KR20060126496A - 건류 가스 처리용 연소 장치 - Google Patents

Abstract

건류 가스에 포함되는 오물(dust)이 부착하는데 따른 노즐의 막힘을 방지함으로써 화염의 역류를 방지하여 화재나 폭발의 위험성을 감소시킨 연소 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이 목적을 달성하기 위해서, 건류 가스 처리용 연소 장치는, 폐기물의 건류 처리로 생긴 건류 가스를 연소실에 공급하는 가스관과, 이 가스관의 선단부에 연소용 공기를 공급하는 공기관에 의해 구성되고, 상기 공기관은 상기 가스관과 동축에 삽통 배치하여 공기관을 중심으로 하는 이중관 형태로 구성하고, 이 가스관의 선단부에 링 형태의 연소 노즐을 형성하였다.

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Description

건류 가스 처리용 연소 장치{COMBUSTION DEVICE FOR TREATING CARBONIZATION GAS}

본 발명은 폐기물의 건류 처리에 의해 발생하는 건류 가스를 연소하여 처리하는 연소 장치에 관한 것이다.

폐기물을 건류로에서 건류(乾留) 처리하고, 그 때에 발생한 건류 가스를 연소하여 해가 없도록 하고, 열을 취출하여 재이용하는 연소 장치를 구비한 폐기물 처리 시스템으로서, 본 출원의 출원인에 의한 특허 문헌 1(특허공개 2001-108210호 공보)이 있다.

상기 문헌에 기재의 폐기물 처리 시스템은, 건류로(乾留爐), 불활성 가스 생성 설비, 및 발생 가스 처리 설비를 구비하고 있다. 건류로에서 폐기물을 건류 처리하고, 그 때에 남은 건류 잔재를 불활성 가스 생성 설비로 보내고, 건류 잔재로부터 생성한 불활성 가스는 다시 건류로에 도입된다. 건류 처리에서 발생한 건류 가스는, 발생 가스 처리 설비에서 연소되고, 열로서 취출되어 재이용 되든지, 혹은 발생 가스의 열량이 높은 것은 개질(改質)되어 기름으로서 회수된다.

건류 가스는, 폐기물의 소각에 의해 발생하는 연소 가스에 비해 오물(dust)의 혼입이 적기 때문에, 고온의 연소 분위기를 유지하기 쉽고, 배기가스 중의 다이 옥신 등의 농도를 낮게 억제할 수가 있는 등, 일반적인 소각 처리에 비해 배기가스의 해가 없도록 하는 것이나 열(thermal) 재활용(recycle)의 점에서 우수하다.

또, 이러한 폐기물 처리 시설에 있어서는 화재나 폭발을 방지하기 위한 조치를 강구하는 것이 의무로 되어 있다.

건류 가스를 연소하는 경우에, 종래의 노즐에서는 구경이 작은 노즐을 묶어 다공식의 가스 노즐로 하고 있었다. 이 가스 노즐의 주위로부터 건류 가스를 고온으로 연소시키기 위해서 연소실 내에 도입하여 건류 가스와 혼합시키는 연소용 공기를 도입하는 구성으로 되어 있고, 구경이 작은 노즐을 이용함으로써 역화(逆火)를 방지하는 구성으로 되어 있었다.

그러나, 폐기물의 종류는 다양하기 때문에, 소량이면서 건류 가스에는 여러 가지 오물(dust)이 혼입하고, 그 오물이 공급구에 부착하여 폐색(閉塞)한다고 하는 문제가 있었다. 또, 단순하게 다공식 가스 노즐의 구경을 크게 한 것만에서는, 공급구로부터 화염이 역류하여 건류로에 이르러 폭발을 일으키는 역화가 발생할 우려가 있었다.

또, 건류 가스의 도입구나 공급구에서는 건류 가스의 유로의 폭이나 방향이 바뀌기 때문에, 유량이나 유속이 변화하고 건류 가스 중에 포함되어 있는 오물이 그 모양을 바꾸어 졸(sol) 형태(form)의 물질로서 벽면에 부착하기 쉽다.

장시간에 미치는 연속 운전 동안에, 부착한 졸(sol) 형태(form)의 물질은 시간의 경과와 아울러 고체화되어 벗겨져 떨어지기 곤란하게 되고, 공급구가 막히는 등으로 하여 연소실 내에 공급되는 건류 가스의 흐름을 흐트러지게 하는 원인으로 된다.

또, 건류의 대상으로 되는 폐기물에는 여러 가지의 것이 있고, 건류가스의 발생량은 때에 따라 바뀌기 때문에, 연소실 내에 공급되는 건류 가스의 공급량은 큰 폭으로 변동한다. 그 때에 공급구로부터 공급되는 건류 가스의 유속이 변화하고, 흐름이 흐트러진 부분으로부터 화염이 역류하여 역화를 일으킬 우려가 있다.

본 발명은, 건류 가스에 포함되는 오물(dust)이 부착하는데 따른 노즐의 막힘을 방지함으로써 화염의 역류를 방지하여 화재나 폭발의 위험성을 감소시킨 연소 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 1에 기재와 같이, 폐기물의 건류 처리로 생긴 건류 가스를 연소실에 공급하는 가스관과, 이 가스관의 선단부에 연소용 공기를 공급하는 공기관으로 이루어지고, 가스관의 선단부를 연소 노즐로 하는 건류 가스 처리용 연소 장치에 있어서, 상기 공기관은 상기 가스관과 동축에 삽통(揷通) 배치하여 공기관을 중심으로 하는 이중관 형태로 구성하고, 이 가스관의 선단부에 링 형태의 연소 노즐을 형성하였다.

청구항 2에 기재와 같이, 상기 공기관을 그 축선의 주위를 회전 가능하게 지지하고, 이 공기관의 외주면에 칼끝을 접하는 스크래퍼(scraper)를 설치하였다.

청구항 3에 기재와 같이, 상기 가스관의 선단부 내주면에 소정의 각도로 안쪽으로 경사지는 조임부를 형성하고, 경사부에 대해서 상기 공기관을 전후 방향으로 상대 이동이 가능하게 지지하였다.

도 1은 본 발명의 건류 가스 처리용 연소 장치의 측면도이다.

도 2는 본 발명의 건류 가스 처리용 연소 장치의 평면 부분 단면도이다.

도 3은 도 2의 F-F 단면도이다.

도 4는 도 2의 A-A 단면도이다.

도 5는 도 2의 C-C 단면도이다.

도 6은 도 5의 B-B 단면도이다.

도 7은 도 2의 D-D 단면도이다.

도 8은 도 2의 평면 주요부 확대 단면도이다.

도 9는 전후 이동 장치의 측면도이다.

이하, 본 발명의 상세를 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 건류 가스 처리용 연소 장치(1)의 측면도이고, 도 2는 건류 가스 처리용 연소 장치(1)의 평면 부분 단면도이다.

건류 가스 처리용 연소 장치(1)는 가스 도입부(3)와 공기 도입부(4)에 공기관(5)을 삽통하여 이루어진다.

가스 도입부(3)는 가스관(30)과 가스 도입탑(31)으로 이루어지고, 가스관(30)에 공기관(5)을 삽통하여 동일축선 상에 배치하여 이중관으로 구성하고, 연소실(20)에 삽통하여 연소 노즐을 형성한다.

공기 도입부(4)는 외통(outer cylinder)(40)에 공기 도입통(43)을 접속하여 이루어지고, 공기관(5)에 설치된 공기 도입구멍(50)을 덮도록 설치되어 있다.

공기관(5)의 후부 하부에는 고정 베이스(10)와, 거기에 대향하여 가동 베이스(base)(11)가 설치되어 있다. 가동 베이스(11)는 전후 이동 장치(6)를 통해 고정 베이스(10)와 접속되어 있고, 고정 베이스(10)에 대해서 슬라이딩(sliding) 가능하게 구성되어 있다.

가동 베이스(11)에는 전부(front section)와 후부(rear section)에 지지 프레임(frame)(12)과 지지 롤러(roller)(13)가 설치되어 있고, 도 3에 나타내듯이, 지지 프레임(12)에 설치된 합계 4개의 지지 롤러(13)가 공기관(5)에 돌출하여 설치된 롤러 가이드(roller guide)(14)를 전동(轉動)함으로써 파지한다.

또, 도 4에 나타내듯이, 가동 베이스(11)에는 모터(15)가 설치되어 있고, 공기관(5)에 설치된 가이드(51)에 내열성을 구비한 벨트 등의 전동체(傳動體)(16)를 걸어서 공기관(5)을 회전 가능하게 구성하고 있다.

도 5는 가스 도입부(3)의 C-C 단면도이다. 도 6은 가스 도입탑(31)의 B-B 단면도이다.

가스관(30)의 외주부에 도입탑(31)을 접속하여 가스 도입부(3)를 형성한다. 가스관(30)은 연소로(2)에 설치된 노즐 삽입구(inserting port)(21)에 삽입되어 있고, 이 가스관(30)에 동축으로 삽통하여 설치되는 공기관(5)의 사이에 링 형태 간극(A)이 형성된다.

가스 도입탑(31)으로부터 도입된 건류 가스는, 가스관(30)과 공기관(5)에 둘러싸인 원통형의 간극을 흘러 가스관(30) 선단의 링 형태 간극(A)으로부터 연소 실(20)로 공급된다.

가스 도입탑(31)으로부터 가스관(30) 선단까지의 거리를, 가스 밀도나 점성 유속에 따른 필요한 길이보다 길게 잡을수록, 링 형태 간극(A)으로부터 분출하는 건류 가스의 흐름을 일정하게 유지하기 쉬워지기 때문에, 역화의 우려를 보다 저감할 수 있다.

가스관(30)의 외주에는 파인더(finder)(35)가 접선 방향으로 경사진 상태로 설치되어 있어 오물의 부착 상태를 눈으로 확인할 수가 있다. 파인더(35)는 가스 도입탑(31)에도 설치되어 있다. 또한, 파인더(35)에는 세정 노즐 등을 접속할 수도 있고, 건류 가스 분위기하에 있는 관벽(管壁)을 세정할 수가 있다.

가스 도입탑(31)에 설치된 칼날 보유부(32)에는 스크래퍼(scraper)(33)가 설치되고, 그 칼끝이 공기관(5)의 외주에 접하고 있다. 스크래퍼(33)는 2단으로 배치되어 있고, 각각의 단에서 스크래퍼(33)가 엇갈리도록 늘어놓여져 있다. 공기관(5)의 회전에 의해 그 외주에 부착한 오물을 긁어 떨어뜨린다.

가스 도입탑(31) 하부에는 씰(seal) 덤퍼(damper)(34)를 구비한 탱크(tank)(B)를 설치한다. 도 5 및 도 6은 슬라이드식의 씰 댐퍼(34)에 의해 탱크(B)를 폐쇄하여, 건류 가스 분위기하의 가스 도입탑(31)으로부터 탱크(B)를 밀폐한 상태를 나타내고 있다. 탱크(B)에는 취출구가 형성되어 있고, 연소 장치의 가동 중이어도 씰 덤퍼(34)에 의해 탱크(B)를 폐쇄하여 긁어 떨어뜨려진 부착물을 정기적으로 취출할 수가 있다. 씰 덤퍼(34)는 슬라이드식(slide type) 뿐만이 아니고 버터플라이식(butterfly type) 등이어도 좋다.

도 7은 공기 도입부(4)의 D-D 단면도이다.

공기 도입부(4)는 외통(outer cylinder)(40)을 구성하는 외통상부(upper outer cylinder)(41)와, 외통하부(lower outer cylinder)(42), 및 외통하부(42)에 일체적으로 접속되는 공기 도입통(43)으로 이루어진다. 공기관(5)에는 공기 도입구멍(50)이 설치되어 있고. 도시예에서는 공기관 (5)의 외주를 5등분하고 있다. 외통상부(41)와 외통하부(42)를 접속하여 상기 공기 도입구멍(50)을 덮고 있다.

공기 도입통(43)으로부터 도입된 연소용 공기는, 공기 도입구멍(50)으로부터 공기관(5) 내부로 유입하여, 공기관(5) 내를 흘러 공기 공급구(52)로부터 연소실(20)로 공급된다.

이 연소용 공기와 건류 가스가 혼합하여 연소하여, 이산화탄소 등의 불활성 가스로 된다.

도 8은 노즐의 평면 주요부 단면도이다.

상기 가스관의 선단부 내주면에 소정의 각도로 안쪽으로 경사지는 조임부를 형성하고 있다. 도시예에서는 노즐 삽입구(21)의 연소실측을 각도 α로 안쪽으로 경사지게 하고 있지만, 가스관(30)의 선단을 안쪽으로 경사지게 하여 조임부를 형성하여도 좋다. 또, 공기관(5)의 선단에도 상기 각도 α보다 작은 조임 각도 β를 설치하고 있고, 이 두 각도 α, β, 및 후술하는 전후 이동 장치(6)에 의해 링 형태 간극(A)의 개구 폭을 조절한다.

가스 도입부(3)에 있어서, 가스관(30)의 내벽에는 패킹(packing) 스토퍼(stopper)(36)가 설치되어 있다. 링 형태 간극(A)에 카본(carbon) 등으로 함침 (含浸)하여 내열성과 내구성을 구비한 패킹(38)을 끼워서 넣고, 누름 플랜지(37)로 눌러서 패킹(38)을 압착하고 있다.

또, 공기 도입부(4)에 있어서도, 외통상부(41)와 외통하부(42)의 접합부나, 공기관(50과 외통(40)의 접촉부를 패킹(38)으로 밀폐하고, 이른바 스이벨(swivel) 구조를 형성한다.

건류 가스나 연소용 공기는, 유독 성분을 포함하고 있거나 매우 고온이기 때문에, 건류 가스 분위기나 연소용 공기 분위기에 있는 공간은 패킹(38) 등으로 밀폐하여 외부 공기와 차단할 필요가 있다. 또, 건류 가스나 연소용 공기는 수백도에 이르기 때문에, 벨트 등의 전동체(16)나 패킹(38) 등은 내열성 및 내구성을 구비하고 있다.

도 9는 전후 이동 장치(6)의 측면도이다.

전후 이동 장치(6)는 핸들부착 나사축(handled screw shaft)(60)을 구비하고 있고, 이 핸들부탁 나사축(60)을 돌려 고정 베이스(10)에 대해서 가동 베이스(11)를 전후로 이동시키고, 지지 롤러(13)를 통해 공기관(5)을 진퇴시켜서 링 형태의 연소 노즐의 개구 폭을 조절한다.

이상과 같은 구성에 의해 본 발명은 이하에 말하듯이 동작한다.

가스 도입부(3)로부터 도입된 건류 가스는, 가스관(30)과 공기관(5)에 둘러싸인 원통형의 간극을 흘러 건류 가스 처리용 연소 장치(1) 선단의 링 형태 간극(A)로부터 연소실(20)로 공급된다.

또, 공기 도입통(43)으로부터 공기 도입구멍(50)을 통해서 공기관(5) 내에 도입된 연소용 공기는, 공기관(5) 선단의 공기 공급구(52)로부터 연소실(20)로 공급되어 건류 가스와 혼합하여 연소한다.

건류 가스의 발생량은 폐기물의 종류나, 상태에 의해 큰 폭으로 변동하지만, 가스관(30)의 선단부에 설치한 각도 α, 및 조임 각도 β와 공기관(5)이 구비하는 전후 이동 장치(6)에 의해, 상기 링 형태 간극(A)의 폭을 조절할 수가 있어 공급하는 건류 가스의 유량이나 유속을 일정하게 유지할 수가 있다.

가스관(30)의 외주에 설치된 파인더(35)에 의해 건류 가스에 포함되는 오물의 관벽에의 부착 상태를 눈으로 확인할 수가 있다. 파인더(35)에는 세정 노즐 등을 접속하는 것도 가능하고, 장치의 가동을 휴지하여 건류 가스분위기하에 있는 관벽을 세정할 수 있지만, 공기관(5)은 가동 베이스(11)에 설치된 지지 롤러(13), 모터(15), 및 전동체(16)에 의해 회전 가능하게 구성되어 있고, 가스 도입부(3)에 설치된 스크래퍼(33)가 공기관(5)의 외주에 접하고 있기 때문에, 건류 가스의 처리를 계속하면서 공기관(5)의 관벽에 부착한 오물을 긁어 떨어뜨릴 수가 있다.

긁어 떨어뜨려진 오물은 가스 도입탑(31) 하부에 설치된 탱크(B)에 모아져 정기적으로, 또는 계속적으로 취출할 수가 있다.

여기서 상술의 연소용 공기는 고온의 수증기이어도 좋다. 고온 수증기를 건류 가스에 맞힘으로써, 건류 가스가 분해되고 이산화탄소 등의 불활성 가스가 발생하여 연소용 공기와 같은 효과가 얻어진다. 또한, 수증기는 공기와 달리 질소를 포함하지 않기 때문에 최종적으로 배기하는 가스의 체적을 큰 폭으로 줄일 수가 있다.

청구항 1에 기재와 같이, 이중관 형태로 구성함으로써, 링 형태의 연소 노즐이 얻어지고, 건류 가스의 공급구의 개구 폭을 충분히 잡을 수가 있기 때문에, 큰 유량의 건류 가스를 균일하게 공급하는 것이 가능하고, 부착물에 의해 공급구가 폐색할 우려가 적게 되고, 역화가 일어날 우려를 저감할 수 있다.

청구항 2에 기재와 같이, 공기관을 회전 가능하게 구성함으로써, 장시간의 연속 운전의 경우에도, 관벽에 부착한 오물을 항상 스크래퍼로 긁어 떨어뜨려, 공급구로부터의 건류 가스의 흐름을 흐트리지 않고 일정하게 유지할 수가 있기 때문에 역화를 방지할 수가 있다.

청구항 3에 기재와 같이, 공기관을 전후 방향으로 이동 가능하게 구성함으로써, 건류 가스의 발생량의 변화에 따라 링 형태의 연소 노즐의 개구 폭을 조절할 수가 있어 공급구로부터의 건류 가스의 유속이나 유량을 일정하게 유지하여 역화를 방지할 수가 있다.

Claims (3)

1. 폐기물의 건류 처리로 생긴 건류 가스를 연소실에 공급하는 가스관과 이 가스관의 선단부에 연소용 공기를 공급하는 공기관으로 이루어지고, 가스관의 선단부를 연소 노즐로 하는 건류 가스 처리용 연소 장치에 있어서,

   상기 공기관은 상기 가스관과 동축에 삽통 배치하여 공기관을 중심으로 하는 이중관 형태로 구성하고, 이 가스관의 선단부에 링 형태의 연소 노즐을 형성한 것을 특징으로 하는 　건류 가스 처리용 연소 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 공기관을 그 축선의 주위를 회전 가능하게 지지하고, 이 공기관의 외주면에 칼끝을 접하는 스크래퍼를 설치한 것을 특징으로 하는 건류 가스 처리용 연소 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 가스관의 선단부 내주면에 소정의 각도로 안쪽으로 경사지는 조임부를 형성하고, 경사부에 대해서 상기 공기관을 전후 방향으로 상대 이동이 가능하게 지지한 것을 특징으로 하는 건류 가스 처리용 연소 장치.

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