KR101063516B1

KR101063516B1 - 경사푸셔식 폐기물 및 폐자원 고형연료 전용 연소 보일러 장치

Info

Publication number: KR101063516B1
Application number: KR1020100114902A
Authority: KR
Inventors: 이상봉; 나승진; 노승민; 남창호; 김대연
Original assignee: 이앤이매니지먼트(주)
Priority date: 2010-11-18
Filing date: 2010-11-18
Publication date: 2011-09-07

Abstract

본 발명은 고형연료의 1차 연소공간을 제공하는 1차 연소로, 상기 1차 연소로 내부에 수용되며 고형연료를 그 위에서 연소시키는 다단으로 이루어진 다단상들, 상기 다단상들 상부측에 각각 설치되며 고형연료를 연소로 내에서 강제로 이동시키는 경사식 푸셔들, 상기 1차 연소로 후단에 설치되며 상기 1차 연소로에서 연소되지 않은 미연가스를 재연소시키는 2차 연소로 및 상기 1차 연소로 및 2차 연소로에 연소용 공기를 공급하는 1차 연소용 공기 노즐 및 2차 연소용 공기 노즐을 포함하는 경사푸셔식 고형연료 전용 연소 보일러 장치에 관한 것으로, 본 발명의 고형연료 전용 연소 보일러 장치는 클링커 및 연소재 배출이 원활하고 연소장치의 트러블을 줄이고 유지 보수가 간편하며, 높은 연소효율을 유지할 수 있다.

Description

경사푸셔식 폐기물 및 폐자원 고형연료 전용 연소 보일러 장치{Inclined Pusher Type RPF/RDF/SRF Combustor Boiler}

본 발명은 고형연료 전용 연소 보일러 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고형연료를 연소로 내에서 강제적으로 이동시키는 경사식 푸셔 및 경사식 푸셔에 의해 이동된 고형연료를 하부 방향으로 자연 낙하시키는 구조의 다단 연소식 1차 연소로 및 1차 연소로에서 연소되지 않은 미연가스를 재연소시키는 2차 연소로를 포함하는 경사푸셔식 고형연료 전용 연소 보일러 장치에 관한 것이다.

일반적으로 고형연료(RPF:Refuse Plastic Fuel, RDF:Refuse Derived Fuel, SRF:Solid Recovered Fuel)란 사업장과 생활쓰레기 등에서 발생되는 가연성 폐기물을 선별 분리한 후, 이를 파쇄, 건조, 압축, 성형 등의 공정을 거쳐 제조되는 고체연료를 일컫는다.

이러한 고형연료는 발열량이 높고 폐기물이 연료로 재생산됨으로써 가격이 저렴할 뿐만 아니라 폐자원의 재활용에 따른 경제적 이익과 함께 저장시설에 별도의 안전설비가 필요없는 등 여러 장점을 갖추고 있어 점차 널리 공급되고 있는 실정이다.

한편, 이러한 고형연료를 연소시키고 이로부터 발생하는 열을 이용하기 위하여 스토커 타입, 로터리 킬른 타입, 유동층 타입 등 다양한 형태의 연소장치가 현재 공지되어 있다. 그러나, 고형연료는 액체나 기체에 비하여 완전 연소가 어려워 연소 효율이 낮으며, 특히 고형연료 구성성분의 40~60% 이상이 플라스틱으로 이루어져 있어 연소시 고형연료가 서로 응집하여 화격자나 연소로 내벽 등에 응착되는 등의 문제점이 있다.

이와 같은 고형연료의 응집 및 응착 현상은 고형연료의 연소 효율을 낮추고 연소장치 고장의 원인이 되며, 또한 응착된 고형연료를 제거하기 위하여는 연소장치의 운전을 정지해야 하므로 응착된 고형연료의 제거 작업이 자주 이루어질수록 고형연료 연소장치의 가동율이 저하되고 생산성이 낮아지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 클링커 및 연소재 배출이 원활하고 연소효율이 높은 고형연료 전용 연소 보일러 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 유지 보수가 간편하여 운전시 트러블 발생이 적은 고형연료 전용 연소 보일러 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은, 고형연료의 1차 연소공간을 제공하는 1차 연소로, 상기 1차 연소로 내부에 수용되며 고형연료를 그 위에서 연소시키는 다단으로 이루어진 다단상들, 상기 다단상들 상부측에 각각 설치되며 고형연료를 연소로 내에서 강제로 이동시키는 경사식 푸셔들, 상기 1차 연소로 후단에 설치되며 상기 1차 연소로에서 연소되지 않은 미연가스를 재연소시키는 2차 연소로 및 상기 1차 연소로 및 2차 연소로에 연소용 공기를 공급하는 1차 연소용 공기 노즐 및 2차 연소용 공기 노즐을 포함하는 경사푸셔식 고형연료 전용 연소 보일러 장치에 관계한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 경사푸셔식 고형연료 전용 연소 보일러 장치에 있어서, 상기 다단의 다단상들은 1차 연소로의 전방벽 및 이에 대응하는 후방벽에 번갈아 순차적으로 설치됨으로써. 1차 연소로의 측단면이 지그재그 형상의 계단모양으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 다단의 다단상들은 수평면에 대하여 각각 하부 방향으로 일정 각도 경사지게 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 경사푸셔식 고형연료 전용 연소 보일러 장치에 있어서, 상기 경사식 푸셔들은 상기 다단상의 경사 각도와 동일한 각도로 경사되어 다단상들의 상부측에 각각 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 경사식 푸셔는 푸셔 본체, 푸셔 본체의 선단에 구비되며 다단상 위의 고형연료를 밀어내는 푸셔 헤드, 상기 푸셔 본체 후단에 연결되어 유압에 의해 푸셔를 연소로 내에서 전후 방향으로 왕복 운동시키는 푸셔 로드 및 다단상 위에서 푸셔의 왕복운동을 안내하는 푸셔 가이드 레일을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 경사식 푸셔는 PLC(Programmable Logic Controller)에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 경사푸셔식 고형연료 전용 연소 보일러 장치에 있어서, 상기 푸셔 가이드 레일은 연소용 공기를 주입하기 위한 공기 노즐을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 경사푸셔식 고형연료 전용 연소 보일러 장치에 있어서, 상기 다단의 다단상들은 냉각수를 순환시킴으로써 다단상들을 냉각시키는 수냉부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 경사푸셔식 고형연료 전용 연소 보일러 장치에 있어서, 상기 1차 연소용 공기 노즐은 상기 다단의 다단상들 상부측의 측벽에 각각 구비되며, 상기 2차 연소용 공기 노즐은 상기 2차 연소로의 입구측에 구비되며, 상기 2차 연소용 공기 노즐은 선회류식 노즐로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 고형연료 전용 연소 보일러 장치는 경사식 푸셔가 다단으로 형성된 다단상 위의 고형연료 및 연소 용융물을 하부 방향으로 강제 이송 및 하부단으로 낙하시킴으로써, 고형연료의 혼합 및 교반을 용이하게 하여 효율적인 연소가 가능하다.

또한 본 발명에 따른 고형연료 전용 연소 보일러 장치는 다단상들을 하부 방향으로 경사지게 설치함으로써, 플라스틱류가 다량 함유된 고형연료가 용융하는 경우 다단상의 경사를 따라 이동하면서 연소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 고형연료 연소장치는 1차 연소용 공기와 2차 연소용 공기를 분리 공급하여 1차 연소로의 온도를 제어함으로써 고형연료 연소시 다량 발생하는 클링커의 생성을 억제하여 유지 보수가 간편한 효과가 있다. 특히 본 발명의 연소장치는 1차 연소로에서 완전히 연소되지 않은 미연가스를 2차 연소로에서 재연소 시킴으로써 연소효율을 높이고 연소재 발생을 최소화하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 경사푸셔식 고형연료 전용 연소 보일러 장치의 측단면도이다.
도 2는 도 1에 따른 보일러 장치의 내부 절개 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 보일러 장치에 있어서, 경사식 푸셔의 평면도이다.
도 4는 도 3에 따른 경사식 푸셔가 다단상 위에 거치된 상태를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 보일러 장치에 있어서, 2차 연소용 공기노즐의 정단면도이다.

이하에서 첨부 도면을 참고하여 본 발명의 구현예에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 경사푸셔식 고형연료 전용 연소 보일러 장치의 측단면도이고, 도 2는 그 내부를 도시한 절개 사시도이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 고형연료 연소장치는 고형연료의 1차 연소공간을 제공하는 1차 연소로(100), 상기 1차 연소로(100) 내부에 수용되며 고형연료를 그 위에서 연소시키는 다단으로 이루어진 다단상들(110A,110B,110C), 상기 다단상들(110A,110B,110C) 상부측에 각각 설치되며 고형연료를 연소로(100) 내에서 강제로 이동시키는 경사식 푸셔들(120), 상기 1차 연소로(100) 후단에 설치되며 상기 1차 연소로(100)에서 연소되지 않은 미연가스를 재연소시키는 2차 연소로(200) 및 상기 1차 연소로(100) 및 2차 연소로(200)에 연소공기를 공급하는 1차 연소용 공기 노즐(130) 및 2차 연소용 공기 노즐(210)을 포함한다.

상기 1차 연소로(100)는 고형연료가 수용되어 1차 연소되는 공간으로서 대략 직육면체의 형상으로 이루어지며, 그 내벽은 내화벽돌(140)로 이루어져 외부로의 열전달을 최대한 방지하도록 설계된다.

상기 1차 연소로 전방벽(100A)의 상부에는 연료공급 피더(150)가 구비된다. 상기 연료공급 피더(150)는 일정량의 고형연료를 공지의 공급수단에 의하여 소정시간 간격으로 자동으로 최상단에 위치하는 다단상(110A)에 공급한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 고형연료 전용 연소 보일러 장치는 다단의 경사진 다단상들(110A,110B,110C)을 1차 연소로(100) 내에 구비함으로써, 상기 다단상들(110A,110B,110C) 위에 고형연료가 수용되어 연소하게 된다. 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 상기 다단상들(110A,110B,110C)은 1차 연소로(100) 내에 복수개가 다단으로 구비된다. 상기 다단의 다단상들(110A,110B,110C)은 고형연료를 순차적으로 복수회에 걸쳐서 연소시킬 수 있도록, 예를 들어 최상단의 다단상(110A)이 1차 연소로의 전방벽(100A)에 설치되고 그 하단의 다단상(110B)는 상기 전방벽(100A)과 마주보는 후방벽(100B)에 일정거리 아래쪽으로 이격되어 설치되며, 그 다음단의 다단상(110C)은 다시 전방벽(100A)에 일정거리 아래쪽으로 이격되어 설치된다. 이에 의하여 1차 연소로(100)의 측단면 형상은 지그재그 형태의 계단 모양을 이루게 된다.

본 발명의 일 구현예에 따른 고형연료 전용 연소 보일러 장치에 있어서, 상기 다단의 다단상들(110A,110B,110C)은 수평면에 대하여 하부 방향으로 일정각도 경사지게 설치된다. 이에 의하여 플라스틱이 다량 함유된 고형연료가 용융되는 경우 상기 경사를 따라 이동하면서 연소할 수 있게 된다. 상기 경사 각도는 고형 연료의 종류 및 보일러의 용량 등에 따라 적절히 조절될 수 있는데, 경사 각도가 너무 완만한 경우에는 다단상들(110A,110B,110C)을 경사지게 설치한 목적을 달성할 수 없으며 경사가 너무 급한 경우에는 고형연료를 다단상들(110A,110B,110C) 위에 안정적으로 수용하기가 어려우며 고형연료의 용융물이 다단상들(110A,110B,110C) 위에서 쉽게 흘러내려 안정적으로 연소할 수 없게 된다.

또한 상기 다단상들(110A,110B,110C)은 연소로(100)의 내벽과 마찬가지로 내화벽돌(140)로 이루어지며, 그 내부에는 냉각수를 강제로 순환시키는 순환부(미도시)를 구비하여 고형연료 연소시 화염이 상단 다단상의 하부에 부딪혀 다단상의 내구성이 저하되는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 예시된 구현예에서는 다단상이 3단으로 구성되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 고형연료의 종류나 보일러의 용량 등에 따라 적절하게 조절될 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따른 고형연료 전용 연소 보일러 장치는, 상기 경사지게 설치된 다단의 다단상들(110A,110B,110C) 상부측 각각에 연소로(100)의 전방벽(100A) 또는 후방벽(100B)을 관통하여 상기 다단상들(110A,110B,110C)의 경사와 동일한 경사를 이루면서 설치되는 복수개의 경사식 푸셔들(120)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 3은 상기 경사식 푸셔의 평면도이고, 도 4는 상기 경사식 푸셔가 다단상 위에 거치된 상태를 도시한 사시도이다. 도 3 내지 도 4를 참조하면, 상기 경사식 푸셔(120)는 푸셔 본체(126), 푸셔 헤드(121), 푸셔 로드(122) 및 푸셔 가이드 레일(123)을 포함한다. 상기 푸셔 본체(126)는 내열강판으로 이루어진 푸셔의 몸통 부분으로서 그 전단에는 푸셔 헤드(121)가 구비된다. 상기 푸셔 헤드(121)는 1차 연소로(100) 내에서 다단상 위의 고형연료 또는 고형연료 용융물을 강제로 다단상의 후방으로 이동시켜 다음 하부단의 다단상 위로 자연낙하 시킨다. 이에 의하여 고형연료의 혼합 및 교반을 효과적으로 수행할 수 있게 되며 따라서 고형연료를 효율적으로 연소시킬 수 있게 된다. 또한 클링커 및 연소재의 배출을 원활하게 할 수 있다.

상기 푸셔 본체(126)의 후단에는 퓨셔 로드(122)가 연결되며 상기 푸셔 로드(122)는 유압에 의하여 왕복 운동을 함으로써 경사식 푸셔(120)를 연소로(100) 내에서 전후 방향으로 이동시킬 수 있게 된다. 이 경우 경사식 푸셔(120)는 PLC(미도시)에 의하여 제어됨으로써 연료의 체류 시간을 조절하여 다양한 성상의 고형연료의 완전 연소를 구현할 수 있다.

상기 경사식 푸셔(120)의 아래쪽에는 내열강 재질의 푸셔 가이드 레일(123)이 다단상 위에 길이 방향으로 한쌍 구비된다. 상기 푸셔(120)는 푸셔 가이드 롤러(124)에 의해 푸셔 가이드 레일(123) 위에 거치되어 푸셔(120)가 다단상 위에서 전후로 이동 중 이탈을 방지하게 된다. 상기 푸셔 가이드 레일(123)에는 연소용 공기를 주입하는 공기 노즐(125)이 구비되며, 이에 의하여 고형연료의 연소 중에 용융 현상이 발생하는 경우에도 충분하게 공기를 공급하여 연소 속도를 높일 수 있게 된다.

본 발명의 일 구현예에 따른 고형연료 전용 연소 보일러 장치는, 1차 연소로(100)의 후단에 2차 연소로(200)를 구비한다. 이에 의하여 1차 연소로(100)에서 미쳐 연소되지 않은 미연가스를 재연소 시킴으로서 연소 효율을 극대화할 수 있게 된다. 한편 1차 연소로의 하부에는 호퍼(170)가 구비되어 1차 연소로(100)에서 연소된 연소재를 외부로 배출하게 된다.

또한 1차 연소로(100) 및 2차 연소로(200) 각각에는 연소용 공기를 주입하기 위한 1차 연소용 공기노즐(130) 및 2차 연소용 공기노즐(210)이 각각 구비된다. 1차 연소용 공기노즐(130)은 상기 다단상들 상부 양쪽 측벽(100C, 100D) 및 전방벽(100A) 또는 후방벽(100B)에 각각 구비된다. 한편 2차 연소용 공기노즐(210)은 2차 연소로(200)의 입구측에 구비된다. 연소용 공기는 강제 송풍팬(FDF) 등에 의해 연소용 공기 덕트(미도시)를 통하여 1차 연소용 공기노즐(130) 및 2차 연소용 공기노즐(210)로 이송되어, 각각 연소로(100, 200) 내부로 주입되게 된다. 이때 1차 연소용 공기와 2차 연소용 공기의 비율을 적절히 제어하고, 특히 1차 연소로(100)의 과잉공기를 제어함으로써 고형연료는 연소와 동시에 열분해되어 연소로(100) 내의 미연가스로 인한 폭발 위험을 방지하며 연소로(100) 내의 온도를 비교적 저온으로 유지하여 1차 연소로(100) 내의 클링커 생성을 억제한다. 한편, 1차 연소로(100)의 상단 다단상(110A) 전방측에는 1차 연소로용 버너(미도시)가 구비되어 고형연료를 착화시키며, 2차 연소로(200)의 입구측 측벽에는 2차 연소로용 버너(미도시)가 구비되어 연소로(200) 내로 도입되는 미연가스를 착화시키고 연소를 보조하게 된다.

도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 2차 연소용 공기노즐(210)의 정면도이다. 도 5를 참조하면, 상기 2차 연소용 공기노즐(210)은 노즐들(211)이 선회류식으로 형성되어 2차 연소로(200) 입구에서 연소용 공기가 와류를 형성하면서 연소로 내로 주입되기 때문에 미연가스를 완전 연소하여 일산화탄소의 발생을 억제하며 연소효율을 높일 수 있게 된다. 한편 2차 연소로(200)를 나온 고온의 연소가스는 후단부의 폐열회수 장치(미도시) 등으로 공급되어 폐열을 회수하게 된다.

이상에서 설명한 것과 같이, 본 발명에 따른 경사푸셔식 고형연료 전용 연소 보일러 장치는 클링커 및 연소재의 배출을 원활하게 하여 보일러 장치의 트러블을 줄이고 유지 보수가 간편하며, 높은 연소효율을 유지할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나 본 발명은 상술한 구현예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 많은 변형이 가능함은 자명할 것이다.

100 : 1차 연소로
110 A, 110B, 110C : 다단상
120 : 경사식 푸셔
130 : 1차 연소용 공기 노즐
140 : 내화 벽돌
150 : 연료공급 피더
160 : 1차 연소로용 버너
160 : 호퍼
200 : 2차 연소로
210 : 2차 연소용 공기 노즐

Claims

고형연료를 연소시키는 고형연료 전용 연소 보일러 장치에 있어서, 상기 연소 보일러 장치는
고형연료의 1차 연소공간을 제공하는 1차 연소로;
상기 1차 연소로 내부에 수용되며 고형연료를 그 위에서 연소시키는 다단으로 이루어진 다단상들;
상기 다단상들 상부측에 각각 설치되며 고형연료를 연소로 내에서 강제로 이동시키는 경사식 푸셔들;
상기 1차 연소로 후단에 설치되며 상기 1차 연소로에서 연소되지 않은 미연가스를 재 연소시키는 2차 연소로; 및
상기 1차 연소로 및 2차 연소로에 연소공기를 공급하는 1차 연소용 공기 노즐 및 2차 연소용 공기 노즐을 포함하며,
상기 다단의 다단상들은 상기 1차 연소로의 전방벽 및 이에 대향하는 후방벽에 번갈아 순차적으로 설치됨으로써. 상기 1차 연소로의 측단면이 지그재그 형상의 계단모양으로 이루어지고, 상기 다단의 다단상들은 수평면에 대하여 각각 하부 방향으로 일정 각도 경사지게 설치되는 것을 특징으로 하는 경사푸셔식 고형연료 전용 연소 보일러 장치.
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제1항에 있어서, 상기 경사식 푸셔들은 상기 다단상의 경사 각도와 동일한 각도로 경사되어 상기 다단상들의 상부측에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 경사푸셔식 고형연료 전용 연소 보일러 장치.
제4항에 있어서, 상기 경사식 푸셔는 푸셔 본체, 상기 푸셔 본체 전단에 구비되며 다단상 위의 고형연료를 밀어내는 푸셔 헤드, 상기 푸셔 본체의 후단에 연결되며 유압에 의해 푸셔를 연소로 내에서 전후 방향으로 왕복 운동시키는 푸셔 로드 및 다단상 위에서 푸셔의 왕복운동을 안내하는 푸셔 가이드 레일을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 경사푸셔식 고형연료 전용 연소 보일러 장치.
제5항에 있어서, 상기 푸셔 가이드 레일은 연소공기를 주입하기 위한 공기 노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는 경사푸셔식 고형연료 전용 연소 보일러 장치.
제5항에 있어서, 상기 푸셔는 PLC에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 경사푸셔식 고형연료 전용 연소 보일러 장치.
제1항에 있어서, 상기 다단의 다단상들은 냉각수를 순환시킴으로써 다단상들을 냉각시키는 수냉부를 구비하는 것을 특징으로 하는 경사푸셔식 고형연료 전용 연소 보일러 장치.
제1항에 있어서, 상기 1차 연소용 공기 노즐은 상기 다단의 다단상들 상부측의 측벽에 각각 구비되며, 상기 2차 연소용 공기 노즐은 상기 2차 연소로의 입구측에 구비되는 것을 특징으로 하는 경사푸셔식 고형연료 전용 연소 보일러 장치.
제9항에 있어서, 상기 2차 연소용 공기 노즐은 선회류식 노즐들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 경사푸셔식 고형연료 전용 연소 보일러 장치.