KR101134674B1 - 유화연료 연소시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 유화연료 연소시스템은 외부로부터 액체연료 및 물을 공급받아 혼합하여 유화연료를 생성시키는 로터리믹서기와; 상기 로터리믹서기에 의해 생성된 상기 유화연료를 연소시키는 연소수단과; 상기 로터리믹서기에 액체연료를 공급하되, 액체연료 공급량을 측정/표시하는 액체연료 공급부와; 상기 로터리믹서기에 물을 공급하되, 물 공급량을 측정/표시하는 물 공급부와; 상기 연소수단에 의해 상기 유화연료의 연소시 발생되는 배출가스에 함유된 대기오염물질량을 측정하는 대기오염물질센서와; 상기 대기오염물질센서에 의해 측정된 대기오염물질값에 따라 상기 액체연료 공급부에 의해 측정된 액체연료 공급량에 비례하여 물 공급량이 제어되도록 상기 물공급부를 제어하는 콘트롤부를 포함하여 이루어진다.
본 발명은 유화연료의 연소로 인해 배출되는 배출가스로부터 탄소량 검출센서에 의해 일산화탄소농도를 검출하고, 탄소량 검출센서에 의해 검출된 일산화탄소농도에 따라 공급되는 액체연료의 공급량에 비례하여 물의 공급량이 제어되기 때문에, 유화연료의 제조 및 연소가 항상 양호하게 유지되고 대기로 배출되는 일산화탄소를 포함한 대기오염물질을 효과적으로 억제시킬 수가 있는 장점이 있다.
액체연료, 물, 유화연료, 대기오염물질센서, 경보수단

Description

유화연료 연소시스템{BURNING SYSTEM FOR EMULSIFIED FUEL}
본 발명은 유화연료 연소시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액체연료와 물을 적정비율로 로터리믹서기에 공급하여 유중수 형태의 연소효율이 높은 유화연료를 제조하고, 제조된 유화연료를 연소시키는 유화연료 연소시스템에 관한 것이다.
일반적으로 유화는 어떤 액체 속에 이것과 혼화되지 않는 다른 액체가 미립자상태로 균일하게 분산되는 것을 말한다.
유화연료는 액체연료(기름)에 이와 혼화되지 않는 물이 미립자상태로 균일하게 분산되어 있는 유중수(W/O, water in oil)형으로 유화된 것이다. 액체연료에 대한 물의 첨가비율은 액체연료의 종류(석유, 경유, 등유, 중유, 휘발유)에 따라 결정되고, 물의 첨가량에 비례하여 유화연료의 연소효율이 높게 된다.
이와 같이, 액체연료와 물을 유화시키고 이를 연소하여 대기오염물질의 방출을 억제시키는 유화연료 연소시스템으로서, 종래기술인 대한민국 공개특허공보 제2007-0096450호의 에멀젼 연소장치가 개시되어 있다.
종래기술에 따른 에멀젼 연소장치는 각각의 물 및 액체연료공급라인을 통하 여 물 10중량％～50중량％와, 액체연료 50중량％～90중량％의 비율이 되게 에멀젼 믹서기에 공급하는 물 및 액체연료 공급수단과; 물 및 액체연료 공급수단으로부터 적정비율로 공급되는 물과 액체연료을 혼합시키는 에멀젼 믹서기와; 에멀젼 믹서기로 공급되는 물과 액체연료의 공급비율을 컨트롤하며 에멀젼 믹서기의 작동을 제어하는 컨트롤러와; 에멀젼 믹서기와 연결 설치되어 에멀젼 믹서기에서 공급되는 혼합연료를 매개로 발화되는 연소수단과; 연소수단의 발화를 촉진하기 위하여 연소수단에 수소 및 산소를 공급하는 수소/산소 공급수단으로 이루어져 있다.
그리고, 물 및 액체연료공급라인에는 밸브, 펌프, 압력계, 유량감지센서가 설치되어 있다.
이와 같이 구성된 종래기술은 기름에 종류에 따라 기설정된 액체연료 및 물의 공급비율에 따라 에멀젼 믹서기로 액체연료와 물이 공급되어 혼합된다. 액체연료 및 물의 공급제어는 물 및 액체연료 공급라인에 설치된 밸브 및 펌프가 압력계 및 유량감지센서로부터 측정값을 수신받은 콘트롤부에 의해 제어됨으로써 이루어진다.
혼합된 혼합연료는 연소수단에서 발화되어 연소된다. 혼합연료가 발화될 때, 발화를 촉진하기 위해 수소 및 산소가 연소수단에 공급된다.
그러나, 종래기술은 액체연료의 종류에 따라 에멀젼 믹서기로 공급되는 물 및 액체연료의 공급비율이 기설정되어 있어, 콘트롤부에 의해 에멀젼 믹서기로 공급되는 물 및 액체연료의 공급만이 제어된다.
이로 인해, 에멀젼 믹서기 및 연소수단이 정상적으로 제기능을 하지 못할 경 우에는 물과 액체연료의 유화가 잘 되지 않거나, 또는 유화연료의 발화 및 연소가 잘 이루어지지 않을 때, 유화연료의 연소효율이 떨어지고 대기오염물질이 유화되지 않은 액체연료의 연소시와 같이 방출되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 유화연료의 연소로 인해 배출되는 배출가스에 포함된 대기오염물질농도에 따라 유화연료의 제조시 공급되는 액체연료의 공급량에 비례하여 물의 공급량을 제어할 수 있는 유화연료 연소시스템을 제공하는 데에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유화연료 연소시스템은 외부로부터 액체연료 및 물을 공급받아 혼합하여 유화연료를 생성시키는 로터리믹서기와; 상기 로터리믹서기에 의해 생성된 상기 유화연료를 연소시키는 연소수단과; 상기 로터리믹서기에 액체연료를 공급하되, 액체연료 공급량을 측정/표시하는 액체연료 공급부와; 상기 로터리믹서기에 물을 공급하되, 물 공급량을 측정/표시하는 물 공급부와; 상기 연소수단에 의해 상기 유화연료의 연소시 발생되는 배출가스에 함유된 대기오염물질량을 측정하는 대기오염물질센서와; 상기 대기오염물질센서에 의해 측정된 대기오염물질값에 따라 상기 액체연료 공급부에 의해 측정된 액체연료 공급량에 비례하여 물 공급량이 제어되도록 상기 물공급부를 제어하는 콘트롤부를 포함하여 이루어진다.
상기 액체연료 공급부는 액체연료가 저장되는 액체연료 저장탱크와; 상기 액체연료 저장탱크로부터 제1펌프에 의해 상기 로터리믹서기로 공급되는 액체연료의 단위 시간당 공급량을 실시간 측정 및 표시하는 순시유량계와; 상기 로터리믹서기 로 공급된 액체연료의 공급 누적량을 측정 및 표시하는 적산유량계로 이루어진다.
상기 물 공급부는 물이 저장되는 물 저장탱크와; 상기 물 저장탱크로부터 제2펌프에 의해 상기 로터리믹서기로 공급되는 물의 단위 시간당 공급량을 실시간 측정 및 표시하는 순시 물유량계와; 상기 로터리믹서기로 공급된 물의 공급 누적량을 측정 및 표시하는 적산 물유량계로 이루어진다.
상기 콘트롤부는 상기 순시유량계에 의해 측정된 액체연료의 실시간 공급량과, 상기 대기오염물질센서에 의해 측정된 대기오염물질값에 따라 공급될 물의 양을 연산하는 비례연산회로와; 상기 비례연산회로로부터 연산된 물의 공급량에 따라 상기 제2펌프의 속도를 제어하는 속도제어회로를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 대기오염물질센서에 의해 상기 배출가스로부터 검출된 대기오염물질값을 실시간 표시하는 순시 오염물질량 표시부와; 상기 대기오염물질센서에 의해 검출되어 배출된 대기오염물질의 누적량을 표시하는 적산 오염물질량 표시부와; 상기 대기오염물질센서에 의해 검출된 대기오염물질값이 기설정된 대기오염물질값을 초과하면 상기 콘트롤부에 의해 제어되어 경보를 울리는 경보수단이 더 포함되어 이루어진다.
본 발명은 유화연료의 연소로 인해 배출되는 배출가스로부터 대기오염물질센서에 의해 대기오염물질농도를 검출하고, 대기오염물질센서에 의해 검출된 대기오염물질농도에 따라 공급되는 액체연료의 공급량에 비례하여 물의 공급량이 제어되기 때문에, 유화연료의 제조 및 연소가 항상 양호하게 유지되고 대기로 배출되는 대기오염물질을 효과적으로 억제시킬 수가 있는 장점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.
본 실시 예에 따른 유화원료 연소시스템의 구조를 첨부한 도 1에 나타내 보였다.
도 1를 참조하면, 본 실시 예인 유화원료 연소시스템은 액체연료 및 물을 적정비율로 공급받아 혼합하여 유화원료를 생성시키는 로터리믹서기(10)와, 로터리믹서기(10)에 의해 생성된 유화원료를 연소시키는 연소수단(20)과, 로터리믹서기(10)에 액체연료를 공급하며 액체연료 공급량을 측정 및 표시하는 액체연료 공급부(30)와, 로터리믹서기(10)에 물을 공급하며 물 공급량을 측정 및 표시하는 물 공급부(40)와, 연소수단(20)에 의해 유화원료의 연소시 발생되는 배출가스에 포함된 대기오염물질량을 측정하는 대기오염물질센서(50)와, 대기오염물질센서(50)에 의해 측정된 대기오염물질값에 따라 액체연료 공급부(30)에 의해 측정된 액체연료 공급량에 비례하여 로터리믹서기(10)에 물 공급량이 제어되도록 물 공급부(40)를 제어하는 콘트롤부(60)로 이루어져 있다.
로터리믹서기(10)는 외부로부터 공급된 액체연료 및 물을 본체내에서 회전하는 로터에 의해 미립자상태로 파쇄하여 혼합하는 것이다.
연소수단(20)은 유화원료를 발화시켜 연소시킬 수 있는 것으로 엔진, 보일러등이 있다.
액체연료 공급부(30)는 액체연료가 저장되는 액체연료 저장탱크(31)와, 액체 연료 저장탱크(31)와 로터리믹서기(10)를 연결하는 액체연료 이송관(32)과, 액체연료 이송관(32)상에 마련되어 액체연료를 펌핑하여 로터리믹서기(10)로 공급하는 제1펌프(33)와, 액체연료 이송관(32)상에 마련되어 단위시간당 로터리믹서기(10)에 공급되는 액체연료의 공급량을 실시간 측정하여 표시하는 순시유량계(34)와, 액체연료의 공급 누적량을 측정하여 표시하는 적산유량계(35)로 이루어져 있다.
물 공급부(40)는 물이 저장되는 물 저장탱크(41)와, 물 저장탱크(41)와 로터리믹서기(10)를 연결하는 물이송관(42)과, 물이송관(42)상에 마련되어 물을 펌핑하여 로터리믹서기(10)로 공급하는 제2펌프(43)와, 물이송관(42)상에 마련되어 로터리믹서기(10)에 공급되는 물의 공급량을 실시간 측정하여 표시하는 순시 물유량계(44)와, 물의 공급 누적량을 측정하여 표시하는 적산 물유량계(45)로 이루어져 있다.
대기오염물질센서(50)는 배출가스에 포함된 일산화탄소, 황산화물, 질소산화물의 량을 감지하게 된다. 본 실시 예에서는 일산화탄소를 감지하는 탄소량 검출센서를 예시하였다.
첨부한 도 2를 참조하면, 콘트롤부(60)는 순시유량계(34)에 의해 측정된 액체연료의 실시간 공급량을 수신받아 이에 비례하여 공급될 물의 양을 연산하는 비례연산회로(61)와; 비례연산회로(61)로부터 연산된 물의 공급량에 따라 제2펌프(43)의 속도를 제어하는 속도제어회로(62)를 포함하여 이루어진다.
바람직하게는 로터리믹서기(10)의 유입측 물이송관(42)상에 솔레노이드밸브(46)를 구비하고, 비례연산회로(61)로부터 연산된 물의 공급량에 따라 솔레노이 드밸브(46)가 콘트롤부(60)에 의해 온/오프제어되도록 할 수도 있다.
또한, 연소수단(20)의 배출가스 배출측에는 대기오염물질센서(50)인 일산화탄소를 검출하는 탄소량 검출센서에 의해 배출가스로부터 검출된 일산화탄소의 검출량을 실시간 표시하는 순시 오염물질량 표시부(21)와, 배출가스와 함께 배출된 대기오염물질의 누적배출량을 표시하는 적산 오염물질량 표시부(22)가 더 마련된다.
컨트롤부(60)는 대기오염물질센서(50)인 탄소량 검출센서로부터 배출가스에 포함된 일산화탄소량을 실시간 수신받아 기설정된 일산화탄소량과 비교한다. 그리고, 비례연산회로(61)에 의해 초과된 일산화탄소량에 비례하여 공급될 물의 양이 연산된다.
그리고, 첨부한 도 3을 참조하면, 대기오염물질센서(50)에 의해 검출된 대기오염물질인 일산화탄소의 검출값이 기설정된 일산화탄소의 배출량을 초과하게 될 경우에, 콘트롤부(60)에 의해 제어되어 경보를 울리는 경보수단(70)이 더 구비된다.
경보수단(70)은 램프, 앰프등이 사용된다. 또한, 본 실시 예인 유화연료 연소시스템에 고장이 발생할 경우에도 경보수단(70)은 콘트롤부(60)에 의해 제어되어 경보가 울리도록 되어 있다. 본 실시 예의 고장은 제1,2펌프(33,43)의 고장으로 순시 유량계(34) 및 순시 물유량계(44)에 액체연료 및 물의 유량이 측정되지 않거나, 연소수단에서 유화연료의 발화 및 연소에 의한 열이 열감지센서에 의해 감지되지 않을 경우에 고장판정회로(63)에 의해 감지된다.
이하에서는, 이와 같이 구성된 본 실시 예의 작용에 대해 설명한다.
제1,2펌프(33,43)의 구동으로 액체연료와 물이 일정비율로 로터리믹서기(10)에 공급된다. 로터리믹서기(10)는 액체연료와 물을 혼합하여 유화연료를 생성하고, 이를 연소수단(20)에 공급하게 된다. 연소수단(20)에서 유화연료는 발화되어 연소되고 이때, 발생된 배출가스는 대기중으로 배출된다.
로터리믹서기(10)에 공급되는 액체연료 및 물의 공급량은 순시유량계(34), 순시 물유량계(44)에 의해 실시간 측정된다. 이때, 콘트롤부(60)의 비례연산회로(61)는 순시유량계(34)로부터 수신된 실시간 액체연료의 공급량에 비례하여 물 공급량을 연산하게 된다.
비례연산회로(61)에 의해 연산된 물 공급량에 따라 콘트롤부(60)는 제2펌프(43) 및 솔레노이드 밸브(46)를 제어하여 물 공급량을 조절하게 된다.
따라서, 로터리믹서기(10)에는 항상 적정비율로 액체연료 및 물이 공급되기 때문에, 연소효율이 좋은 유화연료를 생성하게 된다. 그리고, 유화연료의 연소효율이 좋기 때문에, 유화연료의 연소시 대기오염물질 발생이 최대한 억제된다.
한편, 유화연료의 연소시 배출가스에 포함된 대기오염물질인 일산화탄소량을 대기오염물질센서(50)인 탄소량 검출센서에 의해 검출하고 이를 비례연산회로(61)에 송신하게 된다. 비례연산회로(61)는 검출된 일산화탄소량이 기설정된 일산화탄소량을 초과하게 되면, 초과된 일산화탄소량에 비례하여 물 공급량을 연산하게 된다.
비례연산회로(61)에 의해 연산된 물 공급량에 따라 콘트롤부(60)는 제2펌 프(43) 및 솔레노이드 밸브(46)를 제어하여 물 공급량을 조절하게 된다.
즉, 로터리믹서기(10)에 항상 적정비율로 액체연료 및 물이 공급되더라도, 로터리믹서기(10)의 성능이 떨어지거나, 연소수단(20)에서의 유화연료의 불완전연소로 인해, 배출가스에 포함된 일산화탄소량이 기준치를 초과하는 문제점을 해결할 수가 있게 된다.
한편, 제1,2펌프(33,43)의 고장으로 액체연료 및 물이 로터리믹서기(10)에 공급되지 않거나, 연소수단(20)에서의 유화연료가 연소되지 않을 경우 고장판정회로(63)는 고장이 있음을 판정하게 된다. 고장판정회로(63)의 고장판전신호를 수신받은 콘트롤부(60)는 경보수단(70)을 제어하여 경보수단인 램프 및 앰프가 작동되게 된다.
따라서, 사용자는 본 실시 예의 고장여부를 실시간 확인할 수가 있다.
앞에서 설명된 본 발명의 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 유화연료 연소시스템의 실시 예를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 도 1의 실시 예인 유화연료 연소시스템의 물 공급량 제어구조를 보인 블럭도,
도 3은 도 1의 실시 예인 유화연료 연소시스템의 경보수단 제어구조를 보인 블럭도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 로터리믹서기 20 : 연소수단
30 : 액체연료 공급부 40 : 물공급부
50 : 대기오염물질센서 60 : 콘트롤부
70 : 경보수단

Claims (3)

  1. 외부로부터 액체연료 및 물을 공급받아 혼합하여 유화연료를 생성시키는 로터리 믹서기와;
    상기 로터리 믹서기에 의해 생성된 상기 유화연료를 연소시키는 연소수단과;
    상기 로터리 믹서기에 액체연료를 공급하되, 액체연료 공급량을 측정/표시하는 액체연료 공급부와;
    상기 로터리 믹서기에 물을 공급하되, 물 공급량을 측정/표시하는 물 공급부와;
    상기 연소수단에 의해 상기 유화연료의 연소시 발생되는 배출가스에 함유된 대기오염물질량을 측정하는 대기오염물질센서와;
    상기 대기오염물질센서에 의해 측정된 대기오염물질값에 따라 상기 액체연료 공급부에 의해 측정된 액체연료 공급량에 비례하여 물 공급량이 제어되도록 상기 물공급부를 제어하는 콘트롤부를 포함하며,
    상기 액체연료 공급부는 액체연료가 저장되는 액체연료 저장탱크와;
    상기 액체연료 저장탱크로부터 제1펌프에 의해 상기 로터리 믹서기로 공급되는 액체연료의 단위 시간당 공급량을 실시간 측정 및 표시하는 순시유량계와;
    상기 로터리 믹서기로 공급된 액체연료의 공급 누적량을 측정 및 표시하는 적산유량계로 이루어지고,
    상기 물 공급부는 물이 저장되는 물 저장탱크와; 상기 물 저장탱크로부터 제2펌프에 의해 상기 로터리 믹서기로 공급되는 물의 단위 시간당 공급량을 실시간 측정 및 표시하는 순시 물유량계와; 상기 로터리 믹서기로 공급된 물의 공급 누적량을 측정 및 표시하는 적산 물유량계로 이루어지고,
    상기 콘트롤부는 상기 순시유량계에 의해 측정된 액체연료의 실시간 공급량과, 상기 대기오염물질센서에 의해 측정된 대기오염물질값에 따라 공급될 물의 양을 연산하는 비례연산회로와;
    상기 비례연산회로로부터 연산된 물의 공급량에 따라 상기 제2펌프의 속도를 제어하는 속도제어회로를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유화원료 연소시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 대기오염물질센서에 의해 상기 배출가스로부터 검출된 대기오염물질값을 실시간 표시하는 순시 오염물질량 표시부와;
    상기 대기오염물질센서에 의해 검출되어 배출된 대기오염물질의 누적량을 표시하는 적산 오염물질량 표시부와;
    상기 대기오염물질센서에 의해 검출된 대기오염물질값이 기설정된 대기오염물질값을 초과하면 상기 콘트롤부에 의해 제어되어 경보를 울리는 경보수단이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 유화원료 연소시스템.
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