KR101307795B1 - 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치 - Google Patents

연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치에 관한 것이다.
본 발명은 연소 공기를 연소실 내부로 공급하며, 이 연소 공기를 통해 완전 연소가 이루어진 화염 불기둥이 배출되는 상부 연소실; 상기 상부 연소실의 하측에 결합되며, 연료가 공급되고 연소 공기와 연료가 혼합되어 완전 연소가 이루어지도록 연소 공기를 연소실 내부로 공급하는 하부 연소실; 상부 연소실과 하부 연소실에 각각 연소 공기를 공급할 수 있도록 일단이 분기되는 형태로 구성되어 상측으로 분기된 상부 공급관과, 하측으로 분기되는 하부 공급관으로 구성된 공기 공급관; 상기 하부 연소실과 연결 구성되며, 이 하부 연소실에서 발화가 이루어질 때, 연소 공기에 원심력을 유지시키는 회전부; 상기 회전부의 하단에 구성되어 하부 연소실에 연료의 정량 공급이 이루어질 수 있도록 정량 공급기가 구성된 연료 공급부; 및 상기 회전부의 일측에 형성되며, 연소된 연료가 소각되어 발생하는 소각재, 클링카, 비산재를 포집하여 처리하는 소각재 처리실을 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치를 제공한다.

Description

연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치{Combustion air flow centrifugation by area using combustion device}
본 발명은 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 강한 에어커튼 방식으로 내화벽이 없고 원심분리 공간 분할로 불순물이 섞인 저급연료를 정제된 연료처럼 완전연소시킬 수 있도록 연소공기 투입속도 조절만으로 연료투입 영역, 연소공기 예열영역, 발화연소영역과 비산재와 불연재 분리배출영역, 연소열과 가스 배출영역이 완전분리함으로써, 연속적으로 완전연소시켜 연소 후, 연소열과 가스는 비산재와 깨끗이 분리되어 배출되므로 열이용시설을 오염 시키지 않아 열효율을 높일 수 있는 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치에 관한 것이다.
일반적으로 연소장치는 산업용 온수, 스팀 또는 고온의 가스를 필요로 하는 산업시설에서는 열에너지를 얻기 위해 연소통 내부에서 연료를 점화, 연소시켜 열에너지를 발생시키는 연소장치가 이용되고 있고, 또한 이러한 연소장치에 사용되는 연료로서 생활폐기물을 연료화한 RDF 또는 폐플라스틱을 연료화한 RPF 등의 고형연료가 경제성과 자원재활용 측면에서 많이 이용되고 있다.
이와 같은 연소장치로 폐기물을 연소시킬 때에는 가연성 물질을 연소로의 연소실내에 투입한 후 착화버너를 이용하여 점화를 시키고, 연소로 상중하의 각 측면에서 연소공기가 연소실 내부로 직선방향으로 공급되도록 송풍을 가해서 공급되는 연소공기에 의해 연소되게 하였다.
하지만, 종래 기술의 연소장치는 단순히 송풍기에서 공급되는 냉각공기만으로 연소가 이루어지게 되면 연소효율이 낮을 뿐만 아니라 각종 고열량이나 저열량, 고습한 물질이 불완전연소하게 되어 완전 소각을 하지 못하고, 특히 인체에 치명적인 다이옥신을 비롯한 다량의 유해물질을 대기중으로 배출시키게 되어 주위의 공기오염 및 공해를 유발시키게 되어 심각한 사회적 환경문제가 제기되고 있는 실정이다.
또한, 종래 기술의 연소장치는 고온의 온도를 필요로 하는 가연성 물질 연소로에 있어서도 고속고온에서 사용할 수 있도록 특수 제작된 버너설치, 고압 산소의 주입, 로벽의 내화벽돌 축조 등으로 인해 고가의 설치비용과 수고를 필요로 하여야만 원하는 고온의 연소를 실현할 수가 있었고, 금속재로 된 연소실이 고온을 견디지 못하여 부식현상이 발생됨으로써, 연소로의 수명을 단축시키는 문제점이 있었다.
아울러, 종래 기술에 따른 연소장치의 경우, 축로가 있는 스토커, 유동상소각로, 싸이크론 소각로, 로타리킬른 소각로 등과 같은 구조는 내화벽이 있어야 축열이 되어 완전연소가 가능했으나, 필연적으로 클링커(Clinker)가 생성되어 연속가동 또는 열효율 저하가 있었고, 원심분리 연소방법의 경우, 내화벽 없이 연소공기 흐름만으로 열을 차단하였으나 이 역시 클링커 생성 등과 같은 현상으로 인해 연속 가동이 어려운 문제점이 있었다.
이에 따라, 아래와 같은 원심분리 연소장치를 택하게 되었다.
도 1은 종래 기술에 따른 연소장치를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 연소장치는 1차 연소실(1) 하단에는 외향돌출되게 후랜지(2)가 형성되고, 상기 후랜지(2) 둘레부의 상면과 저면에는 상부 외통(3)과 하부 외통(4)이 각각 고정 설치되며, 상기 1차 연소실(1) 하방에는 상부가 개구되고 연료통 착탈용 유압재크(5)가 저부에 결합된 연료통(6)이 설치되어 이의 상면이 상기 1차 연소실(1)의 후랜지(2) 저면에 밀착되게 접촉되고, 상기 상부 외통(3)의 상면에는 상부에 배기통(7)을 가진 2차 연소실(8)의 하단에 외향돌출되게 형성된 후랜지(9)가 고정 설치되고, 상부 외통(3)의 하측에 접선방향으로 연결된 공기공급관(10)에 1개 또는 다수개의 송풍기(11)가 하부 외통(4)의 상측에 연결된 공기흡입관(12)과 공기 연결관(13)으로 연통되게 연결 설치되며, 상부 외통(3) 상측에는 1차 연소실(1)과 상부 외통(3) 사이의 공간 상부에 위치된 공기방향조절판(14)과 상기 공기방향조절판이 고정되어 회전 가능하게 결합된 조절봉(15)으로 이루어진 다수개의 공기조절장치(16)가 설치된 것이다.
대한민국 등록특허 제0330814호 (2002.03.19.)
대한민국 등록특허 제0559745호 (2006.03.06.)
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 강한 에어커튼 방식으로 내화벽이 없고 원심분리 공간 분할로 불순물이 섞인 저급연료를 정제된 연료처럼 완전연소시킬 수 있도록 연소공기 투입속도 조절만으로 연료투입 영역, 연소공기 예열영역, 발화연소영역과 비산재와 불연재 분리배출영역, 연소열과 가스 배출영역이 완전분리하여 연속적으로 완전연소가 가능하도록 하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 완전연소 후, 연소열과 가스, 소각재와 클링카 및 비산먼지를 연소실에서 분리시켜 맑은 연소열과 가스만 열이용시설로 유입시켜 오염을 방지함과 동시에 열효율을 극대화하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 저급연료까지도 발화점 이상의 연소공기 예열과 발화실의 부압을 통해 불연물은 띄운 채, 가연물만 연소가 이루어지도록 하여 비산먼지는 고속회전에 의한 원심분리로 완전분리 배출되도록 함에 따라 클링카 생성을 차단하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명은 연소 공기를 연소실 내부로 공급하며, 이 연소 공기를 통해 완전 연소가 이루어진 화염 불기둥이 배출되는 상부 연소실; 상기 상부 연소실의 하측에 결합되며, 연료가 공급되고 연소 공기와 연료가 혼합되어 완전 연소가 이루어지도록 연소 공기를 연소실 내부로 공급하는 하부 연소실; 상부 연소실과 하부 연소실에 각각 연소 공기를 공급할 수 있도록 일단이 분기되는 형태로 구성되어 상측으로 분기된 상부 공급관과, 하측으로 분기되는 하부 공급관으로 구성된 공기 공급관; 상기 하부 연소실과 연결 구성되며, 이 하부 연소실에서 발화가 이루어질 때, 연소 공기에 원심력을 유지하도록 길을 정리해주는 회전부; 상기 회전부의 하단에 구성되어 하부 연소실에 연료의 정량 공급이 이루어질 수 있도록 정량 공급기가 구성된 연료 공급부; 및 상기 회전부의 일측에 형성되며, 연소된 연료가 소각되어 발생하는 소각재, 클링카, 비산재를 포집하여 처리하는 소각재 처리실을 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치를 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 상부 연소실은 불기둥이 배출되는 연소가스 배기패널이 형성되며, 상부 공급관과 연결되어 상측으로 공급된 연소 공기가 이동할 수 있도록 구성된 상부 연소실 외통; 상기 상부 연소실 외통의 상단에 구성되어 연소 공기가 하향 이동할 수 있도록 하는 방향 전환부; 및 상기 상부 연소실 외통의 내주에 일정 간격 이격되게 설치되어 상측 공기 공급부를 형성하고, 상부 공급관이 연통 가능하게 고정되는 상부 연소실 내통; 것을 특징으로 하는 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치를 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 하부 연소실은 상기 상부 연소실의 하단과 결합되며, 하단이 회전부와 연결 구성되고, 하부 공급관과 연결되어 공급되는 연소 공기를 하측으로 이동시키는 하부 연소실 외통; 및 상기 하부 연소실 외통의 내주에 설치되어 하측 공기 공급부를 형성하고, 하부 공급관이 연통 가능하게 고정되는 하부 연소실 내통을 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치를 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 공기 공급관의 분기점에는 연소 공기가 예열될 때, 공기의 온도 및 공기의 공급량을 조절할 수 있도록 조절댐퍼가 구성되는 것을 특징으로 하는 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치를 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 회전부는 상기 하부 연소실의 하측에 연결되며, 연소장치를 지면에 고정시키는 지주체가 결합되는 회전 하우징; 상기 회전 하우징의 내부에 구성되며, 일정한 방향으로 회전하여 하향 이동하면서 예열된 연소 공기에 원심력을 유지하도록 길을 정리해주는 회전본체; 및 상기 회전 하우징과 회전본체 사이에 구성되어 완전 연소가 이루어진 후 발생하는 소각재, 클링카, 비산재가 포집되는 소각재 처리실을 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치를 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 회전본체는 회전 하우징과 회전 가능하게 결합이 이루어지도록 구동모터와 연결되어 회전력을 제공하는 회전축; 상기 회전축과 연결되어 회전축 회전력을 회전본체로 전달하며, 이 회전본체의 회전 범위를 안내하는 가이드 레일; 상기 회전축과 가이드 레일의 회전을 지지하는 베어링 몸체; 상기 회전본체의 하측에 구성되어 연소가 완료된 후 발생하는 분진, 소각재 및 클링카를 파쇄하는 파쇄칼날; 및 상기 파쇄칼날에 의해 파쇄된 분진, 소각재 및 클링카가 소각재 처리실측으로 유입될 수 있도록 구성된 개폐도어를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치를 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 회전본체에는 상기 개폐도어의 개방에 따라 유입되는 분진, 소각재 및 클링카가 연소장치의 외부로 연속 배출이 이루어질 수 있도록 포집된 분진, 소각재 및 클링카를 소각재 저장통으로 배출시키는 배출 스크랩터가 더 구성되는 것을 특징으로 하는 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치를 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 연료 공급부에는 정량의 고체연료가 반구의 형태를 이루며 고르게 터져 나오게 되도록 연료 투입콘가 형성되는 것을 특징으로 하는 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치를 제공한다.
이와 같은 본 발명에 따르면, 원심분리 공간 분할로 불순물이 섞인 저급연료를 정제된 연료처럼 완전연소시킬 수 있도록 연소공기 투입속도 조절만으로 연료투입 영역, 연소공기 예열영역, 발화연소영역과 비산재와 불연재 분리배출영역, 연소열과 가스 배출영역이 완전분리하여 연속적으로 완전연소가 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 완전연소 후, 연소열과 가스 및 비산먼지 등을 분리되게 배출하여 열이용시설의 오염을 방지함과 동시에 열효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 저급연료까지도 발화점 이상의 연소공기 예열과 발화실의 부압을 통해 불연물은 띄운 채, 가연물만 연소가 이루어지도록 하여 비산먼지는 고속회전에 의한 원심분리로 완전분리 배출되도록 함에 따라 클링카 생성을 차단할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 연소장치를 나타낸 도면,
도 2 및 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치를 나타낸 도면,
도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치를 나타낸 요부 확대도,
도 6 내지 도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치를 나타낸 A-A' 내지 H-H' 단면도,
도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치의 작동 상태도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치를 나타낸 도면, 도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치를 나타낸 요부 확대도, 도 6 내지 도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치를 나타낸 A-A' 내지 H-H' 단면도, 도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치의 작동 상태도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 영역별 원심분리 연소장치는 연소 공기가 원심력에 의해 회전하며, 이 연소 공기를 통해 완전 연소가 이루어진 화염 불기둥이 배출되는 상부 연소실(310), 상부 연소실(310)의 하측에 결합되며, 연료가 공급되고 연소 공기와 연료가 혼합되어 완전 연소가 이루어지도록 구성되는 하부 연소실(210), 하부 연소실(210)과 연결 구성되며, 이 하부 연소실(210)에서 발화가 이루어질 때, 연소 공기에 원심력을 유지할 수 있도록 정리하는 회전부(410), 하부 연소실(210)에 연료를 공급하는 연료 공급부(510), 연소된 연료가 소각되어 발생하는 소각재, 클링카, 비산재 등을 포집하여 처리하는 소각재 처리실(420)을 포함하여 구성된다.
상부 연소실(310)은 상부 연소실 외통(318), 상부 연소실 내통(316), 연소가스 배기패널(314), 결합 플랜지(320)을 포함하여 구성된다.
상부 연소실 외통(318)은 영역별 원심분리 연소장치의 외형을 이루는 구성요소이며, 상,하 관통 형성된 원통형의 형상으로 형성되고, 공급되는 연소 공기의 유출을 방지하도록 구성된다. 이러한 상부 연소실 외통(318)은 연소 공기를 공급하는 공기 공급관(330) 중 상부 공급관(332)과 연결되어 연소 공기를 공급받아 상측으로 이 연소 공기가 이동할 수 있도록 구성된다.
이와 같은 상부 연소실 외통(318)은 상측 단부에 완전 연소가 이루어진 불기둥이 배출될 수 있도록 연소가스 배기패널(314)이 형성되며, 이 연소가스 배기패널(314)의 중앙에는 불기둥이 수직하게 배출되는 가스 배출구(312)가 형성된다.
또한, 상부 연소실 외통(318)의 상단에는 상측 공기 공급부(338)를 통해 연소실 내부로 공급되는 연소 공기가 하향 이동할 수 있도록 하는 방향 전환부(350)이 구성된다.
상부 연소실 내통(316)은 원통형으로 형성되어 상부 연소실 외통(318)의 내주에 일정 간격 이격되게 설치되며, 하단에는 상부 연소실 외통(318)과 결합되고, 공기 공급관(330)의 상부 공급관(332)이 연통 가능하게 고정되도록 하는 결합 플랜지(320)가 구성된다.
여기서, 공기 공급관(330)은 상부 연소실(310)과 하부 연소실(210)에 각각 연소 공기를 공급할 수 있도록 일단이 분기되는 형태로 구성되어 상측으로 분기된 상부 공급관(332)과, 하측으로 분기되는 하부 공급관(334)으로 구성된다.
또한, 공기 공급관(330)의 분기점에는 연소 공기가 예열될 때, 공기의 온도 및 공기의 공급량을 조절할 수 있도록 조절댐퍼(336)가 구성된다.
이러한 상부 연소실 외통(318)의 내주면과 상부 연소실 내통(316)의 외주면 사이에는 연소 공기가 공급되어 상향 이동하도록 상측 공기 공급부(338)를 형성한다.
하부 연소실(210)은 상부 연소실(310)의 하단에 연결 구성되며, 공기 공급관(330) 중 하부 공급관(334)과 연결되어 연소 공기를 연소실 내부로 공급하는 구성요소이다.
이러한 하부 연소실(210)의 하단에는 회전부(410)와 일체로 연결 구성되도록 연결 플랜지(220)가 구성되는 하부 연소실 외통(218)과, 이 하부 연소실 외통(218)의 내주에 설치되어 하측 공기 공급부(238)를 형성하는 하부 연소실 내통(216)으로 이루어진다.
이와 같이 구성된 본 발명의 상부 연소실(310) 및 하부 연소실(210)은 상측 공기 공급부(338)를 통해 일정한 투입 압력에 따라 연소 공기가 공급되면, 이 연소 공기는 투입 압력에 대한 속도로 상측 공기 공급부(338)를 회전하면서 상승하다가 방향 전환부(350)에 충돌이 발생하면, 연소 공기의 진행 방향이 하부 연소실(210)측으로 하향 이동하고, 연소실의 내부에서 연소가 점화에 따른 연료의 연소가 진행됨에 따라 하향 이동하는 연소 공기는 일정 온도로 예열이 발생하게 되는 것이다.
그리고, 하부 연소실(210)의 하측 공기 공급부(238)로 투입되는 연소 공기 역시 투입 압력에 대한 속도로 하측 공기 공급부(238)를 회전하면서 하향 이동하게 된다. 이때, 전술한 상부 연소실(310)로부터 하향 이동하는 예열된 연소 공기와 회전부(410)의 회전본체(440) 내에서 혼합이 발생하게 된다.
즉, 하부 연소실(210)을 통해 공급되는 연소 공기를 상부 연소실(310)로부터 예열된 예열 공기의 온도를 조절하는 것으로, 조절댐퍼(336)의 작동에 따라 예열 공기의 온도를 조절할 수 있게 된다.
아울러, 혼합된 연소 공기는 하부 연소실(210)의 하측에 구성된 회전부(410)로 회전하면서 이동하여 연소실 바닥판(441)에 부딪쳐 상승회전하면서 연료와 완전 연소가 이루어지도록 하는 것이다.
한편, 회전부(410)는 하부 연소실(210)의 하측에 연결되며, 연소장치를 지면에 고정시키는 지주체(102)가 결합되는 회전 하우징(412)과, 이 회전 하우징(412)의 내부에 구성되며, 연료의 연소시 회전 하우징(412)의 내부에서 일정한 방향으로 회전하여 상부 연소실(310) 및 하부 연소실(210)로부터 하향 이동하면서 예열된 연소 공기에 원심력을 부가하는 회전본체(440) 및 회전 하우징(412)과 회전본체(440) 사이에 구성되어 완전 연소가 이루어진 후 발생하는 소각재, 클링카, 비산재 등이 포집되는 소각재 처리실(420)을 포함하여 구성된다.
여기서, 회전본체(440)는 회전 하우징(412)과 회전 가능하게 결합이 이루어지도록 동력전달수단이 구비되며, 이 동력전달수단으로는 모터 등과 같은 구동모터와 연결되어 회전력을 제공하는 회전축(446), 일단이 회전축(446)과 연결되어 회전축(446)의 회전력을 바탕으로 회전본체(440)가 안정적으로 회전이 이루어지도록 안내하는 가이드 레일(444) 및 회전축(446) 및 가이드 레일(444)의 회전을 지지하는 베어링 몸체(442)을 포함하여 구성된다.
또한, 회전본체(440)의 하측에는 연소가 완료된 후 발생하는 분진, 소각재 및 클링카 등을 파쇄하는 파쇄칼날(470)이 구성되며, 이 파쇄칼날(470)에 의해 파쇄된 분진, 소각재 및 클링카 등이 소각재 처리실(420)측으로 유입될 수 있도록 개폐도어(430)가 구성된다.
이 개폐도어(430)는 회전본체(440)의 회전 방향에 의해 자동으로 개폐가 이루어지도록 구성되는 것으로, 정방향 회전시에는 회전본체(440)의 하측 내주에 형성된 연소실 바닥판(441)을 통해 분진, 소각재가 원심분리에 의해 토출되고, 파쇄칼날(470)에 밀려 연료는 중앙으로 정리되고, 회전본체(440)가 역방향으로 회전하면 파쇄칼날(470)에 소각재 및 클링카 등이 외측으로 밀려 자동개폐도어(430)가 열리게 되어 소각재 처리실(420)로 유입시키는 것이다.
한편, 소각재 처리실(420)에 분진, 소각재 및 클링카 등과 같은 이물질이 포집되며, 이 이물질을 연소장치의 외부로 연속 배출이 이루어질 수 있도록 포집된 이물질들이 일정량 쌓이면 연속적으로 소각재 출구홈(421)를 통해 소각재 저장통(106)으로 배출시키는 배출 스크랩터(450)가 구성된다.
또한, 소각재 처리실(420) 내부에는 포집된 이물질이 다시 연소실의 내부로 유입되는 것을 방지하는 기계실 보호판(413)이 구성된다.
연료 공급부(510)는 회전부(410)의 회전 하우징(412)에 일정 공간을 두고 설치되며, 연료의 정량 공급이 이루어질 수 있도록 정량 공급기(530)가 구비된다.
또한, 연료 공급부(510)는 정량의 고체연료가 반구의 형태를 이루며 고르게 터져 나오게 되도록 상부가 깔대기의 형태로 형성되는 연료 투입콘(512)이 형성되고, 연료 투입콘(512)의 상단부 외주면이 재 출구부(460)와 동일하게 하단에 위치하도록 구성되어 공급되는 연료가 누수없이 예열된 공기와 함께 혼합되어 완전 연소가 이루어지도록 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치는 상부 연소실(310) 및 하부 연소실(210)을 통해 예열된 연소 공기가 회전부(410)의 내주면을 따라 회전하면서 하향 이동하여 연소실 바닥판(441)에 보딪쳐 방향을 상향으로 바꾸며 연료 공급부(510)로부터 투입된 반구형태로 터져 나오는 연료와 혼합되면서 제1연소영역을 형성하고, 중간까지 하향 이동한 연소 공기가 이 제1연소영역과 혼합되면서 제2연소영역을 형성하고, 가스 배출구(312)에 진입을 하면서 상부 연소실(310)로부터 공급되는 잔여 연소 공기와 혼합이 이루어지면서 제3연소영역을 형성하게 된다.
즉, 본 발명의 연소장치는 제1내지 제3연소영역을 형성하여 연료의 완전 연소가 이루어지도록 하고, 회전부(410)의 회전에 따라 회전력 방해물을 제거 또는 정리하여 원심력을 유지하고, 연소시 발생되는 화염이 고속 회전에 의한 불기둥의 형태를 갖추며, 가스 배출구(312)로 배출이 이루어지도록 구성되는 것이다.
이와 같은 본 발명의 연소장치는 상부 연소실(310) 및 하부 연소실(210)의 내통벽쪽에 고속회전 하는 연소 공기의 높은 기압에 따른 반작용으로 연소실 중앙부는 가스 배출구(312)로 빨려 들어가는 강력한 부압이 생기게 된다.
그리고, 연소열과 가스, 그리고 불연물인 분진은 떨어져 나와 투입되는 연료 공급부의 겉표면을 깨끗이 청소해놓고, 미사용된 남은 연소공기와 함께 급회전하면서, 연소실 중앙 상부에 설치된 연소가스 배기패널(314)의 가스 배출구(312) 내의 불기둥 속으로, 고속회전하며 빨려 들어가 완전연소되며 완벽한 직선 불기둥 형태로 상승도출된다.
이때, 비산재 등은 연소실밖으로 배출되기전, 불기둥속에서 고속의 회전력에 의한 원심분리가 진행되게 되고, 이에 따라 원심력을 지닌 채 배출되는 불기둥외측으로 이탈되어 연소실의 내벽으로 모이게 되고, 상부 연소실 내통(316), 하부 연소실 내통(216)을 따라 급선회하며 내려가는 연소 공기에 실리게 되어 소각재 처리실(420)로 분리배출 되게 된다.
한편, 본 발명의 도 6 및 도 7에 도시된 A-A' 및 B-B' 단면은 제1연소영역과 제2연소영역의 경계선상으로서, 제1연소영역에서 1차 연소가 발생된 후, 제2연소영역으로 진행되는 경계선상을 나타내고 있는 도면이다.
또한, 도 8 및 도 9는 제1연소영역에서 연소가 이루어지는 부분을 나타내는 C-C' 및 D-D' 단면으로, 제1연소영역에서 비산재 및 예열공기의 회전 방향을 나타내는 도면이다.
또한, 도 10 및 도 11은 연료 공급부(510)의 상단에서 회전하는 비산재와 예열공기를 나타내고 있는 E-E' 및 F-F' 단면이다.
이와 같은 본 발명의 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치는 원심분리 공간 분할로 불순물이 섞인 저급연료를 정제된 연료처럼 완전연소시킬 수 있도록 연소공기 투입속도 조절만으로 연료투입 영역, 연소공기 예열영역, 발화연소영역과 비산재와 불연재 분리배출영역, 연소 가스 배출영역을 완전분리하여 연속적으로 완전연소가 가능하고, 완전연소 후, 연소열과 가스를 비산재와 분리되게 배출하여 깨끗한 연소가스만 열이용시설에 투입하여 이용함으로써, 오염을 방지함과 동시에 열효율을 극대화할 수 있으며, 저급연료까지도 발화점 이상의 연소공기 예열과 발화실의 부압을 통해 불연물은 띄운 채, 가연물만 연소가 이루어지도록 하여 비산먼지는 고속회전에 의한 원심분리로 완전분리 배출되도록 함에 따라 클링카 생성을 차단할 수 있는 발명이다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에 미기재된 도면부호 "104"는 불기둥을 지시하는 도면부호이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
106: 소각재 저장통 210: 하부 연소실
216: 하부 연소실 내통 218: 하부 연소실 외통
220: 연결 플랜지 238: 하측 공기 공급부
310: 상부 연소실 312: 가스 배출구
314: 연소가스 배기패널 316: 상부 연소실 내통
318: 상부 연소실 외통 320: 결합 플랜지
330: 공기 공급관 332: 상부 공급관
334: 하부 공급관 336: 조절댐퍼
338: 상측 공기 공급부 350: 방향 전환부
410: 회전부 412: 회전 하우징
413: 기계실 보호판 420: 소각재 처리실
421: 재 출구홈 430: 개폐도어
440: 회전본체 441: 연소식 바닥판
450: 배출 스크랩터 470: 파쇄칼날
510: 연료 공급부 530: 정량 공급기

Claims (8)

  1. 연소 공기를 연소실 내부로 공급하며, 이 연소 공기를 통해 완전 연소가 이루어진 화염 불기둥이 배출되는 상부 연소실;
    상기 상부 연소실의 하측에 결합되며, 연료가 공급되고 연소 공기와 연료가 혼합되어 완전 연소가 이루어지도록 연소 공기를 연소실 내부로 공급하는 하부 연소실;
    상부 연소실과 하부 연소실에 각각 연소 공기를 공급할 수 있도록 일단이 분기되는 형태로 구성되어 상측으로 분기된 상부 공급관과, 하측으로 분기되는 하부 공급관으로 구성된 공기 공급관;
    상기 하부 연소실과 연결 구성되며, 이 하부 연소실에서 발화가 이루어질 때, 연소 공기에 원심력 유지를 제공하는 회전부;
    상기 회전부의 하단에 구성되어 하부 연소실에 연료의 정량 공급이 이루어질 수 있도록 정량 공급기가 구성된 연료 공급부; 및
    상기 회전부의 일측에 형성되며, 연소된 연료가 소각되어 발생하는 소각재, 클링카, 비산재를 포집하여 처리하는 소각재 처리실
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 연소실은
    불기둥이 배출되는 연소가스 배기패널이 형성되며, 상부 공급관과 연결되어 상측으로 공급된 연소 공기가 이동할 수 있도록 구성된 상부 연소실 외통;
    상기 상부 연소실 외통의 상단에 구성되어 연소 공기가 하향 이동할 수 있도록 하는 방향 전환부; 및
    상기 상부 연소실 외통의 내주에 일정 간격 이격되게 설치되어 상측 공기 공급부를 형성하고, 상부 공급관이 연통 가능하게 고정되는 상부 연소실 내통;
    것을 특징으로 하는 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 연소실은
    상기 상부 연소실의 하단과 결합되며, 하단이 회전부와 연결 구성되고, 하부 공급관과 연결되어 공급되는 연소 공기를 하측으로 이동시키는 하부 연소실 외통; 및
    상기 하부 연소실 외통의 내주에 설치되어 하측 공기 공급부를 형성하고, 하부 공급관이 연통 가능하게 고정되는 하부 연소실 내통
    것을 특징으로 하는 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 공급관의 분기점에는 연소 공기가 예열될 때, 공기의 온도 및 공기의 공급량을 조절할 수 있도록 조절댐퍼가 구성되는 것을 특징으로 하는 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전부는
    상기 하부 연소실의 하측에 연결되며, 연소장치를 지면에 고정시키는 지주체가 결합되는 회전 하우징;
    상기 회전 하우징의 내부에 구성되며, 정,역 방향으로 회전하여 하향 이동하면서 예열된 연소 공기에 원심력을 유지시켜주는 회전본체; 및
    상기 회전 하우징과 회전본체 사이에 구성되어 완전 연소가 이루어진 후 발생하는 소각재, 클링카, 비산재가 포집되는 소각재 처리실
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 회전본체는 회전 하우징과 회전 가능하게 결합이 이루어지도록 구동모터와 연결되어 회전력을 제공하는 회전축;
    상기 회전축과 연결되어 회전축 회전력을 회전본체로 전달하며, 이 회전본체의 회전 범위를 안내하는 가이드 레일;
    상기 회전축과 가이드 레일의 회전을 지지하는 베어링 몸체;
    상기 회전본체의 하측에 구성되어 연소가 완료된 후 발생하는 분진, 소각재 및 클링카를 파쇄하는 파쇄칼날; 및
    상기 파쇄칼날에 의해 파쇄된 분진, 소각재 및 클링카가 소각재 처리실측으로 유입될 수 있도록 구성된 개폐도어
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 회전본체에는 파쇄칼날이 정방향으로 회전하면 클링카를 파쇄하며, 연료는 연소실 중앙으로 모아주고 분진은 연속 배출시키며, 역방향으로 회전하면 유입되는 분진, 소각재 및 클링카가 개폐도어를 통해 소각재통으로 연속 배출이 이루어지고, 소각재실에 모아지는 분진, 소각재 및 클링카를 소각재 저장통으로 배출시키는 양방향 기능성 배출 스크랩터가 더 구성되는 것을 특징으로 하는 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 공급부에는 정량의 고체연료가 반구의 형태를 이루며 고르게 터져 나오게 되도록 상부가 깔대기의 형태로 형성되는 연료 투입콘이 형성되는 것을 특징으로 하는 연소 공기 흐름을 이용한 영역별 원심분리 연소장치.
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