Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

KR100808140B1 - 순환자원의 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비 - Google Patents

순환자원의 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비 Download PDF

Info

Publication number
KR100808140B1
KR100808140B1 KR1020070073987A KR20070073987A KR100808140B1 KR 100808140 B1 KR100808140 B1 KR 100808140B1 KR 1020070073987 A KR1020070073987 A KR 1020070073987A KR 20070073987 A KR20070073987 A KR 20070073987A KR 100808140 B1 KR100808140 B1 KR 100808140B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
combustion
solid fuel
combustion chamber
pyrolysis
air
Prior art date
Application number
KR1020070073987A
Other languages
English (en)
Inventor
강점룡
김재순
Original Assignee
김재순
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김재순 filed Critical 김재순
Priority to KR1020070073987A priority Critical patent/KR100808140B1/ko
Priority to PCT/KR2008/001036 priority patent/WO2009014295A1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100808140B1 publication Critical patent/KR100808140B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/002—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor characterised by their grates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B90/00—Combustion methods not related to a particular type of apparatus
    • F23B90/04—Combustion methods not related to a particular type of apparatus including secondary combustion
    • F23B90/06—Combustion methods not related to a particular type of apparatus including secondary combustion the primary combustion being a gasification or pyrolysis in a reductive atmosphere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B60/00—Combustion apparatus in which the fuel burns essentially without moving
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B90/00—Combustion methods not related to a particular type of apparatus
    • F23B90/02—Start-up techniques
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B90/00—Combustion methods not related to a particular type of apparatus
    • F23B90/04—Combustion methods not related to a particular type of apparatus including secondary combustion
    • F23B90/08—Combustion methods not related to a particular type of apparatus including secondary combustion in the presence of catalytic material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F23G5/027—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage
    • F23G5/0276—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage using direct heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/08—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating
    • F23G5/14—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating including secondary combustion
    • F23G5/16—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating including secondary combustion in a separate combustion chamber
    • F23G5/165—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating including secondary combustion in a separate combustion chamber arranged at a different level
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/24—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having a vertical, substantially cylindrical, combustion chamber
    • F23G5/245—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having a vertical, substantially cylindrical, combustion chamber with perforated bottom or grate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/24—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having a vertical, substantially cylindrical, combustion chamber
    • F23G5/26—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having a vertical, substantially cylindrical, combustion chamber having rotating bottom
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/24—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having a vertical, substantially cylindrical, combustion chamber
    • F23G5/28—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having a vertical, substantially cylindrical, combustion chamber having raking arms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/32—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor the waste being subjected to a whirling movement, e.g. cyclonic incinerators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/44—Details; Accessories
    • F23G5/442—Waste feed arrangements
    • F23G5/444—Waste feed arrangements for solid waste
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/02—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material
    • F23J15/022—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material for removing solid particulate material from the gasflow
    • F23J15/027—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material for removing solid particulate material from the gasflow using cyclone separators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J7/00—Arrangement of devices for supplying chemicals to fire
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B2700/00—Combustion apparatus for solid fuel
    • F23B2700/023—Combustion apparatus for solid fuel with various arrangements not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2205/00—Waste feed arrangements
    • F23G2205/12—Waste feed arrangements using conveyors
    • F23G2205/121—Screw conveyor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2205/00—Waste feed arrangements
    • F23G2205/14—Waste feed arrangements using hopper or bin
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2207/00—Control
    • F23G2207/20—Waste supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2215/00—Preventing emissions
    • F23J2215/10—Nitrogen; Compounds thereof
    • F23J2215/101—Nitrous oxide (N2O)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2215/00—Preventing emissions
    • F23J2215/20—Sulfur; Compounds thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2217/00—Intercepting solids
    • F23J2217/40—Intercepting solids by cyclones
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2219/00—Treatment devices
    • F23J2219/20—Non-catalytic reduction devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2700/00—Ash removal, handling and treatment means; Ash and slag handling in pulverulent fuel furnaces; Ash removal means for incinerators
    • F23J2700/003—Ash removal means for incinerators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)
  • Solid-Fuel Combustion (AREA)

Abstract

본 발명은 순환자원의 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비에 관한 것이다.
본 발명의 다기능 연소설비는, 고형연료를 공급하는 고형연료공급장치와 공급받은 고형연료를 연소하는 연소실본체와 잔재를 배출하는 잔재배출장치로 이루어지며; 연소실본체 내부에 장구형의 연소실이 형성되어 있고, 연소실 하단에 원통계단일체형의 열분해연소장치가 구비되고, 열분해연소장치의 각 계단 상단에는 반달형연소노즐이 형성되어 있으며, 연소실 하단에 장착된 착화점화버너와, 연소실 중앙상단에서 연소실 중간부까지 설치된 탈촉매 산화연소장치와, 연소실 상단 일측에 싸이클론형 배기가스출구가 형성되어 있고, 연소실 하단에 잔재배출구를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해 고발열량 고형연료를 고유가시대에 생산비용을 크게 차지하는 유류에너지설비를 대체할 수 있는 다기능 연소설비가 제공된다.
순환자원, 고형연료, 연소, 열분해연소장치, 원통계단식, 장구형

Description

순환자원의 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비{MULTIROLE COMBUSTION EQUIPMENT FOR SOLID FUEL COMBUSTION OF CYCLE RESOURCE}
본 발명은 순환자원의 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비에 관한 것이다.
보다 상세히 설명하면, 본 발명은 모든 형태의 고발열량 고형연료를 유용한 에너지로 활용하기 위해서 고형연료공급장치 내부에서 멜팅현상이 발생되지 않고, 연소장치가 고온고열에 강하고, 완전연소를 기하며, 연소실 내부의 열부하를 경감하고, 배기가스의 환경오염 문제를 최대한 저감하며, 연소실에서 발생되는 고온 고열의 에너지를 다목적으로 활용할 수 있는 에너지회수설비를 동시에 연결하여 활용할 수 있는 원통계단일체형 열분해연소장치 및 장구형 연소실이 포함된 다기능 연소설비에 관한 것이다.
순환자원의 고형연료는 환경부가 2006년 8월에 입법예고한 [자원의 절약과 재활용촉진에 관한 법률시행규칙]에 의하여 순환자원의 고형연료제품을 폐플라스틱 고형연료제품(RPF)과 가연성 생활폐기물 고형연료제품(RDF)으로 구분하고 있다.
이 고형연료의 규격은 원형 펠렛으로 성형하여 직경 30 ㎜, 길이 100 ㎜로 규격화하였고, 가연성 생활폐기물은 발열량이 3,500 kcal/㎏ 이상부터 폐플라스틱이 함유된 고형연료는 발열량이 6,000 kcal/㎏으로 규정하였다.
이러한 순환자원의 고형연료 연소시에 발생되는 물질들 중에는 대부분 발열량이 매우 높고, 열가소성과 열경화성물질이 다량으로 포함되어 있어 이를 연소하기 위해서는 특별한 열분해 연소장치와 연소실이 구비되어야 하고, 만약 구비되지 않으면 불완전 연소과정이 유발되어 오염물질이 다량 발생되며, 다이옥신도 배출되어 순환자원의 고발열량 고형연료로써의 가치성을 상실하게 된다.
재생에너지 연소장치에 대한 종래의 문제들을 해소하기 위해 많은 연구개발이 있어왔다.
본 발명의 출원인이 선출원하여 등록된 한국등록실용신안공보 제0407477호 “연소 버너에 연료배출구가 형성된 재생에너지연소장치” 및 한국등록특허공보 제0691504호“연소시 발생되는 열을 사용하여 연소를 위한 연료를 생산하는 재생에너지연소장치”에는 연료의 투입구가 연소버너 중앙을 통하여 상단에서 투입되도록 제시되어 있고, 연소노즐이 긴 막대형 파이프로 돌출되어 있는 기술이 제시되어 있다.
그러나, 상기의 연소장치들에서 실제적으로 많은 문제점이 발견되었다.
즉, 연소버너 중앙에 고형연료투입구가 돌출되어 있어 연소과정에서 연소버너가 고열에 의해 온도가 높으면 수직으로 공급되는 고형연료들이 스크류 내부에서 주변의 연소열에 의해 녹으면서 굳어지는 현상(melting)이 심각했고, 이로 인해 배 출구 상부까지 공급되지 못하고 스크류와 고형연료가 서로 엉켜 굳어있는 악조건과 스크류의 변형 때문에 스크류의 동력 및 회전 부하가 심각하여 회전운동을 꼼작 못하게 하므로서 고형연료공급장치 및 연소장치로서의 기능이 상실되는 문제점이 있었다.
또, 초기에 이러한 현상이 없을 때에는 상부에 투입된 연료가 열분해과정에서 상부에 돌출되어 있는 연소노즐장치가 고열에 의해 산화 및 용융현상이 심각하여 열분해가스를 생성하는 연소공기공급이 원활하지 못하여 연소노즐의 기능과 열분해연소장치의 기능이 떨어지는 문제점도 있었다.
또한, 연소장치에 돌출된 노즐파이프의 산화 및 용융에 의해 완벽한 열분해 연소가 이루어 지지 않고, 다량의 미연소가스들이 상부로 올라가면서 중앙에 수직으로 장착된 연소장치에 돌출되어 있는 분사노즐 파이프를 고온 고열로 망실되게 하고 산화 및 용융되게 하는 현상 때문에 오염물질을 저감하는 탈촉매 산화연소장치의 기능과 열분해연소장치의 기능을 상실하는 문제점도 나타났다.
한국등록실용신안공보 20-0319121(폐기물 고형연료용 연소장치)에는, 폐기물 고형연료 공급장치와, 상기 폐기물 고형연료를 연소시키는 제1연소실과, 상기 제1연소실의 일측에 내화벽으로 구획처리되어 형성되며 상기 제1연소실에서 발생한 연소가스의 체류시간을 연장하는 제2,3연소실과, 상기 제1연소실내에 설치되며 이송중인 폐기물 고형연료에 연소공기를 공급하는 제1,2연소공기 공급관과, 상기 제1연소실에서 연소된 폐기물 고형연료를 외부로 배출하는 연소재 배출장치로 구성됨을 특징으로 하는 폐기물 고형연료용 연소장치에 관한 것이 공개되어 있다.
그러나, 상기의 종래기술은 1960년대 영국에서 개발된 유연탄의 괴탄을 연소하는 체인화격자장치에서 개조된 것으로서, 주로 유연탄의 괴탄을 사용하기 위해서 화격자하부로부터 공급되는 연소공기가 필수적으로 구성되어야 하고, 모든 연소물질들은 하부에서 공급되는 연소공기에 의해 연소조건이 달라지게 되어있다.
상기와 같은 종래의 연소장치는 RDF를 연소하기 위해 발명되었으나 RDF는 일반폐기물을 압축성형하여 연료로 생산하였고, 이러한 연료의 성상을 보면 대부분 폐플라스틱이 함유된 연료이기 때문에 이러한 연료를 연소할 시에는 열가소성이나, 열경화성 때문에 상기의 연소장치에는 많은 문제점이 노출되어 있다.
즉, 체인스토카는 체인과 체인사이에 연결고리가 있어야 회전이 가능하다.
연결고리사이에 틈새이음매 사이로 플라스틱물질이 열가소성과 열경화성이 누적되어 체인 사이와 체인 바닥에 연소물질이 쌓이면서 굳어버리는 현상이 빈번하기 때문에 결국에는 체인의 회전운동을 못하게 하고 연료의 공급이 원활하지 못하는 문제점으로 연소운전를 중지하는 치명적인 문제가 있고, 이를 해결하기 위해 하부에서 연소공기를 공급하게 되면 체인스토카 전체가 고온가열이 되어 체인과 체인사이를 연결하는 핀의 연결고리가 열변형에 의해 이탈 또는 망실이 자주 발생하기 때문에 원활한 연소를 진행할 수 없는 문제점도 있다.
또한, 상기와 같은 종래기술은 이러한 문제점을 해결하기 위해서 하부에서 공급되는 연소공기를 주입하지 않고 상부 2차공기를 부분적으로 연소공기가 공급되어 지기 때문에 불완전 연소의 문제뿐만 아니라, 매연이 심각하여 제2연소실에서 기름으로 보조연료를 추가적으로 사용하여 매연이나 오염물질을 승온 연소하여 해 결하는 연소장치이기 때문에 고유가시대를 대처하기 위해서 활용되는 RDF를 고형연료로 사용하는 연소장치로서는 기능상 많은 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고 고유가시대에 순환자원의 고발열량 고형연료를 유용한 에너지로 활용하기 위해서 고발열량 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 순환자원의 고발열량 고형연료를 유용한 에너지로 활용하기 위해서 고형연료공급장치 내부에서 멜팅현상이 발생되지 않고, 연소장치가 고온고열에 강하고, 연소체류시간을 오래 유지하며, 완전연소를 기하고, 연소실 내부의 열부하를 경감하며, 배기가스의 환경오염 문제를 최대한 저감하고, 초기에 고형연료에 점화하기위한 소량의 연료만 사용하고, 2차적으로 승온연소를 하기위한 기름연료공급이 없도록 하고, 연소실에서 발생되는 고온 고열의 에너지를 고유가시대에 다목적으로 활용할 수 있는 연소설비를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 순환자원의 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비에 관한 것이다.
본 발명의 다기능 연소설비는, 고발열량 고형연료를 공급하는 고형연료공급 장치(100)와 공급받은 고형연료를 연소하는 연소실본체(200)와 잔재를 배출하는 잔재배출장치 (500)로 이루어지며; 연소실본체(200) 내부에 연소실 상부로 부상하는 미연소 열분해 가연성가스를 강열한 토네이도 연소공법으로 연소하는 장구형의 연소실이 형성되어 있고, 연소실 하단에 원통계단일체형의 열분해연소장치(20)가 구비되고, 열분해연소장치(20) 상단에는 반달형연소노즐(23)이 각 계단상단에 일정간격으로 배치되어 있으며, 연소실(30) 하단에 장착된 착화점화버너(26)와, 연소실 중앙상단에서 연소실 중간부까지 수직원통형으로 형성되고, 외측에는 4각 날개의 스크류식 임펠라가 형성되고, 그 임펠라 끝쪽에 분사노즐구멍이 노출되어 있는 탈촉매 산화연소장치(41)와, 연소실 상단 일측에 싸이클론형 배기가스출구(45)가 형성되어 있고, 연소실 하단에 잔재배출구(29)를 포함하여 구성된다.
종래의 순환자원 고형연료 대부분은 연소과정에서 열가소성과 열경화성 물질이 다량으로 포함되어 있어 이를 연소하기 위해서는 특별한 열분해 연소장치와 연소실이 구비되지 아니하면, 불완전 연소과정이 유발되어 오염 물질이 다량 발생되고, 다이옥신도 배출되어 순환 자원의 고형연료로서의 가치를 상실하게 되는 문제가 있다.
이에 대하여 본 발명의 발명자들은 여러가지 형태로 성형된 순환자원의 고발열량 고형연료를 유용한 에너지로 활용하기 위해서 고형연료공급장치 내부에서 멜팅현상이 발생되지 않고, 연소장치가 고온고열에 강하고, 고상-액상-가스화 열분해과정에서 생성된 가연성가스를 완전연소하며, 연소실 내부의 열부하를 경감하고, 배기가스의 환경오염 문제를 최대한 저감하며, 초기에 고형연료에 점화하기 위한 착화점화버너에서 소량의 연료만 사용하고, 2차적으로 승온 연소를 하기 위한 기름연료 소모가 없도록 하고, 연소실에서 발생되는 고온 고열의 에너지를 다목적으로 활용할 수 있는 열분해연소장치 및 연소실을 개발하기 위해 오랜 시간 동안 수많은 시행착오를 겪으며 연구개발하여 본 발명을 완성하게 되었다.
먼저, 본 발명의 발명자들은 발열량이 높은 순환자원의 고형연료를 유용한 에너지로 활용하기 위해서 연료의 공급장치가 원활해야 하므로 연소실 내부로 투입되는 고형연료공급장치가 모두 외부에 노출되도록 하여 고형연료공급장치 내부가 고열에 의해 서로 엉켜 덩어리 되어 굳어버리는 멜팅현상이 발생하지 않도록 하였다.
또, 순환자원의 고형연료가 공급이 원활하더라도 발열량이 높고 열가소성이나 열경화성의 연료를 탁월하게 열분해할 수 있는 열분해연소장치가 상부계단에서 하부계단으로 고상-액상-가스화 과정을 거치며 흘러내리면서 고온 고열에 견딜 수 있도록 원통계단일체형의 열분해연소장치를 내열주강으로 제조되고, 반달형연소노즐도 원통계단일체형과 같이 내열주강으로 제조되어 있어 고온고열에 견딜 수 있는 구조로 구성되도록 하였다.
또, 순환자원의 고형연료를 열분해할 때 하단의 원통계단일체형 열분해연소장치의 연소실에서 발생되는 불완전연소 고온가스와 상부에서 공급되는 냉각공기와의 압력차를 이용하여 수직으로 부상하는 불완전연소 화염을 토네이도 연소공법으로 고온 고열로 2단 연소하기 위해 장구형으로 연소실을 구성하고, 고압연소공기를 공급하게 하여 연소체류시간을 길게 토네이도 연소를 기할 수 있도록 하는 고압연소공기저장박스가 연소실 내부에 장착되고, 고압연소공기노즐이 상부구역과 하부구역이 서로 직교되는 방법과, 75도 대각선 탄젠셜 방향으로 배치 구성하도록 하였다.
또, 순환자원의 고발열량 고형연료를 이용한 고온고열의 에너지를 유익하게 활용하고, 배기가스에 의한 환경오염도 최대한 저감시키기 위해 연소실 중앙상부에서 원통형 수직으로 장착되고, 외측으로는 4각 날개의 스크류식 임펠라가 형성되며, 그 임펠라 끝쪽으로 분사노즐구멍이 노출되어 있는 탈촉매 산화연소장치가 구성되며, 이 탈촉매 산화연소장치는 고열에도 견디는 내열 바나듐합금 주강재질로 제조된다.
이러한 탈촉매 산화연소장치 내부로 대기의 찬공기와 미량의 암모니아가스를 동시에 공급하여 고온에서 생성되는 유기물의 질소산화물(NOX)을 냉각공기에 의해 냉각 분해되게 하고, 무기물로 형성되는 황산화물질(SOX)은 탈촉매 산화연소장치 내부로 공급되는 대기의 찬공기와 연소실 내부에서 발생되고 있는 고온열기 온도차이에 의해 탈촉매 산화연소장치 표면에 피막으로 흡착되었다가 흡착된 무기물은 두께와 시간에 따른 온도차의 산화전단층이 형성되어 자중으로 탈락되고, 탈촉매 산화연소장치를 통해 미연가스가 완전연소됨과 동시에 급속 산화된 무기물의 불연성 유리 입자들이 토네이도 화염의 관성력에 의해 연소실 내벽으로 튕겨나가면서 벽면을 따라 잔재배출구 아래로 자유낙하되어, 청정배기가스들만 연소실 배기가스출구를 통해 배출되도록 하여 환경오염 문제를 최대한 줄이도록 구성하였다.
또, 본 발명의 배기가스출구를 싸이클론 방식으로 구성함으로써 일방향으로 고속선회시켜 배기가스를 저항 없이 빠르게 배출할 수 있고, 연소실 내부의 부하를 경감하므로서 연소실 내벽의 내화재가 오랜 수명을 유지하게 되고 외부로 방열되는 고온고열의 손실도 최소화할 수 있고, 연소실에서 발생되는 고온고열 전량을 고유가 시대에 유용한 다목적 에너지로 활용할 수 있도록 구성하였다.
본 발명의 순환자원의 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비에 대하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 순환자원의 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비는, 고발열량 고형연료를 공급하는 고형연료공급장치(100)와 공급받은 고형연료를 연소하는 연소실본체(200)와 잔재를 배출하는 잔재배출장치(500)로 구성된다.
먼저, 고형연료공급장치(100)는 고형연료저장호퍼(10) 및 바켓엘레베이트(11)와, 고형연료의 연소속도와 온도에 따라 고형연료 공급 투입량을 기어더모터(28)를 이용하여 속도를 가변할 수 있는 스크류형 수평식급진장치(13) 및 스크류형 수직식급진장치(14)와, 고형연료투입구(12)를 포함하여 구성된다.
즉, 상기의 고형연료공급장치(100)는 외부에서 원활하게 반입 이송되는 고형연료를 바켓엘레베이트(11)로부터 고형연료저장호퍼(10)에 연속 저장되게 하고, 스크류형 수직식급진장치(14)의 가동이 시작되면 고형연료의 연소속도와 온도에 따라 고형연료 공급 투입량을 수평식급진장치 기어더모터(28)의 가변속도가 제어되면서 수직식급진장치(14)에 이송되어 고형연료투입구(12)에 연속적으로 공급되도록 구성된다.
또, 상기의 고형연료투입구(12)는 수직식급진장치(13)로부터 이송되어온 고형연료를 원통계단일체형 열분해연소장치(20)의 상단에 자유낙하되도록 투입되며, 이때 연소실 내 고형연료투입구(12) 하단의 위치가 원통계단일체형 열분해연소장치(20)의 최상단으로부터 75 ~ 95 ㎝ 떨어진 곳에 위치하고, 각도는 35 ~ 40 도가 되도록 구성된다.
또한, 본 발명의 연소실본체(200)는 연소실본체 내부에 장구형의 연소실(30)이 형성되어 있고, 연소실 하단에 원통계단일체형의 열분해연소장치(20)가 구비되고, 열분해연소장치(20) 각 계단상단에는 반달형연소노즐(23)이 일정 간격으로 배치 형성되어 있으며, 연소실(30) 하단에 장착된 착화점화버너(26)와, 연소실 중앙상단에서 연소실 중간부까지 수직원통으로 설치된 탈촉매 산화연소장치(41)와, 연소실 상단 일측에 싸이클론형 배기가스출구(45)가 형성되어 있고, 연소실 하단에 잔재배출구(29)가 포함되어 형성된다.
상기의 원통계단일체형의 열분해연소장치(20)는 연소실 내부 하단에 고온 고열에 견딜 수 있도록 내열주강으로 제조되며, 열분해연소장치 전체가 회전하는 원통계단일체형으로 구성되며, 투입된 고형연료가 열분해연소장치(20) 상단에 자유낙하되어 상단계단에서 하단계단으로 나선형 방향으로 고상-액상-가스화과정으로 흘러 녹으면서 다량의 가연성 열분해가스가 생성된다.
이때, 이러한 순환자원의 고형연료를 탁월하게 연소하기 위해서는 초기에 연 소실 및 배기가스출구의 온도를 800 ℃까지 승온되게 하고, 회전하는 원통계단일체형의 열분해연소장치 표면을 골고루 예열하고, 고발열량 고형연료를 착화하기 위하여 연소실(30) 하단에 장착된 착화점화버너(26)를 구비하도록 한다.
착화점화버너(26)는 일정온도와 고형연료에 착화가 완료되면 자동으로 가동이 정지된다.
또, 상기 회전하는 원통계단일체형의 열분해연소장치(20)는 각각의 계단 상단에 열분해가스를 생성하게 하는 반달형연소노즐(23)이 일정간격으로 배치되고, 열분해연소장치(20) 마지막 계단 하단 외측에는 소량의 미연소분 잔류연소물질까지도 완전 소멸연소를 기하게 하는 V형 턱받이(24)가 일정간격으로 배치되며, 열분해연소장치(20) 하단 바닥에는 연소후 잔재물과 연소과정에서 낙하된 분진들을 회전하면서 배출구로 끌고 가게 하는 잔재스크레이퍼(25)가 장착되어 구성된다.
또한, 본 발명의 연소실본체(200)에는 장구형의 연소실(30)과 고압연소공기노즐(31)이 형성된다.
상기의 연소실(30)은 순환자원의 고형연료를 열분해할 때 발생되는 하단의 불완전연소의 고온가스와 상부에서 공급되는 냉각공기와의 압력차를 이용하여 토네이도식 공법으로 연소하기 위해 장구형으로 구성된다.
상기의 탈촉매 산화연소장치(41)에서 공급되는 대기공기와 연소실 하단의 원통계단일체형 열분해연소장치(20)에서 생성되는 불완전연소의 가연성 고온가스들이 선회화염으로 부상할 때 장구형의 연소실(30)에서 중간부 영역에서 부딪히면서 순간적으로 미량의 증기가 발생되어 수소와 산소가 해리되는 연료층 영역이 형성된 다.
이러한 영역에는 연소물질이 팽창하기 때문에 고온의 연소를 촉진하도록 하고, 연소체류시간을 길게 하기 위해서 고압연소공기저장박스(32)에서 직접 장착되는 고압연소공기노즐(31)은 장구형의 연소실(30) 상부와 하부가 직교되게 배치하고, 대기의 찬공기를 일방향으로 공급되는 방법으로 토네이도 선회연소를 기할 수 있게 하기 위해 75도 대각선방향으로 구성되도록 한다.
또한, 본 발명의 연소실본체(200)의 중앙상단부에는 장구형의 연소실(30)에서 미연소된 배기가스를 재연소 또는 오염물질을 중화처리하는 암모니아투입구(42) 및 냉각공기투입구(43)가 장착되는 탈촉매 산화연소장치(41)가 구성되고, 연소실 상단 일측에 위치하며 일방향으로 고속회전을 하여 완전연소과정 후 배출되는 고온 고열의 청정가스를 빠르게 배출되도록 유도하는 싸이클론형의 배기가스출구(45)가 구성된다.
이때, 상기의 탈촉매 산화연소장치(41)는 연소실(30) 상단부에서 중앙에서 수직원통으로 설치되며, 외측으로는 4각 날개의 스크류식 임펠라가 형성되고, 임펠라 끝쪽으로 노즐구멍이 노출되어 있고, 고온에 견딜 수 있도록 내열강과 바나듐이 합금된 재질로 구성된다.
탈촉매 산화연소장치(41) 상단에 장착된 암모니아투입구(42)와 냉각공기투입구(43)에서 각각 암모니아와 냉각공기를 동시에 투입하여 회전돌기 상승체류와 동시에 고온에서 생성된 질소산화물(NOX )은 암모니아와 냉각공기에 의해 냉각 분해되 고, 무기물로 형성되는 황산화물(SOX)은 탈촉매 산화연소장치(41) 내부로 공급되는 대기의 찬공기와 연소실 내에서 발생되고 있는 고온열기 온도차에 의해 탈촉매 산화연소장치(41) 표면에 피막으로 흡착되었다가 흡착된 무기물은 두께와 시간에 따른 온도차의 산화전단층이 형성되어 자중으로 탈락되도록 구성된 것이다.
한편, 본 발명의 탈촉매 산화연소장치(41)에 의해 미연가스가 완전연소됨과 동시에 급속산화된 불연성 유리 입자들은 토네이도 연소화염 관성력에 의해 연소실 내벽으로 튕겨나가면서 벽면을 따라 연소실 최하단 바닥으로 선회하면서 낙하되고, 낙하된 분진들은 연소 후 잔재들과 같이 회전하는 열분해연소장치 바닥에 장착된 잔재스크레이퍼에 의해 잔재배출구(29)로 배출되고, 청정 배기가스들만 연소실 상단 일측에 구성된 싸이클론형의 배기가스출구(45)를 통해 배출된다.
또한, 본 발명의 연소설비에는 잔재를 배출하는 잔재배출장치(500)가 구성되어 있다.
상기의 잔재배출장치(500)는 연소실본체(200)의 하단 일측에 형성된 잔재배출구(29)에서 배출된 잔재를 잔재배출콘베이어(52)를 이용하여 이송하고, 이송된 잔재는 잔재저장조박스(53)에 저장되도록 구성된다.
즉, 열분해가스를 생성하고 끝난 무기물 잔재가 느린 속도로 회전하는 원통계단일체형의 열분해연소장치(20) 바닥부분에 잔재 및 분진들을 끌고 회전하면서 잔재배출구에 배출하도록 하는 잔재스크레이퍼(25)에 의하고, 잔재배출구에 장착되 어 있는 잔재배출콘베이어(52)를 통해 연속적으로 이송하면서 배출하고, 배출된 잔재를 잔재저장조박스(53)에 저장하는 것으로 구성된다.
본 발명의 순환자원의 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비를 이용하여 순환자원의 고발열량 고형연료를 원통계단일체형의 열분해연소장치(2))에서부터 장구형의 연소실(30), 그리고 탈촉매 산화연소장치(41)의 여러 기능을 거쳐 완전연소하고나면 고온 고열의 청정가스만 토네이도형상을 연소실(30) 내부에서 연속적으로 진행되기 때문에 배기가스를 신속하게 배출하고, 연소실 내부의 열부하를 경감하기 위해서 싸이클론형 배기가스출구(50) 방식으로 배기가스를 빠르게 배출할 수 있어 연소실 내벽의 내화재가 오랜 수명을 유지하게 되고, 외부로 방열되는 고온열의 손실도 최소화할 수 있고, 연소실에서 발생되는 고온고열을 전량 다목적 에너지로 활용할 수 있다.
또, 본 발명의 싸이클론형의 배기가스출구(45)를 통과한 고온, 고열을 전량 에너지로 회수할 수 있는 스팀보일러나, 온수보일러, 또는 열매체유열교환기설비를 후단에 설치하여 고유가시대에 유류대체설비로 유용하게 활용할 수 있도록 하였다.
한편, 본 발명의 연소설비에는 일반 연소로에서 강제로 소각위주로 채용하는 공법구조보다는 에너지를 최대한 회수할 수 있는 열분해가스 생성을 촉진하기 위한 구조에 더욱 근접하도록 하였으며, 대표적인 가스생성 반응장치의 배치나 모양 등은 토네이도 공법을 이용하는 자연원리 방법을 구사하였기 때문에 종래의 강제연소 공법과는 다른 차원의 자연연소공법을 구현한 것이다.
본 발명의 연소설비가 일반적인 소각설비시스템에 비해 유리한 점은 강제로 연소물질을 소각하거나, 태워 없애는 시스템이 아니고, 순차적으로 고상-액상-가스화과정으로 진행된 열분해가스를 상단의 저온공기와 하단의 고온공기의 압력차를 이용하여 수직으로 부상하는 불완전연소 화염을 토네이도식 자연공법을 적용하여 연소체류시간을 길게 하고, 바로 흡열반응을 연소실(30)에서 고압연소공기노즐(31)에 의해 강열한 고온, 고열로 연소를 진행하게 하고, 장구형의 연소실(30)에서도 완전연소가 되지 않은 미연소가스를 연소실 중앙상단에서 수직원통으로 설치되는 탈촉매 산화연소장치(41)에 의해 완전연소를 유도하고, 오염물질의 배출을 저감할 수 있는 장점을 동시에 구현한 것이다.
본 발명의 순환자원 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비에 대한 또 다른 기술은 다음과 같다.
연소실(30) 하단의 원통계단일체형의 열분해연소장치(20) 내부로 공급되는 연소공기량은 최소화하면서 불완전연소를 유도하는데, 이는 불완전연소 시에는 가연성 기체 가스가 다량으로 발생되고, 원통계단일체형의 열분해연소장치(20)와 열분해연소장치 각 상단에 일정간격으로 배치된 반달형연소노즐(23)도 고온, 고열에 산화용융 및 열변형이 되지 않고 장기적 수명을 유지할 수 있는 큰 장점을 구현할 수 있기 때문이다.
또한, 하단에서 생성된 다량의 고온성 불완전 연소가스는 상단에서 공급되는 대기의 찬 공기와의 압력차를 이용하면 수직으로 부상하는 불완전연소화염들이 고속으로 토네이도식 원리가 작용되는 점을 착안하게 되었다.
이러한 원리를 이용하여 일방향으로 돌기 선회하는 고온가스는 상부 탈촉매 산화연소장치(41)에서 공급되는 대기의 찬 공기와 연소실(30)의 영역에서 부딪치면 순간적으로 증기가 발생되면서 수소와 산소가 해리되는 연료층 영역이 형성되는 점도 착안하게 되었다.
이러한 영역에는 연소물질이 팽창하기 때문에 고온의 연소를 촉진하도록 하고, 연소체류시간을 길게 하여야 하므로, 고압연소공기를 다량으로 저장할 수 있는 고압연소공기박스(32)에 고압연소공기노즐(31)을 직접 장착하는 장구형의 연소실(30) 상부와 하부가 직교되게 대기공기를 일방향으로 공급되게 하고, 토네이도 선회연소를 연속적으로 기할 수 있게 75도 대각선 탄젠셜방향으로 배치 구성되도록 한다.
따라서, 고온의 연소를 토네이도공법으로 촉진하도록 고압공기연소노즐(31)을 장착하게 되는 연소설비를 제시하게 되었다.
원통계단일체형의 열분해연소장치(20) 내부로 공급되는 연소공기량은 될 수 있는 한 최대한 줄이고 연소실(30) 상부의 탈촉매 산화연소장치(41)에서 공급되는 연소공기량의 공기비가 과잉되더라도 가스화 공정과 같이 CO2 함량 등에 크게 영향을 받지 않기 때문에 완전연소와 고온을 유지할 수 있는 등 상당히 유리한 구조로 이루어져 있다.
이러한 연소과정을 거친 청정배기가스는 싸이클론형의 배기가스배출구(45)를 통하여 에너지회수설비를 연결하는 가스배출구가 구비된다.
연소실(30) 내부에는 고온 고열에 의한 열부하가 매우 증가 되어 있으므로 이를 신속하게 배출하지 않으면 내부의 고온열에 의해 내화 단열재가 녹든지, 폭발할 우려가 있어 본 발명에서도 가스폭발에 대비한 안전폭파구(44)를 설치하도록 하였다.
일반적인 연소설비에는 대부분 연소실 배출구가 연소실 상단 가운데 원형이나 각형으로 돌출되어 있어 배출가스의 흐름이 신속하지 못하고 정체되어 있는 경우가 많고, 내화물의 수명이 오래가지 못하고 폭발하는 큰 문제를 지니고 있으며, 본 발명과 같이 일방향으로 선회하는 자연원리 토네이도연소공법을 채용하지 못하고 있는 문제점도 있다.
본 발명의 다기능 연소설비에 의해 열분해연소실(21)과 연소실(30) 내부에는 고온, 고열의 청정가스 토네이도 화염이 연속적으로 진행되기 때문에 배기가스의 흐름을 신속하게 배출하고, 연소실(30) 내부의 열부하를 경감하기 위해서 일방향으로 고속회전을 유도하는 싸이클론 방식의 배기가스배출구(45)가 구성되면 배기가스를 빠르게 배출할 수 있어 연소실(30) 내벽의 내화재가 오랜 수명을 유지하게 되고 외부로 방열되는 고온열의 손실도 최소화할 수 있다.
한편, 본 발명의 순환자원의 고발열량 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비에 의해 고온, 고열의 배기가스는 에너지회수 설비의 스팀보일러나, 온수보 일러, 열매체유보일러을 조합 이용 가능하기 때문에 슬러지건조시설의 열공급, 농촌의 유리 및 비닐하우스의 열공급, 산업체 유류사용 대체설비의 열공급, 전력생산의 발전설비 열공급 등 다목적으로 활용할 수 있다.
본 발명에 의해 순환자원의 고형연료를 고유가시대에 유류설비를 대체할 수 있는 다기능 연소설비가 제공된다.
또, 본 발명에 의해 연소실 내부로 투입되는 고형연료공급장치가 모두 외부에 노출되어 고형연료공급장치 내부가 고열에 의해 서로 엉켜 덩어리되는 멜팅현상이 전혀 발생이 되지 않고, 열가소성이나 열경화성의 연료를 탁월하게 열분해할 수 있는 열분해연소장치가 상부에서 하부로 액상화되어 흘러내리면서 고온고열에 견딜수 있도록 원통계단일체형으로 내열주강으로 제조되고, 고압연소공기노즐도 내열주강으로 제조되어 고온고열에 견딜 수 있으며, 토네이도식 공법을 이용하여 연소체류시간을 길게 하고 완전연소를 기할 수 있게 하는 효과도 있다.
또, 본 발명의 탈촉매 산화연소장치에 의해 미연가스가 완전연소됨과 동시에 급속산화된 불연성 유리 입자들이 연소실 외벽으로 튕겨나가면서 벽면을 따라 잔재배출구 아래로 낙하되어, 청정배기가스들만 연소실 배기가스출구를 통해 배출되는 효과가 있다.
또, 본 발명은 싸이클론 방식으로 배기가스를 빠르게 배출할 수 있어 연소실 내벽의 내화재가 오랜 수명을 유지하게 되고, 외부로 방열되는 고온열의 손실도 최 소화할 수 있고, 연소실에서 발생되는 고온 고열의 흐름이 신속하게 배출할 수 있기 때문에 연도를 통과한 고온, 고열을 전량 다목적 에너지로 활용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 연소설비에 의해 고온, 고열의 배기가스는 에너지회수 설비의 스팀보일러나, 온수보일러, 열매체유보일러을 조합 이용 가능하기 때문에 슬러지건조시설의 열공급, 농촌의 유리 및 비닐하우스의 열공급, 산업체 유류사용 대체설비의 열공급, 전력생산의 발전설비 열공급 등 다목적으로 활용할 수 있다.
이하, 본 발명의 순환자원의 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비에 대해 첨부된 도면을 통해 구체적으로 설명을 하나, 이들이 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
본 발명은 고발열량 고형연료를 공급하는 고형연료공급장치(100)와 공급받은 고형연료를 연소하는 연소실본체(200)와 잔재를 배출하는 잔재배출장치(500)로 이루어진다.
고형연료공급장치(100)는 고형연료저장호퍼(10) 및 바켓엘레베이트(11)와, 기어더모터(28)를 이용하여 속도를 가변할 수 있는 스크류형 수평식급진장치(13) 및 스크류형 수직식급진장치(14)와, 고형연료투입구(12)를 포함하여 구성하였다.
순환자원 고형연료들을 연소실 내부로 원활하게 정량으로 공급하기 위해서 고형연료저장호퍼(10)가 구비되면서 인력으로 연료를 공급하지 아니하고 기계적으 로 운반저장이 가능한 바켓엘레베이트(11)를 구비하였다.
고형연료저장호퍼(10)에 저장된 고형연료는 연소속도에 가변제어할 수 있도록 스크류내경이 순환자원 고형연료 규격품들의 원활한 수송을 위해서 내경 120 ㎜ 원형스크류가 장착되는 스크류 수평식급진장치(13)를 구비하였고, 연소실 내부로 공급하기 위해서 장착된 스크류 수직식급진장치(14)가 고형연료를 고형연료투입구(12)까지 이송하도록 하였다.
이때, 상기의 고형연료투입구(12) 하단의 위치가 원통계단일체형 열분해연소장치(20)의 최상단으로부터 87.4 ㎝ 떨어진 곳에 위치하도록 하였고, 각도는 40 도가 되도록 구성하였고, 고형연료투입구에 투입된 고형연료는 열분해연소장치(20) 상단계단에 자유낙하되면 표면의 고열에 의해 상단계단에서 하단계단으로 고상-액상-가스화과정으로 흘러내리면서 가연성 열분해가스를 생성하게 하고, 반달형연소노즐(23)에 의해 생성되는 가스는 상부로 부상하면서 회전돌기 토네이도연소를 연속적으로 진행하도록 하였다.
연소실본체(200)는 연소실 하단에 원통계단일체형의 열분해연소장치(20)가 구비되고, 열분해연소장치 각 계단상단에는 반달현연소노즐(23)이 일정간격으로 배치형성되어 있으며, 연소실(30) 하단에 초기에 고형연료를 점화하기 위해 장착된 착화점화버너(26)와, 연소실 중간부에는 열분해연소장치(20)에서 생성되어 부상하는 불완전 가연성연소가스를 토네이도공법으로 연소하기 위한 장구형의 연소실(30)을 구비하였다.
연소실 중앙상단에서 연소실 중간부까지 수직원통으로 설치된 탈촉매 산화연 소장치(41)와, 연소실 상단 일측에 싸이클론형 배기가스출구(45)가 형성되어 있고, 연소실 하단에 잔재배출구(29)를 포함하여 형성하였다.
이때, 상기의 열분해연소장치(20)는 연소실 내부 하단에 장착하였고, 고온 고열에 견딜 수 있도록 내열주강으로 제조하였으며, 열분해연소장치 전체가 회전하는 원통계단일체형으로 구성하고, 투입된 고형연료가 열분해연소장치(20) 상단계단에 자유낙하되어 상단계단에서 하단계단으로 나선형 방향으로 고발열량 고형연료가 고상-액상-가스화과정으로 흘러 녹으면서 다량의 가연성 열분해가스를 생성하고, 이렇게 고형연료를 탁월하게 연소하기 위해서 초기에 연소실 및 배기가스출구의 온도를 800 ℃까지 예열되게 하기 위하여 연소실(30) 하단에 장착된 착화점화버너(26)를 구비하였다.
상기 원통계단일체형의 열분해연소장치(20)는 각각의 계단 상단에 열분해가스를 생성하게 하는 반달형연소노즐(23)이 일정간격으로 배치되고, 열분해연소장치(20) 외측에는 소량의 미연소분 잔류 연소물질까지 완전 소멸연소를 기하게 하는 V형 턱받이(24)를 일정간격으로 배치하였으며, 열분해연소장치(20) 하단 마지막 계단 바닥에는 연소 후 잔재물을 회전하면서 잔재배출구(29)로 끌고 가게 하는 잔재스크레이퍼(25)를 장착하여 구성하였다.
또한, 본 발명의 연소실본체(200)에는 장구형의 연소실(30)과 고압연소공기노즐(31)을 구비하였다.
상기의 연소실(30)은 순환자원의 고발열량 고형연료를 열분해연소장치(20)에서 열분해할 때 생성되는 불완전연소의 고온가스와 상부에서 공급되는 냉각공기와 의 압력차를 이용하여 토네이도식 공법으로 연소하기 위해 장구형으로 구성하였다.
상기의 탈촉매 산화연소장치(41) 상단에서 공급되는 대기의 찬공기와 하단의 원통계단일체형 열분해연소장치(20)에서 열분해된 불완전연소 가연성가스가 선회 부상하는 고온의 미연소 가스들이 장구형의 연소실(30) 중간부 영역에서 부딪히면서 순간적으로 미량의 증기가 발생되어 수소와 산소가 해리되는 연료층 영역이 형성되었다.
이러한 영역에는 연소물질이 팽창하기 때문에 고온의 연소를 촉진하도록 하고, 연소체류시간을 길게 고압연소공기를 다량으로 저장할 수 있는 고압연소공기박스(32)에 고압연소공기노즐(31)을 직접 장착하는 연소실(30) 상부와 하부가 직교되게 대기공기를 일방향으로 공급되게 하고 토네이도 선회화염연소를 연속적으로 기할 수 있게 75도 대각선탄젠셜 방향으로 배치 구성되게 하였다.
또한, 본 발명의 연소실본체(200)의 연소실(30)에서 완전연소가 되지 않은 미연소 배가스가 부상되는 것을 재연소 또는 오염물질을 중화처리하는 암모니아투입구(42) 및 냉각공기투입구(43)가 장착되는 탈촉매 산화연소장치(41)를 구성하였다.
이때, 탈촉매 산화연소장치(41)는 연소실(30) 중앙상단부에서 중앙으로 수직으로 설치되며, 외측으로는 4각 날개의 스크류식 임펠라를 형성하였고, 임펠라 끝쪽으로 노즐구멍이 노출되어 있고, 고온에 견딜 수 있도록 내열강과 바나듐이 합금주강된 재질로 구성하였다.
또, 본 발명의 탈촉매 산화연소장치(41)에 의해 암모니아투입구(42)와 냉각 공기투입구(43)에서 각각 미량의 암모니아와 대량의 냉각공기를 동시에 투입하여 회전돌기 상승체류와 동시에 고온에서 생성되는 유기물의 NOX은 암모니아와 냉각공기에 의해 냉각 분해되고, 무기물로 형성되는 SOX은 탈촉매 산화연소장치 내부로 공급되는 대기의 찬공기와 연소실 내에서 발생되고 있는 고온열기의 온도차에 의해 탈촉매 산화연소장치(41) 표면에 피막으로 흡착되었다가 흡착된 무기물은 두께와 시간에 따른 온도차의 산화전단층이 형성되어 자중으로 탈락되면서 잔재 배출구로 배출되게 하고, 대기로 배출되는 NOx의 농도와 SOx의 배출농도는 0ppm에 근접되게 하여 청정가스만 배출되도록 구성하였다.
연소실 상단 우측에 위치하며 일방향으로 고속 선회하여 완전연소과정 후 배출되는 고온 고열의 청정가스를 빠르게 배출되도록 유도하는 싸이클론형의 배기가스출구(45)를 구성하였다.
또한, 열분해가스를 생성하고 끝난 무기물 잔재는 열분해연소장치(20)가 회전하면서 바닥에 깔려 있는 잔재 및 분진들을 끌고 이동하면서 잔재배출구(29)에 배출하도록 하는 잔재스크레이퍼(25)가 장착되어 배출된 잔재를 잔재배출콘베이어(52)를 통해 연속적으로 배출하면서 이송하고, 이송된 잔재를 잔재저장조박스(53)에 저장하도록 구현하여, 본 발명의 순환자원의 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비를 구성하였다.
도 1은 본 발명의 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비에 대한 단면개략도
도 2는 본 발명의 장구형 2단연소실과 고압연소공기노즐에 대한 평면개략도
도 3은 본 발명의 연소배기가스가 토네이도과정을 진행하면서 배기가스의 흐름을 원활하게 하는 싸이클론형 배기가스출구에 대한 부분확대도
A : 평면도 B : 정면에서 본 단면도
도 4는 본 발명의 고형연료의 열분해가스를 순차적으로 촉진하기 위한 원통계단일체형 열분해연소장치와 4등분 정삼각형반달연소노즐의 개략도
A : 평면도 B : 정면에서 본 단면도
도 5는 본 발명의 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비의 시범운행 모습을 찍은 사진
도 6은 본 발명의 원통계단일체형 열분해연소장치의 부분 사진
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 고형연료공급장치 10 : 고형연료저장호퍼
11 : 바켓엘레베이트 12 : 고형연료투입구
13 : 스크류 수평식급진장치 14 : 스크류 수직식급진장치
200 : 연소실본체
20 : 열분해연소장치 21 : 열분해연소실
22 : 열분해연소장치의 회전축 23 : 반달형연소노즐
24 : V형 턱받이 25 : 잔재스크레이퍼
26 : 착화점화버너 28 : 기어더모터
29 : 잔재배출구 30 : 연소실
31 : 고압연소공기노즐 32 : 고압연소공기저장박스
33 : 연소공기투입구 41 : 탈촉매 산화연소장치
42 : 암모니아투입구 43 : 냉각공기투입구
44 : 안전폭파구 45 : 싸이클론형 배기가스출구
500 : 잔재배출장치 51 : 잔재배출구
52 : 잔재배출콘베이어 53 : 잔재저장조박스

Claims (8)

  1. 순환자원의 고형연료를 연소하기 위한 연소설비에 있어서,
    고형연료를 공급하는 고형연료공급장치(100)와 공급받은 고형연료를 연소하는 연소실본체(200)와 잔재를 배출하는 잔재배출장치(500)로 이루어지며;
    연소실본체(200)의 중간부에 고압연소공기노즐(31)이 형성되어 있고,
    연소실본체 내부에 장구형의 연소실(30)이 형성되어 있고, 연소실 하단에 원통계단일체형의 열분해연소장치(20)가 구비되고, 열분해연소장치 상단에는 반달형연소노즐(23)이 형성되어 있으며,
    연소실 하단에 장착된 착화점화버너(26)와,
    연소실 중앙상단에서 연소실 중간부까지 설치된 탈촉매 산화연소장치(41)와,
    연소실 상단 일측에 싸이클론형 배기가스출구(49)가 형성되어 있고,
    연소실 하단에 잔재배출구(29)를 포함하여 구성된,
    순환자원의 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비.
  2. 제1항에 있어서,
    고형연료공급장치(100)는, 순환자원 고형연료를 운반하는 바켓엘레베이트(11), 바켓엘레베이트를 통해 운반된 고형연료를 저장하는 고형연료저장호퍼(10), 고형연료저장호퍼에 운반된 고형연료를 수직식급진장치(14)로 고형연료의 발열량, 모양, 크기에 따라 고형연료의 투입량을 자유롭게 조절할 수 있도록 가변제어할 수 있는 수평식급진장치(13), 수평식급진장치로부터 이송된 고형연료를 연소실(30) 초입구에 중력으로 자유낙하 되도록 하단에서 상단으로 운반하는 수직식급진장치(14), 수직식급진장치에 의해 운반된 고형연료를 연소실(30) 내부로 투입하는 고형연료투입구(12)를 포함하여 구성된 것이 특징인,
    순환자원의 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고형연료투입구(12)는, 급진장치로부터 이송되어온 고형연료의 낙하지점이 원통계단일체형 열분해연소장치(20)의 상부에 최소의 중력으로 낙하될 수 있도록 고형연료투입구(12) 하단의 위치가 원통계단일체형 열분해연소장치(20)의 최상단으로부터 75 ~ 95 ㎝ 떨어진 곳에 위치하고, 각도는 35 ~ 40 도가 되도록 구성되어 있는 것이 특징인,
    순환자원의 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비.
  4. 제1항에 있어서,
    열분해연소장치(20)는, 연소실 내부 하단에 고온 고열에 견딜 수 있도록 내열주강으로 제조되며, 열분해연소장치 전체가 회전하는 원통계단일체형으로 제조되고, 열분해연소장치(20)의 각 계단에는 열분해가스를 생성하게 하는 반달형연소노즐(23)이 각각의 계단 상단에 일정간격으로 배치되고, 열분해연소장치(20) 외측에는 소량의 미연소분 잔류 연소물질까지도 완전 소멸연소를 기하게 하는 V형 턱받이(24)가 일정간격으로 배치되고, 열분해연소장치(20) 하단 바닥에는 연소잔재물을 회전하면서 배출구로 배출하게 하는 잔재스크레이퍼(25)가 장착된 것이 특징인,
    순환자원의 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비.
  5. 제1항에 있어서,
    연소실(30)은, 순환자원의 고형연료를 열분해할 때 발생하는 연소실 하단의 열분해연소장치(20)에서 발생되는 불완전연소의 고온가스와 연소실 상부의 탈촉매 산화연소장치(41)에서 공급되는 냉각공기와의 압력차를 이용한 토네이도식 연소공법에 의해 발생하는 수직으로 부상하는 불완전연소 화염을 고온 고열로 2단 연소하기 위하여, 연소실이 상하 2단식이면서 가운데 폭이 좁은 장구형으로 구성되어 있는 것이 특징인,
    순환자원의 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비.
  6. 제1항에 있어서,
    고압연소공기노즐(31)은, 연소실(30) 내부에서 고온의 연소를 촉진하고 연소체류시간을 길게 하기 위해 고압연소공기를 다량으로 저장할 수 있는 고압연소공기박스(32)를 연소실본체(200)에 설치하고, 이 고압연소공기박스(32)에 고압연소공기노즐(31)을 장착하되, 연소실(30)의 상부와 하부가 직교되도록 공기를 일방향으로 공급하게 하고, 토네이도식 선회연소를 연속적으로 기할 수 있도록 75도 대각선 방향으로 배치하여 구성하는 것이 특징인,
    순환자원의 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비.
  7. 제1항에 있어서,
    탈촉매 산화연소장치(41)는, 연소실(30) 중앙상단에서 중간부까지 수직원통형으로 설치되며, 외측으로는 4각 날개의 스크류식 임펠라가 형성되고, 임펠라 끝쪽으로 노즐구멍이 노출되어 있고, 고온에 견딜 수 있도록 내열강과 바나듐이 합금된 재질로 구성되며,
    탈촉매 산화연소장치(41) 상단에 장착된 암모니아투입구(42)와 냉각공기투입구(43)에서 각각 암모니아와 냉각공기를 동시에 투입하여 회전돌기 상승체류와 동시에 고온에서 생성되는 유기물의 질소산화물(NOX )은 냉각공기에 의해 냉각 분해되고, 무기물로 형성되는 황산화물(SOX)은 탈촉매 산화연소장치(41) 내부로 공급되는 대기의 찬공기와 연소실 내에서 발생되고 있는 고온열기의 온도차에 의해 탈촉매 산화연소장치 표면에 피막으로 흡착되고, 흡착된 무기물은 두께와 시간에 따른 온도차의 산화전단층이 형성되어 자중으로 탈락되면서 잔재배출구로 배출되고, 대기로 배출되는 가스는 청정가스가 배출되도록 하는 것이 특징인,
    순환자원의 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비.
  8. 제1항에 있어서,
    싸이클론형 배기가스출구(45)는, 연소실 상단 일측에 위치하며, 일방향으로 고속회전시켜 배기가스의 흐름을 저항없이 유도하여 배기가스를 빠르게 배출시키는 싸이클론 방식으로 구성되어 있는 것이 특징인,
    순환자원의 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비.
KR1020070073987A 2007-07-24 2007-07-24 순환자원의 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비 KR100808140B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070073987A KR100808140B1 (ko) 2007-07-24 2007-07-24 순환자원의 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비
PCT/KR2008/001036 WO2009014295A1 (en) 2007-07-24 2008-02-22 Multirole combustion equipment for solid fuel combustion of cycle resource

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070073987A KR100808140B1 (ko) 2007-07-24 2007-07-24 순환자원의 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100808140B1 true KR100808140B1 (ko) 2008-02-29

Family

ID=39383568

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070073987A KR100808140B1 (ko) 2007-07-24 2007-07-24 순환자원의 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR100808140B1 (ko)
WO (1) WO2009014295A1 (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100890682B1 (ko) 2008-06-09 2009-03-26 김정길 고형연료를 이용한 열회수용 연소장치
WO2009157737A2 (ko) * 2008-06-27 2009-12-30 Park Young Sun 연소장치
KR101436716B1 (ko) 2013-01-18 2014-09-02 이요셉 화로의 연료 자동 공급장치
KR101710914B1 (ko) * 2016-02-17 2017-02-28 태영이노텍 주식회사 목재 연소로
WO2019041014A1 (pt) * 2017-09-01 2019-03-07 Carlos Pereira Filho Alberto Reator para processo de combustão avançada para queima de biomassa e resíduos
WO2019125048A1 (ko) * 2017-12-21 2019-06-27 주식회사 포스코 연료공급유닛 및 이를 포함하는 소각로

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITVI20090050A1 (it) * 2009-03-09 2010-09-10 Massimo Matteazzi Centrale termica prefabbricata ad impatto architettonico migliorato
KR101078329B1 (ko) * 2010-11-02 2011-10-31 김재순 고형연료의 열분해 및 가스화 연소장치
JP5999883B2 (ja) * 2011-09-30 2016-09-28 株式会社御池鐵工所 燃焼炉
JP5943574B2 (ja) * 2011-09-30 2016-07-05 株式会社御池鐵工所 燃焼炉
JP2015081701A (ja) * 2013-10-22 2015-04-27 株式会社大橋 燃焼炉及び燃焼炉で流動性固体燃料を燃焼させる方法
KR101736838B1 (ko) 2017-04-20 2017-05-29 채재우 물과 연소공기의 열분해를 이용한 하이브리드형 연소장치
RU2697599C1 (ru) * 2018-12-24 2019-08-15 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Взрывобезопасный газогенератор обращённого процесса газификации

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR880004077Y1 (ko) * 1985-05-03 1988-11-18 봉명산업 주식회사 석탄 연소기의 탄재 자동 제거장치
KR0181484B1 (ko) * 1996-11-18 1999-03-20 강점룡 선회화염을 위한 돌개계단식 고수분 폐기물 소각장치 및 방법
KR200374230Y1 (ko) 2004-10-12 2005-01-26 강점룡 폐합성수지를 연료로 사용하는 연소장치
JP2005300022A (ja) 2004-04-12 2005-10-27 Narasaki Seisakusho:Kk 固形燃料の燃焼装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR880004077Y1 (ko) * 1985-05-03 1988-11-18 봉명산업 주식회사 석탄 연소기의 탄재 자동 제거장치
KR0181484B1 (ko) * 1996-11-18 1999-03-20 강점룡 선회화염을 위한 돌개계단식 고수분 폐기물 소각장치 및 방법
JP2005300022A (ja) 2004-04-12 2005-10-27 Narasaki Seisakusho:Kk 固形燃料の燃焼装置
KR200374230Y1 (ko) 2004-10-12 2005-01-26 강점룡 폐합성수지를 연료로 사용하는 연소장치

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100890682B1 (ko) 2008-06-09 2009-03-26 김정길 고형연료를 이용한 열회수용 연소장치
WO2009157737A2 (ko) * 2008-06-27 2009-12-30 Park Young Sun 연소장치
WO2009157737A3 (ko) * 2008-06-27 2010-04-22 Park Young Sun 연소장치
KR101436716B1 (ko) 2013-01-18 2014-09-02 이요셉 화로의 연료 자동 공급장치
KR101710914B1 (ko) * 2016-02-17 2017-02-28 태영이노텍 주식회사 목재 연소로
WO2019041014A1 (pt) * 2017-09-01 2019-03-07 Carlos Pereira Filho Alberto Reator para processo de combustão avançada para queima de biomassa e resíduos
US11293635B2 (en) 2017-09-01 2022-04-05 Alberto Carlos Pereira Filho Reactor for a process of advanced combustion for burning biomass and waste
WO2019125048A1 (ko) * 2017-12-21 2019-06-27 주식회사 포스코 연료공급유닛 및 이를 포함하는 소각로
KR102065218B1 (ko) * 2017-12-21 2020-01-10 주식회사 포스코 연료공급유닛 및 이를 포함하는 소각로

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009014295A1 (en) 2009-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100808140B1 (ko) 순환자원의 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비
KR100899185B1 (ko) 고형연료 열분해 및 연소장치
KR200439292Y1 (ko) 오.폐수 슬러지를 이용한 고형연료의 연소장치
KR200445277Y1 (ko) 열회수율 및 내구성이 향상된 연소장치
CN102705832B (zh) 无烟气排放的固体废弃物焚烧炉
KR100917928B1 (ko) 쌍방향 투입 연소 복합형 소각로
CN203744230U (zh) 煤产煤气一体化链条炉排锅炉
KR102270907B1 (ko) 쓰레기의 열분해 소각로 및 이와 연계된 발전시스템
JP2008039365A (ja) 焼却炉
JP3850088B2 (ja) 産業廃棄物焼却炉の粉体燃焼用バ−ナ
KR101084085B1 (ko) 고형연료 열분해장치
CN201795493U (zh) 垃圾气化炉
KR101191143B1 (ko) 가연성 폐자원 폐기물 연소장치
KR102492110B1 (ko) 폐플라스틱 하향식 소각시스템
KR100279145B1 (ko) 고온열분해 산화방식의 스토커 소각장치
CN205746865U (zh) 垃圾高温气化喷燃隧道系统
RU216055U1 (ru) Инсинератор
CN220061735U (zh) 一种包含一个以上烟气涡流燃烧室的烟气后燃烧装置
JP5981696B2 (ja) ガス化溶融設備の溶融炉
CN215808506U (zh) 一种废弃物气化、无焰燃烧和热熔协同处理设备
KR100458470B1 (ko) 폐자원가공연료를 이용한 소각장치 및 소각방법
JP2002364836A (ja) 焼却炉及び焼却炉用熱交換タンクとエゼクター
CN114396616A (zh) 一种基于燃煤废水处理的固体燃料燃烧器
JPH10169944A (ja) 廃棄物熱分解炉における流動層制御方法
CN210801196U (zh) 一种用于热解气化炉的旋火发生器

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
N231 Notification of change of applicant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120326

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130308

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141121

Year of fee payment: 7

R401 Registration of restoration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150817

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160222

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee