KR101257994B1 - 가변 제어형 고체 연료 보일러 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가변 제어형 고체 연료 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고체 연료를 사용함으로써 경제적이고 친환경적이면서도, 복수개의 버너를 각각 독립적으로 제어하여 열 발생량을 큰 범위 내에서 자유롭게 조절함으로써 부하 또는 주변환경에 따라 최적의 상태로 보일러 운전을 가능하게 하는 가변 제어형 고체 연료 보일러에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명에 따른 가변 제어형 고체 연료 보일러는, 내부에 연소실이 구비된 보일러 몸체와; 상기 연소실을 제 1 및 제 2 구역으로 구획하도록 바닥면에 수직하게 설치된 격벽과; 상기 제 1 구역과 제 2 구역의 하부에 각각 설치되며, 고체 연료를 공급받아 연소시키는 제 1 버너 및 제 2 버너와; 상기 버너에 각각 연결 설치되어, 상기 버너에 각각 연소용 공기를 공급하는 제 1 송풍기 및 제 2 송풍기와; 상기 연소실의 일측에 설치되어, 상기 고체 연료가 연소되면서 발생한 열원과 열교환을 하는 열교환기와; 상기 고체 연료를 일시 저장하였다가 배출하는 연료 저장기와; 상기 연료 저장기에 저장된 고체 연료를 상기 제 1 버너 및 제 2 버너로 각각 공급하는 연료 공급기; 및 보일러의 운전을 전반적으로 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가변 제어형 고체 연료 보일러{Variable control type boiler using solid fuel}
본 발명은 가변 제어형 고체 연료 보일러에 관한 것으로, 특히 고체 연료를 사용함으로써 경제적이고 친환경적이면서도, 복수개의 버너를 각각 독립적으로 제어하여 열 발생량을 큰 범위 내에서 자유롭게 조절함으로써 부하 또는 주변환경에 따라 최적의 상태로 보일러 운전을 가능하게 하는 가변 제어형 고체 연료 보일러에 관한 것이다.
일반적으로, 가정, 사무실, 공장 및 비닐하우스 등에서는 난방수 및 온수의 공급을 위해 보일러가 사용되고 있으며, 이러한 보일러는 열효율이 높으며 연소 후에 재를 남기지 않아 취급이 용이한 장점이 있는 기름보일러나 가스보일러가 널리 사용되고 있다.
그러나, 이러한 기름보일러나 가스보일러를 사용하기에는 기름이나 가스 등의 연료비 증가로 인해 경제적인 어려움이 있었으며, 특히 사정이 여의치 않은 농촌이나 산간·벽지 등에서는 연료비 증가에 따른 경제적 문제는 물론 그 설치 및 운용 역시 어려운 실정이었다.
이에, 최근에는 가정용이나 소규모의 업무용으로 사용하는 일반농가, 공장 등을 중심으로 목재는 물론 그외 바이오매스(biomass) 등을 포함한 다양한 펠릿 연료(pellet fuel)나, 혹은 이탄, 갈탄, 역청탄 및 무연탄 등의 석탄과 같은 고체 연료를 이용한 보일러를 사용하는 경향이 점차 늘어나고 있다.
그러나, 보일러의 연료원으로써 고체 연료를 사용하면, 기름이나 가스를 사용하던 것에 비해 경제적이고 환경친화적이라는 장점은 있는 반면, 기름이나 가스와 같은 유체가 아니어서 연료의 공급량은 물론 버너의 연소량이 불연속적으로 제어될 수 밖에 없다는 문제점이 있었다.
따라서, 부하나 주변환경에 따라 연료 공급량이나 열 발생량이 최적이 되도록 보일러의 운전을 제어할 수 없었고, 이러한 문제점은 연료의 연소와 직접 관련된 버너 및 그 주변장치(송풍기 등)가 한 개라는 이유로 더욱 한계에 직면했다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 고체 연료를 사용함으로써 경제적이고 친환경적이면서도, 복수개의 버너를 각각 독립적으로 제어하여 열 발생량을 큰 범위 내에서 자유롭게 조절함으로써 부하 또는 주변환경에 따라 최적의 상태로 보일러 운전을 가능하게 하는 가변 제어형 고체 연료 보일러를 제공하고자 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 가변 제어형 고체 연료 보일러는, 내부에 연소실이 구비된 보일러 몸체와; 상기 연소실을 제 1 및 제 2 구역으로 구획하도록 바닥면에 수직하게 설치된 격벽과; 상기 제 1 구역과 제 2 구역의 하부에 각각 설치되며, 고체 연료를 공급받아 연소시키는 제 1 버너 및 제 2 버너와; 상기 버너에 각각 연결 설치되어, 상기 버너에 각각 연소용 공기를 공급하는 제 1 송풍기 및 제 2 송풍기와; 상기 연소실의 일측에 설치되어, 상기 고체 연료가 연소되면서 발생한 열원과 열교환을 하는 열교환기와; 상기 고체 연료를 일시 저장하였다가 배출하는 연료 저장기와; 상기 연료 저장기에 저장된 고체 연료를 상기 제 1 버너 및 제 2 버너로 각각 공급하는 연료 공급기; 및 보일러의 운전을 전반적으로 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제어부는 부하 또는 주변 환경에 따라 보일러의 운전을 비례·적분·미분(PID: Proportional-Integral-Diffetential) 방식으로 제어하는 PID 제어부이고, 상기 PID 제어부는 상기 제 1 버너와 제 2 버너의 동작을 각각 독립적으로 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 PID 제어부는, 상기 제 1 송풍기 및 제 2 송풍기의 동작을 각각 독립적으로 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 PID 제어부는, 상기 연료 공급기로부터 제 1 버너 및 제 2 버너로 공급되는 고체 연료의 공급량을 각각 독립적으로 제어하는 것이 바람직하다.
상기 연료 공급기는, 상기 연료 저장기의 배출부에 경사지게 설치되어 상기 연료 저장기에서 배출된 고체 연료를 경사 방향으로 상승 이송시키는 이송 스크류; 및 상기 이송 스크류의 배출측에 경사지게 설치되어 상기 이송된 고체 연료를 상기 버너에 투하시키는 공급구를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 버너의 일부는 상기 보일러 몸체의 외부에 노출되도록 설치되고, 상기 보일러 몸체의 외부에 노출된 부분에는 연료 투입구가 구비되어 있으며, 상기 연료 공급기의 공급구를 통해 낙하된 고체 연료는 상기 연료 투입구를 통해 상기 버너로 공급되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 버너는 점화장치로 사용되는 코일히터를 포함하되, 상기 코일히터는 상기 고체 연료에 노출되는 부분이 직선 형상으로 이루어진 코일히터인 것이 바람직하다.
또한, 상기 코일히터는 상기 버너에 일정 간격마다 형성된 결합공들을 지그재그 방식으로 통과하도록 결선되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 제어형 고체 연료 보일러.
또한, 상기 버너는 고체 연료가 투입 및 저장된 다음 연소될 수 있는 공간을 구비한 도가니 형상의 몸체와, 상기 몸체의 바닥면으로부터 일정 간격 이격 설치되며 복수개의 통공이 지그재그 방향으로 형성되어 있는 공기분배판과, 상기 몸체의 일측면에 구비된 연료 투입구 및 코일히터를 포함하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명에 따른 가변 제어형 고체 연료 보일러에 의하면, 고체 연료를 사용함으로써 경제적이고 친환경적인 보일러를 제공할 수 있게 된다. 또한, 복수개의 버너를 각각 독립적으로 제어하여 열 발생량을 큰 범위 내에서 자유롭게 조절함으로써 부하 또는 주변환경에 따라 최적의 상태로 보일러 운전을 가능하게 한다.
도 1은 본 발명에 따른 가변 제어형 고체 연료 보일러를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 가변 제어형 고체 연료 보일러를 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 가변 제어형 고체 연료 보일러를 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 가변 제어형 고체 연료 보일러의 버너를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 가변 제어형 고체 연료 보일러의 연료 공급기를 나타낸 설치 상태도이다.
도 6은 본 발명에 따른 가변 제어형 고체 연료 보일러의 열교환기를 나타낸 구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 가변 제어형 고체 연료 보일러의 연료 공급기를 나타낸 구성도이다.
도 8은 종래 기술에 따른 스파이럴 형 코일히터를 나타낸 사시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변 제어형 고체 연료 보일러에 대해 상세히 설명하도록 한다.
단, 이하에서 설명할 고체 연료는 임지 잔재(가지, 말목, 수피, 집재장 잔재, 피해목, 댐유목 및 유목 등), 톱밥 및 불사용 간벌 소경재 등과 같은 목질계의 우드 펠릿(wood pellet)은 물론, 그 외 사탕수수나 옥수수 등과 같은 각종의 바이오매스(biomass) 등을 포함하는 펠릿 연료나, 혹은 탄소 함유량에 따라 이탄, 갈탄, 역청탄 및 무연탄 등으로 분류되는 석탄이 대표적일 것이나, 본 발명은 그 외 다양한 고체 연료에도 적용 가능함은 자명할 것이다.
또한, 이하에서는 발생된 고온의 연소가스가 연관을 통과한 후 배출되는 과정에서 열교환을 하는 연관식 열교환기를 구비한 보일러를 일 예로 들어 설명하나, 그 외 수관식 등 다양한 타입의 열교환기를 구비한 보일러에도 적용 가능함은 자명할 것이다.
먼저, 도 1을 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 가변 제어형 고체 연료 보일러는 크게 견고한 재질의 프레임(110) 내부에 고체 연료를 공급받아 연소시키는 연소실(120)이 구비된 보일러 몸체(100) 및 고체 연료를 일시 저장하였다가 배출할 수 있도록 투입부(210)와 배출부(220)를 구비한 연료 저장기(200)를 포함한다.
또한, 도 2를 통해 알 수 있는 바와 같이, 연료 저장기(200)와 보일러 몸체(100) 사이에는 연료 공급기(300)가 설치되어 있어서, 상기 연료 저장기(200)에 저장된 고체 연료를 공급받아 보일러 몸체(100)로 이송 및 공급할 수 있게 한다.
또한, 도 3을 통해 알 수 있는 바와 같이, 보일러 몸체(100) 내부에는 연소실(120)을 제 1 및 제 2 구역으로 구획하도록 바닥면에 수직하게 격벽(130)이 설치되어 있고, 격벽(130)에 의해 구획된 각 구역에는 각각 제 1 버너(140) 및 제 2 버너(140)가 설치되어 있다.
또한, 상기 제 1 버너(140) 및 제 2 버너(140)를 각각 독립하여 동작시킬 수 있도록, 각 버너(140)에는 제 1 송풍기(150)와 제 2 송풍기(150)가 각각 연결 설치되어 있으며, 보일러 몸체(100) 일측에는 열교환기(160) 및 배기관(170)이 설치되어 있다.
또한, 연료 저장기(200)에 저장된 고체 연료를 보일러 몸체(100) 측, 더욱 상세하게는 보일러 몸체(100)에 설치된 버너(140)로 이송 및 공급하는 연료 공급기(300) 역시 제 1 연료 공급기(300) 및 제 2 연료 공급기(300)로 이루어져 있어서, 제 1 버너(140)와 제 2 버너(140)에 각각 독립적으로 고체 연료를 공급할 수 있게 한다.
따라서, 연료 저장기(200)에 저장된 고체 연료를 연료 공급기(300)를 통해 버너(140)로 공급하고, 버너(140)에서는 공급된 고체 연료를 연소시켜 고온의 화염 및 연소가스를 발생시켜 열교환기(160)에서 저온의 직수나 난방 환수와 열교환이 이루어지도록 함으로써, 고체 연료를 이용하여 보일러를 가동시킬 수 있게 한다.
특히, 본 발명은 고체 연료를 이용하여 보일러를 운전함에 있어서, 격벽(130)에 의해 구획된 각 구역마다 독립적으로 동작하는 제 1 버너(140) 및 제 2 버너(140)를 각각 구비하고, 아울러 상기 버너(140)들을 보조하는 송풍기(150) 및 연료 공급기(300) 역시 각각 구비함으로써, 종래 기술과 차별적으로 부하나 주변 환경에 따라 가변적으로 비례·미분·적분 제어를 가능하게 한다.
즉, 본 발명은 각각 독립적으로 동작하는 복수개의 버너(140)를 이용하여, 어느 하나의 버너(140)만을 동작시키도록 조절하거거나, 혹은 모든 버너(140)를 동작시키도록 조절하거나, 혹은 이러한 동작 중 각 버너(140)의 연소량을 미세 조절하도록 송풍기(150)의 송풍량이나 연료 공급기(300)의 연료 공급량을 조절함으로써, 항상 최적의 상태에서 최적의 연료 공급량으로 보일러를 가변 제어할 수 있게 한다.
좀더 구체적으로, 보일러 몸체(100)는 견고한 재질의 프레임(110) 내부에 연소실(120) 및 열교환기(160) 등을 구비하고 있어서, 고체 연료의 연소가 이루어지고, 그에 따라 발생한 열원(화염 및 연소가스)에 의해 열교환이 이루어질 수 있게 한다.
이를 위해, 보일러 몸체(100)는 외부로의 열 방출을 방지하도록 내측 벽면 전체 걸쳐 단열재(미도시)가 설치되어 있고, 또한 그 내부를 제 1 구역 및 제 2 구역으로 구획할 수 있도록 바닥면으로부터 수직한 방향으로 세워진 판 형상의 격벽(130)이 설치되어 있다.
제1구역(120) 및 제2구역(130)의 바닥면에는 고체 연료가 연소하는 과정에서 발생한 재를 수집하는 각각 재받이(미도시)가 설치될 수도 있다.
버너(140)는 제 1 버너(140)와 제 2 버너(140)로 구성되며, 각 버너(140)는 상기 격벽(130)에 의해 구획된 제 1 구역 및 제 2 구역의 하측(혹은, 바닥면)에 각각 설치된다.
이러한 버너(140)는 연료를 공급받아 연소시킴으로써 고온의 화염 및 연소가스를 발생시키는 것으로, 본 발명과 같이 연료로서 고체 연료를 사용하는 경우에는 도가니(crucible) 형상으로 이루어진 화로(fire furnace)가 사용되는 것이 일반적이다.
도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 일 예로 버너(140)는 고체 연료가 투입 및 저장된 다음 연소될 수 있는 공간을 구비한 도가니 형상의 몸체(142)와, 상기 몸체(142)의 바닥면으로부터 일정 간격 이격 설치되며 복수개의 통공이 지그재그 방향으로 형성되어 있는 공기분배판(143)과, 상기 몸체(142)의 일측면에 구비된 연료 투입구(141) 및 코일히터(144)를 포함한다.
이때, 몸체(142)의 바닥면과 공기분배판(143) 사이의 공간은 그 후방에 설치된 송풍기(150)와 연결되어 있고, 공기분배판(143)의 상면은 연료 투입구(141)와 연결되어 있어서, 연료 투입구(141)를 통해 공급된 고체 연료는 공기분배판(143)의 상면에 쌓이게 되고, 연소시에는 공기분배판(143)의 통공을 통해 연소용 공기를 공급받아 고체 연료를 연소시킬 수 있게 한다.
특히, 공기분배판(143)에 형성된 통공이 지그재그 방향으로 복수개 구비되어 있어서, 이상과 같이 송풍기(150)로부터 공급된 공기를 여러 방향으로 고르게 분배하여 공급함으로써 공급된 모든 고체 연료가 고르게 연소하고, 연소시 발생된 불꽃이 어느 한쪽으로 편향되지 않고 고르게 분포되도록 한다.
또한, 코일히터(144)는 도 4의 (b)와 같이 고체 연료에 노출되는 부분(144a)이 직선 봉(혹은 관) 형상으로 이루어진 것을 사용하고, 필요에 따라서는 이들을 복수개 나란히 배열(도 4의 (a) 및 (c)에서는 일 예로 2개로 도시)하여 어느 하나의 코일히터(144)에 고장이 발생하더라도 지속적인 동작이 가능하도록 한다.
나아가, 각 코일히터(144)들이 몸체(142)에 일정 간격마다 형성된 결합공들을 일렬로 일정 간격마다 통과하도록 결선됨으로써 마치 코일히터(144)들을 상기 결합공에 바느질(sewing)한 것과 같은 모양을 형성한다.
따라서, 본 발명은 코일히터(144)의 각 노출부분(144a)들이 직선 방향으로 나란히 배열되어 고체 연료에 노출되는 부분 전체를 커버함에 따라, 투입된 고체 연료 전체에 대해 동시에 균일한 열을 전달하여 안정적이면서도 빠른 연소가 가능하게 한다는 장점이 있다.
즉, 종래에는 도 8과 같이 가열시간이 짧고, 발열량이 크며, 원주 방향을 따라 열이 발산되므로 전 방향을 향해 연소열을 공급한다는 이유로 스파이럴(spiral) 형상의 코일히터(240) 1개를 사용하였지만, 이러한 스파이럴 코일히터(240)를 1개만 구비하면 고체 연료에 노출되는 부분(241)이 전체 극히 일부분이어서 발열 면적이 작고, 원주 형상의 코일히터(240)의 노출 부분(241)에 의해서는 원주 방향으로 열이 발산되므로 투입된 후 수평하게 배열된 모든 고체 연료에 동일하게 열을 전달하지 못하였던 것에 비해, 본 발명은 이러한 문제점을 해결한다.
다만, 고체 연료의 연소를 위해서는 사용되는 점화장치는 이상과 같은 코일히터 이외에 전기 열풍 방식의 전기 열풍기나, 이그니터(ignitor) 혹은 토치(torch)라고도 불리는 다양한 타입의 점화장치가 사용가능하다.
한편, 도 5를 통해 알 수 있는 바와 같이, 이상과 같은 버너(140)의 일부는 보일러 몸체(100)의 외부에 노출되도록 설치되고, 그 보일러 몸체(100)의 외부에 노출된 부분에 상술한 연료 투입구(141)가 구비되어 있어서, 연료 공급기(300)의 공급관(320)을 통해 낙하된 고체 연료가 외부에서 버너(140)로 직접 공급되는 것이 바람직하다.
이는, 고체 연료가 배출되는 연료 공급기(300)의 공급관(320) 단부를 보일러 몸체(100) 내부까지 관통하여 연결할 필요가 없도록 함으로써 그 설비를 단순하게 하고, 보일러 몸체(100)와 연료 공급기(300)의 조립 및 분리를 용이하게 하여 이동 및 설치를 용이하게 하며, 고체 연료를 공급하는 도중에 버너(140)에서 발생한 화염이 역류하는 경우 연료 공급기(300)를 신속히 분리할 수 있어서 연료 저장기(200)까지의 화염의 전파를 용이하게 억제할 수 있기 때문이다.
보일러 몸체(100)와 연료 공급기(300)의 조립 및 분리는 일 예로 연료 공급기(300)의 공급관(320)과 버너(140)의 연료 투입구(141)를 서로 연결하는 연결관(미도시)을 조립하거나 제거하는 간단한 작업만으로도 가능하다.
한편, 이상과 같이 각각 독립적으로 작동하는 제 1 버너(140) 및 제 2 버너(140)는 제어부(미도시)에 의해 그 점화나 소화가 제어되는데, 특히 본 발명의 제어부는 부하 또는 주변 환경에 따라 보일러의 운전을 비례·적분·미분(PID: Proportional-Integral-Diffetential) 방식으로 제어하는 PID 제어부가 사용된다.
따라서, PID 제어부가 부하 또는 주변환경(특히, 온도)에 따라 제 1 버너(140)와 제 2 버너(140)의 동작 여부를 각각 제어함으로써 보일러의 용량(즉, 열원 발생량)을 미세하게 조절할 수 있게 된다.
제어부는 보일러 몸체(100)의 외부 일측에 부착 설치되는 것이 일반적이나, 이에 한정하는 것은 아니다.
또한, 송풍기(150) 역시 상기 제 1 버너(140) 및 제 2 버너(140)에 각각 독립적으로 연소용 공기를 각각 공급할 수 있도록 제 1 송풍기(150) 및 제 2 송풍기(150)를 포함하는데, 이러한 송풍기(150)는 도 4에 도시된 바와 같이 일 예로 벤츄리관(151)과, 상기 벤츄리관(151) 내에 설치된 송풍팬 및 상기 송풍팬을 회동시키는 송풍모터(152)를 포함하여 구성되며, 바람직하게는 버너(140)에 직접 연결 설치된다.
즉, 제 1 송풍기(150)는 제 1 버너(140)에 직접 연결 설치되고, 제 2 송풍기(150)는 제 2 버너(140)에 직접 연결 설치되어, 각각 버너(140)에 독립적으로 연소용 공기를 공급한다.
한편, 이러한 제 1 송풍기(150) 및 제 2 송풍기(150) 역시 PID 제어부에 의해 제어되는데, PID 제어부가 DC 모터 등으로 이루어진 송풍모터(152)의 회전 속도를 제어하여 연소 공기의 공급량을 조절하면, 각 버너(140)의 연소량을 조절함으로써, 부하나 주변환경에 따라 더욱 미세하게 보일러의 운전을 제어할 수 있게 한다.
열교환기(160)는 일 예로 도 6에 도시된 바와 같이 복수개의 연관으로 이루어진 제 1 연관부(161)와 상기 제 1 연관부(161)의 상부에 연결된 제 1 상부 연통(162)과, 역시 복수개의 연관으로 이루어진 제 2 연관부(163)와, 상기 제 2 연관부(163)의 상부에 연결된 제 2 상부 연통(164) 및 상기 제 1 연관부(161)와 제 2 연관부(163)의 하부에 공통으로 연결된 하부 연통(165)을 포함한다. 또한, 제 1 상부 연통(162)에는 흡입공(162a)이 형성되어 있고, 제 2 상부 연통(164)에는 배기관(170)이 구비되어 있다.
따라서, 각 버너(140)에서 발생된 고온의 연소가스가 제 1 상부 연통(162)에 구비된 흡입공(162a)과, 제 1 연관부(161)와, 하부 연통(165) 및 제 2 연관부(163)를 순차적으로 통과한 다음 배기관(170)를 통해 배출되는 과정에서 직수나 난방환수와 열교환 함으로써 온수나 난방수를 제공할 수 있게 한다.
열교환은 상기 제 1 연관부(161)나 제 2 연관부(163)에 수관(미도시)을 감아 열교환이 이루어지도록 하거나, 상기 제 1 연관부(161)나 제 2 연관부(163)를 물이 저장된 수통 내에 설치함으로써 이루어지게 하는 등 다양한 방식이 사용될 수 있으며, 이상과 같은 연관식 열교기환기(160) 이외에 수관식 열교환기(미도시) 역시 사용 가능함은 당업자 수준에서 자명하다.
연료 저장기(200)는 도 1 내지 도 3에 일 예로 도시한 바와 같이 일반적으로는 호퍼(hopper)가 사용될 수 있고, 이러한 연료 저장기(200)의 상단부에는 투입부(210)가 구비되어 있고, 하단부에는 배출부(220)가 설치되어 있어서, 투입부(210)를 통해 투입 및 일시 저장된 고체 연료가 배출부(220)를 통해 배출된다. 배출된 고체 연료는 연료 공급기(300)를 통해 버너(140)로 이송 및 공급된다.
연료 공급기(300)는 제 1 버너(140) 및 제 2 버너(140)로 각각 고체 연료를 이송 및 공급할 수 있도록 제 1 연료 공급기(300) 및 제 2 연료 공급기(300)를 포함하며, 이러한 제 1 연료 공급기(300) 및 제 2 연료 공급기(300)의 공급측은 연료 저장기(200)의 배출부(220)에 공통 연결되어 있고, 배출측은 제 1 버너(140)와 제 2 버너(140)에 각각 연결되어 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 각 연료 공급기(300)는 연료 저장기(200)의 배출부(220)에 경사지게 설치된 이송관(310)과 상기 이송관(310)의 내부에 설치되어 고체 연료를 경사 방향으로 상승 이송시키는 이송 스크류(311) 및 상기 이송 스크류(311)를 동작시키는 이송 모터(312) 및 이송 스크류(311)의 배출측에 경사지게 설치되어 고체 연료를 버너(140)의 연료 투입구(141)에 투하시키는 공급관(320)을 포함하여 구성된다.
따라서, 연료 저장기(200)에 일시 저장되어 있던 고체 연료가 이송관(310)에 투입되면, 이송 모터(312)에 의해 회전하는 이송 스크류(311)에 의해 고체 연료가 상승되고, 상승된 고체 연료가 다시 공급관(320)를 따라 투하되면서, 공급관(320)의 종단부와 연결된 연료 투입구(141)로 고체 연료가 공급되고, 그에 따라 버너(140)의 공기분배판(143) 위까지 고체 연료를 자동으로 공급할 수 있게 된다.
특히, 상승과 하강 방향으로 서로 교차하며 설치된 이송 스크류(311)와 공급관(320)의 설치 형태 특성상, 공급중인 고체 연료를 따라 화염이 전파되어 상기 연료 저장기(200)까지 역류하는 것을 방지하는 것도 가능하게 된다.
한편, 이러한 제 1 연료 공급기(300) 및 제 2 연료 공급기(300) 역시 PID 제어부에 의해 연료 공급량을 각각 독립적으로 미세하게 조절되는데, 연료 공급량의 조절은 PID 제어부가 이송 모터(312)의 구동 시간 및 속도를 조절하여, 결과적으로는 이송 스크류(311)에 의한 고체 연료 공급시간 및 공급 속도를 각각 조절한다.
따라서, 사용자가 희망하는 적정 온도로 적정 시간 동안 보일러(100)의 운전이 가능하도록 함에 있어서, 최적의 상태로 보일러의 운전을 가능하게 한다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이상과 같은 본 발명의 가변 제어형 고체 연료 보일러는, 고체 연료를 사용함으로써 경제적이고 친환경적인 보일러를 제공할 수 있게 한다.
또한, 복수개의 버너를 각각 독립적으로 제어하여 열 발생량을 큰 범위 내에서 자유롭게 조절함으로써 부하 또는 주변환경에 따라 최적의 상태로 보일러 운전을 가능하게 한다.
100: 보일러 몸체 110: 프레임
120: 연소실 130: 격벽
140: 버너 150: 송풍기
160: 열교환기 170: 배기관
200: 연료 저장기 300: 연료 공급기

Claims (9)

  1. 내부에 연소실이 구비된 보일러 몸체와;
    상기 연소실을 제 1 및 제 2 구역으로 구획하도록 바닥면에 수직하게 설치된 격벽과;
    상기 제 1 구역과 제 2 구역의 하부에 각각 설치되며, 고체 연료를 공급받아 연소시키는 제 1 버너 및 제 2 버너와;
    상기 버너에 각각 연결 설치되어, 상기 버너에 각각 연소용 공기를 공급하는 제 1 송풍기 및 제 2 송풍기와;
    상기 연소실의 일측에 설치되어, 상기 고체 연료가 연소되면서 발생한 열원과 열교환을 하는 열교환기와;
    상기 고체 연료를 일시 저장하였다가 배출하는 연료 저장기와;
    상기 연료 저장기에 저장된 고체 연료를 상기 제 1 버너 및 제 2 버너로 각각 공급하는 연료 공급기; 및
    부하 또는 주변 환경에 따라 보일러의 운전을 비례·적분·미분(PID) 방식으로 제어하는 PID 제어부;를 포함하되,
    상기 PID 제어부는,
    상기 제 1 버너와 제 2 버너의 동작을 각각 독립적으로 제어하고, 상기 제 1 송풍기 및 제 2 송풍기의 동작을 각각 독립적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 가변 제어형 고체 연료 보일러.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 PID 제어부는,
    상기 연료 공급기로부터 제 1 버너 및 제 2 버너로 공급되는 고체 연료의 공급량을 각각 독립적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 가변 제어형 고체 연료 보일러.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연료 공급기는, 상기 연료 저장기의 배출부에 경사지게 설치되어 상기 연료 저장기에서 배출된 고체 연료를 경사 방향으로 상승 이송시키는 이송 스크류; 및
    상기 이송 스크류의 배출측에 경사지게 설치되어 상기 이송된 고체 연료를 상기 버너에 투하시키는 공급구를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 제어형 고체 연료 보일러.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 버너의 일부는 상기 보일러 몸체의 외부에 노출되도록 설치되고, 상기 보일러 몸체의 외부에 노출된 부분에는 연료 투입구가 구비되어 있으며, 상기 연료 공급기의 공급구를 통해 낙하된 고체 연료는 상기 연료 투입구를 통해 상기 버너로 공급되는 것을 특징으로 하는 가변 제어형 고체 연료 보일러.
  7. 제1항, 제4항, 제5항 및 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 버너는 점화장치로 사용되는 코일히터를 포함하되, 상기 코일히터는 상기 고체 연료에 노출되는 부분이 직선 형상으로 이루어진 코일히터이고, 상기 코일히터는 각 버너마다 복수개 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 제어형 고체 연료 보일러.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 코일히터는 상기 버너에 일정 간격마다 형성된 결합공들을 일렬로 일정 간격마다 통과하도록 결선되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 제어형 고체 연료 보일러.
  9. 제1항, 제4항, 제5항 및 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 버너는 고체 연료가 투입 및 저장된 다음 연소될 수 있는 공간을 구비한 도가니 형상의 몸체와, 상기 몸체의 바닥면으로부터 일정 간격 이격 설치되며 복수개의 통공이 지그재그 방향으로 형성되어 있는 공기분배판과, 상기 몸체의 일측면에 구비된 연료 투입구 및 코일히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 제어형 고체 연료 보일러.
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