KR101313761B1

KR101313761B1 - 대용량 버너

Info

Publication number: KR101313761B1
Application number: KR1020120050286A
Authority: KR
Inventors: 김주섭
Original assignee: (주) 에코프론트
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2013-10-01

Abstract

본 발명은 연료의 불완전 연소를 최소화시켜 연소 효율, 및 가열 성능을 높이고, 입자가 작은 고체 연료를 대량으로 연소시킬 수 있는 대용량 버너를 제공함에 목적이 있다.
본 발명에 따른 대용량 버너는, 고체 연료를 연소하기 위한 버너에 있어서, 관형상의 연소실; 상기 연소실을 감싸도록, 상기 연소실 외측으로 소정 간격 이격되는 몸체; 연료 공급관을 가지고, 상기 연소실 내부에 상기 고체 연료를 공급할 수 있도록, 상기 연소실에 연결되는 연료 공급부; 및 상기 연소실을 관통하고, 단부가 상기 고체 연료의 더미 내부에 삽입되어 공기를 공급할 수 있고, 서로 다른 길이를 가진 적어도 둘 이상의 송풍관을 포함할 수 있다.

Description

대용량 버너{LARGE-CAPACITY BURNER}

본 발명은, 대용량 버너에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보일러 등을 가열하기 위한 대용량 버너에 관한 것이다.

현재 사용되고 있는 보일러는 산업용 보일러에서부터 가정용 보일러에 이르기까지 다양한 구조가 존재한다. 일반적으로 가정용 보일러는 동절기나 이른 봄 또는 늦가을과 같이 기온이 낮은 계절에 실내공간을 쾌적하고 따뜻하게 난방시키기 위한 난방수단으로서, 밀폐된 용기 내의 물이나 열매체를 연소열 또는 그 밖의 열원에 의해 가열시켜 가열된 물 또는 증기와 같은 열매체가 난방라인으로 순환되면서 실내공간을 난방시키게 된다. 온수 가열을 위한 연료로는 기름이나 가스, 고체 연료 등이 사용될 수 있는데, 이 중에서 특히 입자가 작은 고체 연료의 경우에 고체 연료 사이의 공간이 적어 고체 연료와 공기와의 충분한 접촉이 이루어 지지 않음으로써 고체 연료의 불완전 연소, 및 연소 효율과 가열 성능 저하의 원인이 된다.

또한, 입자가 작은 고체 연료는 한 번에 대량으로 연소시키는 경우에 큰 용적으로 쌓여있는 고체 연료의 중심부로 공기가 미치지 못한다. 따라서, 고체 연료 더미의 외측만 연소되므로 고체 연료를 대량으로 연소시키는 대용량 버너에 적용하기 불가능하다.

또한, 버너의 연소실 등의 금속으로 이루어지는 구성 요소가 과도한 고온에 노출되는 경우에 금속의 부식과 내구성 저하가 발생하는 문제점이 있다.

더하여, 배기구 측으로부터 불꽃이 역화하는 경우에 연소 효율이 저하되고, 특히 연료 공급관 측으로 역화함으로써 아직 버너 내부로 공급되지 않은 고체 연료를 발화시킬 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 연료와 공기의 접촉을 최대화하여, 입자가 작은 고체 연료를 대량으로 연소시킬 수 있는 대용량 버너를 제공함에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 불완전 연소를 최소화시킴으로써 연소 효율, 및 가열 성능을 높일 수 있는 대용량 버너를 제공함에 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 부식을 최소화시키고, 내구성을 높일 수 있는 대용량 버너를 제공함에 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 역화로 인한 안전 사고를 방지할 수 있는 대용량 버너를 제공함에 또 다른 목적이 있다.

본 발명에 따른 대용량 버너는, 고체 연료를 연소하기 위한 버너에 있어서, 관형상의 연소실; 상기 연소실을 감싸도록, 상기 연소실 외측으로 소정 간격 이격되는 몸체; 연료 공급관을 가지고, 상기 연소실 내부에 상기 고체 연료를 공급할 수 있도록, 상기 연소실에 연결되는 연료 공급부; 상기 연소실 상부에 연결되어 배기 가스를 배출할 수 있는 가스 배출관; 및 상기 연소실을 관통하고, 단부가 상기 고체 연료의 더미 내부에 삽입되어 공기를 공급할 수 있고, 서로 다른 길이를 가진 적어도 둘 이상의 송풍관을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 연소실과 상기 몸체 사이에 삽입되고, 상기 연소실, 및 상기 몸체와 소정 간격 이격되는 연소실 외관을 더 포함하고, 상기 연소실과 상기 연소실 외관에는 복수의 관통공이 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 연소실 외관 내부에는 냉각유체가 유동하기 위한 냉각유체로가 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 연소실에 공기를 공급할 수 있도록, 상기 몸체를 관통하는 하나 이상의 송풍로를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 송풍로는 상기 연소실의 중심을 향하는 방향으로부터 사선 방향으로 형성될 수 있다.

상기 송풍로, 및 상기 송풍관에 공기를 공급할 수 있도록, 상기 몸체의 적어도 일부를 감싸 유체 유동로를 형성하는 송풍 가이드를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 송풍 가이드에 공기를 강제 공급하기 위한 송풍부를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 송풍로에 공기를 공급할 수 있도록, 상기 몸체의 적어도 일부를 감싸 유체 유동로를 형성하는 제1 송풍 가이드; 및 상기 송풍관에 공기를 공급할 수 있도록, 상기 몸체의 적어도 일부를 감싸 유체 유동로를 형성하는 제2 송풍 가이드를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 송풍 가이드, 및 상기 제2 송풍 가이드에 공기를 강제 공급하기 위한 송풍부를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 연료 공급관 내부에 공기를 공급할 수 있도록, 상기 연료 공급관에 연결되는 하나 이상의 연료 공급부 송풍관; 및 상기 연료 공급관 내에 위치하고, 상기 연료 공급부 송풍관을 개폐하는 체크 밸브를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 연소실 외측의 공기의 일부를 상기 배기 가스에 공급할 수 있도록, 일측이 상기 몸체를 관통하는 냉각 배기관을 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 냉각 배기관은 상기 연소실 외관을 관통할 수 있다.

바람직하게는, 상기 냉각 배기관의 타측은 상기 가스 배출관을 관통하여 연결될 수 있다.

바람직하게는, 상기 가스 배출관의 단부에 연결되는 플렌지를 더 포함하고, 상기 플렌지는 내부 공간이 형성되며, 상기 플렌지의 일측에는 상기 내부 공간과 통하도록 복수의 배기공이 형성되고, 상기 냉각 배기관의 타측은 상기 플렌지의 내부 공간과 통하도록 연결되며, 상기 배기 가스는 상기 배기공을 통하여 상기 배기 가스 측으로 배출될 수 있다.

바람직하게는, 상기 송풍관은, 상기 고체 연료의 더미에 둘 이상의 상이한 깊이로 삽입될 수 있다.

바람직하게는, 상기 송풍관은, 지면으로부터 둘 이상의 상이한 높이에 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 송풍관에 구비되어 공기의 유동을 제어하기 위한 조절 밸브를 더 포함하고, 상기 송풍관은 상기 고체 연료의 더미에 서로 하나 이상의 상이한 깊이로 삽입되는 제1 송풍관, 및 제2 송풍관을 포함하며, 상기 연소실의 중앙으로부터 상기 제1 송풍관의 공기 분사 지점까지의 거리가 제1 길이이고, 상기 연소실의 중앙으로부터 상기 제2 송풍관의 공기 분사 지점까지의 거리가 제2 길이이며, 상기 제1 길이가 상기 제2 길이보다 작을 때, 단위 시간당 상기 제1 송풍관의 공기 공급량과 상기 제2 송풍관의 공기 공급량의 비율은 (제1 길이의 제곱)±20％ : ((제2 길이의 제곱)-(제1 길이의 제곱))±20％ 일 수 있다.

본 발명에 따른 대용량 버너는, 연료와 공기의 접촉을 최대화하고, 배기되는 가스에 외기와 고온의 공기를 이중으로 공급하여 불완전 연소를 최소화시킬 수 있으므로, 연소 효율, 및 가열 성능을 극대화가 가능하다. 따라서, 입자가 작은 고체 연료를 대량으로 연소시키는 대용량 버너가 가능하고, 온실 가스의 배출을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 고체 연료 연소 중에 분진, 및 이물질 제거가 실시간으로 가능하므로 연소 효율, 및 가열 성능을 높일 수 있는 효과가 있다. 더하여, 고온에 노출되는 구성 요소의 과도한 온도 상승을 방지할 수 있으므로 구성 요소의 내구성을 높일 수 있으며, 연료 공급관 측으로의 역화를 방지할 수 있으므로 미투입 고체연료 발화와 이로 인한 화재 사고 및 장치 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 대용량 버너의 사시도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 대용량 버너의 정면도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 대용량 버너의 배면도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 대용량 버너의 내부를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 대용량 버너의 연소실로 공급되는 공기의 유동을 나타내는 도면,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 대용량 버너의 평면투영도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 대용량 버너의 배출 롤러를 나타내는 도면, 및
도 8a, 및 8b는 본 발명의 일실시예에 따른 대용량 버너의 연료 공급부를 나타내는 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 대용량 버너의 사시도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 대용량 버너의 정면도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 대용량 버너의 배면도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 대용량 버너의 내부를 나타내는 도면, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 대용량 버너의 연소실로 공급되는 공기의 유동을 나타내는 도면, 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 대용량 버너의 평면투영도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 대용량 버너는 연소실(100), 송풍관(320), 및 연료 공급부(400)를 포함한다.

연소실(100)은 관형상을 가지고, 연소실(100)의 외측에는 관형상의 연소실 외관(110)이 연소실(100)과 소정 간격 이격되어 구성되며, 연소실 외관(110) 외측에는 몸체(120)가 연소실 외관(110)과 소정 간격 이격되어 구성된다. 연소실(100)의 상부에는 연소실(100)과 통하도록 가스 배출관(130)이 연결되어 구성된다. 또한, 가스 배출관(130)에는 열고 닫을 수 있는 커버(150)가 구성되어, 연소실(100) 내부를 관찰하고 청소하는 것이 가능하며, 연소실(100) 등에는 내화재가 구성될 수 있다.

몸체 외측에는 송풍 가이드(300)가 구성되는데, 송풍 가이드(300) 몸체 외면을 따라 내측에 공간이 형성되도록 결합되어 공기의 유동로를 형성한다. 송풍부(330)는 연소실(100) 등에 외부의 신선한 공기를 공급하기 위한 것으로, 송풍 가이드(300)에 연결되어 공기를 공급한다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 송풍 가이드(300) 내부는 격벽에 의해 분리되어 제1 송풍 가이드(300A), 및 제2 송풍 가이드(300B)로 구성되는데, 각각 송풍부(330)에 연결될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 송풍 가이드(300) 내부는 격벽에 의해 분리되지 않고 단일 공기 유동 경로를 형성할 수 있다.

제1 송풍 가이드(300A)의 공기는 송풍로(310)를 통하여 연소실 외관(110), 및 연소실(100) 측으로 공급되는데, 송풍로는(310) 송풍 가이드(300)로부터 몸체(120)를 관통하여 구성된다.

연소실(100)에는 복수의 관통공이 형성되는데, 본 발명의 일실시예에 따르면, 관통공은 고체 연료가 통과할 수 없는 지름을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 연소실 외관(110)에 복수의 관통공이 형성되는데, 본 발명의 일실시예에 따르면, 공기의 원할한 흐름을 위하여 연소실 외관(110)의 관통공은 연소실(100)의 관통공보다 큰 지름을 가지는 것이 바람직하다.

도 6을 참조하면 송풍로(310)는 몸체(120)를 수직으로 관통하지 않고 사선으로 관통하는데, 이는 연소실(100)로 공기가 원할하게 공급될 수 있도록 하기 위한 것이다. 즉, 공기가 연소실 외관(110)을 따라 유동하여 회전하면서 연소실(100), 및 연소실 외관(110)의 관통공을 보다 원할하게 통과할 수 있으므로, 연소실(100)로의 효과적인 공기 공급이 가능하다.

송풍관(320)은 연소실(100) 내부에 쌓이는 고체 연료 더미의 내부로 공기를 공급하기 위한 것으로, 몸체(120), 연소실 외관(110), 및 연소실(100)을 관통한다. 송풍관(320)의 일측은 제2 송풍 가이드(300B)에 연결되고, 타측은 고체 연료 더미의 내부에 위치함으로써, 제2 송풍 가이드(300B)의 공기가 고체 연료 더미의 내부에 공급될 수 있다. 이때, 모든 송풍관(320)의 길이가 동일한 경우에 연소실(100)로부터 일정한 거리의 고체 연료 더미 내부에만 공기가 공급되어 연소 효율이 저하될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 제1 길이를 가지는 제1 송풍관(320A), 및 제2 길이를 가지는 제2 송풍관(320B)이 구성됨으로써 각기 다른 깊이로 공기를 공급할 수 있다. 따라서, 연소 효율을 높이고, 완전 연소에 가깝게 유도할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 송풍관(320)의 길이를 셋 이상으로 구성하여 더욱 다양한 깊이로 공기를 공급할 수 있다. 또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 송풍관(320)의 지면으로부터의 높이를 각기 상이하게 구성하여 다양한 위치로 공기를 공급할 수 있다. 또한, 송풍관(320)은 외부로부터 착탈이 가능하다. 도 5, 및 도 6을 참조하면, 송풍관(320) 등을 통한 공기의 유동을 확인할 수 있다.

한편, 도시되지는 않았으나, 송풍관(320)에는 각각 조절 밸브가 구성될 수 있으며, 이들을 독립적으로 작동시킴으로써 공기 공급량을 조절할 수 있다. 따라서, 고체 연료의 투입량, 연소 상황, 및 연소 진행 단계 등에 따른 최적의 연소가 가능하다.

도 6을 참조하면, 상기 제1 송풍관(320A)의 공기 공급 구역은 A이고, 제2 송풍관(320B)의 공기 공급 구역은 B이며, C는 연소실의 관통공을 통하여 공기를 공급받을 수 있다. 따라서, 상기 연소실(100)의 중앙으로부터 상기 제1 송풍관(320A)의 단부(공기 분사 지점)까지의 거리가 r1이고, 상기 연소실(100)의 중앙으로부터 상기 제2 송풍관(320B)의 단부(공기 분사 지점)까지의 거리가 r2일 때, 구역 A의 면적과 구역 B의 면적의 비율은

: (

)이다. 따라서, 제1 송풍관(320A)과 제2 송풍관(320B)의 단위 시간당 공기 분사 비율은

: (

)일 수 있다. 즉, 조절 밸브를 이용하여 각 송풍관(320)의 공기 분사 비율을 최적으로 조절함으로써 연소 효율을 극대화할 수 있다. 한편, 제1 송풍관(320A)과 제2 송풍관(320B)의 공기 분사 비율은 각각 ±20%의 범위 내에서 조절될 수 있으며, 이 경우에도 효과적인 연소가 가능하다.

또한, 도시되지는 않았으나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 송풍관(320)의 측부에 복수의 구멍을 형성하여 고체 연료 더미 내부에 공기를 고르게 공급할 수 있다.

연소실(100) 내부로 투입되는 고체 연료는 연소실(100) 하부로부터 적층되고, 고체 연료가 연소된 분진은 연소실(100)의 하부로 배출될 수 있다. 연소실(100)의 하단에는 배출 롤러(200)가 구성되는데, 배출 롤러(200)의 정지 시에는 분진의 배출이 차단되고, 배출 롤러(200)의 회전 시에는 분진이 배출됨으로써 분진의 배출이 조절될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 연소실(100)의 하부와 소정 간격을 가지는 센서부가 위치하는데, 본 발명의 일실시예에 따르면 센서부는, 연소실(100) 하부의 온도를 측정할 수 있는 온도 센서를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 센서부는, 연소실(100) 하부의 광량를 측정할 수 있는 광 센서를 포함할 수 있다. 또한, 몸체(120)의 하부에는 배출부(140)가 연결되어 배출 롤러(200)를 통하여 배출되는 타고남은 재나 이물질, 및 분진 등을 배출시킬 수 있고, 배출부(140)의 일측에는 점화 코일을 포함하는 점화부(700)가 구성되어 고체 연료를 점화시킬 수 있다.

연소실(100)의 하부는 연소실(100) 내부의 타고남은 재나 이물질, 및 분진 등이 잘 배출될 수 있도록 경사져서 형성되고, 연소실(100) 하부 일측에는 진동 플레이트(210)가 힌지 구성된다. 진동 플레이트(210)의 일측은 구동 로드(212)를 통하여 진동 모터(211)와 연결되는데, 진동 모터(211)에 의해 진동 플레이트(210)가 진동함으로써 타고남은 재나 이물질, 및 분진 등을 효과적으로 배출시킬 수 있다.

연료 공급부(400)는 연소실(100) 내부로 고체 연료를 공급하기 위한 것으로, 일실시예에 따르면, 연료 공급관(410)의 내부에는 스크류(미도시)가 구성되어 고체 연료를 공급할 수 있다. 또한, 연료 공급관(410)의 일측에는 연료 감지 센서(460)가 구비되어 고체 연료의 투입 여부, 및 투입량을 감지할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 대용량 버너의 작동은 다음과 같다.

송풍부(330)로부터 공급되는 공기가 연료 공급관(410)의 일측에 구성되는 연료 공급부 송풍관(420)을 통하여 공급되고, 제1 체크 밸브(441)는 연료 공급부 송풍관(420)을 통하여 공급되는 공기에 의하여 개방된다. 펠릿 등의 고체 연료는 제1 체크 밸브(441)를 지나 연소실(100) 내부로 투입된다. 투입되는 고체 연료는 연소실(100) 하부로부터 적층되어 연소실(100) 내부에 쌓이게 된다.

투입된 고체 연료는 점화부(700)에 의해 점화되고, 고체 연료의 원할하고 완전한 연소를 위하여 송풍 가이드(300)를 통해 공기가 공급된다. 송풍부(330)로부터의 공기는 제3 체크 밸브(443)를 개방시키고, 제1 송풍 가이드(300A)를 통하여 이송되는 공기는 송풍로(310), 연소실 외관(110), 및 연소실(100)을 통하여 고체 연료에 공급된다. 또한, 제2 송풍 가이드(300B)를 통하여 이송되는 공기는 송풍관(320)을 통하여 고체 연료 더미의 내부에 공급된다. 이때, 송풍 가이드(300), 및 송풍관(310)은 원할한 공기 공급을 위하여, 위치와 개수가 다양하게 구성될 수 있다.

고체 연료가 연소되면서 생성되는 고온의 가스는 가스 배출관(130)을 통하여 배출된다. 또한, 연소된 고체 연료의 타고남은 재나 이물질, 및 분진 등과, 고체 연료에 묻어있는 모래 등의 이물질은 연소실(100)의 하부로 배출된다. 연소된 고체 연료의 분진, 및 이물질은 연소 중인 고체 연료보다 온도, 또는 광량이 낮다. 따라서, 센서부에서 측정되는 온도, 또는 광량이 소정 값 이하이면 연소실(100)의 하부 내측에 분진이 쌓여있는 것으로 볼 수 있으며, 이 경우에 배출 롤러(200)가 작동된다. 배출 롤러(200)의 작동에 따라 연소실(100) 하부의 분진이 배출부(140)로 배출되는데, 이때 분진, 및 분진 중의 이물질 등이 롤러에 의하여 조밀하게 분쇄될 수 있다. 분진의 배출 중에 센서부에서 측정되는 온도, 또는 광량이 소정 값 이상이면 연소 중인 고체 연료로 볼 수 있으며, 배출 롤러(200)의 작동이 멈춘다. 또한, 분진이 연소실(100) 하부 등에 점착되어 배출이 곤란한 경우에 진동 플레이트(210)를 진동, 및 이동시킴으로써 분진을 효과적으로 배출시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 대용량 버너의 배출 롤러를 나타내는 도면으로서, 기어 형상을 가지는 복수의 조립체가 구동축에 서로 소정 간격을 가지고 결합된다. 배출 롤러(200)가 회전함에 따라 분진이 분쇄되어 배출될 수 있고, 이웃하는 조립체의 틈을 통하여 배출부(140)로부터 연소실(100) 측으로 공기가 유입될 수 있다.

한편, 고체 연료가 주로 연소되는 연소실(100)은 공기의 공급, 및 흐름이 매우 중요한데, 도 5를 참조하면, 내부 몸체(210)로 공급되는 공기는 연소실 외관(110)의 관통공을 통과하고, 연소실(100)의 관통공을 지나 고체 연료로 공급된다. 이는 공기가 상대적으로 직경이 큰 연소실 외관(110)의 관통공과 상대적으로 직경이 작은 연소실(100)의 관통공을 순차적으로 통과하도록 함으로써, 공기의 유속을 느리게 하고, 고체 연료와 공기의 접촉을 균일하게 극대화하기 위한 것이다. 공기의 유속을 저하시킴으로써 공기의 유속이 빠를 경우에 발생할 수 있는 고체 연료의 흩날림을 방지할 수 있고, 고체 연료와 공기의 접촉을 균일하게 극대화함으로써 연소 효율 증가, 및 불완전 연소의 감소가 가능하다. 또한, 공기가 연소실(100) 외면에 골고루 도달함으로써 연소실(100)의 과도한 온도 상승을 보다 확실하게 방지할 수 있다. 도 5에서는 공기 유동의 이해를 돕기 위하여 장치의 구성을 간략하게 나타내었다.

또한, 연소실(100)의 과도한 온도 상승을 방지하기 위하여 냉각 배기관(500)이 구성된다. 냉각 배기관(500)의 일단은 연소실 외관(110), 및 몸체(120)를 관통하여 결합되고, 타단은 플렌지(160)을 관통하여 연결되는데, 각각 플렌지(160)의 상부, 및 하부에 결합된다. 플렌지(160)는 가스 배출관(130) 단부에 형성되는데, 내부에 공간이 형성되고, 배기 가스가 배출되는 방향으로 복수의 배기공(161)이 관통 형성된다. 연소실(100) 근처의 고온의 공기 중 일부는 냉각 배기관(500)을 통하여 플렌지(160)로 유동하고, 플렌지(160)의 배기공(161)을 통하여 배출되는데, 이때 가스 배출관(130)을 통하여 배출되는 배기 가스에 공급될 수 있다. 따라서, 금속이나 내화재 등으로 이루어진 구성 요소들의 과도한 고온 노출을 방지하여 부식, 및 내구성 저하를 방지할 수 있으며, 가스 배출관(130)의 배기 가스에 고온의 공기를 공급함으로써 완전 연소를 유도할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 연소실 외관(110), 및 가스 배출관(130) 내부에 공간을 형성할 수 있도록 이중 구조로 제작함으로써 과도한 온도 상승을 방지할 수 있다.

한편, 가스 배출관(130), 제1 송풍 가이드(300A), 제2 송풍 가이드(300B), 점화부(700), 및 배출부(140) 등은 파이프에 의해 송풍부(330)에 연결될 수 있는데, 각각의 파이프에 밸브(600)가 구성되어 각 부분으로 공급되는 공기량을 조절할 수 있다. 특히, 배출부(140)로 공급되는 공기는 배출 롤러(200)를 통하여 연소실 측으로 공급될 수 있고, 진동 플레이트(210) 측으로 공급되는 공기는 진동 플레이트(210) 하단의 틈새, 및 진동 틀레이트 맞은편의 틈새를 통하여 연소실 측으로 공급될 수 있다.

도 8a, 및 8b는 본 발명의 일실시예에 따른 대용량 버너의 연료 공급부를 나타내는 도면이다. 연소가 진행될 때 역화 현상이 발생할 수 있는데, 특히 화염이 연료 공급관(410) 측으로 역류하는 경우에 연료 공급관(410) 측이 가열될 수 있다. 이로 인하여 연소실(100)로 미쳐 공급되지 못한 고체 연료가 발화될 수 있으며, 연료 공급부 등의 손상과 화재 사고가 발생할 수 있는데, 본 발명에 따르면 상기와 같은 역화를 방지할 수 있다.

도 8a를 참조하면, 송풍부(330)가 작동하고, 제1 및 제3 체크 밸브(441, 443)가 개방되며, 송풍부(330)로부터 공급되는 공기는 연료 공급부 송풍관(420), 제1 및 제3 체크 밸브(441, 443)를 지나 연소실(100)측으로 공급된다. 이때, 제2 체크 밸브(442)는 폐쇄되어 있는 상태이다. 제3 체크 밸브(443)는 오른쪽으로 완전히 회전하여 연료 공급부 보조 송풍관(430)을 폐쇄하고, 연소실(100) 측으로 외기를 공급한다.

도 8b를 참조하면, 연소실(100) 측으로의 강제 공기 공급을 중단하는 경우에는, 송풍부(330)가 정지하고 제3 체크 밸브(443)는 상기와 반대 방향으로 회전하여 폐쇄되고, 연료 공급부 보조 송풍관(430)은 개방된다. 이때 연료 공급관 온도 측정부(450)에 의해 역화가 감지되면 송풍부(330)가 작동하고, 외기가 연료 공급부 보조 송풍관(430) 및 제2 체크 밸브(442)를 통하여 연료 공급관(410) 내부로 공급되어 화염을 저지함으로써 역화가 방지된다. 한편, 제3 체크 밸브(443)는 모터 등의 작동 수단(미도시)에 의해 자동으로 회전하여 개폐될 수 있다.

입자가 작은 고체 연료는 입자 사이의 공간이 크지 못한데, 적은 양의 고체 연료를 연소시키는 경우에는 문제가 없으나, 고체 연료를 한번에 대량으로 연소시키는 경우에는 큰 용적으로 쌓여있는 고체 연료의 중심부로 공기가 미치지 못한다. 따라서, 고체 연료 더미의 외 측만 연소되고 중심부는 연소가 곤란하므로, 현재 입자가 작은 고체 연료를 대량으로 연소시키는 대용량 버너를 구현하기가 매우 곤란하다. 또한, 연료를 대량으로 연소시키는 경우에 연소실 등과 같은 금속 등으로 이루어진 구성 요소가 과도한 고온에 노출되므로 구성 요소의 부식과 내구성 저하를 유발한다.

하지만, 본 발명에 따른 대용량 버너는, 연속적으로 유입되는 고체 연료 더미의 외측은 물론 중심부 또한 공기와 최대로 균일하게 접촉할 수 있도록 하여, 불완전 연소를 최소화시키고 연소 효율, 및 가열 성능을 높임으로써 입자가 작은 고체 연료를 대량으로 연소시킬 수 있는 대용량 버너를 구현할 수 있다.

또한, 고체 연료 더미의 내측에 공기를 공급함에 있어서, 위치에 따라 공기 분사 비율을 최적으로 조절하여 연소 효율을 극대화할 수 있다.

또한, 배기되는 가스에 외기와 고온의 공기를 이중으로 공급하여 불완전 연소를 최소화시킬 수 있으며, 온실 가스의 배출 또한 최소화시킬 수 있다.

또한, 연료를 대량으로 연소시키는 경우에 온도가 과도하게 상승하는데, 이에 따라 금속 또는 내화재로 제작되는 연소실 등이 과도한 고온에 노출됨으로써 부식, 및 내구성 저하가 발생한다. 하지만, 본 발명에 따른 대용량 버너는, 고체 연료에 공급되는 공기가 연소실 등의 금속으로 제작된 구성 요소와 충분히 균일하게 접촉하고, 연소실 근처의 과열된 공기를 외부로 배출하여 장치의 과도한 고온에 노출되는 것을 방지할 수 있으므로, 부식과 내구성 저하를 방지할 수 있다.

또한, 고체 연료가 연소된 후 발생하는 분진, 및 이물질이 연소실 내부에 적체되는 경우에 고체 연료로의 공기 공급이 원활하지 않은 등, 연소 효율이 저하되는 문제가 발생한다. 하지만, 본 발명에 따른 대용량 버너는, 분진, 및 이물질 제거가 원할하므로 연소 효율을 높일 수 있다.

또한, 본 발명은 연료 공급부 측으로의 역화를 확실하게 방지하는 것이 가능하므로, 미투입 고체 연료의 발화, 연료 공급관 측의 내구성 저하 및 연소 효율 저하를 방지할 수 있고, 특히 화재 사고 발생을 방지할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

100: 연소실 110: 연소실 외관
120: 몸체 130: 가스 배출관
140: 배출부 150: 커버
200: 배출 롤러 210: 진동 플레이트
211: 진동 모터 212: 구동 로드
300: 송풍 가이드 300A: 제 1 송풍 가이드
300B: 제2 송풍 가이드 310: 송풍로
320: 송풍관 320A: 제1 송풍관
320B: 제2 송풍관 330: 송풍부
400: 연료 공급부 410: 연료 공급관
420: 연료 공급부 송풍관 430: 연료 공급부 보조 송풍관
441: 제1 체크 밸브 442: 제2 체크 밸브
443: 제3 체크 밸브 450: 연료 공급관 온도 측정부
460: 연료 감지 센서
500: 냉각 배기관 600: 밸브
700: 점화부

Claims

고체 연료를 연소하기 위한 버너에 있어서,
관형상의 연소실;
상기 연소실을 감싸도록, 상기 연소실 외측으로 소정 간격 이격되는 몸체;
연료 공급관을 가지고, 상기 연소실 내부에 상기 고체 연료를 공급할 수 있도록, 상기 연소실에 연결되는 연료 공급부;
상기 연소실 상부에 연결되어 배기 가스를 배출할 수 있는 가스 배출관; 및
상기 연소실을 관통하고, 단부가 상기 고체 연료의 더미 내부에 삽입되어 공기를 공급할 수 있고, 서로 다른 길이를 가진 적어도 둘 이상의 송풍관
을 포함하는 대용량 버너.
제1항에 있어서,
상기 연소실과 상기 몸체 사이에 삽입되고, 상기 연소실, 및 상기 몸체와 소정 간격 이격되는 연소실 외관을 더 포함하고, 상기 연소실과 상기 연소실 외관에는 복수의 관통공이 형성되는 대용량 버너.
제2항에 있어서,
상기 연소실 외관 내부에는 냉각유체가 유동하기 위한 냉각유체로가 형성되는 것을 특징으로 하는 대용량 버너.
제2항에 있어서,
상기 연소실에 공기를 공급할 수 있도록, 상기 몸체를 관통하는 하나 이상의 송풍로
를 더 포함하는 대용량 버너.
제4항에 있어서,
상기 송풍로는 상기 연소실의 중심을 향하는 방향으로부터 사선 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 대용량 버너.
제4항에 있어서,
상기 송풍로, 및 상기 송풍관에 공기를 공급할 수 있도록, 상기 몸체의 적어도 일부를 감싸 유체 유동로를 형성하는 송풍 가이드
를 더 포함하는 대용량 버너.
제6항에 있어서,
상기 송풍 가이드에 공기를 강제 공급하기 위한 송풍부
를 더 포함하는 대용량 버너.
제4항에 있어서,
상기 송풍로에 공기를 공급할 수 있도록, 상기 몸체의 적어도 일부를 감싸 유체 유동로를 형성하는 제1 송풍 가이드; 및
상기 송풍관에 공기를 공급할 수 있도록, 상기 몸체의 적어도 일부를 감싸 유체 유동로를 형성하는 제2 송풍 가이드
를 더 포함하는 대용량 버너.
제8항에 있어서,
상기 제1 송풍 가이드, 및 상기 제2 송풍 가이드에 공기를 강제 공급하기 위한 송풍부
를 더 포함하는 대용량 버너.
제1항에 있어서,
상기 연료 공급관 내부에 공기를 공급할 수 있도록, 상기 연료 공급관에 연결되는 하나 이상의 연료 공급부 송풍관; 및
상기 연료 공급관 내에 위치하고, 상기 연료 공급부 송풍관을 개폐하는 체크 밸브
를 더 포함하는 대용량 버너.
제4항에 있어서,
상기 연소실 외측의 공기의 일부를 상기 배기 가스에 공급할 수 있도록, 일측이 상기 몸체를 관통하는 냉각 배기관
을 더 포함하는 대용량 버너.
제11항에 있어서,
상기 냉각 배기관은 상기 연소실 외관을 관통하는 것을 특징으로 하는 대용량 버너.
제11항에 있어서,
상기 냉각 배기관의 타측은 상기 가스 배출관을 관통하여 연결되는 것을 특징으로 하는 대용량 버너.
제11항에 있어서,
상기 가스 배출관의 단부에 연결되는 플렌지
를 더 포함하고,
상기 플렌지는 내부 공간이 형성되며, 상기 플렌지의 일측에는 상기 내부 공간과 통하도록 복수의 배기공이 형성되고, 상기 냉각 배기관의 타측은 상기 플렌지의 내부 공간과 통하도록 연결되며, 상기 배기 가스는 상기 배기공을 통하여 상기 배기 가스 측으로 배출되는 것을 특징으로 하는 대용량 버너.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 송풍관은, 지면으로부터 둘 이상의 상이한 높이에 배치되는 것을 특징으로 하는 대용량 버너.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 송풍관에 구비되어 공기의 유동을 제어하기 위한 조절 밸브
를 더 포함하고,
상기 송풍관은 상기 고체 연료의 더미에 서로 하나 이상의 상이한 깊이로 삽입되는 제1 송풍관, 및 제2 송풍관을 포함하며, 상기 연소실의 중앙으로부터 상기 제1 송풍관의 공기 분사 지점까지의 거리가 제1 길이이고, 상기 연소실의 중앙으로부터 상기 제2 송풍관의 공기 분사 지점까지의 거리가 제2 길이이며, 상기 제1 길이가 상기 제2 길이보다 작을 때, 단위 시간당 상기 제1 송풍관의 공기 공급량과 상기 제2 송풍관의 공기 공급량의 비율은 (제1 길이의 제곱)±20％ : ((제2 길이의 제곱)-(제1 길이의 제곱))±20％ 인 것을 특징으로 하는 대용량 버너.