KR840001476B1 - 연소물 소각열풍 발생로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

연소물 소각열풍 발생로

제1도는 본발명에 의한 연소를 소각열풍 발생로의 종단측면도.

제2도는 본발명의 연소물 소각열풍 발생로를 포함한 왕겨 소각 건조장치의 단면도.

제3도는 제1도의 A-A 선부분 횡단면도.

제4도는 제1도의 B-B 선부분 횡단면도.

제5도는 제1도의 C-C 선부분 횡단면도.

제6도는 본 발명의 연소물 소각 열풍 발생로의 상부실의 1실시예시도.

본 발명은 특히 왕겨등의 입상물(粒狀物) 연소에 가장 적당하며, 배기가스중에는 거의 더스트(dust)를 포함하지 않으며 배기가스를 그대로 가열가스로서 사용할 수 있는 연소물 소각열풍 발생로에 관한 것이다.

본 발명자는 먼저, 일본국 특원소 51-156474(특개소 53-80836, 특공소 55-24008)을 우선권주장하여 무매진연소방법 및 그 연소로로서 미국에서 미국특허 제4159000호를 얻었다.

본 발명은 천정에서 연통내벽의 상단에 연소물 및 공기공급구, 그리고 하부에 잔사배출구를 가진연통로를 사용하여 상부에서 연소물과 공기를 절선방향으로 불어넣어 하향선회류(下向旋回流)를 형성시키고, 로의 저부에서 연소시키며, 연소가스를 저부에서 반전(反轉)시켜, 로의 중신부를 선회시키면서 상승시켜 연통에서 배출되도록 한 것이다.

위의 발명은 배출가스에 의한 대기오염의 예방효과는 크지만, 극소량의더스트(dust)가 제거되지 않고 배출될 가능성이 있다. 따라서, 이 배출가스가 갖고 있는 열에너지를 예컨데 곡류의 건조등에 이용할 경우는, 열교환기 등을 사용하여 간접적으로 이용하지 않고 그대로 이용한다는 것은 곤란하였다.

본 발명의 목적은 통상의 연소물에도 적용될 수 있지만, 특히 곡류의 껍질등 농업폐기물의 연소에가장 적당하며, 연소배기가스중에 거의 더스트를 포함하지 않고, 그 배기가스를 직접 건조용 유체로서 사용할수 있는 연소로에 관한 것이다.

쌀, 보리 등을 생산할때는 다량의 곡물의 껍질등 폐기물이 발생한다. 이들의 폐기물은 보통 연소 등에 의해 처리하고 있으나, 그량은 극히 크며, 공지의 로를 사용하여 통상의 방법으로 연소시킬 경우는, 배기가스 중에 다량의 더스트가 함유되어 대기오염을 발생시킨다. 따라서, 이들의 처리는 농업경영자로서는 극히중요한 문제이다. 본 발명자는 위와같은 문제를 해결하기 위하여 연구한결과, 미국특허 제4,159,000호를 취득하였는데, 다시 곡물의 연소에 의한 발열량이 지극히 높다는 것, 예컨데 왕겨의 발열량은 동중량의 석유 계연료의 약

인 3400-3600Kcal/kg이라는 것. 그리고 그량이 지극히 다량이라는 것에 착안하여 공해방지와, 배기물의 연소배출가스를 열교환기를 사용함이 없이 그대로 건조열원으로 사용하여 배출물이 갖고있는 에너지를 이용하도록한 연소기술을 개발함을 목적으로 본발명을 완성하였다.

그리고 본발명의 열풍발생로는 공지의 로 즉, 상부에 연통, 내벽의 상단에 연소물 및 공기공급구, 하부에 잔사배출구를 가진 로의 개량에 있어서, 종형원통상로체, 이 로체를 상부실과 하부실로 분할되도록 로내 중앙의 높이와 수평으로 설치된 투공을 가진 격벽, 상부실에 설치된 연통, 상부실의 내벽상부를 향하여 설치된 공기취입구 및 내벽하부에 설치된 배진구, 하부실의 내벽상부에 설치된 공기취입구 및 연소물 공급구와 하부실 저부에 서서히 연소시키는 저열 연소층 및 저열배출구를 포함하는 것이다.

본 발명의 장치에 의하여 연소시킬때는 수평으로 설치한 투공을 가진 격벽에 의해 상부실과 부실과 하부실로 구분된 종형원통상 로체에 대하여, 하부실의 내벽 윗부분에서 하부실 내로 공기와 연소물을 절선방향으로 연속적으로 불어넣어 하부실의 내면벽을 따라 선회하면서 연소, 하강하는 하강선회 연소류를 형성시키고, 이 연소류로 서서히 연소한 잔사를 로저(爐底)에서 분리시켜 저열연소층을 생성시키며, 그 다음에 연소류에 의하여 위의 하강 선회연소류의 내측을 반전 선회상승시킨 후 위 격벽의 투공을 통과하여 상부실에 침입시키고, 별도로 상부실의 내벽 윗부분에서 하부실내로 공기의 취입과 동일한 회전방향이 되도록, 벽면에 대하여 절선방향으로 공기를 연속적으로 불어넣어 벽면을 따라 선회 하강하고, 격벽면에서 일부는 외부로배출시키고, 대부분은 하부실에서 권회 반전시켜 상부실을 선회 상승하는 상부실 상승선회류를 형성시키고, 상부실로 침입하는 연소류중의 가연물을 연소시킴으로써 하부에서의 연소류중에 포함되는 더스트를, 격벽면에서 외부로 배출되는 공기와같이 로외(爐外)로 배출시키고, 동시에 상부실 천정에서는 열풍만을 배출시키며, 하부실 저부에서는 저열 연소층의 두께가 일정한 범위를 유지하도록 연소하는 왕겨 조성의 회분 상당량의 저열 연소잔사를 배출시키는 것이다.

본 발명의 로에 사용되는 연소물은 왕겨에 한정되지 않고 땅콩껍질, 톱발, 귤껍질, 오니(汚泥), 도시쓰레기 등을 사용할 수 있으며, 그 조건은 분립체(粉粒體)로서 원통상 로체내에 취입되고, 취입된 공기와 균일하게 혼합되어 선회기류를 용이하게 형성시키는 것이며, 또 로저의 저열 연소층에 충돌하여 저열 연소층을 구성시키는 것이면 된다.

따라서, 왕겨이외의 것은 적당한 분립이나 건조처리를 하기도하고 또는 저열 연소층을 구성시키기 위해혼합하여 사용하는 경우도 생각할 수 있다. 또, 패유 등을 혼합하여 사용할 수도 있다. 또한 본발명의 원통상 로체내에 설치된 격벽의 투공은 하부실에서 상승하는 반전 상승기류를 지장없이 통과시키는 정도의 크기이며, 그 격벽의 주연은 하강선회기류가 충돌하여 반전할 수 있는 폭이어야 한다. 또, 상부실 천정에 설치된 연통의 개구는 상승기류의 배출에 지장이 없는 크기이며, 상부실의 배진구는 공기취입구에서 취입된 선회기류의 선회방향과 일치하는 방향으로 개방되어야하며, 상부실의 공기 취입구의 방향은 하부실의 공기 취입공 및 연소물 취입공과 동일한 방향으로 개방되어야 한다.

본 발명은 위와같이 본 발명자의 발명에 관한 무진 연소 방법 및 이 연소를 위한로(일본국 특원소 51-156474)에 있어서 배출되는 연소가스중에 미량의 더스트를 포함하고, 또 그 온도로 상당히 고온이므로 그대로 열풍으로 사용할 수 없으므로 연소가스중의 미량의 더스트를 제거하고 그 온도를 적당한 온도까지 저하하도록 연구 개발한 것이다. 즉, 전기발명(일본국 특원소 51-156474)의 로상에, 저면에 투공, 천정에 개공부가 있으며, 또 내벽상에 공기 취입구, 하단에 배진구를 가진 원통상체를 설치한 것이므로, 위의 로에서 투공을 통하여 로체에 침입하는 열가스에서 미량의 더스트를 분리시켜 하단의 배진구에서 제거하는 것이다.

그리고 그 가스의 온도로 내벽상단구의 공기취입구에서의 취입공기의 량에 의해 적당한 온도로 저하시키도록하여 그대로 맑은 공기의 열풍을 발생하도록 한것이다.

또, 연소물의 종류에 따라서는 상부실을 하부실위에 2단 또는 여러개의 단을 설치할 수도 있다.

이것을 도시한 1실시예에 따라 설명한다.

제1도는 본 발명장치의 종단측면도.

제2도는 본발명의 로를 건조장치에 조립시킨 사용상태를 나타낸 설명도이고,

제3,4,5도는 제1도의 A-A, B-B, C-C의 횡단면도,

제6도는 상부실 단독의 1실시 예를 나타낸 종단면도이다.

제1도에서 본 발명의 장치의 1실시예를 설명하면, 종형 원통상로체(1)의 내부는 투공(9)을 갖고 있으며, 로체 중앙의 높이로 수평으로 설치한 격벽(7)에 의해 상부실(2)와 하부실(3)으로 분할하고, 상부실(2)의 천정개구(8)에 측면으로 분기관(6)을 가진 연봉(5)를 입설하고, 내벽상단에 공기취입구(10), 하단에 배진구(11)를 각각 설치하며, 또 하부실(3)의 내벽상부에 공기취입구(12), 연소물공급구(13), 저부에 저열연소층(4)을 각각 구성시키고, 또 저열 연소층에 공기 취입공(14)을 설치한 것이다.

그리고 (17)은 공기취입구(15)를 갖고있으며, 저열 연소층에 다수의 분기공(噴氣孔)을 가진 교반레이크(lake),(18)은 잔사 배출구, (20)은 잔사정량 배출기, (21)은 로의 내부를 볼 수 있는 창구이다. 하부실의 공기취입구(12)와 연소물 공급구(13)는 공통으로 하여도 무방하다.

그 다음에 본 발명의 로를 사용하여 왕겨를 연소시켜 배기가스를 직접 건조용으로한 제2도에 대하여 설명한다.

왕겨창고(27) 내의 왕겨를 호퍼(28)에 넣고, 왕겨정량 공급기(24), 무단변속모터(25)에 의해 정량만큼씩 인젝숀픽이더(injection feeder)(22)에 보내어 송풍기(23)에 의해 싸이클론(26)으로 들어가 공기를 분리시키고 왕겨만이 하부의 왕겨공급조(29)로 들어간다. 이 공급조(29)에는 상, 하한(上, 下限)레벨스위치(40)(40)이 부착되어 있는데, 이 스위치에 의해 공급기(24)와 송풍기(23)을 기동정지시키도록 한다.

이 공급조(29)에서 왕겨를 로체(1)의 왕겨공급구(13)로 보내는 데는 송풍기(23′), 무단변속기모터(25′)를 부설한 정량공급기(24′) 인젝숀피이더(22′)를 사용한다. 또 별도의 송풍기(23″)를 병행시켜 로의 2차공기 취입구(12)로 송풍하고 있다.

그리고, 송풍기(23″)에 의해 로저의 저열연소층(4) 용으로 1차 공기구(14), 교반레이크용 냉각공기구(15)에도 송풍한다. 이때, 회전하는 교반레이크(17)의 다수의 분기공에서 냉각용공기를 저열연소층(4)내로 불어넣고 있으므로 고체분도 거의 완전하게 연소한다.

이 때문에 연소된 잔사는 점성이 적은재(灰)로 되며, 잔사정량배출기(20)에 의해 배출구(18)에서 인젝숀피이더(22″)로 보내져 싸이클론(26″)을 경유하여 잔사저장조(30)에 저장된다.

한편, 공기취입구(12), 공급구(13)에서 로내로 취입된 공기와 왕겨는 입구가 제5도에서와 같이 접선상 취입구

로 되어 있기 때문에 하부실(3)의 내벽을 따라 선회하면서 하강한다. 그동안, 하부실(3) 중앙부의 화염의 방사열을 받아 휘발분이 분리되고, 고형분은 탄화하면서 하강하므로 왕겨 고형분은 로저의 저열연소층(4)에 퇴적되지만, 그 휘발분과 공기류는 저열연소층(4)에서 상승하는 화염을 휘어감아서 하부실(3)중앙부를 상승하는 용권성(龍卷狀)반전 선회류로 된다.

연소, 팽창에 의해 용권상 화염의 선회는 더욱 맹렬해져 이 급선회에 의해 화염중의 고형분은 외측의 하강선회류로 이동하여 저열 연소층(4)으로 하강된다.

상승한 매진은 원칙상 로저로 되돌아와 완전연소 되는 것이다.

이렇게 하여 연소 가스는 격벽(7)의 투공(9)에서 성부될(2)로 상승한다. 한편, 상부실(2)의 주벽상단에제3도와 같이 내벽에 대하여 접선상으로 공기 취입구(10)이 설치되어 있다.

이 공기취입구(10)에서 취입된 공기가 상부실(2)의 내벽을 따라 하강선회를 (f₁)과, 그 내측을 상승하여 천정개구(8)로 향하는 반전선회류(f₂)를 발생시킨다. 이것은 하벽선회류(f₁)이 상부실(2)의 격벽(7)의 주연에 도달하면 하방으로 전진하지 않고, 상부로부터는 압압되므로 그 상부실(2) 중앙으로 모여 상방으로 상승하여 용권상의 상승선회류(f₂)로 된다. 그런데 투공(9)에서 상부실(2)로 상승한 연소가스는 즉시 위의 반전선회로(f₂)에 휘말려들어 단열적으로 균일하게 희석된 선회류로 된다.

그리고 새로 가하여진 공기의 풍부한 산소에 의해 남아있는 가연분은 여기서 완전 연소하여 회분등을 함유한 더스크는 선회 상승중에 원심분리된다. 이 더스트는 상부실(2) 내벽을 따라 선회 하강하여 배진구(11)에서 소량의 기류에 의해 방출된다.

물론, 하강선회류(f₁)과 그 내측을 상승하는 반전선회류(f₂)는 동일방향으로 선회하고 있으므로 서로 간섬함이 없이 원심력에 의해 상승류(f₂)의 외주로 나온 더스크는 하강류(f₁)에 용이하게 합류되어 하강하면서 외주로 이동되어 내벽에 부딪쳐 점차적으로 하강한다.

더스트가 내벽을 따라 점차적으로 하강하는 점은 위의 발명과 동일하나, 상부실(2)의 경우, 격벽(7)이 있기때문에 더스크를 저열 연소층(4)으로 낙하시켜 연소시킨다든지 재(灰)로서 취출할 수는 없다. 따라서, 격심한 선회기류가 충만되어 있는 상부실(2)에서 원심분리된 더스트의 처리방법이 문제이다.

그러나 전술한 바와 같이 그 주벽하단에 배진구(11)를 설치함으로써 원활하게 측방으로 배진할 수가 있었다.

이경우, 배진구(11)은 제4도와 같이 하강선회류(f₂)이 막혀있는 격벽을 따라 선회방향으로 합하여진 접선방향으로 개구되어 있으므로 일부의 공기와함께 더스트가 연속적으로 나오게 된다.

여분의 더스트는 내벽을 따라 계속 선회하면서 순차적으로 배진구(11)에서 나오게 된다. 더욱이 배진구(11)은 반드시 접선방햐으로 향하지 않아도 좋으며 더스트는 내벽의 모든凹부를 평편하게 매우게끔 고이는 경향이 있으므로 어느정도 고이면 간혈적으로 나오게할 수도 있다. 그리하여 상부실(2)에서 희석수진(收塵)되어 온도가 예컨데, 하부실 출구의 온도가 900℃에서 700℃정도로 저하한 맑은 열풍이 개구(8)로 나와, 열풍송풍기(23″′)에 의해 흡인되어 분기관(6)으로 이동된다. 상단이 개방된 연통(5)에서도 희석용 공기가흡인되어 분기관(6)으로 들어간다.

또, 이예로서는 배진구(11)에서 더스트를 운반하여 나온 공기도 싸이클론(26′)에 의해 회수되어 분기관(6)으로 들어간다.

이때 열풍송풍기(23″′)에 의해 흡인하고 있으므로 싸이클론(26′)의 입구측에 있는 상부실 배진구(11)과 싸이클론(26′)의 출구측에 있는 연통입구의 사이에 입력의 차이가 발생한다. 따라서, 더스트를 포함한 공기류의 상부실에서의 배출 및 싸이클론에서 더스트를 분리시키는 기류의 연통으로의 유입은 지극히 원활하게 진행된다.

이결과, 이 분기관(6)에서 열풍의 온도가 예컨데 약 200℃로 저하된다. 분기관(6) 내의 약 200℃의 열풍은 전술한 송풍기(23″′)에 흡인되어 조절밸브(34), 흡기덕트(36)을 통하여 각 건조기(39)로 보내진다. 송급하는 열풍의 온도를 자동제어하기 위해서 설치된 온도조절계(31)은 송풍기(23″′) 출구의 열전대(熱電對)(33)를 직접입력하는 영평형형(靈平衡型)의 온도지시 조절계이다.

이 제어동작은 전동조작기(32)를 구동시켜 조절밸브(34)를 제어하고, 200℃의 열풍량을 가감 조절하여 냉풍조절밸브(35)로부터 취입되는 냉풍(외기)가 흡기덕트(36)에서 혼합시켜 각 건조기에 부착된 송풍기(23″″)에 의해 건조기(39)로 들어간다.

각 건조기에 부설된 냉풍조절밸브(37)은 항상 닫쳐져 있고, 상용 건조온도보다 특히 낮은 온도가 필요할 때 냉풍을 넣어 덕트(38)에서 열풍에 혼합시켜 송입하게 된다.

다음에 실시예를 들어 본 발명을 설명한다.

[실시예]

제2도에 표시한 본발명의 연소물 연소열풍발생로에서는 두께 4.5mm의 철판에 150mm 두께의 부정형내화재를 내장한 것을 사용하였다.

그 칫수를 다음에 표시한다.

하부실 제1, 제2도와 같이 내경은 하부에 있어서 가늘게 되어있는데, 그 말단의 직경은 750mmø이다.

연통에는 300mmø의 분기관이 설치되어 있고, 분기관과 상부실 배진구의 사이에는 싸이클론(원통부 길이 260mm, 직경 250mmø, 원추 길이 550mm)이 설치되어 있다. 위 발생로의 하부실 공기취입구에서 18℃의 2차 연소공기를 대시 280Nm³, 연소물 공급구에서 매시왕겨(조성 : 수분 10.12%, 회분 14.95%, 휘발분 61.49%, 고정탄소 13.44%, 발열량 3416Kcal/kg, 용적비중 0.1T/m³) 60kg과 상부실의 공기취입구에서 18℃의 공기 400Nm³, 하부실의 교반레이크의 공기취입구에서 18℃의 공기 50Nm³를 연속적으로 송입시켜 왕겨를 연소시켰다. 또 동시에 흡기덕트에 설치되어 있는 송풍기를 작동시켜 연통정상부(頂上部)에서 매시18℃의 공기 2050Nm³, 흡기덕트에서 21℃의 공기 8990Nm³을 각각 흡인시켰다.

그 결과, 하부실 저부에는 두께 50cm-58cm의 범위의 저열 연소층이 항상 존재하며, 매시 저열 연소잔사(수분 0.27%, 회분 99.18%, 휘발분 0.43%, 고정탄소 0.12%) 8.5kg이 배출되었고, 또 싸이클론에서는 더스트 50g이 배출되었다. 그리고 각 부분에서의 가스온도, 가스조성, 배진농도 및 가스류량, 가스압력을 측정한 결과를 다음에 표시한다.

[표 1]

[표 2]

[표 3]

[표 4]

[표 5]

즉 배진농도는 실질적으로 0에 가깝고, 그대로 건조용 열풍으로서 실용성이 있다.

또, 본 발명의 로를 사용함으로써 명백한바와 같이 왕겨를 참고(27)에서 나오게하고 열풍을 건조기에 넣으며, 잔사를 저장조로 넣는 전공정은 건조기의 조건변화에 의해 제어온도를 변경하는 이외에는 운전중 사람의 손을 필요로 하지 않는다. 또 열풍을 로에서 흡인하여 건조기로 보내는 송풍기(23″′)가 고장으로 정지되거나, 작업필요상, 일시 정지하였을 경우 상부실(2)에서 나온 열풍은 연통(5)에서 대기중으로 방산되므로 안정하다.

또한 로체(1)의 내벽을 따라 하강하는 공기류에 의해 로체가 냉각되어 있으므로 로체의 내벽에 내화제는, 150mm 두께(일반적으로는 350mm 이상 필요)로 엷게 할수 있으며, 고가의 내화제를 절감할 수 있고, 로체의 구축은 지극히 간단하여 설치면적도 협소하게 할 수 있는 등 효과가 있다.

Claims (1)

1. 상부에 연통, 내벽의 상단에 연소물 및 공기급구, 그리고 하부에 잔사배출구를 가진 열풍발생로에 있어서, 종형 원통상통체(1), 이로체(1)을 상부실(2)와 하부실(3)으로 분할되도록 로내 중앙의 높이와 수평으로 설치된 투공(9)을 가진 격벽(7)과 상부실(2)에 설치된 연통(5)와, 상부실(2)의 내벽상단을 향하여 설치된 공기취입구(10) 및 하부에 설치된 배진구(11)과 하부실(3)의 내벽상단을 향하여 설치된 공기취입구(12) 및 연소물 공급구(13)와, 하부실(3) 저부에 저열연소층(4) 및 잔사배출구(18)등을 구비하여서된 연소물 소각열풍 발생로.

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