KR20080088858A - 굴뚝이 없는 소각로 배기가스 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 굴뚝이 없는 소각로 배기가스 처리장치에 관련되며, 구성에 특징을 살펴보면, 상부로 갈수록 직경이 좁아지는 제1볼텍스튜브관(12)과, 하부로 갈수록 직경이 좁아지면서 소각로(I)의 외관(1)과 연결되는 비산재배출관(14)이 형성된 제2볼텍스튜브관(16)이 구비되고, 제1볼텍스튜브관(12)과 인접하게 압축공기가 공급되는 노즐(18)이 설치되는 외통(10); 상기 외통(10) 내부로 배기가스가 공급되도록 비산재배출관(16)의 중심상에 구비되고, 일단이 소각로(I)의 외관(2)과 이격되도록 구비되는 내관(2)상에 연결되는 가스공급관(20); 및 상기 가스공급관(20)을 수용한 상태로 동심원상에 이격되도록 구비되는 미세물질배출관(30);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명은 콤팩트한 크기로 형성되어 설치시공이 간편하고, 특히 사이클론과 볼텍스튜브원리에 의해 배기가스상에 포함된 입자상 공해물질과 가스상 공해물질이 동시에 일괄 처리되는 효과가 있다.

사이클론, 볼텍스튜브, 소각로, 배기가스, 공해물질, 와류

Description

굴뚝이 없는 굴뚝이 없는 소각로 배기가스 처리장치{Incinerator exhaust processing plant which there is no chimney}

도 1은 본 발명에 따른 굴뚝이 없는 소각로 배기가스 처리장치의 내부구조를 전체적으로 나타내는 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 외통 12: 제1볼텍스튜브관 14: 비산재배출관

16: 제2볼텍스튜브관 18: 노즐 20: 가스공급관

30: 미세물질배출관 40: 가스분배부 42: 제1분배콘

44: 제2분배콘 50: 미세물질흡입부 52: 제1흡입콘

54: 제2흡입콘

본 발명은 굴뚝이 없는 소각로 배기가스 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐기물소각시 발생되는 배기가스에 포함된 분진 및 악취, 침출수, 분진, 다이옥신 등과 같은 공해물질을 제거하기 위한 굴뚝이 없는 소각로 배기가스 처리장치에 관한 것이다.

통상적으로 소각로는 재활용 및 매립에 부적합한 폐기물을 소각처리하는 장치로써, 급격한 사업화와 도시화의 진행에 따라 폐기물의 발생량은 급격하게 증가해왔는데 반해, 소각시 발생되는 배기가스 중에 함유된 공해물질로 인해 폐기물처리에 따른 비용이 저렴함에도 불구하고 소각으로 처리되는 폐기물의 비중이 점차 감소하고 있는 실정이다.

이에 따라 특허공보 특2002-0028525호(명칭: 배기가스 처리 장치 및 배기가스 처리시스템)에서 배기가스처리장치 및 배기가스처리시스템은 배기가스처리장치의 개선과 함께 시스템에서 배기가스처리장치의 배치를 변경함으로써 대용량으로도 사용할 수 있는 기술이 이미 공개된바 있다.

그러나, 상기한 기술은 소각시 발생되는 배기가스에 포함된 오염물질을 보다 저렴한 비용으로 간단하게 처리하기 위한 장치이나 다음과 같은 많은 문제점이 제기되었다.

첫째, 배기가스 처리 장치의 구조가 냉각기, 블로워, 메인사이클론, 제1, 2, 3, 4, 5보조사이클론, 배기가스처리장치, 압축기, 멀티사이클론 등의 구성으로 복잡하게 연결되어 부피가 상당히 크게 형성되므로 설치시공에 따른 어려움이 따랐다.

둘째, 배기가스에 포함된 가스상 미세물질과 입자상 비교적 큰 물질이 서로 상이한 다수의 사이클론을 단계적으로 거쳐 정화되므로 구조가 복잡하고, 특히 고장발생률이 높음은 물론 고장시 위치파악이 어려워 유지보수에 상당히 시간이 소요되는 단점이 있다.

셋째, 배기가스를 다수의 사이클론으로 순차적으로 순환시키기 위해 블로워와 같은 강제순환 팬이 별도로 구비됨에 따라 부가적인 동력수단의 사용으로 불필요한 유지비용이 추가로 발생되는 폐단이 따랐다.

이에 따라 본 발명은 상기한 점에 착안하여 안출한 것으로서, 보다 상세하게는 콤팩트한 크기로 제작되어 시공에 따른 공간활용도가 뛰어나고, 배기가스에 포함된 가스상 미세물질은 물론 입자상 비교적 큰 물질을 한꺼번에 효율적으로 처리하기 위한 굴뚝이 없는 소각로 배기가스 처리장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 상부로 갈수록 직경이 좁아지는 제1볼텍스튜브관(12)과, 하부로 갈수록 직경이 좁아지면서 소각로(I)의 외관(1)과 연결되는 비산재배출관(14)이 형성된 제2볼텍스튜브관(16)이 구비되고, 제1볼텍스튜브관(12)과 인접하게 압축공기가 공급되는 노즐(18)이 설치되는 외통(10); 상기 외통(10) 내부로 배기가스가 공급되도록 비산재배출관(16)의 중심상에 구비되고, 일단이 소각로(I)의 외관(2)과 이격되도록 구비되는 내관(2)상에 연결되는 가스공급관(20); 및 상기 가스공급관(20)을 수용한 상태로 동심원상에 이격되도록 구비되는 미세물질배출관(30);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 가스공급관(20)은 선단부에 상부로 갈수록 직경이 확장되는 제1분배콘(42)이 설치되고, 제1분배콘(42)과 대향하게 설치되어 상부로 갈수록 직경이 좁아지는 제2분배콘(44)이 이격되도록 설치되는 가스분배부(40)가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 미세물질배출관(30)은 선단부에 상부로 갈수록 직경이 확장되는 제1흡입콘(52)이 설치되고, 제1흡입콘(52)과 대향하게 설치되어 상부로 갈수록 직경이 좁아지는 제2흡입콘(54)이 이격되도록 설치되는 미세물질흡입부(50)가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 노즐(18)을 통하여 압축공기와 흡착제를 혼합투입하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 소각로(I)의 외관(1)상에 냉각수가 순환되는 물순환벽(1a)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 소각로(I)의 내관(2)은 하단부에 나팔관부(2a)가 형성되고, 나팔관부(2a)는 폐기물이 소각되는 연소부와 이격되도록 위치되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 굴뚝이 없는 소각로 배기가스 처리장치의 내부구조를 전체적으로 나타내는 구성도이다.

본 발명은 굴뚝이 없는 소각로 배기가스 처리장치에 관련되며, 이때 굴뚝이 없는 소각로 배기가스 처리장치는 소각로의 배기관에 연통되도록 설치되어 배기가스에 포함된 공해물질을 제거하기 위해 외통(10), 가스공급관(20), 미세물질배출관(30) 등을 주요 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 외통(10)은 상부로 갈수록 직경이 좁아지는 제1볼텍스튜브관(12)과, 하부로 갈수록 직경이 좁아지면서 소각로(I)의 외관(1)과 연결되는 비산재배출관(14)이 형성된 제2볼텍스튜브관(16)이 구비되고, 제1볼텍스튜브관(12)과 인접하게 압축공기가 공급되는 노즐(18)이 된다. 외통(10)은 내부가 빈 중공의 통형태로 형성되고, 상하단에 원추형의 제1, 2볼텍스튜브관(12)(16)이 노즐(18)의 통하여 주입되는 압축공기로 인한 와류현상의 회전속을 가변시켜 외통(10)내부의 상·하단부와 중앙부에 기압이 서로 상이하게 형성되는바, 이에 따른 상세한 설명은 후술하는 작동상태를 참조한다.

여기서, 상기 노즐(18)은 압축기(도시생략)에서 발생되는 압축공기를 외통(10)내부로 주입하여 후술하는 가스공급관(20)을 통하여 공급되는 배기가스를 고속으로 와류시키는 역할을 수행하되, 노즐(18)을 통하여 투입되는 압축공기상에 흡착제가 선택적으로 혼합 공급된다. 흡착제는 수분, 자연야자 활성탄과 갈탄, 활성탄소섬유, 활성탄Sheet(우레탄폼 카본, 상온촉매 활성탄, 담지 부직포 카본) 그리고 화학적으로 합성된 제오라이트, 알루미나겔, 실리카켈 등을 공해물질의 종류와 오염정도에 따라 선택 택일하여 공급하되, 이때 흡착제는 외통(10)내부에서 배기가스상에 포함된 가스상의 미세물질을 흡착 및 흡수하는 역할을 수행한다.

그리고, 비산재배출관(14)은 상기 제2볼텍스튜브관(16)의 중심부에 연통되도록 구비되어 외통(10) 내부에서 배기가스의 와류현상으로 원심력에 의해 분리된 입자상 비교적 큰 공해물질이 외통(10)내벽을 타고 내려가 배출되되, 이때 배출되는 입자상 공해물질은 소각로(I)의 외관(1)과 내관(2)사이의 이격된 공간으로 하강되 어 재연소되는 과정을 반복수행하면서 완전연소된다.

또한, 상기 소각로(I)의 외관(1)상에 냉각수가 순환되는 물순환벽(1a)이 형성된다. 물순환벽(1a)은 냉각수가 지속적으로 순환되어 폐기물이 연소되면서 발생되는 고온의 방사열에 의해 외관(1)과 내관(2)사이의 공간이 고온으로 가열되는 것이 방지됨에 따라 대류현상에 의해 소각로(I)의 배기가스는 내관(2)을 타고 상승되고, 비산재배출관(14)을 통하여 배출되는 입자상 공해물질은 외관(1)과 내관(2)사이의 공간으로 하강된다.

또한, 본 발명에 따른 가스공급관(20)은 외통(10) 내부로 배기가스가 공급되도록 비산재배출관(16)의 중심상에 구비되고, 일단이 소각로(I)의 외관(2)과 이격되도록 구비되는 내관(2)상에 연결된다. 가스공급관(20)은 일단이 외통(10)내부로 연장되고, 다른 일단은 소각로(I)의 내관(2)과 연통되어 소각로(I)에서 폐기물 연소시 발생되는 배기가스를 외통(10)내부로 공급한다. 소각로(I)의 내관(2)은 하단부에 나팔관부(2a)가 형성되고, 나팔관부(2a)는 폐기물이 소각되는 연소부와 이격되도록 위치된다. 이때 나팔관부(2a)는 연소부에서 발생되는 배기가스가 외관(1)과 내관(2)사이의 공간으로 유출되지 않고 내관으로 포집되어 배출되도록 하부로 갈수록 확장된 구조를 가진다.

이때, 상기 가스공급관(20)은 선단부에 상부로 갈수록 직경이 확장되는 제1분배콘(42)이 설치되고, 제1분배콘(42)과 대향하는 위치에서 상부로 갈수록 직경이 좁아지는 제2분배콘(44)이 이격되도록 설치되는 가스분배부(40)가 구비된다. 가스분배부(40)는 도 1에 도시된 바와 같이 제1분배콘(42)의 선단부가 일부분 제2분배 콘(44)의 내부로 수용된 상태로 설치되어 가스공급관(20)을 통하여 이송되는 배기가스가 제2분배콘(44)의 내벽을 타고 하방향으로 분산이송되는 구조를 가진다. 그리고 제2분배콘(44)은 외주연이 원추형으로써 제1볼텍스튜브관(12)상에서 고속으로 와류되는 배기가스가 가스공급관(20)을 통하여 역류하지 않도록 차단하는 역할을 수행하게 된다.

한편, 소각로의 배기관에서 배출되는 배기가스는 800℃정도의 고온이므로 별도로 구비되는 통상의 냉각장치를 통하여 일정온도(예컨대, 270℃정도)까지 냉각시킨 후 외통(10)내부로 공급되어야 줄-톰슨효과(Joule-Thomson effect)에 의해 45℃정도까지 냉각된다.

또한, 본 발명에 따른 미세물질배출관(30)은 가스공급관(20)을 수용한 상태로 동심원상에 이격되도록 구비된다. 미세물질배출관(30)은 외통(10)내부에 위치되는 단부가 제2볼텍스튜브관(16)에 인접하게 돌출되어 상부로 갈수록 직경이 확장되는 제1흡입콘(52)이 설치되고, 제1흡입콘(52)과 대향하는 위치에 상부로 갈수록 직경이 좁아지는 제2흡입콘(54)이 이격되도록 설치되는 미세물질흡입부(50)가 구비된다.

이때, 상기 미세물질흡입부(50)는 외통(10)내부의 와류현상으로 인해 발생되는 볼텍스튜브원리에 의해 중심부에서 저온상태로 응축이나 응결된 배기가스상의 가스상 미세물질이 흡입된다. 즉, 미세물질흡입부(50)의 제1, 2흡입콘(52)(54)은 원추형으로 개방부가 하부를 향하도록 형성되므로 제2볼텍스튜브관(16)에 의해 반전하여 상승하는 기류에 포함된 가스상 미세물질이 흡입되어 미세물질배출관(30)을 통하여 소각로(I)의 외관(1)과 내관(2)사이의 공간으로 이송되는바, 여기서 가스상 미세물질은 비산재배출관(16)을 통하여 고속으로 이송되는 입자상 공해물질의 유속에 의한 압력차이로 벤츄리현상이 발생되어 미세물질배출관(30)이 외통(10)내부 공기를 빨아들이는 흡입력에 의해 이송된다.

작동상에 있어서, 우선 소각로(I)가 가동되어 폐기물이 연소되면서 발생되는 배기가스가 가스공급관(20)으로 투입되면, 별도로 구비된 압축기(도시생략)가 작동되면서 노즐(18)을 통하여 압축공기가 주입되어 외통(10) 내부 공기가 고속으로 와류된다.

그리고, 외통(10)내부로 공급된 배기가스는 와류로 인한 원심력 즉, 사이클론원리에 의해 비교적 큰 공해물질은 외통(10)의 내벽면으로 포집되어 아래로 미끄러져 내려가 비산재배출관(14)을 통하여 소각로(I)의 외관(1)과 내관(2)사이의 공간으로 배출된다.

그리고, 외통(10)내부에서 배기가스가 고속으로 와류되면서 볼텍스튜브원리에 의해 고온의 유체영역(예컨대, 가장자리부)과 저온의 유체영역(예컨대, 중심부)으로 구분되되, 이때 외통(10) 내부의 배기가스는 원추형의 제1볼텍스튜브관(12)에 의해 상부로 갈수록 회전속이 더욱 빨라지면서 고·저온의 유체영역이 더욱 뚜렷하게 구분된다.

이어서, 고·저온의 유체영역 구분으로 인한 온도차로 이슬 상태의 응축이 발생되고, 이를 촉매로 배기가스상에 포함된 부유입자상 물질이 10㎛이상의 분체가 되어 흡착제 및 흡수제로 작용하여 가스상 미세물질이 흡착/흡수된 상태로 외 통(10)의 중심부에서 하강하고, 이때 외통(10)내부에서 고속으로 와류되는 내부공기가 제2볼텍스튜브관(16)에 이르면 회전반경이 작아지고 회전속도는 커지면서 기류가 반전되어 상승되면서 미세물질과 함께 미세물질흡입부(50)로 유입되어 소각로(I)의 외관(1)과 내관(2)사이의 공간으로 배출된다.

이때, 미세물질흡입부(50)의 흡입력은 비산재배출관(14)을 통하여 고속으로 이송되는 유속에 의해 미세물질흡입부(50) 끝단에서 벤츄리현상이 발생되어 가스상 미세물질이 고속으로 배출된다.

그리고, 소각로(I)의 외관(1)과 내관(2)사이의 공간으로 배출된 입자상 미세물질 및 가스상 미세물질은 연소부에서 폐기물과 함께 재연소되어 배기가스와 함께 상기한 과정을 반복적으로 거쳐 완전연소된다.

한편, 상기한 바와 같이 배기가스가 완전히 연소할 때까지 반복적으로 순환시킴에 있어, 화력조절 및 연소환경을 제어하기 위해 내부공기의 배출 혹은 외부공기를 추가적으로 투입시키기 위해 소각로(I)상에 별도의 연통(도시생략)을 설치하는 구성도 가능하다.

이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 콤팩트한 크기로 형성되어 설치시공이 간편하고, 특히 사이클론과 볼텍스튜브원리에 의해 배기가스상에 포함된 입자상 공해물질과 가스상 공해물질이 동시에 일괄 처리되는 유용한 효과가 있다.

Claims (6)

1. 상부로 갈수록 직경이 좁아지는 제1볼텍스튜브관(12)과, 하부로 갈수록 직경이 좁아지면서 소각로(I)의 외관(1)과 연결되는 비산재배출관(14)이 형성된 제2볼텍스튜브관(16)이 구비되고, 제1볼텍스튜브관(12)과 인접하게 압축공기가 공급되는 노즐(18)이 설치되는 외통(10);

   상기 외통(10) 내부로 배기가스가 공급되도록 비산재배출관(16)의 중심상에 구비되고, 일단이 소각로(I)의 외관(2)과 이격되도록 구비되는 내관(2)상에 연결되는 가스공급관(20); 및

   상기 가스공급관(20)을 수용한 상태로 동심원상에 이격되도록 구비되는 미세물질배출관(30);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 굴뚝이 없는 소각로 배기가스 처리장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 가스공급관(20)은 선단부에 상부로 갈수록 직경이 확장되는 제1분배콘(42)이 설치되고, 제1분배콘(42)과 대향하게 설치되어 상부로 갈수록 직경이 좁아지는 제2분배콘(44)이 이격되도록 설치되는 가스분배부(40)가 구비되는 것을 특징으로 하는 굴뚝이 없는 소각로 배기가스 처리장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 미세물질배출관(30)은 선단부에 상부로 갈수록 직경이 확장되는 제1흡입콘(52)이 설치되고, 제1흡입콘(52)과 대향하게 설치되어 상부로 갈수록 직경이 좁아지는 제2흡입콘(54)이 이격되도록 설치되는 미세물질흡입부(50)가 구비되는 것을 특징으로 하는 굴뚝이 없는 소각로 배기가스 처리장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 노즐(18)을 통하여 압축공기와 흡착제를 혼합투입하는 것을 특징으로 하는 굴뚝이 없는 소각로 배기가스 처리장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 소각로(I)의 외관(1)상에 냉각수가 순환되는 물순환벽(1a)이 형성되는 것을 특징으로 하는 굴뚝이 없는 소각로 배기가스 처리장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 소각로(I)의 내관(2)은 하단부에 나팔관부(2a)가 형성되고, 나팔관부(2a)는 폐기물이 소각되는 연소부와 이격되도록 위치되는 것을 특징으로 하는 굴뚝이 없는 소각로 배기가스 처리장치.

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