KR101223372B1 - 수관식 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연소실의 외측으로 연소가스의 유로를 분리하여 유동시킴으로써 열효율이 높고 소형화가 가능한 수관식 보일러에 관한 것으로, 내부에 연료가 투입되어 연소되는 연소실,보일러 상측에 배치되는 상드럼, 보일러 하측에 배치되는 하드럼, 상기 상드럼과 상기 하드럼을 연통하며 보일러의 길이방향으로 배열되어 상기 연소실의 측면 외벽을 형성하는 제1 수관, 상기 상드럼과 상기 하드럼을 연통하고 보일러의 길이방향으로 배열되며 상기 제1 수관의 배열로부터 보일러의 외측방향으로 이격되어 배치되는 제2 수관, 상기 상드럼과 상기 하드럼을 연통하고 보일러의 길이방향으로 배열되며 상기 제2 수관의 배열로부터 보일러의 외측방향으로 이격되어 배치되는 제3 수관, 상기 제1 수관의 배열과 상기 제2 수관의 배열 사이의 공간에 형성되며 상기 연소실을 통과한 연소가스에 의해 상기 제1 수관과 제2 수관을 가열하는 제1 가열실 그리고, 상기 제2 수관의 배열과 상기 제3 수관의 배열 사이의 공간에 형성되며 상기 제1 가열실을 통과한 연소가스에 의해 상기 제2 수관과 제3 수관을 가열하는 제2 가열실을 포함하는 수관식 보일러를 제공한다.

Description

수관식 보일러{WATER TUBE BOILER}

본 발명은 수관식 보일러에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 연소실의 좌우측으로 연소가스의 유로를 분리하여 유동시킴으로써 열효율이 높고 소형화가 가능한 수관식 보일러에 관한 것이다.

일반적으로 보일러는 점화장치가 점화된 상태로 운전되면서, 물탱크의 물을 가열시켜 난방수 및 급탕수를 공급하기 위한 장치를 말한다. 이러한 보일러의 연료는 다양하게 사용되어졌는데, 최근에는 가정용 난방기가 대부분 보급되고 제어나 연료공급의 효율성을 감안하여 기름이나 가스보일러가 많이 사용되고 있다. 기름이나 가스보일러는 전자적 제어기기가 부착되어 사용의 용이함을 제공하는 이점이 있으나, 각종 전자적, 전기적 부품을 갖추어야만 하고, 유류나 가스의 가격이 높아짐에 따라 제작비용 측면이나 유지비 면에서 문제점을 가지고 있었다.

이에 따라, 최근 제작비용의 절감과 연료비 및 유지비 등의 경제성을 감안하여 상기 기름 및 가스보일러의 장점을 보완한 고체연료용 보일러가 제작되어 보급되는 추세이다. 고체연료는 나무, 석탄, 연탄, 코크스 및 숯과 같이 고체로 된 연료를 말하며, 액체나 기체로 된 연료보다 점화하기가 어려운 문제가 있으나, 점화가 되면 항상 발화점 이상의 온도를 유지하여 발화상태가 유지되는 성질을 가지고 있다.

상기 고체연료 보일러의 구조는, 고체연료를 보일러의 연소실 내부로 이송하는 이송부, 상기 고체연료를 점화하여 발화상태를 유지하는 연소부, 발화된 고체연료의 연소열을 난방수에 전달하는 전열부, 연소실에서의 발화 및 점화에 필요한 공기를 공급하는 공기공급부 및 연소가스를 배출하는 배출부로 이루어져 있다. 고체연료가 이송부에 의해 연소부로 이송되면, 점화되어 발화상태가 유지되면 전열부의 난방수 전열라인을 가열하여 난방수를 배관을 통해 난방이 필요한 공간에 배치된 배관으로 난방수를 공급하게 된다. 연소과정을 거친 고체연료는 연소된 잔여물인 재(ash)형태로 남게 되는데, 재는 별도의 이송과정을 거쳐 배출되어 폐기된다.

도 1은 종래기술에 따른 수관식 보일러를 개략적으로 나타내는 횡단면도이며, 도 2는 도 1의 A-A'선의 단면도이다. 연소실(30)에서 연료가 연소되면 연소가스가 수관(15)에서 유동하는 공급수를 가열하게 된다. 이렇게 가열된 공급수는 관모음드럼(11)을 거쳐 난방수나 급탕수로 공급된다. 일반적으로 사용되는 복수의 연소실과 가열실을 포함하는 수관식 보일러의 경우, 도면과 같이 연소실(30)에서 1차로 수관을 가열하고, 연소가스가 제1 가열실(71)과 제2 가열실(72)를 따라 유동하면서 주변의 수관을 잔열을 통해 가열하면서 배출되는 방식을 사용하였다.

그런데, 이와 같은 방식의 수관식 보일러는 주로 대용량 보일러에 많이 사용되는 구조로, 열효율을 위해 연소가스의 유로가 3단계를 거치므로, 가열실이 1개일 때보다는 많은 열전달이 가능하였으나 이와 같은 구조는 소용량 보일러에는 적합하지 않고, 열손실도 큰 편이었다. 즉, 전열면적이 제한되는 관계로 연소열의 많은 부분이 난방등으로 활용되지 못하고 대기중으로 방사되는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 연소가스의 연소열이 공급수에 보다 효율적으로 전열될 수 있도록 전열면적을 넓힐 수 있으면서 소형화시킬 수 있는 수관식 보일러를 제공하는 데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 연료의 발화 및 유동을 돕는 외부공기가 배기가스의 폐열로 인해 가열되어 공급됨으로써 연소효율이 높아지고 연소열을 회수율을 높일 수 있는 수관식 보일러를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명에 따른 수관식 보일러는 내부에 연료가 투입되어 연소되는 연소실,보일러 상측에 배치되는 상드럼, 보일러 하측에 배치되는 하드럼, 상기 상드럼과 상기 하드럼을 연통하며 보일러의 길이방향으로 배열되어 상기 연소실의 측면 외벽을 형성하는 제1 수관, 상기 상드럼과 상기 하드럼을 연통하고 보일러의 길이방향으로 배열되며 상기 제1 수관의 배열로부터 보일러의 외측방향으로 이격되어 배치되는 제2 수관, 상기 상드럼과 상기 하드럼을 연통하고 보일러의 길이방향으로 배열되며 상기 제2 수관의 배열로부터 보일러의 외측방향으로 이격되어 배치되는 제3 수관, 상기 제1 수관의 배열과 상기 제2 수관의 배열 사이의 공간에 형성되며 상기 연소실을 통과한 연소가스에 의해 상기 제1 수관과 제2 수관을 가열하는 제1 가열실 그리고, 상기 제2 수관의 배열과 상기 제3 수관의 배열 사이의 공간에 형성되며 상기 제1 가열실을 통과한 연소가스에 의해 상기 제2 수관과 제3 수관을 가열하는 제2 가열실을 포함하는 수관식 보일러를 제공한다. 따라서, 연소가스의 전열면적을 더욱 넓게 할 수 있고 소형이면서 열효율이 우수한 수관식 보일러가 제공된다.

또한, 본 발명에 따른 수관식 보일러는 연소가스가 상기 연소실의 전방에서 후방으로 유동하여 상기 제1 가열실로 유입되고, 상기 제1 가열실의 후방에서 전방으로 유동하여 상기 제2 가열실로 유입되고, 상기 제2 가열실의 전방에서 후방으로 유동하여 외부로 배출되는 연소가스 유로를 포함하는 수관식 보일러를 제공한다. 따라서, 연소가스의 유동에 의해 공급수가 효율적이면서 고르게 가열될 수 있는 수관식 보일러가 제공된다.

또한, 본 발명에 따른 수관식 보일러는 상기 연소실 전방 하부에 배치되며 외부공기를 상기 연소실로 공급하는 송풍관을 더 포함하는 수관식 보일러를 제공한다. 따라서, 연소실의 전방에서 유동이 시작되어 연소실의 후방을 따라 각 가열실로 유동이 이동할 수 있어, 열의 유동이 보다 효율적인 수관식 보일러가 제공된다.

또한, 본 발명에 따른 수관식 보일러는 연소가스가 외부로 배출되는 연통 그리고, 상기 연통 내부의 연소가스가 배출되는 유로상에 형성되며 연통을 통해 배출되는 연소가스에 의해 외부공기가 가열되는 예열관을 포함하며, 상기 예열관에 의해 가열된 외부공기가 상기 연소실 내부로 공급되는 수관식 보일러를 제공한다. 따라서, 연료의 발화 및 유동을 돕는 외부공기가 배기가스의 폐열로 인해 가열되어 공급됨으로써 연소효율이 높아지고 연소의 회수율를 높일 수 있는 수관식 보일러가 제공된다.

또한, 본 발명에 따른 수관식 보일러는 내부에 연료가 투입되어 연소되는 연소실, 연소열에 의해 난방수를 가열하는 수관, 상기 연소실에서 발생한 연소가스가 연소실 좌측에 형성된 제1 가열실과 상기 제1 가열실의 좌측에 형성된 제2 가열실을 따라 보일러의 길이방향으로 유동하며 상기 수관을 가열하는 제1 가열유로 그리고, 상기 연소실에서 발생한 연소가스가 연소실 우측에 형성된 제1 가열실과 상기 제1 가열실의 우측에 형성된 제2 가열실을 따라 보일러의 길이방향으로 유동하며 상기 수관을 가열하는 제2 가열유로를 포함한는 수관식 보일러를 제공한다. 따라서, 연소가스의 유로가 분리되어 수관의 전열면적을 더욱 넓게 할 수 있어 소형화 및 고효율이 가능한 수관식 보일러가 제공된다.

본 발명에 따른 수관식 보일러는 연소실 외측에 연소가스가 유동할 수 있는 가열실을 구성함으로써, 연소가스의 전열면적을 더욱 넓게 할 수 있고 소형이면서 열효율이 우수한 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 수관식 보일러는 연소가스의 유로가 효율적으로 구성됨으로써 공급수가 효율적이면서 고르게 가열될 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 수관식 보일러는 송풍관이 연소실 전방 하부에 배치되어 연소실의 전방에서 유동이 시작되어 연소실의 후방을 따라 각 가열실로 유동이 이동할 수 있어, 열의 유동이 보다 효율적인 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 수관식 보일러는 연료의 발화 및 유동을 돕는 외부공기가 배기가스의 폐열로 인해 가열되어 공급됨으로써 연소효율이 높아지고 연소의 회수율를 높일 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 수관식 보일러는 연소실 외측을 따라 제1, 제2 유로가 형성되므로 연소가스의 유로가 분리되어 수관의 전열면적을 더욱 넓게 할 수 있어 소형화 및 고효율이 가능한 이점이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 수관식 보일러의 구조를 도시한 횡단면도.
도 2는 도 1의 A-A'선을 따라 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수관식 보일러의 정단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수관식 보일러의 횡단면도.
도 5는 본 발명에 도 4의 B-B'선을 따라 공기예열기의 구조를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 수관식 보일러를 도시한 측단면도.
도 7는 본 발명의 일실시예에 따른 수관식 보일러를 도시한 정단면도.

이하, 본발명에 따른 수관식 보일러의 바람직한 실시예를 도면을 기초로 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 수관식 보일러의 바람직한 일실시예의 개략적인 구조를 나타내는 종단면도이며, 도 4는 도 3의 수관식 보일러의 횡단면도이다.

본 발명의 수관식 보일러는 연료가 연소되어 보일러 내부로 연소가스를 공급하는 연소실(300), 연소실(300) 내부에서 연료를 발화하는 연소화덕(411), 연소열을 공급수로 전열하기 위해 관 형상으로 연소실을 둘러싸는 수관(105, 106, 107) 및 수관을 집관하는 관모음 상드럼(101) 및 관모음 하드럼(102)으로 구성된다. 본 발명의 개념에 따라, 수관식 보일러의 연소가스 유로는 연소실(300)의 좌측 및 우측으로 각각 2way 방식으로 구성된다.

이하, 보다 구체적으로 상기 수관식 보일러의 구성 및 유로를 살펴본다. 제1 수관(105)은 연소실(300)의 외벽을 구성하며 1차적으로 연소가스에 의해 공급수를 가열하게 된다. 한편, 관모음 상드럼(101)은 보일러의 상부에 보일러의 길이향으로 길게 배치되고, 관모음 하드럼(102)은 보일러 하부의 좌측 및 우측에 각각 보일러의 길이방향으로 길게 배치된다. 한편, 상기 관모음 하드럼(102)는 보일러의 하부에 1개가 배치될 수도 있고, 선택에 따라 2개 이상이 설치될 수 있음은 물론이다. 상기 제1 수관(105)은 관모음 상드럼(101)과 관모음 하드럼(102)을 각각 연결하도록 높이방향을 따라 연소실 좌측 및 우측으로 배치된다. 이 때, 다수의 제1 수관(105)들이 보일러의 길이방향을 따라 촘촘하게 배치되어 각 배관 사이의 틈으로 연소가스가 누유되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 연소실(300)은 보일러의 정면에 인접하여 배치되는 것이 더욱 바람직하다. 따라서, 연소가스가 제1 수관(105)으로 둘러싸인 연소실(300)에서 길이방향을 따라 후방으로 이동하게 되면, 연소가스의 유동은 다음 단계로 이동하게 된다. 연소실(300)을 따라 촘촘하게 배치된 제1 수관(105)들은 보일러의 후면 부근에서 연소가스가 제1 수관(105) 배열의 외측으로 이동할 수 있도록 서로 이격되어 배치되거나 생략된다. 따라서, 연소실(300)의 전방에서 후방을 따라 이동하면서 제1 수관(105)을 가열한 연소가스는 후방에서 제1 수관(105)의 틈을 따라 연소실(300)의 외측으로 이동하게 된다.

제1 수관(105)의 배열 외측에는 제1 수관(105)과 마찬가지로 제2 수관(106)이 제1 수관(105)의 배열과 이격되어 보일러의 길이방향을 따라 촘촘하게 배치된다. 이에 따라 보일러 좌측과 우측에 각각 제1 수관(105)의 배열과 제2 수관(106)의 배열 사이의 공간이 형성되고 연소가스가 유동하면서 제1 가열실(701)을 형성하게 된다. 제1 수관(105)의 사이로 유입된 연소가스는 보일러의 후방에서 제1 가열실(701)을 따라 보일러의 전방으로 이동하면서 제1 수관(105)과 제2 수관(106)을 다시 가열하게 된다.

또한, 제2 수관(106)의 배열은 보일러의 전방 부근에서 상호 이격되어 배치되어 있어 제1 가열실(701)을 통과하여 공급수를 가열한 연소가스가 제2 수관(106) 배열의 외측으로 이동할 수 있도록 한다. 제2 수관(106)과 마찬가지로 제3 수관(107)의 배열도 제2 수관(106)의 배열로부터 이격되어 형성되어 내부에 공간을 형성하며, 제2 가열실(702)을 형성한다. 제2 가열실(702)로 유입된 연소가스는 보일러의 전방에서 후방으로 유동하면서 제2 및 제3 수관(106, 107)에 열을 전달한다. 이렇게 공급수에 전열을 완료한 연소가스는 연통(111)을 통해 최종적으로 외부로 배출된다.

따라서, 연소실(300)의 좌측과 우측으로 각각 제1 가열실(701) 및 제2 가열실(702)이 형성되어 있어, 연소실(300)을 통과한 연소가스가 좌측 및 우측으로 분리되어 유동되어 각각 제1 가열실과 제2 가열실을 따라 유동하면서 제1 수관(105), 제2 수관(106) 및 제3 수관(107)을 가열하여 배출된다. 본 발명의 개념과 같이 연소가스의 유로가 2way 방식으로 구성되는 경우 종래 1way방식에서보다 전열면적이 배이상 넓어짐에 유의해야 한다.

또한, 배관이 보일러의 상하 방향으로 연결되어 길이방향을 따라 상호 배치되어, 연소가스가 보일러의 길이방향을 따라 흐르게 된다. 따라서, 종래방식의 2pass 혹은 3pass타입의 수관식 보일러의 경우 연소가스가 상하방향으로 흐르게 되고 이는 연소실의 길이방향으로 유체의 온도차이를 발생시켜 열전달 효율을 저하시켜 버너의 길이방향으로의 추가배치를 고려해야하는 문제점을 본 발명의 수관식 보일러에서 개선하였음을 또한 주목해야 한다.

한편, 도 5는 도 4의 B-B'선의 공기예열기 구조를 간략히 도시한 단면도이다. 송풍 및 예열라인은 송풍구(502) 및 연통(111)에 인접하여 배치된 예열관(511)을 따라 연소실 외부를 순환하여 연소실 하부로 공급되는 구조로 이루어진다. 송풍기(500)부터 압축되어 공급되는 외기가 송풍구(502)를 따라 보일러 상부로 공급되면, 연통(111)에 인접하여 연소가스의 연로상에 배치된 예열관(511)에 의해 연소가스의 잔열을 흡수하여 가열된다. 가열된 공기는 연소실 외부를 순환하면서 연소실의 하부로 공급된다. 따라서, 연통(111)으로 이어지는 배기라인 상에 배치되는 예열관(511)에 의해 연소가스의 잔열 즉, 폐열이 재흡수되는 과정을 거침에 따라 연소실 내부로 유입되는 공기가 가열되기 때문에 연소효율이 더욱 향상되는 이점이 있다. 따라서, 보일러의 효율이 극대화되는 이점을 제공한다.

이상과 같은 수관식 보일러는 고체연료, 액체연료 및 기체 연료방식의 어떤 방식의 보일러에도 수관식으로 전열되는 방식을 채택하고 있다면 적용될 수 있음은 물론이다. 이하, 고체연료방식의 보일러에 적용되는 일실시예를 살펴본다.

도 6은 본 발명에 따른 고체연료를 사용한 수관식 보일러의 바람직한 일실시예의 측단면도를 나타낸 도면이며, 도 7은 도 6의 고체연료를 사용한 수관식 보일러를 나타낸 정단면도이다. 본 발명에 따른 고체연료 보일러는 고체연료의 연소열로 물을 가열하여 난방수 및 급탕수를 공급할 수 있도록 되어있는 장치로서, 고체연료 보일러(100)의 내부로 고체연료를 이송하여 투입하는 이송장치(200), 고체연료를 점화 및 발화상태를 유지하여 연소열을 얻는 연소실(301, 302), 연소실 내부로 공기를 공급하고 탄재를 배출할 수 있도록 유도하는 송풍기(500), 연소실의 연소열을 전달받아 물을 가열하는 수관(105, 106, 107), 연소되고 남은 탄재를 외부로 배출하는 탄재배출장치(600) 및 연소가스를 최종배출하는 연통(111)으로 구성된다.

고체연료가 내부로 투입되는 과정을 살펴보면, 이송장치(200)는 고체연료를 직접 투입하는 호퍼(201), 호퍼(201)로부터 정량 투입되는 연료를 연소실까지 자동으로 이송하는 컨베이어(202) 및 연소실 내부로 연료를 투입하는 투입노즐(203)로 구성된다. 상기 호퍼(201)는 투입부가 넓고 배출부가 좁은 깔때기 형상으로 이루어진다. 따라서, 작업자가 고체연료를 용이하게 투입할 수 있고 정량이 컨베이어(202)로 배출될 수 있게 된다. 호퍼(201)로부터 배출되는 연료는 컨베이어(202)를 통해 보일러 내부로 이송되는데, 벨트방식의 컨베이어가 사용될 수 있음은 물론, 회전에 따라 나사산 사이에 수용되는 고체연료를 축방향을 따라 이송시킬 수 있는 스크류 방식이 사용될 수 있음은 물론이다. 한편, 상기 고체연료는 나무, 석탄, 연탄, 코크스 및 숯과 같은 일정한 형상을 유지하는 고체로 된 연료를 말하는데, 나무와 같이 형상과 크기가 불규칙한 경우에는 일정한 크기로 절단되거나 분쇄되어 사용되는 것이 일정하게 연소시킬 수 있고, 이송이 용이하다는 점에서 바람직하다. 따라서, 나무와 같은 연료는 작업자의 투입과정에서 바로 분쇄과정을 거쳐 호퍼(201)를 통해 투입되어 컨베이어(202)로 이송될 수 있도록 분쇄기가 결합되어 설치될 수도 있다. 또한, 컨베이어(202)로부터 연소실의 입구까지 이송된 고체연료는 투입노즐(203)을 통해 연소실 내부로 투입되는데, 상기 투입노즐(203)은 보일러 내부의 상부에서 삽입되어 결합됨에 따라 고체연료가 연소실의 연소화덕(411)으로 직접 자유낙하하여 투입될 수 있도록 한다.

상기와 같이 투입노즐(203)이 보일러의 외부와 내부를 연통하도록 삽입되어 결합됨에 따라, 투입노즐(203)의 단부가 연소실에 배치되게 되고, 투입노즐(203)의 연소열을 전달받게 된다. 따라서, 고체연료가 단순히 투입노즐에 의해 공급되는 것이 아니라, 투입노즐의 열을 전달받은 다음 연소화덕(411)으로 투입되기 때문에 발화점에 보다 용이하게 도달하게 되고, 연소능력이 더욱 향상되는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 보일러는 연소실은 1차연소실(301)과 2차연소실(302)로 구성된다. 보다 구체적으로 구조를 살펴보면, 보일러 내부로 투입된 고체연료를 발화 및 연소시키는 연소화덕(411)이 배치되는 1차연소실(301), 가열된 연소가스가 탄재와 분리되는 2차연소실(302), 1차연소실(301)과 2차연소실(302)을 구획하는 내화벽돌(421) 및 내화벽돌(421)에 배치되며 1차연소실(301)과 2차연소실(302)을 연통하는 가열관(422)으로 구성된다.

한편, 1차연소실(301)의 하면을 통해 외기를 공급할 수 있도록 배치된 송풍관(501)은 송풍기(500)의 동력에 의해 외부 공기를 일정한 압력으로 1차연소실(301)로 공급하게 된다. 1차연소실(301)의 연소화덕(411)에서 고체연료가 연소되면, 연소가스와 탄재는 송풍관(501)에 의해 공급된 공기의 유동에 의해 가열관(422)을 통해 2차연소실(302)로 함께 이송된다. 연소열에 의해 가열된 가열관(422)은 고온상태를 유지하게 되며, 내부로 유동하는 연소가스와 탄재를 2차적으로 가열하여 연소시키게 된다. 따라서, 1차 연소시 불완전연소된 연소가스가 재가열되면서 완전연소되게 된다. 종래기술의 보일러에서는 1차적으로 연소된 탄재는 바닥에 잔류하거나 별도의 기계적인 처리를 통해 배출되게 되는데, 특히 목재와 같은 경우 목초액이 배출되면서 연소화덕에 고착되는 현상이 발생하였음은 설명한 바와 같다. 또한, 불완전 연소된 연소가스는 연기와 매연을 포함하게 되는데, 본 발명의 2차 연소 개념에 따르면 1차 연소된 연소가스와 탄재는 공기압을 통해 2차연소를 위해 이동되면서 가열되어 연소됨에 따라, 연기와 매연이 제거될 수 있도록 완전연소되는 한편, 상기의 목초액의 배출과 고착 문제를 해결할 수 있는 이점이 있게 된다.

또한, 가열관(422)을 통과하여 완전연소되는 연소가스와 탄재는 2차연소실(302)에서 분리과정을 거치는데, 가열관(422)과 2차연소실(302)의 단면적의 차이는 기압차이를 유발하게 되고, 이러한 기압차에 의해 탄재와 연소가스가 용이하게 분리될 수 있게 된다. 따라서, 탄재는 중력에 의해 2차연소실(302)의 하방으로 이동하고, 연소가스는 공급수의 가열과정을 거쳐 최종 배출된다.

상기와 같이 연소된 탄재가 2차연소실의 하부로 낙하되면, 탄재배출장치(600)를 통해 보일러 외부로 이송된다. 상기 탄재배출장치(600)는 벨트방식의 컨베이어나 회전에 따라 나사산 사이에 수용되는 고체연료를 축방향을 따라 이송시킬 수 있는 스크류 방식과 같이 다양한 이송방식이 사용될 수 있음은 물론이다.

또한, 1차연소실(301)에서 송풍관(501)으로부터 공급되는 공기압에 의해 연소가스와 탄재가 2차연소실(302)로 이동되어 각각 분리되는 본 발명의 개념에 따라, 바람직하게는 송풍관(501)의 송풍구는 1차연소실(301)의 하면에만 배치되고, 2차 연소실(302)에서 기압차에 의해 분리된 탄재가 탄재배출장치(600)로 자유낙하하여 이송되기 위해 유동이나 압력이 2차연소실(302)에는 전달되지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 송풍관(501)의 단부가 1차연소실(301)의 하부에 배치되고 2차연소실(302)의 하부공간 사이에 격벽이 배치되어 송풍관(501)의 단부가 연통되도록 배치되는 것이 더욱 바람직하다.

도 7은 수관의 배열구조를 더욱 상세히 나타내는데, 보일러의 상부에 위치한 관모음 상드럼(101)과 관모음 하드럼(102)을 연결하는 수관(105, 106, 107)이 각각 배치되고, 1차 연소실(301)의 외측으로 제1 가열실(701) 및 제2 가열실(702)이 형성된다. 따라서, 1차 연소실(301)에서 발생한 연소가스는 가열관(422)를 통해 2차 연소실(302)로 이동하며, 보일러의 후방측에서 제1 가열실(701)과 제2 가열실(702)를 순차적으로 유동하여 공급수의 가열단계가 완료된다. 이와 같은 구조 및 유동은 상기에서 상세히 설명하였으므로 이하 생략한다.

한편, 상기 공기예열기 구조는 종래 방식의 보일러에 적용될 수 있음은 물론, 본 발명의 고체연소방식의 보일러에도 결합될 수 있다. 도 5에 나타난 공기예열기 구조를 적용하여 살펴보면, 송풍기(500)에 의해 압축되어 공급되는 외기가 송풍구(502)를 통해 예열관(511)으로 공급되면, 연소가스의 잔열에 의해 가열되어 1차연소실(301)의 하부에 배치되는 송풍관(501)을 통해 연소실로 공급된다. 1차연소실(301)의 연소화덕에서 투입노즐(203)에 의해 가열된 고체연료가 예열관(511)에 의해 가열된 공기에 의해 더욱 빠르게 점화되어 발화상태가 유지되고, 송풍관(510)을 통해 공급되는 공기에 의해 가열관(422)으로 유동되어 2차 가열되면서 완전연소되게 된다. 2차연소실(302)에서 탄재와 분리된 연소가스는 공급수를 가열시키고 최종적으로 연통(111)으로 배출되는데, 배출되기 전에 다시 폐열을 활용하여 공기를 가열시키는 역할을 수행하게 된다.

이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

100...고체연료 보일러 101...관모음 상드럼
102...관모음 하드럼 105...제1 수관
106...제2 수관 107...제3 수관
111...연통 200...이송장치
201...호퍼 202...컨베이어
203...투입노즐 301...1차 연소실
302...2차 연소실 411...연소화덕
421...내화벽돌 422...가열관
500...송풍기 501...송풍관
502...송풍구 511...예열관
701...제1 가열실 702...제2 가열실

Claims (5)

1. 수관식 보일러로서,
   내부에 연료가 투입되어 연소되는 연소화덕을 갖는 연소실;
   상기 연소화덕과 마주하게 상기 연소화덕 상부에 배치되는 상드럼;
   상기 연소화덕의 양쪽에 각각 배치되는 하드럼들;
   상기 상드럼과 상기 하드럼들을 각각 연통하고 상기 상드럼의 길이방향으로 배열되어 상기 연소실의 좌측 및 우측으로 측면 외벽을 형성하며, 연소가스를 상기 길이 방향을 따라 상기 연소실의 전방으로부터 후방으로 유동시키는 제1 수관;
   상기 상드럼과 상기 하드럼을 연통하고 상기 상드럼의 상기 길이방향으로 배열되며 상기 제1 수관으로부터 보일러의 외측방향으로 이격되어 배치되어 상기 연소가스를 상기 길이 방향을 따라 상기 연소실의 상기 후방에서 상기 전방으로 유동시키는 제2 수관;
   상기 상드럼과 상기 하드럼을 연통하고 상기 상드럼의 상기 길이방향으로 배열되며 상기 제2 수관으로부터 상기 보일러의 외측방향으로 이격되어 배치되어 상기 연소가스를 상기 길이 방향을 따라 상기 연소실의 상기 전방으로부터 상기 후방으로 유동시키는 제3 수관;
   상기 제1 수관과 상기 제2 수관 사이의 공간에 형성되며 상기 연소실을 통과한 상기 연소가스에 의해 상기 제1 수관과 제2 수관을 가열하는 제1 가열실; 그리고,
   상기 제2 수관과 상기 제3 수관 사이의 공간에 형성되며 상기 제1 가열실을 통과한 상기 연소가스에 의해 상기 제2 수관과 제3 수관을 가열하는 제2 가열실을 포함하며,
   상기 연소화덕은 상기 연소가스를 상기 길이 방향으로 유동시키기 위해 상기 연소실의 상기 전방에 배치된 수관식 보일러.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 연소가스는 상기 연소실의 상기 전방에서 상기 후방으로 유동하여 상기 제1 가열실로 유입되고, 상기 제1 가열실로부터 상기 제2 가열실로 유입되며, 상기 제2 가열실로부터 유동하여 외부로 배출되는 연소가스 유로;를 포함하는 수관식 보일러.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 연소실 상기 전방 하부에 배치된 연소화덕으로 외부공기를 상기 연소실로 공급하는 송풍관;을 더 포함하는 수관식 보일러.
   
4. 제1항에 있어서,
   연소가스가 외부로 배출되는 연통; 그리고,
   상기 연통 내부의 연소가스가 배출되는 유로상에 형성되며 연통을 통해 배출되는 연소가스에 의해 외부공기가 가열되는 예열관;을 더 포함하며,
   상기 예열관에 의해 가열된 외부공기가 상기 연소실 내부로 공급되는 수관식 보일러.
   
   
   
   
5. 삭제

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