KR101029867B1

KR101029867B1 - 다기능 복합 연소산화 시스템

Info

Publication number: KR101029867B1
Application number: KR1020100087999A
Authority: KR
Inventors: 최승욱
Original assignee: 금호환경 주식회사
Priority date: 2010-09-08
Filing date: 2010-09-08
Publication date: 2011-04-15

Abstract

본 발명은 고온의 폐열을 재활용하기 위한 다기능 복합 연소산화 시스템에 관한 것이고, 내부에 축열구조물(11)이 설치되고 연료와 함께 유해가스를 연소시키기 위한 연소챔버(100) 및 연소챔버에 유입관(31) 및 퍼지관(35)을 통하여 유해가스 및 퍼지가스를 각각 공급하고, 배출관(33)을 통하여 연소된 가스를 굴뚝(300)으로 배출시키기 위하여 상부 분배부(25), 회전분배부(21), 및 하부 분배부(23)로 이루어진 분배기를 포함하고, 연소챔버의 일측에 굴뚝(300) 및 유입관(31)과 관통 연결된 핫바이패스유로(15)를 통하여 일부의 연소가스는 직접 굴뚝(300)으로 배출되고, 일부의 연소가스는 유입관(31)으로 회수되도록 구성된다. 따라서 핫바이패스유로(15)에 의하여 연소챔버에서 굴뚝으로 연소가스의 일부가 직접 배출됨으로써 연소챔버의 오동작의 위험을 줄일 수 있고, 핫바이패스유로와 유입관을 연결하여 폐열을 재회수함으로써 유입되는 오염가스를 예열, 기화시킬 수 있어 시스템의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

다기능 복합 연소산화 시스템{Multiple Complex Combustion System}

본 발명은 연소산화 시스템에 관한 것이고, 특히 고온의 폐열을 재활용하기 위한 다기능 복합 연소산화 시스템에 관한 것이다.

산업현장에서는 휘발성 유기 화합물(VOC, Volatile Organic Compound) 등 다양한 종류의 유해한 오염가스를 생성하고 있고, 이들 오염가스는 각종 환경 문제를 일으키는 원인이 된다. 따라서 정부에서는 규제를 통하여 가스에서 유해 성분을 제거하여 대기 중으로 배출하도록 강제하고 있다. 본 발명은 유해한 악취가스 및 오염가스를 연소시켜 해로운 성분을 제거하는 방법에 의하여 오염가스를 처리하는 연소산화 시스템에 관한 것이다.

이러한 가스의 연소에 의한 연소산화 시스템은 연소챔버 내에 오염가스를 유입시키고 연소챔버 내의 일측에 마련된 연료 주입장치에서 분사된 연료에 의하여 발화되어 연소시킴으로써 유해성분을 제거하기 위한 장치이다.

연소산화 시스템 중에서도 특히 염소챔버 내부에 축열구조물을 설치하여 연소가스가 포함하는 높은 열에너지를 축열구조물로 전달하여 유입되는 오염가스를 예열함으로써 오염가스의 연소효율을 높이도록 한 시스템을 축열식 연소산화 시스템이라고 한다.

일반적으로 축열식 연소산화 시스템은 내부에 축열구조물이 설치되고 연료와 함께 유해한 오염가스를 연소시키기 위한 연소챔버 및 연소챔버 내부로의 유해가스공급 및 연소가스의 배출을 담당하는 분배기를 포함한다.

분배기에 대한 종래의 기술을 보면, 주로 드럼 타입 분배기와 디스크 타입 분배기로 구별되어 개발되어 왔다. 디스크 타입 분배기는 크기가 클 뿐만 아니라 연소열에 의한 고온에도 견딜 수 있도록 주물로 제작되므로 높은 중량을 가지게 된다. 이러한 대형의 분배기를 회전시키는 과정에서 많은 문제가 초래된다. 드럼 타입 분배기의 경우 연소열에 의한 고온 때문에 드럼이 열팽창하여 시스템 운전시 장애를 일으켜 화재를 초래할 수 있다.

이와 같은 분배기의 중량에 기인하는 문제를 해결하기 위하여 특허출원 제2010-41723호에서는 분배기 구조를 3중 디스크 타입으로 구성하여 소형화를 시도하고 있다. 그러나 3중 디스크 타입 분배기는 구조가 복잡하여 제조 비용이 높아져 실용화를 저해하는 문제가 있다. 따라서 분배기를 소형화함과 동시에 구조를 단순화 시킨 연소산화 시스템을 개발해야 할 필요가 있고, 특허 제918880호에서는 단일 디스크 구조를 가진 로터리식 축열연소 및 산화장치를 제시하여 구조의 단순화를 꾀하고 있으나, 디스크 구조에 있어서 서로 이웃하여 배치된 유입라인과 배출라인, 및 퍼지라인을 그 주위에 두고 있어 유입라인을 통과하는 악취가스 등 오염가스가 배출라인으로 넘어갈 수 있고, 악취가스가 배출라인의 연소가스와 섞여 전체적인 연소효율을 떨어뜨리고, 연소가스에 섞여있는 악취가스는 화재를 초래할 수도 있는 문제가 있다.

또한, 종래의 축열식 연소산화 시스템에서는 유입관에서 유입된 오염가스가 연소챔버 내 축열구조물로부터 연소챔버의 상부 공간으로 배출되어 토치에 의하여 연소된 후 다시 축열구조물을 통하여 배출라인으로 배출되는데, 상부 공간으로 배출된 연소가스가 미처 연소도 되기 전에 다시 축열구조물로 유입되어 배출되는 문제가 존재하며, 이를 해결해야 할 필요가 있다.

뿐만 아니라, 종래의 축열식 연소산화 시스템에서는 연소챔버에서 생성되는 고온의 연소가스가 가지고 있는 열에너지를 시스템에서 재활용하는 방법이 구체적이지 않아 에너지의 낭비를 초래하고 있으므로 이를 해결해야 할 필요성이 있는 것이다.

또한, 축열식 소각(RTO, Regenerative Thermal Oxidizer) 방식의 산화환원 시스템은 처리효율이 높은 장점이 있으나, 고온에서 산화처리가 이루어지므로 화재 및 폭발 등의 잠재적 위험을 내포하고 있으며, 특히 중심축의 회전에 따라 분배판이 회전하도록 구성된 회전날개형 RTO(Rotary Wing Type RTO)의 경우 산화환원 시스템을 악취가스의 제거에 목적을 두는 경우 내부 화재나 폭발이 일어나는 경우가 발생하는 문제가 종종 있다

이와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 듀얼 디스크 축열식 연소산화 시스템에서 연소챔버 내의 연소가스의 일부를 유입관으로 회수하기 위한 덕트를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 연소챔버의 핫바이패스유로와 유입관 사이의 덕트에 설치된 열교환기를 통하여 고온의 열을 회수하여 이용할 수 있도록 하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 퍼지팬과 FDFAN 사이에 연결된 덕트에 의하여 퍼지팬이 구동하지 않는 경우 퍼지라인의 역방향 가스 흐름에 의하여 클린 작업을 수행할 수 있도록 하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 유해가스를 유입관으로 공급하기 전에 연소가스의 열을 이용하여 유해가스를 예열하는 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 연소챔버 내의 연소되지 않은 가스가 직접 축열구조물로 유입되는 것을 방지하기 위한 방지칸막이를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 연소챔버의 폭발을 방지하기 위한 폭발방지창을 제공하는 것이다.

기타 본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내부에 축열구조물(11)이 설치되고 연료와 함께 유해가스를 연소시키기 위한 연소챔버(100) 및 연소챔버에 유입관(31) 및 퍼지관(35)을 통하여 유해가스 및 퍼지가스를 각각 공급하고, 배출관(33)을 통하여 연소된 가스를 굴뚝(300)으로 배출시키기 위하여 상부 분배부(25), 회전분배부(21), 및 하부 분배부(23)로 이루어진 분배기를 포함하고, 연소챔버의 일측에 굴뚝(300) 및 유입관(31)과 관통 연결된 핫바이패스유로(15)를 통하여 일부의 연소가스는 직접 굴뚝(300)으로 배출되고, 일부의 연소가스는 유입관(31)으로 회수되도록 구성된다.

구체적으로 분배기(200)는 상판(222)과 하판(224)을 각각 윗면과 아랫면으로 하는 원통 구조로 형성되고, 칸막이(281)에 의하여 유입관에 관통 연결되는 유입영역, 퍼지가스 공급을 위한 퍼지관(35)에 관통 연결되는 퍼지영역, 및 배출관(33)에 관통 연결되는 배출영역으로 구분되는 회전 분배부(21)를 포함하고, 상판(222)은 유입영역, 퍼지영역, 및 배출영역을 연소챔버(100)와 관통 연결하기 위하여 중심축으로부터 동일한 거리에 형성된 제1 상판공(251), 제2 상판공(253), 및 제3 상판공(255)을 포함하고, 하판(224)은 유입영역을 유입관과 관통 연결하기 위하여 중심축 부근에 형성된 제1 하판공(261), 퍼지영역과 관통 연결하기 위하여 중심축으로부터 제1 하판공의 바깥에 형성된 제2 하판공(263), 및 배출영역과 관통 연결하기 위하여 중심축으로부터 제2 하판공의 바깥에 형성된 제3 하판공(265)을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에서 핫바이패스유로(15)와 유입관(31) 사이의 덕트(51)에 열교환기(400)를 설치하여 연소챔버(100)에서 배출되는 고온의 열을 회수하여 이용할 수 있도록 구성할 수 있다.

상기 유입관(31)에 온도센서(71)를 장착하여 유입관(31)을 통하여 연소챔버(100)로 유입되는 유입가스의 온도에 따라 핫바이패스유로(15)를 통하여 유입관(31)으로 공급되는 연소가스량을 조절할 수 있도록 구성할 수 있다.

상기 퍼지관(35)은 배출관(33)과 관통 연결되어 배출관(33)을 통하여 배출되는 연소가스를 퍼지관(35)의 퍼지가스로 재활용할 수 있으며, 바람직하게는 핫바이패스유로(15)와 퍼지관(35) 사이를 덕트(52)에 의하여 관통 연결하여 연소가스의 리부를 퍼지관(35)으로 공급하도록 구성할 수 있으며, 퍼지관(35)의 전단에 핫바이패스유로(15)에서 온 연소가스와 배출관(33)을 통하여 온 연소가스의 유량을 조절하기 위한 댐퍼(63)를 설치할 수 있다.

상기 퍼지관(35)의 전단에는 연소챔버 내로 퍼지가스를 유입시키기 위한 퍼지팬(41)이 설치되고, 유입관(31)의 전단에는 연소챔버 내로 유입가스를 유입시키기 위한 압입송풍기(FDFAN, Force Draft Fan)(43)가 설치되고, 퍼지팬(41)의 후단과 FDFAN(43)의 전단을 덕트(53)에 의하여 관통 연결하고, 퍼지팬(41)의 후단에서 덕트(53)를 통한 가스의 흐름을 조절하기 위한 댐퍼(64)를 설치하여 퍼지팬(41) 구동시에는 덕트(53)를 통한 가스의 흐름을 차단하고, 퍼지팬(41)이 구동하지 않는 동안에는 덕트(53)를 열어 FDFAN(43)의 가동에 의하여 덕트(53)를 통한 퍼지가스의 흐름을 역으로 흐르게 하여 연소챔버 내 축열구조물(11), 회전 분배기(21)의 퍼지영역 및 퍼지관(35)을 경유하는 퍼지라인의 클린 작업을 수행할 수 있도록 구성할 수 있다.

상기 굴뚝(300)은 중심에 배출관을 통하여 배출가스를 배출하기 위한 내부 덕트(320)가 세워져 있고, 내부 덕트(320)의 주위에는 오염가스를 유입하기 위한 외부 덕트(310)가 감싸고 있는 구조이고, 외부 덕트(310)를 통하여 상기 유해가스를 받아들여 유입관(31)으로 공급할 수 있으며, 바람직하게는 내부 덕트(320)는 축을 따라 회전가능하도록 구성할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 연소챔버(100) 내부에는 축열구조물(11)의 상부 중앙에 연소되지 않은 가스가 직접 상기 축열구조물(11)로 유입되는 것을 방지하기 위한 방지칸막이(17)를 설치할 수 있다. 방지칸막이(17)는 축열구조물로 구성할 수 있으나, 방지칸막이(17) 상에 축열구조물(19)을 더 설치하여 연소챔버 내에 불완전 연소된 유해가스를 더욱 연소시킬 수도 있다.

또한, 핫바이패스유로(15)의 입구에 유해가스를 더 연소시키기 위한 축열구조물(18)을 더 설치할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 연소챔버(100)의 상부 일측에 폭발방지창(71)이 설치되어 연소챔버(100)의 내부 압력이 상승하여 연소챔버가 폭발하는 압력에 이르기 전에 폭발방지창을 열어 연소챔버의 폭발을 방지할 수 있고, 폭발방지창(71)의 개폐는 연소챔버(100)의 압력을 감지하는 압력센서의 출력에 따라 이루어지도록 할 수 있다. 또한, 연소챔버(100)의 하부면에도 폭발방지창(73)을 더 설치할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 폐열 재활용 시스템에 의하면, 핫바이패스유로(15)에 의하여 연소챔버에서 굴뚝으로 연소가스의 일부를 직접 배출함으로써 연소챔버의 오동작의 위험을 줄일 수 있고, 핫바이패스유로와 유입관을 연결하여 폐열을 재회수함으로써 유입되는 오염가스를 예열, 기화시킬 수 있어 시스템의 효율을 높일 수 있고, 또한, 핫바이패스유로와 유입관을 연결하는 덕트에 열교환기를 설치하여 고온의 폐열을 시스템 외부의 열을 필요로 하는 장비에 공급할 수 있다. 이에 더하여, 퍼지관과 유입관을 외부의 덕트에 의하여 직접 연결함으로써 퍼지관에 연결된 퍼지팬을 정지시키고 유입관에 연결된 FDFAN만을 동작시켜 퍼지라인의 흐름을 역으로 변경하여 연소챔버와 분배기를 경유하는 퍼지라인을 청소할 수 있어 시스템의 유지관리 비용을 줄일 수 있는 장점도 있다.

도 1a는 본 발명의 일 실시에에 따른 다기능 복합 연소산화 시스템의 개략도,
도 1b는 본 발명의 다른 일 실시예로서, 연소챔버의 상부에 다수의 구멍이 있는 요동방지판의 구성을 보여주는 평면도,
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분배기의 구조를 보여주는 단면도 및 분해사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 핫바이패스유로와 퍼지관이 덕트에 의하여 관통 연결된 구조를 보여주는 개략도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 퍼지관과 유입관 사이에 관통 연결된 덕트를 통하여 흐르는 가스의 흐름을 보여주는 개략도,
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 굴뚝의 구조를 포함하는 연소산화 시스템의 개략도,
도 6b는 굴뚝의 다른 실시예를 보여주는 개념도, 그리고
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 폭발방치창의 배치를 보여주는 정면도 및 평면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1a는 본 발명의 일 실시에에 따른 다기능 복합 연소산화 시스템을 개략적으로 보여주는 개념도이다. 도 1a를 참조하면, 본 발명의 연소산화 시스템은 연소챔버(100)와 분배기(200)를 포함하고, 연소챔버(100)의 일측에 핫바이패스유로(15)가 형성되어 굴뚝(300) 및 오염가스인 유입가스의 유입관(31)의 전단에 관통 연결된다.

상기 연소챔버(100)의 내부에는 축열구조물(11)이 내부 중심에 설치되고 연소챔버의 일측의 연료주입부(13)에는 연료를 분사하기 위한 연소블러어(Combustion Blower)(45)가 설치된다.

상기 분배기(200)는 연소챔버(100)에 연결된 상부 분배부(25)와 유입가스를 유입하기 위한 유입관(31) 및 연소챔버에서 연소된 연소가스를 배출시키기 위한 배출관(33)에 연결된 하부 분배부(23)와 상부 분배부(25) 및 하부 분배부(23) 사이에서 회전하도록 설치된 회전분배부(21)를 포함한다.

도 1a의 다기능 복합 연소산화 시스템의 동작을 개략적으로 설명하면, 유입관(31)을 통하여 유입된 오염가스는 하부 분배부(23)를 통하여 회전분배부(21)의 중앙에 있는 영역 즉 유입영역으로 유입되고 회전분배부(21)에 유입된 오염가스는 회전분배부(21)의 상판의 일부 영역을 통하여 상부 분배부(25)로 유입되어 연소챔버(100) 내부의 축열구조물(11)을 통과하게 된다. 축열구조물(11)은 연소챔버(100) 상부에서 연소되어 축열구조물(11)로 하강하는 고온의 연소가스에 의하여 축적된 열에너지를 포함하고 있으므로 상부 분배부(25)에서 들어오는 오염가스를 예열하게 된다. 예열된 오염가스는 연소챔버(100)의 상부 공간에서 연소챔버(100)의 일측에 마련된 토치(연소블로어 포함)에서 분사되는 연료와 함께 태워지면서 연소가 된다. 연소된 연소가스는 축열구조물(11)로 하강하고 상부 분배부(25), 회전분배부(21) 및 하부 분배부(23)의 중심 외부에 있는 영역을 차례로 통과하여 배출관(33)을 통하여 배출된다.

이렇게 오염가스와 연소되어 배출관을 통하여 배출되는 배출가스(연소가스)의 흐름 이외에 연소산화 시스템은 연소챔버(100)에 퍼지가스를 공급하기 위한 퍼지라인을 포함한다. 퍼지가스는 퍼지관(35)을 통하여 하부 분배부(23)에 유입되어 회전분배부(21) 및 상부 분배부(25)를 거쳐 연소챔버로 분사된다. 본 발명의 회전 분배부(21)의 구성에 의하면 퍼지가스는 축열구조물(11)에서 유입가스가 공급되는 영역과 연소되어 배출되는 배출가스가 배출되는 영역의 중간 영역으로 분출되기 때문에 본 발명의 시스템은 축의 회전에 따라 유입-퍼지-배출 구조를 가지게 된다. 따라서 유입가스가 통과한 축열구조물의 영역은 퍼지가스에 의하여 청소된 후에 연소가스의 배출 통로가 되므로 축열구조물 내부에 유입가스와 배출가스가 공존하는 영역이 생기지 않게 되는 것이다. 이러한 기능을 하도록 하는 회전 분배부(21)의 자세한 구성은 도 2 및 도 3에서 설명한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 복합 연소산화 시스템은 연소챔버(100)의 일측에 형성된 핫바이패스유로(15)에 의하여 연소가스의 일부를 굴뚝(300)으로 직접 배출시키도록 구성된다. 따라서 연소챔버(100) 내부의 온도 및 압력을 낮춤으로써 온도 및 압력 상승에 따른 시스템의 오동작 또는 폭발을 방지할 수 있다. 또한 바람직하게는 굴뚝(300)으로 배출되는 연소가스의 유량을 조절하기 위한 댐퍼(Damper)(61)를 설치할 수 있고, 연소챔버(100) 내부의 온도 및 압력을 측정하기 위한 센서(도시되지 않음)를 설치하여 센서의 측정값에 따라 댐퍼(61)를 조절하여 시스템의 오동작 또는 폭발을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 도 1a에 도시된 바와 같이 핫바이패스유로(15)는 유입관(31)과 직접 관통 연결되어 있고 고온의 연소가스가 유입관(31)으로 다시 회수되어 유입가스를 기화시키기 위한 기화열을 제공하도록 구성된다. 또한, 바람직하게는 핫바이패스유로(15)에 연결된 덕트가 유입관(31)과 연결되는 곳에 댐퍼(62)를 설치하여 연소챔버(100)에서 연소가스가 토출되는 부분인 핫바이패스유로(15)에서 연소되지 않은 오염가스가 직접 배출되지 않도록 연소가스의 토출량을 조절할 수 있다. 또한, 바람직하게는 유입관(31)에 온도센서, 풍량센서 등 센서(71)를 설치하여 유입관(31)을 통하여 유입되는 오염가스의 온도 및 풍속에 따라 댐퍼(62)가 자동으로 조절되도록 구성할 수 있다.

또한, 본 발명의 다기능 복합 연소산화 시스템은 핫바이패스유로(15)와 상기 유입관(31) 사이의 덕트(51)에 열교환기(400)를 설치하여 연소챔버(100)에서 배출되는 고온의 열을 회수하여 이용할 수 있도록 구성할 수 있다.

또한, 본 발명의 다기능 복합 연소산화 시스템에서 연소챔버(100) 내부에는 연소되지 않은 가스가 직접 축열구조물(11)로 유입되는 것을 방지하기 위하여 축열구조물(11)의 상부 중앙에 방지칸막이(17)를 설치할 수 있다. 축열구조물(11)에서 연소챔버(100)의 상부로 유입되는 오염가스가 연소되어 중심축의 반대편 쪽에 있는 축열구조물로 유입되는 본 발명과 같은 축열식 연소산화 시스템에서는 중심축 부근의 축열구조물에서 나와 미처 연소되지 않은 오염가스가 축열구조물로 다시 유입될 수가 있다. 이렇게 되면 연소되지 않은 오염가스가 배출라인을 따라 배출되어 시스템의 효율을 떨어뜨리게 된다. 방지칸막이(17)를 축열구조물의 중앙 상부에 축열구조물(11)에서 돌출하도록 설치함으로써 유입된 오염가스가 연소되지 않고 곧바로 배출되는 현상을 방지할 수 있다.

도 1b는 본 발명의 다른 일 실시예로서, 연소챔버(100)의 상부에 다수의 구멍(13a)이 있는 요동방지판(13)의 구성을 보여주는 평면도이다. 도 1b를 참조하면, 요동방지판(13)은 각각의 구멍(13a) 마다 일측에 경사벽(13b)을 구비하여 배출가스와 유입가스의 충돌에 의한 요동을 방지하여 오염가스의 완전연소를 돕도록 할 수 있다. 경사벽(13b)의 방향은 오염가스가 연소챔버(100)의 상부에서 연소되어 축열구조물(11)로 배출가스가 유입되는 구멍에서 축열구조물(11)에서 연소챔버(100)의 상부로 유입가스가 유입되는 구멍(예를 들면, a 영역)으로 기울어진 방향이다. 따라서 유입가스가 배출가스가 유입되는 구멍(예를 들면, b 영역)으로 들어가는 것을 더욱 방지할 수 있다.

바람직하게는 상기 방지칸막이(17) 상에 축열구조물(19)이 더 설치되어 상기 연소챔버 내에 불완전 연소된 유해가스를 더욱 연소시키도록 할 수 있다. 본 발명의 일 실시예로서 도 1에서는 방지칸막이(17) 상에 축열구조물(19)을 적층한 구조를 나타내고 있으나, 방지칸막이(17) 자체를 축열구조물로 형성하는 것도 가능하다.

또한, 상기 핫바이패스유로(15)의 입구에 유해가스를 더 연소시키기 위한 축열구조물(18)을 더 설치할 수 있다. 핫바이패스유로(15)는 후술하는 바와 같이 퍼지가스 내지 열회수 등 연소가스의 재활용에 이용되는 점에서 최대한 완전연소될 것이 필요하므로 핫바이패스유로를 통하여 배출되기 전에 연소챔버(100)에서 여전히 연소되지 못한 오염가스를 최종적으로 연소시켜 배출하게 된다.

그리고 본 발명의 일 실시예로서 퍼지관(35)의 전단을 배출관(33)과 관통 연결하여 굴뚝(300)으로 배출되는 완전연소된 고온의 연소가스의 일부를 퍼지관(35)으로 회수하여 퍼지가스로 재활용하도록 구성할 수 있다. 이때 외부의 퍼지가스 공급부(도시되지 않음)와 관통 연결하여 외부의 퍼지가스 공급부를 통하여 들어오는 상온의 일반공기를 희석할 수 있고, 연결부에 댐퍼(63)를 설치하여 퍼지가스의 유량을 조절할 수 있다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분배기(200)의 구조를 보여주는 단면도 및 분해사시도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 분배기(200)는 회전 분배부(21)를 포함하고, 상부에 상부 분배부(25), 하부에 하부 분배부(23)를 더 포함할 수 있다.

상기 회전 분배부(21)는 중심축(108)을 중심으로 회전하도록 설치되며, 유입영역, 퍼지영역, 및 배출영역으로 이루어진 특이한 내부 구조에 의하여 가스의 섞임 없이 유입가스, 퍼지가스를 받아들이고, 동시에 배출가스를 배출할 수 있도록 한다. 상부 분배부(25)와 하부 분배부(23)를 포함하는 경우, 이들 분배부(25, 23) 사이에서 밀착 접촉되고 회전 분배부(21)의 회전에 따라 회전압을 받는 부분인 환형 접점(211, 213, 215, 217, 219)에 의하여 다른 영역으로의 가스의 흐름을 완전히 차단한다. 도 2에 도시된 바와 같이 회전 분배부(21)의 하판(224)에서는 중심축(108) 부근에 유입가스 통과 라인(중심축과 접점(219) 사이)이 있고 중심축 바깥쪽에 배출가스 통과 라인(접점(215)과 접점(217)사이)이 있고, 그 사이에 퍼지가스 통과 라인(접점(217) 및 접점(219) 사이)이 형성되어 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상부 분배부(25)는 다수의 구멍이 있는 상부 분배판(226)으로 구성될 수 있다. 회전 분배부(21)와 상부 분배부(25) 사이의 접점(211, 213)과 회전 분배부(21)와 하부 분배부(23) 사이의 접점(215. 217, 219)은 모두 회전 분배부(21)가 회전하는 중에 계속 밀착 접촉되어 가스가 다른 영역으로 새어 나가지 않도록 한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예로서 회전 분배기(21)는 상판(222)과 하판(224)을 각각 윗면과 아랫면으로 하는 원통 구조로 형성되고, 칸막이(281)에 의하여 상기 유입관에 관통 연결되는 유입영역, 퍼지가스 공급을 위한 퍼지관(35)에 관통 연결되는 퍼지영역, 및 상기 배출관에 관통 연결되는 배출영역으로 구분된다. 상판(222)은 상기 유입영역, 퍼지영역, 및 배출영역을 연소챔버와 관통 연결하기 위하여 중심축으로부터 동일한 거리에 형성된 제1 상판공(251), 제2 상판공(253), 및 제3 상판공(255)을 포함하고, 하판(224)은 상기 유입영역을 유입관과 관통 연결하기 위하여 중심축 부근에 형성된 제1 하판공(261), 상기 퍼지영역과 관통 연결하기 위하여 중심축으로부터 상기 제1 하판공의 바깥에 형성된 제2 하판공(263), 및 상기 배출영역과 관통 연결하기 위하여 중심축으로부터 상기 제2 하판공의 바깥에 형성된 제3 하판공(265)을 포함할 수 있다.

따라서 제1 하판공(261)을 통하여 유입 영역으로 유입된 오염가스는 제1 상판공(251)을 통하여 연소챔버로 들어가고, 제2하판공(263)을 통하여 퍼지 영역으로 유입된 퍼지가스는 제2 상판공(253)을 통하여 연소챔버로 들어가고, 제3 상판공(255)을 통하여 배출 영역으로 유입된 연소가스는 제3 하판공(265)을 통하여 배출관(33)으로 배출된다. 회전 분배부(21)의 회전(도 3의 경우 반시계 방향)에 따라 제1 상판공(251)을 통하여 오염가스가 유입되었던 축열구조물 영역에 제2 상판공(253)이 회전하여 위치하여 제2 상판공(253)을 통하여 퍼지 가스가 유입되어 그 영역의 축열구조물에 남아있는 오염가스를 제거하고, 그 영역에 제3 상판공(255)이 회전하여 위치하면서 연소가스가 그 영역의 축열구조물을 통하여 제3 상판공(255)으로 하강 유입된다. 이와 같은 유입-퍼지-배출 구조에 의하여 축열구조물을 포함하는 연소챔버 내에서 유입가스와 배출가스가 혼입되는 문제가 근본적으로 해결될 수 있는 것이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 핫바이패스유로(15)와 퍼지관(35)이 덕트(52)에 의하여 관통 연결된 구조를 보여주는 개략도이다. 연소챔버(100)에서 배출되는 고온의 연소가스를 재회수하여 퍼지라인의 퍼지가스로 이용하기 위한 것이다. 이때 배출관(33)을 통하여 회수되는 퍼지가스와 함께 퍼지관(35)으로 주입되는데, 댐퍼(63)에 의하여 이들의 주입량을 조절할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 퍼지관(35)과 유입관(31) 사이에 관통 연결된 덕트(53)를 통하여 흐르는 가스의 흐름을 보여주는 개념도이다. 도 5를 참조하면, 상기 퍼지관(35)의 전단에는 연소챔버 내로 퍼지가스를 유입시키기 위한 퍼지팬(41)이 설치되고, 유입관(31)의 전단에는 연소챔버 내로 유입가스를 유입시키기 위한 압입송풍기(FDFAN, Force Draft Fan)(43)가 설치되고, 퍼지팬(41)의 후단과 FDFAN의 전단을 덕트(53)에 의하여 관통 연결하고, 퍼지팬(41)의 후단에서 덕트(53)를 통한 가스의 흐름을 조절하기 위한 댐퍼(64)를 설치하여 퍼지팬(41) 구동시에는 덕트(53)를 통한 가스의 흐름을 차단하고, 퍼지팬(41)이 구동하지 않는 동안에는 덕트(53)를 열어 상기 FDFAN의 가동에 의하여 퍼지가스의 흐름을 역으로 흐르게 하여 연소챔버내 축열구조물 및 분배기를 경유하는 퍼지라인의 클린 작업을 수행하도록 구성할 수 있다.

도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 굴뚝(300)의 구조를 포함하는 연소산화 시스템이다. 굴뚝(300)의 중심에는 배출관을 통하여 배출가스를 배출하기 위한 내부 덕트(320)가 세워져 있고, 그 주위에는 오염가스를 유입하기 위한 외부 덕트(310)가 감싸고 있는 구조이다. 따라서 고온의 열에너지를 포함하고 있는 연소가스가 배출되면서 주위에 감싸서 유입관(31)으로 들어오는 오염가스를 예열시킴으로써 연소챔버(100)에서 완전 연소가 이루어지도록 한다. 바람직하게는 내부 덕트(320)는 다수의 관으로 구성하여 외부 덕트(310)를 통과하는 고온의 열이 고루 내부 덕트(320)로 전달되도록 할 수 있다.

도 6b는 굴뚝의 다른 실시예를 보여준다. 외부 덕트(310)가 코일형으로 휘어져 내부 덕트(320)를 감싸는 구조로 되어 더 효과적으로 유입되는 오염가스를 예열시킬 수 있도록 한다. 또한, 바람직한 일 실시예로서, 내부 덕트(320)는 축을 따라 회전가능하도록 구성하여 오염가스를 골고루 예열시킬 수 있도록 할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 폭발방치창의 배치를 보여주는 정면도 및 평면도이다. 도 7을 참조하면, 연소챔버(100)의 상부 일측에 폭발방지창(71)을 설치할 수 있다. 따라서 연소챔버(100)의 내부 압력이 상승하여 연소챔버(100)가 폭발하는 압력에 이르기 전에 폭발방지창(71)을 열어 연소챔버(100)의 폭발을 방지할 수 있다. 폭발방지창(71)의 개폐는 연소챔버에 설치되어 연소챔버(100)의 내부 압력을 감지하는 압력센서(도시되지 않음)의 출력에 따라 동작하도록 구성할 수 있다.

바람직하게는, 연소챔버(100)의 하부에도 폭발방지창(73)을 더 설치할 수 있다. 본 발명의 일 실시예로서 연소챔버(73)의 하부에 4개의 폭발방지창을 균일한 간격으로 설치된 모습을 볼 수 있다.

본 발명은 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형실시가 가능하고 첨부된 도면으로부터 쉽게 파악될 수 있는 사항은 본 발명의 내용에 포함되는 것으로 보아야 할 것이다.

100: 연소챔버 200: 분배기
300: 굴뚝 400: 열교환기
11: 축열구조물 13: 연료주입부
15: 핫바이패스유로 17: 방지칸막이
19: 축열구조물 18: 축열구조물
21: 회전분배부 23: 하부 분배부
25: 상부 분배부
31: 유입관 33: 배출관
35: 퍼지관
41: 퍼지팬 43: 강제통풍팬(FDFAN)
45: 연소불로어(Combustion Blower)
51, 53, 55: 덕트
61, 63, 65, 67: 댐퍼(Damper)
71, 73: 폭발방지창

Claims

내부에 축열구조물(11)이 설치되고 연료와 함께 유해가스를 연소시키기 위한 연소챔버(100); 및
상기 연소챔버에 유입관(31) 및 퍼지관(35)을 통하여 유해가스 및 퍼지가스를 각각 공급하고, 배출관(33)을 통하여 연소된 가스를 굴뚝(300)으로 배출시키기 위하여 상부 분배부(25), 회전분배부(21), 및 하부 분배부(23)로 이루어진 분배기(200);
를 포함하고,
상기 연소챔버의 일측에 상기 굴뚝(300) 및 상기 유입관(31)과 관통 연결된 핫바이패스유로(15)를 통하여 일부의 연소가스는 직접 상기 굴뚝(300)으로 배출되고, 일부의 연소가스는 상기 유입관(31)으로 회수되는 것을 특징으로 하는 다기능 복합 연소산화 시스템.
제1항에 있어서, 상기 분배기(200)는 상판(222)과 하판(224)을 각각 윗면과 아랫면으로 하는 원통 구조로 형성되고, 칸막이(281)에 의하여 상기 유입관에 관통 연결되는 유입영역, 퍼지가스 공급을 위한 퍼지관(35)에 관통 연결되는 퍼지영역, 및 상기 배출관(33)에 관통 연결되는 배출영역으로 구분되는 회전 분배부(21)를 포함하고,
상기 상판(222)은 상기 유입영역, 퍼지영역, 및 배출영역을 연소챔버(100)와 관통 연결하기 위하여 중심축으로부터 동일한 거리에 형성된 제1 상판공(251), 제2 상판공(253), 및 제3 상판공(255)을 포함하고,
상기 하판(224)은 상기 유입영역을 유입관과 관통 연결하기 위하여 중심축 부근에 형성된 제1 하판공(261), 상기 퍼지영역과 관통 연결하기 위하여 중심축으로부터 상기 제1 하판공의 바깥에 형성된 제2 하판공(263), 및 상기 배출영역과 관통 연결하기 위하여 중심축으로부터 상기 제2 하판공의 바깥에 형성된 제3 하판공(265)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 복합 연소산화 시스템.
제1항에 있어서, 상기 핫바이패스유로(15)와 상기 유입관(31) 사이의 덕트(51)에 열교환기(400)를 설치하여 상기 연소챔버(100)에서 배출되는 고온의 열을 회수하여 이용할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 다기능 복합 연소산화 시스템.
제1항에 있어서, 상기 유입관(31)에 온도센서(71)를 장착하여 상기 유입관(31)을 통하여 상기 연소챔버(100)로 유입되는 유입가스의 온도에 따라 상기 핫바이패스유로(15)를 통하여 상기 유입관(31)으로 공급되는 연소가스의 양을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 다기능 복합 연소산화 시스템.
제1항에 있어서, 상기 핫바이패스유로(15)와 상기 퍼지관(35) 사이를 덕트(52)에 의하여 관통 연결하여 상기 연소챔버(100)에서 생성된 연소가스를 상기 퍼지관(35)으로 공급하는 것을 특징으로 하는 다기능 복합 연소산화 시스템.
제1항에 있어서, 상기 퍼지관(35)의 전단에는 상기 연소챔버 내로 퍼지가스를 유입시키기 위한 퍼지팬(41)이 설치되고, 상기 유입관(31)의 전단에는 상기 연소챔버 내로 유입가스를 유입시키기 위한 압입송풍기(FDFAN, Force Draft Fan)(43)가 설치되고,
상기 퍼지팬(41)의 후단과 상기 FDFAN(43)의 전단을 덕트(53)에 의하여 관통 연결하고, 상기 퍼지팬(41)의 후단에서 상기 덕트(53)를 통한 가스의 흐름을 조절하기 위한 댐퍼(64)를 설치하여 상기 퍼지팬(41) 구동시에는 상기 덕트(53)를 통한 가스의 흐름을 차단하고, 상기 퍼지팬(41)이 구동하지 않는 동안에는 상기 덕트(53)를 열어 상기 FDFAN(43)의 가동에 의하여 상기 덕트(53)를 통한 퍼지가스의 흐름을 역으로 흐르게 하여 상기 연소챔버 내 축열구조물(11), 상기 회전 분배기(21)의 퍼지영역 및 상기 퍼지관(35)을 경유하는 퍼지라인의 클린 작업을 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 다기능 복합 연소산화 시스템.
제1항에 있어서, 상기 굴뚝(300)은 중심에 상기 배출관(33)을 통하여 배출가스를 배출하기 위한 내부 덕트(320)가 세워져 있고, 상기 내부 덕트(320)의 주위에는 오염가스를 유입하기 위한 외부 덕트(310)가 감싸고 있는 구조이고, 상기 외부 덕트(310)를 통하여 상기 유해가스를 받아들여 상기 유입관(31)으로 공급하는 것을 특징으로 하는 다기능 복합 연소산화 시스템.
제1항에 있어서, 상기 연소챔버(100) 내부에는 상기 축열구조물(11)의 상부 중앙에 연소되지 않은 가스가 직접 상기 축열구조물(11)로 유입되는 것을 방지하기 위한 방지칸막이(17)를 설치하는 것을 특징으로 하는 다기능 복합 연소산화 시스템.
제8항에 있어서, 상기 방지칸막이(17) 상에 축열구조물(19)이 더 설치되어 상기 연소챔버 내에 불완전 연소된 유해가스를 더욱 연소시키는 것을 특징으로 하는 다기능 복합 연소산화 시스템.
제5항에 있어서, 상기 핫바이패스유로(15)의 입구에 유해가스를 더 연소시키기 위한 축열구조물(18)이 더 설치되어 상기 연소챔버에서 배출되는 연소가스를 상기 퍼지관의 퍼지가스로 재활용하는 것을 특징으로 하는 다기능 복합 연소산화 시스템.
제1항에 있어서, 상기 연소챔버(100)의 상부에 다수의 구멍(13a)이 있는 요동방지판(13)이 설치되고, 상기 다수의 구멍(13a)은 각각 일측에 경사벽(13b)을 구비하여 배출가스와 유입가스의 충돌에 의한 요동을 방지하여 오염가스의 완전연소를 돕는 것을 특징으로 하는 다기능 복합 연소산화 시스템.