KR100853569B1 - 복합식 혼합물성 분사노즐을 갖는 보일러 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 물이 저장되는 물탱크와, 물탱크에 저장된 물을 가열부에서 가열하여 다시 물탱크로 순환시키는 복합식 혼합물성 분사노즐을 갖는 보일러에 관련되며, 구성에 특징을 살펴보면, 상기 가열부(1)를 통하여 가열된 온수가 물탱크(W)로 이송되는 온수배관(B1)상에 분배구(10)를 설치하여 온수 일부를 분사노즐(20)로 공급하여 연료와 함께 연소되도록 유도하고, 상기 분사노즐(20)은 분배구(10)와 연결되어 전방으로 갈수록 직경이 좁아지는 고압분사공(22a)이 구비되는 온수투입구(22)와, 고압분사공(22a)과 인접한 위치에 다수의 연료분사공(24a)이 분배공(24b)과 연통되고, 분배공(24b)은 연료탱크(E)와 연결되도록 연료투입구(24)가 구비된 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명은 보일러에서 자체적으로 가열된 온수의 대류현상 및 열팽창에 의해 온수가 자연순환되면서 물탱크는 물론 분사노즐에 일정압력으로 공급되어 연료와 혼합연소됨에 따라 연료의 완전연소를 유도하여 열효율이 향상되고, 또 자체적으로 가열된 온수를 사용하므로 보일러 운전에 필요한 추가적인 소비에너지소비를 절감할 수 있는 유용한 효과가 있다.
보일러, 노즐, 가열부, 물탱크, 연료탱크, 배관, 역류

Description

복합식 혼합물성 분사노즐을 갖는 보일러{Boiler that have composition mixing properties of matter participle nozzle}
도 1은 본 발명에 따른 복합식 혼합물성 분사노즐을 갖는 보일러를 전체적으로 나타내는 구성도.
도 2는 도 1의 분사노즐을 확대하여 나태는 구성도.
도 3은 도 1의 역류방지밸브를 확대하여 나타내는 구성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 분배구 20: 분사노즐 22: 온수투입구
22a: 고압분사공 24: 연료투입구 24a: 연료분사공
24b: 분배공 30: 역류방지밸브 32: 역류방지구
40: 전기히터
본 발명은 복합식 혼합물성 분사노즐을 갖는 보일러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보일러에서 자체적으로 가열된 온수를 연료와 혼합분사하여 완전연소를 유도하는 복합식 혼합물성 분사노즐을 갖는 보일러에 관한 것이다.
통상적으로 보일러는 고온고압의 증기 혹은 온수를 발생시키는 장치로써, 각종 공장의 작업용 또는 일반 난방용 등에 그 적용 분야가 광범위하게 사용되고 있다. 보일러의 주요부는 물을 담는 저장탱크(보일러 본체)와 연료의 연소장치 및 가열부로 구성되고, 저장탱크에 저장되는 물은 가열부로 공급되어 연소장치에 의해 고온의 온수 혹은 증기로 가열된 상태로 배관을 따라 필요한 장소로 이송되거나 다시 저장탱크로 유입되는 순환공정을 반복하게 된다.
하지만, 연소장치의 노즐을 통하여 분사되는 연료의 직접연소열만으로는 화력이 약할 뿐만 아니라 석유, LPG, LNG, 가연성 및 기체 액화 등과 같은 연료 또는 저렴한 액상연료는 연소시 불완전 연소로 인한 대기오염이 심각한 실정이다.
이에 따라, 근자에는 폐유와 같이 저렴한 액상연료를 물을 열분해하여 얻은 수소가스와 함께 연소시켜 폐유의 완전연소를 유도하고 화력을 보강하기 위한 연구들이 활발하게 진행되고 있지만, 이는 연소장치와 별도로 물을 기화하여 열분해하고, 이를 공급하는 장치들을 단순 부가한 것으로, 이러한 장치들을 작동시키기 위해서는 추가적인 에너지 소모가 발생됨은 물론 물이 기화되어 열분해 되기까지 상당한 시간이 소요되는 문제점이 따랐다.
이에 따라 본 발명은 상기한 점에 착안하여 안출한 것으로서, 보다 상세하게는 보일러에서 자체적으로 가열된 온수의 대류현상 및 열팽창에 의해 온수가 자연순환되어 노즐에 일정압력으로 공급되어 연료의 완전연소를 도모하기 위한 복합식 혼합물성 분사노즐을 갖는 보일러를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 물이 저장되는 물탱크와, 물탱크에 저장된 물을 가열부에서 가열하여 다시 물탱크로 순환시키는 복합식 혼합물성 분사노즐을 갖는 보일러에 있어서: 상기 가열부(1)를 통하여 가열된 온수가 물탱크(W)로 이송되는 온수배관(B1)상에 분배구(10)를 설치하여 온수 일부를 분사노즐(20)로 공급하여 연료와 함께 연소되도록 유도하고, 상기 분사노즐(20)은 분배구(10)와 연결되어 전방으로 갈수록 직경이 좁아지는 고압분사공(22a)이 구비되는 온수투입구(22)와, 고압분사공(22a)과 인접한 위치에 다수의 연료분사공(24a)이 분배공(24b)과 연통되고, 분배공(24b)은 연료탱크(E)와 연결되도록 연료투입구(24)가 구비된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 물탱크(W)에서 가열부(1)로 물을 공급하는 배관(B2)상에 가열부(1)측으로 갈수록 직경이 좁아지는 형태의 역류방지구(32)가 형성된 역류방지밸브(30)가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보일러를 초기 가동시 물을 가열하기 위한 전기히터(40)가 가열부(1)상에 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가열부(1)를 통하여 가열된 온수가 이송되는 온수배관(B1)은 지그재그형상으로 절곡되어 연료탱크(E)내부를 거쳐 물탱크(W)로 연결된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 복합식 혼합물성 분사노즐을 갖는 보일러를 전체적으로 나타내는 구성도이고, 도 2는 도 1의 분사노즐을 확대하여 나태는 구성도이며, 도 3은 도 1의 역류방지밸브를 확대하여 나타내는 구성도이다.
본 발명은 물이 저장되는 물탱크와, 물탱크에 저장된 물을 가열부에서 가열하여 다시 물탱크로 순환시키는 복합식 혼합물성 분사노즐을 갖는 보일러에 관련되며, 이때 복합식 혼합물성 분사노즐을 갖는 보일러는 보일러에서 자체적으로 가열된 온수 및 물탱크의 압력을 이용하여 복합식 혼합물성 분사노즐로 온수를 정량공급하여 연료와 함께 연소되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 분배구(10)는 가열부(1)를 통하여 가열된 온수가 물탱크(W)로 이송되는 온수배관(B1)상에 설치되어 온수 일부를 분사노즐(20)로 공급하여 연료와 함께 연소되도록 유도한다. 분배구(10)는 T형 연결구로써, 가열부(1)에서 가열된 온수가 물탱크(W)와 후술하는 분사노즐(20)의 온수투입구(22)로 공급이 분배되도록 온수배관(B1)상에 설치된다.
이때, 상기 분배구(10)를 통하여 분사노즐(20)로 공급되는 온수는 물탱크(W)에 저장된 물이 가열부(1)에 의해 가열되어 대류현상 및 열팽창에 의해 자연적으로 공급되므로 임의로 온수를 분사노즐(20)에 공급하기 위한 펌프와 같은 손환장치가 별도로 필요치 않은 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 분사노즐(20)은 분배구(10)와 연결되어 전방으로 갈수록 직경이 좁아지는 고압분사공(22a)이 구비되는 온수투입구(22)와, 고압분사공(22a)과 인접한 위치에 다수의 연료분사공(24a)이 분배공(24b)과 연통되고, 분배 공(24b)은 연료탱크(E)와 연결되도록 연료투입구(24)가 구비된다.
분사노즐(20)은 중앙에 길이방향으로 관통되어 온수가 투입되는 온수투입구(22)가 형성되되, 온수투입구(22)는 온수가 분사되는 전방위치에 직경이 경사지게 좁아지는 고압분사공(22a)이 형성된다. 고압분사공(22a)은 대류현상 및 열팽창에 의해 자연순환되는 온수의 이송압력을 증가시켜 고압분사되도록 하고, 온수가 고압분사되는 위치에 연료가 함께 분사되도록 연료분사공(24a)이 형성된다.
연료분사공(24a)은 고압분사공(22a)과 인접하는 내주면에 방사형태로 다수로 형성되되, 이때 다수의 연료분사공(24a)은 도 2에 도시된 바와 같이 원형테형상의 분배공(24b)과 연통되도록 형성되어 연료투입구(24)를 통하여 공급되는 연료를 고르게 분산 공급시킨다.
즉, 온수투입구(22)를 통하여 공급되는 온수가 고압분사공(22a)을 통과하는 순간 고압으로 분사되고, 이때 발생되는 압력에 의해 연료분사공(24a)을 통하여 연료가 다수개소에서 분사공급되어 혼합된 상태로 연소된다. 여기서 도면을 통하여 상세하게 도시되지 않았지만, 분사노즐(20)의 전방에는 연료를 초기점화하기 위한 점화장치(도시생략) 및 점화여부를 검출하는 화염감지센서(도시생략)가 구비되어 자동점화된다.
이때, 상기 물탱크(W)에서 가열부(1)로 물을 공급하는 배관(B2)상에 가열부(1)측으로 갈수록 직경이 좁아지는 형태의 역류방지구(32)가 형성된 역류방지밸브(30)가 구비된다.
역류방지밸브(32)는 경사지게 형성된 역류방지구(32)의 확장된 직경부와 좁 은 직경부의 압력차이로 인해 확장된 직경부에서 좁은 직경부로의 물이송은 원활하게 이루어지나 좁은 직경부에서 확장된 직경부로 물이 원활하게 이송되지 못하므로 물탱크(W)에서 가열부(1)로 공급된 물이 가열되면서 그 압력에 의해 물탱크(W)로 역류되는 현상이 방지된다.
또한, 상기 보일러를 초기 가동시 물을 가열하기 위한 전기히터(40)가 가열부(1)상에 설치된다. 이는 분사노즐(20)에서 혼합연료를 초기 점화시 필요한 온수를 공급받기 위해 전기히터(40)가 가열부(1)를 미리 예열하도록 설치되어 신속하게 온수를 발생시키므로 보일러의 초기 시동시간이 단축되는 이점이 있다.
또한, 상기 가열부(1)를 통하여 가열된 온수가 이송되는 온수배관(B1)은 지그재그형상으로 절곡되어 연료탱크(E)내부를 거쳐 물탱크(W)로 연결된다. 이는 온수가 지그재그형상의 온수배관(B1)을 통과하며 연료통(E)에 저장된 연료를 예열하므로 분사노즐(20)에 공급되는 연료가 상온으로 유지되어 연소효율이 상승되는 효과 있다.
한편, 가열부(1)에 의해 가열된 온수는 도면을 통하여 상세하게 도시하지 않았지만, 물탱크(W)에 연결된 온수 혹은 난방용 배관을 통하여 필요한 장소로 공급되고, 또 물을 보다 많이 수용하기 위해 물탱크(W)를 하나 혹은 복수로 더 구비되어 서로 연통되도록 설치되는 것이 바람직하다.
작동상에 있어서, 우선 보일러의 분사노즐(20)을 점화하기에 앞서 전기히터(40)를 작동시키면 분사노즐(20)의 초기점화에 필요한 온수가 발생되고, 온수는 분사노즐(20)의 온수투입구(22)를 통하여 고압분사공(22a)에 다다르면 좁은 직경으 로 인해 이송압력이 상승되면서 고압으로 분산된다. 그리고 온수가 고압으로 분사되는 지점에서 이송압력에 의해 연료분사공(24a)을 통하여 연료(산소, 수소, LPG, LNG, 가솔린, 경유, 등유 중 하나 혹은 두가지 이상의 혼합물)가 분사공급되면서 점화되어 화염이 발생된다.
이어서 화염이 가열부(1)를 가열하여 물을 가열하고, 가열된 물은 대류현상 및 이송압력에 의해 자연순환되면서 일부는 물탱크(W)로 회귀하고, 일부는 분배구(10)를 통하여 다시 분사노즐(20)로 공급된다.
상기한 공정을 반복수행하여 순환모터 없이도 물이 자연순환되면서 물탱크(W)는 물론 분사노즐(20)에까지 공급되므로 보일러를 작동시 추가적으로 발생되는 에너지절감효과와 함께 별도의 압력조절장치를 구비하지 않고도 분사노즐(20)로 공급되는 온수의 압력조절이 일정하게 유지되는 이점이 있다.
이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 보일러에서 자체적으로 가열된 온수의 대류현상 및 열팽창에 의해 온수가 자연순환되면서 물탱크는 물론 분사노즐에 일정압력으로 공급되어 연료와 혼합연소됨에 따라 연료의 완전연소를 유도하여 열효율이 향상되고, 또 자체적으로 가열된 온수를 사용하므로 보일러 운전에 필요한 추가적인 소비에너지소비를 절감할 수 있는 유용한 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 물이 저장되는 물탱크와, 물탱크에 저장된 물을 가열부에서 가열하여 다시 물탱크로 순환시키는 복합식 혼합물성 분사노즐을 갖는 보일러에 있어서:
    상기 가열부(1)를 통하여 가열된 온수가 물탱크(W)로 이송되는 온수배관(B1)상에 분배구(10)를 설치하여 온수 일부를 분사노즐(20)로 공급하여 연료와 함께 연소되도록 유도하고,
    상기 온수배관(B1)은 지그재그형상으로 절곡되어 연료탱크(E)내부를 거쳐 물탱크(W)로 연결되며,
    상기 분사노즐(20)은 분배구(10)와 연결되어 전방으로 갈수록 직경이 좁아지는 고압분사공(22a)이 구비되는 온수투입구(22)와, 고압분사공(22a)과 인접한 위치에 다수의 연료분사공(24a)이 분배공(24b)과 연통되고, 분배공(24b)은 연료탱크(E)와 연결되도록 연료투입구(24)가 구비된 것을 특징으로 하는 복합식 혼합물성 분사노즐을 갖는 보일러.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 물탱크(W)에서 가열부(1)로 물을 공급하는 배관(B2)상에 가열부(1)측으로 갈수록 직경이 좁아지는 형태의 역류방지구(32)가 형성된 역류방지밸브(30)가 구비되는 것을 특징으로 하는 복합식 혼합물성 분사노즐을 갖는 보일러.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 보일러를 초기 가동시 물을 가열하기 위한 전기히터(40)가 가열부(1)상 에 설치되는 것을 특징으로 하는 복합식 혼합물성 분사노즐을 갖는 보일러.
  4. 삭제
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