KR101405470B1 - 버너 - Google Patents

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전창준
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주식회사 한별
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Abstract

본 발명은 버너에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명의 버너는 목질계바이오매스의 가스화를 통하여 얻어지는 합성가스나 탄화공정의 부생가스를 이용한 보일러 연계형 버너에 관한 것이다. 또한 본 발명은 합성가스를 보일러에 적용하여 산업용 열원으로 활용할 수 있도록 제작된 합성가스 전용 버너에 대하여 기술한다.
위와 같은 본 발명에 의하여 저열량의 합성가스나 탄화공정에서 발생하는 부생가스를 연소하여 보일러와 연계운전할 수 있으며, 저열량 가스를 연소시킬 수 있도록 하였다. 또한 저열량의 가스를 산업용 연료로 대체할 수 있도록 하였다.

Description

버너{Burner}
본 발명은 버너에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명의 버너는 목질계바이오매스의 가스화를 통하여 얻어지는 합성가스나 탄화공정의 부생가스를 이용한 보일러 연계형 버너에 관한 것이다. 또한 본 발명은 합성가스를 보일러에 적용하여 산업용 열원으로 활용할 수 있도록 제작된 합성가스 전용 버너에 대하여 기술한다.
목질계바이오매스의 가스화를 통하여 얻어지는 합성가스나 탄화공정의 부생가스는 일반 천연가스 연료에 비하여 발열량이 1/9 수준인 1,000 ~ 1,100Kcal/Nm3 정도로 저열량의 가스이다.
이러한 저열량의 가스를 보일러에 연계하여 연소시키기 위하여 일반 LPG 버너나, 경유버너를 통하여는 연소시키기 어렵다. 일정한 화염의 형태를 유지하여 연소할 수 있도록 특수한 구조의 전용버너를 제작하여야 한다.
한국공개특허 제10-2011-0000572호의 경우 공기 노즐을 흐르는 공기 유량에 의해 화로내에서 화염의 형성위치를 고체 연료 버너의 상하 또는 좌우 방향으로 제어하는 것이 가능해져, 연소장치 내를 흐르는 연소 가스의 체류 시간이 바뀌기 때문에 연소장치 내에서의 전열량이 바뀌어 출구 연소 가스의 온도를 변경할 수 있는 것으로 개시하고 있다.
위 공개특허의 입구측의 구조를 복잡하게 하여 공기 유로의 개폐 제어에 많은 영향을 줌으로써, 공기 유입량을 조절함에 있어서 안정성을 저해하게 되는 요인으로 작용하고 있다.
한국공개특허 제10-2011-0000572호(2011.01.03. 공개, 명칭 : 고체 연료 버너, 고체 연료 버너를 이용한 연소장치와 그 운전방법)
본 발명은 저열량 합성가스의 완전연소를 위하여 3단계의 공기량 제어를 위한 구성을 갖고 있다. 1단계 장치는 합성가스와 1차 공기의 혼합을 통한 연소를 목적으로 구성되며, 2단계 장치는 합성가스의 완전 연소를 위한 공기투입장치이며, 3단계 장치는 본체 내부의 축열 열량을 이용한 분사 노즐로 구성된다. 한편, 3단계 장치는 용도에 따라 공기 대신 보조 연료 예를 들면, LPG 가스 등의 가스를 주입하여 저열량 버너의 단점을 보완하도록 하기 위함이다.
본 발명은 중심측에 구비되어 가스가 주입되는 가스주입부(111) 및 상기 가스주입부(111)를 둘러싸고 있으며, 공기가 주입되도록 공기주입부(112)가 구비된 외통(113)을 포함하는 메인주입부(110); 상기 메인주입부(110)의 일측에 연결되며, 상기 가스주입부(111)에서 주입된 가스와 상기 공기주입부(112)에서 주입된 공기가 혼합되어 분사되는 혼합기체주입부(150); 상기 혼합기체주입부(150)의 일측에 구비되어, 상기 혼합기체주입부(150)에서 분사되는 혼합가스가 점화되도록 하기 위한 버너연결부(160); 상기 혼합기체주입부(150) 및 버너연결부(160)를 둘러싸며, 일측에 공기가 주입되도록 공기투입부(140)가 구비된 헤드하우징(120); 및 상기 공기투입부(140)에서 주입된 공기가 주입되는 정도를 조절하기 위한 공기조절부(130);를 포함하는 헤드(100); 및 상기 헤드하우징(120)의 일측에 구비되며, 상기 혼합기체주입부(150)에서 주입되는 혼합기체가 연소되는 본체(200); 를 포함한다.
본 발명의 상기 본체(200)는 상기 헤드하우징(120)과 체결되는 본체하우징(210)을 구비하며, 상기 본체하우징(210)은 내측면 방향으로 내화물(250)이 구비되며, 상기 내화물(250)의 내부에는 외부공기 또는 가스가 내부에 마련된 화실(270)에 주입되는 보조주입부(220)가 더 구비될 수 있다.
본 발명의 상기 보조주입부(220)는 상기 본체하우징(210)의 선단측에 구비되며 통형으로 이루어진 원주부(221); 상기 원주부(221)의 일측과 연결되며, 상기 본체하우징(210)의 길이방향으로 연결된 적어도 하나의 직선부(222); 및 상기 직선부(222)의 단부측에 구비되어 상기 화실(270) 내부에 주입되는 노즐(224);을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 공기조절부(130)는 상기 본체하우징(210) 측에 연결되며, 중심측에 통공(138)이 구비되는 후측판(132); 상기 후측판(132)과 소정거리 이격되어 구비된 전측판(131);을 포함하되, 상기 전측판(131)과 후측판(132)은 연결핀(133)을 통하여 일정 간격을 유지하도록 연결되며, 상기 연결핀(133)의 내측으로 중심축(134)을 구비하며, 상기 중심축(134)에는 개폐부(135)가 회동가능하도록 체결되며, 상기 전측판(131)의 외측에는 상기 중심축(134)과 연결된 스프라켓(136)이 구비되어, 스프라켓(136)의 회전에 따라 개폐부(135)가 회전함으로써, 투입되는 공기의 정도를 조절할 수 있다.
위와 같은 본 발명에 의하여 저열량의 합성가스나 탄화공정에서 발생하는 부생가스를 연소하여 보일러와 연계운전할 수 있으며, 저열량 가스를 연소시킬 수 있도록 하였다. 또한 저열량의 가스를 산업용 연료로 대체할 수 있도록 하였다.
이는 3차에 걸친 공기 또는 가스의 주입으로 가능케 된 것으로 합성가스와 합께 공기가 주입되는 메인주입부, 헤드 하우징 측에서 투입되는 공기의 양을 조절할 수 있도록 구성된 공기조절부 및 본체 측에 구비되어 본체 내부의 축열 열량을 이용한 공기 또는 가스를 주입하기 위한 보조주입부에 의하여 가능케 된 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 버너의 정 단면도
도 2는 본 발명에 따른 버너 중 공기조절부를 도시한 개념도
도 3은 본 발명에 따른 버너 중 공기조절부가 열린 상태를 도시한 개념도
도 4는 본 발명에 따른 버너 중 보조주입부를 도시한 개념도
도 5는 본 발명에 따른 버너의 횡 단면도
본 발명을 도면을 참고하여 상술하도록 한다.
도 1을 참고하면, 본 발명은 헤드(100) 및 본체(200)로 구성된다. 본체(200)의 일측단부에 구비된 체결부(260)에는 보일러(미도시)가 체결된다. 본 발명은 보일러(미도시)에 열을 공급하기 위한 버너에 관한 것이므로 보일러(미도시)에 대한 상술은 생략하도록 한다.
도 1을 참고하여 헤드(100)에 대하여 상술한다.
도 1을 참고하면, 헤드(100)는 가스와 공기를 혼합하여 공급하기 위한 메인주입부(110), 상기 메인주입부(110)의 일측 단부와 결합되는 혼합기체주입부(150), 및 혼합기체주입부(150)에서 분사되는 가스 및 공기의 혼합기체를 점화시키기 위하여 혼합기체주입부(150)의 출구측에 인접하여 구비되는 버너연결부(160)가 구비된다. 한편, 전술한 혼합기체주입부(150) 및 버너연결부(160)는 자세고정부(170)에 의하여 위치가 고정된다.
도 1을 참고하면, 헤드(100)는 본체(200)와 체결된다. 헤드(100)는 그 내부 중심에 전술한 자세고정부(170)에 의하여 혼합기체주입부(150) 및 버너연결부(160)가 고정된다. 헤드하우징(120)의 일측에는 외부 공기 등이 유입될 수 있도록 공기투입부(140)가 구비된다. 공기투입부(140)의 일측에는 헤드하우징(120)의 내측으로 공기가 원활하게 유입될 수 있도록 블로어(송풍기, 미도시)가 구비될 수 있다.
또한, 헤드(100)의 내부에는 공기조절부(130)가 구비되어 공기가 후술하는 본체(200)의 화실(270)의 내측으로 유입될 수 있도록 하였다. 공기조절부(130)에서는 화실(270)의 내부로 유입되는 공기의 양을 조절할 수 있도록 한 구성을 구비하였다.
공기조절부(130)에 대하여 설명한다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 공기조절부(130)는 전측판(131), 후측판(132), 연결핀(133), 중심축(134), 개폐부(135), 스프라켓(136), 및 체인(137) 등으로 이루어진다.
도 2를 참고하면, 전측판(131)은 중심(O)를 기준으로 동일 반경상으로 다수개의 홀(139a)이 구비되며, 그보다 작은 반경상으로 다수개의 홀(139b)가 구비된다. 한편, 전측판(131)의 중심에는 보다 큰 홀이 구비되며, 전측판(131)의 중심에 형성된 홀의 내주면은 자세고정부(170)의 외주면과 체결, 고정된다.
도 2를 참고하면, 후측판(132)은 전술한 전측판(131)과 체결될 수 있도록 동일한 중심을 기준으로 동일 반경으로 다수개의 홀(132a, 132b)이 구비된다. 한편, 후측판(132)의 중심측에는 외측으로 돌출되는 돌출벽(132c)가 구비되며, 돌출벽(132c)은 헤드하우징(120)의 내측부와 체결된다. 이러한 돌출벽(132c)이 헤드하우징(120)과 체결됨으로써 공기조절부(130)가 고정됨과 아울러, 화실(270) 측으로 공기가 유입될 수 있는 통공(138)이 형성될 수 있다.
도 2를 참고하면, 전측판(131)에 형성된 동일 원주상에 구비된 홀(139a)와 후측판(132)에 형성된 동일 원주상에 구비된 홀(132a)은 서로 연결핀(133)에 의하여 체결된다. 연결핀(133)은 전측판(131)과 후측판(132)의 간격을 유지하는 역할을 함과 아울러 개폐부(135)의 회동량을 조절하는 스톱퍼(stopper) 역할을 수행한다.
도 2를 참고하면, 전측판(131)에 형성된 또 다른 동일 원주상에 구비된 홀(139b)과 후측판(132)에 형성된 동일 원주상에 구비된 홀(132b)은 중심축(134)에 의하여 서로 체결된다. 중심축(134)에는 판상의 개폐부(135)가 삽입, 고정된다. 중심축(1340의 일측 단부는 전측판(131)의 외측으로 돌출되어 스프라켓(136)이 체결된다. 다수의 스프라켓(136)은 체인(137)으로 연결된다.
도 1을 참고하면, 다수의 스프라켓(136) 중 어느 하나의 스프라켓에는 손잡이(136a)가 체결된다. 사용자가 손잡이(136a)를 잡고 회동함에 따라 어느 하나의 스프라켓이 회동, 이에 따라 체인(137)이 회동함으로써, 다수의 중심축(134)에 체결된 개폐부(135)가 회동하게 된다. 이에 따라 다수의 개폐부(135)가 회동한다.
즉, 도 2는 닫힌 상태 즉, 공기가 화실(270)측으로 유입되지 않는 상태를 나타내는 것이며, 도 3은 열린 상태 즉, 공기가 화실(270)측으로 유입되는 상태를 도시한 것이다.
도 2를 참고하여, 닫힌 상태는 어느 하나의 개폐부(135)의 단부가 이웃한 다른 하나의 개폐부의 단부와 면접함으로써 전체적으로 닫힌 상태를 유지할 수 있다. 한편, 도 3을 참고하여, 개폐부(135)의 개도를 조절하기 위하여 열린 상태가 될 때에는 어느 하나의 개폐부(135)의 단부가 그 상부측에 구비된 연결핀(133)에 접하게됨으로써 과도하게 열리는 상태를 방지할 수 있는 것이다.
한편, 도 2 및 도 3을 참고하면, 개폐부(135)의 형상으로 인하여 유입되는 공기가 회전함으로써 스월링(swirling)이 발생하여 혼합기체주입부(150)에서 발사되는 혼합기체의 불완전연소된 연료를 공기조절부(130)에서 분사되는 공기에 의하여 섞음으로써 완전연소를 도울 수 있게 된다.
본체(200)에 대하여 상술한다.
도 1을 참고하면, 본체(200)는 본체하우징(210), 보조주입부(220), 센서가이더(230), 지지체(240), 내화물(250) 등으로 이루어진다.
도 1을 참고하면, 본체하우징(210)의 내측으로 내화물(250) 예를 들면, 알루미나 등으로 채워진다. 내화물(250)의 보다 견고한 고정을 위하여 지지체(240)가 구비된다. 또한, 내화물(250)의 내부에는 보조주입부(220) 및 센서가이더(230)가 고정된다.
도 4를 참고하여, 보조주입부(220)에 대하여 상술한다.
보조주입부(220)는 보조주입구(223)가 구비된 원주부(221), 원주부의 일측에 직선방향, 즉, 본체(200)의 길이방향으로 다수 개 구비된 직선부(222)가 구비되며, 직선부(222)의 단부 마다 노즐(224)이 구비된다. 보조주입구(223)에는 공기가 유입될 수 있으며, 화력 증진을 위하여 별도의 연료, 예를 들면, LPG 가스 등이 유입될 수 있다.
도 1을 참고하여, 보조주입부(220)의 보조주입구(223)는 전술한 혼합기체주입부(150)와 가까운 거리에 위치하는 것이 바람직하다. 보조주입구(223)를 통하여 유입된 기체(공기 또는 연료)는 다수개 구비된 직선부(222)를 따라 본체(200)의 길이방향으로 이동하면서 승온된다. 승온된 기체는 화실(270)의 끝부분에서 노즐(224)을 통하여 분사됨으로써 불완전 연소된 내부 연료를 완전 연소되도록 보조하거나, 추가 점화를 함으로써 열을 높일 수 있다.
도 5를 참고하면, 노즐(224)은 원주부(221)의 중심을 기준으로 볼 때 일정각도 편향된 상태로 구비되는 것이 바람직하다. 편향된 노즐(224)의 상태로 인하여 주입되는 유체를 골고루 섞어줄 수 있기 때문(swirling에 의함)이다.
도 1을 참고하면, 센서가이더(230)는 본체(200) 중심방향으로 다수 개 구비되며, 센서가이더(230)의 끝 단부측에 압력 센서 및/또는 온도센서 등이 구비되어 화실(270) 내부의 환경을 계측할 수 있도록 할 수 있다. 이에 따라 안전문제에 대처할 수 있다.
도 1을 참고하여, 체결부(260)와 인접한 부분에 역화방지배출포트(280)를 구비하여 역화시 안전문제에 대처할 수 있다.
100 : 헤드 110 : 메인주입부 120 : 헤드하우징
130 : 공기조절부
200 : 본체 210 : 본체하우징 220 : 보조주입부
230 : 센서가이더 250 : 내화물

Claims (4)

  1. 중심측에 구비되어 가스가 주입되는 가스주입부(111) 및 상기 가스주입부(111)를 둘러싸고 있으며, 공기가 주입되도록 공기주입부(112)가 구비된 외통(113)을 포함하는 메인주입부(110); 상기 메인주입부(110)의 일측에 연결되며, 상기 가스주입부(111)에서 주입된 가스와 상기 공기주입부(112)에서 주입된 공기가 혼합되어 분사되는 혼합기체주입부(150); 상기 혼합기체주입부(150)의 일측에 구비되어, 상기 혼합기체주입부(150)에서 분사되는 혼합가스가 점화되도록 하기 위한 버너연결부(160); 상기 혼합기체주입부(150) 및 버너연결부(160)를 둘러싸며, 일측에 공기가 주입되도록 공기투입부(140)가 구비된 헤드하우징(120); 및 상기 공기투입부(140)에서 주입된 공기가 주입되는 정도를 조절하기 위한 공기조절부(130);를 포함하는 헤드(100); 및
    상기 헤드하우징(120)의 일측에 구비되며, 상기 혼합기체주입부(150)에서 주입되는 혼합기체가 연소되는 본체(200); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 버너.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 본체(200)는,
    상기 헤드하우징(120)과 체결되는 본체하우징(210)을 구비하며,
    상기 본체하우징(210)은 내측면 방향으로 내화물(250)이 구비되며, 상기 내화물(250)의 내부에는 외부공기 또는 가스가 내부에 마련된 화실(270)에 주입되는 보조주입부(220)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 버너.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 보조주입부(220)는,
    상기 본체하우징(210)의 선단측에 구비되며 통형으로 이루어진 원주부(221);
    상기 원주부(221)의 일측과 연결되며, 상기 본체하우징(210)의 길이방향으로 연결된 적어도 하나의 직선부(222); 및
    상기 직선부(222)의 단부측에 구비되어 상기 화실(270) 내부에 주입되는 노즐(224);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 버너.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공기조절부(130)는,
    상기 본체하우징(210) 측에 연결되며, 중심측에 통공(138)이 구비되는 후측판(132);
    상기 후측판(132)과 소정거리 이격되어 구비된 전측판(131);을 포함하되,
    상기 전측판(131)과 후측판(132)은 연결핀(133)을 통하여 일정 간격을 유지하도록 연결되며, 상기 연결핀(133)의 내측으로 중심축(134)을 구비하며, 상기 중심축(134)에는 개폐부(135)가 회동가능하도록 체결되며,
    상기 전측판(131)의 외측에는 상기 중심축(134)과 연결된 스프라켓(136)이 구비되어, 스프라켓(136)의 회전에 따라 개폐부(135)가 회전함으로써, 투입되는 공기의 정도를 조절하는 것을 특징으로 하는 버너.
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