KR101237761B1 - 비산재 분리 기능을 갖는 원심형 연속 연소장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연소시 불가피하게 발생하는 비산재를 사이클론에서 공급되는 와류공기를 연속적으로 순환시켜 완벽하게 분리함으로써 최종적으로 정화된 고온의 연소가스를 열원으로 사용할 수 있도록 한 비산재 분리 기능을 갖는 원심형 연속 연소장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 내통(211)과 외통(212)으로 구분되어 그 사이 공간으로 송풍팬(90)으로부터 공급된 연소공기가 유입되고, 상기 유입된 연소공기는 원심력에 의해 상기 내통(211)의 내벽을 타고 회전 하강되면서 연소실(211a)로 연소공기가 공급되도록 이루어진 연소부(210), 상기 연소부(210)의 하부에 회전 가능하게 설치되고, 연속적으로 공급되는 연료가 위에 적재되어 상기 회전 하강하는 연소공기와 만나 상기 연소부(210)의 연소실(211a)에서 연소되도록 해 주는 화격자(220),
상기 화격자(220)의 하부에 상기 연소실(211a)을 밀폐하도록 재 배출통(231)이 설치되고, 상기 연소실(211a)과 화격자(220)의 사이 공간으로 배출되는 불연성 연소재를 상기 재 배출통(231)으로 모아서 외부로 자동 배출하는 연소재배출부(230), 상기 연소실(211a)과 연통되도록 상기 연소부(210) 상부에 배치되고, 일측 및 타측에 공기투입구(243) 및 재배출구(244)가 마련되어 상기 공기투입구(243)로 유입된 와류공기는 원심력에 의해 내벽을 따라 회전 상승되면서 상기 연소실(211a)에서 발생한 비산재를 함께 포함하여 상기 재배출구(244)를 통해 외부로 배출되도록 한 비산재분리부(240) 를 포함하되, 상기 공기투입구(243) 및 재배출구(244)와 관 연결되어 와류공기가 상기 비산재분리부(240)로 연속 순환되도록 하고 상기 재배출구(244)를 통해 배출된 비산재는 내부에서 하방으로 낙하되어 상기 연소재배출부(230)로 보내는 사이클론(250) 을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

비산재 분리 기능을 갖는 원심형 연속 연소장치{CENTRIFUGAL CONTINUOUS COMBUSTION APPARATUS HAVING FUNCTION OF DIVISION ON FLY ASH}

본 발명은 원심형 연속 연소장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연소시 불가피하게 발생하는 비산재를 별도의 와류공기를 이용하여 완벽하게 분리함으로써 정화된 고온의 연소가스를 열원으로 사용할 수 있도록 한 비산재 분리 기능을 갖는 원심형 연속 연소장치에 관한 것이다.

연소는 연료를 태우는 것으로, 기술적으로는 연료 중의 가연성분인 탄소와 수소가 공기 중의 산소와 결합하는 화학반응을 말하며 이 때 다량의 열에너지를 주위로 방출하게 된다.

이러한 연소 원리를 이용하여 연소실 내부에서 다양한 종류의 연료를 발화, 연소시켜 열에너지를 발생시키는 연소장치가 오늘날 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다. 예를 들어, 산업용 온수, 스팀 또는 고온의 가스를 필요로 하는 산업시설에서 열에너지를 얻기 위해 연소장치가 설치되고, 화력 발전과 같은 발전 설비에서도 발전용 열에너지를 얻기 위해 대규모의 연소장치가 설치되고 있다. 또한, 단순히 산업 폐기물을 소각 처리하던 시설에서도 소각시 발생하는 열에너지를 다른 산업시설에 공급하여 재활용할 수 있는 시스템을 새로이 구축하고 있다.

이와 같이 산업계 전반에서 연소장치에 대한 수요가 증가함에 따라 연소 효율이 높고 환경오염이 적은 고성능의 연소장치에 대한 요구가 높아지고 있는데, 종래에 가장 많이 보급되어 있는 스토카(stocker)식 연소장치로는 이러한 요구를 충족시키지 못하고 있는 실정이다.

스토카식 연소방식은 연소실 내로 공급된 연료의 하부에서 연소공기를 불어 넣어 고온 연소시키는 방식인데, 이 방식에 따르면 연료가 미연소된 상태에서 연소장치의 상부로 부상하여 빠져나가 버리기 때문에 연소 효율이 높지 못하다는 심각한 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해서는 연소실의 높이를 크게 하여 연소 시간을 길게 만들어 주어야 하는데, 이는 설치비용 증가의 주요 원인이 되었다.

또한, 연료가 완전 연소되지 못하는 관계로 일산화탄소, 황화합물(SOx), 질소화합물(NOx), 다이옥신 등과 같은 환경오염 물질이 대량으로 발생하는데, 연소실 내부의 모든 공기 흐름이 하부에서 상부로 향하기 때문에 상기 환경오염 물질이 열원으로 사용되는 연소가스와 함께 연소장치의 상부로 빠져 나가게 되므로 이들을 회수하기 위한 대형의 집진설비를 연소장치 후단에 반드시 설치하여야 했다. 이 집진설비의 규모나 설치비용이 연소장치보다 오히려 더 커서 비경제적이었다.

또한, 연소실 내부 전체가 1000℃ 이상의 고온이 되므로 이를 견디기 위해서는 반드시 연소통의 내벽에 고가의 내화물을 부착하거나 워터 재킷과 같은 수냉 장치를 설치하여야 하는 문제점이 있었다.

본 발명자는 이러한 종래 스토카식 연소장치의 문제점을 해결하고자 많은 연구와 실험을 거듭한 끝에 원심력을 이용하여 연소 효율을 극대화할 수 있는 새로운 형태의 연소방법을 개발하고 이를 대한민국 등록특허 제330814호(모든 가연성 물질을 초고온, 고속으로 연소시키는 연소방법)로 등록받은 바 있다.

도1을 참조하여 이 연소방법을 간단히 설명하면 다음과 같다.

등록특허 제330814호에 의한 연소방법은 먼저 하부 외통(103)의 하부에서 공급되는 연소공기가 연료통(105)과 하부 외통(103) 사이의 공간으로 흡입되어 1차 예열공기(g)로 되는 단계와, 상기 1차 예열공기(g)를 공급받아 송풍기(110)로 공급하여 1차 연소실(100)과 상부 외통(102) 사이의 공간에서 2차 예열공기(a)로 되는 단계와, 1차 연소실(100)로 주입되는 2차 예열공기(a)가 회전을 연속적으로 함으로써 발생되는 원심력에 의해 1차 연소실(100) 내벽면에 밀착되어 회전하면서 연료(116)가 저장되어 있는 연료통(105)내로 하강되어 1차 연소실(100) 내벽면의 연소열을 흡수하여 3차 예열공기(b)로 되는 단계로 이루어져 연소공기를 예열시킴과 동시에 연소통을 효과적으로 냉각시켜 줌으로써, 연료와의 발화를 용이하게 해줄 뿐만 아니라 내화물이나 워터재킷과 같은 별도의 냉각장치를 설치하지 않고도 연소통이 고온의 연소열을 견딜 수 있도록 해준다.

나아가, 상기 3차 예열공기(b)가 연료통(105)내의 연료(116)와 혼합되어 회전하며 연소시키는 혼합발화 연소영역(f)이 형성되는 단계와, 상기 혼합발화 연소영역(f)에서 불완전 연소된 고비중의 연소물이 1차 연소실(100)의 3차 예열공기(b) 내측으로 이동되어 연소거리와 연소시간을 길게 하며 연소시키는 고비중 연소영역(c)이 형성되는 단계와, 상기 고비중 연소영역(c)에서 불완전 연소된 저비중의 연소물이 1차 연소실(100) 중심부로 이동 집결 상승되어 회전하면서 연소시키는 저비중 고온 연소영역(d)과 중심부에 고온 열핵(e)의 영역이 형성되는 단계로 이루어져 연소실의 내부 영역을 원심 분리시켜 연료가 완전 연소되도록 해 줌으로써, 연소 효율을 극대화시켜줄 뿐만 아니라 미연소에 따른 환경오염 물질의 배출도 거의 발생되지 않도록 해준다.

본 발명자는 이와 같이 연소공기의 원심력을 이용하여 연료를 완전 연소시킬 수 있는 획기적인 연소 원리를 개발하였고, 이를 도2에 나타낸 바와 같이 실제 연소장치에 적용하여 대한민국 등록특허 제907269호(원심 분리형 연속 연소장치 및 그 연소방법)를 획득한 바 있다.

상기 등록특허 제907269호(이하, "선행특허"라 함)는 연소공기의 원심력을 이용하여 연료를 완전 연소시키므로 연소효율이 매우 우수하고 환경물질이 거의 발생되지 않는 등, 매우 획기적인 발명이라 할 수 있지만 실제 상용화하여 사용하는 과정에서 다음과 같은 개선점이 발견되었다.

첫째, 선행특허는 송풍기(90)로부터 공급받은 연소공기가 긴 구간의 예열실(23,33)을 지난 다음 연소실 내부로 들어가기 때문에 예열실(23,33)을 통과하는 과정에서 연소공기의 원심력이 저하되는 문제점이 있다. 물론, 예열실을 통과하더라도 원심력은 존재하지만 상기 예열실을 통과하는 구간을 최소화하면 원심력이 극대화되어 연료와의 혼합이 더욱 촉진될 것이므로 보다 개선된 완전 연소를 기대할 수 있다.

둘째, 선행특허는 스팀보일러(미도시)와 연결해 주는 연결엘보우(41)가 연소실과 직접 연결되어 있기 때문에 연소시 발생한 미세한 비산재 등이 고온의 연소가스와 함께 연결엘보우(41)를 통해 스팀보일러로 유입되는 문제가 있는바, 이러한 비산재를 연소가스로부터 분리하기 위한 기술이 요구된다.

셋째, 선행특허는 연료투입콘(87)을 통과한 연료가 화격자(50) 위에 바로 쌓이는 구조이기 때문에 화격자(50) 위에 많은 양의 연료가 적재되기 어렵고 이에 따라 연소공기와의 접촉면적에도 제한이 있는바, 이는 결국 화력 상승에 제한 요인으로 작용한다. 따라서, 연료가 연료투입콘(87)을 통과할 때 화격자(50)의 가장자리부터 점차적으로 쌓여서 가장 이상적인 반원 형태로 연료가 적재될 수 있도록 하는 연료투입콘의 구조가 요구된다.

넷째, 선행특허는 연료투입콘(87)에 설치된 교반용 바(88)와 내통 내벽에 설치된 교반용 바(79) 사이에 상당한 공간의 공백부분이 잔존하여 연료의 교반효율도 저하되고 연소실 내부에 크랭커나 미연소재 등이 남게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 첫째, 연소공기가 연소실 내부로 들어갈 때 통과하게 되는 예열실의 길이를 최소화하여 연소공기의 원심력이 최대한 유지되도록 함으로써 완전 연소를 촉진하는데 있다.

둘째, 연소실에서 불가피하게 발생하는 비산재를 고온의 연소가스로부터 간단하고 효과적으로 분리시켜 깨끗한 연소가스가 연결엘보우를 통해 스팀보일러로 공급되도록 한다.

셋째, 연료투입콘으로부터 배출되는 연료의 배출높이를 높여서 연료가 화격자 위에 보다 안정적으로 쌓일 수 있도록 한다.

넷째, 연소실 내부에 크랭커나 미연소재가 남지 않도록 연료투입콘 및 내통 내벽에 각각 설치된 교반용 바의 끝단이 동일한 원주 상에 위치되도록 함에 있다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 본 발명은,

내통과 외통으로 구분되어 그 사이 공간으로 송풍팬으로부터 공급된 연소공기가 유입되고, 상기 유입된 연소공기는 원심력에 의해 상기 내통의 내벽을 타고 회전 하강되면서 연소실로 연소공기가 공급되도록 이루어진 연소부; 상기 연소부의 하부에 회전 가능하게 설치되고, 연속적으로 공급되는 연료가 위에 적재되어 상기 회전 하강하는 연소공기와 만나 상기 연소부의 연소실에서 연소되도록 해 주는 화격자; 상기 화격자의 하부에 상기 연소실을 밀폐하도록 재배출통이 설치되고, 상기 연소실과 화격자의 사이 공간으로 배출되는 불연성 연소재를 상기 재배출통으로 모아서 외부로 자동 배출하는 연소재배출부; 상기 연소실과 연통되도록 상기 연소부 상부에 배치되고, 일측 및 타측에 공기투입구 및 재배출구가 마련되어 상기 공기투입구로 유입된 와류공기는 원심력에 의해 내벽을 따라 회전 상승되면서 상기 연소실에서 발생한 비산재를 함께 포함하여 상기 재배출구를 통해 외부로 배출되도록 한 비산재분리부; 상기 공기투입구 및 재배출구와 관 연결되어 와류공기가 상기 비산재분리부로 연속 순환되도록 하고 상기 재배출구를 통해 배출된 비산재는 내부에서 하방으로 낙하되어 상기 연소재배출부로 보내는 사이클론을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 화격자의 중앙부에 수직하게 설치된 연료투입콘과, 이 연료투입콘의 하부에 설치되어 연료를 운반하는 이송스크류와, 이 이송스크류에 설치되어 연료를 정출 공급하는 정량호퍼를 구비하여 상기 화격자에 연료를 연속적으로 정량 공급하는 연료정량공급부;를 포함하는 비산재 분리 기능을 갖는 연속 연소장치를 제공한다.

또한 상기 비산재분리부의 상부에는 고온의 연소가스를 열원으로 사용하기 위하여 보일러 연결 엘보우가 설치되고, 상기 비산재분리부와 보일러 연결 엘보우는 열팽창을 고려하여 신축연결관으로 연결 설치된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 화격자는 원형틀로 된 메인프레임이 회전 가능하게 설치되고, 이 메인프레임의 내부에는 중앙으로 공급되는 연료가 바깥쪽으로 이동할 수 있도록 다수개의 내부 평판이 바깥쪽으로 하방 경사지게 설치되며, 상기 메인 프레임의 외부에는 이동해 온 연료를 받쳐 줄 수 있도록 다수개의 외부 평판이 수평하게 설치된 것을 특징으로 한다.

한편 상기 메인 프레임은 다수개의 지지롤러에 의해 회전 지지되고, 상기 메인 프레임의 하부에는 구동모터와 연결 설치된 원형의 랙기어가 장착된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 메인프레임의 내부에는 연료공급콘을 중심으로 방사상 형태를 이루면서 바깥쪽으로 하방 경사지게 설치된 내부장착대 위에 상기 내부 평판이 장착되고, 상기 메인프레임의 외부에는 상기 내부장착대와 대응되도록 수평하게 설치된 외부장착대 위에 상기 외부 평판이 장착된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 연료투입콘의 상부에는 펜스가 연료투입콘의 원주방향을 따라 일정간격 이격되게 설치된 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 펜스 끝단에는 에어홀이 형성되고 상기 펜스 내부에는 상기 에어홀과 연통되는 공기유로가 마련되며, 상기 공기유로에는 압축기로부터 압축공기가 공급되어 고열에 노출된 펜스가 냉각되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 연료투입콘의 일측에는 압축기와 연결된 소화용공압라인이 연결되어 상기 연료투입콘 내부로 압축공기가 유입되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 연료투입콘의 상단에는 상기 화격자 위로 공급되는 연료를 분쇄하고 교반시켜 주는 제1바가 설치되고, 상기 내통 내벽에는 상기 제1교반바 끝단이 그리는 원주까지 길이가 연장되는 제2바가 설치되어 제1바와 제2바 사이에 공백부분이 잔존하지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제1바 및 제2바 끝단에는 분사구가 형성되고, 상기 제1바 및 제2바 내부에는 상기 분사구와 연통되는 공기유로가 마련되며, 상기 공기유로에는 압축기로부터 압축공기가 공급되어 고열에 노출된 제1바 및 제2바가 냉각되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 연소재배출부는 상기 불연성 연소재가 상기 연소실로부터 원활하게 배출되도록 하기 위하여 부압 형성용 배관이 상기 재배출통으로부터 상기 사이클론 쪽으로 연결된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 연소공기가 연소실로 들어가기 전에 통과하게 되는 구간의 길이를 최소화하여 연소실로 들어왔을 때 연소공기의 실질적 원심력이 극대화됨에 따라 완전 연소가 촉진된다.

또한, 연소시 연소실에서 불가피하게 발생되는 비산재가 비산재분리부를 통해 완벽하게 연소가스로부터 분리되므로 정화된 연소가스를 열원으로 사용할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 펜스에 의해 연료투입콘으로부터 배출되는 연료가 화격자 위에 보다 큰 표면적을 가지고 적재되어 연소공기와의 접촉면적을 증대시키기 때문에 완전연소가 촉진되고 특히 화력이 증대되는 장점이 있다.

또한, 연소실 하단 내부에 그 끝단이 동일한 원주 상에 위치하도록 설치된 제1바와 제2바에 의해서 연료의 교반 효율이 증대되고 크랭커나 미연소재가 남지 않게 되어 완전 연소가 더욱 촉진된다.

도1은 원심 분리형 완전 연소의 원리를 나타낸 도면,
도2는 선행특허의 주요 구성을 나타낸 도면,
도3은 본 발명에 따른 연소장치를 나타낸 정면도,
도4는 그 내부 구조 및 주요 구성을 개략적으로 나타낸 구성도,
도5는 본 발명의 연소부, 화격자, 비산재분리부의 구조를 자세하게 나타낸 부분 확대도,
도6 및 도7은 본 발명에 따른 화격자의 구성을 나타낸 도면,
도8은 본 발명에 따른 연소재배출부의 주요 구성을 보인 도면,
도9는 본 발명에 따른 제1바 및 제2바의 구성을 보인 도면,
도10은 본 발명에 따라 원심 분리된 연소 영역을 나타낸 설명도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도3은 본 발명에 따른 연소장치를 나타낸 정면도이고, 도4는 그 내부 구조 및 주요 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이며, 도5는 본 발명의 연소부, 화격자, 비산재분리부의 구조를 자세하게 나타낸 부분 확대도이다.

본 발명에 따른 비산재 분리 기능을 갖는 연속 연소장치(200)는 크게 연소부(210)와, 화격자(220)와, 연소재배출부(230)와, 비산재분리부(240)와, 사이클론(250)과, 연료정량공급부(290)를 포함하여 이루어진다.

상기 연소부(210)는 연소공기의 원심력을 이용하여 연료와의 혼합을 우수하게 함으로써 궁극적으로 연료를 완전 연소시키기 위한 구성으로, 상기 연소부(210)는 도4 및 도5에 도시된 바와 같이 내통(211)과 외통(212)으로 구분되어 이루어진다.

여기서 상기 내통(211)은 실질적으로 그 내부에서 연소공기와 연료가 만나 연소가 발생되는 연소실(211a)을 이루는 구성이고, 상기 외통(212)은 상기 내통(211)과의 사이에 소정공간이 형성되도록 상기 내통(211) 외부에 설치되는 구성이다.

상기 내통(211)과 외통(212) 사이에 형성되는 공간(이하, "메인유로(213)"라는 용어와 혼용하여 사용한다)의 일측에는 공기유입구(214)가 형성되는바, 상기 공기유입구(214)는 연소부(210) 외부에 설치된 송풍팬(90)과 관 연결되어 상기 송풍팬(90)으로부터 공급되는 연소공기가 상기 공기유입구(214)를 통해 연소부(210)의 메인유로(213)로 유입된다.

상기 연소공기가 메인유로(213)로 유입될 때 상기 연소공기의 유입방향은 상기 내통(211) 외벽의 접선방향과 일치하기 때문에 상기 연소공기는 메인유로(213) 내부에서 원심력을 가지면서 이동하게 되고 그 원심력이 보존된 상태로 상기 내통(211) 내부로 들어간다.

상기 연소공기가 상기 내통(211) 내부, 즉 연소실(211a)로 들어갈 때, 상기 연소공기의 원심력이 저하되지 않고 최대한 유지되도록 상기 메인유로(213)는 도5에 도시된 바와 같이 상방으로 아주 짧은 구간 형성되다가 상기 내통(211)을 관통한 후 하방으로 형성되는 구조를 갖는다.

따라서, 상기 공기유입구(214)를 통해 유입된 연소공기가 상기 내통(211) 외벽 상에서 원주방향을 따라 돌면서 상방으로 짧은 구간만 상승하기 때문에 원심력 손실이 최소화되고 이 상태에서 이동방향이 바뀌면서 다시 내통(211) 내벽을 타고 회전 하강되어 연소실(211a) 하부에 있는 연료와 혼합된다.

이러한 상기 연소부(210)의 구조는 선행특허에 비해 연소공기의 원심력을 최대한 보존하기 때문에 상기 내통(211) 내부를 따라 회전 하강하는 연소공기의 와류가 강화되고 이에 따라 완전 연소가 촉진되는 것이다.

상기 메인유로(213)로 공급된 연소공기는 메인유로(213)를 따라 이동하면서 상기 내통(211)과 외통(212)을 1차 냉각시킨 다음 연소실(211a) 내부공간으로 공급된다. 이때, 연소공기는 원심력에 의해 상기 내통(211)의 내벽을 타고 강한 하강기류를 생성한다.

이 강한 하강기류에 의한 에어 커튼 효과는 연소실(211a) 내부에서 발생되는 고온의 연소열이 상기 내통(211)으로 직접 전달되지 못하도록 해주므로 매우 효과적인 냉각 수단이 된다.

상기 연소실(211a) 내부에서 일어나는 강한 하강기류는 연소실(211a) 내부에 상승기류만 존재하던 기존의 스토카 방식과 구별되는 기술구성으로서 상기한 냉각 작용뿐만 아니라 연료의 완전 연소, 불연성 연소재의 원활한 배출 작용이 일어날 수 있도록 해주는 것인 바, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

또한, 상기 메인유로(213)의 상부에는 연소공기의 회전을 촉진하기 위한 다수개의 블레이드(215)가 설치된다. 이 블레이드(215)는 메인유로(213)를 따라 회전하는 연소공기의 회전력을 계속 유지시켜 줌으로써 메인유로(213) 상단에서 연소공기의 회전속도가 감소되는 것을 방지해준다.

한편, 도4 및 도5에서 보듯이 상기 화격자(220)는 상기 연소부(210)의 연소실(211a) 하부에 회전 가능하도록 설치되고, 연속적으로 공급되는 연료(F)가 그 위에 적재되어 회전 하강하는 연소공기와 만나 연소실(211a) 내부에서 연속적으로 연소되도록 해준다.

여기서, 상기 화격자(220)는 외부로부터 연료(F)를 연속적으로 공급받아 그 위에 연료를 적재하고 이를 회전 교반시킴으로써 연료가 연소공기와 균일하게 접촉되어 발화될 수 있도록 한다.

본 발명의 연소장치에는 주로 생활폐기물을 연료화한 RDF(Refused Derived Fuel)나 폐플라스틱을 연료화한 RPF(Refused Derived Fuel)가 사용되나, 이 밖에도 석탄, 목재, 산업폐기물 등 연소 가능한 가연성 물질이면 무엇이든 사용될 수 있다. 또한, 주로 고체 형태의 가연성 물질이 사용되나 후술하는 화격자(220)의 형태를 균등의 범위 내에서 변경함으로써 경유, 벙커C유 등 액체 형태의 가연성 물질도 사용될 수 있다.

도6 및 도7에는 화격자(220)의 구성이 도시되어 있다.

여기서 보면 화격자(220)는 크게 원형틀로 된 메인프레임(221)과, 이 메인프레임(221)의 내외측에 방사상 형태로 설치되어 골격을 이루는 다수개의 내,외부 장착대(223,224)와, 이 내,외부 장착대(223,224) 상에 편평하게 장착되어 연료가 적재될 수 있도록 해주는 다수개의 내,외부 평판(225,226)으로 구성된다.

상기 메인프레임(221)에는 원형틀의 하부를 따라 원형의 랙기어(222)가 장착되고, 이 랙기어(222)는 구동모터(228)와 연결 설치되어 메인프레임(221)이 연소실(211a) 하부에서 회전할 수 있도록 구성된다.

또한, 메인프레임(221)은 원형틀의 하부에 일정 간격으로 설치된 지지롤러(227)에 의해 지지되어 원활하게 회전될 수 있도록 구성되는데, 상기 구동모터(228)와 지지롤러(227)는 모양은 유사하나 메인프레임(221)을 회전시키기 위한 구동모터(228)는 하나만 마련되면 족하고 나머지는 지지롤러(227)로써 상기 메인프레임(221) 하부에서 지지한다.(도8 참조)

상기 내부장착대(223)는 메인프레임(221)의 내부에 후술할 연료투입콘(260)이 장착되는 공간을 남겨두고 방사상 형태를 이루면서 바깥쪽으로 하방 경사지게 설치되고, 그 상단에 내부평판(225)과 끼움 결합되도록 장착돌기(223a)가 형성된다.

상기 외부장착대(224)는 메인프레임(221)의 외부에 내부장착대(223)와 대응되도록 수평하게 설치되고, 그 상단에 외부평판(226)과 끼움 결합되도록 장착돌기(224a)가 형성된다.

상기 다수개의 내부평판(225)은 내부장착대(223)의 장착돌기(223a)에 끼움 결합되어 바깥쪽으로 하방 경사지게 설치되므로 중앙으로 공급되는 연료가 바깥쪽으로 이동될 수 있도록 해준다.

상기 다수개의 외부평판(226)은 외부장착대(224)의 장착돌기(224a)에 끼움 결합되어 수평하게 설치되므로 중앙으로부터 이동해 온 연료를 받쳐줄 수 있도록 해준다. 이때 내부평판(225)과 외부평판(226) 각각은 고온으로 인한 열팽창을 고려하여 여유 간격을 두고 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연소재배출부(230)는 완전 연소 후 남은 불연성 연소재를 연소실(211a) 외부로 원활하게 배출시키기 위한 구성이다. 본 발명의 연소장치에 따르면, 연료가 거의 완전 연소되기 때문에 연소재나 환경오염 물질이 거의 발생되지 않는다.

그러나, 연료 중에는 고온에서도 연소되지 않는 불연성 성분이 포함될 수 있으며, 이는 연료가 완전 연소된 후에 연소재로 남게 되는바, 연소장치를 연속적으로 가동하기 위해서는 이러한 불연성 연소재가 연소실(211a) 외부로 자동으로 배출되는 것이 바람직하다.

연소재배출부(230)는 연소실(211a) 내벽을 타고 흐르는 하강기류를 이용하여 불연성 연소재가 연소실(211a) 외부로 자동 배출될 수 있도록 구성된다. 즉, 화격자(220)의 하부에는 재 배출통(231)이 마련되고, 상기 재 배출통(231)은 내통(211)과 화격자(220) 사이에 공간을 형성하여 불연성 연소재가 연소실(211a) 내벽을 타고 흐르는 하강기류를 따라 상기 재 배출통(231)으로 자동 배출되도록 구성된다.

이때, 불연성 연소재가 연소실(211a)로부터 원활하게 배출되도록 도8에 나타낸 바와 같이 부압형성용배관(231a)이 재 배출통(231)으로부터 후술할 사이클론(250)의 흡기구 쪽으로 연결된다.

상기 부압형성용배관(231a)은 재 배출통(231)의 3군데에서부터 상기 사이클론(250)까지 연결된다. 상기 사이클론(250)의 흡기구는 공기를 빨아들이는 부분이므로 재 배출통(231)을 이와 연통시키면 내부에 부압이 발생된다. 이 부압은 연소실(211a) 내통(211)과 화격자(220) 사이 공간을 통해 공기를 흡입하여 불연성 연소재가 재 배출통(231)으로 원활히 배출되도록 해준다.

상기 재 배출통(231)으로 배출된 불연성 연소재를 연소장치 외부로 완전히 배출하기 위하여 재 배출통(231)의 바닥에 재 토출구(233)가 형성된다.(도4 참조) 상기 재 배출통(231)의 내부에는 재 운반용 플레이트(232)가 상기 화격자(220)의 하부에 설치되어 화격자(220)와 함께 회전되면서 재 배출통(231)의 바닥에 쌓인 불연성 연소재를 긁어 모아 재 토출구(233)로 운반한다.

상기 재 토출구(233)에는 불연성 연소재를 연소장치 외부로 자동 배출시키기 위하여 이송스크류(237)가 설치된다. 이 이송스크류(237)는 재 토출구(233)에 직접 연결될 수 있으나, 도8에 도시된 바와 같이 토출스크류(235)를 매개로 간접 연결될 수도 있다. 토출스크류(235)에는 토출모터가 설치되어 불연성 연소재에 대한 토출력 발생시키고, 토출스크류(235)와 이송스크류(237)의 연결 부분에는 로터리밸브(236)가 설치되어 토출스크류(235) 내의 높은 압력을 감압시켜준다.

또한, 이송스크류(237)에는 비산먼지를 회수하여 상기 재 배출통(231)으로 순환시켜주는 비산먼지 회수관(238)이 설치된다. 이송스크류(237)의 내부에는 불연성 연소재뿐만 아니라 미세한 비산먼지가 포함되어 있는 바, 본 발명에서는 이 비산먼지를 비산먼지 회수관(238)을 통해 흡입하여 재 배출통(231)으로 송풍시킴으로써 비산먼지를 순환시켜 연소통 외부로 배출되지 않도록 해준다.

이를 위해 비산먼지 회수관(238)에는 송풍 모터(238a)와, 이 송풍 모터(238a)의 송풍 압력을 조절하는 압력 조절밸브(238b)가 각각 설치된다.

한편, 도4 및 도5에 도시된 바와 같이 상기 비산재분리부(240)는 상기 연소부(210)의 연소실(211a)과 연통되도록 상기 연소부(210) 상부에 배치되는 것으로, 상기 연소실(211a)에서 발생된 비산재를 열원으로 사용되어질 고온의 연소가스로부터 분리함으로써 정화된 연소가스만 연결엘보우(245)를 통해 스팀보일러로 공급되도록 하기 위한 구성이다.

도시된 바와 같이 상기 비산재분리부(240) 역시 분리내통(241)과 분리외통(242)으로 이루어져 있는데, 상기 분리내통(241)과 분리외통(242) 사이의 공간 일측 및 타측에는 공기투입구(243) 및 재배출구(244)가 각각 마련된다.

상기 공기투입구(243)는 별도의 송풍수단과 연통되어 와류공기를 공급받을 수도 있지만 보다 바람직하게는 도4에 도시된 바와 같이 사이클론(250)의 배기구와 관 연결되어 상기 사이클론(250)으로부터 공급된 공기가 유입되는바, 상기 공기투입구(243)로 유입된 공기 역시 회전력을 갖는 와류공기로서 상기 비산재분리부(240)의 분리내통(241) 외벽을 따라 소정구간 하강하다가 그 분리내통(241) 내벽을 따라 회전 상승한다.

상기 와류공기가 원심력에 의해 분리내통(241) 내벽을 따라 회전 상승될 때 상기 연소실(211a)의 연소 과정중에 발생한 비산재가 이 와류공기중에 포함되어 함께 회전 상승하게 된다.

이렇게 상기 비산재를 포함한 와류공기는 회전 상승하다가 상기 비산재분리부(240)의 분리내통(241) 상부를 통해 분리외통(242) 쪽으로 이동하게 되고, 마침내 상기 분리내통(241)과 분리외통(242) 사이에 형성된 재배출구(244)를 통해 외부로 배출된다.

이때 상기 재배출구(244)는 별도의 포집수단과 연통되어 비산재가 포집되도록 할 수 있으나, 본 발명의 바람직한 실시예와 같이 사이클론(250)을 사용하는 경우에는 사이클론(250)의 흡기구와 상기 재배출구(244)를 관 연결하여 비산재를 포함한 와류공기가 상기 사이클론(250)으로 들어가도록 한다. 공기에 비해 비중이 큰 비산재는 상기 사이클론(250) 내부에서 하부로 낙하하게 되고 와류공기는 사이클론(250)의 흡기구를 통해 상기 공기투입구(243) 쪽으로 다시 보내진다.

이와 같이 상기 사이클론(250)에 의해 연속적으로 순환하는 와류공기에 의해 연소실(211a)에서 발생된 비산재가 스팀보일러로 유입되지 않고 분리되어 상기 사이클론(250) 하부에 쌓이게 된다.

또한, 상기 비산재분리부(240)의 상부에는 고온의 연소가스를 열원으로 사용하기 위하여 스팀보일러와 연결하기 위한 연결엘보우(245)가 설치되고, 상기 비산재분리부(240)와 연결엘보우(245)는 도3에 도시된 바와 같이 열팽창을 고려하여 신축연결관(246)으로 연결되는 것이 바람직하다.

상기 연결엘보우(245)는 연소공기의 하강기류가 없기 때문에 고온의 연소열로부터 보호하기 위해 그 내벽에 내화물이 부착되는 것이 바람직한 바, 도4에는 그 일 예로 캐스타블(247)과 세라크울(248)이 이중겹으로 부착된 형태가 도시되어 있다. 상기 신축연결관(246)은 스테인레스 스틸을 이용해 자바라 형태로 제작된 것으로서 비산재분리부(240)와 연결엘보우(245) 사이의 열팽창 및 수축을 보상해준다.

한편, 상기 사이클론(250) 하부에 쌓인 비산재를 외부로 배출하기 위하여 상기 사이클론(250)의 하단부는 도4에 도시된 바와 같이 상기 연소재배출부(230)와 연결된다. 따라서, 상기 사이클론(250) 하부에 쌓인 비산재는 연소재배출부(230)로 보내져 불연성 연소재와 함께 외부로 배출된다.

또한, 도4 및 도8에 도시된 바와 같이 상기 사이클론(250)의 흡기구에는 불연성 연소재가 연소실(211a)로부터 원활하게 배출될 수 있도록 부압형성용배관(231a)이 상기 재 배출통(231)으로부터 연통되는바, 상기 사이클론(250)의 흡기구 쪽에 형성되는 부압을 이용해 상기 비산재를 분리하는 동시에 연소실(211a) 하부의 불연성 연소재가 재 배출통(231)으로 원활하게 배출되도록 한다.

한편, 상기 화격자(220)에 연료를 연속적으로 정량 공급하기 위한 연료정량 공급부(290)가 마련된다.

상기 연료정량공급부(290)는 도3 내지 도5에 도시된 바와 같이 크게 화격자(220)의 중앙부에 수직하게 설치된 연료투입콘(260)과, 이 연료투입콘(260)의 하부에 설치되어 연료를 운반하는 이송스크류(270)와, 이 이송스크류(270)에 설치되어 연료를 정출 공급하는 정량호퍼(280)로 구성된다.

상기 연료투입콘(260)은 화격자(220)의 중앙에 고정 설치되어 이송스크류(270)를 통해 운반되어 온 연료를 화격자(220) 위로 균일하게 공급해준다. 연료투입콘(260)은 고정되고 화격자(220)는 이를 중심으로 회전되므로 연료투입콘(260)과 화격자(220)가 만나는 부분에서 연료(F)의 교반이 일어나 연소공기와 균일하게 발화될 수 있도록 해준다.

이때, 상기 연료투입콘(260)을 통해 투입되는 연료가 상기 화격자(220) 위에 보다 큰 표면적을 가지고 안정적으로 쌓일 수 있도록 도5에 자세하게 도시된 바와 같이 상기 연료투입콘(260)의 상부에는 소정높이를 갖는 펜스(261)가 연료투입콘(260)의 원주방향을 따라 일정간격 이격되게 설치된다.

상기 펜스(261)가 상기 연료투입콘(260)의 상부에 원주방향을 따라 소정의 높이로 설치되어 있기 때문에 상기 연료투입콘(260)을 통해 배출되는 연료는 상기 펜스(261)의 높이만큼 상방으로 더 상승된 다음 상기 화격자(220) 위에 쌓이게 된다.

따라서, 연료가 상기 화격자(220) 전체로 골고루 퍼질 수 있어서 연료의 표면적이 증대되므로 연소공기와의 접촉면적도 아울러 늘어나 완전연소를 촉진하게 되고 화력도 함께 증대된다.

여기서, 상기 펜스(261)는 연소실(211a) 내부에 위치되므로 고온의 연소가스에 노출되는바, 상기 펜스(261)를 냉각시키기 위한 별도의 수단이 마련되는 것이 바람직하다. 따라서, 도5에 도시된 바와 같이 상기 펜스(261) 끝단에는 압축공기가 분사되기 위한 에어홀(261a)이 형성되고, 상기 펜스(261) 내부에는 상기 에어홀(261a)과 연통되는 공기유로(261b)가 마련된다.

상기 공기유로(261b)는 별도로 마련된 압축기(C)와 공압라인(L)을 통해 연결되어 압축공기를 제공받게 되므로 상기 펜스(261)가 고열에 노출되더라도 압축공기의 분사를 통해 충분한 냉각이 가능하다.

한편, 상기 연소실(211a)에서 연소가 종료된 때에는 상기 연료투입콘(260)에서 최종 연소중인 연료를 완전히 제거해야만 연소재나 크랭커가 연료투입콘(260)에 고착되지 않아 나중에 연료투입콘(260)을 통해 연료를 재투입할 수 있게 된다.

따라서, 상기 연료투입콘(260)의 일측에는 압축기(C)와 연결된 소화용공압라인(R)이 연결되어 상기 연료투입콘(260) 내부로 압축공기가 유입되도록 한다. 상기 연료투입콘(260) 내부로 압축공기가 유입되면 그 압축공기는 상기 연료투입콘(260) 상부에 형성된 틈새를 통해 연소실(211a) 쪽으로 배출되어 상기 연료투입콘(260) 상부에 남아있는 연료 잔여물이나 연소재 등을 제거하여 고온의 연소재가 연료투입콘(260) 상부에 고착되는 것을 방지한다.

이와 같이 연소 종료시에는 연료투입콘(260) 상부가 압축공기에 의하여 깨끗하게 청소되므로 나중에 연료를 연료투입콘(260)을 통해 재투입할 때 연료의 공급이 원활해진다.

또한, 상기 연료투입콘(260) 쪽으로 연료를 상승시키기 위하여 연료투입콘(260)의 내부에 스크류와 같은 별도의 이송장치를 설치하게 되면 스크류가 회전할 때 발생하는 빈 공간을 따라 연소실(211a)의 화염이 타고 내려와 연소실(211a) 외에서 발화가 일어날 수 있다.

이는 연소 효율을 저하시킬 뿐만 아니라 심한 경우 화재 등을 유발할 수도 있기 때문에, 연소실(211a)의 화염이 연료투입콘(260)을 타고 내려오지 않도록 하기 위하여 수직하게 설치된 연료투입콘(260)의 내부에 별도의 스크류를 설치하지 않고 연료만 충진되도록 구성된다.

이와 같이, 연료투입콘(260)의 내부에 별도의 스크류를 설치하지 않기 때문에 연료를 상승시키기 위한 별도의 기술구성이 필요한데, 이를 위해 이송스크류(270)의 회전날개는 연료투입콘(260)을 중심으로 양쪽이 서로 반대 방향, 보다 정확하게는 연료투입콘(260)의 하부 양쪽에서 연료투입콘(260) 쪽으로 연료를 밀어 올리는 방향으로 이송력이 작용할 수 있도록 구성된다.

상기 이송스크류(270)는 정량호퍼(280)와 연료투입콘(260)을 직접 연결하도록 설치될 수 있고, 도4에 도시된 바와 같이 정량호퍼(280)와 연료투입콘(260)의 높이를 고려하여 정출스크류(271)를 매개로 간접 연결하도록 설치될 수도 있다. 이 때, 정출스크류(271)와 이송스크류(270)의 연결 부분에는 정출스크류(271)의 회전날개가 서로 반대 방향이 되도록 하여 연료의 하방 이동이 원활히 이루어지도록 해준다.

상기 정량호퍼(280)는 도4에 도시된 바와 같이 벨트 컨베이어(미도시) 등에 의해 운반되어 온 연료가 개방된 상부를 통해 투입되도록 마련된 몸체와, 이 몸체의 내부에 회전 가능하게 설치되어 연료를 균일하게 교반시켜 하부로 정출하는 다수개의 회전원판(281)으로 구성된다.

상기 회전원판(281)은 정량호퍼(280)의 몸체 내부에 설치된 회전축(282)에 일정 간격을 두고 설치되고, 회전원판(281)의 둘레에는 날개 홀이 형성된 교반 날개가 설치되어 연료를 균일하게 교반시키고 연료의 브릿지 현상(연료 간의 엉김 현상)을 방지해준다.

또한, 회전원판(281)의 표면에는 다수개의 후방 배출홀이 형성되어 회전원판(281)이 회전되는 동안 앞쪽으로 몰리는 연료를 후방으로 이동시켜 줌으로써 회전 원판(281)에 의한 연료의 교반 작용이 원활하게 이루어지도록 해준다.

본 발명에 따르면 화격자(220) 위로 연속 공급되는 연료를 골고루 교반시켜 연소실(211a) 내에서 균일하게 발화가 일어나도록 해주고, 미연소 연료가 연소실(211a) 외부로 배출되는 것을 방지하여 연소 효율을 향상시킬 수 있도록 해주는 몇 가지 구성요소가 설치되는 바, 이하에서 도9를 참조로 상세히 설명한다.

먼저, 화격자(220)의 중앙에 위치한 상기 연료투입콘(260)의 상단에는 연료 교반을 위한 제1바(262)가 설치된다. 상기 제1바(262)는 화격자(220) 위에서 회전되는 연료와 부딪히면서 이를 분쇄하고 교반시켜준다.

또한 연료를 화격자(220)의 바깥쪽으로 밀어 내어 중앙 부위에 연료가 계속 적재될 수 있는 공간을 마련해 주고 연소공기와 만나는 면적을 증가시켜 충분한 발화가 일어나도록 해준다.

또한, 상기 연소실(211a) 하부, 보다 정확하게는 상기 내통(211)의 하단 내벽에는 상기 제1바(262) 끝단이 그리는 원주까지 길이가 연장되는 미연소 연료 교반용 제2바(263)가 설치된다.

상기 제2바(263)는 화격자(220)로부터 밀려 내려오는 미연소 연료를 분쇄하고 이를 다시 연소실(211a) 내부로 밀어 올려 연소가 이루어지도록 해주는 것으로써, 상기 제2바(263)가 상기 제1바(262) 끝단이 그리는 원주까지 그 길이가 연장됨에 따라 실질적으로 제1바(262) 끝단과 제2바(263) 끝단 사이에 공백부분이 전혀 잔존하지 않기 때문에 연료의 교반이 보다 효율적으로 이루어진다.

여기서, 상기 제1바(262)와 제2바(263) 역시 고온의 연소실(211a)에 노출되므로 앞에서 설명한 펜스(261)와 같이 냉각이 필요한 바, 상기 제1바(262) 및 제2바(263) 끝단에는 분사구가 형성되고, 상기 제1바 및 제2바(263) 내부에는 상기 분사구와 연통되는 공기유로가 마련되며, 상기 공기유로에는 별도로 마련된 압축기로부터 압축공기가 공급되어 상기 제1바(262) 및 제2바(263)가 냉각된다.

이때, 상기 제1바(262)는 연료투입콘(260) 상부에 설치되기 때문에 앞에서 설명한 펜스(261) 냉각시 사용되는 압축기(C)와 공압라인(L)을 공용할 수 있다. 또한, 상기 제2바(263)의 냉각은 상기 압축기(C)를 공용으로 사용하면서 별도의 공압라인을 상기 제2바(263)가 설치된 내통(211)에 연결하여 수행할 수 있다. 상기 제1바(262) 및 제2바(263)의 냉각은 앞에서 연료투입콘(260)의 펜스(261) 냉각으로부터 당업자라면 용이하게 실시할 수 있을 것이므로 별도의 도면 첨부는 생략한다.

이하, 본 발명에 따른 연소장치의 연소작용에 대해 도10을 참조하여 간략하게 설명한다.

본 발명에서 완전 연소가 일어나는 원리는 연소공기의 원심력에 의해 연소실(211a) 내부가 몇 개의 연소 영역으로 분리되고, 미연소 연료가 완전 연소될 때까지 이 연소 영역을 순환하면서 연소되기 때문이다.

도10에서 보듯이, 발화 및 완전 연소 단계는, 연소공기가 상기 연소실(211a) 내통(211)의 내벽을 타고 회전 하강한 후 화격자(220) 위로 연속 공급되는 연료(F)를 만나 이를 발화시키는 혼합발화 연소영역(b)을 형성하는 단계; 상기 혼합발화 연소영역(b)에서 발화된 연료 중에서 고비중의 미연소 연료를 원심력에 의해 상기 하강기류 영역(a) 쪽으로 이동시켜 연소거리와 연소시간을 길게 하여 연소시키는 고비중 연소영역(c)을 형성하는 단계; 상기 고비중 연소영역(c) 내에서 미연소된 연료를 원심력에 의해 상기 하강기류 영역(a)으로 이동시켜 상기 혼합발화 연소영역(b)으로 재순환시키는 단계; 및 상기 혼합발화 연소영역(b)에서 발화된 연료 중에서 저비중의 미연소 연료를 연소실(211a)의 중심부로 이동시켜 회전 상승하면서 연소시키는 저비중 연소영역(d)과, 완전 연소에 의해 만들어진 고온의 연소가스에 의해 연소실(211a)의 중심부에 고온 열핵(f)을 형성하는 단계로 구성된다.

즉, 연소실(211a) 내부로 회전 하강된 연소공기는 상기 혼합발화 연소영역(b)에서 화격자(220) 위에 적재된 연료와 고속 회전하며 혼합되고 연소실(211a)의 중앙부로 이동하면서 발화 연소되기 시작한다.

고비중의 연료는 고속 회전하며 상승하는 과정에서 그 원심력에 의해 연소실(211a)의 바깥쪽에 형성된 상기 고비중 연소영역(c)으로 이동하면서 그 연소거리와 연소시간을 최대로 하며 충분히 연소된다. 이 과정에서 완전히 연소되지 못한 미연소 연료는 하강기류 영역(a)으로 이동하여 재순환되면서 완전 연소된다.

저비중의 연료는 상대적으로 원심력의 영향을 적게 받기 때문에 고속 회전하며 상승하는 과정에서 연소실(211a)의 가운데에 형성된 상기 저비중 연소영역(d)과 최고 온도의 고온 열핵(f)으로 이동 집결하여 고온 상승하면서 완전 연소된다. 이때, 열분해되지 못한 일부 미연소된 연료는 그 무게에 의해 원심 분리되어 고비중 연소영역(c), 하강기류 영역(a)으로 차례로 이동하여 재순환되면서 완전 연소된다.

이와 같이 완전 연소된 고온의 연소가스는 연결엘보우(245)을 통해 이송되어 스팀 등을 생산하는 열원으로 사용된다. 상기 고온의 연소가스에는 앞에서 설명한 바와 같이 연소시 발생한 비산재가 일부 포함되어 있기는 하지만, 본 발명에 따른 비산재분리부(240)에 의해 비산재가 분리되므로 깨끗하게 정화된 열원만 상기 연결엘보우(245)로 보내진다.

이 고온의 연소가스는 저비중 연소영역(d)과 고온 열핵(f)에서 완전 열분해된 것이므로 인체에 유해한 일산화탄소, 황화합물(SOx), 질소화합물(NOx), 다이옥신 등과 같은 환경오염 물질이 거의 포함되지 않는다. 따라서, 본 발명에 따르면 연소장치의 후단에 종래와 같은 대형의 집진장치를 설치할 필요가 없다.

원심 분리된 연소영역별 온도 분포를 살펴보면, 가동 시간이나 연료의 종류에 따라 약간의 편차는 있으나 통상적으로 하강기류 영역(a)에서는 100 ~ 500℃, 혼합발화 및 연소영역(b)에서는 600 ~ 1,000℃, 고비중 연소영역(c)에서는 800 ~ 1,300℃, 저비중 연소영역(d)에서는 1,200 ~ 1,500℃, 고온 열핵(f)에서는 1,400 ~ 1,900℃가 된다. 그리고, 상기 하강기류 영역(a)에 의해 냉각되는 연소부(210)의 외통(212)은 연소장치 가동 중에 사람이 직접 손을 대어도 무방할 정도로 냉각된다.

이와 같이, 본 발명에 따르면 고속 회전하면서 하강하는 연소공기에 의해 연소실(211a) 내부가 완전히 원심 분리됨으로써, 연소실(211a)의 외부는 별도의 냉각장치가 필요없을 정도로 충분히 냉각되는 한편 연소실(211a)의 중앙은 1,200℃ 이상의 고온으로 상승하여 연료를 완전 연소시킬 수 있도록 해주는 것이다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 설명된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 구성요소의 치환과 변형이 가능한바, 이 또한 본 발명의 권리에 속하게 된다.

90 : 송풍팬 210 : 연소부
211 : 내통 211a : 연소실
212 : 외통 220 : 화격자
221 : 메인프레임 222 : 래기어
223 : 내부장착대 224 : 외부장착대
225 : 내부평판 226 : 외부평판
227 : 지지롤러 228 : 구동모터
230 : 연소재배출부 231 : 재 배출통
240 : 비산재분리부 241 : 분리내통
242 : 분리외통 243 : 공기투입구
244 : 재배출구 245 : 연결엘보우
246 : 신축연결관 250 : 사이클론
260 : 연료투입콘 261 : 펜스
270 : 이송스크류 280 : 정량호퍼
290 : 연료정량공급부

Claims (13)

1. 내통(211)과 외통(212)으로 구분되어 그 사이 공간으로 송풍팬(90)으로부터 공급된 연소공기가 유입되고, 상기 유입된 연소공기는 원심력에 의해 상기 내통(211)의 내벽을 타고 회전 하강되면서 연소실(211a)로 연소공기가 공급되도록 이루어진 연소부(210);
   상기 연소부(210)의 하부에 회전 가능하게 설치되고, 연속적으로 공급되는 연료가 위에 적재되어 상기 회전 하강하는 연소공기와 만나 상기 연소부(210)의 연소실(211a)에서 연소되도록 해 주는 화격자(220);
   상기 화격자(220)의 하부에 상기 연소실(211a)을 밀폐하도록 재 배출통(231)이 설치되고, 상기 연소실(211a)과 화격자(220)의 사이 공간으로 배출되는 불연성 연소재를 상기 재 배출통(231)으로 모아서 외부로 자동 배출하는 연소재배출부(230);
   상기 연소실(211a)과 연통되도록 상기 연소부(210) 상부에 배치되고, 일측 및 타측에 공기투입구(243) 및 재배출구(244)가 마련되어 상기 공기투입구(243)로 유입된 와류공기는 원심력에 의해 내벽을 따라 회전 상승되면서 상기 연소실(211a)에서 발생한 비산재를 함께 포함하여 상기 재배출구(244)를 통해 외부로 배출되도록 한 비산재분리부(240); 를 포함하되,
   상기 공기투입구(243) 및 재배출구(244)와 관 연결되어 와류공기가 상기 비산재분리부(240)로 연속 순환되도록 하고 상기 재배출구(244)를 통해 배출된 비산재는 내부에서 하방으로 낙하되어 상기 연소재배출부(230)로 보내는 사이클론(250); 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비산재 분리 기능을 갖는 연속 연소장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 화격자(220)의 중앙부에 수직하게 설치된 연료투입콘(260)과, 이 연료투입콘(260)의 하부에 설치되어 연료를 운반하는 이송스크류(270)와, 이 이송스크류(270)에 설치되어 연료를 정출 공급하는 정량호퍼(280)를 구비하여 상기 화격자(220)에 연료를 연속적으로 정량 공급하는 연료정량공급부(290);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비산재 분리 기능을 갖는 연속 연소장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 비산재분리부(240)의 상부에는 고온의 연소가스를 열원으로 사용하기 위하여 연결엘보우(245)가 설치되고, 상기 비산재분리부(240)와 상기 연결엘보우(245)는 열팽창을 고려하여 신축연결관(246)으로 연결 설치된 것을 특징으로 하는 비산재 분리 기능을 갖는 연속 연소장치.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 화격자(220)는 원형틀로 된 메인프레임(221)이 회전 가능하게 설치되고, 이 메인프레임(221)의 내부에는 중앙으로 공급되는 연료가 바깥쪽으로 이동할 수 있도록 다수개의 내부평판(225)이 바깥쪽으로 하방 경사지게 설치되며, 상기 메인프레임(221)의 외부에는 이동해 온 연료를 받쳐 줄 수 있도록 다수개의 외부평판(226)이 수평하게 설치된 것을 특징으로 하는 비산재 분리 기능을 갖는 연속 연소장치.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 메인프레임(221)은 다수개의 지지롤러(227)에 의해 회전 지지되고, 상기 메인프레임(221)의 하부에는 구동모터(228)와 연결 설치된 원형의 랙기어(222)가 장착된 것을 특징으로 하는 비산재 분리 기능을 갖는 연속 연소장치.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 메인프레임(221)의 내부에는 연료투입콘(260)을 중심으로 방사상 형태를 이루면서 바깥쪽으로 하방 경사지게 설치된 내부장착대(223) 위에 상기 내부평판(225)이 장착되고, 상기 메인프레임(221)의 외부에는 상기 내부장착대(223)와 대응되도록 수평하게 설치된 외부장착대(224) 위에 상기 외부평판(226)이 장착된 것을 특징으로 하는 비산재 분리 기능을 갖는 연속 연소장치.
8. 청구항 3에 있어서, 상기 연료투입콘(260)의 상부에는 펜스(261)가 연료투입콘(260)의 원주방향을 따라 일정간격 이격되게 설치된 것을 특징으로 하는 비산재 분리 기능을 갖는 연속 연소장치.
9. 청구항 8에 있어서, 상기 펜스(261) 끝단에는 에어홀(261a)이 형성되고 상기 펜스(261) 내부에는 상기 에어홀(261a)과 연통되는 공기유로(261b)가 마련되며, 상기 공기유로(261b)에는 압축기(C)로부터 압축공기가 공급되어 고열에 노출된 펜스(261)가 냉각되도록 하는 것을 특징으로 하는 비산재 분리 기능을 갖는 연속 연소장치.
10. 청구항 9에 있어서, 상기 연료투입콘(260)의 일측에는 압축기(C)와 연결된 소화용공압라인(R)이 연결되어 상기 연료투입콘(260) 내부로 압축공기가 유입되도록 하는 것을 특징으로 하는 비산재 분리 기능을 갖는 연속 연소장치.
11. 청구항 3에 있어서, 상기 연료투입콘(260)의 상단에는 상기 화격자(220) 위로 공급되는 연료를 분쇄하고 교반시켜 주는 제1바(262)가 설치되고, 상기 내통(211) 내벽에는 상기 제1바(262) 끝단이 그리는 원주까지 길이가 연장되는 제2바(263)가 설치되어 제1바(262)와 제2바(263) 사이에 공백부분이 잔존하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 비산재 분리 기능을 갖는 연속 연소장치.
12. 청구항 11에 있어서, 상기 제1바(262) 및 제2바(263) 끝단에는 분사구가 형성되고, 상기 제1바(262) 및 제2바(263) 내부에는 상기 분사구와 연통되는 공기유로가 마련되며, 상기 공기유로에는 압축기로부터 압축공기가 공급되어 고열에 노출된 제1바(262) 및 제2바(263)가 냉각되도록 하는 것을 특징으로 하는 비산재 분리 기능을 갖는 연속 연소장치.
13. 청구항 1에 있어서, 상기 연소재배출부(230)는 상기 불연성 연소재가 상기 연소실(211a)로부터 원활하게 배출되도록 하기 위하여 부압형성용배관(231a)이 상기 재 배출통(231)으로부터 상기 사이클론(250) 쪽으로 연결된 것을 특징으로 하는 비산재 분리 기능을 갖는 연속 연소장치.

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