KR101806396B1

KR101806396B1 - 소각로 수냉 벽에 의한 열 회수 시스템

Info

Publication number: KR101806396B1
Application number: KR1020170048352A
Authority: KR
Inventors: 정양식; 김공환
Original assignee: 주식회사 탑에너지솔루션
Priority date: 2016-11-23
Filing date: 2017-04-14
Publication date: 2017-12-07
Anticipated expiration: 2037-04-14

Abstract

본 발명은 주로 석유 화학계 폐기물로 이루어지는 폐기물 및 고형연료를 신 재생에너지로 활용하기 위해 소각 재처리하면서 에너지를 환수하는 소각로 플랜트에, 소각로 내 내화물에 직접 가해지는 연소열을 회수하는 열 회수 수단을 부가하여 소각로의 내화물 소손을 방지하고, 소손에 의한 소각로 설비수리 기간 배제에 따른 지속적인 운전이 가능하여 열 회수 효율을 극대화하며, 소각로 설비의 유지 보수가 경제적인 소각로 수냉 벽에 의한 열 회수 시스템에 관한 것이다.

Description

소각로 수냉 벽에 의한 열 회수 시스템{Incinerator heat recovery system according to the water-cooled wall}

본 발명은 소각로에 관한 것으로 상세하게는 주로 석유 화학계 폐기물로 이루어지는 폐기물 및 고형연료를 신 재생에너지로 활용하기 위해 소각 재처리하면서 에너지를 환수하는 소각로 플랜트에, 소각로 내 내화물에 직접 가해지는 연소열을 회수하는 열 회수 수단을 부가하여 소각로의 내화물 소손을 방지하고, 소손에 의한 소각로 설비수리 기간 배제에 따른 지속적인 운전이 가능하여 열 회수 효율을 극대화하며, 소각로 설비의 유지 보수가 경제적인 소각로 수냉 벽에 의한 열 회수 시스템에 관한 것이다.

산업의 발전과 생활의 편리성 추구에 의해 1회적으로 사용되고 폐기되는 제품이 범람하고 있다.

1회적으로 사용되고 폐기되는 제품들 중 친환경적인 제품들도 있지만 값싼 제조 원가로 대량 생산을 하기 위해 석유 화학계 원료를 광범위하게 사용하고 있는 현실이다.

이러한 제품들은 농업, 수산업, 건축, 토목, 가전 및 식품포장 등에 매우 광범위하게 사용되고 있어 이들 폐기물이 범람하여 환경문제가 심각한 수준에 이르고 있는 실정이다.

일상생활이나 산업 현장에서 타이어 및 비닐을 포함한 그 외 다양한 합성수지재의 사용량이 점차 증가하고 있으며, 이러한 합성수지 재는 사용 후 극히 일부만이 재활용되고 나머지 대부분은 폐기물로 분류되어 매립되거나 혹은 소각 처리되고 있다.

이 중, 합성수지를 폐기물로서 매립하는 방법은 매립지의 확보가 어렵고, 매립된 고형연료는 잘 썩지 않아 토양과 지하수를 오염시키고 악취를 발생시킨다는 문제점이 있었다.

따라서 폐기물을 재활용할 수 있는 방법의 하나로서, 연료로 활용하는 방법이 많이 연구되고 있고, 폐기물을 연료로 사용하는 것은 신 재생에너지 분야의 하나로 다양하게 개발되고 있다.

이러한 폐기물 및 고형연료의 연소방법에 있어서 가장 크게 주안점을 두어야 할 것은 연료를 완전 연소시켜 발열량을 최대화하는 동시에, 불완전한 연소로 인하여 발생하는 유해 가스의 배출을 최소화시켜야 한다는 것이다.

상기한 바와 같은 문제점들을 보완하기 위해, 폐기물을 연소처리과정에서 발생한 열과 열교환을 함으로써 온수나 난방수의 공급에 재사용할 수 있는 보일러가 제공되고 있다.

그러나, 상기한 종래의 일반적인 보일러는 폐기물을 사용하게 되므로, 연소시 발생하는 배기가스에 황산화물, 염소산화물, 질소산화물이 다량 포함되어 배출되므로, 그로 인해 심각한 공해를 발생할 수밖에 없는 문제점이 있었다.

상기 문제점을 일부 해소하기 위해 제안된 종래 기술에 대하여 살펴보면, 대한민국 특허 공개제 2012-31661호와 같이 폐합성수지 재로 만들어진 고형연료를 이용하는 보일러장치의 배출되는 배기가스를 순환수단을 통하여 연소실측으로 순환시키도록 구성함으로써, 산소의 공급량을 줄일 수 있어 연소 후 발생되는 질소산화물(N0x)과 굴뚝으로 배출되는 배기가스에 포함된 질소산화물(N0x)을 감소시킬 수 있어 공해를 방지가능하도록 고형연료를 이용한 보일러장치에 있어서, 다양한 고형연료를 공급가능하도록 구비되는 연료공급부와, 상기 연료공급부로부터 공급되는 고형연료를 용융시켜 기화시키도록 구비되는 연료생성부와, 상기 연료생성부에 일단이 연통가능하게 연결되어 기화연료를 외기 공급부로부터 공급되는 외기와 함께 공급받아 기화연료를 연소시키도록 구비되는 연소부와, 상기 연소부로부터 연소된 열을 공급받아 열교환가능하도록 일단은 연소부와 연통가능하게 연결되고, 외주면에는 유입구와 유출구 및 열 교환된 배기가스를 배출시키도록 배기구가 형성되어 구비되는 보일러부와, 상기 보일러부의 배기구와 연결되어 배기가스에 포함된 유해물질을 필터링 시키도록 구비되는 필터부와, 상기 필터부를 통하여 필터링 된 배기가스를 배기중으로 배출가능하도록 일단이 필터부에 연결된 배기가스 배출배관의 타단에 연결되어 구동가능하게 구비되는 배출용 송풍기와, 상기 필터부를 통하여 배출되는 배기가스를 외기 공급부에 의해 공급되는 외기와 함께 연소부 측으로 혼합공기를 공급함으로 인해 고형연료의 연소 및 배출가스 배출시 질소산화물(NOX)의 배출을 감소가능하도록 구비되는 배기가스순환수단, 상기 연료공급부와 연료생성부와 점화플러그와 외기 공급부를 갖는 연소부와 배출용 송풍기 및 배기가스순환수단을 제어가능하도록 구비되는 제어부를 포함하여 이루어지는 것이다.

상기와 같은 소각로는 연소부를 이루는 소각로 내부의 내화물에 반복적이고 지속적인 열이 가해짐에 의해 내화물의 물성이 변하여 내화능력이 떨어지고 지속됨에 의해 내화물이 떨어지는 문제가 발생할 수밖에 없는 단점이 있다.

내화물이 떨어지게 되면 소각로 운전을 정지하고 내화물을 보수한 뒤 재 가동하여야 한다.

소각로 정지, 보수 및 재 가동은 미 연소 고형연료의 크랭크 발생과 불완전 연소에 따른 배기가스 발생 및 보수 및 미가동에 의한 경제적 손실을 막대하게 발생하는 단점이 있다.

이러한 소각로는 첫째 소각 후 대기 중 배기가스에 의한 대기 환경 오염과, 소각로 운전에 따른 소음 진동 등의 환경적인 문제의 최소화, 둘째 소각로의 연소열로부터 많은 열량을 회수하여 사용하는 재생 에너지 효율, 셋째 소각로 설비의 시설과 시설 운영에 따른 경제성의 확보, 넷째 소각 후 잔류물의 회수와 안전한 폐기를 고려하는 것이 반드시 필요하다.

그러나 모든 종래 기술들은 상기 필수 요구사항 중 부분적인 충족만 이루어질 뿐 환경, 재생 효율, 운영 경제성을 모두 확보하는 것은 없었다.

KR

10-1224267

B1

KR

10-1223276

B1

KR

10-2012-31661

A

본 발명은 종래 소각로가 갖는 문제점을 해소하기 위하여 다음과 같은 과제를 해결하기 위하여 이루어진다.

본 발명은 소각로 플랜트에서 소각로 내 내화물에 직접 가해지는 연소열을 회수하는 열 회수 수단을 더 부가하여 전열면적이 늘어남에 따라 열 회수 효율을 높일 수 있도록 이루어진 소각로 수냉 벽에 의한 열 회수 시스템을 제공한다.

본 발명은 소각로 내 내화물에 직접 가해지는 연소열을 회수하는 열 회수 수단을 더 부가하여 소각로의 내화물 열 소손을 방지하여 소각로 수명을 높이고 유지 보수 비용을 절감할 수 있도록 이루어진 소각로 수냉 벽에 의한 열 회수 시스템을 제공한다.

본 발명은 열 소손에 의한 소각로 설비수리 빈도를 줄여서 지속적인 운전이 가능하여 열 회수 효율을 극대화할 수 있도록 이루어진 소각로 수냉 벽에 의한 열 회수 시스템을 제공한다.

본 발명은 열 소손에 의한 소각로 설비수리 빈도를 줄여서 지속적인 운전이 가능하여 불연물질 및 분진에 의한 크랭크 발생을 억제하고 충분히 연소된 폐기물을 회수하므로 친환경적으로 이루어진 소각로 수냉 벽에 의한 열 회수 시스템을 제공한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 고 발열량의 폐기물 및 고형연료를 자동 공급하는 연료 공급장치와, 상기 폐기물 및 고형연료를 연소하기 위한 다수의 화격자를 계단 형태로 갖춘 연소실이 내부에 형성되고, 상기 폐기물 및 고형연료를 공급받을 수 있게 연료 공급장치가 설치되어 상기 연료 공급장치에서 공급되는 폐기물 및 고형연료를 다수의 화격자로 투입시켜주는 투입부가 연소실의 한쪽에 형성되며, 다수의 상기 화격자에서 연소되어 남은 폐기물 및 고형연료의 잔여물이 배출되는 배출부가 연소실의 반대편 한쪽에 형성되고, 다수의 상기 화격자에서 폐기물 및 고형연료 연소 시 발생되는 고온의 배기가스가 배출되는 배기부가 연소실의 투입부 및 배출부 사이에 형성된 내화물 벽체로 이루어진 소각로와, 상기 소각로의 배기부에 설치되며, 물을 공급받아 상기 물을 순환시켜 고온의 배기가스로부터 열 에너지를 회수하는 에너지 회수 장치와, 상기 에너지 회수 장치에 설치되어 배기가스를 배출하는 연도와, 다수의 상기 화격자에 설치되어 연소용 공기를 연소실에 투입시키는 다수의 호퍼부와, 다수의 상기 호퍼부와 공기 이동관으로 연결되어 다수의 상기 호퍼부에 연소용 공기를 공급하는 공기 공급부와, 상기 투입부 및 배기부와 화격자 사이에 위치되는 내화물 벽체의 양쪽에 각각 매립되면서 물이 순환되도록 에너지 회수 장치와 제 1 물 순환관으로 연결되어, 폐기물 및 고형연료 연소 시 발생되는 연소열로부터 열 에너지를 회수하는 한 쌍의 제 1 수벽과, 상기 투입부의 한쪽과, 상기 투입부의 한쪽에 인접한 배기부의 한쪽이 이어지도록 굴곡 성형된 형태로 상기 내화물 벽체의 양쪽에 인접한 내화물 벽체의 한쪽에 매립되면서 물이 순환되도록 제 1 물 순환관과 연결관으로 연결되어, 폐기물 및 고형연료 연소 시 발생되는 연소열로부터 열 에너지를 회수하는 제 2 수벽과, 다수의 상기 화격자의 내부에 각각 설치되는 다수의 물 이동관과, 다수의 상기 물 이동관에 연결되어 물을 순환시켜주는 제 2 물 순환관과, 상기 제 2 물 순환관을 통해 다수의 물 이동관에 물을 공급하는 물 공급부와, 상기 공기 이동관과 제 2 물 순환관이 서로 교차되게 내부를 관통하여 설치되는 열교환기를 포함하며, 상기 폐기물 및 고형연료 연소 시 발생되는 연소열로부터 열 에너지를 다수의 물 이동관을 따라 순환되는 물로 회수하고, 다수의 상기 화격자를 지나서 고온이 된 물이 열교환기를 통과하면 공기 이동관으로 공급되는 연소용 공기로 열 에너지를 회수하며, 고온이 된 상기 연소용 공기는 다수의 호퍼부를 통해 연소실(21)에 투입되는 것을 특징으로 하는 소각로 수냉 벽에 의한 열 회수 시스템을 제공한다.

이상의 본 발명에 따르면 소각로 플랜트에 소각로 내 내화물에 직접 가해지는 연소열을 회수하는 열 회수 수단을 더 부가하여 전열면적이 늘어남에 따른 열 회수 효율을 높일 수 있고, 소각로의 내화물 열 소손을 방지하여 소각로 수명을 높이고 유지 보수 비용을 절감할 수 있으며, 열 소손에 의한 소각로 설비수리 기간 배제에 따른 지속적인 운전이 가능하여 열 회수 효율을 극대화할 수 있는 동시에 저질 폐기물 소각에 따른 불연물질 및 분진에 의한 크랭크 발생을 억제하고 충분히 연소 된 폐기물을 회수하므로 환경 친화적인 등의 여러 우수한 효과를 갖는 발명인 것이다.

좀 더 상세하게 말하자면, 본 발명은 고 발열량의 폐기물 및 고형연료 연소 시 발생되는 연소열이 가장 높은 온도로 전달되는 한정된 소각로의 내화물 벽체에만 제 1,2 수벽을 설치하여, 연소열에 의한 내화물 벽체의 소손을 방지하는 효과가 있다.

즉, 연소열이 낮은 온도로 전달되는 소각로의 내화물 벽체에는 제 1,2 수벽을 불 필요하게 설치하지 않는 효과가 있다.

또한, 제 1,2 수벽이 소각로의 전체 내화물 벽체에 설치되지 않기 때문에, 연소열로부터 열 에너지 회수를 위해 사용되는 물의 양을 줄여주는 효과가 있다.

본 발명은 제 1,2 수벽이 따로 분리되어 소각로의 내화물 벽체에 매립되기 때문에, 제 1,2 수벽을 따로 수리할 수 있는 효과가 있다.

즉, 수리에 의한 소각로의 내화물 벽체 손상을 줄여주는 효과가 있다.

또한, 제 1,2 수벽 중 하나를 수리하더라도 나머지를 따로 사용할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 다수의 화격자 내부에 각각 설치된 물 이동관으로 물이 순환되기 때문에, 연소열에 의한 화격자의 소손을 방지하는 효과가 있다.

본 발명은 화격자의 물 이동관으로 순환하는 물이 이웃한 화격자의 물 이동관으로 이동하지 않기 때문에, 연소열로부터 열 에너지의 회수가 다수의 화격자에서 각각 이루어지는 효과가 있다.

즉, 연소열과의 열교환으로 고온이 된 물이 다수의 화격자로 이동하는 것을 막아주는 효과가 있다.

다시 말해, 물 이동관으로 순환되는 물과 연소열의 열교환 효율이 높아지는 효과가 있다.

본 발명은 열교환기에서 고온의 물과 열교환되어 고온이 된 연소용 공기로, 수분이 포함된 고 발열량의 폐기물 및 고형연료를 건조시키는 효과가 있다.

또한, 열교환기에서 연소용 공기와 열교환되어 저온이 된 물은 다수의 화격자의 물 이동관으로 순환되는 효과가 있다.

본 발명은 고 발열량의 폐기물 및 고형연료가 가장 밀착되는 다수의 화격자에서 지나서 고온이 된 물을, 난방용 또는 온수용 또는 산업용 급수로 사용하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예를 따른 소각로 수냉 벽에 의한 열 회수 시스템의 정면 구성도,
도 2는 도 1의 측면 구성도,
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예를 따른 제 1,2 수벽의 정면도 및 측면도,
도 5는 본 발명의 실시예를 따른 화격자의 평면도이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 기술 사상에 대하여 이하 살펴보기로 한다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예를 따른 소각로 수냉 벽에 의한 열 회수 시스템은 고 발열량의 폐기물 및 고형연료를 자동 공급하는 연료 공급장치(10)가 포함된다.

그리고, 상기 열 회수 시스템은 폐기물 및 고형연료를 연소하기 위한 다수의 화격자(22)를 계단 형태로 갖춘 연소실(21)이 내부에 형성되고, 상기 폐기물 및 고형연료를 공급받을 수 있게 연료 공급장치(10)가 설치되어 상기 연료 공급장치(10)에서 공급되는 폐기물 및 고형연료를 다수의 화격자(22)로 투입시켜주는 투입부(21a)가 연소실(21)의 한쪽에 형성되며, 다수의 상기 화격자(22)에서 연소되어 남은 폐기물 및 고형연료의 잔여물이 배출되는 배출부(21b)가 연소실(21)의 반대편 한쪽에 형성되고, 다수의 상기 화격자(22)에서 폐기물 및 고형연료 연소 시 발생되는 고온의 배기가스가 배출되는 배기부(21c)가 연소실(21)의 투입부(21a) 및 배출부(21b) 사이에 형성된 내화물 벽체(23)로 이루어진 소각로(20)가 포함된다.

여기서, 상기 배기부(21c)는 연소용 공기가 분사되는 공기 분사구(21c')가 설치된다.

그리고, 상기 열 회수 시스템은 소각로(20)의 배기부(21c)에 설치되며, 물을 공급받아 상기 물을 순환시켜 고온의 배기가스로부터 열 에너지를 회수하는 에너지 회수 장치(30)가 포함된다.

여기서, 상기 에너지 회수 장치(30)는 외부 동력으로 별도의 물 공급부로부터 물을 공급받는다.

그리고, 상기 열 회수 시스템은 에너지 회수 장치(30)에 설치되어 배기가스를 배출하는 연도(40)와, 다수의 상기 화격자(22)에 설치되어 연소용 공기를 연소실(21)에 투입시키는 다수의 호퍼부(50)가 포함된다.

그리고, 상기 열 회수 시스템은 다수의 호퍼부(50)와 공기 이동관(61)으로 연결되어 다수의 상기 호퍼부(50)에 연소용 공기를 공급하는 공기 공급부(60)가 포함된다.

여기서, 상기 공기 공급부(60)는 송풍기 등으로 이루어진다.

그리고, 상기 열 회수 시스템은 공기 분사구(21c')와 다른 공기 이동관(61')으로 연결되어 상기 공기 분사구(21c')에 연소용 공기를 공급하는 다른 공기 공급부(60')가 더 포함된다.

여기서, 상기 공기 공급부(60')는 송풍기 등으로 이루어진다.

그리고, 상기 열 회수 시스템은 투입부(21a) 및 배기부(21c)와 화격자(22) 사이에 위치되는 내화물 벽체(23)의 양쪽에 각각 매립되면서 물이 순환되도록 에너지 회수 장치(30)와 제 1 물 순환관(71)으로 연결되어, 폐기물 및 고형연료 연소 시 발생되는 연소열로부터 열 에너지를 회수하는 한 쌍의 제 1 수벽(70)이 포함된다.

여기서, 상기 제 1 수벽(70)은 도 3에 도시된 바와 같이, 각각 제 1 물 순환관(71)과 연결되는 상,하부 헤더(70a)(70b)와, 상기 상,하부 헤더(70a)(70b)를 연결해주는 다수의 수벽 튜브(70c)가 포함된다.

또한, 상기 하부 헤더(70b)는 계단 형태의 다수의 화격자(22)를 따라 한쪽으로 기울어진 형태로 형성된다.

그리고, 상기 열 회수 시스템은 투입부(21a)의 한쪽과, 상기 투입부(21a)의 한쪽에 인접한 배기부(21c)의 한쪽이 이어지도록 굴곡 성형된 형태로 상기 내화물 벽체(23)의 양쪽에 인접한 내화물 벽체(23)의 한쪽에 매립되면서 물이 순환되도록 제 1 물 순환관(71)과 연결관(71a)으로 연결되어, 폐기물 및 고형연료 연소 시 발생되는 연소열로부터 열 에너지를 회수하는 제 2 수벽(72)이 포함된다.

여기서, 상기 제 2 수벽(72)은 도 4에 도시된 바와 같이, 각각 연결관(71a)과 연결되는 상,하부 헤더(72a)(72b)와, 상기 상,하부 헤더(72a)(72b)를 연결해주는 다수의 수벽 튜브(72c)가 포함된다.

또한, 다수의 상기 수벽 튜브(72c)는 투입부(21a)의 한쪽과, 상기 투입부(21a)의 한쪽에 인접한 배기부(21c)의 한쪽이 이어지도록 굴곡 성형된 형태로 형성된다.

그리고, 상기 열 회수 시스템은 다수의 화격자(22)의 내부에 각각 설치되는 다수의 물 이동관(22a)과, 다수의 상기 물 이동관(22a)에 연결되어 물을 순환시켜주는 제 2 물 순환관(80)과, 상기 제 2 물 순환관(80)을 통해 다수의 물 이동관(22a)에 외부 동력으로 물을 공급하는 물 공급부(81)가 포함된다.

여기서, 상기 물 이동관(22a)은 순환되는 물이 화격자(22)의 전체 면적을 따라 이동할 수 있도록 화격자(22)의 내부에 설치된다.

그리고, 상기 열 회수 시스템은 공기 이동관(61)과 제 2 물 순환관(80)이 서로 교차되게 내부를 관통하여 설치되는 열교환기(90)가 포함된다.

그리고, 상기 열 회수 시스템은 공기 이동관(61')과 제 2 물 순환관(80)이 서로 교차되게 내부를 관통하여 설치되는 다른 열교환기(90')가 더 포함된다.

그리고, 상기 열 회수 시스템은 다수의 화격자(22)와 열교환기(90) 사이의 제 2 물 순환관(80)과 난방용 또는 온수용 또는 산업용 연결관이 연결된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예를 따른 상기 소각로 수냉 벽에 의한 열 회수 시스템의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 대형 플랜트로 이루어진 상기 열 회수 시스템은 연료 공급장치(10)를 통해 소각로(20)의 투입부(21a)로 고 발열량의 폐기물 및 고형연료가 자동 공급된다.

여기서, 상기 연료 공급장치(10)는 고 발열량의 폐기물 및 고형연료 공급이 완료되면 폐쇄된다.

그리고, 고 발열량의 상기 폐기물 및 고형연료는 투입부(21a)를 통해 연소실(21)에 갖춰진 다수의 화격자(22)에 투입되면서 착화에 의해 활발하게 연소된다.

여기서, 상기 연소는 소각로(20)의 투입부(21a)와 배기부(21c)에 가깝게 위치되는 화격자(22)에서 가장 활발하게 이루어지며, 배출부(21b)에 가깝게 위치되는 화격자(22)에서 가장 적게 이루어진다.

즉, 상기 소각로(20)의 투입부(21a) 및 배기부(21c)와 화격자(22) 사이에 위치되는 내화물 벽체(23)의 양쪽에, 폐기물 및 고형연료 연소 시 발생되는 연소열이 가장 크게 전달된다.

또한, 상기 투입부(21a)의 한쪽과, 상기 투입부(21a)의 한쪽에 인접한 배기부(21c)의 한쪽을 포함하는 내화물 벽체(23)의 한쪽에도 폐기물 및 고형연료 연소 시 발생되는 연소열이 가장 크게 전달된다.

다시 말해, 상기 내화물 벽체(23)에 열 충격이 가해진다.

하지만, 상기 내화물 벽체(23) 양쪽과, 상기 내화물 벽체(23) 양쪽에 인접한 내화물 벽체(23) 한쪽에는 물이 순환되는 한 쌍의 제 1 수벽(70)과 제 2 수벽(72)이 매립되어 있기 때문에, 폐기물 및 고형연료 연소 시 발생되는 연소열에서 열 에너지를 회수하게 된다.

즉, 상기 내화물 벽체(23)에 가해지는 열 충격을 완화시켜준다.

좀 더 상세하게 설명하면, 상기 한 쌍의 제 1 수벽(70)과 제 2 수벽(72)의 하부 헤더(70b)(72b)는 에너지 회수 장치(30)와 연결된 제 1 물 순환관(71) 및 상기 제 1 물 순환관(71)과 연결된 연결관(71a)을 통해 물을 공급받게 된다.

그러면, 상기 물은 한 쌍의 제 1 수벽(70)과 제 2 수벽(72)의 수벽 튜브(70c)(72c)를 따라 상부 헤더(70a)(72a)를 이동하게 되면서, 폐기물 및 고형연료 연소 시 발생되는 연소열과 열교환이 이루어진다.

즉, 한 쌍의 상기 제 1 수벽(70)과 제 2 수벽(72)은 내화물 벽체(23)에 전달되는 연소열로부터 열 에너지를 회수하게 된다.

그리고, 상기 연소열로부터 열 에너지를 회수한 물은 고온이 되어 제 1 물 순환관(71) 및 상기 제 1 물 순환관(71)과 연결된 연결관(71a)을 통해 에너지 회수 장치(30)으로 이동하게 된다.

여기서, 고온이 된 상기 물은 에너지 회수 장치(30)에서 배출되어 난방용 또는 온수용 또는 산업용 등으로 이용된다.

한편, 다수의 상기 화격자(22)에도 폐기물 및 고형연료 연소 시 발생되는 연소열이 전달된다.

하지만, 다수의 상기 화격자(22) 내부에 각각 설치된 물 이동관(22a)은 제 2 물 순환관(80)을 통해 물 공급부(81)로부터 물을 공급받는다.

즉, 상기 물 이동관(22a)을 따라 이동하는 물은 다수의 화격자(22)에 전달되는 연소열로부터 열 에너지를 회수하여, 다수의 상기 화격자(22)에 가해지는 열 충격을 완화시켜준다.

여기서, 상기 화격자(22) 내부에 설치된 물 이동관(22a)을 따라 이동하는 물은 이웃한 화격자(22)의 물 이동관(22a)으로 이동하지 않는다.

그리고, 다수의 상기 화격자(22)를 지나서 고온이 된 물은 제 2 물 순환관(80)과 연결된 난방용 또는 온수용 또는 산업용 연결관을 통해, 난방용 또는 온수용 또는 산업용 급수로 사용된다.

또한, 상기 제 2 물 순환관(80)을 통해 열교환기(90)로 이동한 고온의 물은 공기 공급부(60)와 연결된 공기 이동관(61)을 통해 열교환기(90)로 이동한 연소용 공기와 열교환을 하게 된다.

즉, 상기 연소용 공기는 고온의 물로부터 열 에너지를 회수하게 된다.

여기서, 상기 연소용 공기와의 열교환으로 저온이 된 물은 제 2 물 순환관(80)을 통해 순환되어, 다수의 상기 화격자(22) 내부에 설치된 물 이동관(22a)으로 공급된다.

그리고, 상기 연료 공급장치(10)에서 수분이 포함된 고 발열량의 폐기물 및 고형연료가 소각실(20)로 공급될 경우, 연소실(21)에서 연소시 아무리 상기 폐기물 및 고형연료가 발열량이 높더라도 수분에 의해 발열량이 나오지 않는다.

하지만, 고온의 상기 물과 열교환으로 고온이 된 연소용 공기가 다수의 호퍼부(50)를 통해 연소실(21)에 공급되기 때문에, 고 발열량의 폐기물 및 고형연료에 포함된 수분이 제거되어 발열량이 높아진다.

즉, 고 발열량의 상기 폐기물 및 고형연료가 연소실(21)에서 신속하게 연소된다.

한편, 상기 제 2 물 순환관(80)을 통해 다른 열교환기(90')로도 이동한 고온의 물은 공기 공급부(60')와 연결된 공기 이동관(61')을 통해 상기 열교환기(90')로 이동한 연소용 공기와도 열교환을 하게 된다.

그리고, 고온이 된 상기 연소용 공기는 공기 이동관(61')으로 이동하여 공기 분사구(21c')에서 소각로(20)의 배기부(21c) 내부를 향해 분사된다.

즉, 상기 소각로(20)의 연소 효율을 극대화 해준다.

그리고, 상기 폐기물 및 고형연료 연소 시 발생되는 고온의 배기가스는 소각로(20)의 배기부(21c)에서 배출되어 에너지 회수 장치(30)로 이동하게 된다.

그러면, 상기 에너지 회수 장치(30)에서 순환되는 물이 고온의 배기가스로부터 열 에너지를 회수하게 된다.

여기서, 고온이 된 상기 물은 에너지 회수 장치(30)에서 배출되어 난방용 또는 온수용 또는 산업용 급수로 이용되며, 상기 물과의 열교환으로 저온이 된 배기가스는 연도(40)를 통해 배출된다.

그리고, 다수의 상기 화격자(22)에서 연소되어 남은 폐기물 및 고형연료의 잔여물은 소각로(20)의 배출부(21b)를 통해 배출된다.

10 : 연료 공급장치 20 : 소각로
21a : 투입부 21b : 배출부
21c : 배기부 21 : 연소실
22 : 화격자 22a : 물 이동관
23 : 내화물 벽체 30 : 에너지 회수 장치
40 : 연도 50 : 호퍼부
60 : 공기 공급부 61 : 공기 이동관
70 : 제 1 수벽 70a : 상부 헤더
70b : 하부 헤더 70c : 수벽 튜브
71 : 제 1 물 순환관 71a : 연결관
72 : 제 2 수벽 72a : 상부 헤더
72b : 하부 헤더 72c : 수벽 튜브
80 : 제 2 물 순환관 81 : 물 공급부
90 : 열교환기

Claims

고 발열량의 폐기물 및 고형연료를 자동 공급하는 연료 공급장치(10)와,
상기 폐기물 및 고형연료를 연소하기 위한 다수의 화격자(22)를 계단 형태로 갖춘 연소실(21)이 내부에 형성되고, 상기 폐기물 및 고형연료를 공급받을 수 있게 연료 공급장치(10)가 설치되어 상기 연료 공급장치(10)에서 공급되는 폐기물 및 고형연료를 다수의 화격자(22)로 투입시켜주는 투입부(21a)가 연소실(21)의 한쪽에 형성되며, 다수의 상기 화격자(22)에서 연소되어 남은 폐기물 및 고형연료의 잔여물이 배출되는 배출부(21b)가 연소실(21)의 반대편 한쪽에 형성되고, 다수의 상기 화격자(22)에서 폐기물 및 고형연료 연소 시 발생되는 고온의 배기가스가 배출되는 배기부(21c)가 연소실(21)의 투입부(21a) 및 배출부(21b) 사이에 형성된 내화물 벽체(23)로 이루어진 소각로(20)와,
상기 소각로(20)의 배기부(21c)에 설치되며, 물을 공급받아 상기 물을 순환시켜 고온의 배기가스로부터 열 에너지를 회수하는 에너지 회수 장치(30)와,
상기 에너지 회수 장치(30)에 설치되어 배기가스를 배출하는 연도(40)와,
다수의 상기 화격자(22)에 설치되어 연소용 공기를 연소실(21)에 투입시키는 다수의 호퍼부(50)와,
다수의 상기 호퍼부(50)와 공기 이동관(61)으로 연결되어 다수의 상기 호퍼부(50)에 연소용 공기를 공급하는 공기 공급부(60)와,
상기 투입부(21a) 및 배기부(21c)와 화격자(22) 사이에 위치되는 내화물 벽체(23)의 양쪽에 각각 매립되면서 물이 순환되도록 에너지 회수 장치(30)와 제 1 물 순환관(71)으로 연결되어, 폐기물 및 고형연료 연소 시 발생되는 연소열로부터 열 에너지를 회수하는 한 쌍의 제 1 수벽(70)과,
상기 투입부(21a)의 한쪽과, 상기 투입부(21a)의 한쪽에 인접한 배기부(21c)의 한쪽이 이어지도록 굴곡 성형된 형태로 상기 내화물 벽체(23)의 양쪽에 인접한 내화물 벽체(23)의 한쪽에 매립되면서 물이 순환되도록 제 1 물 순환관(71)과 연결관(71a)으로 연결되어, 폐기물 및 고형연료 연소 시 발생되는 연소열로부터 열 에너지를 회수하는 제 2 수벽(72)과,
다수의 상기 화격자(22)의 내부에 각각 설치되는 다수의 물 이동관(22a)과,
다수의 상기 물 이동관(22a)에 연결되어 물을 순환시켜주는 제 2 물 순환관(80)과,
상기 제 2 물 순환관(80)을 통해 다수의 물 이동관(22a)에 물을 공급하는 물 공급부(81)와,
상기 공기 이동관(61)과 제 2 물 순환관(80)이 서로 교차되게 내부를 관통하여 설치되는 열교환기(90)를 포함하며,
상기 폐기물 및 고형연료 연소 시 발생되는 연소열로부터 열 에너지를 다수의 물 이동관(22a)을 따라 순환되는 물로 회수하고,
다수의 상기 화격자(22)를 지나서 고온이 된 물이 열교환기(90)를 통과하면 공기 이동관(61)으로 공급되는 연소용 공기로 열 에너지를 회수하며,
고온이 된 상기 연소용 공기는 다수의 호퍼부(50)를 통해 연소실(21)에 투입되고,
상기 제 1 수벽(70)은 각각 제 1 물 순환관(71)과 연결되는 상,하부 헤더(70a)(70b)와, 상기 상,하부 헤더(70a)(70b)를 연결해주는 다수의 수벽 튜브(70c)를 포함하며,
상기 하부 헤더(70b)는 계단 형태의 다수의 화격자(22)를 따라 한쪽으로 기울어진 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 소각로 수냉 벽에 의한 열 회수 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제 2 수벽(72)은 각각 연결관(71a)과 연결되는 상,하부 헤더(72a)(72b)와, 상기 상,하부 헤더(72a)(72b)를 연결해주는 다수의 수벽 튜브(72c)를 포함하며,
다수의 상기 수벽 튜브(72c)는 굴곡 성형된 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 소각로 수냉 벽에 의한 열 회수 시스템.
제1항에 있어서,
다수의 상기 화격자(22)를 지나서 고온이 된 물을 난방용 또는 온수용 또는 산업용 급수로 사용하는 것을 특징으로 하는 소각로 수냉 벽에 의한 열 회수 시스템.