WO2017104932A1 - 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너 - Google Patents

클링커 방지를 위한 분리 연소 버너 Download PDF

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WO2017104932A1
WO2017104932A1 PCT/KR2016/009351 KR2016009351W WO2017104932A1 WO 2017104932 A1 WO2017104932 A1 WO 2017104932A1 KR 2016009351 W KR2016009351 W KR 2016009351W WO 2017104932 A1 WO2017104932 A1 WO 2017104932A1
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combustion
solid fuel
burner
space
combustion chamber
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PCT/KR2016/009351
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English (en)
French (fr)
Inventor
김주섭
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우경기술주식회사
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B30/00—Combustion apparatus with driven means for agitating the burning fuel; Combustion apparatus with driven means for advancing the burning fuel through the combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B30/00—Combustion apparatus with driven means for agitating the burning fuel; Combustion apparatus with driven means for advancing the burning fuel through the combustion chamber
    • F23B30/02—Combustion apparatus with driven means for agitating the burning fuel; Combustion apparatus with driven means for advancing the burning fuel through the combustion chamber with movable, e.g. vibratable, fuel-supporting surfaces; with fuel-supporting surfaces that have movable parts
    • F23B30/06—Combustion apparatus with driven means for agitating the burning fuel; Combustion apparatus with driven means for advancing the burning fuel through the combustion chamber with movable, e.g. vibratable, fuel-supporting surfaces; with fuel-supporting surfaces that have movable parts with fuel supporting surfaces that are specially adapted for advancing fuel through the combustion zone
    • F23B30/10—Combustion apparatus with driven means for agitating the burning fuel; Combustion apparatus with driven means for advancing the burning fuel through the combustion chamber with movable, e.g. vibratable, fuel-supporting surfaces; with fuel-supporting surfaces that have movable parts with fuel supporting surfaces that are specially adapted for advancing fuel through the combustion zone with fuel-supporting surfaces having fuel advancing elements that are movable, but remain essentially in the same place, e.g. with rollers or reciprocating grate bars
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B50/00—Combustion apparatus in which the fuel is fed into or through the combustion zone by gravity, e.g. from a fuel storage situated above the combustion zone

Definitions

  • the present invention relates to a separate combustion burner for preventing clinker, and more particularly to a separate combustion burner for preventing clinker for heating a boiler or the like.
  • a boiler is a heating means for heating the indoor space comfortably and warmly in a low temperature season such as winter, early spring or late autumn, and is heated by heating water or heat medium in a closed container by a heat source such as burner heat of burner. Heat medium such as water or steam is circulated to the heating line to heat the indoor space.
  • biomass fuels such as pellets, etc., which solidify wood and the like, are widely used because of their low cost and excellent economic efficiency.
  • biomass fuels contain various foreign substances such as silica, cellulose, lignin, and hemicellulose, which can cause various problems in the combustion process. It becomes a factor. Many cases have been introduced on the use of mixed combustion and small and medium-sized burner boilers in the existing industrial large boilers, but it is difficult to expect continuous and stable operation due to the lack of means to suppress clinker and fouling. There are disadvantages. Therefore, if developing a combustion means capable of efficiently burning solid biomass fuel, it is possible to expand the use of renewable energy sources in response to the depletion of fossil fuels and the increase of crude oil prices, as well as to protect the environment in the long term. Economic benefits will be realized.
  • the fuel supply pipe 40 is configured on one side of the cylindrical combustion chamber 10, the solid fuel supplied into the combustion chamber 10 through the fuel supply pipe (40) Stacked and stacked from the bottom of the combustion chamber (10).
  • An exhaust port 30 through which the combusted ash is discharged may be formed at a lower end of the combustion chamber 10, and an exhaust port 20 through which exhaust gas generated from the solid fuel combusted may be discharged above the combustion chamber 10. Outside air may be supplied to the combustion chamber 10 from the blower 50 connected to the combustion chamber 10, and the high temperature exhaust gas discharged through the exhaust port 20 may be used in a boiler or the like.
  • the discharge roller 60 is coupled to the discharge port 30 so as to be rotatable, and ash burned by the rotation of the discharge roller 60 may be discharged from the combustion chamber 10.
  • Another object of the present invention is to provide a separate combustion burner for preventing clinker that can prevent the occurrence of clinker and the like due to solidification of fuel and the like.
  • the present invention has another object to provide a separate combustion burner for preventing clinker that can increase the combustion efficiency.
  • the separate combustion burner for preventing clinker has a body in which a combustion chamber is formed, and in the burner for burning solid fuel, a fuel connected to the body to supply the solid fuel to the combustion chamber.
  • Supply unit A gas discharge pipe connected to the body to discharge combustion gas;
  • a combustion partition wall for partitioning the combustion chamber into a first combustion space and a second combustion space;
  • a first transfer part disposed in the first combustion space to transfer the solid fuel;
  • a discharge part connected to the body to discharge ash from which the solid fuel is combusted, the first combustion space and the second combustion space communicate with each other, and the solid fuel is supplied to the first combustion space.
  • the first conveying part and the second conveying part may include a plurality of rotary gratings, each having a concave-convex shape formed on an outer surface thereof as a cog wheel shape and rotatably connected to the combustion chamber.
  • the inner lower portion of the combustion chamber may be inclined at an angle from the fuel supply pipe side toward the discharge portion.
  • the rotary grating may be sequentially arranged at a lower height from the fuel supply pipe side toward the discharge side in response to the inclination of the lower portion of the combustion chamber.
  • the cooling unit comprises a cooling unit disposed between the adjacent rotary grate, the cooling unit has a shape extending in a predetermined width along the axial direction of the rotary grate, the cooling water in the internal space of the cooling unit A cooling water jacket may be formed.
  • a plurality of air supply unit disposed under the first transfer unit and the second transfer unit, a plurality of air supply holes are formed through the air, and a plurality of air supply unit for supplying air from the blower to the combustion chamber; And one or more valves for controlling the flow of air provided from the blower unit.
  • the separate combustion burner for preventing the clinker according to the present invention prevents the apparatus from being exposed to excessive heat by preventing thermal accumulation and thermal accumulation, thereby preventing the solidification of the fuel and increasing the durability of the apparatus. .
  • a large amount of solid fuel can be combusted, and accumulation of solid fuel or ash can be prevented and reliably discharged, there is an effect of increasing combustion efficiency.
  • FIG. 1 is a view showing the structure of a burner according to the prior art
  • Figure 2 is a front projection of the separate combustion burner for preventing clinker according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a planar projection view of a separate combustion burner for preventing clinker according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a left side view of a separate combustion burner for preventing clinker according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a right side view of a separate combustion burner for preventing clinker according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a view showing a rotary grating of the separate combustion burner for preventing the clinker according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7A and 7B show an air supply of a separate combustion burner for preventing clinker according to an embodiment of the present invention
  • FIG 8 is a view showing the air flow of the separate combustion burner for preventing the clinker according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a front projection of the separate combustion burner for preventing the clinker according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a plan view of the separate combustion burner for preventing the clinker according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is Left side view of a separate combustion burner for preventing clinker according to an embodiment
  • FIG. 5 is a right side view of a separate combustion burner for preventing a clinker according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a clinker according to an embodiment of the present invention.
  • 7A and 7B are diagrams illustrating a rotary grating of a separate combustion burner for prevention
  • FIGS. 7A and 7B are views illustrating an air supply part of a separate combustion burner for preventing a clinker according to an embodiment of the present invention.
  • Separate combustion burner for preventing the clinker includes a body 100, a transfer unit and a fuel supply unit (not shown).
  • a combustion chamber which is a space in which solid fuel can be combusted, is formed in the body 100, and a fuel supply pipe 120 for injecting solid fuel is connected to one side of the body 100 to communicate with the combustion chamber.
  • the fuel supply unit is disposed at one side of the body 100, and the solid fuel may be supplied from the fuel supply unit through the fuel supply pipe 120.
  • the other side of the body 100 is connected to the gas discharge pipe 130 so that the combustion gas generated from the solid fuel combusted in the combustion chamber can be discharged.
  • the gas discharge pipe 130 includes a gas discharge pipe 131 and a gas discharge pipe 132, the gas discharge pipe 131 is connected to the body 100 to communicate with the combustion chamber, the gas discharge pipe 132
  • the gas discharge inner tube 131 is spaced apart from the predetermined interval is configured to surround the gas discharge inner tube (131).
  • the gas discharge appearance 132 is connected to a blower (not shown) by the gas discharge pipe supply pipe 133, and the air supplied from the blower is supplied between the gas discharge inner pipe 131 and the gas discharge appearance 132.
  • the gas discharge inner tube 131 is cooled by the air supplied, and the air is supplied to the combustion chamber through the gas discharge inner tube 131 and the gas discharge outer tube 132, and through the pores formed in the gas discharge inner tube 131. It is supplied to the inside of the gas discharge inner tube 131.
  • the discharge part 400 is coupled to one end of the body 100, and the discharge part 400 is provided with a discharge screw 410 for transporting and discharging the ash in which the solid fuel is burned. Therefore, when the discharge screw 410 is stopped, the discharge of dust is blocked, and when the discharge screw 410 is rotated, the dust is discharged so that the discharge and speed of the dust can be adjusted.
  • a combustion partition wall 110 is configured in the combustion chamber in the body 100, and the combustion partition wall 110 may be divided into two spaces by the combustion partition wall 110. From the combustion chamber input position of the solid fuel to the combustion partition wall 110. A second combustion space 152 extending from the first combustion space 151 and the combustion partition wall 110 to the gas discharge pipe 130 side is formed. The upper and lower portions of the combustion partition wall 110 are opened so that the first combustion space 151 and the second combustion space 152 may communicate with each other without the interior of the combustion chamber being completely separated by the combustion partition wall 110.
  • the body 100 is connected to an air supply pipe 140 for supplying air to the combustion chamber, is connected to the first combustion space 151 side so that air can be directly supplied to the first combustion space 151, the air supply pipe 140 is connected to the blower through the air supply pipe air supply 141.
  • the lower part of the combustion chamber is inclined so as to be inclined at a predetermined angle from the fuel supply pipe 120 side to the discharge part 400 side, the first transfer part 210 is disposed in the first combustion space 151, and the second combustion space 152.
  • the second transfer unit 220 is disposed.
  • the first transfer unit 210 and the second transfer unit 220 includes a rotary grate 230, the plurality of rotary grate 230 is disposed spaced apart from the lower surface of the combustion chamber by a predetermined interval.
  • Rotating grate 230 is an axially long toothed wheel shape, irregularities are formed on the outer surface, rotatably connected to the combustion chamber, the rotary grate 230 from the fuel supply pipe 120 side corresponding to the inclination of the lower combustion chamber Toward the discharge portion 400 side is arranged sequentially lower.
  • the inner lower portion of the body 100 is formed to step toward the second transfer part 220, and the rotary grate 230 of the second transfer part 220 is disposed on the stepped side.
  • the rotary grate 230 of the second transfer part 220 is disposed above the discharge part, and the fuel and ash moving along the lower surface of the body of the first combustion space 152 are rotated by the grate 230 of the second transfer part 220. ) Can be moved upwards.
  • the cooling unit 300 is disposed between the neighboring rotary grate 230, the cooling unit 300 has a shape extending along a predetermined width along the axial direction of the rotary grate 230, cooling A cooling water jacket is formed in the inner space of the part 300 to fill the cooling water.
  • the side edge of the upper portion of the cooling unit 300 and the upper end of the uneven protrusion of the rotary grate 230 are disposed to have a predetermined interval, and a part of the ash conveyed when the rotary grate 230 rotates is rotated with the grate 230. Passed through the cooling unit 300, a part of the ash falls through the rotating grate 230 and the cooling unit 300.
  • the support 600 is disposed below the rotary grate 230 by a predetermined distance from the side end of the rotary grate 230.
  • the support part 600 is formed in a plate shape in which a curved surface is formed with a predetermined width as a substantially semi-circular shape.
  • the support part 600 has a curved surface corresponding to the curvature of the rotating grating 230 in which the inner surface of the support part 600 rotates.
  • the inner surface of the) is formed and disposed to have a predetermined distance from the rotary grating 230. Therefore, the rotary grate 230 may be supported by the support unit 600 so as not to bend when exposed to high temperatures, and when the length of the rotary grate 230 is long,
  • the support part 600 may be provided and sufficiently supported.
  • the rotary grate 230 of the first transfer unit 210 is disposed on the side of the combustion partition wall 110, and the fuel and ash of the first combustion space 151 combusted on the rotary grate 230 and the cooling unit 300 It may fall to the lower portion of the first combustion space 151 through the rotating grate 230 and the cooling unit 300 of the first transfer unit 210.
  • An air supply unit 500 is disposed below each of the rotary grate 230, and the air supply unit 500 has an internal space for the flow of air provided from a blower unit (not shown), and the air supply unit 500 is provided.
  • the upper surface of the plurality of air supply holes 510 for exhausting air is formed.
  • the position or number of the air supply unit 500 may be changed, and the air supply hole 510 may be formed at the air supply unit 500 or the side, or may be simultaneously formed on a plurality of surfaces. have.
  • the air supply unit 500 is connected to the blower through the air supply air supply pipe 520, and the air supply air supply pipe 520 is provided with a valve so that the air supply amount through each air supply unit 500 can be adjusted.
  • the body 100 may be provided with a heat insulator for heat insulation.
  • the heat insulator may be made of ceramics, rock wool, and asbestos, but is not limited thereto. Any material is possible.
  • Solid fuel such as pellets is introduced into the combustion chamber from the fuel supply unit through the fuel supply pipe 120.
  • the solid fuel introduced into the combustion chamber is stacked on the first transfer unit 210 of the first combustion space 151 of the combustion chamber and is ignited by an ignition unit (not shown).
  • Initial combustion proceeds in the first combustion space 151 where new solid fuel is supplied from the fuel supply and sequentially stacked on the solid fuel stack being burned. That is, the solid fuel that has undergone combustion is located close to the rotary grate 230 of the first combustion space 151, and the new solid fuel is located above the first combustion space 151. At this time, the valve is opened for smooth and complete combustion of the solid fuel, and the air provided from the blower through the air supply unit 500 is supplied to the solid fuel side through the rotary grate 230 and the cooling unit 300. Can be. In addition, air may be supplied to the first combustion space 151 through the air supply pipe 140, and the solid fuel stacked in the first combustion space 151 may be pyrolyzed.
  • the solid fuel in the combustion of the lower portion of the first combustion space 151 is transferred to the partition wall by the rotating grating 230 to rotate the grate 230 between the rotary grate 230 and the cooling part 300 of the first transfer part 210. Fall down.
  • the solid fuel that has fallen is moved to the second transfer part 220 side of the second combustion space 152, and is discharged through the rotating grate 230 and the cooling part 300 while being moved by the rotating grate 230. It is discharged to the part 400 side.
  • the solid fuel to be transported is in a state where combustion is considerably advanced, and combustion is induced to be as close as possible to complete combustion in the second combustion space 152.
  • Ash (which may include foreign matter such as dust and sand) of the discharge part 400 is discharged to the outside by the operation of the discharge screw 410.
  • first transfer unit 210 and the second transfer unit 220 may be cooled by the cooling unit 300 and the air supply unit 500, thermal deformation and damage that may occur due to excessive heat may be prevented.
  • the solid fuel and ash can be cooled to prevent solidification.
  • the hot exhaust gas generated while the solid fuel is combusted is discharged through the gas discharge pipe 130, and may include some incomplete combustion gas. Therefore, according to one embodiment of the present invention, air may be supplied from the gas discharge pipe 130 to the exhaust gas so that late combustion may be performed, thereby inducing complete combustion.
  • the rotary grate 230 may be exposed to high temperatures during combustion may cause thermal deformation, by being supported by the support 600 may be minimized thermal deformation, according to an embodiment of the present invention, rotary grate 230 ) And the distance between the inner surface of the support 600 facing the side and the side end of the rotary grate 230 facing it may be 2 mm to 3 mm, the rotation grate 230 can be prevented from deformation beyond the distance. .
  • FIG. 8 is a view showing the air flow of the separate combustion burner for preventing the clinker according to an embodiment of the present invention, it is supplied to the solid fuel side through the air supply pipe 140, the air supply unit 500 and the gas discharge pipe 130 Complete combustion is induced.
  • the transfer of the solid fuel, etc. can be adjusted by varying the operation timing and speed of the rotary grate 230, the opening degree and opening and closing timing of each valve of the air supply unit 500 can also be adjusted. have.
  • the combustion efficiency may be improved by adjusting the air pressure supplied through the air supply pipe supply pipe 141 and the air supply unit 500. That is, since the fuel in the first combustion space 151 is stacked to form a pile, the air pressure supplied thereto may be increased, and the air pressure may be relatively lowered and supplied to the second combustion space 152.
  • the present invention it is possible to prevent the device from being exposed to excessive heat by preventing the thermal accumulation and the heat accumulation, to prevent the solidification of the fuel, and to increase the durability of the device.

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Abstract

본 발명은 클링커 발생을 방지하고, 연소 효율을 높일 수 있는 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너를 제공함에 목적이 있다. 본 발명에 따른 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너는, 내부에 연소실이 형성되는 몸체를 가지고, 고체 연료를 연소하기 위한 버너에 있어서, 상기 연소실에 상기 고체 연료를 공급할 수 있도록, 상기 몸체에 연결되는 연료 공급부; 상기 몸체에 연결되어 연소 가스를 배출할 수 있는 가스 배출관; 상기 연소실을 제1 연소 공간 및 제2 연소 공간으로 공간 분할하기 위한 연소 구획벽; 상기 제1 연소 공간에 배치되어 상기 고체 연료를 이송하기 위한 제1 이송부; 상기 제2 연소 공간에 배치되어 상기 고체 연료를 이송하기 위한 제2 이송부; 및 상기 몸체에 연결되어 상기 고체 연료가 연소된 재가 배출될 수 있는 배출부를 포함하고, 상기 제1 연소 공간 및 상기 제2 연소 공간은 서로 통하며, 상기 고체 연료는 상기 제1 연소 공간에 공급될 수 있다.

Description

클링커 방지를 위한 분리 연소 버너
본 발명은, 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보일러 등을 가열하기 위한 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너에 관한 것이다.
현재 사용되고 있는 보일러는 산업용 보일러에서부터 가정용 보일러에 이르기까지 다양한 구조가 존재한다. 일반적으로 보일러는 동절기나 이른 봄 또는 늦가을과 같이 기온이 낮은 계절에 실내공간을 쾌적하고 따뜻하게 난방시키기 위한 난방수단으로서, 밀폐된 용기 내의 물이나 열매체를 버너의 연소열 등의 열원에 의해 가열시켜 가열된 물 또는 증기와 같은 열매체가 난방라인으로 순환되면서 실내공간을 난방시키게 된다.
버너의 연소를 위하여 다양한 종류의 연료가 사용될 수 있는데, 이 중에서 목재 등을 고형화시킨 펠릿 등과 같은 바이오매스 연료는 가격이 저렴하여 경제성이 우수하므로 많이 사용되고 있다.
하지만, 바이오 매스 연료는 실리카, 세룰로오스, 리그닌 및 헤미세룰로오스 등의 다양한 이물질을 포함하고 있기 때문에 연소 과정에서 여러 가지 문제를 유발할 수 있는데, 특히 보일러 등, 열공급 설비의 효율을 저하시키는 요인이 된다. 기존의 산업용 대형 보일러에서의 혼합 연소 및 중소형 전소 보일러 등을 통한 활용 방법에 대해 많은 사례가 소개되어왔으나, 클링커 및 파울링 발생을 억제할 수 있는 수단이 구비되지 않아 지속적이고 안정적인 운전을 기대하기 힘든 단점이 있다. 따라서, 바이오 매스 고형 연료를 효율적으로 연소할 수 있는 연소 수단을 개발한다면, 화석 연료의 고갈 및 원유가의 상승에 대응하여 지속적인 신재생 에너지원의 이용을 확대할 수 있음은 물론, 장기적으로 환경 보호와 경제적 이익을 실현할 수 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 버너의 구조를 나타내는 도면으로서, 원통형의 연소실(10) 일측에 연료 공급관(40)이 구성되고, 연료 공급관(40)을 통하여 연소실(10) 내부로 공급되는 고체 연료는 연소실(10) 하부로부터 적층되어 쌓인다. 연소실(10) 하단에는 연소된 재가 배출될 수 있는 배출구(30)가 형성되고, 연소실(10) 상부에는 연소되는 고체 연료로부터 발생하는 배기가스가 배출될 수 있는 배기구(20)가 형성된다. 연소실(10)에는 연소실(10)과 연결되는 송풍부(50)로부터 외기가 공급될 수 있고, 배기구(20)를 통하여 배출되는 고온의 배기가스는 보일러 등에 사용될 수 있다. 또한, 배출구(30)에는 배출 롤러(60)가 회전 가능하도록 결합되고, 배출 롤러(60)의 회전에 의해 연소된 재가 연소실(10)로부터 배출될 수 있다.
하지만, 종래의 버너에 따르면, 연소실 내부에 열축적이 발생하여 과도한 고온에 노출되고, 연료 및 이에 포함된 모래나 분진 등의 이물질이 고온에 의해 고형화되어 클링커 등이 발생한다. 따라서, 연료 및 재의 이동로가 막혀 적체되어 정상적인 연소가 어렵고, 공기의 흐름을 방해하여 연소 성능이 저하되며, 청소가 매우 어려운 단점이 있다.
또한, 고체 연료 사이의 공간이 적어 내측에 적층되는 고체 연료에 공기가 충분히 공급되지 못하므로, 불완전 연소가 발생하고 연소 효율과 가열 성능이 저하된다. 버너의 크기가 소형인 경우에는 쌓이는 고체 더미의 양이 적어 큰 문제가 되지 않으나, 고체 연료를 대량으로 연소시키는 경우에는 큰 용적으로 쌓여있는 고체 연료의 중심부로 공기가 미치지 못하여 고체 연료 더미의 외측만 연소되므로 대용량 버너에 적용하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 연료가 대량으로 연소되고 열적체가 발생하는 경우에 금속으로 이루어지는 연소실 등이 과도한 고온에 노출되므로, 장치가 부식되고 손상되어 내구성 저하가 발생하는 문제점이 있다.
또한, 연소실 내측에 쌓이는 대량의 재가 뭉치거나 퇴적되고, 분진, 및 모래 등의 이물질이 쌓여 배출되지 못하고 적체되는 현상이 발생할 수 있으며, 이 경우에 버너의 성능이 떨어지거나 운전이 불가능한 문제점이 있다.
본 발명은 연료 등의 고형화로 인한 클링커 등의 발생을 방지할 수 있는 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너를 제공함에 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 고체 연료를 대량으로 연소시킬 수 있는 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너를 제공함에 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 장치의 내구성을 높일 수 있는 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너를 제공함에 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 연소 효율을 높일 수 있는 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너를 제공함에 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 고체 연료나 재 등의 적체를 방지할 수 있는 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너를 제공함에 또 다른 목적이 있다.
본 발명에 따른 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너는, 내부에 연소실이 형성되는 몸체를 가지고, 고체 연료를 연소하기 위한 버너에 있어서, 상기 연소실에 상기 고체 연료를 공급할 수 있도록, 상기 몸체에 연결되는 연료 공급부; 상기 몸체에 연결되어 연소 가스를 배출할 수 있는 가스 배출관; 상기 연소실을 제1 연소 공간 및 제2 연소 공간으로 공간 분할하기 위한 연소 구획벽; 상기 제1 연소 공간에 배치되어 상기 고체 연료를 이송하기 위한 제1 이송부; 상기 제2 연소 공간에 배치되어 상기 고체 연료를 이송하기 위한 제2 이송부; 및 상기 몸체에 연결되어 상기 고체 연료가 연소된 재가 배출될 수 있는 배출부를 포함하고, 상기 제1 연소 공간 및 상기 제2 연소 공간은 서로 통하며, 상기 고체 연료는 상기 제1 연소 공간에 공급될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 이송부 및 상기 제2 이송부는, 톱니 바퀴 형상으로서 외면에 요철이 형성되고, 상기 연소실에 회전 가능하도록 연결되는 복수의 회전화격자를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 연소실의 내측 하부는 상기 연료 공급관 측으로부터 상기 배출부를 향하여 소정 각도 기울어질 수 있다.
바람직하게는, 상기 회전화격자는 상기 연소실 내측 하부의 기울어짐에 대응하여 상기 연료 공급관 측으로부터 상기 배출부 측을 향하여 순차적으로 낮은 높이에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 서로 이웃하는 상기 회전화격자의 사이에 배치되는 냉각부를 포함하고, 상기 냉각부는 상기 회전화격자의 축방향을 따라 소정의 폭을 가지고 연장되는 형상을 가지며, 상기 냉각부의 내부 공간에는 냉각수가 채워지는 냉각수 자켓이 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 이송부 및 상기 제2 이송부 하부에 각각 배치되고, 복수의 공기 공급공이 관통 형성되며, 송풍부로부터 제공되는 공기를 상기 연소실로 공급할 수 있는 복수의 공기 공급부; 및 상기 송풍부로부터 제공되는 공기의 유동을 제어하기 위한 하나 이상의 밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너는, 열적체 및 열축적을 발생하지 않도록 하여 장치가 과도한 열에 노출되는 것을 막아 연료의 고형화를 방지할 수 있고, 장치의 내구성을 높일 수 있는 효과가 있다. 또한, 대량의 고체 연료를 연소시킬 수 있고, 고체 연료나 재 등의 적체를 방지하여 확실하게 배출시킬 수 있으므로 연소 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 버너의 구조를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너의 정면 투영도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너의 평면 투영도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너의 좌측면도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너의 우측면도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너의 회전화격자를 나타내는 도면,
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너의 공기 공급체를 나타내는 도면, 및
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너의 공기 흐름을 나타내는 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너의 정면 투영도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너의 평면 투영도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너의 좌측면도, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너의 우측면도, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너의 회전화격자를 나타내는 도면 및 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너의 공기 공급부를 나타내는 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너는 몸체(100), 이송부 및 연료 공급부(미도시)를 포함한다.
몸체(100)의 내부에는 고체 연료가 연소될 수 있는 공간인 연소실이 형성되고, 몸체(100)의 일측에는 고체 연료 투입을 위한 연료 공급관(120)이 연소실과 통하도록 연결된다. 몸체(100) 일측에는 연료 공급부가 배치되고, 연료 공급관(120)을 통하여 연료 공급부로부터 고체 연료가 공급될 수 있다.
몸체(100)의 타측에는 연소실에서 연소되는 고체 연료로부터 발생하는 연소 가스가 배출될 수 있도록 가스 배출관(130)이 연결된다. 가스 배출관(130)은 가스 배출 내관(131) 및 가스 배출 외관(132)을 포함하는데, 가스 배출 내관(131)은 연소실과 내부가 통하도록 몸체(100)에 연결되고, 가스 배출 외관(132)은 가스 배출 내관(131)과 소정 간격 이격되어 가스 배출 내관(131)을 감싸도록 구성된다. 가스 배출 외관(132)은 가스 배출관 급기관(133)에 의해 송풍부(미도시)에 연결되고, 송풍부로부터 공급되는 공기는 가스 배출 내관(131) 및 가스 배출 외관(132) 사이로 공급된다. 공급되는 공기로 인하여 가스 배출 내관(131)이 냉각되고, 공기는 가스 배출 내관(131) 및 가스 배출 외관(132) 사이를 통하여 연소실 측으로 공급되며, 가스 배출 내관(131)에 형성되는 기공을 통하여 가스 배출 내관(131)의 내측으로 공급된다.
몸체(100)의 일단에는 배출부(400)가 결합되는데, 배출부(400)에는 고체 연료가 연소된 재를 이송하여 배출하기 위한 배출 스크류(410)가 구비된다. 따라서, 배출 스크류(410)의 정지 시에는 분진의 배출이 차단되고, 배출 스크류(410)의 회전 시에는 분진이 배출됨으로써 분진의 배출량 및 속도가 조절될 수 있다.
몸체(100) 내의 연소실에는 연소 구획벽(110)이 구성되고, 연소 구획벽(110)에 의해 연소실은 2개의 공간으로 분리될 수 있는데, 고체 연료의 연소실 투입 위치로부터 연소 구획벽(110)에 이르는 제1 연소 공간(151) 및 연소 구획벽(110)으로부터 가스 배출관(130) 측에 이르는 제2 연소 공간(152)이 형성된다. 연소실 내부가 연소 구획벽(110)에 의해 완전히 분리하지 않고 제1 연소 공간(151) 및 제2 연소 공간(152)이 서로 통할 수 있도록 연소 구획벽(110)의 상하부는 개방된다.
몸체(100)에는 연소실로 공기를 공급하기 위한 공기 공급관(140)이 연결되는데, 제1 연소 공간(151)으로 공기가 직접 공급될 수 있도록 제1 연소 공간(151) 측에 연결되고, 공기 공급관(140)은 공기 공급관 급기관(141)을 통하여 송풍부에 연결된다.
연소실 하부는 연료 공급관(120) 측으로부터 배출부(400) 측으로 소정 각도를 가지고 경사지도록 기울어지고, 제1 연소 공간(151)에는 제1 이송부(210)가 배치되며, 제2 연소 공간(152)에는 제2 이송부(220)가 배치된다.
제1 이송부(210) 및 제2 이송부(220)는 회전화격자(230)를 포함하는데, 복수의 회전화격자(230)는 연소실 하부면으로부터 소정 간격 이격되어 배치된다. 회전 화격자(230)는 축방향으로 긴 톱니 바퀴 형상으로서 외면에 요철이 형성되고, 연소실에 회전 가능하도록 연결되며, 회전화격자(230)들은 연소실 하부의 기울어짐에 대응하여 연료 공급관(120) 측으로부터 배출부(400) 측으로 갈수록 순차적으로 낮게 배치된다. 이때, 몸체(100) 내측 하부가 제2 이송부(220) 측으로 단턱지도록 형성되고, 제2 이송부(220)의 회전화격자(230)가 단턱부 측부에 배치된다. 따라서, 제2 이송부(220)의 회전화격자(230)들은 배출부 상부에 배치되면서 제1 연소 공간(152)의 몸체 하부면을 따라 이동하는 연료 및 재는 제2 이송부(220)의 회전화격자(230) 상부로 이동할 수 있다.
또한, 서로 이웃하는 회전화격자(230)의 사이에는 냉각부(300)가 배치되는데, 냉각부(300)는 회전화격자(230)의 축방향을 따라 소정의 폭을 가지고 연장되는 형상을 가지고, 냉각부(300)의 내부 공간에는 냉각수가 채워지는 냉각수 자켓이 형성된다.
냉각부(300) 상부의 측단부 모서리와 회전화격자(230)의 요철 돌출부의 상단은 소정 간격을 가지도록 배치되고, 회전화격자(230)의 회전 시에 이송되는 재의 일부는 회전화격자(230)와 냉각부(300)를 지나 이송되고, 재의 일부는 회전화격자(230)와 냉각부(300) 사이를 통과하여 낙하한다.
회전화격자(230)의 하부에는 회전화격자(230)의 측단부로부터 소정 간격 이격되어 지지부(600)가 배치된다. 지지부(600)는 대략 반원 형상으로서 소정의 폭을 가지고 곡면이 형성되는 판형상으로 형성되는데, 지지부(600)의 내면이 회전하는 회전화격자(230)의 곡률에 대응하는 곡면을 가짐으로써 지지부(600)의 내면이 회전화격자(230)와 일정한 간격을 가지도록 형성 및 배치된다. 따라서, 회전화격자(230)가 고온에 노출되었을 때 휘어지지 않도록 지지부(600)에 의해 지지될 수 있으며, 회전화격자(230)의 길이가 긴 경우에 회전화격자(230)의 축방향을 따라 복수의 지지부(600) 구비되어 충분히 지지될 수 있다.
제1 이송부(210)의 회전화격자(230)는 연소 구획벽(110)의 측부에 배치되고, 회전화격자(230) 및 냉각부(300) 상에서 연소되는 제1 연소 공간(151)의 연료 및 재는 제1 이송부(210)의 회전화격자(230) 및 냉각부(300) 사이를 통하여 제1 연소 공간(151)의 하부로 낙하할 수 있다.
각각의 회전화격자(230) 하부에는 각각 공기 공급부(500)가 배치되는데, 공기 공급부(500)에는 송풍부(미도시)로부터 제공되는 공기의 유동을 위한 내부 공간이 형성되고, 공기 공급부(500)의 상부면에는 공기 배출을 위한 복수의 공기 공급공(510)이 형성된다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 공기 공급부(500)의 위치나 개수는 변경될 수 있으며, 공기 공급공(510)은 공기 공급부(500) 또는 측부에 형성되거나, 복수의 면에 동시에 형성될 수도 있다. 공기 공급부(500)는 공기 공급부 급기관(520)을 통하여 송풍부에 연결되고, 공기 공급부 급기관(520)에는 밸브가 구비되어 각 공기 공급부(500)를 통한 공기 공급량이 조절될 수 있다.
몸체(100)에는 단열을 위하여 단열재가 구비될 수 있는데, 본 발명의 일실시예에 따르면, 단열재는 세라믹제, 암면, 및 석면 등일 수 있으나 이에 한정된 것은 아니며, 단열 특성이 우수하고, 고온에 강한 어떠한 재질이라도 가능하다.
본 발명의 일실시예 따른 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너의 작동은 다음과 같다.
펠릿 등의 고체 연료는 연료 공급부로부터 연료 공급관(120)을 통하여 연소실에 투입된다. 연소실에 투입되는 고체 연료는 연소실의 제1 연소 공간(151)의 제1 이송부(210) 상에 적층되고, 점화부(미도시)에 의해 점화된다.
제1 연소 공간(151)에서 초기 연소가 진행되는데, 새로운 고체 연료가 연료 공급부로부터 공급되어 연소 중인 고체 연료 더미 위에 순차적으로 적층된다. 즉, 연소가 진행된 고체 연료는 제1 연소 공간(151)의 회전화격자(230)에 가까이 위치하고, 새로운 고체 연료는 제1 연소 공간(151)의 상부에 위치한다. 이때, 고체 연료의 원할하고 완전한 연소를 위하여 밸브가 개방되고, 송풍부로부터 공기 공급부(500)를 통하여 제공되는 공기는 회전화격자(230) 및 냉각부(300)의 사이를 지나 고체 연료 측으로 공급될 수 있다. 또한, 공기 공급관(140)을 통하여 제1 연소 공간(151)에 공기가 공급될 있으며, 제1 연소 공간(151)에 적층되는 고체 연료는 열분해될 수 있다.
한편, 제1 연소 공간(151) 상부에 습기를 함유하는 고체 연료가 투입되는 경우에, 고체 더미 하부의 연소 중인 고체 연료의 열기로 인하여 상부의 고체 연료가 건조된다.
제1 연소 공간(151) 하부의 연소가 진행중인 고체 연료는 회전하는 회전화격자(230)에 의해 격벽 측으로 이송되면서 회전화격자(230) 및 냉각부(300)의 사이를 통해 제1 이송부(210)의 하부로 낙하한다.
낙하한 고체 연료는 제2 연소 공간(152)의 제2 이송부(220) 측으로 이동하고, 회전하는 회전화격자(230)에 의해 이동하면서 회전화격자(230) 및 냉각부(300)의 사이를 통하여 배출부(400) 측으로 배출된다. 이송되는 고체 연료는 연소가 상당히 진행된 상태로서, 제2 연소 공간(152)에서 최대한 완전 연소에 가깝도록 연소가 유도된다. 배출부(400)의 재(분진, 및 모래 등의 이물질이 포함될 수 있음)는 배출 스크류(410)의 작동에 의해 외부로 배출된다.
이때, 제1 이송부(210) 및 제2 이송부(220)는 냉각부(300) 및 공기 공급부(500)에 의해 냉각될 수 있으므로 과도한 열에 노출되어 발생할 수 있는 열변형 및 손상 등이 방지될 수 있으며, 고체 연료 및 재가 고형화되지 않도록 냉각될 수 있다.
고체 연료가 연소되면서 생성되는 고온의 배기 가스는 가스 배출관(130)을 통하여 배출되는데, 일부 불완전 연소 가스가 포함될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 가스 배출관(130)에서 배기 가스로 공기가 공급되어 후기 연소가 실시될 수 있으므로 완전 연소를 유도할 수 있다.
한편, 회전화격자(230)는 연소 시 고온에 노출되어 열변형이 발생할 수 있는데, 지지부(600)에 의해 지지됨으로써 열변형이 최소화될 수 있는데, 본 발명의 일실시예에 따르면, 회전화격자(230)와 마주하는 지지부(600)의 내면 및 이와 마주하는 회전화격자(230)의 측단부 사이의 거리는 2㎜ 내지 3㎜일 수 있으며, 회전화격자(230)는 상기 거리를 넘어서는 변형이 방지될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너의 공기 흐름을 나타내는 도면으로서, 공기 공급관(140), 공기 공급부(500) 및 가스 배출관(130)을 통하여 고체 연료 측으로 공급되어 완전 연소가 유도된다.
또한, 연소 상태 등에 따라, 회전화격자(230)의 작동 시기 및 속도 등을 달리하여 고체 연료 등의 이송이 조절될 수 있으며, 공기 공급부(500)의 밸브 각각의 개방 정도와 개폐 시기 또한 조절될 수 있다. 또한, 공기 공급관 급기관(141) 및 공기 공급부(500)를 통하여 공급되는 공기 압력을 조절하여 연소 효율을 높일 수 있다. 즉, 제1 연소 공간(151)의 연료는 적층되어 더미를 이루고 있으므로 이에 공급되는 공기 압력을 높여주고, 제2 연소 공간(152)에는 공기 압력을 상대적으로 낮추어 공급할 수 있다.
종래의 버너에 따르면, 연소실 내부에 열축적이 발생하여 과도한 고온에 노출되고, 연료 및 이에 포함된 모래나 분진 등의 이물질이 고온에 의해 고형화되어 클링커 등이 발생한다. 따라서, 연료 및 재의 이동로가 막혀 적체되어 정상적인 연소가 어렵고, 공기의 흐름을 방해하여 연소 성능이 저하되며, 청소가 매우 어려운 단점이 있다.
또한, 적층되는 고체 연료 사이의 공간이 적어 내측에 적층되는 고체 연료에 공기가 충분히 공급되지 못하므로, 불완전 연소가 발생하고 연소 효율과 가열 성능이 저하된다. 버너의 크기가 소형인 경우에는 쌓이는 고체 더미의 양이 적어 큰 문제가 되지 않으나, 고체 연료를 대량으로 연소시키는 경우에는 큰 용적으로 쌓여있는 고체 연료의 중심부로 공기가 미치지 못하여 고체 연료 더미의 외측만 연소되므로 대용량 버너에 적용하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 연료가 대량으로 연소되고 열적체가 발생하는 경우에 금속으로 이루어지는 연소실 등이 과도한 고온에 노출되므로, 장치가 부식되고 손상되어 내구성 저하가 발생하는 문제점이 있다.
또한, 연소실 내측에 쌓이는 대량의 재가 뭉치거나 퇴적되고, 분진, 및 모래 등의 이물질이 쌓여 배출되지 못하고 적체되는 현상이 발생할 수 있으며, 이 경우에 버너의 성능이 떨어지거나 운전이 불가능한 문제점이 있다.
하지만, 본 발명에 따르면, 열적체 및 열축적을 발생하지 않도록 하여 장치가 과도한 열에 노출되는 것을 방지하고, 연료의 고형화를 방지할 수 있으며, 장치의 내구성을 높일 수 있다.
또한, 대량의 고체 연료를 연소시킬 수 있고, 고체 연료나 재 등의 적체를 방지하여 확실하게 배출시킬 수 있으므로 연소 효율을 높일 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

Claims (6)

  1. 내부에 연소실이 형성되는 몸체를 가지고, 고체 연료를 연소하기 위한 버너에 있어서,
    상기 연소실에 상기 고체 연료를 공급할 수 있도록, 상기 몸체에 연결되는 연료 공급부;
    상기 몸체에 연결되어 연소 가스를 배출할 수 있는 가스 배출관;
    상기 연소실을 제1 연소 공간 및 제2 연소 공간으로 공간 분할하기 위한 연소 구획벽;
    상기 제1 연소 공간에 배치되어 상기 고체 연료를 이송하기 위한 제1 이송부;
    상기 제2 연소 공간에 배치되어 상기 고체 연료를 이송하기 위한 제2 이송부; 및
    상기 몸체에 연결되어 상기 고체 연료가 연소된 재가 배출될 수 있는 배출부
    를 포함하고,
    상기 제1 연소 공간 및 상기 제2 연소 공간은 서로 통하며, 상기 고체 연료는 상기 제1 연소 공간에 공급되는 것을 특징으로 하는 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 이송부 및 상기 제2 이송부는,
    톱니 바퀴 형상으로서 외면에 요철이 형성되고, 상기 연소실에 회전 가능하도록 연결되는 복수의 회전화격자
    를 포함하는 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연소실의 내측 하부는 상기 연료 공급관 측으로부터 상기 배출부를 향하여 소정 각도 기울어지는 것을 특징으로 하는 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 회전화격자는 상기 연소실 내측 하부의 기울어짐에 대응하여 상기 연료 공급관 측으로부터 상기 배출부 측을 향하여 순차적으로 낮은 높이에 배치되는 것을 특징으로 하는 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너.
  5. 제2항에 있어서,
    서로 이웃하는 상기 회전화격자의 사이에 배치되는 냉각부
    를 포함하고,
    상기 냉각부는 상기 회전화격자의 축방향을 따라 소정의 폭을 가지고 연장되는 형상을 가지며, 상기 냉각부의 내부 공간에는 냉각수가 채워지는 냉각수 자켓이 형성되는 것을 특징으로 하는 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1 이송부 및 상기 제2 이송부 하부에 각각 배치되고, 복수의 공기 공급공이 관통 형성되며, 송풍부로부터 제공되는 공기를 상기 연소실로 공급할 수 있는 복수의 공기 공급부; 및
    상기 송풍부로부터 제공되는 공기의 유동을 제어하기 위한 하나 이상의 밸브
    를 더 포함하는 클링커 방지를 위한 분리 연소 버너.
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