KR100255194B1 - 이중 순환식 유동층 연소장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이중 순환식 유동층 연소장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일반가정이나 공장 등에서 버려지는 하수 슬러지와 같이 80∼90％정도의 함수율을 갖는 폐기물을 완전하게 소각 처리할 수 있는 이중 순환식 유동층 연소장치에 관한 것으로, 하수 슬러지를 상부측으로 분사하는 폐기물 공급수단과, 하수 슬러지를 연소시키는 연소수단과, 하수 슬러지를 유동 및 분사시키는 공기공급수단과, 하수 슬러지의 연소효율을 높이기 위한 유동사 순환수단으로 구성된 특징이 있다.

Description

이중 순환식 유동층 연소장치

본 발명은 이중 순환식 유동층 연소장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일반가정이나 공장 등에서 버려지는 하수 슬러지와 같이 80∼90％정도의 함수율을 갖는 폐기물을 완전하게 소각 처리할 수 있는 이중 순환식 유동층 연소장치에 관한 것이다.

일반적으로, 가정이나 공장 등에서 버려지는 하수(下水)는 하수처리장에 이송되어 처리되는 과정에서 슬러지가 발생되며, 발생된 하수 슬러지는 일반폐기물과는 달리 80∼90％정도의 함수율을 보유하고 있기 때문에 쓰레기 매립지등과 같은 장소에 매립할 경우에는 침출수를 다량으로 발생시켜, 지하수의 오염이나 토양오염 및 심한 악취를 유발시키는 주요인이 되고 있다.

또한, 이러한 하수 슬러지는, 수분을 다량으로 함유하고 있기 때문에 일반 소각시설이나 퇴비화시설로는 적정하게 처리하기가 매우 곤란하다.

최근에 하수 슬러지를 처리하기 위한 방법으로, 함수율이 높은 하수 슬러지를 탈수시키고 건조한 후에 소각 처리하거나, 아니면 함수율이 높은 하수 슬러지를 그대로 소각로에 넣고 소각 처리하거나, 퇴비화와 같은 중간처리 단계를 거쳐 매립처리하고 있는 실정이다.

상기와 같은 종래방법으로는 하수 슬러지를 빠른 시간내에 처리하지 못할 뿐만 아니라, 함수율이 높은 하수 슬러지를 소각로에 그대로 넣고 소각시킬 때에는 높은 함수율 때문에 많은 연료를 사용하여야 하는 문제점이 있다.

또한, 하수 슬러지를 건조시킨 후 소각시키는 방법으로는 별도의 건조장치를 설치해야 하므로, 종래와 같은 처리방법들은 매우 비경제적인 문제점을 안고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 창출된 것으로, 그 목적은 저비용으로 함수율이 높은 하수 슬러지를 2단계로 완전하게 소각 처리할 수 있는 이중 순환식 유동층 연소장치를 제공하는 것이다.

도 1 은 본 발명의 이중 순환식 유동층 연소장치의 일부를 절개하여 나타내는 도면.

도 2 는 도 1 의 A-A 단면도.

도 3 은 도 1 의 B-B의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2: 1차연소실 4: 2차연소실

8: 3차공기공급부 6: 1차연소가스출구

10: 유동사 주입구 12: 폐기물 주입관

16: 2차공기공급부 18: 1차공기공급부

20: 소각재 배출구 22: 가열구

24: 연소 가스 배출구 26: 유동사 순환구

따라서, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 이중 순환식 유동층 연소장치는, 하수 슬러지를 상부측으로 분사하는 폐기물 공급수단과, 하수 슬러지를 연소시키는 연소수단과, 하수 슬러지를 유동 및 분사시키는 공기공급수단과, 하수 슬러지의 연소효율을 높이기 위한 유동사 순환수단으로 이루어진다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 이중순환식 유동층 연소장치를 첨부된 도면을 참조하여 아래와 같이 상세하게 설명한다.

도 1 은 본 발명의 이중 순환식 유동층 연소장치의 일부를 절개하여 나타내는 도면이고, 도 2 는 도 1 의 A-A 단면도이고, 도 3 은 도 1 의 B-B의 단면도이다.

본 발명의 이중 순환식 유동층 연소장치의 구성을 살펴보면, 상기 폐기물 공급수단은, 연소수단의 하부측에 폐기물 주입관 (12) 을 형성한다.

상기 연소수단은, 상기 하부측단에 가열구 (22) 및 소각재 배출구 (20) 를 갖는 1차연소실 (2) 을 형성하고, 상기 1차연소실 (2) 을 외주면측에서 일정간격을 두고 감싸도록 형성된, 연소 가스 배출구 (24) 를 갖는 2차연소실 (4) 을 구비한다.

상기 공기공급수단은, 폐기물 주입관 (12) 의 내에 분사력을 높이기 위해 1차공기공급부 (18) 를 형성하고, 폐기물 주입관 (12) 의 외주측에 하수 슬러지를 유동시키는 2차공기공급부 (16) 를 형성하고, 연소수단에 유동되는 하수슬러지를 접선각 방향으로 회전시키도록 형성된 제 3 차공기공급부 (8) 를 구비한다.

상기 유동사 순환수단은, 2차연소실 (4) 을 측면에 유동사 주입구 (10) 를 형성하고, 2차연소실 (4) 과 1차연소실 (2) 의 하단부에 연통되도록 형성된 유동사 순환구 (26) 를 구비한다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 상기 연소수단은, 1차연소실 (2) 과 2차연소실 (4) 이 대략 원통으로 형성된 것으로, 예를 들면, 내통과 외통으로 형성되어 있다.

상기 1차연소실 (2) 의 상부측의 원주면에는 연소가스가 2차연소실 (4) 로 공급되도록 공기공급수단 중, 1차연소가스출구 (6) 가 형성되어 있다.

또한, 1차연소실 (2) 의 내주면에는 공기공급수단 중, 다수개 3차공기공급부 (8) 가 설치되어 있으며, 상기 3차공기공급부 (8) 는 원주방향측으로 접선각을 갖도록 형성하고 있다.

상기 2차연소실 (4) 의 하부측 외부면에는 배기가스배출구 (24) 가 형성되어 있으며, 유동사를 주입시키기 위한 유동사 순환수단의 유동사 주입구 (10) 가 형성되어 있다.

상기의 2차연소실 (4) 로 공급되는 유동사가 1차연소실 (2) 로 공급되어 연속적으로 순환할 수 있도록 2차연소실 (4) 의 하부측면에는 유동사 순환수단으로 다수개의 유동사 순환구 (26) 를 형성하고 있다.

상기 1차연소실 (2) 의 하부측에는 폐기물 주입관 (12) 의 내부측에 1차공기공급부 (18) 가 형성되어 있고, 상기 1차공기공급부 (18) 와 인접하는 외주면측에는 공기공급수단 중, 다수개의 2차공기공급부 (16) 가 형성되어 있다.

상기 1차연소실 (2) 의 바닥부분에는 연소시 발생되는 하수 슬러지의 소각재를 배출시킬 수 있는 소각재 배출구 (20) 가 형성되어 있다.

상기 1차연소실 (2) 과 2차연소실 (4) 을 가열하기 위하여 1차연소실 (2) 의 하부측에는, 버너 등의 가열구 (22) 가 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 이중 순환식 유동층 연소장치를 보다 상세하게 아래와 같이 구성 및 작용을 설명한다.

본 발명은, 폐기물 공급수단의 폐기물 주입관 (12) 을 통하여 함수율이 약 80∼90％정도의 하수 슬러지를 일정한 압력을 가하여 공급하면, 상기 하수 슬러지는 폐기물 주입관 (12) 을 따라 공급된다.

상기 하수 슬러지는 다량의 함수율을 가지고 있기 때문에 폐기물 주입관 (12) 에 공급시켜 주는 가압력으로는 1차연소실 (2) 의 중앙 상부측으로 공급하지 못하기 때문에, 폐기물 주입관 (12) 의 주입부 끝부분에 공기공급수단의 1차공기공급부 (18) 를 설치하여 상기 1차공기공급부 (18) 에서 공급되는 고압 공기에 의해 연소수단의 1차연소실 (2) 로 공급되는 하수 슬러지를 작은 세립자로 분사시켜 1차연소실 (2) 의 상부측으로 뿜어지도록 공급한다.

상기와 같이 분사되어 뿜어지는 하수 슬러지는 버너 등의 가열구 (22) 에 의해 가열되면서 소각된다.

또한, 1차공기공급부 (18) 에 의해 공급되어지는 고압 공기로 인해 분사되어 뿜어지는 하수 슬러지는 2차공기공급부 (16) 에서 공급되는 고압 공기의 유동압력에 의해 부력의 힘을 받아 1차연소실 (2) 의 바닥으로 떨어지지 않고 유동상태를 유지하면서 연소된다.

상기와 같이 비산되어 뿜어지면서 소각되는 하수 슬러지를 보다 빠르게 연소시키고 높은 연소효율을 유지하기 위하여 미세한 유동사를, 유동사 순환수단의 유동사 주입구 (10) 를 통하여 공급하면, 유동사는 2차연소실 (4) 의 하부측에 형성시키고 있는 유동사 순환구 (26) 를 통하여 1차연소실 (2) 로 공급된다.

상기 1차연소실 (2) 로 공급된 유동사는 2차공기공급부 (16) 에서 공급되는 고압 공기에 의해 1차연소실 (2) 의 상부측으로 하수 슬러지와 함께 유동한다.

상기와 같이 유동사중에서 일부 미세한 유동사는 1차연소실 (2) 의 1차연소가스출구 (6) 를 통하여 2차연소실 (4) 로 순환되고 다시 유동사 순환구 (26) 를 통하여 다시 1차연소실 (2) 로 순환되며, 이때 유동사와 동시에 1차공기공급부 (18) 에 의해 분사되어 뿜어져, 1차연소실 (2) 의 상부측으로 분사되는 하수 슬러지는 유동사와 유동되면서 혼합되어 1차연소실의 상부측으로 이동하는 동안 건조 및 연소과정이 이루어진다.

또한, 1차연소실 (2) 과 2차연소실 (4) 을 순환하고 있는 유동사는 1,2차연소실 (2), (4) 의 복사열에 의해 가열되어 있기 때문에, 순환되는 유동사와 분사되어 뿜어지는 하수 슬러지와 혼합유동되면서 유동사의 보유열을 신속하게 전달하고, 하수 슬러지는 빠르게 건조되면서 연소가 진행된다.

또한, 상기 1차연소실 (2) 에서 소각되어지는 하수 슬러지의 1차연소실 (2) 내 체류시간을 지연시키기 위하여, 1차연소실 (2) 의 길이방향으로 중앙측 내주면에 도 3 에 도시된 바와 같이, 3차공기공급부 (8) 를 원주방향으로 접선각을 갖도록 설치하고 있어, 소각되는 하수 슬러지가 유동됨과 동시에 회오리형상과 같이 공기혼합을 촉진시키므로 연소실에서 연소가스의 체류시간이 지연되고 건조 및 연소효율이 높아진다.

상기와 같이 1차연소실 (2) 에서 회오리치면서 연소되는 하수 슬러지는 1차연소가스출구 (6) 를 통하여 2차연소실 (4) 로 회전되면서 이동되고, 미연소된 하수 슬러지는 2차연소실 (4) 에서 완전연소된다.

상기의 2차연소실 (4) 에는 가열구 (22) 를 별도로 설치할 필요가 없는 바, 이는, 상기 1차연소실 (2) 과 2차연소실 (4) 을 구획하고 있는 격벽이 내화벽돌로 이루어져 있기 때문에 연소가스에 의한 내화벽돌의 축열효과로 미연소된 하수슬러지는 완전연소된다.

상기와 같이, 2차연소실 (4) 에서 소각되는 하수 슬러지는, 2차연소실 (4) 의 상부측에서 하부측으로 원형으로 회전되면서 하강되어 배기가스와 미세립자의 소각재 일부는 배기가스배출구 (24) 를 통하여 배출되며, 그 이외의 소각재는 유동사와 함께 유동사 순환구 (26) 를 통하여 1차연소실 (2) 의 하부측에 비중이 무거운 소각재와 일부의 유동사가 쌓이게 된다.

상기 배기가스배출구 (24) 를 통하여 배출되는 배기 가스와 미세한 소각재는, 배기가스배출구 (24) 의 출구측에 설치된 필터 등의 갖는 집진장치 (도시안됨) 에 의해 걸려진다.

또한, 상기 2차연소실 (4) 에서도 소각되지 않은 일부 하수 슬러지는 유동사 순환구 (26) 를 통하여 1차연소실 (2) 로 계속해서 순환되도록 구성되어 있다.

상기 1차연소실 (2) 과 2차연소실 (4) 에서 소각된 하수 슬러지의 소각재는 1차연소실 (2) 의 하부측에 쌓이게 되면 소각재 배출구 (20) 를 통하여 간단하게 배출시킬 수 있다.

따라서, 상기와 같이 본 발명의 이중 순환식 유동층 연소장치에 의해 함수율이 높은 하수 슬러지와 같은 폐기물을 완전하게 소각 처리할 수 있어 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 이중 순환식 유동층 연소장치로 인하여 함수율이 높은 하수 슬러지를 소각시에 사용되는 보조연료의 소비량을 최소화시킬 수 있어 소각에 필요한 처리비용을 상당하게 낮출 수 있어 매우 경제적이다.

Claims (5)

1. 하수 슬러지를 공급하는 폐기물 공급수단과,

   하수 슬러지를 1차 및 2차로 연소시키는 연소수단과,

   하수 슬러지를 유동 및 분사시키는 공기공급수단과,

   하수 슬러지의 연소효율을 높이기 위한 유동사 순환수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중 순환식 유동층 연소장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 폐기물 공급수단은, 연소수단의 하부측에 형성되며, 상부측으로 향하여 수직으로 분사시키는 폐기물 주입관 (12) 을 구비하는 것을 특징으로 하는 이중 순환식 유동층 연소장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 연소수단은, 하부측단에 가열구 (22) 및 소각재 배출구 (20) 를 갖는 1차연소실 (2) 과, 상기 1차연소실 (2) 을 외주면측에서 일정간격을 두고 감싸도록 형성된 연소 가스 배출구 (24) 를 갖는 2차연소실 (4) 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중 순환식 유동층 연소장치.
4. 제 1 항 또는 제 3항에 있어서, 상기 공기공급수단은, 폐기물 주입관 (12) 의 분사력을 높이기 위한 1차공기공급부 (18) 와, 폐기물 주입관 (12) 의 외주측에 하수 슬러지를 유동시키는 2차공기공급부 (16) 및, 하수슬러지를 접선각 방향으로 회전시키도록 형성된 제 3 차공기공급부 (8) 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중 순환식 유동층 연소장치.
5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 유동사 순환수단은, 2차연소실 (4) 의 측면에 형성된 유동사 주입구 (10) 와, 2차연소실 (4) 과 1차연소실 (2) 의 하단부에 연통되도록 형성된 유동사 순환구 (26) 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중 순환식 유동층 연소장치.