KR101419305B1 - 고체연료의 분말을 이용한 점화장치 및 점화방법 - Google Patents

고체연료의 분말을 이용한 점화장치 및 점화방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고체연료를 이용하는 연소장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고체연료의 분말을 이용한 점화장치 및 점화방법에 관한 것이다. 이를 위해, 이송수단에 의해 공급되는 고체연료를 연소시키는 연소장치의 초기 점화장치에 있어서, 상기 이송수단으로부터 공급된 고체연료가 통과하는 연료투입구(222); 연료투입구(222)의 일측에 구비되어 고체연료의 분말을 통과시키는 스크린(230); 스크린(230)의 일측에 구비되고, 분말이 수용되는 가루통(240); 가루통(240)의 일면에 형성되어 개폐 여부에 따라 분말을 수용하거나 배출하는 개폐수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체연료의 분말을 이용한 점화장치가 제공된다.

Description

고체연료의 분말을 이용한 점화장치 및 점화방법{Ignition device using solid fuel powder and ignition method thereof}
본 발명은 고체연료를 이용하는 연소장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고체연료의 분말을 이용한 점화장치 및 점화방법에 관한 것이다.
고체연료는 일반적으로 석탄과 같은 화석연료, 목재, 목분, 폐목 등을 이용한 목재펠릿, 그리고, 쓰레기나 폐기물을 이용한 연료 등이 있다. 특히, 이러한 고체연료는 그래뉼, 펠릿, 조개탄과 같이 다양한 크기와 형상으로 제조되어 판매, 유통, 사용된다. 참고로, 본 발명에서의 고체연료란 상기 나열한 종류의 연료를 포괄하는 개념으로 일관되게 사용된다.
이러한 고체연료를 사용하는 연소장치로는 보일러, 난로, 고로, 발전소 등이 대표적일 수 있다. 이하에서는 고체연료와 연소장치의 일예인 목재펠릿을 사용한 보일러에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 종래의 목재펠릿 보일러의 개략적인 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 펠릿 저장고(5) 내의 펠릿은 이송스크류(21)에 의해 연료투입구(22)내로 공급되고, 연소실(12)내의 상부화격자(1)상에서 연소하게 된다. 그런데, 펠릿(30)은 단단하게 압축된 원통 형상이므로 초기 점화시 쉽게 불이 붙지 않게 된다. 따라서, 히터와 송풍기를 갖춘 열풍기에 의해 충분히 고온으로 가열해 주어야만 발화가 일어난다.
다시 말해, 이와 같은 연소장치에서 고체연료를 사용하여 초기 점화하는 경우 액체연료 보다 착화가 어렵다는 단점이 있었다. 따라서, 고온의 열풍을 장시간 주입하여 고체연료를 연소시키기 때문에 초기 점화시에 많은 에너지가 사용되고 점화까지 장시간이 소요된다는 불편함이 있었다..
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 고체연료 속에 혼재되어 있는 분말을 별도로 분리하였다가 점화시에 사용함으로써 신속한 점화가 가능하도록 한 고체연료의 분말을 이용한 점화장치 및 점화방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 과제는, 본 발명의 일실시예로서, 이송수단에 의해 공급되는 고체연료를 연소시키는 연소장치의 초기 점화장치에 있어서,
이송수단으로부터 공급된 상기 고체연료가 통과하는 연료투입구(222);
연료투입구(222)의 일측에 구비되어 상기 고체연료의 분말을 통과시키는 스크린(230);
스크린(230)의 일측에 구비되고, 상기 분말이 수용되는 가루통(240);
가루통(240)의 일면에 형성되어 개폐 여부에 따라 상기 분말을 수용하거나 배출하는 개폐수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체연료의 분말을 이용한 점화장치에 의해 달성될 수 있다.
그리고, 연료투입구(222)는 연소장치 내의 연소실(12)까지 하향 경사지도록 형성되어 있는 것이 가능하다.
아울러, 스크린(230)은 연료투입구(222)의 저면에 구비될 수 있고, 가루통(240)의 저면은 하향 경사지도록 형성될 수 있다.
이러한, 개폐수단은, 가루통(240)의 일면을 커버하는 도어(245); 도어(245)를 회동시키는 힌지(247); 및 도어(245)를 구동시키는 구동수단을 포함하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 또 다른 카테고리로서, 이송수단에 의해 공급되는 고체연료를 연소시키는 연소장치의 초기 점화방법에 있어서,
(i-1) 이송수단에 의해 상기 고체연료가 공급되는 단계(S110);
(i-2) 고체연료가 연료투입구(222)를 통과하는 단계(S130); 및
(i-3) 통과단계중, 상기 고체연료에 포함된 분말이 스크린(230)을 통과하여 가루통(240)에 수용되는 단계(S150);를 포함하는 분말 수집단계(S100);와
(ii-1) 점화시 상기 가루통(240)에 구비된 개폐수단이 개방되면서 수용되었던 분말을 연소실(212)로 이송하는 분말 이송단계(S200)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체연료의 분말을 이용한 점화방법에 의해서도 달성될 수 있다.
삭제
또한, 분말 이송단계에서, 개폐수단은 회동되거나 슬라이딩되는 도어(245)를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
아울러, 분말 이송단계에서, 도어(245)는 가루통(240)의 저면부터 개방하는 것이 가장 바람직하다.
뿐만 아니라, 분말 이송단계에서, 가루통(240) 내의 분말은 중력에 의해 이송될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 일실시예에 따르면, 단단한 고체연료가 아닌 분말을 사용하여 점화함으로써 신속한 점화가 가능하다.
이로서, 점화에 필요한 시간을 단축할 수 있고, 점화시 소요되는 에너지를 최소화할 수 있다.
그리고, 고체연료로부터 분말을 분리하기 위해 간단한 구조의 스크린을 사용함으로서 종래의 고체연료 분쇄장치와 같은 복잡한 구조가 불필요하며, 쉽게 구현이 가능하다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래의 목재펠릿 보일러의 개략적인 단면도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고체연료의 분말을 이용한 점화장치의 단면도로서, 도어가 폐쇄된 상태,
도 3은 도 2와 같은 단면도에서 도어가 개방되어 분말이 공급되는 상태,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고체연료의 분말을 이용한 점화방법의 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
< 실시예의 구성>
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고체연료의 분말을 이용한 점화장치의 단면도로서, 도어가 폐쇄된 상태를 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 보일러(210)의 내부에는 단열을 위한 내화벽(211)이 구비되어 있고, 그 중심에는 연소실(212)이 형성되어 있다. 연소실(212)은 원통형의 빈 공간으로 공급된 펠릿(30)의 연소가 일어나는 공간이다. 연소실(212)의 하부에는 펠릿(30)이 쌓여 있는 상부 화격자(1)가 구비되고, 그 하부에는 재가 쌓이는 하부 화격자(2)가 구비되어 있다.
연료투입구(222)는 보일러(210)의 외부로부터 연소실(212)까지 연통되어 있으며, 펠릿(30)의 자연스러운 미끄럼 낙하를 유도하기 위해 경사면을 형성하고 있다.
스크린(230)은 연료투입구(222)의 저면의 전체 또는 일부면에 형성되어 있다. 이러한 스크린(230)은 매쉬 크기에 따라 매쉬 보다 작은 입자를 투과시키고, 매쉬 보다 큰 입자는 스크린(230) 위를 지나가게 한다. 따라서, 스크린(230)의 메쉬 크기는 펠릿(30)의 크기 보다 작아야 한다. 스크린(230)의 대표적인 일예로는 금속망이 될 수 있다.
가루통(240)은 스크린(230)의 하부에 형성되어 있으며, 실제로는 내화벽(211)의 일부가 함몰되어 형성될 수 있다. 즉, 가루통(240)의 일측은 스크린(230)과 연결되어 있고, 측면의 일부는 가루투입구(250)와 연통되어 있다. 가루통(240)은 스크린(230)을 통과한 펠릿(30)의 분말이나 작은 부스러기 등이 통과하여 임시로 모여지는 공간이다. 또한, 모여진 분말이나 부스러기를 자연스럽게 배출할 수 있도록 가루통(240)의 바닥면은 연소실(212)을 향해 하향 경사를 이루고 있다.
도어(245)는 가루통(240)과 가루투입구(250) 사이에 구비되어 양자를 폐쇄하거나 연통하는 역할을 한다. 도 2에 도시된 도어(245)는 힌지(247)를 중심으로 회동하여 개폐하는 구성이다. 그러나, 도어를 상하 또는 좌우로 슬라이딩 시켜 개폐하는 구성도 가능함은 물론이다. 도어를 슬라이딩 시키는 구조는 당업자에게 용이한 구성이므로 도시와 설명을 생략하기로 한다.
힌지(247)는 도어(245)의 회동 운동을 안내한다. 도 2에는 미도시되었으나 힌지(247)의 측면에는 도어의 구동을 위한 모터가 구비된다. 이러한 모터는 제어부(미도시)의 제어신호에 따라 동작하게 된다. 특히, 힌지(247)는 도어(245)의 상부측에 연결되어 도 3과 같이 도어(245)가 시계방향으로 개방될 수 있도록 한다.
가루투입구(250)는 일측이 가루통(240)과 연통되고, 타측이 연소실(212)로 연결되며, 저면은 경사면을 이루고 있다. 가루투입구(250)와 가루통(240) 사이에는 도어(245)가 구비되어 있다.
구동모터(226)는 이송스크류(221)에 연결되어 실린더(220) 내에서 회전운동을 일으킨다. 펠릿저장고(5) 내에는 많은 펠릿이 적재되어 있으며, 하부가 실린더(220)와 연결되어 있다. 실린더(220)의 상부는 연료투입구(222)와 연결되어 있다.
그 밖에 화격자의 연소재 처리장치, 점화장치, 송풍장치 등이 구비될 수 있다.
< 실시예의 동작>
이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 고체연료의 분말을 이용한 점화장치의 점화방법에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고체연료의 분말을 이용한 점화방법의 흐름도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 우선, 목재펠릿(30)의 분말을 수집하는 단계(S100)에 대해 설명한다.
구동모터(26)가 회전하면, 펠릿저장고(5)내의 펠릿(30)이 이송스크류(221)를 따라 이송된다. 이송스크류(221)의 끝단에서 연료투입구(222)로 떨어지고 자중에 의해 연소실(212)로 낙하한다. 이와 같은 과정을 통해 펠릿(30)이 공급된다(S110, S130).
이러한 통과단계(S130)에서 펠릿(30)에 포함된 펠릿가루(40)가 스크린(230)을 통과하여 가루통(240)에 수용된다(S150). 펠릿(30)은 단단하게 압축된 형태로 가공되지만 생산과 유통, 보관 단계에서 외부 충격이나 상호 마찰에 의해 가루나 분말이 발생하게 된다. 또한, 이송스크류(221)에 의해 이송될 때에도 마찰에 의해 발생되고 펠릿(30)과 함께 이송된다. 따라서, 스크린(230)의 메쉬보다 큰 펠릿(30)이나 덩어리는 스크린(230)을 그대로 지나쳐 연소실(212)로 낙하하게 되고, 스크린(230)의 메쉬 보다 작은 가루(분말, 부스러기 등, 40)는 스크린(230)을 통과하여 가루통(240)에 수용된다.
펠릿(30)내에 소량의 가루(40)가 섞여 있더라도 연소과정에서 펠릿(30)은 지속적으로 공급되기 때문에 가루통(240) 내에는 상당량의 펠릿가루(40)가 모여지게 된다. 이와 같은 과정을 통해 소화 후 다음 점화에 사용되는 펠릿가루(40)가 모여지게 된다(S100).
이후, 연소장치의 초기 점화방법에 대해 설명하기로 한다. 도 3은 도 2와 같은 단면도에서 도어가 개방되어 분말이 공급되는 상태(S150)이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 도어의 구동을 위한 모터(미도시)가 회전하면서 힌지(247)를 중심으로 도어(245)가 회전한다. 그러면, 도어(245)가 아래쪽 부터 개방되면서 가루통(240)에 수용되었던 펠릿가루(40)가 자중에 의해 경사진 가루통(240)을 미끄러진다. 그러면, 펠릿가루(40)가 가루투입구(250)를 따라 연소실(212)로 투입된다(S200).
이때, 필요에 따라 이송스크류(221)는 멈출 수도 있고, 저속으로 움직여서 소량의 펠릿(30)을 공급할 수도 있다.
이와 같이, 펠릿가루(40)의 공급이 완료된 다음에는 별도의 열풍을 이용하여 펠릿가루(40)를 점화하게 된다. 펠릿가루(40)는 분말 상태이므로 펠릿(30)에 비해 쉽게 점화되고, 점화된 화염이 연소실(212)내에 급속히 전파될 수 있다. 점화가 이루어진 다음에는 이송스크류(221)를 동작시켜 펠릿(30)을 공급한다. 아울러, 다시 도어(245)를 폐쇄하여 공급되는 펠릿(30)으로부터 펠릿가루(40)를 다시 수집하며, 이렇게 수집된 펠릿가루(40)는 다음번 점화시에 사용할 수 있다.
도 2 및 도 3에서는 회동하는 도어를 개폐수단으로 도시하였으나, 상하 또는 좌우로 슬라이딩되는 구조도 관용기술로 채택할 수 있다.
비록, 본 발명의 일실시예에서는 목재펠릿을 도시하고 설명하였으나, 고체연료로서, 석탄과 같은 화석연료, 목재, 목분, 폐목 등을 이용한 목재펠릿, 그리고, 쓰레기나 폐기물을 이용한 연료 등이 모두 포함될 수 있다. 또한, 연소장치 역시 보일러를 도시하고 설명하였으나, 산업용 보일러, 가정용 보일러, 난로, 고로, 발전소 등도 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 상부 화격자,
2 : 하부 화격자,
5 : 펠릿 저장고,
10 : 보일러,
11 : 내화벽,
12 : 연소실,
20 : 실린더,
21 : 이송스크류
22 : 연료투입구,
26 : 구동모터,
30 : (고체연료)펠릿,
40 : (고체연료)펠릿가루,
210 : 보일러,
211 : 내화벽,
212 : 연소실,
220 : 실린더,
221 : 이송스크류,
222 : 연료투입구,
226 : 구동모터,
230 : 스크린,
240 : 가루통,
245 : 도어,
247 : 힌지,
250 : 가루투입구.

Claims (10)

  1. 이송수단에 의해 공급되는 고체연료를 연소시키는 연소장치의 초기 점화장치에 있어서,
    상기 이송수단으로부터 공급된 상기 고체연료가 통과하고, 상기 이송수단과 상기 연소장치 내의 연소실(212) 사이에 구비된 연료투입구(222);
    상기 연료투입구(222)의 일측에 구비되어 상기 고체연료의 분말을 통과시키는 스크린(230);
    상기 스크린(230)의 일측에 구비되고, 상기 분말이 수용되는 가루통(240); 및
    상기 가루통(240)의 일면에 형성되어 개폐 여부에 따라 상기 분말을 수용하거나 배출하는 개폐수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체연료의 분말을 이용한 점화장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료투입구(222)는 상기 연소실(212)까지 하향 경사지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체연료의 분말을 이용한 점화장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스크린(230)은 상기 연료투입구(222)의 저면에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 고체연료의 분말을 이용한 점화장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가루통(240)의 저면은 하향 경사지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체연료의 분말을 이용한 점화장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 개폐수단은,
    상기 가루통(240)의 일면을 커버하는 도어(245);
    상기 도어(245)를 회동시키는 힌지(247); 및
    상기 도어(245)를 구동시키는 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체연료의 분말을 이용한 점화장치.
  6. 이송수단에 의해 공급되는 고체연료를 연소시키는 연소장치의 초기 점화방법에 있어서,
    (i-1) 상기 이송수단에 의해 상기 고체연료가 공급되는 단계(S110);
    (i-2) 상기 고체연료가 연료투입구(222)를 통과하는 단계(S130); 및
    (i-3) 상기 통과단계중, 상기 고체연료에 포함된 분말이 스크린(230)을 통과하여 가루통(240)에 수용되는 단계(S150);를 포함하는 분말 수집단계(S100);와
    (ii-1) 점화시 상기 가루통(240)에 구비된 개폐수단이 개방되면서 수용되었던 분말을 연소실(212)로 이송하는 분말 이송단계(S200)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체연료의 분말을 이용한 점화방법.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 분말 이송단계에서, 상기 개폐수단은 회동되거나 슬라이딩되는 도어(245)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체연료의 분말을 이용한 점화방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 분말 이송단계에서, 상기 도어(245)는 상기 가루통(240)의 저면부터 개방하는 것을 특징으로 하는 고체연료의 분말을 이용한 점화방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 분말 이송단계에서, 상기 가루통(240) 내의 분말은 중력에 의해 이송되는 것을 특징으로 하는 고체연료의 분말을 이용한 점화방법.
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