KR100975098B1 - 폐수지 펠릿 연료 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐수지 펠릿 연료 보일러에 관한 것으로서, 특히 저렴한 비용으로 쉽게 입수 가능한 폐수지 펠릿을 연료로 이용하여 경제성을 확보할 수 있되, 폐수지 펠릿을 완전하게 연소시켜 유독성 물질과 매연의 발생을 완벽하게 차단할 수 있음으로써 실제로 적의 활용될 수 있는 것이다.

펠릿, 폐수지, 보일러

Description

폐수지 펠릿 연료 보일러{ＷＡＳＴＥ ＲＥＳＩＮ ＰＥＬＬＥＴ ＢＯＩＬＥＲ}

본 발명은 폐수지 펠릿 연료 보일러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저렴한 비용으로 쉽게 입수 가능한 폐수지 펠릿을 연료로 이용하여 경제성을 확보할 수 있되, 폐수지 펠릿을 완전하게 연소시켜 유독성 물질과 매연의 발생을 완벽하게 차단할 수 있음으로써 실제로 적의 활용될 수 있는 폐수지 펠릿 연료 보일러에 관한 것이다.

일반적으로, 보일러(boiler)는 가열 수단으로 물을 가열시켜 수요 장소로 공급하는 장치로서, 가열 수단의 사용 연료에 따라 전기 보일러, 가스 보일러, 기름 보일러 등으로 구분된다.

이러한 보일러는 소량의 온수 및 난방수를 사용하는 일반 가정에서부터, 대량의 온수 및 난방수를 사용하는 사업장(예컨대, 목욕탕, 찜질방, 공장 등)까지 매우 폭넓게 사용된다.

그러나, 그 사용 연료로서 종래와 같이 전기, 가스, 기름, 화목 등을 사용하는 것은 연료 비용이 과다하게 소요되어 막대한 유지비를 요함으로써, 특히 대규모 사업장에서는 경영 악화를 초래하고 있다.

따라서, 가격이 저렴하면서 쉽게 입수 가능한 대체 연료의 확보가 시급한 실정이다.

한편, 합성수지 및 비닐은 현대 사회에서 대량 소모되는 물품으로, 그것이 사용된 후 버려지는 폐수지 및 폐비닐은 처리가 곤란할 뿐만 아니라 환경 오염을 야기하고, 그 주된 소각 처리에 따라서는 인체 및 자연 환경에 치명적인 악영향을 미치는 다이옥신(dioxin)과 같은 유독성 가스와 매연을 다량 발생시킨다.

따라서, 폐수지(이하, "폐비닐"을 포함하는 개념)를 재활용하고자 하는 노력이 많이 이루어지고 있으며, 그 중 하나가 폐수지를 펠릿(pellet) 형태로 가공하여 연소용 연료로 재활용하고자 하는 것이다.

폐수지 펠릿을 연소용 연료로 사용하면, 연료 비용을 대폭 절감할 수 있어 매우 우수한 경제성을 제공할 수 있다.

그러나, 폐수지 펠릿은 그 연소에 따라서 인체와 자연 환경에 치명적인 악영향을 미칠 수 있는 다이옥신과 같은 유독성 가스와 매연을 다량 방출하므로, 현재까지 보일러용 원료로는 원활히 활용되지 못하고 있다.

참고로, 폐수지의 불완전 연소에 따라서는 많은 유해 물질(다이옥신, 일산화탄소, 염화수소, 염소 불화수소, 불화규소, 질소화합물, 황산화합물 등)이 발생되며, 해당 유해 물질은 피부 접촉, 식품 접촉, 대기, 음용수 및 토양 등의 매개체를 통해 인간의 건강과 자연 생태계에 크나큰 악영향을 미치고, 특히 다이옥신은 인체에 흡수되면 거의 배출되지 않고 체내에 축적되어 암을 유발하거나 환경 호르몬(내 분비 교란물질)에 심각한 영향을 주어 후대까지 악영향을 초래하는 것으로 알려져 있어 그 배출이 우려되는 시설물의 안전성과 관리에 만전을 기해야 한다.

물론, 예전부터 폐수지 펠릿을 연료로 하는 보일러가 개발되었으나, 현재까지 실제로는 전혀 저변 확대되지 못하고 있는 것을 보면, 그 연소에 따른 유독성 가스와 매연의 방출 문제를 완벽하게 해결하지 못했다는 것을 의미한다.

관련하여, 폐수지 펠릿을 연료로 하는 보일러에 대한 여러 특허 기술이 또한 개발되어 있으나, 동일한 맥락에서 실제로는 전혀 구현되지 못하고 있다.

특히, 보일러는 인간과 근접되어 사용되는 장치로서, 유독성 가스와 매연 문제를 완벽하게 해결하지 못하면, 그 연료로 폐수지 펠릿을 이용할 수 없다.

참고로, 폐수지 펠릿이란, 폐합성수지, 폐비닐, 폐타이어 등을 파쇄하여 금속, 흙과 같은 각종 이물질을 제거한 후, 용융시켜 소립자로 성형 가공한 다음, 건조시킨 것이다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 폐수지 펠릿을 연료로 사용하여 경제성을 확보하되, 폐수지 펠릿을 완전 연소시켜 유독성 물질과 매연 방출을 완벽하게 차단할 수 있음으로써 실생활에 적의 활용될 수 있는 폐수지 펠릿 연료 보일러를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 폐수지 펠릿 연료 보일러(100)는, 내부에 축열 용수(w1)가 수용되고 하면 일측에는 함몰되는 일정 공간의 화염 수용 공간부(112)가 형성되는 축열 용수 탱크(110); 폐수지 펠릿(p)을 연속 공급하면서 연소하여 연소에 따른 상향되는 화염(f)이 상기 화염 수용 공간부(112)에 미치되도록 하는 펠릿 연소부(160); 일단 측은 상기 화염 수용 공간부(112)에 연통되고 타단 측은 연도(130)에 연통되도록 상기 축열 용수 탱크(110) 내부를 가로지도록 구비되는 소형 배기관(120a)이 다수개 밀집되어 이루어지는 배기열 회수부(120); 상기 축열 용수 탱크(110) 내에 침지되도록 구비되어 내부를 흐르는 활용수(w2)를 가열하여 공급하는 활용수 가열관부(140); 를 포함하되, 상기 펠릿 연소부(160)는, 전단 측에 상기 폐수지 펠릿(p)이 투입되는 펠릿 투입구(162a)가 형성되고 수평으로 구비되며 후단 측이 개구되는 펠릿 수평 이송관(162); 상기 펠릿 수평 이송관(162)의 후단 측에 연이어지도록 결합되는 일정 길이의 관체로서 전단 측은 개구되고 후단 측은 폐쇄되되 폐쇄되는 후면 상에는 하나 이상의 종단 배출구(163b)가 형성되고 측면 상에는 전반적으로 측면 관통공(163a)이 형성되는 펠릿 용융 천공관(163); 상기 펠릿 수평 이송관(162)과 상기 펠릿 용융 천공관(163)의 내부에 공통되도록 길게 구비되어 회전에 따라 상기 폐수지 펠릿(p)을 후단 측으로 연속 이송시키는 회전 스크류(164); 상기 회전 스크류(164)를 회전시키는 구동력을 발생하는 제1 회전구동수단(165); 상기 화염 수용 공간부(112)의 하부 측에 구비되는 상면 측만이 개방되는 입설되는 통체로서 내부에 연소실(166a)을 형성하며 상기 연소실(166a) 내에 상기 펠릿 수평 이송관(162)의 후단부와 상기 펠릿 용융 천공관(163)이 위치되고 측면과 하면 측을 둘러싸도록 상기 축열 용수 탱크(110)와 내부 연통되는 물 재킷(166b)이 형성되는 연소로(166); 상기 연소로(166) 내의 상기 펠릿 용융 천공관(163)의 이격되는 하부 측에 구비되어 상기 펠릿 용융 천공관(163)으로부터 낙하되는 수지액을 수용받아 추가 연소시키는 상면 측만이 개구되는 입설된 원통체로서 측면 상에는 전반적으로 측면 송풍공(167a)이 형성되고 하면 상에는 전반적으로 하면 배출공(167b)이 형성되는 메인 연소반(167); 상기 메인 연소반(167)의 외측 측방의 여러 위치에서 상기 메인 연소반(167)을 향해 고압 공기를 분출하는 상부 공기 분출구(170); 분출용 고압 공기를 상기 상부 공기 분출구(170)로 공급하는 고압 공기 공급 수단(173); 및 상기 펠릿 용융 천공관(163)의 후단부 또는 상기 메인 연소반(167)을 측방에서 가열하여 초기 점화시키는 점화기(174); 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 펠릿 연소부(160)는, 상기 연소실(166a) 내의 상기 메인 연소반(167)의 이격되는 하부 측에 구비되어 상기 메인 연소반(167)으로부터 낙하되는 수지 연료를 수용받아 추가 연소시키는 것으로 상면 측만이 개구되는 입설되는 원통체로서 측면 상에는 전반적으로 측면 송풍공(171a)이 형성되는 서브 연소반(171); 및 상기 고압 공기 공급 수단(173)으로부터 고압 공기를 공급받아 상기 서브 연소반(171)의 외측 측방에서 상기 서브 연소반(171)을 향해 분출하는 하부 공기 분출구(172); 를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한 바람직하게, 상기 펠릿 연소부(160)는, 상기 메인 연소반(167)에 대한 상부 측에 구비되어 일정 주기로 회전되어 상기 메인 연소반(167) 내의 수지 연료를 간섭하여 위치 변경시키는 회전 간섭 수단(168); 및 상기 회전 간섭 수단(168)을 회전시키는 제2 회전구동수단(169); 을 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한 바람직하게, 상기 물 재킷(166b)과 상기 축열 용수 탱크(110)의 일측 간을 연결하여 상기 물 재킷(166b) 내의 고온수를 송수하여 공급하는 고온수 송수관(150); 및 상기 고온수 송수관(150) 상에 구비되어 송수압을 인가하는 송수압 발생 수단(152); 을 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한 바람직하게, 평상 가동 시에는 상기 상부 공기 분출구(170)를 통한 공기 분출만 실시되고, 화력 증진이 필요되는 시점에서 상기 하부 공기 분출구(172)를 통한 공기 분출이 추가 실시될 수 있다.

본 발명에 따르면, 저렴한 비용으로 손쉽게 입수 가능한 폐수지 펠릿을 연료로 이용 가능함에 따라 유지비를 줄여 경제성을 확보할 수 있되, 폐수지 펠릿을 완 전 연소시켜 그 연소에 따라 발생될 수 있는 유독성 물질과 매연을 완전 소멸시킬 수 있음으로써 가정용이나 산업용으로 널리 활용될 수 있는 효과가 달성될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1과 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐수지 펠릿 연료 보일러에 대한 개략 단면도이다.

본 발명에 따른 폐수지 펠릿 연료 보일러(100)는, 가열되어 축열될 축열 용수(w1)가 내부에 수용되고 해당 축열 용수(w1)의 소진에 따라서는 외부로부터 보충받으며 하면 일측에는 일정 면적이 상방 함몰되어 내측에 일정 공간의 화염 수용 공간부(112)가 형성되는 축열 용수 탱크(110)와, 폐수지 펠릿(p)을 연속 공급하면서 연소하여 그 연소에 따른 상향되는 화염(f)이 상기한 화염 수용 공간부(112)에 미치되도록 하며 폐수지 펠릿(p)을 완전 연소시켜 유독성 물질 및 매연을 완전 소멸시키는 펠릿 연소부(160)와, 일단은 상기한 화염 수용 공간부(112)에 연통되고 타단은 외부 연도(130)에 연통되도록 축열 용수 탱크(110) 내부를 가로지도록 구비되는 소형 배기관(120a)이 다수개 밀집되어 이루어지는 배기열 회수부(120)와, 축열 용수 탱크(110) 내에 일부 침지되도록 구비되어 축열 용수 탱크(110) 내의 축열 용수(w1)에 의해 그 내부를 흐르는 활용수(w2)가 가열된 후 공급되도록 하는 활용수 가열관부(140)를 포함한다.

상기한 축열 용수 탱크(110)는 철판 등으로 밀폐되게 가공된 탱크로서 내부에 축열 용수(w1)가 수용되는 것으로, 그 상단 일측에는 외부로부터 용수를 보충받기 위한 용수 보충구(114)가 형성된다.

축열 용수 탱크(110)의 하면 일측에는 일정 면적을 통해 상방 함몰되어 내측에 일정 공간을 갖는 화염 수용 공간부(112)가 형성되며, 그 화염 수용 공간부(112)에는 후술하는 펠릿 연소부(160)에서의 연소에 따른 상향되는 화염(f)이 미치며, 따라서 그 화염 수용 공간부(112)의 내측면들은 화염(f) 및 열기에 의해 가열되어 축열 용수 탱크(110) 내의 축열 용수(w1)가 가열되도록 한다.

상기한 펠릿 연소부(160)는 본 발명에 따른 보일러(100)에서 가장 중요하고도 기술적 특징을 갖는 부분으로, 그 상세한 구성은 후술한다.

상기한 배기열 회수부(120)는 일단이 상기한 화염 수용 공간부(112)에 연통되고 그 타단은 외부 연도(130)에 연통되도록 축열 용수 탱크(110) 내부를 가로지르도록 구비되는 소형 배기관(120a)이 다수개 밀집되어 이루어지는 것으로, 그 소형 배기관들(120a)의 내부를 통해 폐수지 펠릿(p)의 연소에 따라 발생되는 열기 및 배기 가스가 통과되면서 전열하여 축열 용수 탱크(110) 내의 축열 용수(w1)를 가열하며, 즉 배기되는 열기 및 배기가스로부터 열을 빼앗아 축열 용수(w1)를 가열하는 것으로 배기열을 회수한다.

배기열 회수부(120)는 그것이 하나의 대형 관으로 이루어지지 않고 다수개 소형 관의 밀집으로 이루어짐으로써, 보다 우수한 전열 효율을 발휘할 수 있다.

상기한 연도(130)는 다수개의 소형 배기관(120a)을 통해 배기되는 배기 가스 를 수집하여 내부 통과시킨 다음 최종적으로 대기 방출하는 것으로, 일단은 축열 용수 탱크(110) 측에 결합되고 타단은 대기 중에 위치된다.

상기한 활용수 가열관부(140)는 그 일 부분이 축열 용수 탱크(110) 내의 축열 용수(w1)에 침지되도록 구비되는 것으로, 외부로부터 공급되는 저온 상태의 활용수(w2)를 유입받아 내부 통과시키면서 가열하여 고온 상태의 활용수(w2)로 만든 다음 외부로 공급함으로써 고온 상태의 활용수(w2)가 온수 또는 난방수로 활용되도록 한다.

해당 활용수 가열관부(140)는 그 일 부분이 축열 용수 탱크(110) 내의 축열 용수(w1)에 침지되도록 구비됨에 있어, 바람직하게는 그것이 축열 용수 탱크(110) 내부를 좌우 방향으로 가로지르도록 구비될 수 있다.

또한, 바람직하게, 활용수 가열관부(140)는 그 관 내부가 격벽 등에 의해 다수개의 유동 통로로 구획되어 그 내부를 통과하는 물이 좌우로 반복되게 지그재그 형태로 이동되어 충분히 먼 거리를 이동되면서 충분하게 가열되도록 구현될 수 있다.

아울러, 바람직하게, 활용수 가열관부(140)는 온수 생산용과 난방수 생산용으로 구분되는 2개로 구비될 수 있다.

더불어, 활용수 가열관부(140)는 그 외부 노출되는 일단부에 저온 상태의 활용수(w2)를 유입받기 위한 활용수 유입구(142)와, 내부 통과되면서 고온화된 고온 활용수(w2)가 유출되는 활용수 유출구(144)를 가질 수 있다.

관련하여, 이상과 같이, 축열 용수 탱크(110) 내에 수용된 축열 용수(w1)를 일단 가열하여 축열한 후에 그 축열 용수(w1)로부터 전열하여 고온 활용수(w2)를 생산하는 구성으로 하면, 활용수(w2)의 오염을 방지할 수 있고, 축열 용수 탱크(110)를 저렴한 일반 철판 등으로 제조 가능하여 제조원가를 절감할 수 있는 등의 여러 이점이 있다.

즉, 축열 용수 탱크(110) 내의 물을 바로 활용수(w2)로 이용하고자 하면, 우선 축열 용수 탱크(110)의 재질을 내부식성을 갖는 스테인레스 등으로 제조해야 함에 따라 제조 비용이 높아지게 되고, 축열 용수 탱크(110) 내에 정체되는 물은 쉽게 오염되는 바 청정한 활용수(w2)를 확보할 수도 없다.

상기한 펠릿 연소부(160)는 폐수지 펠릿(p)을 연속 공급하면서 연소하여 그 연소에 따른 상향되는 화염(f)이 축열 용수 탱크(110)의 화염 수용 공간부(112)에 미치되도록 하는 것에 의해 축열 용수 탱크(110) 내의 축열 용수(w1)를 가열하는 것으로, 폐수지 펠릿(p)을 완전 연소시켜 그 연소에 따라 발생될 수 있는 유독성 물질 및 매연을 완전 분해 소멸시켜 그 외부 방출을 완벽하게 차단할 수 있다.

해당 펠릿 연소부(160)는, 전단 측에 폐수지 펠릿(p)을 투입받기 위한 펠릿 투입구(162a)가 형성되는 일정 길이의 수평되는 관체로서 그 후단 측은 개구되는 펠릿 수평 이송관(162)과, 해당 펠릿 수평 이송관(162)의 후단 측에 연이어지도록 결합되는 일정 길이의 수평되는 관체로서 펠릿 수평 이송관(162)과 결합되는 전단 측은 개구되고 반대편 후단 측은 폐쇄되되 그 폐쇄되는 후면 상에는 하나 이상의 종단 배출구(163b)가 형성되고 측면 상에는 전반적으로 측면 관통공(163a)이 형성되는 펠릿 용융 천공관(163)과, 상기한 펠릿 수평 이송관(162)과 펠릿 용융 천공 관(163)의 내부에 공통되도록 길게 구비되어 그 회전에 따라 투입되는 폐수지 펠릿(p)을 후단 측으로 연속 이송시키는 회전 스크류(164)와, 해당 회전 스크류(164)를 회전시키는 구동력을 발생하는 모터와 같은 제1 회전구동수단(165)과, 상기한 축열 용수 탱크(110)의 화염 수용 공간부(112)의 하부 측에 구비되는 상면 측만이 개방되는 입설되는 통체로서 그 내부에 연소실(166a)을 형성하고 그 연소실(166a) 내의 상부 측에는 상기한 펠릿 수평 이송관(162)의 후단부와 펠릿 용융 천공관(163)이 위치되며 그 측면과 하면 측에는 그것을 둘러싸도록 축열 용수 탱크(110) 내부와 연통되는 물 재킷(jacket)(166b)이 형성되는 연소로(166)와, 상기한 연소로(166) 내에서 상기 펠릿 용융 천공관(163)의 이격되는 하부 측에 구비되어 펠릿 용융 천공관(163)으로부터 낙하되는 용융된 상태의 수지액을 수용받아 추가 연소시키는 것으로 상면 측만이 개구되는 입설되는 원통체로서 측면 상에는 전반적으로 측면 송풍공(167a)이 형성되고 하면 상에는 전반적으로 하면 배출공(167b)이 형성되는 메인 연소반(盤)(167)과, 해당 메인 연소반(167)의 외측 측방의 여러 위치에서 메인 연소반(167)을 향해 고압 공기를 분출하도록 다수개 구비되는 상부 공기 분출구(170)와, 연소실(166a) 내에서 메인 연소반(167)의 이격되는 하부 측에 구비되어 메인 연소반(167)으로부터 낙하되는 수지 연료를 수용받아 추가 연소시켜 화력을 증대시키는 것으로 상면 측만이 개구되는 입설되는 원통체로서 측면 상에는 전반적으로 측면 송풍공(171a)이 형성되는 서브 연소반(171)과, 서브 연소반(171)의 외측 측방에서 서브 연소반(171)을 향해 고압 공기를 분출하도록 적어도 하나 이상 구비되는 하부 공기 분출구(172)와, 상기한 상부 공기 분출구(170) 와 하부 공기 분출구(172)로 외부 공기를 수집하여 고압으로 공급하는 고압 공기 공급 수단(173)과, 상기한 메인 연소반(167)에 대해 구비되어 일정 주기로 회전되어 메인 연소반(167) 내의 수지 연료를 간섭하여 위치를 변경시켜 화력을 증대시키거나 메인 연소반(167) 내의 수지 연료를 밑으로 낙하시키는 회전 간섭 수단(168)과, 해당 회전 간섭 수단(168)을 회전시키기 위해 구비되는 제2 회전구동수단(169)과, 상기한 펠릿 용융 천공관(163)의 후단부 또는 상기한 메인 연소반(167)을 측방에서 가열하도록 구비되어 초기 점화하는 점화기(174)를 포함한다.

상기한 펠릿 수평 이송관(162)은 후단이 개구되고 측면이 밀폐되는 일정 길이의 원형 관으로서 수평되게 구비되며, 그 전단 측 상면 상에는 외부로부터 폐수지 펠릿(p)을 투입받기 위한 펠릿 투입구(162a)가 형성된다.

해당 펠릿 수평 이송관(162)은 도시된 바와 같이, 연소로(166)의 측면을 관통하여 그 후단 측이 연소실(166a) 내에 위치된다.

그 펠릿 투입구(162a)에 대해서는 폐수지 펠릿(p)을 내부 적재하면서 연속적으로 하향 공급하는 적재 호퍼(161)가 결합되거나, 폐수지 펠릿(p)을 정량적으로 투입할 수 있는 정량 투입 수단(미도시)이 결합될 수 있다.

상기한 펠릿 용융 천공관(163)은 전단 측은 개구되고 반대편 후단 측은 폐쇄되는 일정 길이의 수평되는 관체로서 그 폐쇄되는 후면 상에는 하나 이상의 종단 배출구(163b)가 형성되고 그 측면 상에는 전반적으로 측면 관통공들(163a)이 형성된다.

해당 펠릿 용융 천공관(163)은 펠릿 수평 이송관(162)의 후단 측에 연이어지 게 결합되어 펠릿 수평 이송관(162)을 통해 이송되는 폐수지 펠릿(p)을 계속적으로 내부 이송하면서 내부 이송되는 폐수지 펠릿(p)이 가열에 따라 용융되고 용융된 수지액이 그 측면 관통공들(163a)과 종단 배출구(163b)를 통해 배출되도록 한다.

이때, 펠릿 용융 천공관(163)은 연소실(166a) 내에 위치되므로, 연소실(166a) 내에서의 연소에 따라 그것이 가열되어 그 내부를 통해 이송되는 폐수지 펠릿(p)이 용융되도록 하며, 용융된 수지액은 그 내부에서 일부 연소되고 나머지 수지액은 회전되는 회전 스크류(164)에 밀려 그 측면 관통공(163a)과 종단 배출구(163b)를 통해 배출되어 낙하되도록 한다.

관련하여, 그 측면 관통공들(163a)은 측면에 전반적으로 형성되어 내부의 수지액이 화염(f)에 의해 원활히 연소되도록 하면서, 수지액이 원활히 낙하되도록 하고, 또한 그 하부 측의 메인 연소반(167)에서 형성되는 상향되는 화염(f)이 원활히 상향되도록 한다.

상기한 회전 스크류(164)는 펠릿 수평 이송관(162)과 펠릿 용융 천공관(163)의 내부에 공통되도록 길게 삽입 구비되어 그 회전에 따라 펠릿 투입구(162a)를 통해 펠릿 수평 이송관(162) 내로 투입되는 폐수지 펠릿(p)을 후단 쪽으로 계속 이송시키는 것으로, 그것은 구체적으로 회전 축 상에 연속되는 나선상 날개가 형성된 것이다.

상기한 제1 회전구동수단(165)은 회전 스크류(164)를 회전시키는 구동력을 발생하는 것으로, 바람직하게는 모터일 수 있고, 구체적으로는 그 모터의 출력 축이 회전 스크류(164)의 회전 축과 연결될 수 있다.

상기한 연소로(166)는 축열 용수 탱크(110)의 화염 수용 공간부(112)의 하부 측에 구비되는 상면 측만이 개방되는 입설되는 통체로서 바람직하게는 원통체이며, 그 내부에 일정 공간의 연소실(166a)을 형성하고, 그 연소실(166a) 내의 상부 측에 펠릿 수평 이송관(162)의 후단부와 펠릿 용융 천공관(163)이 위치된다.

그리고, 해당 연소로(166)의 측면과 하면 측은 이중 벽 구조로 되어 그 외측 둘레를 감싸도록 물 재킷(166b)이 형성되며, 해당 물 재킷(166b)은 상단부에서 축열 용수 탱크(110) 내부에 연통된다.

따라서, 물 재킷(166b) 내부에는 축열 용수 탱크(110) 내의 축열 용수(w1)가 유입되어 충진되며, 연소로(166) 내에서의 연소에 따라 그 내부의 축열 용수(w1)가 가열되되 축열 용수 탱크(110) 내의 축열 용수(w1)보다 더욱 높은 고온으로 가열될 수 있다.

본 발명에 따르면, 추가적으로, 물 재킷(166b) 내의 축열 용수(w1)를 연소로(166)로부터 멀리 떨어진 위치의 축열 용수 탱크(110) 부분으로 송수하기 위하여 물 재킷(166b)과 축열 용수 탱크(110)의 원거리 위치 간을 연결하기 위한 고온수 송수관(150)이 구비되며, 그 고온수 송수관(150) 상에는 송수압을 제공하기 위해 송수 펌프와 같은 송수압 발생 수단(152)이 구비된다.

즉, 축열 용수 탱크(110) 내에서 연소로(166)로부터 멀리 떨어지거나 그 상단부 측은 축열 온도가 상대적으로 낮게 되므로, 그것을 고온화시키기 위해 물 재킷(166b) 내의 고온수를 송수하여 공급하는 것이다.

상기한 메인 연소반(167)은 연소로(166) 내의 펠릿 용융 천공관(163)의 이격 되는 하부 측에 구비되어 펠릿 용융 천공관(163)으로부터 낙하되는 수지액을 수용받아 추가적으로 연소시키는 것으로, 그것은 상면 측만이 개구되는 입설되는 원통체로서 그 측면 상에는 전반적으로 측면 송풍공(167a)이 형성되고 그 하면 상에는 전반적으로 하면 배출공(167b)이 형성된다.

이때, 입설되는 원통체인 메인 연소반(167)은 상하 방향에 따른 그 측면 높이가 그다지 높지 않은 것으로, 그 측면의 존재는 그 저면 상에 위치된 수지 연료가 연소될 때 상향되는 소용돌이 형태의 화염(f)이 원활히 형성되도록 함으로써 연소에 따라 발생되는 유해성 물질과 매연을 완전 연소하여 소멸시키는 중요한 역할을 한다.

해당 메인 연소반(167)은 그 측면 상에 전반적으로 측면 송풍공(167a)이 형성되어 있어 상부 공기 분출구들(170)을 통해 여러 측방에서 분사되는 고압 공기를 원활히 수용받아 그 내측에서의 완전 연소를 돕고 그 내부에서 상향되는 소용돌이 형태의 화염(f)이 원활히 형성되도록 한다.

물론, 상부 공기 분출구(170)에서 분출된 공기는 연소실(166a) 내부에도 존재되므로, 메인 연소반(167)의 하면 상의 하면 배출공(167b)을 통해서도 공기 유입이 이루어진다.

그리고, 그 하면 상의 하면 배출공(167b)을 통해서는 아직 미처 연소되지 못한 수지 연료와 수지재가 낙하되어 배출된다.

상기한 상부 공기 분출구(170)는 메인 연소반(167)의 외측 측방의 여러 위치에서 고압 공기를 분출하도록 다수개 구비되는 것으로, 바람직하게는 원주 방향에 따른 일정 간격으로 이격되도록 다수개가 구비된다.

이러한 상부 공기 분출구(170)는 고압 공기를 공급하여 수지 연료의 완전 연소를 돕고 메인 연소반(167) 내에서 상향되는 소용돌이 형태의 화염(f)이 원활히 형성되도록 한다.

상기한 서브 연소반(171)은 연소실(166a) 내에서 메인 연소반(167)의 이격되는 하부 측에 구비되어 메인 연소반(167)으로부터 낙하되는 수지 연료를 수용받아 추가 연소시킴으로써 화력을 증대시키는 것으로, 메인 연소반(167)과 동일한 형태이되 그 측면 상에만 전반적으로 측면 송풍공(171a)이 형성되고 그 저면 상에는 저면 배출공이 형성되지 않는 것이다.

해당 서브 연소반(171)은 가장 하부 측에서 연소재를 수집하는 재받이 역할도 겸하며, 사용자는 서브 연소반(171)을 외부로 인출하여 연소재를 비울 수 있다.

상기한 하부 공기 분출구(172)는 서브 연소반(171)의 외측 측방에서 고압 공기를 분출하도록 적어도 하나 이상 구비되는 것으로, 고압 공기를 공급하여 수지 연료의 완전 연소를 돕고 화력을 증진시키며 서브 연소반(171) 내에서 상향되는 소용돌이 형태의 화염(f)이 형성되도록 한다.

이때, 서브 연소반(171)에서는 메인 연소반(167)에서 거의 연소되고 미처 연소되지 못한 잔량의 수지 연료가 연소되므로, 그에 대해 구비되는 하부 공기 분출구(172)는 구지 상부 공기 분출구(170)처럼 다수개 구비될 필요는 적다.

아울러, 하부 공기 분출구(172)를 통한 공기 분출은 항시 실시될 필요는 없으며, 화력을 증진시킬 필요가 있는 시점에서만 일시적으로 실시될 수 있다.

즉, 평상 시에는 상부 공기 분출구(170)를 통한 공기 분출만 실시하다가, 시급하거나 많은 양의 활용수(w2)를 생산하고자 하는 시점에서만 추가적으로 하부 공기 분출구(172)를 이용할 수 있다.

상기한 고압 공기 공급 수단(173)은 외부 공기를 수집하여 고압으로 송풍하여 상부 공기 분출구(170) 및 하부 공기 분출구(172)에서 분출되도록 하는 것으로, 구체적으로는, 외부 공기를 수집하여 고압 송풍하는 블로워(blower)와, 해당 블로워로부터 송풍되는 고압 공기를 상부 공기 분출구(170) 및 하부 공기 분출구(172)로 내부 이송하는 공기 이송관 및 공기 이송관 상에 구비되어 공급을 단속하는 밸브체의 조합으로 구현될 수 있다.

이러한 고압 공기 공급 수단(173)은 공기를 고압으로 공급하여 상부 공기 분출구(170)와 하부 공기 분출구(172)에서 분출되도록 함으로써, 연소실(166a) 내에 고압 공기의 난류(turbulent flow)가 형성되어 수지 연료가 완전 연소되도록 한다.

상기한 회전 간섭 수단(168)은 메인 연소반(167)의 상부 측에 구비되어 일정 주기로 회전되어 메인 연소반(167) 내의 수지 연료를 간섭하여 위치를 변경시킴으로써 화력을 증대시키고 또한 메인 연소반(167) 내의 수지 연료를 밑으로 낙하시킨다.

해당 회전 간섭 수단(168)은 구체적으로, 회전 축 상에 간섭 판이 결합된 것일 수 있다.

상기한 제2 회전구동수단(169)은 회전 간섭 수단(168)을 회전시키는 구동력을 발생하는 것으로, 바람직하게는 모터일 수 있고, 구체적으로 그 모터의 출력 축 이 회전 간섭 수단(168)의 회전 축과 연결되는 것일 수 있다.

상기한 점화기(174)는 가동 초기에 펠릿 용융 천공관(163)의 후단부 또는 메인 연소반(167)을 측방에서 가열하여 초기 공급된 폐수지 펠릿(p)을 착화하는 것으로, 최초 운전 시 대략 1~5분간 작동된 후 정지될 수 있고, 그것은 바람직하게 별도의 가스 연료를 이용하여 가스 불꽃을 형성하는 것일 수 있다.

덧붙여, 본 발명에 따른 보일러(100)는 전반적인 작동 제어를 실시하는 제어부(미도시)를 더 구비하며, 해당 제어부는 정량공급수단, 제1 회전구동수단(165), 제2 회전구동수단(169), 고압 공기 공급 수단(173), 송수압 발생 수단(152), 점화기(174), 기타 밸브체 등을 작동 제어한다.

이상과 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 폐수지 펠릿 연료 보일러(100)의 작용을 이하 설명한다.

최초 운전 시점에서는 제1 회전구동수단(165)이 가동되어 회전 스크류(164)가 회전됨으로써 적재 호퍼(161)로부터 하향 투입되는 폐수지 펠릿(p)을 후단 쪽으로 이송하여 폐수지 펠릿(p)이 펠릿 용융 천공관(163)의 후단부와 메인 연소반(167) 내에 위치된다.

이어서, 점화기(174)가 작동 개시되어 펠릿 용융 천공관(163)의 후단부와 메인 연소반(167) 내에 위치된 폐수지 펠릿(p)을 착화한 후 작동 정지된다.

아울러, 고압 공기 공급 수단(173)의 가동에 따라서 다수개의 상부 공기 분출구(170)로부터 메인 연소반(167)을 향해 고압 공기가 분출되며, 분출된 고압 공기는 메인 연소반(167) 상의 측면 송풍공(167a)을 통해 내측으로 유입되어 연소를 돕는다.

관련하여, 착화 및 연소에 따라서 펠릿 용융 천공관(163) 내부의 폐수지 펠릿(p)은 융융되면서 일부 연소된다.

이상과 같은 회전 스크류(164)에 의한 폐수지 펠릿(p)의 공급, 상부 공기 분출구(170)를 통한 고압 공기의 분출은 연속적으로 실시된다.

메인 연소반(167) 내측에서는 그 상부의 펠릿 용융 천공관(163)으로부터 낙하되는 수지액이 수용되어 추가 연소되며, 이때 다수개의 상부 공기 분출구(170)로부터 분출되는 고압 공기가 그 측면 송풍공들(167a)을 통해 유입되고, 그것은 원형이면서 일정 높이의 측면을 갖고 있는 바, 그 내측에서의 연소에 따라서 소용돌이 형태로 상향되는 화염(f)이 형성됨으로써, 연소 효율이 향상되고, 완전 연소가 실현됨으로써, 연소에 따라 발생될 수 있는 유독성 물질과 매연을 완전하게 연소시켜 소멸시킬 수 있다.

그리고, 상향되는 화염(f)에 의해 펠릿 용융 천공관(163) 부분에서 연소되는 것 또한 완전 연소될 수 있다.

펠릿 용융 천공관(163)과 메인 연소반(167) 내에서의 연소에 따라서 발생되는 상향되는 화염(f)과 열기는 축열 용수 탱크(110)의 화염 수용 공간부(112)에 미쳐 축열 용수 탱크(110) 내의 축열 용수(w1)를 가열시키며, 또한 그 연소로(166) 외측의 물 재킷(166b) 내의 축열 용수(w1)를 가열시킨다.

이로써, 축열 용수 탱크(110)와 물 재킷(166b) 내의 축열 용수(w1)가 가열되어 축열된다.

아울러, 펠릿 용융 천공관(163) 내에서도 폐수지 펠릿(p)은 일부 연소되는데, 그것은 회전 스크류(164)에 의해 이송되면서 위치 변경되는 바, 보다 원활히 완전 연소될 수 있고, 또한 후단까지 이송된 수지액은 낙하되면서 위치 변경되므로, 또한 보다 완전하게 완전 연소될 수 있다.

아울러, 메인 연소반(167)에 대해 구비된 회전 간섭 수단(168)이 일정 주기로 가동되어 메인 연소반(167) 내의 수지 연료를 간섭하여 위치 변경시킴으로써, 또한 화력을 증진시키고, 연소 효율이 향상되도록 한다.

나아가, 메인 연소반(167)의 하면 상에는 전반적으로 하면 배출공(167b)이 형성되어 있는 바, 일부 수지 연료는 메인 연소반(167)으로부터 낙하되어 서브 연소반(171) 내에서 연소되며, 그 연소에 따라 발생될 수 있는 유독성 물질 및 매연 또한 충분하게 화염(f)과 만나 완전 소멸될 수 있다.

아울러, 화력을 시급히 높이거나 그것을 더욱 증진시켜 축열량을 증대시킬 필요가 있는 시점에서는 추가적으로 하부 공기 분출구(172)를 통한 고압 공기의 분출이 실시되어 서브 연소반(171)에서의 연소 정도를 제고시키고 화염을 성장시킨다.

관련하여, 연소실(166a) 내에서의 연소에 따라 발생되는 열기 및 배기가스는 상향되어 축열 용수 탱크(110)의 화염 수용 공간부(112) 내측면을 일단 가열한 다음, 배기열 회수부(120)의 소형 배기관들(120a)을 통해 배출되면서 축열 용수 탱크(110) 내의 축열 용수(w1)를 가열한 후, 최종적으로 연도(130)를 통해 대기 방출된다.

한편, 연소로(166) 외측의 물 재킷(166b) 내의 축열 용수(w1)는 고온수 송수관(150)을 통해 축열 용수 탱크(110)의 외진 부분으로 공급되어 축열 용수(w)의 온도를 균일화시킨다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐수지 펠릿 연료 보일러의 구성을 나타내는 개략 단면도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐수지 펠릿 연료 보일러의 요부를 나타내는 확대 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 폐수지 펠릿 연료 보일러 110 : 축열 용수 탱크

112 : 화염 수용 공간부 114 : 용수 보충구

120 : 배기열 회수부 120a : 소형 배기관

130 : 연도 140 : 활용수 가열관부

142 : 활용수 유입구 144 : 활용수 유출구

150 : 고온수 송수관 152 : 송수압 발생 수단

160 : 펠릿 연소부 161 : 적재 호퍼

162 : 펠릿 수평 이송관 162a : 펠릿 투입구

163 : 펠릿 용융 천공관 163a : 측면 관통공

163b : 종단 배출구 164 : 회전 스크류

165 : 제1 회전구동수단 166 : 연소로

166a : 연소실 166b : 물 재킷

167 : 메인 연소반 167a : 측면 송풍공

167b : 하면 배출공 168 : 회전 간섭 수단

169 : 제2 회전구동수단 170 : 상부 공기 분출구

171 : 서브 연소반 171a : 측면 송풍공

172 : 하부 공기 분출구 173 : 고압 공기 공급 수단

174 : 점화기 w1 : 축열 용수

w2 : 활용수 f : 화염

p : 폐수지 펠릿

Claims (5)

1. 내부에 축열 용수(w1)가 수용되고 하면 일측에는 함몰되는 일정 공간의 화염 수용 공간부(112)가 형성되는 축열 용수 탱크(110);

   폐수지 펠릿(p)을 연속 공급하면서 연소하여 연소에 따른 상향되는 화염(f)이 상기 화염 수용 공간부(112)에 미치되도록 하는 펠릿 연소부(160);

   일단 측은 상기 화염 수용 공간부(112)에 연통되고 타단 측은 연도(130)에 연통되도록 상기 축열 용수 탱크(110) 내부를 가로지도록 구비되는 소형 배기관(120a)이 다수개 밀집되어 이루어지는 배기열 회수부(120);

   상기 축열 용수 탱크(110) 내에 침지되도록 구비되어 내부를 흐르는 활용수(w2)를 가열하여 공급하는 활용수 가열관부(140); 를 포함하되,

   상기 펠릿 연소부(160)는,

   전단 측에 상기 폐수지 펠릿(p)이 투입되는 펠릿 투입구(162a)가 형성되고 수평으로 구비되며 후단 측이 개구되는 펠릿 수평 이송관(162);

   상기 펠릿 수평 이송관(162)의 후단 측에 연이어지도록 결합되는 일정 길이의 관체로서 전단 측은 개구되고 후단 측은 폐쇄되되 폐쇄되는 후면 상에는 하나 이상의 종단 배출구(163b)가 형성되고 측면 상에는 전반적으로 측면 관통공(163a)이 형성되는 펠릿 용융 천공관(163);

   상기 펠릿 수평 이송관(162)과 상기 펠릿 용융 천공관(163)의 내부에 공통되도록 길게 구비되어 회전에 따라 상기 폐수지 펠릿(p)을 후단 측으로 연속 이송시키는 회전 스크류(164);

   상기 회전 스크류(164)를 회전시키는 구동력을 발생하는 제1 회전구동수단(165);

   상기 화염 수용 공간부(112)의 하부 측에 구비되는 상면 측만이 개방되는 입설되는 통체로서 내부에 연소실(166a)을 형성하며 상기 연소실(166a) 내에 상기 펠릿 수평 이송관(162)의 후단부와 상기 펠릿 용융 천공관(163)이 위치되고 측면과 하면 측을 둘러싸도록 상기 축열 용수 탱크(110)와 내부 연통되는 물 재킷(166b)이 형성되는 연소로(166);

   상기 연소로(166) 내의 상기 펠릿 용융 천공관(163)의 이격되는 하부 측에 구비되어 상기 펠릿 용융 천공관(163)으로부터 낙하되는 수지액을 수용받아 추가 연소시키는 상면 측만이 개구되는 입설된 원통체로서 측면 상에는 전반적으로 측면 송풍공(167a)이 형성되고 하면 상에는 전반적으로 하면 배출공(167b)이 형성되는 메인 연소반(167);

   상기 메인 연소반(167)의 외측 측방의 여러 위치에서 상기 메인 연소반(167)을 향해 고압 공기를 분출하는 상부 공기 분출구(170);

   분출용 고압 공기를 상기 상부 공기 분출구(170)로 공급하는 고압 공기 공급 수단(173); 및

   상기 펠릿 용융 천공관(163)의 후단부 또는 상기 메인 연소반(167)을 측방에서 가열하여 초기 점화시키는 점화기(174); 로 구성되는 것을 특징으로 하는 폐수지 펠릿 연료 보일러.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 펠릿 연소부(160)는,

   상기 연소실(166a) 내의 상기 메인 연소반(167)의 이격되는 하부 측에 구비되어 상기 메인 연소반(167)으로부터 낙하되는 수지 연료를 수용받아 추가 연소시키는 것으로 상면 측만이 개구되는 입설되는 원통체로서 측면 상에는 전반적으로 측면 송풍공(171a)이 형성되는 서브 연소반(171); 및

   상기 고압 공기 공급 수단(173)으로부터 고압 공기를 공급받아 상기 서브 연소반(171)의 외측 측방에서 상기 서브 연소반(171)을 향해 분출하는 하부 공기 분출구(172); 를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폐수지 펠릿 연료 보일러.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 펠릿 연소부(160)는,

   상기 메인 연소반(167)에 대한 상부 측에 구비되어 일정 주기로 회전되어 상기 메인 연소반(167) 내의 수지 연료를 간섭하여 위치 변경시키는 회전 간섭 수단(168); 및

   상기 회전 간섭 수단(168)을 회전시키는 제2 회전구동수단(169); 을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폐수지 펠릿 연료 보일러.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 물 재킷(166b)과 상기 축열 용수 탱크(110)의 일측 간을 연결하여 상기 물 재킷(166b) 내의 고온수를 송수하여 공급하는 고온수 송수관(150); 및

   상기 고온수 송수관(150) 상에 구비되어 송수압을 인가하는 송수압 발생 수단(152); 을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폐수지 펠릿 연료 보일러.
5. 제 2 항에 있어서,

   평상 가동 시에는 상기 상부 공기 분출구(170)를 통한 공기 분출만 실시되고, 화력 증진이 필요되는 시점에서 상기 하부 공기 분출구(172)를 통한 공기 분출이 추가 실시되는 것을 특징으로 하는 폐수지 펠릿 연료 보일러.

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