KR20180104436A - 열분해 소각장치 - Google Patents

Abstract

연소율을 높여 보다 효과적으로 열분해가 가능한 열분해 소각장치가 제공된다. 열분해 소각장치는, 연소공간이 형성된 퍼니스(furnace), 연소공간 내부에 설치된 봉 형상의 공기도입관, 공기도입관 상단에 방사형으로 배치된 복수 개의 제1집중노즐을 포함하는 제1층분리노즐부, 제1층분리노즐부 하단에 방사형으로 배치된 복수 개의 제1확산노즐을 포함하는 커튼노즐부, 커튼노즐부 하방에 방사형으로 배치된 복수 개의 제2집중노즐을 포함하는 적어도 하나의 제2층분리노즐부, 및 제2층분리노즐부 하단에 방사형으로 배치된 복수 개의 제3집중노즐과 상기 제3집중노즐 사이에 배치된 복수 개의 제2확산노즐을 포함하는 적어도 하나의 순환노즐부를 포함한다.

Description

열분해 소각장치 {Pyrolysis incinerator}

본 발명은 폐기물 등의 연료를 소각하여 처리하는 열분해 소각장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 연소율을 높여 보다 효과적으로 열분해가 가능한 열분해 소각장치에 관한 것이다.

다양한 종류의 물품이 제조되어 사용되는 만큼 폐기물도 여러 가지 다양한 종류가 형성된다. 플라스틱에서부터 금속, 음식 쓰레기와 같은 여러 가지 다양한 형태의 폐기물이 버려지고 있다. 이러한 폐기물들은 환경오염 등을 최소화할 수 있도록 적절히 처리되어야 한다.

예를 들어, 금속 폐기물의 경우 용융시켜 재사용하는 것이 가능하고 음식 쓰레기와 같은 경우는 생물학적, 화학적 방식 등으로 분해가 가능하다. 그러나 이와 같은 처리가 어려운 여러 가지 물품이 존재한다. 재활용이 어렵거나 쉽게 분해하기도 어려운 대부분의 폐기물들은 소각하여 처리할 수 있다. 또한 다른 처리가 가능한 폐기물이라도 필요에 따라 소각하여 처리할 수 있다.

폐기물을 소각하여 처리하는 경우에는, 폐기물을 연료로 하여 열에너지를 얻을 수 있으므로 이를 활용할 수 있다. 또한 가스화 등의 과정을 통해 다른 형태의 사용 가능한 에너지원을 얻을 수도 있다. 반면, 연료(폐기물)의 불완전 연소로 인해 연소가스가 과도하게 발생하거나, 연소가스에 유독 성분이 섞여 배출되거나, 불완전 연소로 인해 완전히 처리되지 않은 찌꺼기 등이 과량 생성되는 문제가 있을 수 있어 이에 대한 개선이 필요하였다.

대한민국공개특허공보 제10-2017-0024535, (2017.03.07)

본 발명의 기술적 과제는 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 연소율을 높여 보다 효과적으로 열분해가 가능한 열분해 소각장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 의한 열분해 소각장치는, 내부에 연소공간이 형성된 퍼니스(furnace); 상기 연소공간 내부에 수직방향으로 설치되며 상기 연소공간 내부로 분사되는 공기를 제공하는 봉 형상의 공기도입관; 상기 공기도입관 상단에 상기 공기도입관의 외주면을 따라 방사형으로 배치된 복수 개의 제1집중노즐을 포함하여, 상기 공기도입관으로부터 공급된 공기를 분사하는 제1층분리노즐부; 상기 제1층분리노즐부 하단에 상기 공기도입관의 외주면을 따라 방사형으로 배치된 복수 개의 제1확산노즐을 포함하여, 상기 공기도입관으로부터 공급된 공기를 분사하는 커튼노즐부; 상기 커튼노즐부 하방에 상기 공기도입관의 외주면을 따라 방사형으로 배치된 복수 개의 제2집중노즐을 포함하여, 상기 공기도입관으로부터 공급된 공기를 분사하는 적어도 하나의 제2층분리노즐부; 및 상기 제2층분리노즐부 하단에 상기 공기도입관의 외주면을 따라 방사형으로 배치된 복수 개의 제3집중노즐 및 상기 제3집중노즐 사이에 배치된 복수 개의 제2확산노즐을 포함하여, 상기 공기도입관으로부터 공급된 공기를 분사하는 적어도 하나의 순환노즐부를 포함한다.

상기 제1확산노즐은 인접한 제1확산노즐에서 분사되는 공기와 적어도 일부가 중첩되도록 공기를 분사할 수 있다.

상기 제1집중노즐은 인접한 제1집중노즐에서 분사되는 공기와 중첩되지 않도록 공기를 분사할 수 있다.

상기 제1집중노즐은 수평 방향으로 상기 퍼니스의 내측면에 직선형으로 공기를 분사할 수 있다.

상기 제2확산노즐은 수평방향으로 공기를 분사하되 분사방향과 수직한 방향으로 공기의 분사영역이 예각을 이루며 확장될 수 있다.

상기 제1층분리노즐부와 상기 커튼노즐부의 사이, 및 상기 공기도입관의 하단에 상기 공기도입관의 외주면을 따라 방사형으로 배치되고, 상기 제1집중노즐 사이의 간격보다 넓은 간격으로 배열된 복수 개의 제4집중노즐을 포함하는 차단노즐부를 더 포함할 수 있다.

상기 순환노즐부 하부에 상기 순환노즐부로부터 이격되어 상기 공기도입관의 외주면을 따라 방사형으로 배치된 복수 개의 제5집중노즐 및 상기 제5집중노즐 사이에 배치된 복수 개의 제3확산노즐을 포함하여, 상기 공기도입관으로부터 공급된 공기를 분사하는 재순환노즐부를 더 포함할 수 있다.

상기 공기도입관의 끝단부는 상기 퍼니스의 연료 투입구보다 하부에 위치하며 빗면을 포함하는 차단커버가 결합될 수 있다.

상기 커튼노즐부와 상기 순환노즐부는 둘 사이의 공간에 서로 반대방향으로 순환하는 순환류의 쌍을 형성할 수 있다.

상기 연소공간으로 투입된 연료를 향해 가연성유체를 분사하는 유체분사부, 및 상기 연소공간 내부의 상기 가연성유체의 분사방향에 배치된 열원을 포함하는 점화부를 더 포함할 수 있다.

상기 연소공간의 온도를 측정하는 온도센서, 및 상기 온도센서의 측정값이 설정온도를 초과하면 상기 유체분사부를 제어하여 상기 가연성유체의 분사를 차단하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 퍼니스 둘레를 순환하도록 배치되어 내부로 열교환유체를 통과시키며 상기 퍼니스와 열교환시키는 열교환통로를 더 포함할 수 있다.

상기 퍼니스의 저면을 따라 이동하며 상기 퍼니스 저면에 쌓인 폐기물을 교반하는 교반모듈을 더 포함할 수 있다.

상기 교반모듈의 일 측에 상기 폐기물을 향하는 방향으로 퍼지가스를 분사하는 퍼지가스 분사노즐을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 소각로(furnace) 내 유체 순환이 이루어지는 순환공간 또는 순환층을 하나 또는 그 이상 형성하여 국부적인 온도 차 등을 해소하고 균일하게 처리온도를 유지할 수 있다. 또한, 연소에 필요한 공기도 순환공간 내에서 순환시키며 매우 효율적으로 공급해 줄 수 있다. 따라서 노 전체의 연소율을 높여 폐기물 등 연료를 매우 용이하게 소각하여 처리할 수 있다. 특히, 세밀하게 구조화되고 유기적으로 배치된 공기 순환구조를 이용하여, 이러한 유체 순환공간 또는 순환층을 매우 효과적으로 형성할 수 있다. 뿐만 아니라, 연소과정에서 생성된 열에너지를 보다 효과적으로 회수하는 구조, 연소과정을 효율적으로 진행 가능한 구조, 연소 시 침전물 등의 발생을 최소화하고 연속적으로 처리를 진행할 수 있는 구조들을 활용하여 매우 효과적인 열분해 처리가 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 열분해 소각장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 열분해 소각장치의 내부구조를 도시한 종단면도이다.
도 3은 도 2의 열분해 소각장치의 공기도입관 및 각 노즐부를 확대하여 도시한 도면이다.
도 4는 제1층분리노즐부, 커튼노즐부, 및 제1층분리노즐부와 커튼노즐부 사이의 차단노즐부를 공기도입관의 해당 위치에서 절단하여 도시한 횡단면도이다.
도 5는 제2층분리노즐부, 및 순환노즐부를 공기도입관의 해당 위치에서 절단하여 도시한 횡단면도이다.
도 6은 재순환노즐부를 공기도입관의 해당 위치에서 절단하여 도시한 횡단면도이다.
도 7은 차단노즐부를 공기도입관의 해당 위치에서 절단하여 도시한 횡단면도이다.
도 8 및 도 9는 도 2의 열분해 소각장치의 작동도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 열분해 소각장치의 적용례를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 의한 열분해 소각장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 열분해 소각장치의 구성을 도시한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징 그리고 그것들을 달성하기 위한 방법들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 도 1 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 열분해 소각장치에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 열분해 소각장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 열분해 소각장치의 내부구조를 도시한 종단면도이다(도 2는 도 1의 컨베이어가 없는 상태로 도시되었고 공기 공급구조가 추가로 도시되었다).

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 열분해 소각장치(1)는 내부에 연소공간(도 2의 10a참조)이 형성된 퍼니스(10)(furnace), 연소공간 내부에 수직방향으로 설치되며 연소공간 내부로 분사되는 공기를 제공하는 봉 형상의 공기도입관(100), 및 각각 공기도입관(100)의 외주면을 따라 방사형으로 배치된 복수 개의 노즐구조를 포함하고, 공기도입관(100)의 수직방향(또는 길이방향)을 따라 서로 다른 위치에 배치된 제1층분리노즐부(110), 제2층분리노즐부(130), 커튼노즐부(120), 순환노즐부(140)를 포함한다. 각각의 노즐부는 단일 형태 또는 서로 유기적으로 배치된 서로 다른 형태의 노즐[집중노즐, 확산노즐]을 복수 개 포함하는 구조로 이루어지며 이러한 구조가 각각의 위치에 따라 서로 다른 형태로 다양하게 적용된다. 이러한 노즐구조 또는 노즐의 배치구조를 이용하여 퍼니스(10) 내 연소공간에 서로 다른 층으로 이루어진 복수 개의 순환공간(또는 순환층)을 매우 효과적으로 형성할 수 있다.

또한, 본 발명은 차단노즐부(160), 및 재순환노즐부(150)를 포함함으로써 연소공간 내 유체 순환구조를 강화하거나 조정할 수 있고, 연소공간 내부에서 연소된 찌꺼기 또는 침전물 등이 불필요하게 비산하는 것을 막을 수도 있다. 즉, 본 발명은 제1층분리노즐부(110), 제2층분리노즐부(130), 커튼노즐부(120), 순환노즐부(140), 차단노즐부(160), 재순환노즐부(150)의 노즐구조 또는 노즐의 배치구조를 이용하여, 퍼니스(10) 내 연소공간에 서로 명확히 구획된 공기 순환층(또는 순환공간)을 형성하고, 이를 지속적으로 유지하며, 유체 순환구조를 강화하거나 조정하고, 연소공간 내부의 찌꺼기나 침전물 등의 비산도 줄이는 등의 매우 다양하고 유용한 효과를 얻을 수 있다. 이로 인해, 연소공간 내부의 유체 유동이 활발히 이루어지는 동시에, 외부로의 열기 누출은 막을 수 있고, 내부 불순물의 비산도 최소화하여 매우 효율적인 열분해 처리가 가능하다.

이하, 이러한 특징을 갖는 본 발명의 열분해 소각장치(1)에 대해 각 도면을 참조하여 좀 더 상세히 설명한다. 이하 설명을 통해서 본 발명의 여러 다른 특징들도 보다 명확히 파악될 수 있을 것이다.

퍼니스(10)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 내부에 연소공간(도 2의 10a참조)이 형성된 통체로 형성된다. 퍼니스(10)는 원통형의 형상으로 형성될 수 있으며, 필요에 따라 그 밖의 다른 형상으로 변형될 수도 있다. 퍼니스(10)는 내부에 연소공간이 형성된 한도 내에서 여러 가지 다양한 형태로 형성될 수 있다. 퍼니스(10)는 금속으로 이루어질 수 있고 축열재와 같이 금속 또는 금속 아닌 다른 물질을 포함할 수도 있다. 퍼니스(10)의 상단부에는 연소가스를 배기하기 위한 배기구(12)가 형성될 수 있으며 이를 외부의 배기관 등과 연결하여 사용할 수 있다. 퍼니스(10) 일 측에는 연료 투입구(11)가 형성되어 있어 연료 투입구(11)를 통해 폐기물 등의 연료를 공급받을 수 있다.

퍼니스(10)의 연료 투입구(11) 상방에는 컨베이어(20)가 배치될 수 있다(도 1참조). 컨베이어(20)를 이용하여 폐기물 등의 연료를 지속적으로 퍼니스(10)로 공급할 수 있다. 컨베이어(20)는 연료를 운반하기 용이한 다양한 형태로 형성될 수 있다. 컨베이어(20)는 퍼니스(10)의 설치위치나 폐기물의 공급위치 등에 따라서 그 길이나 형상도 적절히 변경될 수 있다. 컨베이어(20)는 예를 들어, 모터 등의 구동장치와 체인이나 벨트 등으로 연결되어 작동할 수 있다.

퍼니스(10)의 둘레에는 도 2에 도시된 바와 같이 열교환통로(13)가 설치된다. 즉, 퍼니스(10) 둘레를 순환하도록 배치되어 내부로 열교환유체를 통과시키는 열교환통로(13)를 포함할 수 있다. 열교환통로(13)는 내부를 통과하는 열교환유체를 퍼니스(10)와 열교환시키며 이를 통해 열교환유체의 온도를 상승시킬 수 있다. 예를 들어, 물 등의 유체를 열교환유체로 하여 열교환통로(13) 내부에서 온도를 상승시킨 후 배출할 수 있다. 퍼니스(10)에는 열교환통로(13)와 연결된 주입관(13a)과 배출관(13b)이 형성되어 있어 열교환유체가 주입관(13a)으로 주입되어 열교환통로(13)를 통과한 후 배출관(13b)으로 배출될 수 있다.

즉, 퍼니스(10) 가동 시에 발생하는 연소열을 열교환통로(13) 내부를 통과하는 열교환유체에 전달하여 용이하게 사용할 수 있다. 열교환유체는 배출된 후 온수 소비처 등에 바로 공급될 수도 있으나 그 밖에 추가적인 열교환 과정을 거친 후 저장하여 사용할 수도 있다. 이에 대해서는 본 실시예 후반의 열분해 소각장치(1) 작동과정 설명 시에 좀 더 상세히 설명한다.

퍼니스(10)는 단독으로 사용되거나, 복수 개가 서로 연결되어 모듈 단위로 사용될 수 있다. 즉, 필요에 따라서 폐기물의 처리용량이 적은 경우에는 퍼니스(10)를 단독으로 설치하여 사용할 수 있고, 처리용량이 보다 많은 경우에는 수 개의 퍼니스(10)가 연결된 모듈을 형성하여 그에 대응할 수 있다. 또한, 수 개의 퍼니스(10)가 연결된 모듈을 다시 복수 개 배치하고 이를 중앙 감시가 가능한 시스템으로 상호 연결하여 대용량 처리시설이나 대형 소각시설에도 용이하게 적용할 수 있다. 이러한 경우 복수 개의 퍼니스(10)에서 배출된 연소가스나 열교환유체를 통합하여 취급하거나 관리함으로써 연소가스의 폐열을 보다 효율적으로 회수하거나 열교환유체를 보다 효율적으로 사용처에 제공하는 것이 가능하다.

퍼니스(10)의 연소공간 내부에는 전술한 바와 같이 공기도입관(100)이 설치된다. 공기도입관(100)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 퍼니스(10)의 일 측(하부일 수 있다)에 접속된 공기공급관(170)으로부터 공기를 제공받을 수 있다. 공기공급관(170)은 다시 공기 공급구조(예를 들어, 에어블로워, 펌프, 필요에 따라 저장탱크 등을 포함할 수 있다)에 연결되어 공기를 공급받고 공기도입관(100) 측에 제공할 수 있다.

공기도입관(100)은 도시된 바와 같이 연소공간 내부에 수직방향으로 설치된다. 공기도입관(100)은 봉 형상으로 형성되며 끝단부는 도시된 바와 같이 폐쇄된다. 공기도입관(100)의 끝단부는 퍼니스(10)의 연료 투입구(11)보다 하부에 위치하며, 빗면(101a)을 포함하는 차단커버(101)가 결합될 수 있다. 즉, 공기도입관(100)보다 상방에 위치하는 연료 투입구(11)로부터 폐기물 등의 연료가 투입될 수 있고 연료의 낙하를 방해하지 않도록 공기도입관(100) 끝단부(특히, 상단부)는 빗면(101a)을 포함하는 폐쇄구조로 형성될 수 있다. 차단커버(101)는 공기도입관(100)에서 분리가 가능하게 형성될 수 있으나 필요에 따라서는 용접 등의 방식으로 일체로 형성될 수도 있다. 빗면(101a)은 평면 또는 곡면으로 이루어진 경사면을 포함하는 여러 가지 다양한 형태로 변형될 수 있다.

이러한 공기도입관(100)의 서로 다른 위치에는 전술한 제1층분리노즐부(110), 제2층분리노즐부(130), 커튼노즐부(120), 순환노즐부(140), 차단노즐부(160), 재순환노즐부(150)가 형성된다. 각 노즐부는 공기도입관(100)의 수직방향으로 서로 다른 높이에 위치하며 각각 복수 개의 노즐이 공기도입관(100) 외주부에 방사상으로 배열되어 형성된다. 특히, 각 노즐부는 전술한 공기 순환공간(또는 순환층)을 구획하고 유지하는 역할[제1층분리노즐부, 제2층분리노즐부], 순환공간 또는 순환층 내부의 보다 효과적인 공기 순환을 유도하고, 연소효과를 증폭하고, 열기누출을 차단하는 역할[커튼노즐부, 순환노즐부, 재순환노즐부], 연소 찌꺼기 등의 비산을 방지하며 층분리노즐부와 함께 열기 누출을 감소시키는 역할[차단노즐부] 등을 보다 효과적으로 수행하도록 하나 또는 하나 이상의 다양한 형태의 노즐이 유기적으로 조합되어 형성된다.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따라 각 노즐부는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 순서로 배치될 수 있다. 즉, 공기도입관(100) 상단에 제1층분리노즐부(110), 차단노즐부(160), 커튼노즐부(120)가 쌍을 이루어 배치되고, 커튼노즐부(120) 하방에 제2층분리노즐부(130)와 순환노즐부(140)가 쌍을 이루어 적어도 하나 배치되고, 순환노즐부(140) 하방에 순환노즐부(140)로부터 이격된 재순환노즐부(150)가 배치되고, 공기도입관(100) 하단부에 다시 차단노즐부(160)가 배치될 수 있다. 이로 인해 커튼노즐부(120)와 순환노즐부(140)의 사이, 서로 다른 순환노즐부(140)의 사이, 순환노즐부(140)와 재순환노즐부(150)의 사이, 및 재순환노즐부(150)와 공기도입관(100) 하단의 차단노즐부(160)의 사이 등에 서로 구획된 복수 개의 유체 순환공간(또는 순환층)이 매우 효과적으로 형성된다. 이하, 이러한 배치순서를 기준으로 각 노즐부의 구체적인 위치, 노즐구조, 배치와 작용효과 등에 대해서 도 3 내지 도 7을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 3은 도 2의 열분해 소각장치의 공기도입관 및 각 노즐부를 확대하여 도시한 도면이고, 도 4는 제1층분리노즐부, 커튼노즐부, 및 제1층분리노즐부와 커튼노즐부 사이의 차단노즐부를 공기도입관의 해당 위치에서 절단하여 도시한 횡단면도이고, 도 5는 제2층분리노즐부, 및 순환노즐부를 공기도입관의 해당 위치에서 절단하여 도시한 횡단면도이며, 도 6은 재순환노즐부를 공기도입관의 해당 위치에서 절단하여 도시한 횡단면도이고, 도 7은 차단노즐부를 공기도입관의 해당 위치에서 절단하여 도시한 횡단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 제1층분리노즐부(110)는 공기도입관(100) 상단에 공기도입관(100)의 외주면을 따라 방사형으로 배치된 복수 개의 제1집중노즐(111)을 포함하여, 공기도입관(100)으로부터 공급된 공기를 분사한다. 제1집중노즐(111)은 도 3에 도시된 바와 같이 분사구의 직경이 변화하지 않도록 형성되며 따라서 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 공기(A)를 일직선 상으로 분사한다. 즉, 제1집중노즐(111)은 수평 방향으로 퍼니스(도 1 및 도 2의 10참조)의 내측면에 직선형으로 공기(A)를 분사하며, 또한, 인접한 제1집중노즐(111)에서 분사되는 공기(A)와 중첩되지 않도록 공기를 분사한다. 이로 인해 도 4의 (a) 와 같이 서로 다른 제1집중노즐(111)로부터 일직선 상으로 분사되고 서로 중첩되지 않는 방사형으로 분사되는 공기(A)흐름이 형성된다. 제1집중노즐(111) 사이의 간격은 필요에 따라서 적절히 조정될 수 있다.

제1층분리노즐부(110)는 제1집중노즐(111)을 이용하여 공기도입관(100) 상단에 서로 중첩되지 않는 방사형으로 확산된 공기의 층을 형성할 수 있다. 제1층분리노즐부(110)는 이를 이용하여 후술하는 차단노즐부(160)와 함께 상부로 진행하는 유체 흐름을 막아 열기의 누출을 차단할 수 있다. 또한, 분사되는 공기(A) 사이에는 전술한 바와 같이 일정한 간격이 있는바 폐기물 등 연료가 이를 통과하여 중력 방향으로 용이하게 낙하할 수 있다. 제2층분리노즐부(130) 역시 제1층분리노즐부(110)와 동일한 형태로 형성되어 이와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.

커튼노즐부(120)는 도 3에 도시된 바와 같이 제1층분리노즐부(110) 하단에 공기도입관(100)의 외주면을 따라 방사형으로 배치된 복수 개의 제1확산노즐(121)을 포함하여, 공기도입관(100)으로부터 공급된 공기를 분사한다. 제1확산노즐(121)은 제1집중노즐(111)과는 달리 분사구의 직경이 끝단부에서 확장된다. 따라서 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이 공기(A)의 분사영역이 분사방향과 수직한 방향으로 넓게 확장된다. 이로 인해 제1확산노즐(121)에서 분사된 공기(A)는 적어도 일부가 인접한 제1확산노즐(121)에서 분사된 공기(A)와 중첩될 수 있다. 즉, 제1확산노즐(121)은 제1집중노즐(111)과는 달리 인접한 제1확산노즐(121)에서 분사되는 공기(A)와 적어도 일부가 중첩되도록 공기를 분사한다. 이로 인해 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이 서로 다른 제1확산노즐(121)로부터 적어도 일부가 서로 중첩되는 형태로 방사형으로 넓게 분사된 커튼 형태의 공기(A)흐름이 형성된다. 또한, 분사방향과 수직한 도 3의 상하 방향으로도 공기(A) 흐름을 유도할 수 있다. 제1확산노즐(121) 사이의 간격 역시 필요에 따라서 적절히 조정될 수 있다.

커튼노즐부(120)는 이러한 제1확산노즐(121)의 배치를 이용하여 매우 넓게 확장된 공기분사영역을 공기도입관(100) 상단부에 형성할 수 있다. 이를 통해 커튼노즐부(120)를 통과하는 유체 흐름을 매우 효과적으로 차단할 수 있고, 따라서 미처 연소가 완료되지 않은 가스 등도 커튼노즐부(120) 하방에 유지하여 보다 완전하게 연소시킬 수 있다. 이를 통해 퍼니스(도 1 및 도 2의 10참조) 상부로 불완전 연소된 가스 등이 배출되는 것을 효과적으로 막을 수 있다. 또한 공기(A)를 상대적으로 대량 분사하여 공급하므로 보다 용이하게 순환류를 형성할 수 있고, 이와 동시에 공기(A) 공급량을 증가시켜 열반응도 빠르게 촉진할 수 있다.

제1층분리노즐부(110)와 커튼노즐부(120) 사이, 및 공기도입관(100)의 하단에는 도 3에 도시된 바와 같이 차단노즐부(160)가 형성된다. 차단노즐부(160)는 공기도입관(100)의 외주면을 따라 방사형으로 배치되고, 제1집중노즐(111) 사이의 간격보다는 넓은 간격으로 배열된 복수 개의 제4집중노즐(161)을 포함한다. 제4집중노즐(161)은 전술한 제1집중노즐(111)과 실질적으로 동일한 형태로 형성된다. 따라서 일직선 상으로 공기(A)를 분사할 수 있다. 즉, 차단노즐부(160)로 도 4의 (b)와 같이 상대적으로 성긴 배열을 갖는 일직선으로 분사되는 방사형의 공기(A) 흐름을 형성할 수 있다. 차단노즐부(160)는 동일한 형태가 공기도입관(100) 하단에도 형성되어 도 7에 도시된 바와 같이 동일한 공기(A)흐름을 형성할 수 있다.

차단노즐부(160)는 공기도입관(100)의 상단부와 하단부 각각에 위치하여 연소 시 생성되는 불순물 등의 비산을 효과적으로 막을 수 있다. 특히, 공기도입관(100) 하단의 차단노즐부(160)는 퍼니스(도 1 및 도 2의 10참조)(또는 퍼니스 내 연소공간)의 저면 바로 위쪽에 위치하여 퍼니스(10) 저면에 쌓인 연소 침전물 등이 상부로 이동하는 것을 막을 수 있다. 또한, 차단노즐부(160)는 확산되지 않는 집중노즐(제4집중노즐)의 노즐 형태로 형성되고 노즐 사이의 간격도 넓게 배열되어 있어 퍼니스(10) 저면에 쌓인 연소 침전물 들과의 상호작용을 최소화할 수 있다. 즉, 불필요한 침전물 또는 찌꺼기 등의 유동을 최소화할 수 있는 형태로 차단노즐부(160)가 형성된다. 또한, 공기도입관(100) 상단부의 차단노즐부(160)는 전술한 제1층분리노즐부(110)보다도 노즐 간 간격이 넓게 배열되는바 폐기물 등의 연료가 이를 통과하여 중력 방향으로 용이하게 낙하할 수 있다.

도 3 및 도 5를 참조하면, 제2층분리노즐부(130)는 커튼노즐부(120) 하방에 공기도입관(100)의 외주면을 따라 방사형으로 배치된 복수 개의 제2집중노즐(131)을 포함하여, 공기도입관(100)으로부터 공급된 공기를 분사한다. 제2집중노즐(131)은 실질적으로 전술한 제1집중노즐(111)과 동일하며 따라서 제2층분리노즐부(130)의 구조나 노즐 배치도 전술한 제1층분리노즐부(110)의 구조와 실질적으로 동일하다. 이로 인해 생성되는 공기 흐름도 제1층분리노즐부(110)의 공기 흐름과 실질적으로 동일하게 형성된다(도 5의 (a)참조). 다만, 제1층분리노즐부(110)는 공기도입관(100)의 상단부에 위치하고, 제2층분리노즐부(130)는 전술한 커튼노즐부(120)의 하방에 적어도 하나가 형성되므로 위치나 개수에는 차이가 있다. 즉, 제2층분리노즐부(130)는 제1층분리노즐부(110)와는 다른 위치에서 전술한 제1층분리노즐부(110)와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.

제2층분리노즐부(130)는 도시된 바와 같이 복수 개가 서로 다른 높이에 형성될 수 있다. 제2층분리노즐부(130)의 개수를 증가시키면 연소공간 내 구획된 유체 순환공간의 개수도 증가된다. 제2층분리노즐부(130)는 그 하단의 순환노즐부(140)와 쌍을 이루어 형성되며, 따라서 제2층분리노즐부(130)와 마찬가지로 순환노즐부(140) 역시 적어도 하나가 형성될 수 있다. 제2층분리노즐부(130)를 이용하여 하나 또는 하나 이상의 유체 순환공간을 구획하고, 제2층분리노즐부(130) 하단에 쌍으로 형성된 순환노즐부(140)를 이용하여 구획된 순환공간 내부에 매우 효과적으로 유체 순환흐름을 조성할 수 있다.

순환노즐부(140)는 제2층분리노즐부(130) 하단에 공기도입관(100)의 외주면을 따라 방사형으로 배치된 복수 개의 제3집중노즐(141) 및 제3집중노즐(141) 사이에 배치된 복수 개의 제2확산노즐(142)을 포함하여, 공기도입관(100)으로부터 공급된 공기를 분사한다. 제3집중노즐(141)은 전술한 제1집중노즐, 제2집중노즐과 실질적으로 동일하고, 제2확산노즐(142)은 전술한 제1확산노즐과 실질적으로 동일하다. 따라서, 제3집중노즐(141)로 일직선 상으로 공기를 분사하고, 제2확산노즐(142)로 분사방향과 수직한 방향으로 분사영역을 확장할 수 있다. 제2확산노즐(142)은 수평방향으로 공기를 분사하되 분사방향과 수직한 방향으로 공기의 분사영역이 예각을 이루며 확장될 수 있다. 특히, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 제3집중노즐(141)과 제2확산노즐(142)을 서로 교차 배열하여 일직선 상으로 분사되는 공기(A)의 흐름 사이에 분사영역이 확장되는 공기(A) 흐름을 유기적으로 형성할 수 있다.

순환노즐부(140)는 이와 같이 제3집중노즐(141)과 제2확산노즐(142)을 함께 활용함으로써 순환하는 유체 흐름을 매우 용이하게 조성할 수 있다. 특히, 전술한 제1확산노즐과 실질적으로 동일한 제2확산노즐(142)을 이용하여, 전술한 확산노즐과 같은 효과를 유도할 수 있다. 즉, 공기(A)를 상대적으로 대량 분사하여 공급하므로 보다 용이하게 순환류를 형성할 수 있고, 이와 동시에 공기(A) 공급량을 증가시켜 열반응도 빠르게 촉진할 수 있다. 또한, 분사영역이 확장되므로 분사방향과 수직한 도 3의 상하 방향으로도 공기(A) 흐름을 유도할 수 있다.

한편, 순환노즐부(140)의 하부에는 순환노즐부(140)로부터 이격된 재순환노즐부(150)가 형성된다. 재순환노즐부(150)는 특히, 연소공간 내부의 온도가 가장 높은 위치에 배치되며 단독으로 형성된다. 즉, 전술한 제1층분리노즐부, 커튼노즐부, 및 둘 상이의 차단노즐부로 이루어진 쌍, 제2층분리노즐부와 순환노즐부로 이루어진 쌍과는 달리, 재순환노즐부(150)는 연소공간 내부의 온도가 가장 높은 지점에 다른 노즐부와 쌍을 이루지 않고 단독으로 배치된다. 재순환노즐부(150)는 순환노즐부(140) 하부에 순환노즐부(140)로부터 이격되어 공기도입관(100)의 외주면을 따라 방사형으로 배치된 복수 개의 제5집중노즐(151) 및 제5집중노즐(151) 사이에 배치된 복수 개의 제3확산노즐(152)을 포함하여, 공기도입관(100)으로부터 공급된 공기를 분사한다.

재순환노즐부(150)는 단독으로 형성되어 해당 위치에서 유체 순환효과를 강화할 수 있다. 즉, 전술한 제1집중노즐, 제2집중노즐, 제3집중노즐, 제4집중노즐과 실질적으로 동일한 제5집중노즐(151)과, 전술한 제1확산노즐, 제2확산노즐과 실질적으로 동일한 제3확산노즐(152)의 조합을 이용하여 유체 흐름을 조성할 수 있다. 특히 제3확산노즐(152)의 분사영역 확장 효과에 의해 수평 방향뿐만 아니라 그와 수직한 방향(즉, 상하 방향을 포함함)으로 공기 흐름을 유도하여 순환흐름을 형성할 수 있으며, 연소공간 내부의 온도가 가장 높은 지점에 단독으로 배치되어 이러한 기능을 수행할 수 있다. 재순환노즐부(150)가 배치되는 지점은 예를 들어, 공기도입관(100) 하단의 차단노즐부(160)와 그 상방의 순환노즐부(140) 사이의 일 지점일 수 있다.

이와 같이, 서로 다른 형태로 조합되고 서로 다른 위치에 유기적으로 배치된 제1층분리노즐부(110), 제2층분리노즐부(130), 커튼노즐부(120), 순환노즐부(140), 차단노즐부(160), 재순환노즐부(150)를 이용하여 연소공간을 적절히 구획하고 구획된 공간 내 효과적인 유체 흐름을 조성하여 연소과정을 진행할 수 있다. 이로 인해 연소 시 연소공간 내부의 가열된 유체는 각 공간 안에서 순환되며 불필요한 열의 집중을 막고 퍼니스 전체의 온도를 보다 균일하게 형성할 수 있다. 또한, 이러한 유체 흐름은 공기의 분사에 의해 이루어지는 바 공기가 분사되는 지점에서 연소가 촉진되어 연소 효율도 크게 증가할 수 있다. 이하, 도 8 내지 도 10을 참조하여 열분해 소각장치의 구체적인 작동과정, 적용례 등에 대해 보다 상세히 설명한다.

도 8 및 도 9는 도 2의 열분해 소각장치의 작동도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 열분해 소각장치의 적용례를 개념적으로 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 퍼니스(10) 내 유체 순환공간은 도시된 바와 같이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1층분리노즐부(110)와 제2층분리노즐부(130)의 사이, 서로 다른 제2층분리노즐부(130)의 사이, 공기도입관(100) 하단부의 차단노즐부(160)와 제2층분리노즐부(130)의 사이 등에 전체 연소공간(10a)보다 상대적으로 작게 구획된 복수 개의 유체 순환공간이 순차적으로 형성되어 연소 효율을 상승시킬 수 있다. 특히, 제1층분리노즐부(110) 하단의 커튼노즐부(120), 제2층분리노즐부(130) 하단의 순환노즐부(140)는 전술한 확산노즐(제1확산노즐, 제2확산노즐)의 확산 효과에 의해 둘 사이의 공간에 서로 반대방향으로 순환하는 순환류의 쌍(A1, A2)을 도시된 바와 같이 형성할 수 있다.

즉, 확산노즐로부터 분사된 공기(A)는 수평 방향으로 분사되되 그와 수직한 방향으로 분사영역이 확장되므로, 수평 방향으로 속도 성분 외에 수직 방향 속도 성분도 포함한다. 따라서 상하 방향으로 이동하는 기류의 성분을 이용하여 구획된 순환 공간 내부에 보다 효과적으로 순환하는 유체 흐름(순환류)를 형성할 수 있다. 특히, 커튼노즐부(120)에서 분사된 공기(A)의 하향 성분과 순환노즐부(140)에서 분사된 공기(A)의 상향 성분은 둘 사이의 구획된 공간 안에서 마치 기어와 같이 서로 반대방향으로 맞물려 회전하며 서로 간의 회전력을 보상하는 순환류의 쌍(A1, A2)을 형성할 수 있다.

이러한 순환류의 쌍은 도시된 바와 같이 서로 다른 순환노즐부(140)의 사이,순환노즐부(140)와 재순환노즐부(150)의 사이에도 실질적으로 동일한 형태로 형성될 수 있으며, 재순환노즐부(150)와 공기도입관(100) 하단의 차단노즐부(160) 사이에도 일부 유사한 형태로 형성될 수 있다. 즉, 확산노즐(커튼노즐부의 제1확산노즐, 순환노즐부의 제2확산노즐, 재순환노즐부의 제3확산노즐)을 포함하는 노즐부의 공기(A) 확산효과에 의해, 구획된 순환 공간 안에서 적어도 2개의 순환류가 쌍을 이루어 서로 반대방향으로 맞물려 회전하며 연소공간 내 유체를 용이하게 순환시킬 수 있다.

또한, 각 층분리노즐부(제1층분리노즐부, 복수 개의 제2층분리노즐부)는 집중노즐(제1층분리노즐부의 제1집중노즐, 제2층분리노즐부의 제2집중노즐)을 이용하여 공기(A) 흐름을 분산시키지 않고 집중시켜 도시된 바와 같이 연소공간(10a)을 구획하고 그 사이에 상기한 순환류 등이 순환하는 유체 순환공간을 매우 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 차단노즐부(160)는 전술한 바와 같이 공기도입관(100)의 상단부와 하단부 각각에 위치하여 연소 시 생성되는 불순물 등의 비산을 효과적으로 막을 수 있다. 이와 같은 공기(A) 흐름을 연소공간(10a) 내부에 형성하며 열분해 과정을 매우 효율적으로 진행할 수 있다.

열분해 과정은 연료 투입구(11)를 통해 폐기물 등의 연료가 지속적 투입되며 진행된다. 퍼니스(10) 내부의 온도는 연소열에 의해 섭씨 천도 이상의 온도로 상승할 수 있으며 이로 인해 생성된 고온 열에너지를 퍼니스(10) 외벽을 이루는 축열재 등에 축열할 수 있다. 또한, 이로 인해 퍼니스(10)를 둘러싸는 열교환통로(13)에도 매우 용이하게 열에너지를 전달할 수 있다. 열교환유체(B)는 전술한 바와 같이 주입관(13a)을 통해 주입되며 열교환통로(13) 내부에서 가열되어 배출관(13b)으로 배출된 후 다양한 방식으로 사용될 수 있다.

열분해 과정이 진행되는 동안 연소가스(C)는 퍼니스(10) 상단의 배기구(12)로 배기될 수 있다. 특히, 도 9에 도시된 바와 같이 각 순환공간 내부에는 전술한 순환류의 흐름이 생성되어 있는바, 상대적으로 순환류의 영향이 적은 공기도입관(100) 또는 퍼니스(10) 내벽과 인접한 상승공간을 통해서 연소가스(C)가 상승하여 배출될 수 있다. 즉, 연소가스(C)는 구획된 각 공간 안에서 순환하는 유체 흐름을 따라 반복적으로 순환하여 완전 연소되고, 그 이후 공기도입관(100) 또는 퍼니스(10) 내벽과 인접한 상승공간을 통해 상승하며 자연스럽게 배출된다. 이와 같이 연소공간(10a) 내 구획된 유체 순환공간을 조성하여 불완전 연소에 따른 문제도 효과적으로 해결할 수 있다.

이러한 열분해 소각장치(1)는 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같은 형태로 적용 가능하다. 열분해 과정에서 발생하는 열에너지를 다각도로 회수하여 난방 등에 활용하는 등 보다 효과적인 에너지 재생이 가능하다. 열분해 소각장치(1)에서 열교환을 통해 가열된 고온 열교환유체(B)는 탱크(30) 등에 저장된 후 필요에 따라 인출하여 사용할 수 있다. 탱크(30)의 용량은 적절히 조정 가능하며 펌프 등을 연결하여 열교환유체(B)를 순환시킬 수 있다. 열교환유체(B)는 전술한 바와 같이 물일 수 있으며 이를 직접 온수로 사용하거나 난방에 필요한 순환수로 활용할 수 있다.

또한, 열분해 소각장치(1)에서 배출되는 연소가스(C) 역시 고온 열에너지를 가지고 있는바 이를 보일러(40)로 통과시켜 열에너지를 회수할 수 있다. 도시된 바와 같이 열분해 소각장치(1)에서 배출된 열교환유체(B)를 보일러(40)로 우회시켜 연소가스(C)와 재차 열교환 시킬 수 있다. 이를 통해 에너지 효율을 더욱 상승시킬 수 있다. 또한, 보일러(40)를 통과한 연소가스(C)는 터빈(50)에 공급하여 기계적 회전에너지로 변환할 수 있으며 이를 발전기(60) 등에 전달하여 발전기(60)를 구동하고 전력을 생산할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 열분해 소각장치(1)로 열분해 과정을 진행하고 열분해 과정에서 발생하는 열에너지를 다각도로 회수하여 다양한 방식으로 사용하는 것이 가능하다.

이하, 도 11을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 열분해 소각장치에 대해 상세히 설명한다. 설명이 간결하고 명확하도록 전술한 실시예와 차이나는 부분에 대해 중점적으로 설명하고 별도로 설명되지 않은 사항에 대한 설명은 전술한 설명으로 대신한다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 의한 열분해 소각장치의 구성을 도시한 도면이다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 열분해 소각장치는 연소공간으로 투입된 연료를 향해 가연성유체를 분사하는 유체분사부(210), 및 연소공간 내부의 가연성유체의 분사방향에 배치된 열원(221)을 포함하는 점화부(220)를 포함한다. 이를 이용하여 소각장치 시동 시에 별도의 작업인원 없이도 보다 안전하게 점화하여 열분해 과정을 진행할 수 있다. 유체분사부(210)는 예를 들어, 일정각도로 굴절된 노즐의 형태로 형성될 수 있으며 연소공간의 중앙을 향해 복수 개가 등간격으로 배열될 수 있다. 유체분사부(210)는 예를 들어, 오일 등의 가연성유체를 분사할 수 있다. 점화부(220)는 온도 조절이 가능한 열원(221)(예를 들어, 열선이나 그 밖의 축열물질 등이 조합된 발열체 등일 수 있다) 이 연소공간 내부에 위치하도록 형성될 수 있다. 연료가 퍼니스(10) 내 일정량 투입되고 열원(221)이 발열된 상태에서 유체분사부(210)가 가연성유체를 분사하면 연소공간 내 자동 점화가 가능하다.

특히, 이러한 점화과정은 온도센서(230)와 제어부(240)에 의해 자동으로 수행될 수 있다. 즉, 열분해 소각장치는 연소공간의 온도를 측정하는 온도센서(230), 및 온도센서(230)의 측정값이 설정온도를 초과하면 유체분사부(210)를 제어하여 가연성유체의 분사를 차단하는 제어부(240)를 포함할 수 있다. 운전 시작 시에는 전술한 바와 같은 방식으로 자동 점화를 시작할 수 있으며, 이후 연료(폐기물 등 소각대상)가 지속적으로 투입되어 연소가 진행되면 별도의 가연성유체의 분사가 불필요할 수 있으므로, 온도센서(230)로 연소공간 내부의 온도를 측정하고 설정온도(예를 들어, 섭씨 200도일 수 있다)를 초과하면 유체분사부(210)를 제어하여 가연성유체의 분사를 차단하는 제어를 할 수 있다. 이러한 제어를 통해서 보다 편리하게 열분해 과정을 진행할 수 있다.

이하, 도 12를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 열분해 소각장치에 대해 상세히 설명한다. 설명이 간결하고 명확하도록 전술한 실시예와 차이나는 부분에 대해 중점적으로 설명하고 별도로 설명되지 않은 사항에 대한 설명은 전술한 설명으로 대신한다.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 열분해 소각장치의 구성을 도시한 도면이다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 열분해 소각장치는 퍼니스(10)의 저면을 따라 이동하며 퍼니스(10)의 저면에 쌓인 침전물을 교반하는 교반모듈(300)을 포함한다. 교반모듈(300)을 이용하여 퍼니스(10) 내 연소 분위기를 변동시키지 않고 퍼니스(10) 내부에서 자동으로 침전물을 섞어줄 수 있다. 이를 통해 미처 연소되지 않은 연료의 찌꺼기 등을 교반모듈(300)로 자동 교반하면서 열분해 과정을 중단 없이 지속할 수 있다. 교반모듈(300)은 예를 들어, 수평 방향으로 배치된 가동바(310)와 가동바(310) 끝에 연결된 접촉바(311) 등을 포함할 수 있다. 가동바(310)를 가동시켜 접촉바(311)의 위치를 변경시키며 교반작업을 진행할 수 있다. 가동바(310)는 구동장치(320) 등에 연결될 수 있으며 구동장치(320)는 모터, 체인, 벨트, 기어 등의 액츄에이터와 이에 연결된 동력전달수단을 포함할 수 있다.

교반모듈(300)의 일 측에는 침전물을 향하는 방향으로 퍼지가스(312 외측의 점선도시부분 참조)를 분사하는 퍼지가스 분사노즐(312)이 형성될 수 있다. 퍼지가스 분사노즐(312)은 도시된 바와 같이 가동바(310) 외측에 형성될 수 있고 가동바(310) 내부로는 퍼지가스 분사노즐(312)과 연결된 유동로가 형성될 수 있다. 유동로는 퍼지가스관(330)과 연결되어 퍼지가스를 내부로 유동시킬 수 있다. 퍼지가스는 고압공기 등으로 제공될 수 있으며 이를 분사하여 남아있는 침전물까지 효과적으로 교반할 수 있다.

이러한 퍼지가스는 교반모듈(300)을 냉각하는 냉매의 역할도 할 수 있다. 즉, 교반모듈(300)이 금속재 등으로 형성되는 경우 연소공간 내부의 열에 의해 과열될 수 있는바 가동바(310) 등의 내부를 통해 유동하여 교반모듈(300) 주변으로 분사되는 퍼지가스를 이용하여 교반모듈(300)을 상대적으로 낮은 온도로 냉각시켜 줄 수 있다. 이를 통해 교반모듈(300)이 보다 원활하게 동작하며 침전물도 보다 용이하게 교반되는 이중의 효과를 얻을 수 있다. 이와 같이 교반모듈(300)이 형성된 열분해 소각장치를 이용하여 역시 매우 효과적으로 열분해 과정을 진행할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 구현될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 열분해 소각장치 10: 퍼니스(furnace)
10a: 연소공간 11: 연료 투입구
12: 배기구 13: 열교환통로
13a: 주입관 13b: 배출관
20: 컨베이어 30: 탱크
40: 보일러 50: 터빈
60: 발전기 100: 공기도입관
101: 차단커버 101a: 빗면
110: 제1층분리노즐부 111: 제1집중노즐
120: 커튼노즐부 121: 제1확산노즐
130: 제2층분리노즐부 131: 제2집중노즐
140: 순환노즐부 141: 제3집중노즐
142: 제2확산노즐 150: 재순환노즐부
151: 제5집중노즐 152: 제3확산노즐
160: 차단노즐부 161: 제4집중노즐
170: 공기공급관 210: 유체분사부
220: 점화부 221: 열원
230: 온도센서 240: 제어부
300: 교반모듈 310: 가동바
311: 접촉바 312: 퍼지가스 분사노즐
320: 구동장치 330: 퍼지가스관
A: 공기 A1, A2: 순환류
B: 열교환유체 C: 연소가스

Claims (14)

1. 내부에 연소공간이 형성된 퍼니스(furnace);
   상기 연소공간 내부에 수직방향으로 설치되며 상기 연소공간 내부로 분사되는 공기를 제공하는 봉 형상의 공기도입관;
   상기 공기도입관 상단에 상기 공기도입관의 외주면을 따라 방사형으로 배치된 복수 개의 제1집중노즐을 포함하여, 상기 공기도입관으로부터 공급된 공기를 분사하는 제1층분리노즐부;
   상기 제1층분리노즐부 하단에 상기 공기도입관의 외주면을 따라 방사형으로 배치된 복수 개의 제1확산노즐을 포함하여, 상기 공기도입관으로부터 공급된 공기를 분사하는 커튼노즐부;
   상기 커튼노즐부 하방에 상기 공기도입관의 외주면을 따라 방사형으로 배치된 복수 개의 제2집중노즐을 포함하여, 상기 공기도입관으로부터 공급된 공기를 분사하는 적어도 하나의 제2층분리노즐부; 및
   상기 제2층분리노즐부 하단에 상기 공기도입관의 외주면을 따라 방사형으로 배치된 복수 개의 제3집중노즐 및 상기 제3집중노즐 사이에 배치된 복수 개의 제2확산노즐을 포함하여, 상기 공기도입관으로부터 공급된 공기를 분사하는 적어도 하나의 순환노즐부를 포함하는 열분해 소각장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1확산노즐은 인접한 제1확산노즐에서 분사되는 공기와 적어도 일부가 중첩되도록 공기를 분사하는 열분해 소각장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1집중노즐은 인접한 제1집중노즐에서 분사되는 공기와 중첩되지 않도록 공기를 분사하는 열분해 소각장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1집중노즐은 수평 방향으로 상기 퍼니스의 내측면에 직선형으로 공기를 분사하는 열분해 소각장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2확산노즐은 수평방향으로 공기를 분사하되 분사방향과 수직한 방향으로 공기의 분사영역이 예각을 이루며 확장되는 열분해 소각장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1층분리노즐부와 상기 커튼노즐부의 사이, 및 상기 공기도입관의 하단에 상기 공기도입관의 외주면을 따라 방사형으로 배치되고, 상기 제1집중노즐 사이의 간격보다 넓은 간격으로 배열된 복수 개의 제4집중노즐을 포함하는 차단노즐부를 더 포함하는 열분해 소각장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 순환노즐부 하부에 상기 순환노즐부로부터 이격되어 상기 공기도입관의 외주면을 따라 방사형으로 배치된 복수 개의 제5집중노즐 및 상기 제5집중노즐 사이에 배치된 복수 개의 제3확산노즐을 포함하여, 상기 공기도입관으로부터 공급된 공기를 분사하는 재순환노즐부를 더 포함하는 열분해 소각장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 공기도입관의 끝단부는 상기 퍼니스의 연료 투입구보다 하부에 위치하며 빗면을 포함하는 차단커버가 결합된 열분해 소각장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 커튼노즐부와 상기 순환노즐부는 둘 사이의 공간에 서로 반대방향으로 순환하는 순환류의 쌍을 형성하는 열분해 소각장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 연소공간으로 투입된 연료를 향해 가연성유체를 분사하는 유체분사부, 및 상기 연소공간 내부의 상기 가연성유체의 분사방향에 배치된 열원을 포함하는 점화부를 더 포함하는 열분해 소각장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 연소공간의 온도를 측정하는 온도센서, 및 상기 온도센서의 측정값이 설정온도를 초과하면 상기 유체분사부를 제어하여 상기 가연성유체의 분사를 차단하는 제어부를 더 포함하는 열분해 소각장치.
12. 제1항에 있어서,
    상기 퍼니스 둘레를 순환하도록 배치되어 내부로 열교환유체를 통과시키며 상기 퍼니스와 열교환시키는 열교환통로를 더 포함하는 열분해 소각장치.
13. 제1항에 있어서,
    상기 퍼니스의 저면을 따라 이동하며 상기 퍼니스 저면에 쌓인 침전물을 교반하는 교반모듈을 더 포함하는 열분해 소각장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 교반모듈의 일 측에 상기 침전물을 향하는 방향으로 퍼지가스를 분사하는 퍼지가스 분사노즐을 더 포함하는 열분해 소각장치.

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