KR101256980B1

KR101256980B1 - 미분탄 연소 버너

Info

Publication number: KR101256980B1
Application number: KR1020110104096A
Authority: KR
Inventors: 이재섭
Original assignee: 이재섭
Priority date: 2011-10-12
Filing date: 2011-10-12
Publication date: 2013-04-19

Abstract

본 발명은 미분탄을 연소하여 발생되는 열로 물을 가열하는 미분탄 연소 버너에 관한 것이다.
종래에는 미분탄의 연소 예열하는 시간 및 이에 따른 비용이 증가하고 공급되는 공기량의 조절이 어려워 불완전연소에 의해 유해가스가 발생되는 등의 문제점들이 있는데 이를 해결하기 위하여, 내부에 저장된 미분탄(C)을 미분탄 공급관(31)을 통하여 연소실(40) 내로 공급하는 미분탄 공급탱크(30)와, 상기 미분탄 공급관(31)의 선단에서 회전하여 미분탄(C)을 확산하는 미분탄 확산용 임펠라(36)와, 상기 미분탄 확산용 임펠라(36)에 의해 확산하는 미분탄(C)에 점화하는 히터(41)(42)와, 상기 히터(41)(42)의 하측에 설치되어 화염을 하측으로 유도하는 화염 유도관(44)을 포함하고, 상기 미분탄 공급탱크(30), 미분탄 확산용 임펠라(36) 및 화염 유도관(44)의 내측에는 외부 공기를 강제적으로 공급하는 공기 공급관(14), 1차 공급관(15) 및 2차 공급관(16)이 구비된 것을 특징으로 하는 미분탄 연소 버너를 제공한다.
따라서 예열 없이 미분탄의 착화 및 연소가 이루어짐으로써 예열시간 및 비용이 현저하게 절감되고, 적절하게 공급되는 공기에 의해 완전 연소가 이루어짐으로써 열효율 및 유해가스의 발생이 최소화된다.

Description

미분탄 연소 버너{Burner for combustion of pulverized fuel}

본 발명은 미분탄 연소 버너에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 석탄을 미세하게 분쇄한 미분탄을 공기와 함께 분사하여 연소하도록 된 미분탄 연소 버너에 관한 것이다.

일반적으로 석탄을 200메시 이하의 입자로 분쇄하여 미분탄으로 제조하고, 이 미분탄을 공기와 함께 연소실 내로 분사하여 연소하는 장치가 미분탄 연소 버너이다.

종래의 미분탄 연소 버너는 미분탄 자체만으로 착화 및 연소가 불안정하므로 경유, 중유 등의 연료를 사용하여 연소실 내의 온도를 충분히 상승시킨 상태에서 미분탄을 분무하여 내부온도에 의해 연소시키는 방식이며, 이는 미분탄이 연소될 수 있도록 예열하는 시간 및 이에 따른 비용이 발생될 뿐만 아니라 공급되는 공기량을 조절하는 것이 어려워 불완전연소에 의해 유해가스가 발생되는 등의 문제점들이 내재되어 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 예열 없이 미분탄의 착화 및 연소가 이루어지도록 하여 예열시간 및 비용을 절감하고 적절한 공기의 공급에 의해 완전 연소가 이루어지도록 하여 열효율 및 유해가스의 발생을 최소화할 수 있는 미분탄 연소 버너를 제공하는데 있다.

본 발명에 의한 미분탄 연소 버너는, 내부에 저장된 미분탄을 미분탄 공급관을 통하여 연소실 내로 공급하는 미분탄 공급탱크와, 상기 미분탄 공급관의 선단에서 회전하여 미분탄을 확산하는 미분탄 확산용 임펠라와, 상기 미분탄 확산용 임펠라에 의해 확산하는 미분탄에 점화하는 히터와, 상기 히터의 하측에 설치되어 화염을 하측으로 유도하는 화염 유도관을 포함하고, 상기 미분탄 공급탱크, 미분탄 확산용 임펠라 및 화염 유도관의 내측에는 외부 공기를 강제적으로 공급하는 공기 공급관, 1차 공급관 및 2차 공급관이 구비된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 예열 없이 미분탄의 착화 및 연소가 이루어짐으로써 예열시간 및 비용이 현저하게 절감되고, 적절하게 공급되는 공기에 의해 완전 연소가 이루어짐으로써 열효율 및 유해가스의 발생이 최소화되는 등의 효과를 얻는다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 미분탄 연소 버너의 전체 단면도이고,
도 2는 도 1에서 A부분 확대 단면 확대 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 미분탄 연소 버너의 일부 확대 사시도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 미분탄 연소 버너의 일부 확대 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 위한 미분탄 연소 버너를 도시한 전체 단면도이고, 도 2는 일부 확대 단면도로서, 외측에 형성된 공기 재킷(10)의 일측에는 외부 공기가 유입되는 공기 유입구(11)가 형성되어 있고, 그 내측에는 내부에서 전달되는 열에 의해 가열된 물이 순환하도록 물재킷(20)이 형성되어 있다.

상기 물재킷(20)은 원통 형상으로 형성되는데, 하측에는 냉수가 유입되는 유입구(21)가 형성되어 있고, 상측에는 내부 열에 의해 가열된 온수 또는 스팀이 배출되는 배출구(22)가 형성되어 있다.

한편, 상기 물재킷(20)의 일측에는 미세하게 분쇄한 미분탄(C)이 저장된 미분탄 공급탱크(30)가 구비되어 있으며, 상기 미분탄 저장탱크(30)의 일측에는 내부에 저장된 미분탄(C)을 하측으로 공급하기위한 미분탄 공급관(31)이 수직으로 설치되어 있다.

상기 미분탄 공급관(31)의 선단은 물재킷(20) 내에 형성된 연소실(40)의 상측에 위치되어 미분탄(C)을 공급하도록 구성되어 있다.

상기 미분탄 공급관(31)의 외측에는 중공축(32)이 회전 가능하게 결합되어 있고, 상기 중공축(32)은 연소실(40)의 상측에 장착된 브래킷(33)에 베어링에 의해 자유롭게 회전되도록 결합되어 있다.

상기 브래킷(33)의 일측에는 모터(34)가 장착되어 있고, 상기 모터(34)의 구동 풀리(34a)와 중공축(32)의 외측에 결합된 회전 풀리(32a)에는 벨트(35)가 연결되어 회전력을 전달하도록 구성된다.

상기 구동 풀리(34a) 및 회전 풀리(32a)에 결합되어 회전력을 전달하는 수단이 벨트(35)에 한정하는 것은 아니며, 이는 체인 등의 동력 전달 수단으로 변경할 수 있음은 물론이다.

한편, 상기 미분탄 공급관(31)의 선단에 위치된 중공축(32)의 선단에는 미분탄 확산용 임펠라(36)가 결합되어 일체로 회전하도록 구성되어 있다.

상기 미분탄 확산용 임펠라(36)에는 상기 미분탄 공급관(31)을 통하여 공급된 미분탄(C)을 회전하는 미분탄 확산용 임펠라(36)의 원심력에 의해 분산시키도록 측방향으로 확산구(36a)가 형성되어 있다.

상기 미분탄 확산용 임펠라(36)는 단열 케이스(37) 내에 위치되어 있다.

상기 미분탄 확산용 임펠라(36)의 상측 및 하측에는 상기 미분탄 확산용 임펠라(36)를 통하여 분출하는 미분탄(C)에 점화를 행하는 히터(41)(42)가 구비되어 있다.

상기 히터(41)(42)에는 각각 미도시한 온도센서가 구비되어 각각의 히터(41)(42)의 온도를 감지하도록 구성된다.

상기 히터(41)(42)는 회전하는 미분탄 확산용 임펠라(36)의 확산구(36a)를 통하여 분사하는 미분탄(C)에 점화하기 위하여 설치되는데, 상기 히터(41)(42)는 전기 히터의 가열에 의한 점화 방식이나 가스에 점화하는 방식이나 전기 스파크에 의한 점화 방식이 적용될 수 있다.

상기 미분탄 확산용 임펠라(36)의 하측에는 외부에서 공급된 공기를 분출하는 노즐(43)이 형성되어 있고, 상기 노즐(43)에는 복수 개의 에어홀(43a)이 방사상으로 형성되어 있다.

또한 상기 노즐(43)의 외측에는 상기 미분탄 확산용 임펠라(36)에 의해 공급되 연소되지 않은 미분탄(C)을 연소시키기 위하여 화염을 나선형으로 유도하기 위한 화염 유도관(44)이 형성되어 있으며, 상기 화염 유도관(44)의 내측면에는 나선 형상의 유도판(44a)이 형성되어 있다.

한편, 상기 공기 재킷(10)의 상측에는 공기 배출구(12)가 형성되어 있으며, 상기 공기 배출구(12)에는 배출된 공기를 배분하는 공기 분배관(13)이 접속되어 있고, 상기 공기 분배관(13)에는 상측에 미분탄 공급탱크(30) 내로 공기를 공급하여 그 압력에 의해 미분탄(C)을 공급하는 공기 공급관(14)이 접속되어 있고, 그 하측에는 상기 미분탄 확산용 임펠라(36) 측으로 공기를 공급하기 위한 1차 공급관(15)이 접속되어 있으며, 그 하측에는 상기 노즐(43)의 내측으로 공기를 공급하기 위한 2차 공급관(16)이 각각 접속되어 있다.

상기 공기 공급관(14), 1차 공급관(15) 및 2차 공급관(16)에는 각각 솔레노이드 밸브(14a)(15a)(16a) 및 유량조절밸브(14b)(15b)(16b)가 구비되어 있다.

상기 연소실(40)의 하측에는 미분탄(C)이 연소되고 남은 재를 유도하는 재유도판(50)이 형성되어 있고, 상기 재유도판(50)에는 유도된 재를 배출하기 위한 재배출구(51)가 형성되어 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 도면으로서, 미분탄 공급탱크(30)의 하측에 미분탄 공급관(31)으로 미분탄(C)을 공급하기 위한 공급 피더(60)가 구비되어 있다.

상기 공급 피더(60)는 미분탄 공급탱크(30)의 하측에 설치된 진동발생수단(61)에서 발생된 진동에 의해 미분탄(C)을 미분탄 공급관(31)으로 이송하여 공급하게 된다.

상기 공급 피더(60)는 진동에 의해 미분탄(C)을 공급하는 것에 한정하는 것은 아니며, 예컨대 내부에 구동수단에 의해 회전하는 스크류축을 삽입하여 미분탄(C)을 이송할 수도 있고, 컨베이어 벨트에 의해 미분탄(C)을 이송할 수 있음은 물론이다.

본 실시예에서는 공기 분배관(13)에서 미분탄 공급탱크(30) 측으로 공기를 공급하는 공기 공급관(14)의 구성을 필요로 하지 않는다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 중공축(32)을 회전시키기 위하여 모터(34)의 하측에 구동 풀리(34a)가 위치되고, 이에 대향하는 중공축(32)의 외측에 회전 풀리(32a)가 설치되며, 상기 구동 풀리(34a) 및 회전 풀리(32a)에 벨트(35)가 연결되어 모터(34)의 회전력을 중공축(32)으로 전달하도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 미분탄 연소 버너는, 미세한 입자로 분쇄된 미분탄(C)이 미분탄 공급탱크(30)의 내측에 저장된 상태에서 공기 유입구(11)를 통하여 펌프 등의 미도시한 수단을 작동시켜 외부 공기를 강제적으로 공기 재킷(10) 내에 유입시킨다.

이때 상기 공기 재킷(10) 내로 유입된 공기는 공기 배출구(12)를 통하여 공기 분배관(13)으로 배출되고, 상기 공기 분배관(13)으로 공급된 공기는 공기 공급관(14)을 통하여 미분탄 공급탱크(30) 내측으로 공급된다.

상기 미분탄 공급탱크(30)로 공급된 공기는 내부에 공기 압력을 가하게 됨으로써 내부에 저장된 미분탄(C)이 공기와 함께 미분탄 공급관(31)을 통하여 공급된다.

이와 동시에 모터(34)의 작동에 따라 구동 풀리(34a)가 회전하면 회전 풀리(32a)에 걸쳐서 감겨진 벨트(35)가 회전함으로써 중공축(32)이 회전하게 된다.

따라서 상기 미분탄 공급관(31)을 통하여 공급된 미분탄(C)은 회전하는 미분탄 확산용 임펠라(36)의 내측으로 공급되고, 이 미분탄(C)은 회전하는 원심력에 의해 확산구(36a)를 통하여 방사상으로 확산이 이루어지게 된다.

이때 히터(41)(42)에 의해 확산구(36a)로 확산하는 미분탄(C)에 착화가 이루어지는데, 이와 동시에 상기 공기 분배관(13)에서 1차 공급관(15)을 통하여 미분탄 확산용 임펠라(36)의 외측으로 공기가 공급되어 원활한 연소가 이루어지도록 하게 된다.

또한 상기 히터(41)(42)의 사이에서 연소된 화염은 상기 1차 공급관(15)을 통하여 공급되는 공기의 압력에 의해 하측으로 하강하게 되는데, 이는 화염 유도관(44)의 내측에 나선형으로 형성된 유도판(44a)에 의해 유도되어 하측으로 이동하게 된다.

그리고 상기 화염 유도관(44)의 내측으로 유입된 화염은 2차 공급관(16)을 통하여 노즐(43)에 형성된 에어홀(43a)을 통하여 공급되어 산소를 공급함으로써 더욱 완전 연소가 이루어지도록 하게 된다.

상기 공기 공급관(14), 1차 공급관(15) 및 2차 공급관(16)에서의 공기를 차단하고 공급하는 것은 솔레노이드 밸브(14a)(15a)(16a)에 의해서 이루어지고, 공급되는 공기의 량은 유량조절밸브(14b)(15b)(16b)의 조절에 의해 조절하는 것이 가능하게 된다.

이렇게 연소실(40) 내에서 연소되는 화염에 의해 열이 발생하면 이열은 물재킷(20) 내의 물을 가열하여 배출구(22)를 통하여 배출하여 열교환에 의한 보일러나, 열에너지를 전기적 에너지로 바꾸는 발전기 등에 적용하게 된다.

더욱이 상기 연소실(40) 내에서 연소하고 남은 재는 재유도판(50)을 통하여 하측으로 유입된 후 재배출구(51)를 통하여 배출되어 별도의 장소에 저장된다.

10: 공기 재킷 13: 공기 분배관
14: 공기 공급관 15:1차 공급관
16: 2차 공급관 20: 물재킷
30: 미분탄 공급탱크 31: 미분탄 공급관
32: 중공축 34: 모터
40: 연소실 41,42: 히터
43: 노즐 43a: 에어홀
44: 화염 유도관 44a: 유도판
60: 공급 피더 61: 진동발생수단

Claims

내부에 저장된 미분탄(C)을 미분탄 공급관(31)을 통하여 연소실(40) 내로 공급하는 미분탄 공급탱크(30)와, 상기 미분탄 공급관(31)의 선단에서 회전하여 미분탄(C)을 확산하는 미분탄 확산용 임펠라(36)와, 상기 미분탄 확산용 임펠라(36)에 의해 확산하는 미분탄(C)에 점화하는 히터(41)(42)와, 상기 히터(41)(42)의 하측에 설치되어 화염을 하측으로 유도하는 화염 유도관(44)을 포함하고,
상기 미분탄 공급탱크(30), 미분탄 확산용 임펠라(36) 및 화염 유도관(44)의 내측에는 외부 공기를 강제적으로 공급하는 공기 공급관(14), 1차 공급관(15) 및 2차 공급관(16)이 구비된 것을 특징으로 하는 미분탄 연소 버너.
제 1 항에 있어서,
상기 미분탄 공급탱크(30)와 미분탄 공급관(31)의 사이에는 진동발생수단(61)에서 발생하는 진동에 의해 미분탄(C)을 공급하는 공급 피더(60)가 구비된 것을 특징으로 하는 미분탄 연소 버너.
제 1 항에 있어서,
상기 미분탄 확산용 임펠라(36)는 미분탄(C)을 확산하도록 횡방향으로 형성된 확산구(36a)를 포함하고, 모터(34)의 구동에 따라 회전하도록 미분탄 공급관(31)의 외측에 결합된 중공축(32)의 하단에 결합된 것을 특징으로 하는 미분탄 연소 버너.
제 1 항에 있어서,
상기 2차 공급관(16)은 화염 유도관(44)의 내측에 결합된 복수 개의 에어홀(43a)이 형성된 노즐(43)의 내측으로 공기를 공급하는 것을 특징으로 하는 미분탄 연소 버너.
제 1 항에 있어서,
상기 화염 유도관(44)의 내측에는 나선 형상의 유도판(44a)이 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 미분탄 연소 버너.