KR980010110A - 가연성폐기물 연소장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가연성폐기물을 연소시키기 위한 연소장치에 관한 것으로, 연소실내에서 연소된 연소개스를 2차연소시킴과 아울러 2차연소과정을 촉진시키기 위해 외부공기를 관내부로 분사시켜 연소개스와 균일하게 혼합시킨다. 본 발명은 불완전연소에 의한 매연 및 유독개스의 발생을 사전에 차단함으로써 높은 연소효율을 확보하며, 찌꺼지성분이 관내부에 누적되는 것을 미연에 방지할 수 있다. 또, 연소실을 수내방식으로 식혀주어 고온의 폐열에 의해 연소실이 파손되는 것을 방지할 수 있다.

Description

가연성폐기물 연소장치

제1도는 종래의 기술에 따른 연소장치의 부분 단면구성도.

제2도는 종래의 2차공기공급기구의 상세구성도.

제3도는 본 발명에 따른 가연성폐기물 연소장치의 구성도.

제4도는 제3도의 A-A선 단면도.

제5도(가)(나)는 본 발명의 분사노즐의 상세단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11, 51 : 연소실 12, 52 : 투입구

13, 53, 56 : 착화버너 14, 54 : 송풍팬

15, 55 : 보일러 16, 17, 61, 62 : 연소개스공급관

50 : 냉각통로 15a : 지지판

57 : 분사공기공급관 61, 62 : 연소개스공급관

63 : 접속관 64 : 체결공

본 발명은 가연성폐기물을 연소시키기 위한 연소장치에 관한 것으로, 특히 가연성폐기물의 연소과정에서 발생되는 연소개스를 2차연소시킴으로써 불완전연소에 의한 매연 및 유독개스의 발생을 철저히 차단함과 아울러 높은 연소효율을 갖는 가연성폐기물 연소장치에 관한 것이다.

산업폐기물을 비롯한 각종 폐기물 등에 의한 환경오염이 심화됨에 따라 폐기물에 의한 2차오염을 방지하여 쾌적한 환경을 조성하려는 시도가 지속적으로 모색되고 있으며, 폐기물량이 날로 증가하는 추세에 비추어 볼 때 폐기물에 대한 처리과정은 그 중요성이 더욱 커지게 되었다.

폐타이어를 비롯한 합성수지 등의 가연성폐기물을 단순하게 소각처리하는 것은 매연과 유독개스를 발생하므로, 공해차단시설을 갖춘 소각장치를 이용하여 폐기물을 처리하는 것은 비교적 유용하나 과도한 설비투자와 운전비용으로 말미암아 산업현장이나 실생활에 적용하기 어려운 점이 있었다.

이를 해소하기 위한 종래기술로는 1988년 9월16일자로 실용신안등록출원 제15311호(공고번호 실90-6510)에 개시되어 있는 바, 이 폐기물 처리기술은 자동차의 수요증가에 따른 폐타이어를 보일러의 연료원으로 이용하는 것으로, 폐타이어를 연소처리하고 이 과정에서 발생되는 연소화염을 보일러의 화원으로 활용함과 아울러 폐열을 회수하도록 하고 있다. 이를 제1도에 따라 구체적으로 살펴보기로 한다.

제1도는 종래기술에 따른 폐타이어 연소장치를 부분절개한 단면도이고, 제2도는 종래의 2차공기공급기구의 상세구성도이다. 제1도에 도시된 바와 같이, 폐타이어 연소장치는 폐타이어를 연소처리하기 위한 연소실(11)을 구비한다. 연소실(11)은 상부에 투입구(12)를 보유하고 저부에 착화버너(13) 및 송풍팬(14)을 보유하며, 열공급관을 통해 연소개스를 보일러(15)에 공급한다. 보일러(15)측의 연소개스공급관(16)과 접속되는 연소개스공급관(17)은 2차공기공급기구(18)를 보유한다. 상기 2차공기공급기구(18)는 팬으로부터 압축공기를 공급받는 2차공기도입관(19)과 2차공기혼합기구(20)로 구성되며, 상기 2차공기혼합기구(20)는 중앙부의 개스분산판(21)을 갖는 개스유도로(22)와 주변의 환상 2차공기분배로(23)와 그리고 2차공기를 상기 유도로(22)의 전후로 분산공급하는 2차공기확산구멍(24)을 구성요소로 한다.

또한, 상기 연소실(11)의 주위에 연소실과는 기류통로(25)를 유지하는 외관(26)을 구성하고 상기 외관(26)은 강제송풍에 의하여 기류를 순환시키기 위한 공기공급관(27)과 열풍회수관(28)을 보유한다.

위와 같은 구성을 갖는 종래의 폐타이어 연소장치는 연소실(11)에서 발생되는 고온의 화염과 건류개스를 보일러(15)에 연결된 연소개스공급관(17)(16)으로 공급함으로써 연소과정에서 발생되는 연소개스를 활용하는 기술인 것이다. 이러한, 종래기술은 연소실(11)내에서 발생되는 폐타이어의 건류개스를 충분히 연소시키기 위해 연소개스공급관(17)(16)상에 2차공기 공급기구(18)를 구성하여 매연 또는 유독개스의 방출량을 감소시키고자 하였다. 또, 폐타이어가 갑자기 침하되지 않도록 연소실의 저부를 경사상으로 구성하여 연소실(11)의 연소조건을 일정하게 유지코자 하였으며, 연소실(11)로부터 방출되는 복사폐열을 회수코자 하였다.

이와 같은 종래의 폐타이어 연소장치는 소망하는 바와 같이 폐타이어의 연소처리과정에서 발생되는 연소개스를 활용한다는 점에서 유용한 일면이 있으나, 연소개스가 불완전연소된 상태로 보일러(15)에 공급됨에 따라 충분한 열효율을 획득할 수 없는 결점이 있었다. 종래기술에서도, 충분한 연소조건을 유지코자 2차공기공급기구(18)를 통해 연소효율을 향상시키고자 하였으나, 폐타이어의 연소화염에 압축공기를 공급하는 것만으로는 충분한 효과를 거둘 수 없었다. 더욱이, 일정기간 연소장치를 가동시킴에 따라 불완전연소된 찌꺼기 성분이 누적되고, 이후 2차공기공급기구(18)의 내경을 좁히는 현상을 초래하므로 연소개스가 보일러(15)에 원활하게 공급되지 못하게 한다. 즉, 불완전연소된 찌꺼기가 2차공기를 세분하는 분산판(21)의 구멍들을 막음에 따라 연소개스에 의한 연소효율을 저하시켰다.

또한, 연소실(11)에서 방출되는 폐열을 열풍회수관(28)을 통해 회수하고 있으나 연소과정이 절정에 이르게 되면 상시 폐열의 온도가 500℃ 이상 올라가므로 연소실(11)의 내구성을 약화시키고 있어 이에 대한 보완책이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은 위와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 연소실에서 1차연소된 폐기물의 연소개스를 2차연소시키고, 2차연소과정이 활성화되도록 분사노즐을 통해 외부공기를 공급하여 폐기물에 의한 연료개스의 연소효율을 극대화함과 아울러 연소실을 수냉방식으로 식혀주어 고온의 폐열에 의한 파손을 방지할 수 있도록 한 가연성폐기물 연소장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 가연성폐기물을 연소시키기 위한 소정공간을 갖는 연소실과 외부공기를 강제유입하는 송풍기 및 연소과정에서 발생되는 연소개스를 외부장치로 공급하기 위한 연소개스공급관을 구비한 연소장치에 있어서, 상기 연소실의 저부에 요철형상의 지지면에 의해 가연성 폐기물을 지지하는 지지판과, 상기 연소실 내부의 가연성폐기물을 착화시키기 위한 1차버너와, 연소실의 외측부를 감싸면서 냉각수를 순환시키기 위한 냉각통로 및 상기 냉각통로와는 격리된 상태로 외부공기를 유입하기 위한 통로를 구비한 연소부; 및 상기 연소개스공급관상에 설치되고 상기 연소부로부터 공급되는 연소개스를 2차연소시키기 위한 2차버너와, 상기 2차연소된 연소개스에 외부공기를 노즐을 통해 분사하여 혼합하는 분사기로 구성된 연료개스공급부에 의하여 달성된다.

이하, 본 발명의 가연성폐기물 연소장치를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

본 발명은 연소개스를 2차연소시켜 불완전연소에 의한 매연 및 유독개스의 발생을 철저히 차단하기 위해 연소개스를 외부로 배출하는 연료개스 공급상에 2차연소용 버너를 설치함과 아울러 2차연소동작를 연소조건을 충족시키기 위해 외부공기를 연료개스공급관의 내부로 분사하기 분사노즐을 특징적으로 구비한다. 또한, 본 발명에서는 연소실 밖으로 방출되는 폐열을 식히기 위해 냉각수를 공급하는 냉각통로가 연소실 외측에 형성되어 있다.

제3도는 본 발명에 따른 가연성폐기물 연소장치의 구성도이다. 먼저, 가연성폐기물은 투입구(52)를 통해 연소실(51)내에 채워지며, 1차버너(53)를 점화하여 가연성폐기물을 착화시키며, 송풍기(54)를 가동하여 착화된 가연성 폐기물의 연소을 가속화시킨다. 상기 1차버너(53)는 가연성폐기물이 자체적으로 연소되는 시점에서 작동을 멈추게 하는데, 통상 착화시간은 약 20분이 소요된다. 가연성폐기물이 착화된 후 자체적으로 연소되면서부터 연소실내의 온도는 가파르게 상승하고, 활발하게 연소과정이 진행하게 된다. 한편, 가연성폐기물이 연소되면서 화염과 건류개스가 발생되어 연소실(51)에 연결된 연소개스공급관(61)을 통해 보일러(55)로 공급된다. 보일러(55)는 연소개스공급관(61)을 통해 공급되는 연소개스를 화원(火原)으로하여 보일러기능을 수행한다.

이와 같이 가연성폐기물에 의한 연소개스가 보일러(55)에 공급되는 과정에서 2차버너(56)를 착화하여 연소실(51)에서 발생되는 연소개스를 2차연소시키며, 2차연소를 촉진하기 위해 접속관(63)의 내부에 설치된 분사노즐을 통해 외부공기를 공급하여 2차연소개스와 혼합시킨다. 상기 2차버너(56)를 착화가 이루어진후에 외부공기의 분사를 시작하기 위해 분사공기공급관(57)에는 도시하지 않은 개폐밸브가 설치되어 있다.

바람직하게는 2차버너(56)에 의해 착화된 직후 상기 개폐밸브를 열어 외부공기를 분사시킨다. 상기 접속관(63)에 유입되는 공기는 송풍기(54)에 의해 압축된 공기이며, 연소실(51)에 형성된 외기공급통로와는 별도로 분사공기공급관(57)를 연결하는 것이 바람직하고, 상기 분사공기공급관(57)를 통해 외부공기를 접속관(63)에 설치된 분사노즐에 공급한다.

본 발명이 갖는 특징적 구성을 제4도 및 제5도에 따라 구체적으로 설명하기로 한다.

제4도(가)는 본 발명의 연소실의 저부를 보여주는 A-A선 단면도이고, 제4도(나)는 제4도(가)의 측단면도이다. 제4도(가)(나)에 도시한 바와 같이, 연소실(51)의 저부에 설치되는 지지판(51a)는 요철형상을 가지며, 상면의 요철면에는 외부공기를 연소실(51)내부로 공급하기 통공(51b)이 길이방향으로 다수개 형성되어 있다. 송풍기(54)에 의해 압축된 공기는 상기 통공(51b)을 통해 연소실(51)의 내부로 강제유입되고, 이 통공(51b)을 통해 저부로부터 공급되는 외부공기에 의해 가연성폐기물이 가속적으로 연소가 이루어진다. 또, 상기 송풍기(54)에 의해 압축된 공기는 연소실외벽(50b)에 축방향으로 소정 간격을 두고 형성된 도입관(51c)을 통해 유입되고, 도입관(51c)의 내측통공(51d)을 통해 연소실(51) 내부로 공급된다. 따라서, 연소실(51)내에서 가연성폐기물이 안정적으로 연소되어 진다.

상기 연소실외벽(50b)과 외벽(50a) 사이에는 냉각통로(50)가 형성되어 있다. 이 냉각통로(50)는 가연성폐기물의 연소가 충분하게 진행되어 연소실(51) 밖으로 방출되는 폐열이 지나치게 높아지므로 적절한 온도를 유지할 수 있도록 연소실(51)를 식히기 위한 냉각수를 공급하기 위한 통로이다. 상기 냉각통로(50)는 연소실(51)을 감싸져 설치되어진다.

일단, 연소실(51)에서 가연성폐기물의 연소가 진행되면서 발생되는 연소개스는 점진적으로 고온의 상태가 된다. 연소개스의 온도가 소정 온도에 도달하면 2차버너(56)를 착화하여 2차연소를 시킨다. 이와 함께 분사공기공급관(57)의 개폐밸브를 열어 압축된 외부공기를 접속관(63)으로 유입시키게 되면 접속관(63)의 내부에 환상으로 설치된 분사노즐에 의해 외부공기와 2차연소개스가 접속관(63)에서 혼합된다. 이후, 2차버너(56)에 의해 2차연소되는 연소개스는 분사공기와 혼합되면서 더욱 활발하게 연소된 상태로 보일러(55)에 공급된다.

제5도(가)(나)는 본 발명의 분사노즐의 상세단면도이다. 제5도(가)에 도시한 바와 같이 분사노즐(63)은 다수의 분사공(65)이 접속관(63)의 내주를 둘러싸면서 설치되어 있어서, 분사공(65)을 통해 관의 내중심부 분출되는 외부공기와 연소개스는 혼합되면서 연소상태가 활성화된다. 제5도(나)는 분사노즐(63)을 측면에서 본 단면도로서 분사공기공급관(57)으로 유입된 외부공기가 분사공(65)을 통해 분사되는 것을 나타낸다. 상기 분사노즐은 다수개가 환상으로 한 세트를 이루며, 2차버너(56)의 후방의 근접위치에 설치하는 것이 바람직하고, 연소개를 공급하는 관의 길이를 고려하여 소정 간격를 두고 여러 세트를 설치할 수 있다.

미설명된 64a와 64b는 접속관(63)과 연소개스공급관(62)을 체결하기 위한 체결공이다. 또, 58은 배출구이고, 59는 집진기이고. 60은 냉각탑이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 연소실내에서 1차연소된 연소개스를 연료개스공급관에 설치된 2차버너를 이용하여 2차연소시키며, 이 2차연소과정을 더욱 촉진시키기 위해 외부공기를 관내부로 분사시켜 2차연소된 연소개스와 혼합함으로써 완전하게 연소가 이루어진 연소개스를 외부기기에 공급할 수 있다. 본 발명의 연소장치는 불완전연소에 의한 매연 및 유독개스의 발생을 방지함으로써 연소효율을 향상시킴은 물론, 불완전연소된 찌꺼기성분이 공급관에 누적되는 것을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 본 발명은 연소실의 외주를 둘러싸는 냉각통로를 통해 고온의 폐열을 방출하는 연소실을 적정온도로 식혀줄 수 있어서 연소실의 파손을 방지하는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 가연성폐기물을 연소시키기 위한 소정 공간을 갖는 연소실과 외부공기를 강제유입하는 송풍기 및 연소과정에서 발생되는 연소개스를 외부장치로 공급하기 위한 연소개스공급관을 구비한 연소장치에 있어서, 상기 연소실의 저부에 위치하며, 요철형상의 지지면에 의해 가연성폐기물을 지지하는 지지판과, 상기 연소실 내부의 가연성폐기물을 착화시키기 위한 1차버너와, 연소실의 외측부를 감싸면서 냉각수를 순환시키기 위한 냉각통로 및 상기 냉각통로와는 격리된 상태로 외부공기를 유입하기 위한 통로를 구비한 연소부; 및 상기 연소부로부터 공급되는 연소개스를 2차연소시키기 위한 2차버너와, 상기 연소개스공급관상에 적어도 한 세트 이상이 설치되어 상기 2차연소된 연소개스에 외부공기를 분사하여 혼합하는 분사기로 구성된 연료개스공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가연성폐기물 연소장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 지지판은 상기 송풍기에 의해 강제유입된 외부공기를 연소실저부로부터 공급시키기 위한 통공이 요철면에 관통되어 형성된 것을 특징으로 하는 가연성폐기물 연소장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 연소실은 그 외벽에 상기 송풍기에 의해 강제유입된 외부공기를 연소실내측부로 공급시키기 위한 내측통공이 형성된 것을 특징으로 하는 가연성폐기물 연소장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 2차버너는 연소실로부터 공급되는 연소개스가 소정 온도에 도달시 2차연소를 위해 착화하는 것을 특징으로 하는 가연성폐기물 연소장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 분사기는 환상의 다수개 분사노즐이 한 세트를 구성하며, 각 분사노즐의 분사공을 통해 외부공기를 관내부로 분사시키는 것을 특징으로 하는 가연성폐기물 연소장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 송풍기의 외부공기를 연소실내의 공급통로와는 독립적으로 분사기로 유입하기 위한 분사공기공급관을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가연성폐기물 연소장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 분사공기공급관은 유입되는 외부공기를 차단/공급하기 위한 개폐밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 가연성폐기물 연소장치.

   ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.