KR20100053850A

KR20100053850A - 가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치

Info

Publication number: KR20100053850A
Application number: KR1020080112674A
Authority: KR
Inventors: 김시철
Original assignee: 포스개발(주)
Priority date: 2008-11-13
Filing date: 2008-11-13
Publication date: 2010-05-24
Also published as: KR100998632B1

Abstract

본 발명은 가연성 폐기물을 연소시켜 열에너지를 이용하기 위한 가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치를 개시한다. 본 발명은 본체, 회전화격자장치와 탈촉매 산화연소장치로 구성된다. 본체는 가연성 폐기물을 연소시킬 수 있는 연소실, 폐기물의 투입을 위한 연료구와 배기가스의 배출을 위한 배기구를 갖는다. 회전화격자장치는 연소실에 폐기물을 회전시킬 수 있도록 설치되어 있고, 연소실의 바닥에 회전중공축이 관통되어 있으며, 폐기물이 놓이는 단위화격자들을 가지고, 회전중공축의 보어를 통하여 공급되는 공기를 연소실에 분사하는 제1 노즐들이 단위화격자들의 상면에 장착되어 있다. 탈촉매 산화연소장치는 회전중공축의 보어를 관통하여 연소실에 설치되어 있으며, 촉매가스의 공급을 위한 보어를 갖는 파이프들과 파이프들에 촉매가스를 분사할 수 있도록 장착되는 제2 노즐들을 갖는다. 본 발명에 의하면, 탈촉매 산화연소장치가 연소실의 바닥을 관통하여 설치되고, 파이프들의 체결 구조에 의하여 설치 및 유지보수를 간편하게 실시할 수 있다. 또한, 배기구의 주위에 촉매가스의 분사가 차단되므로, 배기가스의 온도를 정확하게 제어하여 효율을 향상시키고, 가동비를 절감할 수 있다. 회전화격자장치의 단열지붕에 의하여 표면 과열을 방지할 수 있으며, 슬래그 제거장치가 연소실을 출입할 수 있는 구조에 의하여 수명을 보장할 수 있어 고효율·저비용으로 가동할 수 있다.

Description

가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치{COMBUSTION APPARATUS FOR RECOVERING ENERGY FROM COMBUSTIBLE WASTES}

본 발명은 가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가연성 폐기물을 연소시켜 열에너지를 이용하기 위한 가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치에 관한 것이다.

폐플라스틱, 폐비닐, 폐타이어 등과 같은 다양한 가연성 폐기물의 매립은 심각한 환경오염을 유발한다. 가연성 폐기물의 재활용을 위하여 에너지 재활용(Energy recycling), 원료 재활용(Material recycling), 화학 재활용(Chemical recycling) 등의 기술이 활발히 연구 및 개발되고 있다. 에너지 재활용 기술은 가연성 폐기물을 연소시켜 얻은 열에너지를 이용한다. 가연성 폐기물은 연소장치에서의 연소효율을 높이기 위하여 폐플라스틱 고형 연료(Refuse Plastic Fuel, RPF), 폐기물 고형 연료(Refuse Derived Fuel, RDF) 등으로 제조되고 있다.

가연성 폐기물의 연소장치는 한국 등록특허 제10-0791972호와 제10-0849930호 등 많은 특허 문헌들에서 쉽게 찾아볼 수 있다. 가연성 폐기물의 연소장치는 본체, 회전연소부, 가열장치, 탈촉매 산화연소장치와 슬래그(Slag) 제거장치로 구성 되어 있다. 본체는 연료구를 통하여 투입되는 가연성 폐기물을 연소하는 연소실과, 연소가스를 배출하는 배기구와, 재를 배출하는 재배출구를 갖추고 있다. 회전연소부는 연소실의 하부에 가연성 폐기물을 회전시킬 수 있도록 설치되어 있다. 가열장치는 연소실에 공급되는 가연성 폐기물을 점화시켜 연소시킨다. 탈촉매 산화연소장치는 본체의 상면 중앙을 관통하여 연소실의 상부에 설치되어 있다.

그러나 상기한 바와 같은 가연성 폐기물의 연소장치에 있어서, 무겁고 긴 탈촉매 산화연소장치가 연소실의 천장을 관통하여 설치되므로, 탈촉매 산화연소장치의 설치 및 유지보수가 매우 곤란한 단점이 있다. 한편, 탈촉매 산화연소장치는 고온부식(High temperature corrosion)에 의하여 파손될 우려가 높다. 연소장치의 가동 중에 탈촉매 산화연소장치가 파손될 경우, 파손된 탈촉매 산화연소장치가 낙하되면서 본체, 회전연소부, 슬래그 제거장치 등을 파손시키는 안전사고가 발생될 우려가 매우 높은 문제가 있다. 특히, 본체의 파손으로 인한 폭발사고는 인명사고를 발생시킬 수 있는 위험을 수반하고 있다.

또한, 가연성 폐기물의 연소장치의 배기가스는 850℃ 이상의 온도로 유지시켜야 배기가스로부터 회수되는 열에너지의 효율을 높일 수 있다. 그러나 탈촉매 산화연소장치의 노즐들로부터 탈촉매, 예를 들어 냉각용 공기가 배기구의 주위에 분사되어 배기가스의 온도를 크게 저하시키는 단점이 있다. 따라서 배기가스의 온도를 유지하기 위해서는 버너 등의 2차 가열장치를 별도로 설치하여 배기가스를 가열 해야 하므로, 가동비가 상승되는 문제가 있다.

한편, 회전연소부는 연소실에 분사되는 공기를 공급하기 위한 공기실을 갖추고 있다. 그러나 공기실의 공기가 분사되기 전에 고온으로 가열되어 연소실에 분사되기 때문에 회전연소부의 표면이 쉽게 과열되는 단점이 있다. 회전연소부의 표면이 과열될 경우, 가연성 폐기물의 용융점(Melting point)이 높아지고, 회전연소부의 표면에 클링커(Clinker)가 고착되는 문제가 있다. 고온의 연소실에 설치되어 있는 슬래그 제거장치는 탈촉매 산화연소장치와 마찬가지로 고온부식에 의하여 수명이 크게 단축되는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 여러 가지 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 탈촉매 산화연소장치가 연소실의 바닥을 관통하여 설치되고, 파이프들의 체결 구조에 의하여 설치 및 유지보수를 간편하게 실시할 수 있는 가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 배기가스의 온도를 정확하게 제어하여 효율을 향상시키고, 가동비를 절감할 수 있는 가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 회전화격자장치의 단열지붕에 의하여 표면 과열을 방지할 수 있는 가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 슬래그 제거장치가 연소실을 출입할 수 있는 구조에 의하여 수명을 보장할 수 있는 가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치를 제공함에 있다.

이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 내부에 가연성 폐기물을 연소시킬 수 있는 연소실이 제공되어 있으며, 가연성 폐기물의 투입을 위한 연료구와 배기가스의 배출을 위한 배기구를 갖는 본체와; 연소실의 하부에 가연성 폐기물을 회전시킬 수 있도록 설치되어 있고, 연소실의 바닥에 외부로부터 공기의 공급을 위한 보어를 갖는 회전중공축이 관통되어 있으며, 가연성 폐기물이 놓이는 복수의 단위화격자들을 가지고, 회전중공축의 보어를 통하여 공급되는 공기를 연소실에 분사하는 복수의 제1 노즐들이 단위화격자들의 상면에 장착되어 있는 회전화격자장치와; 회전중공축의 보어를 관통하여 연소실에 설치되어 있으며, 연소실에 외부로부터 촉매가스의 공급을 위한 보어를 갖는 복수의 파이프들이 배치되어 있고, 파이프들에 촉매가스를 분사할 수 있도록 복수의 제2 노즐들이 장착되어 있는 탈촉매 산화연소장치를 포함하는 가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치에 있다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들과 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

이하, 본 발명에 따른 가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치에 대한 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치는 직립원통형으로 구성되어 있는 본체(10)를 구비한다. 본체(10)의 내부에 가연성 폐기물(2)을 연소시킬 수 있는 연소실(12)이 제공되어 있다. 본체(10)의 외면 일측에 가연성 폐기물(2)의 투입을 위한 연료구(14)가 구성되어 있으며 외면 상부에 배기가스의 배출을 위한 배기구(16)가 구성되어 있다. 연소실(12)은 배기구(16)의 하단으로부터 수평하게 연장되는 수평선(16a)을 기준으로 하부의 1차 연소실(12a)과 상부의 2차 연소실(12b)로 구획된다.

본체(10)의 외면 하부에 재를 배출하기 위한 재배출구(18)와 도어(20)에 의하여 여닫을 수 있는 출입구(22)가 각각 구성되어 있다. 본체(10)의 일측에 가연성 폐기물(2)의 점화를 위한 점화장치(24)와 연소실(12)에 연소용 산소를 공급하는 복수의 산소공급기(26)들이 설치되어 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치는 연소실(12)의 하부에 설치되어 있는 회전화격자장치(Rotary grate device: 30)를 구비한다. 회전화격자장치(30)는 회전중공축(32), 원판(34), 단열지붕(36), 복수의 단위화격자(38)들, 복수의 제1 노즐(40)들과 구동장치(44)로 구성되어 있다.

회전중공축(32)은 연소실(12)의 바닥 중앙을 관통하도록 장착되어 있으며 외부로부터 공기의 공급을 위한 보어(32a)를 갖는다. 연소실(12)의 바닥에 돌출되어 있는 회전중공축(32)의 외면 상부에 보어(32a)와 연결되는 복수의 구멍(32b)들이 둘레 방향을 따라 형성되어 있다. 원판(34)의 중앙에 축구멍(34a)이 형성되어 있고, 축구멍(34a)에 회전중공축(32)이 고정적으로 관통되어 있다.

단열지붕(36)은 원판(34)의 상면에 공기실(Air chamber: 36a)을 형성하도록 단열재의 시공에 의하여 원뿔형으로 구성되어 있다. 도 1과 도 2에 단열지붕(36)은 원뿔형으로 도시하고 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로 단열지붕(36)은 그 중앙이 정점이 되어 중앙에서 가장자리로 가연성 폐기물(2)이 미끄러져 내릴 수 있는 여러 가지 형태, 예를 들어 돔형(Dome type)으로 구성될 수 있다. 단열지붕(36)의 중앙에는 회전중공축(32)이 고정되어 있다. 단열지붕(36)에 공기실(36a)과 연결되는 복수의 다각형 구멍(36b)들이 형성되어 있다. 도 3에 구멍(36b)들은 다각형으로 형성되어 있는 것을 도시하고 설명하였으나, 구멍(36b)들은 원형으로 구성될 수 있다.

복수의 단위화격자(38)들은 단열지붕(36)의 상면에 덮어져 있다. 단위화격자(38)들은 부채꼴로 형성되어 있다. 부채꼴 단위화격자(38)들은 회전중공축(32)을 기준으로 단열지붕(36)의 외면에 방사상으로 배열되어 있다. 단위화격자(38)들에는 단열지붕(36)의 다각형 구멍(36b)들과 연결되도록 복수의 다각형 구멍(38a)들이 형성되어 있다. 다각형 구멍(38a)들은 단위화격자(38)들에 일정한 간격을 두고 배열되어 있다.

복수의 제1 노즐(40)들은 공기실(36a)로부터 공급되는 공기를 연소실(12)에 분사한다. 제1 노즐(40)들은 다각형 구멍(38a)들에 회전이 방지되도록 끼워맞춤되는 다각형 끼움부(40a)를 갖는다. 다각형 끼움부(40a)는 다각형 구멍(36a)에 끼워맞춤될 수도 있다. 구동장치(44)는 회전중공축(32)의 회전을 위하여 구동력을 제공하는 모터(46)와, 모터(46)의 구동력을 회전중공축(32)에 전달하는 체인전동장치(48)로 구성되어 있다. 회전중공축(32)의 하단은 본체(10)의 외측에 설치되어 있 는 공기공급장치(50)의 덕트(Duct: 52)에 회전할 수 있도록 연결되어 있다. 공기공급장치(50)는 공지의 송풍기, 공기압축기 등으로 구성될 수 있다.

단열지붕(36)들의 상면에 냉매의 유로를 형성하는 냉매파이프(42)들이 매립형으로 설치되어 있다. 냉매파이프(42)들은 냉매, 예를 들어 냉각수를 공급하는 공지의 냉각수 공급장치에 연결되어 있다. 단위화격자(38)들은 냉매파이프(42)들을 따라 흐르는 냉각수에 의하여 냉각시킴으로써, 단위화격자(38)들의 과열을 효과적으로 방지할 수 있다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치는 연소실(12)에 촉매가스를 공급하는 탈촉매 산화연소장치(60)를 구비한다. 탈촉매 산화연소장치(60)는 복수의 파이프(62)들과 복수의 제2 노즐(64)들로 구성되어 있다.

파이프(62)들은 촉매가스의 공급을 위한 통로를 형성하는 보어(62a)를 가지며, 나사 체결 구조에 의하여 분리할 수 있도록 결합되어 있다. 파이프(62)들 중 말단에 배치되어 있는 말단파이프(62-1)의 말단은 폐쇄되어 있다. 말단파이프(62-1)의 말단은 수평선(16a) 이하에 배치되어 있다. 연소실(12)에 배치되어 있는 파이프(62)들의 외면에 보어(62a)와 연결되도록 복수의 구멍(62b)들이 각각 형성되어 있다. 제2 노즐(64)들은 파이프(62)들의 구멍(62b)들에 결합되어 있다. 제2 노즐(64)들은 파이프(62)들의 보어(62a)를 통하여 공급되는 촉매가스를 연소실(12)에 분사한다. 파이프(62)들은 1차 연소실(12a)에 위치되어 있기 때문에 촉매가스는 제2 노즐(64)들을 통하여 1차 연소실(12a)에만 분사된다.

본체(10)의 하부에 노출되는 파이프(62)는 촉매가스 공급장치(66)에 촉매가스를 공급하는 연결되어 있다. 촉매가스 공급장치(66)는 촉매가스를 저장하는 리저버(Reservoir)와, 리저버의 촉매가스를 압축하여 공급하는 컴프레서(Compressor)와, 촉매가스의 유량을 제어하여 공급하는 유량제어기로 구성되어 있다.

도 1, 도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 가연성 폐기물의 에너지 회수 연소장치는 단위화격자(38)의 상면으로부터 슬래그, 재 등을 제거하는 슬래그 제거장치(70)를 구비한다. 슬래그 제거장치(70)는 프레임(72), 가이드레일(Guide rail: 74), 캐리지(Carriage: 76), 가동파이프(78), 복수의 갈퀴(80)들과 리니어 액츄에이터(Linear actuator: 82)로 구성되어 있다. 프레임(72)은 본체(10)의 출입구(22)와 근접하도록 본체(10)의 외측에 설치되어 있다. 가이드레일(74)은 프레임(72)의 상부에 장착되어 있고, 캐리지(76)는 가이드레일(74)을 따라 직선운동할 수 있도록 장착되어 있다.

가동파이프(78)의 일단은 캐리지(76)에 고정되어 있으며 타단은 본체(10)의 출입구(22)를 통하여 출입할 수 있도록 출입구(22)에 정렬되어 있다. 가동파이프(78)는 외부로부터 공기의 공급을 위한 보어(70a)를 갖는다. 가동파이프(78)의 타단과 근접하는 외면 하부에 보어(78a)와 연결되도록 복수의 구멍(78b)들이 형성되어 있다. 갈퀴(80)들은 제1 노즐(40)들 사이에 배치될 수 있도록 가동파이프(78)의 구멍(78b)들에 결합되어 있으며, 보어(78a)를 통하여 공급되는 공기를 회전화격자장치(30)의 상면에 분사할 수 있도록 보어(78a)와 연결되어 있는 분사구멍(80a)을 갖는다.

리니어 액츄에이터(82)는 서보모터(Servo motor: 82a), 피니언(Pinion: 82b)과 랙(Rack: 82c)으로 구성되어 있다. 서보모터(82a)는 캐리지(76)에 장착되어 캐리지(76)를 직선운동시킬 수 있는 구동력을 제공한다. 피니언(82b)은 서보모터(82a)의 구동에 의하여 회전할 수 있도록 서보모터(82a)와 연결되어 있다. 랙(82c)은 가이드레일(74)에 길이 방향을 따라 장착되어 있으며 피니언(82b)과 맞물려 있다.

슬래그 제거장치(70)는 프레임(72)에 대하여 가이드레일(74)을 승강시키는 승강장치(90)를 더 구비한다. 승강장치(90)는 가이드레일(74)의 양단을 승강시킬 수 있도록 프레임(72)의 상부 양측에 장착되어 있는 한 쌍의 에어실린더(92)들로 구성되어 있다. 에어실린더(92)들의 실린더하우징(92a)은 프레임(72)의 상부에 고정되어 있고, 실린더로드(92b)는 가이드레일(74)에 고정되어 있다. 에어실린더(92)들의 작동에 의하여 실린더로드(92b)가 전진되면, 가이드레일(74)이 프레임(72)으로부터 상승되고, 갈퀴(80)들이 하단이 제1 노즐(40)들의 상단보다 높게 위치되어 있게 된다. 에어실린더(92)들의 작동에 의하여 실린더로드(92b)가 후퇴되면, 가이드레일(74)이 프레임(72)의 상면에 근접되도록 하강되고, 갈퀴(80)들은 제1 노즐(40)들 사이에 배치되어 있게 된다. 승강장치(90)는 에어실린더(92)들 대신에 솔레노이드(Solenoid), 수동잭, 공압잭 등으로 구성될 수 있다. 또한, 승강장치(90)는 프레임(72)을 승강시킬 수 있는 리프터(Lifter)로 구성될 수 있다.

지금부터는, 이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치에 대한 작용을 설명한다.

도 1과 도 2를 참조하면, 작업자는 본체(10)의 연료구(14)를 통하여 폐플라스틱 고형 연료, 폐기물 고형 연료 등의 가연성 폐기물을 연소실(12)에 투입한 후, 산소공급기(26)들의 작동에 의하여 연소실(12)에 산소를 공급하고, 점화장치(24)의 작동에 의하여 가연성 폐기물(2)을 점화시켜 연소시킨다. 연소실(12)에 투입되는 가연성 폐기물(2)은 회전화격자장치(30)의 정상에 쌓인다. 모터(46)의 구동력은 체인전동장치(48)의 작동에 의하여 회전중공축(32)에 전달되고, 회전중공축(32)과 함께 회전화격자장치(30)가 회전된다. 가연성 폐기물(2)은 회전화격자장치(30)의 정상으로부터 가장자리로 자연스럽게 흘러내리면서 연소된다. 가연성 폐기물(2)은 1차 연소실(12a)에서 1차 연소되고, 가연성 폐기물(2)의 연소에 의하여 생성되는 연소가스는 2차 연소실(12b)에서 2차 연소된다.

공기공급장치(50)의 작동에 의하여 회전중공축(32)의 보어(32a)에 연소용 공기가 공급된다. 공기는 구멍(32b)들, 공기실(36a)과 제1 노즐(40)들을 통하여 연소실(12)에 분사되어 소용돌이 화염을 발생시킨다. 소용돌이 화염은 1,000℃ 이상의 고온에서 연소가스의 체류시간을 연장시키며, 이에 따라 가연성 폐기물(2)은 완전연소된다.

단열지붕(36)은 연소실(12)의 온도에 의하여 공기실(36a)의 온도가 승온되는 것을 차단한다. 공기실(36a)에 도입되는 상온의 공기는 제1 노즐(40)들을 통하여 연소실(12)에 분사되어 소용돌이 화염을 발생시킴과 동시에 단위화격자(38)들의 표면을 냉각시킨다. 따라서 가연성 폐기물(2)의 용융점을 낮출 수 있고, 단위화격자(38)들의 표면에 클링커가 고착되는 것을 방지할 수 있다.

탈촉매 산화연소장치(60)의 파이프(62)들의 보어(62a)에 공급되는 탈촉매, 예를 들어 냉각용 오존(O₃), 산소(O₂), 공기는 제2 노즐(64)들을 통하여 연소실(12)에 분사된다. 탈촉매는 소용돌이 화염을 발생시켜 가연성 폐기물(2)을 완전연소시키며, 질소산화물(Nitrogen Oxides, NOx)의 발생을 방지한다. 황산화물(Sulfur Oxides, SOx)은 연소실의 온도와 냉각용 탈촉매의 온도 차이에 의하여 파이프(62)들의 외면에 피막으로 흡착되었다가 산화전단층으로 형성된다. 산화전단층은 자중에 의하여 파이프(62)들로부터 탈락된 후, 재배출구(18)를 통하여 배출된다. 따라서 가연성 폐기물(2)의 연소에 의한 환경오염을 방지할 수 있다. 또한, 말단파이프(62-1)의 말단은 1차 연소실(12a)에 위치되어 있으므로, 제2 노즐(64)들을 통하여 분사되는 냉각용 탈촉매에 의한 2차 연소실(12b)의 온도 저하가 방지된다. 따라서 배기구(16)를 통하여 배출되는 배기가스의 온도를 850℃ 이상으로 용이하게 유지할 수 있다.

도 1, 도 6과 도 7을 참조하면, 본체(10)의 출입구(22)가 열린 상태에서 에어실린더(92)들이 작동되어 실린더로드(92b)가 전진되면, 가이드레일(74)이 프레임(72)으로부터 상승된다. 리니어 액츄에이터(82)의 서보모터(82a)가 일방향으로 구동되어 피니언(82b)이 회전되고, 회전되는 피니언(82b)은 랙(82c)의 일단으로부터 타단을 향하여 운동된다. 피니언(82b)과 함께 캐리지(76)가 가이드레일(74)을 따라 가이드레일(74)의 일단으로부터 타단을 향하여 직선운동되고, 가동파이프(78)의 선단은 출입구(22)를 통하여 연소실(12)에 진입된다. 도 7에 도시되어 있는 바 와 같이, 가이드레일(74)의 상승 상태에서 갈퀴(80)들은 제1 노즐(40)들에 간섭되지 않는다.

도 1과 도 8을 참조하면, 갈퀴(80)들이 연소실(12)에 모두 진입되면, 서보모터(82a)의 구동이 정지된다. 에어실린더(92)들이 작동되어 실린더로드(92b)가 후퇴되면, 가이드레일(74)이 프레임(72)의 상면에 근접하도록 하강되고, 갈퀴(80)들은 제1 노즐(40)들 사이에 배치된다.

공기공급장치(50)의 작동에 의하여 가동파이프(78)의 보어(78a)를 통하여 공기가 공급된다. 공기는 갈퀴(80)들의 분사구멍(80a)을 통하여 단위화격자(38)들의 상면에 분사되면서 단위화격자(38)들에 쌓여있는 슬래그, 재 등을 제거함과 동시에 단위화격자(38)들을 냉각시킨다. 또한, 갈퀴(80)들은 회전되는 단위화격자(38)들에 쌓여있는 슬래그를 긁어내 단위화격자(38)들로부터 제거한다. 단위화격자(38)들로부터 탈락되는 슬래그와 재는 재배출구(18)를 통하여 배출된다.

도 1, 도 6과 도 7을 다시 참조하면, 슬래그 제거장치(70)의 사용이 완료되면, 에어실린더(92)의 실린더로드(92b)가 전진되어 가이드레일(74)을 프레임(72)으로부터 상승시킨다. 서보모터(82a)가 타방향으로 구동되어 피니언(82b)이 회전되고, 회전되는 피니언(82b)은 랙(82c)의 타단으로부터 일단을 향하여 운동된다. 피니언(82b)과 함께 캐리지(76)가 가이드레일(74)을 따라 가이드레일(74)의 타단으로부터 일단을 향하여 직선운동되고, 가동파이프(78)의 선단은 출입구(22)를 통하여 퇴출된다. 가동파이프(78)가 출입구(22)를 빠져나오면, 서보모터(82a)의 구동이 정지된다. 작업자는 도어(20)를 닫아 출입구(22)를 폐쇄시킨다. 이와 같이 슬래그 제 거장치(70)의 사용시에만 가동파이프(78)와 갈퀴(80)들이 연소실(12)에 진입되는 구조에 의하여 고온부식이 최소화되어 수명을 연장할 수 있다.

도 5에 본 발명에 따른 가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치에서 회전화격자장치의 다른 예가 도시되어 있다. 다른 실시예의 회전화격자장치(30)는 복수의 제1 단위화격자(38a)들과 제2 단위화격자(38b)들을 구비한다. 제1 단위화격자(38a)들은 부채꼴로 형성되어 있으며 회전중공축(32)을 기준으로 단열지붕(36)의 외면을 절반 정도 덮도록 방사상으로 배열되어 있다. 제2 단위화격자(38b)들은 마름모꼴로 형성되어 있고 제1 단위화격자(38a)들의 가장자리로부터 나머지 단열지붕(36b)의 외면을 덮도록 방사상으로 배열되어 있다. 제1 및 제2 단위화격자(38a, 38b)들 각각의 조합은 앞에서 설명한 단일화격자(38)들과 마찬가지로 부채꼴을 이루고 있다. 즉, 제1 및 제2 단위화격자(38a, 38b)는 회전중공축(32)을 중심으로 반경 방향을 따라 하나의 단위화격자(38)를 두 개로 분할한 것이다. 하나의 단위화격자(28)는 필요에 따라 그 반경 방향을 따라 세 개 이상으로 분할될 수 있다. 제1 및 제2 단위화격자(38a, 38b)들의 조합에 의하여 그 유지보수를 간편하게 실시할 수 있다.

이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치에 의하면, 탈촉매 산화연소장치가 연소실의 바닥을 관통하여 설치되고, 파이프들의 체결 구조에 의하여 설치 및 유지보수를 간편하게 실시할 수 있다. 또한, 배기구의 주위에 촉매가스의 분사가 차단되므로, 배기가스의 온도를 정확하게 제어하여 효율을 향상시키고, 가동비를 절감할 수 있다. 회전화격자장치의 단열지붕에 의하여 표면 과열을 방지할 수 있으며, 슬래그 제거장치가 연소실을 출입할 수 있는 구조에 의하여 수명을 보장할 수 있어 고효율ㅇ저비용으로 가동할 수 있는 매우 우수한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치의 구성을 나타낸 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치에서 회전화격자장치와 탈촉매 산화연소장치의 구성을 나타낸 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치에서 회전화격자장치의 구성을 나타낸 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치에서 회전화격자장치의 구성을 나타낸 평면도,

도 5는 본 발명에 따른 가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치에서 다른 예의 회전화격자장치의 구성을 나타낸 평면도,

도 6은 본 발명에 따른 가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치에서 슬래그 제거장치의 구성을 나타낸 정면도,

도 7과 도 8은 본 발명에 따른 가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치에서 슬래그 제거장치의 작동을 설명하기 위하여 나타낸 정면도들이다.

♣도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명♣

2: 가연성 폐기물 10: 본체

12: 연소실 14: 연료구

16: 배기구 18: 재배출구

22: 출입구 30: 회전화격자장치

32: 회전중공축 34: 원판

36: 단열지붕 38: 단위화격자

40: 제1 노즐 44: 구동장치

60: 탈촉매 산화연소장치 62: 파이프

64: 제2 노즐 70: 슬래그 제거장치

72: 프레임 74: 가이드레일

76: 캐리지 78: 가동파이프

80: 갈퀴 82: 리니어 액츄에이터

90: 승강장치 92: 에어실린더

Claims

내부에 가연성 폐기물을 연소시킬 수 있는 연소실이 제공되어 있으며, 상기 가연성 폐기물의 투입을 위한 연료구와 배기가스의 배출을 위한 배기구를 갖는 본체와;

상기 연소실의 하부에 상기 가연성 폐기물을 회전시킬 수 있도록 설치되어 있고, 상기 연소실의 바닥에 외부로부터 공기의 공급을 위한 보어를 갖는 회전중공축이 관통되어 있으며, 상기 가연성 폐기물이 놓이는 복수의 단위화격자들을 가지고, 상기 회전중공축의 보어를 통하여 공급되는 공기를 상기 연소실에 분사하는 복수의 제1 노즐들이 상기 단위화격자들의 상면에 장착되어 있는 회전화격자장치와;

상기 회전중공축의 보어를 관통하여 상기 연소실에 설치되어 있으며, 상기 연소실에 외부로부터 촉매가스의 공급을 위한 보어를 갖는 복수의 파이프들이 배치되어 있고, 상기 파이프들에 상기 촉매가스를 분사할 수 있도록 복수의 제2 노즐들이 장착되어 있는 탈촉매 산화연소장치를 포함하는 가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치.
제 1 항에 있어서, 상기 회전화격자장치는,

상기 연소실의 하부에 배치되도록 상기 회전중공축에 그 중앙이 결합되어 있는 원판과;

상기 원판의 상면에 상기 회전중공축의 보어와 연결되는 공기실을 형성하도 록 장착되어 있으며, 상면에 상기 단위화격자들이 덮어져 있는 단열지붕과;

상기 회전중공축을 회전시킬 수 있도록 상기 회전중공축에 연결되어 있는 구동수단으로 구성되어 있고,

상기 제1 노즐들은 상기 단위화격자들과 상기 단열지붕을 관통하여 상기 공기실에 공급되는 공기를 상기 연소실에 분사하도록 장착되어 있는 가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치.
제 2 항에 있어서, 상기 단위화격자들은 부채꼴로 형성되어 상기 단열지붕의 상면에 방사상으로 배열되어 있으며, 상기 단열지붕과 상기 단위화격자들 각각에 상기 공기실과 연결되도록 복수의 다각형 구멍들이 형성되어 있고, 상기 제1 노즐들은 상기 다각형 구멍들에 회전이 방지되도록 결합되는 다각형 끼움부를 갖는 가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 단위화격자들은 상기 회전중공축을 중심으로 반경 방향을 따라 두 개 이상으로 분할되어 있는 가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치.
제 1 항에 있어서, 상기 탈촉매 산화연소장치의 파이프들 중 말단에 배치되는 말단파이프의 말단은 폐쇄되어 있으며, 상기 배기구는 상기 본체의 외면 상부에 연결되어 있고, 상기 말단파이프의 말단은 상기 배기구의 하단으로부터 수평하게 연장되는 수평선을 기준으로 상기 연소실이 하부의 1차 연소실과 상부의 2차 연소실로 구획되도록 상기 수평선 이하에 배치되어 있는 가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단위화격자들의 상면으로부터 슬래그를 제거하는 슬래그 제거장치를 더 구비하며, 상기 슬래그 제거장치는,

상기 본체의 외측에 근접되도록 설치되어 있는 프레임과;

상기 프레임의 상부에 장착되어 있는 가이드레일과;

상기 가이드레일을 따라 직선운동할 수 있도록 장착되어 있는 캐리지와;

상기 캐리지에 일단이 고정되어 있으며, 타단은 상기 본체의 외면에 형성되어 있는 출입구를 출입할 수 있도록 상기 출입구에 정렬되어 있고, 외부로부터 공기의 공급을 위한 보어를 갖는 가동파이프와;

상기 가동파이프의 외면에 장착되어 있으며, 상기 단위화격자들의 상면에 공기를 분사할 수 있도록 상기 가동파이프의 보어와 연결되는 분사구멍을 갖는 복수의 갈퀴들과;

상기 가이드레일을 따라 상기 캐리지를 직선운동시키는 리니어 액츄에이터로 구성되어 있는 가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치.
제 6 항에 있어서, 상기 슬래그 제거장치는 상기 프레임과 상기 가이드레일 사이에 장착되어 있으며 상기 가동파이프가 상기 출입구를 출입할 때 상기 갈퀴들을 상기 제1 노즐보다 높이 위치시킬 수 있도록 상기 프레임에 대하여 상기 가이드레일을 승강시키는 한 쌍의 에어실린더들을 더 구비하는 가연성 폐기물의 에너지 회수용 연소장치.