KR102539129B1 - 고형연료 연소장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고형연료의 연소 효율을 높이고 화염온도를 고온으로 증대시킬 수 있도록 한 고형연료 연소장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 고형연료가 투입되어 화염이 발생되는 화실의 화염진행방향에 설치되는 화염안내관, 상기 화염안내관의 외측에 제1공기유입실이 구비되고 화염안내관의 선단측으로 점점 좁혀져서 1차연소부에 고속으로 공기분사되어 연소가 이루어지도록 하는 제1연소안내관, 상기 제1연소안내관의 외측에 제2공기유입실이 구비되고 화염안내관의 선단측으로 점점 좁혀져서 2차연소부에 고속으로 공기분사되어 연소가 이루어지도록 하는 제2연소안내관, 상기 화실 및 제1,2공기유입실로 외부공기를 공급하기 위한 공기공급부로 이루어진 고형연료 연소장치를 특징으로 한다.
즉, 본 발명은 고형연료가 투입되어 화염이 발생되는 화실의 화염진행방향에 설치되는 화염안내관, 상기 화염안내관의 외측에 제1공기유입실이 구비되고 화염안내관의 선단측으로 점점 좁혀져서 1차연소부에 고속으로 공기분사되어 연소가 이루어지도록 하는 제1연소안내관, 상기 제1연소안내관의 외측에 제2공기유입실이 구비되고 화염안내관의 선단측으로 점점 좁혀져서 2차연소부에 고속으로 공기분사되어 연소가 이루어지도록 하는 제2연소안내관, 상기 화실 및 제1,2공기유입실로 외부공기를 공급하기 위한 공기공급부로 이루어진 고형연료 연소장치를 특징으로 한다.
Description
본 발명은 고형연료 연소장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 고형연료의 연소 효율을 높이고 화염온도를 고온으로 증대시킬 수 있도록 한 고형연료 연소장치에 관한 것이다.
일반적으로 톱밥, 왕겨, 초근목피, 목초, 나뭇가지, 폐목, 슬러지, 생활폐기물, 폐플라스틱 등과 같은 각종 고형연료를 화실에서 연료를 점화 및 연소시켜 각종 건물 난방, 주거용 보일러, 상업용 보일러 및 산업용 보일러, 화학적 분류 또는 촉매 반응을 위한 열 공급, 및 가열공정을 필요로 하는 분야 등을 포함하여 다양한 분야에 사용될 수 있는 열원을 공급하게 된다.
그러나 종래의 연소장치에서는 화실의 하부에 고형연료 등을 다량 투입하고 연소하는 과정에서 연료가 미 완전연소되어 재료의 낭비가 초래됨은 물론 열효율이 떨어지는 문제점이 있고 화실의 화염이 벽면을 가열하여 외부로 열을 뺏기는 열손실이 많았을 뿐만 아니라 화실의 벽면에는 내화벽돌 등의 단열재를 구비해야 되므로 제조원가가 많이 들고 설치공간도 많이 차지하게 되는 등 문제점이 있었다
또한, 본 발명자에 의하여 특허 제10-0890682호로 개시된 고형연료를 이용한 열회수용 연소장치의 구성에서는 고형연료를 공급하기 위한 공급장치부와; 상기 공급장치부를 통해 공급된 고형연료를 제1공기공급부 및 제2공기공급부에 의해 연소시키되 제1공기공급부는 하부에서 연소공기가 공급되어 고형연료를 연소시키고, 제2공기공급부는 측방에서 공급되어 연소가스를 중심부로 집적시키고 연소실 벽면은 냉각층이 형성되도록 한 제1연소실과; 상기 제1연소실의 상측에 구비되어 제3공기공급부에 의해 연소가스를 재연소함과 동시에 중앙부로 집적시켜 배출구를 통해 열회수가 이루어지도록 한 제2연소실과; 상기 제1연소실에서 연소된 연소재를 배출하기 위한 연소재 배출부;로 구성되어 연소효율 및 열회수를 최대한 극대화할 수 있는 반면에 연소장치의 크기가 커지고 장치가 복잡한 구성으로 되어 있고, 화염온도를 고온으로 증대시키는데 한계가 있었다.
본 발명은 고형연료가 투입되어 화염이 발생되는 화실의 화염진행방향에 적어도 1,2차연소부가 구비되는 재연소수단에 의해 1,2차연소부에서 재연소작용이 순차적으로 진행되도록 한 다단계의 연소수단으로 연소효율을 극대화하고 화염온도를 고온으로 증대시킬 수 있도록 한 고형연료 연소장치를 제공함에 있다.
또, 본 발명은 다단계 연소부에 공급되는 외부 공기를 저압으로 공급하더라도 연소효율을 높일 수 있고, 연소부의 화염안내관은 가열되지 않도록 한 구성으로 열손실을 최소화하여 열회수를 극대화할 수 있도록 함에 있다.
본 발명은 고형연료가 투입되어 화염이 발생되는 화실의 화염진행방향에 설치되는 화염안내관, 상기 화염안내관의 외측에 제1공기유입실이 구비되고 화염안내관의 선단측으로 점점 좁혀져서 1차연소부에 고속으로 공기분사되어 연소가 이루어지도록 하는 제1연소안내관, 상기 제1연소안내관의 외측에 제2공기유입실이 구비되고 화염안내관의 선단측으로 점점 좁혀져서 2차연소부에 고속으로 공기분사되어 연소가 이루어지도록 하는 제2연소안내관, 상기 화실 및 제1,2공기유입실로 외부공기를 공급하기 위한 공기공급부로 이루어진 고형연료 연소장치를 특징으로 한다.
상기 화염안내관은 화실의 측벽에 연결되고 화실에서 발생한 화염은 화염안내관을 따라 배출되어 화염안내관의 선단부 외측에 순차적으로 구비된 1,2차연소부에서 재연소가 진행되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1,2연소안내관은 확관에서 점점 좁혀지는 목부 및 다시 점차적으로 넓어지는 확관부로 이루어진 벤츄리관 형태의 관로가 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1연소안내관의 관로가 좁혀지는 목부 부분에 화염안내관의 선단측이 설치되어 1차연소부에 압축된 외부공기가 유입되는 구성으로 됨을 특징으로 한다.
상기 제2연소안내관의 관로가 좁혀지는 목부 부분에 제1연소안내관의 선단측이 설치되어 2차연소부에 압축된 외부공기가 유입되는 구성으로 됨을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 고형연료 연소장치는, 고형연료가 투입되어 화염이 발생되는 화실의 화염이 발생되어 배출되는 화염안내관에 비해 제1연소안내관과 제2연소안내관은 점차적으로 확관된 형태를 구비하면서 제1,2연소안내관의 목부에 의해 외부공기가 증폭되어 1,2차연소부에 유입되어 재연소가 이루어지도록 한 구성이므로 화염 발생량의 증대 및 화염의 온도를 점차적으로 상승시키는 작용으로 열효율을 크게 높일 수 있는 효과가 있다.
또, 본 발명의 제1,2연소안내관은 확관, 목부, 확관으로 이루어진 벤츄리관 형태로 구비되어 제1,2연소부로 유입되는 외부공기를 증폭시키는 수단으로 이루어져 있기 때문에 공기공급부는 일반적인 저압의 공기를 불어주는 송풍기 등의 송풍수단 사용이 가능하므로 전기에너지 사용량을 크게 줄일 수 있는 경제성을 갖는 효과가 있다.
또, 본 발명은 제1,2연소안내관의 벽면을 따라 외부공기가 흐르게 되는 코안다 효과에 의해 제1,2연소안내관이 과열되는 것을 방지하여 열손실을 최소화하므로 열효율성을 높일 수 있는 있다.
도 1은 본 발명에 의한 고형연료 연소장치의 전체적인 구성 실시예를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 고형연료 연소장치에서 제1,2연소안내관 부분의 구성을 나타낸 확대 단면도.
도 3는 본 발명에 의한 고형연료 연소장치에서 외부공기가 유입되어 재연소가 이루어지는 과정을 나타낸 단면 예시도.
도 4는 본 발명에 의한 고형연료 연소장치에서 화실 및 제1,2연소안내관에 구비되는 통공부의 배치형태를 나타낸 전면 예시도.
도 2는 본 발명에 의한 고형연료 연소장치에서 제1,2연소안내관 부분의 구성을 나타낸 확대 단면도.
도 3는 본 발명에 의한 고형연료 연소장치에서 외부공기가 유입되어 재연소가 이루어지는 과정을 나타낸 단면 예시도.
도 4는 본 발명에 의한 고형연료 연소장치에서 화실 및 제1,2연소안내관에 구비되는 통공부의 배치형태를 나타낸 전면 예시도.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 고형연료 연소장치는, 고형연료가 투입되어 화염이 발생되는 화실의 화염진행방향에 다단계의 연소부를 구비하여 연소가스의 재연소작용이 순차적으로 진행되는 과정으로 연소효율이 크게 향상되고 화염온도를 고온으로 증대시킬 수 있도록 한 것이며, 상기 다단계의 연소부라 함은 적어도 1,2차연소부로 이루어진 것을 의미하며, 본 발명에서는 이러한 1,2차연소부가 구비되어 있는 것을 나타내고 있다.
이러한 본 발명은 고형연료가 공급 및 연소되어 화염을 발생시키는 화실(10), 상기 화실(10)의 화염진행방향에 설치되는 화염안내관(12), 상기 화염안내관(12)의 외측에 제1공기유입실(24)이 구비되고 화염안내관(12)의 선단측으로 점점 좁혀져서 1차연소부(22)에 고속으로 공기분사되어 연소가 이루어지도록 하는 벤츄리관 형태로 구비된 제1연소안내관(20), 상기 제1연소안내관(20)의 외측에 제2공기유입실(34)이 구비되고 화염안내관(12)의 선단측으로 점점 좁혀져서 2차연소부(32)에 고속으로 공기분사되어 연소가 이루어지도록 하는 벤츄리관 형태로 구비된 제2연소안내관(30), 상기 화실(10) 및 제1,2공기유입실(24)(34)로 외부공기를 공급하기 위한 공기공급부(40)로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 화실(10)은 고형연료를 점화 및 연소시켜 화염을 발생시킬 수 있도록 되어 있는 것으로, 이러한 화실(10)의 일측은 고형연료를 화실로 투입하기 위한 연료공급부(미도시)가 구비되어 연속적인 고형연료를 투입할 수 있도록 있다.
또, 화실(10)은 원통형으로 구비되어 화실(10)내에 유입되는 외부공기가 원통형 벽면을 따라 선회되면서 고형연료가 연소되어 발생되는 연소가스와 접촉되는 효율을 높여서 연소가스화작용을 촉진하도록 함이 바람직하다.
상기 화염안내관(12)은 화실(10)의 측벽에 일정길이의 관체가 연결된 구성으로 화실(10)에서 발생한 화염이 화염안내관(12)을 따라 배출되어 화염안내관(12)의 선단부 외측에 순차적으로 구비된 1,2차연소부(22)(32)에서 재연소가 진행될 수 있도록 되어 있다.
상기 제1연소안내관(20)은 확관부(20a)에서 점점 좁혀지는 목부(20b) 및 다시 점차적으로 넓어지는 확관부(20c)로 이루어진 벤츄리관 형태의 관로를 구비하여 화염안내관(12)의 외측에 설치되되 제1연소안내관(20)의 관로가 좁혀지는 목부(20b) 부분에 화염안내관(12)의 선단측이 설치된 구성으로 되어 있으며, 이는 제1공기유입실(24)로 유입되는 외부공기는 제1연소안내관(20)의 점점 좁혀지는 목부(20b)에 의해 1차연소부(22)로 급격하게 분사되는 작용으로 1차연소부(22)의 화염 진행방향으로 공기가 증폭됨과 아울러 아울러 화염 진행방향으로 강한 흡인력이 발생되어 화염의 강한 직진성과 증폭된 공기에 의해 화염온도를 고온으로 증대시키게 된다.
또한, 제1연소안내관(20)의 확관부(20a)에서 목부(20b)와 점차적으로 넓어지는 확관부(20c)로 이루어진 관체의 벽면을 따라 외부공기가 흐르게 되는 코안다 효과에 의해 제1연소안내관(20)이 과열되는 것을 방지하여 열효율을 높일 수 있도록 한다.
상기 제2연소안내관(30)은 확관부(30a)에서 점점 좁혀지는 목부(30b) 및 다시 점차적으로 넓어지는 확관부(30c)로 이루어진 벤츄리관 형태의 관로를 구비하여 제1연소안내관(20)의 외측에 설치되되 제2연소안내관(30)의 관로가 좁혀지는 목부(30b) 부분에 제1연소안내관(20)의 선단측이 설치된 구성으로 되어 있으며, 이는 제2공기유입실(34)로 유입되는 외부공기는 제2연소안내관(30)의 점점 좁혀지는 목부(30b)에 의해 2차연소부(32)로 급격하게 분사되는 작용으로 2차연소부(32)의 화염 진행방향으로 공기가 증폭됨과 아울러 화염 진행방향으로 강한 흡인력이 발생되어 화염의 강한 직진성과 증폭된 공기에 의해 화염온도를 1차연소부(22)에 비해 고온으로 증대시키게 된다.
또한, 제2연소안내관(30)의 확관부(30a), 목부(30b)에서 점차적으로 넓어지는 확관부(30c)의 벽면을 따라 외부공기가 흐르게 되는 코안다 효과에 의해 제2연소안내관(30)이 과열되는 것을 방지하여 열효율을 높일 수 있도록 한다.
상기 공기공급부(40)는 일반적인 저압의 공기를 불어주는 송풍기 등에 해당되는 것으로, 공기공급부(40)에서 공급되는 외부공기는 제2연소안내관(30)의 외주면에 부착되어 그 내부 공간을 형성하는 송풍안내실(42)로 송풍이 이루어진 다음 송풍안내실(42)에서 화실(10) 및 제1,2공기유입실(24)(34)과 연통되게 형성된 각각의 통공부(11)(21)(31)는 공기공급부(40)에서 송풍안내실(42)을 통해 송풍되는 공기를 화실(10) 및 제1,2공기유입실(24)(34)에 송풍이 이루어지도록 되어 있다.
상기 화실(10)로 유입되는 통공부(11)는 원통형으로 구비되는 화실(10)의 벽면 방향으로 선회될 수 있는 측방향에 복수개가 배치되고, 제1,2공기유입실(24)(34)로 유입되는 통공부(21)(31)는 공기유입량의 편차가 발생되지 않도록 배치되도록 함이 바람직하다.
한편, 상기 제2연소안내관(30)의 외측에 제3연소안내관(미도시)를 설치하는 것과 같이 다단계의 연소수단을 더 구비할 수 있는 것이므로 이는 본 발명의 권리범위에 속하게 됨은 물론이다.
이와 같이 된 본 발명은 연료공급부를 통해 고형연료를 화실(10)에 연속적으로 투입되어 연소가 이루어지면서 화염을 발생하게 되며, 이때 화실(10)의 고형연료 연소시에 공기공급부(40)로 부터 외부공기가 유입되어 연소작용을 증대시키는 작용으로 연소가스화가 이루어지면서 화염안내관(12)으로 화염이 배출된다.
상기 화실(10)의 화염이 화염안내관(12)의 화염진행방향을 따라 배출이 이루어지게 되면서 화염안내관(12)의 선단측에 위치한 1차연소부(22)에는 제1연소안내관(20)의 목부(20b) 부분을 통해 증폭된 외부공기가 유입되어 화염진행방향으로 강한 흡입력이 발생하여 화염의 강한 직진성과 증폭된 공기에 의해 재연소가 이루어지면서 화염온도를 고온으로 증대시키게 된다.
상기 1차연소부(22)에서 재연소된 화염은 제1연소안내관(20)의 선단측으로 화염진행이 이루어지게 되면서 제1연소안내관(20)의 선단측에 위치한 2차연소부(32)에는 제2연소안내관(30)의 목부(30b) 부분을 통해 증폭된 외부공기가 유입되어 화염진행방향으로 강한 흡입력이 발생하여 화염의 강한 직진성과 증폭된 공기에 의해 2차적인 재연소가 이루어지는 작용으로 연소효율을 극대화할 수 있고, 2차연소부(32)에서는 1차연소부(22)에 비해 한층 높은 고온의 화염온도를 발생시키게 된다.
특히, 본 발명에 의한 연소장치는 화실(10)의 화염이 발생되어 배출되는 화염안내관(12)에 비해 제1연소안내관(20)과 제2연소안내관(30)은 점차적으로 확관된 형태를 구비하면서 제1,2연소안내관(20)(30)의 목부(20b)(30b)에 의해 외부공기가 증폭되어 유입되는 구성이므로 화염 발생량의 증대 및 화염의 온도를 점차적으로 상승시키는 작용으로 열효율을 크게 높일 수 있게 되는 것이다.
그리고, 본 발명의 제1,2연소안내관(20)(30)은 벤츄리관 형태로 구비되어 1,2차연소부(22)(32)로 유입되는 외부공기를 증폭시키게 되므로 공기공급부(40)의 송풍수단은 일반적인 저압의 공기를 불어주는 송풍기 등을 사용할 수 있기 때문에 전기에너지 사용량을 크게 줄일 수 있으며, 제1,2연소안내관(20)(30)의 벽면을 따라 외부공기가 흐르게 되는 코안다 효과에 의해 제1,2연소안내관(20)(30)이 과열되는 것을 방지하여 열손실을 최소화하고 열효율성은 높일 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.
10 : 화실 11 : 통공부
12 : 화염안내관 20 : 제1연소안내관
20a : 확관부 20b : 목부
20c: 확관부 21 : 통공부
22 : 1차연소부 24 : 제1공기유입실
30 : 제2연소안내관 30a : 확관부
30b : 목부 30c: 확관부
31 : 통공부 32 : 2차연소부
34 : 제2공기유입실 40 : 공기공급부
42 : 송풍안내실
12 : 화염안내관 20 : 제1연소안내관
20a : 확관부 20b : 목부
20c: 확관부 21 : 통공부
22 : 1차연소부 24 : 제1공기유입실
30 : 제2연소안내관 30a : 확관부
30b : 목부 30c: 확관부
31 : 통공부 32 : 2차연소부
34 : 제2공기유입실 40 : 공기공급부
42 : 송풍안내실
Claims (5)
- 고형연료가 투입되어 화염이 발생되는 화실(10)의 화염진행방향에 설치되는 화염안내관(12),
상기 화염안내관(12)의 외측에 제1공기유입실(24)이 구비되고 화염안내관(12)의 선단측으로 점점 좁혀져서 1차연소부(22)에 고속으로 공기분사되어 연소가 이루어지도록 하는 제1연소안내관(20),
상기 제1연소안내관(20)의 외측에 제2공기유입실(34)이 구비되고 화염안내관(12)의 선단측으로 점점 좁혀져서 2차연소부(32)에 고속으로 공기분사되어 연소가 이루어지도록 하는 제2연소안내관(30),
상기 화실(10) 및 제1,2공기유입실(24)(34)로 외부공기를 공급하기 위한 공기공급부(40)로 이루어진 것을 특징으로 하는 고형연료 연소장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 화염안내관(12)은 화실(10)의 측벽에 연결되고 화실(10)에서 발생한 화염은 화염안내관(12)을 따라 배출되어 화염안내관(12)의 선단부 외측에 순차적으로 구비된 1,2차연소부(22)(32)에서 재연소가 진행되는 것을 특징으로 하는 고형연료 연소장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 제1,2연소안내관(20)(30)은 확관부(20a)(30a)에서 점점 좁혀지는 목부(20b)(30b) 및 다시 점차적으로 넓어지는 확관부(20c)(30c)로 이루어진 벤츄리관 형태의 관로를 구비하게 됨을 특징으로 하는 고형연료 연소장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 제1연소안내관(20)의 관로가 좁혀지는 목부(20b) 부분에 화염안내관(12)의 선단측이 설치되어 1차연소부(22)에 압축된 외부공기가 유입되는 구성으로 됨을 특징으로 하는 고형연료 연소장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 제2연소안내관(30)의 관로가 좁혀지는 목부(30b) 부분에 제1연소안내관(20)의 선단측이 설치되어 2차연소부(32)에 압축된 외부공기가 유입되는 구성으로 됨을 특징으로 하는 고형연료 연소장치.
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- 2023-02-16 KR KR1020230020446A patent/KR102539129B1/ko active IP Right Grant
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