폐냉매 연소 시스템(WASTE REFRIGERNAT BURNING SYSTEM)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(11) 공개번호 10-2017-0092224
(43) 공개일자 2017년08월11일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
F23G 7/04 (2006.01) F23G 5/24 (2006.01)
F23G 5/46 (2006.01) F23G 7/05 (2006.01)
F23J 13/02 (2006.01) F23J 15/02 (2006.01)
(52) CPC특허분류
F23G 7/04 (2013.01)
F23G 5/24 (2013.01)
(21) 출원번호 10-2016-0013289
(22) 출원일자 2016년02월03일
심사청구일자 없음
(71) 출원인
씨이테크주식회사
경기도 수원시 장안구 경수대로 1028 (파장동)
이이알앤씨 주식회사
울산광역시 중구 종가로 55 , 306호(유곡동)
(72) 발명자
이강우
부산광역시 금정구 수림로19번길 26 (부곡동, 동
원로얄듀크) 102동 807호
문동현
부산광역시 기장군 정관읍 구연방곡로 10 (정관
센트럴파크) 603동 701호
석민광
부산광역시 기장군 정관읍 정관3로 51 (정관롯데
캐슬2차) 204동 901호
(74) 대리인
특허법인 태웅
전체 청구항 수 : 총 11 항
(54) 발명의 명칭 폐냉매 연소 시스템
(57) 요 약
본 발명은 연소로 내부에서 발생되는 폐냉매의 기화열로 인해 연소로 내부 온도가 낮아져 연소효율이 저하되는
것을 방지할 수 있는 폐냉매 연소시스템을 개시한다.
본 발명은 폐냉매의 연소가 이루어지는 연소실(20)이 구비된 연소로(11)와, 상기 연소로(11)의 일측에 형성되고
(뒷면에 계속)
대 표 도 - 도1
공개특허 10-2017-0092224
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내부에 가열버너(16)가 설치된 공급실(12)과, 폐냉매 탱크(7)와 연결되어 폐냉매가 공급되는 폐냉매 공급로(7a)
와, 상기 연소로(11)를 거친 배기가스 중 일부의 배기가스가 재순환되도록 공급되는 재순환 배관(5a)와, 일측 끝
단은 상기 폐냉매 공급로(7a) 및 상기 재순환 배관(5a)과 연결되어 폐냉매와 배기가스가 유입되고, 타측 끝단은
상기 공급실(12)에 연결되어 상기 배기가스와 혼합되면서 온도가 상승된 폐냉매를 상기 공급실(12)로 공급하는
기화구간(30)으로 구성됨으로써, 기화구간(30)에서 폐냉매와 배기가스의 혼합을 실시하여 온도가 상승된 폐냉매
를 연소로에 공급하는 것이다.
(52) CPC특허분류
F23G 5/46 (2013.01)
F23G 7/05 (2013.01)
F23J 13/02 (2013.01)
F23J 15/02 (2013.01)
F23G 2206/10 (2013.01)
F23G 2209/10 (2013.01)
F23G 2900/00001 (2013.01)
F23G 2900/50211 (2013.01)
F23J 2215/101 (2013.01)
이 발명을 지원한 국가연구개발사업
과제고유번호 2013001690006
부처명 환경부
연구관리전문기관 한국환경산업기술원 / Non-CO2 온실가스
연구사업명 글로벌탑 환경기술개발사업 / Non-CO2 온실가스 저감기술개발 사업
연구과제명 폐HFCs의 열적처리 및 무해화 기술 개발
기 여 율 1/1
주관기관 씨이테크주식회사
연구기간 2013.11.01 ~ 2014.04.30
공개특허 10-2017-0092224
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명 세 서
청구범위
청구항 1
연소시 불화수소가 포함된 배기가스가 배출되는 폐냉매를 폐냉매 공급로(7a)를 통해 공급하는 폐냉매 탱크(7);
내부에 가열버너(16)가 설치된 공급실(12)과, 상기 가열버너(16)에 의해 내부 온도가 900~1200℃인 상태에서 상
기 폐냉매 탱크(7)로부터 전달받은 폐냉매를 연소시키는 연소실(20)이 구비된 연소로(11);
상기 연소로(11)에서 배출되는 배기가스 중 일부를 상기 폐냉매 공급로(7a)로 회수시키는 재순환 배관(5a);을
포함하며,
상기 재순환 배관(5a)을 통과하는 60~120℃ 온도를 갖는 배기가스로 폐냉매를 기화시킨 상태로 상기 연소로(1
1)에 공급하는 폐냉매 연소 시스템.
청구항 2
제 1항에 있어서, 상기 폐냉매 공급로(7a)에 상기 재순환 배관(5a)이 합쳐진 이후부터 상기 연소실(20)과 연결
되는 기화구간(30)은 거리가 3m~10m 로 이루어지는 폐냉매 연소 시스템.
청구항 3
제 1항에 있어서, 상기 연소로(11)를 통해 배출된 배기가스 중에서 상기 재순환 배관(5a)을 통해 회수되는 배기
가스량을 나타내는
재순환률(%)= k*(60/재순환되는 배기가스 온도)이고,
이때 k는 18~22 값을 갖는 폐냉매 연소 시스템.
청구항 4
제 1항에 있어서, 상기 기화구간(30)의 내주면에는 폐냉매와 배기가스의 혼합을 촉진시키는 와류발생 돌기(31)
가 구비되는 폐냉매 연소 시스템.
청구항 5
제 4항에 있어서, 상기 와류발생 돌기(31)는 상기 기화구간(30)의 중심을 향해 돌출되고 내주면을 따라 스크류
형상을 이루도록 연장되는 폐냉매 연소 시스템.
청구항 6
제 1항에 있어서, 상기 기화구간(30)은 상기 재순환 배관(5a)과 연결되는 입구측에 내경이 축소되는 오리피스부
(33)가 구비되고, 상기 오리피스부(33)에는 상기 폐냉매 공급로(7a)가 연결되는 폐냉매 연소 시스템.
청구항 7
제 6항에 있어서, 상기 폐냉매 공급로(7a)의 내경은 상기 기화구간(30)의 내경 보다 작게 형성되는 폐냉매 연소
시스템.
청구항 8
제 1항에 있어서, 상기 재순환 배관(5a)에서 상기 폐냉매 공급로(7a)와 연결되는 부분의 전단에는 폐냉매가 재
순환 배관(5a)으로 역류하는 것을 방지하는 제1 체크밸브(5c)가 장착되는 폐냉매 연소 시스템.
청구항 9
제 8항에 있어서, 상기 재순환 배관(5a) 연결부를 지나 굴뚝(5)으로 연결되는 유로에는 굴뚝 외부의 공기가 재
순환 배관(5a) 측으로 역류하는 것을 방지하는 제2체크밸브(5b)가 장착되는 폐냉매 연소시스템.
공개특허 10-2017-0092224
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청구항 10
제 1항에 있어서, 상기 연소로(11)에서 배출되는 배기가스와 물을 열교환하여 상기 연소가스의 온도는 80~180℃
로 냉각하고, 물을 기화시켜 스팀을 발생시키는 열교환기(50): 및
상기 열교환기(50)를 거친 연소가스에 포함된 불화수소를 포함하는 불순물을 제거하는 세정탑(70);을 더 포함하
고,
상기 세정탑(70)은 상기 불순물에 의한 부식을 방지할 수 있도록 상기 배기가스와 접촉되는 부위가 수지재로 이
루어지며,
상기 스팀은 상기 연소실(20)로 공급되어 상기 연소실(20) 내에서 하기 화학식1
C2H2F4 4H2O → 4HF 3H2 2CO2 .......화학식 1
의 반응을 일으키는 폐냉매 연소 시스템.
청구항 11
제 10항에 있어서, 상기 세정탑(70)은 배기가스와 접촉되는 내벽에
열경화성 수지를 도포하고, 열경화성 수지를 도포한 곳에 유리섬유를 부착하고, 그 위에 열경화성 수지를 추가
도포하고, 가압하여 기포를 제거한 이후, 경화시켜 에프알피층을 형성하는 폐냉매 연소 시스템
발명의 설명
기 술 분 야
본 발명은 폐냉매 연소 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기가스를 활용하여 폐냉매를 연소기에 공급[0001]
시 발생되는 기화열에 의한 열손실을 방지할 수 있도록 하는 폐냉매 연소시스템에 관한 것이다.
배 경 기 술
현재 국내에서 냉매를 사용하는 장비의 수집, 회수 또는 폐기과정에서 발생하는 폐냉매는 오존층 파괴물질인[0002]
CFC와, 지구 온난화 물질인 HFC가 대표적이며, 적절한 후처리없이 대기중으로 방출되고 있다. 국내의 경우, 자
동차, 가정용, 산업용 에어컨 등에서 발생하는 폐냉매를 안정적으로 처리 또는 파괴하는 시설이 전무하며, 국내
에 등록되어 있는 관련 기술은 주로 플라즈마를 이용하여 폐냉매를 파괴하는 기술에 관한 것이 대부분이다.
종래 기술의 플라즈마 분해법(한국등록특허 제10-18984호, 플라즈마 가스를 이용한 폐기물 처리장치 및 그[0003]
방법)은 고온의 플라즈마를 이용하여 폐냉매를 완전 분해하는 기술이다.
그러나, 이러한 플라즈마 분해법은 냉매 분해를 위한 전용설비가 설치되어야 하며, 경제적으로 처리비용이 높다[0004]
는 결점이 있다. 또한 장비의 대형화 시, 플라즈마 가스의 온도 유지가 용이하지 않아 대용량 처리에 적합하지
않다는 단점이 있다.
폐냉매를 파괴하는 또 다른 기술인 LNG-Burning 기술의 경우 고온으로부터 연소실 외벽을 오보하기 위해 열용량[0005]
이 상대적으로 매우 큰 내화물을 설치하기 때문에 연소효율을 높이는데 한계가 있고 설비의 정비 및 가동 시 많
은 시간과 에너지가 소비된다.
열적 파괴를 실시하기 위한 폐냉매는 운송의 편의를 위해 액체상태로 압축되어 처리 시설로 반입되는데 액체 상[0006]
태의 폐냉매를 연소기에 공급하면 폐냉매의 기화열에 의해 연소기 내부 온도가 낮아져 불완전 연소가 발생되는
문제점이 있다.
선행기술문헌
특허문헌
공개특허 10-2017-0092224
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(특허문헌 0001) 한국등록특허 제10-189842호(플라즈마 가스를 이용한 폐기물 처리장치 및 그 방법) [0007]
발명의 내용
해결하려는 과제
상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 폐냉매를 연소기에 공급하면서 발생되는 기화열을 저감하[0008]
여 연소효율을 향상시킬 수 있는 폐냉매 연소 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 배기가스를 폐냉매와 미리 혼합한 상태에서 연소기에 공급하여 연소효율을 향상시킬[0009]
수 있는 폐냉매 연소 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 연소기에 공급되기 전에 폐냉매와 배기가스가 원활하게 혼합되도록 하여 연소효율을[0010]
향상시킬 수 있는 폐냉매 연소 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 폐냉매의 기화열에 대한 보상과 동시에 연소기에서 배출되는 질소산화물 농도를 낮추[0011]
는 폐냉매 연소 시스템을 제공함에 있다.
과제의 해결 수단
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 폐냉매 연소 시스템은 연소시 불화수소가 포함된 배기가스가 배출[0012]
되는 폐냉매를 폐냉매 공급로를 통해 공급하는 폐냉매 탱크; 내부에 가열버너가 설치된 공급실과, 상기 가열버
너에 의해 내부 온도가 900~1200℃인 상태에서 상기 폐냉매 탱크로부터 전달받은 폐냉매를 연소시키는 연소실이
구비된 연소로; 상기 연소로에서 배출되는 배기가스 중 일부를 상기 폐냉매 공급로로 회수시키는 재순환 배관;
을 포함하며, 상기 재순환 배관을 통과하는 60~120℃ 온도를 갖는 배기가스로 폐냉매를 기화시킨 상태로 상기
연소로에 공급한다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 폐냉매 공급로에 상기 재순환 배관이 합쳐진 이후부터 상기 연소실과 연결되는[0013]
기화구간은 거리가 3m~10m 로 이루어진다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 연소로를 통해 배출된 배기가스 중에서 상기 재순환 배관을 통해 회수되는 배기[0014]
가스량을 나타내는 재순환률(%)= k*(60/재순환되는 배기가스 온도)이고, 이때 k는 18~22 값을 갖는다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 기화구간의 내주면에는 폐냉매와 배기가스의 혼합을 촉진시키는 와류발생 돌기[0015]
가 구비된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 와류발생 돌기는 상기 기화구간의 중심을 향해 돌출되고 내주면을 따라 스크류[0016]
형상을 이루도록 연장된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 기화구간은 상기 재순환 배관과 연결되는 입구측에 내경이 축소되는 오리피스부[0017]
가 구비되고, 상기 오리피스부에는 상기 폐냉매 공급로가 연결된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 폐냉매 공급로의 내경은 상기 기화구간의 내경 보다 작게 형성된다.[0018]
또한, 보다 바람직하게는, 상기 재순환 배관에서 상기 폐냉매 공급로와 연결되는 부분의 전단에는 폐냉매가 재[0019]
순환 배관으로 역류하는 것을 방지하는 제1 체크밸브가 장착된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 재순환 배관 연결부를 지나 굴뚝으로 연결되는 유로에는 굴뚝 외부의 공기가 재[0020]
순환 배관 측으로 역류하는 것을 방지하는 제2체크밸브가 장착된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 연소로에서 배출되는 배기가스와 물을 열교환하여 상기 연소가스의 온도는[0021]
80~180℃로 냉각하고, 물을 기화시켜 스팀을 발생시키는 열교환기: 및 상기 열교환기를 거친 연소가스에 포함된
불화수소를 포함하는 불순물을 제거하는 세정탑;을 더 포함하고, 상기 세정탑은 상기 불순물에 의한 부식을 방
지할 수 있도록 상기 배기가스와 접촉되는 부위가 수지재로 이루어지며,
상기 스팀은 상기 연소실로 공급되어 상기 연소실 내에서 하기 화학식1[0022]
C2H2F4 4H2O → 4HF 3H2 2CO2 .......화학식 1[0023]
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의 반응을 일으킨다.[0024]
또한, 보다 바람직하게는, 상기 세정탑은 배기가스와 접촉되는 내벽에 열경화성 수지를 도포하고, 열경화성 수[0025]
지를 도포한 곳에 유리섬유를 부착하고, 그 위에 열경화성 수지를 추가 도포하고, 가압하여 기포를 제거한
이후, 경화시켜 에프알피층을 형성한다.
발명의 효과
이와 같이 본 발명에 의한 폐냉매 연소 시스템은 액체 상태로 공급되는 폐냉매를 기화구간에서 배기가스와 접촉[0026]
시키고, 이 과정에서 폐냉매를 기화시킨 상태로 연소기 내에 투입하므로 기화열로 인해 연소기 내부 온도가 저
하되는 것을 방지하므로 폐냉매의 연소효율이 향상되는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의한 폐냉매 연소 시스템은 기화구간을 통해 액체상태로 공급되는 폐냉매와 배기가스를 혼합하[0027]
고, 폐냉매의 1차 기화를 실시한 상태의 혼합가스를 연소로(11)의 공급실(12)에 공급함으로써, 공급실(12)에 설
치된 가열버너에서 발생되는 불꽃과 함께 혼합가스를 연소로의 연소실에 공급하여 폐냉매를 연소시키므로 폐냉
매의 연소시 발생되는 기화열을 저감할 수 있고, 이를 통해 연소실의 내부 온도가 낮아지는 것을 방지하므로 연
소효율이 향상되는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의한 폐냉매 연소 시스템은 폐냉매의 온도를 높이기 위한 별도의 히터나 열교환기를 사용하지[0028]
않으므로 제조원가가 절감되고, 배기가스에 의한 열교환기의 부식이나 손상이 발생되는 것을 방지하는 효과가
있다.
또한 본 발명에 의한 폐냉매 연소 시스템은 배기가스를 연소기로 재순환하여 사용함으로써 질소산화물 배출 저[0029]
감 효과 및 비용절감 효과가 있다.
또한 본 발명에 의한 폐냉매 연소 시스템은 선회류를 이루도록 토출되는 연소공기가 공급실을 향해 기울어지게[0030]
토출되므로, 연소중인 가스가 연소로 내부에서 완전 연소할 수 있는 충분한 시간을 보장하므로 연소효율이 향상
되는 효과가 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 폐냉매 연소 시스템을 도시한 상태도,[0031]
도 2는 도 1에 도시된 연소기를 도시한 단면도,
도 3은 도 2에 도시된 "A-A" 부분을 단면하여 도시한 단면도,
도 4는 연소기에 연결된 기화구간을 도시한 측면도,
도 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시예인 폐냉매 연소 시스템의 기화구간을 도시한 단면도,
도 6은 본 발명의 바람직한 제3 실시예인 폐냉매 연소 시스템의 기화구간을 도시한 단면도,
도 7은 기화구간의 길이에 따른 연소기 내부 온도분포를 도시한 그래프,
도 8은 도 1에 도시된 열교환기를 도시한 측면도,
도 9는 도 1에 도시된 열교환기를 도시한 단면도.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예인 폐냉매 연소 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다[0032]
음과 같다.
여기서 1) 첨부된 도면들에 도시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 개략적인 것으로 다소 변경될 수 있다.[0033]
2) 도면은 관찰자의 시선으로 도시되기 때문에 도면을 설명하는 방향이나 위치는 관찰자의 위치에 따라 다양하
게 변경될 수 있다. 3) 도면 번호가 다르더라도 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호가 사용될 수 있다.
4) '포함한다, 갖는다, 이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있
다. 5) 단수로 설명되는 경우 다수로도 해석될 수 있다. 6) 형상, 크기의 비교, 위치 관계 등이 '약, 실질적'
등으로 설명되지 않아도 통상의 오차 범위가 포함되도록 해석된다. 7) '~후, ~전, 이어서, 후속하여, 이때' 등
의 용어가 사용되더라도 시간적 위치를 한정하는 의미로 사용되지는 않는다. 8) '제1, 제2, 제3' 등의 용어는
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단순히 구분의 편의를 위해 선택적, 교환적 또는 반복적으로 사용되며 한정적 의미로 해석되지 않는다. 9) '~상
에, ~상부에, ~하부에, ~옆에, ~측면에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우 '바로'가 사용되지 않는
이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다. 10) 부분들이 '~또는'으로 전기적으로 접속되
는 경우 부분들 단독뿐만 아니라 조합도 포함되게 해석되나, '~또는, ~중 하나'로 전기적으로 접속되는 경우 부
분들 단독으로만 해석된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 폐냉매 연소 시스템을 도시한 상태도이고, 도 2는 도 1에 도시된 연소[0034]
기를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 "A-A" 부분을 단면하여 도시한 단면도이고, 도 4는 연소기에 연
결된 기화구간을 도시한 측면도이다.
도 1내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 폐냉매 연소 시스템은 액체상태의 폐냉매[0035]
가 저장되는 공랭식 연소기(10)와, 공랭식 연소기(10)에 공급되는 폐냉매가 액체 상태로 저장되는 폐냉매 탱크
(7)와, 공랭식 연소기(10)에서 연소된 가스가 이동되는 열교환기(50), 세정탑(70), ID fan(4), 굴뚝(5)과, 대기
오염방지시설 등으로 구성된다. 굴뚝(5)을 지나기 전의 유로에서 분기되어 배기가스를 공랭식 연소기(10)로 재
순환시키는 재순환 배관(5a)으로 구성된다.
공랭식 연소기(10)는 소정의 내부 수용공간을 갖는 연소로(11)로 구성된다. 연소로(11)의 내부 수용공간은 하단[0036]
부터 차례로 공급실(12), 연소실(2)이 구비된다.
연소로(11)의 하단부에 형성되는 공급실(12)에는 가열버너(16)가 설치되고, 가열버너(16)에는 연료탱크(8)가 연[0037]
결된다. 연료탱크(8)에는 폐냉매 연소에 필요한 보조 연료로서 LNG를 사용하는 것이 바람직하나, 그 외의 연소
가 가능한 화석연료를 사용할 수도 있다.
연소로(11)에 형성되는 연소실(20)에는 외부 공기를 펌프(22)로 강제 송풍시킨 연소공기가 유입되는 유입관(2[0038]
1)이 형성된다. 유입관(21)은 연소로(11) 내부로 토출되는 연소공기가 내측면을 따라 선회할 수 있도록 연소로
(11) 내측면의 접선방향을 따라 설치 된다. 유입관(21)은 접선방향을 따라 설치되는 것이 바람직하나, 그 설치
각도가 연소로(11)의 중심점을 기준으로 90도 보다 둔각을 이루도록 설치할 수도 있다. 둔각이나 예각을 이루더
라도 90도에 가깝게 형성되는 것이 바람직하다. 또한 도 3에 도시된 바와 같이 유입관(21)에는 가이드부재(40)
가 내측면과 일정간격을 두고 연장된다. 가이드부재(40)는 유입관(21)에서 토출되는 연소공기를 연소로(11) 내
측면을 따라 선회하도록 안내하는 역할을 수행한다. 연소로(11)의 내부에는 다수개의 연소실(20)이 층을 이루도
록 형성된다. 가이드부재(40)는 이웃하는 유입관(21) 근처까지 연장되는 구조로 구성될 수도 있다. 연소로(11)
는 두께가 5~20mm의 두께를 이룬다. 10mm의 두께를 이루는 것이 가장 바람직하다. 연소로(11)는 단일벽으로 이
루어지며, 탄소강으로 이루어진다. 바람직하게는 STS310S 재질을 사용한다. 또한 연소공기에 의해 연소로(11)의
내측면이 냉각되므로 연소로(11)의 외측면 온도는 80℃ 이하로 유지된다.
도 4에 도시된 바와 같이 연소로(11)의 내부에는 다수개의 연소실(20)이 층을 이루도록 다수개 형성된다. 각 연[0039]
소실(20)에 장착되는 유입관(21)은 연소로(11)의 길이방향에 대해 수직한 방향으로 형성되거나, 수직한 방향에
대해 기울어지게 형성된다. 공급실(12)에서 가장 먼 위치에 형성된 연소로(11)에 장착되는 유입관(21)은 토출되
는 연소공기가 비스듬하게 공급실(12) 방향을 향하도록 기울어지게 장착된다. 유입관(21)이 기울어지게 장착되
면, 연소공기가 공급실(12)을 향해 선회하면서 토출되고, 이로 인해 연소되는 가스가 연소로(11) 내에 충분히
머무르게 되면서 완전 연소를 이룰 수 있게 된다. 또 다른 실시예로서 각 연소실(20)에 장착되는 유입관(21)의
기울기를 조절할 수 있다. 배출유로(13)에 가까운 유입관(21)은 그 끝단이 공급실(12) 방향을 향하도록 기울어
지게 장착되고, 중간에 위치한 유입관(21)은 연소로(11)의 길이방향에 대해 수직하게 장착되고, 공급실(12)에
가까운 유입관(21)은 배출유로(13)를 향하도록 기울어지게 장착되는 구조로 구성될 수 있다. 유입관(21)이 수평
면에 대해 기울어지게 장착됨으로서, 연소중인 가스가 연소로(11) 내에서 충분히 연소될 수 있는 시간을 보장한
다.
공급실(12)에는 폐냉매 공급로(7a)가 연결되고, 폐냉매 공급로(7a)에 폐냉매 공급로(7a)가 연결되는 지점부터[0040]
기화구간(30)이 형성된다. 즉, 기화구간(30)의 입구측에는 폐냉매 탱크(7)와 연결되는 폐냉매 공급로(7a)와, 배
기가스가 재순환되는 재순환 배관(5a)이 형성된다. 도 1에 도시된 바와 같이 재순환 배관(5a)의 일측은 굴뚝
(5)으로 연결되는 유로에서 분기되고, 중간에 송풍기가 장착되어 굴뚝(5)을 통해 외부로 배출되는 배기가스의
일부가 유입된다. 재순환 배관(5a)의 타측 끝단은 기화구간(30)에 연통된다. 재순환 배관(5a)과 기화구간(30)이
연결되는 부분에는 폐냉매 공급로(7a)가 연결된다. 폐냉매 공급관(7a)은 기화구간(30)의 내부로 인입되고, 그
끝단은 기화구간(30)을 따라 절곡된다. 폐냉매 공급관(7a)의 끝단이 절곡된 구조로 이루어져 재순환 배관(5a)을
통해 이동되는 배기가스의 이동방향을 따라 폐냉매가 분사된다.
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재순환 배관(5a)에서 폐냉매 공급로(7a)가 연결되는 부분의 전단에는 제1체크밸브(5c)가 장착된다. 제1체크밸브[0041]
(5c)는 폐냉매 공급로(7a)에 공급되는 폐냉매가 재순환 배관(5a) 측으로 역류하는 것을 방지한다. 또한, 재순환
배관(5a) 연결부를 지나 굴뚝(5)으로 연결되는 유로에는 제2체크밸브(5b)가 장착된다. 제2체크밸브(5b)는 굴뚝
을 통해 토출되는 공기나 굴뚝 외부의 공기가 역류하여 재순환 배관(5a) 측으로 역류하는 것을 방지한다. 제1체
크밸브(5c)와 제2체크밸브(5b)는 작업자가 선택적으로 설치가 가능하다. 즉, 제1체크밸브(5c)와 제2체크밸브
(5b) 중 어느 하나만을 설치하거나, 두 개 모두를 설치하거나, 두 개 이상 다수개를 설치하는 것도 가능하다.
재순환 배관(5a)에 역류를 방지하기 위해 다수개의 체크밸브를 설치하면 역류를 방지할 수 있으나, 체크밸브의
저항으로 인해 배기가스의 재순환이 방해될 수도 있다. 폐냉매 공급로(7a)의 내경은 기화구간(30)의 내경 보다
작게 형성된다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 기화구간(30)은 공급실(12)에 연결된다. 기화구간(30)을 통해 온도가 상승된[0042]
폐냉매를 가열버너(16)의 화염과 함께 연소실(20) 내부로 공급된다. 기화구간(30)의 길이(L)는 3m~10m로 이루어
진다.
여러번의 테스트를 거친 결과 연소로(11)의 내부온도는 가열버너(16)를 이용하여 대략 900~1200℃ 정도가 유지[0043]
되고 출구온도는 대략 850~1100℃ 정도를 유지하는 것이 바람직하다. 이 상태에서 액체 상태의 폐냉매를 연소실
(20)에 곧바로 투입하면 폐냉매의 기화열로 인해 연소로(11) 내부의 온도가 100도 정도 낮아지면서 연소효율이
저하된다. 이를 방지하기 위해서 기화구간(30) 내부에서 폐냉매가 배기가스에 의해 온도가 상승된 상태(기화된
상태)로 공급된다. 이때, 도 7에 도시된 바와 같이 기화구간(30)의 거리(L)가 2m인 경우에 연소기 출구온도는
1020℃ 정도로 측정되었고, 거리(L)가 3m인 경우에 1090℃ 정도로 측정되었다. 5m가 되면 연소기 출구온도가
1100℃에 가깝게 측정되었다. 또한 거리(L)가 5m 이상 길어질수록 연소기 출구온도가 증가되었으며, 10m 이상이
되면 더 이상의 출구온도 변화가 측정되지 않았다. 따라서 기화구간(30)의 거리가 3m에서 10m 이루어지는 것이
가장 바람직함을 알 수 있다.
기화구간(30)에서 폐냉매의 기화가 원활하게 이루어지기 위해서는 연소로(11)를 통해 배출되는 배기가스 중에서[0044]
재순환 배관(5a)을 통해 회수되는 배기가스량을 나타내는 재순환율이 중요하다.
'재순환률(%)= k*(60/재순환되는 배기가스 온도)'로 산출되고, 이때 k는 18~22 값을 갖는다. k는 20인 것이 바[0045]
람직하다.
즉 재순환되는 배기가스의 온도가 60℃인 경우에는 재순환되는 배기가스의 재순환률이 20%인 경우 배기가스에[0046]
의한 폐냉매의 기화가 활발하게 이루어져, 폐냉매의 완전연소가 가능하고, 재순환되는 배기가스의 온도가 120℃
인 경우에는 재순환되는 배기가스의 재순환률이 10%를 유지하여도 폐냉매의 기화가 활발하게 이루어져, 완전연
소가 가능하다.
따라서, 재순환 배관(5a)의 내부에 온도센서를 설치하여 재순환되는 배기가스의 온도를 측정하고, 측정된 온도[0047]
에 따라 재순환 배관(5a)에 설치된 송풍기의 회전속도를 제어하여 재순환율을 조절하도록 구성된다.
폐냉매 공급관(7a)을 통해 공급되는 폐냉매의 공급량은 연소기의 처리 용량에 따라 결정되므로, 배기가스의 재[0048]
순환 비율을 조절하여 연소기에서 완전연소가 이루어지도록 제어하는 것이다.
기화구간(30)의 내부에는 와류발생 돌기(31)가 돌출된다. 와류발생 돌기(31)는 기화구간(30) 내부에 와류를 발[0049]
생시켜 폐냉매와 배기가스 혼합을 촉진시켜 폐냉매의 기화를 돕는 역할을 수행한다. 와류발생 돌기(31)는 소정
의 높이로 돌출되는 다수개의 축 형상으로 이루어지는 것도 가능하나, 도 5에 도시된 바와 같이 일정 구간에 중
심을 향해 소정의 높이로 돌출되고 내주면을 따라 스크류 형상을 이루도록 연장되는 형태로 구성되는 것이 바람
직하다. 스크류 형상을 이루도록 돌출된 와류발생 돌기(31)에 의해 폐냉매와 배기가스의 혼합이 촉진되고 폐냉
매의 기화가 활발하게 이루어진다.
기화구간(30)의 내부에 와류발생 돌기(31)를 설치하면 폐냉매와 배기가스의 혼합이 촉진되므로 기화구간(30)의[0050]
길이를 3m 보다 짧게 하여도 연소기 출구온도를 1100도에 가깝게 유지할 수 있다. 즉, 기화구간(30)의 내부에
와류발생 돌기(31)를 설치하면 기화구간(30)의 길이를 2m로 설치하여도 연소기 출구온도가 1100℃에 가깝게 유
지될 수 있다. 따라서 설계자는 기화구간(30)의 설치공간이 3m를 유지하기 어려운 현장에서는 기화구간(30)의
내부에 와류발생 돌기(31)를 형성하여 기화구간(30) 길이의 축소 설치가 가능하도록 설계하는 것이 바람직하다.
공랭식 연소기(10)의 배출유로(13)에는 차례로 열교환기(50), 세정탑(70), ID Fan(4) 및 굴뚝(5)이 연결된다.[0051]
ID Fan(4)에 의해 굴뚝(5)으로 이동되는 배기가스 중 일부는 재순환 배관(5a)을 통해 폐냉매 공급로(7a)의 기화
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구간(30)으로 전달되어 재순환 된다.
또한 도 1, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 연소실(20)에서 연소를 마친 배기가스가 공급되는[0052]
열교환기(50)와, 열교환기(50)를 통과한 배기가스가 유입되는 세정탑(70)과, 열교환기(50)에 물을 공급하는 물
탱크(60)가 더 포함된다.
열교환기(50)는 연소를 마친 배기가스가 안내되는 배출유로(13)와 연통되는 내부 공간이 구비된 관 형상으로 이[0053]
루어진 벽체(51)와, 벽체(51)의 외면에 설치되는 다수개의 수관(52)과, 수관(52)의 일측 끝단에 연통되도록 벽
체(51)의 일측에 설치되는 제1헤더(53)과, 제1헤더(53)에 연결되어 물을 공급하는 물탱크(60)와, 수관(52)의 타
측 끝단에 연통되도록 벽체(51)의 타측에 설치되는 제2헤더(54)와, 제2헤더(54)에 연결되고, 제2헤더(54)에 채
워진 스팀을 연소로(11) 내부로 공급하는 공급관(55)으로 구성된다.
벽체(51)는 사각의 단면 형상을 갖는 내화물로 이루어진다, 설치공간과 열교환성능을 고려하여 원형이나, 사각[0054]
이외의 다각형 단면을 갖도록 구성될 수도 있다. 벽체(51)의 두께는 20 내지 40mm인 것이 바람직하다.
수관(52)은 벽체(51)의 내부를 통과하는 배기가스와 접촉이 차단된다. 수관(52)은 벽체(51)의 외면에서 일부가[0055]
외부로 노출되도록 삽입된 상태로 길이 방향을 따라 배열되는 것이 바람직하다. 수관(52)은 벽체(51)의 내부에
전체가 삽입된 상태로 구성될 수도 있으나, 도 9에 도시된 바와 같이 일부가 외부로 노출되도록 삽입되는 것이
바람직하다. 또한 수관(52)은 벽체(51)의 외면을 따라 감기는 형상으로 설치될 수도 있다. 열교환기로 인입된
고온의 배기가스는 내화물로 이루어진 벽체(51)와 직접 접촉하고 수관(52)과는 직접 접촉하지 않으므로, 수관
(52)은 메탈더스팅에 다른 부식에 염려가 없다. 따라서 비교적 부식저항성이 약하나 열전달효율이 좋은 탄소강
을 사용할 수 있는 것이다. 열교환기(50)에 인입된 850~1100℃ 상태의 배기가스는 수관(51)을 통해 흐르는 물과
열교환되어 80~180℃로 냉각된 상태로 세정탑(70)에 공급된다.
수관(52)의 재질은 메탈더스팅에 의한 부식성과, 열전달 속도가 중요하다. 따라서 수관(52)에 사용되는 탄소강[0056]
의 함유량은 0.1 내지 0.2가 범위를 가지며, 특히 탄소함유량이 0.18%를 사용하는 것이 바람직하다. 열전도도
(Thermal conductivity)는 44 내지 46 W/m℃가 바람직하며, 두께는 2내지 4mm로 구성된다. 수관들 사이에는 멤
브레인월(Membrane wall)을 용접하여 벽체(51)에 밀착시킨다. 이때 수관(52)의 일부는 외부로 노출된다.
벽체(51)의 하단측에 장착되는 제1헤더(53)에는 물탱크(61)의 물이 공급된다. 제1헤더(53)를 통해 각 수관(52)[0057]
에 공급된 물은 배기가스와 열교환이 실시되고, 배기가스의 열로 인해 스팀이 생성된다. 생성된 스팀은 제2헤더
(54)에 모이게 되고, 제2헤더(54)에 채워진 스팀은 압력에 의해 공급관(55)을 통해 연소로(11) 내부로
공급된다.
수관(52)과 제1헤더(53) 및 제2헤더(54)의 연결부는 벽체(51)와 접촉되지 않도록 일정간격을 유지하도록 장착된[0058]
다. 수관(52)과 각 헤더의 연결부는 부식에 취약할 수 있으므로 벽체(51)와 접촉되지 않도록 일정간격을 두고
설치하는 것이 바람직하다.
열교환을 통해 온도가 80~180℃로 낮아진 배기가스는 세정탑(70)으로 이동된다. 세정탑(70)은 배기가스가 유입[0059]
되는 내부 공간이 구비된 본체로 구성되고, 본체의 내부공간에 물을 분사되는 분사노즐이 설치된 형상을
가지며, 세정탑(70)의 하단에는 분사된 물이 회수되는 회수탱크가 설치된다. 세정탑(70)은 배기가스에 물을 분
사함으로써 배기가스에 포함된 불순물을 제거하는 장치이다.
세정탑(70)의 내벽에는 에프알피층을 형성한다. 에프알피층을 형성하는 과정은 다음과 같다. 우선 세정탑(70)의[0060]
구성부품중 배기가스와 접촉되는 내벽에 열경화성 수지를 도포한다. 다음으로 열경화성 수지를 도포한 상면에
유리섬유를 부착하고, 부착된 유리섬유에 열경화성 수지를 한번 더 도포한 이후, 롤러 등으로 상면을 가압하여
열경화성 수지에 포함된 기포를 제거한다. 이때 롤러의 가압력을 조절하여 내벽에 일정한 두께가 형성되도록 한
다. 마지막으로 열경화성 수지를 경화시켜 에프알피층을 형성한다. 열경화성 수지의 특성상 열에 의해 경화되는
특성을 갖는다. 불포화 폴리에스테르 수지는 수지량의 1~2% 경화제를 혼합하여 사용함으로써 자체 발열로 경화
하고, 경화 시 온도는 대략 25℃, 습도는 대략 60%의 환경에서 일정 시간동안 경화한다. 페놀 수지의 경화시에
는 경화온도가 대략 60℃로 일정시간동안 열을 가하면서 경화시킨다.
세정탑(1)에 인입되는 배기가스의 온도가 180도에 가까울 경우에는, 에프알피층을 형성할때, 처음 10㎜의 두께[0061]
로 불포화 폴리에스테르 수지와 유리섬유의 적층으로 에프알피층을 형성하고, 이 상부에 약 3㎜의 두께로는 페
놀 수지와 유리섬유의 순차적인 적층으로 추가 에프알피층을 형성한다. 각 구성요소의 내부 쪽이 페놀 수지로
형성하도록 구성하여, 페놀수지를 통해 높은 내열성을 가지면서도, 이 페놀수지의 낮은 열전도율로 불포화 폴리
에스테르 수지로의 열 영향은 최소화하면서, 불포화 폴리에스테르 수지를 통한 보강이 이루어지도록 하는 것이
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바람직하다.
폐냉매 연소시 부식성이 강한 불화수소(HF)가 5vol%(약 50,000ppm) 정도의 농도로 발생된다. 국내 대기환경보전[0062]
법에 따르면 대기오염물질 배출허용 기준이 약 3ppm이다. 따라서 세정탑(70)을 통해 배기가스에 불화수소의 농
도를 3ppm 수준으로 낮추어야 한다. 불화수소는 부식성이 강하므로 일반적인 세정탑(70)을 사용하는 경우 내부
부품들이 쉽게 부식되어 손상되는 문제가 발생되었다. 이를 해소하기 위해 본 발명에서는 세정탑(70)의 내부 부
품 전체를 부식에 강한 수지재(FRP, PE 등의 플라스틱 재질)로 제작하였다. 이러한 합성수지재로 이루어진 세정
탑(70)은 부식성에는 강하나, 열에 약한 특성을 갖는다. 따라서 열교환기(50)를 이용하여 배기가스의 온도를
180℃ 이하로 냉각시키는 것이 매우 중요하다.
앞서 설명한 바와 같이 열교환기(50)를 거치면서 배기가스는 80~180℃로 냉각된 상태로 세정탑(70)에 공급되며,[0063]
세정탑(70)은 열에 의한 손상 없이 충분히 작동하여 배기가스에 포함된 불화수소의 농도를 3ppm 이하로 낮출 수
있는 것이다.
또한 열교환기(50)에 의해 생성된 스팀은 공급관(55)을 통해 연소로(11) 내부로 공급된다.[0064]
공급관(55)은 공급실(12)을 거쳐 연소실(20)에 공급된다. [0065]
폐냉매와 같은 불화탄화수소(C, H, F로 구성)의 연소반응시 최종 생성물은 CO2, HF 이지만, 대부분의 불화탄화[0066]
수소들은 수소(H) mol수 보다 불소(F) mol수가 많기 때문에 사불화탄소(CF4)와 같은 분해가 어려운 중간 생성물
이 발생한다.
따라서 불화탄화수소를 완전 연소시키기 위해서는 수소(H)의 추가 공급이 필요한데, 본 발명에서는 열교환기[0067]
(50)에서 생성된 스팀을 연소실(20) 내부에 공급함으로써 사불화탄소를 효과적으로 제거할 수 있었다.
C2H2F4 4H2O → 4HF 3H2 2CO2 .......화학식 1[0068]
상기와 같이 폐냉매가 연소중인 연소실(20)의 내부에 스팀(4H2O)을 추가 공급함으로써, 사불화탄소(CF4)가 생성[0069]
되는 것을 억제할 수 있는 것이다.
연소실(20) 내부에 스팀가 공급되면 연소온도인 1000℃ 부근에서 사불화탄소와 같은 중간생성이 억제되고 이산[0070]
화탄소와 HF로 전환된다.
본 발명의 바람직한 제2 실시예인 폐냉매 연소시스템은 도 6에 도시된 바와 같이 기화구간(30)은 공급실(12)에[0071]
연결된다. 기화구간(30)의 거리(L)는 3m~10m로 이루어진다. 도 7에 도시된 바와 같이 기화구간(30)의 거리(L)가
2m인 경우에 연소기 출구온도는 1020℃ 정도로 측정되었고, 거리(L)가 3m인 경우에 1090℃ 정도로 측정되었다.
5m가 되면 연소기 출구온도가 1100℃에 가깝게 측정되었다. 또한 거리(L)가 5m 이상 길어질수록 연소기 출구온
도가 증가되었으며, 10m 이상이 되면 더 이상의 출구온도 변화가 측정되지 않았다. 따라서 기화구간(30)의 거리
가 3m에서 10m 이루어지는 것이 가장 바람직함을 알 수 있다.
재순환 배관(5a)과 연결되는 기화구간(30)의 입구측에는 내경이 축소되는 오리피스부(33)가 구비되고, 내경이[0072]
축소된 구간을 이루는 오리피스부(33)에 폐냉매 공급로(7a)가 연결된다. 기화구간(30)의 내부 공간(32) 내경
(d1)은 오리피스부(33)의 내경(d2)보다 확장된 상태를 유지한다. 또한 폐냉매 공급로(7a)의 내경은 기화구간
(30)의 내경보다 작게 형성된다.
베르누이 현상에 의해 재순환 배관(5a)을 통해 공급되는 배기가스는 오리피스부(33)의 지나면서 이동 속도가 증[0073]
가된다. 이때 오리피스부(33)에 공급되는 액체 상태의 냉매는 배기가스와 빠르게 혼합되어 기화되는 것이다. 오
리피스부(33)에 의해 액체 냉매의 기화가 촉진된다. 오리피스부(33)를 통해 배기가스와 폐냉매의 혼합이 활성화
되어 폐냉매의 온도상승 및 기화가 촉진되는 것이다.
또한 도시되진 않았지만, 기화구간(30)의 내부에는 와류발생 돌기(31)가 돌출된 형상의 적용도 가능하다. 돌출[0074]
된 와류발생 돌기(31)에 의해 폐냉매와 배기가스의 혼합이 촉진되고 폐냉매의 기화가 활발하게 이루어진다.
기화구간(30)의 입구측에 오리피스부(33)를 설치하거나 와류발생 돌기(31)를 설치하면 폐냉매와 배기가스의 혼[0075]
합이 촉진되므로 기화구간(30)의 거리를 3m 보다 짧게 하여도 연소기 출구온도를 1100도에 가깝게 유지할 수 있
다. 즉, 기화구간(30)의 입구에 오리피스부(33)를 설치하면 기화구간(30)의 거리를 2m로 설치하여도 연소기 출
구온도가 1100℃에 가깝게 유지될 수 있다. 따라서 설계자는 기화구간(30)의 설치공간이 3m를 유지하기 어려운
현장에서는 기화구간(30)의 내부에 와류발생 돌기(31)나 오리피스부(33)를 형성하여 기화구간(30) 길이의 축소
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설치가 가능하도록 설계하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예로 구성된 공랭식 연소기(10)의 내부 체적이 0.15m
3
인 경우를 일예로 들어 작동과정[0076]
을 설명하면 다음과 같다.
연료탱크(8)에서는 보조 연료로 LNG가 5.71kg/hr, 8.99Nm
3
/hr로 연소로(11)에 공급되고, 이때 보조연료의 온도[0077]
는 상온이다. 또한 폐냉매 탱크(7)에 저장된 폐냉매는 상온의 액상상태로 20kr/hr로 공급된다. 이때 기화구간
(30)을 거치면서 기상으로 변환된 상태로 연소기(10)에 공급된다.
또한 약 60~120℃ 정도의 배기가스는 기화구간(30)을 거치면서 폐냉매와 열교환이 실시되어 온도가 상승된 상태[0078]
로, 24.45.kr/hr로 공급실(12)에 공급된다.
또한 연소기에 공급되는 연소공기는 230 kr/hr, 177Nm3/hr로 연소로(11)에 공급된다. 펌프(22)에 의해 강제 송[0079]
풍된 공기는 유입관(21)을 통해 연소로(11) 내부로 공급된다. 법선방향으로 형성된 유입관(21)을 통과한 연소공
기는 외벽의 내측면을 따라 선회한다. 이때 가이드 부재(40)에 의해 연소공기는 외벽의 내측면을 따라 충분히
선회를 반복한다. 연소공기가 외벽의 내측면을 따라 선회하면서 외벽을 냉각시킨다. 동시에 연소중인 가스가 외
벽의 내측면에 접촉되는 것을 저감한다. 따라서 연소공기가 외벽에 접촉되면서 예열된 상태로 연소되므로 연소
효율이 향상되고, 연소중인 가스에 의해 연소로(11) 내측면이 부식되는 것을 방지한다.
연소로(11)의 내부온도가 900~1200℃ 인 상태에서 연소공기와 함께 폐냉매의 연소가 완료되면, 배출유로(13)를[0080]
통해 이동된다. 이때 이동되는 배기가스는 대략 850~1100℃ 정도의 온도로 281kr/hr, 221Nm
3
/hr로 이동된다. 이
가스는 Urea가 2.6kr/hr, 농도 4wt% 상태인 열교환기(50)를 거치면서 283kr/hr, 224Nm
3
/hr인 배출가스로 변환된
다. 이때 온도는 대략 80~180℃에 이른다. 다음으로 공정수 118kr/hr, 압축공기 45kr/hr인 세정탑(70)를 거치면
서 배출가스는 446g/hr, 422Nm3/hr로 변환된다. 이때 온도는 약 60~120℃에 이른다.
이 중 일부는 재순환 배관(5a)을 통해 기화구간(30)으로 이동된다. 그리고 나머지 배기가스는 ID fan(4)과 굴뚝[0081]
(5)을 거쳐 방출된다.
재순환 배관(5a)으로 이동된 배기가스는 기화구간(30)을 거치면서 폐냉매와 혼합되고, 온도가 상승된 상태로 공[0082]
급실(12)에 공급된다. 재순환 배관(5a)에서 온도가 상승되거나, 기화된 상태의 폐냉매가 연소로(11)에 공급되므
로 연소로 내부에서의 폐냉매 기화열에 의한 연소로 내부의 온도저하를 방지할 수 있는 것이다.
이와 같이 본 발명에 의한 폐냉매 전용 열적 파괴처리 및 무해화 시스템은 기존 공랭식 연고기술의 경우 폐기물[0083]
또는 고형연료를 대상으로 하기 때문에 과잉공기비를 1.8~2.2로 운전하여 연소로 외벽 냉각에 필요한 충분한 공
기를 공급하면서 연소가 가능하였다. 이때 연소가스 중 산소 농도는 약 12vol% 정도이다.
연소로(11)는 연소과정에서 열에너지가 발생된다. 이 열에너지를 견디기 위해 종래에는 고가의 내열 금속재료를[0084]
내측면으로 사용하여 설비 손상을 방지하였다. 열전달 속도가 느린 내화물을 이용하여 연소기 외벽을 냉각하기
도 하였다. 내화물의 경우 열용량이 매우 크므로 많은 열에너지를 보유하고 있고, 이는 곧 에너지손실로 이어진
다. 따라서 내화물 대신 연소에 필요한 연소공기로 내측면을 냉각하면 내화물이 보유하는 에너지 손실을 줄일
수 있고, 동시에 연소기 외벽 냉각 과정에서 연소공기가 예열되므로 에너지 효율이 증가된다.
또한, 연소로(11) 내부에 공급되는 연소공기의 선회류를 통한 완전연소와, 국부적인 고온영역 방지와, 연소로[0085]
(11) 내 체류시간을 확보할 수 있다.
선회류 형성을 위해서는 내부 공급속도가 매우 중요하다. 과잉공기비를 낮추기 위해 연소공기 공급량이 감소하[0086]
게 되면 연소로(11) 내부 공급속도가 감소하는 현상을 방지하기 위해 가이드부재(140)와 외벽을 간격을 외벽온
도가 80℃가 될 때까지 줄이고, 유입관(21, 31) 근처에 가이드부재(40)를 설치하여 공급속도를 유지한다.
본 발명에서는 대상 폐기물이 폐냉매이며, 보조연료로 LNG를 사용하기 때문에 과잉공기비가 1.3~1.4로 비교적[0087]
낮게 운전할 수 있으며, 따라서 연소공기 공급량이 감소함에 따라 연소로(11) 외벽을 냉각하기 위한 유체가 추
가로 요구된다. 본 발명에서는 연소로(11) 외벽을 냉각하기 위한 유체로 외부공기를 강제 송풍시킨 연소가스를
사용한다.
공랭식 연소기(10)는 연소로(11) 내측면에 도입되는 회전 선회류에 의해 연소중인 가스가 연소로(11) 내측면에[0088]
접촉되는 것을 방지하여 HF에 의한 부식을 원천적으로 방지할 수 있다.
공개특허 10-2017-0092224
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또한, 기화구간(30)은 액체 상태의 폐냉매와 배기가스를 혼합하여 폐냉매를 기화시킨다. 열교환기를 설치하여[0089]
배기가스의 열로 폐냉매의 온도를 상승시키는 경우에는 열교환기를 설치하기 위한 장비와 이를 설치하기 위한
설치공간이 확보되어야 하고, 배기가스로 인해 열교환기가 쉽게 손상되는 문제가 발생되었다. 기화구간(30)을
설치하면 설치공간이 축소되고, 배기가스와 폐냉매를 혼합한 혼합가스를 공급실(12)을 거쳐 곧바로 연소실(20)
에 공급하므로 열효율이 향상된다.
공랭식 연소기(10) 후단에 열적 분해가스 체류시간 확보 및 완전연소 유도를 위해 2차 연소실을 추가로 구비할[0090]
수 있다.
또한, 본 발명에 의한 폐냉매 전용 열적 파괴처리 및 무해화 시스템에서 대기오염방지시설은 대기오염물질 처리[0091]
및 HF 회수 역할을 하며, ID fan(4) 및 굴뚝(5)은 처리된 연소 배기가스 대기 배출 및 오염물질 모니터링 역할
을 수행한다.
본 발명에서는 연소로의 내부에 폐냉매 공급시 연소실 내부 온도감소 현상을 방지하고, 냉매의 기화에 필요한[0092]
열에너지를 시스템 외부에서 추가적으로 공급할 필요가 없어, 경제적이다. 또한 배기가스를 연소로의 연소실
(20)에 다시 공급하는 배기가스 재순환 방법을 적용함으로써, 폐냉매 연소시 발생되는 질소산화물을 저감할 수
있다. 즉, 폐냉매 연소 시스템의 기화구간(30)은 폐냉매의 기화열 공급과 동시에 연소기에서 배출되는 질소산화
물 농도를 낮출 수 있다.
또한 본 발명에서는 열교환기(50)를 통해 배기가스와 물의 열교환을 통해 배기가스 온도를 80~180℃로 낮춤으로[0093]
써 합성수지재로 이루어진 세정탑(70)을 사용하는 것이 가능하다. 이때 합성수지재로 이루어진 세정탑(70)을 사
용함으로써 배기가스에 의한 부식이 방지되므로 충분한 시간동안 배기가스에 포함된 불순물을 제거할 수 있다.
그리고 열교환기(50)에서 생성된 스팀을 연소로(11) 내부의 연소실(20)에 공급함으로써, 폐냉매의 연소시 발생
되는 사불화탄소와 같은 분해가 어려운 중간생성물의 발생을 억제할 수 있는 것이다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어[0094]
남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한
것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
부호의 설명
5a : 재순환 배관 [0095]
7 : 폐냉매 탱크
7a : 폐냉매 공급로
10 : 공랭식 연소기
11 : 연소로
12 : 공급실
30 : 기화구간
31 : 와류발생 돌기
33 : 오리피스부
50 : 열교환기
51 : 벽체
52 : 수관
53 : 제1헤더
54 : 제2헤더
55 : 공급관
70 : 세정탑
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