KR102721519B1 - 완전 연소를 위한 소각로의 연소시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 완전 연소를 위한 소각로의 연소시스템에 관한 것으로, 소각실의 내부로 에어를 분사하는 에어분사노즐의 에어 유입단 내경보다 에어 토출단의 내경을 작게 형성하는 에어공급부와, 상기 소각실의 내부에 제1가이드프레임과 제2가이드프레임을 설치하여 화염을 소각실의 중앙으로 유도하는 화염유도부로 형성하되, 제1가이드프레임과 제2가이드프레임의 내측면에 메인경사홈과 가이드경사홈을 교호로 형성하므로 소각실로 각종 폐기물 등을 투입하여 연소시킬 때, 화염이 상승하면서 에어분사노즐의 분사압 상승으로 화염을 소각실의 중앙으로 유도함과 동시에 화염이 상승하면서 제1가이드프레임과 제2가이드프레임의 메인경사홈과 가이드경사홈을 거쳐 화염을 점진적으로 소각실의 중앙으로 이동하고 이로 인하여 에어와 연소가스 및 화염이 최적의 연소상태 유지하므로, 폐 플라스틱 등 각종 폐기물 등의 소각에 따른 완벽하고 효율적으로 연소할 수 있도록 유도하여 유해가스의 발생을 방지함과 동시에 완전 연소를 실현하여 에너지 효율을 높힐 수 있다.

Description

완전 연소를 위한 소각로의 연소시스템{Incineration furnace combustion system for complete combustion}

본 발명은 완전 연소를 위한 소각로의 연소시스템에 관한 것으로, 상세하게는 소각로의 화염을 효율적으로 유도하여 완전 연소를 실현하도록 하는 완전 연소를 위한 소각로의 연소시스템에 관한 것이다.

인구의 증가와 산업의 발달로 음식물 쓰레기와 일반폐기물 및 산업폐기물의 발생량 또한 급증추세에 있으며, 이들로 인한 각종 공해가 사회문제로 크게 대두됨에 따라 이들 폐기물의 처리와 처리에 따른 법적 안전기준치를 마련하여 엄격히 규제하고 있으며, 아울러 학계와 업계에서는 그 처리수단과 방법들에 대해서 많은 고심과 더불어 꾸준한 연구를 수행하고 있는 실정이다.

이들 폐기물의 처리방법으로는 매립ㆍ재생ㆍ소각 등의 방법들이 있으나, 전근대적인 매립방법은 매립지의 절대부족에 따른 한계성과 미분해 폐기물과 침출수에 의한 환경오염의 요인이 있으므로 거의 이용되고 있지 않는 방법이다.

따라서, 폐기물을 크게 감량시키면서 또한 폐열을 유효하게 이용할 수 있는 소각방법이 현재의 주된 처리방법으로 선호되고 있으나 폐기물의 미연소 불완전 연소에 따른 환경유해가스가 발생되는 문제점이 있으며, 소각에 의해 발생되는 유해환경 오염가스로는 독극물로 분류되는 다이옥신ㆍ산화질소물(NOx)ㆍ황산화물(SOx)ㆍ탄화수소(CxHx) 등이 있다.

한편, 폐기물 소각방법의 처리수단인 소각장치의 개략적인 구성을 살펴보면 캐스타블과 같은 내화재(Refractory Materials)로 둘러쌓인 소각로의 후단에 연소가스 등이 배출되는 덕트(Duct)와 싸이클론(Cyclone)과 같은 다단 집진시설 및 연돌이 설치되며, 상기 소각로의 후단에 바로 설치되어 연소가스가 배출되는 1개 또는 그 이상의 덕트(duct)는 소각로의 단면적 보다 다소 작거나 훨씬 작은 크기로 형성된다.

그러나 소각로는 연소에 필요한 공기를 집진장치의 흡기팬으로 강제흡입시켜 폐기물을 연소시키는 구성으로 버너의 화염이 소각실의 가장자리를 타고 흐르게 되고 이로 인하여 소각실의 중앙 부분에서 불완전 연소가 발생하는 문제점이 있었다.

따라서, 에어공급장치를 추가 설치하거나 기존 설비를 대폭 확장하여 토출압을 높히거나, 2차 연소실과 같은 재연소 장치와 집진장치를 다단으로 설치하여 완전연소를 유도하여 이들 유해 환경 오염가스의 연소 및 분진제거 효율을 다소 향상시킬 수도 있으나 유해 환경오염가스를 완전히 연소시키거나 제거하기에는 근원적으로 어려울 뿐 아니라 설비물 증설에 따른 설치공간과 설비비 및 유지비가 급증하는 등의 문제점이 있었다.

종래의 기술로는 특허 공개번호 제10-1999-0078857호(명칭: 소각로의 제1차 연소가스를 완전연소하기 위한 발열체를 갖는 제2차 연소장치)와 특허 공개번호 제10-2001-0097743호(명칭: 금속코일을 이용한 소각로 배출가스의 완전 연소방법 및 그 장치) 등이 있다.

따라서 본 발명의 주 목적은 소각로의 소각실 화염을 효율적으로 유도하여 완전 연소를 실현하도록 하므로 유해가스의 발생을 억제하여 환경오염을 방지하고 에너지 효율 향상시키도록 하는 완전 연소를 위한 소각로의 연소시스템을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 완전 연소를 위한 소각로의 연소시스템은 소각실의 내부로 에어를 분사하는 에어분사노즐의 에어 유입단 내경보다 에어 토출단의 내경을 작게 형성하는 에어공급부와, 상기 소각실의 내부에 제1가이드프레임과 제2가이드프레임을 설치하여 화염을 소각실의 중앙으로 유도하는 화염유도부로 형성함을 기술적 구성상 기본 특징으로 하되, 제1가이드프레임과 제2가이드프레임의 내측면에 메인경사홈과 가이드경사홈을 교호로 형성하는 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명의 완전 연소를 위한 소각로의 연소시스템은 각종 폐기물 등을 소각실로 투입하여 연소시킬 때, 화염이 상승하면서 에어분사노즐의 분사압 상승으로 화염을 소각실의 중앙으로 유도함과 동시에 화염이 상승하면서 제1가이드프레임과 제2가이드프레임의 메인경사홈과 가이드경사홈을 거쳐 화염을 점진적으로 소각실의 중앙으로 유도하므로, 에어와 연소가스 및 화염이 최적의 연소상태 형성하므로, 폐 플라스틱 등 각종 폐기물 등의 소각에 따른 완전하고 효율적으로 연소할 수 있도록 유도하여 유해가스의 발생을 방지함과 동시에 완전 연소를 실현하여 에너지 효율을 높힐 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 완전 연소를 위한 소각로의 연소시스템을 적용한 설치 상태를 나타낸 정면도.
도 2 는 본 발명에 따른 완전 연소를 위한 소각로의 연소시스템을 개략적으로 나타낸 정면도.
도 3 은 본 발명에 따른 완전 연소를 위한 소각로의 연소시스템의 제1, 2가이드프레임을 나타낸 정면도.
도 4 는 본 발명에 따른 완전 연소를 위한 소각로의 연소시스템의 제1, 2가이드프레임 일부를 나타낸 사시도.
도 5 는 본 발명에 따른 완전 연소를 위한 소각로의 연소시스템을 개략적으로 나타낸 단면도.

이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명하면 다음가 같다.

도 1 내지 도 5 에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 완전 연소를 위한 소각로의 연소시스템은 소각실(10)의 내부로 에어를 분사하는 에어분사노즐(111)의 에어 유입단 내경보다 에어 토출단의 내경을 작게 형성하는 에어공급부(110)와, 상기 소각실(10)의 내부에 제1가이드프레임(121)과 제2가이드프레임(122)을 설치하여 화염을 소각실(10)의 중앙으로 유도하는 화염유도부(120)로 구성한다.

상기 에어공급부(110)는 에어분사노즐(111)을 소각로(1)의 외벽을 관통시켜 형성하되 수평선상으로 다수개 순차적으로 형성하되 이와 같이 다수개의 에어분사노즐(111)을 상하로도 다수개 형성하여 충분하게 공기를 공급할 수 있도록 한다.

더불어, 에어분사노즐(111)의 에어 유입단 내경보다 에어 토출단의 내경을 작게 형성하여 토출압을 상승시키므로, 별도의 에어공급장치의 설치나 용량 확대 없이도 강한 토출압으로 에어를 소각로(1)의 소각실(10) 중앙으로 버너(20)의 화염을 효율적으로 유도할 수 있도록 한다.

여기서 에어분사노즐(111)의 유입단과 토출단의 내경 비율을 5 : 1로 형성함이 바람직하다.

상기 화염유도부(120)는 소각실(10)의 내측면에 상하 2단으로 제1가이드프레임(121)과 제2가이드프레임(122)을 형성하되 내측면에 메인경사홈(123)과 가이드경사홈(124)을 교호로 형성하고 지지바(125)를 이용하여 소각로(1)의 하우징에 견고하게 결합한다.

또한, 제1가이드프레임(121)과 제2가이드프레임(122)의 외측면도 경사지게 형성하여 에어분사노즐(111)로부터 분사하는 토출에어를 소각실(20)의 중앙으로 유도하도록 한다.

여기서 제1가이드프레임(121)과 제2가이드프레임(122)의 메인경사홈(123)과 가이드경사홈(124)을 동일 경사 선상으로 형성하되 제2가이드프레임(122)의 상측에 위치함과 동시에 소각실(10)의 중앙 측으로 형성하여 버너(20)의 화염토출구(21)에서 분사하는 화염을 점진적으로 소각실(10)의 중앙으로 유도하도록 함이 바람직하다.

더욱이, 제1가이드프레임(121)과 제2가이드프레임(122)은 상하로 일정 간격을 유지하도록 하되 제1가이드프레임(121)과 제2가이드프레임(122) 각각을 에어공급부(110)의 상하 에어분사노즐(111)의 사이에 위치하도록 하여 효율적으로 화염을 중앙으로 유도할 수 있도록 한다.

특히 제1가이드프레임(121)과 제2가이드프레임(122)의 내측면에 돌출시킨 단면에 형성한 가이드경사홈(124)은 상하로 하프 파이프 형상의 형상으로 형성하므로 버너(20)의 화염을 소각실(10)의 중앙으로 더욱 효율적으로 유도할 수 있도록 하는 것이다.

따라서 화염유도부(120)의 제1가이드프레임(121)과 제2가이드프레임(122)의 메인경사홈(123)과 가이드경사홈(124)에 의해 폐 플라스틱 등 각종 폐기물 등의 소각에 따른 유해가스를 완벽하고 효율적으로 연소할 수 있도록 유도하여 완전 연소를 실현할 수 있도록 한다.

이러한 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 버너(20)를 작동시켜 소각로(1)의 소각실(10) 내로 화염토출구(21)에서 화염을 토출하도록 함과 동시에 하부에어분사부(30)에서 공기를 공급하면서 각종 폐기물 등을 소각실(10)로 투입하여 연소시킨다.

이때, 화염이 상승하면서 에어분사노즐(111)의 강한 분사압으로 화염을 소각실(10)의 중앙으로 유도함과 동시에 상승하면서 제1가이드프레임(121)과 제2가이드프레임(122)의 메인경사홈(123)과 가이드경사홈(124)을 거쳐 화염을 점진적으로 소각실(10)의 중앙으로 유도하므로 에어와 연소가스 및 화염 최적의 연소상태로 유도하는 것으로, 폐 플라스틱 등 각종 폐기물 등의 소각에 따른 완벽하고 효율적으로 연소할 수 있도록 유도하여 유해가스의 발생을 방지함과 동시에 완전 연소를 실현하여 에너지 효율을 높힐 수 있는 것이다.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것이고, 명세서에 게시된 실시 예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정과 변형 또는 단계의 치환 등이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되고, 그와 균등한 범위 내에 있는 기술적 사항도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : 소각로 10 : 소각실
20 : 버너 21 : 화염토출구
30 : 하부에어분사부 110 : 에어공급부
111 : 에어분사노즐 112 : 유입단
113 : 토출단 120 : 화염유도부
121 : 제1가이드프레임 122 : 제2가이드프레임
123 : 메인경사홈 124 : 가이드경사홈
125 : 지지바

Claims (5)

1. 소각실(10)의 내부로 에어를 분사하는 에어분사노즐(111)의 에어 유입단 내경보다 에어 토출단의 내경을 작게 형성하는 에어공급부(110)와,
   상기 소각실(10)의 내부에 제1가이드프레임(121)과 제2가이드프레임(122)을 설치하여 화염을 소각실(10)의 중앙으로 유도하는 화염유도부(120)로 구성하되,
   상기 화염유도부(120)는 소각실(10)의 내측면에 상하 2단으로 제1가이드프레임(121)과 제2가이드프레임(122)을 형성하고 내측면에 메인경사홈(123)과 가이드경사홈(124)을 교호로 형성하고 지지바(125)를 이용하여 소각로(1)의 하우징에 결합하여 구성한 것을 특징으로 하는 완전 연소를 위한 소각로의 연소시스템.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 에어공급부(110)는 에어분사노즐(111)을 소각로(1)의 외벽을 관통시켜 형성하되 수평선상으로 다수개 순차적으로 형성함과 동시에 다수개의 에어분사노즐(111)을 상하로 다단으로 형성하여 구성한 것을 특징으로 하는 완전 연소를 위한 소각로의 연소시스템.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 화염유도부(120)는 제1가이드프레임(121)과 제2가이드프레임(122)의 외측면을 경사지게 형성하고 제1가이드프레임(121)과 제2가이드프레임(122)의 메인경사홈(123)과 가이드경사홈(124)을 동일 경사 선상으로 형성하되, 제1가이드프레임(121)과 제2가이드프레임(122) 각각을 에어공급부(110)의 상하 에어분사노즐(111)의 사이에 위치하도록 구성한 것을 특징으로 하는 완전 연소를 위한 소각로의 연소시스템.
   
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 화염유도부(120)는 제1가이드프레임(121)과 제2가이드프레임(122)의 내측면에 가이드경사홈(124)을 돌출시켜 형성하되 경사 단면을 하프 파이프 형상으로 구성한 것을 특징으로 하는 완전 연소를 위한 소각로의 연소시스템.
   
5. 삭제

Images