JP2016502639A - 給気予熱器を具備した燃焼装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は従来の燃焼装置を概略的に示す図であり、コンデンシングボイラーを例に挙げて説明する。従来の燃焼装置10は外部の空気を吸入して燃焼に必要な空気を供給する送風機11と、前記送風機11を介して供給された空気とガスの混合気を燃焼するバーナー12と、混合気の燃焼が行われる燃焼室13と、前記燃焼室13から発生した燃焼顕熱を吸収する顕熱熱交換器14と、前記顕熱熱交換器14で熱交換を終えた燃焼生成物に含まれた水蒸気の潜熱を吸収する潜熱熱交換器15と、前記潜熱熱交換器15を通過した燃焼生成物が排出される煙道16を含んで構成されている。
前記顕熱熱交換器14と潜熱熱交換器15を経由しながら加熱された暖房水は顕熱熱交換器14の一側に連結された供給管17を介して暖房所要先に移送されて熱エネルギーを伝達してから潜熱熱交換器15の一側に連結された環水管18に環水され、潜熱熱交換器15に流入されて顕熱熱交換器14を通過した燃焼生成物に含まれた水蒸気を凝縮して潜熱を回収するように構成されている。
このように構成された従来の燃焼装置10は外部空気が送風機11に直接流入されてからバーナー12側に供給される構造に形成されており、送風機11に供給される外部空気の温度が低い場合には前記バーナー12での燃焼の際に発生する燃焼顕熱の温度を暖房水を加熱するために必要な温度範囲まで上昇するために燃焼負荷をその分増加すべきである。そのために燃焼効率が下がって燃焼消耗量が増加することで二酸化炭素(CO2)の排出量が増加する問題がある。
また、従来の燃焼装置10は熱交換を経た燃焼ガスが煙道16を介して大気中にそのまま排出されるため、排気ガスの温度及び燃焼ガスの火炎温度が高くて窒素酸化物(NOx)の発生量が増加して環境汚染を誘発する問題がある。
本発明の他の目的は、ベンチュリ構造による差圧を利用して排気ガスの一部を給気側に再循環して火炎温度を下げ燃焼の消耗量を節減することで、窒素酸化物と二酸化炭素の排出量を減少することができる環境にやさしい燃焼装置を提供することにある。
また、ベンチュリ構造による差圧を利用して排気ガスの一部を給気側に再循環して火炎温度を下げ燃焼の消耗量を節減することができるようになり、窒素酸化物と二酸化炭素の排出量を減少することで環境にやさしい燃焼装置を具現することができる。
また、前記排気ガス排出部280と予混合室210の間には排気ガス排出部280を通過して排出される排気ガスの一部が予混合室210に再循環されるように流路を提供する排気ガス再循環管230が連結されている。
前記ハウジング110は上端と下端が開放された上部ハウジング110aと、その下部に連通されて一側には給気供給管130が連結設置された下部ハウジング110bで構成される。前記上部ハウジング110aの上端に形成された開口部は外部空気が流入される給気口120を形成し、上部ハウジング110aの前面下部と上部には排気ガス流入口140と排気ガス排出口150が形成されている。
前記流路形成部材160は多数の単位プレート160−1,160−2,160−nが横方向に所定間隔に離隔されて積層された構造に形成されている。それぞれの単位プレート160−1,160−2,160−nは前記排気ガス流路160cが内部に形成されるように接合される第1プレート161と第2プレート162で構成され、隣接して配置される単位プレートの第1プレート161と第2プレート162の間には排気ガス流路連結部材164によって排気ガス流路160cが互いに連結される。前記単位プレート160−1の一側下部と上部には前記排気ガス流路連結部材164に連結される排気ガス流入管160aと排気ガス排出管160bが形成されている。
前記給気流路160dは隣接して配置される単位プレートの間の離隔された空間によって形成され、それによって排気ガス流路160cと給気流路160dは隣接して交互に形成されて排気ガスと空気間の伝熱面積を広く確保する。
また、前記多数の単位プレート160−1,160−2,160−nの縁部にはハウジング110の内側面に密着されて隣接した単位プレートの間の給気流路160dを隔離する固定部材165が具備される。前記固定部材165は第2プレート162の端部から延長形成されてハウジング110の内側面に面接触するように折曲された構造で形成され、流路形成部材160がハウジング110の内側に挿入される場合には前記固定部材165によって堅固な組み立てが可能になる。
それと同時に、給気口120を介して流入された外部空気は単位プレート160−1,160−2,160−nの間に設けられた空間を通過して下向きに流動した後、下部ハウジング110bに具備された給気供給管130を介して予混合室210側に供給される。
前記予混合室210のスロート部の一側には燃焼用ガス供給管(図示せず)に連結されるガス供給部214が具備され、前記スロート部の他側には混合気調節部220が具備され、前記スロート部の他の側面には排気ガス再循環管230に連結される排気ガス流入口215が形成されている。
前記予混合室210の第1通路212は空気とガスの流れの通路が常に開放された状態で構成され、第2通路213の空気とガスの流れの通路は混合気調節部220の作動によって燃焼負荷が設定された負荷以上であれば開放され、設定された負荷未満であれば遮断されるように構成されている。前記混合気調節部220はモータによって回転されるかソレノイドによって前後進移動されて前記第2通路213を開閉するダンパー(図示せず)を含んで構成されてもよい。
前記予混合室210で予め混合された空気と燃焼用ガス及び再循環された排気ガスの混合気は送風機240に具備されたファン(fan)の回転によって送風機240に吸入された後、混合気排出口241を介して混合気供給管250に供給される。
また、排気ガスの一部を再循環して燃焼に再活用することで燃焼ガスの火炎温度を下げることができるため、窒素酸化物の排出量を大幅に減らし完全燃焼によって燃焼効率を向上することができるだけでなく、高出力から低出力負荷に至る全ての負荷領域で安定した燃焼システムを具現することができる。
110 ハウジング
110a 上部ハウジング
110b 下部ハウジング
120 給気口
130 給気供給管
140 排気ガス流入口
150 排気ガス排出口
160 流路形成部材
160−1,160−2,160−n 単位プレート
160a 排気ガス流入管
160b 排気ガス排出管
160c 排気ガス流路
160d 給気流路
161 第1プレート
161a 第1フランジ部
162 第2プレート
162a 第2フランジ部
163 突起
164 排気ガス流路連結部材
165 固定部材
210 予混合室
211 仕切り部材
212 第1通路
213 第2通路
214 ガス供給部
215 排気ガス流入口
220 混合気調節部
230 排気ガス再循環管
240 送風機
241 混合気排出口
250 混合気供給管
260 燃焼室
270 熱交換器
280 排気ガス排出部
290 煙道
Claims (10)
- 給気口120を介して流入された外部空気と燃焼用ガスを予め混合する予混合室210と、前記予混合室210から予め混合された混合気をバーナー側に供給する送風機240と、前記バーナーの点火によって混合気の燃焼が行われる燃焼室260と、前記燃焼室260の燃焼熱を利用して暖房水との熱交換が行われる熱交換器270と、前記熱交換器270を通過した排気ガスが排出される排気ガス排出部280と、前記排気ガス排出部280を通過した排気ガスが外部に排出される煙道290と、を具備した燃焼装置において、
前記排気ガス排出部280を介して煙道290に排出される排気ガスと前記給気口120を介して予混合室210に給気される空気の間で熱交換が行われる給気予熱器100を含み、前記給気予熱器100は多数の単位プレート160−1,160−2,160−nが所定間隔に積層され、その内部に排気ガス流路160cと給気流路160dが互いに分離されて隣接して交互に形成された流路形成部材160を含むことを特徴とする、
給気予熱器を具備した燃焼装置。 - 前記単位プレート160−1,160−2,160−nは前記排気ガス流路160cが内部に形成されるように接合される第1プレート161と第2プレート162で構成され、隣接して配置される単位プレートの第1プレート161と第2プレート162の間には排気ガス流路連結部材164によって排気ガス流路160cが連結され、前記単位プレート160−1の一側には前記排気ガス流路連結部材164に連結される排気ガス流入管160aと排気ガス排出管160dが形成され、前記給気流路160dは隣接して配置される単位プレートの間の離隔された空間によって形成されることを特徴とする請求項1に記載の給気予熱器を具備した燃焼装置。
- 前記隣接して配置される単位プレートの第1プレート161と第2プレート162には一定間隔を置いて対応する位置に第1突起163aと第2突起163bが突出形成されてその突出された面が互いに接触され、前記隣接して配置される単位プレートの間で前記第1突起163aと第2突起163bの突出した高さは前記排気ガス流路連結部材164の高さと同じであることを特徴とする請求項2に記載の給気予熱器を具備した燃焼装置。
- 前記単位プレート160−1,160−2,160−nのうち一側に位置する単位プレート160−1の一側面には前記排気ガス流入管160aと排気ガス排出管160bが上下に離隔された位置に形成されることを特徴とする請求項2に記載の給気予熱器を具備した燃焼装置。
- 前記給気予熱器100は前記流路形成部材160が内部に装着されるハウジング110を含み、前記ハウジング110の上端部と下端部には外部空気が流入される給気口120と、予熱された空気が排出される給気供給管130が具備され、前記ハウジング110の下部一側面と上部一側面には前記排気ガス流入管160aに連通する排気ガス流入口140と、前記排気ガス排出管160bに連通する排気ガス排出口150が形成されることを特徴とする請求項4に記載の給気予熱器を具備した燃焼装置。
- 前記第1プレート161と第2プレート162は互いに反対方向に膨らんだ形状に形成され、その外側端には第1フランジ部161aと第2フランジ部162aが形成されてその接合面が溶接結合されることを特徴とする請求項2に記載の給気予熱器を具備した燃焼装置。
- 前記多数の単位プレート160−1,160−2,160−nの縁部には前記ハウジング110の内側面に密着されて隣接した単位プレート間の給気流路160dを隔離する固定部材165が具備されることを特徴とする請求項5に記載の給気予熱器を具備した燃焼装置。
- 前記排気ガス流路160cを通過する排気ガスの流動方向と、前記給気流路160dを通過する空気の流動方向は対向流方向であることを特徴とする請求項1に記載の給気予熱器を具備した燃焼装置。
- 前記予混合室210は空気が通過する入口と出口の間に断面積が狭くなるスロート部を具備したベンチュリ形状に形成され、前記予混合室210のスロート部には燃焼用ガスを供給するガス供給部214と、前記熱交換器270を通過した排気ガスの一部が前記スロート部を通過する混合気の流量による差圧に比例して流入されるように排気ガス再循環管320が連結されることを特徴とする請求項1に記載の給気予熱器を具備した燃焼装置。
- 前記予混合室210は仕切り部材211を介在して第1通路212と第2通路213が両側に分割形成され、前記ガス供給部214を介して流入された燃焼用ガスは前記第1通路212に連結される第1ガス流入口214aと前記第2通路213に連結される第2ガス流入口214bに供給され、前記第1通路212の空気及びガスの流れの通路は常時開放状態であり、前記第2通路213を通過する空気の流れの通路と前記第2ガス流入口214bを介して前記第2通路213に連結されるガスの流れの通路は混合気調節部220によって開閉されることを特徴とする請求項9に記載の給気予熱器を具備した燃焼装置。
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