KR100840537B1 - 액체연료 버너용 싸이클론 발생기 및 이를 이용한 버너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산업용 보일러 등의 연료로 사용되는 벙커유등의 연료유를 효과적으로 연소시킬 수 있는 버너(Burner)에 관한 것이다.

본 발명품인 싸이클론 발생기는 종래의 버너의 공기관 내부에 부착되는 것으로서, 공기관으로 공급되는 공기의 흐름에 소용돌이를 발생시킬 수 있도록, 일정 두께의 원판에 그 구멍의 축이 원판의 축에 대하여 일정 각도로 비틀린 위치가 되도록 경사진 구멍을 다수 개를 가공한 형상이다.

본 발명인 싸이클론 발생기를 적용한 버너는, 연료가 연소하는 화염이 노즐 출구에서 넓게 형성되므로, 연소시 발생한 열을 효율적으로 사용할 수 있게 되고, 시간당 많은 연료를 연소시킬 수 있어 발열량이 그만큼 증대된다. 그리고 점성이 커서 유적이 크고 착화가 잘 일어나지 않는 벙커유 등의 저급연료를 사용할 경우에도 연소가 효과적으로 일어난다. 또한 불완전한 연소로 인한 그을음이 발생하지 않아, 대기오염이나 그을음이 연통의 내부에 침착하여 연통이 막힐 염려가 적고, 연료의 낭비를 줄일 수 있다.

소용돌이, 연소, 버너, 그을음, 벙커유

Description

액체연료 버너용 싸이클론 발생기 및 이를 이용한 버너{Cyclone Generator for Liquid Fuel Burner and Burner Using That}

도 1은 본 발명인 싸이클론 발생기가 부착된 버너의 조립도이다.

도 2는 싸이클론 발생기의 상세도이다.

도 3은 기존의 버너와 싸이클론 발생기를 부착한 버너의 연소 형상도이다.

※ 주요 구성품 번호

1 : 원판, 2 : 큰 구멍, 3 : 작은 구멍, 4 : 중앙 구멍

본 발명은 연소설비에 관한 기술로서, 좀더 상세하게는 산업용 보일러, 농업용 열풍기 등 액체연료를 사용하는 버너(Burner)에 관한 것이다.

산업용 보일러, 농업용 열풍기 등은, 설비가 간단하고 제어가 용이하여, 등유, 경유, 벙커유 등의 액체연료를 사용하는 것이 많다. 그 중에서 특히 벙커유가 저렴하여 많이 사용된다.

통상적인 종래의 버너는 도 1에 도시한 바와 같이, 원통형의 공기관, 공기관 으로 연소에 필요한 공기를 불어넣어 주는 팬(Fan), 연료를 공급하는 필터, 펌프, 밸브, 그리고 연료관으로 구성되는 연료공급장치, 그리고 연료관의 끝단에 부착되는 것으로서 연료를 분사하는 노즐이 부착된 토치를 포함하여 구성으로 되어 있다. 노즐 주위에는 화염을 보호하기 위하여 보염판(Fire Protector)을 부착하기도 한다.

상기와 같은 버너는 보일러 등 연소실의 일부에 설치되어, 용도에 따라 연소시에 발생하는 열풍을 직접 이용하거나, 물 등의 열 매개체를 가열하여, 연료의 연소열을 사용한다.

상기와 같이 액체연료를 사용하는 버너는 연소설비의 부피를 줄이면서 발열량을 많게 하기 위하여, 펌프로 연료를 다량으로 연소실에 주입하고, 송풍기로 연소에 필요한 다량의 공기를 공급하게 되는데, 버너의 노즐로 분사되는 연료의 량이 많고 공기관을 통하여 공급되는 공기가 직진성이 있어서 화염이 길게 형성되고, 따라서 연소실의 체적이 커지게 된다. 그리고 미처 연소하지 못한 유적은 바닥으로 낙하하여 연소실의 바닥에서 불완전한 연소를 일으켜 그을음이 발생하여, 대기오염과 함께 그을음이 연통의 내부에 침착하여 연통이 막히는 등의 문제점이 있다.

벙커유는 중유와 경유의 혼합유로서, 경유 70% 중유 30%의 벙커A유, 경유 50% 중유 50%의 벙커B유, 경유 30% 중유 70%의 벙커C유 등으로 구분된다. 이 벙커유는 연료비가 경유나 등유 등에 비하여 저렴하나, 발화점이 높아 점화가 잘 일어나지 않고, 불완전 연소가 되는 경우가 많아 그을음이 많이 발생하여 대기오염 공해 문제를 야기한다. 따라서 벙커유는 예열보온설비를 구비한 대형 보일러, 대형저 속 디젤 기관 등의 연료로 제한적으로 사용되고 있다.

비닐하우스, 온실 등에 사용되는 농업용 보일러, 열풍기 등의 경우, 연료비를 절감하기 위하여 가격이 저렴한 벙커유, 산업폐기물인 폐유 등 저급연료를 많이 사용하는데, 이들 저급연료들은 발화가 더 어렵고, 점성이 높아 노즐 출구에서 분산되는 유적이 크게 형성되어 유적의 비산거리가 길어져 화염이 더욱 길게 형성되고, 연소되지 못하고 바닥으로 낙하하는 유적이 더 많아 문제가 크다.

현재까지 상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 액체연료용 버너는 개발된 바가 없다.

상기와 같이 액체연료를 사용하는 종래의 버너는 화염이 길어 큰 체적의 연소실이 요구되어 연소설비가 대형이고, 연소하지 못하고 바닥으로 낙하하는 유적으로 인하여 그을음이 발생하고, 그만큼 연소효율도 떨어지는 문제점이 있었다.

상기한 문제점을 개선하기 위해서는, 연소실 내부에서 화염이 넓게 형성되고, 노늘로 분사되는 유적은 전부 화염 속에서 연소가 일어나야 한다. 이러한 기술적 과제는 저급연료인 벙커유 등을 사용하는 버너에 더욱 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하여, 벙커유 저렴한 연료를 사용하면서도 화염이 넓게 분포되게 함으로써, 연소설비를 소형으로 하면서도 단위시간당 많은 연료를 연소시켜 발열량이 많고, 노즐로 분사되는 유적이 화염 속에서 전부 연소하기 때문에, 불완전한 연소가 일어 남으로 인하여 발생하는 연료의 낭비와 연소그을음 문제를 해결한 버너에 관한 것이다.

본 발명품인 싸이클론 발생기 및 이를 이용한 버너는 등유, 경유, 벙커유 등 석유계통의 액체연료 뿐만 아니라, 폐유, 식물성 기름 등 모든 종류의 액체연료를 사용하는 버너에 적용될 수 있다.

본 발명품인 싸이클론 발생기는 도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 버너의 공기관 내부에 부착되는 것으로서, 도 2에 도시한 바와 같이, 일정 두께의 원판(1)에 공기관으로 공급되는 공기의 흐름에 소용돌이(Cyclone)을 발생시킬 수 있도록, 그 구멍의 축이 원판의 축에 대하여 일정 각도로 비틀린 위치가 되도록 경사진 구멍을 다수 개를 가공한 형상이다.

싸이클론 발생기에서 경사진 구멍은 다양한 방법으로 형성할 수 있으나, 도 2에 도시한 바와 같이 큰 구멍(2)을 원판의 가장자리에 동심원상으로 등간격으로 배치하고, 작은 구멍(3)을 그 경사 방향이 상기 큰 구멍(2)과 같은 방향이 되도록 원판(1)의 안쪽에 동심원상으로 배치하는 것이 좋다. 그리고, 원판(1)의 축중심에는 연료 공급관과 여타 점화에 필요한 장치들이 통과할 수 있도록 중앙 구멍(4)을 가공한다.

상기 싸이클론 발생기의 일 실시예로서, 직경 150mm 공기관을 가지는 버너에 사용되는 것으로, 두께 10mm 원판에, 큰구멍으로는 직경 15mm 구멍을 18개, 작은 구멍으로는 직경 10mm 구멍을 18개, 중앙 구멍으로는 직경 50mm로 가공하였다. 다 수의 실험을 통하여 규명된 바로는, 본 실시예의 싸이클론이 버너에서 화염 상태가 가장 적당하였다.

본 발명인 싸이클론 발생기의 기능은 다음과 같다.

버너의 팬에서 공기관으로 공급되는 공기의 흐름은 직선 흐름에 가까운데, 이 직선 흐름의 공기가 싸이클론 발생기에 진입을 하면, 원판(1)의 큰구멍(2)과 작은 구멍(3)을 통과하면서 공기의 흐름이 구멍의 비틀림 각도만큼 기울어지면서 공기관 내부에서 선회를 하면서 진행하고, 공기관의 말단에서 연소실로 유입된다.

연소실로 진입하는 공기는 더 이상 Fan으로부터 힘을 받지 않으므로, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 연소관 출구로 유출되는 각도로 연소실에 넓게 분산된다. 이때 연료노즐을 통하여 분사된 유적(기름방을)도 상기 공기의 흐름에 실려 연소실 내부에 넓게 분산되고, 따라서 연료가 연소하는 화염도 노즐 출구에서 넓게 형성된다. 이와 같이 화염이 넓게 형성되므로, 연소실의 크기를 그만큼 줄일 수 있고, 연소시 발생한 열을 효율적으로 사용할 수 있게 되고, 연소실 내부의 온도가 높아 대부분의 유적들이 완전연소를 하게 된다.

따라서, 같은 체적의 연소실을 갖는 연소 설비라면, 본 발명인 싸이클론 발생기가 적용된 버너를 사용할 경우, 단위시간당 많은 연료를 연소시킬 수 있어 발열량이 그만큼 증대된다. 그리고 점성이 커서 유적이 크고 착화가 잘 일어나지 않는 벙커유 등의 저급연료를 사용할 경우에도 연소가 효과적으로 일어난다.

반면 종래의 버너의 경우, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 팬에서 공기관으로 공급되는 직선 흐름에 가까운 공기의 흐름이 그대로 연소실로 직선에 가깝게 유 입되고, 이 직선 흐름의 공기가 노즐로 분사되는 유적을 직선 방향으로 길게 비산시킨다. 이에 따라 화염의 길이도 아주 길어지고, 긴 비산거리 동안 미쳐 연소되지 못한 유적들은 연소실의 바닥으로 낙하하여 불완전한 연소를 하게 되고, 이때 다량의 그을음이 발생하게 된다. 그리고 연료의 충분한 연소를 위해서는 위와 같이 긴 화염을 다 수용할 만큼 연소실의 체적이 커져야 하고, 그만큼 설비 전체의 크기는 커지고, 연소실 내부의 온도는 낮아지고, 연소열을 효율적으로 사용하기도 어렵게 된다. 이와 같은 문제점은 점성이 커서 유적이 크고 착화가 잘 일어나지 않는 벙커유 등의 저급연료를 사용할 경우 더 크게 나타난다.

본 발명인 싸이클론 발생기를 적용한 버너는, 연료가 연소하는 화염이 노즐 출구 부근에서 넓게 형성되므로, 연소실의 크기를 그만큼 줄일 수 있고, 연소시 발생한 열을 효율적으로 사용할 수 있게 되고, 연소실 내부의 온도가 높아 대부분의 유적들이 완전연소를 하게 된다. 따라서, 같은 체적의 연소실을 갖는 연소 설비라면, 본 발명이 적용된 버너를 사용할 경우 시간당 많은 연료를 연소시킬 수 있어 발열량이 그만큼 증대된다. 그리고 점성이 커서 유적이 크고 착화가 잘 일어나지 않는 벙커유 등의 저급연료를 사용할 경우에도 연소가 효과적으로 일어난다.

본 발명인 싸이클론 발생기를 적용한 버너는, 연료의 불완전한 연소로 인한 그을음이 발생하지 않아, 대기오염의 염려가 적고, 그을음이 연통의 내부에 침착하여 연통이 막힐 염려가 적고, 불완전한 연소로 인한 연료의 낭비를 줄일 수 있다.

본 발명인 싸이클론 발생기를 적용한 버너는, 연소실의 크기를 줄일 수 있고, 그만큼 설비가 소형화되어, 설비가 저렴하고 설치 공간이 적게 소요되어 경제적이다.

Claims (3)

1. 원통형의 공기관, 상기 공기관의 후방부에 부착되어 상기 공기관으로 연소에 필요한 공기를 불어넣어 주는 팬(Fan), 상기 공기관의 내부로 연결되어 연료를 하기 토치에 공급하는 연료관을 포함하여 구성되는 연료공급장치, 그리고 상기 연료공급장치의 연료관의 끝단에 연결되는 것으로서 상기 공기관의 내부 중앙 전방부에 부착되고 연료를 분사하는 노즐이 구비된 토치를 포함하여 구성되는 액체연료를 사용하는 버너에 사용되는 것으로서,

   상기 공기관의 내부에 장착되는 것으로서, 일정 두께의 원판(1)에, 원판(1)의 가장자리 쪽에 동심원상으로 다수 개의 구멍(2)를 배치하되, 상기 구멍(2)의 축이 상기 원판(1)의 축에 대하여 일정 각도로 비틀리도록 경사지게 가공하여, 공기관의 내부를 흐르는 공기에 소용돌이를 일으키는 것을 특징으로 하는,

   버너용 싸이클론 발생기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 버너용 싸이클론 발생기는, 상기 구멍(2)들보다 원판(1)의 중심 쪽에 동심원상으로 다수 개의 직경이 작은 구멍(3)을 추가로 배치하되, 작은 구멍의 축이 상기 구멍(2)의 축과 같이 비틀리도록 경사지게 가공된 것을 특징으로 하는,

   버너용 싸이클론 발생기.
3. 원통형의 공기관;

   상기 공기관의 후방부에 부착되어 상기 공기관으로 연소에 필요한 공기를 불어넣어 주는 팬(Fan);

   상기 공기관의 내부로 연결되어 연료를 공급하는 연료관을 포함하여 구성되는 연료공급장치;

   상기 연료공급장치의 연료관의 끝단에 연결되는 것으로서, 상기 공기관의 내부 중앙 전방부에 부착되고, 연료를 분사하는 노즐이 구비된 토치;

   그리고, 상기 공기관의 내부에 장착되는 것으로서, 일정 두께의 원판(1)에, 원판(1)의 가장자리 쪽에 동심원상으로 다수 개의 구멍(2)를 배치하되, 상기 구멍(2)의 축이 상기 원판(1)의 축에 대하여 일정 각도로 비틀리도록 경사지게 가공하여, 공기관의 내부를 흐르는 공기에 소용돌이를 일으키는 것을 특징으로 하는, 버너용 싸이클론 발생기;

   를 포함하여 구성되는, 액체연료용 버너.

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