KR900000948B1 - 가연성 물질의 소각장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

가연성 물질의 소각장치

제1도는 본 발명의 장치와 관련된 연소 시스템의 개략 측면도.

제2도는 제1도에 도시된 장치의 일부분의 확대 단면도.

제3도는 제2도의 선 3-3에 따라 취한 단면도.

제4도는 제3도의 선4-4에 따라 취한 확대 단면도.

제5도는 제2도의 선5-5에 따라 취한 단면도.

제6도는 이 연소 시스템의 제어부들의 개략적인 블록도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

26 : 공급 기구 28 : 연소 장치

38 : 공급물 긁기 기구 54 : 오오거 컨베이어

58 : 냉각 공기 통로 60 : 외측 수냉 자켓

62 : 연소실 64 : 층 지지체

76 : 공기 분배판 80 : 내화물 판

84a, 84b : 하위 연소 공기 유입 지역 85 : 격벽

86 : 스위프 아암 90 : 베어링 조립체

100, 102 : 매니포울드 110 : 패들

본 발명은 재(在) 잔류물 및 기체상 배기물의 이용을 위해 농업 폐기물을 조절적으로 소각하는 장치에 관한 것이다.

농작물의 가공에서 발생되는 폐기물 또는 부산물, 특히 단단하고, 목질이며, 연마성의 벼 및 땅콩 껍질, 목제 조각, 목화씨 등과 같은 부산물의 소각에 의한 처분은 문제들을 야기한다. 또한, 그러한 부산물들은 밀도가 여러 가지일 수 있고 높은 실리카 함량을 가진다. 그러한 부산물의 소각은 비용이 많이 들뿐만 아니라, 다량의 에너지를 소비하고, 공기 오염 문제를 야기한다.

이제까지, 연마성이 흩날리는 재의 문제와 연소 효율의 문제를 해결하기 위해 전술한 형태의 폐기물 또는 부산물을 조절적으로 연소시키는 것이 시도되어 왔다. 공급물 밀도의 변동에 기인하여, 연소 중에 간혹 과도 연소 또는 불충분 연소가 일어나, 열 발생량 및 배기 가스질이 불안정하여 열회수 목적에 만족스럽지 못하였다.

종래의 버어너들은 또한, 연소 정도를 조절할 수 없고, 따라서 상품가치가 있는 생성물로서의 연소 잔류물내 재 함량을 조절할 수 없다.

따라서, 본 발명의 중요한 목적은, 예비처리나 비용이 많이드는 전처리를 요하지 않고 다양한 공급물을 경제적으로 연소시킬 수 있고 공급물의 부피 밀도의 넓은 변동에도 적응할 수 있는 소각장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 연소 잔류물내 재 함량이 조절될 수 있고 그의 기체상 배기물내 흩날리는 재의 함량이 최소로 될 수 있게 하는 전술한 폐기물 소각 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따라, 입상 공급물이 연소실내로 공급되고, 그 입상 공급물이 떨어지는 층(bed)위 연소실내의 공급위치에서 공기와 혼합된다. 연소 지원 공기는 층 아래의 하위 연소 위치로부터 연소실에 공급된다. 하위 연소 공기는, 연소중에 입상 물질을 유동화시키는데 불충분한 속도로 화격자(grate) 구멍들을 통하여 다수의 흐름으로 연소실로 들어간다. 스위프(sweep)(쓸기) 아암이, 연소중에 고체 물질을 기계적으로 유동화시키는데 충분한 속도로 연소실의 유동화 지역에서 입상 고체 물질을 긁고 휘젓기 위해 층 지지체위 조정 가능한 거리에서 회전된다. 스위프 아암의 긁기(raking) 작용은 또한, 층 지지체의 구멍이 없는 주변 부분위의 비유동화 수집 지역 쪽으로 원심력하에 연소 물질을 반경방향 외측으로 이동시키는 기능도 한다.

상기 장치의 작동으로, 공급 위치를 지나 상부 배기 도관으로 흐르는 기체상 배기물이 방출되고, 그 상부 배기도관에서, 보일러 또는 그와 같은 것을 위한 가열 매체로 유용한 배기물이 배출된다.

입상 공급물의 공급 비율의 조절과 층 지지체위 스위프 아암의 수직 거리의 조정에 의해, 배기물의 열에너지 함량이 여러 가지 요구조건들에 부합하도록 변경될 수 있다. 또한, 재 잔류물내 탄소 함량은 재 잔류물의 처분을 위한 여러 가지 시장 요구사항들에 부합되게 하기 위해 한계치들 사이에서의 하위 연소 공기 유입 비율의 조정에 의해 변경될 수 있다.

다른 예에 따라, 유입 공기의 흐름들은 층 지지체 아래의 유입실내 원형 격벽들에 의해 분리된다. 그 흐름들의 유입속도는 별도의 공기 밸브들을 사용함에 의해 여러 가지 값들로 선택된다. 공급 위치아래의 반경방향 내측 공기 유입 지역에서 상향 유입 흐름이 최대 속도로 된다.

본 발명을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명을 실시하기 위한 대표적인 연소시스템을 나타내며, 그 시스템이 전체적으로 번호(10)으로 지시되어 있다. 고체 폐기물이 하부 배출 단부(14)를 가진 저장 홉퍼(12)내에 저장되고, 하부 배출 단부(14)로부터 입상 공급물이 상기 저장 홉퍼에 부착된 오오거(auger) 컨베이어(16)내로 들어간다.

상기 오오거 컨베이어(16)는, 대체로 장방형 단면의 하강 도관(20)의 상부 도입 단부로 입상 공급물을 공급하기 위해 가변 속도 모우터(18)에 의해 구동된다. 하강 도관 (20)의 하부 배출단부는 유량계(22)의 하우징에 연결되어 있고, 그 유량계를 지나 입상 공급물이 회전형 계량 장치(24)내로 통과한다. 유량계(22)는, 공급물의 중량 유량(weight flow rate)을 측정하고 그러한 측정치를 반영하는 전기적 신호를 발생시키도록 설계된 시판되는 충격 선형 유량계일 수 있다.

따라서, 유량계(22)의 신호 출력은, 공급 기구(26)에 공급되는 공급물의 중량 유량을 사실상 일정하게 유지시키기 위해 가변속도 모우터(18)의 구동을 제어하는데 사용된다. 회전형 계량 장치(24)는 본 기술에 잘 알려져 있고, 여기서는 가스 역류를 방지하기 위해 이용된다.

공급 기구(26)는 가변 속도 모우터(27)에 의해 구동되고 연소 장치(28)내로 연장하여 있다. 연소 생성물은 연소 장치(28)의 상단부로부터 배기 도관(30)을 통하여 배출되는 기체상 배기물과, 연소 장치의 하단부로부터 잔류물 배출 도관(32)을 통하여 배출되는 재 잔류물을 포함한다. 연소 지원 공기는 연소 장치의 상단부의 상위 연소 공기 유입 도관(34)과, 하단부의 하위 연소 공기 유입 도관(36)을 통하여 공급된다. 하위 연소 공기는 유입 공기 제어 밸브(37)(39)에 의해 2개의 유입 통로들 사이에서 분할되고, 상기 제어밸브들을 통하여 공기가 연소 장치(28)로 2가지의 각기 다른 속도로 들어간다. 공급물 긁기 기구(38)가 연소 장치(28)에 연결되어 있고, 가변 속도 모우터(40)에 의한 구동을 위해 연소 장치의 하단부로부터 연장하여 있다. 그 공급물 긁기 기구(38)는 어떤 적당한 동력 작동식 조정 장치(41)에 의해 수직으로 조정 가능하다. 그 조정 장치(41)로부터 피스톤 조정봉(43)이 연장하여 있다.

이 연소 시스템(10)과 관련된 전체 제어부가 제6도에 블록도로 도시되어 있다. 제6도는 저장 홉퍼(12)로부터 연소 장치(28)(이 연소 장치에 점화 장치(42)가 연결됨) 까지의 입상 공급물의 흐름을 도식적으로 나타낸다. 연소 장치(28)에는 전술한 공급물 긁기 기구의 구동을 위한 가변 속도 모우터(40)와, 상위 연소 공기 유입 도관(34) 및 하위 연소 공기 유입 도관(36)을 각각 통하여 공기를 공급하기 위한 송풍기들(44)(46)이 연결되어 있다. 유량계(22)의 신호 출력은 시각적 표시장치(48)로 공급되고, 또한 입력으로서 컴퓨터(50)에 공급된다. 또한, 조정 입력 데이터가 조정부(52)로부터 컴퓨터(50)에 공급된다. 그 컴퓨터(50)는, 연소 장치내로 공급물이 균일한 중량 유량으로 조정되어 공급되도록 하기 위해 가변 속도 모우터들(18,27)의 제어를 위한 출력들을 발생한다. 송풍기(46)로부터의 하위 연소 공기 유입 속도와, 스위프 아암의 수직간격 및 회전 속도는 유입 속도 제어부(53), 가변 속도 모우터(40) 및 긁기 기구 높이 조정 제어부(55)를 통하여 상기 컴퓨터(50)에 의해 제어될 수 있다. 그리하여, 그 컴퓨터는 본 발명에 따라 공급물 공급 비율, 하위 연소 공기의 유입 속도, 및 공급물 긁기 기구의 높이와 회전 속도를 제어하도록 프로그램된다.

제1도 및 제2도에서, 공급 기구(26)는 연소 장치(28)의 하우징(56)의 외부에서 가변속도 모우터(27)에 의해 구동되는 오오거 컨베이어(54)를 포함한다. 그 오오거 컨베이어(54)는 냉각 공기 통로(58)와 외측 수냉 자켓(60)으로 둘러싸여 있고, 그 냉각 공기 통로 및 외측 수냉 자켓은 오오거 컨베이어(54)와 함께 하우징(56)내로 연장하여, 고정된 수평의 층 지지체(64)위에서 하우징(56)에 의해 둘러싸인 연소실(62)의 고온 분위기내의 오오거 컨베이어(54)를 냉각시킨다.

절연 피복층(61)이 외측 수냉 자켓(60)에 형성되어 있고, 그 외측 수냉 자켓(60)은 오오거 컨베이어(54)의 배출단부(66)를 지나 축 방향으로 연장하여, 하우징(56)의 수직 종축과 사실상 일치된 연소실내 중앙 공급 위치에 혼합 공간(68)을 형성한다. 냉각 공기 통로(58)는, 공기 도입 도관(70)에 의해 하우징 외부에서 그 냉각 공기 통로에 공급된 공기가 오오거 컨베이어(54)의 배출 단부(66)로부터 배출되는 입상 공급물과의 혼합을 위해 혼합 공간(68)내로 배출되도록 혼합 공간(68)내로 개방되어 있다. 외측 수냉 자켓(60)의 환상 물 공간은, 냉각수 도입도관(72)과 냉각수 배출 도관(74) 사이에서의 물의 순환을 위해 그 수냉 자켓의 내측 단부에서 폐쇄되어 있다. 그리하여, 오오거 컨베이어(54)의 공냉 및 수냉에 의해, 그 오오거 컨베이어는 기체 상 연소 생성물이 상방으로 흐르는 비교적 뜨거운 중앙 위치에 층 지지체(64)쪽으로 중력에 의해 느리게 하강하도록 공기와 입상 공급물의 혼합물을 연속적으로 방출시킬 수 있게 된다. 혼합 공간(68)은 입상 공급물이 층상으로 떨어지기 전 입상 공급물을 공기와 혼합시킬 뿐만 아니라, 오오거 컨베이어(54)내로 화염이 역류하는 것을 방지하고, 그 오오거 컨베이어(54)로부터의 공급이 중단될 때 냉각 공기 통로(58)로부터의 공기의 연속적인 유출에 의해 그 오오거 컨베이어의 배출 단부를 청소할 수 있게 한다.

제2도에 도시된 바와 같이 층 지지체(64)는 하우징(56)의 저벽(78)위에 간격을 두고 떨어져 설치되어 있는 강(鋼)으로 된 공기 분배판(76)과, 그 공기 분배판에 부착된 내화물 판(80)을 포함한다.

공기 분배판(76)의 반경방향 내측의 대부분에는, 전술한 바와 같은 흐름 제어 밸브(37)(39)를 통하여 하위 연소 공기가 주입되는 2개의 반경방향으로 떨어져 있는 하위 연소 공기 유입 지역들(84a)(84b)로 분할된 하위 연소 공기실위에 버어너 화격자를 형성하도록 밀접한 간격의 구멍들(82)이 천공되어 있다. 따라서, 송풍기에 의해 가압된 하위 연소 공기는, 원형 격벽(85)에 의해 분리된 2개의 흐름으로 화격자의 구멍들(82)을 통하여 각기 다른 속도로 상방으로 흐른다.

제2도에서 일점 쇄선으로 나타낸 바와 같은 층(87)을 형성하는 입상 물질들은 공급물 긁기 기구(38)에 의해 연소중에 기계적으로 유동화 된다. 그 공급물 긁기 기구(38)는 하우징의 수직축을 중심으로 회전하도록 밀봉 베어링 조립체(90)에 의해 지지된 로우터(88)로부터 유동화 지역을 통하여 연장하는 반경 방향의 스위프 아암(86)을 포함한다. 그 스위프 아암(86)은 공기 분배판(76)위에 조정 가능한 간격을 두고 떨어져 있다. 로우터(88)는 가변 속도 모우터(40)에의 구동적인 연결을 위해 하우징의 외부에서 그 로우터에 결합된 기어(92)를 가지고 있다. 고정된 매니포울드(100)(102)를 통하여 냉각재 배출 및 도입 도관(104)(106)에 각각 연결된 내측의 냉각재 복귀 통로(96)와 환상의 외측 냉각재 유입 통로(98)를 형성하도록 도관(94)이 로우터(88)와 스위프 아암(86)을 통하여 내측에서 동심으로 연장하였다. 그 도관(94)의 단부(108)는 스위프 아암(86)의 반경방향 외측 단부에 연결된 중공(中空)의 패들(paddle)(110)내로 개방되어 있다. 그 패들(110)의 내부는, 물(냉각재)이 스위프 아암 및 패들의 냉각을 위해 그 스위프 아암 및 패들을 통하여 순환하도록 외측 냉각재 유입통로(98)와 연통하여 있다.

패들(110)은 층 지지체(64)의 반경방향 외측의 비천공(천공되지 않은)부분(112) (그 위에 비유동화 수집 지역이 형성됨)위에 수직으로 간격을 두고 떨어져 있다. 공급물 긁기 기구(38)의 로우터(88)를 통한 스위프 아암(86)의 회전이 물질을 연소중에 유동화시킬 뿐만 아니라, 층 지지체(64)의 비천공 부분(112)위의 비유동화 수집 지역쪽으로 원심력하에 상기 물질을 반경방향 외측으로 이동시킨다. 그리하여, 재 잔류물이 층 지지체의 비천공 부분(112)상에 수집되고, 패들(110)의 매 회전시 그 패들에 의해 잔류물 배출 도관(32)의 상부 도입 단부(114) (제3 및 4도 참조)로 이동된다. 제4도에 도시된 바와 같이, 수냉 자켓(116)이 잔류물 배출 도관(32)주위에 설치되어 있고, 그 잔류물 배출 도관(32)은 그의 상부 도입 단부(114)에서 층 지지체(64)의 비천공 부분(112)에 연결되어 있다. 상부 도입 단부(114)는 층 지지체의 비천공 부분(112)상에 수집된 재 잔류물을 잔류물 배출 도관을 통해 배출시키도록 그위에서 주기적으로 통과하는 패들(110)과 정렬되어 있다.

전술한 장치의 구조에 의해, 배기가스내 흩날리는 재의 함량이, 높은 실리카 함량을 가지는 공급물의 사용에도 불구하고 최소로 된다. 배기가스내 흩날리는 재의 함량은 또한, 긁기 작용에 의해 얇게 된 층(87)의 반경방향 외측 부분 아래의 반경방향 외측 지역, 즉, 하귀 연소 공기 유입 지역(84b)을 통한 하위 연소 공기의 낮은 유입 속도에 의해서도 감소된다. 중앙의 공급 위치와 일치되어 있는 최대 높이의 층(87)의 중앙 부분은 공기가 높은 속도로 통과하는 반경방향 내측의 하위 연소 공기 유입 지역(84a)과 일치된다. 전술한 바와 같은 하위 연소 공기 유입 지역들에 기인하여, 목화씨와 같은 가벼운 공급물의 연소에 특히 중요한 흩날리는 재 감소 효과가 달성된다.

벼 껍질과 같은 무거운 공급물을 위해서는, 스위프 아암(86)의 회전속도와, 공기 분배 판(76)의 스위프 아암의 높이는 효과적인 연소를 위해 7.5rpm 및 13.5인치(34.29cm)의 상한치 쪽으로 증가되어야 한다. 목화씨와 같은 가벼운 공급물을 위해서는, 스위프 아암의 높이가 본 발명의 실제예들에 따라 5.5인치(13.97cm)의 하한치 쪽으로 낮아진다. 또한, 가벼운 공급물을 위해, 스위프 아암의 패들(110)의 폭 및 높이를 증대시키는 것이 재 잔류물의 회수를 증진시키는데 있어 유익함이 밝혀졌다. 스위프 아암의 높이 및 회전 속도, 패들의 크기 및 하위 연소 공기 유입 지역에서의 공기 유입 속도들을 포함한 상기 파라메터들의 변동이, 생성물 요구 조건 및 공급물 특성들의 여러 가지 조합에 부합하도록 조정될 수 있는 여러 가지 방식으로 재 잔류물내 탄소 함량에 영향을 끼친다.

Claims (9)

1. 연소실 하우징(56)과, 유동화 지역을 하위 공기 유입실로부터 분리시키도록 상기 하우징내에 배치된 층 지지체(64), 및 상기 유동화 지역내에 회전가능하게 설치된 스위프 아암(86)을 포함하는 가연성 물질 소각을 위한 장치에 있어서, 유동화 지역위 공급 위치로부터 연소실(62)내로 가연성 물질을 도입시키기 위한 공급 기구(26)와, 상기 가연성 물질을 유동화시키는데 불충분한 각기 다른 유입 속도로 적어도 2개의 흐름으로 연소 지원 공기를 상기 층 지지체(64)를 통하여 유동화 지역내로 상방으로 도입시키기 위한 유입 수단(36,82) 및 연소 중에 상기 유동화 지역내 상기 가연성 물질을 기계적으로 유동화시키고 유동화 지역으로부터 재잔류물을 이동시키는데 효과적인 소정의 속도로 상기 스위프 아암(86)을 회전시키도록 그 스위프 아암에 작동적으로 연결된 구동 수단(40)을 포함함을 특징으로 하는 가연성 물질 소각장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 유입 수단은, 상기 2개의 흐름이 통과하는 반경방향으로 떨어져 있는 하위 연소 공기 유입 지역들(84a,84b)로 상기 하위 연소 공기실을 분발하기 위한 격벽(85)을 포함하는 상기 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 유입 수단은, 가압된 공기 흐름을 발생시키는 하위 연소 공기 송풍기(46)와, 상기 유입 지역들(84a,84b)에 상기 가압된 공기를 각기 다른 유입 속도로 공급하기 위해 상기 송풍기(46)에 작동적으로 연결된 1쌍의 흐름 제어 밸브(37,39)를 포함하는 상기 장치.
4. 제3항에 있어서, 공급 위치와 수직으로 일치된 상기 유입 지역들중 하나의 유입 지역(84a)을 지나 도입되는 공기의 유입 속도가 그 유입지역들중 다른 유입 지역(84b)에서의 속도보다 높은 상기 장치.
5. 제4항에 있어서, 스위프 아암(86)과 층 지지체(64)사이의 간격을 선택적으로 조정하기 위한 조정 장치(41)를 포함하는 상기 장치.
6. 제2항에 있어서, 공급 위치와 수직으로 일치된 상기 유입 지역들중 하나 (84a)를 지나 도입되는 공기의 유입 속도가 그 유입 지역들중 다른 하나(84b)에서의 속도보다 높은 상기 장치.
7. 제1항에 있어서, 스위프 아암(86)과 층 지지체(64) 사이의 간격을 선택적으로 조정하기 위한 조정 장치(41)를 포함하는 상기 장치.
8. 제1항에 있어서, 가연성 물질이 입상의 농업 부산물인 상기 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 부산물이 벼 껍질 및 목화씨를 포함하는 높은 실리카 함유 입자들인 상기 장치.

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