KR20190031116A - 고온 소각 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고온 소각 장치에 관한 것으로, 프레임과; 원통 형상으로 마련되어 소각 대상이 되는 제품을 수용하는 공간을 구비한 본체와, 상기 본체 내부에 마련되어 소각되는 제품에 공기 또는 연료를 공급하는 분사노즐을 구비하여 제품을 소각 가능하게 상기 프레임에 지지된 소각로와; 상기 본체에서 고온 연소를 할 수 있도록 상기 본체의 상기 분사노즐로 공기를 공급 가능하게 상기 프레임에 결합된 송풍부와; 투입되는 소각 제품을 하측에서 회전 가능하게 상기 소각로에 지지된 턴테이블과; 상기 소각로에서 소각되는 재가 하측으로 배출을 제한 가능한 폐쇄위치와 상기 본체에서 소각된 재를 하측으로 배출 가능한 개방위치 사이를 상기 본체의 중심에 대하여 회전하여 개폐 가능하게 상기 소각로 하측에 결합된 배출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에, 간단하고 편리하게 소각된 재를 배출할 수 있고, 소각되는 제품을 투입, 소각, 집진, 소각된 재처리를 완전 자동으로 처리할 수 있는 고온 소각 장치를 제공할 수 있다.

Description

고온 소각 장치 {High-temperature Incineration Device}
본 발명은, 고온 소각 장치에 관한 것으로, 구체적으로 소각되는 원료 투입, 소각된 후 재의 배출 및 제거를 효율적이면서 간단하고 편리하게 제거할 수 있도록 구조를 개선한 고온 소각 장치에 관한 것이다.
일반적으로 가정에서 발생하는 각종 생활 쓰레기와, 산업현장에서 발생되는 산업폐기물들에 의한 환경오염이 심화됨에 따라 폐기물에 의한 2차 오염을 방지하고, 쾌적한 환경을 조성하려는 시도가 지속적으로 모색되고 있다. 또한, 폐기물량이 날로 증가하는 추세에 비추어 볼 때 폐기물에 대한 처리과정은 그 중요성이 더욱 커지고 있다.
이러한 폐기물의 주요 처리 방법으로는 대형소각 시설을 만들어서 수집 운반된 쓰레기를 소각시키기 위해 연료를 이용하여 연소시키는 것이 일반적이다. 그러나 이러한 대형 소각 시설은 막대한 초기 설치비용과 운영관리 비용이 소요되며, 수집 운반의 문제와 소각재 처리 문제 등이 발생하게 된다. 또한, 일반 생활 폐기물 중 음식물 찌꺼기, 야채, 동물 뼈 등과 농어촌의 특수 폐기물, 예를 들면, 어패류, 동물 사체 등의 처리물의 비중이 큰 경우 소각 처리가 어렵다, 그 이유는 이러한 처리물이 소각로 하부에 적체되고 하중에 의해 원활한 산소공급이 어렵게 되므로 처리시간이 오래 걸릴뿐만 아니라 처리량에도 제한을 받기 때문이다.
이러한 문제를 해결하는 방안으로서 이동설치가 가능한 산업폐기물 처리장치에 관한 연구개발이 주목을 받고 있다. 특히, 의료폐기물, 산업폐기물 등 특수 폐기물 처리를 위한 저온 열분해 소각 장치에 관한 연구개발이 활발하게 진행되고 있다. 그러나 종래의 저온 열분해 소각 장치는 비닐, 플라스틱 등의 열량이 높은 폐기물의 연소처리 시는 고온으로 인하여 과열이 되어 매연이 발생하게 된다. 뿐만 아니라, 수분함유량이 많은 폐기물은 완전 연소처리가 어려워 소각 처리물을 구분하여 소각 처리해야 하며, 환경유해 물질인 다이옥신 등을 제거하기 위해 별도의 2차 연소장치를 설치해야 하므로 전력소모를 많이 필요로 하게 되는 문제가 있다. 또한 저온 열분해 소각 장치는 처리물에 따라서 처리시간이 길어서 1일 처리 용량의 한계를 가지고 있다.
이러한 문제점을 해결하고 고안한 것으로 특허공개공보 제10-2016-0018281호 (2016.02.17. 공개), 등록특허공보 제1483751호 (2015.01.16. 공고) 등이 개시되어 있다.
그러나, 이러한 소각 방법의 경우 원통형의 내부에 쌓여진 소각재가 쌓이는 경우 이를 보다 효과적으로 제거하는 것이 바람직하다. 또한, 소각로 내의 온도가 높은 경우에도 보다 효과적으로 소각재를 제거하여 가동 시간을 증대시키고 운전을 자동화할 수 있는 것이 바람직하다.
또한, 소각하는 과정에서 발생하는 질소산화물(NOx)이나 황산화물(SOx)을 최소화하여 배출되는 공기를 청정하게 할 수 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 목적은, 간단하고 편리하게 소각된 재를 배출할 수 있는 고온 소각 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 소각을 하는 과정에서 소각로 내부의 열기가 존재하는 상태에서 안전하게 소각된 재를 제거할 수 있는 고온 소각 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 소각부 내부의 연소하는 영역을 대기압 이하로 만들어 열효율을 향상시킬 수 있는 고온 소각 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 소각되는 제품을 투입, 소각, 집진, 소각된 재처리를 완전 자동으로 처리할 수 있는 고온 소각 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 소각로로 유입되는 공기를 소각로에서 발생하는 열로 가열한 후 활용할 수 있어 효율을 증대시킬 수 있는 고온 소각 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 연소되는 과정에서 발생하는 질소산화물 또는 황산화물을 최소화킬 수 있는 고온 소각 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 간단한 구조로 연소되는 과정에서 발생하는 질소산화물 또는 황산화물을 열분해시키는 영역으로 유도할 수 있는 고온 소각 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 소각로 내부에서 발생하는 질소산화물 또는 황산화물을 발생을 최소화할 수 있는 고온 소각 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은. 고온 소각 장치에 있어서, 프레임과; 원통 형상으로 마련되어 소각 대상이 되는 제품을 수용하는 공간을 구비한 본체와, 상기 본체 내부에 마련되어 소각되는 제품에 공기 또는 연료를 공급하는 분사노즐을 구비하여 제품을 소각 가능하게 상기 프레임에 지지된 소각로와; 상기 본체에서 고온 연소를 할 수 있도록 상기 본체의 상기 분사노즐로 공기를 공급 가능하게 상기 프레임에 결합된 송풍부와; 투입되는 소각 제품을 하측에서 회전 가능하게 상기 소각로에 지지된 턴테이블과; 상기 소각로에서 소각되는 재가 하측으로 배출을 제한 가능한 폐쇄위치와 상기 본체에서 소각된 재를 하측으로 배출 가능한 개방위치 사이를 상기 본체의 중심에 대하여 회전하여 개폐 가능하게 상기 소각로 하측에 결합된 배출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 소각 장치에 의해 달성된다.
또한, 상기 배출부는, 상기 턴테이블의 하측에 결합되는 고정배출부재와, 상기 고정배출부재에 대하여 회전 가능하게 상기 프레임 또는 상기 소각로에 결합된 배출단속부재를 포함하며, 상기 고정배출부재와 상기 배출단속부재에는 관통 형성된 관통홀이 각각 구비되고, 상기 폐쇄위치에서 상기 관통홀이 상호 어긋나서 소각된 재가 하측으로 배출 억제되고 상기 배출위치에서 상기 관통홀이 상호 일치하여 소각된 재가 하측으로 배출되며, 상기 턴테이블에도 상기 고정배출부재의 관통홀에 대응한 테이블관통홀이 형성되어, 상기 각 관통홀에서 관통된 영역의 너비는 상기 소각로의 중심으로부터 멀어질수록 점점 더 커지고, 상기 각 관통홀은 상기 소각로의 중심에 대하여 등각도로 배치되어 방사상으로 마련된 것이 바람직하다.
또한, 상기 배출단속부재의 관통홀 폭은 상기 고정배출부재의 관통홀 폭보다 더 큰 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 목적은, 프레임과; 원통 형상으로 마련되어 소각 대상이 되는 제품을 수용하는 공간을 구비한 본체와, 상기 본체 내부에 마련되어 소각되는 제품에 공기 또는 연료를 공급하는 분사노즐을 구비하여 제품을 소각 가능하게 상기 프레임에 지지된 소각로와; 상기 본체에서 고온 연소를 할 수 있도록 상기 본체의 상기 분사노즐로 공기를 공급 가능하게 상기 프레임에 결합된 송풍부;를 포함하되, 상기 분사노즐은 파이프 형상으로 구비되어 상기 분사노즐에는 반경 방향으로 관통된 다수의 분사공을 포함하는 노즐군이 상하 방향으로 이격 배치되어 있고, 상기 노즐군의 사이에는 상기 각 분사공에서 분사되는 유체와 상기 파이프의 외주 사이의 공간인 데드존을 따라 상하 방향으로 유체가 흐르지 못하도록 배플이 상기 파이프에 결합된 것을 특징으로 하는 고온 소각 장치에 의해서도 달성된다.
또한, 상기 배플은 상기 노즐군 사이 중 상측의 노즐군에 인접되게 배치된 것이 바람직하다.
또한, 상기 배플은 상기 노즐군 사이와 상기 본체의 제품이 소각되는 공간으로 안내하고 유체가 상기 노즐군 사이에 체류하지 않도록 상기 분사노즐에 대하여 경사진 것이 바람직하다.
또한, 상기 분사노즐의 대응한 높이의 상기 본체 내벽에 내벽배플이 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 본체의 벽은 유체가 흐르도록 나선형으로 구획된 자켓 타입의 이중벽으로 형성된 자켓부를 포함하고, 상기 송풍부에서 공급되는 공기는 상기 본체 내에서 연소되는 열에 의하여 가열 가능하게 상기 자켓부로 안내된 후 상기 분사노즐로 유입되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 본체의 상측에서는 소각되는 제품이 투입되는 투입도어와, 상기 투입도어가 상기 본체에 대하여 360도 회전하여 고정되도록 상기 본체에 결합되는 도어클램프를 구비한 투입구를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 간단하고 편리하게 소각된 재를 배출할 수 있는 고온 소각 장치를 제공할 수 있다.
또한, 소각을 하는 과정에서 소각로 내부의 열기가 존재하는 상태에서 안전하게 소각된 재를 제거할 수 있는 고온 소각 장치를 제공할 수 있다.
또한, 소각로 내부의 연소하는 영역을 대기압 이하로 만들어 열효율을 향상시킬 수 있는 고온 소각 장치를 제공할 수 있다.
또한, 소각되는 제품을 투입, 소각, 집진, 소각된 재처리를 완전 자동으로 처리할 수 있는 고온 소각 장치를 제공할 수 있다.
또한, 소각로로 유입되는 공기를 소각로에서 발생하는 열로 가열한 후 활용할 수 있어 효율을 증대시킬 수 있는 고온 소각 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 연소되는 과정에서 발생하는 질소산화물 또는 황산화물을 최소화킬 수 있는 고온 소각 장치를 제공할 수 있다.
또한, 간단한 구조로 연소되는 과정에서 발생하는 질소산화물 또는 황산화물을 소각로의 열분해되는 영역으로 유도할 수 있는 고온 소각 장치를 제공할 수 있다.
또한, 소각로 내부에서 발생하는 질소산화물 또는 황산화물을 발생을 최소화할 수 있는 고온 소각 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고온 소각 장치의 정면에서 본 레이아웃,
도 2는 도 1의 요부를 위에서 본 평면도,
도 3a 및 도 3b는 도 1의 요부인 배출부 및 턴테이블의 단면도 및 평면도,
도 4는 배출부의 구성 및 개폐 상태를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본체 상부의 투입구 부분 단면도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고온 소각 장치의 정면 및 평면 레이아웃이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 고온 소각 장치의 정면에서 본 레이아웃,
도 8은 도 7의 요부인 본체의 부분단면도,
도 9는 분사노즐의 부분단면도,
도 10a는 도 3의 부분확대도,
도 10b는 도 4a와 비교하여 종래기술에서 데드존으로 유체가 흐르는 과정을 설명하기 위한 부분사시도 및 횡단면도,
도 11은 본 발명과 종래기술을 비교설명하기 위한 모식도이다.
본 발명에 일실시예에 따른 고온 소각 장치(100, 이하에서 ‘소각 장치’라 함)에 대하여 도 1 내지 도 6을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고온 소각 장치의 정면에서 본 레이아웃이고, 도 2는 도 1의 요부를 위에서 본 평면도이며, 도 3a 및 도 3b는 도 1의 요부인 배출부 및 턴테이블의 단면도 및 평면도이고, 도 4는 배출부의 구성 및 개폐 상태를 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 본체 상부의 투입구 부분 단면도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고온 소각 장치의 정면 및 평면 레이아웃이다.
본 발명에 따른 소각 장치(100)는, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이. 후술하는 구성을 견고하게 지지하는 프레임(105)과; 원통 형상으로 마련되어 소각 대상이 되는 제품을 수용하는 공간을 구비한 본체(113)와, 상기 본체(113) 내부에 마련되어 소각되는 제품에 공기 및/또는 연료를 공급하는 분사노즐(215)을 구비하여 제품을 소각 가능하게 상기 프레임(105)에 지지된 소각로(110)와; 상기 본체(113)에서 고온 연소를 할 수 있도록 상기 본체(113)의 상기 분사노즐(215)로 공기를 공급 가능하게 상기 프레임(105)에 결합된 송풍부(117)와; 투입되는 소각 제품을 하측에서 회전 가능하게 상기 소각로(110)에 지지된 턴테이블(140)과; 상기 소각로(110)에서 소각되는 재가 하측으로 배출을 제한 가능한 폐쇄위치와 상기 본체(113)에서 소각된 재를 하측으로 배출 가능한 개방위치 사이를 상기 본체(113)의 중심에 대하여 회전하여 개폐 가능하게 상기 소각로(110) 하측에 결합된 배출부(120);를 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 소각 장치(100)는, 소각되는 원재료를 자동으로 투입할 수 있는 투입부(130)와. 소각로(110)에서 소각되어 배출부(120)를 통해 하측으로 떨어진 재를 외부로 자동으로 빼어 내는(배출시키는) 재제거부(160)와, 소각로(110)에서 소각되는 과정에서 발생되는 분진을 포집하는 집진부(150)를 포함하는 것이 바람직하다.
프레임(105)은 소각로(110)를 포함하는 각 구성들을 견고하게 지지하는 구조로 통상을 형강류를 포함할 수 있으나 본 발명에서는 소각 장치(100) 전체의 중량을 감소시키기 위하여 강도를 저하시키지 않은 범위에서 철판을 절곡하여 사용하는 것이 바람직하다. 프레임(105)은 이동을 용이하게 할 수 있도록 이동시 지면에 회전할 수 있고 고정시에는 지면으로부터 떨어지는 구조를 갖는 휠을 포함하는 것이 바람직하다.
본체(113)는 투입되어 소각되는 원재료를 수용하는 공간을 형성할 수 있도록 원통 형상의 이중의 자켓부(113a)를 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 이중의 자켓부(113a)는 예를 들면, 내측 원통보다 외측 원통 형상이 반경으로 약 50mm 정도 더 크며 내 외측 원통 형상 사이를 높이 방향을 따라 나선 형상으로 유체(공기 또는 물)가 안대될 수 있도록 유로를 자켓부(113a)에 형성하는 것이 바람직하다.
이러한 구조에 의하여 자켓부(113a)를 통해 안내되는 유체가 소각로(110)에서 발생하는 열을 전달받아 소각로(110)의 열을 재활용할 수 있으므로 전체적으로 열효율을 향상시킬 수 있고 경제성을 향상시킬 수 있다.
투입구(111)는, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 소각로(110)의 상부에 소각이 되는 재료를 투입하는 영역으로 원통형으로 구비된 투입구본체(미도시)와, 투입구본체의 일측에 개구되어 사용자가 개폐할 수 있는 투입도어(111a)와, 투입구본체를 본체(113)에 대하여 360도 회전하고 고정시킬 수 있는 투입구클램프(111b)를 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 구조에 의해 사용자는 필요에 따른 방향에서 소각되는 원재료를 투입할 수 있어 사용이 편리하고 간단하다.
분사노즐(215)은 모터에 의하여 구동되어 공기를 가압하는 팬을 포함하는 송풍기(미되시)에서 발생된 공기를 공급하는 송풍라인(117a)과 연통되어 소각로(110) 내부에 공기를 공급하도록 소각로(110) 내부의 중심축선을 따라 설치되어 있다. 여기서, 분사노즐(215)은 필요에 따라 미도시된 가솔린, 경유를 포함하는 연료를 공급하는 공급수단과도 연통되어 소각되는 초기에 소각되는 원료를 연소시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 분사노즐(215) 하측에 테이블종동기어(147) 및 단속플레이트(125c)가 회전 가능하게 결합될 수 있는 노즐축부재(115a)가 구비되어 있다.
송풍부(117)는 분사노즐(215)로 공기를 공급하도록 가압하는 송풍기를 포함하는 가압수단(미도시)와, 가압수단에서 가압된 공기를 분사노즐(215)로 안내하는 송풍라인(117a)를 갖는 것이 바람직하다. 다만, 본 실시예에서는 통상의 실시예와 달리 송풍라인(117a)은 자켓부(113a)에 형성된 유로를 통과한 후에 분사노즐(215)로 안내되는 유로로 구비되어 있다. 이러한 송풍라인(117a)은 소각로(110) 내부에서 재료가 연소됨에 발생되는 열이 본체(113) 벽으로 전달되어 자켓부(113a)의 열을 전달받은 후에 고온의 공기가 분사노즐(215)로 유입되어 종래기술보다 효율적인 연소가 이루어져 전체적으로 열효율을 증대시킬 수 있다.
배출부(120)는, 소각된 재가 소각로(110) 본체(113)에서 하측으로 배출되는 영역으로 턴테이블(140)의 테이블종동기어(147)와, 테이블종동기어(147) 하측에 배치되어 회전하지 않고 고정된 고정배출부재(123)와, 고정배출부재(123) 하측에 고정배출부재(123)에 대하여 이동 가능하게 마련된 배출단속부재(125)를 포함한다.
고정배출부재(123)는 소각로(110) 중의 분사노즐(215)에 대하여 고정 가능하게 소각로(110)에 결합되는 것이 바람직하고, 방사상으로 소각로(110)의 중심축선에서 반경 방향으로 멀어질수록 점점 더 커지게 관통 형성된 고정배출부재관통홀(123a)이 테이블종동기어(147)의 테이블관통홀(147a)에 대응하여 다수 구비되어 있는 것이 바람직하다. 아울러 고정배출부재(123)에는 단속플레이트(125c)가 고정배출부재(123)에 대하여 회전 가능하게 설치되도록 관통된 단속링크관통홀(123b)이 구비되는 것이 바람직하다.
배출단속부재(125)는, 고정배출부재(123)의 하측에 구비되어 고정배출부재(123)에 대하여 회전하도록 구동력을 제공하는 모터 일체형 감속기를 포함하는 단속구동수단(125a)과, 고정배출부재(123)의 하측에 결합되어 고정배출부재(123)의 고정배출부재관통홀(123a)에 대응하여 방사상으로 관통 형성된 단속부재관통홀(125c1)을 가지는 판 형상의 단속플레이트(125c)와, 단속구동수단(125a)의 회전력을 단속플레이트(125c)로 전달하도록 링크 형상의 단속링크수단(125b)을 포함한다. 이러한 구조에 의해 단속플레이트(125c)는 구동력을 전달받아 고정배출부재(123)에 대하여 회전할 수 있다.
즉, 배출단속부재(125)의 단속부재관통홀(125c1)은 도 3b 및 도 4의 표에 도시한 바와 같이 소각된 재가 배출이 되는 위치로 테이블관통홀(147a) 및 단속부재관통홀(125c1)이 서로 만나는 개방위치에 위치하게 된다(도 3b의 'A1' 참조). 그리고, 단속구동수단(125a)이 작동하여 단속부재관통홀(125c1)이 도 3b 및 도 4의 표에 도시한 바와 같이 소각된 재가 배출이 되지 않는 위치로 테이블관통홀(147a) 및 단속부재관통홀(125c1)이 서로 어긋나는 폐쇄위치에 위치하게 된다(도 3b의 'A2' 참조).
그리고, 소각되는 원재료나 연소된 재를 상측에 놓고 회전하는 테이블종동기어(147)에 관통 형성된 테이블관통홀(147a)은 다양한 형태로 구비될 수 있지만 고정배출부재(123)의 고정배출부재관통홀(123a)보다 중심축선에서의 반경방향 거리는 같거나 짧고(R1≤R2, 도 4a 및 도 4b의 'R1' 및 'R2' 참조) 방사상 관통 형성된 수는 적고 폭은 같거나 큰 것(W2≤W1, 도 4a 및 도 4b의 'W1' 및 'W2' 참조)이 바람직하다. 아울러, 고정배출부재관통홀(123a)은 단속부재관통홀(125c1)보다 중심축선에서의 반경방향 거리는 같거나 짧고(R2≤R3, 도 4b 및 도 4c의 'R2' 및 'R3' 참조) 방사상 관통 형성된 수는 동일하고 폭은 같거나 적은 것(W2≤W3, 도 4b 및 도 4c의 'W2' 및 'W3' 참조)이 바람직하다.
이러한 구조에 의해 보다 효과적으로 원재료나 연소된 재를 상측에 수용할 수 있으며 개방위치에서 효과적으로 연소된 재를 하측의 재제거부(160)로 배출시킬 수 있다.
투입부(130)는 소각되는 원재료를 자동으로 투입하는 것으로 원재료를 이송하는 스크류컨베이어를 포함하는 투입컨베이어(135)와, 투입컨베이어(135)에 동력을 제공하는 투입구동부재(131)와, 투입되는 원소재를 저장하는 투입호퍼(133)를 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 투입구(111)는 본체(113)의 측면 또는 상측에 구비된 투입구체결부재(137)에 결합되는 것이 바람직하다. 이러한 자동 투입부(130)에 의해 소각로(110)에서 소각되는 능력에 대응하여 소각되는 원재료를 자동으로 투입할 수 있다.
여기서, 자동으로 투입되는 투입부(130)가 없는 경우 투입구체결부재(137)는 막혀 있는 것이 바람직하다. 그리고, 자동으로 투입되는 투입부(130)가 있더라도 본체(113) 상측에 수동으로 투입되는 투입구(111)도 구비될 수 있다.
아울러 집진부(150)에서 집진을 하여 소각로(110) 내부에 진공을 형성하는 경우 밀폐를 위하여 투입컨베이어(135)에 원재료가 채워지지 않는 경우 투입호퍼(133)와 투입컨베이어(135) 사이를 슬라이딩게이트 형식의 차단판으로 차폐하는 것이 바람직하다.
턴테이블(140)은 본체(113)의 하측에 구비되어 내부에 투입되는 원소재를 상측에 놓고 고르게 가열될 수 있도록 본체(113) 내부에서 회전 가능하다. 즉, 자동으로 투입되는 원소재가 한쪽으로만 모여져 연소 효율이 저하될 우려가 있으므로 원소재를 소각로(110) 전체 면적에 고르게 분포되도록 회전시키는 기능을 턴테이블(140)이 하고 이러한 기능은 자동 운전에서 보다 효과적이다.
턴테이블(140)은, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 구동력을 제공하는 테이블구동부(141)와, 소각로(110) 내측에 회전 가능하게 결합되어 회전하면서 투입되는 원소재를 고르게 분포시키는 테이블종동기어(147)와, 프레임(105) 또는 소각로(110)에 지지되어 테이블종동기어(147))와 맞물려 테이블종동기어(147)를 회전시키는 테이블구동기어(145)와, 테이블구동부(141)의 동력을 테이블구동기어(145)로 전달하는 체인을 포함하는 테이블동력전달부(143)를 갖는 것이 바람직하다.
집진부(150)는 소각로(110) 상측과 연결되어 소각로(110) 내부에서 발생한 분진을 포집하는 백필터(153)로 안내하는 집진덕트(151)와, 백필터(153) 후방에 설치되어 소각로(110) 내부의 공기를 배출시키는 송풍기(미도시)와, 백필터(153)에 의해 포집된 입자를 저장하는 집진재호퍼(155)를 갖는 것이 바람직하다. 백필터(153)는 고온의 공기와 접하기 때문에 카본을 포함하는 고온에 견디는 재질로 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 집진덕트(151)에는 고온의 공기가 통과하기 때문에 고온의 공기 온도를 떨어뜨리는 공냉식열교환부재(159)를 더 구비하는 것이 바람직하다.
이에, 집진부(150)는 소각로(110) 내부에서 소각하는 과정에서 발생하는 분진을 포집하고 정화된 공기만 외부로 배출시킬 뿐만 아니라, 밀폐된 소각로(110) 내부를 진공을 형성할 수 있어 투입되는 원소재를 대기압보다 낮은 온도에서 연소 내지 완전연소를 시킬 수 있어 소각로(110)의 열효율을 증대시킬 수 있다.
재제거부(160)는 배출부(120)에서 하측으로 배출되는 연소되고 남은 재를 수용하는 재저장호퍼(161)와, 재저장호퍼(161)에 결합되어 재저장호퍼(161)에 저장된 재를 외부로 배출하는 스크류컨베이어를 포함하는 재제거컨베이어(163)와, 재제거컨베이어(163)에 구동력을 제공하는 재제거구동수단(165)을 갖는 것이 바람직하다.
한편, 제어부(180)는 전술한 송풍부(117), 배출부(120), 투입부(130), 턴테이블(140), 집진부(150), 재제거부(160)를 제어할 수 있도록 구성되어 있다.
예를 들면, 제어부(180)에서는 투입부(130)가 일정한 속도로 내지 일정한 시간 간격으로 재료를 투입시키며 이러한 투입은 투입호퍼(133)에 수용된 재료를 레벨센서(미도시)로 감지하여 레벨센서와 연동시키도록 할 수 있다. 턴테이블(140)을 일정한 속도로 회전하고 투입되는 량에 따라 속도를 변화되도록 제어부(180)에서 제어할 수 있으며, 배출부(120)도 단속구동수단(125a)이 일정한 시간 간격으로 회전할 수 있도록 제어부(180)에서 제어할 수 있다.
여기서, 소각되는 원소재는 다양한 종류의 생활쓰레기, 의료용 폐기물 등의 소각 가능한 모든 것을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시에에 따른 소각 장치(200)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 전술한 실시예와 달리 제1송풍부(117)에서 가압된 공기는 제1송풍라인(117a)을 거쳐 바로 분사노즐(215)로 가며 또 다른 제2송풍부(217)는 미도시된 송풍기를 포함하는 제2송풍수단으로 가압된 공기를 제2송풍부(217a)에 의해 안내되어 자켓부(113a)에 형성된 유로를 통과한다.
이에, 본 실시예에서는 고온의 열풍을 필요로 하는 곳인 예를 들면 각종 열교환기, 일정한 실내로 보내져 필요한 공간의 온도를 상승시킬 수 있다. 즉, 소각로(110)에서 발생하는 고온의 열을 전달받은 고온의 공기를 활용하여 온풍 수단으로 이용할 수 있다.
그 외에 도시하지 않았지만 자켓부(113a)로 물을 통과시켜 온수를 이용할 수도 있다.
이에 본 발명에 따르면, 간단하고 편리하게 소각된 재를 배출할 수 있는 고온 소각 장치를 제공할 수 있다.
또한, 소각을 하는 과정에서 소각로 내부의 열기가 존재하는 상태에서 안전하게 소각된 재를 제거할 수 있는 고온 소각 장치를 제공할 수 있다.
또한, 소각로 내부의 연소하는 영역을 대기압 이하로 만들어 열효율을 향상시킬 수 있는 고온 소각 장치를 제공할 수 있다.
또한, 소각되는 제품을 투입, 소각, 집진, 소각된 재처리를 완전 자동으로 처리할 수 있는 고온 소각 장치를 제공할 수 있다.
또한, 소각로로 유입되는 공기를 소각로에서 발생하는 열로 가열한 후 활용할 수 있어 효율을 증대시킬 수 있는 고온 소각 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고온 소각 장치(200, 이하에서 ‘소각 장치’라 함)에 대하여 도 7 내지 도 11을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고온 소각 장치의 정면에서 본 레이아웃이고, 도 8은 도 7의 요부인 본체의 부분단면도이며, 도 9는 분사노즐의 부분단면도이고, 도 10a는 도 3의 부분확대도이며, 도 10b는 도 4a와 비교하여 종래기술에서 데드존으로 유체가 흐르는 과정을 설명하기 위한 부분사시도 및 횡단면도이고, 도 11은 본 발명과 종래기술을 비교설명하기 위한 모식도이다.
본 발명에 따른 소각 장치(200)는, 도 7 내지 도 11에 도시된 바와 같이. 후술하는 구성을 견고하게 지지하는 프레임(105)과; 내부가 비어 있는 원통 형상으로 마련되어 소각 대상이 되는 제품을 수용하는 공간을 구비한 본체(113)와, 상기 본체(113) 내부에 마련되어 소각되는 제품에 공기 및/또는 연료를 공급하는 분사노즐(215)을 구비하여 제품을 소각 가능하게 상기 프레임(105)에 지지된 소각로(210)와; 상기 본체(113)에서 고온 연소를 할 수 있도록 상기 본체(113)의 상기 분사노즐(215)로 공기를 공급 가능하게 상기 프레임(105)에 결합된 송풍부(119)와; 투입되는 소각 제품을 하측에서 회전 가능하게 상기 소각로(110)에 지지된 턴테이블(140)과; 상기 소각로(110)에서 소각되는 재가 하측으로 배출을 제한 가능한 폐쇄위치와 상기 본체(113)에서 소각된 재를 하측으로 배출 가능한 개방위치 사이를 상기 본체(113)의 중심에 대하여 회전하여 개폐 가능하게 상기 소각로(110) 하측에 결합된 배출부(120);를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 소각 장치(100)에서, 상기 분사노즐(215)은 파이프 형상으로 구비되어 상기 분사노즐(215)에는 반경 방향으로 관통된 다수의 분사공(215a)을 포함하는 노즐군(215a1, 215a2, 215a3, 215a4)이 상하 방향으로 이격 배치되어 있고, 상기 노즐군(215a1, 215a2, 215a3, 215a4)의 사이에는 상기 각 분사공(215a)에서 분사되는 유체와 상기 파이프의 외주(외경) 사이의 공간인 데드존(도 10b 및 도 11의 'dead zone' 참조, 도 10a 및 도 11의 본 발명에는 미도시하였지만 동일한 영역이 존재함)을 따라 상하 방향으로 유체가 흐르지 못하도록 배플(217)이 상기 파이프에 결합된 것이 더욱 바람직하다.
또한, 소각 장치(200)는, 소각되는 원재료를 자동으로 투입할 수 있는 투입부(130)와. 소각로(110)에서 소각되어 배출부(120)를 통해 하측으로 떨어진 재를 외부로 자동으로 빼어 내는(배출시키는) 재제거부(160)와, 소각로(110)에서 소각되는 과정에서 발생되는 분진을 포집하는 집진부(150)를 포함하는 것이 바람직하다.
본 실시예에 따른 소각 장치(200)의 구성 중 전술한 내용과 동일한 내용에 대하여는 이하에서 구체적인 설명을 생략한다.
분사노즐(215)은 파이프 형상으로 구비되어 모터에 의하여 구동되어 공기를 가압하는 팬을 포함하는 송풍기(미되시)에서 발생된 공기를 공급하는 송풍라인(119a)과 연통되어 소각로(110) 내부에 공기를 공급하도록 소각로(110) 내부의 중심축선(도 8 내지 도 10a의 'C' 참조)을 따라 상하 방향으로 설치되어 있다. 여기서, 분사노즐(215)은 필요에 따라 미도시된 가솔린, 경유를 포함하는 연료를 공급하는 공급수단과도 연통되어 소각되는 초기에 소각되는 원료를 연소시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 분사노즐(215) 하측에 테이블종동기어(147)가 회전 가능하게 결합될 수 있는 노즐축부재(미도시)가 구비되어 있다.
송풍부(119)는 분사노즐(215)로 공기를 공급하도록 가압하는 송풍기를 포함하는 가압수단(미도시)와, 가압수단에서 가압된 공기를 분사노즐(215)로 안내하는 송풍라인(119a)을 갖는 것이 바람직하다. 다만, 본 실시예에서는 통상의 실시예와 달리 송풍라인(119a)은 자켓부에 형성된 유로를 통과한 후에 분사노즐(215)로 안내되는 유로로 구비될 수도 있다. 이러한 송풍라인(119a)은 소각로(110) 내부에서 재료가 연소됨에 발생되는 열이 본체(113) 벽으로 전달되어 자켓부의 열을 전달받은 후에 고온의 공기가 분사노즐(215)로 유입되어 종래기술보다 효율적인 연소가 이루어져 전체적으로 열효율을 증대시킬 수 있다.
여기서, 소각되는 원소재는 다양한 종류의 생활쓰레기, 의료용 폐기물 등의 소각 가능한 모든 것을 포함할 수 있다.
분사노즐(215)에는 방사상 반경 방향으로 파이프를 관통하여 형성된 복수의 분사공(215a)이 마련되어 있어 소각로에서 연소에 필요한 공기를 공급하고 강한 분사압을 형성하여 본체(113) 내부의 공간을 제품의 가열이 주로 이루어지는 가열영역(예를 들면 도 2의 제4노즐군(215a4)과 제3노즐군(215a3) 사이 영역), 제품의 연소가 주로 이루어지는 연소영역(예를 들면 도 2의 제2노즐군(215a2)과 제3노즐군(215a3) 사이 영역) 및 제품의 열분해가 주로 이루어지는 열분해영역(예를 들면 도 2의 제1노즐군(215a1)과 제2노즐군(215a2) 사이 영역)으로 구획할 수 있고 구획된 영역에 충분한 공기를 공급할 수 있다. 이러한 영역구분은 절대적인 구분이 아니라 상대적인 구분으로 각 영역으로 유체가 상호 혼합하여 각 영역이 기능도 오버랩되어 복수의 기능을 담당할 수 있다.
아울러, 이렇게 같은 높이에 관통된 다수의 분사공(215a)이 밀집된 영역을 노즐군(215a1, 215a2, 215a3, 215a4)이라고 하고 이러한 노즐군(215a1, 215a2, 215a3, 215a4)이 파이프의 높이 방향으로 상호 이격되어 전술한 바와 같이 본체(113) 내부의 영역을 가열영역, 연소영역 및 열분해영역으로 구획할 수 있다. 이하에서 편의상 파이프의 상측에서 하측으로 가면서 도 8에 도시된 바와 같이 제1노즐군(215a1) 내지 제4노즐군(215a4)으로 칭한다.
각 노즐군(215a1, 215a2, 215a3, 215a4)은 동일한 높이로 반경 방향에 방사상으로 관통된 다수의 분사공(215a)이 한 층으로 되어 있을 수도 있고(예를 들면 도 2의 제3노즐군(215a3) 및 제4노즐군(215a4) 참조), 다수의 분사공(215a)이 인접되게 복수의 층으로 이루어져 있을 수(예를 들면, 도 2의 제1노즐군(215a1) 및 제2노즐군(215a2) 참조)도 있다.
이러한 노즐군(215a1, 215a2, 215a3, 215a4) 사이에 배플(217)이 구비되어 있다. 이러한 배플(217)은 연소하는 과정에서 발생하는 황산화물이나 질소산화물이 분사공(215a)에서 분사되는 공기가 형성하는 각도 사이의 빈 공간(데드존)으로 상승하는 것을 방지하여 황산화물 등을 가열영역, 연소영역 또는 열분해영역으로 유도하여 연소나 열분해되어 유해하지 않은 기체로 변할 수 있게 할 수 있다.
즉, 각 노즐군(215a1, 215a2, 215a3, 215a4) 사이에서 분사노즐(215)의 외경(외주, 외벽)를 따라 상승하던 황산화물 등을 포함하는 유체는 종래 기술의 경우 도 4b와 같이 분사공(215a)에서 분사되는 공기와 접촉되지 않은 영역인 데드존(도 4b 및 도 5의 'dead zone' 참조) 사이로 다음의 노즐군(215a1, 215a2, 215a3, 215a4) 또는 소각로(110) 외부로 나와 집진부(150)로 배출될 수 있다.
반면에, 본 발명에 따르면 각 노즐군(215a1, 215a2, 215a3, 215a4) 하측에 마련된 배플(217)에 의해 분사노즐(215)의 외경(외주, 외벽)을 따라 상승하던 황산화물 등을 포함하는 유체는 배플(217)에 의하여 분사노즐(215)의 반경 방향으로 멀어지도록 안내되어 이러한 유체는 가열영역, 연소영역 또는 열분해영역으로 이동할 수 있다.
이러한 배플(217)은 분사노즐(215)에서 멀어지도록 유체를 자연스럽게 안내할 수 있도록 중심축선(C)에 수평선과 일정한 각도로 경사진 것(도 9 부분확대도의 'θ' 참조)이 바람직하다..
또한, 배플(217)의 반경(도 10a 및 도 10의 'R117' 참조)은 분사공(215a)에서 분출되는 기체가 오버럽되는 점 내지 영역(도 10a 및 도 11의 'Rjetair' 참조, overlap point of jetair)보다 더 큰 것이 바람직하다.
여기서, 황산화물(SOx)은 일반적으로 황과 산소가 결합한 산화황을 말하지만, 환경공학적으로 매연 속에 포함된 이산화황(SO2), 삼산화황(SO3) 및 황산 미스트를 말한다. 이산화황, 삼산화황의 최대 발생 원인은 화석연료의 연소로 인한 것이며, 화산 폭발시, 제련소와 화력발전소, 황산제조공장, 벙커-C 및 연탄을 연료로 사용하는 각종 공장 및 가정, 그리고 자동차 배기에서 배출된다.
질소산화물(NOx)은 질소와 산소의 화합물로 연소과정에서 공기 중의 질소가 고온에서 산화돼 발생하고, 7종류로 알려져 있는데 공해문제로 중요한 것은 일산화질소(NO), 이산화질소(NO2)이다.
이에 본 발명에 따라 배플(217)이 있는 소각 장치(200)와 종래기술에 따라 배플이 없는 소각 장치(10)를 도 10a, 10b 및 11을 참조하여 구체적으로 비교하면 다음과 같다.
종래기술에 따르면 제어부에서 소각 장치(10)의 작동을 시작하여 송풍부에서 공기를 송풍라인을 따라 분사노즐(15)로 공급한다. 다음, 소각되는 제품을 투입구 또는 투입부에서 투입하고 연소를 시키면 제품은 가열, 연소 및 열분해 과정을 소각로에서 거쳐 거의 완전 연소를 하고 분진과 기체를 포함하는 유체는 집진부를 향하여 배출되고 남은 재는 배출부 및 재제거부를 통해 외부로 배출된다.
이 과정에서 소각로 내부에서 연소되는 유체 중의 특히 황산화물과 질소산화물을 포함하는 기체는 분사노즐(15)의 외벽(파이프의 외주, 외경)을 타고 상승하게 되고 이러한 상승 기류는 분사공(15a)에서 분사되는 공기가 닿지 않는 데드존을 따라 지속적으로 상승하여 집진부를 통해 외부의 대기 중으로 배출된다.
반면에 본 발명에 따르면 종래기술에서 데드존을 따라 상승하는 기류는 배플(217)에 의해 소각로(210) 내부의 가열영역, 연소영역 또는 열분해영역으로 안내되어 특히 황산화물 및/또는 질소산화물이 연소되거나 다른 물질과 반응하여 소멸하게 되어 종래기술에서와 달리 분사노즐(215)을 따라 상승을 할 수 없게 되어 외부나 대기로 배출되는 황산화물 및/또는 질소산화물의 량이 감소하게 된다.
여기서, 종래기술에 따른 설명하지 않은 참조번호 '15'는 분사노즐이고, '15a'는 분사공이다
이에 본 발명에 따르면, 연소되는 과정에서 발생하는 질소산화물 또는 황산화물을 최소화킬 수 있는 고온 소각 장치를 제공할 수 있다.
또한, 간단한 구조로 연소되는 과정에서 발생하는 질소산화물 또는 황산화물을 소각로의 열분해되는 영역으로 유도할 수 있는 고온 소각 장치를 제공할 수 있다.
또한, 소각로 내부에서 발생하는 질소산화물 또는 황산화물을 발생을 최소화할 수 있는 고온 소각 장치를 제공할 수 있다.
여기서 본 발명의 여러 실시예들을 도시하여 설명하였지만 본 발명에 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
100 : 소각 장치 105 : 프레임
110 : 소각로 111 : 투입구
111a : 투입도어 111b : 투입구클램프
113 : 본체 113a : 자켓부
115 : 분사노즐 115a : 노즐축부재
117 : 송풍부 117a : 송풍라인
120 : 배출부 123 ; 고정배출부재
123a : 고정배출부재관통홀
125 : 배출단속부재 125a : 단속구동수단
125b : 단속링크수단 125c : 단속플레이트
125c1 : 단속부재관통홀
130 : 투입부 131 : 투입구동부재
133 : 투입호퍼 135 : 투입컨베이어
140 : 턴테이블 141 : 테이블구동부
143 : 테이블동력전달부 145 : 테이블구동기어
147 : 테이블종동기어 147a : 테이블관통홀
150 : 집진부 151 : 집진덕트
153 : 백필터 155 : 집진재호퍼
159 : 공냉식열교환부재
160 : 재제거부 161 : 재저장호퍼
163 : 재제거컨베이어 165 : 재제거구동수단
180 : 제어부 210 : 소각로(도 6, 도 7)
215 : 분사노즐 215a : 분사공
215a1 ~ 215a4 : 제1 ~ 제4노즐군
217 : 배플(도 7 내지 도 10a, 도 11)

Claims (9)

  1. 고온 소각 장치에 있어서,
    프레임과;
    원통 형상으로 마련되어 소각 대상이 되는 제품을 수용하는 공간을 구비한 본체와, 상기 본체 내부에 마련되어 소각되는 제품에 공기 또는 연료를 공급하는 분사노즐을 구비하여 제품을 소각 가능하게 상기 프레임에 지지된 소각로와;
    상기 본체에서 고온 연소를 할 수 있도록 상기 본체의 상기 분사노즐로 공기를 공급 가능하게 상기 프레임에 결합된 송풍부와;
    투입되는 소각 제품을 하측에서 회전 가능하게 상기 소각로에 지지된 턴테이블과;
    상기 소각로에서 소각되는 재가 하측으로 배출을 제한 가능한 폐쇄위치와 상기 본체에서 소각된 재를 하측으로 배출 가능한 개방위치 사이를 상기 본체의 중심에 대하여 회전하여 개폐 가능하게 상기 소각로 하측에 결합된 배출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 소각 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배출부는, 상기 턴테이블의 하측에 결합되는 고정배출부재와, 상기 고정배출부재에 대하여 회전 가능하게 상기 프레임 또는 상기 소각로에 결합된 배출단속부재를 포함하며,
    상기 고정배출부재와 상기 배출단속부재에는 관통 형성된 관통홀이 각각 구비되고,
    상기 폐쇄위치에서 상기 관통홀이 상호 어긋나서 소각된 재가 하측으로 배출 억제되고 상기 배출위치에서 상기 관통홀이 상호 일치하여 소각된 재가 하측으로 배출되며,
    상기 턴테이블에도 상기 고정배출부재의 관통홀에 대응한 테이블관통홀이 형성되어,
    상기 각 관통홀에서 관통된 영역의 너비는 상기 소각로의 중심으로부터 멀어질수록 점점 더 커지고, 상기 각 관통홀은 상기 소각로의 중심에 대하여 등각도로 배치되어 방사상으로 마련된 것을 특징으로 하는 고온 소각 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배출단속부재의 관통홀 폭은 상기 고정배출부재의 관통홀 폭보다 더 큰 것을 특징으로 하는 고온 소각 장치.
  4. 고온 소각 장치에 있어서,
    프레임과;
    원통 형상으로 마련되어 소각 대상이 되는 제품을 수용하는 공간을 구비한 본체와, 상기 본체 내부에 마련되어 소각되는 제품에 공기 또는 연료를 공급하는 분사노즐을 구비하여 제품을 소각 가능하게 상기 프레임에 지지된 소각로와;
    상기 본체에서 고온 연소를 할 수 있도록 상기 본체의 상기 분사노즐로 공기를 공급 가능하게 상기 프레임에 결합된 송풍부;를 포함하되,
    상기 분사노즐은 파이프 형상으로 구비되어 상기 분사노즐에는 반경 방향으로 관통된 다수의 분사공을 포함하는 노즐군이 상하 방향으로 이격 배치되어 있고,
    상기 노즐군의 사이에는 상기 각 분사공에서 분사되는 유체와 상기 파이프의 외주 사이의 공간인 데드존을 따라 상하 방향으로 유체가 흐르지 못하도록 배플이 상기 파이프에 결합된 것을 특징으로 하는 고온 소각 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 배플은 상기 노즐군 사이 중 상측의 노즐군에 인접되게 배치된 것을 특징으로 하는 고온 소각 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배플은 상기 노즐군 사이와 상기 본체의 제품이 소각되는 공간으로 안내하고 유체가 상기 노즐군 사이에 체류하지 않도록 상기 분사노즐에 대하여 경사진 것을 특징으로 하는 고온 소각 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 분사노즐의 대응한 높이의 상기 본체 내벽에 내벽배플이 형성된 것을 특징으로 하는 고온 소각 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 본체의 벽은 유체가 흐르도록 나선형으로 구획된 자켓 타입의 이중벽으로 형성된 자켓부를 포함하고,
    상기 송풍부에서 공급되는 공기는 상기 본체 내에서 연소되는 열에 의하여 가열 가능하게 상기 자켓부로 안내된 후 상기 분사노즐로 유입되는 것을 특징으로 하는 고온 소각 장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 본체의 상측에서는 소각되는 제품이 투입되는 투입도어와, 상기 투입도어가 상기 본체에 대하여 360도 회전하여 고정되도록 상기 본체에 결합되는 도어클램프를 구비한 투입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 소각 장치.

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