KR101163195B1

KR101163195B1 - 기화식 펠렛 버너

Info

Publication number: KR101163195B1
Application number: KR1020110134729A
Authority: KR
Inventors: 엄기용
Original assignee: 엄기용
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2012-07-06

Abstract

버너 내부에 공기가 투입되도록 구성되어 펠렛 연료의 1차, 2차 및 3차 연소를 통해 펠렛 연료가 완전 연소되도록 구성된 기화식 펠렛 버너가 개시된다. 개시된 기화식 펠렛 버너는 일측에 펠렛 연료가 투입되는 투입구가 마련되고, 타측에 열기를 배출시키는 배출구가 마련되며, 바닥면에 통공이 형성된 연료받침대가 마련된 연소실이 형성되고, 상기 연소실 하부에 상기 연료받침대에 형성된 통공을 통해 떨어지는 재를 받기 위한 재수집실이 형성된 버너본체와, 펠렛 연료가 투입되어 담기기 위한 호퍼가 형성되고, 일측은 상기 호퍼의 하부에 형성된 취출구에 결합되고 타측은 상기 연소실의 투입구와 결합되는 연료공급관이 마련되며, 상기 연료공급관 내에 설치되어 상기 취출구로 취출된 펠렛 연료를 일방향으로 이송시켜 연소실로 투입시키기 위한 스크류컨베이어가 구비된 연료공급부와, 상기 버너본체의 배출구에 결합되고, 선단부는 열기를 모아서 배출할 수 있게 좁아지는 형상을 갖는 화염방출구와, 버너본체의 외부에 설치되어 외부 공기를 공급하는 연소용송풍기와, 상기 연소용송풍기에 연결되는 공기분배통이 마련되고, 상기 공기분배통에 연결되어 상기 연료받침대 측에 공기를 공급하는 제1 공기공급라인이 마련되며, 상기 공기분배통에 연결되어 상기 배출구 측에 공기를 공급하는 제2 공기공급라인이 마련되며, 상기 공기분배통에 연결되어 상기 화염방출구 측에 공기를 공급하는 제3 공기공급라인이 마련되는 공기공급수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

기화식 펠렛 버너{VAPORIZATION PELLET BUTNER}

본 발명은 기화식 펠렛 버너에 관한 것으로, 보다 상세하게는 버너 내부에 공기가 투입되도록 구성되어 펠렛 연료의 1차, 2차 및 3차 연소를 통해 펠렛 연료가 완전 연소되도록 구성된 기화식 펠렛 버너에 관한 것이다.

일반적으로, 가정, 사무실, 공장 및 비닐하우스 등에서는 난방수 및 온수의 공급을 위해 보일러가 사용되고 있으며, 이러한 보일러는 열효율이 높으며 연소 후에 재를 남기지 않아 취급이 용이한 장점이 있는 기름보일러나 가스보일러가 널리 사용되고 있다.

그러나, 이러한 기름보일러나 가스보일러를 사용하기에는 기름이나 가스 등의 연료비 증가로 인해 경제적인 어려움이 있었으며, 특히 사정이 여의치 않은 농촌이나 산간?벽지 등에서는 연료비 증가에 따른 경제적 문제는 물론 그 설치 및 운용 역시 어려운 실정이었다. 더욱이, 기름보일러나 가스보일러에 사용되는 화석 연료는 연소시 발생하는 배기가스나 유류 저장탱크 등에서 자연 증발되는 가스로 인해 대기오염을 포함한 지구 환경오염의 중요한 원인물질로서 작용하였다.

이에, 최근에는 가정용이나 소규모의 업무용으로 사용하는 일반농가, 농어촌, 숙박업소, 사우나, 화훼단지, 양어장 축양장, 건조장, 소규모공장 등을 중심으로 목재는 물론 그외 바이오매스(biomass) 등을 포함한 다양한 펠릿 연료(pellet fuel)를 이용한 보일러를 사용하는 경향이 점차 늘어나고 있다. 한편, 이러한 펠릿 연료는 기름이나 가스보다 연소 효율이 좋은 것은 아니라고 할 수 있다. 그렇기 때문에, 펠릿을 연료로 사용하는 보일러의 버너에 있어서는 펠릿 연료를 가급적 완전 연소에 근접할 수 있도록 제작하는 것이 관건이라고 할 수 있다.

따라서, 펠렛 버너는 버너의 연소실로 유입되는 공기와 펠렛 연료를 적절하게 화합할 수 있도록 하는 구조가 버너에 있어서 무엇보다 중요하다 할 수 있는데, 종래 페렐 버너는 이러한 부분에 있어서 미흡한 구조를 가지기 때문에 높은 연소효율을 기대할 수 없다는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 펠렛 버너는 펠렛을 연료로 하는 경우, 연료 공급을 위한 구조상 연료 공급관이 타연료에 비해 구경이 크게 되므로 이에 대한 제어가 없으면 화염의 역화를 일으키는 문제점과 최초 점화 시간이 길어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로, 그 목적은 버너 내부에서 1차, 2차 및 3차 연소시킬 수 있도록 구성되어 펠렛 연료를 완전 연소시켜 열효율을 높이고 연료의 낭비를 방지하도록 구성된 기화식 펠렛 버너를 제공하는 것이다.

상술한 목적은, 일측에 펠렛 연료가 투입되는 투입구가 마련되고, 타측에 열기를 배출시키는 배출구가 마련되며, 바닥면에 통공이 형성된 연료받침대가 마련된 연소실이 형성되고, 상기 연소실 하부에 상기 연료받침대에 형성된 통공을 통해 떨어지는 재를 받기 위한 재수집실이 형성된 버너본체와, 펠렛 연료가 투입되어 담기기 위한 호퍼가 형성되고, 일측은 상기 호퍼의 하부에 형성된 취출구에 결합되고 타측은 상기 연소실의 투입구와 결합되는 연료공급관이 마련되며, 상기 연료공급관 내에 설치되어 상기 취출구로 취출된 펠렛 연료를 일방향으로 이송시켜 연소실로 투입시키기 위한 스크류컨베이어가 구비된 연료공급부와, 상기 버너본체의 배출구에 결합되고, 선단부는 열기를 모아서 배출할 수 있게 좁아지는 형상을 갖는 화염방출구와, 버너본체의 외부에 설치되어 외부 공기를 공급하는 연소용송풍기와, 상기 연소용송풍기에 연결되는 공기분배통이 마련되고, 상기 공기분배통에 연결되어 상기 연료받침대 측에 공기를 공급하는 제1 공기공급라인이 마련되며, 상기 공기분배통에 연결되어 상기 배출구 측에 공기를 공급하는 제2 공기공급라인이 마련되며, 상기 공기분배통에 연결되어 상기 화염방출구 측에 공기를 공급하는 제3 공기공급라인이 마련되는 공기공급수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기화식 펠렛 버너에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 기화식 펠렛 버너는 버너 내부에 제1 공기공급라인, 제2 공기공급라인 및 제3 공기공급라인을 통해, 연소실에서 1차적으로, 배출구에서 2차적으로, 화염방출구에서 3차적으로 연료를 연소시킬 수 있도록 구성되기 때문에, 펠렛 연료가 완전 연소되어 열효율이 높아지고 연료의 낭비가 방지된다는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 역화방지수단이 구비되어 있기 때문에, 연소실에서 화염의 역화에 의해 화재가 발생되는 것이 방지되며, 또한, 버너본체에서 펠렛연료가 완전연소되기 때문에 연소가스, 먼지 및 유해물질이 공기중으로 배출되지 않아 환경오염이 발생되지 않는다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 기화식 펠렛 버너의 측면도,
도 2는 본 발명에 따른 기화식 펠렛 버너의 측단면도,
도 3은 본 발명에서 화염방출구 측의 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 기화식 펠렛 버너의 작동도.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 1은 본 발명에 따른 기화식 펠렛 버너의 측면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 기화식 펠렛 버너의 측단면도이며, 도 3은 본 발명에서 화염방출구 측의 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 기화식 펠렛 버너의 작동도이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 기화식 펠렛 버너는 버너본체(100), 연료공급부(200), 화염방출구(300) 및 연소용송풍기(400) 및 공기공급수단(500)을 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 버너본체(100)는 일측에 펠렛 연료가 투입되는 투입구(110)가 마련되고, 타측에 열기를 배출시키는 배출구(120)가 마련되며, 바닥면에 통공(131a)이 형성된 연료받침대(131)가 마련된 연소실(130)이 형성되고, 상기 연소실(130) 하부에 상기 연료받침대(131)에 형성된 통공(131a)을 통해 떨어지는 재를 받기 위한 재수집실(140)이 형성된다. 즉, 상기 연소실(130)에는 연료받침대(131)에 공급되는 펠렛 연료(P)가 올려져 연소되고, 연소 후 생성되는 재는 바닥면에 형성된 통공(131a)을 통해 하측으로 떨어져, 재수집실(140)에 수집되는 구조를 갖는다. 여기서, 상기 연소실(130) 및 재수집실(140)은 도어(132,141)가 설치되어 선택적으로 개방될 수 있게 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 버너본체(100)의 측면에는 연소실(130) 내부의 연소상태를 관찰할 수 있게 투시구(150)가 마련되는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 연료공급부(200)는 펠렛 연료(P)가 투입되어 담기기 위한 호퍼(210)가 형성된다. 여기서, 상기 호퍼(210)는 상측에 투입부(211)가 마련되고 상광하협의 형상으로 마련되어 호퍼(210) 내에 투입된 펠렛 원료가 하측으로의 이동이 용이하도록 구성되는 것이 바람직하다. 그리고, 일측은 상기 호퍼(210)의 하부에 형성된 취출구(212)에 결합되고 타측은 상기 연소실(130)의 외측에 연결되는 연료공급관(220)이 마련된다. 즉, 상기 연료공급관(220)은 상기 호퍼(210)에서 투입되는 펠렛 연료가 가이드 이동되는 통로이다. 그리고, 상기 연료공급관(220) 내에 설치되어 상기 취출구(212)로 취출된 펠렛 연료를 일방향으로 이송시켜 연소실(130)로 투입시키기 위한 스크류컨베이어(230)가 구비된다. 여기서, 상기 스크류컨베이어(230)의 축에는 모터(M)가 결합되고 이 모터(M)의 회전에 의해 스크류컨베이어(230)에 회전력이 전달되어 상기 스크류컨베이어(230)의 회전에 의해 펠렛 연료가 이송되는 구조를 갖는다.

다음으로, 상기 화염방출구(300)는 상기 버너본체의 배출구(120)에 결합되어 상기 배출구(120)를 통해 배출되는 열기가 방출될 수 있게 구성된다. 여기서, 상기 화염방출구(300)의 선단부는 열기를 모아서 배출할 수 있게 좁아지는 형상을 갖도록 구성되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 화염방출구(300)의 외주면에는 소정의 틈새를 갖도록 감싸게 외통(310)이 조립된다. 이때, 외통(310)은 화염방출구(300)의 외면이 뜨겁기 때문에 이로 인한 화상을 방지하기 위해 설치되는 것으로, 버너본체(100)에 고정 설치된다.

다음으로, 상기 연소용송풍기(400)는 버너본체(100)의 외부에 설치되어 외부 공기를 상기 버너본체(100) 내부로 공급하는 역활을 수행한다. 여기서, 상기 연소용송풍기(400)는 버너본체(100) 측면에 송풍실(410)을 마련하여 별도로 수용되게 구성되는 것이 바람직하다. 여기서, 송풍실(410)의 외면에는 버너본체(100)의 작동을 제어할 수 있는 조작부(420)가 마련된다.

다음으로, 상기 공기공급수단(500)은 상기 연소용송풍기(400)에서 공급되는 공기를 상기 버너본체(100) 내부로 투입하여 펠렛 연료를 재연소시켜 펠렛 연료의 완전연소가 이루어지도록 하는 구성이다. 구체적으로, 상기 공기공급수단(500)은 상기 연소용송풍기(400)에 연결되는 공기분배통(510)이 마련되고, 상기 공기분배통(510)에 연결되어 상기 연료받침대(131) 측에 공기를 공급하는 제1 공기공급라인(520)이 마련되며, 상기 공기분배통(510)에 연결되어 상기 배출구(120) 측에 공기를 공급하는 제2 공기공급라인(530)이 마련되며, 상기 공기분배통(510)에 연결되어 상기 화염방출구(300) 측에 공기를 공급하는 제3 공기공급라인(540)이 마련된다.

여기서, 상기 공기공급수단(500)을 통해 공급되는 공기가 고온으로 가열하여 공급시켜줌으로써 연소효율을 높이고 연료의 낭비를 방지하도록 구성되는 것이 바람직한데, 이를 위해, 상기 제1 공기공급라인(520)은 재수집실(140) 내부로 설치되어 상기 연료받침대(131)의 하측에서 공기를 공급하여 펠릿 연료의 1차 연소를 돕도록 구성되고, 상기 제2 공기공급라인(530)은 공기가 가열되면서 공급되도록 연소실(140) 내부를 통과하도록 설치되어 상기 배출구(120) 측에 화염에 공기를 공급하여 2차 연소를 돕도록 구성되며, 상기 제3 공기공급라인(540)은 공기가 가열되면서 공급되도록 연소실(140) 내부를 통과하도록 설치되어 상기 화염방출구(300) 측으로 배출되는 화염에 공기를 공급하여 3차 연소를 돕도록 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 공기공급라인(520), 상기 제2 공기공급라인(530) 및 제3 공기공급라인(540)을 따라 이동되는 공기는 버너본체(100) 내부의 열기를 통해 가열되면서 공급되기 때문에, 연소실(130)에서 1차적으로, 배출구(120) 측에서 2차적으로, 화염방출구(300) 측에서 3차적으로 연소되어 펠릿 연료(P)의 완전한 연소가 이루어지게 된다. 한편, 상기 상기 제1 공기공급라인(520), 상기 제2 공기공급라인(530) 및 제3 공기공급라인(540)의 일부분에는 개폐밸브(V)가 설치되어 각각의 공급라인을 선택적으로 개폐시킬 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 화염방출구(300)의 외면에는 상기 제3 공기공급라인(540)이 연결되는 공기유입실(320)이 마련되고, 상기 공기유입실(320)의 내측의 화염방출구(300)의 외면에는 방사형상으로 다수개의 공기투입공(330)이 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 제3 공기공급라인(540)을 통해 연소실(130)에서 가열되어 공기유입실(320)로 공급되는 공기가 상기 공기투입공(330)으로 화염방출구(300) 내부의 화염을 감싸면서 투입되어 화염방출구(300)로 배출되는 화염의 재연소를 도울 수 있도록 구성된 것이다.

나아가, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 공기투입공(330)은 상기 화염방출구(300)의 원주방향을 따라 일정방향으로 경사지게 형성되어, 상기 공기투입공(330)을 통해 투입되는 공기가 화염방출구(300) 내부의 화염을 감싸면서 와류를 일으키게 투입되도록 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 공기투입공(330)을 통해 화염방출구(300) 내부로 투입되는 공기가 화염방출구(300) 내부의 화염을 감싸면서 와류를 일으키게 투입되면, 공기와 화염이 잘 혼합되고 더욱 많은 량의 공기가 투입될 수 있기 때문에 화염의 연소가 균일하게 일어나게 도와주게 되어 화염의 완전연소가 이루어진다.

한편, 상기 연료공급관(220)의 외주면에는 일단이 상기 공기분배통(510)에 연결된 역화방지라인(600)이 결합되도록 구성된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 즉, 연소용송풍기(400)으로부터 흡입된 공기는 공기분배통(510)에서 역화방지라인(600)을 통해 연료공급관(220)으로에 전달되고, 상기 연료공급관(220)에 도달된 공기는 연소실(130)로 배출된다. 따라서, 연소실(130)에서 발생되는 화염이 연료공급관(220) 측으로 역류하는 것이 방지되고, 연료공급관(220)이 가열되는 것이 방지되며 연료공급관(220) 내의 고체 연료를 발화시키는 것이 방지되어, 이로 인하여 연료공급부의 손상과 화재 사고가 발생되는 것을 예방할 수 있다. 여기서 상기 역화방지라인(600)은 연소실(130) 내부를 통과한 다음, 상기 연료공급관(220)의 외주면에 결합되는 것이 바람직하다. 이는 역화방지라인(600)을 따라 이동되는 공기가 버너본체(100) 내부의 열기를 통해 가열되면서 공급되어, 연료공급관(220) 내부에서 이동되는 펠렛 연료가 1차적으로 가열된 다음, 연소실(130)로 투입될 수 있기 때문에, 펠렛 연료의 연소효율이 향상된다.

그리고, 상기 버너본체(100)의 외면에는 내부에 냉각수가 충진된 냉각실(700)이 더 설치되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 냉각실(700)은 버너본체(100)의 외면이 뜨겁기 때문에 이로 인한 화상을 방지하기 위해 설치되는 것으로, 버너본체(100)에 고정 설치되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 버너본체(100)의 내부에는 축열 및 단열을 위해 축열제(800)가 코팅되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 축열제(800)는 내화벽돌을 만들거나, 용광로의 내면에 도포되는 것으로, 버너본체 내부에 축열 및 단열을 위해 코팅되는 것이다. 이로 인해, 버너본체(100) 내부의 열이 외부로 새는것이 방지되어 보일러의 열효율이 월등히 높아지고, 버너의 중단 후 재가동할 때, 버너본체 내부에 열이 축열되어 급격하게 식지 않기 때문에 재가동할 때의 열효율이 월등히 높아지게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 기화식 펠렛 버너는 버너 내부에 제1 공기공급라인, 제2 공기공급라인 및 제3 공기공급라인을 통해, 연소실에서 1차적으로, 배출구에서 2차적으로, 화염방출구에서 3차적으로 연료를 연소시킬 수 있도록 구성되기 때문에, 펠렛 연료가 완전 연소되어 열효율이 높아지고 연료의 낭비가 방지된다는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 역화방지수단이 구비되어 있기 때문에, 연소실에서 화염의 역화에 의해 화재가 발생되는 것이 방지된다는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 버너본체에서 펠렛연료가 완전연소되기 때문에 연소가스, 먼지 및 유해물질이 공기중으로 배출되지 않아 환경오염이 발생되지 않는다는 장점이 있다.

이상에서와 같이 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

100: 버너본체 200: 연료공급부
300: 화염방출구 400: 연소용송풍기
500: 공기공급수단 600: 역화방지라인
700: 냉각실 800: 축열제

Claims

일측에 펠렛 연료가 투입되는 투입구가 마련되고, 타측에 열기를 배출시키는 배출구가 마련되며, 바닥면에 통공이 형성된 연료받침대가 마련된 연소실이 형성되고, 상기 연소실 하부에 상기 연료받침대에 형성된 통공을 통해 떨어지는 재를 받기 위한 재수집실이 형성된 버너본체와,
펠렛 연료가 투입되어 담기기 위한 호퍼가 형성되고, 일측은 상기 호퍼의 하부에 형성된 취출구에 결합되고 타측은 상기 연소실의 투입구와 결합되는 연료공급관이 마련되며, 상기 연료공급관 내에 설치되어 상기 취출구로 취출된 펠렛 연료를 일방향으로 이송시켜 연소실로 투입시키기 위한 스크류컨베이어가 구비된 연료공급부와,
상기 버너본체의 배출구에 결합되고, 선단부는 열기를 모아서 배출할 수 있게 좁아지는 형상을 갖는 화염방출구와,
버너본체의 외부에 설치되어 외부 공기를 공급하는 연소용송풍기와,
상기 연소용송풍기에 연결되는 공기분배통이 마련되고, 상기 공기분배통에 연결되어 상기 연료받침대 측에 공기를 공급하는 제1 공기공급라인이 마련되며, 상기 공기분배통에 연결되어 상기 배출구 측에 공기를 공급하는 제2 공기공급라인이 마련되며, 상기 공기분배통에 연결되어 상기 화염방출구 측에 공기를 공급하는 제3 공기공급라인이 마련되는 공기공급수단을 포함하여 구성되되,
상기 제1 공기공급라인은 재수집실 내부로 설치되어 상기 연료받침대의 하측에서 공기를 공급하여 1차 연소를 돕도록 구성되고, 상기 제2 공기공급라인은 공기가 가열되면서 공급되도록 연소실 내부를 통과하도록 설치되어 상기 배출구 측에 화염에 공기를 공급하여 2차 연소를 돕도록 구성되며, 상기 제3 공기공급라인은 공기가 가열되면서 공급되도록 연소실 내부를 통과하도록 설치되어 상기 화염방출구 측으로 배출되는 화염에 공기를 공급하여 3차 연소를 돕도록 구성되고,
상기 화염방출구의 외면에는 상기 제3 공기공급라인이 연결되는 공기유입실이 마련되고, 상기 공기유입실의 내측의 화염방출구의 외면에는 방사형상으로 다수개의 공기투입공이 형성되어, 상기 제3 공기공급라인을 통해 연소실에서 가열되어 공기유입실로 공급되는 공기가 상기 공기투입공으로 화염방출구 내부의 화염을 감싸면서 투입되어 화염방출구로 배출되는 화염의 재연소를 도울 수 있도록 구성되며,
상기 버너본체의 외면에는 내부에 냉각수가 충진된 냉각실이 더 설치되고,
상기 버너본체의 내부에는 축열 및 단열을 위해 축열제가 코팅된 것을 특징으로 하는 기화식 펠렛 버너.
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제1항에 있어서,
상기 연료공급관의 외주면에는 일단이 상기 공기분배통에 연결된 역화방지라인이 결합되도록 구성되되,
상기 역화방지라인은 연소실 내부를 통과한 다음, 상기 연료공급관의 외주면에 결합되는 것을 특징으로 하는 기화식 펠렛 버너.
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