KR20100019258A

KR20100019258A - 소각보일러

Info

Publication number: KR20100019258A
Application number: KR1020080078195A
Authority: KR
Inventors: 강윤상
Original assignee: 강윤상
Priority date: 2008-08-08
Filing date: 2008-08-08
Publication date: 2010-02-18

Abstract

본 발명은 연소효율을 극대화하여 소각되는 폐기물의 완전연소를 유도하고, 연소 후 배출되는 배출가스의 폐열을 회수하여 에너지 손실을 최소화하는 소각보일러에 관한 것으로, 본 발명에 따른 소각보일러는 내부에 폐기물이 연소되는 연소실이 형성되어 있으며, 일측에 폐기물의 연소에 의해 발생하는 배출가스가 배출되는 배기구가 형성되어 있는 본체와, 연소실의 내부에서 연장되며, 내부에 외부로부터 공급되는 공기가 이동하는 이동로가 마련되어 있고, 상기 이동로와 외부를 연통하도록 형성된 다수개의 통기공들이 형성되어 있는 급기관을 구비한다.

본 발명에 따른 소각보일러는 연소효율을 극대화함으로써 폐기물의 완전연소가 가능하여 소각재의 처리에 따른 오염을 최소화할 수 있으며, 열효율을 극대화할 수 있다.

소각, 폐기물, 보일러, 급기관

Description

소각보일러 {Incineration boiler}

본 발명은 소각보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연소효율을 극대화하여 소각되는 폐기물의 완전연소를 유도하고, 연소 후 배출되는 배출가스의 폐열을 회수하여 에너지 손실을 최소화하는 소각보일러에 관한 것이다.

일반적으로 일상생활에서 사용되는 타이어나 비닐 및 플라스틱 합성수지 등은 그 사용량이 대폭적으로 증가하고 있는 반면, 이러한 재료들로 이루어진 제품은 사용된 후 극히 일부분만 재활용될 뿐 대부분이 폐기물로 분류되어 매립하거나 또는 소각 처리하고 있다.

최근 폐 타이어, 폐비닐, 폐 플라스틱 등의 폐기물을 처리하는 방법은 매립지에 매립하거나 또는 소각 처리하는 방법을 채택하고 있으며, 여기서 폐기물을 매립하는 방법은 매립지의 확보와 매립된 폐기물에 의해 지하수와 대지가 오염되는 문제점이 야기되었으며, 또한 폐기물을 소각 처리할 때에도 소각 과정에서 발생하는 배출가스와 매연으로 인하여 대기오염이 야기되는 문제점이 있었다. 뿐만아니라 폐기물의 소각 처리 후에도 완전연소가 이루어지지 않아, 소각재의 처리 역시 용이하지 않은 문제점이 있었다.

이러한 가연성 폐기물(폐타이어,폐비닐,폐 플라스틱 등)을 소각 처리하기 위한 방법으로 사용되는 소각로는 최근 용도에 따라 다양한 구조로 제작되어 사용하고 있으며, 소각로의 대부분은 소각 과정에서 발생하는 폐열을 이용하여 난방용이나 산업용 온수로 재활용할 수 있는 구조들이 주종을 이루고 있다.

하지만 상술한 바와 같이 종래의 대부분의 소각로 또는 소각용 보일러는 폐기물들을 완전연소되지 못하여 연소되지 않은 소각재의 처리가 곤란했으며, 이러한 불완전 연소된 소각재를 매립함으로써 대지나 지하수가 오염되어 소기의 문제점을 완전하게 해결하지 못하는 경우가 많았다.

따라서 소각되는 폐기물들이 완전연소될 수 있도록 연소효율을 극대화할 수 있는 소각로 또는 소각용 보일러에 대한 연구가 지속되어 왔다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 연소실의 내부에 공기의 공급을 원활하게 하며, 연소 화염의 진행방향을 소각물 쪽을 향하게 함으로써 소각물의 완전연소를 유도할 수 있는 소각보일러를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 폐기물의 연소 후, 연소가스에 포함되어 있는 폐열을 회수함으로써 열효율을 극대화할 수 있는 소각보일러를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 소각보일러는 내부에 폐기물이 연소되는 연소실이 형성되어 있으며, 일측에 폐기물의 연소에 의해 발생하는 배출가스가 배출되는 배기구가 형성되어 있는 본체와, 연소실의 내부에서 연장되며, 내부에 외부로부터 공급되는 공기가 이동하는 이동로가 마련되어 있고, 상기 이동로와 외부를 연통하도록 형성된 다수개의 통기공들이 형성되어 있는 급기관을 구비한다.

상기 본체는 지지면으로부터 상방으로 연장되며 상단이 상방으로 개방되어 있고, 소정의 내부공간을 갖는 제1 바디와, 내주면이 상기 제1 바디의 외주면과 소정간격 이격되어 외부공기의 유입이 가능하고 하방으로 개방된 하단이 상기 제1 바디의 상단보다 하측에 위치하도록 상기 제1 바디의 상부에 설치되며 일측에 상기 배기구가 형성되어 있는 제2 바디를 포함하고, 상기 연소실은 상기 제1 바디의 내부공간에 형성되는 제1 연소실과, 상기 제2 바디의 내부공간에 형성되어 있는 제2 연소실을 가지며, 상기 제2 연소실에는 상기 폐기물의 연소시 발생하는 화염 또는 연소기류가 다시 폐기물을 향하도록 유도하는 화염유도부가 마련되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 화염유도부는 상기 제1 바디의 상단으로부터 상방으로 소정길이 연장되며 내주면과 외주면을 관통하는 복수개의 관통홀들이 마련된 지지부재와, 상기 지지부재의 내주면으로부터 상기 제2 연소실의 중앙을 향해 소정길이 연장되게 형성된 유도플레이트를 구비할 수 있다.

소각보일러는 상기 제2 연소실에 위치하도록 상기 제2 바디의 내부에 설치되어 상기 제1, 제2 연소실에서 폐기물의 연소시 발생하는 연소열에 의해 내부에 충진되는 열매체가 가열되는 열교환부를 더 구비할 수 있는데, 상기 열교환부는 온수를 형성할 수 있도록 내부에 물이 충진될 수 있도록상기 제2 바디의 내부에 설치되는 제1 물탱크와, 상기 제1 물탱크와 연결되며, 상기 제1, 제2 연소실을 감싸도록 상기 본체의 내부에 상하방향으로 연장되게 설치되는 제2 물탱크와, 일부 또는 전체 구간이 상기 배출가스가 배출되도록 상기 배기구와 연결되는 배기관의 내부를 통과하며, 단부가 상기 제2 물탱크의 하단과 연결되는 급수관을 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 제1 바디의 하측에는 상기 연소실에서 연소된 폐기물의 소각재를 수거할 수 있는 수거공간이 마련된 수거함이 상기 본체에 입출 가능하게 설치되며, 상기 제1 바디의 내부에는 상기 수거함과 상기 제1 연소실을 구획할 수 있도록 차폐부가 마련되어 있고, 상기 차폐부는 상기 본체의 외부에 설치되는 레버의 조작에 따라 선택적으로 상기 제1 연소실과 상기 수거함의 수거공간을 연통 또는 차단할 수 있도록 개폐 가능하게 형성될 수 있다.

아울러 상기 배기구를 통해 배출되는 배출가스에 포함된 오염물질을 제거할 수 있는 제진유니트를 더 구비할 수 있는데, 상기 제진유니트는 상기 본체에서 배출된 배출가스의 오염물질을 제거하는 여과필터와, 여과필터를 통과한 배출가스의 이동로 상에 설치되는 활성탄필터를 포함하는 여과부와, 상기 여과부를 통과한 배출가스가 이동하는 상하방향을 따라 연장되는 배출통로를 구비하는 배기부재와, 상기 배출통로를 통과하는 배출가스를 향해 흡수액을 분사할 수 있도록 상기 배기부재에 설치되는 분사노즐과, 상기 분사노즐의 하부에 위치하도록 상기 배기부재의 내부에 충진되며 상기 배출통로를 통과하는 배출가스의 이동거리를 연장시켜 상기 배출가스의 체류시간을 연장시키는 폴링(pall ring)과, 상기 흡수액을 상기 분사노즐로 펌핑하는 펌프를 포함하는 흡수탑을 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 소각보일러는 보일러 내부의 온도가 1100 ~ 1300℃로 상승하도록 유도함으로써 연소효율을 극대화하여 폐기물의 완전연소가 가능하고, 소각재의 처리에 따른 오염을 최소화할 수 있으며, 열효율을 극대화할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 소각보일러(100)를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 3에는 본 발명에 따른 소각보일러(100)의 바람직한 일 실시예가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 소각보일러(100)는 폐기물이 소각되는 본체(10)와, 본체(10)의 내부로 공기를 공급하는 급기관(40)과, 화염유도부(50), 열교환부(60) 및 배출가스의 오염물질을 제거하기 위한 제진유니트(70)를 구비한다.

본체(10)는 지면에 지지되는 베이스부(11)의 상부에 설치되며, 제1 바디(12)와, 제1 바디(12)의 상부에 설치되는 제2 바디(31)를 포함한다.

제1 바디(12)는 상기 베이스부(11)의 상부에 마련되는 재받이부(13)와, 재받이부(13)의 상부로부터 상방으로 연장되는 원통형의 연소부(26)를 포함하는데, 재받이부(13)와 연소부(26)는 그 경계부에 설치되는 화격자(24)에 의해 구획된다.

상기 화격자(24)는 소각 대상 폐기물을 지지하는 것으로서, 상하방향으로 다수개의 통공(25)이 형성되어 있으며, 상기 통공(25)의 크기는 폐기물의 낙하는 방지하고, 폐기물이 소각된 후 남게 되는 소각재는 재받이부(13)로 낙하할 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 재받이부(13)에는 수거함(14)이 입출 가능하게 설치되는데, 수거함(14)은 상기 화격자(24)의 하부로 낙하하는 소각재가 저장될 수 있는 수거공간을 가지며, 일정량 이상 소각재가 쌓이게 되면 수거함(14)을 인출하여 소각재를 제거한 다음 다시 재받이부(13)로 삽입하여 사용할 수 있도록 되어 있다.

상기 제1 바디(12)에는 화격자(24)의 하부에 폐기물이 연소되는 동안 수거함(14)으로 소각재나 폐기물의 단편들이 낙하하는 것을 방지하기 위한 차폐판(15)이 설치되어 있다. 차폐판(15)은 선택적으로 소각재가 수거함(14)으로 낙하할 수 있도록 수거공간을 연소부(26)에 대하여 개폐하는 것인데, 연소되지 않은 폐기물의 잔해나 완전연소되지 않은 소각재가 수거함(14)에 낙하되는 것을 방지함으로써 소각재의 처리시, 불완전 연소된 폐기물에 의한 오염 발생을 방지한다.

상기 차폐판(15)은 제1 바디(12)의 외측으로 연장된 레버(23)의 조작에 의해 수거공간을 개방 또는 폐쇄하게 되는데, 차폐판(15)은 상기 화격자(24)의 하부에 위치하며, 양 단부가 제1 바디(12)에 회동 가능하게 지지되는 다수개의 회전판재(16)를 구비하며, 개폐구동부(18)에 의해 각각의 회전판재(16)들이 회전하면서 수거공간과 연소부(26)의 내부공간을 개방 또는 폐쇄하게 된다.

상기 개폐구동부(18)는 각각의 회전판재(16)의 회전축(17)으로부터 하방으로 연장되는 제1 회전로드(19)와, 각각의 제1 회전로드(19)의 하단이 힌지결합되도록 상기 회전판재(16)와 직교하는 방향으로 연장되는 왕복부재(20)와, 일단이 상기 왕복부재(20)에 회동 가능하게 결합되어 있는 제2 회전로드(21)와, 일단이 상기 제2 회전로드(21)의 타단에 결합되고 타단이 제1 바디(12)의 외부로 노출되는 회동축(22)과, 상기 회동축(22)의 타단에 연결되며 상기 회동축(22)을 중심으로 회동 가능하도록 상기 제1 바디(12)의 외부에서 연장되는 레버(23)를 포함한다.

작동자가 상기 레버(23)를 상기 회동축(22)을 중심으로 회동시키게 되면, 회동축(22)의 회전에 의해 상기 제2 회전로드(21)의 일단이 회동축(22)을 중심으로 회동하면서 상기 왕복부재(20)를 길이방향을 따라 직선 운동하게 한다. 상기 왕복부재(20)가 길이방향을 따라 직선 운동을 하면서 상기 제1 회전로드(19)의 하단을 이동시키게 되며, 제1 회전로드(19)의 회동에 의해 상기 회전판재(16)가 회전축(17)을 중심으로 회전하면서 수거공간을 개방 또는 폐쇄하게 된다.

상기 연소부(26)의 내부공간에는 제1 연소실(27)이 형성된다.

제1 연소실(27)은 상기 폐기물이 소각되는 소각공간으로써 제1 연소실(27)에 폐기물이 충진된 후 이를 점화함으로써 폐기물의 소각이 이루어진다.

제1 바디(12)의 측면에는 상하방향으로 이격된 제1, 제2 개폐도어(28,29)가 마련되어 있다.

제1, 제2 개폐도어(28,29)는 소각 대상 폐기물이 제1 연소실(27)로 주입되는 주입구를 개폐하기 위한 것이며, 제1 연소실(27)의 내부를 관찰할 수 있도록 투시창(30)이 형성되어 있다.

따라서 이 투시창(30)을 통해 폐기물의 연소상태를 관리자가 직접 확인할 수 있다.

본 실시예에서는 폐기물의 주입이 용이하며, 내부 관찰이 용이하게 이루어질 수 있도록 두 개의 개폐도어(28,29)가 형성되어 있으나, 개폐도어는 본체(10)의 크기에 따라 하나만 설치되거나 세 개 이상이 설치될 수도 있다.

제2 바디(31)는 제1 바디(12)의 상부에 설치되는데 하방으로 개방되어 있는 원통형이다.

제2 바디(31)의 내경은 상기 제1 바디(12)의 상단의 내경에 비해 상대적으로 크기 때문에 제2 바디(31)의 설치시 제2 바디(31)의 내주면과 제1 바디(12)의 외주면 사이에 소정의 이격공간이 형성된다.

또한 제2 바디(31)의 하단은 제1 바디(12)의 상단에 비해 상대적으로 하방에 위치하도록 설치되는 것이 바람직한데, 이는 폐기물의 소각 중 상기 제1 바디(12) 의 외주면과 제2 바디(31)의 내주면 사이의 이격공간을 통해 화염과 배출가스가 배출되는 것을 방지하기 위한 것이다.

제2 바디(31)는 제1 바디(12)의 외부를 감싸도록 상기 베이스부(11)에 지지되게 설치되는 서포트(32)에 체결되어 있으며, 도면에 도시되지는 않았으나 상기 제1 바디(12)의 상단 외주면과 상기 제2 바디(31)의 하단 내주면을 상호 연결하는 별도의 연결부재를 통해 제1 바디(12)의 상부에 지지되어 있다.

제2 바디(31)의 상부 일측에는 폐기물의 연소 과정에서 발생하는 배출 가스가 배출되는 배기구(33)가 형성되어 있으며, 상기 배기구(33)가 형성된 제2 바디(31)에는 후술하는 제진유니트(70)로 배출가스가 이동하는 유동로를 제공하는 배기관(71)이 설치되어 있다.

제2 바디(31)의 내부에는 상단에 후술하는 열교환부(60)의 물탱크(61)가 설치되며, 상기 물탱크(61)와 제1 바디(12)의 제1 연소실(27) 사이에 제2 연소실(34)이 형성된다.

제2 연소실(34)은 상기 제1 바디(12)의 상단으로부터 상방으로 원통형으로 연장되는 지지부재(51)의 내측에 형성되는데, 상기 지지부재(51)는 내주면과 외주면을 관통하는 복수개의 관통홀(52)들이 마련되어 있어서 상기 제1, 제2 바디(12,31) 사이의 이격공간을 통해 본체(10)의 내부로 유입되는 외부공기가 제2 연소실(34)의 내측으로 공급될 수 있다.

도시되지는 않았으나, 상기 제2 바디(31)는 제2 연소실(34)에서의 연소열이 제2 바디(31)의 외부로 전달되는 것을 최소화하기 위해 외판과 내판 사이에 단열재 가 장착되어 있다.

급기관(40)은 상기 제1 연소실(27)의 내부로 공기를 공급하여 연소효율을 극대화하기 위한 것으로, 제1 바디(12)의 내부 중앙에 수직상으로 연장되는 에어공급부재(41)와, 상기 에어공급부재(41)의 하단에 연결되며 외부 공기가 유입될 수 있도록 베이스부(11)재를 따라 연장되는 외기유입부재(43)를 포함한다.

도면에 도시되지는 않았으나 외기유입부재(43)의 단부에는 외부 공기의 유입이 원활하게 이루어질 수 있도록 별도의 송풍기가 설치될 수도 있다.

에어공급부재(41)는 내부에 상기 외기유입부재(43)를 통해 유입된 외부공기가 이동할 수 있는 이동로가 마련되어 있으며, 상기 이동로와 제1 연소실(27)을 상호 연통하는 복수개의 통기공(42)들이 형성되어 있다.

에어공급부재(41)로 공급된 외부공기는 상기 통기공(42)을 통해 제1 연소실(27)의 내부에 공급된다.

에어공급부재(41)가 제1 연소실(27)의 중앙에서 수직상으로 연장되게 설치되어 있기 때문에 공기의 공급이 제1 연소실(27)의 중앙으로부터 제1 바디(12)의 내주면을 향해 이루어지게 되며, 이렇게 공기가 원활하게 공급되기 때문에 폐기물의 연소에 필요한 산소의 공급이 안정적으로 이루어질 수 있어서 폐기물의 완전연소가 가능하다.

또한 상기 통기공(42)들은 에어공급부재(41)의 원주방향을 따라 복수개가 상호 소정간격 이격되게 형성되어 하나의 공급띠를 이루는데, 이러한 공급띠들이 에어공급부재(41)의 길이방향을 따라 소정간격 이격되게 형성되어 있다.

이렇게 통기공(42)들이 에어공급부재(41)의 원주방향을 따라 형성되어 있으므로 각각의 공급띠에서 방사상으로 공기를 공급할 수 있으며, 공급띠들 역시 에어공급부재(41)의 길이방향을 따라 이격 형성되어 있으므로 제1 연소실(27)의 전체에 용이하게 외부공기를 공급함으로써 제1 연소실(27)의 전체에서 공기의 공급이 원활하게 이루어진다.

화염유도부(50)는 제2 연소실(34)에 설치되어 제1 폐기물의 소각에 따른 화염과 연소기류가 제2 연소실(34)의 중심 및 제1 연소실(27)측을 향해 진행하도록 유도하기 위한 것으로, 상기 지지부재(51)와, 이 지지부재(51)의 내주면으로부터 제2 연소실(34)의 중심을 향해 연장되는 유도플레이트(53)를 포함한다.

유도플레이트(53)는 제2 연소실(34)의 중심을 향해 연장될수록 상방으로 경사지게 설치되는 것이 바람직하며, 상기 지지부재(51)에 결합된 유도플레이트(53)의 일단부는 상기 지지부재(51)의 하단으로부터 소정거리 이격된 높이에 위치하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 상기 지지부재(51)에는 내주면과 외주면을 관통하는 다수개의 관통홀(52)들이 마련되어 있기 때문에 제1 바디(12)와 제2 바디(31)의 이격공간을 통해 유입되는 외부공기가 지지부재(51)의 관통홀(52)들을 통해 제2 연소실(34)로 유입되는 것이 가능하다.

따라서 상기 유도플레이트(53)의 상부와 하부에서 외부공기가 유입됨으로써 유도플레이트(53)에 의해 하방으로 향하는 화염이나 연소기류에 공기를 공급하여 소각 대상물의 완전연소가 이루어지는 것을 유도할 수 있다.

상기 유도플레이트(53)는 지지부재(51)의 내주면으로부터 소정 거리 연장됨으로써 중앙에 유도플레이트(53)를 중심으로 제2 연소실(34)의 상부와 하부를 연통하는 연통홀(54)이 형성되며, 이 연통홀(54)을 통해 배출가스가 제2 바디(31)의 상부로 이동하여 배기구(33)로 배출된다.

열교환부(60)는 폐기물의 소각 중 발생하는 연소열을 통해 온수 및 수증기를 생성하기 위한 것이다.

열교환부(60)는 제1, 제2 물탱크(61,66)와, 제2 물탱크(66)로 물을 공급하기 위한 급수관(67)을 포함한다.

제1 물탱크(61)는 제2 바디(31)의 내부 상측에 설치되는 것으로 물이 폐기물의 연소열에 의해 가열될 수 있도록 내부에 저수공간이 형성되어 있다. 제1 물탱크(61)의 저면에는 후술하는 제2 물탱크로부터 물이 공급되는 다수개의 입수구(62)가 형성되어 있으며, 상부 일측에는 가열된 온수가 배출되는 출수구(63)가 마련되어 있다. 그리고 제1 물탱크(61)의 상부 일측에는 물의 가열에 의해 발생한 수증기가 외부로 배출될 수 있도록 증기배출구(64)가 형성되어 있다.

본체(10)의 외측에는 제1 물탱크(61)에 공급된 물의 수위를 확인할 수 있도록 수위계(65)가 설치되어 있다. 제1 물탱크(61)의 내부에서는 저장된 물의 가열 과정 중 수증기가 생성되기 때문에 이 수증기가 배출되기 전까지 저장될 수 있는 저장 공간이 필요하므로 제1 물탱크(61)의 내부에 물을 가득 채우지 않는 것이 바람직하다. 따라서 상기 수위계(65)에서 물탱크(61)의 내부에 충진되는 물의 수위를 체크하고, 이를 통해 제1 물탱크(61) 내부의 수위를 일정수준으로 유지시켜 수증기 가 저장될 수 있는 저장공간을 확보한다. 그리고 제1 물탱크(61)에는 수증기에 의한 제1 물탱크(61) 내부의 압력을 측정할 수 있는 압력계(69a)가 마련되어 있어서 관리자가 압력계(69a)를 통해 제1 물탱크(61) 내부의 압력을 확인할 수 있으며, 제1 물탱크(61)의 상부 일측에는 수증기에 의한 압력이 일정수준 이상으로 높아지는 경우 수증기를 자동으로 배출시키는 안전핀(69b)이 설치되어 있어서 수증기에 의해 물탱크(61) 내부의 압력이 지나치게 높아지는 것을 방지한다.

제2 물탱크(66)는 제1 물탱크(61)에 물을 공급되기 전에 제1, 제2 연소실(27,34)에서 물이 가열될 수 있도록 물을 저장하는 것으로서, 상기 다수개의 입수구(62)와 연결되는 입수관(66a)들과 제1 연소실(27)을 감싸도록 형성되는 환형부(66b)를 포함한다. 이렇게 제2 물탱크(66)가 본체(10)의 내부에서 제1, 제2 연소실(27,34)을 통과하도록 수직설치되기 때문에 물이 제2 물탱크(66)에서 제1, 제2 연소실(27,34)의 연소열에 의해 가열된 후 제1 물탱크(61)로 이동한다. 제2 물탱크(66)의 하단 일부는 후술하는 급수관(67)과의 연결을 위해 제1 연소실(27)로부터 제1 바디(12)의 외측으로 연장되게 형성되어 있다.

급수관(67)은 제1, 제2 물탱크(61,66)로 공급될 물을 저장하는 물 저장탱크(미도시)나 지하수나 상수도와 연결되어 물을 제2 물탱크(66)로 전달하는 것으로서, 상기 제1 바디(12)의 외부로 노출된 제2 물탱크(66)의 하단과 연결되는 제1 연결부분(67a)과, 제1 연결부분(67a)과 연결되며 상기 배기관(71)의 내부를 통과하도록 연장되는 예비가열부분(67b)과, 예비가열부분(67b)과 연결되며 상기 물 저장탱크 또는 지하수나 상수도관과 연결되는 제2 연결부분(67c)을 포함한다.

상기 급수관(67)이 배기관(71)의 내부를 통과하는 예비가열부분(67b)을 포함하고 있기 때문에 물이 예비가열부분(67b)을 통과하는 과정 중 상기 배기관(71)의 내부를 지나는 배출가스의 열에 의해 예비 가열이 이루어진다.

이렇게 제2 물탱크(66)로 공급되는 물이 급수관(67)을 통과하는 과정 중, 배출가스의 열에 의해 예비 가열이 이루어지게 되므로, 제1, 제2 물탱크(61,66) 내부에서 물의 가열시간을 최소화할 수 있으며, 배출가스에 포함되어 있는 열에너지를 회수함으로써 에너지 손실 역시 최소화할 수 있다.

열교환수단은 상기 출수구(63)로부터 연장되는 출수관(63a)의 관로 상에 설치되는 제1 밸브(68a)와, 증기배출구(64)로부터 연장되는 증기배출관(64a)의 관로 상에 설치되는 제2 밸브(68b) 및 상기 제2 급수관(67)의 제2 연결부분(67c)의 관로 상에 설치되는 제3 밸브(68c)를 포함하고 있으며, 제1 내지 제3 밸브(68a,68b,68c)의 개폐에 의해 물탱크(61)로부터 온수나 수증기가 배출되고, 물탱크(61)의 내부로 가열하기 위한 물이 유입된다.

열교환부(60)는 상기 제1 내지 제3 밸브(68a,68b,68c)의 개폐를 제어하기 위해 도시되지는 않았으나 별도의 제어부를 구비하며, 제어부는 상기 수위계(65)의 수위정보 및 압력계(69a)의 감지신호를 통해 제1 밸브(68a)의 개폐를 제어하여 물탱크(61) 내부에 물의 수위를 적정수준으로 유지시키고, 제1 물탱크(61)내에서 수증기의 배출이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.

제진유니트(70)는 배출가스에 포함된 오염물질을 제거하기 위한 것이다.

제진유니트(70)는 상기 제2 바디(31)의 배기구(33)로부터 연장되는 배기 관(71)과, 배기관(71)을 통해 이동하는 배출가스의 오염물질을 제거하는 여과부(73) 및 흡수탑(76)을 포함한다.

배기관(71)은 상단이 상기 배기구(33)로부터 하방으로 연장되도록 형성되어 있으며, 상단으로부터 소정거리 이격된 지점에 상기 급수관(67)의 예비가열부분(67b)이 설치될 수 있도록 내경이 상대적으로 확장되어 있는 확장부분(72)이 마련되어 있다.

확장부분(72)에서의 내경이 확장부분(72)의 상부에 비해 상대적으로 크기 때문에 제2 연결부재(67c)를 통해 유입된 물이 저장될 수 있는 충분한 저장공간을 갖게 되며 이 저장공간이 급수관(67)의 예비가열부분(67b)을 형성하게 된다. 확장부분(72)의 내부에는 배출되는 배출가스가 통과하는 다수개의 보조배출관(72a)들이 상하방향으로 연장되게 설치되어 있어서, 확장부분(72)의 내부에서 보조배출관(72a)을 통해 배출되는 배출가스의 열이 저장공간 즉, 예비가열부분(67b)에 저장된 물에 전달되어 예비 가열이 이루어진다.

여과부(73)는 상기 배기관(71)의 단부에 마련되어 있으며, 제1 여과필터(74)와, 제1 여과필터(74)를 통과한 배출가스의 유동로 상에 설치되는 활성탄필터(75)를 포함한다.

제1 여과필터(74)는 배출가스에 포함되어 있는 분진 또는 소각재를 걸러내기 위한 것으로, 걸러진 분진과 소각재를 털어낼 수 있도록 상기 여과부(73)의 하우징으로부터 인출 가능하게 설치된다.

본 실시예의 제1 여과필터(74)는 데미스터 필터가 적용되었으며, 상기 배기 관(71)으로부터 상기 여과부(73)의 하우징으로 연결되는 관로 상에 두 개의 데미스터 필터가 설치되는데, 제1 여과필터는 데미스터 필터 외에도 다양한 종류의 필터가 적용될 수 있으며, 설치 위치가 갯 수 역시 다양하게 설치될 수 있다.

활성탄필터(75)는 제1 여과필터(74)에서 여과되지 않은 미세한 오염물질을 흡착함으로써 오염물질을 여과하게 되는데, 활성탄필터(75) 역시 사용시간이 길어질수록 여과성능이 저하되기 때문에 하우징에 설치된 인출도어를 통해 인출하여 재생하거나 새것으로 교환할 수 있도록 장착되어 있다.

흡수탑(76)은 여과부(73)를 통과한 배출가스를 대기 중으로 배출하기 전 최종적으로 여과하기 위한 것으로, 배기부재(77)와, 배기부재(77)에 설치되는 분사노즐(79), 폴링(pall ring, 80) 및 제1, 제2 펌프(81,82)를 포함한다.

배기부재(77)의 내부에는 여과부(73)를 통과한 배출가스가 이동할 수 있는 배출통로(78)가 상하방향으로 연장되게 형성되어 있으며, 배기부재(77)의 상단은 상방으로 개방되어 있어서, 배출통로(78)를 통과한 배출가스가 외부로 배출된다.

배기부재(77)의 내부에서도 가스상태의 오염물질의 제거가 이루어지는데, 분진이나 소각재의 경우 대부분 여과부(73)를 통과하면서 걸러지지만 여과부(73)에서는 가스상태의 오염물질을 걸러내기 어렵기 때문에 배기부재(77)를 통과하는 배출가스에는 산성가스와 같은 가스상태의 오염물질이 포함되어 있다.

따라서 배기부재(77)의 내부에서는 이러한 산성가스를 중화시킴으로써 산성가스의 배출을 차단할 수 있도록 중화반응이 이루어질 수 있는 흡수액을 분사하게 된다.

상기 분사노즐(79)은 상기 흡수액을 살포할 수 있도록 배기부재(77)의 상측 내부에 설치되며, 상기 흡수액은 수산화나트륨 또는 탄산나트륨과 같은 알칼리성 물질이 사용될 수 있다.

폴링(80)은 배기부재(77)의 내부에 상기 분사노즐(79)보다 하방에 위치하도록 설치되는데, 폴링(80)은 표면에 다수의 돌기가 형성되어 있는 것으로서, 배출가스가 이 폴링(80)들을 통과하는 동안, 배기부재(77) 내부에서의 체류기간이 길어지게 되므로 배출가스에 포함되어 있는 가스상태의 오염물질과 흡수액 사이의 반응시간을 증가시키게 되며, 또한 상기 흡수액이 폴링(80)의 표면에 잔류하면서 얇은 막을 형성하게 됨으로써 오염물질과 흡수액 사이의 반응면적이 극대화되어 오염물질의 제거를 원활하게 한다.

배기부재(77)의 내부에는 상기 분사노즐(79)의 상측에 제2 여과필터(83)가 설치되어 있으며, 제2 여과필터(83)는 흡수액에 의해 오염물질이 제거된 배출가스를 최종적으로 필터링 하기 위한 것이다. 본 실시예의 제2 여과필터(83) 역시 제1 여과필터(74)와 마찬가지로 데미스터 필터가 적용되었으나, 이 외에도 다양한 종류의 필터가 설치될 수 있으며, 여과부(73)와 분사노즐(79)에서 분사되는 흡수액에 의해 배출가스의 여과가 충분히 이루어지는 경우에는 제2 여과필터(83)를 생략할 수도 있다.

제1, 제2 펌프(81,82)는 분사노즐(79)로 흡수액을 펌핑하기 위한 것으로, 제1 펌프(81)는 배기부재(77)의 하측에 설치되어 분사된 흡수액을 제2 펌프(82) 측으로 펌핑하며, 제2 펌프(82)에서는 제1 펌프(81)에 의해 펌핑된 흡수액과, 사용되지 않은 새로운 흡수액을 배기부재(77)의 상측에 설치된 분사노즐(79)로 펌핑하여 분사노즐(79)에서 흡수액의 분사가 이루어지도록 한다.

도시되지 않았으나, 상기 배기부재(77)에는 분사된 흡수액에 흡수되어 낙하한 오염물질 중 흡수액의 상부에 부유된 오염물질을 제거할 수 있도록 별도의 개방도어가 더 마련될 수도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 소각보일러의 일 실시예를 도시한 정면도,

도 2는 도 1의 소각보일러 중 본체와 열교환부, 화염유도부 등을 도시한 단면도,

도 3은 도 1의 본체의 수거함과 차폐판의 구조를 도시한 부분발췌 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100; 소각보일러

10; 본체

12; 제1 바디

31; 제2 바디

40; 급기관

50; 화염유도부

60; 열교환부

70; 제진유니트

Claims

내부에 폐기물이 연소되는 연소실이 형성되어 있으며, 일측에 상기 폐기물의 연소에 의해 발생하는 배출가스가 배출되는 배기구가 형성되어 있는 본체와;

상기 연소실의 내부에서 연장되며, 내부에 외부로부터 공급되는 공기가 이동하는 이동로가 마련되어 있고, 상기 이동로와 외부를 연통하도록 형성된 다수개의 통기공들이 형성되어 있는 급기관;을 구비하는 것을 특징으로 하는 소각보일러.
제 1항에 있어서,

상기 본체는 지지면으로부터 상방으로 연장되며 상단이 상방으로 개방되어 있고, 소정의 내부공간을 갖는 제1 바디와,

내주면이 상기 제1 바디의 외주면과 소정간격 이격되어 외부공기의 유입이 가능하고 하방으로 개방된 하단이 상기 제1 바디의 상단보다 하측에 위치하도록 상기 제1 바디의 상부에 설치되며 일측에 상기 배기구가 형성되어 있는 제2 바디를 포함하고,

상기 연소실은 상기 제1 바디의 내부공간에 형성되는 제1 연소실과, 상기 제2 바디의 내부공간에 형성되어 있는 제2 연소실을 가지며,

상기 제2 연소실에는 상기 폐기물의 연소시 발생하는 화염 또는 연소기류가 다시 폐기물을 향하도록 유도하는 화염유도부가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 소각보일러.
제 2항에 있어서,

상기 화염유도부는 상기 제1 바디의 상단으로부터 상방으로 소정길이 연장되며 내주면과 외주면을 관통하는 복수개의 관통홀들이 마련된 지지부재와,

상기 지지부재의 내주면으로부터 상기 제2 연소실의 중앙을 향해 소정길이 연장되게 형성된 유도플레이트를 구비하는 것을 특징으로 하는 소각보일러.
제 2항에 있어서,

상기 제2 연소실에 위치하도록 상기 제2 바디의 내부에 설치되어 상기 제1, 제2 연소실에서 폐기물의 연소시 발생하는 연소열에 의해 내부에 충진되는 열매체가 가열되는 열교환부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 소각보일러.
제 4항에 있어서,

상기 열교환부는 온수를 형성할 수 있도록 내부에 물이 충진될 수 있도록상기 제2 바디의 내부에 설치되는 제1 물탱크와,

상기 제1 물탱크와 연결되며, 상기 제1, 제2 연소실을 감싸도록 상기 본체의 내부에 상하방향으로 연장되게 설치되는 제2 물탱크와,

일부 또는 전체 구간이 상기 배출가스가 배출되도록 상기 배기구와 연결되는 배기관의 내부를 통과하며, 단부가 상기 제2 물탱크의 하단과 연결되는 급수관을 포함하는 것을 특징으로 하는 소각보일러.
제 2항에 있어서,

상기 제1 바디의 하측에는 상기 연소실에서 연소된 폐기물의 소각재를 수거할 수 있는 수거공간이 마련된 수거함이 상기 본체에 입출 가능하게 설치되며,

상기 제1 바디의 내부에는 상기 수거함과 상기 제1 연소실을 구획할 수 있도록 차폐부가 마련되어 있고, 상기 차폐부는 상기 본체의 외부에 설치되는 레버의 조작에 따라 선택적으로 상기 제1 연소실과 상기 수거함의 수거공간을 연통 또는 차단할 수 있도록 개폐 가능하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 소각보일러.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 배기구를 통해 배출되는 배출가스에 포함된 오염물질을 제거할 수 있는 제진유니트를 더 구비하며,

상기 제진유니트는 상기 본체에서 배출된 배출가스의 오염물질을 제거하는 여과필터와, 여과필터를 통과한 배출가스의 이동로 상에 설치되는 활성탄필터를 포함하는 여과부와,

상기 여과부를 통과한 배출가스가 이동하는 상하방향을 따라 연장되는 배출통로를 구비하는 배기부재와, 상기 배출통로를 통과하는 배출가스를 향해 흡수액을 분사할 수 있도록 상기 배기부재에 설치되는 분사노즐과, 상기 분사노즐의 하부에 위치하도록 상기 배기부재의 내부에 충진되며 상기 배출통로를 통과하는 배출가스의 이동거리를 연장시켜 상기 배출가스의 체류시간을 연장시키는 폴링(pall ring) 과, 상기 흡수액을 상기 분사노즐로 펌핑하는 펌프를 포함하는 흡수탑을 구비하는 것을 특징으로 하는 소각보일러.