KR102377443B1 - 소각로의 낙차단용 화격자 - Google Patents

Abstract

소각로 운전 시, 폐기물이 건조단, 연소단 및 후연소단의 경계 틈으로 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 소각로의 낙차단용 화격자가 개시된다. 본 발명은 소각로의 건조단, 연소단 및 후연소단이 각각 1 이상의 이동 화격자 열과 1 이상의 고정 화격자 열을 포함하고, 상기 이동 화격자 열과 상기 고정 화격자 열이 교대로 인접 배치되고, 이동 화격자의 전단벽 하부가 인접하는 고정 화격자의 상벽에 상대적으로 왕복 접동하는 소각로에서 상기 건조단, 연소단 및 후연소단의 경계에서 낙차단을 형성하는 화격자로서, 후속하는 소각단의 화격자 상벽에 접하도록 전단벽 하방으로 차단벽이 일체로 연장 형성된 소각로의 낙차단용 화격자를 제공한다.

Description

소각로의 낙차단용 화격자{Droppingstep grate for incinerator}

본 발명은 소각로용 화격자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소각로의 낙차단용 화격자에 관한 것이다.

폐기물(waste, 廢棄物) 처리정책의 요체(key, 要諦)는, 자원을 효율적으로 이용하여 자연으로부터 최소로 채취하고, 사용된 자원을 자연으로 되돌려주어 자연환경을 보존하고 사람의 건강을 보존하는 것이다.

일반적으로, 도시 쓰레기 등의 폐기물은 소각로에 투입된 후, 소각로의 하부측에 배설된 내열/내마모성의 금속 화격자들을 포함하여 이루어진 스토카식 반송장치에서 건조, 연소, 회화 처리되고 있다.

이러한 스토카식 소각로는 폐기물을 건조시키는 건조단, 폐기물을 주연소 시키는 연소단과, 최종적으로 연소시키는 후연소단으로 하향으로 경사지게 구성되어 있으며, 각 소각단마다 여러 층의 화격자가 계단식으로 구성되어 있다. 폐기물을 상부에서 하부로 이송, 교반하는 화격자는 고정 화격자 및 이동 화격자가 교대로 구성되어 있다.

이러한 스토카식 반송장치를 구성하는 화격자는, 소각로의 화격자 열은 복수의 내열/내마모성의 금속 화격자가 환봉에 의해 지지 병설되어 하나의 열을 이루고, 이러한 화격자 열은 고정단과 이동단을 구분되어 계단식으로 교대 배치된다.

고정단은 고정단용 환봉에 의해 반송장치의 고정 프레임에 장착되고, 이동단은 이동단용 환봉에 의해 반송장치의 가동 프레임에 장착되며, 소각 과정에서 이동단이 그 상부 및 하부에 배치된 고정단 사이에서 전후 왕복 운동하면서 폐기물을 출구측으로 순차적으로 이동시키는 방식으로 동작한다.

이러한 과정에서 소각로에서는 도 1에 나타낸 바와 같이, 소각단과 소각단(도 1에서는 연소단(20)과 후연소단(30))의 경계, 즉, 소각단(연소단)의 마지막 열인 낙차단(21)과 후속하는 소각단(후연소단)의 화격자(31) 상벽(32) 사이에 일반적으로 화격자 두께 이상의 틈(G)이 형성되어 있고, 소각로 가동 시 이 틈(G)으로 이동된 폐기물이 유입되어 소각로에서 처리되지 못하고 쌓이게 되어 전체 소각로가 제기능을 발휘하지 못하게 되어, 작업자가 직접 들어가 폐기물을 제거해야 하고, 소각로 내에서 사람이 작업을 하게 되어 안전상의 문제도 있다.

종래 이러한 문제를 해결하기 위해 내화 보강재인 캐스타블(castable)을 낙차단과 후속 소각단의 화격자 상벽 사이의 틈에 채우거나, 여분의 화격자로 틈을 메우는 방식이 적용되고 있다.

그러나, 캐스타블을 채우는 방식은 캐스타블이 열에 의해 손상(도 1, 점선원 참조)되고, 이에 따라 다시 틈이 발생하고, 이 부분으로 폐기물과 손상된 캐스타블이 함께 유입되는 문제가 있고, 여분의 화격자로 메우는 방식은 폐기물 유입을 완벽히 막기 어려울 뿐 아니라 그 무게로 인해 소각로 가동 효율과 안전상에 문제가 있다.

[선행특허문헌]

- 일본 공개특허공보 특개2016-211835호(2016.12.15)

- 등록실용신안공보 제20-0471741호(2014.03.11)

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 소각로 운전 시, 폐기물이 건조단, 연소단 및 후연소단의 경계 틈으로 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 소각로의 낙차단용 화격자를 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 소각로의 건조단, 연소단 및 후연소단이 각각 1 이상의 이동 화격자 열과 1 이상의 고정 화격자 열을 포함하고, 상기 이동 화격자 열과 상기 고정 화격자 열이 교대로 인접 배치되고, 이동 화격자의 전단벽 하부가 인접하는 고정 화격자의 상벽에 상대적으로 왕복 접동하는 소각로에서 상기 건조단, 연소단 및 후연소단의 경계에서 낙차단을 형성하는 화격자로서, 후속하는 소각단의 화격자 상벽에 접하도록 전단벽 하방으로 차단벽이 일체로 연장 형성된 소각로의 낙차단용 화격자를 제공한다.

또한 상기 낙차단용 화격자는 고정 화격자인 것을 특징으로 하는 소각로의 낙차단용 화격자를 제공한다.

또한 상기 차단벽의 두께는 상기 전단벽의 두께의 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 소각로의 낙차단용 화격자를 제공한다.

또한 상기 낙차단용 화격자는 상벽의 하면에 일정 간격으로 횡방향 리브가 형성된 것을 특징으로 하는 소각로의 낙차단용 화격자를 제공한다.

또한 상기 낙차단용 화격자는 상벽의 하면에 종방향으로 구획벽이 형성된 것을 특징으로 하는 소각로의 낙차단용 화격자를 제공한다.

본 발명에 따르면, 소각로에서 건조단, 연소단 및 후연소단의 경계에서 낙차단을 형성하는 화격자로서, 후속하는 소각단의 화격자 상벽에 접하도록 전단벽 하방으로 차단벽이 일체로 연장 형성되도록 함으로써 소각로 가동 시 폐기물이 건조단, 연소단 및 후연소단의 경계 틈으로 유입되는 것을 완벽히 차단되도록 하여, 소각 효율 및 소각로의 수명을 향상시키고, 작업자의 폐기물 제거 작업을 최소화하여 소각로 가동 안전성을 향상시킬 수 있다.

또한 낙차단을 형성하는 화격자의 차단벽의 두께를 최소화하도록 하는 구조를 채용하여 폐기물 유입을 원천적으로 방지하면서도 화격자의 구조 변형에 따른 소각로 운전 효율 저하를 최소화할 수 있다.

또한 낙차단용 화격자 상벽의 하면에 일정 간격으로 횡방향 리브와 종방향 구획벽이 형성되어 차단벽의 연장 형성으로 인해 소각로 운전 시 증가될 수 있는 피로 하중으로 인한 피로 응력을 최소화할 수 있다.

도 1은 소각단 경계에서 본 발명에 따른 낙차단용 화격자가 적용된 경우와 적용되지 않은 경우를 나타낸 소각로 사진,
도 2 내지 도 6은 각각 본 발명의 일례에 따른 낙차단용 화격자의 사시도, 평면도, 저면도, 측면도 및 저면 사시도

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였고, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였으며, 본 발명의 세부구성 방향은 도면을 기준으로 하여 설명한다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

도 2 내지 도 6은 각각 본 발명의 일례에 따른 낙차단용 화격자의 사시도, 평면도, 저면도, 측면도 및 저면 사시도이다.

도 2 내지 6을 참조하면, 본 발명에 따른 낙차단용 화격자(100)는 후속하는 소각단의 화격자(200) 상벽(210)에 접하도록 전단벽(110) 하방으로 차단벽(120)이 일체로 연장 형성되어 있다.

일반적으로 소각로는 건조단(10), 연소단(20) 및 후연소단(30)이 각각 1 이상의 이동 화격자 열과 1 이상의 고정 화격자 열을 포함하고, 상기 이동 화격자 열과 상기 고정 화격자 열이 교대로 인접 배치되고, 이동 화격자의 전단벽 하부가 인접하는 고정 화격자의 상벽에 상대적으로 왕복 접동하고, 이동 화격자의 전단벽이 고정 화격자의 상벽에 위치한 폐기물을 밀어내어 폐기물을 이동시키게 되는데, 도 1과 같이, 소각단과 소각단(연소단(20)과 후연소단(30) 참조)의 경계, 즉, 소각단의 마지막 열인 낙차단(21)과 후속하는 소각단의 화격자(31) 상벽(32) 사이에 일반적으로 화격자 두께 이상의 틈(G)이 형성되어 있고, 소각로 가동 시 이 틈(G)으로 이동된 폐기물이 유입되어 소각로 상에서 처리되지 못하고 소각로 하부에 쌓이게 된다.

그러나, 본 발명에서는 낙차단의 화격자(100)에서 전단벽(110) 하방으로 차단벽(120)이 일체로 연장 형성되어, 상기 차단벽(120)이 후속하는 소각단의 화격자(200) 상벽(210)에 밀착됨으로써 폐기물의 유입을 원천적으로 방지할 수 있고, 이에 따라 전술한 문제점들을 모두 해결할 수 있다.

본 발명에서 상기 낙차단의 화격자(100)는 후속하는 소각단의 화격자(200)와의 사이에 공간이 발생하는 것을 방지하기 위하여, 상기 차단벽(120)은 하면이 후속하는 소각단의 화격자(200)의 상벽(210)에 밀착되는 길이로 형성된 것이 물론 바람직하며, 또한 상기 차단벽(120)의 횡방향 길이(L1)는 상기 전단벽(110)의 횡방향 길이(L2)와 동일한 것이 물론 바람직하다.

상기 차단벽(120)의 하면이 후속하는 소각단의 화격자(200)의 상벽(210)에 밀착되지 않거나, 차단벽(120)의 횡방향 길이(L1)가 상기 전단벽(110)의 횡방향 길이(L2)보다 짧거나 길면 낙차단용 화격자(100)와 후속하는 소각단의 화격자(200) 사이에 발생되는 공간으로 폐기물이 유입될 수 있다.

본 발명의 일례에 따르면, 상기 낙차단용 화격자(100)는 고정 화격자일 수 있다. 낙차단용 화격자(100)를 고정 화격자로 구성할 경우 상대적으로 증가된 화격자 무게로 인해 이동에 따른 소각로 가동 효율 저하와 화격자 파손 우려를 최소화할 수 있다.

또한 본 발명의 일례에 따르면, 상기 차단벽(120)의 두께(T1)는 상기 전단벽(110)의 두께(T2)의 1/2 이하일 수 있다. 즉, 차단벽(120)의 두께(T1)를 전단벽(110)의 두께(T2)와 동일하게 구조화하는 것을 고려할 수도 있으나, 폐기물 유입을 원천적으로 방지할 수 있는 한도에서 차단벽(120)의 두께(T1)를 최소화할 경우 화격자(100)의 구조 변형에 따라 무게 증가로 인한 소각로 운전 효율 저하를 최소화할 수 있다. 다만, 그 두께(L1)가 과도하게 얇을 경우 지속적인 소각로 가동에 따라 파손 우려가 있으므로 상기 차단벽(120)의 두께(T1)는 상기 전단벽(110)의 두께(T2)의 바람직하게는 1/10 이상 1/2 이하, 더욱 바람직하게는 1/5 이상 1/3 이하일 수 있다.

본 발명의 일례에 따르면, 상기 낙차단용 화격자(100)는 상벽(130)의 하면에 일정 간격으로 횡방향 리브(140)가 형성될 수 있으며, 횡방향 리브(140) 형성에 따라 오목한 형상의 함몰부(150)가 형성될 수 있다.

여기서, 상기 낙차단용 화격자(100)는 상벽(130)의 하면에 종방향으로 구획벽(160)이 형성되어 하면의 일부분을 구획할 수 있다. 상기 횡방향 리브(140) 및 종방향 구획벽(160)이 상기 낙차단용 화격자(100)에 형성됨으로써, 차단벽(120)의 연장 형성으로 인해 소각로 운전 시 증가될 수 있는 피로 하중(fatigue loading)에 관한 피로 균열의 영향이 되는 스트레스 레인지(stress range) 구간의 피로 응력을 분산시킬 수 있고, 또한 상기 함몰부(150)의 형상이 오목한 경우, 어떠한 방향의 응력에도 안정적이므로 그 효과가 극대화될 수 있다. 이때, 피로 응력 분산 효과 극대화를 위해 상기 구획벽(160)의 종방향 길이(L3)는 화격자 길이(L4)의 0.5 내지 0.9 배일 수 있고, 바람직하게는 0.6 내지 0.8 배일 수 있다.

도 7은 본 발명의 일례에 따른 낙차단용 화격자가 설치된 모습을 나타낸 사시도이고, 도 1은 소각단 경계에서 본 발명에 따른 낙차단용 화격자가 적용된 경우와 적용되지 않은 경우를 나타낸 소각로 사진이다. 도 1에서는 건조단(10)과 연소단(20) 경계의 낙차단용 화격자(100)가 본 발명에 따라 차단벽(120)이 형성된 화격자(100)가 적용된 모습을 나타내고 있다.

도 7 및 도 1을 참조하면, 소각단(도 7에서는 건조단(10))의 낙차단용 화격자(100)의 차단벽(120)이 후속하는 소각단(도 7에서는 연소단(20))의 화격자(200) 상벽(210)에 밀착됨으로써 낙차단용 화격자(100)와 후속하는 소각단의 화격자(200) 사이에 공간이 발생하지 않아 폐기물의 유입을 방지할 수 있으며, 이에 따라 소각 효율 및 소각로 수명을 향상시킬 뿐 아니라 작업자의 폐기물 제거 작업을 최소화하여 안전한 소각로 운용이 가능하도록 하게 된다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 범위는 상기 발명의 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 건조단 20 : 연소단
30 : 후연소단 G : 소각단 경계 틈
100 : 낙차단용 화격자 110 : 전단벽
120 : 차단벽 130 : 낙차단용 화격자의 상벽
140 : 횡방향 리브 150 : 함몰부
160 : 구획벽 200 : 후속 소각단의 화격자
210 : 후속 소각단의 화격자 상벽 L1 : 차단벽의 횡방향 길이
L2 : 전단벽의 횡방향 길이 T1 : 차단벽의 두께
T2 : 전단벽의 두께 L3 : 구획벽의 종방향 길이
L4 : 화격자 길이

Claims (5)

1. 소각로의 건조단, 연소단 및 후연소단이 각각 1 이상의 이동 화격자 열과 1 이상의 고정 화격자 열을 포함하고, 상기 이동 화격자 열과 상기 고정 화격자 열이 교대로 인접 배치되고, 이동 화격자의 전단벽 하부가 인접하는 고정 화격자의 상벽에 상대적으로 왕복 접동하는 소각로에서 상기 건조단, 연소단 및 후연소단의 경계에서 낙차단을 형성하는 화격자로서,
   후속하는 소각단의 화격자 상벽에 접하도록 전단벽 수직 하방으로 차단벽이 일체로 연장 형성된 소각로의 낙차단용 화격자로서,
   상기 낙차단용 화격자는 고정 화격자이고,
   상기 차단벽의 두께는 상기 전단벽의 두께의 1/10 이상 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 소각로의 낙차단용 화격자.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 낙차단용 화격자는 상벽의 하면에 일정 간격으로 횡방향 리브가 형성된 것을 특징으로 하는 소각로의 낙차단용 화격자.
5. 제4항에 있어서,
   상기 낙차단용 화격자는 상벽의 하면에 종방향으로 구획벽이 형성된 것을 특징으로 하는 소각로의 낙차단용 화격자.

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