KR20200136102A - 다층 고온 열분해 소각장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다층 고온 열분해 소각장치에 관한 것으로서, 교반로드 역할을 하는 복수의 고정로드와 복수의 회전로드 그리고 적재된 소각 처리 대상물을 회전시키기 위한 회전판이 마련되어, 소각 처리 대상물을 소각실의 내부에서 회전시켜 버너에 의하여 고르게 연소될 수 있도록 하며, 회전판의 상부에 고정된 자세로 마련되는 고정로드와 함께 교반장치를 구성하여 소각 처리 대상물을 효과적으로 교반할 수 있도록 한다.
아울러 회전판의 통공을 통하여 소각재가 회전판의 하부로 배출되도록 하여 미연소된 소각 처리 대상물을 효과적으로 연소시킬 수 있도록 하며, 이를 통하여 연료 사용을 줄이고 연소 시간을 줄여 소각장치의 효율을 높인다.

Description

다층 고온 열분해 소각장치{MULTI LAYER HIGH TEMPERATURE PYROLYSIS INCINERATION APPARATUS}
본 발명은 다층 고온 열분해 소각장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 함수율이 높은 생활 쓰레기로부터 고열량의 산업폐기물에 이르기까지 다양한 소각 처리 대상물을 완전히 연소시켜 처리할 수 있는 다층 고온 열분해 소각 장치에 관한 것이다.
일반적으로 가정에서 발생하는 각종 생활 쓰레기와 산업현장에서 발생되는 산업폐기물들에 의한 환경오염이 심화됨에 따라 폐기물에 의한 2차 오염을 방지하고, 쾌적한 환경을 조성하려는 시도가 지속적으로 모색되고 있으며, 폐기물량이 날로 증가하는 추세에 비추어 볼 때 폐기물에 대한 처리과정은 그 중요성이 더욱 커지고 있다.
이에 따른 폐기물의 주요 처리 방법으로는 대형 소각시설을 만들어서 수집된 쓰레기를 연료를 사용하여 소각 처리하는 것이 일반적이다. 그러나 이러한 대형 소각시설은 막대한 초기 설치비용과 운영관리 비용이 소요되며, 쓰레기를 수집하여 운반하는 문제와 소각재를 처리하기 위한 문제 등이 발생하게 된다. 또한 일반 생활 폐기물 중 음식물 찌꺼기, 동물의 뼈 등과 농어촌의 특수 폐기물, 예를 들어 어패류, 동물 사체 등의 처리 비중이 큰 경우 이와 같은 처리물은 소각로의 하부에 적체되어 산소 공급이 어렵게 되고 처리 시간이 오래 걸리며 처리량이 금방 한계에 도달하게 된다.
이러한 문제를 해결하는 방안으로서 이동설치가 가능한 산업폐기물 처리장치에 관한 연구개발이 주목받고 있다.
대한민국 등록특허 제10-1604837호 "다층 고온 열분해 소각 장치"(2016.3.14. 등록), 대한민국 등록특허 제10-1709744호 "고온 열분해 소각 장치"(2017.2.17. 등록) 등은 외부 공기를 소각로 내로 강제 송풍하여 소각로의 연소층을 다층화하여 처리물을 고온으로 완전 연소 처리하고, 처리물의 불완전 연소를 방지하여 환경유해물질 및 매연의 배출이 차단될 수 있도록 하는, 다층 고온 열분해 소각 장치를 제공하고 있다.
이와 같은 종래 기술들은, 소각실의 내부에 다층의 공기 커튼을 형성시켜 다층의 연소실이 상하방향으로 형성되기 위하여, 소각로의 내측벽에 송풍 장치부를 형성하여 방사상 방향 내측을 향하여 공기를 분사하거나, 소각로의 중앙에 배치된 교반 장치부의 상부에 중앙 공기 분사관을 더 마련하여 방사상 방향 외측을 향하여 공기를 분사하도록 하고 있다.
이와 같은 구조는 다층의 공기 커튼을 형성시킨다는 점에서는 진일보하였지만, 소각실의 하부로는 산소가 원활하게 공급되지 않아 불완전 연소가 발생하며 소각실의 하부에 완전히 연소되지 않은 소각 처리 대상물이 적체되는 문제가 발생하게 된다.
아울러 종래 기술에 의한 소각장치에는 소각 처리 대상물을 연소시키기 위한 버너의 위치가 소각실의 일측에 고정되어 있어, 소각실 내부의 온도가 균일하지 않으며 소각 처리 대상물이 고르게 연소되지 않는다는 문제가 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 소각 처리 대상물을 교반하기 위한 교반기를 소각장치의 내부에 배치하는 방안이 제시될 수 있다. 그러나 함수율이 높고 무거운 소각 처리 대상물은 소각실의 하부에 적체된 상태로 교반기에 쉽게 엉겨 붙게 되므로 원활한 교반이 이루어지지 않는다. 아울러 소각장치의 내부에 부가되는 교반기로 인하여 소각재를 소각장치의 외부로 배출하는 것 또한 매우 불편하다.
또한 종래 기술에 의한 소각장치의 교반기는 소각 처리 대상물을 제자리에서 상하방향으로 뒤섞는 정도의 효과만 있으므로, 투입된 소각 처리 대상물을 완전히 고르게 연소시키기 어렵다.
아울러 종래의 소각장치는 연소된 소각재와 소각 처리 대상물이 분리되지 않고 함께 뒤섞인 상태로 연소되므로, 소각 시간이 매우 길고 연료 소모량이 증가하는 등 연소 효율이 크게 떨어진다는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1604837호 "다층 고온 열분해 소각 장치"(2016.3.14. 등록), 대한민국 등록특허 제10-1709744호 "고온 열분해 소각 장치"(2017.2.17. 등록)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 소각실의 내부로 투입된 소각 처리 대상물을 효과적으로 교반하며 소각 처리 대상물을 고르게 소각할 수 있도록 하며, 소각이 이루어지는 동안 소각재를 분리 배출하여 남아있는 소각 처리 대상물을 효과적으로 소각할 수 있도록 하고자 한다. 이를 통하여 소각 시간을 단축하고 소모되는 연료량을 줄여 소각장치의 효율을 높일 수 있도록 하고자 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 내부에 소각 처리 대상물을 연소시키기 위한 원통 형태의 소각실이 형성되고, 상부에 상기 소각실에 소각물을 투입하기 위한 소각 처리 대상물 투입부가 마련되며, 상부에 연소가스를 배출하기 위한 연소가스 배출구가 형성되고, 하부에 상기 소각실의 저면으로 소각재를 배출하기 위한 소각재 배출공을 구비한 소각재 배출부가 마련되고, 소각 처리 대상물을 연소시키기 위한 버너를 장착하기 위한 버너 장착부가 마련되는 소각장치 본체 ; 상기 소각실의 저면 중앙에 상방으로 돌출되도록 마련되되 상기 소각장치 본체에 대하여 회전 가능하며 내부를 따라 제1-1공기통로가 형성되는 회전판 회전축 ; 상기 회전판 회전축의 상단부에 마련되되 상하방향으로 복수의 통공이 관통되어 형성되는 원판 형태의 회전판 ; 상기 회전판의 하부에 위치하며 상기 회전판 회전축에서 방사상 방향 외측으로 연장되어 마련되되 내부를 따라 상기 제1-1공기통로와 연결되는 제1-2공기통로가 형성되며 공급받은 공기를 상방으로 배출하기 위한 복수의 상방향 공기 배출공이 형성되는 복수의 회전로드 ; 상기 회전로드에 마련되되 상기 소각재 배출공보다 방사상 방향 외측에 위치되는 제1결합부재와, 수직으로 세워진 판 형태로 마련되어 상기 회전로드에 대하여 경사진 자세로 상기 제1결합부재에 고정되되 방사상 방향 외측을 향하면서 상기 회전로드의 회전방향으로 경사진 제1스크레이퍼 날개를 포함하여 이루어지는 제1스크레이퍼 ; 상기 회전로드에 마련되되 상기 소각재 배출공보다 방사상 방향 내측에 위치되는 제2결합부재와, 수직으로 세워진 판 형태로 마련되어 상기 회전로드에 대하여 경사진 자세로 상기 제2결합부재에 고정되되 방사상 방향 외측을 향하면서 상기 회전로드의 회전 반대방향으로 경사진 제2스크레이퍼 날개를 포함하여 이루어지는 제2스크레이퍼 ; 상기 회전판 회전축의 제1-1공기통로에 공기를 공급하기 위한 제1송풍기 ; 상기 회전판 회전축을 회전시키기 위한 회전 구동부 ; 상기 회전판 회전축으로부터 상방으로 이격된 상태로 상기 소각실 내부의 중앙을 따라 상방으로 연장되되 내부를 따라 제2-1공기통로가 형성되며 상기 소각실 내부에 다층의 공기 커튼을 형성시켜 다층의 연소실을 형성하기 위하여 상하방향으로 이격되면서 다단 형태로 배치되는 복수의 공기 커튼용 공기 분사구가 형성되는 공기 공급관 ; 상기 공기 공급관의 하단부에 방사상 방향 외측으로 연장되어 형성되되, 내부를 따라서 상기 제2-1공기통로와 연결되는 제2-2공기통로가 형성되고, 상기 회전판의 회전 반대방향으로 공기를 배출하기 위한 복수의 수평방향 공기 배출공이 형성되고, 하방으로 공기를 배출하기 위한 복수의 하방향 공기 배출공이 형성되는 복수 고정로드 ; 상기 공기 공급관의 제2-1공기통로에 공기를 공급하기 위한 제2송풍기 ; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기에 있어서, 상기 회전로드에는 하방향으로 공기를 배출하기 위한 복수의 제1보조 공기 배출공이 형성되며, 상기 회전판 회전축에는 상기 회전로드의 하부에서 방사상 방향 외측을 향하면서 하방으로 경사지게 공기를 배출하기 위한 복수의 제2보조 공기 배출공이 형성되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 본 발명에 의한 다층 고온 열분해 소각장치는, 교반장치의 역할을 하는 복수의 고정로드와 복수의 회전로드 그리고 회전판에 의하여 투입된 소각 처리 대상물이 회전하며 고르게 연소된다.
아울러, 고정로드와 회전로드를 통하여 소각실의 하부로 충분한 공기가 공급되므로 소각 처리 대상물의 연소가 효과적으로 이루어지며, 소각재가 연소되지 않은 소각 처리 대상물로부터 분리되어 회전판의 하부로 배출되므로 잔여 소각 처리 대상물의 소각이 확실하고 신속하게 이루어진다.
이를 통하여 소각 시간을 단축하고 소각시 소모되는 연료량을 크게 줄여 소각장치의 효율을 크게 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 의한 다층 고온 열분해 소각장치의 개념도,
도 2는 도 1의 다층 고온 열분해 소각장치의 주요부 확대도,
도 3은 도 1의 다층 고온 열분해 소각장치의 주요부 분리 사시도,
도 4는 도 1의 다층 고온 열분해 소각장치의 작동 상태를 도시한 개념도,
도 5는 도 1의 다층 고온 열분해 소각장치의 회전판 및 고정로드의 작동 상태를 도시한 사시도,
도 6은 도 1의 다층 고온 열분해 소각장치의 회전로드와 제1,2스크레이퍼의 작동 상태를 개념적으로 도시한 도면,
도 7은 도 1의 다층 고온 열분해 소각장치의 소각재 배출부의 작동 상태를 도시한 도면.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시례를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시례에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다. 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 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 의한 다층 고온 열분해 소각장치의 개념도이며, 도 2는 도 1의 다층 고온 열분해 소각장치의 주요부 확대도이며, 도 3은 도 1의 다층 고온 열분해 소각장치의 주요부 분리 사시도이며, 도 4는 도 1의 다층 고온 열분해 소각장치의 작동 상태를 도시한 개념도이며, 도 5는 도 1의 다층 고온 열분해 소각장치의 회전판 및 고정로드의 작동 상태를 도시한 사시도이며, 도 6은 도 1의 다층 고온 열분해 소각장치의 회전로드와 제1,2스크레이퍼의 작동 상태를 개념적으로 도시한 도면이며, 도 7은 도 1의 다층 고온 열분해 소각장치의 소각재 배출부의 작동 상태를 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시례에 의한 다층 고온 열분해 소각장치는, 소각장치 본체(100), 회전판 회전축(210), 회전판(220), 회전로드(230), 제1스크레이퍼(240), 제2스크레이퍼(250), 제1송풍기(260), 회전 구동부(270), 공기 공급관(310), 고정로드(320), 제2송풍기(330)를 포함하여 이루어진다.
소각장치 본체(100)는 내부에 소각 처리 대상물을 고온으로 연소시키기 위한 공간인 원통 형태의 소각실(110)이 형성되며, 상부 측벽에 소각실(110)에 소각 처리 대상물을 투입하기 위한 소각 처리 대상물 투입부(121,122)가 마련되고, 상부에 연소가스 배출구(123)가 형성되며, 하부에는 소각실(110)의 저면을 통하여 완전히 연소된 소각재를 배출하기 위한 소각재 배출부(140)가 형성된다.
소각장치 본체(100)의 소각 처리 대상물 투입부는 유압 또는 공압 실린더(121a)에 의하여 상하방향으로 자동 개폐되는 자동 투입부(121)와 작업자가 수동으로 개폐 가능한 수동 투입부(122)로 구분된다.
자동 투입부(121)로는 컨베이어와 같은 장치를 이용하여 소각 처리 대상물을 소각실(110)에 연속으로 투입할 수 있다. 그리고 수동 투입부(122)로는 작업자가 소각 처리 대상물을 개별적으로 투입할 수 있다.
소각장치 본체(100)의 상부에는 소각 처리 대상물을 소각하는 과정에서 발생하는 연소가스를 배출하기 위한 연소가스 배출구(123)가 마련된다.
소각장치 본체(100)의 하부에는 소각실(110)의 저면을 통하여 소각 처리 대상물의 소각재를 외부로 배출하기 위한 소각재 배출부(140)가 마련된다.
소각재 배출부(140)는 소각실(110)의 저면에 형성되는 소각재 배출공(141), 소각재 배출공(141)을 개폐하는 소각재 배출공 개폐기(142), 소각재 배출공(141)의 하부에 마련되어 배출되는 소각재를 수용하는 소각재 수용통(143), 그리고 소각재 수용통(143)에 수용된 소각재를 흡입하여 외부로 배출하는 소각재 흡입 배출기(미도시)를 포함하여 이루어진다.
소각재 배출공 개폐기(142)는 소각재 배출공(141)에 대응되는 마개 형태의 개폐마개(142a)와 개폐마개(142a)를 회동시켜 소각재 배출공(141)을 개폐하기 위한 공압 실린더(142b)로 이루어진다.
소각재 수용통(143)은 소각재 배출공(141)이 개방되면 소각재가 배출되어 담기게 되는 통으로서 소각재 배출공(141)의 하부에 마련된다. 소각재 수용통(143)에 모인 소각재는 진공펌프를 이용한 소각재 흡입 배출기(미도시)에 의하여 외부로 배출된다.
소각장치 본체(100)에는 소각실(110)에 투입된 소각 처리 대상물을 연소시키기 위한 버너가 장착되는 버너 장착부(150)가 마련된다. 버너 장착부(150)는 소각실(110) 내부의 후술할 회전판(220)을 향하도록 소각장치 본체(100)의 일측에 마련된다.
소각실(110)에 보조연료를 투입하여 소각 처리 대상물의 연소를 돕기 위한 보조연료 공급부(160)가 마련된다. 보조연료 공급부(160)는 소각장치 본체(100)에 일정한 간격으로 이격되어 배치된다.
버너 장착부(150)와 보조연료 공급부(160)는 종래의 기술로 널리 알려져 있으며, 이들은 소각장치의 일반적인 구성요소이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
소각실(110)의 온도를 감지하기 위하여 소각장치 본체(100)에는 제1,2온도 감지부(171,172)가 마련된다. 제1온도 감지부(171)는 소각실(110) 상부의 온도를 감지하고 제2온도 감지부(172)는 소각실(110) 하부의 온도를 감지한다.
소각장치 본체(100)의 외측에는 소각장치의 폐열을 회수하기 위한 폐열 회수부(180)가 더 마련된다. 폐열 회수부(180)는 소각장치 본체(100)의 외측을 이중으로 감싸는 원통형의 용기이다. 폐열 회수부(180)에 물이나 브라인(brine)과 같은 열전달매체를 순환시켜 소각 처리 대상물을 소각하는 동안 발생되는 폐열을 회수할 수 있다.
폐열 회수부(180)의 하단에는 열전달매체가 유입되는 열전달매체 유입부(181)가 형성되고, 폐열 회수부(180)의 상단에는 열전달매체를 회수하기 위한 열전달매체 회수부(182)가 형성된다.
소각장치 본체(100)의 소각실(110) 하부에는 회전판 회전축(210)이 마련된다. 회전판 회전축(210)은 소각실(110) 저면의 중앙에 상방으로 돌출되도록 마련된다.
회전판 회전축(210)은 소각장치 본체(100)에 대하여 회전 가능하게 마련되어 후술할 회전판(220) 및 회전로드(230)를 회전시키는 회전축 역할을 한다. 아울러 회전판 회전축(210)에는 내부를 따라서 공기가 유동되기 위한 제1-1공기통로(211)가 형성되어 공기를 공급하는 공기 공급관의 역할을 한다.
회전판 회전축(210)의 상단부에는 회전축 캡(212)이 마련된다. 회전축 캡(212)은 회전판 회전축(210)의 상단부를 막는 마개 형태이다. 회전축 캡(212)에는 제1-1공기통로(211)로 공급된 공기를 방사상 방향 외측으로 배출하기 위한 방사방향 공기 배출공(212a)이 형성된다. 방사방향 공기 배출공(212a)을 통하여 배출되는 공기는 회전판(220)의 상부에 적재되는 소각 처리 대상물에 공급된다.
회전판 회전축(210)의 상단부에는 회전판 회전축(210)과 함께 수평 방향으로 회전 가능한 원판 형태의 회전판(220)이 마련된다. 회전판(220)은 투입된 소각 처리 대상물이 적재되는 곳이다. 회전판(220)에는 소각 처리 대상물을 소각한 소각재를 회전판(220)의 하부로 배출하기 위한 복수의 통공(221)이 상하방향으로 관통되어 형성된다.
각 통공(221)은 회전판(220)의 중앙을 중심으로 하는 호 형태이며, 복수의 통공(221)은 회전판(220)에 일정한 패턴을 이루며 동심으로 형성된다. 이와 같은 통공(221)의 형태는 일례일 뿐이며 실시례에 따라서 통공(221)의 형태는 변경될 수 있다.
회전판(220)은 회전판(220)에 적재되는 소각 처리 대상물을 소각실(110)의 내부에서 회전판(220)의 회전방향으로 이동시켜, 소각 처리 대상물이 버너 장착부(150)에 장착된 버너에 의하여 고르게 연소되도록 한다.
아울러 회전판(220)은 회전판(220)의 상부에 고정된 자세로 마련되는 후술할 고정로드(320)와 함께 교반장치를 구성하며, 회전판(220)에 적재되는 소각 처리 대상물을 소각실(110)의 내부에서 교반할 수 있도록 한다.
회전판 회전축(210)에는 회전판(220)의 하부에 위치하며 회전판 회전축(210)에서 방사상 방향 외측으로 연장되는 복수의 회전로드(230)가 마련된다. 본 실시례에서는 2개의 회전로드(230)가 수평 방향으로 일직선을 이루도록 마련된다.
회전로드(230)는 회전판 회전축(210)에 고정되어 회전판 회전축(210)과 함께 회전하며 소각실(110)에 공기를 공급하는 역할을 한다.
회전로드(230)에는 내부를 따라서 제1-1공기통로(211)와 연결되는 제1-2공기통로(231)가 형성된다.
회전로드(230)에는 제1-2공기통로(231)에 공급된 공기를 상방으로 배출하기 위한 복수의 상방향 공기 배출공(232)이 형성된다. 그리고 제1-2공기통로(231)로 공급된 공기를 하방으로 배출하기 위한 복수의 제1보조 공기 배출공(233)이 형성된다.
아울러 회전판 회전축(210)에는 회전로드(230)의 하부에서 방사상 방향 외측을 향하면서 하방으로 경사진 방향으로 공기를 배출하기 위한 복수의 제2보조 공기 배출공(213)이 형성된다.
상방향 공기 배출공(232)은 회전판(230)의 통공(221)을 통과하여 회전판(220)의 상부로 공기를 공급할 수 있도록 하여 회전판(220)에 적재된 소각 처리 대상물의 완전한 연소를 돕는다. 그리고 통공(221)이 소각재에 의하여 폐쇄되는 것을 방지하여 소각재가 통공(221)을 통과하여 회전판(220)의 하부로 원활하게 배출되도록 한다.
제1보조 공기 배출공(233)과 제2보조 공기 배출공(213)은 회전판(220)의 통공(221)을 통과하여 하부로 배출된 소각재에 공기를 공급하여 소각재에 섞여있는 완전히 소각되지 않은 잔여물을 완전히 연소시킬 수 있도록 한다.
아울러 제2보조 공기 배출공(213)은 잔여물이나 소각재가 회전판 회전축(211)에 엉겨 붙는 것을 방지하고 소각재가 소각재 배출부(140)를 통하여 손쉽게 배출될 수 있도록 한다.
2개의 회전로드(230)에는 제1스크레이퍼(240)와 제2스크레이퍼(250)가 각각 마련된다. 제1스크레이퍼(240)는 2개의 회전로드(230) 중 어느 하나에 마련되며, 제2스크레이퍼(250)는 다른 하나의 회전로드(230)에 마련된다.
제1스크레이퍼(240)와 제2스크레이퍼(250)는 회전판(220)의 통공(221)을 통과하여 회전판(220)의 하부로 배출되는 잔여물을 교반하여 잔여물이 효과적으로 소각되도록 하고, 소각재를 소각재 배출공(141)으로 이동시켜 소각재가 원활하게 배출될 수 있도록 한다.
제1스크레이퍼(240)는, 소각재 배출공(141)보다 방사상 방향 외측에 위치하도록 회전로드(230)에 마련되는 제1결합부재(241)와, 수직으로 세워진 판 형태로 마련되어 회전로드(230)에 대하여 방사상 방향 외측을 향하면서 회전로드(230)의 회전방향으로 경사진 자세로 제1결합부재(241)에 고정되는 제1스크레이퍼 날개(242)를 포함하여 이루어진다.
제2스크레이퍼(250)는, 소각재 배출공(141)보다 방사상 방향 내측에 위치하도록 회전로드(230)에 마련되는 제2결합부재(251)와, 수직으로 세워진 판 형태로 마련되어 회전로드(230)에 대하여 방사상 방향 외측을 향하면서 회전로드(230)의 회전 반대방향으로 경사진 자세로 제2결합부재(251)에 고정되는 제2스크레이퍼 날개(252)를 포함하여 이루어진다.
제1스크레이퍼(240)의 제1결합부재(241)에 어느 하나의 회전로드(230)가 삽입된 상태로, 나사(243)가 제1결합부재(241)에 체결되어 제1스크레이퍼(240)가 회전로드(230)에 고정된다.
이와 유사하게 제2스크레이퍼(250)의 제2결합부재(251)에 다른 하나의 회전로드(230)가 삽입된 상태로, 나사(253)가 제2결합부재(251)에 체결되어 제2스크레이퍼(250)가 회전로드(230)에 고정된다.
제1스크레이퍼(240)는 소각실(110)의 저면에 쌓인 소각재와 잔여물을 소각실(110)의 바깥쪽에서 안쪽으로 밀어서 교반하며, 제2스크레이퍼(250)는 소각재와 잔여물을 소각실(110)의 안쪽에서 바깥쪽으로 밀어서 교반한다. 아울러 완전히 소각된 소각재를 소각재 배출공(131)으로 이동시켜 소각재를 손쉽게 배출할 수 있도록 한다.
제1스크레이퍼(240) 및 제2스크레이퍼(250)는 회전로드(230)에 착탈 가능하게 장착된다. 제1스크레이퍼(240)는 제1결합부재(241)를 회전로드(230)에 결합하고 있는 나사(243)를 풀어서 위치를 이동시키거나 완전히 분리할 수 있다. 아울러 제2스크레이퍼(250)는 제2결합부재(251)를 회전로드(230)에 결합하고 있는 나사(253)를 풀어서 위치를 이동시키거나 완전히 분리할 수 있다.
회전판 회전축(210)의 제1-1공기통로(211)를 통하여 회전로드(230)에 공기를 공급하기 위한 제1송풍기(260)가 마련된다. 송풍기(260)는 제1송풍관(261)을 통하여 회전판 회전축(210)의 단부에 연결되어 외부의 공기를 회전판 회전축(210)으로 공급한다.
회전판 회전축(210)은 앞서 언급한 바와 같이 외부의 공기를 회전로드(230)에 공급하기 위한 공급관의 역할과 더불어 회전로드(230) 및 회전판(220)을 회전시키기 위한 회전축 역할을 한다.
이를 위하여 소각장치 본체(100)의 하부에는 회전판 회전축(210)을 회전시키기 위한 회전 구동부(270)가 마련된다.
회전 구동부(270)는 다양한 형태로 실시될 수 있다. 본 실시례의 회전 구동부(270)는 회전판 회전축(210)에 마련되는 웜휠기어(271)와, 웜휠기어(271)에 치합되는 웜기어(272), 그리고 웜기어(272)를 회전시키기 위한 구동모터(미도시)로 이루어진다.
웜휠기어(271)는 회전판 회전축(210)이 웜휠기어(271)의 중앙을 관통하도록 마련되며, 웜기어(272)는 웜휠기어(271)의 일측에 치합되도록 수평방향으로 마련된다. 그리고 웜기어(272)를 회전시키기 위한 구동모터(미도시)는 웜기어(272)에 직결되도록 마련된다.
웜기어(272)를 회전시키기 위한 구동모터(미도시)는 웜기어(272)에 직결되지 않고 벨트와 같은 구동력 전달수단을 통하여 결합되어 구동력을 전달할 수도 있다.
소각장치 본체(100)에는 소각실(110)에 다층의 공기 커튼을 형성시켜 다층의 연소실을 형성하기 위한 공기 공급관(310)이 마련된다. 공기 공급관(310)은 회전판 회전축(210)으로부터 상방으로 이격된 상태로 소각실(110) 내부의 중앙을 따라 상방으로 연장되는 형태로 마련된다.
공기 공급관(310)에는 내부를 따라서 공기가 유동되기 위한 제2-1공기통로(311)가 형성된다. 아울러 공기 공급관(310)에는 제2-1공기통로(311)를 통하여 공급된 공기를 소각실(110)로 분사하기 위한 복수의 공기 커튼용 공기 분사구(312)가 형성된다.
공기 커튼용 공기 분사구(312)는 소각실(110)에 다층의 공기 커튼을 형성시켜 다층의 연소실을 형성하기 위한 것이다. 공기 커튼용 공기 분사구(312)는 공기 공급관(310)이 연장되는 방향을 따라서 상하방향으로 이격되어 다단 형태로 형성된다.
공기 공급관(310)의 하단부에는 공기 공급관(310)에서 방사상 방향 외측으로 연장되는 복수의 고정로드(320)가 마련된다. 본 실시례에서는 2개의 고정로드(320)가 수평방향으로 직선을 이루도록 마련된다.
고정로드(320)는 공기 공급관(310)의 하단부에 마련되는 고정로드 결합부재(313)를 통하여 공기 공급관(310)에 결합된다. 고정로드 결합부재(313)는 공기 공급관(310)의 하단부에 결합되는 마개 형태이다.
고정로드(320)에는 내부를 따라서 공기 공급관(310)의 제2-1공기통로(311)와 연결되는 제2-2공기통로(321)가 형성된다. 그리고 고정로드(320)에는 공급받은 공기를 회전판(220)의 회전 반대방향으로 배출하기 위한 복수의 수평방향 공기 배출공(322)과, 공급받은 공기를 하방으로 배출하기 위한 복수의 하방향 공기 배출공(323)이 각각 형성된다.
본 실시례에서는 2개의 고정로드(320)가 대향되는 방향으로 마련되어 있으며, 각 고정로드(320)의 수평방향 공기 배출공(322)은 서로 정반대 방향을 향한다. 이와 같은 수평방향 공기 배출공(322)의 배치된 형태는 도 5의 작동 상태를 통하여 확인할 수 있다.
고정로드(320)의 수평방향 공기 배출공(322)은 회전판(220)의 회전 반대방향으로 공기를 배출하도록 형성되므로, 회전판(220)에 적재된 소각 처리 대상물은 회전판(220)이 회전함에 따라서 수평방향 공기 배출공(322)을 향하여 접근하게 된다.
즉, 수평방향 공기 배출공(322)은 고정로드(320)를 향하여 접근하는 소각 처리 대상물에 공기를 공급할 뿐만 아니라, 회전판(220)에 적재된 소각 처리 대상물이 고정로드(320)에 의하여 교반되는 동안 고정로드(320)에 엉겨 붙지 않도록 한다.
고정로드(320)의 하방향 공기 배출공(323)은 회전판(220)을 향하여 하방으로 공기를 배출할 수 있도록 한다. 하방향 공기 배출공(323)은 회전판(220)에 적층된 소각 처리 대상물에 공기를 공급하며, 소각재에 덮인 소각 처리 대상물을 외부로 드러나게 하여 연소되지 않은 소각 처리 대상물을 효과적으로 소각할 수 있도록 한다.
본 발명의 일 실시례에 의한 다층 고온 열분해 소각장치의 제어와 관련된 각 구성요소의 위치 관계를 보다 명확히 설명하도록 한다.
제1온도 감지부(171)는 다층의 공기 커튼의 상부에 위치한 소각실(110)의 온도를 감지한다. 즉, 제1온도 감지부(171)는 다층의 공기 커튼을 지나 연소가스 배출구(123)로 배출되기 직전의 배출가스의 온도를 감지한다.
제2온도 감지부(172)는 다층의 공기 커튼의 하부에 위치한 소각실(110)의 온도를 감지한다. 즉, 제2온도 감지부(172)는 소각 처리 대상물이 소각되고 있는 부위의 온도를 감지한다.
보조연료 공급부(160)는 다층의 공기 커튼 내부에 보조연료를 공급한다. 즉, 하부층의 공기 커튼 사이에 보조연료를 공급하는 것이다. 보조연료 공급부(160)는 제1온도 감지부(171)에 의하여 감지되는 배출가스가 일정 온도(800℃ 내지 850℃) 이하인 경우 하부층의 공기 커튼 사이에 보조연료를 공급하여 소각 처리 대상물의 고온 연소를 유도한다.
버너 장착부(150)는 다층의 공기 커튼의 하부층에 회전판(220)을 향하도록 마련된다. 버너 장착부(150)에 장착되는 버너는 회전판(220)에 적재된 소각 처리 대상물을 직접 연소시킨다. 한편, 제2온도 감지부(172)는 버너에 의하여 직접 연소되는 소각 처리 대상물의 온도를 감지하며, 이를 통하여 버너의 화력이나 공급되는 보조연료의 양 그리고 공급되는 공기의 양을 제어할 수 있도록 한다.
본 발명의 일 실시례에 의한 다층 고온 열분해 소각장치의 작동 상태에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.
본 실시례의 다층 고온 열분해 소각장치는 공기 공급관(310)의 공기 커튼용 공기 분사구(312)를 통하여 다층의 연소실을 형성하기 위한 공기가 소각실(110)로 공급된다. 공기 공급관(310)을 통하여 공기가 공급되는 상태는 도 4 및 도 5에서 확인할 수 있다.
공기 공급관(310)에 의하여 형성되는 다층의 공기 커튼은 소각시에 발생되는 열의 발산을 억제하여 소각실(110) 내부의 온도가 단시간에 고온이 되도록 하며, 이에 의하여 소각 처리 대상물이 매연이 발생되지 않고 깨끗하게 소각되도록 한다.
한편, 제1온도 감지부(171)에 의하여 외부로 배출되는 배출가스가 일정 온도(800℃ 내지 850℃) 이하인 경우 보조연료 공급부(160)로부터 하부층에 보조연료가 공급되어 회전판(220)에 적층된 소각 처리 대상물이 고온으로 연소되도록 한다.
아울러 제2온도 감지부(172)에 의하여 소각 처리 대상물이 위치한 소각실(110)의 온도가 일정 온도(700℃) 이하인 경우 버너가 소각 처리 대상물을 직접 고온으로 연소시키며, 회전로드(230) 및 고정로드(320)를 통하여 소각 처리 대상물로 고온 연소에 필요한 충분한 양의 공기가 공급된다. 따라서 함수율이 높은 소각 처리 대상물도 효과적으로 소각된다.
본 실시례에 의한 다층 고온 열분해 소각장치의 회전판(220)은 소각실(110) 내부로 투입된 소각 처리 대상물을 회전판(220)의 회전 방향으로 이동시켜 일측에 고정 설치되는 버너에 의하여 고르게 연소될 수 있도록 한다.
즉, 회전판(220)은 소각실(110)로 투입된 소각 처리 대상물을 버너가 설치된 위치로 순환시켜 고르게 소각되도록 하며, 소각실(110)의 내부에 다층을 이루며 형성되는 각 연소실의 온도가 균일하게 유지되도록 한다.
아울러 회전판(220)은 고정로드(320)와 함께 교반장치를 구성한다. 즉, 회전판(220)에 적재된 소각 처리 대상물은 회전판(220)에 의하여 수평방향으로 회전되며, 회전되는 소각 처리 대상물은 공기 공급관(310)에 고정된 고정로드(320)에 의하여 교반된다.
이때, 고정로드(320)의 수평방향 공기 배출공(322)을 통하여 소각 처리 대상물로 분사되는 공기는 소각 처리 대상물이 고정로드(320)에 엉겨 붙는 것을 방지하며, 하방향 공기 배출공(323)을 통하여 배출되는 공기는 소각재를 날려보내 아직 연소되지 않은 소각 처리 대상물이 외부로 드러나도록 한다.
수평방향 공기 배출공(322)과 하방향 공기 배출공(323)으로 분사되는 공기는 소각 처리 대상물에 직접 공급되며, 이와 동시에 소각재가 회전판(220)의 통공(221)을 통하여 회전판(220)의 하부로 배출될 수 있도록 한다.
회전로드(230)에는 제1스크레이퍼(240)와 제2스크레이퍼(250)가 마련된다. 제1스크레이퍼(240)와 제2스크레이퍼(250)는 회전판(220)의 하부로 배출된 소각재와 소각재에 섞여있는 완전히 연소되지 않은 잔여물을 교반하여 잔여물이 완전히 연소될 수 있도록 한다.
이때, 회전로드(230)의 제1보조 공기 배출공(233) 및 회전판 회전축(210)의 제2보조 공기 배출공(213)은 소각재에 섞여있는 잔여물을 완전히 연소시키기 위한 공기를 공급할 수 있도록 한다.
아울러 제1스크레이퍼(240)와 제2스크레이퍼(250)는 회전로드(230)의 회전에 따라서 소각재를 소각재 배출공(141)으로 밀어내어 소각재가 소각재 수용통(143)에 배출되도록 한다.
즉, 제1스크레이퍼(240)와 제2스크레이퍼(250)는 소각재에 남아있는 잔여물을 교반하여 잔여물이 완전히 연소되도록 하며, 이와 더불어 소각재를 소각재 배출공(141)으로 모아서 배출할 수 있도록 하는 것이다.
소각 처리 대상물의 소각재가 제1스크레이퍼(240)와 제2스크레이퍼(250)에 의하여 소각재 배출공(141)으로 배출되는 모습은 도 6에서 확인할 수 있다.
도 6에는 소각재가 소각재 배출공(141)으로 배출되도록 제1,2스크레이퍼(440,450)에 밀려서 이동되는 상태가 도시되어 있으며, 소각재 속의 잔여물도 이와 같은 방식으로 내외측으로 교반된다.
도 7에는 소각재 배출공(141)으로 모인 소각재가 소각재 배출공(141)을 통하여 배출되는 상태를 확인할 수 있다.
소각재 배출부(140)의 소각재 배출공 개폐기(142)가 작동되어 소각재 배출부(140)가 도 7의 (b)와 같이 개방되면 소각재 배출부(140)의 상부에 모인 소각재가 소각재 배출공(141)을 통하여 소각재 수용통(143)으로 낙하하여 소각재 수용통(143)에 모이게 된다. 소각재 수용통(143)에 모인 소각 처리 대상물의 소각재는 앞서 언급한 바와 같이 소각재 흡입 배출기(미도시)에 의하여 외부로 배출된다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시례들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 소각재 본체 110 : 소각실
121, 122 : 소각 처리 대상물 투입부
123 : 연소가스 배출구 140 : 소각재 배출공
150 : 버너 장착부
210 : 회전판 회전축 211 : 제1-1공기통로
220 : 회전판 221 : 통공
230 : 회전로드 231 : 제1-2공기통로
232 : 상방향 공기 배출공 233 : 제1보조 공기 배출구
240 : 제1스크레이퍼 241 : 제1결합부재
242 : 제1스크레이퍼 날개
250 : 제2스크레이퍼 251 : 제2결합부재
252 : 제2스크레이퍼 날개
260 : 제1송풍기 270 : 회전 구동부
310 : 공기 공급관 311 : 제2-1공기통로
313 : 제2보조 공기 배출공
320 : 고정로드 321 : 제2-2공기통로
322 : 수평방향 공기 배출공 323 : 하방향 공기 배출공
330 : 제2송풍기

Claims (2)

  1. 내부에 소각 처리 대상물을 연소시키기 위한 원통 형태의 소각실이 형성되고, 상부에 상기 소각실에 소각물을 투입하기 위한 소각 처리 대상물 투입부가 마련되며, 상부에 연소가스를 배출하기 위한 연소가스 배출구가 형성되고, 하부에 상기 소각실의 저면으로 소각재를 배출하기 위한 소각재 배출공을 구비한 소각재 배출부가 마련되고, 소각 처리 대상물을 연소시키기 위한 버너를 장착하기 위한 버너 장착부가 마련되는 소각장치 본체 ;
    상기 소각실의 저면 중앙에 상방으로 돌출되도록 마련되되 상기 소각장치 본체에 대하여 회전 가능하며 내부를 따라 제1-1공기통로가 형성되는 회전판 회전축 ;
    상기 회전판 회전축의 상단부에 마련되되 상하방향으로 복수의 통공이 관통되어 형성되는 원판 형태의 회전판 ;
    상기 회전판의 하부에 위치하며 상기 회전판 회전축에서 방사상 방향 외측으로 연장되어 마련되되 내부를 따라 상기 제1-1공기통로와 연결되는 제1-2공기통로가 형성되며 공급받은 공기를 상방으로 배출하기 위한 복수의 상방향 공기 배출공이 형성되는 복수의 회전로드 ;
    상기 회전로드에 마련되되 상기 소각재 배출공보다 방사상 방향 외측에 위치되는 제1결합부재와, 수직으로 세워진 판 형태로 마련되어 상기 회전로드에 대하여 경사진 자세로 상기 제1결합부재에 고정되되 방사상 방향 외측을 향하면서 상기 회전로드의 회전방향으로 경사진 제1스크레이퍼 날개를 포함하여 이루어지는 제1스크레이퍼 ;
    상기 회전로드에 마련되되 상기 소각재 배출공보다 방사상 방향 내측에 위치되는 제2결합부재와, 수직으로 세워진 판 형태로 마련되어 상기 회전로드에 대하여 경사진 자세로 상기 제2결합부재에 고정되되 방사상 방향 외측을 향하면서 상기 회전로드의 회전 반대방향으로 경사진 제2스크레이퍼 날개를 포함하여 이루어지는 제2스크레이퍼 ;
    상기 회전판 회전축의 제1-1공기통로에 공기를 공급하기 위한 제1송풍기 ;
    상기 회전판 회전축을 회전시키기 위한 회전 구동부 ;
    상기 회전판 회전축으로부터 상방으로 이격된 상태로 상기 소각실 내부의 중앙을 따라 상방으로 연장되되 내부를 따라 제2-1공기통로가 형성되며 상기 소각실 내부에 다층의 공기 커튼을 형성시켜 다층의 연소실을 형성하기 위하여 상하방향으로 이격되면서 다단 형태로 배치되는 복수의 공기 커튼용 공기 분사구가 형성되는 공기 공급관 ;
    상기 공기 공급관의 하단부에 방사상 방향 외측으로 연장되어 형성되되, 내부를 따라서 상기 제2-1공기통로와 연결되는 제2-2공기통로가 형성되고, 상기 회전판의 회전 반대방향으로 공기를 배출하기 위한 복수의 수평방향 공기 배출공이 형성되고, 하방으로 공기를 배출하기 위한 복수의 하방향 공기 배출공이 형성되는 복수 고정로드 ;
    상기 공기 공급관의 제2-1공기통로에 공기를 공급하기 위한 제2송풍기 ;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다층 고온 열분해 소각장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전로드에는 하방향으로 공기를 배출하기 위한 복수의 제1보조 공기 배출공이 형성되며, 상기 회전판 회전축에는 상기 회전로드의 하부에서 방사상 방향 외측을 향하면서 하방으로 경사지게 공기를 배출하기 위한 복수의 제2보조 공기 배출공이 형성되는 것을 특징으로 하는 다층 고온 열분해 소각장치.
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