KR101175296B1 - 폐기물 소각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐기물을 소각하는 소각장치 및 소각방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연소실의 외벽이 수관벽으로 이루어지는 소각장치에 있어서 상기 수관벽에 설치되는 적어도 하나의 분사수단을 통하여 연소실의 국소부위에 부화산소 공기를 주입하여 연소실 내의 산소함량을 높여줌으로써 폐기물의 소각시 연소효율을 높일 수 있는 폐기물 소각장치 및 소각방법에 관한 것이다.
본 발명은 연소실의 외벽이 수관벽으로 이루어지는 소각장치에 있어서, 폐기물이 투입되는 유입구와 투입된 폐기물이 소각되는 연소실과 소각된 폐기물이 배출되는 배출구로 이루어진 본체; 상기 연소실과 연결되어 폐기물 소각시 발생되는 배출가스의 배출을 안내하고 상기 배출가스로부터 열을 회수하는 폐열회수부; 상기 폐열회수부와 연결되어 상기 배출가스를 배출시키는 덕트; 및 산소공급기를 통해 공급되는 부화산소 공기를 상기 연소실로 주입할 수 있도록 상기 본체의 수관벽에 설치되는 적어도 하나의 분사수단;을 포함하고, 상기 분사수단을 통해 부화산소 공기를 연소실 내에 국부적으로 주입하여 연소실 내의 산소함량을 높여줌으로써 연소효율을 높이는 것을 특징으로 한다.

Description

폐기물 소각장치{An apparatus for waste incinerating}

본 발명은 폐기물을 소각하는 소각장치 및 소각방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연소실의 외벽이 수관벽으로 이루어지는 소각장치에 있어서 상기 수관벽에 설치되는 적어도 하나의 분사수단을 통하여 연소실의 국소부위에 부화산소 공기를 주입하여 연소실 내의 산소함량을 높여줌으로써 폐기물의 소각시 연소효율을 높일 수 있는 폐기물 소각장치 및 소각방법에 관한 것이다.

통상, 재활용 폐지를 제품원료로 사용하는 제지공장에서는 제품생산 과정에서 다량의 폐기물이 발생하게 된다. 이러한 폐기물은 주로 고분자계 폐합성수지가 대부분을 차지하는 리젝트폐기물과 종이찌꺼기가 물속에 침전되어 있는 제지슬러지 등이 주종을 이룬다.

상기 리젝트폐기물은 압착식 유압탈수기 등을 이용하여 폐합성수지 표면의 부착수분을 강제탈수시켜 55% 정도의 함수율 상태로 배출되고, 상기 제지슬러지는 벨트프레스 등을 이용하여 80% 정도의 함수율 상태인 탈수케익 형태로 배출된다.

이와 같은 폐기물들은 화격자식 소각설비나 유동상식 소각설비 등을 이용하여 소각처리를 하고, 소각시 발생되는 폐열은 회수되어 제품생산공정에 재이용되고 있다.

일반적으로 리젝트 폐기물의 소각에는 화격자식 소각설비가 사용되고 있다.

이러한 화격자식 소각설비는 연소실 내부로 폐기물이 투입된 후 연소실 바닥을 구성하는 화격자 위에서 건조, 연소, 재연소 과정을 거쳐 배출구를 통해 재로 배출되고, 폐기물이 소각되면서 발생하는 연소가스는 1차연소실, 2차연소실을 거쳐 별도 설치된 폐열보일러를 통과한 후 외부로 배출되는 구조를 가지고 있다.

한편, 제지공장에서 제품생산공정에서 발생하는 폐기물을 소각하여 폐열에너지를 고효율의 증기로 다량 회수하는 것이 제품생산원가를 낮추고 기업경쟁력을 향상시키는 중요 요소로 작용하면서 폐기물 소각시 발생되는 폐열을 보다 많이 회수할 수 있도록 1차연소실 및 2차연소실의 외벽을 수관벽으로 구성하고 이 수관벽에 매입된 수관들이 폐열보일러의 수드럼과 증기드럼에 연결되는 방식을 취하고 있다.

이로 인해 상대적으로 표면온도가 낮은 수관벽에 고온의 연소화염이 직접 접촉하게되어 화염의 급격한 냉각으로 인한 불완전연소가 발생하고 CO의 발생이 급격히 증가하며, 수관벽에서의 빠른 열회수로 인하여 연소실 온도가 구역별로 매우 급격하게 내려감에 따라 연소실 출구온도의 편차가 매우 심하게 변화되는 문제점이 발생하였다.

또한, 냉각된 연소실 구역에 분사되는 공기의 공급으로 추가적 온도강하가 일어나는 현상이 반복적으로 일어나 연소실에서 소각시 연소분위기를 안정시키기 어렵고 발생한 불완전연소가스를 재연소시키지 못하고 오히려 불완전가스의 발생을 촉진하여 결과적으로 다량의 오염물질(CO, 다이옥신, Nox, 먼지 등)을 배출하여 대기를 오염시키는 문제점이 발생하였다.

더욱이 연소실 출구온도를 법적규제치 이상으로 유지하기 위해 폐기물을 과도하게 투입하거나 연소실 내에 다량의 클링커 발생 및 부착으로 소각로 가동효율이 저하되는 문제점이 있었다.

더불어, 고분자계 산업폐기물과 제품생산 시 발생되는 공정폐기물을 혼합하여 소각하는 경우, 고분자계 산업폐기물은 약 200℃부터 열분해가 일어나게 되는데 급격한 열분해로 인해 가스화된 미연분들이 산소와 반응이 일어나기 전에 연소실을 빠져나가 불완전연소를 일으키며, 폐기물을 연소실내에 투입후 몇초 이내에 열분해가 일어남으로써 연소실 내의 산소부족현상을 자주 일으켜 불완전 연소를 발생시키는 문제점이 발생하였다.

한편, 폐기물의 소각시 필요한 산소공급을 위하여 사용되는 일반공기는 질소의 함유량이 약 80%로 이루어져 배기가스의 배출시 상기 질소가 열을 흡수하여 바로 배출되므로 소각시 발생되는 폐열의 회수가 저하되는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 연소실 내에 분사수단을 통하여 산소농도가 높은 부화산소공기를 공급함으로써 연소실 내 연소분위기를 안정적으로 유지할 수 있는 폐기물 소각장치 및 소각방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명은 분사수단을 통하여 연소실 내 전체 연소공기량의 산소농도를 증가시켜 연소실 내에서 완전연소가 일어나도록 함으로써 유해물질의 배출을 최소화할 수 있는 폐기물 소각장치 및 소각방법을 제공하는 데 있다.

더욱이, 본 발명은 부화산소공기의 공급을 통하여 연소실 내의 질소농도를 줄여줌으로써 외부로 배출되는 손실열량을 최소화할 수 있는 폐기물 소각장치 및 소각방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 연소실의 외벽이 수관벽으로 이루어지는 소각장치에 있어서, 폐기물이 투입되는 유입구와 투입된 폐기물이 소각되는 연소실과 소각된 폐기물이 배출되는 배출구로 이루어진 본체; 상기 연소실과 연결되어 폐기물 소각시 발생되는 배출가스의 배출을 안내하고 상기 배출가스로부터 열을 회수하는 폐열회수부; 상기 폐열회수부와 연결되어 상기 배출가스를 배출시키는 덕트; 및 산소공급기를 통해 공급되는 부화산소 공기를 상기 연소실로 주입할 수 있도록 상기 본체의 수관벽에 설치되는 적어도 하나의 분사수단;을 포함하고, 상기 분사수단을 통해 부화산소 공기를 연소실 내에 국부적으로 주입하여 연소실 내의 산소함량을 높여줌으로써 연소효율을 높이는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 부화산소 공기는 산소농도가 25% 내지 33%로 이루어질 수 있다.

바람직하게는, 상기 부화산소 공기는 막분리 방식의 부화산소 발생기나 액화산소탱크를 이용하여 부화산소 공기의 산소농도를 높일 수 있다.

바람직하게는, 상기 분사수단을 통해 연소실 내로 공급되는 부화산소 공기는 소각로의 전체 연소공기량의 1% 내지 15%의 양이 주입될 수 있다.

바람직하게는, 상기 분사수단은 일측에 결합플랜지가 구비되어 상기 외벽에 고정설치되는 가이드관과 상기 산소공급기에서 공급되는 부화산소 공기를 상기 연소실 내로 안내하는 공급관과 상기 결합플랜지와 결합되어 고정될 수 있도록 상기 공급관의 외주면에 배치되는 피결합플랜지로 이루어지고, 상기 공급관이 상기 가이드관에 삽입되어 슬라이딩 이동되도록 결합될 수 있다.

바람직하게는, 상기 피결합플랜지는 일측에 관통설치되는 멈춤나사가 구비되어 상기 가이드관을 따라 슬라이딩 이동되는 공급관이 고정되도록 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 가이드관은 길이 중간에 별도의 공기가 주입되는 공기주입구가 구비될 수 있다.

바람직하게는, 상기 결합플랜지 및 피결합플랜지는 원주방향을 따라 일정간격을 두고 형성되는 복수 개의 각도조절공이 구비되어 고정수단을 매개로 결합플랜지 및 피결합플랜지의 결합시 상기 공급관을 회전시켜 고정시킴으로써 연소실 내로 주입되는 부화산소 공기의 분사각도를 조절할 수 있다.

또한, 본 발명은 연소실의 외벽이 수관벽으로 이루어지는 소각장치에 있어서, 상기 연소실과 연통되도록 상기 수관벽에 적어도 하나의 분사수단을 설치하여 산소공급기로부터 상기 연소실내로 부화산소 공기를 국부적으로 주입함으로써 상기 연소실 내의 산소함량을 높여 연소효율을 높이는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각방법을 제공한다.

바람직하게는, 상기 소각방법은 상기 연소실 내로 주입되는 부화산소 공기의 산소농도가 25% 내지 33%로 이루어질 수 있다.

바람직하게는, 상기 소각방법은 상기 부화산소 공기는 막분리 방식의 부화산소 발생기나 액화산소탱크를 이용하여 부화산소 공기의 산소농도를 높일 수 있다.

바람직하게는, 상기 소각방법은 상기 분사수단을 통해 연소실 내로 공급되는 부화산소 공기는 소각로의 전체 연소공기량의 1% 내지 15%의 범위내에서 주입될 수 있다.

바람직하게는, 상기 분사수단은 일측에 결합플랜지가 구비되어 상기 수관벽에 고정설치되는 가이드관과 상기 산소공급기에서 공급되는 부화산소 공기를 상기 연소실 내로 안내하는 공급관과 상기 결합플랜지와 결합되어 고정될 수 있도록 상기 공급관의 외주면에 배치되는 피결합플랜지로 이루어지고, 상기 공급관이 상기 가이드관에 삽입되어 슬라이딩 이동되도록 결합되어 주입되는 부화산소 공기의 공급위치를 조절할 수 있다.

바람직하게는, 상기 결합플랜지 및 피결합플랜지는 원주방향을 따라 일정간격을 두고 형성되는 복수 개의 각도조절공이 구비되어 고정수단을 매개로 결합플랜지 및 피결합플랜지의 결합시 상기 공급관을 회전시켜 고정시킴으로써 연소실 내로 주입되는 부화산소 공기의 분사각도가 조절될 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 연소실 내에 분사수단을 통하여 산소농도가 높은 부화산소공기를 공급함으로써 연소실 내 연소분위기를 안정적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 분사수단을 통하여 연소실 내 전체 연소공기량의 산소농도를 증가시켜 연소실 내에서 완전연소가 일어나도록 함으로써 유해물질의 배출을 최소화하여 환경오염을 줄일 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 본 발명은 부화산소공기의 공급을 통하여 연소실 내의 질소농도를 줄여줌으로써 외부로 배출되는 손실열량을 최소화하여 에너지를 절약하고 생산성을향상시켜며 후단 방지시설의 콤팩트화를 도모할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 폐기물 소각장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 폐열회수부를 도시한 정면도, 평면도, 측면도.
도 3은 본 발명의 분사노즐을 도시한 설치단면도.
도 4는 도 3의 A-A단면도.
도 5는 본 발명에 사용되는 막분리 방식의 산소공급기를 개략적으로 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 사용되는 액화산소탱크 방식의 산소공급기를 개략적으로 도시한 도면.
도 7은 산소농도와 이론적인 단열 화염온도의 관계를 나타낸 그래프.
도 8은 부화산소 농도에 따른 화염온도 및 상대적 효율관계를 나타낸 그래프.
도 9는 연소공기 중의 산소농도에 따른 최대 소각용량을 나타낸 그래프.
도 10은 연소공기 중의 산소농도에 따른 CO 발생량을 나타낸 그래프.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

이하의 설명에서 발명의 이해를 돕기위해 도면부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면에 표시되었다 하더라도 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.

도 1은 본 발명의 폐기물 소각장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 폐열회수부를 도시한 정면도, 평면도, 측면도이고, 도 3은 본 발명의 분사노즐을 도시한 설치단면도이고, 도 4는 도 3의 A-A단면도이고, 도 5는 본 발명에 사용되는 막분리 방식의 산소공급기를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명에 사용되는 액화산소탱크 방식의 산소공급기를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐기물 소각장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 연소실(115,117)의 외벽이 수관벽(111)으로 이루어진 소각장치에 있어서 연소실의 특정위치에 국부적으로 분사수단(140)을 통해 부화산소 공기를 주입시켜 전체적인 연소효율을 높이는 것으로, 본체(110), 폐열회수부(120), 덕트(130), 및 분사수단(140)을 포함한다.

상기 본체(110)는 폐기물이 투입되어 연소화염에 의해 소각된 후 소각시 발생된 재와 배출가스를 외부로 배출하는 것으로, 투입구(113a), 연소실(115,117) 및 배출구(113b)를 포함하고 상기 연소실(115,117)의 수관벽이 상기 폐열회수부(120)와 연결되어 수순환을 이루도록 구성된다.

상기 투입구(113a)는 쓰레기, 산업폐기물 및 제지공정폐기물 등을 포함하는 폐기물이 투입되는 곳으로, 폐기물이 투입될 수 있도록 상부가 개방되고 상부에서 하부로 갈수록 단면적이 좁아지는 형상으로 구비된다.

그리고 상기 투입구(113a)의 하부측에는 횡방향으로 슬라이딩 이동되는 투입푸셔(113c)가 구비되어 투입구(113a)의 하부측에 쌓인 폐기물을 상기 연소실(115,117)내로 이송시킬 수 있도록 한다.

한편, 도면에는 도시하지 않았지만 상기 투입구(113a)의 개방된 상부를 개폐할 수 있도록 개폐수단이 구비되어 폐기물을 연소실(115,117) 내로 투입할 때에만 상부를 개방하여 폐기물을 투입하고 미투입시에는 개방된 상부를 덮어 연소시 발생되는 배기가스가 투입구(113a)를 통해 외부로 배출되는 것을 방지할 수도 있다.

상기 연소실(115,117)은 상기 투입구(113a)로부터 투입된 폐기물이 연소화염에 의해 소각되는 곳으로, 일측에는 상기 투입구(113a)와 연결되고 타측에는 연소실에서 소각되어 생성되는 소각물을 외부로 배출할 수 있도록 배출구(113b)가 구비되며, 연소실 바닥에는 화격차(114)가 구비되어 상기 투입구(113a)로부터 투입된 폐기물이 건조, 연소, 후연소가 일어난 후 상기 배출구(113b)를 통해 외부로 배출되도록 한다.

그리고, 상기 연소실(115,117)을 형성하는 수관벽 및 천정은 상기 폐열회수부(120)와 연결되도록 복수 개의 수관(112)이 매입된 수관벽(111)으로 구성된다.

이때, 상기 연소실(115,117)은 하나의 연소실(115,117)로 이루어질 수도 있지만, 상기 연소실(115,117)이 상,하 두 부분으로 구획되어 투입구(113a)를 통해 투입된 폐기물을 연소시키는 1차연소실(115)과 1차연소실에서 폐기물 소각시 발생된 미연소가스를 재연소시키는 2차연소실(117)로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 1차연소실(115)은 바닥면이 투입구(113a)에서 배출구(113b)측으로 갈수록 경사가 서서히 낮아지도록 구비되어 상기 투입구(113a)로 공급된 폐기물이 소각되어 배출구(113b)를 통해 용이하게 배출되도록 한다.

그리고, 상기 바닥면에는 상술한 바와 같이 별도의 구동장치(미도시)에 의해 작동되는 화격차(114)가 구비되어 투입구(113a)를 통해 유입된 폐기물을 건조, 연소, 재연소 시킨 후 배출구(113b)를 통해 외부로 배출되도록 하며, 상기 1차연소실(115)의 하부에는 1차 연소공기 공급송풍기(116)와 연결되는 복수개의 공기챔버(119)를 통해 연소공기를 공급받아 폐기물을 불꽃에 의해 연소시킨다.

상기 2차연소실(117)은 상기 1차연소실(115)의 상부에 배치되는 것으로, 1차연소실(115)에서 폐기물의 소각시 발생된 배출가스 중 미연소가스를 재연소시켜 배출가스가 완전연소가 이루어진 후 상기 폐열회수부(120) 측으로 이동되도록 한다.

상기 2차연소실(117)의 연소시 필요한 연소공기는 도 1에 도시된 바와 같이 별도로 구비되는 2차 연소공기 공급송풍기(118)를 통해 공급받도록 한다.

이때, 상기 수관벽(111) 또는 상기 공기챔버(119)에는 도 1에 도시된 바와 같이 연소실(115,117)의 특정 위치에 부화산소 공기를 공급할 수 있도록 적어도 하나의 분사수단(140)이 구비된다.

이와 같은 분사수단(140)은 도 3에 도시된 바와 같이, 수관벽(111)에 고정설치되어 산소농도가 일반 대기공기보다 높은 부화산소 공기를 상기 연소실(115,117)내로 공급할 수 있도록 한다.

도면에는 상기 분사수단이 공기챔버(A), 유입구의 천정부(B), 1차연소실의 양쪽 측벽(C), 1차연소실과 2차연소실이 연결되는 연결구간(D), 2차연소실의 수직구간(E), 2차연소실의 천정부(F) 및 2차연소실에서 상기 폐열회수부와 연결되는 입구부분(G)에 설치되는 것으로 도시하였지만, 이에 한정하는 것은 아니며 수관벽의 다른 위치에 설치되어 연소실(115,117)로 부화산소 공기를 주입할 수도 있으며, 상술한 모든 위치에 분사수단(140)을 설치할 수도 있고 선택적으로 설치할 수도 있음을 밝혀둔다.

이처럼 본 발명의 폐기물 소각장치(100)는 본체(110)의 수관벽(111) 또는 공기챔버(119)에 분사수단(140)을 설치하여 연소실(115,117)의 특정 위치에 부화산소 공기를 국부적으로 주입함으로써 연소실(115,117)내 전체연소공기의 산소농도를 증가시켜 연소실(115,117) 내의 연소분위기를 안정적으로 유지시키고 연소효율을 높여 배출가스의 완전연소를 유도함으로써 유해가스의 발생을 최대한 억제시킬 수 있게 된다.

또한, 부화산소공기의 공급을 통하여 연소실 내의 질소농도를 줄여줌으로써 외부로 배출되는 손실열량을 최소화하여 에너지를 절약하고 생산성을 향상시켜며 후단 방지시설의 콤팩트화를 도모할 수 있게 된다.

한편, 상기 분사수단(140)을 통해 연소실(115,117)내로 공급되는 부화산소 공기는 산소농도가 25% 내지 33%의 범위로 함유된 부화산소 공기를 공급하는 것이 바람직하며, 공급되는 부화산소 공기의 총량은 상기 연소실의 전체 연소공기량의 1% 내지 15%의 범위를 갖는 양이 주입되도록 하는 것이 바람직하다.

일반적인 소각공정에서 일반공기를 사용하여 폐기물을 연소시키는 화학반응은 하기와 같은 반응식으로 이루어진다.

즉, 상기 화학식 1에서 확인할 수 있듯이, 일반공기를 사용하여 폐기물을 연소시킴으로서 연소실 내의 온도를 일정하게 유지시키기 위해서는 산소 양의 4배에 해당하는 질소까지도 온도를 높여 주어야 한다.

그러나, 상기 화학식 2에서 확인할 수 있듯이, 부화산소 공기를 사용하게 되면 산소만을 승온시키면 되기 때문에 연소실 내의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 에너지 사용량이 훨씬 줄어드는 것을 확인할 수 있다.

그리고, 배기가스의 발생량이 상당히 줄어들게 되어 배기가스의 체류시간이 증대되어 오염물질의 배출이 줄어들게 된다.

일반적으로 연소생성가스의 해리가 일어나지 않는다고 가정할 때 화염의 온도는 하기의 화학식 3으로 예측할 수 있다.

(여기서, T_f : 화염온도(℃), m_p : 습윤연소 가스량(Kg/Kg of fule), C' : 평균정압비열(kcal/kg.℃ - 25℃에서), P : 연소 공기의 예열온도)

위의 식에서 볼 수 있듯이 화염온도의 상승은 연료와 공기를 예열하거나 연소시 발생되는 가스를 줄임으로써 이룰 수 있다. 부화산소 공기의 연소에 의한 화염온도의 상승은 동반되는 질소의 감소에 기인하며, 연쇄효과로서 화염온도와 피가열물 사이의 온도차가 커져 열전달량이 증가됨으로써 열효율이 좋아진다.

특히, 복사에 의한 열전달은 절대온도의 4제곱의 차에 비례하기 때문에 온도상승에 따른 복사열전달양의 증가는 현저하게 된다.

도 7은 도시가스를 이용하여 부화산소 공기를 연소한 경우 이론적인 단열화염온도를 나타낸 그래프이고, 도 8은 부화산소 공기의 농도와 화염온도 및 상대적 효율관계를 나타낸 그래프이다. 도 7 및 도 8에서 확인할 수 있듯이, 산소농도가 증가함에 따라 화염온도 역시 완만하게 상승함을 살펴볼 수 있으며, 연소실 내에 부화산소 공기를 이용할 경우 25%~33%정도가 적당함을 확인할 수가 있다.

도 9는 연소공기중의 산소농도에 따른 최대 소각용량을 나타낸 그래프로써, 일례로 폐고무에 부화산소공기를 주입하여 소각시켰을 때 소각 가능한 용량이 연소공기중의 산소농도가 30% 정도일 대 소각 용량이 약 40%정도 증가하는 것을 확인할 수 있다.

또한, 도 10은 연소공기중의 산소농도에 따른 CO 발생량을 나타낸 그래프로써, 일례로 폐고무를 소각시킬 때 부화산소 공기를 사용한 경우 연소공기중의 산소농도가 증가할수록 발생되는 일산화탄소의 농도가 급격히 줄어드는 것을 확인할 수가 있다.

즉, 부화산소 공기를 연소실 내에 주입할 경우 연소실 내의 산소분압이 높게 유지됨으로써 일시적인 산소 결핍 현상을 방지하여 오염물질의 배출을 저감 시킬 수 있으며, 연소실 내의 높은 온도 및 연소효율의 증가로 불완전연소에 따른 오염물질의 발생을 현저히 줄일 수 있는 것이다.

한편, 상기 분사노즐(145)을 통해 연소실(115,117) 내로 공급되는 부화산소 공기는 도 5에 도시된 바와 같이 공기필터(151), 팬(152), 분리막 산소발생기(153), 진공펌프(154), 분리기(155), 공기건조기(156) 및 부화산소 공기 저장탱크(157)로 구성되는 분리막 방식의 산소 공급기(150)를 이용하여 산소농도가 25% 내지 33%로 이루어진 부화산소 공기를 생산할 수도 있고, 도 6에 도시된 바와 같이 에어필터(251), 팬(252), 액화산소탱크(253) 및 기화기(254)로 구성된 액화산소탱크를 이용한 산소공급기(250)를 이용하여 산소농도가 25% 내지 33%로 이루어진 부화산소 공기를 생산할 수도 있다.

상술한 분리막 방식을 이용하여 부화산소 공기를 생산하는 방식과 액화산소탱크를 이용하여 부화산소 공기를 생산하는 방식은 공지의 기술이므로 여기서는 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 분사수단(140)은 상술한 바와 같이 수관벽(111) 또는 공기챔버(119)에 설치되어 상기 연소실(115,117)내로 산소농도를 높인 부화산소 공기를 공급하는 것으로, 일측에 결합플랜지(143)가 구비되어 상기 수관벽(111)에 고정설치되는 가이드관(141)과, 상기 산소공급기(150,250)에서 공급되는 부화산소 공기를 상기 연소실(115,117) 내로 안내하는 공급관(144)과, 상기 결합플랜지(143)와 결합되어 고정될 수 있도록 피결합플랜지(146)를 갖추어 상기 공급관(144)의 외주면에 배치되는 결합관으로 이루어지고, 상기 공급관(144)이 상기 가이드관(141) 및 결합관에 삽입되어 슬라이딩 이동되도록 결합된다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 가이드관(141)은 외부에서 연소실(115,117)내로 부화산소 공기가 주입될 수 있도록 수관벽(111)을 관통하여 매입설치되며, 그 내부에 산소공급기(150,250)에서 공급되는 부화산소 공기의 이동통로가 되는 공급관(144)이 삽입되는 이중관 구조로 이루어진다.

이로 인해, 수관벽(111)에 고정설치된 가이드관(141)을 따라 상기 공급관(144)을 전,후진시켜 분사노즐(145)이 구비된 공급관(144)의 끝단 위치를 연소실(115,117) 내에서 조정할 수 있게 되어 사용자가 원하는 위치에 부화산소 공기를 분사시킬 수 있게 되는 것이다.

그리고 상기 가이드관(141)의 일측에는 결합플랜지(143)가 구비되어 공급관(144)이 삽입결합되는 결합관의 피결합플랜지(146)와 볼트(148)와 같은 고정수단을 매개로 결합된다.

이때, 상기 결합관에는 일측에 멈춤나사(147)가 구비되어 나사이동을 통해 공급관(144)의 외부면을 가압함으로써 상기 공급관(144)이 상기 가이드관(141) 및 결합관 내에서 슬라이딩 이동되는 것을 구속하여 상기 연소실 내부에서 분사노즐(145)의 위치를 조정한 후 고정할 수 있게 된다.

한편, 상기 결합플랜지(143)와 피결합플랜지(146)는 도 4에 도시된 바와 같이 원주 방향을 따라 방사상으로 배치되는 복수 개의 각도조절공(149)이 구비되어 가이드관(141) 내에 삽입되는 공급관(144)을 회전시킨 후 볼트(148)와 같은 고정수단을 매개로 결합플랜지(143)와 피결합플랜지(146)를 결합시켜 고정시킴으로써 공급관(144)의 끝단에 구비된 분사노즐(145)의 분사각도를 조절할 수도 있다.

즉, 멈춤나사(147)를 작동시켜 연소실(115,117) 내에서 분사노즐(145)의 분사위치를 결정하여 고정시킨 후, 공급관이 멈춤나사에 의해 슬라이딩 이동이 구속된 상태에서 결합관을 회전시켜 분사노즐(145)의 분사각도를 조정하고 각도조절공(149)에 볼트(148)를 체결하여 결합관과 가이드관(141)을 결합시킴으로써 사용자가 원하는 분사위치 및 분사각도를 조정할 수 있게 된다.

이때, 상기 결합플랜지(143) 및 피결합플랜지(146)에 구비되는 각도조절공(149)은 서로 대응되는 영역에 형성되며, 복수 개의 각도조절공(149)이 서로 등각도를 이루도록 배치되어 별다른 장비 없이 사용자가 원하는 각도를 정확하게 인지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명에 따른 폐기물 소각장치(100)는 연소실 내로 공급되는 부화산소 공기의 분사위치 및 각도를 용이하게 조절할 수 있음으로써 연소실 내에서 필요한 적정위치에 정확하게 부화산소 공기를 공급하여 산소함량을 높일 수 있어 불완전 연소 및 미연소가 발생되는 위치를 미연에 방지할 수 있게 된다.

이로 인해 안정적인 연소분위기를 형성하여 연소효율을 높일 수 있음과 동시에 폐기물 소각시 발생되는 유해가스의 배출을 최소화할 수 있게 된다.

한편, 상기 수관벽(111)에 매입되어 고정되는 가이드관(141)의 일측에는 별도의 공기를 주입할 수 있도록 공기주입구(142)가 구비될 수도 있다. 이와 같은 공기주입구(142)는 연소실 내에 존재하는 부식성 가스와 미연분 등에 일정압력을 가진 압축공기를 분사함으로써 고온의 배기가스에 의하여 분사노즐이 열변형되거나 부식되는 것을 방지하기 위함이다.

상기 폐열회수부(120)는 상기 2차연소실(117)와 연결되어 소각시 발생된 배출가스를 외부로 안내하고, 상기 배출가스로부터 열을 회수하여 증기를 발생시킴으로써 제품생산에 폐열을 활용하는 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 증기드럼(121), 제1,2수드럼(122,123) 및 수관(124)으로 구성된다.

상기 증기드럼(121) 및 상기 제1,2수드럼(122,123)은 내부에 물이 충진되어 서로 이격 배치되고 미세한 관으로 구비되는 상기 복수 개의 수관(124)을 통해 연결되는 구조이다. 즉, 상기 수관(124)은 상단이 상기 증기드럼(121)과 연결되고, 하단이 상기 제1,2수드럼(122,123)과 연결된다.

또한, 상기 증기드럼(121) 측에 지속적으로 물을 공급할 수 있도록 상기 증기드럼(121)의 일측과 연결된 별도의 물공급부(126)가 구비되고, 상기 물공급부(126)와 이격된 상태로 스팀배관(127)이 연결된다.

그리고, 상기 수관(124)의 길이 방향을 따라 최 가장자리 측에 배치된 수관(124) 사이에는 멤브레인(125)이 설치된다. 이는 2차연소실(117)을 통해 폐열회수부(120)로 유입된 배출가스가 수관(112,124) 사이에 구비된 복수개의 수관(124) 사이를 통과하여 상기 폐열회수부(120)의 길이 방향을 따라 배출되는데, 이때 상기 배출가스가 상기 수관(124)의 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 것이다.

상기 제1,2수드럼(122,123)의 사이에는 적어도 하나의 호퍼(128)가 구비되어 소각시 발생된 미세 먼지를 상기 호퍼(128)를 통해 외부로 배출시키도록 한다.

한편, 상기 덕트(130)는 상기 폐열회수부(120)와 연결되어 상기 폐열회수부(120)를 통과하여 냉각된 배출가스를 외부로 배출시키도록 한다.

상기와 같이 구성된 폐기물 소각장치(100)는 연소실(115,117) 내부로 폐기물을 투입한 후 연소공기 공급송풍기를 통해 연소실(115,117) 내부로 일반공기를 주입하여 폐기물을 소각한 후 외부로 배출하게 된다.

이때, 상기 연소실(115,117) 내에서 폐기물의 소각시 불완전 연소가 일어나거나 미연소가스가 발생되어 외부로 배출되게 되면, 상기 산소공급기(150,250)에서 산소함량이 높아진 부화산소 공기를 분사노즐(145)을 통해 연소실(115,117) 내부로 공급함으로써 연소실(115,117)내의 산소함량을 높여줌으로써 연소실 내의 연소환경을 안정적으로 유지하여 불완전 연소 및 미연소 가스의 발생을 최소화시키게 된다.

그리고, 상기 부화산소 공기의 공급시 분사노즐의 위치 및 각도를 조정하여 사용자가 원하는 위치 및 각도에 적절하게 부화산소 공기를 공급하도록 한다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명을 이와 같은 특정구조에 한정하는 것은 아니다. 당 업계에서 통상의 지식을 가진 당업자가 이하의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 수정 또는 변경할 수 있을 것이다. 그러나 이러한 단순한 수정 또는 설계변형 및 그 등가물은 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속함을 미리 밝혀둔다.

100 : 폐기물 소각장치 110 : 본체
111 : 수관벽 112 : 수관
113a,113b : 투입구,배출구 113c : 투입푸셔
114 : 화격차 115 : 1차연소실
116 : 1차 연소공기 공급송풍기 117 : 2차연소실
118 : 2차 연소공기 공급송풍기 119 : 공기챔버
120 : 폐열회수부 121 : 증기드럼
122,123 : 제1,2수드럼 124 : 수관
125 : 멤브레인 126 : 물공급부
127 : 스팀배관 128 : 호퍼
130 : 덕트 140 : 분사수단
141 : 가이드관 142 : 공기주입구
143 : 결합플랜지 144 : 공급관
145 : 분사노즐 146 : 피결합플랜지
147 : 멈춤나사 148 : 볼트
149 : 각도조절공 150,250 : 산소공급기
151 : 공기필터 152 : 팬
153 : 분리막 산소발생기 154 : 진공펌프
155 : 분리기 156 : 공기건조기
157 : 부화산소공기 저장탱크 251 : 에어필터
252 : 팬 253 : 액화산소탱크
254 : 기화기

Claims (14)

1. 연소실의 외벽이 수관벽으로 이루어지는 소각장치에 있어서,
   폐기물이 투입되는 유입구와 투입된 폐기물이 소각되는 연소실과 소각된 폐기물이 배출되는 배출구로 이루어진 본체;
   상기 연소실과 연결되어 폐기물 소각시 발생되는 배출가스의 배출을 안내하고 상기 배출가스로부터 열을 회수하는 폐열회수부;
   상기 폐열회수부와 연결되어 상기 배출가스를 배출시키는 덕트; 및
   산소공급기를 통해 공급되는 부화산소 공기를 상기 연소실로 주입할 수 있도록 상기 본체의 수관벽에 설치되는 적어도 하나의 분사수단;을 포함하고,
   상기 분사수단을 통해 산소농도가 25% 내지 33%인 부화산소 공기를 소각로 전체 연소공기량의 1% 내지 15%의 양으로 연소실 내에 국부적으로 주입하고,
   상기 분사수단은 일측에 결합플랜지가 구비되어 상기 수관벽에 고정설치되는 가이드관과, 상기 가이드관에 슬라이딩 이동이 가능하도록 삽입되어 상기 산소공급기에서 공급되는 부화산소 공기를 단부에 구비된 분사노즐을 통해 상기 연소실 내로 안내하는 공급관과, 상기 결합플랜지와 결합되는 피결합플랜지를 갖추고 멈춤나사의 조작을 통해 내부에 삽입되는 공급관의 이동을 구속하는 결합관으로 이루어지고,
   상기 결합플랜지 및 피결합플랜지는 원주방향을 따라 등간격으로 관통형성되는 복수 개의 각도결정공이 구비되어 고정수단을 매개로 상기 가이드관 및 결합관의 결합시 결합관의 회전을 통해 상기 분사노즐의 분사각도가 조절된 상태에서 상기 결합관이 가이드관에 결합되는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 부화산소 공기는 막분리 방식의 부화산소 발생기나 액화산소탱크를 이용하여 부화산소 공기의 산소농도를 높이는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,
   상기 가이드관은 길이 중간에 별도의 공기가 주입되는 공기주입구가 구비되는 것을 특징으로 하는 폐기물 소각장치.
8. 삭제
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12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제

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