KR100689657B1 - Air cooling burner device for high density fuels and operating method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 고점도 연료를 위한 공냉식 버너장치의 개략적인 단면도,1 is a schematic cross-sectional view of an air-cooled burner device for a high viscosity fuel according to the present invention,
도 2는 도 1중 회전판(330)의 정면도,2 is a front view of the
도 3은 도 1에 도시된 노즐대(200) 및 연료의 회로구성도,3 is a circuit diagram of the
도 4는 도 3에 도시된 노즐대(200) 내부를 도시한 부분 확대 단면도,4 is a partially enlarged cross-sectional view showing the inside of the
도 5는 도 1에 도시된 윈드박스(100)와 1차 공기덕트(110)의 사시도,5 is a perspective view of the
도 6중 굵은 선으로 표시된 부분은 고점도 연료를 순환시켜 예열하는 과정을 나타내는 연료 회로 구성도,6 is a fuel circuit diagram showing a process of circulating and preheating high viscosity fuel,
도 7중 굵은 선으로 표시된 부분은 예열된 고점도 연료를 공급하여 분사시키는 과정을 나타내는 연료 회로 구성도이다. 7 is a fuel circuit diagram illustrating a process of supplying and injecting preheated high viscosity fuel.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100 : 윈드박스, 110 : 1차공기덕트,100: wind box, 110: primary air duct,
120 : 날개, 200 : 노즐대,120: wing, 200: nozzle stand,
210 : 제 1 노즐, 211 : 예열연료,210: first nozzle, 211: preheated fuel,
212 : 제 2 노즐, 214 : 제 3 노즐,212: second nozzle, 214: third nozzle,
215 : 제 3 노즐연결관, 216 : 예열연료리턴관,215: third nozzle connecting pipe, 216: preheated fuel return pipe,
217 : 제 2 노즐연결관, 218 : 예열관,217: second nozzle connecting pipe, 218: preheating pipe,
219 : 제 1 노즐연결관, 220 : 자동밸브,219: first nozzle connecting pipe, 220: automatic valve,
222 : 제 1 리턴밸브, 224 : 제 2 리턴밸브,222: first return valve, 224: second return valve,
226 : 제 3 리턴밸브, 230 : 예열연료공급관,226: third return valve, 230: preheated fuel supply pipe,
232 : 보조탱크, 232a : 연료분배부,232: auxiliary tank, 232a: fuel distribution,
232b : 연료리턴부, 235 : 연료리턴관,232b: fuel return unit, 235: fuel return tube,
240 : 히터장치, 242 : 제 2 밸브,240 heater device, 242 second valve,
244 : 제 1 밸브, 246 : 펌프,244: first valve, 246: pump,
250 : 방향전환밸브, 254 : 공기배출로,250: direction change valve, 254: air exhaust passage,
256 : 연료공급관, 260 : 연료탱크,256: fuel supply pipe, 260: fuel tank,
300 : 1차연소실, 310 : 2차공기덕트,300: primary combustion chamber, 310: secondary air duct,
320 : 원통격벽, 330 : 회전판,320: cylindrical bulkhead, 330: rotating plate,
335 : 블레이드, 340 : 제 1 플랜지,335 blade, 340 first flange,
400 : 2차연소실, 410 : 케스타블,400: Second combustion chamber, 410: Castable,
420 : 공냉로, 450 : 제 2 플랜지,420: air cooling furnace, 450: second flange,
500 : 3차연소실, 520 : 공기토출구,500: tertiary combustion chamber, 520: air outlet,
530 : 금속하우징.530: metal housing.
본 발명은 버너장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 고점도 연료를 위한 공냉식 버너장치 및 그 동작방법에 관한 것이다.The present invention relates to a burner device, and more particularly, to an air-cooled burner device for a high viscosity fuel and a method of operating the same.
고점성의 폐식물성 기름(예를 들어, 폐콩기름, 팜유, 폐식용류 등) 또는 벙커C유의 경우에는 원가가 매우 저렴하고 별도의 처리 또는 매립에 상당한 비용과 환경오염이 발생하기 때문에 연료로서 소각하는 방안이 적극 추진되고 있다.In the case of highly viscous waste vegetable oils (e.g., soybean oil, palm oil, waste edibles, etc.) or bunker C oil, incineration as a fuel is very inexpensive and a considerable cost and environmental pollution occurs in a separate treatment or landfill. This is being actively promoted.
그러나, 이와 같은 폐식물성 기름이나 벙커C유를 연료로 사용하는 버너장치의 경우 토출부에서 1차 연소만을 수행하기 때문에 케스타블(내화재)에 다량의 카본(그을음)이 부착되어 열효율을 저하시켰다. 또한, 불완전 연소로 인하여 발생되는 연소가스가 다량의 오염물질을 포함하게 되고 이로 인해 2차 오염(예를 들어, 대기오염)이 발생하는 문제점이 있었다. However, in the case of the burner apparatus using waste vegetable oil or bunker C oil as fuel, since only the first combustion is performed at the discharge portion, a large amount of carbon (soot) is attached to the castable (refractory material), thereby reducing thermal efficiency. . In addition, the combustion gas generated due to incomplete combustion includes a large amount of contaminants, resulting in secondary pollution (eg, air pollution).
그리고, 케스타블의 온도 상승으로 인해 케스타블 자체에 균열이 발생하여 수명이 짧아지는 단점이 있다. 이러한 버너의 단점으로 인하여 고점성의 폐식물성 기름(예를 들어, 폐콩기름, 팜유, 폐식용류 등) 또는 벙커C유의 경우에는 연료로서 사용이 크게 활성화되지 못하고 있다. In addition, due to the temperature rise of the castable, there is a disadvantage in that the crack is generated in the castable itself and the life thereof is shortened. Due to the disadvantages of such burners, high viscosity waste vegetable oils (eg, soybean oil, palm oil, waste edibles, etc.) or bunker C oil are not used as fuels.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 제 1 목적은, 후방점화를 통해 연료의 버너내 체류시간을 늘이고 이로 인해 온도 상승과 완전 연소를 달성할 수 있는 고점도 연료를 위한 공냉식 버너장치 및 그 동작방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, the first object of the present invention is to increase the residence time in the burner of the fuel through the back ignition, thereby high viscosity to achieve a temperature rise and complete combustion An air-cooled burner device for fuel and a method of operating the same are provided.
본 발명의 제 2 목적은, 내부의 고열에도 불구하고 케스타블의 주위에 공냉로를 설치함으로서 케스타블의 온도를 낮춰서 수명을 증가시킬 수 있는 고점도 연료를 위한 공냉식 버너장치 및 그 동작방법을 제공하는 것이다. A second object of the present invention is to provide an air-cooled burner device and a method of operating the same for high-viscosity fuel which can increase the service life by lowering the temperature of the castable by installing an air cooling furnace around the castable despite the internal high temperature. To provide.
본 발명의 제 3 목적은 식물성 기름, 식물성 폐기름, 산업용 폐유 또는 벙커C유 등과 같이 점성이 높은 기름을 이용할 수 있는 고점도 연료를 위한 공냉식 버너장치 및 그 동작방법을 제공하는 것이다. It is a third object of the present invention to provide an air-cooled burner device for a high viscosity fuel that can use highly viscous oil, such as vegetable oil, vegetable waste, industrial waste oil or bunker C oil, and a method of operating the same.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 전방이 개방된 1차 연소실(300)의 후방에 고정되어 고점도 연료를 분사하는 노즐대(200); 상기 노즐대(200)가 중심에 위치하고 1차 연소실(300)를 위한 공기를 공급하기 위해 일측으로 1차공기덕트(110)가 연결된 윈드박스(100); 상기 1차 연소실(300)의 전방에 연료의 토출방향으로 점차적으로 내경이 작아지도록 구비된 둘레 케스타블(410)을 포함하여 내부에 형성된 2차 연소실(400); 상기 1차 연소실(300)의 둘레에 형성되어 상기 2차 연소실(400)로 공기를 공급하는 2차 공기닥트(310); 상기 2차 연소실(400)을 구성하는 케이터블(410)의 전방에 원통형으로 돌출되게 구비된 케스타블(410)을 포함하여 내부에 형성된 3차 연소실(500); 상기 케스타블(410)의 둘레 외측에 이격되게 구비되어 케스타블(410)의 외측에 상기 2차 공기를 이동 토출되게 하여 케스타블(410)을 냉각시키는 공냉로(420)가 내측에 구비되게 하는 금속하우징(530)을 포함하는 고점도 연료를 위한 공냉식 버너장치를 통해 달성될 수 있다.
그리고, 1차연소실(300)의 둘레에는 원통격벽(320)이 더 구비되어, 2차공기덕트(310)로 유입된 공기가 원통격벽(320)과 케스타블(410) 사이를 통해 2차연소연소실(400)로 유입되는 것이 적합할 수 있다.An object of the present invention as described above is fixed to the rear of the
In addition, a
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또한, 원통격벽(320)의 일단에는 다수의 블레이드(335)가 원주상에 형성된 회전판(330)이 더 구비되는 것이 바람직하다.In addition, the one end of the
뿐만 아니라, 윈드박스(100)는 원통형이고, 내경에는 중심을 향해 복수개의 날개(120)가 더 돌출되어 있는 것이 바람직할 수 있다.In addition, the
그리고, 고점도 연료는 콩기름, 팜유, 폐식용유, 벙커C유중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.Further, the high viscosity fuel more preferably includes at least one selected from soybean oil, palm oil, waste cooking oil, bunker C oil.
뿐만 아니라, 상기 노즐대(200)는; 일단에 형성된 복수개의 노즐(210, 212, 214); 상기 노즐대(200)의 내부를 통해 상기 노즐(210, 212, 214)에 각각 연결되는 노즐연결관(215, 217, 219); 일단이 상기 노즐대(200)의 내부에 삽입되어 상기 노즐대(200)의 내부로 예열연료(211)를 공급하여 채우는 예열관(218); 및 일단이 상기 노즐대(200)의 내부에 삽입되어 상기 노즐대(200) 내부의 예열연료(211)를 리턴시키는 예열연료리턴관(216)을 포함하는 것이다. In addition, the
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그리고, 노즐대(200) 내부에 노출되는 예열관(218)의 길이보다 노즐대(200) 내부에 노출되는 예열연료리턴관(216)의 길이가 더 긴 것이 가장 바람직하다.And, it is most preferable that the length of the preheated
또한, 노즐연결관(215, 217, 219)의 타단에 각각 구비되는 리턴밸브(222, 224, 226); 각 리턴밸브(222, 224, 226)가 연결되고, 예열관(218)의 타단이 연결되어 가열된 연료를 각각의 리턴밸브(222, 224, 226) 또는 예열관(218)으로 분배하는 연료분배부(232a); 예열연료리턴관(216)의 타단에 구비되는 자동밸브(220); 및 자동밸브(220)가 연결되고 노즐대(200)로부터 리턴된 연료를 순환하도록 리턴시키는 연료리턴부(232b)를 더 포함할 수 있다.In addition, return valves (222, 224, 226) provided at the other end of the nozzle connecting pipe (215, 217, 219), respectively; Each
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그리고, 연료분배부(232a)와 연료리턴부(232b) 사이에 구비되어 연료를 예열하는 히터장치(240)를 더 포함하는 것이 바람직하다.The
상기와 같은 본 발명의 목적은 또 다른 카테고리로서, (i-1)연료탱크(260)로부터 공급되는 고점도 연료를 히터장치(240)가 예열하는 단계(S110); (i-2)예열된 연료가 연료분배부(232a)와 연결된 예열관(218)을 통해 노즐대(200) 내부를 충진하는 단계(S120); (i-3)노즐대(200) 내부를 충진하고 남은 예열연료(211)가 노즐대(200) 내부의 예열연료리턴관(216)을 통해 연료리턴부(232b)로 리턴하는 단계(S130); (i-4)연료리턴부(232b) 내의 연료를 히터장치(240)로 리턴하여 재가열하는 단계(S140); 로 구성되는 연료의 예열단계(S100); 및 (ii) 예열연료리턴관(220)을 폐쇄하고, 예열된 연료를 연료분배부(232a)로부터 노즐연결관(215, 217, 219)을 통해 공급하는 단계(S200); (iii) 노즐연결관(215, 217, 219)과 각각 연결된 복수의 노즐(210, 212, 214)을 통해 연료를 분사하면서 점화하는 1차 연소단계(S300);로 구성되는 것을 특징으로 하는 고점도 연료를 위한 공냉식 버너장치의 동작방법에 의해서도 달성될 수 있다.An object of the present invention as described above is another category, (i-1) the step of preheating the
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그리고, 2차공기덕트(310)를 통해 1차 연소 전방으로 공기를 공급하는 2차 연소단계(S400); 및And, the secondary combustion step of supplying air to the primary combustion front through the secondary air duct 310 (S400); And
2차 연소후 토출되는 가스가 대기와 만나 연소하는 3차 연소단계(S500);를 더 포함하는 것이 가장 바람직하다.It is most preferable to further include; a third combustion step (S500) in which the gas discharged after the secondary combustion meets the atmosphere and burns.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부 도면들과 관련되어 설명되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명확해질 것이다.Other objects, specific advantages and novel features of the invention will become more apparent from the following detailed description and the preferred embodiments described in conjunction with the accompanying drawings.
이하에서는 양호한 실시예를 도시한 첨부 도면과 관련하여 본 발명을 상세하게 설명한다.The invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which preferred embodiments are shown.
도 1은 본 발명에 따른 고점도 연료를 위한 공냉식 버너장치의 개략적인 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 버너장치는, 전방이 개방된 1차 연소실(300)의 후방에 고정되어 고점도 연료를 분사하는 노즐대(200); 상기 노즐대(200)가 중심에 위치하고 1차 연소실(300)를 위한 공기를 공급하기 위해 일측으로 1차공기덕트(110)가 연결된 윈드박스(100); 상기 1차 연소실(300)의 전방에 연료의 토출방향으로 점차적으로 내경이 작아지도록 구비된 둘레 케스타블(410)을 포함하여 내부에 형성된 2차 연소실(400); 상기 1차 연소실(300)의 둘레에 형성되어 상기 2차 연소실(400)로 공기를 공급하는 2차 공기닥트(310); 상기 2차 연소실(400)을 구성하는 케이터블(410)의 전방에 원통형으로 돌출되게 구비된 케스타블(410)을 포함하여 내부에 형성된 3차 연소실(500); 상기 케스타블(410)의 둘레 외측에 이격되게 구비되어 케스타블(410)의 외측에 상기 2차 공기를 이동 토출되게 하여 케스타블(410)을 냉각시키는 공냉로(420)가 내측에 구비되게 하는 금속하우징(530)을 포함하는 고점도 연료를 위한 공냉식 버너장치를 특징으로 한다.
이를 좀더 구체적으로 설명하면, 상기 노즐대(200)는 공급되는 연료를 기화형태로 분사하는 노즐로서 원통형 원드박스(100)의 중심에 설치된다. 1차공기덕트(110)는 윈드박스(100)의 일측과 연결되어 외부의 공기를 공급하는 구성을 갖는다. 이러한 1차공기덕트(110)는 1차연소실(300)로 공기를 공급하는 역할을 한다. 1 is a schematic cross-sectional view of an air-cooled burner device for a high viscosity fuel according to the present invention. As shown in FIG. 1, the burner device of the present invention includes a
In more detail, the
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원통격벽(320)은 내화재이며, 중심에 노즐대(200)가 노출되어 있다. 그리고, 원통격벽(320)의 둘레에는 2차공기덕트(310)가 형성되어 있다. 이러한 2차공기덕트 (310)는 2차연소실(400)로 공기를 공급하는 역할을 한다. 대략적으로 버너장치의 용량에 따라 차이가 있을 수 있으나, 원통격벽(320)의 내경은 약 400 mm 정도이며, 길이는 약 350 mm 정도이다. The
회전판(330)은 2차공기덕트(310)의 공기가 2차연소실(400)로 빠져나가는 입구에 고정된다. 즉, 회전판(330)은 환형으로서 내륜은 원통격벽(320)에 고정되고, 외륜은 금속재의 제 2 플랜지(450) 영역에 고정된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 회전판(330)에는 다수의 블레이드(335)가 형성되어 있어서, 2차공기덕트(310)에 의해 공급된 공기가 블레이드(335)에 의해 소용돌이 형상으로 회전하면서 2차 연소실(400)로 진입하게 된다. The
케스타블(410)은 내화재로서 2차 연소실(400)의 내벽을 형성하고, 전방으로 연장되어 원통형의 3차 연소실(500)의 내벽을 형성한다. 일예로서 2차 연소실(400)의 길이는 약 500 mm 정도이며, 3차연소실(500)의 내경은 280 mm 정도이다. 이러한 케스타블(410)은 단열효과로 인해 내부 온도를 상승시키고, 외부로의 열전달을 최소로 한다. 그리고, 상기 2차 연소실(400)을 구성하는 둘레 케스타블(410)의 내경은 전방으로 갈수록 즉 연소 진행방향에 대해 직경이 작아지도록 테이퍼졌다. 이로 인해 케스타블(410)의 내벽에 부딪치는 공기가 많아지고(풍압 상승) 따라서 케스타블(410)의 내벽에는 카본(그을음)의 부착이 최소화된다.The castable 410 forms an inner wall of the
금속하우징(530)은 케스타블(410)의 외관 형상과 대략 유사한 형상을 갖는다. 다만, 케스타블(410)의 외형보다 조금 크게 형성되어 그 사이에 틈새를 유지하며, 이러한 틈새가 공냉로(420)로서 기능하게 된다. 즉, 회전판(330)을 빠져나온 공기의 일부분(60% ~ 70%)는 2차연소실(400)로 진입하고, 잔여 공기(30% ~ 40%)는 공냉로(420)를 따라 유동하면서 케스타블(410)을 냉각시킨다. 공냉로(420) 내에서 케스타블(410)을 냉각시키면서 고온이 된 공기는 끝단의 공기토출구(520)를 통해 배출되며, 이 때 3차연소실(500)내의 연소를 돕는다. The
도 2는 도 1중 회전판(330)의 정면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 회전판(330)은 2차공기덕트(310)의 공기가 2차연소실(400)로 빠져나가는 입구에 고정된다. 즉, 회전판(330)은 환형으로서 내륜은 원통격벽(320)에 고정되고, 외륜은 금속재의 제 2 플랜지(450) 영역에 고정된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 회전판(330)에는 다수의 블레이드(335)가 형성되어 있어서, 2차공기덕트(310)에 의해 공급된 공기가 블레이드(335)에 부딪치면서 소용돌이 형상으로 회전하면서 2차 연소실(400)로 진입하게 된다. 즉, 공기가 층류로 진입하기 보다는 소용돌이 치며 와류 형상으로 2차연소실(400)에 진입하기 때문에 2차 연소실(400) 내부의 완전연소를 더욱 촉진하게 된다.FIG. 2 is a front view of the
회전판(330)을 통해 소용돌이와 같이 회전하는 공기의 일부는 공냉로(420)로 진입하여 공기토출구(520)로 빠져나가기 때문에 공냉로(420) 내부에서 더 활발한 열교환을 일으킨다. 이는 케스타블(410)에 대해 높은 공냉효과를 있음을 의미한다.A portion of the air that rotates like a vortex through the
도 3은 도 1에 도시된 노즐대(200) 및 연료의 회로구성도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 일측으로는 노즐대(200)가 연결되고, 타측으로는 연료의 회로구성이 구비되어 있다.3 is a circuit diagram illustrating the
연료탱크(260), 연료공급관(256), 방향전환밸브(250), 펌프(246), 제 1 밸브(244), 히터장치(240), 제 2 밸브(242) 및 예열연료공급관(230)은 직렬로 연결되어 있다. 방향전환밸브(250)는 예열동작시 리턴되는 연료를 펌프(246)측으로 되돌리는 밸브이고, 펌프(246)는 연료의 전달 동력을 발생시키며, 히터장치(240)는 고점도의 연료를 가열하여 점도를 낮추고 분사하기 용이한 상태로 변환하는 장치이다. 이러한 히터장치(240)는 연료의 과열을 방지하기 위해 온도센서(미도시)가 부착되어 있으며, 온도센서의 출력값에 기초하여 연료를 예열하거나 예열중단한다.
히터장치(240) 전후의 제 1, 2 밸브(244, 242)는 유량을 제어하거나 기타 필요시 사용되는 밸브이다. 이러한 구성은 본 발명만의 특별한 구성이 아니라 해당 분야에서 통상적으로 사용되는 부재이므로 구체적인 내부 구성의 설명은 생략하기로 한다. The first and
보조탱크(232)는 내부가 연료분배부(232a)와 연료리턴부(232b)로 구획되어 있다. 연료분배부(232a)는 일측이 예열연료공급관(230)과 연결되어 있고, 타측으로는 제 1, 2, 3 리턴밸브(222, 224, 226) 및 예열관(218)이 연결되어 있다. 연료리턴부(232b)는 일측에 자동밸브(220)가 연결되고, 타측으로는 연료리턴관(235)이 연결되어 있다. 연료리턴관(235)는 예열을 위해 가열중인 연료를 순환시키는 부재로서 일단은 연료리턴부(232b)에 연결되고, 타단은 방향전환밸브(250)에 연결되어 있다. The
제 1, 2, 3 리턴밸브(222, 224, 226)와 자동밸브(220)는 수동으로 동작될 수도 있고, 마이컴(미도시) 등을 이용하여 히터장치(240)의 온도센서 출력값에 기초하여 자동으로 동작될 수 있다. The first, second and
제 1 노즐연결관(219)의 일단은 노즐대(200)의 끝까지 삽입되어 단부에서 제 1 노즐(210)을 형성하며, 타단은 제 1 리턴밸브(222)와 연결되어 있다. 제 2 노즐연결관(217)의 일단은 노즐대(200)의 끝까지 삽입되어 단부에서 제 2 노즐(212)을 형성하며, 타단은 제 2 리턴밸브(224)와 연결되어 있다. 제 3 노즐연결관(215)의 일단은 노즐대(200)의 끝까지 삽입되어 단부에서 제 3 노즐(214)을 형성하며, 타단은 제 3 리턴밸브(226)와 연결되어 있다.One end of the first
예열관(218)은 일단이 연료분배부(232a)와 연결되어 있고, 타단은 노즐대(200) 내부에 구비된다. 예열연료리턴관(216)은 일단이 연료리턴부(232b)에 연결되고, 타단은 노즐대(200) 내부에 구비된다. One end of the preheating
공기배출로(254)는 일단이 방향전환밸브(250)에 부착되고, 타단이 연료탱크(260) 등에 연결된다. 이러한 공기배출로(254)는 순환중인 연료 또는 공급되는 연료의 내부에 존재할 수도 있는 공기를 분리하여 배출함으로서, 예열효과를 높이는 기능을 한다. One end of the
도 4는 도 3에 도시된 노즐대(200)의 내부를 도시한 부분 확대 단면도로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 노즐대(200)는 일단에 형성된 복수개의 노즐(210, 212, 214), 상기 노즐대(200)의 내부를 통해 상기 노즐(210, 212, 214)에 각각 연결되는 노즐연결관(215, 217, 219), 일단이 상기 노즐대(200)의 내부에 삽입되어 상기 노즐대(200)의 내부로 예열연료(211)를 공급하여 채우는 예열관(218); 및 일단이 상기 노즐대(200)의 내부에 삽입되어 상기 노즐대(200) 내부의 예열연료(211)를 리턴시키는 예열연료리턴관(216)을 포함하는 것이다.
즉 상기 노즐대(200) 내부는 예열관(218)으로부터 배출되는 연료에 의해 예열연료(211)로 채워진다. 제 1, 2, 3 노즐연결관(219, 217, 215)은 노즐대(200) 내부의 예열연료(211) 속을 지나 각각의 노즐(210, 212, 214)과 연결된다. 4 is a partially enlarged cross-sectional view illustrating the inside of the
That is, the inside of the
이 때, 노즐대(200) 내의 예열관(218)의 길이는 노즐대(200) 내의 예열연료리턴관(216) 보다 짧도록 한다. 그래야만 예열관(218)으로부터 배출되는 예열연료(211)가 노즐대(200) 내부를 충분히 채우고 넘치는 형식으로 예열연료리턴관(216)을 통해 빠져 나가기 때문이다. At this time, the length of the preheating
도 4에는 미도시 되었으나, 노즐대(200)의 노즐 부근에는 별도의 점화장치(미도시)가 설치되어 있다. 이는 연료의 분사와 함께 점화가 이루어지도록 하기 위한 장치이다. Although not shown in FIG. 4, a separate ignition device (not shown) is installed near the nozzle of the
도 5는 도 1에 도시된 윈드박스(100)와 1차 공기덕트(110)의 사시도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 원드박스(100)는 금속재로 제작된 원통형상이며, 내면에는 중심을 향해 6개 ~ 10개 정도의 날개(120)가 부착되어 있다. 그리고, 윈드박스(100)의 하단에는 1차공기덕트(110)가 위치한다. 따라서, 1차공기덕트(110)로부터 유입되는 공기는 윈드박스(100)의 날개(120)에 부딪친 후 균일하게 되어 1차연소실(300)로 공급된다. 5 is a perspective view of the
이하에서는 본 발명에 따른 고점도 연료를 위한 공냉식 버너장치의 동작방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. 우선, 고점도 연료의 예열과정에 대해 설명한다. 도 6중 굵은 선으로 표시된 부분은 고점도 연료를 순환시켜 예열하는 과정을 나타내는 연료 회로 구성도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1, 2, 3 리턴밸브(222, 224, 226)가 폐쇄되고 자동밸브(220)가 개방된다. 그러면, 연료탱크(260)로부터 공급되는 고점도 연료는 연료공급관(256)과 방향전환밸브(250), 펌프(246), 제 1 밸브(244), 히터장치(240), 제 2 밸브(242) 및 예열연료공급관(230)을 순차적으로 지나게 된다. 이 때, 히터장치(240)를 통과하면서 가열된다. 그러나 연료가 히터장치(240)를 한번 통과하는 것으로 충분히 예열되지는 않는다. Hereinafter, an operation method of an air-cooled burner device for a high viscosity fuel according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, the preheating process of high viscosity fuel is demonstrated. 6 is a fuel circuit diagram showing a process of circulating and preheating the high viscosity fuel. As shown in FIG. 6, the first, second and
그 다음, 예열연료공급관(230)을 지난 연료는 연료분배부(232a)에 모이면서 예열관(218)을 통해 노즐대(200) 내부로 흐른다. 이 때, 1, 2, 3 리턴밸브(222, 224, 226)는 폐쇄되어 있기 때문에 예열관(218)으로만 흐르게 된다.Then, the fuel passing through the preheating
노즐대(200) 내에서 예열관(218)에 의해 토출되는 예열연료(211)는 노즐대(200) 내부를 채우고 예열연료리턴관(216)으로 빠져나온다. 이후, 자동밸브(220)가 개방되어 있기 때문에 연료리턴부(232b)를 통해 연료리턴관(235)을 통과한다. 이후, 방향전환밸브(250)는 리턴되는 연료를 다시 펌프(246)로 되돌린다. 따라서, 연료는 계속 순환하면서 히터장치(240)에 의해 온도가 상승한다. 히터장치(240)내에 장착된 온도센서(미도시)에 의해 연료가 소정온도로 예열되었다고 판단되면, 예열과정을 마치고, 노즐에서 연료를 분사하게 된다. The
도 7중 굵은 선으로 표시된 부분은 예열된 고점도 연료를 공급하여 분사시키는 과정을 나타내는 연료 회로 구성도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 연료의 분사를 위해서 제 1, 2, 3 리턴밸브(222, 224, 226)는 개방되고, 자동밸브(220)는 폐쇄된다. 그러면 연료분배부(232a) 내부의 연료가 제 1, 2, 3 리턴밸브(222, 224, 226)를 통해 각각의 제 1, 2, 3 노즐연결관(219, 217, 215)으로 전달된다. 이후, 각각 연결된 제 1, 2, 3 노즐(210, 212, 214)에서 연료가 분사된다. 이러한 노즐대(200)의 일예로서 노즐대(200)는 23 Bar에서 1시간에 약 4리터의 연료를 분사하게 된다. 7 is a fuel circuit diagram illustrating a process of supplying and injecting preheated high viscosity fuel. As shown in FIG. 7, the first, second and
노즐대(200) 내부의 가열된 예열연료(211)로 인하여 노즐대(200) 내부에 있는 제 1, 2, 3 노즐연결관(219, 217, 215) 내부의 연료도 함께 예열된다. 따라서, 본 발명과 같은 예열과정을 통할 경우 오래도록 사용하지 않다가 사용하더라도 연 료의 고점성으로 인한 막힘 현상이나 분사 장애 등은 미연에 방지할 수 있다. Due to the
자동밸브(220)의 폐쇄로 인하여 노즐대(200) 내부의 예열연료(211)는 유동하지 못하고 그대로 있게 된다. 이후, 1차연소실(300)에서 점화를 통해 연료가 연소되고, 이와 함께 1차, 2차 공기덕트(110, 310)는 동작하여 공기를 공급한다. 그러면, 1차공기덕트(110)로부터 제공되는 공기에 의해 1차연소실(300)에서 연소가 이루어지고, 2차공기덕트(310)로부터 제공되는 공기가 회전판(330)을 통해 2차연소실(400)로 제공되기 때문에 2차연소실(400)에서 2차연소가 이루어진다. 이러한 연소를 통한 버너장치의 내부온도는 약 1,300 ℃까지 상승하게 된다. Due to the closing of the
회전판(330)을 빠져나온 공기의 일부는 공냉로(420)로 진입하여 케스타블(410)을 냉각시킨 후 공기토출구(520)를 통해 대기중으로 배출된다. 이 때, 공기토출구(520) 주위에서 3차연소가 이루어진다. 즉, 2차공기덕트(310)로 공급되는 공기는 연소와 공냉작용을 위한 것이다. A part of the air exiting the
케스타블(410)의 테이퍼진 경사면으로는 1차공기덕트(110)와 2차공기덕트(310)에 의해 공급되는 공기가 충돌하기 때문에 경사면에 카본 등이 부착되지 않는다. 만약, 이와 같은 덕트와 공기흐름이 없다면 노즐에서 분사된 기름이 일부 연소하지 못하고 케스타블(410) 면에 들러붙게 된다. 이와 같은 과정을 통해 공냉식 버너장치는 고점도 연료를 계속적으로 공급받아 소량의 미연소연료까지 연소하여 완전연소를 하게 된다. As the tapered inclined surface of the castable 410 collides with the air supplied by the
본 발명에 따른 버너장치는 보일러, 소각로, 쓰레기 소각로 등과 같은 용도에 적용될 수 있다. Burner device according to the invention can be applied to applications such as boilers, incinerators, waste incinerators.
따라서, 상기 설명한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 의하면, 후방점화를 통해 연료의 버너내 체류시간을 늘이고 이로 인해 온도 상승과 완전 연소를 달성할 수 있다. 즉, 배출가스로 인한 환경오염을 최소화하고 경제성을 높일 수 있다.Therefore, according to one embodiment of the present invention as described above, it is possible to increase the residence time in the burner of the fuel through the back ignition, thereby achieving a temperature rise and complete combustion. In other words, it is possible to minimize the environmental pollution caused by the exhaust gas and increase the economics.
그리고, 내부의 고열에도 불구하고 케스타블의 주위에 공냉로를 설치함으로서 케스타블의 온도를 낮춰서 수명을 증가시킬 수 있다. 이는 버너장치의 유지비용을 절감시키는 효과가 있다.In addition, despite the high temperature inside, by installing an air cooling furnace around the castable, the temperature of the castable can be lowered to increase the service life. This has the effect of reducing the maintenance cost of the burner device.
그리고, 식물성 기름, 식물성 폐기름, 산업용 폐유 또는 벙커C유 등과 같이 점성이 높은 기름을 이용할 수 있어 자원활용도를 높이고 처리비용이나 2차 환경오염(예를 들어, 수질오염)을 줄일 수 있다.In addition, high viscosity oils such as vegetable oil, vegetable waste, industrial waste oil, or bunker C oil can be used to increase resource utilization and reduce treatment costs and secondary environmental pollution (eg, water pollution).
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로 부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청구의 범위에 속함은 자명하다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it will be readily apparent to those skilled in the art that various other modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the invention. It is obvious that all modifications fall within the scope of the appended claims.
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