KR101312016B1 - 연소장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 목재 펠릿을 연료로 사용하기에 적합하고 간단한 구조로 이루어지고, 완전연소가 가능하여 그을음의 발생을 최소화시키면서 높은 화력을 발휘할 수 있는 연소장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 투입된 연료가 쌓이는 다공판(12)이 내부에 형성된 버너본체(10)와, 이 버너본체(10)의 상부 일측에 연통되는 연료투입구(14)와, 상기 버너본체(10)의 하부로 연통되며 공기를 공급하는 제1에어공급부(18)와, 상기 버너본체(10)의 다공판(12)에 인접하게 형성되어 연료에 불을 붙이는 착화부(20)와, 상기 버너본체(10)의 상부와 연통되어 상향 연장되며 연소에 따른 화염과 열기가 배출되는 내통체(24)와, 상기 내통체(24)의 둘레벽 및 상단으로부터 이격되도록 내통체(24)를 둘러싸며 내통체(24)와의 사이에 싸이클론부(30)를 형성하는 외통체(25)와, 상기 외통체(25)의 둘레부 일측에 연통되어 상기 싸이클론부(30)로 공기를 공급하는 제2에어공급부(32)와, 상기 내통체(24)의 상단에 대응하도록 상기 외통체(25)의 상면에 형성된 배출구(28)를 포함하는 연소장치가 제공된다.

Description

연소장치 {Burner}

본 발명은 연소장치에 관한 것으로서, 좀 더 상세히는 목재칩이나 목재 펠릿을 연료로 사용하기에 적합하고 간단한 구조로 이루어지고, 완전연소가 가능하여 그을음의 발생을 최소화시키면서 높은 화력을 발휘할 수 있는 새로운 구조의 연소장치에 관한 것이다.

근래에 간벌한 목재나 폐목재를 분쇄한 목재칩 또는 이를 작은 덩어리 형태로 압출성형한 목재 펠릿을 연료로 사용하는 보일러나 난로 또는 열풍기나 기타 가연성 폐기물에 대한 소각장치가 사용되고 있다. 그런데, 이러한 보일러 등은 버너 본체 내부로 목재칩이나 목재펠릿 기타 가연성 재료를 투입하여 착화시키고 공기를 주입하여 연소시키는 경우에, 충분한 공기가 공급되지 못하면 연료가 불완전하게 연소되어 그을음이 많이 발생되고 충분한 화력이나 열량을 얻을 수 없는 문제점이 있었다. 한편, 충분한 화력이나 열량을 얻기 위해 버너 본체 내로 강하게 공기를 주입하는 경우에는 버너의 화력은 증대되지만 버너의 그릴 위에 쌓여있던 아직 타지 않았거나 부분적으로만 연소된 목재칩이나 목재펠릿이 버너 내부로 유입된 강한 공기 흐름에 의해 날려서 배출구를 통해 외부로 배출되어 버려서, 목재칩이나 펠릿이 연소에 충분히 사용되지도 못한 채 연료입자나 불완전연소 생성물 또는 그을음이 버너 밖으로 비산해 버림으로써 결과적으로 충분한 화력이나 열효율을 얻지 못하고 비산된 그을음 등으로 주변 환경이 오염되는 문제점이 있었다.

특허 제10-0887880호에는 사이클론집진기가 구비된 화목보일러가 개시된다. 실용 제20-0363447호에도 사이클론식 집진기가 구비된 소각로가 개시된다. 그러나 여기서 이들 사이클론은 단순히 집진용도로 사용되며 연소효율을 높이는 기능은 없다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 목재 버너의 문제점에 착안하여 제안된 것으로서, 본 발명은 난로나 보일러 또는 열풍기로 사용될 수 있으며, 목재칩이나 목재펠릿, 기타 연료를 거의 완전 연소시킬 수 있어서, 연소생성물인 재의 발생을 최소화하고 분진이나 그을음으로 인한 환경오염을 없앨 수 있고, 연료 사용량에 비해 강력한 화력과 열량을 얻을 수 있도록 된 새로운 구조의 연소장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 투입된 연료가 쌓이는 다공판(12)이 내부에 형성된 버너본체(10)와, 이 버너본체(10)의 상부 일측에 연통되는 연료투입구(14)와, 상기 버너본체(10)의 하부로 연통되며 공기를 공급하는 제1에어공급부(18)와, 상기 버너본체(10)의 다공판(12)에 인접하게 형성되어 연료에 불을 붙이는 착화부(20)와, 상기 버너본체(10)의 상부와 연통되어 상향 연장되며 연소에 따른 화염과 열기가 배출되는 내통체(24)와, 상기 내통체(24)의 둘레벽 및 상단으로부터 이격되도록 내통체(24)를 둘러싸며 내통체(24)와의 사이에 싸이클론부(30)를 형성하는 외통체(25)와, 상기 외통체(25)의 둘레부 일측에 연통되어 상기 싸이클론부(30)로 공기를 공급하는 제2에어공급부(32)와, 상기 내통체(24)의 상단에 대응하도록 상기 외통체(25)의 상면에 형성된 배출구(28)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소장치가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 내통체(24)는 상부로 갈수록 폭이 좁아지는 테이퍼형태로 구성된 것을 특징으로 하는 연소장치가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 연료투입구(14)는 튜브형상으로 연장형성되고, 이 튜브형상의 연료투입구(14)의 중간에는 버너본체(10)를 향해 가압공기를 주입하는 역화방지 에어주입구(15)가 형성된 것을 특징으로 하는 연소장치가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 외통체(25)의 하단 외주면에는 연소후 생성된 재가 배출되는 배출공(29)이 형성된 것을 특징으로 하는 연소장치가 제공된다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 연료투입구(14)로부터 버너본체(10)의 다공판(12) 위로 투입된 연료가 제1에어공급부(18)로부터 공급되는 공기의 산소에 의해 연소되고, 그 결과 발생된 화염과 열기가 내통체(24)를 통해 배출구(28)로 배출될 때, 버너본체(10) 하부의 제1에어공급부(18)로부터 강한 압력으로 공기를 불어넣더라도, 이 공기흐름에 의해 연소중인 연료더미로부터 비산된 연료입자나 불완전 연소물 또는 그을음이 내통체(24)를 통해 배출되려고 할 때, 외통체(25)의 둘레부 일측의 제2에어공급부(32)로부터 내통체(24)와 외통체(25) 사이의 원통형 싸이클론부(30)에 공급되어 선회되는 에어흐름에 의해 발생되는 원심력에 의해 비산된 연료입자나 불완전 연소생성물이 바로 배출되지 못하고 측방으로 유도되어 고속으로 회전하면서 제2에어공급부(32)로부터 공급된 공기의 보충에 의해 재차 연소될 수 있어서, 완전연소에 가까운 연소가 이루어지고, 이에 따라 그을음이나 연기 기타 불완전 연소생성물이 배출구(28)로 배출되는 것이 억제된다.

이와 같이, 제1에어공급부(18)를 통해 강력한 힘으로 버너본체(10) 내로 에어를 공급하더라도 그을음이나 기타 불완전 연소생성물이 배출구(28)를 통해 곧바로 배출되지 않고, 선회공기의 원심력에 의해 싸이클론부(30)에서 포획되어 재차 연소되므로, 제1에어공급부(18)에 더하여 제2에어공급부(32)에 의해 충분한 양의 공기 또는 산소가 공급되므로 완전연소에 가까운 연소가 가능하게 되어, 연료의 사용량 대비 매우 높은 화력과 열량을 얻을 수 있고, 그을음이나 연기 등의 배출로 인한 환경오염도 대폭 방지되어 열효율이 우수하면서도 친환경적인 난방장치를 달성할 수 있다.

또한, 내통체(24)가 상부로 갈수록 폭이 좁아지는 테이퍼 형태로 구성되므로, 싸이클론부(30)에서 선회되는 공기가 내통체(24)를 통해 하부로 역류하기 어려우며, 싸이클론부(30)에서 재차 연소된 공기가 내통체(24)의 외벽을 타고 배출구(28)로 원활하게 유출될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 연료투입구(14)가 튜브향형상으로 길게 연장되고, 이 튜브형상의 연료투입구(14)의 중간에는 버너본체(10)를 향해 가압공기를 주입하는 역화방지 에어주입구(15)가 형성되므로, 버너본체(10) 내에서 발생된 화염이 연료투입구(14)를 통해 역화되는 것을 방지할 수 있다. 그리고 외통체(25)의 하단 외주면에는 배출공(29)이 형성되어 싸이클론부(30)에서 연료가 재차 연소되고 남은 미량의 재가 이 배출공(29)을 통해 외부로 배출될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예의 개략적 단면구성도

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 바람직한 실시예의 개략적 단면구성도이다. 본 발명의 연소장치는 난로나, 열풍발생기, 보일러 등에 사용될 수 있다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따르면, 버너본체(10)의 상부 일측에는 도시안된 연료공급부로부터 목재펠릿이나 톱밥, 목재칩 기타의 연료가 투입되는 연료투입구(14)가 형성되고, 버너본체(10)의 내부에는 투입된 연료가 쌓이는 다공판(12)이 형성된다. 버너본체(10)의 다공판(12) 하부에는 제1에어공급부(18)가 연통되며, 이 제1에어공급부(18)에는 도시안된 송풍기로부터 에어가 공급된다. 다공판(12)의 상부에는 가스토치나 전기히터 등으로 이루어진 착화부(20)가 구비된다. 그리고 이 다공판(12)의 타측에는 연료가 타고 발생한 재나 비연소성 광물질 등의 연소생성물을 긁어서 배출하기 위한 스크래퍼(22)가 구비된다.

버너본체(10)의 상부에는 내통체(24)가 연통되어 상향 연장된다. 그리고 이 내통체(24)의 외측에는 내통체(24)의 둘레벽 및 상단으로부터 이격되도록 형성되는 외통체(25)가 버너본체(10)의 상면에 설치된다. 내통체(24)와 외통체(25) 사이의 공간은 싸이클론부(30)를 구성한다. 외통체(25)의 둘레부 일측에는 제2에어공급부(32)가 형성된다. 이 제2에어공급부(32)는 내통체(24)에 대하여 대략 접선방형으로 배치되어 제2에어공급부(32)로부터 유입된 공기가 내통체(24)와 외통체(25) 사이의 싸이클론부(30)에서 선회하도록 한다. 이에 따라 제2에어공급부(32)로부터 유입된 선회공기에 의해 싸이크론부(30)에서 원심력이 작용하므로 내통체(24)를 통해 배출되는 배출가스나 화염이 이 원심력에 의해 측방으로 유도된다. 그리고 외통체(25)의 상면에는 내통체(24)의 상단에 대응하는 위치에 배출구(28)가 형성된다.

이러한 구성에 따라, 버너본체(10)에서 제1에어공급부(18)를 통해 공급되는 공기의 양을 대폭 증대시키기 위해 제1에어공급부(18)로부터의 유입공기의 압력을 높이더라도, 이러한 공기압력에 의해 목재칩이나 목재펠릿과 같은 연료가 타다가 미연소 또는 불완전연소된 상태에서 내통체(24)를 통해 배출되더라도, 제2에어공급부(32)로부터 공급되어 싸이클론부(30)에서 선회하는 공기의 원심력작용에 의해 곧바로 외통체(25)의 배출구(28)로 배출되지 못하고, 외통체(25)의 측방으로 유도되어 선회되면서, 제2에어공급부(32)를 통해 도입된 추가적인 공기 또는 산소에 의해 재차 연소되므로, 연료가 거의 완전연소에 가까운 상태로 연소될 수 있다.

이러한 본 발명에 따르면, 제1에어공급부(18)를 통해 충분한 산소를 공급하더라도 연료가 미연소 또는 불완전연소상태로 그대로 외부로 배출되지 않으므로, 제1에어공급부(18)를 통해 공급되는 공기의 양을 대폭 증대시킬 수 있어서, 버너본체(10) 내에서 충분한 산소의 존재하에서 연료가 연소될 수 있고, 또한 제2에어공급부(32)에서 추가적으로 공급된 공기에 의해 미연소 연료 또는 불완전 연소생성물이 재차 연소되므로, 결과적으로 완전연소에 가까운 연소효율을 달성할 수 있어서, 높은 화력과 연소효율을 달성할 수 있다.

또한 연료투입구(14)로부터 목재칩이나 목재펠릿과 같은 작은 알갱이의 연료가 투입되는데, 버너로부터 발생된 화염이 연료투입구(14)에 채워진 연료를 따라 역화되는 것을 방지하기 위해, 연료투입구(14)는 길다란 튜브형태로 제작하고 이 연료투입구(14)의 중간에는 역화방지를 위한 에어주입구(15)를 형성한다. 이 역화방지용 에어주입구(15)는 연료투입구(14)에 대하여 버너본체(10) 쪽을 향하도록 접속되어 이를 통해 도시안된 송풍기로 가압공기를 주입시킴으로써, 버너본체(10) 내에서 화염이 이 연료투입구(14)를 따라 올라와서 역화되지 않도록 한다. 에어주입구(15)로 주입되는 공기의 량은 도시안된 밸브 또는 댐퍼에 의해 조절될 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 내통체(24)는 상부로 갈수록 폭이 좁아지는 테이퍼형태로 구성된다. 이에 따라 싸이클론부(30)에서 선회되는 공기가 내통체(24)를 통해 버너본체(10)쪽으로 역류하기 어려우며, 싸이클론부(30)에서 재차 연소된 공기가 내통체(24)의 외벽을 타고 배출구(28)로 원활하게 유출될 수 있도록 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 외통체(25)의 하단 외주면에는 싸이클론부(30)에서 불완전 연소생성물이 선회되면서 재차 연소되어 생긴 최종적인 재가 외통체(25)의 하단에 축적되면 이를 배출하기 위한 배출공(29)이 형성된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

Claims (3)

1. 투입된 연료가 쌓이는 다공판(12)이 내부에 형성된 버너본체(10)와, 이 버너본체(10)의 상부 일측에 연통되는 연료투입구(14)와, 상기 버너본체(10)의 하부로 연통되며 공기를 공급하는 제1에어공급부(18)와, 상기 버너본체(10)의 다공판(12)에 인접하게 형성되어 연료에 불을 붙이는 착화부(20)와, 상기 버너본체(10)의 상부와 연통되어 상향 연장되며 연소에 따른 화염과 열기가 배출되는 내통체(24)와, 상기 내통체(24)의 둘레벽 및 상단으로부터 이격되도록 내통체(24)를 둘러싸며 내통체(24)와의 사이에 싸이클론부(30)를 형성하는 외통체(25)와, 상기 외통체(25)의 둘레부 일측에 연통되어 상기 싸이클론부(30)로 공기를 공급하는 제2에어공급부(32)와, 상기 내통체(24)의 상단에 대응하도록 상기 외통체(25)의 상면에 형성된 배출구(28)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 내통체(24)는 상부로 갈수록 폭이 좁아지는 테이퍼형태로 구성된 것을 특징으로 하는 연소장치.
   
3. 제1항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 연료투입구(14)는 튜브형상으로 연장형성되고, 이 튜브형상의 연료투입구(14)의 중간에는 버너본체(10)를 향해 가압공기를 주입하는 역화방지 에어주입구(15)가 형성된 것을 특징으로 하는 연소장치.

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