 브라운가스 연소구역은 산소가 희박한 저산소 상태가 유지되어 사체가 건조탄화과정을 거치면서 신속하게 열분해가 일어나는 것이다.

화장로 내부 브라운가스 연소구역을 가열하는 하부 브라운가스버너와 도가니로 아래의 일정지점에 설치된 상부 브라운가스버너가 계속 가동되어 열을 가하면 사체의 열분해가 계속 진행되고 브라운가스 연소열은 상부의 열분해가스 연소열과 상승작용하여 고열을 만들어내므로 로벽 전체가 벌겋게 달구어지면서 더욱더 온도가 올라가 1200℃까지 올라가고 대차 위의 사체는 엄청난 복사열에 의해 가열되어 짧은 시간 안에 화장재로 변해버린다.

본 고안은 브라운가스 화장로에서 생성되는 고열을 이용할 목적으로 인용특허의 "화장재 용융처리를 위한 브라운가스 고온용융도가니로"를 상기 브라운가스 화장로 상부에 구성한 것이 특징이다.

본 고안의 화장재 용융처리를 위한 브라운가스 고온용융도가니로는 자체산소에 의해 완전연소되는 브라운가스만의 고온특성을 이용한 것으로서 NO.1 브라운가스버너와 NO.2 브라운가스버너에 의해 도가니 내부를 가열하게 하고 도가니 외부를 가열하는 열원은 인용특허의 NO.3 브라운가스버너 대신에 화장로 배기가스열을 이용하도록 한다.

따라서 본 고안은 화장로 내부에서 일어나는 브라운가스 연소구역의 브라운가스 연소열과 열분해가스 연소구역의 열분해가스 연소열이 서로 상승작용하여 만들어내는 1200℃ 이상의 고온을 상부에 구성한 브라운가스 고온용융도가니로에 이용하도록 구성한다.

결과적으로 본 고안은 화장을 쉽게 하고 납골당이 아닌 가까운 곳에 영생주 를 모실 수 있게 해줄 뿐만 아니라 배기가스를 고온처리하여 공해문제를 해결함으로써 혐오시설이 아닌 친환경시설로 개념을 바꾸어 주기 위한 것이다.

이하, 본 고안의 일실시예에 따른 화장재 용융처리를 위한 브라운가스 고온용융소각로를 연계구성한 브라운가스 화장로에 대하여 도면을 참조하면서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 인용특허인 화장재 용융처리를 위한 브라운가스 고온용융도가니로의 전체구성을 보여주는 횡단면도이고, 도2는 본 고안에 따른 화장재 용융처리를 위한 브라운가스 고온용융도가니로를 연계구성한 브라운가스 화장로의 전체구성을 보여주는 정면에서 본 횡단면도이며, 도3은 도2에 있어서 측면에서 본 횡단면도이고, 도4는 도2의 A-A선을 따라 절단하여 본 단면도이다.

도1 내지 도4에 도시한 바와 같이 본 고안의 일실시예에 따른 화장재 용융처리를 위한 브라운가스 고온용융도가니로를 연계구성한 브라운가스 화장로는 내화재로 로벽(201)을 만들어 직육면체 형상의 본체(200)를 형성하고 하부에 관을 실은 대차(260)가 출입할 수 있도록 전면 로 도어(250)와 후면 로 도어(251)를 구성하며 상부에 화장재 용융처리를 위한 고온용융도가니로(300)를 구성하고 그 위에 배기구(302)를 형성한 것이다.

상기 브라운가스 화장로 본체(200) 측면 로벽(201)에는 대차(260) 상면으로부터 일정높이의 지점에 브라운가스 발열관(210)을 일렬로 일정개수 배치하고 상기 발열관(210)을 버너공으로 사용하는 하부 브라운가스버너(230)를 좌우로 설치하며, 상기 발열관(210)으로부터 일정거리만큼의 높이에 공기분출공(221)을 일렬로 다수개 형성하여 공기공급관(220)으로부터 공기를 공급받아 열분해가스 연소용 공기를 공급하도록 한 것이다. 또한 화장로 센터라인 상부에 설치되는 도가니(320) 아래에 위치한 화장로 로벽(201)에 로센터라인을 중심으로 좌우에 브라운가스 발열관(210)을 추가로 배치하고 상부 브라운가스버너(240)를 설치한다.

화장재 용융처리를 위한 브라운가스 고온용융도가니로(300)는 화장로 중심선을 따라 화장로 본체(200) 상부에 구성하고 그 내부에 도가니 고정좌(303)에 의해 지지되는 도가니(320)를 설치하며 도가니(320)와 도가니로 로벽(301)을 관통하는 제1발열관(311)을 설치하고 제2발열관은 도가니 용탕출구에서 용탕이 흘러내릴 수 있도록 화장로 로벽(201)을 관통하도록 설치하며 상기 제1발열관(311)과 제2발열관(312) 끝단에는 NO.1 브라운가스버너(331)와 NO.2 브라운가스버너(332)를 각각 설치한 것이다.

화장로 본체(200) 정면에는 관을 실은 대차(260)가 출입할 수 있도록 정면 로 도어(250)를 설치하고 로 뒷면에는 화장후 화장재 수거를 위해 화장재 수거실로 대차(250)가 출입할 수 있도록 후면 로 도어(251)를 설치한다.

후면 도어(251) 바로 옆에 구성한 화장재 수거실(도시하지 않음)에서 수거한 화장재는 별도로 마련한 기계장치 등의 운반수단에 의해 도가니로(300)에 구성된 소각재 호퍼(340)에 옮겨져 저장된다.

상기 대차(260)는 상면에 내화재(261)를 덮어 고열에 견디도록 한 것이며 전 동기 구동에 의해 레일(262) 위를 전후로 움직이도록 구성한 것이다.

이렇게 브라운가스 화장로를 구성한 후 브라운가스버너(230, 240, 331, 332)를 착화하여 로 내부를 예열한 후 대차(260)를 운전하여 관을 실은 후 브라운가스 연소구역(A)에 들어오면 사체는 저산소 상태에서 고열에 의해 건조탄화과정을 거치면서 열분해되고 이때 열분해가스는 열분해가스 연소구역(B)에서 공기분출공(221)으로부터 공급되는 연소용 공기에 의해 연소되면서 상부 브라운가스버너(240)에 의해 또한번 가열되어 1200℃ 이상의 고온을 형성하고 상부로 올라가 도가니(320) 외벽을 가열한다.

또한 도가니(320)는 도가니로(300)에 구성한 NO.1 브라운가스버너(331)와 NO.2 브라운가스버너(332)에 의해 가열되어 내부온도를 1600℃로 유지하고 있으므로 이때 화장재 호퍼(340)의 게이트를 열어 화장재를 투입하면 NO.1 브라운가스버너에서 분출하는 고온의 화기에 의해 가열되면서 제1발열관(311)을 지나 고온의 도가니(320) 내부로 슈팅된 후 점차 용융된 후 용탕배출구를 지나 제2발열관(312)을 따라 흘러내리고 저탕조에 모아진 후 최종적으로 결정체 성형수단에 의해 성형되어 제품화되어 함에 모아진다.

따라서 본 고안은 브라운가스 화장로 본체(200)와 도가니로(300)를 연계하여 하나로 구성함으로써 고온화장에 따른 에너지문제를 해결하고 배기가스를 고온처리하여 환경공해문제까지도 해결한 것이다.

본 고안의 화장재 용융처리를 위한 브라운가스 고온용융도가니로를 연계구성한 브라운가스 화장로는 관을 화장로에 투입하는 것만으로 일괄처리하여 사리모양의 결정체(영생주)를 만들어 줌으로써 종래의 화장에 따른 제반문제를 해결한 것이다.

이것은 브라운가스만의 고열특성을 이용하여 고온용융처리를 할 수 있었기에 가능한 것이며 배기가스 또한 고온처리하여 환경문제를 해결함으로써 화장로가 혐오시설이라는 종래의 문제점을 환경친화적인 시설로 바꾸어 놓은 것이다.

또한 영생주는 납골문제를 해결한 것으로 조상을 가장 깨끗하게 영구보관하여 가까이 모실 수 있게 함으로써 새로운 장례문화를 창조한 것이다.

Claims (2)

1. 관을 실은 대차(260)가 출입하는 전후면 로 도어(250, 251)가 형성된 직육면체 형상을 이루는 로벽(201)으로 둘러싸인 브라운가스 화장로 본체(200)와, 측면 로벽(201)에 설치한 브라운가스 발열관(210)을 버너공으로 사용하는 상하부 브라운가스버너(230, 240)와, 상기 화장로 본체(200)의 상부에 구성한 배기구(302)를 형성하고 도가니(320)를 내설한 고온용융도가니로(300)와, 상기 도가니(320)와 도가니로 로벽(301)을 관통하여 설치한 제1발열관(311)과 제1발열관(311) 입구에 설치한 NO.1 브라운가스버너(331)와, 상기 도가니(320)의 용탕출구에 연결하여 화장로 로벽(201)을 관통하여 설치한 제2발열관(312)과 제2발열관 출구에 설치한 NO.2 브라운가스버너(332)와, 상기 제1발열관(311)에 연결설치하여 화장재를 투입하기 위한 화장재 호퍼(340)가 일체를 이루도록 구성한 것을 특징으로 하는 화장재 용융처리를 위한 브라운가스 고온용융도가니로를 연계구성한 브라운가스 화장로.
2. 상기 1항에 있어서, 화장로 본체(200) 내부에 브라운가스 연소구역이 형성하도록 하여 대차(260)에 실려오는 사체가 신속히 열분해되도록 설치한 하부 브라운가스버너(230)와, 공기공급관(220)으로부터 공기를 공급받아 열분해가스 연소구역(B)에서 생성되는 열분해가스를 연소시키기 위해 형성한 공기분출공(221)과, 연소 후 형성된 배기가스를 1200℃ 이상으로 승온시켜 도가니로(300)를 가열하기 위 한 상부 브라운가스버너(240)를 구성한 것을 특징으로 하는 소각재 용융처리를 위한 브라운가스 고온용융도가니로를 연계구성한 브라운가스 화장로.

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