KR20200116778A

KR20200116778A - 원격제어 및 유해가스 배출이 제어되는 지능형 소각시스템 및 그 장치

Info

Publication number: KR20200116778A
Application number: KR1020190038634A
Authority: KR
Inventors: 최현우; 홍순창; 이민호
Original assignee: 주식회사 미래시안
Priority date: 2019-04-02
Filing date: 2019-04-02
Publication date: 2020-10-13

Abstract

본 발명은 환경오염물질의 배출이 연소시 배출되는 유해가스 제어형 소각시스템 및 쓰레기 소각장치 에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 공장이나 가정에서 발생되는 쓰레기에서 소각시에 다이옥신과 같은 유해한 물질이 소각과 동시에 같이 소멸되어 환경오염물질이 발생되지 않게 되어 다량으로 발생되고 있는 소각이 어려운 쓰레기의 소각이 가능하게 되면서 쓰레기의 소각으로 인하여 발생되는 소각열을 회수하여 증기를 발생시킬 수가 있게 되어 발생되는 증기를 산업용이나 가정용으로 이용하는 것이 가능하며, feed back 제어를 통한 배출 유해가스 상태를 감지하여 연소 조건을 제어할 수 있는 소각 시스템을 통하여 사용자의 휴대용 단말기나 사무실에서 단말기를 이용하여 원격지에서도 소각로의 작동상태를 점검 및 배출가스 정보파악 및 제어 가 가능한 원격제어 및 유해가스 배출이 제어되는 지능형 소각시스템 및 그 장치에 관한 것이다.

Description

원격제어 및 유해가스 배출이 제어되는 지능형 소각시스템 및 그 장치{Waste incineration system and method with remote control and feedback control}

본 발명은 환경오염물질의 배출이 저감된 쓰레기 소각로 및 쓰레기 소각방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 공장이나 가정에서 발생되는 쓰레기에서 소각시에 다이옥신과 같은 유해한 물질이 소각과 동시에 같이 소멸되어 환경오염물질이 발생되지 않으며, 소각으로 인하여 발생되는 소각열을 회수하여 증기를 발생시킬 수가 있게 되어 발생되는 증기를 산업용이나 가정용으로 이용하는 것이 가능한 환경오염물질의 배출이 저감되고, 콘트롤러를 통하여 사용자의 휴대용 단말기나 사무실에서 단말기를 이용하여 원격지에서도 소각로의 작동상태를 점검하는 것이 가능하고 아이오티를 접목하여 배출가스 상태를 원격으로 모니터링 및 제어가 가능한 유해가스 배출이 제어되는 지능형 소각시스템 및 그 장치에 관한 것이다.

산업폐기물은, 유해물질이 많이 포함될 뿐만 아니라, 고 발열량 물질이나 난연물 또는 불연물이 혼재하고 있는 데다, 고체·액체·점체로 그 성상이 다종다양하기 때문에, 과거에 사용되었던 고정 배치 연소식 소각로로는, 이 같은 산업폐기물의 완전 처리는 상당히 곤란했었다.

특히, 이러한 고정 배치 연소식 소각로는 폐기물을 회전·교반하면서 연소시키는 방식이기 때문에, 타기 쉬운 물건만이 먼저 타서 불 바닥부가 소실될 뿐만 아니라, 난연물이 남는다고 하는 연소 불균일이 생기므로, 이 때문에, 완전 소각·멸균이 불가능하고, 특히 불완전 연소에 의한 다이옥신류의 발생과 미연소물의 배출을 방지할 수 없는 문제가 있다. 또, 쓰레기를 교반하면서 소각하는 방식이기 때문에, 대량으로 발생하는 날리는 재의 촉매 작용에 의해, 다이옥신류의 생성이 증가하는 결함도 생기고 있다.

또한, 노(爐) 출구부에 유리류가 용융·부착하여 계속해서 조업을 할 수 없게 된다고 하는 문제점이 있고, 또, 쓰레기 질의 변동이 큰 일반폐기물을 소각하는 경우에도 상기와 동일한 불 바닥부의 소실, 불완전 연소, 다이옥신류의 발생 등의 문제가 생기고 있다.

도 1은 이러한 문제를 해결한 종래 기술로서, 소각로 본체(201)의 꼭대기부분에는 연소가스 배출구(206)가, 상부에는 피더를 갖는 호퍼(202)와 착화용 버너(203)가 마련되고, 소각로 본체(201) 내 아래쪽에는 출몰 자유로운 쓰레기 지지판(204, 204)이 마련되고, 바닥부에는 개폐 자유로운 소각재 배출판(205, 205)이 배치되어 있다. 상기 쓰레기 지지판(204, 204)은, 통상은 도시한 바와 같이 소각로 본체(201) 내에서 후퇴한 상태로 배치되고, 소각재 배출판(205, 205)을 개방하여 소각재를 배출할 때에만, 도에서 1점 쇄선으로 나타낸 바와 같이 재층(AL)의 상층으로 돌출하여, 이 쓰레기 지지판(204, 204)보다도 상부에 있는 쓰레기 및 소각재의 하중을 지지하고, 또, 쓰레기 지지판(204, 204)이 위치한 소각로 본체(201)의 양측에는, 쓰레기 지지판(204, 204)이 소각로 본체(201) 내에서 후퇴할 때에, 이 쓰레기 지지판(204, 204)을 수납하는 수납실(210, 210)이 마련되어 있다. 이 수납실(210, 210)에는, 상온의 냉각공기(CA)가 공급되고 있고, 이 냉각공기(CA)는, 소각로 본체(201)와 수납실(210,210)과의 사이에 형성된 간극(211, 211)에서 소각로 본체(2O1) 내로 분출하여, 쓰레기 지지판(204, 2O4)을 냉각함과 동시에, 이 간극(211, 211)에서 소각로 본체(201) 내의 소각재가 수납실(210, 210) 가장자리로 침입하지 않도록 방지하고 있다. 소각재 배출판(205, 205)은 소각로 본체(201)의 바닥부에 있어서, 수평 위치로부터 1점 쇄선으로 나타내는 수직 위치까지 개폐 자유롭게 마련되어 있다. 그리고, 쓰레기 지지판(204, 204)에 의해 소각로 본체(201)내 하부의 재층(AL)의 상층에서 위를 지지한 후, 소각재 배출판(205, 205)을 아래쪽으로 회전함으로써, 소각이 끝난 소각재(BA)를 소각로 본체(201)의 아래쪽에 마련된 재반출 장치(212)로 반출할 수 있다. 즉，상기 쓰레기 지지판(204, 204)은, 소각재 배출판(205, 205)에 의한 소각재(BA)의 배출을 보조하기 위해 마련되어 있다. 또, 소각로 본체(201)의 상부, 중부, 하부에는 각각 온도 조절된 연소 공기(A1, A2, A3)가 댐퍼(221, 222, 223)를 통해 공급되고 있다. 이들 연소 공기(A1, A2, A3)는 쓰레기 질에 따라서 최적의 온도로 조절되고 있다. 소각로 본체(201)의 호퍼(202)의 반대측에 설치된 착화용 버너(203)는, 작업 개시 때의 쓰레기 착화 또는 노 내 온도 저하시의 연소를 돕는데 이용된다.

그렇지만, 종래에 있어서의 수직형 소각로로는, 산업폐기물, 특히 의료계 폐기물을 소각하는 경우에는, 고 발열량 물질이나 난연물 또는 불연물이 혼재하고, 그 성상도 다종다양하기 때문에, 소각로내의 온도가 변동이 심하여 불안정한 연소 상태가 되어, 완전 연소·멸균이 곤란하게 된다. 또, 화염층(FZ)에서의 2차 연소가 완전하지 않기 때문에, 소각로내에서의 다이옥신류의 열분해가 불충분하게 되고, 소각로 본체(201) 및 도시하지 않는 후속의 재연소실의 용적을 증대하게 할 필요가 있을 뿐만 아니라, 마찬가지로 도시하지 않는 후속의 배기가스 처리 설비에도 부담을 줄 우려가 있다.

또, 수직형 소각로가 대용량이 되면, 쓰레기 지지판(204, 204)이 한쪽 지지 구조이기 때문에 그 강도가 부족하여 쓰레기 지지판(204, 204)이 꺾여 파손하는 일이 있다. 또한, 하부의 재를 소각재 배출판(205, 205) 위로 낙하시킬 때에, 불연분이 적은 경우에는 재층(AL)의 층두께가 적어지고, 잔화 연소층(GL)의 일부가 낙하하여 배출 구역(DA)에서 연소하고，또，미연소물이 잔존하고 있는 경우에는, 상기 낙하시의 쇼크로 미연소물이 붕괴하고, 마찬가지로 배출 구역(DA)에서 연소하기 때문에, 재층(AL) 부근에 클링커가 발생하여, 소각재(BA)의 배출시에 돌출한 쓰레기 지지판(204, 204)을 손상시킬 우려가 있다.

등록특허 10-0564684

본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공장이나 가정에서 발생되는 쓰레기에서 소각시에 다이옥신과 같은 유해한 물질이 소각과 동시에 같이 소멸되어 환경오염물질이 발생되지 않게 되어 다량이 발생되고 있는 소각이 어려운 쓰레기의 소각이 가능하게 되면서 쓰레기의 소각으로 인하여 발생되는 소각열을 회수하여 증기를 발생시킬 수가 있게 되어 발생되는 증기를 산업용이나 가정용으로 이용하는 것이 가능하고, 콘트롤러를 통하여 사용자의 휴대용 단말기나 사무실에서 단말기를 이용하여 원격지에서도 소각로의 작동상태를 점검하는 것이 가능한 환경오염물질의 배출이 저감된 쓰레기 소각로 및 쓰레기 소각방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 이러한 목적은, 내화소재의 캐스터블이 폭이 일정폭 이상을 가지며 일정높이로 적층되고 외측에는 보호용 철판이 둘러싼 소각로 본체와, 상기 소각로 본체의 하부에 설치된 교반부와, 상기 교반부의 측면에 형성된 제1보조연료공급부와, 상기 제1보조연료공급부상에 설치된 연소트레이와, 상기 연소트레이상에 설치된 메인 공기 유입구와, 상기 메인 공기 유입구의 상부에 위치하는 제2보조연료공급부와, 상기 제2보조연료공급부의 상부에 위치되는 제2 공기 유입구와, 상기 제2 공기 유입구의 상부에 위치되며 연소시킬 쓰레기가 투입되는 쓰레기 유입구와, 상기 쓰레기 유입구의 상부에 위치되며 공기를 공급하는 제3 공기 유입구와, 상기 제3공기 유입구의 상부인 소각로 본체의 상부의 중간에 배치되어 공기를 분사하는 에어커튼 발생부와, 상기 소각로 본체의 상부에서 발생되는 연소열을 포함하는 연소가스를 배출하는 연소가스배출관과, 상기 연소가스배출관에 연결되며 연소가스내의 입자를 걸러내는 사이클론과, 상기 연소가스배출관에 인접하게 설치되어 연소가스와 열교환을 시키는 열교환기와, 상기 열교환기를 통과된 연소가스내의 먼지를 걸르는 집진기와, 상기 집진기에서 배출되는 연소가스를 외부로 배출시키며 배출되는 연소가스내의 다이옥신의 농도를 측정하는 다이옥신센서가 설치된 배기부과, 상기 각 구성요서를 제어하는 콘트롤러를 포함하는 본 발명에 따른 환경오염물질의 배출이 저감된 쓰레기 소각로에 의하여 달성된다.

본 발명의 이러한 목적은, 가동되면 송풍팬이 가동되어 상기 소각로 본체의 하부에 위치되는 1차 연소공간내에 공기를 공급하고 제1보조연료공급부에서 연료가 공급되어 1차 연소공간이 약 300℃로 가열되는 제1차 가열단계와, 상기 1차 연소공간의 온도가 300℃에 도달되면 콘트롤러에서 이를 인식하고 제2보조연료공급부에서 연료를 공급하여 2차 연소공간의 온도를 800℃ 까지 가열시키는 제2차 가열단계와, 상기 2차 가열단계에서 800℃ 까지 가열되면 쓰레기 유입구가 개방되어 오토피더에 의하여 쓰레기가 소각로 본체내로 투입되어 쓰레기가 연소되는 단계와, 이와 같이 쓰레기가 투입되어 연소됨과 동시에 소각로 본체의 상부에 설치된 에어커튼 발생부에서 연소공기를 경사지게 분사시켜 소각로 본체의 상부의 3차 연소공간에서 연소공기를 와류로 흐르게 이동시켜 연소공기가 800 ~ 1300℃의 범위에서 잔류되면서 내부의 다이옥신과 같은 환경오염물질을 완전하게 연소시키는 단계와, 3차 연소공간에서 연소된 연소가스를 블로어를 통하여 다시 재순환시키면서 다이옥신의 농도를 측정시키는 단계와, 측정된 다이옥신의 농도가 설정치 이하일 경우에는 사이클론을 통하여 외부로 배출시키고 다이옥신의 농도가 설정치 이상일 경우에는 다시 연소가스순환관을 통하여 재순환시키는 단계를 포함하는 본 발명에 따른 환경오염물질의 배출이 저감된 쓰레기 소각방법에 의하여 달성된다.

본 발명에 따른 환경오염물질의 배출이 저감된 쓰레기 소각로 및 쓰레기 소각방법은, 내화소재의 캐스터블이 폭이 일정폭 이상을 가지며 일정높이로 적층되고 외측에는 보호용 철판이 둘러싼 소각로 본체와, 상기 소각로 본체의 하부에 설치된 교반부와, 상기 교반부의 측면에 형성된 제1보조연료공급부와, 상기 제1보조연료공급부상에 설치된 연소트레이와, 상기 연소트레이상에 설치된 메인 공기 유입구와, 상기 메인 공기 유입구의 상부에 위치하는 제2보조연료공급부와, 상기 제2보조연료공급부의 상부에 위치되는 제2 공기 유입구와, 상기 제2 공기 유입구의 상부에 위치되며 연소시킬 쓰레기가 투입되는 쓰레기 유입구와, 상기 쓰레기 유입구의 상부에 위치되며 공기를 공급하는 제3 공기 유입구와, 상기 제3공기 유입구의 상부인 소각로 본체의 상부의 중간에 배치되어 공기를 분사하는 에어커튼 발생부와, 상기 소각로 본체의 상부에서 발생되는 연소열을 포함하는 연소가스를 배출하는 연소가스배출관과, 상기 연소가스배출관에 연결되며 연소가스내의 입자를 걸러내는 사이클론과, 상기 연소가스배출관에 인접하게 설치되어 연소가스와 열교환을 시키는 열교환기와, 상기 열교환기를 통과된 연소가스내의 먼지를 걸르는 집진기와, 상기 집진기에서 배출되는 연소가스를 외부로 배출시키며 배출되는 연소가스내의 다이옥신의 농도를 측정하는 다이옥신센서가 설치된 배기부과, 상기 각 구성요서를 제어하는 콘트롤러를 포함하여, 소각로 본체내에서 에어커튼을 이용하여 연소가스를 순환시키는 방법으로 연소가스를 고온을 유지하게 하여 공장이나 가정에서 발생되는 쓰레기에서 소각시에 다이옥신과 같은 유해한 물질이 소각과 동시에 같이 소멸되어 환경오염물질이 발생되지 않게 되어 다량이 발생되고 있는 소각이 어려운 쓰레기의 소각이 가능하게 되면서 쓰레기의 소각으로 인하여 발생되는 소각열을 회수하여 증기를 발생시킬 수가 있게 되어 발생되는 증기를 산업용이나 가정용으로 이용하는 것이 가능하고, 콘트롤러를 통하여 사용자의 휴대용 단말기나 사무실에서 단말기를 이용하여 원격지에서도 소각로의 작동상태를 점검하는 것이 가능한 우수한 효과가 있다.

도 1은 종래의 쓰레기 소각로의 개략적인 종단면도
도 2는 본 발명에 따른 환경오염물질의 배출이 저감된 쓰레기 소각방법의 공정도
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 환경오염물질의 배출이 저감된 쓰레기 소각로의 개략적인 종단면도
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 환경오염물질의 배출이 저감된 쓰레기 소각로를 제어하는 콘트롤러의 블럭도
도 5는 발명의 제2실시예에 따른 따른 환경오염물질의 배출이 저감된 쓰레기 소각로의 개략적인 정면도

본 발명에 따른 환경오염물질의 배출이 저감된 쓰레기 소각방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, 소각로가 가동되면 송풍팬이 가동되어 상기 소각로 본체의 하부에 위치되는 1차 연소공간내에 공기를 공급하고 제1보조연료공급부에서 연료가 공급되어 1차 연소공간이 약 300℃로 가열되는 제1차 가열단계(S1)와, 상기 1차 연소공간의 온도가 300℃에 도달되면 콘트롤러에서 이를 인식하고 제2보조연료공급부에서 연료를 공급하여 2차 연소공간의 온도를 800℃ 까지 가열시키는 제2차 가열단계(S2)와, 상기 2차 가열단계에서 800℃ 까지 가열되면 쓰레기 유입구가 개방되어 오토피더에 의하여 쓰레기가 소각로 본체내로 투입되어 쓰레기가 연소되는 단계(S3)와, 이와 같이 쓰레기가 투입되어 연소됨과 동시에 소각로 본체의 상부에 설치된 에어커튼 발생부에서 연소공기를 경사지게 분사시켜 소각로 본체의 상부의 3차 연소공간에서 연소공기를 와류로 흐르게 이동시켜 연소공기가 800 ~ 1300℃의 범위에서 잔류되면서 내부의 다이옥신과 같은 환경오염물질을 완전하게 연소시키는 단계(S4)와, 3차 연소공간에서 연소된 연소가스를 블로어를 통하여 일정시간동안 다시 재순환시키면서 다이옥신의 농도를 측정시키는 단계(S5)와, 이와 같이 일정시간 동안 순환되고 측정된 다이옥신의 농도가 설정치 이하일 경우에는 사이클론을 통하여 외부로 배출시키고 다이옥신의 농도가 설정치 이상일 경우에는 다시 연소가스순환관을 통하여 재순환시키는 단계(S6)를 포함한다. 상기 사이클론을 톨하여 배출된 연소가스는 열교환기와 집진기를 거치는 단계(S7)를 지나서, 배기부으로 배출되기 전에 다이옥신센서에 의하여 설정치 이하인가를 판단(S8)하여 설정치 이하일 경우에는 외부로 배출(S9)시키고, 설정치 이상일 경우에는 다시 쓰레기 연소단계로 재순환시켜 불완전연소된 다이옥신을 소각되게 처리하게 된다.

상기 1차 가열단계(S1)에서는 제1보조연료공급부에서 연료가 공급되어 점화되면서 온도센서(t1)에서 1차 연소공간(B1)의 내부온도가 300℃ 인가를 판단하고 온도에 도달시까지 계속하여 점화되게 되는 것이다.

이와 같이 하여 상기 1차 가열단계(S1)에서 상기 1차 연소공간의 온도가 300℃에 도달되면 콘트롤러에서 이를 인식하고 제2보조연료공급부에서 연료를 공급하여 2차 연소공간의 온도를 800℃ 까지 가열시키는 제2차 가열단계(S2)를 수행하고, 여기에서도 온도센서(t2)에서 2차 연소공간(B2)의 내부온도가 800℃ 인가를 판단하고 온도에 도달시까지 계속하여 점화되게 되는 것이다.

본 발명의 제1실시예에 따른 환경오염물질의 배출이 저감된 쓰레기 소각로(A)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 내화소재의 캐스터블이 폭이 일정폭 이상을 가지며 일정높이로 적층되고 외측에는 보호용 철판이 둘러싼 소각로 본체(1)와, 상기 소각로 본체(1)의 하부에 설치된 교반부(2)와, 상기 교반부(2)의 측면에 형성된 제1보조연료공급부(3)와, 상기 제1보조연료공급부(3)상에 설치된 연소트레이(4)와, 상기 연소트레이(4)상에 설치된 메인 공기 유입구(5)와, 상기 메인 공기 유입구(5)의 상부에 위치하는 제2보조연료공급부(6)와, 상기 제2보조연료공급부(6)의 상부에 위치되는 제2 공기 유입구(7)와, 상기 제2 공기 유입구(7)의 상부에 위치되며 연소시킬 쓰레기가 투입되는 쓰레기 유입구(8)와, 상기 쓰레기 유입구(8)의 상부에 위치되며 공기를 공급하는 제3 공기 유입구(9)와, 상기 제3공기 유입구(9)의 상부인 소각로 본체(1)의 상부의 중간에 배치되어 공기를 분사하는 에어커튼 발생부(10)와, 상기 소각로 본체(1)의 상부에서 발생되는 연소열을 포함하는 연소가스를 배출하는 연소가스배출관(11)과, 상기 연소가스배출관(11)에 연결되며 연소가스내의 입자를 걸러내는 사이클론(12)과, 상기 연소가스배출관(11)에 인접하게 설치되어 연소가스와 열교환을 시키는 열교환기(13)와, 상기 열교환기(13)를 통과된 연소가스내의 먼지를 걸르는 집진기(14)와, 상기 집진기에서 배출되는 연소가스를 외부로 배출시키며 배출되는 연소가스내의 다이옥신의 농도를 측정하는 다이옥신센서가 설치된 배기부(15)과, 상기 각 구성요소를 제어하는 콘트롤러(16)를 포함한다.

상기 소각로 본체(1)에는 '캐스터블'이라는 내화벽재가 폭이 20cm 이상의 두께로 형성되며 외측에는 철판이 설치되어 있다.

상기 소각로 본체(1)의 내부는 상기 연소트레이(4)의 하부에 위치되는 1차 연소공간(B1)과, 상기 연소트레이(4)의 상부에 위치되는 2차 연소공간(B2)과 상기 제2 공기 유입부(7)의 상부에 위치되는 3차 연소공간(B3)으로 구분되며, 상기 1,2,3차 연소공간(B1,B2,B3)에 인접하게 온도센서(t1,t2,t3)가 설치되어 있다.

상기 소각로 본체(1)의 내부의 상부에는 열회수용 회수파이프(18)가 설치되어 3차 연소공간(B3)의 내부의 연소가스의 열을 상기 열회수용 회수파이프(18)에서 회수하여 산업용 또는 가정용으로 재활용하게 되는 것이다.

상기 교반장치(2)는 소각로 본체의 하부에 낙하된 재를 뭉치지 않도록 교반시키는 것으로서 하부에는 재받침대(도시되지 않음)가 설치되어 있다.

상기 에어커튼 발생부(10)는 콘형태의 콘밸브(10a)의 분사로(10b)로 고압공기를 분사하여 분사된 공기가 소각로 본체(1)의 측벽에 맞아 반사되면서 흐름의 방향이 변경되면서 내부에 회전하는 형태의 와류를 형성시키는 에어커튼의 흐름을 형성시키는 방식으로 연소가스의 흐름을 에어커튼의 내부로 제한시켜 에어커튼의 내부의 온도를 고온으로 유지시킬 수가 있게 되어 상기 에어커튼으로 제한된 내부에서 고온으로 가열된 연소가스를 원하는 소정의 온도까지 상승시켜 연소가스내에 존재하는 다이옥신을 비롯한 환경에 유해물질을 완전히 소각시키게 되는 것이다.

상기 연소가스배출관(11)에는 온도센서(t4)와 다이옥신센서(d1)이 설치되고 연장되어 다시 메인 공기 유입구(5)로 순환되는 순환연소가스관(11a)과 상기 순환연소가스관(11a)에서 분기되고 사이클론(12)으로 송출되는 외부배출연소가스관(11b)으로 구성되며, 상기 순환연소가스관(11a)내에는 송풍블로어(17)와 송풍팬(18)이 설치되어 순환공기를 메인 공기 유입구(5)로 송풍시킨다. 상기 분기부에는 순환공기의 흐름을 변경시키는 변경밸브(11c)가 설치되어 있다.

상기 연소가스배출관(11)상에는 연소가스의 열을 재활용할 수 있도록 열교환코일(19)이 설치되어 있어 연소가스의 열을 물이나 공기로 가열할 수가 있게 되어 있다.

상기 사이클론(12)은 연소가스배출관(11)에 연결되며 연소가스내의 입자를 걸러내도록 원심력을 받게 작동되어 벽에 부딪히 입자들이 하방으로 낙하되게 되어 연소가스내에 포함된 미세한 입자들을 걸러내게 되는 것이다

상기 열교환기(13)는 사이클론(12)과 집진기(14)의 사이에 설치되어 고온의 연소가스와 물이나 공기와 열교환시켜 연소가스내의 열을 회수할 수가 있게 되는 것이다.

상기 집진기(14)는 사이클론(12)에서 1차적으로 걸러진 연소가스내의 미세한 먼지를 집진기의 전기적인 작동을 통하여 더욱 미세하게 연소가스내의 먼지를 거르는 기능을 수행한다.

상기 배기부(15)에는 다이옥신센서(d2)가 설치되어 외부로 배출되는 다이옥신의 농도를 감지하여 콘트롤러(16)에 전달하게 되는 것이다.

본 발명에 따른 환경오염물질의 배출이 저감된 쓰레기 소각로(A)의 콘트롤러(16)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 각종 온도센서나 다이옥신센서와 프로토콜 제어를 수행하는 인터페이스부(161)와, TCP/IP 통신을 하거나 인터넷과 통신하는 이더넷부(162)와, 전체 DC 및 AC 를 공급시키는 전원공급부(163)와, 키버튼을 통한 온/오프 작동과 같은 내부제어를 수행하는 조작부(164)와, 상기 소각로의 전체적인 작동을 수행하는 메인 CPU(165)를 포함하고, 상기 메인 CPU(165)는 상기 인터페이스부(161)와 프로토콜 처리를 수행하는 외부 프로토콜 처리부(165a)와, 데이터 구조를 파싱하는 것이 가능한 데이터처리부(165b)와, 상기 전력관리 및 데이터 처리 알고리즘을 수행하는 연산부(165c)와, 데이터를 저장하는 데이터 저장부(165d)와, 상기 모든 구성요소의 제어를 수행하는 제어부(165e)를 포함한다.

상기 콘트롤러(16)는 이더넷부(162)에서 통신을 수행하게 되므로 사용자의 휴대용 단말기나 사무실에 설치된 단말기에서도 상기 콘트롤러(16)와 통신하는 것이 가능하게 되므로, 사용자는 항상 어디에서도 본 발명에 따른 소각로(A)의 작동상태를 확인할 수가 있게 되는 것이다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 환경오염물질의 배출이 저감된 쓰레기 소각방법에 대하여 상세하게 설명한다.

우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 소각로가 가동되면 송풍팬(18)이 가동되어 상기 소각로 본체(1)의 하부에 위치되는 1차 연소공간(B1)내에 공기를 공급하고 제1보조연료공급부(3)에서 연료가 공급되어 1차 연소공간(B1)이 약 300℃로 가열되게된다.

상기 1차 연소공간(B1)의 온도가 300℃에 도달되면 콘트롤러(16)에서 이를 인식하고 제2보조연료공급부(6)에서 연료를 공급하여 2차 연소공간(B2)의 온도를 800℃ 까지 가열시키게 된다.

상기 2차 가열단계에서 상기 2차 연소공간(B2)의 온도가 800℃ 까지 가열되면 쓰레기 유입구(8)가 개방되어 오토피더(81)에 의하여 쓰레기가 소각로 본체내(1)로 투입되어 소각시킬 쓰레기가 연소되는 것이다.

이와 같이 쓰레기가 투입되어 연소됨과 동시에 소각로 본체(1)의 상부에 설치된 에어커튼 발생부(10)에서 콘밸브(10a)의 분사로(10b)를 통하여 외부공기를 경사지게 분사시켜 소각로 본체(1)의 상부의 3차 연소공간(B3)에서 연소공기를 와류로 흐르게 이동시켜 연소공기가 800 ~ 1300℃의 범위에서 잔류되면서 내부의 다이옥신과 같은 환경오염물질을 완전하게 연소되게 되는 것이다.

이와 같이, 3차 연소공간(B3)에서 연소된 연소가스를 송풍블로어(17)를 통하여 일정시간동안 다시 재순환시키면서 다이옥신센서(d1)을 통하여 다이옥신의 농도를 측정시키고, 이와 같이 일정시간 동안 순환되고 측정된 다이옥신의 농도가 설정치 이하일 경우에는 사이클론(12)을 통하여 외부로 배출시키고 다이옥신의 농도가 설정치 이상일 경우에는 다시 연소가스순환관(11)을 통하여 재순환시켜서 연소가스내의 다이옥신을 완전히 소각시키게 된다.

이와 같이 상기 사이클론(12)을 통하여 배출된 연소가스는 열교환기(13)와 집진기(14)를 거쳐서, 배기부(15)으로 배출되기 전에 다이옥신센서(d2)에 의하여 설정치 이하인가를 판단하여 설정치 이하일 경우에는 외부로 배출시키고, 설정치 이상일 경우에는 다시 소각로 본체(1)로 재순환시켜 불완전연소된 다이옥신을 소각되게 처리하게 된다.

이상과 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 환경오염물질의 배출이 저감된 쓰레기 소각로(A)는, 소각로 본체(1)의 내부의 상부에 설치된 열회수용 회수파이프(18)와, 상기 연소가스배출관(11)상에 설치된 열교환코일(19)과, 별도로 설치된 열교환기(13)를 통하여, 3중으로 고온의 연소가스와 물이나 공기와 열교환시켜 연소가스내의 열을 회수할 수가 있게 되므로서 연소열의 재활용하는 비율이 대폭적으로 증대되는 것이 가능하게 되는 것이다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 따른 환경오염물질의 배출이 저감된 쓰레기 소각로(A)의 개략적인 정면도로서, 소각로 본체(1)의 내부의 상부에는 열회수용 회수파이프(18)가 설치되어 3차 연소공간(B3)의 내부의 연소가스의 열을 상기 열회수용 회수파이프(18)에서 회수하여 재활용하고, 에어커튼 발생부(10)는 고압공기를 분사하여 분사된 공기가 소각로 본체(1)의 측벽에 맞아 반사되면서 흐름의 방향이 변경되면서 내부에 회전하는 형태의 와류를 형성시키는 방식도 제1실시예와 동일한 구조를 갖는다. 상기 연소가스배출관(11)에는 고온시로코 브로어(20)가 설치되어, 상기 고온시로코 브로어(19)는 소각로 본체(1)의 내부의 가열된 로내의 열을 흡입하여 온도팽창을 유지하는 유입장치로서 미연소가스를, 화살표로 도시된 바와 같이, 소각로 본체(1)로 순환시켜 미연소가스를 완전하게 연소시키는 기능을 수행한다. 도면상 동일한 참조부호로 표기된 부분은 제1실시예와 동일한 구성부분을 지칭한다고 할 것이다.

본 발명의 제2실시예에 따른 따른 환경오염물질의 배출이 저감된 쓰레기 소각로(A)도 콘트롤러(16)와 고온시로코 브로어(20)와 송풍팬(18)과 연동되어 에어커튼을 생성할 수 있는 제어통신을 수행하고, 집진기(14)는 최종 대기가스 상태를 물리적으로 구분하여 내부 순환 및 외부 배출할 수 있도록 하는 것이고, 콘트롤러(16)에서 온도센서와 다이옥신 센서를 통하여 실시간 통신을 하며 지속적으로 소각상태와 조건을 최적화가 되도록 관리하고 이를 저장하는 기능을 갖는다.

따라서, 본 발명에 따른 환경오염물질의 배출이 저감된 쓰레기 소각로 및 쓰레기 소각방법은, 소각로 본체내에서 에어커튼을 이용하여 연소가스를 순환시키는 방법으로 연소가스를 고온을 유지하게 하여 공장이나 가정에서 발생되는 쓰레기에서 소각시에 다이옥신과 같은 유해한 물질이 소각과 동시에 같이 소멸되어 환경오염물질이 발생되지 않게 되어 다량이 발생되고 있는 소각이 어려운 쓰레기의 소각이 가능하게 되면서 쓰레기의 소각으로 인하여 발생되는 소각열을 3중으로 회수하여 증기를 발생시킬 수가 있게 되어 발생되는 증기를 산업용이나 가정용으로 이용하는 것이 가능하게 되는 것이다.

본 발명에 따른 환경오염물질의 배출이 저감된 쓰레기 소각로 및 쓰레기 소각방법은 소각로 제조산업에서 동일한 제품을 반복적으로 제조하는 것이 가능함과 아울러 쓰레기 소각분야에서 동일한 방법을 반복적으로 수행하는 것이 가능하다고 할 것이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이라고 할 것이다.

A 쓰레기 소각로 1 소각로 본체
2 교반부 3 제1보조연료공급부
4 연소트레 5 메인 공기 유입구
6 제2보조연료공급부 7 제2 공기 유입구
8 쓰레기 유입구 9 제3 공기 유입구
10 에어커튼 발생부 11 연소가스배출관
12 사이클론 13 열교환기
14 집진기 15배기부
16 콘트롤러

Claims

환경오염물질의 유해가스 배출을 저감하기 위한 소각시스템에 있어서,
상기 환경오염물질의 배출이 저감된 쓰레기 소각방법은, 소각로가 가동되면 보조연소 장치에서 점화를 시작하며 이때 송풍팬이 가동되어 불완전 연소나 분진을 차단하기 위한 에어커튼을 형성하고상기 소각로 본체의 하부에 위치되는 1차 연소공간내에 공기를 공급하고 (제1보조연료공급부에서 연료가 공급되어 1차 연소공간이 약 300℃로 가열되는 제1차 가열단계(S1)와,
상기 1차 연소공간의 온도가 300℃에 도달되면 콘트롤러에서 이를 인식하고 제2보조연료공급부에서 연료를 공급하여 2차 연소공간의 온도를 800℃ 까지 가열시키는 제2차 가열단계(S2)와,
상기 2차 가열단계에서 800℃ 까지 가열되면 쓰레기 유입구가 개방되어 오토피더에 의하여 쓰레기가 소각로 본체내로 투입되어 쓰레기가 연소되는 단계(S3)와,
이와 같이 쓰레기가 투입되어 연소됨과 동시에 소각로 본체의 상부에 설치된 에어커튼 발생부에서 연소공기를 경사지게 분사시켜 소각로 본체의 상부의 3차 연소공간에서 연소공기를 와류로 흐르게 이동시켜 연소공기가 800 ~ 1300℃의 범위에서 잔류되면서 내부의 다이옥신과 같은 환경오염물질을 완전하게 연소시키는 단계(S4)와,
3차 연소공간에서 연소된 연소가스를 블로어를 통하여 일정시간동안 다시 재순환시키면서 다이옥신의 농도를 측정시키는 단계(S5)와,
이와 같이 일정시간 동안 순환되고 측정된 다이옥신의 농도가 설정치 이하일 경우에는 사이클론을 통하여 외부로 배출시키고
다이옥신의 농도가 설정치 이상일 경우에는 다시 연소가스순환관을 통하여 재순환시키는 단계(S6)와,
상기 사이클론을 통하여 배출된 연소가스는 열교환기와 집진기를 거치는 단계(S7)와,
배기부으로 배출되기 전에 다이옥신센서에 의하여 설정치 이하인가를 판단하는 단계(S8)와,
다이옥신의 농도가 설정치 이하일 경우에는 외부로 배출(S9)시키고, 설정치 이상일 경우에는 연소 조건을 변경하여 소각함을 특징으로 하는 원격제어 및 유해가스 배출이 제어되는 지능형 소각시스템.
환경오염물질의 배출이 저감된 쓰레기 배출가스 제어형 소각로에 있어서,
상기 환경오염물질의 배출이 저감된 쓰레기 배출가스 제어형 소각로(A)는,
상기 제1보조연료공급부(3)상에 설치된 연소트레이(4)와,
상기 메인 공기 유입구(5)의 상부에 위치하는 에어 차단용 커튼과,
상기 제2 공기 유입구(7)의 상부에 위치되며 연소시킬 쓰레기가 투입되는 쓰레기 유입구(8)와,
상기 제3공기 유입구(9)의 상부인 소각로 본체(1)의 상부의 중간에 배치되어 공기를 분사하는 에어커튼 발생부(10)와,
상기 소각로 본체(1)의 상부에서 발생되는 연소열을 포함하는 연소가스를 배출하는 연소가스배출관(11)과,
상기 연소가스배출관(11)에 연결되며 연소가스내의 입자를 걸러내는 사이클론(12)과,
상기 연소가스배출관(11)에 인접하게 설치되어 연소가스와 열교환을 시키는 열교환기(13)와,
상기 열교환기(13)를 통과된 연소가스내의 먼지를 거르는 집진기(14)와,
상기 집진기에서 배출되는 연소가스를 외부로 배출시키며 배출되는 연소가스내의 다이옥신의 농도를 측정하는 다이옥신센서가 설치된 배기부(15)과,
상기 각 구성요소를 제어하는 콘트롤러(16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격제어 및 유해가스 배출이 제어되는 지능형 소각장치.
제2항에 있어서,
상기 소각로 본체(1)의 내부는 상기 연소트레이(4)의 하부에 위치되는 1차 연소공간(B1)과, 상기 연소트레이(4)의 상부에 위치되는 2차 연소공간(B2)과 상기 제2 공기 유입부(7)의 상부에 위치되는 3차 연소공간(B3)으로 구분되며, 상기 1,2,3차 연소공간(B1,B2,B3)에 인접하게 온도센서(t1,t2,t3)가 설치되고,
상기 에어커튼 발생부(10)는 콘형태의 콘밸브(10a)의 분사로(10b)로 고압공기를 분사하여 분사된 공기가 소각로 본체(1)의 측벽에 맞아 반사되면서 흐름의 방향이 변경되면서 내부에 회전하는 형태의 와류를 형성시키는 에어커튼의 흐름을 형성시키는 것을 특징으로 하는 원격제어 및 유해가스 배출이 제어되는 지능형 소각장치.
제2항에 있어서,
상기 콘트롤러(16)는 각종 대기 측정 센서 값 에 따른 시스템 제어를 수행하는 제어부(161)와, TCP/IP 통신을 하거나 인터넷과 통신하는 이더넷부(162)와, 전체 DC 및 AC 를 공급시키는 전원공급부(163)와, 키버튼을 통한 온/오프 작동과 같은 내부제어를 수행하는 조작부(164)와, 상기 소각로의 전체적인 작동을 수행하는 메인 CPU(165)를 포함하고, 상기 메인 CPU(165)는 상기 인터페이스부(161)와 프로토콜 처리를 수행하는 외부 프로토콜 처리부(165a)와, 데이터 구조를 파싱하는 것이 가능한 데이터처리부(165b)와, 상기 전력관리 및 데이터 처리 알고리즘을 수행하는 연산부(165c)와, 데이터를 저장하는 데이터 저장부(165d)와, 상기 모든 구성요소의 제어를 수행하는 제어부(165e)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격제어 및 유해가스 배출이 제어되는 지능형 소각장치.
제2항에 있어서,
상기 연소가스배출관(11)에는 온도센서(t4)와 대기측정 센서 다이옥신센서(d1)가 설치되고,
상기 연소가스배출관(11)은 다시 메인 공기 유입구(5)로 순환되는 순환연소가스관(11a)과 상기 순환연소가스관(11a)에서 분기되고 사이클론(12)으로 송출되는 외부배출연소가스관(11b)으로 구성되며,
상기 순환연소가스관(11a)내에는 송풍블로어(17)와 송풍팬(18)이 설치되어 순환공기를 메인 공기 유입구(5)로 송풍시키는 것을 특징으로 하는 원격제어 및 유해가스 배출이 제어되는 지능형 소각장치.