KR20050118997A

KR20050118997A - 폐기물 소각장치

Info

Publication number: KR20050118997A
Application number: KR1020040044171A
Authority: KR
Inventors: 송인혁
Original assignee: 대륙화학공업 주식회사
Priority date: 2004-06-15
Filing date: 2004-06-15
Publication date: 2005-12-20
Also published as: KR100541647B1

Abstract

본 발명은 폐고무 등과 같은 폐기물을 소각하는 소각장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소각실의 중앙에 입설된 연소공기 광역공급관이 소각실의 전역에 연소공기를 골고루 공급하여 폐기물의 소각능력이 획기적으로 향상됨은 물론 연소시 발생되는 유해가스는 연소공기 광역공급관을 따라 상부로 유도되면서 소각실에 정체되지 않고 원활하게 배출되며, 보조노즐관을 통해 소각실의 측면부 상측에 연소공기가 추가 공급되어 취약한 측면부의 소각능력이 배가될 수 있도록 하는 폐기물 소각장치에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 연소로의 중앙을 관통하여 소각실 상,하부를 경유하게 입설되고 내,외관에 각각 연소공기 및 냉각수가 흐르도록 이중관으로 구성되어 연소공기가 소각실의 전영역을 경유하면서 폐기물 전체에 광역으로 연소공기를 공급하는 연소공기 광역공급관과;

상기 연소로의 양측에 취약한 측면부에 연소공기를 추가 공급하도록 상부로 돌출되게 설치된 보조노즐관과;

상기 소각실의 내측에 내,외통 사이의 냉각조와 양측이 연통되도록 설치되어 중앙의 유해가스를 측면의 수직 가스유도관으로 유도하여 상부로 원활하게 배출하도록 하는 다수의 수평 가스유도관을 구비시키므로써 이루어지는 것이다.

Description

폐기물 소각장치{Incinerator of waste}

본 발명은 폐고무 등과 같은 폐기물을 소각하는 소각장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소각실의 중앙에 입설된 연소공기 광역공급관이 소각실의 전역에 연소공기를 골고루 공급하여 폐기물의 소각능력이 획기적으로 향상됨은 물론 연소시 발생되는 연소가스는 연소공기 광역공급관을 따라 상부로 유도되면서 소각실에 정체되지 않고 원활하게 배출되며, 보조노즐관을 통해 소각실의 측면부 상측에 연소공기가 추가 공급되어 취약한 측면부의 소각능력이 배가될 수 있도록 하는 폐기물 소각장치에 관한 것이다.

근자에 들어 폐타이어나 폐고무 등과 같은 폐기물의 처리와 함께 대체 에너지의 개발에 대한 노력으로 폐기물의 연소과정시 발생되는 고온의 연소열을 이용하여 물을 가열하므로써 온수를 생성하거나 난방의 용도로 사용하는 것이었다.

그러나 상기의 경우 고가의 에너지원인 석유 및 벙커C유 등을 연소원으로 사용하여 직접 가열로 소각로 내부의 폐기물을 연속적으로 소각하며, 연소시 발생된느 에너지를 이용하여 온수를 생성함에 따라 경제적으로 온수를 얻을 수 없는 문제점이 따르는 것이었다.

상기한 문제점을 감안하여 고가의 에너지원인 석유 등을 사용하지 않고서도 폐기물을 소각함은 물론 연소시 발생되는 고온의 연소열을 이용하여 온수나 난방 등의 에너지원으로 사용할 수 있는 소각장치가 다양한 형태로 제안되고 있다.

이러한 소각장치(1)의 일예로는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 내화의 목적으로 내,외통(2)(3) 사이의 냉각조(4)에 냉각수가 흐르도록 이중자켓으로 소각실(5)이 구성되고, 상기 소각실(5)의 상부 투입구에는 연소시 고온의 연소가스가 대기로 방출됨을 차단하는 밀폐커버(6)가 결합되며, 하부에는 소각실(5)의 바닥면을 형성하는 연소로(7)가 힌지(8)로 결합되어 선택적인 개방을 통해 소각된 재를 외부로 배출할 수 있게 된다.

그리고 상기 연소로(7)는 냉각수가 흐르는 냉각조(4)와, 송풍기로부터 공급되는 연소공기가 연소공기 공급관(9)을 통해 충진되는 에어탱크(10)로 양분되게 구획되며, 상기 에어탱크(10)로 충진된 연소공기는 다수의 노즐관(11)을 통해 소각실(5)의 연소로(7) 상부로 분사되므로써 소각실(5) 내의 폐기물을 연소시키게 된다.

상기한 연소과정에서 발생되는 고온의 연소가스는 배출덕트(12)를 통해 가스연소기(12)로 유입된 후 버너의 화염에 의해 연소되면서 각종 유해가스 등이 제거된 상태에서 고온의 열기만이 축열실(13)로 공급되어 열매체와의 열교환을 통해 온수를 가열하거나 난방의 용도로 재활용 하게 된다.

그러나, 이러한 종래의 소각장치(1)는 소각실(5)에 연소공기를 분사하는 노즐관(11)이 상부로 돌출되지 않고 연소로(7)의 바닥면과 거의 수평을 이루도록 설치됨에 따라 연소공기가 바닥면에 한해 집중적으로 분사되므로써 소각실(5)의 전영역에 골고루 공급될 수 없는 것이었다.

이로 인해 소각실(5)의 하부에 위치한 폐기물은 연소공기의 분사압력에 의해 공극률이 좋아짐은 물론 산소가 원활하게 유입되어 연소가 원활하게 이루어지는 반면, 상부에 위치한 폐기물에는 연소공기가 거의 공급되지 않아 공극률이 저조함은 물론 산소가 원활하게 유입되지 못해 소각능력이 현격하게 저하되는 것이었다.

또한, 연소과정에서 발생되는 각종 유해가스는 소각실(5)의 측면에 입설된 수직 가스유도관(14)을 따라 상부로 이동하여 배출덕트(12)를 통해 부분적으로 배출될 수 있으나, 중앙에서 발생되는 더 많은 양의 유해가스는 배출이 제대로 이루어지지 못한 채 소각실(5)의 하부에 정체되므로써 소각실(5)의 내부는 고압상태를 유지하여 폭팔의 우려가 항상 잔존하는 안전상의 문제점이 노출되는 것이었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하여 단위시간당 소각능력을 향상시킴은 물론 가스의 원활한 배출을 통해 폭팔사고의 우려를 말끔히 제거하기 위한 것으로, 소각실의 중앙에 상,하부를 경유하는 연소공기 광역공급관을 입설하여 연소공기가 소각실의 전영역을 경유하면서 광역으로 분사되어 폐기물 전체의 공극률이 향상됨은 물론 산소공급이 원활하여 소각능력이 획기적으로 향상되는 동시에 연소과정시 발생되는 유해가스는 상기 광역공급관에 유도되어 원활하게 배출될 수 있게 함을 발명의 주된 목적으로 하는 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 연소로의 양측에 보조노즐관을 상부로 돌출되게 형성하여 상대적으로 취약한 측면부에 연소공기의 공급이 배가될 수 있도록 하는 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 소각실에 수평상으로 다수의 수평 가스유도관을 등간격으로 배치하여 중앙부위에서 발생되는 유해가스는 측면으로 유도된 후 수직 가스유도관으로 인도되어 상부로 원활하게 배출될 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 목적을 효과적으로 달성하기 위한 바람직한 실시예의 구성에 대해 설명하기로 한다.

본 발명은 연소를 촉진하기 위한 연소공기가 소각실(5)의 하부로 집중되어 공급되는 종래의 관행을 탈피하여 연소공기 광역공급관(100)을 통해 소각실(5) 내부에 광역으로 공급되어 소각능력이 향상됨은 물론 이와 동시에 유해가스가 상기 연소공기 광역공급관(100)에 유도되어 상부로 원활하게 배출되고, 연소로(7)의 양측에 설치된 보조노즐관(200)을 통해 취약한 측면부에 연소공기가 원활하게 공급되며, 중앙부위에 발생하는 유해가스가 수평 가스유도관(300)에 의해 측방의 수직 가스유도관(14)으로 인도되어 상부로 원활하게 배출됨을 발명의 특징적인 요지로 한다.

상기한 특징적인 요지를 달성하기 위한 본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이 내,외통(2)(3) 사이에 냉각조(4)가 형성된 이중자켓으로 구성되고 상부에 밀폐커버(6)가 결합된 소각실(5)과, 상기 소각실(5)의 하부에 냉각조(4) 및 에어탱크(10)로 구획된 연소로(7)가 개폐가능하게 결합되고, 상기 에어탱크(10)에 충진되는 연소공기는 다수의 노즐관(11)을 통해 소각실(5)의 하부에 공급되는 소각장치(1)에 있어서,

상기 소각실(5)의 내부 상,하부를 경유하도록 입설되어 연소공기가 소각실(5)의 전영역을 경유하면서 폐기물에 골고루 공급되도록 하는 연소공기 광역공급관(100)과, 상기 연소로(7)의 양측에 설치되는 보조노즐관(200)과, 상기 소각실(5)의 내측에 수평상으로 설치되어 중앙의 유해가스를 측방으로 유도하는 수평 가스유도관(300)으로 구성됨을 알 수 있다.

이하, 상기 개략적인 구성으로 이루어진 본 발명을 실시 가능하도록 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.

소각실(5)에 광역으로 연소공기를 공급하는 연소공기 광역공급관(100)은 소각실(5)의 하부에서 상부를 경유하여 재차 하부로 유동하도록 ∩형상으로 구성되는 것으로, 연소로(7)의 외측에서 연소로(7)의 중앙을 관통하여 수직으로 입설되고 내부에는 각각 연소공기 및 냉각수가 개별적으로 독립된 상태로 향류되도록 내,외관(101)(102)의 이중구조를 갖는 이중관으로 구성된다.

상기 내관(101)은 소각실(5)의 내부에 연소공기를 광역으로 공급하기 위한 연소공기가 유동하는 통로로서, 에어탱크(10)와 연소공기 분기관(103)으로 연통되게 연결되므로써 에어탱크(10)에 충진된 연소공기가 상기 연소공기 분기관(103)을 통해 내관(101)으로 원활하게 유입되는 한편, 상기 내관(101)으로 유입되는 연소공기는 방사상으로 형성된 다수의 에어노즐(104)을 통해 소각실(5)의 전역에 골고루 분사된다.

여기에서 상기 에어노즐(104)은 연소공기를 상부측으로 원활하게 분사하도록 상향으로 경사지게 설치되고, 통상 폐기물이 소각실(5)의 하부로 갈수록 연소가 집중적으로 이루어짐을 감안하여 상부측보다 하부측에 더 많은 양의 연소공기가 공급되도록 상기 에어노즐(104)은 하부로 갈수록 점진적으로 상,하 설치간격이 좁아지게 많은 갯수로 설치되므로써 전체의 폐기물에 연소공기를 더욱 원활하게 공급할 수 있게 된다.

또한 상기 연소공기 분기관(103)을 통해 공급되는 연소공기가 상부로 이동하는 유입측과, 소각실(5)의 내부를 경유한 후 하부로 이동하는 유출측에서 각각 분사되는 연소공기는 상호 충돌되지 않도록 도 6과 같이 유입측과 유출측에 설치되는 에어노즐(104)이 각각 엇갈린 형태로 배치된다.

그리고 상기 연소공기 분기관(103)에는 내관(101)으로 공급되는 연소공기의 공급량을 인위적으로 제어하기 위한 에어밸브(105)가 설치되어 특히, 폐기물이 대부분 소각되어 잔량이 얼마 남지 않을 경우 상기 에어밸브(105)를 개방하여 연소공기의 공급량을 조금만 증가시키더라도 더욱 빠른 시간내에 소각이 완료될 수 있게 된다.

상기 내관(101)의 외측에 씌여지게 설치되는 외관(102)은 내관(101)의 외측으로 냉각수가 흐르도록 하여 고온상태의 소각실(5) 내부를 경유하는 연소공기 광역공급관(100)이 과열되면서 휘어지거나 녹아내리는 등의 일이 발생하지 않도록 하는 역할을 수행한다.

상기한 냉각수는 냉각수관(106)을 통해 내,외관(101)(102) 사이의 공간에 유입되고 소각실(5)의 내부를 경유하면서 연소공기 광역공급관(100)을 냉각시킨 후 냉각수회수관(107)을 통해 냉각조(4)로 유입될 수 있게 된다.

여기에서 본 발명에서는 내,외통(2)(3) 사이의 냉각조(4) 및 연소로(7)에 형성된 냉각조(4)에 냉각수의 유입, 유출을 위한 상세한 구성은 생략되었지만 상기 연소공기 광역공급관(100)과 같이 냉각수가 한 곳에 정체되지 않고 순환될 수 있도록 구성됨은 기본적인 사항이다.

한편, 소각실(5)의 중앙부에 비해 상대적으로 연소공기의 공급량이 취약한 측면부에 연소공기를 집중적으로 추가 공급하기 위한 보조노즐관(200)은 일반 노즐관(11)에 비해 큰 규격을 갖도록 제작되고, 연소로(7)의 양측에 냉각조(4)를 관통하여 상부로 돌출되게 설치되며 내부는 에어탱크(10)와 연통되므로써 연소공기가 측면부의 상측에도 원활하게 공급되어 연소능력이 더욱 배가될 수 있게 된다.

또한 소각실(5)의 중앙부에서 발생되는 각종 유해가스를 측면부로 유도하는 다수의 수평 가스유도관(300)은 소각실(5)의 내측에 수평상으로 설치되되 과열을 방지하기 위한 냉각수가 유동될 수 있도록 양측이 내,외통(2)(3) 사이의 냉각조(4)와 연통되게 설치된다.

따라서 중앙에서 발생되는 유해가스는 상기 수평 가스유도관(300)을 따라 측면부로 유도되어 측면부에 수직으로 설치된 수직 가스유도관(14)으로 인도된 후 상기 수직 가스유도관(14)을 따라 상부로 쉽게 배출될 수 있게 된다.

상기 수평 가스유도관(300)은 유해가스를 측방으로 유도하여 수직 가스유도관(14)으로 인도하는 역할을 수행할 뿐만 아니라 등간격으로 다수개가 연속적으로 설치됨에 따라 비교적 큰 크기의 폐기물을 받쳐주는 화격자의 역할을 겸하여 더욱 원활한 연소가 이루어질 수 있게 된다.

상기 수직 가스유도관(14)은 수평 가스유도관(300)과 동일하게 상,하부가 냉각조(4)와 연통되어 내부로 냉각수가 유동됨에 따라 과열되는 일이 없게 된다.

즉 상기한 수직 가스유도관(14)은 수평 가스유도관(300)과 더불어 연소시 발생되는 유해가스가 소각실(5) 내에 정체되지 않고 외부로 원활하게 배출될 수 있도록 안내하는 역할을 효과적으로 수행하므로써 가스의 정체로 인한 폭팔사고의 우려를 말끔히 해소하게 된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 의한 폐기물의 소각과정에 대해 설명하기로 한다.

우선적으로 상부의 밀폐커버(6)를 윈치 등의 견인수단을 이용하여 상부로 들어올리고 내부에 폐기물을 투입한 후 소각실(5)의 외면 소정부위에 설치된 점화도어(도면상 미도시)를 열어 소각실(5) 내부에 점화를 한다.

폐기물에 점화가 이루어지면 연소공기 공급관(9)을 통해 에어탱크(10)로 연소공기가 공급되고, 에어탱크(10)에 충진된 연소공기는 기본적으로 다수의 노즐관(11)을 통해 연소로(7)의 하측에 집중적으로 연소공기를 공급하여 폐기물이 별도의 열원 없이 자체적으로 연소된다.

이때 에어탱크(10)에 충진된 일부의 연소공기는 연소공기 광역공급관(100)으로 분기되어 공급되며, 공급되는 연소공기는 소각실(5)의 상,하부를 경유하면서 에어노즐(104)을 통해 폐기물 전체에 연소공기를 원활하게 공급하여 폐기물 사이사이의 공극이 넓어져 더욱 연소가 촉진됨은 물론 연소과정시 발생되는 유해가스는 상기 연소공기 광역공급관(100)을 따라 상부로 유도되어 원활하게 배출된다.

또한 연소로(7)의 측면부에 설치된 보조노즐관(200)을 통해 연소공기가 측면부의 상측으로 추가 공급되므로써 취약하던 측면부의 연소효율을 향상시키게 된다.

그리고, 연소과정시 중앙에서 발생되는 유해가스의 일부는 상기 연소공기 광역공급관(100)을 따라 상부로 유도됨은 물론 잔여 가스는 수평 가스유도관(300)에 의해 측방으로 유도된 후 수직 가스유도관(14)을 통해 측면 상부로 원활하게 배출되므로써 가스의 정체로 인한 폭팔사고의 우려는 없게 된다.

본 발명은 소각실 내부에 입설된 연소공기 광역공급관을 따라 연소공기가 소각실 내부의 상,하부를 경유하면서 폐기물 전체에 골고루 공급됨에 따라 단위시간당 소각능력이 획기적으로 향상됨은 물론 상기 연소공기 광역공급관을 따라 연소시 발생되는 유해가스가 원활하게 상부로 유도되어 배출될 수 있게 된다.

또한 연소로의 양측에 설치된 보조노즐관에 의해 측면부의 상측으로 연소공기가 추가 공급되므로써 측면부의 취약한 연소능력을 배가시키게 된다.

또한 소각실에 설치된 수평 가스유도관에 의해 중앙부에서 발생되는 유해가스가 측방으로 원활하게 유도된 후 수직 가스유도관을 따라 상부로 원활하게 배출되므로써 소각실 내의 가스 정체로 인한 폭팔사고를 미연에 방지하는 효과가 있게 된다.

도 1은 본 발명의 소각장치를 포함하는 연소가스의 재활용 시스템 개략도

도 2는 종래 소각장치의 내부구조를 나타낸 종단면도

도 3은 본 발명 소각장치의 내부구조를 나타낸 종단면도

도 4는 본 발명 소각장치의 평단면도

도 5는 본 발명의 요부인 연소공기 광역공급관 및 보조노즐관의 설치상태 확대단면도

도 6은 본 발명 연소공기 광역공급관의 연소공기 및 냉각수 흐름을 나타낸 종단면도

도 7은 본 발명 광역공급관의 평단면도

도 8은 본 발명 수평 가스유도관의 설치상태 평단면도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

1: 소각장치 4: 냉각조

5: 소각실 7: 연소로

9: 연소공기 공급관 10: 에어탱크

12: 가스연소기 100: 연소공기 광역공급관

101: 내관 102: 외관

103: 연소공기 분기관 104: 에어노즐

105: 에어밸브 107: 냉각수회수관

200: 보조노즐관 300: 수평 가스유도관

Claims

내,외통(2)(3) 사이에 냉각조(4)가 형성된 이중자켓으로 구성되고 상부에 밀폐커버(6)가 결합된 소각실(5)과, 상기 소각실(5)의 하부에 냉각조(4) 및 에어탱크(10)로 구획된 연소로(7)가 개폐가능하게 결합되고, 상기 에어탱크(10)에 충진되는 연소공기는 다수의 노즐관(11)을 통해 소각실(5)의 하부에 공급되는 소각장치(1)에 있어서,

상기 연소로(7)의 중앙을 관통하여 소각실(5)의 상,하부를 경유하게 입설되고 내,외관(101)(102)에 각각 연소공기 및 냉각수가 흐르도록 이중관으로 구성되어 연소공기가 소각실(5)의 전영역을 경유하면서 폐기물 전체에 광역으로 연소공기를 공급하는 연소공기 광역공급관(100)과;

상기 연소로(7)의 양측에 취약한 측면부에 연소공기를 추가 공급하도록 에어탱크(10)와 연통된 채 상부로 돌출되게 설치된 보조노즐관(200)과;

상기 소각실(5)의 내측에 내,외통(2)(3) 사이의 냉각조(4)와 양측이 연통되도록 설치되어 중앙의 유해가스를 측면의 수직 가스유도관(14)으로 유도하여 상부로 원활하게 배출하도록 하는 다수의 수평 가스유도관(300)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐기물 소각장치.
청구항 1에 있어서,

연소공기 광역공급관(100)은 내,외관(101)(102)의 이중관으로 구성되고, 연소로(7)의 중앙을 관통하여 소각실(5)의 상,하부를 경유하도록 입설되며, 상기 내관(101)에는 에어탱크(10)와 연결된 연소공기 분기관(103)을 통해 연소공기가 유입된 후 에어노즐(104)을 통해 소각실(5)의 전역에 골고루 연소공기가 분사되는 한편, 상기 외관(102)에는 냉각수관(106)을 통해 과열을 방지하도록 냉각수가 유입된 후 소각실(5)의 내부를 경유하여 냉각수회수관(107)을 통해 냉각조(4)로 유입되는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각장치.
청구항 2에 있어서,

에어노즐(104)은 방사상으로 다수개가 상향 경사지게 설치되고, 소각실(5)의 하부로 갈수록 집중 연소되는 폐기물에 연소공기를 원활하게 공급하도록 하부로 갈수로 점진적으로 상,하 설치간격이 좁아지도록 많은 갯수로 설치되며, 연소공기가 상부로 이동하는 유입측 및 하부로 이동하는 유출측에서 분사되는 연소공기가 상호 충돌되지 않도록 유입측과 유출측의 에어노즐(104)이 각각 엇갈리게 배치된 것을 특징으로 하는 폐기물 소각장치.
청구항 2에 있어서,

연소공기 분기관(103)에는 연소공기의 공급량을 제어하기 위한 에어밸브(105)가 설치된 것을 특징으로 하는 폐기물 소각장치.
청구항 1에 있어서,

수평 가스유도관(300)은 유해가스를 측방으로 유도시키는 동시에 화격자의 역할을 겸하도록 등간격으로 다수개가 연속적으로 설치된 것을 특징으로 하는 폐기물 소각장치.