KR20230172736A - 폐기물 소각 보일러용 배기 정화 장치 - Google Patents

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Abstract

폐기물 소각 보일러에서 배출되는 배기 가스를 필터링하기 위한 배기 정화 장치가 개시된다. 개시된 배기 정화 장치는, 상기 폐기물 소각 보일러에서 배출되는 배기 가스를 선회시키는 사이클론부와, 상기 사이클론부 측면에 연결되는 배기 가스 유입관과, 상기 사이클론부 측면에 연결되고 상기 사이클론부 내측으로 외부 공기를 공급하는 공기 유입관과, 상기 공기 유입관에 연결되어 외부 공기를 공기 공급관으로 제공하는 송풍팬과, 상기 사이클론부 내부에서 이물질과 분리된 배기 가스를 상기 사이클론부 외부로 배출하는 배기 가스 배출관을 포함하며, 상기 배기 가스 유입관의 유입구는 제1 높이에 위치하고, 상기 공기 유입관의 유입구는 상기 제1 높이보다 낮은 제2 높이에 위치할 수 있다.

Description

폐기물 소각 보일러용 배기 정화 장치{Exhaust purification apparatus for waste incineration boiler}
본 발명은 배기 정화 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐기물을 열원으로 하는 폐기물 소각 보일러 장치용 배기 정화 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 소각기는 폐기물이 투입되는 연소실과 연소된 공기가 배치되는 굴뚝과 집진기를 구비한다. 이러한 종래의 소각기는 폐기물을 연소실에 투입하여 연소실내에서 소각할 때 발생되는 연소가스, 미세한 분진 등의 이물질이 집진기를 통과하여 필터링된 후 배출하고 있다.
그런데 종래의 소각기는 내부에서 완전 연소가 이루어지지 않고 폐기물 찌꺼기가 연소실 바닥에 잔류하게 되고 이를 그대로 방출시킴으로써 환경오염을 일으키는 문제점이 있었다.
본 발명은 폐기물 소각 보일러 장치에서 배출되는 배기 가스의 필터링 효율을 극대화할 수 있는 배기 정화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 폐기물 소각 보일러에서 배출되는 배기 가스를 필터링하기 위한 배기 정화 장치에 있어서, 상기 폐기물 소각 보일러에서 배출되는 배기 가스를 선회시키는 사이클론부; 상기 사이클론부 측면에 연결되는 배기 가스 유입관; 상기 사이클론부 측면에 연결되고 상기 사이클론부 내측으로 외부 공기를 공급하는 공기 유입관; 상기 공기 유입관에 연결되어 외부 공기를 공기 공급관으로 제공하는 송풍팬; 및 상기 사이클론부 내부에서 이물질과 분리된 배기 가스를 상기 사이클론부 외부로 배출하는 배기 가스 배출관;을 포함하며, 상기 배기 가스 유입관의 유입구는 제1 높이에 위치하고, 상기 공기 유입관의 유입구는 상기 제1 높이보다 낮은 제2 높이에 위치하는 것을 특징으로 하는 배기 정화 장치를 제공한다.
상기 배기 정화 장치는, 상기 폐기물 소각 보일러의 배출관에 요소수를 제공하는 요소수 공급장치; 및 상기 요소수 및 상기 배기 가스가 혼합된 질소혼합물을 환원하는 질소혼합물 환원 장치;를 더 포함할 수 있다.
상기 질소혼합물 환원 장치는 상기 폐기물 소각 보일러의 배출관과 상기 배기 가스 유입관 사이에 배치될 수 있다.
상기 배기 정화 장치는, 상기 사이클론부의 하측에 연결되어 상기 사이클론부 내측에서 선회하는 배기 가스로부터 원심력에 의해 분리되는 이물질을 수거하기 위한 이물질 수거부를 더 포함할 수 있다.
상기 배기 정화 장치는, 상기 배기 가스 배출관으로부터 배출되는 배기 가스를 필터링하기 위한 배기 정화부를 더 포함할 수 있다.
상기 배기 정화부는, 상기 배기 가스 배출관에서 배출되는 배기 가스를 선회시키는 추가 사이클론부; 상기 배기 가스 배출관과 연결되고, 상기 추가 사이클론부 측면에 연결되는 추가 배기 가스 유입관; 상기 추가 사이클론부 측면에 연결되고 상기 추가 사이클론부 내측으로 외부 공기를 공급하는 추가 공기 유입관; 상기 추가 공기 유입관에 연결되어 외부 공기를 공기 공급관으로 제공하는 추가 송풍팬; 및 상기 추가 사이클론부 내부에서 이물질과 분리된 배기 가스를 상기 추가 사이클론부 외부로 배출하는 추가 배기 가스 배출관;을 포함하며, 상기 추가 배기 가스 유입관의 유입구는 제3 높이에 위치하고, 상기 추가 공기 유입관의 유입구는 상기 제3 높이보다 낮은 제4 높이에 위치할 수 있다.
상기 배기 정화 장치는, 상기 배기 가스 배출관으로부터 배출되는 배기 가스를 필터링하기 위해 순차적으로 연결되는 적어도 2개의 배기 정화부를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명에 있어서는, 폐기물이 소각되면서 발생하는 배기 가스에 포함된 이물질을 사이클론 방식으로 수거하여 배기 가스의 필터링 효율을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서는, 폐기물 소각 보일러에서 배출되는 배기 가스에 요소수를 투입하여 배기 가스에 포함된 질소 산화물을 환원하여 배출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기 정화 장치가 폐기물 소각 보일러에 연결된 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기 정화 장치를 나타낸 평단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배기 정화 장치를 나타내는 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시 예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시 예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시 예는 다양한 실시 예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서, 첨부된 도면에 개시된 특정 실시 예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
그 밖에도, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 폐기물 소각 보일러용 배기 정화 장치를 설명한다.
폐기물 소각 보일러(1)는 내측으로 투입된 각종 폐기물을 연소시켜 열에너지를 얻는다. 폐기물 소각 보일러(1)에서 배출되는 배기 가스에는 폐기물 소각 보일러(1) 내에서 미처 연소되지 못한 이물을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기 정화 장치(10)는 배기 가스를 완전 연소 시킨 후 대기 중으로 배출하기 위해, 하기와 같은 구성을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기 정화 장치가 폐기물 소각 보일러에 연결된 예를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기 정화 장치를 나타낸 평단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기 정화 장치(10)는 요소수 공급 장치(5)와 질소산화물 환원 장치(7)를 포함할 수 있다.
폐기물 소각 보일러(1)에서 배출되는 배기 가스는 배출관(3)을 통해 배기 정화 장치(10)의 배기 가스 유입관(15)으로 유입된다.
이 경우, 폐기물 소각 보일러(1)의 배기 가스 배출관(3)과 배기 가스 유입관(15) 사이에는 요소수 공급 장치(5)와 질소산화물 환원 장치(7)가 배치될 수 있다.
요소수 공급 장치(5)는 질소산화물 환원 장치(7)로 유입되는 배기 가스에 소정 량의 요소수(NH3)를 투입한다.
질소산화물 환원 장치(7)는 배기 가스와 요소수가 혼합된 질소환화물(NOx)을 순수한 질소(N)와 물(H2O)로 환원한다. 이 경우, 질소산화물 환원 장치(7)는 질소환화물의 산화를 촉진할 수 있도록 질소산화물 환원 장치(7)의 내부 온도가 100℃~500℃로 유지되는 것이 바람직하다.
질소산화물 환원 장치(7)에서 1차 필터링된 배기 가스는 배기 가스 유입관(15)을 통해 배기 정화 장치(10)로 유입된다.
경우에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기 정화 장치(10)는 요소수 공급 장치(5)와 질소산화물 환원 장치(7)를 생략할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배기 정화 장치(10)는 폐기물 소각 보일러(1)로부터 배출되는 배기 가스가 유입되는 사이클론부(11)와, 사이클론부(11)의 하측에 연통된 이물질 수거부(13)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기 정화 장치(10)는 폐기물 소각 보일러(1)로부터 배출되는 배기 가스를 사이클론부(11) 내측으로 안내하는 배기 가스 유입관(15)과, 외부 공기를 사이클론부(11) 내측으로 안내하는 공기 유입관(17)과, 사이클론부(11) 내측에서 필터링된 배기 가스를 사이클론부(11) 외측으로 안내하는 배기 가스 배출관(19)을 포함할 수 있다.
사이클론부(11)는 배기 가스 유입관(15)을 통해 유입된 배기 가스가 사이클론부(11) 내측에서 선회될 수 있도록 원통형으로 이루어질 수 있다.
사이클론부(11) 하측에 배치된 이물질 수거부(13)는 배기 가스에 포함된 이물질을 수거할 수 있다. 이물질은 사이클론부(11) 내측에서 배기 가스가 선회할 때 원심력에 의해 배기 가스로부터 분리되어 낙하한다. 이에 따라, 낙하하는 이물질은 이물질 수거부(13)에 수거될 수 있다.
도 2를 참조하면, 배기 가스 유입관(15)은 배기 가스가 사이크론부(11) 내부로 유입 시 사이클론부(11)의 내벽을 따라 선회할 수 있도록 사이클론부(11) 측면에 연결된다.
공기 유입관(17)은 배기 가스 유입관(15)을 통해 사이클론부(11) 내측으로 유입된 배기 가스의 선회 속도를 증가시킬 수 있도록 외부 공기를 사이를론부(11) 내측으로 공급한다.
도 2를 참조하면, 공기 유입관(17)은 외부 공기를 사이클론부(11) 내측에서 선회하는 배기 가스의 선회 방향과 동일한 방향으로 공급하도록 사이클론부(11)의 측면에 연결된다.
공기 유입관(17)은 사이클론부(11) 내측으로 유입되는 배기 가스의 유입을 방해하지 않도록 배기 가스 유입관(15)의 유입구의 높이보다 낮은 높이에서 외부 공기를 사이클론부(11) 내측으로 공급한다(도 1 참조).
공기 유입관(17)의 일측에는 외부 공기는 강제로 이송하기 위한 송풍팬(30)이 배치될 수 있다.
공기 유입관(17) 내측에는 외부 공기를 필터링할 수 있는 필터 장치(미도시)가 배치될 수 있다. 또는, 필터 장치는 송풍팬(30)으로 외부 공기가 유입되기 전 지점의 유로에 배치되어 외부 공기를 필터링할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 본 발명은 공기 유입관(17)을 통해 소정 량의 외부 공기를 사이클론부(11) 내측으로 공급함으로써, 사이클론부(11) 내측의 배기 가스를 냉각할 수 있고, 사이클론부(11) 내측에서 선회하는 배기 가스의 선회 속도를 조절하여 배기 가스와 이물질의 분리를 극대화할 수 있다.
배기 가스 배출관(19)은 사이클론부(11)의 상부를 관통하여 사이클론부(11) 내측에 수직으로 배치될 수 있다. 배기 가스 배출관(19)은 사이클론부(11)의 중심에 위치할 수 있다. 또한, 배기 가스 배출관(19)의 하단(유입구)는 공기 유입관(17)의 유입구의 높이보다 낮은 높이에 위치할 수 있다.
배기 가스 배출관(19)은 사이클론부(11) 내측에서 2차 필터링된 배기 가스를 사이클론부(11) 외측으로 배출한다. 이 경우, 배기 가스 배출관(19) 내측에는 미세 이물질을 필터링할 수 있는 미세 필터 장치(미도시)가 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 배기 정화 장치는 복수의 사이클론부를 순차적으로 연결하여 배기 가스의 필터링 효과를 극대화할 수 있다. 이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배기 정화 장치(100)의 구성을 설명한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배기 정화 장치를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배기 정화 장치(400)는 제1 배기 정화부(100), 제2 배기 정화부(200) 및 제3 배기 정화부(300)를 포함할 수 있다.
제1 배기 정화부(100)는 제1 사이클론부(111)와, 제1 사이클론부(111)의 하측에 연통된 제1 이물질 수거부(113)와, 폐기물 소각 보일러(1)로부터 배출되는 배기 가스를 제1 사이클론부(111) 내측으로 안내하는 제1 배기 가스 유입관(115)과, 외부 공기를 제1 사이클론부(111) 내측으로 안내하는 제1 공기 유입관(117)과, 제1 사이클론부(111) 내측에서 필터링된 배기 가스를 제1 사이클론부(111) 외측으로 안내하는 제1 배기 가스 배출관(119)을 포함할 수 있다.
또한, 제1 배기 정화부(100)는 제1 공기 유입관(117)에 연결되어 외부 공기를 제2 공기 유입관(117)으로 공급하는 제1 송풍팬(131)을 포함할 수 있다.
제1 배기 가스 유입관(115)은 폐기물 소각 보일러(1)의 배출관(3)에 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 배기 정화 장치(400)는 전술한 배기 정화 장치(10)의 요소수 공급 장치(5)와 질소산화물 환원 장치(7)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 배기 정화부(100)의 제1 배기 가스 유입관(115)은 질소산화물 환원 장치(7)와 연결될 수 있다.
제1 배기 정화부(100)의 각 구성은 전술한 배기 정화 장치(10)의 각 구성에 대응할 수 있다. 다만, 제1 배기 정화부(100)의 제1 배기 가스 배출관(119)은 인접한 제2 배기 정화부(200)의 제2 배기 가스 유입관(215)에 연결된 점이 전술한 배기 정화 장치(10)와 차이가 있다.
제2 배기 정화부(200)의 구성은 제1 배기 정화부(100)의 구성과 대부분 동일하다. 즉, 제2 배기 정화부(200)는 제2 사이클론부(211)와, 제2 사이클론부(211)의 하측에 연통된 제2 이물질 수거부(213)와, 제1 배기 정화부(100)로부터 배출되는 배기 가스를 제2 사이클론부(211) 내측으로 안내하는 제2 배기 가스 유입관(215)과, 외부 공기를 제2 사이클론부(211) 내측으로 안내하는 제2 공기 유입관(217)과, 제2 사이클론부(211) 내측에서 필터링된 배기 가스를 제2 사이클론부(211) 외측으로 안내하는 제2 배기 가스 배출관(219)을 포함할 수 있다.
또한, 제2 배기 정화부(200)는 제2 공기 유입관(217)에 연결되어 외부 공기를 제2 공기 유입관(217)으로 공급하는 제2 송풍팬(231)을 포함할 수 있다.
제2 배기 정화부(200)는 제1 배기 정화부(100)에서 1차 필터링된 배기 가스를 유입하여 2차 필터링할 수 있다.
제3 배기 정화부(300)의 구성 역시 제1 배기 정화부(100)의 구성과 대부분 동일하다. 즉, 제3 배기 정화부(300)는 제3 사이클론부(311)와, 제3 사이클론부(311)의 하측에 연통된 제3 이물질 수거부(313)와, 제2 배기 정화부(200)로부터 배출되는 배기 가스를 제3 사이클론부(311) 내측으로 안내하는 제3 배기 가스 유입관(315)과, 외부 공기를 제3 사이클론부(311) 내측으로 안내하는 제3 공기 유입관(317)과, 제3 사이클론부(311) 내측에서 필터링된 배기 가스를 제3 사이클론부(311) 외측으로 안내하는 제3 배기 가스 배출관(319)을 포함할 수 있다.
또한, 제3 배기 정화부(300)는 제3 공기 유입관(317)에 연결되어 외부 공기를 제3 공기 유입관(317)으로 공급하는 제3 송풍팬(331)을 포함할 수 있다.
제3 배기 정화부(300)는 제2 배기 정화부(200)에서 2차 필터링된 배기 가스를 유입하여 3차 필터링한 후 대기중으로 방출할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배기 정화 장치(400)는 제1 내지 제3 배기 정화부(300)을 연속적으로 연결하여 3차에 걸쳐 배기 가스를 필터링함으로써 필터링 효과를 극대화할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 배기 정화 장치(400)는 총 3개의 배기 정화부를 구비하는 것으로 예를 들었으나, 이에 한정되지 않고 적어도 2개의 배기 정화부를 구비할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
1: 폐기물 소각 보일러
5: 요소수 공급 장치
7: 질소산화물 환원 장치
10: 배기 정화 장치
11: 사이클론부
13: 이물질 수거부
15: 배기 가스 유입관
17: 공기 공급관
19: 배기 가스 배출관
30: 송풍팬

Claims (7)

  1. 폐기물 소각 보일러에서 배출되는 배기 가스를 필터링하기 위한 배기 정화 장치에 있어서,
    상기 폐기물 소각 보일러에서 배출되는 배기 가스를 선회시키는 사이클론부;
    상기 사이클론부 측면에 연결되는 배기 가스 유입관;
    상기 사이클론부 측면에 연결되고 상기 사이클론부 내측으로 외부 공기를 공급하는 공기 유입관;
    상기 공기 유입관에 연결되어 외부 공기를 공기 공급관으로 제공하는 송풍팬; 및
    상기 사이클론부 내부에서 이물질과 분리된 배기 가스를 상기 사이클론부 외부로 배출하는 배기 가스 배출관;을 포함하며,
    상기 배기 가스 유입관의 유입구는 제1 높이에 위치하고, 상기 공기 유입관의 유입구는 상기 제1 높이보다 낮은 제2 높이에 위치하는 것을 특징으로 하는 배기 정화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폐기물 소각 보일러의 배출관에 요소수를 제공하는 요소수 공급장치; 및
    상기 요소수 및 상기 배기 가스가 혼합된 질소혼합물을 환원하는 질소혼합물 환원 장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 정화 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 질소혼합물 환원 장치는 상기 폐기물 소각 보일러의 배출관과 상기 배기 가스 유입관 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 배기 정화 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 사이클론부의 하측에 연결되어 상기 사이클론부 내측에서 선회하는 배기 가스로부터 원심력에 의해 분리되는 이물질을 수거하기 위한 이물질 수거부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 정화 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배기 가스 배출관으로부터 배출되는 배기 가스를 필터링하기 위한 배기 정화부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 정화 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배기 정화부는,
    상기 배기 가스 배출관에서 배출되는 배기 가스를 선회시키는 추가 사이클론부;
    상기 배기 가스 배출관과 연결되고, 상기 추가 사이클론부 측면에 연결되는 추가 배기 가스 유입관;
    상기 추가 사이클론부 측면에 연결되고 상기 추가 사이클론부 내측으로 외부 공기를 공급하는 추가 공기 유입관;
    상기 추가 공기 유입관에 연결되어 외부 공기를 공기 공급관으로 제공하는 추가 송풍팬; 및
    상기 추가 사이클론부 내부에서 이물질과 분리된 배기 가스를 상기 추가 사이클론부 외부로 배출하는 추가 배기 가스 배출관;을 포함하며,
    상기 추가 배기 가스 유입관의 유입구는 제3 높이에 위치하고, 상기 추가 공기 유입관의 유입구는 상기 제3 높이보다 낮은 제4 높이에 위치하는 것을 특징으로 하는 배기 정화 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 배기 가스 배출관으로부터 배출되는 배기 가스를 필터링하기 위해 순차적으로 연결되는 적어도 2개의 배기 정화부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 정화 장치.
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