KR101964724B1 - 열재생 친환경 고온 연소장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열재생 친환경 고온 연소장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 열재생 친환경 고온 연소장치로서, 내부로 투입되는 소각 처리 대상의 폐기물을 고온으로 연소시키기 위한 연소 공간의 내부구조가 하부의 1차 연소실과 상부의 2차 연소실로 구분되어 연통되는 연소실과, 상기 연소실의 상부의 2차 연소실의 중앙 상부와 하부에 수직으로 각각 설치되어 외부의 송풍기를 통하여 2차 연소실 내부에 복수 층으로 공기가 분사되고, 상기 2차 연소실 내에 다층의 연소 층이 형성되도록 하는 외기 공급 탑과, 상기 상부의 2차 연소실을 통해 낙하되는 소각재 또는 입자가 작은 소형의 폐기물과 함수율이 높은 소각 처리 대상 폐기물에 대해 교반 날개를 회전시켜 교반 처리하여 하부의 1차 연소실에서 연소될 수 있도록 하는 교반부를 포함하는 연소 장치부; 상기 연소 장치부의 일 측에 일체로 형성되며, 상기 연소 장치부의 상부의 2차 연소실과 연통을 통하여 연결되는 사이클론 집진실과, 상기 사이클론 집진실을 수용하는 형태로 사이클론 집진실의 하부가 관통되는 수조실과, 상기 사이클론 집진실로 유입되는 고온 연소가스의 열을 수조실로 전달하여 열 교환될 수 있도록 상기 사이클론 집진실 외부에 부착 설치되는 열 회수 배관과, 상기 사이클론 집진실을 통해 배출되는 잔류 연소가스를 감온된 상태로 외부로 배출시키기 위한 연소가스 배출 연통을 포함하는 집진 장치부; 및 상기 연소 장치부의 연소실 설정 온도에 기초하여 연료탱크의 보조 연료가 상기 연소실의 1차 연소실 및 2차 연소실에 공급되도록 제어하고, 상기 집진 장치부의 수조실의 설정 온도에 기초하여 순환펌프의 작동 제어를 통해 온수의 입배출이 조절되도록 제어하는 제어 장치부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 열재생 친환경 고온 연소장치에 따르면, 상하로 분리 연통되는 연소실과 외기를 공급하는 외기 공급 탑과 교반부를 구비하는 연소 장치부와, 고온 연소가스를 처리하는 사이클론 집진실과 수조실을 포함하고, 열 회수 배관 및 연소가스 배출 연통을 구비하는 집진 장치부를 일체형으로 구성함으로써, 일상생활에서 발생하는 생활폐기물과 산업현장에서 발생하는 산업폐기물 및 의료복지 시설에서 발생하는 특수폐기물 등을 구분하여 분리하지 않고 단일 연소부에서 고온소각처리 할 수 있고, 소각 시 발생하는 연소가스를 집진부로 배출시켜 환경 유해물질을 제거시키고 폐열을 회수하여 에너지로 사용할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에서 제안하고 있는 열재생 친환경 고온 연소장치에 따르면, 일체화된 열재생 고온 연소장치로 소형, 중형, 및 중대형으로 제작이 가능함은 물론, 이동이 용이하여 폐기물의 발생장소에서 소각처리가 가능하고, 다층의 연소실 구조에 의해 폐기물의 가연성 및 비가연성의 구분과 함수율 구분이 필요치 않고 일괄 처리가 가능하며, 연소부와 집진부가 연동되어 고온 연소가스의 매연, 매음, 분진 등의 환경유해물질이 상부로 배출되는 것이 방지될 수 있도록 할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에서 제안하고 있는 열재생 친환경 고온 연소장치에 따르면, 단일 연소실내에서 연소온도가 상이한 연소층이 형성되고, 하부에서 상부로 상승하는 연소가스에 외기의 공기(산소)를 가중시키면서 보조연료를 투입시켜 연소실 상부온도가 900도 이상이 되어 환경유해물질의 배출이 억제됨은 물론, 연소실의 복층구조로 폐기물의 연속투입이 용이하고 폐기물의 연소처리가 원활하여 처리량을 늘릴 수 있으며, 집진부로 배출된 고온 연소가스의 열을 회수하여 온수. 온풍, 발전 등으로 재사용할 수 있는 친환경 열 재생 에너지 공급이 가능하도록 할 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 열재생 친환경 고온 연소장치에 따르면, 상하로 분리 연통되는 연소실과 외기를 공급하는 외기 공급 탑과 교반부를 구비하는 연소 장치부와, 고온 연소가스를 처리하는 사이클론 집진실과 수조실을 포함하고, 열 회수 배관 및 연소가스 배출 연통을 구비하는 집진 장치부를 일체형으로 구성함으로써, 일상생활에서 발생하는 생활폐기물과 산업현장에서 발생하는 산업폐기물 및 의료복지 시설에서 발생하는 특수폐기물 등을 구분하여 분리하지 않고 단일 연소부에서 고온소각처리 할 수 있고, 소각 시 발생하는 연소가스를 집진부로 배출시켜 환경 유해물질을 제거시키고 폐열을 회수하여 에너지로 사용할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에서 제안하고 있는 열재생 친환경 고온 연소장치에 따르면, 일체화된 열재생 고온 연소장치로 소형, 중형, 및 중대형으로 제작이 가능함은 물론, 이동이 용이하여 폐기물의 발생장소에서 소각처리가 가능하고, 다층의 연소실 구조에 의해 폐기물의 가연성 및 비가연성의 구분과 함수율 구분이 필요치 않고 일괄 처리가 가능하며, 연소부와 집진부가 연동되어 고온 연소가스의 매연, 매음, 분진 등의 환경유해물질이 상부로 배출되는 것이 방지될 수 있도록 할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에서 제안하고 있는 열재생 친환경 고온 연소장치에 따르면, 단일 연소실내에서 연소온도가 상이한 연소층이 형성되고, 하부에서 상부로 상승하는 연소가스에 외기의 공기(산소)를 가중시키면서 보조연료를 투입시켜 연소실 상부온도가 900도 이상이 되어 환경유해물질의 배출이 억제됨은 물론, 연소실의 복층구조로 폐기물의 연속투입이 용이하고 폐기물의 연소처리가 원활하여 처리량을 늘릴 수 있으며, 집진부로 배출된 고온 연소가스의 열을 회수하여 온수. 온풍, 발전 등으로 재사용할 수 있는 친환경 열 재생 에너지 공급이 가능하도록 할 수 있다.
Description
본 발명은 열재생 친환경 고온 연소장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 일상생활에서 발생하는 생활폐기물과 산업현장에서 발생하는 산업폐기물 및 의료복지 시설에서 발생하는 특수폐기물 등을 구분하여 분리하지 않고 단일 연소부에서 고온소각처리 할 수 있고, 소각 시 발생하는 연소가스를 집진부로 배출시켜 환경 유해물질을 제거시키고 폐열을 회수하여 에너지로 사용할 수 있도록 하는 열재생 친환경 고온 연소장치에 관한 것이다.
일반적으로 가정에서 발생하는 각종 생활 쓰레기와, 산업현장에서 발생되는 산업폐기물, 및 의료복지 시설에서 발생하는 특수폐기물들에 의한 환경오염이 심화됨에 따라 폐기물에 의한 2차 오염을 방지하고, 쾌적한 환경을 조성하려는 시도가 지속적으로 모색되고 있으며, 폐기물량이 날로 증가하는 추세에 비추어 볼 때 폐기물에 대한 처리과정은 그 중요성이 더욱 커지고 있다. 이에 따른 폐기물의 주요 처리 방법으로는 대형소각 시설을 만들어서 수집 운반된 쓰레기를 연료를 사용하여 소각 처리하는 것이 일반적이다. 그러나 이러한 대형소각 시설은 막대한 초기 설치비용과 운영관리 비용이 소요되며, 수집 운반의 문제와 소각재 처리 문제 등이 발생하게 된다. 또한, 일반 생활 폐기물 중 음식물 찌꺼기, 야채, 동물 뼈 등과 농어촌의 특수 폐기물 예를 들면, 어패류, 동물 사체 등의 처리물의 비중이 높은 경우, 이러한 폐기물은 소각로 하부에 적체되기 쉽고 하중에 의해 원활한 산소공급이 어렵게 되므로 처리시간이 오래 걸리게 되고, 처리량에 제한을 받게 된다.
이와 같이 복잡 다양한 현대 문명사회에서 발생하는 다양/다종의 폐기물을 친환경적으로 신속하게 처리하는 것이 인류의 산적한 과제이다. 이에 따라 유엔 및 국제기구 등에서도 환경보호를 위한 조약비준과 각국의 연대를 통하여 환경보전을 위해 다방면의 연구노력을 기울이고 있으나, 다양한 현대문명 사회에서 발생하는 다량/다종의 폐기물을 신속하고 원활하게 처리하는 방법은 용이하지 않다고 할 수 있다. 특히, 아시아를 중심으로 하는 개발 도상 국가들은 매일 발생하는 각종의 폐기물을 신속하게 처리할 수 있는 국가시스템이 완비되지 못하여 생활폐기물의 노상방치와 환경설비를 구비하지 않은 산업현장에서 소각이 이루어져 환경오염이 심각하다고 할 수 있다. 선진국의 폐기물수거-운반-분리-재활용-소각 과정의 국가 시스템이 완비되어 있다고 하여도 해안가, 공원, 공공시설 등에서 무작위로 발생하는 폐기물의 처리에 많은 자원과 행정력을 필요로 하게 되는 한계가 있었다.
선진국의 발생 폐기물을 처리하는 방법으로는, 대형 소각플랜트를 통해 분리 소각처리하고 있으나 시설설비와 운영에 많은 비용이 소요되고, 분리수거-운반-분리-재활용-소각, 매립-소각재처리 등의 과정에 많은 이니셜코스트와 런닝 코스트가 발생하게 되는 문제가 있었다. 일본, 한국, 유럽 등 일부 국가에서는 대형 플랜트의 비용절감 대안으로 폐목재 등을 이용하는 바이오매스 열재생 고온 연소장치를 설치하고 있으나, 미세먼지 등 환경유해 물질의 다량배출로 인하여 사용이 중지되고 실용화 되지 못하고 있는 현실에 있다. 또한, 유기물처리 방법으로 저온열분해 방식과 미생물을 이용한 바이오 처리방식이 있으나 악취, 폐수, 염분 처리 문제의 현안과제가 있으며, 처리가능 종류의 한정과 실제 처리량의 소규모로 비효율적이고 실용화에 어려움이 따르는 문제가 있었다. 이러한 문제들을 해결하기 위한 방안으로 소형 열재생 고온 연소장치에 관한 많은 연구와 기술이 개발되고 있으나, 실제 국제환경 기준과 선진국들의 열재생 고온 연소장치 사용 기준에 적합한 장치의 제작 및 사용에는 해결해야 하는 과제가 많아 실용화 및 제도화 단계에 이르지 못하고 있는 현실에 있다. 일본 공개특허공보 특개2002-071116호, 특개2014-213267호, 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0083199호, 등록특허공보 제10-0249104호, 및 등록특허공보 제10-1745875호의 선행기술 문헌이 개시되고 있다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 상하로 분리 연통되는 연소실과 외기를 공급하는 외기 공급 탑과 교반부를 구비하는 연소 장치부와, 고온 연소가스를 처리하는 사이클론 집진실과 수조실을 포함하고, 열 회수 배관 및 연소가스 배출 연통을 구비하는 집진 장치부를 일체형으로 구성함으로써, 일상생활에서 발생하는 생활폐기물과 산업현장에서 발생하는 산업폐기물 및 의료복지 시설에서 발생하는 특수폐기물 등을 구분하여 분리하지 않고 단일 연소부에서 고온소각처리 할 수 있고, 소각 시 발생하는 연소가스를 집진부로 배출시켜 환경 유해물질을 제거시키고 폐열을 회수하여 에너지로 사용할 수 있도록 하는, 열재생 친환경 고온 연소장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 일체화된 열재생 고온 연소장치로 소형, 중형, 및 중대형으로 제작이 가능함은 물론, 이동이 용이하여 폐기물의 발생장소에서 소각처리가 가능하고, 다층의 연소실 구조에 의해 폐기물의 가연성 및 비가연성의 구분과 함수율 구분이 필요치 않고 일괄 처리가 가능하며, 연소부와 집진부가 연동되어 고온 연소가스의 매연, 매음, 분진 등의 환경유해물질이 상부로 배출되는 것이 방지될 수 있도록 하는, 열재생 친환경 고온 연소장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
뿐만 아니라, 본 발명은, 단일 연소실내에서 연소온도가 상이한 연소층이 형성되고, 하부에서 상부로 상승하는 연소가스에 외기의 공기(산소)를 가중시키면서 보조연료를 투입시켜 연소실 상부온도가 900도 이상이 되어 환경유해물질의 배출이 억제됨은 물론, 연소실의 복층구조로 폐기물의 연속투입이 용이하고 폐기물의 연소처리가 원활하여 처리량을 늘릴 수 있으며, 집진부로 배출된 고온 연소가스의 열을 회수하여 온수. 온풍, 발전 등으로 재사용할 수 있는 친환경 열 재생 에너지 공급이 가능하도록 하는, 열재생 친환경 고온 연소장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 열재생 친환경 고온 연소장치는,
열재생 친환경 고온 연소장치로서,
내부로 투입되는 소각 처리 대상의 폐기물을 고온으로 연소시키기 위한 연소 공간의 내부구조가 하부의 1차 연소실과 상부의 2차 연소실로 구분되어 연통되는 연소실과, 상기 연소실의 상부의 2차 연소실의 중앙 상부와 하부에 수직으로 각각 설치되어 외부의 송풍기를 통하여 2차 연소실 내부에 복수 층으로 공기가 분사되고, 상기 2차 연소실 내에 다층의 연소 층이 형성되도록 하는 외기 공급 탑과, 상기 상부의 2차 연소실을 통해 낙하되는 소각재 또는 입자가 작은 소형의 폐기물과 함수율이 높은 소각 처리 대상 폐기물에 대해 교반 날개를 회전시켜 교반 처리하여 하부의 1차 연소실에서 연소될 수 있도록 하는 교반부를 포함하는 연소 장치부;
상기 연소 장치부의 일 측에 일체로 형성되며, 상기 연소 장치부의 상부의 2차 연소실과 연통을 통하여 연결되는 사이클론 집진실과, 상기 사이클론 집진실을 수용하는 형태로 사이클론 집진실의 하부가 관통되는 수조실과, 상기 사이클론 집진실로 유입되는 고온 연소가스의 열을 수조실로 전달하여 열 교환될 수 있도록 상기 사이클론 집진실 외부에 부착 설치되는 열 회수 배관과, 상기 사이클론 집진실을 통해 배출되는 잔류 연소가스를 감온된 상태로 외부로 배출시키기 위한 연소가스 배출 연통을 포함하는 집진 장치부; 및
상기 연소 장치부의 연소실 설정 온도에 기초하여 연료탱크의 보조 연료가 상기 연소실의 1차 연소실 및 2차 연소실에 공급되도록 제어하고, 상기 집진 장치부의 수조실의 설정 온도에 기초하여 순환펌프의 작동 제어를 통해 온수의 입배출이 조절되도록 제어하는 제어 장치부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 연소 장치부는,
상기 연소실의 상부 내벽에 부착 설치되어 상기 2차 연소실의 온도를 검출하여 상기 제어 장치부로 제공하는 온도 센서;
상기 연소 장치부의 상부 일 측으로 소각 처리 대상 폐기물이 투입될 수 있도록 개폐되는 폐기물 투입 개폐구;
상기 제어 장치부의 제어 하에, 상기 연소실의 1차 연소실과 2차 연소실에 보조 연료를 공급하기 위한 복수의 보조연료 분사구;
상기 연소실의 1차 연소실 교반부의 교반으로 낙하되는 소각재를 외부로의 배출이 용이하도록 1차 연소실 일 측 바닥에 형성되는 소각재 수납부;
상기 연소실의 1차 연소실의 일 측면 상에 설치되어, 연소실의 최초 점화 시 또는 연소실 가동 종료 후 상기 소각재 수납부에 수집되는 소각 잔재물의 회수를 위해 개폐되는 제1 연소실 개폐구; 및
상기 집진 장치부에서 처리된 연소가스 중 일부가 1차 연소실로 순환 공급될 수 있도록 상기 집진 장치부 하부 측면과 연통하는 복수의 통관을 포함하여 구성할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 외기 공급 탑은,
상기 2차 연소실의 원활한 연소기능을 위하여 2차 연소실 내부에 필요한 외기(산소)를 공급하여 분사하되, 상기 2차 연소실 하부 중앙에 상방향으로 돌출시켜 360도 수평으로 외기를 분사시키기 위한 하부 외기 공급 탑과, 상기 2차 연소실 중간부 좌우벽에 대응하도록 배치되어 외기를 수평으로 분사시킬 수 있도록 하는 복수의 외기 분사구, 및 상기 2차 연소실 상부 천정에서 하방향으로 돌출시켜 복수의 분사층으로 외기를 360도 수평으로 분사시키거나 2차 연소실 하방향으로 외기를 분사시킬 수 있도록 하는 상부 외기 공급 탑을 포함하여 구성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 연통은,
상기 2차 연소실의 고온 연소가스가 연소실 최상층에 체적되어 과열과 압력이 가해지는 것을 방지하기 위해 연소부 상층에 연통되어 상기 연소 장치부의 상부의 2차 연소실과 상기 집진 장치부의 사이클론 집진실을 연결하되, 상기 2차 연소실의 상부의 고온 연소가스가 상기 사이클론 집진실로 용이하게 배출될 수 있도록 하는 흡기 모터에 연결될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 집진 장치부는,
상기 수조실의 온도를 측정하여 상기 제어 장치부로 전달하는 수조실 온도 센서;
상기 수조실의 난방수가 가열되면서 생성되는 수증기를 외부로 배출시키고, 외부와 통기할 수 있도록 개방되며, 수조실의 압력이 높아지는 것을 방지하기 위한 수증기 배출부;
상기 수조실의 하부에 연결되어, 상기 제어 장치부의 제어 하에 순환펌프의 작동을 통해 상기 수조실의 온수가 입배출 되며, 상기 수조실의 수위 조절을 위한 급배수구;
상기 사이클론 집진실을 통해 처리된 고온 연소가스 중 일부가 1차 연소실과 연결된 복수의 통관을 통해 공급될 수 있도록 외부 공기를 강제로 송풍시키기 위한 송풍 배관; 및
상기 2차 연소실 상부의 고온 연소가스가 상기 사이클론 집진실 상부로 직접 배출될 수 있도록 하는 배기관을 포함하여 구성할 수 있다.
더욱 더 바람직하게는, 상기 배기관은,
상기 2차 연소실 상부의 고온 연소가스의 일부가 상기 연통을 통하지 않고 직접 사이클론 집진실 상부로 배기되도록 하되, 상기 수조실의 물이 상기 2차 연소실에 분사될 수 있도록 분기된 급수관과 급수관의 개폐 조절을 위한 급수 개폐 조절밸브가 더 설치되는 구조로 구성될 수 있다.
더더욱 바람직하게는, 상기 연소가스 배출 연통은,
상기 수조실의 일 측면에 수직으로 배치 구성되어, 상기 수조실의 물의 접촉면적과 극대화되어 열이 회수되고 연소가스가 감온되는 상태로 외부로 배출되도록 하되, 배출되는 연소가스 중 잔류 환경유해 물질의 외부 배출이 방지될 수 있도록 연통 상부의 위치에 활성탄을 포함하는 흡착부가 더 설치되는 구조로 구성될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 상부 외기 공급 탑은,
단일체 복층 구조의 연소실 최상부에 하방향으로 외기 분사관이 돌출 형성되고, 외기 분사관의 하단에 복수층의 외기 분사구가 형성되어 연소실 상부에서 외기를 360도 수평 방향으로 분사시키거나, 또는 외기 분사관의 하단에 원형 또는 하방 연결 형태의 외기 분사관을 연결시켜 연소실 하방향으로 외기를 공급시킬 수 있는 구조로 구성될 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 열재생 친환경 고온 연소장치에 따르면, 상하로 분리 연통되는 연소실과 외기를 공급하는 외기 공급 탑과 교반부를 구비하는 연소 장치부와, 고온 연소가스를 처리하는 사이클론 집진실과 수조실을 포함하고, 열 회수 배관 및 연소가스 배출 연통을 구비하는 집진 장치부를 일체형으로 구성함으로써, 일상생활에서 발생하는 생활폐기물과 산업현장에서 발생하는 산업폐기물 및 의료복지 시설에서 발생하는 특수폐기물 등을 구분하여 분리하지 않고 단일 연소부에서 고온소각처리 할 수 있고, 소각 시 발생하는 연소가스를 집진부로 배출시켜 환경 유해물질을 제거시키고 폐열을 회수하여 에너지로 사용할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에서 제안하고 있는 열재생 친환경 고온 연소장치에 따르면, 일체화된 열재생 고온 연소장치로 소형, 중형, 및 중대형으로 제작이 가능함은 물론, 이동이 용이하여 폐기물의 발생장소에서 소각처리가 가능하고, 다층의 연소실 구조에 의해 폐기물의 가연성 및 비가연성의 구분과 함수율 구분이 필요치 않고 일괄 처리가 가능하며, 연소부와 집진부가 연동되어 고온 연소가스의 매연, 매음, 분진 등의 환경유해물질이 상부로 배출되는 것이 방지될 수 있도록 할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에서 제안하고 있는 열재생 친환경 고온 연소장치에 따르면, 단일 연소실내에서 연소온도가 상이한 연소층이 형성되고, 하부에서 상부로 상승하는 연소가스에 외기의 공기(산소)를 가중시키면서 보조연료를 투입시켜 연소실 상부온도가 900도 이상이 되어 환경유해물질의 배출이 억제됨은 물론, 연소실의 복층구조로 폐기물의 연속투입이 용이하고 폐기물의 연소처리가 원활하여 처리량을 늘릴 수 있으며, 집진부로 배출된 고온 연소가스의 열을 회수하여 온수. 온풍, 발전 등으로 재사용할 수 있는 친환경 열 재생 에너지 공급이 가능하도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 열재생 친환경 고온 연소장치의 구성을 기능블록으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 열재생 친환경 고온 연소장치의 전체 구성을 단면도로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 열재생 친환경 고온 연소장치의 개략적인 외관 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 열재생 친환경 고온 연소장치의 배기관 위치의 요부 구성을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 열재생 친환경 고온 연소장치의 전체 구성의 변형 일례를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 열재생 친환경 고온 연소장치의 전체 구성을 단면도로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 열재생 친환경 고온 연소장치의 개략적인 외관 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 열재생 친환경 고온 연소장치의 배기관 위치의 요부 구성을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 열재생 친환경 고온 연소장치의 전체 구성의 변형 일례를 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 열재생 친환경 고온 연소장치의 구성을 기능블록으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 열재생 친환경 고온 연소장치의 전체 구성을 단면도로 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 열재생 친환경 고온 연소장치의 개략적인 외관 구성을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 열재생 친환경 고온 연소장치의 배기관 위치의 요부 구성을 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 4에 각각 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 열재생 친환경 고온 연소장치(10)는, 연소 장치부(100), 집진 장치부(200), 및 제어 장치부(300)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 열재생 친환경 고온 연소장치(10)는 분진 등의 환경유해 물질의 외부배출을 억제시키고, 열 회수 후 감온된 연소가스의 일부를 연소실 하부로 순환시키며, 잔류 연소 가스는 수조실 내부를 통과하는 연통으로 배출시켜 재차 열을 회수하여 배출 연소가스를 400도 이하로 감온시켜 외부로 배출시킬 수 있는 장치이다. 이러한 열재생 친환경 고온 연소장치(10)는 폐기물을 압축하여 만든 열 재생 고형원료를 자동 또는 수동으로 연소실에 투입시켜 열을 재생시키고, 발전, 온수, 온풍, 스팀 등의 장치에 공급시켜 친환경적으로 열에너지를 재생시킬 수 있으며, 압축폐기물 등의 고형 열 재생 원료를 소각시킬 때 발생하는 환경유해 물질의 외부배출이 차단될 수 있도록 복층의 연소실 구조와 고온 연소층을 구성하여 열재생의 효과를 높이고 잔류 연소가스의 외부 배출이 환경을 오염시키지 않도록 기능할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 열재생 친환경 고온 연소장치(10)는 고형 원료화 시킨 폐기물을 연속 투입시키고, 고온 연소장치에 의해 환경 유해물질의 외부 배출이 방지되며, 고온 연소가스를 회수하여 발전, 온수, 온풍, 스팀 등으로 열에너지를 재생 사용할 수 있도록 하는 것을 목적으로 하는 친환경 재생에너지 생성장치로 사용할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 열재생 친환경 고온 연소장치(10)는 기존 소형 열재생 고온 연소장치의 실용화 실현의 난제인 집진설비, 처리량, 비가연성 폐기물 처리, 분진처리 등의 문제를 해결하고, 폐기물 처리로 인하여 발생하는 고온연소가스를 회수하여 열에너지로 재생시키는 친환경 열 재생 장치로 폐기물 처리와 에너지 재생의 2중 효과를 얻을 수 있다. 이하에서는 본 발명에 따른 열재생 친환경 고온 연소장치(10)의 구체적인 구성에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
연소 장치부(100)는, 내부로 투입되는 소각 처리 대상의 폐기물을 고온으로 연소시키기 위한 연소 공간의 내부구조가 하부의 1차 연소실(111)과 상부의 2차 연소실(112)로 구분되어 연통되는 연소실(110)과, 연소실(110)의 상부의 2차 연소실(112)의 중앙 상부와 하부에 수직으로 각각 설치되어 외부의 송풍기를 통하여 2차 연소실(112) 내부에 복수 층으로 공기가 분사되고, 2차 연소실(112) 내에 다층의 연소 층이 형성되도록 하는 외기 공급 탑(120)과, 상부의 2차 연소실(112)을 통해 낙하되는 소각재 또는 입자가 작은 소형의 폐기물과 함수율이 높은 소각 처리 대상 폐기물에 대해 교반 날개(131)를 회전시켜 교반 처리하여 하부의 1차 연소실(111)에서 연소될 수 있도록 하는 교반부(130)를 포함하는 연소부의 구성이다. 이러한 연소 장치부(100)는 복잡 다양한 현대 문명사회의 현안과제인 생활폐기물, 산업폐기물, 특수폐기물 등의 각종 폐기물을 구분하여 분리하지 않고 소각 처리할 수 있다. 여기서, 연소 장치부(100)는 단일구조의 복수 연소층을 형성시키고, 하층에서 상승하는 연소가스가 상부 층의 외기공급과 합류하면서 연소를 가속화 시키고, 내벽의 복사열과 접촉하면서 고온 연소층을 형성할 수 있다. 또한, 1차 연소실(111)의 상승 연소가스와 2차 연소실(112)의 외기 공급 탑(120)의 공기층을 통과하는 연소가스의 상부는 고온을 유지하게 되어 환경유해물질의 배출을 억제시킬 수 있게 된다. 이때 연소실(110)의 상부 2차 연소실(112)의 상부 고온 연소가스는 900도 이상 유지될 수 있도록 한다.
또한, 연소 장치부(100)의 연소실(110)은 스테인리스 소재의 사각형 외관과 연소실(110) 내부의 발생 열을 외부로 배출시키지 않고 복사시킬 수 있는 캐스터불 소재의 원통형 내부구조로 구성될 수 있다. 이때, 사용하는 캐스터불은 1400도의 고온에도 크랙이 발생되지 않는 내열 내산성의 고농도 세라믹 소재로 구현될 수 있다. 여기서, 연소실(110)의 1차 연소실(111)은 연소부 내부 전장의 약25%정도의 규모가 바람직하며, 1차 연소실(111)의 천정과 2차 연소실(112)의 바닥은 동일 선상으로 일체화되고, 다수의 연소실 상하 통관구(113)의 구멍으로 관통 형성된다.
또한, 1차 연소실(111)의 연소 가스는 연소실 상하 통관구(113)를 통하여 2차 연소실(112)로 상승되고, 2차 연소실(112)의 소각처리물중 수분이나 함수량이 많은 소형 소각물, 소각재 등이 2차 연소실(112)에서 1차 연소실(111)로 낙하되고 1차 연소실(111)의 소각재와 교반되면서 재 연소 된다. 이와 같은 연소실(110)의 2중의 연소구조로 인하여 함수량이 높은 폐기물과 비가연성의 폐기물의 연소처리를 원활하게 할 수 있어 폐기물의 처리량을 증가시킬 수 있으며, 특히, 이중구조의 복층 연소실로 인해 폐기물 투입 시 발생할 수 있는 분진의 확산과 상부배출을 억제시킬 수 있으며, 매연, 매음 및 환경유해물질의 상승을 2중으로 억제시킬 수 있게 된다.
또한, 연소실(110)의 하층 1차 연소실(111) 일 측벽에는 보조연료 분사구(160)가 1개 설치되고, 2차 연소실(112)의 적정 위치의 좌우 벽에는 보조연료 분사구(160)가 복수로 설치될 수 있다. 여기서, 복수의 보조연료 분사구(160)는 연소 장치부(100) 본체 외부에 설정한 연료탱크(310)의 보조연료가 노즐을 통하여 각 1차 및 2차 연소실(111, 112)에 분사하게 되는데 초기 가동 시와 비가연성 폐기물 처리로 인하여 1차 및 2차 연소실(111, 112) 온도가 하강될시 보조연료를 분사시켜 연소를 원활하게 하고 연소실(110) 상부가 고온을 유지할 수 있도록 기능하게 된다. 이와 같은 보조연료의 사용은 환경유해 물질 배출 방지와 불완전 연소를 방지하기 위해 필요에 따라 선택적인 사용이 가능하고, 2차 연소실(112)의 상부 온도가 900도 이상 유지되도록 제어 장치부(300)의 제어 하에 자동 또는 수동으로 공급될 수 있다. 즉, 보조연료는 등유, 폐유 등이 바람직하고, 조연장치를 자동으로 설정 할 때는 연소실(110) 내벽에 설정한 온도 센서(140)에 의하여 제어 장치부(300)에서 설정한 온도에 도달하면 조연장치(미도시)는 자동 정지되어 보조연료의 투입이 중지되고, 연소실(110) 상부가 제어 장치부(300)에서 설정한 일정온도 이하로 감지되면 조연장치가 작동되어 보조연료가 자동 유입되도록 설정된다.
또한, 외기 공급 탑(120)은 2차 연소실(112)의 원활한 연소기능을 위하여 2차 연소실(112) 내부에 필요한 외기(산소)를 공급하여 분사하되, 2차 연소실(112) 하부 중앙에 상방향으로 돌출시켜 360도 수평으로 외기를 분사시키기 위한 하부 외기 공급 탑(122)과, 2차 연소실(112) 중간부 좌우벽에 대응하도록 배치되어 외기를 수평으로 분사시킬 수 있도록 하는 복수의 외기 분사구(123), 및 2차 연소실(112) 상부 천정에서 하방향으로 돌출시켜 복수의 분사층으로 외기를 360도 수평으로 분사시키거나 2차 연소실(112) 하방향으로 외기를 분사시킬 수 있도록 하는 상부 외기 공급 탑(121)을 포함하여 구성할 수 있다. 여기서, 상부 외기 공급 탑(121)은 단일체 복층 구조의 연소실(110) 최상부에 하방향으로 외기 분사관이 돌출 형성되고, 외기 분사관의 하단에 복수층의 외기 분사구가 형성되어 연소실(110) 상부에서 외기를 360도 수평 방향으로 분사시키거나, 또는 외기 분사관의 하단에 원형 또는 하방 연결 형태의 외기 분사관을 연결시켜 연소실(110) 하방향으로 외기를 공급시킬 수 있는 구조로 구성될 수 있다.
또한, 외기 공급 탑(120)은 연소실(110)의 2차 연소실(112) 중상부의 고온이 상부에 장기체류 할 수 있도록 외기의 공급이 강하면서 세밀하게 분사되도록 분사구의 구조, 수량, 및 크기에 차등을 두는 형태로 구성될 수 있으며, 외기 공급 탑(120)은 점검이나 교체가 가능하도록 상부 및 하부에 탈착부(미도시)를 설정하고 폐기물의 종류와 처리목적에 따라서 외기 공급 탑(120)이 분리될 수 있다.
또한, 교반부(130)는 1차 연소실(111)의 바닥을 교반시키는 교반 날개(131)를 구동시키는 교반 모터(132)가 수납 설치된다. 이러한 교반부(13)는 1차 연소실(111)의 바닥 중앙으로 관통시켜 좌우 교반 날개(131)가 부착되고, 교반 모터(132)의 구동을 통하여 자동교반이 가능하도록 동작될 수 있다.
또한, 연소 장치부(100)는 연소실(110)의 상부 내벽에 부착 설치되어 2차 연소실(112)의 온도를 검출하여 제어 장치부(300)로 제공하는 온도 센서(140)와, 연소 장치부(100)의 상부 일 측으로 소각 처리 대상 폐기물이 투입될 수 있도록 개폐되는 폐기물 투입 개폐구(150)와, 제어 장치부(300)의 제어 하에, 연소실(110)의 1차 연소실(111)과 2차 연소실(112)에 보조 연료를 공급하기 위한 복수의 보조연료 분사구(160)와, 연소실(110)의 1차 연소실(111) 교반부(130)의 교반으로 낙하되는 소각재를 외부로의 배출이 용이하도록 1차 연소실(111) 일 측 바닥에 형성되는 소각재 수납부(170)와, 연소실(110)의 1차 연소실(111)의 일 측면 상에 설치되어, 연소실(110)의 최초 점화 시 또는 연소실 가동 종료 후 상기 소각재 수납부(170)에 수집되는 소각 잔재물의 회수를 위해 개폐되는 제1 연소실 개폐구(180)와, 집진 장치부(200)에서 처리된 연소가스 중 일부가 1차 연소실(111)로 순환 공급될 수 있도록 집진 장치부(200) 하부 측면과 연통하는 복수의 통관(190)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 폐기물 투입 개폐구(150)는 자동 또는 수동으로 개폐가 가능하고, 연소가스가 외기와 직접 접촉되지 않도록 돌출 형의 이중 개폐구로 구성될 수 있다. 이때, 연통(201)은 폐기물 투입 개폐구(150)의 반대 방향에 배치 구성될 수 있다.
또한, 제1 연소실 개폐구(180)는 최초 점화 시 또는 연소실 가동 종료 후 소각 잔재물 회수 시에 개방하여 사용하도록 하되, 필요에 따라 특정폐기물(동물사체 등)을 직접 투입하여 1차 연소실(111)에서 소각처리 되도록 사용될 수 있다.
또한, 연통(201)은 2차 연소실(112)의 고온 연소가스가 연소실(110) 최상층에 체적되어 과열과 압력이 가해지는 것을 방지하기 위해 연소부 상층에 연통되어 상기 연소 장치부(100)의 상부의 2차 연소실(112)과 집진 장치부(200)의 사이클론 집진실(210)을 연결하되, 2차 연소실(112)의 상부의 고온 연소가스가 사이클론 집진실(210)로 용이하게 배출될 수 있도록 하는 흡기 모터(202)에 연결될 수 있다. 여기서, 흡기 모터(202)는 연통(201)의 집진부 상부에 장착되어 고온 연소가스의 원활한 배출을 유도하게 된다.
집진 장치부(200)는, 연소 장치부(100)의 일 측에 일체로 형성되며, 연소 장치부(100)의 상부의 2차 연소실(112)과 연통(201)을 통하여 연결되는 사이클론 집진실(210)과, 사이클론 집진실(210)을 수용하는 형태로 사이클론 집진실(210)의 하부가 관통되는 수조실(220)과, 사이클론 집진실(210)로 유입되는 고온 연소가스의 열을 수조실(220)로 전달하여 열 교환될 수 있도록 사이클론 집진실(210) 외부에 부착 설치되는 열 회수 배관(230)과, 사이클론 집진실(210)을 통해 배출되는 잔류 연소가스를 감온된 상태로 외부로 배출시키기 위한 연소가스 배출 연통(240)을 포함하는 집진부의 구성이다. 여기서, 집진 장치부(200)는 연소 장치부(100)의 상부 연통(201)을 통하여 배출되는 고온 연소가스를 포집하여 분진 등 환경유해물질의 외부 배출을 억제시키고, 고온 연소가스 열을 회수하여 재사용할 수 있도록 하는 기능을 할 수 있다. 여기서, 집진 장치부(200)의 내부 구조는 물을 저장할 수 있는 수조실(220)과 사이클론 집진실(210)로 구분하되, 기본적으로 수조실(220)내에 원형의 사이클론 집진실(210)이 배치되는 구조로 구성될 수 있다.
즉, 집진 장치부(200)의 내부 중앙에 설치되는 사이클론 집진실(210)은 유입되는 고온 연소가스 중 미스트, 머스트 등의 환경유해 물질을 낙하시기고, 집진실의 고온 열을 수조실(220)에서 회수하여 재사용될 수 있도록 기능하게 된다. 또한, 수조실(220)은 급배수 기능을 설정하여 온배수와 급수로 수위조절이 가능하도록 하되, 내부에는 열 회수 관을 복수로 설정하여 연소 가스 열을 회수하여 재사용 할 수 있도록 기능할 수 있다.
또한, 연소가스 배출 연통(240)은 수조실(220)의 일 측면에 수직으로 배치 구성되어, 수조실(220)의 물의 접촉면적과 극대화되어 열이 회수되고 연소가스가 감온되는 상태로 외부로 배출되도록 하되, 배출되는 연소가스 중 잔류 환경유해 물질의 외부 배출이 방지될 수 있도록 연통 상부의 위치에 활성탄 또는 세라믹 볼을 포함하는 흡착부(241)가 더 설치되는 구조로 구성될 수 있다. 여기서, 흡착부(241)는 입자가 큰 세라믹볼, 활성탄 등의 흡착력이 강한 재료를 사용하며, 외부에서 상시 교환 교체가 가능하도록 할 수 있다.
또한, 연소가스 배출 연통(240)은 수조실(220) 내부 일 측을 통과하여 집진 장치부(200) 외부로 돌출될 수 있도록 수직으로 설정하며, 외부 배출온도가 200-400도로 유지되도록 하는 것이 바람직하다. 이때, 외부 배출온도를 감온시킬수 있는 방법은 다양하나 본 발명과 연동시키는 효과적인 방법으로는 수조실(220)을 통하여 감온 시키고도 만족할만한 감온이 안 될때 흡착부(241)에 에어샤워장치나 수분분사장치를 설정하여 사용하는 방안이 선택 사용될 수도 있다.
또한, 집진 장치부(200)는 수조실(220)의 온도를 측정하여 제어 장치부(300)로 전달하는 수조실 온도 센서(250)와, 수조실(220)의 난방수가 가열되면서 생성되는 수증기를 외부로 배출시키고, 외부와 통기할 수 있도록 개방되며, 수조실(220)의 압력이 높아지는 것을 방지하기 위한 수증기 배출부(260)와, 수조실(220)의 하부에 연결되어, 제어 장치부(300)의 제어 하에 순환펌프의 작동을 통해 수조실(220)의 온수가 입배출 되며, 수조실(220)의 수위 조절을 위한 급배수구(270)와, 사이클론 집진실(210)을 통해 처리된 고온 연소가스 중 일부가 1차 연소실(111)과 연결된 복수의 통관(190)을 통해 공급될 수 있도록 외부 공기를 강제로 송풍시키기 위한 송풍 배관(280)과, 2차 연소실(112) 상부의 고온 연소가스가 사이클론 집진실(210) 상부로 직접 배출될 수 있도록 하는 배기관(290)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 수조실 온도 센서(250)는 수조실(220)의 수온을 감지하여 제어 장치부(300)로 전달하고, 제어 장치부(300)가 설정한 일정온도 이상이 되면 순환펌프를 작동시켜 온수가 순환되도록 하고 온수의 입배출을 조절하도록 하기 위한 신호로 사용될 수 있다. 또한, 수증기 배출부(260)는 난방수가 가열되면서 생성되는 수증기를 외부로 배출시키고 외부와 통기할 수 있도록 개방되며 수조실(220)의 압력이 높아지는 것을 방지하는 감압밸브로 기능할 수 있다.
또한, 배기관(290)은 2차 연소실(112) 상부의 고온 연소가스의 일부가 연통(201)을 통하지 않고 직접 사이클론 집진실(210) 상부로 배기되도록 하되, 수조실(220)의 물이 2차 연소실(112)에 분사될 수 있도록 분기된 급수관(291)과 급수관(291)의 개폐 조절을 위한 급수 개폐 조절밸브(292)가 더 설치되는 구조로 구성될 수 있다. 여기서, 배기관(290)은 2차 연소실(112) 중상부의 고온 연소가스 일부가 연통(201)을 통하지 않고 사이클론 집진실(210)로 직접 배기되도록 하되, 배기관(290)의 외주에는 열 교환을 위한 열 회수 관(293)을 연동시켜 수조실(220)에 열이 전달되도록 할 수도 있다.
또한, 배기관(290)은 폐 잉크, 폐 폐인트, 폐유 등의 고열량 폐기물과 비닐, 필름, 프라스틱 등의 고분자 폐기물의 처리를 목적으로 사용할 때 이 배기관(290)의 밸브를 개방하여 수조실(220)의 수분이 연소실(110)로 산포되어 산소공급이 원활하도록 할 수 있다. 또한, 배기관(290)은 정전이나 송풍기의 고장 등으로 인해 연소실(110)의 기능이 정상 가동되지 않아 연소기능을 강제 중단시켜야 할 때 이 배기관(290)의 밸브를 전개방하여 수조실(220)의 물이 연소실(110)로 유입되어 소화되도록 할 수도 있다.
제어 장치부(300)는, 연소 장치부(100)의 연소실(110) 설정 온도에 기초하여 연료탱크(310)의 보조 연료가 연소실(110)의 1차 연소실(111) 및 2차 연소실(112)에 공급되도록 제어하고, 집진 장치부(200)의 수조실(220)의 설정 온도에 기초하여 순환펌프의 작동 제어를 통해 온수의 입배출이 조절되도록 제어하는 제어부의 구성이다. 이러한 제어 장치부(300)는 연소실(110)의 2차 연소실(112)의 상부 고온 연소가스가 900도 이상 유지되지 못할 경우, 즉 온도 센서(140)의 측정 온도가 미리 설정된 온도 이하인 경우에 연료탱크(310)의 보조 연료가 연소실(110)의 2차 연소실(112)에 공급되도록 제어함으로써 2차 연소실(112) 중상부가 고온을 상시 유지할 수 있도록 할 수 있다. 여기서, 제어 장치부(300)는 일체형 소각 집진 장치(10)의 각 구성에 대한 전기/전자적인 구동을 제어하는 것으로 이해될 수 있다.
도 5는 본 발명의 열재생 친환경 고온 연소장치의 전체 구성의 변형 일례를 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 변형 일례에 따른 열재생 친환경 고온 연소장치(10)는 연소 장치부(100), 집진 장치부(200), 및 제어 장치부(300)를 포함하여 구성되며, 앞서 설명한 도 1 내지 도 4에 각각 도시되는 열재생 친환경 고온 연소장치(10)의 구성 및 기능과 동일 또는 유사한 것으로 이해될 수 있다. 즉, 변형 일례의 열재생 친환경 고온 연소장치(10)는 집진 장치부(200) 구성의 배치 및 연결 구조의 형태에 일부 변경이 있는 것으로 이해될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 열재생 친환경 고온 연소장치는, 상하로 분리 연통되는 연소실과 외기를 공급하는 외기 공급 탑과 교반부를 구비하는 연소 장치부와, 고온 연소가스를 처리하는 사이클론 집진실과 수조실을 포함하고, 열 회수 배관 및 연소가스 배출 연통을 구비하는 집진 장치부를 일체형으로 구성함으로써, 일상생활에서 발생하는 생활폐기물과 산업현장에서 발생하는 산업폐기물 및 의료복지 시설에서 발생하는 특수폐기물 등을 구분하여 분리하지 않고 단일 연소부에서 고온소각처리 할 수 있고, 소각 시 발생하는 연소가스를 집진부로 배출시켜 환경 유해물질을 제거시키고 폐열을 회수하여 에너지로 사용할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 일체화된 열재생 고온 연소장치로 소형, 중형, 및 중대형으로 제작이 가능함은 물론, 이동이 용이하여 폐기물의 발생장소에서 소각처리가 가능하고, 다층의 연소실 구조에 의해 폐기물의 가연성 및 비가연성의 구분과 함수율 구분이 필요치 않고 일괄 처리가 가능하며, 연소부와 집진부가 연동되어 고온 연소가스의 매연, 매음, 분진 등의 환경유해물질이 상부로 배출되는 것이 방지될 수 있도록 할 수 있다. 특히, 단일 연소실내에서 연소온도가 상이한 연소층이 형성되고, 하부에서 상부로 상승하는 연소가스에 외기의 공기(산소)를 가중시키면서 보조연료를 투입시켜 연소실 상부온도가 900도 이상이 되어 환경유해물질의 배출이 억제됨은 물론, 연소실의 복층구조로 폐기물의 연속투입이 용이하고 폐기물의 연소처리가 원활하여 처리량을 늘릴 수 있으며, 집진부로 배출된 고온 연소가스의 열을 회수하여 온수. 온풍, 발전 등으로 재사용할 수 있는 친환경 열 재생 에너지 공급이 가능하도록 할 수 있게 된다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 본 발명의 일실시예에 따른 열재생 친환경 고온 연소장치
100: 연소 장치부
110: 연소실
111: 1차 연소실
112: 2차 연소실
113: 연소실 상하 통관구
120: 외기 공급 탑
121: 상부 외기 공급 탑
122: 하부 외기 공급 탑
123: 복수의 외기 분사구
130: 교반부
131: 교반 날개
132: 교반 모터
140: 온도 센서
150: 폐기물 투입 개폐구
160: 복수의 보조연료 분사구
170: 소각재 수납부
180: 제1 연소실 개폐구
190: 복수의 통관
200: 집진 장치부
201: 연통
202: 흡기 모터
203: 분진 수납 배출구
210: 사이클론 집진실
220: 수조실
230: 열 회수 배관
240: 연소가스 배출 연통
241: 흡착부
250: 수조실 온도 센서
260: 수증기 배출부
270: 급배수구
280: 송풍 배관
290: 배기관
291: 급수관
292: 급수 개폐 조절밸브
293: 열 회수 관
300: 제어 장치부
310: 연료탱크
100: 연소 장치부
110: 연소실
111: 1차 연소실
112: 2차 연소실
113: 연소실 상하 통관구
120: 외기 공급 탑
121: 상부 외기 공급 탑
122: 하부 외기 공급 탑
123: 복수의 외기 분사구
130: 교반부
131: 교반 날개
132: 교반 모터
140: 온도 센서
150: 폐기물 투입 개폐구
160: 복수의 보조연료 분사구
170: 소각재 수납부
180: 제1 연소실 개폐구
190: 복수의 통관
200: 집진 장치부
201: 연통
202: 흡기 모터
203: 분진 수납 배출구
210: 사이클론 집진실
220: 수조실
230: 열 회수 배관
240: 연소가스 배출 연통
241: 흡착부
250: 수조실 온도 센서
260: 수증기 배출부
270: 급배수구
280: 송풍 배관
290: 배기관
291: 급수관
292: 급수 개폐 조절밸브
293: 열 회수 관
300: 제어 장치부
310: 연료탱크
Claims (8)
- 열재생 친환경 고온 연소장치(10)로서,
내부로 투입되는 소각 처리 대상의 폐기물을 고온으로 연소시키기 위한 연소 공간의 내부구조가 하부의 1차 연소실(111)과 상부의 2차 연소실(112)로 구분되어 연통되는 연소실(110)과, 상기 연소실(110)의 상부의 2차 연소실(112)의 중앙 상부와 하부에 수직으로 각각 설치되어 외부의 송풍기를 통하여 2차 연소실(112) 내부에 복수 층으로 공기가 분사되고, 상기 2차 연소실(112) 내에 다층의 연소 층이 형성되도록 하는 외기 공급 탑(120)과, 상기 상부의 2차 연소실(112)을 통해 낙하되는 소각재 또는 입자가 작은 소형의 폐기물과 함수율이 높은 소각 처리 대상 폐기물에 대해 교반 날개(131)를 회전시켜 교반 처리하여 하부의 1차 연소실(111)에서 연소될 수 있도록 하는 교반부(130)를 포함하는 연소 장치부(100);
상기 연소 장치부(100)의 일 측에 일체로 형성되며, 상기 연소 장치부(100)의 상부의 2차 연소실(112)과 연통(201)을 통하여 연결되는 사이클론 집진실(210)과, 상기 사이클론 집진실(210)을 수용하는 형태로 사이클론 집진실(210)의 하부가 관통되는 수조실(220)과, 상기 사이클론 집진실(210)로 유입되는 고온 연소가스의 열을 수조실(220)로 전달하여 열 교환될 수 있도록 상기 사이클론 집진실(210) 외부에 부착 설치되는 열 회수 배관(230)과, 상기 사이클론 집진실(210)을 통해 배출되는 잔류 연소가스를 감온된 상태로 외부로 배출시키기 위한 연소가스 배출 연통(240)을 포함하는 집진 장치부(200); 및
상기 연소 장치부(100)의 연소실(110) 설정 온도에 기초하여 연료탱크(310)의 보조 연료가 상기 연소실(110)의 1차 연소실(111) 및 2차 연소실(112)에 공급되도록 제어하고, 상기 집진 장치부(200)의 수조실(220)의 설정 온도에 기초하여 순환펌프의 작동 제어를 통해 온수의 입배출이 조절되도록 제어하는 제어 장치부(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 열재생 친환경 고온 연소장치.
- 제1항에 있어서, 상기 연소 장치부(100)는,
상기 연소실(110)의 상부 내벽에 부착 설치되어 상기 2차 연소실(112)의 온도를 검출하여 상기 제어 장치부(300)로 제공하는 온도 센서(140);
상기 연소 장치부(100)의 상부 일 측으로 소각 처리 대상 폐기물이 투입될 수 있도록 개폐되는 폐기물 투입 개폐구(150);
상기 제어 장치부(300)의 제어 하에, 상기 연소실(110)의 1차 연소실(111)과 2차 연소실(112)에 보조 연료를 공급하기 위한 복수의 보조연료 분사구(160);
상기 연소실(110)의 1차 연소실(111) 교반부(130)의 교반으로 낙하되는 소각재를 외부로의 배출이 용이하도록 1차 연소실(111) 일 측 바닥에 형성되는 소각재 수납부(170);
상기 연소실(110)의 1차 연소실(111)의 일 측면 상에 설치되어, 연소실(110)의 최초 점화 시 또는 연소실 가동 종료 후 상기 소각재 수납부(170)에 수집되는 소각 잔재물의 회수를 위해 개폐되는 제1 연소실 개폐구(180); 및
상기 집진 장치부(200)에서 처리된 연소가스 중 일부가 1차 연소실(111)로 순환 공급될 수 있도록 상기 집진 장치부(200) 하부 측면과 연통하는 복수의 통관(190)을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는, 열재생 친환경 고온 연소장치.
- 제2항에 있어서, 상기 외기 공급 탑(120)은,
상기 2차 연소실(112)의 원활한 연소기능을 위하여 2차 연소실(112) 내부에 필요한 외기(산소)를 공급하여 분사하되, 상기 2차 연소실(112) 하부 중앙에 상방향으로 돌출시켜 360도 수평으로 외기를 분사시키기 위한 하부 외기 공급 탑(122)과, 상기 2차 연소실(112) 중간부 좌우벽에 대응하도록 배치되어 외기를 수평으로 분사시킬 수 있도록 하는 복수의 외기 분사구(123), 및 상기 2차 연소실(112) 상부 천정에서 하방향으로 돌출시켜 복수의 분사층으로 외기를 360도 수평으로 분사시키거나 2차 연소실(112) 하방향으로 외기를 분사시킬 수 있도록 하는 상부 외기 공급 탑(121)을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는, 열재생 친환경 고온 연소장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연통(201)은,
상기 2차 연소실(112)의 고온 연소가스가 연소실(110) 최상층에 체적되어 과열과 압력이 가해지는 것을 방지하기 위해 연소부 상층에 연통되어 상기 연소 장치부(100)의 상부의 2차 연소실(112)과 상기 집진 장치부(200)의 사이클론 집진실(210)을 연결하되, 상기 2차 연소실(112)의 상부의 고온 연소가스가 상기 사이클론 집진실(210)로 용이하게 배출될 수 있도록 하는 흡기 모터(202)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 열재생 친환경 고온 연소장치.
- 제4항에 있어서, 상기 집진 장치부(200)는,
상기 수조실(220)의 온도를 측정하여 상기 제어 장치부(300)로 전달하는 수조실 온도 센서(250);
상기 수조실(220)의 난방수가 가열되면서 생성되는 수증기를 외부로 배출시키고, 외부와 통기할 수 있도록 개방되며, 수조실(220)의 압력이 높아지는 것을 방지하기 위한 수증기 배출부(260);
상기 수조실(220)의 하부에 연결되어, 상기 제어 장치부(300)의 제어 하에 순환펌프의 작동을 통해 상기 수조실(220)의 온수가 입배출 되며, 상기 수조실(220)의 수위 조절을 위한 급배수구(270);
상기 사이클론 집진실(210)을 통해 처리된 고온 연소가스 중 일부가 1차 연소실(111)과 연결된 복수의 통관(190)을 통해 공급될 수 있도록 외부 공기를 강제로 송풍시키기 위한 송풍 배관(280); 및
상기 2차 연소실(112) 상부의 고온 연소가스가 상기 사이클론 집진실(210) 상부로 직접 배출될 수 있도록 하는 배기관(290)을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는, 열재생 친환경 고온 연소장치.
- 제5항에 있어서, 상기 배기관(290)은,
상기 2차 연소실(112) 상부의 고온 연소가스의 일부가 상기 연통(201)을 통하지 않고 직접 사이클론 집진실(210) 상부로 배기되도록 하되, 상기 수조실(220)의 물이 상기 2차 연소실(112)에 분사될 수 있도록 분기된 급수관(291)과 급수관(291)의 개폐 조절을 위한 급수 개폐 조절밸브(292)가 더 설치되는 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는, 열재생 친환경 고온 연소장치.
- 제6항에 있어서, 상기 연소가스 배출 연통(240)은,
상기 수조실(220)의 일 측면에 수직으로 배치 구성되어, 상기 수조실(220)의 물의 접촉면적과 극대화되어 열이 회수되고 연소가스가 감온되는 상태로 외부로 배출되도록 하되, 배출되는 연소가스 중 잔류 환경유해 물질의 외부 배출이 방지될 수 있도록 연통 상부의 위치에 활성탄을 포함하는 흡착부(241)가 더 설치되는 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는, 열재생 친환경 고온 연소장치.
- 제4항에 있어서, 상기 상부 외기 공급 탑(121)은,
단일체 복층 구조의 연소실(110) 최상부에 하방향으로 외기 분사관이 돌출 형성되고, 외기 분사관의 하단에 복수층의 외기 분사구가 형성되어 연소실(110) 상부에서 외기를 360도 수평 방향으로 분사시키거나, 또는 외기 분사관의 하단에 원형 또는 하방 연결 형태의 외기 분사관을 연결시켜 연소실(110) 하방향으로 외기를 공급시킬 수 있는 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는, 열재생 친환경 고온 연소장치.
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| WO2020159156A1 (ko) * | 2019-02-01 | 2020-08-06 | 이민호 | 열재생 친환경 고온 연소장치 |
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| R401 | Registration of restoration |