KR100397258B1 - 배기가스 재연소장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배기가스 재연소장치에 관한 것으로, 상면 중앙에 중공관(12)이 관통 설치되고 외주면에 배기가스 공급관(14)과 버너(70)가 설치되는 원통부(16), 상기 원통부(16)의 하부에 설치되는 원뿔형상부(18)를 구비한 와류형성부재(10); 상기 와류형성부재(10)의 외벽을 감싸도록 형성되고 냉각수를 수용하여 상기 와류형성부재(10)의 온도를 조절하는 냉각부(20); 상기 냉각부(20)를 관통하여 원통부(16)의 내벽으로 노출되도록 방사형으로 경사지게 설치된 다수개의 공기분사노즐(30); 상기 냉각부(20)를 감싸도록 형성되고 압축공기가 저장되어 상기 각 공기분사노즐(30)로 압축공기를 공급하도록 된 압축공기 저장부(40); 상기 압축공기 저장부(40)와 냉각부(20)를 관통하여 원통부(16)의 내벽으로 노출되도록 방사형으로 설치된 다수개의 연료분사노즐(50); 및 상기 원뿔형상부(18)의 임계지점(CP)전에 설치되고, 상부측에는 와류에 의해 분진과 분리된 가스가 배출되도록 가스배출구(62)가 형성된 배출부재(60)로 구성된 것이다. 이러한 본 발명에 의하면, 별도의 화학처리설비를 설치하지 않고 배기가스에 포함된 분진이나 불완전연소가스 및 악취를 제거할 수 있는 유용한 효과가 제공된다.

Description

배기가스 재연소장치{EXHAUST GAS RECOMBUSTION APPARATUS}

본 발명은 배기가스 재연소장치에 관한 것으로, 특히 와류형성부재 내에서 와류를 강제로 발생시키면서 공급되는 배기가스를 압축공기와 같이 분사되는 연료로 재연소시켜 배기가스 중에 포함된 악취를 제거할 수 있음은 물론, 배기가스 중에 포함된 분진을 제거할 수 있고, 불완전 연소로 인하여 발생하는 유해가스의 발생을 억제 또는 제거할 수 있는 배기가스 재연소장치에 관한 것이다.

일반적으로 소각장치에 사용되는 재연소장치는 본원 출원인이 선출원한 특허출원번호 제 97-25569호에 개시된 바와 같이, 폐기물을 다단계로 연소시키도록 구성되어 있다. 이러한 재연소장치는 폐기물을 다수개의 버너로 여러번 연소시킴으로서, 불완전 연소로 인한 유해가스의 발생을 최소화하는 효과가 발생되는 것이다.

그러나, 상기와 같은 다단식 재연소장치에서는 배출되는 배기가스에 포함된 분진을 제거하기 곤란하여 별도의 백필터와 같은 정화장치를 필요로 하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 상기와 같은 종래기술에 의한 다단식 재연소장치는 폐기물을 다단계로 연소시키는 과정에서 불완전 연소가스가 발생하여 배출되는 문제점이 있었고, 이를 해소하기 위하여 고가의 설비 즉, 환원촉매장치를 사용해야 하는 문제점이 있었던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명한 것으로, 본 발명의 기술적 과제는 배기가스에 포함된 분진을 재연소시킨 후, 강제와류를 이용하여 배기가스와 분리시켜 배출할 수 있고, 불완전 연소가스를 제거할 수 있으며, 저온의 배기가스에서 발생하는 악취를 제거할 수 있는 수단을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 의한 배기가스 재연소장치를 도시한 단면도.

도 2는 도 1의 A-A선 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 재연소장치의 작동상태를 도시한 도면으로, 3a는 정단면도이고, 3b는 평단면도.

도 4는 본 발명에 의한 재연소장치가 소각장치에 적용되어 사용되는 상태를 도시한 개략도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 와류형성부재 12 : 중공관

14 : 배기가스 공급관 16 : 원통부

18 : 원뿔형상부 20 : 냉각부

30 : 공기분사노즐 40 : 압축공기 저장부

50 : 연료분사노즐 60 : 배출부재

62 : 가스배출구 70 : 버너

CP : 임계지점

상기와 같은 기술적 과제를 해소하기 위한 본 발명은 상면 중앙에 중공관이 관통 설치되고 외주면 일측에 접선방향으로 배기가스 공급관이 설치되고 외주면 타측에는 접선방향으로 버너가 설치되는 원통부, 상기 원통부의 하부에 설치되는 원뿔형상부를 구비한 와류형성부재; 상기 와류형성부재의 외벽을 감싸도록 형성되고 냉각수를 수용하여 상기 와류형성부재의 온도를 조절하는 냉각부; 상기 냉각부를 관통하여 원통부의 내벽으로 노출되도록 방사형으로 경사지게 설치된 다수개의 공기분사노즐; 상기 냉각부를 감싸도록 형성되고 압축공기가 저장되어 상기 각 공기분사노즐로 압축공기를 공급하도록 된 압축공기 저장부; 상기 압축공기 저장부와 냉각부를 관통하여 원통부의 내벽으로 노출되도록 방사형으로 설치된 다수개의 연료분사노즐; 및 상기 원뿔형상부의 임계지점 전위치에 설치되고, 상부측에는 와류에 의해 분진과 분리된 가스가 배출되도록 가스배출구가 형성된 배출부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 배기가스 재연소장치를 제공한다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면중에서 도 1은 본 발명에 의한 배기가스 재연소장치를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.

이하, 미설명 부호 "100"은 재연소장치이고, "200"은 소각장치이며, "201"은 연소기이다.

첨부된 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 배기가스 재연소장치(100)는 상면에 중공관(12)이 관통 설치되고, 접선방향 양측에 배기가스 공급관(14)과 버너(70)가 설치된 원통부(16), 상기 원통부(16)의 하부에 설치되는 원뿔형상부(18)를 구비한 와류형성부재(10)와, 상기 와류형성부재(10)의 온도를 조절하기 위한 냉각부(20)와, 상기 와류형성부재(10)의 내부에서 강제와류를 형성하기 위하여 압축공기를 분사하는 공기분사노즐(30)과, 상기 공기분사노즐(30)로 압축공기를 공급하기 위한 압축공기 저장부(40)와, 배기가스를 재연소시키기 위하여 연료를 분사하도록 된 연료분사노즐(50)과, 상기 와류형성부재(10)의 임계지점(CP) 전위치에 설치되어 배기가스로부터 분리된 분진이 수집되고 분진이 분리된 가스가 배출되도록 형성된 배출부재(60)로 구성된다.

이를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 와류형성부재(10)는 원통부(16)와 원뿔형상부(18)로 형성되는데, 상기 원통부(16)의 상면은 폐쇄되어 있고, 하부에는 상기 원뿔형상부(18)가 결합된 구조를 갖으며, 상기 상면에는 압력조절 및 환기용 중공관(12)이 관통 설치되고, 상기 원통부(16)의 외주면 상부에는 배기가스 공급관(14)이 접선방향으로 설치되는 것이다. 또한, 상기 원통부(16)의 외주면 타측에는 공급되는 배기가스가 저온일 때 작동되어 배기가스를 연소시키기 위한 버너(70)가 접선방향으로 설치된다.

이러한 와류형성부재(10)는 후술할 공기분사노즐(30)에 의해 강제와류가 발생할 경우에 그 내부에서 발생하는 압력과, 연료가 버너(70) 또는 고온의 배기가스에 의해 연소될 때, 고열 및 압력을 견딜 수 있도록 내화벽돌로 이루어질 수 있다.

상기 배기가스 공급관(14)은 배기가스를 상기 와류형성부재(10)에 공급하기 위한 것으로, 이러한 배기가스 공급관(14)은 상기 원통부(16)의 외주면에 접선방향으로 설치된다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 배가가스 공급관(14)은 공급되는 배기가스가 상기 와류형성부재(10)의 내벽을 따라 이동하면서 와류를 형성하도록 상기 원통부(16)의 상부 외주면에 접선방향으로 설치되는 것이다.

상기 냉각부(20)는 와류형성부재(10)의 외벽을 감싸도록 형성되는 것으로, 내부에는 냉각수가 수용된다. 이러한 냉각부(20)는 상기 와류형성부재(10)의 온도를 조절하여 즉, 와류형성부재(10)로부터 발생되는 열을 냉각시키기 위한 것으로, 수용되는 냉각수는 도시되지 않은 순환수단에 의해 순환된다.

상기 공기분사노즐(30)은 상기 냉각부(20)를 관통하여 상기 원통부(16)의 내벽으로 노출되도록 설치되는 것으로, 공급되는 압축공기에 의해 상기 와류형성부재(10)의 내부에서 강제와류가 형성되도록 일방향으로 경사지게 설치되며, 다수개의 공기분사노즐(30)은 방사형으로 설치된다. 이때, 상기 각 공기분사노즐(30)의 경사방향은 도 2에 도시된 바와 같이 배기가스가 공급되어 회전되는 방향이다.

또한, 상기 각 공기분사노즐(30)에는 연료공급관(도시되지 않음)을 설치하여 압축공기와 연료를 동시에 분사할 수 있다.

상기 압축공기 저장부(40)는 상기 냉각부(20)의 외벽을 감싸도록 형성되어, 도시되지 않은 압축기로부터 공급되는 압축공기가 저장된다. 이와 같이 저장되는 압축공기는 상기 각 공기분사노즐(30)을 통하여 원통부(16)의 내부로 분사되는 것이다. 이때, 상기 압축공기 저장부(40)는 고압에 견딜 수 있도록 형성하는 것이 바람직하다.

상기 연료분사노즐(50)은 도시되지 연료공급기로부터 공급되는 연료를 상기 와류형성부재(10)의 내부로 분사하도록 된 것으로, 상기 압축공기 저장부(40)와 냉각부(20) 및 원통부(16)를 관통하여 설치된다. 이때, 연료분사노즐(50)은 경사지게 설치되는데, 그 경사방향은 상기 공기분사노즐(30)의 경사방향과 동일하다. 상기 연료분사노즐(50)에 공급되는 연료는 LPG 또는 기름이다.

상기 배출부재(60)는 강제 연소되어 배출되는 배기가스에 포함된 분진이 분리되어 수집되고, 분진이 분리된 가스가 배출되도록 형성된 것으로, 임계지점(CP) 전 위치의 원뿔형상부(18) 끝단에 상판의 중앙부가 내부와 연통되게 설치되고, 상부측에는 와류에 의해 분진이 분리된 가스가 배출되도록 가스배출구(62)가 형성된 것이다.

이때, 상기 임계지점(CP)은 와류의 중앙부가 반전하여 상승하는 가상의 위치로 이러한 임계지점(CP)이 상기 원뿔형상부(18)의 끝단 하방에 위치하게 됨으로,상기 와류형성부재(10)의 내부에서 재연소되면서 강제와류에 의해 회전하게 되는 재연소가스는 상기 원뿔형상부(18)의 끝단부를 빠져나와 상기 배출부재(60) 내부로 유입되는 것이다.

한편, 상기 버너(70)는 상기 배기가스 공급관(14)으로부터 공급되는 배기가스가 저온일 경우에, 상기 연료분사노즐(50)로부터 연료가 분사되더라도 연소되지 않으므로, 이때 작동되어 분사되는 연료를 연소시키게 되는 것이고, 공급되는 배기가스가 고온일 경우에는 분사되는 연료가 고온의 배기가스에 의해 연소됨으로 작동되지 않도록 구성되는 것이다. 즉, 상기 버너(70)는 선택적으로 작동되는 것으로, 이를 위해서 별도의 절환 스위치를 설치할 수 있고, 상기 배기가스 공급관(14)의 내부에 온도센서를 설치하여 감지신호에 의해 자동으로 제어되도록 구성할 수 있는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 재연소장치(100)의 작용을 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면중에서 도 3a,3b에 도시된 바와 같이, 상기 배기가스 공급관(14)을 통하여 배기가스가 와류형성부재(10)의 내부로 공급되면, 상기 공기분사노즐(30)를 통하여 상기 압축공기 저장부(40)에 저장된 압축공기가 분사되며, 상기 연료분사노즐(50)을 통하여 연료가 분사된다. 이때, 공급되는 배기가스가 고온이라면 상기 버너(70)는 작동되지 않는다.

이와 같이 배기가스와 압축공기 그리고 연료가 분사되면, 상기 와류형성부재(10)의 내부에서는 강한 와류가 형성되어 혼합가스가 회전하게 되고, 이러한 상태에서 분사된 연료가 고온의 배기가스에 의해 점화되어 연소되며, 이때 상기 와류형성부재(10) 내부의 압력은 상기 중공관(12)에 의해 조절될 수 있게 된다. 따라서, 상기 배기가스 공급관(14)으로 유입된 불완전 배기가스는 재연소되어 유해가스가 제거될 수 있는 것이다.

한편, 분사되는 압축공기에 의해 회전하는 혼합가스 즉, 재 연소가스는 상기 와류형성부재(10)의 원통부(16)에서 선회하면서 상기 원뿔형상부(18)로 하강하게 되고, 이때, 상기 재 연소가스에 포함된 분진은 중앙부에서 상기 원통부(16)의 내벽이나 원뿔형상부(18)의 내벽측으로 이동하여 선회하면서 하강하게 되는 것이다.

이와 같이 강한 와류에 의해 선회하면서 하강하는 재 연소가스 및 분진은 상기 원뿔형상부(18)의 끝단부를 빠져나와 상기 배출부재(60) 내부로 유입되는데, 이는 상기 임계지점(CP)이 상기 원뿔형상부(18)의 끝단부 하방에 위치하기 때문이다.

이때, 상기 와류형성부재(10)의 내부에서 연료의 연소로 인하여 발생한 열은 상기 원통부(16)와 원뿔형상부(18)의 내벽을 가열하게 되나, 상기 와류형성부재(10)를 감싸고 있는 냉각부(20)에 의해 온도가 상승되지 않는다.

상기와 같은 과정으로 상기 배출부재(60)의 내부로 유입된 재 연소가스는 선회를 진행하게 되고, 이 과정에서 재 연소가스에 포함되어 있던 분진이 하방으로 낙하하여 상기 배출부재(60)의 하부에 쌓이게 되고, 분진이 분리된 재 연소가스는 상기 가스배출구(62)를 통하여 배출되는 것이다. 이때, 상기 배출부재(60)의 하부에는 분진배출도어를 설치하여 주기적으로 배출부재(60) 내부에 쌓인 분진을 제거할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 고온의 배기가스에 포함된 불완전가스는 상기 와류형성부재(10)내에서 재 연소되어 제거되는 것이고, 분진은 상기 배출부재(60)를 통하여 처리될 수 있는 것이다.

한편, 상기 배기가스 공급관(14)을 통하여 저온의 배기가스가 공급되면, 상기 버너(70)가 작동하게 된다.

즉, 상기 배기가스 공급관(14)을 통하여 저온의 배기가스가 공급되고, 압축공기가 분사되며 연료가 공급되면 상기 버너(70)가 점화되어 분사된 연료를 연소시키게 된다. 이와 같이 상기 버너(70)가 점화되어 연료가 연소되면, 저온의 배기가스는 재 연소됨으로, 저온의 배기가스에 포함된 악취 또는 불완전가스는 연소되어 제거될 수 있게 되고, 이러한 과정에서 발생된 분진 및 재 연소가스는 전술한 바와 같이 상기 배출부재(60)로 유입되어 분진은 재 연소가스로부터 분리되어 배출부재(60)의 하방으로 떨어져 별도로 처리되고, 재 연소가스는 상기 가스배출구(62)를 통하여 배출되는 것이다.

이와 같은 고온 또는 저온의 배기가스 재 연소과정은 연속적으로 진행된다.

상기과 같은 본 발명에 의한 재 연소장치(100)가 소각장치(200)에 적용된 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 4에 도시된 바와 같이, 소각장치(200)에 적용된 재연소장치(100)는 와류형성부재(10)가 연소기(201)의 배기구에 설치된 구조를 갖는다.

즉, 연소기(201)로부터 폐기물이 연소되면서 발생한 배기가스는 연결파이프(101)를 통하여 배기가스 공급관(14)로 공급되어 와류형성부재(10) 내부로 공급됨과 동시에 도시되지 않은 압축기로부터 발생된 고압의 압축공기와 연료가상기 공기분사노즐(30)과 연료분사노즐(50)을 통하여 분사된다. 이때, 공급되는 배기가스가 고온이면 상기 버너(40)는 작동하지 않게 되고, 저온이면 작동되어 점화된다.

이와 같이 상기 공기분사노즐(30)에 의해 와류형성부재(10) 내부에서 강제와류가 형성되고, 분사된 연료가 연소되면, 전술한 바와 같이 배기가스에 포함된 불완전가스 또는 악취가 재 연소되어 유해가스 및 악취가 발생되지 않게 되고, 잔여 분진은 가스로부터 분리되어 배출되는 것이다.

따라서, 상기 배출부재(60)의 가스배출구(62)를 통하여 배출되는 가스에는 불완전가스가 제거되고, 악취가 제거되며, 분진이 제거된 상태로 대기중으로 배출되어 대기오염을 방지할 수 있게 되는 것이다.

한편, 본 발명에 의한 와류형성부재(10)는 수평으로 설치하여 사용할 수 있다. 이경우에도 그 기능이나 효과는 전술한 바와 같다. 또한, 상기 가스배출구(62) 측에 배기가스를 강제로 배출시킬 수 있는 송풍기(도시되지 않음)를 설치한다면, 배기가스의 배출이 보다 용이하게 이루어질 수 있게 된다.

본 발명에 의한 배기가스 재연소장치는 고온 또는 저온의 배기가스를 강제와류가 발생하는 와류형성부재로 통과시키고 연료로 재연소시켜 배기가스에 포함된 불완전연소가스는 물론 저온의 배기가스에 포함된 악취를 재 연소시키고, 분진을 가스로부터 분리하도록 구성된 것으로, 본 발명에 의하면, 별도의 화학처리설비를 설치하지 않고 배기가스에 포함된 분진이나 불완전연소가스 및 악취를 제거할 수있는 유용한 효과가 제공된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.

Claims (2)

1. 상면 중앙에 중공관(12)이 관통 설치되고 외주면 일측에 접선방향으로 배기가스 공급관(14)이 설치되며 외주면 타측에는 버너(70)가 접선방향으로 설치되는 원통부(16), 상기 원통부(16)의 하부에 설치되는 원뿔형상부(18)를 구비한 와류형성부재(10);

   상기 와류형성부재(10)의 외벽을 감싸도록 형성되고 냉각수를 수용하여 상기 와류형성부재(10)의 온도를 조절하는 냉각부(20);

   상기 냉각부(20)를 관통하여 원통부(16)의 내벽으로 노출되도록 방사형으로 경사지게 설치된 다수개의 공기분사노즐(30);

   상기 냉각부(20)를 감싸도록 형성되고 압축공기가 저장되어 상기 각 공기분사노즐(30)로 압축공기를 공급하도록 된 압축공기 저장부(40);

   상기 압축공기 저장부(40)와 냉각부(20)를 관통하여 원통부(16)의 내벽으로 노출되도록 방사형으로 설치된 다수개의 연료분사노즐(50); 및

   상기 원뿔형상부(18)의 임계지점(CP) 전 위치에 설치되고, 상부측에는 와류에 의해 분진과 분리된 가스가 배출되도록 가스배출구(62)가 형성된 배출부재(60);

   로 구성되는 것을 특징으로 하는 배기가스 재연소장치.
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