KR20210000797A - 윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러는 일측에 유체 유동부가 형성된 연소부와, 상기 유체 유동부를 통해 상기 연소부와 연통되도록 결합된 윈드박스와, 상기 윈드박스와 연결되고 상기 윈드박스를 통해 상기 연소부에 연료를 공급하는 버너와, 상기 윈드박스에 연결되어 상기 윈드박스에 공기를 공급하는 송풍부를 포함한다.

Description

윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러 { boiler with wind box }

본 발명은 윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러에 관한 것이다.

일반적으로, 보일러 형태는 연소형식에 따라 접선 분사형(tangential-fired), 수평 분사형 (horizontal-fired), 수직 분사형(vertical-fired), 싸이클론형(cyclone-fired) 및, 유동층 연소형(fluidized bed combustion) 보일러 등으로 구분할 수 있다.

또한, 접선 분사형 보일러(tangential-fired boiler)는 미분탄 및 공기를 접선 분사형태로 분사함으로써 혼합도를 향상시켜 연소 효율을 향상시킬 수 있는 장점을 가지고 있다. 그러나 연소시 화염볼(FB; Fireball) 내부에서는 활발한 연소 현상으로 말미암아 산소 부족현상이 일어나고 있다. 이 현상으로 말미암아 하측 버너에서 분사되는 미분탄 같은 경우에는 매우 심각한 미연탄소가 발생하게 된다. 이는 하측 버너에서 분사되는 미분탄은 모멘텀에 의해서 화염볼의 중심부로 들어가게 되는데, 이때 산소 부족현상으로 인하여 많은 미연탄소가 나오는 문제점이 발생한다.

또한, 종래기술에 따른 보일러는 질소산화물(NOx)의 발생으로 인해 연료 소비량이 증가되는 문제점을 지니고 있다.

본 발명은 윈드박스를 연소부에 일체로 형성시킴에 따라 질소산화물(NOx)의 발생으로 인해 연료 소비량을 저감시킬 수 있는 보일러를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일실시예에 윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러는 일측에 유체 유동부가 형성된 연소부와, 상기 유체 유동부를 통해 상기 연소부와 연통되도록 결합된 윈드박스와, 상기 윈드박스와 연결되고 상기 윈드박스를 통해 상기 연소부에 연료를 공급하는 버너와, 상기 윈드박스에 연결되어 상기 윈드박스에 공기를 공급하는 송풍부를 포함한다.

또한, 상기 유체 유동부는 상기 연소부의 상부에 형성되고, 상기 연소부의 상부에 상기 윈드박스가 결합될 수 있다.

또한, 상기 연소부의 배출가스를 외부로 배출시키기 위해 상기 연소부에 연통되도록 연결된 배출부를 더 포함하고, 상기 배출부는 연소부의 하부에 연결될 수 있다.

또한, 상기 버너는 윈드박스의 상부에 연결되고, 상기 송풍부의 공기공급관은 상기 윈드박스의 측부에 연결될 수 있다.

또한, 상기 유체 유동부는 유체의 유동방향에 대하여 폭이 좁아지고 점차 확산되도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 윈드박스의 중심부에 상기 버너가 결합되고, 상기 버너를 중심으로 사방에 위치되도록 상기 송풍부가 상기 윈드박스에 결합될 수 있다.

또한, 상기 윈드박스의 중심부에 상기 버너가 결합되고, 상기 버너를 중심으로 방사상으로 배치되도록 상기 송풍부가 상기 윈드박스에 결합될 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명에 의하면 윈드박스를 연소부에 일체로 형성시킴에 따라 질소산화물(NOx)의 발생으로 인해 연료 소비량을 저감시킬 수 있는 보일러를 얻을 수 있다.

본 발명의 기술적 사상의 실시예는, 구체적으로 언급되지 않은 다양한 효과를 제공할 수 있다는 것이 충분히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러에 대한 기술사상을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시한 윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러에 있어서, 연소부로의 유체유동을 개략적으로 도시한 사용상태도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러의 일부구성을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러의 일부구성을 개략적으로 도시한 구성도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러에 대한 기술사상을 개략적으로 도시한 구성도이다.

도시한 바와 같이, 윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러는 연소부, 윈드박스, 버너, 공기공급부 및 연료공급부를 포함한다.

보다 구체적으로, 연소부의 상부에 윈드박스가 결합된다. 또한, 버너는 연료공급부를 통해 연료를 공급받아 윈드박스를 통해 연소부에 연료를 공급한다.

또한, 공기공급부는 윈드박스를 통해 연소부에 공기를 공급한다.

상기한 바와 같이 이루어짐에 따라, 윈드박스에서의 온도상승을 저감시킬 수 있고, 고온에서 연소시 발생하는 질소산화물(NOx)를 저감시킬 수 있게 된다.

이하, 상기한 본원발명의 기술사상에 대한 세부기술 구성 및 이의 유기적 결합구조에 대하여 보다 자세히 기술한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러를 개략적으로 도시한 구성도이다.

도시한 바와 같이, 윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러(1000)는 연소부(1100), 윈드박스(1200), 버너(1300), 송풍부(1400), 연료공급벨브(1500), 열교환관(1600) 및 배출부(1700)를 포함한다.

보다 구체적으로, 연소부(1100)의 일측에는 유체 유동부(1110)가 형성되고, 윈드박스(1200)는 유체 유동부(1110)을 통해 연소부(1100)와 연통되도록 결합된다.

이에 대한 일예로서 유체 유동부(1110)은 연소부(1100)의 상부에 형성되고, 연소부(1100)의 상부에 윈드박스(1200)가 결합될 수 있다.

또한, 연소부(1100)의 내부에는 열교환관(1600)이 배치된다.

다음으로 버너(1300)에는 연료공급벨브(1500)가 연결되고, 연료공급부(미도시)는 연료공급벨브(1500)를 통해 버너(1300)에 연료를 공급한다.

버너(1300)는 윈드박스(1200)에 연결되고, 윈드박스(1200)를 통해 연소부(1100)에 연료를 공급한다.

송풍부(1400)는 윈드박스(1200)에 연결되어 윈드박스에 공기를 공급한다. 이를 위해 공기공급관의 일단은 송풍부(1400)에 연통되고, 공기공급관의 타단은 윈드박스(1200)에 연통된다.

일예로서, 버너(1300)는 윈드박스(1200)의 상부에 연결되고, 공기공급관은 윈드박스의 측부에 연결될 수 있다.

배출부(1700)는 연소부(1100)에 연통되도록 연결되고, 연소부(1100)의 배출가스를 외부로 배출시킨다. 또한 배출부(1700)는 연소부(1100)의 타측인 하부에 연결될 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러는 상기한 바와 같이 이루어짐에 따라, 윈드박스(1200)에서의 온도상승을 저감시킬 수 있고, 고온에서 연소시 발생하는 질소산화물(NOx)을 저감시킬 수 있게 된다.

도 3은 도 2에 도시한 윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러에 있어서, 연소부로의 유체유동을 개략적으로 도시한 사용상태도이다.

도시한 바와 같아, 연소부(1100)의 유체 유동부(1110)는 유동방향에 대하여 폭이 좁아지고 점차 확산되도록 형성된다.

이에 따라 유체 유동부(1110)은 통과하면서 공기의 흐름(A)과 연료의 흐름(F)의 유속은 증가되고 공기가 연소부의 내부로 보다 깊게 유동될 수 있다.

또한, 윈드박스에서 fuel rich zone이 넓게 형성됨에 따라 사이안화수소의 환원반응이 활발하게 이루어지고, 이로 인해 내부 질소산화물(NOx)의 양이 저감된다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러의 일부구성을 개략적으로 도시한 구성도이다.

보다 구체적으로, 윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러(2000)는 도 2에 도시한 윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러(1000)과 비교하여 윈드박스에 결합된 송풍부의 위치 및 유기적 결합구조만이 상이하다.

도시한 바와 같이, 윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러(2000)는 윈드박스(2200)의 중심부에 버너(2300)가 결합된다. 그리고 버너(2300)를 중심으로 사방으로 위치되도록 송풍부(2400)가 윈드박스(2200)에 결합된다.

상기한 바와 같이 배치됨에 따라, 공기는 연료의 공급방향에 대하여 편심되도록 수평하게 분사되고, 이에 따른 유동효과가 증대되고 내부 질소산화물(NOx)의 양이 저감된다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러의 일부구성을 개략적으로 도시한 구성도이다.

보다 구체적으로, 윈드박스 일체형 보일러(3000)는 도 2에 도시한 윈드박스 일체형 보일러(1000)과 비교하여 윈드박스에 결합된 버너 및 송풍부의 유기적 결합구조만이 상이하다.

도시한 바와 같이, 윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러(3000)는 윈드박스(3100)의 중심부에 버너(3300)가 결합된다. 그리고 버너(3300)를 중심으로 방사상으로 배치되도록 송풍부(3400)가 결합된다.

상기한 바와 같이 배치됨에 따라, 공기는 연료의 공급방향에 대하여 편심되도록 수평하게 분사되고, 이에 따른 유동효과가 증대되고 내부 질소산화물(NOx)의 양이 저감된다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1000: 윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러 1100: 연소부
1110: 유체 유동부 1200: 윈드박스
1300: 버너 1400: 송풍부
1500: 연료공급벨브 1600: 열교환관
1700: 배출부
2000: 윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러 2200: 윈드박스
2300: 버너 2400: 송풍부
3000: 윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러
3100: 윈드박스 3300: 버너
3400: 송풍부

Claims (7)

1. 일측에 유체 유동부가 형성된 연소부;
   상기 유체 유동부를 통해 상기 연소부와 연통되도록 결합된 윈드박스; 및
   상기 윈드박스와 연결되고 상기 윈드박스를 통해 상기 연소부에 연료를 공급하는 버너; 및
   상기 윈드박스에 연결되어 상기 윈드박스에 공기를 공급하는 송풍부를 포함하는
   윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 유체 유동부는 상기 연소부의 상부에 형성되고, 상기 연소부의 상부에 상기 윈드박스가 결합된
   윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 연소부의 배출가스를 외부로 배출시키기 위해 상기 연소부에 연통되도록 연결된 배출부를 더 포함하고, 상기 배출부는 연소부의 하부에 연결된
   윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 버너는 윈드박스의 상부에 연결되고, 상기 송풍부의 공기공급관은 상기 윈드박스의 측부에 연결된
   윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 유체 유동부는 유체의 유동방향에 대하여 폭이 좁아지고 점차 확산되도록 형성된
   윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 윈드박스의 중심부에 상기 버너가 결합되고, 상기 버너를 중심으로 사방에 위치되도록 상기 송풍부가 상기 윈드박스에 결합된
   윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 윈드박스의 중심부에 상기 버너가 결합되고, 상기 버너를 중심으로 방사상으로 배치되도록 상기 송풍부가 상기 윈드박스에 결합된
   윈드박스 및 연소공기 일체형 보일러.

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