KR101230189B1 - 고체 연료 보일러용 연소 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고체 연료 보일러용 연소 장치에 관한 것으로, 고체 연료가 사용되는 보일러의 연소 장치에 있어서, 상기 고체 연료가 공급되어 연소되는 연소 공간을 가지고, 상기 연소 공간의 일측은 폐쇄되고 상기 연소 공간의 타측은 연소열을 상기 보일러에 공급시키도록 개방된 연소 몸체부, 상기 연소 몸체부의 상부 일측에 배치되어 있으며, 상기 연소 공간의 내부로 상기 고체 연료를 투입하기 위해 상기 연소 공간의 안쪽으로 연통되도록 설치되는 연료 투입부, 상기 연소 몸체부의 일측에 배치되어 있으며, 상기 연소 공간의 내부로 공기를 공급하면서 상기 연료 투입부에서 투입된 상기 고체 연료를 점화하여 연소시키는 연소부, 그리고 상기 연소 몸체부의 일측에 배치되어 있으며, 상기 연소 몸체부의 외부를 냉각하기 위한 냉각 유체를 공급하는 냉각 장치를 포함한다.

Description

고체 연료 보일러용 연소 장치 {combustion apparatus for solid fuel boiler}

본 발명은 고체 연료 보일러용 연소 장치에 관한 것이다.

보일러(boiler)는 연료를 연소시켜 그 연소열을 물에 전하여 증기를 발생시키는 장치이다. 화력발전용·선박 등의 동력장치로서 사용되고 있는 증기터빈에 고온고압의 증기를 공급하기 위해서나 각종 공장의 작업용으로, 또는 일반의 난방용 등에 증기를 공급하기 위하여 널리 사용되고 있다. 보일러의 주요부는 물과 증기를 담는 강철제용기(보일러 본체)와 연료의 연소장치 및 화로로 되어 있다.

상술된 보일러에서 연소되는 연료로는 화석 연료인 석탄, 액체인 석유, 그리고 기체인 도시 가스 등이 사용되고 있다. 그러나, 석탄 및 석유는 그 매장량이 제한되어 있어 지속적인 사용에 따른 가격 상승이 예상되고, 끝내는 그 자원이 고갈되어 사용할 수 없게 된다. 또한, 도시 가스에 경우에는 기체임에 따라 이송 및 보관이 어렵고, 각 가정이나 사용처로 공급하기 위해서는 배관 등의 시설물이 필요함에 따라 많은 비용이 필요하며, 폭발 등의 위험이 항상 상존한다.

이에, 왕겨, 톱밥, 잡목, 그리고 목재 칩 등의 값이 싸고 탈 수 있는 고체 연료를 이용한 보일러가 개발되고 있다. 고체 연료는 열량이 석탄, 석유 등과 비교하여 떨어지고, 연소가 어려워 연소에 따른 많은 에너지가 소요되는 문제점이 있었다. 이에 최근에는 목재를 압축하여 발열량이 높은 우드팰릿(wood pellet)이 개발되어 사용되고 있다. 우드 팰릿은 폐목재 등을 톱밥 형태로 분쇄한 후에 압축 가공하여 사용하는 것으로, 일반 나무보다 발열량이 높고 연소율도 95%에 달해 잔해를 거의 남기지 않는다. 탄소 배출량도 일반 경유의 12분의 1 수준에 불과해 친환경 연료로 각광받고 있다.

이와 같이, 고체 연료도 발열량을 높이면서 재의 발생을 줄일 수 있어 이에 대한 보일러가 지속적으로 개발되고 있다.

그러나, 종래 기술의 고체 연료용 보일러는 보일러의 고체 연료를 투입하는 투입부가 연소되는 연소 장치의 일측에 설치되고, 설치된 연소 장치 내부로 지속적으로 공급함에 있어 연료 투입부가 개방된 구조를 가지고 있음에 따라 불꽃 발생 시에 내부와의 압력 변위에 따라 투입 방향으로 역류가 발생됨으로써, 연료의 공급이 원활하지 않고, 역류 시에 작업자가 화상을 입을 수 있고, 주변 기구가 손상되며, 역류로 인해 원료 공급 장치를 자동화하기 어려운 문제점이 있었다.

또한, 종래 기술의 고체 연료용 보일러는 열효율이 높은 고체 연료를 일정량 이상으로 투입하면 외부 온도가 과열되어 몸체의 변형이 발생됨에 따라 제한적인 온도로만 가열이 가능함으로써, 보일러의 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

그리고, 종래 기술의 고체 연료용 보일러는 고체 연료는 발화점이 높고, 발화 후에 액체와 기체와 달리 매질이 공기 전도가 어려움에 따라 고체 연료를 발화 시키는 버너가 지속적으로 공기와 불꽃을 공급하여야 함으로써, 연소에 따른 비용이 증대되고, 에너지가 소요되는 문제점이 있었다.

아울러, 종래 기술의 고체 연료용 보일러는 고체 연료가 연소된 후에 발생되는 재가 연소 장치의 내벽에 흡착됨에 따라 내부에 재가 쌓여 연소 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명이 해결하려는 과제는 고체 연료를 사용하는 보일러의 연소 장치에 역류를 차단하면서 몸체 부분이 3개 층 구조로 안쪽으로 공기를 공급하면서 냉각시킬 수 있어 몸체의 열변형을 최소화하면서 높은 열을 발생시킬 수 있고, 공기가 안쪽에 원활하게 공급됨에 따라 연소 효율을 향상시킬 수 있는 고체 연료 보일러용 연소 장치를 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하려는 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 내용의 해결하려는 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고체 연료 보일러용 연소 장치는 고체 연료가 사용되는 보일러의 연소 장치에 있어서, 상기 고체 연료가 공급되어 연소되는 연소 공간을 가지고, 상기 연소 공간의 일측은 폐쇄되고 상기 연소 공간의 타측은 연소열을 상기 보일러에 공급시키도록 개방된 연소 몸체부, 상기 연소 몸체부의 상부 일측에 배치되어 있으며, 상기 연소 공간의 내부로 상기 고체 연료를 투입하기 위해 상기 연소 공간의 안쪽으로 연통되도록 설치되는 연료 투입부, 상기 연소 몸체부의 일측에 배치되어 있으며, 상기 연소 공간의 내부로 공기를 공급하면서 상기 연료 투입부에서 투입된 상기 고체 연료를 점화하여 연소시키는 연소부, 그리고 상기 연소 몸체부의 일측에 배치되어 있으며, 상기 연소 몸체부의 외부를 냉각하기 위한 냉각 유체를 공급하는 냉각 장치를 포함하며, 상기 연소 몸체부는, 상기 연소 공간의 안쪽 면을 향해서 방사상으로 일측 끝에서 타측 끝까지 복수로 배열된 공기 공급공이 형성된 공기 공급층, 상기 공기 공급측의 바깥 둘레에 배치되어 있으며, 상기 연소부로부터 공급된 공기가 통과하며 상기 공기 공급공에 공기를 공급하는 1차 냉각 유로를 가지는 1차 냉각층, 및 상기 1차 냉각층의 바깥 둘레에 배치되어 있으며, 외부와 연통되어 상기 냉각 장치로부터 공급된 상기 냉각 유체가 통과되는 2차 냉각 유로를 가지는 2차 냉각층을 포함한다.

또한, 상기 연료 투입부는, 상기 연소 몸체부의 상부 일측에 배치되어 있으며, 하부가 상기 연소부와 연통되고, 타측이 상기 1차 냉각 유로와 연통되어 공기가 통과하는 투입 공간을 가지는 연료 투입 몸체, 상기 연료 투입 몸체의 상부에 배치되어 있으며, 상기 투입 공간의 상부에서 안쪽으로 삽입되어 상기 고체 연료가 투입되는 관 형태로 형성된 연료 투입관, 상기 연료 투입관의 하부에 기 설정된 거리로 떨어져 배치되어 있으며, 상기 연료 투입관의 중앙에서 일측 방향으로 상기 고체 연료가 투입되는 공간이 분할된 관 형태로 설치되어 있는 연료 공급관, 그리고 상기 연료 투입관의 하부에 기설정된 거리로 떨어져 배치되어 있으며, 상기 연료 투입관의 중앙에서 타측 방향으로 상기 고체 연료가 투입되는 공간이 분할되어 하부가 타측 방향으로 향하도록 경사진 관 형태로 설치되어 있는 연료 경사관을 포함할 수 있되, 상기 연료 투입관의 하부와 상기 연료 공급관 및 상기 연료 경사관의 상부 사이에는 상기 연소부에서 공급된 공기가 통과하면서 역류가 차단되는 차단 공간이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 연소부는 상기 연소 몸체부의 안쪽에 배치되어 있으며, 상기 연소 공간의 일측으로 공기층이 형성되도록 구획하도록 설치되어 있는 격벽, 상기 연소 몸체부의 일측면에 설치되어 있으며, 상기 연소 몸체부의 안쪽의 상기 공기층과 연통되어 공기를 상기 공기층으로 공급시키도록 설치되어 있는 송풍기, 상기 연소 몸체부의 일측면에 설치되어 있으며, 상기 공기층을 거쳐서 상기 연소 공간의 안쪽으로 점화되는 불꽃을 공급하는 버너, 상기 연소 몸체부의 안쪽에 배치되어 있으며, 상기 연소 공간의 하부에 위치하여 상기 고체 연료의 연소 후 발생된 재를 회전에 의해 외부로 배출시키는 적어도 하나의 배출 스크류, 그리고 상기 연소 몸체부의 일측면에 설치되어 있으며, 상기 배출 스크류와 상기 공기층을 통과하여 연결하는 스크류 회전축으로 연결되어 회전되는 동력을 제공하는 스크류 모터를 포함할 수 있으며, 상기 송풍기로 송풍되는 상기 공기는 작동에 의해 공급되는 공기가 상기 고체 연료가 연소되어 열이 발생되는 상기 연소 공간과 상기 격벽으로 분리된 상기 공기층의 내부에 공급되어 상기 송풍기, 상기 버너, 그리고 상기 스크류 모터에 열기가 전달되는 것을 방지하면서 상기 연료 투입부를 거쳐서 상기 1차 냉각 유로로 공급된 후에 상기 공기 공급공을 통해서 상기 연소 공간으로 공급될 수 있다.

아울러, 상기 연소 몸체부의 안쪽면의 하부에 상부 방향으로 돌출되어 있으며, 양측으로 각각 상기 배출 스크류가 위치하고, 돌출된 양측에 각각 상기 배출 스크류 방향으로 회전되는 방향으로 곡률을 가지는 라운드 형상의 배출 곡면을 가지도록 돌출되어 있는 배출 돌기를 더 구비할 수 있으며, 상기 배출 돌기는 양측에 설치된 상기 배출 스크류의 회전에 의해 배출되는 재가 상기 배출 곡면을 따라서 안내되면서 배출될 수 있다.

더불어, 상기 냉각 장치는, 상기 연소 몸체부의 일측에 배치되어 있으며, 상기 냉각 유체로 공기가 공급되도록 설치되어 있는 냉각 송풍기, 상기 냉각 송풍기와 상기 2차 냉각 유로를 연결하고 있으며, 상기 냉각 송풍기에서 발생되는 냉각 공기를 상기 2차 냉각 유로로 공급하는 냉각 공급관, 그리고 상기 2차 냉각 유로의 일측에 연결되어 상기 연소 몸체부의 외부로 인출되어 있으며, 공급된 공기를 배출시키도록 설치되어 있는 냉각 배출관을 포함할 수 있다.

또한, 상기 냉각 장치는, 상기 연소 몸체부의 일측에 배치되어 있으며, 상기 냉각 유체로 냉각수가 공급되도록 설치되어 있는 냉각 수조, 상기 냉각 수조와 상기 2차 냉각 유로를 연결하고 있으며, 상기 냉각 수조에수납되어 있는 냉각수를 상기 2차 냉각 유로로 공급하는 냉각 공급관, 그리고 상기 2차 냉각 유로의 일측에 연결되어 상기 연소 몸체부의 외부로 인출되어 있으며, 공급된 냉각수를 배출시키도록 설치되어 있는 냉각 배출관을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 공기 공급공은 상기 연소 몸체부의 안쪽면의 상부보다 상기 연소 몸체부의 안쪽면의 하부에 조밀하게 형성될 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 고체 연료를 공급하여 버너로 점화한 후에 연소에 의해 열을 발생시키는 연소 장치에 개방된 연료 공급되도록 개방된 연료 공급 부의 몸체 안쪽으로 공기가 지속적으로 공급되는 공기 차단막이 형성됨에 따라 고체 연료가 연소되면서 발생되는 불꽃이 개방된 연료 공급부로 역류되는 것이 방지됨으로써, 역류에 따른 사용자의 부상을 방지할 수 있고, 효율적으로 연료를 공급할 수 있어 운영 효율성이 향상되는 효과를 제공한다.

또한, 고체 연료가 공급되어 연소되는 연소 장치의 몸체 안쪽면으로 버너로 점화되는 위치로부터 불꽃이 공급되는 끝단까지 공기를 공급시키는 공급공이 형성되어 안쪽에 공급된 고체 연료에 공기 공급을 원활하게 하면서 안쪽면에 연소 된 수 발생되는 재가 쌓이는 것을 방지하여 열효율과 재 배출 효율이 향상되는 효과를 제공한다.

그리고, 연소에 의해 열을 발생되는 연소 장치의 버너와 공기가 공급되는 송풍기와 재를 배출하는 스크류를 회전하는 회전 장치와 열이 발생되는 연소 몸체 사이에 공랭되는 공기층이 형성되어 있어 연소에 의해 발생되는 열이 송풍기, 버너, 그리고 회전 장치에 전달되는 것을 방지함에 따라 수명이 향상되는 효과를 제공한다.

아울러, 연소에 의해 열이 발생되는 연소 몸체에는 공기가 공급되도록 복수로 배열된 공급공이 형성된 공기 공급층, 공기 공급층에 공기를 공급하면서 일차적으로 연소되는 열이 외부로 방출되는 것을 방지하도록 공랭시키는 일차 냉각층, 그리고 일차 냉각층의 바깥 둘레에 형성되어 있으며, 공랭 또는 수냉으로 이차적으로 냉각시키는 이차 냉각층이 형성된 3개층으로 공기의 공급과 냉각을 실시함에 따라 열효율이 향상되면서 외부로 열기의 전달을 차단하여 연소 몸체가 변형되는 것이 방지됨에 따라 높은 열로 연소가 가능하여 열효율이 향상되면서 연소 몸체의 수명이 증대되는 효과를 제공한다.

더불어, 연소 장치의 연료 공급부는 연료가 투입되는 관의 하부에 중심에서 공기가 통과하여 역류가 차단되는 공기 차단막이 형성되도록 하부로 떨어져 서로 각도가 다른 관을 복수로 공급되는 공간이 분할되도록 설치되어 있어 연료가 서로 다른 각도에 분할되도록 설치된 관을 통해서 연소되는 공간에 넓게 분포되어 연소 효율이 향상되고, 역류가 발생되어도 서로 다른 각도의 관에서 일차적으로 역류의 강도를 줄인 상태에서 공기 차단막으로 차단시킬 수 있어 역류 방지 효율이 향상되는 효과를 제공한다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 연료 보일러용 연소 장치를 나타내는 사시도.
도 2는 도 1의 고체 연료 보일러용 연소 장치를 나타내는 단면도.
도 3는 도 1의 고체 연료 보일러용 연소 장치의 사용 상태를 나타내는 사용 상태도.도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고체 연료 보일러용 연소 장치의 냉각 장치에 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 연료 보일러용 연소 장치의 연소부의 다른 실시예를 나타내는 사시도.
도 6은 도 5의 고체 연료 보일러용 연소 장치의 사용 상태도.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

그러면 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 연료 보일러용 연소 장치의 구성은 도 1 내지 도 3을 참고하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 연료 보일러용 연소 장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 고체 연료 보일러용 연소 장치를 나타내는 단면도이며, 도 3은 도 1의 고체 연료 보일러용 연소 장치의 사용 상태를 나타내는 사용 상태도이다. 도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 연료 보일러용 연소 장치(100)는 고체 연료가 공급되어 연소되는 연소 몸체부(110), 연료 투입부(120), 연소부(130), 그리고 냉각 장치(140)를 포함한다.

연소 몸체부(110)는 고체 연료가 공급되어 안쪽에 연소되는 연소 몸체(111), 연소 공간(112), 공기 공급공(113), 공기 공급층(114), 1차 냉각 유로(115)를 가지는 1차 냉각층(116) 및 2차 냉각 유로(117)를 가지는 2차 냉각층(118)을 포함한다. 연소 몸체(111)는 고체 연료가 공급되어 연소되도록 안쪽에 연소되는 일측이 폐쇄되고 연소열을 보일러(미도시됨)에 공급시키는 타측이 개방된 연소 공간(112)을 가진다. 연소 공간(112)은 연료 투입부(120)에서 고체 연료가 공급된 상태에서 연소부(130)를 통해 공기와 점화되는 불꽃을 공급하면서 안쪽에서 고체 연료가 연소되어 연소열이 개방된 타측을 통해서 보일러로 공급하도록 형성되어 있다.

또한, 연소 몸체(111)는 연소 공간(112)의 안쪽 면을 향해서 방사상으로 일측 끝에서 타측 끝까지 복수로 배열된 공기 공급공(113)이 형성된 공기 공급층(114), 공기 공급층(114)의 바깥 둘레에 배치되어 있으며, 공기 공급공(113)에 공기를 공급하면서 공기가 통과되는 1차 냉각 유로(115)를 가지는 1차 냉각층(116), 그리고 1차 냉각층(116)의 바깥 둘레에 배치되어 있으며, 냉각 장치(140)와 연결되어 냉각 장치(140)에 수납된 냉각 유체가 통과되는 2차 냉각 유로(117)를 가지는 2차 냉각층(118)을 구비한다.

즉, 연소 몸체(111)는 연소 공간(112)의 공기를 공급하는 공기 공급층(114)과, 공기 공급층(114)에 공기를 공급하면서 열의 발산을 1차로 차단하는 1차 냉각층(116)과, 2차로 열의 발산을 차단하는 2차 냉각층(118)의 3층 구조로 연소 공간(112)의 안쪽으로 공기를 공급하면서 열의 발산이 차단되도록 냉각시킬 수 있다.

다시 말해서, 연소 몸체(111)는 연소부(130)에서 공급되는 공기는 1차 냉각층(116)에 형성된 1차 냉각 유로(115)로 공급되고, 1차 냉각 유로(115)로 공급된 공기는 연통되어 있는 공기 공급공(113)을 통해서 연소 공간(112)으로 공급된다. 공기 공급공(113)은 방사상으로 일측 끝에서 타측 끝까지 복수로 배열되어 공기 공급층(114)에 형성되어 있어 연소 공간(112)으로 전체적인 면에 공기가 공급됨에 따라 연소에 따라 고체 연료에서 발생되는 재가 연소 공간(112)의 안쪽면에 쌓이는 것을 방지할 수 있다. 또한, 고체 연료에 공기를 연소 공간(112)의 일측 끝에서 타측 끝까지 전체적으로 공기 공급공(113)이 형성되어 있어 공기가 원활하게 고체 연료에 공급될 수 있음에 따라 불완전 연소를 최소화하면서 전체적으로 공급된 공기로 인해 연소 효율이 향상될 수 있다.

아울러, 1차 냉각층(116)에 형성된 1차 냉각 유로(115)에 공기 공급공(113)으로 공급되는 공기가 공급되어 1차로 냉각시키고, 2차 냉각층(118)에 형성된 2차 냉각 유로(117)에 냉각 장치(140)에서 공급된 냉각 유체가 공급 되어 2차로 냉각됨에 따라 연소 공간(112)의 안쪽에서 발생되는 열이 1차 냉각층(116)과 2차 냉각층(118)에서 차단됨에 따라 연소 몸체(111)의 변형을 방지할 수 있고, 연소 공간(112)의 연소되는 열이 상승되어도 연소 몸체(111)를 냉각시킬 수 있음에 따라 지속적으로 고체 연료를 공급하면서 연소 장치(100)에서 발생되는 열을 높일 수 있어 연소 장치(100)의 용량이 확대되는 효과를 제공한다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 연소 후 고체 연료에서 발생되는 재는 연소 공간(112)의 안쪽면의 하부에 쌓이므로, 연소 몸체(111)의 안쪽면의 하부에는 상부보다 많은 수의 공기 공급공(113)을 비교적 조밀하게 형성할 수 있다.

연료 투입부(120)는 연소 몸체(111)의 상부 일측에 안쪽에 공기가 통과하는 연료 투입 몸체(121), 연료 투입관(123), 연료 공급관(124), 그리고 연료 경사관(125)을 포함한다. 연료 투입 몸체(121)는 연소 몸체(111)의 상부 일측에 배치되어 있으며, 하부가 연소부(130)와 연통되고, 타측이 1차 냉각 유로(115)와 연통되어 공기가 통과하는 투입 공간(122)을 가진다. 투입 공간(122)은 연소부(130)와 1차 냉각 유로(115)와 각각 연통되어 안쪽으로 공기가 통과되도록 형성되어 있다. 또한, 연료 투입관(123)의 하부와 연료 공급관(124) 및 연료 경사관(125)의 상부 사이에는 연소부(130)에서 공급된 공기가 통과하면서 역류가 차단되는 차단 공간(126)이 형성되어 있다. 차단 공간(126)은 연소부(130)에서 공급된 공기가 통과되면서 연소 공간(112)에서 연소에 의해 발생된 불꽃이 연료 공급을 위해서 개방되어 있는 연료 투입관(123)을 통해서 외부로 역류되는 것을 차단하도록 공기가 통과되도록 형성되어 있다.

연료 투입관(123)은 연료 투입 몸체(121)의 상부에 배치되어 있으며, 투입 공간(122)의 상부에서 안쪽으로 삽입되어 고체 연료가 투입되는 관 형태로 형성되어 있다. 연료 투입관(123)은 바깥에서 연료가 투입 공간(122)의 안쪽으로 투입되도록 관 형태로 설치되어 있다.

연료 공급관(124)은 연료 투입관(123)의 하부에 차단 공간(126)이 형성되도록 떨어져 배치되어 있으며, 연료 투입관(123)의 중앙에서 일측 방향으로 고체 연료가 투입되는 공간이 분할된 관 형태로 설치되어 있다. 연료 공급관(124)은 연료 투입관(123)에 차단 공간(126)이 형성되도록 떨어진 하부에서 중앙으로부터 일측 방향으로 투입되는 공간이 분할되도록 설치되어 연소 공간(112)으로 고체 연료가 공급되도록 배치되어 있다.

연료 경사관(125)은 연료 투입관(123)의 하부에 차단 공간(126)이 형성되도록 떨어져 배치되어 있으며, 연료 투입관(123)의 중앙에서 타측 방향으로 고체 연료가 투입되는 공간이 분할되어 하부가 타측 방향으로 향하도록 경사진 관 형태로 설치되어 있다. 연료 경사관(125)은 연료 투입관(123)의 하부에 차단 공간(126)이 형성되도록 연료 공급관(124)과 함께 떨어져 배치되어 있으며, 연료 공급관(124)과 함께 연료 투입관(123)에서 투입되는 고체 연료를 분할하여 연소 공간(112)으로 서로 다른 각도에서 넓은 각도로 분포되도록 공급될 수 있다. 또한, 고체 연료가 투입되도록 외부로 관통되어 있는 연료 투입관(123)의 하부에 서로 다른 각도로 투입되는 공간이 분할되도록 연료 공급관(124)과 연료 경사관(125)이 각각 구비되어 있어 연소 공간(112)에서 연소되는 불꽃이 연료 투입관(123)으로 역류되는 것이 최소화 할 수 있도록 설치되어 있어 역류를 방지할 수 있다.

연소부(130)는 연소 몸체(111)의 안쪽에 배치되어 연소 공간(112)의 일측을 구획하는 격벽(131), 송풍기(133), 버너(134), 배출 스크류(135), 그리고 스크류 모터(137)를 포함한다. 격벽(131)은 연소 몸체(111)의 안쪽에 배치되어 있으며, 연소 공간(112)의 일측으로 공기층(132)을 가지도록 구획 설치되어 있다. 격벽(131)은 연소 공간(112)의 일측을 구획하여 송풍기(133)와 버너(134), 그리고 스크류 모터(137)가 연소 공간(112)과 공기층(132)으로 떨어진 위치에 설치되어 연소 공간(112)에서 발생된 열로 인해 손상되는 것을 방지하여 수명이 증대되도록 설치되어 있다. 공기층(132)은 연소 공간(112)의 일측으로 격벽(131)으로 나뉘어진 공간에서 투입 공간(122)과 연통되도록 형성되어 송풍기(133)로 공급되는 공기로 인해 연소 공간(112)에서 발생되는 열을 차단하도록 형성되어 있다.

송풍기(133)는 연소 몸체(111)의 일측면에 설치되어 있으며, 연소 몸체(111)의 안쪽의 공기층(132)과 연통되어 공기를 공기층(132)으로 공급시키도록 설치되어 있다. 송풍기(133)에서 공급되는 공기는 공기층(132)을 통해서 연통된 투입 공간(122)으로 공급되고, 투입 공간(122)으로 공급된 공기는 연통된 1차 냉각 유로(115)에 공급된다.

버너(134)는 연소 몸체(111)의 일측면에 설치되어 있으며, 공기층(132)을 거쳐서 상기 연소 공간(112)의 안쪽으로 점화되는 불꽃을 공급하도록 설치되어 있다.

배출 스크류(135)는 연소 몸체(111)의 안쪽에 배치되어 있으며, 연소 공간(112)의 하부에 위치하여 고체 연료의 연소 후 발생된 재를 회전에 의해 외부로 배출시키도록 설치되어 있다. 배출 스크류(135)는 연소 공간(112)의 하부면의 중앙을 기준으로 전후 위치로 각각 떨어져 연소 공간(112)에서 발생되는 재를 일측에서 타측으로 이동시켜 배출하도록 설치되어 있다. 배출 스크류(135)는 배출 돌기(119)의 전후에 각각 설치되어 있으며, 회전되는 반경에 따라 상호 간격을 최소화 할 수 있도록 회전되는 방향으로 곡률을 가지는 배출 돌기(119)의 양측에 형성된 배출 곡면(119a)에 맞닿아 배치되어 있어 재 이송 시에 서로 마주보는 배출 스크류(135) 사이에 재가 잔존하는 것을 방지하면서 효율적으로 재를 배출시킬 수 있다.

스크류 모터(137)는 연소 몸체(111)의 일측면에 설치되어 있으며, 배출 스크류(135)와 공기층(132)을 통과하여 연결하는 스크류 회전축(136)으로 연결되어 회전되는 동력을 제공한다. 스크류 모터(137)는 연소 몸체(111)의 외부 일측에 설치되어 스크류 회전축(136)으로 배출 스크류(135)에 공기층(132)을 통과하면서 상호 연결되어 있어 격벽(131)으로 분리된 공기층(132)으로 연소 공간(112)에서 발생되는 열이 차단되어 열손상을 방지하면서 배출 스크류(135)를 회전시키도록 스크류 회전축(136)으로 연결되어 있다.

즉, 송풍기(133)로 송풍되는 공기는 작동에 의해 공급되는 공기가 고체 연료가 연소되어 열이 발생되는 연소 공간(112)과 격벽(131)으로 분리된 공기층(132)의 내부에 공급되어 송풍기(133), 버너(134), 그리고 스크류 모터(137)에 열기가 전달되는 것을 방지하면서 연료 투입부(120)를 거쳐서 1차 냉각 유로(115)로 공급된 후에 공기 공급공(113)을 통해서 연소 공간(112)으로 공급될 수 있다.

냉각 장치(140)는 2차 냉각 유로(117)에 공기를 공급하는 냉각 송풍기(141), 냉각 공급관(142), 그리고 냉각 배출관(143)을 포함한다. 냉각 송풍기(141)는 연소 몸체(111)의 일측에 배치되어 있으며, 냉각 유체로 공기가 공급되도록 설치되어 있다,

냉각 공급관(142)은 냉각 송풍기(141)와 2차 냉각 유로(117)를 연결하고 있으며, 냉각 송풍기(141)에서 발생되는 냉각 공기를 2차 냉각 유로(117)로 공급하도록 설치되어 있다. 냉각 공급관(142)은 송풍기(133)의 작동으로 공급되는 공기를 2차 냉각 유로(117)로 공급하여 연소 몸체(111)를 공랭 시키도록 설치되어 있다.

냉각 배출관(143)은 2차 냉각 유로(117)의 일측에 연결되어 연소 몸체(111)의 외부로 인출되어 있으며, 공급된 공기를 배출 시키도록 설치되어 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고체 연료 보일러용 연소 장치의 냉각 장치에 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.

도 4를 참고하면, 고체 연료 보일러용 연소 장치(100)의 냉각 장치(140)를 제외한 다른 구성은 도 1 내지 도 4에 나타낸 각 부재와 동일 기능을 갖는 부재는 동일 부호를 나타내고, 따라서, 그 설명은 생략하며, 이하 차이점을 위주로 설명한다.

냉각 장치(140)는 2차 냉각 유로(117)에 냉각수를 공급하는 냉각 수조(144), 냉각 공급관(142), 그리고 냉각 배출관(143)을 포함한다. 냉각 수조(144)는 연소 몸체(111)의 일측에 배치되어 있으며, 냉각 유체로 냉각수가 공급되도록 설치되어 있다. 냉각 수조(144)는 연소 몸체(111)를 냉각수로 수냉시키기 위해서 연결된 2차 냉각 유로(117)에 공급수가 공급되도록 설치되어 있다.

냉각 공급관(142)은 냉각 수조(144)와 2차 냉각 유로(117)를 연결하고 있으며, 냉각 수조(144)에 수납되어 있는 냉각수를 2차 냉각 유로(117)로 공급하도록 설치되어 있다.

냉각 배출관(143)은 2차 냉각 유로(117)의 일측에 연결되어 연소 몸체(111)의 외부로 인출되어 있으며, 공급된 냉각수를 배출시키도록 설치되어 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 연료 보일러용 연소 장치의 연소부의 다른 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 6은 도 5의 고체 연료 보일러용 연소 장치의 사용 상태도이다.

도 5 및 도 6을 참고하면, 연소 몸체부는 연소 몸체 및 배출 돌기를 포함한다. 연소 몸체가 용량이 큰 경우에는 대량의 재가 발생됨에 따라 연소 후 재를 배출시키는 배출 스크류가 연소 공간의 안쪽 하부에 두 개로 배치되어 재 배출 효율이 향상될 수 있다.

배출 돌기(119)는 연소 몸체(111)의 안쪽면의 하부에 상부 방향으로 돌출되어 있으며, 양측으로 재를 배출시키기 위한 배출 스크류(135)가 위치하고, 돌출된 양측에 배출 스크류(135)가 회전하는 방향으로 곡률을 가지는 라운드 형상의 배출 곡면(119a)이 형성되어 있다. 즉, 배출 돌기(119)는 양측에 설치된 배출 스크류(135)의 회전에 의해 배출되는 재가 배출 곡면(119a)을 따라서 안내되면서 배출되어 배출 효율이 향상될 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100 : 연소 장치 110 : 연소 몸체부
111 : 연소 몸체 112 : 연소 공간
113 : 공기 공급공 114 : 공기 공급층
115 : 1차 냉각 유로 116 : 1차 냉각층
117 : 2차 냉각 유로 118 : 2차 냉각층
119 : 배출 돌기 119a : 배출 곡면
120 : 연료 투입부 121 : 연료 투입 몸체
122 : 투입 공간 123 : 연료 투입관
124 : 연료 공급관 125 : 연료 경사관
126 : 차단 공간 130 : 연소부
131 : 격벽 132 : 공기층
133 : 송풍기 134 : 버너
135 : 배출 스크류 136 : 스크류 회전축
137 : 스크류 모터 140 : 냉각 장치
141 : 냉각 송풍기 142 : 냉각 공급관
143 : 냉각 배출관 144 : 냉각 수조

Claims (7)

1. 고체 연료가 사용되는 보일러의 연소 장치에 있어서,
   상기 고체 연료가 공급되어 연소되는 연소 공간을 가지고, 상기 연소 공간의 일측은 폐쇄되고 상기 연소 공간의 타측은 연소열을 상기 보일러에 공급시키도록 개방된 연소 몸체부,
   상기 연소 몸체부의 상부 일측에 배치되어 있으며, 상기 연소 공간의 내부로 상기 고체 연료를 투입하기 위해 상기 연소 공간의 안쪽으로 연통되도록 설치되는 연료 투입부,
   상기 연소 몸체부의 일측에 배치되어 있으며, 상기 연소 공간의 내부로 공기를 공급하면서 상기 연료 투입부에서 투입된 상기 고체 연료를 점화하여 연소시키는 연소부, 그리고
   상기 연소 몸체부의 일측에 배치되어 있으며, 상기 연소 몸체부의 외부를 냉각하기 위한 냉각 유체를 공급하는 냉각 장치
   를 포함하며,
   상기 연소 몸체부는,
   상기 연소 공간의 안쪽 면을 향해서 방사상으로 일측 끝에서 타측 끝까지 복수로 배열된 공기 공급공이 형성된 공기 공급층,
   상기 공기 공급측의 바깥 둘레에 배치되어 있으며, 상기 연소부로부터 공급된 공기가 통과하며 상기 공기 공급공에 공기를 공급하는 1차 냉각 유로를 가지는 1차 냉각층, 및
   상기 1차 냉각층의 바깥 둘레에 배치되어 있으며, 외부와 연통되어 상기 냉각 장치로부터 공급된 상기 냉각 유체가 통과되는 2차 냉각 유로를 가지는 2차 냉각층을 포함하는
   고체 연료 보일러용 연소 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 연료 투입부는,
   상기 연소 몸체부의 상부 일측에 배치되어 있으며, 하부가 상기 연소부와 연통되고, 타측이 상기 1차 냉각 유로와 연통되어 공기가 통과하는 투입 공간을 가지는 연료 투입 몸체,
   상기 연료 투입 몸체의 상부에 배치되어 있으며, 상기 투입 공간의 상부에서 안쪽으로 삽입되어 상기 고체 연료가 투입되는 관 형태로 형성된 연료 투입관,
   상기 연료 투입관의 하부에 기 설정된 거리로 떨어져 배치되어 있으며, 상기 연료 투입관의 중앙에서 일측 방향으로 상기 고체 연료가 투입되는 공간이 분할된 관 형태로 설치되어 있는 연료 공급관, 그리고
   상기 연료 투입관의 하부에 기설정된 거리로 떨어져 배치되어 있으며, 상기 연료 투입관의 중앙에서 타측 방향으로 상기 고체 연료가 투입되는 공간이 분할되어 하부가 타측 방향으로 향하도록 경사진 관 형태로 설치되어 있는 연료 경사관
   을 포함하되,
   상기 연료 투입관의 하부와 상기 연료 공급관 및 상기 연료 경사관의 상부 사이에는 상기 연소부에서 공급된 공기가 통과하면서 역류가 차단되는 차단 공간이 형성되어 있는
   고체 연료 보일러용 연소 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 연소부는
   상기 연소 몸체부의 안쪽에 배치되어 있으며, 상기 연소 공간의 일측으로 공기층이 형성되도록 구획하도록 설치되어 있는 격벽,
   상기 연소 몸체부의 일측면에 설치되어 있으며, 상기 연소 몸체부의 안쪽의 상기 공기층과 연통되어 공기를 상기 공기층으로 공급시키도록 설치되어 있는 송풍기,
   상기 연소 몸체부의 일측면에 설치되어 있으며, 상기 공기층을 거쳐서 상기 연소 공간의 안쪽으로 점화되는 불꽃을 공급하는 버너,
   상기 연소 몸체부의 안쪽에 배치되어 있으며, 상기 연소 공간의 하부에 위치하여 상기 고체 연료의 연소 후 발생된 재를 회전에 의해 외부로 배출시키는 적어도 하나의 배출 스크류, 그리고
   상기 연소 몸체부의 일측면에 설치되어 있으며, 상기 배출 스크류와 상기 공기층을 통과하여 연결하는 스크류 회전축으로 연결되어 회전되는 동력을 제공하는 스크류 모터
   를 포함하며,
   상기 송풍기로 송풍되는 상기 공기는 작동에 의해 공급되는 공기가 상기 고체 연료가 연소되어 열이 발생되는 상기 연소 공간과 상기 격벽으로 분리된 상기 공기층의 내부에 공급되어 상기 송풍기, 상기 버너, 그리고 상기 스크류 모터에 열기가 전달되는 것을 방지하면서 상기 연료 투입부를 거쳐서 상기 1차 냉각 유로로 공급된 후에 상기 공기 공급공을 통해서 상기 연소 공간으로 공급될 수 있는
   고체 연료 보일러용 연소 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 연소 몸체부의 안쪽면의 하부에 상부 방향으로 돌출되어 있으며, 양측으로 각각 상기 배출 스크류가 위치하고, 돌출된 양측에 각각 상기 배출 스크류 방향으로 회전되는 방향으로 곡률을 가지는 라운드 형상의 배출 곡면을 가지도록 돌출되어 있는 배출 돌기를 더 구비하며,
   상기 배출 돌기는 양측에 설치된 상기 배출 스크류의 회전에 의해 배출되는 재가 상기 배출 곡면을 따라서 안내되면서 배출될 수 있는
   고체 연료 보일러용 연소 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 냉각 장치는,
   상기 연소 몸체부의 일측에 배치되어 있으며, 상기 냉각 유체로 공기가 공급되도록 설치되어 있는 냉각 송풍기,
   상기 냉각 송풍기와 상기 2차 냉각 유로를 연결하고 있으며, 상기 냉각 송풍기에서 발생되는 냉각 공기를 상기 2차 냉각 유로로 공급하는 냉각 공급관, 그리고
   상기 2차 냉각 유로의 일측에 연결되어 상기 연소 몸체부의 외부로 인출되어 있으며, 공급된 공기를 배출시키도록 설치되어 있는 냉각 배출관을 포함하는
   고체 연료 보일러용 연소 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 냉각 장치는,
   상기 연소 몸체부의 일측에 배치되어 있으며, 상기 냉각 유체로 냉각수가 공급되도록 설치되어 있는 냉각 수조,
   상기 냉각 수조와 상기 2차 냉각 유로를 연결하고 있으며, 상기 냉각 수조에수납되어 있는 냉각수를 상기 2차 냉각 유로로 공급하는 냉각 공급관, 그리고
   상기 2차 냉각 유로의 일측에 연결되어 상기 연소 몸체부의 외부로 인출되어 있으며, 공급된 냉각수를 배출시키도록 설치되어 있는 냉각 배출관을 포함하는
   고체 연료 보일러용 연소 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 공기 공급공은 상기 연소 몸체부의 안쪽면의 상부보다 상기 연소 몸체부의 안쪽면의 하부에 조밀하게 형성되는
   고체 연료 보일러용 연소 장치.

Images