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KR101736838B1 - 물과 연소공기의 열분해를 이용한 하이브리드형 연소장치 - Google Patents

물과 연소공기의 열분해를 이용한 하이브리드형 연소장치

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Publication number
KR101736838B1
KR101736838B1 KR1020170050728A KR20170050728A KR101736838B1 KR 101736838 B1 KR101736838 B1 KR 101736838B1 KR 1020170050728 A KR1020170050728 A KR 1020170050728A KR 20170050728 A KR20170050728 A KR 20170050728A KR 101736838 B1 KR101736838 B1 KR 101736838B1
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KR
South Korea
Prior art keywords
combustion chamber
combustion
air
primary
waste
Prior art date
Application number
KR1020170050728A
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English (en)
Inventor
채재우
권응두
Original Assignee
채재우
권응두
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Filing date
Publication date
Application filed by 채재우, 권응두 filed Critical 채재우
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Abstract

본 발명은, 연소실을 이중벽으로 하고, 폐기물을 연소시키는 1차연소실과 배기가스를 연소시키는 2차연소실로 구분하여 구성하며, 폐기물이 투척되는 연소유닛 부분과 화염이 위치하게 되는 연소실의 크기(직경)를 다르게 구성하여 화염에 근접함으로 인해 뜨거워진 공기를 연소공기로 투입함으로써 연소온도를 더욱 높이면서, 높은 연소온도에 의해 물과 연소공기를 열분해시켜 가연성 폐기물을 초고온으로 연소시키고 화염의 연소실 내 체류시간을 길게 하여 완전연소시켜 청정한 배기가스를 배출시킬 수 있는, 물과 연소공기의 열분해를 이용한 하이브리드형 연소장치를 제공하기 위한 것이다.

Description

물과 연소공기의 열분해를 이용한 하이브리드형 연소장치{Hybrid type combustion device using pyrolysis of water and combustion air}
본 발명은 물과 연소공기의 열분해를 동시에 이용하는 하이브리드형 연소장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 물과 연소공기의 열분해를 동시에 이용하여 가연성 폐기물을 완전연소시켜 청정한 배기가스를 배출시킴은 물론 연소 후에 남은 연소재를 고주파유도 가열로에서 용융시킨 후 슬래그로 처리하여 2차 폐기물이 발생하지 않도록 하는, 물과 연소공기의 열분해를 이용한 하이브리드형 연소장치에 관한 것이다.
산업화 과정에서 발생한 산업폐기물과 다양한 산업분야와 일상생활에서 점차 사용량이 증가하고 있는 타이어, 비닐, 플라스틱 등 합성수지 제품과 가연성 고형물은 사용 후 극히 일부분만이 재활용되고 대부분은 폐기물로 분류되어 매립되거나 소각 처리되고 있으며 이로 인한 환경문제가 사회적 이슈로 대두하고 있다. 매립은 매립을 위한 부지 확보가 어렵고 매립된 폐기물은 잘 썩지 않아 토양과 지하수를 오염시키며 악취를 발생시킨다는 문제가 있고, 소각할 경우에는 불완전연소로 인해 발생하는 인체에 유해한 가스 및 미세먼지 발생 등 공기오염 문제가 심각하며 연소 후에 남게 되는 연소재(ash) 처리문제 등 2차 환경오염을 유발하게 되는 등 많은 문제가 있다.
이와 같은 가연성 고형물을 소각 처리하기 위한 많은 기술이 출현하였는데, 예를 들면, 특허등록 제181484호 "선회화염을 위한 돌개계단식 고수분 폐기물 소각장치 및 방법", 특허등록 제330814호 "모든 가연성 물질을 초고온, 고속으로 연소시키는 연소방법", 특허등록 제656093호 "가연성 폐기물을 연료로 사용하는 소각장치 및 이를 활용한 에너지 회수시스템" 등을 들 수 있다.
그러나 상기 특허뿐만 아니라 지금까지 폐기물 연소장치와 관련하여 출현했던 모든 기술은 다음과 같은 많은 문제가 있다. 첫째, 연소실이 원기둥 형상이므로 가연성 폐기물이 투척되어 연소되는 부분과 화염이 위치하는 연소실의 크기(직경)가 동일하기 때문에 연소로에 공급되는 공기가 화염에서 멀리 떨어져서 공급되게 되어 투입 공기의 온도가 낮아서 완전연소가 이루어질 수 있을 정도로 연소온도를 높여 주지 못한다는 문제가 있다.
둘째, 폐기물을 연소시키는 공정과 배기가스를 완전연소시키는 공정이 구분되어 있지 않기 때문에 배기가스가 완전연소되지 못하고 인체에 해로운 유해물질과 함께 배출될 뿐만 아니라 연소되면서 발생한 미세 비산재(먼지)도 그대로 배출되게 되므로 배기가스에 유해물질과 함께 미세먼지가 포함되게 되어 환경오염을 유발시킨다는 문제가 있다.
셋째, 폐기물을 연소시키고 남는 연소재가 연소실 하부로 배출되게 되므로 이를 처리하면서 연소재로 인하여 2차 환경오염을 유발하게 됨은 물론 연소재가 자동적으로 배출되지 않고, 또한, 연소실의 하부로 배출되는 연소재를 인위적으로 배출시켜 주어야 하므로, 경우에 따라서는 연소재를 치우기 위하여 연소장치의 작동을 중지시켜야 한다는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 연소실을 이중벽으로 하고, 폐기물을 연소시키는 1차연소실과 배기가스를 연소시키는 2차연소실로 구분하여 구성하며, 폐기물이 투척되는 연소유닛 부분과 화염이 위치하게 되는 연소실의 크기(직경)를 다르게 구성하여 화염에 근접함으로 인해 뜨거워진 공기를 연소공기로 투입함으로써 연소온도를 더욱 높이면서, 높은 연소온도에 의해 물과 연소공기를 열분해시켜 가연성 폐기물을 초고온으로 연소시키고 화염의 연소실 내 체류시간을 길게 하여 완전연소시켜 청정한 배기가스를 배출시킬 수 있는, 물과 연소공기의 열분해를 이용한 하이브리드형 연소장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 연소 후에 남은 연소재가 연소유닛의 하부에 형성된 재배출구멍을 통해 배출되어 고주파유도가열로에서 용융시켜서 슬래그로 처리하여 2차 폐기물이 발생하지 않도록 하는, 물과 연소공기의 열분해를 이용한 하이브리드형 연소장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 물과 연소공기의 열분해를 이용한 하이브리드형 연소장치는, 수직방향에서 중간부분이 원기둥 형상이고 상부면과 하부면이 경사지도록 하우징이 형성되며, 회전구동장치의 구동에 의해 회전되면서 폐기물 투입구를 통해 투척된 폐기물이 쌓이게 되는 폐기물 적치대가 하우징 내부에 구비된 연소유닛; 상기 연소유닛의 상부면에 설치되어 폐기물을 점화시키는 점화유닛; 외통과 내통의 이중벽으로 형성되어 상기 연소유닛의 상부에 설치되고, 연소유닛의 원기둥 부분보다 직경이 작게 형성된 1차연소실; 상기 1차연소실의 하단부분 일측에서 연소실 공기공급로를 통해 1차연소실의 이중벽 사이로 연소공기를 공급하는 1차연소실 송풍기; 외통과 내통의 이중벽으로 형성되어 상기 1차연소실의 상부에 설치되고, 상단부분 일측으로 배기가스를 배출시키는 배기구가 형성된 2차연소실; 하단이 폐쇄된 원기둥 형상의 관으로, 상기 2차연소실의 상단부분으로부터 1차연소실의 상단부분까지 1차 및 2차연소실의 내부 중앙부분을 따라 수직으로 설치되고, 1차연소실 부분에 위치한 부분에는 등간격으로 구멍이 형성되며, 내부에 무축스크류를 구비한 무축스크류관; 상기 2차연소실의 하단부분 일측에서 송풍관을 통해 2차연소실의 이중벽 사이를 거쳐 상기 무축스크류관에 연소공기를 공급하는 2차연소실 송풍기; 상기 연소유닛의 하단에 구비되어, 연소된 후 배출되는 연소재를 용융시켜서 슬래그로 처리하기 위한 고주파유도가열로;를 포함하여 구성되고, 상기 1차차연소실의 상단에는 일정 폭을 갖는 링 형상의 막음판이 설치되고, 막음판의 링 형상 내측 단부(端部)가 하향으로 수직 절곡되어 배기구 수직벽을 형성하며, 배기구 수직벽의 내측으로 무축스크류관의 하단부분이 위치하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 2차연소실 송풍기에서 2차연소실로 연소공기를 공급하는 송풍관 내부로 물을 분무시켜 주기 위한 분무용 고압펌프가 더 설치된다.
폐기물 적치대는 원형의 바닥면 가장자리를 따라 수직벽이 형성되고 상방이 개방된 형상이고, 수직벽과 바닥면이 접하게 되는 가장자리 원주를 따라 폐기물이 연소된 후에 연소재가 배출되는 재배출구멍이 등간격으로 형성되며, 폐기물 적치대의 바닥면 중앙부분에는 바닥면을 관통하여 수직방향으로 연소가스 유도튜브가 더 설치된다.
바람직하게는, 1차연소실의 내통은 외통보다 높이가 낮고, 1차연소실의 내통 내측면과 배기구 수직벽 사이에는 일정 간격이 형성되어 1차연소실 급기구를 형성하며, 1차연소실 송풍기로부터 공급된 연소공기는 연소실 공기공급로를 통해 1차연소실의 외통과 내통 사이의 이중벽과 1차연소실 급기구를 거쳐 1차연소실에 공급되도록 구성된다.
바람직하게는, 2차연소실의 내통은 외통보다 높이가 낮고, 2차연소실의 내통 상단(上端)과 무축스크류관의 상단을 공기유도부가 서로 연결하고, 공기유도부는 중심부를 향해 하향 경사지도록 설치되며, 2차연소실 송풍기로부터 공급된 연소공기는, 송풍관을 통해 2차연소실의 내통과 외통 사이의 이중벽과 공기유도부를 거쳐 무축스크류관으로 공급되도록 구성된다.
바람직하게는, 1차연소실을 구성하는 외통과 내통의 하단부분은 외통과 내통 사이가 폐쇄판에 의해 폐쇄되어 있어서, 1차연소실 송풍기에서 연소실 공기공급로를 통해 공급된 연소공기는 폐쇄판 상부의 1차연소실의 외통과 내통 사이로 공급되고, 연소유닛 공기공급로를 통해 공급된 연소공기는 폐쇄판 하부의 연소유닛 상부면의 외통과 내통 사이로 각각 공급되도록 구성된다.
본 발명에 따른 하이브리드형 연소장치는, 폐기물이 투척되는 연소유닛 부분과 화염이 위치하게 되는 연소실 부분의 직경이 다르게 구성되고 연소유닛은 상부로 갈수록 직경이 작아지는 콘(corn) 형상으로 되어 있어서, 연소유닛에서는 표면적이 넓어서 연소공기(산소) 공급이 많아지게 되어 고속으로 신속하게 연소가 이루어질 수 있게 되며, 연소실의 이중벽을 통해 연소실 내벽을 타고 선회하면서 공급되는 연소공기가 화염에 최대한 근접하게 되면서 더 뜨거워진 연소공기로 공급되게 되므로 연소온도를 더 높여 줄 수 있고, 콘 형상의 화염이 연소실의 중앙부분에서 회오리바람 형상이면서 모아져서 선회하는 불기둥 형상으로 올라가게 되므로 연소온도를 현저하게 높일 수 있다.
또, 폐기물을 연소시키는 1차연소실과 배기가스를 연소시키는 2차연소실로 구분되어 구성되고, 연소실 상부에 위치한 2차연소실에 설치된 무축스크류관의 측면에 형성된 구멍을 통해 분자 형태의 물과 연소공기가 고온에 의해 산화력이 매우 높은 원자 형태의 O와 OH로 열분해되어 공급되어 배기가스를 산화시켜 완전연소시키며, 2차연소실 입구 부분에서 무축스크류관의 측면에 형성된 구멍을 통해 배출된 연소가스가 에어커튼과 같은 역할을 하게 되어 배기가스가 1차연소실에 체류하는 시간을 늘려주고 연소재가 비산되어 2차연소실로 배출되는 것을 막아주게 되고, 2차연소실에서 다시 연소되면서 유해가스나 미세먼지가 포함되지 않은 청정한 배기가스를 배출시키게 된다.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드형 연소장치는, 연소 후에 남은 연소재가 연소공기의 유동에 의해 연소유닛의 폐기물 적치대에 형성된 재배출구멍을 통해 자동으로 배출되고, 연소재는 연소유닛 하우징의 콘 형상으로 인하여 싸이클론의 집진기능에 의해 고주파유도 가열로로 자연스럽게 유도되면서, 고주파유도 가열로에서 고온으로 용융된 후에 슬래그로 처리되기 때문에 2차 폐기물이 전혀 발생하지 않게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 연소장치와 공기 유동방향을 도시한 도면이다.
도 2는 폐기물투입구 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 3은 1차연소실과 2차연소실 사이에 무축스크류관이 배치된 상태 및 배기가스 및 연소공기의 유동방향을 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 연소장치의 기술적 특징은, 첫째, 폐기물이 투척되는 연소유닛 부분과 화염이 위치하게 되는 연소실 부분의 직경을 다르게 구성하고 연소실을 이중벽으로 하여 화염에 근접함으로 인해 더 뜨거워진 공기를 이중벽의 내벽을 통해 선회하면서 연소공기로 투입함으로써 연소온도를 현저하게 높일 수 있게 했다는 점과, 둘째, 연소실을 2개로 구분하여 1차연소실에서 연소된 배기가스에 분자 형태의 물과 공기를 열분해하여 산화력이 매우 높은 원자 형태로 공급함으로써 2차연소실에서 완전연소시켜 청정한 배기가스가 배출되게 했다는 점과, 셋째, 연소재를 고주파유도가열로에서 용융시켜 슬래그로 처리하여 2차 폐기물이 발생하지 않도록 했다는 점과, 넷째, 폐기물투입관의 선단(先端) 부분에 등간격으로 다수의 타공을 형성하여 화염이 투입구 쪽으로 역류하지 않도록 했다는 이다.
본 발명에 따른 연소장치(10)는 연소실을 폐기물이 연소되는 1차연소실(12)과, 1차연소실(12)에서 미연소된 배기가스에 분자 형태의 물과 공기를 열분해시켜 산화력이 높은 원자 형태의 O와 OH로 공급하여 2차연소실(13)에서 완전 연소시키도록 구성된다. 연소장치(10)는 점화유닛(115)을 구비한 연소유닛(11)과, 1차 및 2차연소실(12, 13)과, 연소실에 연소공기를 공급하는 1차 및 2차연소실 송풍기(123, 133)와, 물과 공기를 열분해시키는 무축스크류관(135)과, 연소재를 처리하기 위한 고주파유도 가열로(14)를 기본적으로 구비하게 된다. 회오리바람 형태의 선회화염을 생성해 주기 위해서는 1차 및 2차연소실 송풍기(123, 133)에서 공급되는 연소공기는 1차 및 2차연소실(12, 13)의 접선방향으로 송풍해 주는 것이 바람직하다.
연소유닛(11)은 수직방향에서 중간부분이 원기둥 형상이고 상부면과 하부면이 콘(corn) 형상으로 경사지도록 하우징(111)이 형성되며, 동력을 발생시키는 회전구동장치(114)의 구동에 의해 회전되면서 폐기물 투입구(15)를 통해 투척된 폐기물(20)이 쌓이게 되는 폐기물 적치대(112)가 하우징 내부에 구비되어 구성되고, 연소유닛 하우징(111)의 상부면에는 폐기물(20)을 점화시키기 위한 점화유닛(115)이 설치되어 구성된다. 이와 같이 하우징(111)의 상부면은 위로 올라갈수록 단면적이 줄어드는 콘(corn)과 같은 형상이므로, 연소표면적이 넓어서 공기(산소) 공급이 많아지므로 연소시간이 단축되어 고속연소가 이루어지면서 연소온도를 높여 줄 수 있게 되고, 하우징(111)의 하부면은 아래로 내려갈수록 단면적이 줄어드는 콘과 같은 형상이므로 연소재를 한 곳으로 모아주는 싸이클론의 집진기능을 하게 된다.
폐기물 적치대(112)는, 원형의 바닥면 가장자리를 따라 수직벽이 형성되고 상방이 개방된 형상이고, 수직벽과 바닥면이 접하게 되는 가장자리 원주를 따라 재배출구멍(113)이 등간격으로 형성되어 있어서, 폐기물 적치대(112)가 회전하면서 폐기물이 연소된 후에 연소공기의 유동에 따라 연소재가 재배출구멍(113)을 통해 배출되어 하우징(11)의 하부면 경사를 따라 자연스럽게 흘러내려 고주파유도 가열로(14)로 투입되게 된다. 연소공기의 원활한 유동을 위해 폐기물 적치대(112)의 바닥면은 평판으로 하는 것보다는 하향으로 볼록하도록 형성하는 것이 바람직한데, 하향으로 볼록한 바닥면은 와류를 형성하지 않고 연소공기가 자연스럽게 유동할 수 있도록 해준다.
폐기물 적치대(112)의 바닥면 중앙부분에는 바닥면을 관통하여 수직방향으로 연소가스 유도튜브(116)가 설치되는데, 재배출구멍(113)을 통해 배출된 연소가스가 연소재를 하향으로 밀어서 고주파유도 가열로(14) 쪽으로 배출시켜 준 후, 연소가스는 대류현상에 의해 연소가스 유도튜브(116)를 통해 1차연소로(12)로 유도되면서 상승하게 된다. 또한, 1차연소실 송풍기(123)로부터 공급된 연소공기는 연소유닛 공기공급로(125)를 통해 공급되어 연소유닛의 하우징(111) 상부면을 구성하는 외통과 내통 사이를 거쳐 하우징(111)의 하부면 경사를 따라 공급되면서 연소재를 고주파유도 가열로(14)로 유도하게 된다.
1차연소실(12)은 외통(121)과 내통(122)이 일정한 간격을 두고 형성된 이중벽으로 형성되어 연소유닛(11)의 상부에 설치되고, 연소유닛(11)의 중앙부분인 원기둥 부분보다 직경이 작게 형성되어 있다. 본 발명의 특징 중 하나가 연소실을 연소유닛(11)의 직경보다 작게 형성함으로써, 연소유닛(11)에서 연소되는 연소표면적은 넓어지고 연소핵(화염)은 불기둥 형상으로 모아져서 1차연소실(12)로 올라가게 되며, 1차연소실(12)로 내벽(122)의 내주면을 따라 선회하면서 하향으로 공급되는 연소공기가 연소핵(화염)에 가깝게 위치하게 되어 온도가 더 상승하여 공급되게 되므로 연소온도를 더 높여줄 수 있게 된다.
1차연소실(12)의 내통(122)은 외통(121)보다 높이가 낮고, 1차연소실(12)의 상단에는 일정 폭을 갖는 링 형상의 막음판(126)이 설치되며, 막음판(126)의 링 형상 내측 단부(端部)가 하향으로 수직 절곡되어 배기구 수직벽(126a)을 형성하며, 배기구 수직벽(126a)의 내측으로 무축스크류관(135)의 하단부분이 위치하게 된다. 배기구 수직벽(126a)으로 둘러쌓인 공간에서 배기구 수직벽(126a)과 무축스크류관(135) 사이의 공간으로 1차연소실(12)에서 연소된 배기가스가 2차연소실(13)로 배출되게 된다.
1차연소실(12)의 내통(122) 내측면과 배기구 수직벽(126a) 사이에는 일정 간격이 형성되어 1차연소실 급기구(127)를 형성하게 되는데, 1차연소실(12)의 하단부분에 설치된 1차연소실 송풍기(123)로부터 공급된 연소공기는 연소실 공기공급로(124)를 통해 1차연소실의 외통(121)과 내통(122) 사이의 이중벽을 타고 나선형으로 선회하면서 상승하여 1차연소실(12)의 막음판(126)까지 올라갔다가, 1차연소실 급기구(127)를 거쳐 내통(122)의 벽면을 따라 나선형으로 선회하면서 1차연소실(12)의 불기둥인 연소핵(화염)에 최대한 근접하여 하강하면서 더 가열되어 1차연소실(12)에 공급되게 되고, 연소유닛의 하우징(111) 상부면 내통의 내주면을 타고 하강했다가 폐기물(20)을 연소시킨 후 1차연소실(12)의 중앙부분에서 배기가스가 나선형으로 선회하면서 상승하게 된다(도 1의 연소가스 유동로(화살표) 참조).
2차연소실(13)은 외통(131)과 내통(132)이 일정한 간격을 두고 형성된 이중벽으로 형성되어 1차연소실(12)의 상부에 설치되고, 상단부분 일측으로 배기가스를 배출시키는 배기구(138)가 형성되며, 상단은 폐쇄되어 구성된다. 2차연소실(13)의 내통(132)은 외통(131)보다 높이가 낮고, 2차연소실의 내통(132) 상단(上端)과 무축스크류관(135)의 상단은 공기유도부(137)로 연결되어 있고, 공기유도부(137)는 중심부를 향해 하향 경사지도록 설치되어 있다.
2차연소실 송풍기(133)는 2차연소실(13)의 하단부분 일측에 설치되어 무축스크류관(135)에 연소공기를 공급하게 되는데, 2차연소실 송풍기(133)로부터 공급된 연소공기는 송풍관(133a)을 통해 2차연소실의 내통(132)과 외통(131) 사이의 이중벽과 공기유도부(137)를 거쳐 나선형으로 선회하면서 무축스크류관(135) 상부로 공급되어, 무축스크류관(136) 내부에 코일스프링 형상의 무축스크류(136)를 타고 하향으로 공급되며, 무축스크류관(135) 하단부분에 형성된 구멍(135a)을 통해 배출되게 된다. 무축스크류(136)는 코일 형상으로 나선형으로 형성되어 있기 때문에 연소공기가 체류하는 시간을 길게 해 줄 뿐만 아니라 하강하면서 온도가 상승하게 되어 분자 형태의 물과 공기가 산화력이 매우 큰 원자 형태의 O와 OH로 분해되게 된다.
무축스크류관(135)은 하단이 폐쇄된 원기둥 형상의 관으로, 내부에 코일스프링 형상의 무축스크류(136)가 구비되어 있고, 2차연소실(13)의 상단부분에 위치한 공기유도부(137) 하단으로부터 1차연소실(12)의 상단부분에 위치한 배기구 수직벽(126a)의 하단부분까지 1차 및 2차연소실의 내부 중앙부분을 따라 수직으로 설치되며, 1차연소실의 배기구 수직벽(126a) 부분에 위치한 부분에는 등간격으로 다수의 구멍(135a)이 형성되어 있어서, 2차연소실 송풍기(133)로부터 공급된 연소공기가 구멍(135a)을 통해 분사되면서 1차연소실(12)에서 2차연소실(13)로 올라가는 화염에 에어커튼 역할을 하게 되므로, 화염이 1차연소실(12)에 체류하는 시간을 늘려주고 미세한 비산재가 2차연소실(13)로 유입되는 것을 방지해 주게 된다.
물(H2O)은 800℃ 정도에서 열분해 되어 O와 OH로 분해되게 되는데, OH는 산화력이 매우 높다. 따라서 2차연소실 송풍기(133)에서 2차연소실(13)로 연소공기를 공급하는 송풍관(133a) 내부로 물을 분무시켜 주기 위한 분무용 고압펌프(134)를 더 설치해 주는 것이 바람직하다. 분자 형태로 공급된 물과 공기가 무축스크류관(135)을 타고 내려오면서 고온에 의해 산화력이 매우 큰 원자 형태의 O와 OH로 열분해 되게 되고, 열분해된 O와 OH가 다수의 구멍(135a)을 통해 분사되어, 1차연소실(12)에서 미연소된 배기가스가 2차연소실(13)에서 완전연소 되어 청정한 배기가스를 배출시키게 된다.
1차연소실(12)을 구성하는 외통(121)과 내통(122)의 하단부분은 외통(121)과 내통(122) 사이의 공간(간격)이 폐쇄판(128)에 의해 폐쇄되어 있다. 따라서 1차연소실 송풍기(123)에서 공급된 연소공기가 연소실 공기공급로(124)를 통해 공급되면서 폐쇄판(128) 상부의 1차연소실 외통(121)과 내통(122) 사이를 거쳐 1차연소실(12)로 공급되고, 1차연소실 송풍기(123)에서 공급된 연소공기가 연소유닛 공기공급로(125)를 통해 공급되면서 폐쇄판(128) 하부의 연소유닛 하우징(111) 상부면의 외통과 내통 사이를 거쳐 연소유닛 하우징(111)으로 공급되게 된다.
연소유닛 하우징(111)의 상부 경사면은 1차 및 2차연소실(12, 13)과 같이 외통과 내통이 일정한 간격을 두고 형성된 이중벽으로 구성되고, 1차연소실 송풍기(123)로부터 송풍된 연소공기는 연소유닛 공기공급로(125)와 이중벽 사이를 통해 일부는 연소유닛의 폐기물 적치대(112)에 공급되고, 나머지는 연소유닛 하우징(111)의 내벽을 따라 나뉘어서 공급되게 된다. 폐기물 적치대(112)로 공급된 공기는 재배출구멍(113)을 통해 연소재와 함께 배출되어, 연소재를 하부에 위치한 고주파유도 가열로(14) 쪽으로 밀어내고 배기가스는 폐기물 적치대(112)의 바닥면 중앙에 수직으로 설치된 연소가스 유도튜브(116)을 통해 상승하여 1차연소실(12)로 상승하게 된다.
폐기물 투입구(15)는 연소유닛 하우징(111)의 경사진 상부면을 통해 폐기물을 투입하도록 설치되며, 연소유닛 하우징(111)의 경사진 상부면 부분에 위치하게 되는 폐기물투입관(151)에서 연소유닛 하우징(111)의 외통과 내통 사이에 위치하게 되는 부분에는 등간격으로 타공이 형성된 타공스크린망(152) 형태를 구성되어 있다. 타공의 형상은 원형이거나 폐기물투입관(151)을 따라 길이가 긴 슬롯(slot) 형상으로 형성되며, 이와 같은 타공스크린망(152) 때문에 투척된 폐기물이나 화염이 투입구 쪽으로 역류하지 않게 된다.
고주파유도 가열로(14)는 연소유닛의 하우징(111) 하단에 구비되어, 연소된 후 배출되는 연소재를 고온에서 용융시켜서 재(ash)를 없애고 슬래그화 처리해 주게 되므로, 연소재로 인한 2차 환경오염 물질 자체를 없애준다. 고주파유도 가열로(14)는 본 발명만의 특징적인 장치가 아니고 일반적으로 다양한 분야에서 많이 사용되고 있으므로 구체적인 설명은 생략한다. 미설명부호 16은 고주파유도 가열로(14) 하부에 설치되는 슬래그 수집통이다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것이고, 명세서에 게시된 실시예는 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 수정 및 변형이 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.
10 : 연소장치 11 : 연소유닛
111 : 하우징 112 : 폐기물 적치대
113 : 재배출구멍 114 : 회전구동장치
115 : 점화유닛 116 : 연소가스 유도튜브
117 : 공기투입구
12 : 1차연소실 121 : 외통
122 : 내통 123 : 1차연소실 송풍기
124 : 연소실 공기공급로 125 : 연소유닛 공기공급로
126 : 막음판 127 : 1차연소실 급기구
128 : 폐쇄판
13 : 2차연소실 131 : 외통
132 : 내통 133 : 2차연소실 송풍기
134 : 분무용 고압펌프 135 : 무축스크류관
136 : 무축스크류 137 : 공기유도부
138 : 배기구
14 : 고주파유도 가열로
15 : 폐기물 투입구 151 : 폐기물투입관
152 : 타공스크린망
16 : 슬래그 수집통
20 : 폐기물

Claims (10)

  1. 수직방향에서 중간부분이 원기둥 형상이고 상부면과 하부면이 경사지도록 하우징이 형성되며, 회전구동장치의 구동에 의해 회전되면서 폐기물 투입구를 통해 투척된 폐기물이 쌓이게 되는 폐기물 적치대가 하우징 내부에 구비된 연소유닛;
    상기 연소유닛의 상부면에 설치되어 폐기물을 점화시키는 점화유닛;
    외통과 내통의 이중벽으로 형성되어 상기 연소유닛의 상부에 설치되고, 연소유닛의 원기둥 부분보다 직경이 작게 형성된 1차연소실;
    상기 1차연소실의 하단부분 일측에서 연소실 공기공급로를 통해 1차연소실의 이중벽 사이로 연소공기를 공급하는 1차연소실 송풍기;
    외통과 내통의 이중벽으로 형성되어 상기 1차연소실의 상부에 설치되고, 상단부분 일측으로 배기가스를 배출시키는 배기구가 형성된 2차연소실;
    하단이 폐쇄된 원기둥 형상의 관으로, 상기 2차연소실의 상단부분으로부터 1차연소실의 상단부분까지 1차 및 2차연소실의 내부 중앙부분을 따라 수직으로 설치되고, 1차연소실 부분에 위치한 부분에는 등간격으로 구멍이 형성되며, 내부에 무축스크류를 구비한 무축스크류관;
    상기 2차연소실의 하단부분 일측에서 송풍관을 통해 2차연소실의 이중벽 사이를 거쳐 상기 무축스크류관에 연소공기를 공급하는 2차연소실 송풍기;
    상기 연소유닛의 하단에 구비되어, 연소된 후 배출되는 연소재를 용융시켜서 슬래그로 처리하기 위한 고주파유도가열로;
    를 포함하여 구성되고, 상기 1차연소실의 상단에는 일정 폭을 갖는 링 형상의 막음판이 설치되고, 막음판의 링 형상 내측 단부(端部)가 하향으로 수직 절곡되어 배기구 수직벽을 형성하며, 배기구 수직벽의 내측으로 무축스크류관의 하단부분이 위치하도록 구성된 것을 특징으로 하는 물과 연소공기의 열분해를 이용한 하이브리드형 연소장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 2차연소실 송풍기에서 2차연소실로 연소공기를 공급하는 송풍관 내부로 물을 분무시켜 주기 위한 분무용 고압펌프가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 물과 연소공기의 열분해를 이용한 하이브리드형 연소장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폐기물 적치대는, 원형의 바닥면 가장자리를 따라 수직벽이 형성되고 상방이 개방된 형상이고, 수직벽과 바닥면이 접하게 되는 가장자리 원주를 따라 폐기물이 연소된 후에 연소재가 배출되는 재배출구멍이 등간격으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 물과 연소공기의 열분해를 이용한 하이브리드형 연소장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 폐기물 적치대의 바닥면 중앙부분에는, 바닥면을 관통하여 수직방향으로 연소가스 유도튜브가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 물과 연소공기의 열분해를 이용한 하이브리드형 연소장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연소유닛의 상부 경사면은 외통과 내통의 이중벽으로 형성되고, 상기 1차연소실 송풍기로부터 송풍된 연소공기가 연소유닛 공기공급로와 이중벽 사이를 통해 폐기물 적치대와 연소유닛 하우징의 내벽을 따라 각각 공급되도록 구성된 것을 특징으로 하는 물과 연소공기의 열분해를 이용한 하이브리드형 연소장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 1차연소실의 내통은 외통보다 높이가 낮고, 1차연소실의 내통 내측면과 배기구 수직벽 사이에 일정 간격이 형성되어 1차연소실 급기구를 형성하며,
    상기 1차연소실 송풍기로부터 공급된 연소공기는, 연소실 공기공급로를 통해 1차연소실의 외통과 내통 사이의 이중벽과 1차연소실 급기구를 거쳐 1차연소실에 공급되도록 구성된 것을 특징으로 하는 물과 연소공기의 열분해를 이용한 하이브리드형 연소장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 2차연소실의 내통은 외통보다 높이가 낮고, 2차연소실의 내통 상단(上端)과 무축스크류관의 상단을 공기유도부가 서로 연결하고, 공기유도부는 중심부를 향해 하향 경사지도록 설치되며,
    상기 2차연소실 송풍기로부터 공급된 연소공기는, 송풍관을 통해 2차연소실의 내통과 외통 사이의 이중벽과 공기유도부를 거쳐 무축스크류관으로 공급되도록 구성된 것을 특징으로 하는 물과 연소공기의 열분해를 이용한 하이브리드형 연소장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배기구 수직벽 내측으로 무축스크류관의 하단부분이 위치하게 되며, 무축스크류관의 하단부분에 형성된 구멍을 통해 연소공기가 분사되고,
    무축스크류관의 하단부분에 형성된 구멍을 통해 분사된 연소공기는 1차연소실에서 2차연소실로 올라가는 화염에 에어커튼 역할을 하여, 화염이 1차연소실에 체류하는 시간을 늘려주도록 구성된 것을 특징으로 하는 물과 연소공기의 열분해를 이용한 하이브리드형 연소장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 폐기물 투입구는 연소유닛의 경사진 상부면을 통해 폐기물을 투입하도록 설치되며,
    상기 연소유닛의 경사진 상부면 부분에 위치하게 되는 폐기물투입관에서 외통과 내통 사이에 위치하게 되는 부분에는 등간격으로 타공이 형성된 타공스크린망 형태를 이루도록 구성된 것을 특징으로 하는 물과 연소공기의 열분해를 이용한 하이브리드형 연소장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 1차연소실을 구성하는 외통과 내통의 하단부분은 외통과 내통 사이가 폐쇄판에 의해 폐쇄되어 있어서,
    상기 1차연소실 송풍기에서 연소실 공기공급로를 통해 공급된 연소공기는 폐쇄판 상부의 1차연소실의 외통과 내통 사이로 공급되고, 연소유닛 공기공급로를 통해 공급된 연소공기는 폐쇄판 하부의 연소유닛 상부면의 외통과 내통 사이로 각각 공급되도록 구성된 것을 특징으로 하는 물과 연소공기의 열분해를 이용한 하이브리드형 연소장치.
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