KR101212506B1 - Energy saved - eco steam boiler system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 상업, 공업, 농업, 빌딩 중앙난방 등의 온수공급 용도로 사용되는 증기보일러 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 증기보일러에서 발생하는 증기의 응축열만을 이용하여 수돗물이나 지하수를 효율 좋게 섭씨 98도의 온수로 만들 수 있고, 환경오염물질의 배출이 없는 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a steam boiler system used for hot water supply for commercial, industrial, agricultural, and central heating of buildings, and more particularly, to efficiently tap water or groundwater using only the heat of condensation of steam generated in a steam boiler. The present invention relates to an energy-saving, eco-friendly steam boiler system that can be made with hot water of the island and has no emission of environmental pollutants.
증기보일러는 석유, 석탄, 도시가스 등의 연료를 연소시켜 그 연소열을 물에 전하여 증기를 발생시키는 장치이다. A steam boiler is a device that generates steam by burning fuel such as petroleum, coal, city gas, and transmitting the heat of combustion to water.
증기보일러에는 보일러의 동체 안에 가느다란 관을 다수 배관하고, 그 속으로 열가스를 통하게 하여 그 바깥쪽 동체 안의 물을 가열하도록 한 연관식 보일러가 있는데, 연관식 보일러는 저질탄(低質炭)의 연소에 적합하며 내연소, 외연소, 수평형, 수직형 등 여러 형식이 있고 화학공장, 섬유공장용의 증기발생에 사용되며 또 난방용 보일러로도 사용된다.Steam boilers have an associative boiler that pipes a number of thin tubes into the boiler's fuselage, and heats the gas inside the fuselage to heat the water inside the fuselage. It is suitable for internal combustion, external combustion, horizontal type, vertical type, etc. It is used for steam generation for chemical and textile factories, and also as heating boiler.
연관식 보일러는 구조가 간단하여 청소하기 쉽고 고장이 잘나지 않으며 전열면적에 비하여 보유수량이 많아 부하가 변해도 잘 적응하고 압력이 잘 변하지 않으며 불순물이 섞인 물을 사용해도 큰 피해를 입지 않는다. Associative boilers are simple in structure and are easy to clean, not easy to break down, and have a large amount of water compared to the heat transfer area, so they adapt well to changing loads, do not change pressure well, and do not suffer much from the use of water containing impurities.
그러나 터지면 매우 위험하고 보유수량에 비하여 전열면적이 작으며, 보일러수가 잘 돌지않고 시동시간이 긴 단점이 있다.However, it is very dangerous to burst, and the heat transfer area is small compared to the amount of water, and boiler water does not turn well and has a long starting time.
또한 증기보일러에는 수관식 보일러가 있는데 수관식 보일러는 많은 가느다란 관 속을 흐르는 물을 밖으로부터 가열하여 흐르게 하면서 증기로 바꾸는 것으로, 보일러 열효율이 65~90%로 높고 전열면적에 비하여 물이 적어 증기를 빨리 발생시킨다. In addition, steam boilers have a water-pipe boiler, which converts the water in many thin pipes into a steam while heating the water from the outside, and the boiler has a high thermal efficiency of 65-90% and less water than the heat transfer area. Will generate faster.
그리고 원통과 수관이 가늘어 높은 압력에도 잘 견디고, 용량에 비하여 가벼우며 터졌을 때도 피해가 적어 대?중?소 용량의 모든 보일러에 알맞다.In addition, the cylinders and water pipes are thin, withstand high pressures, light compared to their capacity, and less damage when blown, making them suitable for all boilers of large, medium and small capacity.
반면에 물의 양이 적어 부하변동에 약하고 압력이 쉽게 변한다. 또한 수위가 잘 변하고 불순물이 없는 깨끗한 물이 필요하며, 만드는 데 비용이 많이 든다. 이 밖에도 기체거품이 수관벽에 붙거나, 물이 잘 돌지 않아서 수관이 과열되면 증기와 철이 이상반응을 일으켜 부식되기도 한다.On the other hand, due to the small amount of water, the load is weak and the pressure changes easily. It also requires clean water that changes well and is free of impurities, and it is expensive to make. In addition, if the bubble is overheated due to gas bubbles sticking to the water pipe wall or the water is not turning well, steam and iron may react abnormally and cause corrosion.
본 발명은 재래식 보일러의 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 재래식 보일러에 비하여 안전하고, 연료의 완전연소가 가능하며, 증기를 빨리 발생시키고, 만들어진 증기의 손실이 없으며, 증기와 물 사이의 열교환성능이 우수하여 온수의 생산속도가 크고, 제조원가가 싼 에너지 절약형 증기보일러를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems of the conventional boiler, safer than the conventional boiler, it is possible to complete combustion of the fuel, generate the steam quickly, there is no loss of the steam produced, heat exchange between the steam and water The purpose is to provide an energy-saving steam boiler with high performance and high production speed and low manufacturing cost.
또한 본 발명은 배출되는 연소가스 중의 환경오염물질, 특히 일산화탄소의 배출이 없는 친환경형 증기보일러를 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide an environmentally friendly steam boiler without the emission of environmental pollutants, in particular carbon monoxide in the discharged combustion gas.
본 발명자는 온수의 제조열원으로서 포화증기의 응축잠열 만을 이용하고, 증기보일러에서 생산된 포화증기를 열교환기를 거쳐 응축탱크로, 응축탱크에서 다시 증기보일러로 이어지는 폐쇄회로를 통하여 지속적으로 순환시키며, 연료 및/또는 공기활성화 처리장치를 도입하고 연소가스를 세척처리하여 배출함으로써 상기의 목적을 달성할 수 있음을 알아내고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The present inventors use only the condensation latent heat of saturated steam as a heat source for producing hot water, and continuously saturate the saturated steam produced in a steam boiler through a heat exchanger to a condensation tank and a closed circuit leading from the condensation tank to a steam boiler. And / or by incorporating an air activation treatment apparatus and cleaning and discharging the combustion gas, it has been found that the above object can be achieved and the present invention has been completed.
보다 구체적으로 본 발명에 따른 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템은, 증기보일러 시스템에 있어서, 가열수단인 버너(11); 연료가스가 유입되는 통로인 연료가스 유입로(21); 대기압의 공기를 버너로 도입시키기 위한 블로어(22); 상기 버너에 의해 가열되는 코일(24)이 그 내부에 있으며, 상기 코일(24)속에 응축수가 있어, 상기 버너에 의해 응축수가 데워져 포화증기를 발생하도록 하는 연소실(23); 상기 연소실을 둘러싸고 있는 물탱크(36); 상기 연소실에서 발생한 포화증기의 열교환을 위한 열교환기(12); 상기 열교환기에 들어간 포화증기가 열교환 후 생성된 응축수를 보관하기 위한 응축수 탱크(13); 상기 응축수 탱크의 응축수를 증기보일러로 이송하기 위한 응축수 펌프(20); 상기 블로어에 의해 주입된 공기가 버너의 화염에 의해 오염된 오염수를 세척하기 위한 세척수를 포함하는 세척수 탱크(25); 상기 세척수 탱크를 통과하여 나오는 세척수를 데우기 위한 고온펌프(26); 상기 고온펌프를 통과하여 오염된 세척수를 여과하기 위한 여과탱크(27); 상기 여과탱크를 통과하는 세척수의 남은 열을 회수하여 수돗물을 예열하기 위한 폐열회수기(28); 상기 블로어에서 주입된 공기가 버너의 화염과 함께 세척수 탱크에서 정화되어 상기 세척수 탱크 내의 압력에 의해 기포로 변한 수증기 및 세척액이 열에 의해 변화된 수증기를 공기와 수증기로 분리하기 위한 증기분리기(32); 및 상기 증기분리기에서 분리된 공기가 빠져나가기 위한 공기출구(33); 상기 공기출구에서 빠져나온 공기가 빠져나오기 위한 통로로서, 물탱크 내에 설치되어 있는 연돌(31); 상기 증기분리기에서 분리된 증기가 빠져나가기 위한 증기출구(34); 상기 증기출구에서 빠져나온 증기를 상기 세척수 탱크(25)로 회수하기 위한 펌프(35);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 증기보일러(1a)의 연소실(23) 안에 배열된 코일(24) 내부의 응축수를 가열하여 포화증기가 생성되고, 상기 포화증기는 열교환기(12)를 거쳐 응축수 탱크(13)로, 응축수 탱크(13)에서 다시 증기보일러(1a)의 연소실(23) 안에 배열된 코일(24) 내부로 이어지는 폐쇄회로를 통하여 지속적으로 순환되며, 상기 열교환기(12)에 들어가는 포화증기의 온도와 상기 열교환기를 떠나는 응축수의 온도가 서로 같은 온도로 유지되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 증기보일러(1a)의 연돌(31)을 나가는 연소가스 중에 일산화탄소가 전혀 검출되지 않는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 열교환기(12)에 들어가는 포화증기의 온도와 상기 열교환기(12)를 떠나는 응축수의 온도가 다 같이 섭씨 147.6도(화씨 297.68도)로 제공되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 열교환기(12)는 개스킷 플랫 플레이트식 열교환기임을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 열교환기(12)는 유체와 유체 사이에 열을 전달하기 위한 얇은 골판지판들로 이루어지고, 상기 골판지판들은 그 사이에 유체들이 흘러가는 폭이 좁은 틈을 형성하기 위해 포트들과 가장자리 주변에서 틈이 메워지며, 차가운 유체들은 열교환기(12)의 홀수번호의 틈을 지나게 하고 뜨거운 유체들은 짝수번호의 틈을 지나도록 하여 두 종류의 유체들이 열교환기(12)의 내부 어디에서도 혼합되지 않도록 설계되어 제공되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 연료가스 유입로(21)의 일부의 제1측에 하나 이상의 영구자석(102a)이 연료가스 유입로(21)의 길이방향으로 정렬하여 배치되고, 상기 제1측과 연료가스 유입로(21)의 직경방향으로 반대편인 연료가스 유입로(21)의 일부의 제2측에 하나 이상의 또 다른 영구자석(102b)이 연료가스 유입로(21)의 길이방향으로 정렬하여 배치되며, 상기 제1측에 배치된 하나 이상의 영구자석(102a)의 극성은 상기 제2측에 배치된 영구자석(102b)의 극성과 동일하고, 상기 제1측의 하나 이상의 영구자석(102a)은 반대 극성의 단부들이 서로 마주하도록 배치된 2개의 길이방향으로 정렬된 영구자석이며, 상기 제2측의 하나 이상의 영구자석(102b)도 반대 극성의 단부들이 서로 마주하도록 배치된 2개 이상의 길이방향으로 정렬된 영구자석을 포함하는 연료가스 활성화 장치(100)가 추가로 설치될 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 공기 유입로(201) 직경방향 일측에 영구자석(202a)이 구비되고, 상기 영구자석(202a)의 극성과 대향된 공기 유입로(201) 직경방향 타측의 영구자석(202)의 극성이 동일하게 배치되며, 상기 공기 유입로(201)의 일측에서 공기가 대기로부터 직접 들어오거나 도관 또는 공기필터를 통해 들어오고, 공기 활성화 장치(200)가 설치된 공기 유입로(201)를 통과하여 공기 유입로(201)의 타측으로 나가서, 연료가스 유입로(21)에 의해 보일러에 공급되는 연료가스의 연소를 위한 공기활성화장치(200)가 추가로 설치될 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 연료로서 천연가스, 경유, 석유, 벙커 C유를 사용할 수 있다.More specifically, the energy-saving eco-friendly steam boiler system according to the present invention includes: a burner (11) which is a heating means; A fuel
In addition, according to the present invention, saturated steam is generated by heating the condensed water in the
In the present invention, it is preferable that no carbon monoxide is detected in the combustion gas exiting the
In addition, the present invention is characterized in that the temperature of the saturated steam entering the
In addition, the present invention is characterized in that the
In addition, in the present invention, the
Further, according to a preferred embodiment of the present invention, at least one
In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, the air inlet (201) is provided with a
In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, it is possible to use natural gas, diesel, petroleum, bunker C oil as a fuel.
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본 발명의 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템은 온수의 제조열원으로서 증기보일러에서 만들어진 포화증기의 응축잠열 만을 이용하고, 상기 포화증기는 폐쇄회로를 통하여 순환되므로 증기보일러에서 만들어진 증기의 손실이 없으며, 포화증기의 온도와 같은 온도의 응축수를 다시 포화증기로 재생하는 데는 그다지 많은 에너지를 요하지 않으므로 에너지의 절약면에서 재래식 보일러에 비하여 큰 효과를 가진다.Energy-saving eco-friendly steam boiler system of the present invention uses only the condensation latent heat of the saturated steam made in the steam boiler as a heat source for manufacturing hot water, the saturated steam is circulated through a closed circuit, there is no loss of steam made in the steam boiler, saturated steam Regeneration of condensate at the same temperature as saturation steam does not require much energy, so it has a greater effect than conventional boilers in terms of energy saving.
또한 본 발명의 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템은 재래식 보일러(연관식 보일러, 수관식 보일러)가 저온의 물을 가열하여 증기를 만드는 것임에 비하여 본 발명의 증기보일러 시스템은 증기의 온도와 같은 온도로 응축된 응축수를 다시 증기로 재생하는 것이어서 증기의 생산속도가 크고, 또한 열교환성능이 우수한 개스킷 플랫 플레이트식 열교환기를 사용함으로써 증기의 생산속도에 걸맞게 온수의 시간당 생산량도 크게 증가하는 효과를 가진다.In addition, the energy-saving eco-friendly steam boiler system of the present invention is a conventional boiler (linked boiler, water pipe boiler) by heating the low temperature water to make steam, the steam boiler system of the present invention condensed at the same temperature as the steam temperature Since the condensed water is recycled back to steam, the production rate of steam is high, and the use of a gasket flat plate type heat exchanger having excellent heat exchange performance has the effect of increasing the hourly production of hot water according to the steam production rate.
본 발명의 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템은 에너지 손실이 적고 증기의 생산속도가 클 뿐만 아니라, 재래식 보일러(연관식 보일러, 수관식 보일러)와 같이 보일러의 동체 안에 증기로 변환시킬 물을 담아두거나, 물을 통과시키는 배관들을 설치할 필요가 없어 보일러의 크기를 크게 축소시킬 수 있으므로 장치의 설치면적이나 제작원가를 크게 줄일 수 있는 효과를 가진다. The energy-saving eco-friendly steam boiler system of the present invention not only has a low energy loss and a high steam production rate, but also stores water to be converted into steam in the body of the boiler, such as a conventional boiler (coupling boiler, water pipe boiler), or There is no need to install the pipes to pass through, so the size of the boiler can be greatly reduced, thereby reducing the installation area and manufacturing cost of the device.
또한 본 발명의 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템은 연료 활성화 장치, 공기 활성화 장치의 도입에 의하여 연료의 완전연소가 가능하고, 연소가스를 세척한 후 배출함으로써 환경오염물질, 특히 일산화탄소의 배출이 없는 친환경형 증기보일러를 제공하는 효과를 가진다.In addition, the energy-saving eco-friendly steam boiler system of the present invention is capable of complete combustion of fuel by introduction of a fuel activator and an air activator. It has the effect of providing a steam boiler.
도 1은 본 발명의 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템을 개념적으로 도시한 블록도
도 2는 본 발명의 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템의 일예를 나타낸 전단면도
도 3a는 본 발명의 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템의 일예를 나타낸 전단면도
도 3b는 도 3a의 우측면도
도 4a는 본 발명의 증기보일러 시스템에 따른 연료 활성화 장치의 분해사시도
도 4b, 도 4c는 본 발명의 증기보일러 시스템에 따른 연료 활성화 장치의 체결단면도 및 체결사시도
도 4d는 본 발명의 증기보일러 시스템에 따른 연료 활성화 장치가 본 발명의 증기보일러 시스템에 설치되어지는 모습을 개략적으로 나타내는 전단면도
도 5a는 본 발명의 증기보일러 시스템에 따른 공기 활성화 장치의 분해사시도
도 5b는 본 발명의 증기보일러 시스템에 따른 공기 활성화 장치의 체결단면도
도 6a는 본 발명의 증기보일러 시스템에 따른 열교환시스템을 이용한 업그레이드 킷의 전단면도
도 6b는 도 6a의 측면도이다.1 is a block diagram conceptually showing an energy-saving eco-friendly steam boiler system of the present invention
Figure 2 is a shear cross-sectional view showing an example of the energy-saving eco-friendly steam boiler system of the present invention
Figure 3a is a shear cross-sectional view showing an example of the energy-saving eco-friendly steam boiler system of the present invention
3B is a right side view of FIG. 3A
Figure 4a is an exploded perspective view of a fuel activation device according to the steam boiler system of the present invention
4b and 4c are fastening cross-sectional views and fastening perspective views of a fuel activation device according to the steam boiler system according to the present invention.
Figure 4d is a front sectional view schematically showing how the fuel activation device according to the steam boiler system of the present invention is installed in the steam boiler system of the present invention.
Figure 5a is an exploded perspective view of the air activation device according to the steam boiler system of the present invention
Figure 5b is a cross-sectional view of the fastening of the air activation device according to the steam boiler system of the present invention
Figure 6a is a front view of the upgrade kit using a heat exchange system according to the steam boiler system of the present invention
6B is a side view of FIG. 6A.
이하 본 발명의 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템을 그 바람직한 실시형태에 기초하여 도면을 참조하면서 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the energy-saving eco-friendly steam boiler system of this invention is demonstrated, referring drawings for based on the preferable embodiment.
본 발명의 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템(1)은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 기본적으로 증기보일러(1a), 버너(11), 열교환기(12), 응축수 탱크(13), 고온펌프(14), 펌프(15), 도관(16, 17, 18, 19)을 포함하여 이루어진다. The energy-saving eco-friendly
본 발명의 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템(1)의 개략적인 작동을 도 1에 의하여 설명하면 다음과 같다.A schematic operation of the energy-saving eco-friendly
우선 증기보일러(1a) 내부에서 포화증기가 만들어지면 그 포화증기가 도관(16)을 통해 열교환기(12)에 들어가게 된다. 그와 동시에 수돗물(또는 지하수)이 도관(17)을 통해 열교환기(12)에 들어가면 포화증기와 열을 교환하게 되고 수돗물(또는 지하수)는 섭씨 98도의 뜨거운 온수가 되어 저장탱크로 들어가게 된다. 포화증기는 열교환기(12)에 들어간 온도를 유지하면서 똑같은 온도로 응축되어 응축수 탱크(13)로 운반되고 응축수 탱크(13)에 있던 뜨거운 응축수가 다시 증기보일러(1a) 내부로 들어가 순식간에 포화증기로 변하고 이 포화증기는 다시 도관(16)을 통해 열교환기(12)에 들어가게 된다.First, when saturated steam is made inside the
본 발명의 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템(1)의 좀더 구체적인 작동을 도 2에 의하여 설명하면 다음과 같다.More specific operation of the energy-saving eco-friendly
우선 온도가 섭씨 147.6도(화씨 297.68도)이고 증기압이 게이지압으로 340kPa(50psig)인 포화증기가 증기보일러(1a) 내부에서 나와 도관(16)을 통해 열교환기(12)로 들어가고, 이와 동시에 섭씨 10~20도의 수돗물(또는 지하수)이 수돗물(또는 지하수) 유입로(17a)로 들어와 도관(17)과 펌프(15)를 통하여 열교환기(12)에 들어간다.First, saturated steam with a temperature of 147.6 degrees Celsius (297.68 degrees Fahrenheit) and a steam pressure of 340 kPa (50 psig) at the gauge pressure exits the steam boiler (1a) and enters the heat exchanger (12) through conduit (16), at the same time Tap water (or ground water) of 10 to 20 degrees enters the tap water (or ground water)
잇달아 열교환기(12)에서 포화증기와 수돗물(또는 지하수) 간에 열교환이 일어나게 되어 포화증기는 도관(18)을 통하여 응축수 탱크(13)로 이동하는데, 열교환기(12)를 나오는 포화증기(응축수 포함)의 온도는 열교환기(12)에 들어올 때와 동일한 섭씨 147.6도(화씨 297.68도)이고, 열교환기(12)를 나오는 수돗물(또는 지하수)의 온도는 섭씨 97.78도(화씨 208도)로 변하게 된다.
즉, 열교환기(12)에서 포화증기와 수돗물(또는 지하수) 사이에 열이 교환되는데 그 포화증기의 온도는 물과 열교환이 이루어진 후에도 전혀 온도의 변화를 받지 않고 그 온도를 유지하면서 응축수 탱크(13)로 이동하게 된다.
또한, 본 발명은 사용자가 원하는 온도로 조절하기 위해 온도조절 장치를 더 추가할 수 있다. 주로 가정용으로 사용되는 온도는 60~80℃ 정도의 온수면 충분하므로, 필요 이상의 온도로 높이기 위해 에너지를 낭비할 필요가 없이, 원하는 온도까지만 올리면 온도가 더 이상 올라가지 않도록 온도를 제어할 수 있는 장치를 구비하여 이용가능하다.Heat exchange between the saturated steam and the tap water (or ground water) in the
That is, heat is exchanged between the saturated steam and the tap water (or ground water) in the
In addition, the present invention may further add a thermostat device to adjust the temperature desired by the user. Hot water of 60 ~ 80 ℃ is enough for home use, so there is no need to waste energy to raise the temperature higher than necessary. It can be used.
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이와 같이 열교환기(12)의 증기쪽 입구와 출구의 온도수치가 서로 같은 것은 열교환기(12) 내에서 열매체인 포화증기가 증기압의 변화없이 응축수로 상변화(phase change)하고, 그에 따른 잠열(latent heat)만이 수돗물(또는 지하수)의 가열에 사용되기 때문이다. 여기서 증기의 디슈퍼히팅(De-superheating)이나 서브쿨링(Sub-cooling)과 같은 감온은 일어나지 않는 것으로 본다. As such, the temperature values of the steam inlet and the outlet of the
열교환기(12)에서 가열된 섭씨 97.78도(화씨 208도)의 온수는 도관(19), 고온펌프(14), 온수 출구(19a)를 통하여 우리가 사용할 수 있도록 온수저장탱크(미도시)에 저장된다. Hot water of 97.78 degrees Celsius (208 degrees Fahrenheit) heated in the
한편 열교환기(12)에 들어간 포화증기는 수돗물(또는 지하수)과 열을 교환하게 되는데 그 포화증기의 온도, 즉 섭씨 147.6도(화씨 297.68도)는 물과 열교환을 한 후에도 전혀 변화없이 그 온도를 유지하면서 응축수 탱크(13)에 저장된다. On the other hand, saturated steam entering the
그리고 보일러 제어함(미도시)에서 응축수 탱크(13)와 응축수의 보일러 유입로(20a) 사이에 있는 응축수 펌프(20)에 응축수의 이송을 명령하면 응축수 탱크(13) 안에 있는 응축수를 증기보일러(1a) 안으로 이송하게 된다.In addition, when the
이와 같이 증기보일러(1a)에서 만들어진 포화증기를 열교환기(12)에 출입시켜 물과 열을 교환시키고, 같은 온도를 유지하면서 응축수 탱크(13)로, 그 다음엔 열을 빼앗긴 응축수를 보일러 안으로 보내어 다시 포화증기를 만드는데 이러한 과정이 순식간에 쉬지않고 반복적으로 이루어진다.In this way, the saturated steam produced in the
이 과정에서 뜨거운 응축수를 포화증기로 변화시키는 데는 그다지 많은 에너지가 소요되지 않는다.This process does not take much energy to convert hot condensate into saturated steam.
본 발명에 따른 증기보일러(1a)의 내부 구조를 자세히 밝힌 도 3a, 도 3b에 의하여 본 발명의 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템(1)의 작동을 설명하면 다음과 같다.The operation of the energy-saving eco-friendly
본 발명에 따른 증기보일러(1a)는 직립형 보일러로서, 연료가스 유입로(21)를 통하여 연료가스를 버너(11) 안으로 도입시키고, 블로어(22)에 의하여 대기압의 공기도 버너(11) 안으로 필요한 양만큼 도입시켜 연료가스를 점화시키면 버너(11)가 연소실(23) 안으로 화염을 쏘게 되고, 연소실(23) 안에 있던 코일(24)이 데워지면서 코일(24) 속의 응축수가 가열되어 포화증기가 발생하게 된다. 그리고 발생된 포화증기는 도관(16)을 통해 열교환기(12)로 들어간다.The
버너(11)가 연소실(23) 안에 화염을 쏘면 코일(24) 속에 있던 응축수는 포화증기가 되는 한편, 화염에서 나오는 오염물질들은 세척수 탱크(25) 안의 세척수에 의하여 제거되고, 오염된 세척수는 고온펌프(26)에 의하여 여과탱크(27) 안으로 들어가 여과된 후 폐열회수기(28)로 들어가 수돗물(또는 지하수)을 예열한 후 다시 세척수 탱크(25)로 되돌아온다.When the
폐열회수기(28)에서 예열된 수돗물(또는 지하수)은 연소실(23)을 둘러싸고 있는 물탱크(36)에서 다시 예열된다. Tap water (or groundwater) preheated in the
이때 세척수는 연소실(23)에서 나오는 화염 때문에 끓게 되며, 또한 화염의 압력이 바로 적용되는 세척수의 수위(29)는 화염의 압력이 바로 적용되지 않는 그 주변 세척수의 수위(30)에 비하여 낮아진다.At this time, the washing water is boiled due to the flame from the
한편 블로어(22)에 의하여 주입된 공기가 버너(11)의 화염과 함께 세척수 탱크(25)로 들어가게 되면 세척수에 의하여 정화되면서 세척수 탱크(25) 안의 압력에 의해서 기포로 변하여 증기분리기(32)로 들어가는데 이때 세척액의 일부가 열에 의해 수증기로 변하여 함께 들어간다. Meanwhile, when the air injected by the
수증기와 세척수에 의하여 정화된 오염공기는 열을 지닌 채로 증기분리기(32) 안으로 들어가 공기와 수증기로 분리되면서, 열을 지닌 공기는 공기출구(33)를 지나 물탱크(36) 안에 설치되어 있는 연돌(31)의 밖으로 나오면서 물탱크(36) 속의 수돗물(또는 지하수)을 예열하고, 분리된 수증기(액체로 변함)는 펌프(35)에 의하여 세척수 탱크(25)로 회수된다. The polluted air purified by steam and washing water enters the
그리고 버너(11)에서 화염을 쏘는 순간부터 이 과정은 반복순환된다.And from the moment the flame is burned in the
위에서 설명한 바와 같이 포화증기는 증기보일러(1a) 내부의 코일(24)에서 생성되는데 그 온도는 섭씨 147.6도(화씨 297.68도)이고 이 고온도의 포화증기는 게이지압으로 340kPa(50psig)의 증기압을 가지고 열교환기(12)에 들어간다.As described above, saturated steam is produced in the
포화증기가 증기보일러(1a) 내부의 코일(24)에서 나와 열교환기(12)를 출입할 때 물탱크(36)에 저장 및 예열된 수돗물(또는 지하수)도 고온펌프(37)에 의하여 열교환기(12)를 출입한다.When saturated steam exits the
고온펌프(37)에 의하여 펌핑된 수돗물(또는 지하수)이 열교환기(12)에 들어가 온수출구(19a)로 배출되는 같은 시간에, 포화증기 유입로(16a) 및 응축수 회수로(18a)를 통하여 열교환기(12)를 출입하는 포화증기의 온도는 섭씨 147.6도(화씨 297.68도)이고, 포화증기로부터 열교환 받은 수돗물(또는 지하수)의 온도는 섭씨 97.78도(화씨 208도)로 변하게 된다.At the same time that tap water (or groundwater) pumped by the
섭씨 97.78도(화씨 208도)의 온수는 고온펌프(14)에 의하여 온수출구(19a)로 배출되어 마지막으로 우리가 사용할 수 있는 온수저장탱크(미도시)에 저장된다.The hot water of 97.78 degrees Celsius (208 degrees Fahrenheit) is discharged to the
열교환기(12)에 들어간 포화증기는 수돗물(또는 지하수)과 열을 교환하게 되는데 그 포화증기의 온도, 즉 섭씨 147.6도(화씨 297.68도)는 물과 열교환을 한 후에도 전혀 변화없이 그 온도를 유지하면서 응축수 탱크(13)에 저장된다.The saturated steam entering the
열교환기(12)에 출입하는 포화증기의 게이지압을 340kPa(50psig)보다 낮추어 포화증기의 온도를 섭씨 147.6도(화씨 297.68도)보다 낮게 할 경우에는 섭씨 97.78도(화씨 208도)의 온수를 얻기 어려우며, 포화증기의 게이지압을 그보다 높게 할 경우에는 열교환기(12)에 손상을 줄 우려가 있다.When the gauge pressure of saturated steam entering and exiting the
그리고 보일러 제어함(미도시)에서 응축수 탱크(13)와 응축수의 보일러 유입로(20a) 사이에 있는 응축수 펌프(미도시)에 응축수의 이송을 명령하면 응축수 탱크(13) 안에 있는 응축수를 증기보일러(1a) 안의 코일(24) 속으로 이송하게 된다.And when the condensate pump (not shown) in the boiler control box (not shown) to the condensate pump (not shown) between the
이와 같이 증기보일러(1a)에서 만들어진 포화증기를 열교환기(12)에 출입시켜 물과 열을 교환시키고, 같은 온도를 유지하면서 응축수 탱크(13)로, 그 다음엔 열을 빼앗긴 응축수를 보일러 안으로 보내어 다시 포화증기를 만드는데 이러한 과정이 순식간에 쉬지않고 반복적으로 이루어진다.In this way, the saturated steam produced in the
이 과정에서 뜨거운 응축수를 포화증기로 변화시키는 데는 그다지 많은 에너지가 소요되지 않는다.This process does not take much energy to convert hot condensate into saturated steam.
본 발명에 따른 열교환기(12)는 개스킷 플랫 플레이트(Gasket flat plate)식 열교환기로서 유체와 유체 사이에 열을 전달하기 위하여 얇은 골판지판들로 이루어져 있다.The
이 판(flat plate)들은 그 사이에 유체들이 흘러가는 폭이 좁은 틈(gap)을 형성하기 위해 포트들과 가장자리 주변에서 틈(gap)이 메워진다.These flat plates are filled with gaps around the ports and edges to form a narrow gap through which fluids flow.
열교환기(12)는 차가운 유체들은 홀수번호의 틈(gap)을 지나게 하고 뜨거운 유체들은 짝수번호의 틈(gap)을 지나도록 하여 두 종류의 유체들이 열교환기(12)의 내부 어디에서도 혼합되지 않도록 설계된다.The
이러한 설계에 의하여 뜨거운 유체가 흐르는 각각의 틈(gap)은 그 각 부분에서 판(flat plate)들을 사이에 두고 차가운 유체와 접촉하게 되고, 그 뜨거운 유체가 그 틈(gap)을 흐르면서 각 부분의 판(flat plate)을 데우면 그 판(flat plate)들은 반대편의 차가운 유체를 데운다.By this design, each gap through which hot fluid flows is in contact with the cold fluid with the flat plates interposed therebetween, and the hot fluid flows through the gap and the plates of each part When you heat a flat plate, the flat plates heat up the cold liquid on the other side.
반대로 차가운 유체는 틈(gap)을 흐르면서 양쪽의 판(flat plate)들을 식히고 그 판(flat plate)들은 반대편의 뜨거운 유체를 식힌다.Cold fluid, on the other hand, cools the flat plates on both sides as it flows through the gap, and the flat plates cool the opposite hot fluid.
열교환기(12)에서는 뜨거운 유체와 차가운 유체가 서로 반대방향으로 흐르도록 하는 것이 일반적이기 때문에, 뜨거운 유체가 열교환기(12)를 나갈 때의 온도는 차가운 유체가 열교환기(12)에 들어올 때의 온도에 근접하고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. Since it is common for the
이와같이 하여, 본 발명에 따른 열교환기(12)는 두 종류의 유체간에 어떠한 접촉이나 혼합도 없이 유체들의 열에너지를 거의 완벽하게 서로 교환시킨다. In this way, the
포화증기와 관련하여, 일반적으로 증기는 매우 강력한 유체이다.With regard to saturated steam, steam is generally a very powerful fluid.
69kPa(10psi)에서 증기 1kg은 물 1kg의 2000배가 넘는 공간을 차지하고, 증기 1kg을 응축함으로써 방출되는 열은 1kg의 물을 어는 점에서 끓는 점으로 변화시킬 정도의 약 5배나 된다.At 69 kPa (10 psi), one kilogram of steam occupies more than 2000 times the space of one kilogram of water, and the heat released by condensing one kilogram of steam is about five times that of changing from one kilogram of water to a boiling point.
이러한 이유로 증기는 물체에 열을 가함에 있어 아주 좋은 방법이고 개스킷 플랫 플레이트식 열교환기의 효율성을 증기의 힘과 결합시키는 것은 뜨거운 물을 빠르고 쉽게 얻을 수 있는 매우 유용한 방법이 된다.For this reason, steam is a great way to heat objects, and combining the efficiency of a gasket flat plate heat exchanger with the power of steam is a very useful way to get hot water quickly and easily.
응축된 증기에 관한 더욱 복잡하고 흥미로운 사실 하나는 모든 증기의 응축과정에서도 온도는 그대로 유지된다는 점이다.One of the more complicated and interesting facts about condensed steam is that the temperature remains the same even during the condensation of all steam.
이러한 현상은 모든 증기가 응축될 때까지 기체상태의 증기를 같은 온도의 액체상태의 물로 바꿔주는데 증기의 에너지가 사용되기 때문에 발생한다.This occurs because the energy of the steam is used to convert the vapor of the gas into liquid water at the same temperature until all the steam has condensed.
증기가 들어가면 같은 온도의 물이 열교환기(12)를 떠나는 것을 볼 수 있는 이유는 이 때문이다.This is why the same temperature of water leaves the
열교환기 내부에서 차가운 물은 증기가 응축되면서 제공한 열에너지에 의해 가열된다.The cold water inside the heat exchanger is heated by the thermal energy provided by the condensation of steam.
예로서 컵속의 코카-콜라에 얼음덩어리를 넣게 되면 액체인 코카-콜라는 얼음으로부터 열을 빼앗아 차가워지지만 떠있는 고체얼음의 온도는 결코 변하지 않는 것과 같은 이치이다.For example, when ice cubes are put in a coca-cola in a cup, the liquid coca-cola takes heat away from the ice and cools, but the temperature of the floating solid ice never changes.
본 발명의 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템(1)은 연료가스의 연소효율을 높이고 연소과정에서 발생하는 환경오염물질을 줄이기 위하여 연료가스 활성화 장치를 구비한다. Energy-saving eco-friendly
연료가스 활성화 장치(100)는 도 4a에 도시되어 있는 바와 같이 연료가스 유입로(21)의 일부에 설치되는데 하우징(101)이 연료가스 유입로(21)의 일부와 영구자석(102a, 102b)을 둘러싸도록 구성되어 있다. The
하우징(101)은 연료가스 활성화 장치(100)를 설치하거나 제거하기 용이하도록 나사(103)에 의해 서로 연결되는 2개의 반구형 절반부로 이루어진다. The
하우징(101)은 알루미늄과 같은 비자성체로 이루어진다. The
또한 연료가스 활성화 장치(100)는 하우징(101)과 연료가스 유입로(21) 사이의 하우징(101) 절반부의 각각의 내부에 하우징(101) 두께의 일부를 대체할 수 있는 심재를 가질 수 있으며, 심재는 폴리스티렌과 같은 폴리머로 이루어질 수 있다.In addition, the
또한 하우징(101) 절반부의 심재에 복수의 영구자석(102a, 102b)을 수용하는 복수의 영구자석 안치홈(103a, 103b)을 형성하고, 하우징(101)의 다른 쪽 절반부의 심재에는 복수의 영구자석(102a, 102b)을 돌출되게 설치하여, 상기 복수의 영구자석(102a, 102b)을 상기 복수의 영구자석 안치홈(103a, 103b)에 플러그 꽂듯이 삽입함으로써 영구자석(102a, 102b)의 위치를 유지시킨다. In addition, a plurality of permanent
또한 도 4a에 도시되어 있는 바와 같이, 연료가스 유입로(21)의 일부의 제1측에 하나 이상의 영구자석(102a)이 연료가스 유입로(21)의 길이방향으로 정렬하여 배치되고, 상기 제1측과 연료가스 유입로(21)의 직경방향으로 반대편인 연료가스 유입로(21)의 일부의 제2측에 하나 이상의 또 다른 영구자석(102b)이 연료가스 유입로(21)의 길이방향으로 정렬하여 배치된다. 4A, at least one
여기서 상기 제1측에 배치된 하나 이상의 영구자석(102a)의 극성은 상기 제2측에 배치된 영구자석(102b)의 극성과 동일하다. Here, the polarity of the at least one
또한 상기 제1측의 하나 이상의 영구자석(102a)은 반대 극성의 단부들이 서로 마주하도록 배치된 2개의 길이방향으로 정렬된 영구자석이며, 상기 제2측의 하나 이상의 영구자석(102b)도 반대 극성의 단부들이 서로 마주하도록 배치된 2개 이상의 길이방향으로 정렬된 영구자석이다.The one or more
연료가스 활성화 장치(100)에 의해 둘러싸인 연료가스 유입로(21)의 일부를 통해 천연가스 등의 연료가스나 다른 가연물을 흐르게 하면, 천연가스 등의 연료가스나 다른 가연물에 자기장이 인가되어 분자구조의 정형배열이 이루어지고 연료가스 등에 섞여 있는 유황성분에 의한 부정적인 연소효과 등이 감소되며, 그에 따라 버너(11)에 공급되는 연료가스의 더욱 완전하고 효율적인 연소를 기할 수 있을 뿐만 아니라 연료가스의 연소에 의한 환경오염물질도 줄일 수 있게 된다. When a fuel gas or other combustibles such as natural gas flows through a portion of the fuel
연료가스 활성화 장치(100)의 예시적인 실시예에서, 하우징(101)은 10.16cm(4 인치)의 길이와 5.08cm(2인치)의 폭과 1.905cm(0.75인치)의 두께를 갖는다. In an exemplary embodiment of the
영구자석(102a, 102b)은 2.54cm(1인치)의 길이와 0.635cm(0.25인치)의 폭과 1.27cm(0.5인치)의 두께를 갖는다.
영구자석(102a, 102b) 각각은 서로의 단부로부터 하우징(101)의 길이방향으로 1.905㎝(3/4 인치)의 거리를 두고 배치된다. Each of the
영구자석(102a, 102b)은 2000가우스의 네오디뮴 자석이다. The
영구자석(102a, 102b)의 수, 크기, 배치 형태는 연료가스 유입로(21)의 치수와 다른 인자에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 강한 자석을 사용하면 적은 수의 자석을 사용할 수 있고 자석들이 더 멀리 이격될 수 있다. The number, size, and arrangement of the
본원의 목적상“도관”이란 용어는 유체를 하나의 지점에서 다른 지점으로 이송하기 위한 구성요소를 말한다. 도관은 단일의 파이프나 튜브, 다중파이프나 튜브, 그리고 파이프, 튜브, 엘보, 접합부 또는 유체를 하나의 지점에서 다른 지점으로 이송하는데 사용되는 다른 장치들로 이루어질 수 있다.For the purposes of this application, the term “conduit” refers to a component for transferring fluid from one point to another. Conduits may consist of a single pipe or tube, multiple pipes or tubes, and other devices used to transfer pipes, tubes, elbows, joints, or fluids from one point to another.
도 4d는 본 발명의 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템(1)에 설치되는 도관 방식의 연료가스 활성화 장치(100)를 예시하고 있다. 도 4d에서 A도관 방식은 4개의 파이프와 4개의 연료가스 활성화 장치(100)와 4개의 엘보로 이루어지고, B도관 방식은 4개의 연료가스 활성화 장치(100)와 4개의 파이프로 이루어진다.4d illustrates a conduit type fuel
본 발명에 따른 연료가스 활성화 장치(100)는 가정용 가스 보일러, 가스 레인지, 가스 오븐, 엘피지 차량, 경유 차량, 가솔린 차량에 사용할 수 있다.The fuel
그리고 본 발명의 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템은 천연가스, 경유, 석유, 벙커 C유를 연료로 사용할 수 있다.And the energy-saving eco-friendly steam boiler system of the present invention can use natural gas, diesel, petroleum, bunker C oil as fuel.
또한 본 발명의 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템(1)은 연료가스의 연소효율을 높이고 연소과정에서 발생하는 환경오염물질을 줄이기 위하여 블로어(22) 입구의 공기 유입로(201)에 공기 활성화 장치(200)를 추가하여 설치할 수 있다. In addition, the energy-saving eco-friendly
공기 활성화 장치(200)는 도 5a에 도시되어 있는 바와 같이 공기 유입로(201)를 둘러싸고 있는 복수의 영구자석(202a, 202b)을 포함한다.The
공기 유입로(201) 직경방향 일측의 영구자석(202a)의 극성은 대향된 공기 유입로(201) 직경방향 타측의 영구자석(202)의 극성과 동일하게 배치된다. 공기가 공기 유입로(201)의 일측에서 대기로부터 직접 들어오거나 도관 또는 공기필터를 통해 들어오고, 공기 활성화 장치(200)가 설치된 공기 유입로(201)를 통과하여 공기 유입로(201)의 타측으로 나가서, 연료가스 유입로(21)에 의해 보일러에 공급되는 연료가스의 연소에 사용된다.The polarity of the
공기 활성화 장치(200)를 사용하면, 보일러에 흡입되어 들어오는 공기(산소 20%, 질소 80%)에 자기장이 인가되어 공기 분자구조의 정형배열을 유도하게 되고, 그에 따라 연료가스 유입로(21)에 의해 버너(11)에 공급되는 연료가스의 더욱 완전하고 효율적인 연소를 기할 수 있을 뿐만 아니라 연료가스의 연소에 의한 환경오염물질도 줄일 수 있다. When the
공기 활성화 장치(200)의 예시적인 실시예에서, 공기 유입로(201)는 1,905㎝(3/4인치)의 직경을 갖는다. 영구자석(202)은 5.08㎝(2인치)의 길이, 2.54㎝(1인치)의 폭, 1.27㎝(1/2인치)의 두께를 가지고, 3개 혹은 4개의 영구자석(202)이 공기 유입로(201)의 직경방향으로 서로 대향된 공기 유입로(201)의 각각의 측면에 배치된다. In an exemplary embodiment of the
영구자석(202)은 1.905㎝(3/4인치)의 거리만큼 서로 떨어져 있으며, 2000가우스의 네오디뮴 자석을 사용하고, 자석의 수, 크기, 배치 형태는 공기 유입로(201)의 치수와 다른 인자에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 강한 자석을 사용하면 적은 수의 자석을 사용할 수 있고 자석들이 더 멀리 이격될 수 있다.The permanent magnets 202 are separated from each other by a distance of 1.905 cm (3/4 inch), and use 2000 Gaussian neodymium magnets, and the number, size, and arrangement of the magnets are different from the dimensions of the
현재 시중에 나와 있는 대다수의 버너들은 완전연소가 어려워 연소율이 15%정도 떨어지는데 본 발명에 따른 연료가스 활성화 장치(100)와 공기 활성화 장치(200)를 사용하면 완전연소가 가능해지고, 환경오염물질 중 특히 인체에 유해한 일산화탄소를 완전히 제거할 수 있으며, 또한 불완전 연소에 의하여 보일러의 연소부와 연소가스 배출부에 생기는 스케일의 발생을 줄여 보일러의 유지관리비를 절감할 수 있는 효과도 있다.Most burners currently on the market are difficult to burn completely, so the combustion rate is reduced by about 15%. When the fuel
시중에 나와 있는 재래식 증기보일러에 본 발명에 따른 연료가스 활성화 장치(100)와 공기 활성화 장치(200)를 사용하여 연소가스를 분석한 결과가 아래의 [표 1]에 나타내어져 있다.The results of analyzing the combustion gas using the fuel
상기 [표 1]에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 연료가스 활성화 장치(100)와 공기 활성화 장치(200)를 사용하면 일산화탄소의 발생없이 연료가스를 연소시킬 수 있다.As can be seen in Table 1, the fuel
본 발명과 관련하여 흥미로운 사실은 시중에 나와 있는 재래식 증기보일러에 본 발명의 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템(1)의 원리를 이용한 업그레이드 킷(300)을 부착시킬 경우 보일러의 열효율을 크게 향상시킬 수 있다는 것이다. Interesting facts with respect to the present invention is that if the conventional steam boiler on the market to install the
즉, 재래식 증기보일러에서 발생시킨 포화증기를 본 발명에 따른 업그레이드 킷(300)에 출입시키면 본 발명의 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템(1)과 거의 같은 양의 온수를 얻을 수 있어, 재래식 증기보일러의 열효율을 크게 개선할 수 있고, 보일러의 수명이 연장되며, 무엇보다 에너지 비용을 크게 줄임으로써 18개월 이내에 업그레이드한 비용을 돌려받을 수 있다는 것이 업그레이드 킷(300)의 장점이다.That is, when the saturated steam generated in the conventional steam boiler enters the
업그레이드 킷(300)은 본 발명의 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템(1)의 열교환기와 응축기를 떼내어 패키지화한 것으로, 그 작동을 도 6a 및 도 6b에 의하여 설명하면 다음과 같다.
우선 포화증기가 재래식 증기보일러에서 나와 증기 주입로(301)를 통해 개스킷 플랫 플레이트 열교환기(302)에 들어가는데 그 온도는 섭씨 147.6도(화씨 297.68도)이고, 증기압은 게이지압으로 340kPa(50psig)이다.First, saturated steam exits a conventional steam boiler and enters the gasket flat
포화증기가 증기 주입로(301)를 통해 개스킷 플랫 플레이트 열교환기(302)에 들어갈 때, 그와 동시에 수돗물이나 지하수도 수돗물(또는 지하수) 주입로(303) 및 펌프(304)를 통하여 개스킷 플랫 플레이트 열교환기(302)에 들어간다.When saturated steam enters the gasket flat
그 후 개스킷 플랫 플레이트 열교환기(302)에서 포화증기로부터 열을 받은 수돗물이나 지하수는 온도가 섭씨 97.78도(화씨 208도)로 변하여 온수펌프(305)에 의하여 온수출구(306)로 이동되고 마지막으로 우리가 사용할 수 있는 저장탱크에 저장된다. Then, the tap water or ground water heated by the saturated steam in the gasket flat
한편 개스킷 플랫 플레이트 열교환기(302)에서 수돗물이나 지하수에 열을 공급하고 응축하는 포화증기는 온도의 변화없이 섭씨 147.6도(화씨 297.68도)를 그대로 유지한 채 응축수 회수로(307)를 통하여 응축수 탱크(308)에 저장된다.On the other hand, the saturated steam, which supplies heat to the tap water or groundwater and condenses the gasket flat
그리고 보일러 제어함(미도시)에서 응축수 탱크(308)와 응축수의 보일러 유입로(309) 사이에 있는 응축수 펌프(310)에 응축수의 이송을 명령하면 응축수 탱크(308) 안에 있는 응축수를 증기보일러(1a) 안으로 이송하게 된다.In addition, when the
이와 같이 증기보일러(1a)에서 만들어진 포화증기를 개스킷 플랫 플레이트 열교환기(302)에 출입시켜 물과 열을 교환시키고, 같은 온도를 유지하면서 응축수 탱크(308)로, 그 다음엔 열을 빼앗긴 응축수를 보일러 안으로 보내어 다시 포화증기를 만드는데 이러한 과정이 순식간에 쉬지않고 반복적으로 이루어진다.Thus, the saturated steam produced in the
이 과정에서 뜨거운 응축수를 포화증기로 변화시키는 데는 그다지 많은 에너지가 소요되지 않는다.This process does not take much energy to convert hot condensate into saturated steam.
재래식 증기보일러를 본 발명에 따른 업그레이드 킷(300)으로 업그레이드하게 되면 보일러를 교체하지 않고도 본 발명의 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템과 거의 같은 효과를 가진다. 그리고 앞에서 설명한 연료가스 활성화 장치나 공기활성화 장치를 추가로 설치하거나 저녹스 버너(NOx 25ppm)를 사용하면 환경보호에도 크게 기여할 수 있다. Upgrading the conventional steam boiler to the
시중에 나와 있는 재래식 증기보일러에 본 발명에 따른 업그레이드 킷(300)을 적용하여 보일러를 운전한 결과, 얻어진 열역학적 데이터가 아래의 [표 2]에 나타내어져 있다.The thermodynamic data obtained as a result of operating the boiler by applying the
/150마력2.5 tons
/ 150 horsepower
/150마력2.5 tons
/ 150 horsepower
50마력
50 horsepower
100마력
100 horsepower
150마력
150 horsepower
200마력
200 horsepower
300마력
300 horsepower
(kcal/hr)Heat input
(kcal / hr)
1,260,000
1,260,000
1,260,000
1,260,000
421,848
421,848
843,696
843,696
1,265,544
1,265,544
1,687,140
1,687,140
2,532,600
2,532,600
(℃)Water temperature
(℃)
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
(℃)Hot water temperature
(℃)
98
98
98
98
98
98
98
98
98
98
98
98
98
98
생산량
(kg/hr)hot water
output
(kg / hr)
4,500
4,500
16,000
16,000
5,420
5,420
10,841
10,841
16,262
16,262
21,679
21,679
32,543
32,543
상기 [표 2]에서 보일러A는 재래식(연관식) 증기보일러(2.5톤/150마력)에 대한 것이고, 보일러B는 업그레이드 킷(300)을 보일러A에 부착시킨 것이다.In Table 2, boiler A is for a conventional (associated) steam boiler (2.5 tons / 150 hp), boiler B is to attach the
보일러A는 증기실의 증기를 별도 마련된 물탱크의 물(섭씨 20도)에 바로 접촉시켜 온수를 만드는 것으로, 증기실의 증기는 물탱크의 물에 섞여 회수할 수 없는 형태로 물탱크의 물과 열교환이 이루어지고, 물탱크의 물이 섭씨 98도로 되면 증기의 유로를 다른 물탱크 쪽으로 변경하여 다시 섭씨 20도의 물을 온수로 만드는 식의 회분식(回分式) 조작에 의하여 운전되었다. Boiler A makes hot water by directly contacting the steam in the steam chamber with the water (20 degrees Celsius) of the separate water tank. The steam in the steam chamber is mixed with the water in the water tank and cannot be recovered. When the heat exchange was performed and the water in the water tank was 98 degrees Celsius, it was operated by a batch operation in which the steam flow path was changed to another water tank and the water of 20 degrees Celsius was made into hot water again.
보일러B는 보일러A의 증기를 업그레이드 킷(300)의 개스킷 플랫 플레이트 열교환기(302)에 보내어 연속적으로 이송되어 오는 물(섭씨 20도)과 열교환시키고, 만들어진 온수(섭씨 98도)는 도관을 통하여 연속적으로 개스킷 플랫 플레이트 열교환기(302)를 나오며, 동시에 증기실의 증기와 같은 온도로 응축한 응축수는 개스킷 플랫 플레이트 열교환기(302)를 나와 연속적으로 보일러의 증기실로 회수되는 형태로 열교환이 이루어지는 연속식(連續式) 조작에 의하여 운전되었다..Boiler B sends the steam of Boiler A to the gasket flat
그리고 보일러 A, B 모두 입열량(入熱量), 출입하는 물의 온도 조건을 서로 동일하게 설정하였다. And the boiler A and B set the heat input amount and the temperature conditions of the water which flows in and out similarly.
그 결과 보일러A에서는 대략 시간당 4,500kg의 온수가 얻어지고, 보일러B에서는 대략 시간당 16,000kg의 온수가 얻어져, 본 발명에 따른 업그레이드 킷(300)을 장착시킨 보일러B가 재래식(연관식) 보일러A에 비하여 대략 4배 정도의 온수 생산력을 가지고 있음을 확인할 수 있었다.As a result, approximately 4,500 kg of hot water is obtained in Boiler A, approximately 16,000 kg of hot water is obtained in Boiler B, and boiler B equipped with the
보일러 C1~C5(ESEI-1 ~ ESEI-5)는 본 발명의 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템에 대한 것으로 재래식(연관식) 보일러A에 업그레이드 킷(300)을 장착한 보일러B의 온수 생산력(16,000kg/hr)이 같은 규격(150마력)의 보일러 C3(ESEI-3)의 온수 생산력(16,262kg/hr)에 못지 않음을 알 수 있었다.Boiler C1 ~ C5 (ESEI-1 ~ ESEI-5) is for the energy-saving eco-friendly steam boiler system of the present invention, hot water production capacity (16,000kg) of boiler B equipped with an
이상 기재한 바와 같이 본 발명의 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템은 온수의 제조열원으로서 증기보일러에서 만들어진 포화증기의 응축잠열 만을 이용하고, 상기 포화증기는 폐쇄회로를 통하여 순환되므로 증기보일러에서 만들어진 증기의 손실이 없으며, 포화증기의 온도와 같은 온도의 응축수를 다시 포화증기로 재생하는데는 그다지 많은 에너지를 요하지 않으므로 에너지의 절약면에서 재래식 보일러에 비하여 큰 효과를 가진다.As described above, the energy-saving eco-friendly steam boiler system uses only the condensation latent heat of saturated steam made in a steam boiler as a heat source for manufacturing hot water, and the saturated steam is circulated through a closed circuit, thus losing steam produced in a steam boiler. It does not require much energy to regenerate condensate water at the same temperature as saturated steam again to saturated steam, so it has a greater effect than conventional boilers in terms of energy saving.
또한 본 발명의 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템은 재래식 보일러(연관식 보일러, 수관식 보일러)가 저온의 물을 가열하여 증기를 만드는 것임에 비하여 본 발명의 증기보일러 시스템은 증기의 온도와 같은 온도로 응축된 응축수를 다시 증기로 재생하는 것이어서 증기의 재생속도가 크고, 또한 열교환성능이 우수한 개스킷 플랫 플레이트식 열교환기를 사용함으로써 증기의 큰 재생속도에 걸맞게 온수의 시간당 생산량도 크게 증가하는 효과를 가진다.In addition, the energy-saving eco-friendly steam boiler system of the present invention is a conventional boiler (linked boiler, water pipe boiler) by heating the low temperature water to make steam, the steam boiler system of the present invention condensed at the same temperature as the steam temperature Since the condensed water is regenerated into steam again, the steam regeneration rate is high, and by using a gasket flat plate heat exchanger having excellent heat exchange performance, the hourly production of hot water is also greatly increased to match the large regeneration rate of steam.
또한 본 발명의 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템은 에너지 손실이 적고 증기의 생산속도가 클 뿐만 아니라 재래식 보일러(연관식 보일러, 수관식 보일러)와 같이 보일러의 동체 안에 증기로 변환시킬 물을 담아두거나, 물을 통과시키는 배관들을 설치할 필요가 없어 보일러의 크기를 크게 축소시킬 수 있으므로 장치의 설치면적이나 제작원가를 크게 줄일 수 있는 효과를 가진다. In addition, the energy-saving eco-friendly steam boiler system of the present invention not only has a low energy loss and a high steam production rate, but also puts water to be converted into steam in the body of the boiler, such as a conventional boiler (pipe-type boiler, water tube boiler), or There is no need to install the pipes to pass through, so the size of the boiler can be greatly reduced, thereby reducing the installation area and manufacturing cost of the device.
또한 본 발명의 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템은 연료 활성화 장치, 공기 활성화 장치의 도입에 의하여 연료의 완전연소가 가능하고, 연소가스를 세척한 후 배출함으로써 환경오염물질, 특히 일산화탄소의 배출이 없는 친환경형 증기보일러를 제공하는 효과를 가진다.In addition, the energy-saving eco-friendly steam boiler system of the present invention is capable of complete combustion of fuel by introduction of a fuel activator and an air activator. It has the effect of providing a steam boiler.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
1 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템
1a 증기보일러
11 버너 12 열교환기
13 응축수 탱크 14 고온펌프
15 펌프 16, 17, 18, 19 도관
16a 열교환기로 들어가는 포화증기 유입로
17a 수돗물(또는 지하수) 유입로 18a 응축수 탱크로 가는 응축수 회수로
19a 온수 출구 20 응축수 펌프
20a 응축수의 보일러 유입로 21 연료가스 유입로
22 블로어 23 연소실
24 코일 25 세척수 탱크
26 고온펌프 27 여과탱크
28 폐열회수기 29, 30 세척수 수위
31 연돌 32 증기분리기
33 공기출구 34 증기출구
35 펌프 36 물탱크
37 고온펌프
100 연료가스 활성화 장치 101 하우징
102a, 102b 영구자석 103a, 103b 영구자석 안치홈
104 나사
200 공기 활성화 장치 201 공기 유입로
202a, 202b 영구자석 203 나사
300 업그레이드 킷 301 증기 주입로
302 개스킷 플랫 플레이트 열교환기
303 수돗물(또는 지하수) 주입로 304 펌프
305 온수펌프 306 온수출구
307 응축수 회수로 308 응축수 탱크
309 응축수의 보일러 유입로 310 응축수 펌프
311 캐비닛 312 캐비넷 도어
313 힌지 314 클램프1 Energy Saving Eco-Friendly Steam Boiler System
1a steam boiler
11
13
15 pumps 16, 17, 18, 19 conduits
Saturated Steam Inlet to 16a Heat Exchanger
17a inlet (or groundwater)
19a
20a Boiler Inlet of
22
24
26
28 Waste
31
33
35
37 High Temperature Pump
100
102a, 102b
104 screws
200 air activator 201 air inlet
202a, 202b
300
302 Gasket Flat Plate Heat Exchanger
304 pump with 303 tap water (or ground water) injection
305
307
309
311
313
Claims (10)
가열수단인 버너(11);
연료가스가 유입되는 통로인 연료가스 유입로(21);
대기압의 공기를 버너로 도입시키기 위한 블로어(22);
상기 버너에 의해 가열되는 코일(24)이 그 내부에 있으며, 상기 코일(24)속에 응축수가 있어, 상기 버너에 의해 응축수가 데워져 포화증기를 발생하도록 하는 연소실(23);
상기 연소실을 둘러싸고 있는 물탱크(36);
상기 연소실에서 발생한 포화증기의 열교환을 위한 열교환기(12);
상기 열교환기에 들어간 포화증기가 열교환 후 생성된 응축수를 보관하기 위한 응축수 탱크(13);
상기 응축수 탱크의 응축수를 증기보일러로 이송하기 위한 응축수 펌프(20);
상기 블로어에 의해 주입된 공기가 버너의 화염에 의해 오염된 오염수를 세척하기 위한 세척수를 포함하는 세척수 탱크(25);
상기 세척수 탱크를 통과하여 나오는 세척수를 데우기 위한 고온펌프(26);
상기 고온펌프를 통과하여 오염된 세척수를 여과하기 위한 여과탱크(27);
상기 여과탱크를 통과하는 세척수의 남은 열을 회수하여 수돗물을 예열하기 위한 폐열회수기(28);
상기 블로어에서 주입된 공기가 버너의 화염과 함께 세척수 탱크에서 정화되어 상기 세척수 탱크 내의 압력에 의해 기포로 변한 수증기 및 세척액이 열에 의해 변화된 수증기를 공기와 수증기로 분리하기 위한 증기분리기(32); 및
상기 증기분리기에서 분리된 공기가 빠져나가기 위한 공기출구(33);
상기 공기출구에서 빠져나온 공기가 빠져나오기 위한 통로로서, 물탱크 내에 설치되어 있는 연돌(31);
상기 증기분리기에서 분리된 증기가 빠져나가기 위한 증기출구(34);
상기 증기출구에서 빠져나온 증기를 상기 세척수 탱크(25)로 회수하기 위한 펌프(35);를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템. In the steam boiler system,
Burner 11 which is a heating means;
A fuel gas inlet passage 21 that is a passage through which fuel gas is introduced;
A blower 22 for introducing atmospheric air to the burner;
A combustion chamber (23) having a coil (24) heated by the burner therein and condensed water in the coil (24) to warm the condensed water by the burner to generate saturated steam;
A water tank 36 surrounding the combustion chamber;
A heat exchanger 12 for heat exchange of saturated steam generated in the combustion chamber;
A condensate tank (13) for storing condensate generated after the heat exchange of saturated steam entering the heat exchanger;
A condensate pump 20 for transferring the condensed water of the condensed water tank to a steam boiler;
A washing water tank 25 including washing water for washing the air contaminated by the blower with the air contaminated by the flame of the burner;
A high temperature pump 26 for warming the washing water passing through the washing water tank;
A filtration tank 27 for filtering the contaminated washing water through the hot pump;
A waste heat recovery unit 28 for recovering the remaining heat of the washing water passing through the filtration tank to preheat the tap water;
A steam separator 32 for purifying the air injected from the blower together with the flames of the burner in the washing water tank to separate the water vapor changed into heat by the pressure in the washing water tank and the washing liquid changed by heat into air and steam; And
An air outlet 33 for evacuating the air separated from the steam separator;
As a passage for the air escaped from the air outlet, the chimney 31 is provided in the water tank;
A steam outlet 34 for evacuating the steam separated by the steam separator;
Energy-saving eco-friendly steam boiler system comprising a; pump (35) for recovering the steam exiting from the steam outlet to the wash water tank (25).
상기 증기보일러(1a)의 연소실(23) 안에 배열된 코일(24) 내부의 응축수를 가열하여 포화증기가 생성되고, 상기 포화증기는 열교환기(12)를 거쳐 응축수 탱크(13)로, 응축수 탱크(13)에서 다시 증기보일러(1a)의 연소실(23) 안에 배열된 코일(24) 내부로 이어지는 폐쇄회로를 통하여 지속적으로 순환되며, 상기 열교환기(12)에 들어가는 포화증기의 온도와 상기 열교환기를 떠나는 응축수의 온도가 서로 같은 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템.The method of claim 1,
Saturated steam is generated by heating the condensed water in the coil 24 arranged in the combustion chamber 23 of the steam boiler 1a, and the saturated steam passes through the heat exchanger 12 to the condensed water tank 13, and the condensed water tank. In (13) is continuously circulated through a closed circuit leading into the coil 24 arranged in the combustion chamber 23 of the steam boiler (1a), the temperature of the saturated steam entering the heat exchanger 12 and the heat exchanger Energy saving eco-friendly steam boiler system, characterized in that the temperature of the leaving condensate is maintained at the same temperature.
증기보일러(1a)의 연돌(31)을 나가는 연소가스 중에 일산화탄소가 전혀 검출되지 않는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템.The method of claim 1,
Energy-saving eco-friendly steam boiler system, characterized in that no carbon monoxide is detected in the combustion gas exiting the stack 31 of the steam boiler (1a).
상기 열교환기(12)에 들어가는 포화증기의 온도와 상기 열교환기(12)를 떠나는 응축수의 온도가 다 같이 섭씨 147.6도(화씨 297.68도)로 제공되는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템.The method according to claim 1 or 2,
Energy-saving eco-friendly steam boiler system, characterized in that the temperature of the saturated steam entering the heat exchanger (12) and the temperature of the condensate leaving the heat exchanger (12) are both provided at 147.6 degrees Celsius (297.68 degrees Fahrenheit).
상기 열교환기(12)는 개스킷 플랫 플레이트식 열교환기임을 특징으로 하는 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템.The method according to claim 1 or 2,
The heat exchanger 12 is an energy-saving eco-friendly steam boiler system, characterized in that the gasket flat plate heat exchanger.
상기 열교환기(12)는 유체와 유체 사이에 열을 전달하기 위한 얇은 골판지판들로 이루어지고, 상기 골판지판들은 그 사이에 유체들이 흘러가는 폭이 좁은 틈을 형성하기 위해 포트들과 가장자리 주변에서 틈이 메워지며, 차가운 유체들은 열교환기(12)의 홀수번호의 틈을 지나게 하고 뜨거운 유체들은 짝수번호의 틈을 지나도록 하여 두 종류의 유체들이 열교환기(12)의 내부 어디에서도 혼합되지 않도록 설계되어 제공되는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템.The method of claim 5,
The heat exchanger 12 consists of thin corrugated boards for transferring heat between the fluid and the corrugated boards around the ports and the edges to form a narrow gap through which the fluid flows. The gap is filled and the cold fluids pass through the odd-numbered gaps of the heat exchanger 12 and the hot fluids pass through the even-numbered gaps so that the two fluids do not mix anywhere inside the heat exchanger 12. Energy saving eco-friendly steam boiler system characterized in that it is provided.
상기 연료가스 유입로(21)의 일부의 제1측에 하나 이상의 영구자석(102a)이 연료가스 유입로(21)의 길이방향으로 정렬하여 배치되고, 상기 제1측과 연료가스 유입로(21)의 직경방향으로 반대편인 연료가스 유입로(21)의 일부의 제2측에 하나 이상의 또 다른 영구자석(102b)이 연료가스 유입로(21)의 길이방향으로 정렬하여 배치되며, 상기 제1측에 배치된 하나 이상의 영구자석(102a)의 극성은 상기 제2측에 배치된 영구자석(102b)의 극성과 동일하고, 상기 제1측의 하나 이상의 영구자석(102a)은 반대 극성의 단부들이 서로 마주하도록 배치된 2개의 길이방향으로 정렬된 영구자석이며, 상기 제2측의 하나 이상의 영구자석(102b)도 반대 극성의 단부들이 서로 마주하도록 배치된 2개 이상의 길이방향으로 정렬된 영구자석을 포함하는 연료가스 활성화 장치(100)가 추가로 설치되는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템.The method according to claim 1 or 2,
One or more permanent magnets 102a are arranged on a first side of a portion of the fuel gas inlet 21 in the longitudinal direction of the fuel gas inlet 21, and the first side and the fuel gas inlet 21 On the second side of the portion of the fuel gas inlet (21) opposite in the radial direction of the one or more other permanent magnets (102b) are arranged aligned in the longitudinal direction of the fuel gas inlet (21), the first The polarity of the one or more permanent magnets 102a disposed on the side is the same as the polarity of the permanent magnet 102b disposed on the second side, and the one or more permanent magnets 102a of the first side have opposite ends of the opposite polarity. Two longitudinally aligned permanent magnets arranged to face each other, and the one or more permanent magnets 102b of the second side also have two or more longitudinally aligned permanent magnets arranged so that ends of opposite polarities face each other. Fuel gas activating device 100 comprising a further Environmentally friendly energy-saving steam boiler system, characterized in that value.
상기 공기 유입로(201) 직경방향 일측에 영구자석(202a)이 구비되고, 상기 영구자석(202a)의 극성과 대향된 공기 유입로(201) 직경방향 타측의 영구자석(202)의 극성이 동일하게 배치되며, 상기 공기 유입로(201)의 일측에서 공기가 대기로부터 직접 들어오거나 도관 또는 공기필터를 통해 들어오고, 공기 활성화장치(200)가 설치된 공기 유입로(201)를 통과하여 공기 유입로(201)의 타측으로 나가서, 연료가스 유입로(21)에 의해 보일러에 공급되는 연료가스의 연소를 위한 공기활성화장치(200)가 추가로 설치되는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템.The method according to claim 1 or 2,
A permanent magnet 202a is provided at one side in the radial direction of the air inflow path 201, and the polarity of the permanent magnet 202 at the other side in the radial direction of the air inflow path 201 opposite to the polarity of the permanent magnet 202a is the same. On one side of the air inlet 201, the air comes directly from the atmosphere or through a conduit or an air filter, and the air inlet path through the air inlet 201, the air activator 200 is installed Going to the other side of the 201, the energy-saving eco-friendly steam boiler system, characterized in that the air activator 200 is further installed for the combustion of the fuel gas supplied to the boiler by the fuel gas inlet (21).
연료로서 천연가스, 경유, 석유, 벙커 C유를 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 친환경 증기보일러 시스템.The method according to claim 1 or 2,
Energy-saving, eco-friendly steam boiler system, characterized in that the use of natural gas, diesel, petroleum, bunker C oil.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110059021A KR101212506B1 (en) | 2011-06-17 | 2011-06-17 | Energy saved - eco steam boiler system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110059021A KR101212506B1 (en) | 2011-06-17 | 2011-06-17 | Energy saved - eco steam boiler system |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN110530013A (en) * | 2019-09-27 | 2019-12-03 | 上海璀玉科技有限公司 | A kind of high-temperature low-pressure water heat exchanger |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR200354398Y1 (en) | 2003-11-04 | 2004-06-23 | 최창균 | Heating mechanism of soy-bean by vacuum boiler |
KR101040213B1 (en) | 2009-03-14 | 2011-06-09 | 주식회사 대열보일러 | Condensing boiler has scrubber for reducing the carbon and the nitrogen oxide |
-
2011
- 2011-06-17 KR KR1020110059021A patent/KR101212506B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR200354398Y1 (en) | 2003-11-04 | 2004-06-23 | 최창균 | Heating mechanism of soy-bean by vacuum boiler |
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