WO2018066786A1 - 녹스 저감용 쓰레기 소각 장치 - Google Patents

녹스 저감용 쓰레기 소각 장치 Download PDF

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WO2018066786A1
WO2018066786A1 PCT/KR2017/006548 KR2017006548W WO2018066786A1 WO 2018066786 A1 WO2018066786 A1 WO 2018066786A1 KR 2017006548 W KR2017006548 W KR 2017006548W WO 2018066786 A1 WO2018066786 A1 WO 2018066786A1
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combustion
waste
circulation
air
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최상철
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최상철
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    • F23G2206/00—Waste heat recuperation
    • F23G2206/10—Waste heat recuperation reintroducing the heat in the same process, e.g. for predrying

Definitions

  • the present invention relates to a waste incineration technology for reducing rust, and more particularly, a waste for rust reduction that can significantly reduce the amount of pollutant NOx (nitrogen oxide, NOx) while completely burning the waste during the waste incineration process. It relates to an incineration device.
  • pollutant NOx nitrogen oxide, NOx
  • the prior art uses a combustion method in which the waste is burned and reduced in the form of ash to reduce the volume of the waste.
  • waste is input through a single inlet, a large amount of waste is put in front of the incinerator combustion chamber, and the waste is dried and preheated using radiant heat inside.
  • This method of combustion causes a lot of water to evaporate as it is dried inside, contributing to the combustion flame and the exhaust gas, thereby hampering the complete combustion, and thus harmful toxicity such as dioxins, NOx, SOx, CO and HCl, which are pollutants. It generates gas and causes a problem of large amount of dust.
  • NOx NOx
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-1998-0074713 (1998.11.05) relates to a cylindrical waste incineration apparatus using a multi-stage cyclone combustion method, which includes a pyrolysis chamber 24 for pyrolyzing waste and a pyrolysis chamber located below the pyrolysis chamber.
  • the cyclone 60 which processes the dust in exhaust gas and the ejector 65 which are connected with the exit of a cyclone, and prevents backfire and introduces combustion gas are characterized by the structure.
  • Korean Patent No. 10-0874986 (2008.12.12) has a combustion furnace in which an inner wall is formed of a refractory, a grate for injecting solid fuel is formed in multiple stages, and an exhaust port for exhausting combustion gas is formed on the other side.
  • a plurality of input devices installed in each of the grate of the combustion furnace formed to inject the solid fuel remaining in each stage to the next stage, and formed by protruding toward the center from the ceiling side of the combustion furnace of the end of the bottom grate
  • An incineration heat recovery type combustion apparatus including a plurality of air ejecting ports for ejecting compressed air is provided.
  • One embodiment of the present invention provides a waste incineration apparatus for reducing rust that can significantly reduce the amount of pollutant NOx (nitrogen oxide, NOx) while completely burning the waste during the waste incineration process.
  • pollutant NOx nitrogen oxide, NOx
  • An embodiment of the present invention provides a waste incineration apparatus for reducing rust that can completely burn, incinerate and pyrolyze a large amount of combustibles and contaminants contained in a gas by circulating gas generated in a waste combustion process.
  • An embodiment of the present invention provides a waste incineration apparatus for reducing rust that can reduce the generation of rust by controlling and maintaining the concentration of oxygen contained in the burned gas and the temperature of the rust generation conditions (850 ° C.). do.
  • the waste incineration apparatus for reducing rust includes a waste inlet for introducing waste, a solids combustion unit including a stepped combustion plate for burning the incoming waste during the movement of the incoming waste, the incoming waste Gas to heat or burn the organic gas in the gas induction heating and some combustion section spaced apart from the solid combustion unit, and a partial combustion section to induce a heating circulation for preheating the organic gas generated in the combustion process of the preheating purpose
  • a gas heating unit including a combustor and an air mixer for mixing combustion air in the circulation induction process, and a gas discharge unit for discharging the mixed combustion gas in which the heated gas and the combustion air are mixed in a reverse circulation direction in the circulation induction process.
  • the gas induced heating and some combustion sections may gradually reduce the space where the organic gas and the mixed combustion gas join to form a start region of the circulation induction process to a specific section.
  • the gas heating unit may further include a spring-type boiler water pipe connected between the extension structure of the stepped combustion plate and the gas induction heating unit and a part of the combustion section and absorbs heat of the mixed combustion gas in the circulation induction process to reduce rust. Can be.
  • the gas induction heating and some combustion sections may form a gas induction wall formed vertically from a region where the organic gas and the mixed combustion gas meet in the gas heating unit to a region where the gas combustor is installed.
  • the gas induction heating and some combustion sections may include a first directional guide wall for guiding the organic gas in a first direction and a second direction for guiding a gas heated in the first direction and heated by the gas combustor in a second direction
  • a guide wall and a third direction guide wall which guides the gas mixed in the second direction and mixed by the air mixer in a third direction.
  • the air mixer may be configured to maintain the oxygen concentration below a specific reference based on the combustion air input member for introducing the combustion air, an oxygen concentration sensor member for sensing the oxygen concentration inside the gas heating unit, and the sensed result. It may include a combustion air control unit for controlling the combustion air input amount of the combustion air input member.
  • the air mixer may completely burn at least a portion of the burned gas by burning it within 1,000 ° C. or more within a specific time during mixing with the combustion air using the heated gas.
  • the stepped combustion plate may include a drying plate member for drying the incoming waste, a pyrolysis substrate member for pyrolyzing the dried waste, at least one combustion plate member for burning the pyrolyzed garbage, and radiant heat generated during the circulation induction process. It may include a carbon burn plate member for completely burning at least a portion of the garbage moved from the at least one burn plate using.
  • the disclosed technique can have the following effects. However, since a specific embodiment does not mean to include all of the following effects or only the following effects, it should not be understood that the scope of the disclosed technology is limited by this.
  • the waste incineration apparatus for rusty reduction may significantly reduce the amount of pollution (nox oxide, NOx) that is a pollutant while completely burning the waste during the waste incineration process.
  • pollution nox oxide, NOx
  • the waste incineration apparatus for reducing rust may induce a gas generated in a waste combustion process to thermally decompose a large amount of combustibles and contaminants contained in the gas and completely burn and incinerate.
  • the waste incineration apparatus for rusty reduction may reduce the generation of rusty by controlling and maintaining the concentration of oxygen contained in the gas after combustion and the temperature of the rusty generation reducing condition (850 ° C.). .
  • FIG. 1 is a view illustrating a waste incineration apparatus for reducing rusty according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating an embodiment of a process of incineration of waste in the rusty incineration waste incineration apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating another embodiment of a process of incineration of waste in the rusty incineration waste incineration apparatus of FIG. 1.
  • a solid combustion unit including a stepped combustion plate burning the introduced waste in a process of moving the introduced waste
  • the organic gas is heated in a gas induction heating spaced apart from the solid combustion unit and a part of the combustion section, and a circulation induction process for the preheating purpose to induce a heating circulation for preheating the organic gas generated in the combustion process of the incoming waste.
  • a gas heater comprising a gas combustor for burning or combusting and an air mixer for mixing combustion air in the circulation induction process;
  • It provides a waste incineration apparatus for reducing rusty NOx including a gas discharge unit for discharging the mixed combustion gas mixed with the heated gas and the combustion air in the reverse circulation direction in the circulation induction process.
  • the first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component.
  • an identification code (e.g., a, b, c, etc.) is used for convenience of description, and the identification code does not describe the order of the steps, and each step clearly indicates a specific order in context. Unless stated otherwise, they may occur out of the order noted. That is, each step may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.
  • FIG. 1 is a view illustrating a waste incineration apparatus for reducing rusty according to an embodiment of the present invention.
  • the waste incineration apparatus 100 for reducing rust includes a waste inlet unit 110, a solid combustion unit 120, a gas heating unit 130, a gas discharge unit 140, and a reprocessing unit 150. It may include.
  • the garbage inlet unit 110 may introduce the garbage 160.
  • the waste inlet unit 110 may temporarily store the waste 160 and may be moved to the solid combustion unit 120 by a predetermined amount.
  • the garbage inlet unit 110 may include a temporary storage unit 112, an inlet opening and closing unit 114, and an injector 116.
  • the temporary storage device 112 may temporarily store the garbage 160.
  • the retractor 114 is formed at the bottom of the temporary storage 112 and is openable.
  • the inlet switch 114 may control the opening and closing at a specific cycle, and may automatically adjust the opening and closing cycle according to the temperature of the gas heating unit 130 and the gas combustion chamber. In one embodiment, when the inlet and outlet 114 is opened, the temporary storage 160 may be introduced into the temporary container 112.
  • the injector 116 may move the introduced waste 160 to the solid combustion unit 120. More specifically, the injector 116 may reciprocate forward and backward at a predetermined cycle, and may push the introduced waste 160 to move to the solid combustion unit 120.
  • the solid combustion unit 120 may burn the incoming waste 160.
  • the solid combustion unit 120 includes a stepped combustion plate 121.
  • the stepped combustion plate 121 may burn the introduced waste 160 during the movement of the introduced waste 160.
  • the stepped combustion plate 121 may be formed in a stepped shape to burn the incoming waste 160 in stages.
  • the stepped combustion plate 121 may include a drying plate member 122, a pyrolytic substrate member 123, at least one combustion plate member 124, and a carbon combustion plate member 125.
  • the drying plate member 122 may dry the introduced waste 160.
  • the pyrolytic substrate member 123 may pyrolyze the dried garbage 160.
  • the combustion plate member 124 may burn the pyrolyzed garbage 160.
  • the carbon burn plate member 125 may completely burn at least a portion of the rubbish 160 moved from the at least one burn plate member 124 by using radiant heat generated during the circulation induction process.
  • the carbon burn plate member 125 may completely burn even the remaining combustible object and the carbon component by using the radiant heat.
  • the stepped combustion plate 121 can more completely burn the waste 160 according to this stage of combustion, and can reduce the phenomenon that a large amount of dust generated during poor combustion or incomplete combustion. have.
  • the gas heating unit 130 may heat (preheat), burn, or circulate the organic gas 170 generated during the combustion of the introduced waste 160.
  • the organic gas 170 corresponds to the organic gas 170 generated while the incoming waste 160 is dried, pyrolyzed, and combusted by the solid combustion unit 120.
  • the gas heating unit 130 may induce the preheating and complete combustion of the organic gas 170, the heated gas 175 newly generated or converted in the organic gas 170 in the process, It is possible to induce a circulation of the convection flow for the combustion air 180 and the mixed combustion gas 185 and the like.
  • the gas heating unit 130 may include a gas induction heating and partial combustion section 131, at least one gas combustor 132, at least one air mixer 133, and a spring boiler water pipe 137.
  • the gas induced heating and some combustion sections 131 are spaced apart from the solid combustion unit 120 to circulate the organic gas 170 generated during the combustion of the incoming waste 160.
  • the gas induction heating and some combustion section 131 may be formed to include a passage to enable the circulation of the organic gas 170 on the top, formed by the stepped combustion plate 121 formed on the bottom
  • the non-combustion organic gas 170 may be guided into the gas combustion chamber.
  • the gas induction heating and some combustion sections 131 may gradually reduce the space 139, where the organic gas 170 and the mixed combustion gas 185 join to form a start area of the circulation induction process, to a specific section.
  • the gas induced heating and some combustion section 131 is bent so that the volume of the gas that can be in contact with the space 139 forming the start area of the circulation induction process is larger as the lower downward and smaller as the upper It may be formed in a gin form.
  • the shape of the gas-induced heating and some combustion sections 131 as described above makes the pressure in the space 139 forming the starting region of the circulation induction process relatively lower than that of the upper portion, and gasses the organic gas 170 according to the pressure difference. Induction heating and some combustion section 131 can be moved to the empty space to induce circulation.
  • the gas induction wall formed vertically from the region where the organic gas 170 and the mixed combustion gas 185 meet in the gas heating unit 130 of the gas induction heating and the partial combustion section 131 is provided with the gas combustor 132. 138 can be formed. Accordingly, the gas induction heating and some combustion sections 131 may guide the organic gas 170 into the gas heating unit 130 better.
  • the structure of the gas induction heating and the partial combustion section 131 may include a first direction guide wall 131a, a second direction guide wall 131b, and a third direction guide wall 131c.
  • the first directional guide wall 131a may guide the organic gas 170 in the first direction.
  • the second direction guide wall 131b may guide the gas 175 guided in the first direction and heated by the gas combustor 132 in the second direction.
  • the third directional guide wall 131c may guide the mixed combustion gas 185 guided in the second direction and mixed by the air mixer 133 in the third direction.
  • the first directional guide wall 131a, the second directional guide wall 131b, and the third directional guide wall 131c protrude outwards and are connected in a bent form, so that the first and second are different from each other. And the organic gas 170 in the third direction.
  • the gas heating unit 130 may include a first directional guide wall 131a, a second directional guide wall 131b, and a third directional guide wall 131c that do not protrude to the outside.
  • a first directional guide wall 131a a second directional guide wall 131b
  • a third directional guide wall 131c that do not protrude to the outside.
  • at least two of the first direction, the second direction, and the third direction guided by the first direction guide wall 131a, the second direction guide wall 131b, and the third direction guide wall 131c, respectively. May be identical to each other.
  • the upper portion of the gas heating unit 130 may be connected to the upper extension structure of the waste inlet 110 and the upper extension structure of the outlet 142, it may be formed flat without protruding to the outside. do.
  • the gas combustor 132 may burn the organic gas 170 in a circulation induction process.
  • the gas combustor 132 is formed at one end of the gas heating unit 130 and preheated or partially heated to a temperature higher than a predetermined level by applying heat to the organic gas 170 induced by the gas heating unit 130. It may be burned at a low temperature, and in this process, heated gas 175 may be generated.
  • the term "generating" may be applied to a concept that includes not only generating a new one, but also some component or molecular linkage structure including transforming into another gas or adding a temperature difference to an existing gas.
  • the gas combustor 132 may preheat the organic gas 170 to a temperature above a certain level to produce a heated gas 175, thus heating the gas 175 in the air mixer 133. It can be prepared to perform a high-temperature combustion more easily and quickly to complete combustion.
  • the gas combustor 132 may be formed at one end of the second directional guide wall 131b and may burn the induced organic gas 170 in the second direction.
  • the gas combustor 132 may allow the induction circulation process of the gas heating unit 130 to proceed more efficiently through the pressure difference generated in the process.
  • the air mixer 133 may mix the combustion air 180 in a circulation induction process.
  • the air mixer 133 is spaced apart from the gas combustor 132 and formed at one end in the outward direction of the upper portion of the gas heating unit 130 so as not to cross the interior of the gas heating unit 130.
  • 130 may be connected to the inside of the heated gas 175 by mixing the combustion air 180 with the heated gas 175 generated by the gas combustor 132 to generate the mixed combustion gas 185. At least a portion of) may be completely burned.
  • the combustion air 180 may correspond to compressed air introduced from the outside, and may correspond to air heated to a high temperature above a certain temperature.
  • the mixed combustion gas 185 may include gases remaining after the mixing process by the air mixer 133.
  • the air mixer 133 is absent for the purpose of strongly inducing gas to the lower side with the combustion air input, and may include an oxygen concentration sensor member and a combustion air control member.
  • the combustion air input member may inject combustion air 180.
  • the combustion air input member may rotate the air distributors and the air distributors including a plurality of air nozzles corresponding to the holes for injecting the combustion air 180 into the gas heating unit 130. It may be configured to include an air supply capable of supplying (180).
  • the oxygen concentration sensor member may sense the oxygen concentration inside the gas heating unit 130 or the outlet 142. In one embodiment, the oxygen concentration sensor member may detect the concentration of oxygen (O2) gas contained in the gas burned through the gas heating unit 130 through the ultrasonic wave and the detector.
  • O2 concentration of oxygen
  • Combustion air control material inputs the combustion air 180 of the combustion air input member to pass the gas heating unit 130 to maintain the oxygen concentration burned below a specific reference based on the results sensed by the oxygen concentration sensor member. Can be controlled.
  • the combustion air control member may be configured to control the combustion air 180 supplied by the combustion air input member when a resultant value of the sensed oxygen gas concentration is equal to or greater than a specific concentration (for example, about 6-9%). The amount can be reduced to control the concentration of oxygen gas to remain below that concentration. Since the Knox and the carbon monoxide are generated due to the excessive supply of oxygen gas, the air mixer 133 may significantly reduce the generation of Knox through the control of the input amount of the combustion air 180.
  • the air mixer 133 may burn at least a portion of the heated gas 175 by burning the heated gas 175 with the combustion air 180 within a specific time at a temperature of 1000 ° C. or more.
  • the gas heating unit 130 may further include at least one gas stable combustion tile member 190 formed at one end thereof and capable of combusting the heated gas 175 or the mixed combustion gas 185.
  • the gas stable combustion tile member 190 may be formed at one end of the gas heating unit 130 that may be in contact with the region where the mixed combustion gas 185 is generated by the air mixer 133, The air mixer 133 may stably completely burn the gas 175 heated through the gas stable combustion tile member.
  • the number of the gas combustor 132 and the gas stable combustion tile member 190 may be the same.
  • the gas heating unit 130 may burn and burn the oxygen gas in the combustion process in this combustion process, thereby reducing the oxygen concentration to reduce the amount of rust generated.
  • the spring-type boiler water pipe 137 is connected between the extension structure of the stepped combustion plate 121 and the gas induction heating and some combustion sections 132 and absorbs the heat of the mixed combustion gas 185 in the circulation induction process, and is generated as an over temperature.
  • the spring-type boiler water pipe 137 may control a portion of the combustion heat of the mixed combustion gas 185 so as to prevent the surrounding temperature from rising above a certain temperature.
  • the boiler water pipe 137 may control the temperature of the surroundings not to rise above 1200 ° C through this endothermic process, and more specifically, the temperature of the surroundings may be increased to significantly reduce the amount of SOx and NOx generated. It can be controlled to have a value within a specific range (for example, ⁇ 50 °C) (for example, 1050 °C to 1150 °C) at 1100 °C.
  • the spring boiler water pipe 137 may be formed including a spring water pipe formed in the form of a spring.
  • the spring boiler water pipe 137 may be configured in the form of a matrix in which a plurality of spring water pipes are spaced at regular intervals.
  • the spring boiler water pipe 137 may have a larger surface area within the limited space inside the rusty waste reduction device 100 and absorb more heat from the mixed combustion gas 185 to lower the temperature. . Accordingly, the spring boiler water pipe 137 has an advantage that it can have a significantly higher energy efficiency than the straight boiler water pipe.
  • the spring type water pipes of the spring type boiler water pipe 137 may be configured to be assembled.
  • the connecting portion of the spring-shaped boiler water pipe 137 abutting the extension structure of the stepped combustion plate 121 and each of the gas induction heating and some combustion sections 132 is assembled and dismantled for one spring-type water pipe. May be formed to include at least one thread or hook and latch.
  • each of the spring-type water pipes comprises a plurality of water pipe connection units, which can be connected in a perpendicular direction to each other, each water pipe connection unit being at least so as to be assembled and disassembled in connection with an adjacent water pipe connection unit. It may be formed including one thread or hook and latch.
  • the spring-type boiler water pipe 137 is not configured to be embedded and welded, but may be configured to be assembled and disassembled and replaced to facilitate maintenance.
  • salt is often contained in the waste 160, and at least a portion of the spring-type boiler water pipe 137 may cause corrosion due to such salt.
  • a small hole may be partially formed in the spring boiler water pipe 137.
  • the spring-type boiler water pipe 137 dismantles and assembles only the corroded spring water pipe or the water pipe connection unit of the spring water pipe without having to replace the whole for partial corrosion forming a small hole. This has the advantage of allowing you to simply complete the replacement.
  • the gas discharge unit 140 may discharge the mixed combustion gas 185 mixed with the heated gas 175 and the combustion air 180 in a circulating induction direction in the reverse circulation direction.
  • the gas outlet 140 may be spaced apart in the opposite direction to the waste inlet 110 with the gas heater 130 therebetween.
  • the gas discharge unit 140 may include a discharge port 142 and a gas discharge guide wall 144.
  • the outlet 142 may be formed to be opened and closed to the outside to discharge the mixed combustion gas 185.
  • the gas discharge inducing wall 144 may be formed vertically from a region from which the mixed combustion gas 185 is discharged.
  • the gas discharge induction wall 144 may be formed to intercept a portion of the interval between the outlet 142 and the gas heating unit 130 and to open the remaining portion. Accordingly, the gas discharge unit 140 may delay the discharge time of the mixed combustion gas 185 by applying a physical resistance to the flow of the surrounding fluid including the mixed combustion gas 185, and in this delayed mixed combustion By burning the gas 185 longer, the CO gas and O 2 remaining in the mixed combustion gas 185 can be reduced.
  • the reprocessing unit 150 may be formed at one end of the stepped combustion plate 121 and burn the garbage 160 moved from the stepped combustion plate 121. More specifically, the reprocessing unit 150 may be reprocessed by burning a part of the garbage 160 which is moved from the stepped combustion plate 121 and is not combusted, and may move residuals remaining after a predetermined time to a specific space. It can be formed in a structure that can be opened and closed so that it can be taken out to the outside.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating an embodiment of a process of incineration of waste in the rusty incineration waste incineration apparatus of FIG. 1.
  • incineration of the waste 160 from the waste incineration waste incineration apparatus 100 may include the following steps.
  • the garbage inlet unit 110 may introduce the garbage 160.
  • the stepped combustion plate 121 of the solid combustion unit 120 may burn the introduced waste 160 during the movement of the introduced waste 160 (step S210).
  • the gas induced heating and some combustion sections 131 may induce a preheating cycle of the organic gas 170 generated during the pyrolysis and combustion of the introduced waste 160 (step S220).
  • the gas combustor 132 may burn the organic gas 170 in a state in which the combustion efficiency of the preheated state may be increased in the circulation induction process (step S230).
  • the air mixer 133 may mix the combustion air 180 in a circulation induction process (step S240).
  • the structure of the air mixer 133 has a complex structure that can control the rising temperature by using the fuel supply for the required temperature rise and the water when the over temperature.
  • the gas discharge unit 140 may discharge the mixed combustion gas 185 mixed with the heated gas 175 and the combustion air 180 in a circulating induction process in a reverse circulation direction (step S250).
  • the mixed combustion gas 185 mixed with the heated gas 175 and the combustion air 180 may be circulated in the circulation direction.
  • more than a certain percentage (eg, 40%) of the mixed combustion gas 185 joins the organic gas 170 in the space 139 forming the start area of the circulation induction process and thus the circulation direction (eg, For example, clockwise).
  • the above steps may be repeated, and the length of each induction wall is characterized in that the gas induction wall 138 is shorter than the gas discharge induction wall 144.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating another embodiment of a process of incineration of waste in the rusty incineration waste incineration apparatus of FIG. 1.
  • the process of incineration of the waste 160 in the rusty waste incineration apparatus 100 may include the following steps.
  • the garbage inlet unit 110 may temporarily store the garbage 160, and move the garbage 160 to the solid combustion unit 120 by a predetermined amount (S310).
  • the garbage inlet unit 110 may automatically adjust the cycle of opening and closing according to the temperature inside the gas heating unit 130.
  • the stepped combustion plate 121 of the solid combustion unit 120 may be formed in a stepped shape to burn the incoming waste 160 in stages (step S320).
  • the staged combustion includes a drying plate member 122 for drying the incoming waste 160, a pyrolysis substrate member 123 for pyrolyzing the dried waste 160, and a plurality of combustion plate members for burning the pyrolyzed waste 160 ( 124) and through the sequential combustion of the carbon burn plate member 125 capable of completely burning the remaining combustible objects and carbon components of the moved waste 160 using the radiant heat generated during the circulation induction process. do. Through this stage of combustion can increase the complete combustion of the waste 160 and reduce the generation of dust.
  • the gas heating unit 130 may heat, partially burn, and circulate the organic gas 170 generated during the combustion of the introduced waste 160 (step S330).
  • the space 139 which forms the starting region of the circulation induction process, is gradually reduced to a specific section.
  • the organic gas 170 may be moved to an empty space of the gas induction heating and some combustion sections 131 to induce circulation.
  • the gas induction heating and some combustion sections 131 may better guide the organic gas 170, which has been raised by convection by heat, through the gas induction wall 138 into the gas heating unit 130.
  • the gas combustor 132 may be formed at one end of the second directional guide wall 131b, may burn the induced organic gas 170 in the second direction, and apply heat to the induced organic gas 170. It can be preheated or burned to a temperature above a certain level. In the process of mixing the heated gas 175 with the combustion air 180, at least a portion of the heated gas 175 may be completely combusted by burning within 1000 ° C. or more within a specific time.
  • the air mixer 133 may control the input amount of the combustion air 180 to maintain the oxygen concentration of the outlet portion below a specific reference (step S340).
  • the air mixer 133 may significantly reduce the generation of nox through such combustion air 180 input amount control.
  • the spring-type boiler water pipe 137 absorbs a part of the heat of combustion of the mixed combustion gas 185 to control the surrounding temperature not to rise above a certain temperature (eg, 1000 ° C.), thereby preventing the occurrence of nox. It can be reduced (step S350).
  • a certain temperature eg, 1000 ° C.
  • the gas discharge unit 140 may delay the discharge time of the mixed combustion gas 185 by applying a physical resistance to the flow of the surrounding fluid including the mixed combustion gas 185 through the gas discharge induction wall 144, In this delay process, the mixed combustion gas 185 may be burned longer to reduce the CO gas remaining in the mixed combustion gas 185 (step S360).
  • the gas discharge unit 140 may discharge the mixed combustion gas 185 in which the heated gas 175 and the combustion air 180 are mixed in the reverse circulation direction in the circulating induction process, and the gas induced heating and some combustion sections ( 131 may circulate the mixed combustion gas 185 in which the heated gas 175 and the combustion air 180 are mixed in the circulation direction in a circulation direction. Through this process, the above steps may be repeated.

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Abstract

본 발명은 녹스 저감용 쓰레기 소각 장치에 관한 것으로, 쓰레기를 인입하는 쓰레기 인입부, 상기 인입된 쓰레기의 이동 과정에서 상기 인입된 쓰레기를 연소시키는 계단형 연소판을 포함하는 고형물 연소부, 상기 인입된 쓰레기의 연소 과정에서 발생되는 유기성가스를 예열을 위한 가열순환을 유도하도록 상기 고형물 연소부와 이격된 가스 유도가열 및 일부연소구간, 상기 예열 목적의 순환 유도 과정에서 상기 유기성가스를 가열시키거나 연소시키는 가스 연소기 및 상기 순환 유도 과정에서 연소 공기를 혼합하는 공기 혼합기를 포함하는 가스 가열부 및 상기 순환 유도 과정에서 상기 가열된 가스와 상기 연소 공기를 혼합한 혼합 연소가스를 역순환방향으로 배출시키는 가스 배출부를 포함한다.

Description

녹스 저감용 쓰레기 소각 장치
본 발명은 녹스 저감용 쓰레기 소각 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 쓰레기 소각 과정에서 쓰레기를 완전 연소시키면서 공해물질인 녹스(질소산화물, NOx)의 발생량을 현저하게 저감시킬 수 있는 녹스 저감용 쓰레기 소각 장치에 관한 것이다.
도시생활, 공장 및 기업 등에서 배출하는 쓰레기의 소각 처리를 하는 과정에서 발생하는 연소가스에 많은 공해물질이 포함되어 있다. 다이옥신-(HCl)-PCDDs와 디 밴조퓨란-PCDFs, 일산화탄소-CO, 질소산화물-(NOx), 황산화물-(SOx) 및 악취가 대표적인 공해물질에 해당한다. 이처럼 종래의 쓰레기 소각 처리기술은 쓰레기 소각 과정에서 발생하는 공해물질의 배출에 따라 환경 오염을 유발하고 있다. 이에 따라, 공해물질 배출을 저감시킬 수 있는 소각 기술 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
종래 기술은 쓰레기의 부피를 줄이기 위해 쓰레기를 연소시켜 재 상태의 형태로 축소 변형하는 연소 방법을 이용하고 있다. 이를 위해 단일 투입구를 통해 쓰레기를 투입하고 소각로 연소실 전단에 쓰레기를 다량 투입하여 내부의 복사열을 이용해 건조 및 예열하는 방법으로 쓰레기를 건조하는 방법을 이용한다. 이러한 연소 방법은 내부의 건조에 따라 많은 수분이 증발하면서 연소화염과 배기가스에 수분을 합류시켜 완전 연소에 지장을 주고 있고, 이에 따라 공해물질인 다이옥신, NOx, SOx, CO 및 HCl 등의 유해 독성가스가 발생하며 분진 등이 다량 배출되는 문제를 야기한다. 또한, 이러한 연소 과정에서 내부에 산소의 농도가 높으면 녹스(NOx)의 발생량이 많아지는 문제가 있다. 이에 따라, 내부의 산소 농도를 낮추어 녹스의 발생량을 저감시킬 수 있는 친환경 소각 기술 개발이 요구되고 있다.
한국 공개특허공보 제10-1998-0074713(1998.11.05)호는 다단 사이클론 연소방식의 열분해 겸용 원통형 쓰레기 소각장치에 관한 것으로, 폐기물을 열분해시키는 열분해실(24), 열분해실하방에 위치하여 열분해실(24)에서 발생하는 가스, 잔류탄소, 미연분을 연소시키는 1차연소실(25); 1차연소실(25)에서 연소시키지 못한 미연가스를 재차 완전연소시키는 2차연소실(40); 배기가스중의 분진을 처리하는 사이클론(60)과, 사이클론의 출구와 연결되어 역화방지와 연소가스를 유입하는 이젝터(65)로 대분하여 구성한 것이 특징이다.
한국 등록특허 제10-0874986(2008.12.12)호는 내벽이 내화물로 형성되고 한쪽에는 고형 연료를 투입하는 화격자가 다단으로 형성되고 반대쪽에는 연소가스가 배출되는 배기구가 형성되는 연소로와, 다단으로 형성되는 연소로의 화격자 각각에 설치되어 각 단에 남아있는 고형 연료를 다음 단으로 투입하는 복수의 투입장치와, 맨 아랫단의 화격자가 끝나는 부분의 연소로의 천장쪽에서 중앙쪽으로 돌출하여 형성되고 연소로 내부를 1차 연소실과 2차 연소실로 나누는 내화물로 이루어지는 격벽과, 연소로의 내벽에 근접한 상태로 배열되어 설치되는 냉각수관과, 연소로의 내벽에 배열되어 배기구와 중앙쪽을 향하여 비스듬하게 설치되고 압축공기를 분출시키는 다수의 공기분출구를 포함하는 소각열 회수식 연소장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 쓰레기 소각 과정에서 쓰레기를 완전연소시키면서 공해물질인 녹스(질소산화물, NOx)의 발생량을 현저하게 저감시킬 수 있는 녹스 저감용 쓰레기 소각 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 쓰레기 연소 과정에서 발생되는 가스를 순환유도하여 가스 내에 포함되어 있는 다량의 가연물질과 오염물질을 완전연소 및 소각 및 열분해시킬 수 있는 녹스 저감용 쓰레기 소각 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 연소를 거친 가스 내에 포함되어 있는 산소의 농도와 녹스 발생 저감조건의 온도(850℃)를 제어 및 유지하여 녹스의 발생을 저감시킬 수 있는 녹스 저감용 쓰레기 소각 장치를 제공한다.
실시예들 중에서, 녹스 저감용 쓰레기 소각 장치는 쓰레기를 인입하는 쓰레기 인입부, 상기 인입된 쓰레기의 이동 과정에서 상기 인입된 쓰레기를 연소시키는 계단형 연소판을 포함하는 고형물 연소부, 상기 인입된 쓰레기의 연소 과정에서 발생되는 유기성가스를 예열을 위한 가열순환을 유도하도록 상기 고형물 연소부와 이격된 가스 유도가열및일부연소구간, 상기 예열 목적의 순환 유도 과정에서 상기 유기성가스를 가열시키거나 연소시키는 가스 연소기 및 상기 순환 유도 과정에서 연소 공기를 혼합하는 공기 혼합기를 포함하는 가스 가열부 및 상기 순환유도 과정에서 상기 가열된 가스와 상기 연소 공기를 혼합한 혼합 연소가스를 역순환 방향으로 배출시키는 가스 배출부를 포함한다.
상기 가스 유도가열및일부연소구간은 상기 유기성가스와 상기 혼합연소가스가 합류하여 상기 순환 유도 과정의 시작 영역을 형성하는 공간을 특정 구간까지 점차 감소시킬 수 있다.
상기 가스 가열부는 상기 계단형 연소판의 연장 구조물과 상기 가스유도가열및일부연소구간 간에 연결되고 상기 순환 유도 과정에서 상기 혼합 연소가스의 열을 흡수하여 녹스를 저감시키는 스프링형 보일러 수관을 더 포함할 수 있다.
상기 가스 유도가열및일부연소구간은 상기 가스 가열부 내에서 상기 유기성가스와 상기 혼합 연소가스가 만나는 영역으로부터 상기 가스 연소기가 설치된 영역까지 수직으로 형성된 가스유도벽을 형성할 수 있다.
상기 가스 유도가열및일부연소구간은 상기 유기성가스를 제1 방향으로 유도하는 제1 방향 유도벽, 상기 제1 방향으로 유도되고 상기 가스 연소기에 의해 가열된 가스를 제2 방향으로 유도하는 제2 방향 유도벽, 상기 제2 방향으로 유도되고 상기 공기 혼합기에 의해 혼합된 가스를 제3 방향으로 유도하는 제3 방향 유도벽을 포함할 수 있다.
상기 공기 혼합기는 상기 연소 공기를 투입하는 연소공기 투입부재, 상기 가스 가열부 내부의 산소 농도를 센싱하는 산소농도감지 센서부재 및 상기 센싱된 결과를 기초로 상기 산소 농도를 특정 기준 이하로 유지하도록 상기 연소공기 투입부재의 상기 연소 공기 투입량을 제어하는 연소공기 제어부재를 포함할 수 있다.
상기 공기 혼합기는 상기 가열된 가스를 이용하여 상기 연소 공기와 혼합시키는 과정에서 1,000℃ 이상으로 특정 시간 이내에 연소시켜 상기 연소된 가스의 적어도 일부를 완전연소시킬 수 있다.
상기 계단형 연소판은 상기 인입된 쓰레기를 건조시키는 건조판 부재, 상기 건조된 쓰레기를 열분해시키는 열분해기판 부재, 상기 열분해된 쓰레기를 연소시키는 적어도 하나의 연소판 부재 및 상기 순환 유도 과정에서 발생하는 복사열을 이용하여 상기 적어도 하나의 연소판으로부터 이동된 쓰레기의 적어도 일부를 완전연소시키는 카본연소판 부재를 포함할 수 있다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 녹스 저감용 쓰레기 소각 장치는 쓰레기 소각 과정에서 쓰레기를 완전연소시키면서 공해물질인 녹스(질소산화물, NOx)의 발생량을 현저하게 저감시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 녹스 저감용 쓰레기 소각 장치는 쓰레기 연소 과정에서 발생되는 가스를 순환 유도하여 가스 내에 포함되어 있는 다량의 가연물질과 오염물질을 완전연소 및 소각과 열분해시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 녹스 저감용 쓰레기 소각 장치는 연소를 거친 가스 내에 포함되어 있는 산소의 농도와 녹스 발생 저감조건의 온도(850℃)를 제어 및 유지하여 녹스의 발생을 저감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 녹스 저감용 쓰레기 소각 장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 녹스 저감용 쓰레기 소각 장치에서 쓰레기를 소각시키는 과정의 일 실시예를 설명하는 순서도이다.
도 3은 도 1에 있는 녹스 저감용 쓰레기 소각 장치에서 쓰레기를 소각시키는 과정의 다른 실시예를 설명하는 순서도이다.
본 발명은,
쓰레기를 인입하는 쓰레기 인입부;
상기 인입된 쓰레기의 이동 과정에서 상기 인입된 쓰레기를 연소시키는 계단형 연소판을 포함하는 고형물 연소부;
상기 인입된 쓰레기의 연소 과정에서 발생되는 유기성가스를 예열을 위한 가열순환을 유도하도록 상기 고형물 연소부와 이격된 가스 유도가열 및 일부연소구간, 상기 예열 목적의 순환 유도 과정에서 상기 유기성가스를 가열시키거나 연소시키는 가스 연소기 및 상기 순환 유도 과정에서 연소 공기를 혼합하는 공기 혼합기를 포함하는 가스 가열부; 및
상기 순환 유도 과정에서 상기 가열된 가스와 상기 연소 공기를 혼합한 혼합연소가스를 역순환 방향으로 배출시키는 가스 배출부를 포함하는 녹스 저감용 쓰레기 소각 장치를 제공한다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 녹스 저감용 쓰레기 소각 장치를 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 녹스 저감용 쓰레기 소각 장치(100)는 쓰레기 인입부(110), 고형물 연소부(120), 가스 가열부(130), 가스 배출부(140) 및 재처리부(150)를 포함할 수 있다.
쓰레기 인입부(110)는 쓰레기(160)를 인입할 수 있다. 일 실시예에서, 쓰레기 인입부(110)는 쓰레기(160)를 임시보관할 수 있고, 일정 분량씩 고형물 연소부(120)로 이동시킬 수 있다.
쓰레기 인입부(110)는 임시보관기(112), 인입개폐기(114) 및 투입기(116)를 포함할 수 있다.
임시보관기(112)는 쓰레기(160)를 임시보관할 수 있다.
인입개폐기(114)는 임시보관기(112)의 하단에 형성되고 개폐 가능하다. 인입개폐기(114)는 특정 주기로 개폐를 조절할 수 있고, 가스 가열부(130) 및 가스연소실내부의 온도에 따라 개폐의 주기를 자동 조절할 수 있다. 일 실시예에서, 인입개폐기(114)가 열리면 임시보관기(112)에 임시보관된 쓰레기(160)가 인입될 수 있다.
투입기(116)는 인입된 쓰레기(160)를 고형물 연소부(120)로 이동시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 투입기(116)는 일정 주기로 전후진 왕복운동을 할 수 있고, 인입된 쓰레기(160)를 밀어내어 고형물 연소부(120)로 이동시킬 수 있다.
고형물 연소부(120)는 인입된 쓰레기(160)를 연소시킬 수 있다. 고형물 연소부(120)는 계단형 연소판(121)을 포함한다. 계단형 연소판(121)은 인입된 쓰레기(160)의 이동 과정에서 인입된 쓰레기(160)를 연소시킬 수 있다.
일 실시예에서, 계단형 연소판(121)은 계단형의 형태로 형성되어 인입된 쓰레기(160)를 단계별로 연소시킬 수 있다.
계단형 연소판(121)은 건조판 부재(122), 열분해기판 부재(123), 적어도 하나의 연소판 부재(124) 및 카본연소판 부재(125)을 포함하여 구성될 수 있다. 건조판 부재(122)은 인입된 쓰레기(160)를 건조시킬 수 있다. 열분해기판 부재(123)은 건조된 쓰레기(160)를 열분해시킬 수 있다. 연소판 부재(124)은 열분해된 쓰레기(160)를 연소시킬 수 있다. 카본연소판 부재(125)은 순환 유도 과정에서 발생하는 복사열을 이용하여 적어도 하나의 연소판 부재(124)으로부터 이동된 쓰레기(160)의 적어도 일부를 완전연소시킬 수 있다. 카본연소판 부재(125)은 이러한 복사열을 이용하여 남아 있는 잔류 가연성 물체 및 카본(Carbon) 성분까지도 완전연소시킬 수 있다.
일 실시예에서, 계단형 연소판(121)은 이러한 단계별 연소에 따라 쓰레기(160)를 보다 잘 완전연소시킬 수 있고, 연소가 잘 안 이루어지거나 불완전 연소하면서 분진이 다량 발생하는 현상을 저감시킬 수 있다.
가스 가열부(130)는 인입된 쓰레기(160)의 연소 과정에서 발생되는 유기성가스(170)를 가열(예열), 연소 또는 순환시킬 수 있다. 일 실시예에서, 상기 유기성가스(170)는 인입된 쓰레기(160)가 고형물 연소부(120)에 의해 건조, 열분해 및 연소되는 과정에서 발생하는 유기성가스(170)에 해당한다. 일 실시예에서, 가스 가열부(130)는 이러한 유기성가스(170)를 유도하여 예열 및 완전연소시킬 수 있고, 이러한 과정에서 새롭게 발생하거나 유기성 가스(170)에서 전환되는 가열된 가스(175), 연소 공기(180) 및 혼합 연소가스(185) 등에 대한 대류 흐름의 순환을 유도할 수 있다.
가스 가열부(130)는 가스 유도가열 및 일부연소구간(131), 적어도 하나의 가스 연소기(132), 적어도 하나의 공기 혼합기(133) 및 스프링형 보일러 수관(137)을 포함할 수 있다.
가스 유도가열 및 일부연소구간(131)은 인입된 쓰레기(160)의 연소과정에서 발생되는 유기성가스(170)를 순환 유도하도록 고형물 연소부(120)와 이격된다. 일 실시예에서, 가스 유도가열 및 일부연소구간(131)은 상부에 유기성가스(170)의 순환이 가능하도록 통로를 포함하여 형성될 수 있고, 하부에 형성된 계단형 연소판(121)에 의해 형성된 연소가 이루어지지 않은 유기성가스(170)가 가스연소실 내부로 유도되도록 할 수 있다.
가스 유도가열 및 일부연소구간(131)은 유기성가스(170)와 혼합 연소가스(185)가 합류하여 순환 유도 과정의 시작 영역을 형성하는 공간(139)을 특정구간까지 점차 감소시킬 수 있다. 일 실시예에서, 가스 유도가열 및 일부연소구간(131)는 순환 유도 과정의 시작 영역을 형성하는 공간(139)과 맞닿을 수 있는 기체의 부피가 하부로 내려갈수록 크고 상부로 올라갈수록 작아지도록 굴곡진 형태로 형성될 수 있다. 이와 같은 가스 유도가열 및 일부연소구간(131)의 형태는 순환 유도 과정의 시작 영역을 형성하는 공간(139)의 압력을 상부에 비해 상대적으로 낮게 만들고, 압력 차이에 따라 유기성가스(170)를 가스 유도가열 및 일부연소구간(131)의 빈 공간으로 이동시킬 수 있어 순환을 유도할 수 있다.
가스 유도가열 및 일부연소구간(131)의 가스 가열부(130) 내에서 유기성가스(170)와 혼합 연소가스(185)가 만나는 영역으로부터 가스 연소기(132)가 설치된 영역까지 수직으로 형성된 가스유도벽(138)을 형성할 수 있다. 이에 따라, 가스 유도가열 및 일부연소구간(131)은 유기성가스(170)를 가스 가열부(130) 내로보다 잘 유도할 수 있다.
가스 유도가열 및 일부연소구간(131)의 구조는 제1 방향 유도벽(131a), 제2 방향 유도벽(131b) 및 제3 방향 유도벽(131c)를 포함하여 구성될 수 있다. 제1 방향 유도벽(131a)은 유기성가스(170)를 제1 방향으로 유도할 수 있다.
제2 방향 유도벽(131b)은 제1 방향으로 유도되고 가스 연소기(132)에 의해 가열된 가스(175)를 제2 방향으로 유도할 수 있다. 제3 방향 유도벽(131c)은 제2 방향으로 유도되고 공기 혼합기(133)에 의해 혼합된 혼합 연소가스(185)를 제3 방향으로 유도할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 방향 유도벽(131a), 제2 방향 유도벽(131b) 및 제3 방향 유도벽(131c)은 외부로 돌출되고 절곡된 형태로 연결되어 각각이 상이한 제1, 제2 및 제3 방향으로 유기성가스(170)를 유도할 수 있다.
다른 실시예에서, 가스 가열부130)는 외부로 돌출되지 않는 제1 방향 유도벽(131a), 제2 방향 유도벽(131b) 및 제3 방향 유도벽(131c)을 포함하여 형성될 수 있다. 여기에서, 제1 방향 유도벽(131a), 제2 방향 유도벽(131b) 및 제3방향 유도벽(131c)에 의해 각각이 유도되는 제1 방향, 제2 방향 및 제3 방향 중에서 적어도 두 개는 서로 동일할 수 있다. 보다 구체적으로, 가스 가열부(130)의 상부는 쓰레기 인입부(110)의 상부 연장 구조물 및 배출구(142)의 상부 연장 구조물과 이어질 수 있고, 외부로 돌출되지 않고 평탄하게 형성될 수 있는 것을 특징한다.
가스 연소기(132)는 순환 유도 과정에서 유기성가스(170)를 연소할 수 있다. 일 실시예에서, 가스 연소기(132)는 가스 가열부(130)의 일단에 형성되고 가스 가열부(130)에 의해 유도된 유기성가스(170)에 열을 가하여 일정 수준 이상의 온도로 예열시키거나 일부 저온 연소시킬 수 있고, 이와 같은 과정에서 가열된 가스(175)를 생성시킬 수 있다. 여기에서, 생성시킨다는 의미는 새로운 것을 발생시키는 것 외에도, 일부 성분 또는 분자연결구조가 다른 기체로 변형시키거나 기존의 가스에 온도 차이를 가하는 것을 모두 포함하는 개념으로 적용될 수 있다. 일 실시예에서, 가스 연소기(132)는 유기성가스(170)를 일정 수준 이상의 온도로 예열하여 가열된 가스(175)를 생성할 수 있고, 이에 따라 공기 혼합기(133)에서 가열된 가스(175)를 보다 용이하게 급속으로 고열 연소시키어 완전연소를 수행할 수 있도록 대비할 수 있다.
일 실시예에서, 가스 연소기(132)는 제2 방향 유도벽(131b)의 일단에 형성될 수 있고, 유도된 유기성가스(170)를 제2 방향으로 연소시킬 수 있다. 가스 연소기(132)는 이러한 과정에서 발생하는 압력의 차이를 통해 가스 가열부(130)의 유도 순환 과정이 보다 잘 진행되도록 할 수 있다.
공기 혼합기(133)는 순환 유도 과정에서 연소 공기(180)를 혼합할 수 있다. 일 실시예에서, 공기 혼합기(133)는 가스 연소기(132)와 이격되고 가스가열부부(130) 상부의 외측 방향의 일단에 형성되어 가스 가열부(130)의 내부를 가로지르지 않고 가스 가열부(130)의 내부와 연결될 수 있으며, 가스 연소기(132)에 의해 생성된 가열된 가스(175)에 연소 공기(180)를 혼합시키어 혼합 연소가스(185)를 생성시키는 과정을 통해 가열된 가스(175)의 적어도 일부를 완전연소시킬 수 있다. 일 실시예에서, 연소 공기(180)는 외부로부터 유입되는 압축 공기에 해당할 수 있고, 특정 온도 이상의 고온으로 가열된 공기에 해당할 수 있다. 일 실시예에서, 혼합 연소가스(185)는 공기 혼합기(133)에 의한 혼합 과정을 거친 뒤에 잔류하는 가스들을 포함할 수 있다.
공기 혼합기(133)는 연소공기 투입과 함께 가스를 하단으로 강하게 유도 목적으로 부재되며, 산소농도감지 센서부재 및 연소공기 제어부재를 포함하여 구성될 수 있다.
연소공기 투입부재는 연소 공기(180)를 투입할 수 있다. 일 실시예에서, 연소공기 투입부재는 연소 공기(180)를 가스 가열부(130) 내부로 분사하는 구멍에 해당하는 복수의 공기노즐을 포함하는 공기분배기들, 공기분배기들을 회전시킬 수 있고 연소 공기(180)를 공급할 수 있는 공기공급기를 포함하여 구성될 수 있다.
산소농도감지 센서부재는 가스 가열부(130) 내부 혹은 배출구(142)의 산소 농도를 센싱할 수 있다. 일 실시예에서, 산소농도감지 센서부재는 초음파 및 감지기를 통해 가스 가열부(130)를 통과 해 연소된 가스 내에 포함되어 있는 산소(O2) 기체의 농도를 검출할 수 있다.
연소공기 제어부재는 산소농도감지 센서부재에 의해 센싱된 결과를 기초로 가스 가열부(130)를 통과하여 연소된 산소 농도를 특정 기준 이하로 유지하도록 연소공기 투입부재의 연소 공기(180)를 투입량을 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 연소공기 제어부재는 센싱된 산소 기체의 농도의 결과값이 특정 농도(예를들어, 약 6~9%) 이상이 되면 연소공기 투입부재에 의해 투입되는 연소 공기(180)의 양을 감소시키어 산소 기체의 농도가 해당 농도 이하를 유지할 수 있도록 제어할 수 있다. 녹스 및 일산화탄소는 산소 기체의 과잉공급으로 인해 발생하기 때문에 공기 혼합기(133)는 이와 같은 연소 공기(180) 투입량 제어를 통해 녹스의 발생을 현저하게 저감시킬 수 있다.
공기 혼합기(133)는 가열된 가스(175)를 연소 공기(180)와 혼합시키는 과정으로 1000℃ 이상온도로 특정 시간 이내에 연소시켜 가열된 가스(175)의 적어도 일부를 완전연소시킬 수 있다.
가스 가열부(130)는 그 일단에 형성되고 가열된 가스(175) 또는 혼합 연소가스(185)를 연소시킬 수 있는 가스안정연소 타일부재(190)를 적어도 하나 이상 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 가스안정연소 타일부재(190)는 공기 혼합기(133)에 의해 혼합 연소가스(185)가 생성되는 영역과 맞닿을 수 있는 가스 가열부(130)의 일단에 형성될 수 있고, 공기 혼합기(133)는 가스안정연소 타일부재를 통해 가열된 가스(175)를 안정적으로 완전연소시킬 수 있다. 일 실시예에서, 가스 연소기(132) 및 가스안정연소 타일부재(190)의 개수는 동일할 수 있다.
가스 가열부(130)는 이러한 연소 과정에서 내부의 산소 가스를 가열하여 가연소시킬 수 있고, 이에 따라 산소 농도를 낮추어 녹스의 발생량을 저감시킬 수 있다.
스프링형 보일러 수관(137)은 계단형 연소판(121)의 연장 구조물과 가스 유도가열 및 일부연소구간(132) 간에 연결되고 순환 유도 과정에서 혼합 연소가스(185의 열을 흡수하여 과온으로 발생하는 녹스를 저감시킬 수 있다. 스프링형 보일러 수관(137)은 혼합 연소가스(185)의 연소열의 일부를 흡수하여 주변의 온도를 특정 온도 이상 상승하지 않도록 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 스프링형 보일러 수관(137)은 이러한 흡열 과정을 통해 주변의 온도를 1200℃ 이상 상승하지 않도록 제어할 수 있고, 보다 구체적으로, 속스(SOx) 및 녹스(NOx)의 발생량을 현저히 저감시키기 위해 주변의 온도가 1100℃에서 특정 범위(예를 들어, ±50℃) 이내의 값을 가지도록(예를 들어, 1050℃~1150℃) 제어할 수 있다.
스프링형 보일러 수관(137)은 스프링의 형태로 형성된 스프링형 수관을 포함하여 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 스프링형 보일러 수관(137)은 복수개의 스프링형 수관이 일정 간격으로 이격되어 있는 매트릭스 형태로 구성될 수 있다. 이러한 스프링형 보일러 수관(137)은 녹스 저감용 쓰레기 소각 장치(100) 내부의 제한된 공간 안에서 더 넓은 표면적을 가질 수 있고, 더 많은 혼합 연소가스(185)의 열을 흡수하여 온도를 저하시킬 수 있다. 이에 따라, 스프링형 보일러 수관(137)은 직선 형태의 보일러 수관 대비 현저하게 높은 에너지 효율을 가질 수 있는 이점이 있다.
스프링형 보일러 수관(137)의 스프링형 수관들은 조립할 수 있도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 계단형 연소판(121)의 연장 구조물 및 가스 유도 가열및일부연소구간(132) 각각과 맞닿는 스프링형 보일러 수관(137)의 연결 부분은 하나의 스프링형 수관에 대해 조립 및 해체가 가능하도록 적어도 하나의 나사산 또는 걸이 및 걸쇠를 포함하여 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 스프링형 수관 각각은 복수의 수관 연결 유닛들을 포함하고, 이들은 서로 수직 방향으로 연결될 수 있으며, 각각의 수관 연결 유닛은 인접한 수관 연결 유닛과의 연결에 있어서 조립 및 해체가 가능하도록 적어도 하나의 나사산 또는 걸이 및 걸쇠를 포함하여 형성될 수 있다.
상기의 실시예들에 따라, 스프링형 보일러 수관(137)은 매립 및 용접형으로 구성되지 않고, 해체 및 교체가 가능한 조립형으로 구성되어 보수 작업이 용이하게 이루어지도록 할 수 있다. 쓰레기(160)를 소각하는 과정에서 쓰레기(160) 속에 염분이 포함되어 있는 경우가 많고, 스프링형 보일러 수관(137)의 적어도 일부는 이러한 염분으로 인해 부식이 발생될 수 있다. 이러한 염분에 의한 부식의 경우 스프링형 보일러 수관(137)에 부분적으로 작은 구멍을 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 스프링형 보일러 수관(137)은 작은 구멍을 형성한 부분적인 부식에 대해 전체를 교체하지 않아도 부식된 스프링형 수관 또는 스프링형 수관의 수관 연결 유닛만을 해체시키고 새로운 것으로 조립 가능하도록 함으로써 간단하게 교체 작업을 완료하도록 할 수 있는 장점이 있다.
가스 배출부(140)는 순환 유도 과정에서 가열된 가스(175)와 연소공기(180)를 혼합한 혼합 연소가스(185)를 역순환 방향으로 배출시킬 수 있다. 일 실시예에서, 가스 배출부(140)는 가스 가열부(130)를 사이에 두고 쓰레기 인입부(110)와 반대 방향으로 이격되어 형성될 수 있다.
가스 배출부(140)는 배출구(142) 및 가스배출유도벽(144)를 포함하여 구성될 수 있다. 배출구(142)는 외부로 개폐 가능하도록 형성되어 혼합 연소가스(185)를 배출시킬 수 있다. 가스배출유도벽(144)은 혼합 연소가스(185)가 배출되는 영역으로부터 하부까지 수직으로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 가스배출유도벽(144)은 배출구(142)와 가스 가열부(130) 사이에서 일부 구간을 가로막고 나머지 구간을 개구하도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 가스 배출부(140)는 혼합 연소가스(185)를 포함하는 주변 유체의 흐름에 물리적인 저항을 가하여 혼합 연소가스(185)의 배출 시간을 지연시킬 수 있고, 이러한 지연 과정에서 혼합 연소가스(185)를 보다 길게 연소시키어 혼합 연소가스(185) 내에 잔존하는 CO 가스 및 O2를 저감시킬 수 있다.
재처리부(150)는 계단형 연소판(121)의 일단에 형성되고 계단형 연소판(121)으로부터 이동된 쓰레기(160)를 연소시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 재처리부(150)는 계단형 연소판(121)으로부터 이동되고 연소되지 않은 쓰레기(160)의 일부를 연소하여 재처리할 수 있고, 일정 시간 이후로도 남아있는 잔존물을 특정 공간으로 이동시킬 수 있도록 외부로 빼낼 수 있도록 개폐 가능한 구조로 형성될 수 있다.
도 2는 도 1에 있는 녹스 저감용 쓰레기 소각 장치에서 쓰레기를 소각시키는 과정의 일 실시예를 설명하는 순서도이다.
도 2에서, 녹스 저감용 쓰레기 소각 장치(100)에서 쓰레기(160)를 소각시키는 과정은 다음의 단계들을 포함할 수 있다.
쓰레기 인입부(110)는 쓰레기(160)를 인입할 수 있다. 쓰레기(160)가 인입되면 고형물 연소부(120)의 계단형 연소판(121)은 인입된 쓰레기(160)의 이동 과정에서 인입된 쓰레기(160)를 연소시킬 수 있다(단계S210).
가스 유도가열 및 일부연소구간(131)은 인입된 쓰레기(160)의 열분해 및 연소 과정에서 발생되는 유기성가스(170)를 예열순환 유도할 수 있다(단계S220).
가스 연소기(132)는 순환 유도 과정에서 예열된 상태의 연소효율을 높일 수 있는 상태의 유기성가스(170)를 연소할 수 있다(단계S230).
공기 혼합기(133)는 순환 유도 과정에서 연소 공기(180)를 혼합할 수 있다(단계S240).
여기에서, 공기 혼합기(133)의 구조는 필요온도 상승을 위한 연료공급과 과온 시 물을 이용하여 상승온도를 제어 할 수 있는 복합구조를 갖고 있다
가스 배출부(140)는 순환 유도 과정에서 가열된 가스(175)와 연소공기(180)를 혼합한 혼합 연소가스(185)를 역순환 방향으로 배출시킬 수 있다(단계S250).
가스 유도가열 및 일부연소구간(131)의 순환 유도 과정에서 가열된 가스(175)와 연소 공기(180)를 혼합한 혼합 연소가스(185)를 순환 방향으로 순환유도할 수 있다. 일 실시예에서, 혼합 연소가스(185)의 특정 비율(예를 들어, 40%) 이상이 순환 유도 과정의 시작 영역을 형성하는 공간(139)에서 유기성가스(170)와 합류하여 순환 방향(예를 들어, 시계 방향)으로 순환할 수 있다. 이와 같은 과정을 통해 상기의 단계들은 반복될 수 있으며 각각의 유도벽의 길이는 가스유도벽(138)이 가스배출유도벽(144)보다 짧게 하는 것을 특징으로 하여 구조된다.
도 3은 도 1에 있는 녹스 저감용 쓰레기 소각 장치에서 쓰레기를 소각시키는 과정의 다른 실시예를 설명하는 순서도이다.
도 3에서, 녹스 저감용 쓰레기 소각 장치(100)에서 쓰레기(160)를 소각시키는 과정은 다음의 단계들을 포함할 수 있다.
쓰레기 인입부(110)는 쓰레기(160)를 임시보관할 수 있고, 일정 분량씩 고형물 연소부(120)로 이동시킬 수 있다(단계S310). 쓰레기 인입부(110)는 가스 가열부(130) 내부의 온도에 따라 개폐의 주기를 자동 조절할 수 있다.
고형물 연소부(120)의 계단형 연소판(121)은 계단형의 형태로 형성되어 인입된 쓰레기(160)를 단계별로 연소시킬 수 있다(단계S320). 단계별 연소는 인입된 쓰레기(160)를 건조시키는 건조판 부재(122), 건조된 쓰레기(160)를 열분해 시키는 열분해기판 부재(123), 열분해된 쓰레기(160)를 연소시키는 복수의 연소판 부재(124) 및 순환 유도 과정에서 발생하는 복사열을 이용하여 이동된 쓰레기(160)의 남아 있는 잔류 가연성 물체 및 카본(Carbon) 성분까지 완전연소시킬 수 있는 카본연소판 부재(125)의 순차적 연소를 통해 진행된다. 이러한 단계별 연소를 통해 쓰레기(160)의 완전연소를 늘리고 분진의 발생을 저감시킬 수 있다.
가스 가열부(130)는 인입된 쓰레기(160)의 연소 과정에서 발생되는 유기성가스(170)를 가열, 일부 연소 및 순환시킬 수 있다(단계S330). 가스 유도가열 및 일부연소구간(131)을 통과에 의한 가열된가스(170)와 혼합 연소가스(185)가 합류하여 순환 유도 과정의 시작 영역을 형성하는 공간(139)을 특정 구간까지 점차 감소시킬 수 있고, 압력 차이에 따라 유기성가스(170)를 가스 유도가열 및 일부연소구간(131)의 빈 공간으로 이동시킬 수 있어 순환을 유도할 수 있다. 또한, 가스 유도가열 및 일부연소구간(131)은 가스유도벽(138)을 통해 열에 의한 대류로 상승된 유기성가스(170)를 가스 가열부(130) 내로 보다 잘 유도할 수 있다. 가스 연소기(132)는 제2 방향 유도벽(131b)의 일단에 형성될 수 있고, 유도된 유기성가스(170)를 제2 방향으로 연소시킬 수 있고, 유도된 유기성가스(170)에 열을 가하여 일정 수준 이상의 온도로 예열시키거나 연소시킬 수 있다. 가열된 가스(175)를 연소 공기(180)와 혼합시키는 과정에서 1000℃ 이상으로 특정 시간 이내에 연소시켜 가열된 가스(175)의 적어도 일부를 완전연소시킬 수 있다.
공기 혼합기(133)는 배출부의 산소 농도를 특정 기준 이하로 유지하도록 연소 공기(180)를 투입량을 제어할 수 있다(단계S340). 공기 혼합기(133)는 이와 같은 연소 공기(180) 투입량 제어를 통해 녹스의 발생을 현저하게 저감시킬 수 있다.
스프링형 보일러 수관(137)은 혼합 연소가스(185)의 연소열의 일부를 흡수하여 주변의 온도를 특정 온도(예를 들어, 1000℃) 이상 상승하지 않도록 제어할 수 있고, 이에 따라 녹스의 발생을 저감시킬 수 있다(단계S350).
가스 배출부(140)는 가스배출유도벽(144)을 통해 혼합 연소가스(185)를 포함하는 주변 유체의 흐름에 물리적인 저항을 가하여 혼합 연소가스(185)의 배출 시간을 지연시킬 수 있고, 이러한 지연 과정에서 혼합 연소가스(185)를 보다 길게 연소시키어 혼합 연소가스(185) 내에 잔존하는 CO 가스를 저감시킬 수 있다(단계S360).
가스 배출부(140)는 순환 유도 과정에서 가열된 가스(175)와 연소공기(180)를 혼합한 혼합 연소가스(185)를 역순환 방향으로 배출시킬 수 있고, 가스 유도가열 및 일부연소구간(131)은 순환 유도 과정에서 가열된 가스(175)와 연소공기(180)를 혼합한 혼합 연소가스(185)를 순환 방향으로 순환 유도할 수 있다. 이와 같은 과정을 통해 상기의 단계들은 반복될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 쓰레기를 인입하는 쓰레기 인입부;
    상기 인입된 쓰레기의 이동 과정에서 상기 인입된 쓰레기를 연소시키는 계단형 연소판을 포함하는 고형물 연소부;
    상기 인입된 쓰레기의 연소 과정에서 발생되는 유기성가스를 예열을 위한 가열순환을 유도하도록 상기 고형물 연소부와 이격된 가스 유도가열 및 일부연소구간, 상기 예열 목적의 순환 유도 과정에서 상기 유기성가스를 가열시키거나 연소시키는 가스 연소기 및 상기 순환 유도 과정에서 연소 공기를 혼합하는 공기 혼합기를 포함하는 가스 가열부; 및 상기 순환 유도 과정에서 상기 가열된 가스와 상기 연소 공기를 혼합한 혼합 연소가스를 역순환 방향으로 배출시키는 가스 배출부를 포함하는 녹스 저감용 쓰레기 소각 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가스 유도가열 및 일부연소구간은
    상기 유기성가스와 상기 혼합 연소가스가 합류하여 상기 순환 유도 과정의 시작 영역을 형성하는 공간을 특정 구간까지 점차 감소시키는 것을 특징으로 하는 녹스 저감용 쓰레기 소각 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가스 가열부는
    상기 계단형 연소판의 연장 구조물과 상기 가스 유도가열 및 일부연소구간 간에 연결되고 상기 순환 유도 과정에서 상기 혼합 연소가스의 열을 흡수하여 녹스를 저강시키는 스프링형 보일러 수관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 녹스 저감용 쓰레기 소각 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 가스 유도가열 및 일부연소구간은
    상기 가스 가열부 내에서 상기 유기성가스와 상기 혼합 연소가스가 만나는 영역으로부터 상기 가스 연소기가 설치된 영역까지 수직으로 형성된 가스유도벽을 형성하는 것을 특징으로 하는 녹스 저감용 쓰레기 소각 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 가스 유도가열 및 일부연소구간은
    상기 유기성가스를 제1 방향으로 유도하는 제1 방향 유도벽, 상기 제1 방향으로 유도되고 상기 가스 연소기에 의해 가열된 가스를 제2 방향으로 유도하는 제2방향 유도벽, 상기 제2 방향으로 유도되고 상기 공기 혼합기에 의해 혼합된 가스를 제3 방향으로 유도하는 제3 방향 유도벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 녹스 저감용 쓰레기 소각 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 공기 혼합기는
    상기 연소 공기를 투입하는 연소공기 투입부재, 상기 가스 가열부 내부의 산소 농도를 센싱하는 산소농도감지 센서부재 및 상기 센싱된 결과를 기초로 상기 산소 농도를 특정 기준 이하로 유지하도록 상기 연소공기 투입부재의 상기 연소 공기 투입량을 제어하는 연소공기 제어부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 녹스 저감용 쓰레기 소각 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 공기 혼합기는
    상기 가열된 가스를 이용하여 상기 연소 공기와 혼합시키는 과정에서 1,000℃ 이상으로 특정 시간 이내에 연소시켜 상기 연소된 가스의 적어도 일부를 완전연소시키는 것을 특징으로 하는 녹스 저감용 쓰레기 소각 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 계단형 연소판은
    상기 인입된 쓰레기를 건조시키는 건조판 부재, 상기 건조된 쓰레기를 열분해시키는 열분해기판 부재, 상기 열분해된 쓰레기를 연소시키는 적어도 하나의 연소판 부재 및 상기 순환 유도 과정에서 발생하는 복사열을 이용하여 상기 적어도 하나의 연소판으로부터 이동된 쓰레기의 적어도 일부를 완전연소시키는 카본연소판부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 녹스 저감용 쓰레기 소각 장치.
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