KR970011014B1 - 보일러의 연소실 및 석탄과 고무조각의 혼합연소방법 - Google Patents

Abstract

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Description

보일러의 연소실 및 석판과 고무조각의 혼합연소방법

제 1 도는 보일러등의 연소실 구조를 나타내는 종단측면도.

제 2 도는 고무조각 투입구 부분의 종단면도.

제 3 도는 스트커상의 퇴적층 구조의 설명도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 연소실 2 : 앞벽

3 : 뒷벽 4 : 옆벽

5 : 이송스토커 6 : 스프래더장치

10 : 고무조각 투입구 11 : 통형상슈터

l3 : 로터리밸브 15 : 날개

16 : 회전체 17 : 케이싱

본 발명은 이미 사용한 타이어, 타이어제조 공정에서 발생하는 불량타이어등의 고무폐기물을 석탄보일러등의 연료로서 효과적으로 이용하기 위한 연소실의 개량과, 석탄과 고무폐기물등의 고무조각을 혼합연소시키는 방법에 관한 것이다.

종래 이미 사용한 타이어등의 금속을 포함하는 고무제품의 폐기물은 고온에서 연소시키면 금속이 용융해서 스토커에 고착하기 때문에 보일러용의 연료로서는 거의 이용되지 않았다.

단지 시멘트 제조용의 연료 혹은 제철의 고로용 연료로서 사용되고 있었지만, 타이어 제조공정에서 발생하는 고무폐기물의 경우는 먼곳에 있는 이들의 설치장소로 운송하는 운송비가 많이들고, 또 이 고무폐기물을 대량으로 사용하면 고무폐기물에 포함되어 있는 성분이 연소에 악영향올 끼치기 때문에, 그 사용량은 극히 소량으로 제한되어 있였다.

그렇지만 비드와이어와 스틸코드등을 포함하고 있는 폐기타이어등의 금속을 포함하는 고무폐기물을 로안에서 대량으로 연소시키는 경우, 고무제품에 포함된 금속이 용융되고, 그 비중이 크기 때문에 아래쪽으로 흘러서 스토커에 고착되어 스토커로부터의 통기를 저해해서 연소를 막고, 또 기계적트러볼의 원인이 되었다. 또 통상의 노에 폐기타이어등의 고무폐기물을 단독 또는 다른 연료와 동일투입구로부터 노안으로 투입해서 혼합연소시킨 경우도 상기와 같은 문제가 발생한다.

이 금속용융의 문제를 피하기 위해서 예를들면 일본 특개소 63-105308호에 개시된 것과 같이 노안에 순환사용되는 모래등으로부터 이루어지는 유동하는 바닥을 형성해서 이 유동바닥상에서 타이어등의 고무폐기물을 연소시키는 방법이 제안되었지만, 이 경우 유동바닥의 성분인 모래등과 금속과의 분리를 위해 특별한 장치를 필요로하고 또한 번거로워 실용적이지 못하다.

본 발명은 상기한 문제를 감안해서 이루어진 것이고, 전국 규모로 문제가 되어 있는 필연적으로 발생하는 사용이 끝난 타이어등의 폐기처분의 문제 및 타이어 제조공정에서 발생하는 폐기물처리의 문제를 해결함과 동시에 이들이 가진 열에너지를 보일러의 연료로서 효과적으로 이용하는 보일러등의 연소실 및 석탄과 고무조각을 혼합연소하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명자는 상기의 과제를 해결하기 위해 열의에 찬 연구와 연구를 거듭한 결과, 미리 연소시킨 석탄이 탄화한 탄층위에 폐기타이어등의 고무조각을 산포상에 투입해서 연소시키는 방법을 찻아내어 이 발명을 완성하기에 이른 것이다.

즉 본 발명에서 보일러등의 연소실을 앞뒷벽에 걸쳐서 구석으로부터 바로 앞을 향해 흐르듯 이동하는 이송(利宋)스토커를 하부에 구비한 연소실이고, 앞벽에는 석탄을 연소실내의 이송스토커상에 산포할 수 있는 스프래더장치를 구비한 석탄투입구를 설치해 연소실의 이송스토커로부터 윗쪽옆벽에는 연소실내에 개구해서 고무조각 투입구를 형성함과 동시에 윗쪽으로부터 공급되는 고무조각의 소요량을 송출할 수 있는 로터리밸브를 구비한 통형슈터를 설치해 고무조각의 소요량을 이송스토커상에 공급할 수 있도록한 것을 특징으로 한다.

상기에서 옆벽에 이어서 설치된 슈터는 연소실의 앞벽에서 뒷벽까지 거리의 40∼80%범위에서 옆벽을 관통해서 연소실의 욋쪽에 개구되어 있다.

또 로터리밸브는 정상회전하는 회전체가 공급부측과 송출측과의 사이를 기밀상태로해서 회전시키는 것이 좋다.

또한 본 발명의 석탄과 고무조각과의 혼합연소 방법은 연소실내의 앞뒷벽 사이에 걸쳐서 후부측으로부터 바로 앞을 향해 흐르듯 이동하는 이송스토커를 구비한 보일러의 연소실내의 상기 이송스토커상의 앞벽에 설치된 석탄투입구로부터 투입되는 석탄을 스프래더장치로 큰 덩어리일수록 멀리 튀겨보내지도록 해서 대략균일하게 산포해 이송스토커상에서 석탄을 연소시켜 이것과 동시에 연소실의 옆벽에 개구해서 고무조각 투입구를 형성하는 통형상의 슈터에 의해 금속을 함유하는 고무폐기물등의 고무조각을 슈터에 구비한 로터러밸브를 통해서 소요량을 송출하면서 이송스토커상의 앞에 연소한 석탄에 의해 발생한 회층상에 산포하도록 투입해서 상기 회층의 위에서 연소시키는 것을 특징으로 한다.

상기의 본 발명에 따르면 앞벽에 설치된 석단투입구로부터 투입되는 덩어리형상의 석탄은 스프래더장치로 연소실내에 튕겨들어가 크고 중량인 큰것은 연소실 안쪽으로, 작고 가벼운 것일수록 바로앞에 날려져 이송스토커상에 균일하게 산포된다.

그러고 이송스토커가 바로 앞으로 이동하고 있는 사이에 먼쪽에 낙하한 석탄은 차례로 연소해서 탄화해 연소실의 중간정도에 달할때에는 두꺼운 회층이 형성된다.

한편 폐기타이어외의 고무폐기물등을 집형상으로 파쇄한 고무조각을 옆벽에 연결설치된 통형상의 슈터에 의해 투입하는 것으로서 이 칩형상의 고무조각은 모양과 자세가 일정하지 않기 때문에 슈터를 통해서 미끄러질때의 미끄럼저항이 달라지고, 그 결과 연소실에 낙하할때 비행거리가 달라져서 이송스토커상의 넓이 범위에 산포되어 석탄이 연소해서 회로변한 회층상에 쌓여진다.

더우기 상기 고무조각은 슈터에 설치된 로터리밸브의 정상회전에 의해 소요량이 송출되서 투입되기 때문에 일시 대량투입되어 퇴적할 우려없이 이동하고 있는 이송스토커상에 대략 균일하게 산포되게 된다.

특히 상기 슈터를 양측벽의 밖에 각각 설치해 앞벽에서 뒷벽까지 거리의 40∼80%범위에서 양옆벽을 관통해서 연소실에 개구시켜 두는 것에 의해, 고무조각은 이송스로커상의 대략 중간정도 두께의 회층상에 확실히 분산되어 쌓여지고, 이 회층상에서 연소되게 된다.

따라서 고무가 연소해 고온이되서, 고무조각 속에 포함되어 있는 금속이 용융해서 흘러도, 스토커의 아래쪽에서 불어넣은 공기로 냉각되어 있는 회층속에서 굳어지게 되고, 직접 스토커에 고착되는 일은 없어 구멍을 막아 연소가 저해될 우려는 없다.

또 로터리밸브는 정상회전하는 로터가 흡입측과 송출측과의 사이를 기밀상태로 유지해 회전하는 것으로 하면 연소실과 대기압과의 사이가 연통하는 일은 없고, 따라서 고무조각 투입구가 설치되어 있어도 이 부분에서 감압이 되어 있는 연소실에 여분의 공기가 흘러들어 연소실내의 온도가 내려가는 일없이 양호한 연소상태를 유지할 수 있다.

더우기 석탄과 타이어칩을 혼합연소하는 것에 의해서 각각을 단독으로 연소시킨때에 발생하는 노안의 더러움, 질소산화물의 대량의 발생등이 상호보충해서 감소한다.

[실시예]

본 발명의 실시예를 도면에 기인해서 설명한다.

제 1도 는 보일러의 연소실의 개략종단면도, 제 2도 는 슈터부분의 종단면도를 나타내고 있다.

도면에 있어서 (1)은 보일러의 연소실이고, 연소실(1)은 앞벽(2)과 뒷벽(3) 및 양측벽(4)으로 둘러쌓여져 있다.

이 연소실(1)내에는 앞벽(2)과 뒷벽(3)의 하부에 상면이 안쪽에서 앞쪽에 넓은 평면부분을 가지면서 이행하는 엔드레스의 이송스트커(5)가 설치되어 있다.

앞벽(2)에는 스프래더장치(6)를 구비한 석탄투입구(7)가 실치되어 있다.

“6a"는 스프래더장치(6)의 로터이고, ''8''은 석탄투입구(7)에 연결설치된 투입흡퍼, ''9”는 스크류등을 이용한 피더이다.

"10"은 통형상슈터(11)가 연결된 고무조각 투입구이고, 앞멱(2)에서 뒷벽(3)까지 거리의 40∼80%범위내의 양옆벽(4)에 설치되어 있다.

고무조각 투입구(10)에 연결되는 통형상슈터(11)는 1단이 연소실(1)의 여벽(4)을 관통해서 연소실(1)안에서 개구되어 고무조각 투입구를 형성함과 동시에, 연소실(1) 밖에서 위로 경사져서 뻗은 통체(11a)로부터 되고, 그 상단은 개구부가 넓어져서 투입흡퍼(12)를 형성하고 있다.

이 통형상슈터(11)는 투입흡퍼(12)에 투입된 고무조각이 자체무게로 슈터안을 미끄러 떨어지도록, 상기 통체(11a)가 수평인데 대해서 30∼80의 경사각도를 가지고 설치되어 있다.

상기 통형상슈터(11)의 도중에는 위로부터 공급되는 고무조각의 소요량을 송출할 수 있는 로터리밸브(13)가 설치되어 있다.

이 로터리밸브(13)는 제 2 도에 예시한 바와 같이 축(14)의 외주면에 각 축(14)의 축선에 평행하게 4장 또는 5∼8장의 날개(15)를 심어설치해 이루어지는 회전체(16)가 케이싱(17)에 넣어져 있고, 이 회전체(16)의 회전에 의해 위로부터 공급되는 고무조각의 소요량을 시간의 차를 두어 송출할 수 있도록 되어 있다.

날개(15)는 절의 평판(15a)의 선단에, 탄성체 예를들면 내열성고무를 소정형상으로 형성한 봉합재(15b)가 부설되어 이루어지고, 이 봉합재(15b)가 케이싱(17) 내주면에 슬라이드접촉해서 흡입측과 송출측과의 사이를 항상 기밀상태로 유지해 회전하도록 되어 있다.

"17a,17b"는 통체(11a)에 개구하는 케이성(17)의 흡입구와 송출구이다.

상기의 연소실 구조에 있어서, 투입흡퍼(8)에 투입되는 피더(9)로 공급되는 덩어리형상의 석탄은 스프래더장치(6)에서 튀어나와져서 석탄투입구(7)를 통해 연소실(1)내의 이송스토커(5)상에 산포된다.

이때 큰석탄 덩어리는 연소실(1)의 안쪽에, 작은 것은 앞쪽에 튀겨나와져서 이송스토커(5)의 위에 대략 균일하게 산포한다.

이송스토거(5)는 안쪽에서 앞쪽으로 이동하고 있고, 이에 동반해 이송스토커(5)상의 석탄도 이동하면 서연소함과 동시에 그 위에 새로운 석탄이 산포공급되서 연소되기 때문에 연소실(1)내의 가운데 정도에서의 이송스토커(5)상의 침적물은 제 3 도에 나타낸 바와 같이 아래로부터 회층(21), 산화층(22), 환원층(23) 및 건류층(24)의 구성으로 되어 였다.

한편 고무조각 투입구(10)에 이어지는 통형상슈터(11)에 설치되어 있는 로터리밸브(13)의 회전체(16)는 모터(도시하지 않음)로 구동되어 정상회전하고 있다.

사용이 끝난 타이어 혹은 시험작품으로서 제조된 불필요한 타이어등을 원주방향으로 2∼40분할한 타이어칩이나 제조공정에서 발생한 고무폐기물등의 고무조각을 통형상슈터(11)의 투입흡퍼(12)에서 투입하면, 로터리밸브(13)의 인접한 2장의 날개(15)로 구분된 공간(S)이 흡입구(17a)와 일치한때, 크기에 따라 다르지만 l개 또는 다수의 고무조각이 상기 공간(S)내에 들어가고, 반대로 상기 공간(S)이 송출구(17b)와 일치할때는 통형상슈터(11)내를 미끄러져서 연소실(1)안에 투입된다.

이것에 의해 시간이 조정되어 일시에 대량으로 투입되는 일은 없다.

더우기 타이어칩등의 고무조각은 볼록의 곡률반경을 가진면과 오목의 곡률반경을 가진면이 있어 통형상슈터(11)안을 미끄러 떨어질때의 자세는 일정하지 않기 때문에 이 미끄러져 떨어질때의 마찰저항에 부동이 발생해 고무조각 투입구(10)에서 넓혀진 공간을 가지고 이송스토커(5)의 흐름의 중간정도의 건류층(24)의 위에 대략 균일하게 산포되게 되고(제 3 도), 고무조각(30)이 국부적으로 다량으로 밀려 쌓이는 일이 없다.

상기와 같이 산포, 투입된 고무조각은 약 500°C의 온도에서 고무가 열분해해서 가열가스를 발생하기 때문에, 화염을 발생하면서 연소하고 이것에 포함되어 있는 금속은 용융하지만 연소실(1)의 안쪽에서 탄 석탄으로 형성되서 충분한 두께가 되어있는 회층속에서 고체화되고 그렇기 때문에 이송스토커(5)이 접한 상태에서 고체화해서 스토커에 고착하는 일이 없이 구멍이 막힐 우려가 없다.

또한 로터리밸브(13)의 회전체(16)가 어느 위치가 되어도 적어도 2장의 날개(15)가 케이싱(17)의 내주면에 접해있고, 케이싱(17)의 흡입측과 숭출측과의 사이의 기밀이 유지되고 있기 때문에, 통형상슈터(11)로부터 볼필요한 공기가 연소실(1)로 유입하는 것을 막고, 양호한 연소상태를 유지한다.

더우기 연소잔사는 이송스토커(5)에 의해서 자동적으로 배출되기 때문에, 연소운전이 가능하고 회와 금속과의 분리도 용이하게 되어 인력을 절감할 수 있다.

이와 같이해서 석탄과 고무조각을 혼합연소하는 것에 의해, 폐기처리에 곤란했던 불필요한 타이어와 사용이 끝난 타이어, 그외에 특히 금속을 포함한 고무폐기물을 보일러등의 연료로서 하등문제없이 이용할 수가 있다.

또 폐기타이어등을 2∼40분할한 작은 조각으로해서 투입하는 것으로 해, 이것을 로터리밸브(13)로 연소실(1)안으로의 투입량을 제어할 수 있도록 했기 때문에 고무조각 공급의 자동화가 쉽게 도모된다.

또 로터리밸브(13)의 회전체(16)의 회전속도를 조정하는 것에 의해서, 타이어칩등의 고무조각의 공급량을 조절할 수 있고, 또한 석탄투입용의 피더(9)를 조정하는 것에 의해서 석탄공급량도 조절할 수 있으므로, 증기부하가 변동해서 비등증기량을 조절할 수 있고, 안정된 비등증기를 얻을 수 있다.

또한 본 발명의 연소방법에 있어서는 석탄이 연소해 형성되는 회층이 중요한 역할을 하기 때문에, 고무를 다량으로 연소하기 위해서는 통상 사용되는 석탄보다도 회분이 약간 많은쪽이 바람직하다.

타이어등에 사용되는 고품질의 고무는 대부분이 탄화수소와 카본이기 때문에, 회분의 생성이 적고, 발열량은 크기 때문에 고무조각이 타이어칩인 경우에는 통상의 석탄보다 저품질의 석탄을 사용할 수 있다.

또 통상 보일러 연료에 사용되고 있는 석탄의 경우, 석탄과 타이어칩의 비율은 70:30∼30:70의 범위가 선택된다.

석탄의 사용비율이 70%보다 많으면, 처리할 수 있는 폐기타이어양이 적어, 폐기타이어 처리라고 하는 목적을 미루어볼때, 효율면에서는 좋지 않고, 또 석탄의 비율이 30%보다 적으면, 타이어칩에 포함된 금속이 용융해서 스토커에 고착되는 것을 방지하는 회분의 양이 적어 금속융착의 트러블이 발생할 우려가 있어 바람직하지 않다.

상기한 바와 같이 본 발명의 연소실 구조 및 혼합연소 방법에 따르면 석탄이 연소해서 생긴 회층의 위에서 고무조각을 연소시키기 때문에 특히 폐기타이어등의 금속을 포함한 고무조각을 용융한 금속을 스토커에 고착시킬 우려없이 효율좋게 연소시킬 수가 있다.

따라서 폐기처리가 곤란해서 커다란 사회문제가 되고 있는 사용이 끝난 타이어등의 고무폐기물, 혹은 공장에서의 공정에서 발생하는 고무폐기물을 보일러등의 연료로서 아무런 문제없이 유효하게 이용할 수 있다.

그렇기 때문에 사용이 끝난 타이어의 대량발생 혹은 공장의 공정에서 발생하는 고무폐기물의 환경문제의 감소에 도움이 되고, 또한 에너지절감에도 기여할 수 있다.

본 발명의 연소실 구조 및 혼합연소 방법은 고무의 소각에 한정되는 것이 아니고 프라스틱, 목재등의 가연성 폐기물의 소각에도 물론 사용할 수 있다.

Claims (9)

1. 연소실(1)과, 연소실(1)의 하부에 설치된 이송스토커(5)와, 이송스토커(5)에 석탄을 산포하는 석탄공급수단(6,7,9)을 갖는 연소장치에 있어서, 금속을 함유하는 고무조각(30)의 공급수단(10,11,13)을 가지고 그 공급수단은 상기 이송스트커(5)의 위쪽에 설치되고 상기 이송스토커(5)상에서 형성된 석탄연소에 의한 회층위에서 상기 고무조각(30)을 계속적으로 공급하도록 구성되어진 것을 특징으로 하는 보일러의 연소장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 석탄공급수단이 상기 연소실(10)의 앞벽(2)에 석탄투입구(7)를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 보일러의 연소장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 고무조각 공급수단이 상기 연소실(1)의 횡벽에 설치된 고무조각 투입구(10)를 지나서 상기 연소실(1)로 향하여 개구하고 있는 슈터(11)를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 보일러의 연소장치.
4. 제 3항 에 있어서, 상기 슈터(11)가 상기 연소실(l)에 있어서 앞벽(2)과 상기 뒤벽(3) 사이의 거리의 40%-80%에 대응하는 상기 앞벽(2)부터 거리의 범위내로 형성된 것을 특징으로 하는 보일러의 연소장치.
5. 제 1항 에 있어서, 상기 고무조각 공급수단이 로터리밸브(13)를 갖는 것을 특징으로 하는 보일러의 연소장치.
6. 제 5항 에 있어서, 상기 로터리밸브(13)가 공급측(17a)과 반송측(l7b)사이를 기밀상태로 유지하여 회전하는 것을 특징으로 하는 보일러의 연소장치.
7. 제 1항 에 있어서, 상기 이송스토커(5)가 상기 석탄공급수단을 향하여 수평으로 이동하는 것을 특징으로 하는 보일러의 연소장치.
8. 석탄이 이송스토커(5)에 산포되고 이송스토커(5)상에서 회층을 형성하면서 연소하는 혼합 연소방법에 있어서, 금속을 함유하는 고무조각이 회층의 위에서 투입되고 상기 고무조각은 상기 회층 상에서 연소하여 상기 금속은 상기 회층상에 존재하는 것을 특징으로 하는 석탄과 고무조각의 혼합 연소방법.
9. 제 8항 에 있어서, 보다 큰 석탄 덩어리가 작은 석탄 덩어리보다도 연소실내의 먼쪽으로 튀게 되는 것을 특징으로 하는 석탄과 고무조각의 혼합 연소방법.