WO2013129784A1 - 소각 보일러 장치 - Google Patents

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WO2013129784A1
WO2013129784A1 PCT/KR2013/000965 KR2013000965W WO2013129784A1 WO 2013129784 A1 WO2013129784 A1 WO 2013129784A1 KR 2013000965 W KR2013000965 W KR 2013000965W WO 2013129784 A1 WO2013129784 A1 WO 2013129784A1
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nozzle
row
water
combustion
cyclone
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PCT/KR2013/000965
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Inventor
이석진
이영제
Original Assignee
(주)영진블루텍
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    • F23G5/44—Details; Accessories
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L9/00—Passages or apertures for delivering secondary air for completing combustion of fuel 
    • F23L9/06—Passages or apertures for delivering secondary air for completing combustion of fuel  by discharging the air into the fire bed

Definitions

  • the present invention relates to an incineration steam boiler, in which steam is generated by heating water with incineration heat of garbage, but it is related to an integrated incineration boiler which prevents deformation by protecting a nozzle exposed to a high temperature environment and improves the recovery efficiency of waste heat.
  • waste incineration plant is intended to use high-temperature heating water or steam as district heating or industrial process heat by incineration of combustible wastes as waste materials as incineration materials and heating water using such incineration heat.
  • Patents related to incinerators or incineration boilers for incineration of flammable waste to obtain heating water or process heat are disclosed in Korean Patent No. 10-0403678, "Water-cooled intermittent incinerator,” and Patent Publication No. 1998-0010109. , Patent No. 10-0299675 "thermal medium boiler” and registered utility model No. 0132324, "semi-dry incinerator”.
  • the case of the patent 10-0403678 relates to a water-cooled intermittent incinerator in which the air supplied into the combustion chamber is injected three-dimensionally from the bottom wall and the upper wall as well as the side wall, and vortices can occur in the combustion chamber, thereby improving the combustion efficiency.
  • the outer wall of the incineration chamber is a triple wall, and water is cooled to supply coolant between the primary wall and the secondary wall and between the secondary wall and the tertiary wall. It's about an incinerator.
  • the high temperature exhaust gas generated by supplying and combusting the combustible fuel into the combustion chamber is discharged to the cyclone to be supplied to the water and the combustion chamber by heat exchange with the cooling water pipe and the air pipe passing through the cyclone.
  • Disclosed is a structure for heating air which becomes.
  • an upright air supply pipe is formed in the upper part of a separate combustion chamber in addition to the air nozzle supplied to the lower side of the combustion chamber to promote complete combustion and connect the upper part of the combustion chamber to the cyclone by a duct.
  • Disclosed is a configuration for supplying the heated water from the tank to the incineration boiler.
  • the above-described conventional incinerators are installed with the air nozzles exposed intact inside the combustion chamber or embedded in the double wall of the incinerator. If the air nozzle is exposed to the inside of the combustion chamber as it is, there is a problem that serious deformation or breakage occurs in the nozzle, which is a metallic material, due to the high temperature environment inside the combustion chamber of several hundred degrees. In this case, there is a problem that maintenance and replacement of the air nozzle are almost impossible.
  • the conventional incinerators are exhausted to the cyclone immediately after all the combustion in the combustion chamber is completed, in which case it is difficult to completely burn the combustion gas, and a large portion of the high-temperature waste heat energy formed in the combustion chamber is not recovered and air There is a problem thrown away.
  • the present invention is derived to solve the above-described conventional problems, the object of the present invention is easy to maintain, repair and replace after a certain period of use, easy to assemble, can prevent deformation or breakage caused by high temperature combustion heat.
  • Another object of the present invention is to propose a structure for promoting the complete combustion of the combustion gas formed in the combustion chamber, and to recover the waste heat that is discarded into the air as much as possible without lowering the combustion efficiency.
  • the waste gas outlet is formed on one side, having a hollow portion therein, the waste inlet is formed on the other side Outer casing;
  • An inner casing installed inside the outer casing to form a water storage space between the outer casing;
  • a nozzle unit installed vertically in the inner casing, and a plurality of nozzle units spaced apart in the circumferential direction.
  • the nozzle unit may include a first row nozzle hole formed of a plurality of nozzle holes arranged in a vertical direction in a body, and a second nozzle formed at a position spaced apart from the first row nozzle hole in a circumferential direction.
  • the first row nozzle hole and the first row nozzle hole on the outer surface of the body having a hollow nozzle body having a row nozzle hole, the upper and lower points of the body open to communicate with the water storage space, and a hollow tube inserted into the exterior of the body;
  • a first row nozzle tip and a second row nozzle tip are respectively coupled to the second row of nozzle holes, and a part of the body is opened to form an inner tube for forming an air inlet.
  • the first row nozzle hole is the second row nozzle.
  • the exhaust gas outlet of the outer casing is staggered so that the holes and the height are different from each other, and the secondary combustor of the hollow enclosure shape located outside the outer casing is opened.
  • the secondary combustion of the combustion gas primary combustion in the combustion chamber inside the inner casing is promoted, and the secondary combustor is attached to the cyclone on which the stack is mounted at the top by a cyclone connection duct formed at the rear end of the internal combustion chamber.
  • the cyclone connection duct is installed through the waste heat recovery pipe of the tubular body having a water inlet and a water outlet through the inside of the duct body is inserted into the waste heat discharged from the secondary combustor
  • the present invention proposes an incineration boiler apparatus which is capable of recovering.
  • the nozzle unit, the secondary combustor and the stack are connected to an air supply unit consisting of a blower motor and a blower fan by an air supply pipe, respectively, to receive air pressure.
  • the cyclone is composed of a double wall consisting of an outer wall and the inner wall located inside the outer wall is formed with a water storage unit for storing water supplied from the outside between the inner and outer walls, the water storage of the cyclone Preferably, the heated water is supplied to the water storage space between the inner and outer casings.
  • the combustion gas generated in the combustion chamber by the combustion of the incineration material can be closer to the complete combustion to improve the combustion efficiency.
  • the inner tube which is the air nozzle, is sufficiently cooled by the coolant supplied from the water storage space to the outside, thereby preventing thermal deformation due to high temperature combustion heat, and maintaining or replacing the nozzle unit. It is easy.
  • the nozzle holes and the nozzle tips are arranged in two rows, and the nozzle holes and the nozzle tips of each row are alternately arranged up and down, so that a complete structure can be promoted by forming a vortex in the combustion chamber with a simple structure.
  • the secondary combustion combustor in the shape of a enclosure is separately provided outside the combustion chamber and connected to the duct so that the unburned components in the combustion gas generated inside the combustion chamber can be reliably secondary burned.
  • the waste heat energy recovery efficiency is very excellent by recovering the exhaust heat of the combustion gas discharged from the secondary combustor to the cyclone side by means of a separate waste heat recovery tube.
  • FIG. 1 is a front view of an incineration boiler apparatus according to the present invention.
  • Figure 2 is a side view of Figure 1;
  • FIG. 3 is a plan view of FIG.
  • Figure 4 is a front view of the incineration boiler according to the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view of FIG.
  • Figure 6 is a side view of Figure 4.
  • Figure 7 is a side view of the nozzle unit of the present invention.
  • FIG. 8 is a front view of the cyclone of the present invention.
  • FIG. 9 is a side view of FIG. 8;
  • FIG. 10 is a plan view of FIG. 8;
  • 11 to 14 are schematic views showing examples of various configurations of the waste heat recovery tube arrangement according to the present invention.
  • FIG. 1 is a front view of an incineration boiler apparatus according to the present invention
  • FIG. 2 is a side view of FIG. 1
  • FIG. 3 is a plan view of FIG.
  • the incineration boiler apparatus 10 is largely composed of an incineration boiler 100, a secondary combustor 200, and a cyclone 300.
  • the incineration boiler 100 is a portion in which water is primarily heated by steam of incineration of waste waste to vaporize, and basically has a double wall structure, and a space for storing water is provided in a space between the double walls.
  • the flame generated by the primary combustion in the incineration boiler 100 is further combusted close to complete combustion in the secondary combustor 200, which is ducted to the incineration boiler 100.
  • the flame burned completely by the secondary combustor 200 is transferred to the cyclone 300 connected by the duct and exhausted through the stack 350.
  • FIG. 4 is a front view of the incineration boiler according to the present invention
  • FIG. 5 is a plan view of FIG. 4
  • FIG. 6 is a side view of FIG.
  • the incineration boiler 100 is composed of an outer casing 101 and an inner casing 102 which are generally close to a cylindrical shape, so that water is stored and flows in the water storage space 103 which is a space between the inner and outer casings 101 and 102. do.
  • a waste mandrel for injecting waste waste such as discarded clothes, fabrics, wood, etc. and a manhole cover for taking out and discharging the accumulated ash and the like after falling down after incineration of the waste to the outside. 112 is provided.
  • a plurality of cleaning tools 113 are formed in the circumferential direction at the bottom side of the outer casing 101 to communicate with the water storage space 103 therein.
  • the cleaning port 113 is a flange formed at the end of the hollow tube, the scale formed in the lower wall of the water storage space 103 or the inner wall of the inner and outer casing (101, 102) due to the long-term operation of the incineration boiler (100). It is to remove.
  • the inner space of the inner casing 102 is divided into a combustion chamber 104 in the upper portion and a product collection chamber 105 in the lower portion which is re-established in the burned-up space, so that the ash remaining on the boundary between the two can fall well. It is preferable that a network structure, a great or a porous plate is provided.
  • a waste gas outlet 114 for duct connection with the secondary combustor 200 to be described later is formed to communicate with the upper part of the combustion chamber 104 inside the inner casing 102.
  • the outer casing 101 is provided with a water inlet 116 communicating with the water storage space 103 between the inner and outer casings 101 and 102 to be heat-exchanged at the cyclone 300 side. After the water is sent to supply the interior of the water storage space (103).
  • An air duct connector 115 is formed on the bottom outside of the outer casing 101 to supply air delivered from the air distributor 440 to be described later to the nozzle unit 120 to be described later.
  • a drain valve 117 is provided on the bottom outer surface of the outer casing 101 to communicate with the water storage space 103 therein.
  • a plurality of nozzle units 120 for supplying air to the combustion chamber 104 are formed upright in the circumferential direction.
  • the plurality of nozzle units 120 provided in the circumferential direction inside the inner casing 102 have an inner upper and lower ends fixedly coupled to an inner wall of the inner casing 102, and an inner flow passage communicating with the water storage space 103. To be combined.
  • the nozzle unit 120 of the present invention basically consists of an outer tube 121 mounted inside the outer tube 121 and the outer tube 121.
  • the inner tube 25 is a hollow tube body whose upper end is closed and the lower end is opened, and two nozzle tips 126a and 126b are formed on the outer circumferential surface of the body 126 along the length direction.
  • the open lower end of the body 126 is called an air inlet 126c.
  • the nozzle tips are arranged in a vertical row spaced apart from each other by a predetermined angle in the circumferential direction of the plurality of first nozzle tips 126a and the first nozzle tips 126a and the body 126 as arranged in a vertical row. And a second nozzle tip 126b.
  • the vertical positions of the nozzle tips constituting the first nozzle tip 126a and the second nozzle tip 126b are alternately arranged up and down so as not to be on the same horizontal plane.
  • the combustion gas inside the combustion chamber 104 spirals close to the complete combustion by the air pressure supplied to the interior of the combustion chamber 104. It is easy to form a combustion atmosphere so as to burn.
  • the inner tube 125 is installed by being inserted into the exterior 121 having the entrance and exit openings on both front ends.
  • the exterior 121 has a plurality of nozzle holes 122a and 122b formed on the outer circumferential surface of the body 122 of the hollow tube body, and water inlets 122c and 122d are formed at the upper and lower ends, respectively.
  • the upper and lower water inlets 122c and 122d communicate with the water storage space 103 of the incineration boiler 100. That is, as shown in FIGS. 4, 5, and 6, the water inlet 122c at the upper end of the body 122 is bent to engage the inner casing 102 to be coupled thereto, and the water inlet 122d at the lower end thereof. By cutting a separate straight tube body, one side end is joined by welding to the side of the body 122, and the other side end is coupled to penetrate through the lower end of the inner casing 102. In this way, the water in the water storage space 103 is supplied into the exterior 121 through the upper and lower water inlets 122c and 122d.
  • the plurality of nozzle holes formed in the exterior 121 also have two vertical rows formed in the vertical direction on the outer surface of the body 122. That is, the first row nozzle holes 122a and the second row nozzle holes 122b are provided to be spaced apart from each other by a predetermined angle in the circumferential direction, and the first and second row nozzle holes 122a and 122b are provided. Respectively, the air nozzles 125 are formed at positions corresponding to the first and second nozzle tips 126a and 126b, respectively, and are combined as shown in the enlarged view.
  • the nozzle unit 120 is always exposed in a high temperature environment of several hundred degrees Celsius, and when the inner tube 125, which is an air nozzle, is mounted inside the combustion chamber 104 as it is, the nozzle tip is deformed and damaged by high temperature heat so that the appearance ( By flowing water inside 121, the thermal deformation of the inner tube 125 which is an air nozzle part is prevented.
  • the first and second nozzle tips 126a and 126b are straight pipes of small diameter, one end of which is welded to the body 126 of the inner tube 125, and the other end of which is a nozzle hole of the exterior 121. It is desirable to weld to and join 122c). At this time, the other end portion of the nozzle tip is preferably so as not to protrude more than the outer surface of the body of the exterior 121, as shown in the enlarged view.
  • a steam outlet 131 is formed at an upper end of the outer casing 101 to draw steam generated by boiling water in the water storage space 103 to the outside, and in addition, the solenoid valve connector 132 and safety valves are mounted. Connecting connectors 133a and 133b are formed.
  • reference numeral 141 denotes an upper level gauge
  • 142 denotes a lower level gauge for measuring the water level in the water storage space 103.
  • the secondary combustor 200 is connected to the waste gas outlet 114 of the incineration boiler 100 by an incinerator connection duct 211.
  • the secondary combustor 200 is provided separately outside the incineration boiler 100 and has a hollow portion inside a polygonal or cylindrical body, such as a quadrangle as a whole, and a combustion chamber 104 inside the incineration boiler 100. It is to discharge the gas burned in the first stage from the second stage after combustion and close to the complete combustion.
  • the waste clothing which is an incineration raw material
  • the combustion chamber 104 When the waste clothing, which is an incineration raw material, is injected into the combustion chamber 104 and burned first, the water in the water storage space 103 is evaporated by the heat of combustion generated at this time, and is discharged to the outside through the steam outlet 131.
  • the high temperature steam generated in the incineration boiler 100 is discharged to the outside to be used as process heat for various purposes.
  • the secondary combustor 200 is to create a combustion environment that is closer to complete combustion by again burning the unburned gas and combustion impurity components included in the primary combustion gas in a high temperature atmosphere.
  • the front one side of the secondary combustor 200 is connected by the waste gas outlet 114 and the incinerator connection duct 211 of the incineration boiler 100, as described above, the rear one side of the cyclone 300 to be described later It is connected by a cyclone connection duct 212.
  • the flame flowing into the secondary combustor 200 through the incinerator connection duct 211 from the combustion chamber 104 inside the incineration boiler 100 is secondaryly burned in a high temperature combustion atmosphere inside the secondary combustor 200. Remaining unburned gas or impurities are closer to complete combustion.
  • the combustion gas thus completed by the secondary combustion is finally delivered to the cyclone 300 through the cyclone connection duct 212 and discharged into the atmosphere through the stack 350.
  • FIG. 8 is a front view of the cyclone of the present invention
  • FIG. 9 is a side view of FIG. 8
  • FIG. 10 is a plan view of FIG.
  • the cyclone 300 is formed of a double wall structure so that the inside of the polygonal or cylindrical body 301 having a hollow portion formed therein to store water. That is, the inner wall 303 is formed to be spaced apart from the outer wall 302 inside the outer wall 302 so that the water storage unit 305 is formed in a space surrounded by the inner and outer walls 302 and 303.
  • the inner wall body 303 is formed of an upper wide part 303a having a constant wide width up and down, and a lower narrow part 303b which is formed to be inclined so that the left and right widths or diameters thereof become smaller gradually below. Is formed.
  • the flame or the combustion gas introduced through the secondary combustion gas inlet 301a rotates downwardly as shown in the figure, and downwards, and then the air pressure supplied from the air supply unit 400 to be described later to the stack 350 of the cyclone 300. Ascends and is discharged to the atmosphere via the stack 350.
  • a manhole space 311 is formed at a lower end of the body 301 of the cyclone 300 by being separated from the water storage unit 305 by the bottom plate 304, and dust or dirt accumulated in the manhole space 311 is formed.
  • a manhole cover 312 for cleaning dust and the like is provided on the side of the outer wall body 302.
  • the upper end of the main body 301 is formed with a steam outlet 321 for discharging the steam generated by the evaporation of water in the water storage unit 305, the steam discharge pipe 322 is coupled to the flange.
  • reference numeral 323 denotes a stack coupling flange
  • 324 denotes a heat dissipation fin
  • the upper side of the cyclone 300 is provided with a raw water tank 330 for supplying and storing water from an external water source, and the float 330a is installed inside the raw water tank 330 to supply the water level. Adjust
  • the water supplied to the raw water tank 330 is supplied to the water storage unit 305 between the outer wall 302 and the inner wall 303 through the water supply pipe 331.
  • the cyclone 300 is supplied with a secondary combustion gas of several hundred degrees from the secondary combustor 200 to heat the water of the water storage unit 305 as described above.
  • the preheated or heated water in the cyclone 300 is supplied to the water storage space 103 of the incineration boiler 100 by a water supply pipe 351 connected to the incineration boiler 100 as shown in FIG. 2.
  • the pump 352 and the control valves 353 and 354 are connected to control the amount of water supplied and the supply pressure.
  • the waste heat that is discarded can be sufficiently recovered, and thus the waste heat recovery efficiency is very high. great.
  • an air supply unit 400 is provided between the incineration boiler 100 and the cyclone 300.
  • the air supply unit 400 is for supplying high pressure air to the incineration boiler 100, the secondary combustor 200 and the cyclone 300, the air pressure generated by the blower fan 402 is a blower duct 403 And the air distributor 440 are fed to the incineration boiler 100, the secondary combustor 200, and the stack 350, respectively.
  • reference numeral 410 denotes an incinerator air supply pipe connecting the air distributor 440 and the air duct connector 115 of the incineration boiler 100, and 420 connects the air distributor 440 and the stack 350.
  • the stack air supply pipe is shown, and 430 shows the secondary combustion air supply pipe connecting the air distributor 440 and the secondary combustor 200.
  • the stack air supply pipe 420 is transferred to the interior of the cyclone 300 from the secondary combustor 200 by blowing high pressure air into the upper stack 350 of the cyclone 300 to rotate in a spiral descending Or to discharge the combustion gas to the top of the stack 350 by the difference in air pressure.
  • the incineration boiler apparatus 10 of the present invention is designed such that the incinerator and the boiler are integrally formed, and the air nozzle is prevented from being deformed by the high temperature combustion temperature.
  • the raw water supplied to the cyclone 300 is primarily preheated or heated and then supplied to the incineration boiler 100, the recovery efficiency of waste heat is high and the energy efficiency as a whole is excellent.
  • a separate waste heat recovery tube 220 is installed at the outlet side of the secondary combustor 200.
  • the waste heat recovery tube 220 is an additional configuration for recovering the potential energy of the high temperature combustion gas secondary combustion close to the complete combustion in the secondary combustor 200 before being discharged through the cyclone 300. .
  • the waste heat recovery pipe 220 is embedded in the duct body 212a of the cyclone connection duct 212, and is installed so that the recovery pipe body is close to the inner wall side of the duct body 212a.
  • the combustion gas can smoothly escape to the center of the inside of the duct body 212a.
  • the waste heat recovery pipe 220 is to make the first to fourth pipe bodies 221 to 224 communicate with each other to form a quadrangle when observed in the front, rear, left, and right directions of the duct body 212a.
  • unexplained candidates 221a and 222a represent flanges.
  • waste heat recovery pipe 220 is placed on the rear side of the secondary combustor 200 rather than the front of the secondary combustor 200 is that the combustion environment temperature inside the secondary combustion chamber is lowered during the waste heat recovery process, thereby causing incomplete combustion. It is to prevent that.
  • reference numeral 221b becomes a water outlet and 222b becomes a water inlet.
  • FIG. 12 shows an example in which the waste heat recovery pipe 230 is installed so as to cross the width of the duct body 212a in a simple straight line.
  • Unexplained candidates 231a and 232a in the drawings represent flanges, and 231b and 232b represent water inlets and water outlets, respectively.
  • reference numeral 235 denotes a heat sink.
  • the water inlet pipe 241 and the water outlet pipe 242 are connected to one side of the connection housing 243 that can hold a certain amount of water therein, and the water inlet pipe 241 to the other side.
  • a plurality of pipes smaller in diameter than the water outlet pipe 242 are bent in a horseshoe shape so that both ends of the small-diameter tube body 245 constituted are connected.
  • reference numerals 241a and 242a denote flanges
  • 241b and 242b denote water inlets and water outlets, respectively.
  • the waste heat recovery tube 250 is made of a spiral tube 243 having a small diameter.
  • the combustion gas of the secondary combustor 200 may be discharged without flow resistance through a passage that is open at the center portion.
  • reference numerals 251a and 252a denote flanges, and 251b and 252b denote water inlets and water outlets, respectively.
  • the present invention relates to an incinerator for heating water by incineration of waste resources as an incineration material, and by simplifying the configuration of a nozzle formed inside a combustion chamber, it is easy to install and maintain, while preventing deformation due to high heat of combustion.
  • an incineration boiler device To an incineration boiler device.
  • the incineration boiler apparatus of the present invention since the incineration boiler apparatus of the present invention has excellent combustion efficiency and very good recovery efficiency of waste heat, it will need to be widely installed in places where waste fabrics, clothing, wood, combustible waste, etc. are mainly discharged or collected.

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Abstract

본 발명은 측면에 폐가스 배출구와 폐기물 투입구가 형성되는 외측 케이싱; 상기 외측 케이싱의 내부에 설치되어 상기 외측 케이싱과의 사이에 물저장공간을 형성하는 내측 케이싱; 및 상기 내측 케이싱의 내부에 설치되는 다수 개의 노즐 유닛을 포함하여 구성하되, 상기 노즐 유닛은, 몸체에 상하 길이 방향으로 배열되는 제1열 노즐구멍과 상기 제1열 노즐구멍과 일정 각도 이격한 위치에 형성되는 제2열 노즐구멍을 가지며, 상기 몸체의 상하 두 지점이 상기 물저장공간과 연통하도록 개방되는 중공 관체인 외관과, 상기 외관의 내부에 삽입되는 중공 관체로서 몸체의 외면에 상기 제1열 노즐구멍 및 제2열 노즐구멍에 각각 결합하는 제1열 노즐팁과 제2열 노즐팁이 형성되고 몸체의 일부가 개방되어 에어 투입구를 형성하는 내관으로 이루어지며, 상기 제1열 노즐구멍은 상기 제2열 노즐구멍과 높이가 다르도록 서로 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 하는 소각보일러장치에 관하여 개시한다.

Description

소각 보일러 장치
본 발명은 소각스팀보일러에 관한 것으로서 쓰레기의 소각열로 물을 가열하여 증기를 발생하되, 고온 환경에 노출된 노즐을 보호하여 변형을 방지하고, 폐열의 회수효율을 향상시킨 일체형 소각보일러에 관한 것이다.
최근 물질 및 문명 생활이 점점 풍요해짐에 따라 각 가정이나 산업시설에서 배출되는 쓰레기의 양이 비약적으로 증가하게 되어 사회 및 환경 문제화되고 있다.
그에 따라 근래에는 이러한 각종 쓰레기를 폐자원으로 하여 활용하는 다양한 방안들이 제시되고 있다. 이러한 페 쓰레기 자원을 활용하는 일반적인 예로서 쓰레기 소각 처리시설을 들 수 있다. 쓰레기 소각 처리시설은 폐자원인 가연성 쓰레기들을 소각재료로 하여 소각하고 이러한 소각열을 이용하여 물을 가열함으로써 고온의 난방수나 스팀을 지역난방 또는 산업용 공정열로 이용하기 위한 것이다.
가연성 쓰레기를 소각하여 난방수나 공정열을 얻기 위한 소각로 또는 소각보일러에 관하여 특허출원된 것으로서 등록특허 10-0403678호 "수냉 간헐식 소각로", 공개특허 특1998-0010109호 "소형 소각로의 3중벽 장치", 등록특허 제10-0299675호 "열매체 보일러" 및 등록실용신안 실0132324호 "반건류식 소각로"와 같은 것들이 있다.
상기 등록특허 10-0403678호의 경우는 연소실 내에 공급되는 공기가 측벽뿐 아니라 저벽 및 상벽으로부터 입체적으로 분사되고 연소실 내에 와류가 발생할 수 있도록 함으로써 연소효율이 향상되도록 한 수냉 간헐식 소각로에 관한 것이다.
상기 공개특허 특1998-0010109호의 경우는 소각로의 연소실 내의 온도를 높이기 위하여 소각실의 외벽을 3중벽으로 하여 1차벽과 2차벽 사이에는 공기를, 2차벽과 3차벽 사이에는 냉각수를 공급하도록 하는 수냉식 소각로에 관한 것이다.
상기 등록특허 제10-0299675호의 경우는 가연성 연료를 연소실 내에 공급하여 연소시킴으로써 발생하는 고온의 배기가스를 싸이클론으로 배출하여 싸이클론의 내부를 지나가는 냉각수관 및 에어관과 열교환함으로써 물과 연소실로 공급되는 공기를 가열하는 구조에 관하여 개시하고 있다.
상기 등록실용신안 실0132324호의 경우는 연소실의 하방에 공급되는 에어 노즐 외에 별도의 연소실의 상부에도 직립 공기 공급관을 형성하여 완전 연소를 촉진하고 연소실의 상부를 덕트에 의하여 싸이클론에 연결함으로써 싸이클론의 수조에서 데워진 물을 소각보일러로 공급하도록 하는 구성에 관하여 개시하고 있다.
전술한 종래의 소각로들은 공기 노즐이 연소실 내부에 그대로 노출되거나 소각로의 이중 벽체의 내부에 매입하여 설치된다. 공기 노즐이 연소실 내부에 그대로 노출되는 경우에는 수 백도에 이르는 연소실 내부의 고온 환경으로 인하여 금속 재료인 노즐에 심각한 변형이나 파손이 발생하는 문제가 있으며, 이중 벽체의 내부에 공기 노즐을 매입하여 설치하는 경우에는 공기 노즐의 유지 보수 및 교체가 거의 불가능하다는 문제가 있다.
또한 종래의 소각로들은 연소실 내에서 연소가 모두 이루어진 후 바로 싸이클론으로 배기되는데 이럴 경우 연소가스의 완전연소가 어려운 문제가 있으며, 연소실 내부에서 형성되는 고온의 폐열 에너지의 상당 부분이 회수되지 못하고 그대로 공기 중으로 버려지는 문제가 있다.
따라서 고온의 연소실 내부 환경에서도 열에 의하여 잘 변형되지 않으며, 유지보수 및 교체가 용이하도록 에어 노즐을 구성할 필요가 있으며, 연소실 내부의 연소가스의 연소 효율을 향상시키고, 아울러 버려지는 폐열 에너지의 회수 효율을 향상시키기 위한 구조 및 방안을 개발할 필요가 있었다.
본 발명은 전술한 종래의 문제를 해결하기 위하여 도출된 것으로서 본 발명의 목적은 일정 기간의 사용 후 유지, 보수 및 교체가 용이하고 조립이 용이하며, 고온의 연소열에 의한 변형이나 파손을 방지할 수 있도록 구성된 에어 노즐 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 연소실 내부에서 형성되는 연소 가스의 완전 연소를 촉진하기 위한 구조를 제시하고, 아울러 연소 효율을 저하시키지 않으면서 공기 중으로 버려지는 폐열을 최대한 회수하고자 하는 것이다.
전술한 목적의 달성을 위하여 본 발명에서는, 폐기물을 투입하여 소각함으로써 물을 가열하기 위한 소각보일러장치에 있어서, 내부에 중공부를 가지며 일 측면에 폐가스 배출구가 형성되고, 타 측면에는 폐기물 투입구가 형성되는 외측 케이싱; 상기 외측 케이싱의 내부에 설치되어 상기 외측 케이싱과의 사이에 물저장공간을 형성하는 내측 케이싱; 및 상기 내측 케이싱의 내부에 세로로 설치하되 다수 개가 원주방향으로 이격하여 배치되는 노즐 유닛; 을 포함하여 구성하되 상기 노즐 유닛은, 몸체에 상하 길이 방향으로 배열되는 다수의 노즐구멍으로 이루어지는 제1열 노즐구멍과 상기 제1열 노즐구멍과 원주방향으로 일정 각도 이격한 위치에 형성되는 제2열 노즐구멍을 가지며, 상기 몸체의 상하 두 지점이 상기 물저장공간과 연통하도록 개방되는 중공 관체인 외관과, 상기 외관의 내부에 삽입되는 중공 관체로서 몸체의 외면에 상기 제1열 노즐구멍 및 제2열 노즐구멍에 각각 결합하는 제1열 노즐팁과 제2열 노즐팁이 형성되고몸체의 일부가 개방되어 에어 투입구를 형성하는 내관으로 이루어지며, 상기 제1열 노즐구멍은 상기 제2열 노즐구멍과 높이가 다르도록 서로 엇갈리게 배치되고, 상기 외측 케이싱의 폐가스 배출구에는 상기 외측 케이싱의 외부에 위치하는 중공 함체 형상의 2차 연소기가 연결되어 상기 내측 케이싱 내부의 연소실에서 1차 연소한 연소가스의 2차 연소를 촉진하고, 상기 2차 연소기는 내부 연소실의 후단에 형성되는 싸이클론 연결덕트에 의하여 상부에 스택이 장착되는 싸이클론에 연결됨으로써 2차 연소 가스를 외부로 배출하도록 하며, 상기 싸이클론 연결덕트에는 물유입구와 물유출구를 가지는 관체의 폐열 회수관이 덕트 몸체의 내부로 관통하여 삽입 설치됨으로써 2차 연소기에서 배출되는 폐열을 회수할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 소각보일러장치를 제안한다.
이때, 상기 노즐 유닛, 2차 연소기 및 스택은 에어 공급관에 의하여 송풍기 모터와 송풍기 팬으로 이루어지는 에어 송급 유닛에 각각 연결됨으로써 공기압을 공급받도록 한다.
여기서, 상기 싸이클론은 외벽체와 상기 외벽체의 내부에 위치하는 내벽체로 이루어지는 이중 벽체로 구성되어 내·외 벽체 간에 외부로부터 공급되는 물을 저장하기 위한 물저장부가 형성되고, 상기 싸이클론의 물저장부에서 가열된 물은 상기 내·외측 케이싱 사이의 물저장공간으로 공급되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 소각재료의 연소에 의하여 연소실 내부에서 생성되는 연소 가스가 보다 완전 연소에 근접할 수 있도록 하여 연소 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
또한 연소실 내부에 배치되는 에어 노즐의 경우 물저장공간부에서 외관으로 공급되는 냉각수에 의하여 에어 노즐인 내관이 충분히 냉각되므로 고온의 연소열로 인한 열변형을 예방할 수 있으며, 노즐 유닛의 유지 보수나 교체가 용이하다.
특히, 본 발명의 노즐 유닛의 경우 노즐 구멍과 노즐팁이 2열로 구성되고, 각 열의 노즐구멍과 노즐팁이 상하로 서로 엇갈리게 배치되므로 간단한 구조로 연소실 내에서 와류를 형성함으로써 완전 연소를 촉진할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 본 발명에서는 함체 형상의 2차 연소기를 연소실의 외부에 별도로 구비하여 덕트로 연결함으로써 연소실 내부에서 생성되는 연소 가스 중의 미연소 성분을 2차적으로 확실하게 연소시킬 수 있게 된다.
그리고, 2차 연소기로부터 싸이클론 측으로 배출되는 연소가스의 배기열을 별도의 폐열 회수관에 의하여 회수함으로써 폐열 에너지의 회수 효율이 매우 우수하다.
도1은 본 발명에 의한 소각보일러장치의 정면도.
도2는 도1의 측면도.
도3은 도1의 평면도.
도4는 본 발명에 의한 소각보일러의 정면도.
도5는 도4의 평면도.
도6은 도4의 측면도.
도7은 본 발명의 노즐 유닛의 측면도.
도8은 본 발명의 싸이클론의 정면도.
도9는 도8의 측면도.
도10은 도8의 평면도.
도11 내지 도14는 본 발명에 따른 폐열 회수관 배치의 다양한 구성의 예를 보인 개략도.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구성과 작동원리에 관하여 상술한다.
도1은 본 발명에 의한 소각보일러장치의 정면도이고, 도2는 도1의 측면도이며, 도3은 도1의 평면도이다.
도시한 바와 같이 본 발명에 따른 소각보일러장치(10)는 크게 소각보일러(100), 2차 연소기(200) 및 싸이클론(300)으로 구성된다.
상기 소각보일러(100)는 물이 폐쓰레기의 소각열에 의하여 1차적으로 가열되어 증기화되는 부분으로서 기본적으로 이중 벽체 구조로 이루어지고, 이중 벽체의 사이 공간에는 물이 저장되는 공간이 마련된다.
상기 소각보일러(100)에서의 1차 연소에 의하여 발생하는 화염은 상기 소각보일러(100)에 덕트로 연결되는 2차 연소기(200)에서 완전 연소에 가깝게 추가 연소된다.
상기 2차 연소기(200)에서 완전 연소된 화염은 덕트에 의하여 연결되는 싸이클론(300)으로 전달되어 스택(350)을 통하여 배기된다.
이하에서는 각 구성 유닛별로 장치의 구조와 원리에 관하여 하나씩 상술한다. 도4는 본 발명에 의한 소각보일러의 정면도이고, 도5는 도4의 평면도이며, 도6은 도4의 측면도이다.
상기 소각보일러(100)는 전체적으로 원통 형상에 가까운 외측 케이싱(101)과 내측 케이싱(102)으로 이루어져, 내·외측 케이싱(101,102)의 사이 공간인 물 저장공간(103)에 물이 저장되어 유동하게 된다.
상기 외측 케이싱(101)의 정면에는 버려진 의류, 원단, 목재 등의 폐 쓰레기가 투입되는 폐기물 투입구(111)와 폐기물의 소각 후에 하방으로 낙하하여 축적된 재 등을 외부로 꺼내어 배출하기 위한 청소용 맨홀뚜껑(112)이 마련된다.
상기 외측 케이싱(101)의 하단 측면에는 다수의 청소구(113)가 원주방향으로 형성되어 내부의 물 저장공간(103)과 연통한다. 상기 청소구(113)는 중공 관체의 말단에 플랜지가 형성된 것인데, 소각보일러(100)의 장기간 가동으로 인하여 물 저장공간(103)의 하방이나 내·외측 케이싱(101,102)의 내부 벽체 등에 형성된 스케일을 제거하기 위한 것이다.
즉, 물 저장공간(103)의 하방 측에 스케일이나 석회석 함유량이 많은 물에 의하여 침전하는 불순물 찌꺼기들이 축적되는 경우 청소구(113)를 통하여 강한 공기압을 공급함으로써 축적된 스케일 등을 공기 또는 물로 씻어내기 위한 것이다.
상기 내측 케이싱(102)의 내부 공간은 상부의 연소실(104)과 타고 남은 재가축적되는 하부의 연소 후 생성물 수집실(105)로 구분되며, 이 둘 간의 경계 부위에는 타고 남은 재가 잘 낙하할 수 있도록 망상 구조나 그레이트 또는 다공판이 마련되는 것이 바람직하다.
상기 외측 케이싱(101)의 상부 일측에는 후술할 2차 연소기(200)와 덕트 연결하기 위한 폐가스 출구(114)가 상기 내측 케이싱(102) 내부의 연소실(104) 상부와 연통하도록 형성된다.
상기 외측 케이싱(101)에는 도5에 도시한 바와 같이 상기 내·외측 케이싱(101,102) 사이의 물 저장공간(103)과 연통하는 물투입구(116)가 형성되어 싸이클론(300)측에서 열교환된 후 송부되는 물을 물저장공간(103)의 내부로 공급한다.
상기 외측 케이싱(101)의 하단 외측에는 도시한 바와 같이 에어덕트 연결구(115)가 형성되어 후술할 에어 분배기(440)로부터 전달되는 공기를 후술할 노즐 유닛(120)으로 공급한다.
이외에도 상기 외측 케이싱(101)의 하단 외측면에는 내부의 물저장공간(103)과 연통하는 드레인 밸브(117)가 마련된다.
상기 내측 케이싱(102) 내부의 연소실(104)에는 연소실(104)에 공기를 공급하기 위한 다수의 노즐 유닛(120)이 원주방향으로 직립하여 형성된다. 상기 내측 케이싱(102)의 내측에 원주방향으로 마련되는 다수의 노즐 유닛(120)은 내측 상하 단부가 내측 케이싱(102)의 내벽에 고정 결합하며, 내부 유로가 상기 물저장공간(103)에 연통하도록 결합한다.
도7은 본 발명의 노즐 유닛의 측면도이다. 본 발명의 노즐 유닛(120)은 기본적으로 외측의 외관(121)과 상기 외관(121)의 내부에 장착되는 내관(125)로 이루어진다.
상기 내관(25)은 상단이 폐쇄되고, 하단부가 개방되는 중공의 관체로서 몸체(126)의 외주면에는 길이 방향을 따라 2열의 노즐팁(126a,126b)들이 형성된다. 상기 몸체(126)의 개방된 하단부를 에어 투입구(126c)라 한다.
상기 노즐팁은 도시한 바와 같이 상하 일렬로 배치되는 다수의 제1노즐팁(126a)군과 상기 제1노즐팁(126a)과 몸체(126)의 원주방향으로 일정 각도 이격하여 상하 일렬로 배치되는 제2노즐팁(126b)으로 이루어진다.
상기 제1노즐팁(126a)과 제2노즐팁(126b)을 구성하는 각 노즐팁의 상하 위치는 서로 동일한 수평면상에 있지 않도록 상하로 서로 엇갈리게 배치된다.
이와 같이 제1노즐팁(126a)과 제2노즐팁(126b)들을 배치하면 연소실(104)의 내부에 공급되는 공기 압력에 의하여 연소실(104) 내부의 연소가스가 나선형으로 선회하면서 완전 연소에 가깝게 연소되도록 연소 분위기를 형성하기가 쉬워진다.
상기 내관(125)은 양측 선단부에 개방된 입출구를 가지는 외관(121)의 내부에 삽입하여 설치된다. 상기 외관(121)은 중공 관체의 몸체(122)의 외주면에 다수의 노즐 구멍(122a,122b)이 형성되며, 상단과 하단에는 각각 물유입구(122c,122d)가 형성된다.
상기 상·하의 물유입구(122c,122d)는 소각보일러(100)의 물저장공간(103)과 연통한다. 즉, 도4,도5 및 도6에 도시한 바와 같이 상단의 물유입구(122c)는 몸체(122)를 벤딩하여 내측 케이싱(102)에 관통하여 결합하도록 하고, 하단의 물유입구(122d)는 별도의 직선 관체를 절단하여 일 측단을 몸체(122)의 측방에 용접하여 결합한 것으로서 타 측단은 내측 케이싱(102)의 하단에 관통하여 결합하도록 한다. 이렇게 함으로써 물저장공간(103) 내부의 물이 상기 상·하의 물유입구(122c,122d)를 통하여 외관(121)의 내부로 공급된다.
상기 외관(121)에 형성되는 다수의 노즐 구멍들 역시 몸체(122)의 외면에 상하 길이 방향으로 형성되는 세로열이 2개로 이루어진다. 즉, 제1열 노즐구멍(122a)과 제2열 노즐구멍(122b)이 도시한 바와 같이 상호 간에 원주방향으로 일정 각도 이격하여 마련되며, 제1 및 제2열 노즐구멍(122a,122b)은 각각 상기 에어 노즐(125)의 제1 및 제2노즐팁(126a,126b)들에 대응하는 위치에 형성되어, 도시한 확대도와 같이 결합한다.
상기 노즐 유닛(120)은 섭씨 수 백도의 고온 환경하에 항상 노출되는 것으로서 에어 노즐인 내관(125)을 그대로 연소실(104)의 내부에 장착하는 경우 노즐팁이 고온의 열에 의하여 변형되어 파손되므로 외관(121)의 내부에 물을 유동시킴으로써 에어 노즐부인 내관(125)의 열변형을 방지하고 있다.
상기 제1 및 제2노즐팁(126a,126b)은 직경이 작은 직선의 관체로서 일측 선단이 상기 내관(125)의 몸체(126)에 용접되고, 타측 선단이 상기 외관(121)의 노즐 구멍(122c)에 용접하여 결합하도록 하는 것이 바람직하다. 이때 상기 노즐팁의 타측 선단부는 도시한 확대도에서와 같이 외관(121)의 몸체 외면보다 돌출하지 않도록 하는 것이 바람직하다.
상기 외측 케이싱(101)의 상단에는 물저장공간(103) 내부의 물이 끓어 발생하는 증기를 외부로 인출하기 위한 스팀 아울렛(131)이 형성되고, 이외에 솔레노이드 밸브 연결구(132)와 안전밸브들이 장착되는 연결구(133a,133b)가 형성된다.
도면에서 미설명부호 141은 상부 레벨 게이지를 나타낸 것이고, 142는 하부 레벨 게이지를 나타낸 것으로서 물저장공간(103) 내의 수위를 측정하기 위한 것이다.
상기 소각보일러(100)의 폐가스 출구(114)에는 2차 연소기(200)가 소각로 연결덕트(211)에 의하여 연결된다. 상기 2차 연소기(200)는 상기 소각보일러(100)의 외부에 별도로 마련되는 것으로서 전체적으로 사각형과 같은 다각형 또는 원통형의 몸체 내부에 중공부를 가지는 함체 형상의 것으로서 소각보일러(100)의 연소실(104) 내부에서 1차로 연소한 가스를 2차로 후 연소시켜 완전연소에 가까운 상태로 배출하기 위한 것이다.
소각 원료인 폐 의류 등을 연소실(104) 내부에 투입하여 1차로 연소시키면 이때 발생하는 연소열에 의하여 물저장공간(103)의 물이 증발하게 되어 스팀 아울렛(131)을 통하여 외부로 배출된다.
소각보일러(100)에서 발생하는 열 함량이 높은 고온의 증기는 외부로 배출되어 다양한 목적의 공정열로 사용된다.
상기 소각보일러(100)의 내부에서 일어나는 1차 연소는 완전 연소가 아니며, 연소 가스 중에는 불완전 연소 생성물들이 포함되는 것이 일반적이다. 이러한 불완전 연소가스를 그대로 공기 중으로 배출하게 되면 분진이나 대기 오염과 같은 여러 가지 환경 문제를 야기하게 된다.
상기 2차 연소기(200)는 이러한 1차 연소 가스 중에 포함되는 미연소 가스와 연소 불순물 성분들을 고온의 분위기에서 재차 연소시킴으로써 보다 완전 연소에 가까운 연소 환경을 조성하기 위한 것이다.
2차 연소기(200)의 전방 일 측은 전술한 바와 같이 소각보일러(100)의 폐가스 배출구(114)와 소각로 연결덕트(211)에 의하여 연결되고, 후방 일측은 후술할 싸이클론(300)의 측방에 싸이클론 연결덕트(212)에 의하여 연결된다.
상기 소각보일러(100) 내부의 연소실(104)에서 상기 소각로 연결덕트(211)를 통하여 2차 연소기(200)로 유입되는 화염은 2차 연소기(200) 내부의 고온의 연소 분위기에서 2차로 연소하면서 잔여 미연소 가스나 불순물들이 완전 연소에 보다 근접하게 된다.
이렇게 2차 연소까지 마친 연소 가스는 마침내 싸이클론 연결덕트(212)를 통하여 싸이클론(300)으로 전달되고 스택(350)을 통하여 대기 중으로 배출된다.
도8은 본 발명의 싸이클론의 정면도이고, 도9는 도8의 측면도이며, 도10은 도8의 평면도이다.
상기 싸이클론(300)은 내부에 중공부가 형성된 다각형 또는 원통형의 본체(301) 내부가 물을 저장할 수 있도록 이중 벽체의 구조된 형성된다. 즉, 외벽체(302)의 내측에 외벽체(302)와 이격하여 내벽체(303)가 형성되어 내·외벽체(302,303)로 둘러싸인 공간에 물저장부(305)가 형성된다.
상기 내벽체(303)는 도시한 바와 같이, 상하로 일정하게 넓은 폭을 가지는 상부 광폭부(303a)로 형성되고, 그 하방에는 좌우 폭 내지는 직경이 점점 작아지도록 경사지게 형성되는 하부 협소부(303b)로 형성된다.
따라서 2차 연소가스 투입구(301a)를 통하여 유입되는 화염 내지는 연소가스가 도시한 바와 같이 나선형으로 돌며 하향하다가 후술할 에어 송급 유닛(400)으로부터 싸이클론(300)의 스택(350)으로 공급되는 공기압에 의하여 상승하여 스택(350)을 거쳐 대기중으로 배출된다.
상기 싸이클론(300)의 본체(301)의 하단에는 밑판(304)에 의하여 물저장부(305)와 분리하여 구획되는 맨홀공간(311)이 형성되고, 맨홀 공간(311)에 축적되는 분진이나 먼지 등을 청소하기 위한 맨홀뚜껑(312)이 외벽체(302)의 측면에 마련된다.
상기 본체(301)의 상단에는 물저장부(305)의 물이 증발하여 생성된 증기를 배출하기 위한 증기 배출구(321)가 형성되고 여기에 증기 배출관(322)이 플랜지 결합한다.
도면에서 미설명부호 323은 스택 결합용 플랜지를 나타내며, 324는 방열핀을 나타낸다.
상기 싸이클론(300)의 상부 일측에는 외부의 수원으로부터 물을 공급하여 저장하는 원수 탱크(330)가 마련되고, 상기 원수 탱크(330)의 내부에는 플로트(330a)가 설치되어 공급되는 물의 수위를 조절한다.
상기 원수 탱크(330)로 공급되는 물은 물공급관(331)을 통하여 외벽체(302)와 내벽체(303) 사이의 물저장부(305)로 공급된다.
상기 싸이클론(300)의 내부로는 전술한 바와 같이 2차 연소기(200)로부터 수 백도에 이르는 2차 연소가스가 공급되어 물저장부(305)의 물을 가열한다.
이렇게 싸이클론(300)에서 예열 내지는 가열된 물은 도2에 도시한 바와 같이 소각보일러(100)와 연결되는 급수관(351)에 의하여 소각보일러(100)의 물저장공간(103)으로 공급된다.
상기 급수관(351)의 관로 상에는 펌프(352)와 조절밸브(353,354)들이 연결되어 급수되는 물의 양 및 송급압을 제어하도록 한다.
본 발명에서는 외부에서 공급되는 물이 이중 벽체의 싸이클론(300)의 내부에서 예열 내지는 가열된 후 소각보일러(100)에 공급되므로 버려지는 폐열을 충분히 회수할 수 있게 되고, 따라서 폐열 회수 효율이 매우 우수하다.
도3에 도시한 바와 같이, 소각보일러(100)와 싸이클론(300)의 사이에는 에어 송급 유닛(400)이 구비된다. 상기 에어 송급 유닛(400)은 소각보일러(100), 2차 연소기(200) 및 싸이클론(300)에 고압의 공기를 공급하기 위한 것으로서 송풍기 팬(402)에 의하여 발생하는 공기압은 송풍기 덕트(403)와 에어 분배기(440)를 거쳐 각각 소각 보일러(100), 2차 연소기(200) 및 스택(350)으로 송급된다.
도면의 미설명부호 410은 에어 분배기(440)와 소각보일러(100)의 에어덕트 연결구(115)를 연결하는 소각로 에어 공급관을 나타낸 것이고, 420은 에어 분배기(440)와 스택(350)을 연결하는 스택 에어 공급관을 나타낸 것이며, 430은 에어 분배기(440)와 2차 연소기(200)를 연결하는 2차 연소 에어 공급관을 나타낸 것이다.
상기 스택 에어 공급관(420)은 싸이클론(300)의 상부 스택(350)으로 고압의 공기를 불어 넣음으로써 2차 연소기(200)에서 싸이클론(300)의 내부로 전달되어 나선형으로 돌면서 하강하던 화염 내지는 연소 가스를 공기 압력의 차이에 의하여 스택(350)의 상부로 배출하도록 하는 역할을 한다.
이와 같이 본 발명의 소각보일러장치(10)는 소각로와 보일러가 일체로 형성되고, 에어 노즐이 고온의 연소 온도에 의하여 변형되는 것이 방지되도록 설계된다. 또한, 싸이클론(300)으로 공급되는 원수가 일차로 예열 내지는 가열된 후 소각보일러(100)로 공급되므로 폐열의 회수 효율이 높고 전체적으로 에너지 효율이 우수하다고 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서는 폐열 에너지의 회수 효율을 향상시키기 위하여 도11 내지 도14에 도시한 바와 같이 2차 연소기(200)의 출구측에 별도의 폐열 회수관(220)을 설치한다.
상기 폐열 회수관(220)은 2차 연소기(200)에서 완전 연소에 가깝게 2차 연소한 고온의 연소 가스의 잠재에너지가 싸이클론(300)을 통하여 배출되기 전에 한 번 더 회수하기 위한 추가 구성이다.
도11에 도시한 실시예에서는 폐열 회수관(220)을 싸이클론 연결덕트(212)의 덕트 본체(212a)의 내부에 매입하여 설치하되, 회수관체가 덕트 본체(212a)의 내벽 측에 근접하도록 사각 형태로 배치함으로써 덕트 본체(212a) 내부의 중앙으로는 연소 가스가 원활하게 빠져나갈 수 있도록 한 것이다.
즉, 상기 폐열 회수관(220)은 덕트 본체(212a)의 전후좌우 및 상하 방향에서 관찰할 때 제1 내지 제4관체(221~224)가 서로 연통하여 사각형을 이루도록 하는 것이다. 도면에서 미설명후보 221a 및 222a는 플랜지를 나타낸다.
상기 폐열 회수관(220)을 2차 연소기(200)의 전방이 아닌 2차 연소기(200)의 후방 측에 두는 이유는 폐열 회수 과정에서 2차 연소실 내부의 연소 환경 온도가 저하되어 불완전연소가 발생하는 것을 방지하기 위한 것이다. 도면에서 미설명부호 221b는 물출구가 되며 222b는 물유입구가 된다.
도12의 실시예에서는 폐열 회수관(230)을 직선의 단순한 형태로 하여 덕트 본체(212a)의 폭을 가로지르도록 설치하는 예를 나타낸다. 도면의 미설명후보 231a,232a는 플랜지를 나타내며, 231b와 232b는 각각 물 유입구와 물 유출구를 나타낸다. 또한 미설명부호 235는 방열판을 나타낸다.
이와 같이 페열 회수관(230)을 단순한 직관 형태로 하여 싸이클론 연결덕트(212)의 내부를 1회 가로지르게 설치하는 경우 덕트 본체(212a)의 내부를 유동하는 2차 연소가스의 유동에 대한 장애가 적어 2차 연소기(200) 내부에서의 후 연소에 지장을 주지 않게 된다.
2차 연소기(200)의 후방에 형성되는 싸이클론 연결 덕트(212)의 내부에 공간에 지나치게 많은 배관을 두텁게 설치하는 경우 연소가스가 통과하는 유로의 단면적이 줄어들게 되고, 연소가스의 유동에 대한 저항이 증가하여 오히려 전방의 2차 연소기(200) 내부의 연소 효율이 저하하게 된다.
도13의 실시예에서는 내부에 일정한 양의 물을 담을 수 있는 연결함체(243)의 일 측면에 물 유입관(241)과 물유출관(242)을 연결하고, 타 측면에는 물유입관(241)과 물유출관(242) 보다 직경이 작은 다수의 관을 말굽 형상으로 벤딩하여 구성한 소경 관체(245)의 개방된 양단이 연결되도록 한다.
도면에서 미설명부호 241a,242a는 플랜지이고, 241b와 242b는 각각 물유입구와 물유출구를 나타낸다.
도14의 실시예에서는 폐열 회수관(250)이 직경이 작은 나선형 관체(243)로 이루어진다. 나선형 관체(243)의 경우 외경이 덕트 본체(212a)의 내벽 측에 밀착하도록 배치하는 경우 중앙부에 개방되는 통로를 통하여 2차 연소기(200)의 연소가스가 유동 저항 없이 배출될 수 있어 유리하다.
도면에서 미설명부호 251a,252a는 플랜지이고, 251b와 252b는 각각 물유입구와 물유출구를 나타낸다.
지금까지 본 발명의 바람직한 실시예들을 기준으로 본 발명의 기술적 사상에 관하여 상술하였으나, 본 발명의 기술적 범위가 위에서 개시한 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 될 것이며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 필요에 따라 다양한 변경 내지는 조정이 있을 수 있음은 당업자에게 자명하다 할 것이다.
본 발명은 폐자원을 소각재료로 하여 소각함으로써 물을 가열하기 위한 소각로에 관한 것으로서 연소실 내부에 형성되는 노즐의 구성을 단순하게 하여 설치 및 유지관리가 용이하게 하면서도 고온의 연소열에 의한 변형을 예방할 수 있도록 한 소각보일러장치에 관한 것이다.
아울러, 본 발명의 소각보일러장치는 연소 효율이 우수하고, 폐열의 회수 효율이 매우 우수하므로 폐원단이나 의류, 목재, 가연성 쓰레기 등이 주로 배출되거나 수집되는 장소에 널리 설치할 필요가 있을 것이다.

Claims (3)

  1. 폐기물을 투입하여 소각함으로써 물을 가열하기 위한 소각보일러장치에 있어서,
    내부에 중공부를 가지며 일 측면에 폐가스 배출구가 형성되고, 타 측면에는 폐기물 투입구가 형성되는 외측 케이싱;
    상기 외측 케이싱의 내부에 설치되어 상기 외측 케이싱과의 사이에 물저장공간을 형성하는 내측 케이싱; 및
    상기 내측 케이싱의 내부에 세로로 설치하되 다수 개가 원주방향으로 이격하여 배치되는 노즐 유닛;
    을 포함하여 구성하되, 상기 노즐 유닛은,
    몸체에 상하 길이 방향으로 배열되는 다수의 노즐구멍으로 이루어지는 제1열 노즐구멍과 상기 제1열 노즐구멍과 원주방향으로 일정 각도 이격한 위치에 형성되는 제2열 노즐구멍을 가지며, 상기 몸체의 상하 두 지점이 상기 물저장공간과 연통하도록 개방되는 중공 관체인 외관과,
    상기 외관의 내부에 삽입되는 중공 관체로서 몸체의 외면에 상기 제1열 노즐구멍 및 제2열 노즐구멍에 각각 결합하는 제1열 노즐팁과 제2열 노즐팁이 형성되고몸체의 일부가 개방되어 에어 투입구를 형성하는 내관으로 이루어지며, 상기 제1열 노즐구멍은 상기 제2열 노즐구멍과 높이가 다르도록 서로 엇갈리게 배치되고,
    상기 외측 케이싱의 폐가스 배출구에는 상기 외측 케이싱의 외부에 위치하는 중공 함체 형상의 2차 연소기가 연결되어 상기 내측 케이싱 내부의 연소실에서 1차 연소한 연소가스의 2차 연소를 촉진하고, 상기 2차 연소기는 내부 연소실의 후단에 형성되는 싸이클론 연결덕트에 의하여 상부에 스택이 장착되는 싸이클론에 연결됨으로써 2차 연소 가스를 외부로 배출하도록 하며,
    상기 싸이클론 연결덕트에는 물유입구와 물유출구를 가지는 관체의 폐열 회수관이 덕트 몸체의 내부로 관통하여 삽입 설치됨으로써 2차 연소기에서 배출되는 폐열을 회수할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 소각보일러장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 노즐 유닛, 2차 연소기 및 스택은 에어 공급관에 의하여 송풍기 모터와 송풍기 팬으로 이루어지는 에어 송급 유닛에 각각 연결됨으로써 공기압을 공급받는 것을 특징으로 하는 소각보일러장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 싸이클론은 외벽체와 상기 외벽체의 내부에 위치하는 내벽체로 이루어지는 이중 벽체로 구성되어 내·외 벽체 간에 외부로부터 공급되는 물을 저장하기 위한 물저장부가 형성되고,
    상기 싸이클론의 물저장부에서 가열된 물은 상기 내·외측 케이싱 사이의 물저장공간으로 공급되는 것을 특징으로 하는 소각보일러장치.
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