KR101221421B1 - 온수보일러의 연소장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 괴탄이나 갈탄 등의 석탄연료를 열원으로 사용하는 온수보일러에서 그 석탄연료를 목재로 된 펠릿으로 대체하여 연소시킬 수 있도록 펠릿이 공급 및 연소되는 버너를 보일러의 연소실에 붙이고 뗄 수 있도록 설치함으로써, 연료의 대체로 인한 경제성과 편리성을 향상시킬 수 있게 한 온수보일러의 연소장치에 관한 것으로,
즉, 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 석탄을 연료로하는 보일러의 연소실에 펠릿을 연료로 하는 펠릿연소기의 버너를 선택적으로 붙이고 뗄 수 있도록 설치하고, 상기 버너에는 펠릿이 적재된 호퍼로부터 버너의 화구로 펠릿을 공급하도록 모터에 의해 구동되는 스크류축이 장착된 펠릿공급관을 연결하며, 상기 버너의 일측에는 송풍팬의 동작에 의해 연소에 필요한 공기를 버너의 분사공으로 공급하는 송풍관이 설치되며, 상기 버너에 연결된 펠릿공급관과 송풍관의 관로상에는 버너를 연소실에 삽입설치할 때 제2 연료투입구를 폐쇄하는 차폐판이 설치됨으로써, 종래에 석탄을 연료로하는 보일러를 이용하여 목재를 가공하여 된 펠릿을 연료로 사용할 수 있도록 한 것이다.

Description

온수보일러의 연소장치{A burner of a hot-water boiler}

본 발명은 온수보일러의 연소장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 괴탄이나 갈탄 등의 석탄연료를 열원으로 사용하는 온수보일러에서 그 석탄연료를 목재로 된 펠릿으로 대체하여 연소시킬 수 있도록 펠릿이 공급 및 연소되는 버너를 보일러의 연소실에 붙이고 뗄 수 있도록 설치함으로써, 연료의 대체로 인한 경제성과 편리성을 향상시킬 수 있게 한 온수보일러의 연소장치에 관한 것이다.

일반적으로, 대규모의 시설농가나 사우나와 같이 지속적인 난방이 요구되는 시설과 도심으로부터 떨어진 주택의 경우에는 가스나 기름을 연료로 하는 보일러에 비해 비교적 가격이 저렴한 석탄계 고체연료를 사용하는 보일러가 주종을 이루고 있으며, 근래에는 상기 석탄연료보다 친환경적이면서 경제적으로도 유리한 목재 및 그 목재를 가공하여 만들어진 이른바, 펠릿을 연료로 하는 보일러가 확산되고 있는 추세이다.

상기 석탄연료 또는 목재(장작)를 사용하는 보일러는 기체의 상부와 외주면에 소정 두께의 수실을 갖춘 연소실이 구비되어 이에 착화탄과 함께 연료를 쌓은 상태에서 점화하여 연소에 필요한 공기를 송풍기에 의해 강제로 공급하는 연소방식이 주종을 이루고 있다.

그러나 상기 석탄연료 보일러의 경우에는 점화를 하여 연소가 정상적으로 이루어지기까지의 연소 초기에 비교적 많은 시간이 소요되면서 불완전 연소가 발생됨으로 인하여 열효율의 저하는 물론 미연소된 배기가스와 함께 분진이 대기중으로 배출되면서 환경을 오염시키게 되는 문제점이 있었다.

또한, 목재를 연료로 사용하는 보일러의 경우에는 연소도중에 지속적으로 목재를 투입해야 함으로써 많은 일손을 필요로 하는 불편함과 번거로움이 있었으며, 근래에는 상기 목재연료의 공급에 따른 문제점을 보완하기 위하여 목재를 원료로 균일한 크기의 펠릿 형태로 가공하여 자동으로 공급할 수 있게 한 펠릿 보일러가 등장한 바 있다.

상기 펠릿 보일러의 경우에는 크기가 불규칙적이고 제각각인 목재의 단점을 개선하는 반면 잡목이나 폐자재를 재활용할 수 있는 장점을 갖게 됨으로써, 여러 산업분야에서 비교적 경제적인 연료로 평가되던 석탄에 비해 경제적이고 효율적인 연료로 부각되면서 그 사용이 점점 확산되고 있는 추세이다.

그러나 펠릿 보일러의 여러 장점과 긍정적인 평가에도 불구하고 기존에 사용하고 있던 석탄 보일러를 대체할 때 발생되는 감가손실 및 초기구입비용의 부담으로 인하여 대체 설치에 따른 수요가 저조하였다.

즉, 석탄연료 보일러의 잔존수명이 장기간 남아 있는 경우에는 펠릿 연료의 경제성과 사용상 편의성을 고려한다 하더라도 기기를 펠릿 보일러로 대체했을 때의 투자비용에 비해 경제적인 이득을 기대할 수 없었으므로 그 수요가 저조하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 종래의 석탄연료 또는 목재연료 보일러를 펠릿 보일러로 대체할 때 경제적인 부담으로 인한 문제점을 감안하여 발명한 것으로, 그 목적은 기존의 석탄보일러에 구비된 연소실에 펠릿을 자동으로 공급하면서 연소시키게 된 버너를 선택적으로 붙이고 뗄 수 있도록 설치하여 연료의 대체로 인한 경제성과 편리성을 높일 수 있는 온수보일러의 연소장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 석탄을 연료로하는 보일러의 연소실에 펠릿을 연료로 하는 펠릿연소기의 버너를 선택적으로 붙이고 뗄 수 있도록 설치하고, 상기 버너에는 펠릿이 적재된 호퍼로부터 버너의 화구로 펠릿을 공급하도록 모터에 의해 구동되는 스크류축이 장착된 펠릿공급관을 연결하며, 상기 버너의 일측에는 송풍팬의 동작에 의해 연소에 필요한 공기를 버너의 분사공으로 공급하는 송풍관이 설치되며, 상기 버너에 연결된 펠릿공급관과 송풍관의 관로상에는 버너를 연소실에 삽입설치할 때 제2 연료투입구를 폐쇄하는 차폐판이 설치됨으로써, 종래에 석탄을 연료로하는 보일러를 이용하여 목재를 가공하여 된 펠릿을 연료로 사용할 수 있도록 한 것이다.

이와 같은 본 발명의 온수보일러의 연소장치는 기존에 석탄연료를 사용하게 된 보일러에 펠릿연료를 사용하는 펠릿연소기를 선택적으로 붙이고 뗄 수 있도록 구성함으로써 연료의 종류에 대한 제약을 벗어나게 되어 새로운 보일러를 도입할 때 발생되는 비용을 절감할 수 있는 경제적인 효과가 있으며, 펠릿연소기에 구비된 버너의 기능 중 연소공기의 공급부족으로 인한 결함을 기체에 구비된 송풍장치에 의해 보완하게 됨으로써 연소효율을 증대시킬 수 있는 장점도 있다.

도 1은 본 발명의 온수보일러의 연소장치에서 펠릿연소기를 분리하고 그 일부를 절취하여 확대한 상태 사시도,온수보일러의 연소장치를 나타낸 사시도,
도 2 및 도 3은 본 발명의 온수보일러의 연소장치에 펠릿연소기의 결합상태 사시도와 그 사용상태를 나타낸 단면구성도,
도 4a 및 4b는 상기 온수보일러의 연소장치에서 펠릿연소기의 펠릿공급부와 그 버너를 부분적으로 발췌하여 단면구성을 나타낸 사시도,
도 5는 종래의 석탄을 연료로 하는 보일러의 단면구성도이다.

이하, 본 발명의 온수보일러의 연소장치를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 도 5에 도시된 바와 같이, 기체(100)의 외측 전면에 설치된 제1, 제2 연료투입구(110)(120)를 통해 내부의 연소실(130)에 석탄연료(C)를 쌓아놓은 후 착화 및 연소시키게 된 석탄을 열원으로 하는 보일러에서 상기 석탄연료를 목재로 된 펠릿(F)으로 대체하여 연소시킬 수 있도록 한 연소장치에 관한 것이다.

상기 기체(100)의 내부에는 그 중앙에 형성된 연소실(130)을 기점으로 상하부와 주변에 물이 채워진 수실(140)이 배치되고 그 수실의 횡방향으로는 로스톨 작용을 하는 수관(141)이 연결되며, 상기 수실의 일측에는 연소실에서 발생된 연소열이 경유한 후 연도(143)로 배출되게 유도하는 다수의 연관(142)이 형성되어 있다.

상기 로스톨 작용을 하는 수관(141)의 하부에는 연소과정 또는 연소 후 발생된 각종 이물질이 낙하할 때 잔류되게 하면서 연소에 필요한 공기를 순환되게 하는 저장실(170)과 그 저장실에 잔류된 이물질을 제거할 수 있도록 기체(100)의 외부로 통하는 도어(171)가 구비되고, 기체(100)의 외부에는 수실(140)에서 열교환작용에 의해 가열된 물이 배출되는 출수구(144)와 순환된 물이 유입되는 입수구(145)가 각각 배관되어 있다.

상기 연소실(130)의 측면에는 송풍팬(150)의 구동에 의해 발생된 공기가 기체(100)의 바닥에 구비된 통풍로(160)를 경유한 후 조절레버(163)의 조작에 의해 연소실의 하부측 또는 상하부측 전체에서 선택적으로 공급하도록 하는 제1, 제2 급기관(161)(162)이 구비되어 있다.

기체(100)의 외측 전면에 설치된 제1, 제2 연료투입구(110)(120)는 연소시에 밀폐시킬 수 있는 도어가 각각 설치되는데, 제 2연료투입구의 도어는 펠릿연료를 사용하는 펠릿연소기(200)를 설치할 경우 분리가능하게 하여 개방상태를 유지되게 한다.

상기 제2 연료투입구(120)를 통하여 그 내부의 연소실(130)에 펠릿연소기(200)의 선단부에 구비된 버너(210)를 삽입하여 로스톨 작용을 하는 수관(141)에 안착되게 설치한다.

상기 펠릿연소기(200)는 펠릿(F)이 적재된 호퍼(220)로부터 자동으로 낙하되는 펠릿을 버너(210)의 중앙부에 구비된 화구(211)로 공급하기 위해 모터(231)에 의해 구동되는 스크류축(232)이 장착된 펠릿공급관(230)과, 상기 버너(210)의 일측에 연결되어 송풍팬(241)의 동작에 의해 연소에 필요한 공기를 버너(210)의 분사공(212)으로 공급하는 송풍관(240)과, 상기 버너(210)에 연결된 펠릿공급관(230)과 송풍관(240)의 관로상에 설치되어 버너를 연소실(130)에 삽입설치할 때 제2 연료투입구(120)를 폐쇄하는 차폐판(250)으로 구성되어 있다.

버너(210)는 펠릿을 공급하는 펠릿공급관(230)의 선단부에 구비된 화구(211)를 중심으로 송풍관(240)에 의해 강제공급된 공기를 원통체의 내부에서 확산되게 한 상태에서 상부로 분출되게 무수한 분사공(212)이 구비된 원반형으로 되어 있다.

상기 버너(210)에 공기를 공급하는 송풍관(240)의 선단부에는 그 일측의 펠릿공급관(230)에 공기의 일부를 분기되게 하는 지관(242)이 연결되어 스크류축(232)에 의해 이송되는 펠릿(F)과 함께 공기를 불어 넣어 펠릿의 이송과 연소를 더욱 원활히 하도록 하였다.

한편, 버너(210)의 중앙부에 구비된 화구(211)의 주변에는 펠릿을 초기점화할 때 전자적으로 스파크를 일으키는 통상적인 이그나이터(도시하지 않음)를 설치하는 것이 바람직하다.

따라서, 상기와 같은 본 발명은 석탄연료를 펠릿으로 대체할 경우, 보일러를 구성하는 기체(100)의 연소실(130)에 펠릿연소기(200)의 선단부에 구비된 버너(210)를 삽입 설치하고, 그 버너(210)에 연결된 펠릿공급관(230)과 송풍관(240)의 관로상에 구비된 차폐판(250)으로 연소실(130)의 입구인 제2 연료투입구(120)를 폐쇄하여 연소를 준비하게 된다.

상기 연소준비상태에서 펠릿연소기(200)의 스위치(도시하지 않음)를 동작시키면, 펠릿공급관(230)의 중공부에 설치된 스크류축(232)이 모터(231)에 의해 구동되면서 호퍼(220)에 저장되어 있던 펠릿(F)을 펠릿공급관(230)의 선단부로 점진적으로 이송시켜 버너(210)의 중앙부에 구비된 화구(211)로 공급하게 되고, 동시에 버너(210)의 일측에 연결된 송풍관(240)을 통해 송풍팬(241)에 발생된 공기를 버너(210)에 불러넣어 분사공(212)을 통해 분출시키게 됨으로써, 화구(211)에 인접 설치된 이그나이터가 화구에 공급되어 있는 펠릿을 점화시켜 연소가 이루어지는 것이다.

그러므로 펠릿연소기(200)의 동작에 의해 연소실(130) 내에 위치한 버너(210)에 펠릿연료와 함께 연소에 필요한 공기가 공급되어 연소가 이루어지는 과정에서 기체(100)의 일측에 설치된 송풍팬(150)이 구동되어 기체(100)의 바닥에 구비된 통풍로(160)를 경유하여 공급되는 공기가 연소실(130)의 측면에 구비된 제1, 제2 급기관(161)(162)을 통해 연소실의 하부측 또는 상하부측 전체에서 선택적으로 공급하게 됨으로써, 펠릿연소기(200)에서 공급되는 공기의 양이 부족할 때 발생되는 불완전 연소를 방지하여 연소효율을 높일 수 있다.

펠릿연소기(200)의 연소동작이 이루어짐에 따라 발생된 열이 연소실 주변의 수실(140)은 물론 수관(141)과 다수의 연관(142)을 경유하여 연도(143)로 배출되는 과정에서 수실에 채워진 물을 가열시키고, 가열된 물은 출수구(144)를 통해 기체의 외부로와 공급되어 순환 및 열교환 된 후 다시 입수구(145)를 통해 수실로 유입되는 과정을 반복하게 된다.

이와 같은 본 발명은 기존에 석탄연료를 사용하게 된 보일러에 펠릿연료를 사용하는 펠릿연소기를 선택적으로 붙이고 뗄 수 있도록 구성함으로써 연료의 종류에 대한 제약을 벗어나게 되어 새로운 보일러를 도입할 때 발생되는 비용을 절감할 수 있으며, 펠릿연소기에 구비된 버너의 기능 중 연소공기의 공급부족으로 인한 결함을 기체에 구비된 송풍장치에 의해 보완하게 됨으로써 연소효율을 증대시킬 수 있는 것이다.

100 : 기체 110 : 제1 연료투입구
120 : 제2 연료투입구 130 : 연소실
140 : 수실 141 : 수관
142 : 연관 143 : 연도
150, 241 : 송풍팬 160 : 통풍로
161 : 제1 급기관 162 : 제2 급기관
163 : 조절레버 170 : 저장실
200 : 펠릿연소기 210 : 버너
211 : 화구 212 : 분사공
220 : 호퍼 230 : 펠릿공급관
231 : 모터 232 : 스크류축
240 : 송풍관 242 : 지관
250 : 차폐판

Claims (2)

1. 기체(100)의 전면에 설치된 제1, 제2 연료투입구(110)(120)를 통해 연료가 투입되어 연소되는 연소실(130)이 구비되고, 상기 연소실(130)의 주변에는 연소열이 경유한 후 연도(143)를 통해 배출되는 과정에 열교환되도록 물이 채워진 수실(140)과 다수의 연관(142)이 감싸지도록 배치되며, 상기 연소실(130)의 상 하부에는 송풍팬(150)의 구동에 의해 발생된 공기가 기체(100)의 바닥에 구비된 통풍로(160)를 경유하여 연소실의 상부 또는 하부에 선택적으로 공급하도록 조절레버(163)를 갖춘 제1, 제2 급기관(161)(162)이 구비된 보일러에 있어서,
   상기 제2 연료투입구(120)를 통하여 그 내부의 연소실(130)에 삽입되도록 선단부에 버너(210)를 구비한 펠릿연소기(200)가 설치되고, 상기 버너(210)는 펠릿(F)이 적재된 호퍼(220)로부터 버너(210)의 화구(211)로 공급하기 위해 모터(231)에 의해 구동되는 스크류축(232)이 장착된 펠릿공급관(230)에 연결되며, 상기 버너(210)의 일측에는 송풍팬(241)의 동작에 의해 연소에 필요한 공기를 버너(210)의 분사공(212)으로 공급하는 송풍관(240)이 설치되며, 상기 버너(210)에 연결된 펠릿공급관(230)과 송풍관(240)의 관로상에는 버너를 연소실(130)에 삽입설치할 때 제2 연료투입구(120)를 폐쇄하는 차폐판(250)이 설치된 구성을 특징으로 하는 온수보일러의 연소장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 송풍팬(241)의 구동에 의해 버너(210)에 공기를 공급하는 송풍관(240)의 선단부와 그 일측의 펠릿공급관(230)에 지관(242)을 연결하여 송풍되는 공기의 일부를 펠릿공급관(230)을 경유하여 버너로 공급하게 된 구성을 특징으로 하는 온수보일러의 연소장치.

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