KR101078328B1 - 고형연료의 열분해 및 가스화 연소장치 - Google Patents

고형연료의 열분해 및 가스화 연소장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고형연료의 열분해 및 가스화 연소장치에 관한 것이다.
본 발명의 연소장치는 연소기를 내장하여 고형연료를 연소시키기 위한 장소를 마련하는 연소실; 상기 연소실의 벽체가 2중벽 구조를 이룸으로써 벽체의 내부에 형성되어 외부로부터 공급되는 공기를 저장하는 공기챔버; 및 상기 연소실의 내벽체에 설치되어 상기 공기챔버와 연락하며, 상기 공기챔버의 공기를 상기 연소실로 분사하는 공기분사노즐을 포함한다.
본 발명에 의해, 외기가 데워져 연소실에 공급되기 때문에 연소실의 연소능이 크게 향상된다.

Description

고형연료의 열분해 및 가스화 연소장치{SOLID FUEL COMBUSTION APPARATUS BY PYROLYSIS AND GASIFICATION}
본 발명은 고형연료의 열분해 및 가스화 연소장치에 관한 것으로, 특히 연소실의 연소능을 높이고, 연소열을 효과적으로 흡수해 열에너지 이용률과 벽체의 안전성을 높일 수 있도록 한 고형연료의 열분해 및 가스화 연소장치에 관한 것이다.
한국 등록특허공보 제10-0808140호 "순환자원의 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비"는 순환자원의 고발열량 고형연료를 유용한 에너지로 활용하기 위해서 고발열량 고형연료를 연소하기 위한 기술을 개시하고 있다.
선행기술은 고형연료를 열분해 및 가스화를 통한 연소로 완전 연소를 달성한다.
그러나, 선행기술은 외기를 그대로 연소실에 공급하기 때문에 연소능이 떨어지는 문제가 있다.
즉, 선행기술은 차가운 외기를 연소실에 그대로 공급하기 때문에 그 찬 기운에 의해 연소능이 제대로 발휘되지 못하는 문제가 있다.
또한, 선행기술은 연소실 벽체를 고열로부터 보호하기 위한 기술이 빈약하기 때문에 개선할 필요가 있다.
한국 등록특허공보 제10-0808140호 "순환자원의 고형연료를 연소하기 위한 다기능 연소설비"
본 발명의 목적은 연소실의 연소능을 높이고, 연소열을 효과적으로 흡수해 열에너지 이용률과 벽체의 안전성을 높일 수 있는 고형연료의 열분해 및 가스화 연소장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 연소기를 내장하여 고형연료를 연소시키기 위한 장소를 마련하는 연소실; 상기 연소실의 벽체가 2중벽 구조를 이룸으로써 벽체의 내부에 형성되어 외부로부터 공급되는 공기를 저장하는 공기챔버; 및 상기 연소실의 내벽체에 설치되어 상기 공기챔버와 연락하며, 상기 공기챔버의 공기를 상기 연소실로 분사하는 공기분사노즐을 포함한다.
상기 연소실은 상부 연소실부, 중간 연소실부, 상기 연소기를 내장하는 하부 연소실부로 분할되어 서로 조립됨으로 인해 형성되며, 상기 연소실부 각각에 상기 공기분사노즐이 설치됨이 바람직하다.
상기 연소실의 내벽체와 바닥을 덮도록 적층되어 설치되는 수냉자켓을 더 포함할 수 있다.
입수구와 출수구가 상기 공기챔버를 가로질러 설치되어 상기 수냉자켓의 내부와 연락함이 좋다.
상기 공기챔버를 가로질러 설치되어, 외부로부터 유입되는 공기를 상기 연소기로 분사하여 재를 털어내기 위한 청소노즐을 더 포함할 수 있다.
상기 연소실의 내벽체와 천정을 덮도록 적층되어 설치되는 진공챔버를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의해, 외기가 데워져 연소실에 공급되기 때문에 연소실의 연소능이 크게 향상된다.
또한, 연소실 벽체의 수냉자켓에 의해 연소열을 흡수해 온수를 공급함으로써 열에너지 이용률이 향상되고, 벽체가 고온의 열로부터 영향을 받지 않기 때문에 구조적 안정성이 높아져 연소장치의 수명 연장이 기대된다.
도 1은 본 발명의 고형연료의 열분해 및 가스화 연소장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에서 표시 A부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2를 횡축으로 단면하여 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 고형연료의 열분해 및 가스화 연소장치를 분리하여 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 고형연료의 열분해 및 가스화 연소장치의 사용 상태를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 고형연료의 열분해 및 가스화 연소장치를 나타낸 도면, 도 2는 도 1에서 표시 A부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2를 횡축으로 단면하여 나타낸 도면, 도 4는 본 발명의 고형연료의 열분해 및 가스화 연소장치를 분리하여 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 고형연료의 열분해 및 가스화 연소장치의 사용 상태를 나타낸 도면이다.
도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 고형연료의 열분해 및 가스화 연소장치는 연소실(100)의 벽체(111)를 2중벽 구조를 이루어 연소실(100)에 공급되는 외기를 데운다.
연소실(100)은 벽체(111)를 2중벽 구조를 이룸으로써 내부에 공기챔버(121)를 형성하여, 공기분사노즐(211)이 분사하여 연소실(100)에 공급하는 외기를 데운다.
연소실(100)은 선행기술에 개시된 바와 같이 열분해 연소기(11)를 내장하여 고형연료를 연소시키기 위한 장소를 마련한다.
연소실(100)의 바닥에는 송풍관(31)이 회전되게 설치되고, 송풍관(31)에 연소기(11)가 결합되어 송풍관(31)을 따라 회전한다.
송풍관(31)은 외부로부터 유입되는 공기를 연소기(11)에 공급하고, 연소기(11)는 다수개의 노즐구멍을 통해서 연소되는 고형연료에 공기를 분사한다.
연소기(11)는 원뿔 형상을 이루며 높이를 따라 환형의 턱부를 계단 모양을 이루게 형성한 형태를 이루어, 고형연료가 상계단에서 하계단으로 녹아 흐르면서 고상-액상-가스화 과정이 일어나도록 함으로 인해 다량의 가연성 열분해가스를 생성한다.
연소기(11)는 턱부에 ㄱ자 형상의 커버(21)를 배열하여 분리되게 적층해 연소열과 직접 대면하는 것을 차단함으로써 부식을 방지한다. 부식된 커버(21)는 연소기(11)로부터 걷어낸 다음 새로 교체해 사용한다.
연소기(11)가 송풍관(31)으로부터 공급되는 공기를 분사하며 회전함으로써 연소실(100) 내부에는 자연스럽게 선회화염이 형성된다.
선회화염은 공기분사노즐(211)이 분사하는 공기에 의해 연소실(100) 상부에 까지 치솟아 토네이도 선회화염을 이룬다.
공기분사노즐(211)은 공지된 바와 같이 연소실(100)의 높이를 따라 일정 간격을 두고 배열되어 공기를 일방향으로 분사함으로써 연소기(11)에 의해 형성된 선회화염으로부터 토네이도 선회화염을 만든다.
이때, 공기분사노즐(211)은 공기챔버(121)에서 데워진 공기를 분사한다.
공기챔버(121)는 연소실(100)의 외벽체(111a)에 설치되는 공기공급구(221)로부터 외기를 공급받아 일시 저정하며, 공기챔버(121)에 일시 저장된 외기는 연소열에 의해서 데어진다.
연소실(100)의 내벽체(111b)에 설치되는 공기분사노즐(211)은 이처럼 데어진 공기를 연소실(100)로 분사한다.
이와 같이 차가운 외기가 연소실(100)에 그대로 공급되지 않고 한번 데워져서 공급됨으로써 토네이도 선회화염의 연소능이 저하되지 않고 제대로 발휘될 수 있는 것이다.
즉, 토네이도 선회화염이 찬 공기와 만나 순간 순간 화력이 저하되는 일이 발생하지 않아 연소능이 제대로 발휘됨으로써 완전 연소가 달성된다.
한편, 연소실(100)은 규모를 갖기 때문에, 생산성, 설치성, 운반성 및 보관성 등을 높이기 위해 여러 단으로 분할되어 서로 조립됨으로 인해 형성됨이 바람직하다.
예컨대, 연소실(100)은 상부 연소실부(130), 중간 연소실부(140), 열분해 연소기(11)를 내장하는 하부 연소실부(150)로 분할되어 서로 조립됨으로 인해 형성될 수 있다.
이때, 공기챔버(121)는 각 연소실부(130)(140)(150)에 형성되어 밀폐되며, 공기공급구(221)와 공기분사노즐(211)도 각 연소실부(130)(140)(150)에 설치되어 공기챔버(121)와 연락한다.
또한, 연소실(100)은 내벽체(111b)와 바닥을 덮도록 적층되어 설치되는 수냉자켓(251)을 구비하여 열에너지 이용률과 벽체(111)의 안전성을 높인다.
이때, 수냉자켓(251)은 연소열이 가장 높은 하부 연소실부(150)에 설치되어 벽체(111)를 보호함이 좋다.
수냉자켓(251)이 상부 연소실부(130), 중간 연소실부(140)에 설치되면 그 연소실부(130)(140)의 온도를 내릴 수 있기 때문에 토네이도 선회화염의 연소능이 저하되어 좋지 않고, 공기챔버(121)에 의해서 충분히 보호되기 때문에 과잉 설치로 좋지 않다.
수냉자켓(251)은 공기챔버(121)를 가로질러 설치되는 입수구(253)를 통해서 냉각수를 공급받아 저장한다.
이처럼 수냉자켓(251)에 공급되어 저장된 냉각수는 연소열을 흡수하여 벽체(111)를 보호하는 동안 데워진다.
데워진 냉각수는 공기챔버(121)를 가로질러 설치되는 배수구(255)를 통해서 수냉자켓(251)으로부터 출수되어 난방 등을 위한 온수나 욕탕 등의 급탕으로 사용된다.
냉각수가 입수구(253)를 통해 수냉자켓(251)에 공급되고 다시 배수구(255)로 출수되는 흐름은 순환모터나 펌프 등에 의해서 이루어진다.
이와 같이 연소실(100)의 벽체(111)에 설치되는 수냉자켓(251)에 의해 연소열이 흡수됨으로써 벽체(111)가 고온의 열로부터 영향을 받지 않아 구조적 안정성이 높아지고, 이로 인해 연소장치의 수명이 크게 연장될 수 있다.
게다가, 연소열의 흡수로 인해 수냉자켓(251)에서 데워진 냉각수가 온수나 급탕으로 공급됨으로써 에너지 이용률이 크게 향상된다.
또한, 연소실(100)은 내벽체(111b)와 천정을 덮도록 적층되어 설치되는 진공챔버(271)를 구비하여 단열층을 형성한다.
진공챔버(271)는 상부 연소실부(130)와 중간 연소실부(140)를 덮도록 적층됨으로써 연소실과 공기챔버(121)와의 사이에 단열층을 형성한다.
진공침버(271)는 상부 연소실부(130)와 중간 연소실부(140)가 공기챔버(121)의 공기로 인해서 온도가 떨어지는 문제를 해소하여 토네이도 선회화염의 연소능이 저하되는 일이 없도록 한다.
공기분사노즐(211)은 대응하는 공기챔버(121) 또는 진공챔버(271)를 가로질러 설치되어 공기챔버(121)에서 데워진 공기를 연소실(100)로 분사한다.
또한, 연소실(100)의 하부 즉, 하부 연소실부(150)에는 청소노즐(291)이 설치된다.
청소노즐(291)은 공기챔버(121) 및 수냉자켓(251)를 가로질러 설치되어 연소기(11) 및 재 재연소받이(18)와 대향한다.
이러한 청소노즐(291)은 외부로부터 압송되는 공기를 분사하여 연소기(11)의 커버(21) 및 재 재연소받이(18) 위에 쌓인 재를 털어내 아래로 떨어뜨려 연소실(100) 밖으로 배출할 수 있도록 한다.
11:연소기 18:재 재연소받이
21:커버 31:송풍관
100:연소실 111:벽체
111a:외벽체 111b:내벽체
121:공기챔버 130:상부 연소실부
140:중간 연소실부 150:하부 연소실부
211:공기분사노즐 221:공기공급구
251:수냉자켓 253:입수구
255:배수구 271:진공챔버
291:청소노즐

Claims (6)

  1. 연소기를 내장하여 고형연료를 연소시키기 위한 장소를 마련하는 연소실;
    상기 연소실의 벽체가 외벽체와 내벽체를 갖는 2중벽 구조를 이룸으로써 외벽체와 내벽체와의 사이에 형성되어 외부로부터 공급되는 공기를 저장하는 공기챔버; 및
    상기 연소실의 내벽체에 설치되어 상기 공기챔버와 연락하며, 상기 공기챔버의 공기를 상기 연소실로 분사하는 공기분사노즐을 포함하며,
    상기 연소실은 상부 연소실부, 중간 연소실부 및 상기 연소기를 내장하는 하부 연소실부로 분할되어 서로 조립됨으로 인해 형성되며,
    상기 하부 연소실부의 내벽체와 바닥을 덮도록 적층되어 설치되는 수냉자켓을 포함하고,
    상기 중간 연소실부의 내벽체 및 상기 상부 연소실부의 내벽체와 천정을 덮도록 적층되어 설치되는 진공챔버를 더 포함하는,
    고형연료의 열분해 및 가스화 연소장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공기분사노즐은 상기 상부 연소실부, 중간 연소실부, 하부 연소실부에 설치되는, 고형연료의 열분해 및 가스화 연소장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    입수구와 출수구가 상기 공기챔버를 가로질러 설치되어 상기 수냉자켓의 내부와 연락하는, 고형연료의 열분해 및 가스화 연소장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 공기챔버를 가로질러 설치되어, 외부로부터 유입되는 공기를 상기 연소기로 분사하여 재를 털어내기 위한 청소노즐을 더 포함하는, 고형연료의 열분해 및 가스화 연소장치.
  6. 삭제
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