KR950013977B1 - 회전식 연소기를 위한 자동 연소 제어 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

회전식 연소기를 위한 자동 연소 제어 방법

[도면의 간단한 설명]

제1a도는 본 발명에 따라 연소제어기를 사용한 회전식 연소기의 개략 측단면도.

제1b도는 제1a도에 예시한 회전식 연소기의 개략 평면도.

제2도는 선행 기술의 회전식 연소기의 경우에 있어서 산소 비율대 시간 사이의 관계를 예시하는그래프.

제3a도는 제1a도에 예시한 회전식 연소기의 개략 단면도.

제3b도는 제3a도의 구조물의 부분의 확대도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 배럴 12 : 로울러

13 : 벤드 14 : 고형쓰레기

16 : 투입단부 18 : 배출단부

19 : 연도 24 : 냉각관

27 : 링헤더 28 : 펌프

29 : 열교환기 30 : 공급관

31 : 회전조인트 35 : 블로우어

36 : 측벽 37 : 개구

38 : 공기덕트 40, 42, 44, 46, 47, 49 : 제어덕트

48, 50, 52, 54 : 풍함 60 : 댐퍼

61 : 밀폐부 62 : 제어유니트

64 : 센서 67 : 마이크로 프로세서

68 : 제어기 71-79 : 파이어특성 센서

[발명의 상세한 명칭]

본 발명은, 쓰레기 물질을 위한 회전식 연소기, 또는 소각로에 관한 것이며, 특히 회전식 연소기에 공급되는 연소가스의 자동 제어방법에 관한 것이다.

고형 쓰레기의 적절한 처리문제는 현존하는 쓰레기 처리용 매몰용지가 이미 그 한계에 도달해있고 새로운 용지를 찾기가 힘든 반면, 도시쓰레기속에 포함된 독성화학제품의 양이 날로 증가하는 추세에 있기 때문에 심각한 문제로 대두되고 있다.

연소 가능한 고형 쓰레기의 소각 처리는 처리를 필요로 하는 고형물질의 양을 감소시키기 위해 오래전부터 사용되고 있다.

그러나, 현재의 소각처리 방법은 종종 불완선 연소를 초래하며, 일산화 탄소와 연소되지 않은 탄화수소를 포함하는 배기가스를 산출한다.

도시고형 쓰레기를 소각하기 위해 사용되는 장치로서 널리 알려져 있는 한 장치는 수냉형 회전식 연소기이다.

수냉형 회전식 연소기의 예는 해리스 등의 미합중국 특허 제3, 882, 651호에 서술되어있다.

본 발명의 목적은 연소되는 쓰레기 물질의 연소특성에 관계 없이 회전식 연소기의 효율적인 유효연소를 제공하는데 있다.

이러한 목적은 고형 쓰레기 물질을 연소하기 위해 사용되는 회전식 연소기에 대해 연소가스의 공급을 제어하는 본 발명의 방법에 의해 달성된다.

본 발명의 방법은 특정성분가스의 상대량을 선결된 범위로 유지하도록 배기가스속의 특정성분가스의 상대량을 감지하여 회전식 연소기에 공급되는 연소가스를 제어하는 단계로 구성된다.

쓰레기를 그 연소 특성에 관계없이 효율적으로 연소시키도록 하는 배기가스의 특정가스성분은 배기가스속의 산소 존재비율을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 회전식 연소기에 공급된 연소가스는 선결된 기준에 일치하는 파이어 특성을 유지하도록 파이어 특성센서신호에 따라 제어될 수 있다.

파이어 특성은 온도를 검출한 것인가, 또는 화염을 검출할 것인가에 따라 적외선 복사 또는 자외선 복사를 탐지하는 광전 셀에 의해 감지될수 있는 온도, 또는 화염의 유무와 깊은 관련을 갖는다.

따라서 파이어 특성을 감지하는 것은 가스통기성 측벽을 갖는 연소 배럴아래에 위치한 다수의 풍함을 포함하는 회전식 연소기에 적용할 수 있다.

이 경우, 쓰레기를 그 연소 특성에 관계없이 효율적으로 연소시키도록 제각기 상응풍함 위쪽 영역의 파이어 특성을 검출하는 다수의 파이어 특성센서를 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 목적와 다른 장점들은 동일 부호는 동일 부분을 나타내는 첨부도면에 관한 다음 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

제1a도에서 측면도로 개략적으로 예시한 바와같이, 수냉형 회전식 연소기는 일반적으로 배럴(10)을 그 세로축에 관해 회전시키도록 로울러(12)상에 지지된 환형 지지 밴드(13)에 부착된 원통형 측벽(36)을 구비한 연소 배럴(10)을 포함한다.

배럴(10)은 습기함량과 가열값이 가변하는 도시 고형 쓰레기(14)와 같은 연소물질을 수용하기위한 개방투입단부(16)을 갖는다.

배럴(10)의 제 2 단부, 또는 배출단부(18)는 연도(19)에 배치된다. 배기가스(20)와 고형 연소생성물(22), 즉 재는 연소배럴(10)의 배출단부(18)에서 배출된다.

배럴(10)의 냉각은 배럴(10)의 원통형 측벽(36)을 형성하도록 가스 통기성 중간 연결부(25)에 의해 접합된 다수의 관을 냉각시키는 것에 의해 이루어진다.

도시고형 쓰레기(14)의 가변특성 때문에, 쓰레기(14)의 공급속도를 배럴(10)을 통하여 일정하게 유지하는 것은 어려우며, 배럴(10)속의 파이어(26)의 위치와 세기는 시간에 따라 변한다.

따라서, 배기가스(20)의 조성은 산소비율에 관하여 제 2 도에 예시한 바와같이, 시간에 따라 넓게 변화한다.

이러한 변화는 쓰레기 물질(14)이 불균일하게 연소된다는 것을 의미한다.

제1a도, 제1b도 및 제3a도에 예시한 바와같은 대표적인 회전식 연소기는 다수의 새로연장냉각관(24)과, 인접한 냉각관(24)사이에 위치한 다수의 다공웨브, 또는 가스통기성 중간연결부(25)로 구성된 원통형측벽(36)을 구비한 원통형 형태의 수냉형 연소 배럴(10)을 갖는다.

연소배럴(10)은 투입단부(16)에서 배출단부(18)쪽으로 미소하게 하향 경사진 회전중심측을 갖는다.

따라서, 냉각관(24)과 다공웨브(25)는 투입단부(16)에서부터 관(24)이 연도(19) 내부에서 밴딩되는 지점까지 미소하게 경사지도록 배치된다.

냉각관(24)는 제각기 배럴(10)의 투입단부(16)와 배출단부(18) 근처에 배치된 제1 및 제2 단부를 갖는다.

다공웨브(25)는 쓰레기 물질(14)의 연소를 돕도록 연소배럴(10) 내부에 연소가스, 즉 공기를 공급하기 위한 개구(37, 제3b도)를 갖는 막대강으로 구성하는 것이 바람직하다.

웨브(25)는 투입단부(16)에서부터 관(24)의 축방향 직선 부분을 따라 연도(28)내부의 앵글 부분(24a)까지 연장된다.

웨브(25)는 일반적으로, 플라이세시와 같은 고형입자와 배기가스를 포함하는 배기물(20)과 재와 신더(cinder)와 같은 고형연소 생성물(22)이 배럴(10)에서부터 쉽게 배출될수 있도록, 냉각관(24)이 배럴(10)의 배출단부(18)에 대해 다소 수렴하는 관계로 뻗어있는 앵글 부분(24a)에서는 배치되지 않는다.

연소배럴(10)은 원통형 배열의 관(24)의 외부 주변에 연결되기에 적당한 환형형태의 밴드(13)에 둘러싸여 있으며, 상기 밴드는 로울러(12)에 지지된다.

배럴(10)은 배럴(10)에 고정되어 피니언 기어에 의해 구동되는 독립링 기어(도시하지 않음), 또는 체인구 동부를 사용하여 배럴(10)을 직접 구동하거나, 로울러(12)를 구동함으로서 회전될 수 있다.

배럴(10)은 냉각관(24)을 통해 냉각제를 순환시키는 것에 의해 냉각된다.

발생된 고에너지 냉각제는 배럴(10)에서부터 링 헤더(27)와 공급관(30)을 경유하여 배출된다.

공급관(30)에서 배출된 고에너지 냉각제는 펌프(28)에 의해 회전 조인트(31)를 통하여, 저에너지 냉각제를 펌프(28), 조인트(31) 및 공급관(30)을 통해 링 헤더 (27)쪽으로 보내는 일 교환기(29)까지 순환된다.

공급관(30)은 조인트(31)에 연결하기 위한 이종백형관, 또는 동축관(32)을 포함하는 것이 바람직하다.

링 헤어(27)는 열교환기(29)에서 전달된 저에너지 냉각제를 제 1 세트의 냉각관(24)에 분배하며, 상기 제 1 세트의 냉각관은 냉각제를 배럴(10)의 길이를 따라, 매럴(10)의 투입단부(19)에 위치한 U자형(34)과 같은 귀환수단까지 운반한다.

U자형관(34)은 제 1 세트의 냉각관(24)과, 냉각제를 열교환기(29)쪽으로 배출하는 링헤더(27)까지 냉각제를 운분하는 제 2 세트의 냉각관(24)을 연결한다.

열교환기(29)는 선행기술에서 공지된 보일러, 콘덴서, 증기 구동 발전시스템의 연결부동(모두 도시하지 않음)을 포함한다.

제1a도, 제1b도, 제3b도를 참고하면, 연소공기는 연소배럴(10) 아래에서 회전중심축에 수직으로 배치된 풍함(48, 50, 52 및 54)에 의해 공급된다.

풍함은 블로우어(35)에서부터 공기덕트(36)와 제어덕트(40, 42, 44, 46, 47 및 49)를 통하여 압력하이 연소공기를 수용한다.

압력은 제3a도에서 예시한 바와같이, 연소배럴(10)의 외부면을 따라 길이방향으로 연장된 독레그형 단면을 갖는 밀봉스트립(56)에 의해 지속된다.

각각의 밀봉스트립(56)은 최소한 풍함의 축 길이를 따라 연속되어 있으며, 풍함(48, 50, 52 및 54)을 빠져나온 연소 공기가 연소 배럴(10)속으로 들어갈 수 있도록 풍함에지(57)에 대한 압력밀봉부를 형성한다.

쓰레기불질(14)을 연소시킴으로써 발생된 배기가스(20)는 도면을 간단히 하기 위해 제3a도에는 도시하였지만 제1a도에서는 생략한 밀폐부(61)에 수용된다.

밀폐부(61)는 지지부(63)에 의해 지지된다.

흡출통풍펜(도시하지 않음)은 연도(19)를 대기압보다 미소하게 낮은 압력으로 유지하도록 회전식 연소기 하류에서 연도(19)에 커플되어있다. 따라서, 모든 배기가스(20)은 연소배럴(10)에서부터 연도(19)를 통하여 배기된다.

제3a도에서 예시한 바와같이, 연소공기는 제1a도와 제1b도에는 도시하였지만, 제3a도에서는 생략한 공기덕트(38)에 의해 급기되는 제어덕트(46, 44)를 통하여 풍함(54, 50)에 공급된다. 배출단부(18)에서부터 알수있는 바와같이, 연소배럴(10)은 1/6rpm과 같은 저속으로 시계 바늘 회전방향으로 회전한다.

따라서, 일부 개구(37, 제3b도)는 쓰레기 물질(14)이 한 사이드로 이동하기 때문에 덮여 지지 않은체로 유지된다.

이들 덮여지지않은 개구(37)는 오버파이어 풍함(48, 50, 52)으로 하여금 "오버 파이어" 공기를 제어덕트(42, 46, 49)에서부터 쓰레기 물질(14)의 상부표면까지 공급할 수 있도록 허용한다.

이와 동시에, 제어 덕트(40, 44, 47)로부터의 "인더파이어"공기는 인더파이어 풍함, 예를들면 배럴중간의 풍함(54)에 의하여 측벽(36)과 접촉하는 쓰레기 물질 (14)의 부분에 공급된다. 일반적으로, 쓰레기 물질(14)은 인더파이어 공기가 최소한 연소배럴(10)의 투입단부(16) 근처에서 물질(14)을 통하여 여과되도록하는 불규칙 형태를 갖는 대형 물체를 포함한다.

연소는 연소배럴(10)의 투입단부(16)를 통하여 공급될 수 있는 오일, 또는 천연가스와 같은 보조연료를 사용하여 배럴(10)속에서 시작되며, 상기 보조연료는 연소가 시작되는 점화 기간후 끊어진다.

풍함속의 압력은 댐퍼(60)에 의하여 대기압보다 미소하게 낮은 배럴(10)의 압력이상인 0.1psi 보다 미소하게 낮게 유지된다. 선행 기술의 회전식 연소기에 있어서, 댐퍼(60)는 수동으로 조정되며, 그 세팅은 거의 좀처럼 변경되지 않는다.

그러나, 제 2 도에 예시한 바와같이, 배럴(10)내에서는 연소의 급속 변화가 발생한다.

따라서, 선행기술의 회전식 연소기의 배럴(10)의 연소존에 공급되는 산소량은 통상적으로 필요한 량 보다 더 많거나 적은 것이 보통이다.

본 발명에 일치하는 제3a도를 참고하면, 댐퍼(50)는 쓰레기 물질(14)의 완전연소를 보장하는 제어유니트(62)에 의해 제어되며, 상기 제어유니트는 선행 기술에서 행해지던 것과 같은 수동 제어의 결함을 보완해 준다.

본 발명의 제 1 실시예에 있어서, 연도(19)에 위치한 센서(54)는 배기 가스 센서신호를 제어유니트(62)에 제공된다.

배기가스 센서신호는 배기물속의 산소, 일산화탄소 또는 연소되지 않은 탄화 수소의 배율과 같은 선결된 운전특성의 레벨을 나타낸다.

제어유니트(62)는 연소공기의 공급에 있어서 필요변화를 제공하도록 댐퍼(60)를 작동시키는 것에 의해 배기사스센서신호에 반응한다.

따라서, 제어유니트(62)는 배기가스센서 신호가 예를들어 산소비율이 선결된 필요범위 이하임을 나타낼 경우에는 연소배럴(10)속으로의 연소공기의 유동을 증가시키도록 댐퍼(60)를 조절하며, 배기가스센서 신호가 배기가스속의 산소량이 과도함을 나타낼 경우에는 연소공기의 공급을 감소시킨다.

추가하여, 블로우어(35)는 제1b도에서 예시한 바와같이, 가변 유동 속도를 제공하는 형태로 구성될 수 있으며, 이 경우 댐퍼(60)에 공급되는 연소공기의 총 유동은 블로우어(35)의 출력을 변화시키는 것에 의해 조절된다.

또한, 연소배럴(10)에 공급되는 연소 공기의 총량이 증가되거나 감소되는 대신에, 연소공기의 분배가 배기 가스센서신호에 반응하여 가변 조절 할수 있다.

예를들면, 풍함(50, 54)의 연소 공기의 유동은 대부분의 연소가 배럴(10) 중간에 위치한 이들 두 풍함 위쪽에서 이루어지기 때문에 변경될 수 있다.

또한, 연소 공기 공급의 최초 조절에 대한 배기가스의 센서신호의 반응이 모니터 될수 있으며, 연소 공기의 총 공급과 분배의 후속 변경은 최초 조절과 달라질수 있다.

예를들면, 저비율의 산소에 대한 최초 반응은 풍함(50, 54)의 유동을 증가시키도록 하며, 배기산소의 증대한 증가가 더 이상 검출되지 않을 경우에는 오버파이어 풍함(52)과 인접 인더파이어풍함의 연소 공기 유동을 증가시키도록 제어덕트(47, 49)가 조절된다.

센서(64)는 배기가스(20)속의 산소 존재 비율을 검출 하는 것이 바람직하며, 웨스팅하우스일렉트릭 코오포레이숀의 연소제어부에서 제조된 모델 6630 산소분석기로 구성될 수 있다.

제3a도에서 예시한 바와같이, 제어 유니트(62)는 웨스팅하우스의 연소 제어부에서 제조된 1300 시리즈 콘트롤러와 같은 제어기(68)와 인텔 88/40과 같은 마이크로 프로세서(67)로 구성되는 것이 바람직하다.

마이크로 프로세서(67)는 풍함(48, 50, 52, 54)의 연소 공기로 공급되는 공기를 조절 하도록 출력 신호를 발생하는 것에 의하여, 배기가스(20) 속의 산소 존재 비율을 표시하는 배기사스의 센서신호에 반응하도록 선행기술의 숙련공들에 의해 프로그램될 수 있다.

마이크로 프로세서(67)로부터의 출력신호는 댐퍼(60)의 기계적인 조정을 수행하도록 전기 신호를 변환하는 제어기(68)에 공급된다. 추가하여, 도면에서는 예시하지 않았지만, 마이크로 프로세서(67)는 예를들어, 산소가 부족한 연소존에 공급되는 연소 공기를 보강하도록 산소를 부가하는 것에 의하여 연소 공기의 조성을 조절할 수 있도록 사용될 수 있다.

제어유니트(62)는 배기가스속의 산소비율을 5 내지 8 용적 % 범위로 유지하도록 연소공기의 공급을 조절하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 2 실시예에 있어서, 파이어 특성센서(71-79(제1b도))는 데이타버스(80)를 통하여 마이크로 프로세서(67)에 파이어 특성센서신호를 공급한다.

파이어 특성센서(71-79)는 특정범위의 전자기복사에 민감한 광전셀인 것이 바람직하다.

광전셀은 풍함위쪽 영역의 온도를 검출하도록 적외선 복사에 높은 감도를 갖는다.

적외선 광전셀의 한예는 일리노이스주 닐스소세 이르콘사에 제조된 모드라인-4이다.

선택적으로, 미네소타주 미네폴리스 소제 하나웰사에서 제조된 시리즈시 7012프레임 세리프가드와 같은 자외선 감지광전셀이 사응 영역의 화염 유무를 검출하도록 사용될 수 있다.

상기 두 경우중 어느 경우에나 각각의 풍함에 상응하는 최소한 하나의 광전셀이 제공된다.

그러나, 일부 풍함은 상응광전셀을 갖지 않을 수도 있다.

예를들면, 투입단부(16) 근처에 위치한 풍함은 주로 건조 영역을 구성하기 때문에, 상응광전셀을 갖지 않아도 된다.

광전셀에 의해 제공된 정보는 연소배럴(10)의 연소를 더욱 정밀하게 제어하기 위해 사용된다.

화염의 유무를 검출하기 위해 자외선 센서를 사용했을 경우, 상응 영역의 화염이 소멸되었음을 표시하는 자외선 센서로부터의 파이어 특성 센서신호는 상응영역에 공급되는 연소공기의 양의 증가되어야 함을 나타낸다.

이에 반하여, 적외선 센서는 연소 공기 유동의 증가, 또는 감소 범위를 결정하는데 사용할 수 있는 양적정보를 제공한다.

제 3 실시예에 있어서, 정밀한 연소제어는 세형태의 센서, 즉 파이어 특성센서(71-79)의 각각의 지점에 배치된 적외선 및 자외선 광전셀의 쌍과 산소센서(64)를 사용하는 것에 의해 달성된다.

산소센서(64)는 전연소효율을 나타내는 배기가스센서 신호를 제공하는데 반하여, 적외선 및 자외선 센서는 온도시도와 화염의 유무를 상응 풍함에 대한 파이어 특성 센서 신호로 제공한다.

그러므로, 공급되는 연소공기의 총량은 배기가스센서신호에 반응하여 조절될 수 있는 반면, 연소 공기의 분배는 파이어 특성센서 신호에 따라 제어될 수 있다.

개구(37)의 크기와 광전셀(71-79)에 의해 제공되는 감도와 집속도에 따라 투명윈도우(82, 제3b도)가 천공웨브(25)의 개구(35)를 통과하여 광전셀(71-79)에 주기적으로 도달하는 광량보다 더 많은 광량이 광전셀에 도달할 수 있도록 배럴(10)의 측벽(36)에 형성될 수 있다.

윈도우(82)는 연소배럴(10)을 구성하는 세개의 존의 각각에 대해 6개가 제공되며, 각각의 광전셀은 대표적인 1/6rpm 회전속도에서 분당 한번의 비율로 파이어 특성센서신호를 발생한다. 추가윈도우(82)가 여분으로 제공될 수 있다.

한 상응풍함의 파이어특성을 검출하기 위해서는 단지 하나의 광전셀이 필요하지만, 제1a도, 제1b도, 제3a도 및 제3b도에서 예시한 실시예에 있어서는, 언더파이어 및 오버 파이어 풍함의 상응하는 쌍, 예를들면 제3a도에 도시한 풍함(50, 54)에 대해 세개의 광전셀, 예를들면 제3a도의 광전셀(74, 75 및 76)이 제공되었다.

또한, 광전셀에 의해 커버된 영역과 연소배럴(10)의 축을 따라 배치된 셀의 위치, 즉 상응 연소존에 따라, 각각의 풍함에 대하여 반드시 하나의 광전셀을 제공할 필요가 없으며, 한 연소존의 두개의 풍함에 대해 하나의 광전셀을 제공하는 것만으로도 충분하다.

예시한 실시예에서, 추가 광전셀은 한 광전셀의 고장에 관계없이 연속적인 회전 연소동작을 가능하게 하도록 여분으로 제공된다.

이상에서 서술한 바와같이, 본 발명은 다양한 장점을 제공하며, 본 발명의 사상범위내에 포함되는 장치 및 방법의 모든 특징과 장점은 첨부된 청구범위에 의해 보호될 것이다.

또한, 본 발명은 당해 기술분야의 숙련공들에 의해 쉽게 수정, 변경될 수 있으므로, 명세서에서 서술 예시한 구성 및 작동으로만 제한되지 않는다.

따라서, 모든 적당한 수정과 그 동등물을 본 발명의 사상 범위내에 포함되는 것으로 이해해야 할 것이다.

Claims (3)

1. 도시쓰레기(14)를 연소시킴으로써 발생하는 배기가스(20)속의 특정성분가스의 상대량을 감지하는 단계를 포함하는, 점화 시간외에는 보조연료를 사용하지 않고 도시쓰레기(14)를 연소기키기 위해 다수의 측방향 배열 부분에 연소가스를 공급하도록 배치된 다수의 풍함(48, 50, 52)을 구비한 회전식 연소기에 공급되는 연소가스를 제어하는 방법에 있어서, 특정시간에 연소되는 쓰레기(14)의 연소특성에 관계없이 도시쓰레기(14)의 효율적인 유효연소를 제공하도록 하기 위해 배기가스(20)속의 상기 특정성분 가스의 양을 선결된 제한범위로 유지하도록 회전식 연소기에 대한 연소 가스의 유동을 제어하는 단계를 특징으로 하는 회전식 연소기를 위한 자동 연소 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서, 배기가스(20)속의 특정성분가스는 산소이며, 5 내지 8 용적%의 범위로 유지되는 것을 특징으로 하는 회전식 연소기를 위한 자동 연소 제어방법.
3. 제 1 항에 있어서, 연소되는 쓰레기(14)의 연소특성에 관계없이 도시쓰레기(14)의 효율적인 유효연소를 제공하는데 일조하도록 하기위해 회전식연소기의 각각의 축방향 배열 부분에서 선결된 파이어 특성을 유지하도록 회전식 연소기의 각각의 축방향 배열 부분의 파이어 특성을 감지하여 각각의 관련 풍함(48, 50, 52)의 연소가스(20)를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 연소기를 위한 자동 연소 제어방법.

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