KR101446968B1 - 그을음 생성 방지 구조를 가진 펠릿 보일러용 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 목재 펠릿을 연소하여 물을 데우는 보일러의 주요한 구성 요소인 열교환기로서, 연소기에서의 펠릿의 연소에 의해 발생된 고온의 가스가 물과 열교환되는 구조를 개량함으로써, 열교환 효율을 높이는 것은 물론이고, 그을음의 발생을 최소화시키며, 아래로 쌓이는 그을음을 용이하게 배출시킬 수 있도록 하는 열교환기에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 연소기에 연결되게 설치되고, 하부에 절결홈이 형성된 연통; 연통의 외부를 둘러싼 수실; 연통의 내부에 가운데 관통관이 양단부가 개구되게 설치되고, 관통관의 외부를 케이싱이 둘러싸며, 케이싱의 내부와 수실은 하나 이상의 지지관으로 연결되어 물의 출입이 자유로운 과열기; 연통의 절결홈의 하부에 설치되어 회전되는 스크류에 의해 그을음을 배출시키는 배출장치;로 구성된 그을음 생성 방지 구조를 가진 펠릿 보일러용 열교환기가 제공된다.

Description

그을음 생성 방지 구조를 가진 펠릿 보일러용 열교환기{Heat exchanger for pellet boiler}

본 발명은 목재 펠릿을 연소하여 물을 데우는 보일러의 주요한 구성 요소인 열교환기로서, 연소기에서의 펠릿의 연소에 의해 발생된 고온의 가스가 물과 열교환되는 구조를 개량함으로써, 열교환 효율을 높이는 것은 물론이고, 그을음의 발생을 최소화시키며, 아래로 쌓이는 그을음을 용이하게 배출시킬 수 있도록 하는 열교환기에 관한 것이다.

목재 펠릿은 산림에서 벌목된 목재나 재제소에서 발생되는 목재 부산물인 톱밥을 높은 온도와 압력으로 압축하여 연소가 용이한 형태와 크기로 성형된 청정 목지계 바이오 연료이다. 이러한 목재 펠릿은 청정 에너지원으로 인식되어 주택, 공공건물, 산업시설, 열병합 발전소 등 다양한 분야와 용도로 사용되고 있다.

상기와 같은 목재 펠릿을 사용하는 보일러의 구조는, 크게 목재 펠릿을 태우는 연소실과, 연소실과 연접되게 설치되고 연소실의 고온 가스에 의해 물과 열교환 하는 열교환기로 구성된다.

즉, 연소실은 펠릿이 투입되어 연소되는 통체의 노통과, 노통의 내부로 펠릿을 투입하는 연료투입관과, 투입되는 펠릿에 착화시키는 착화기와, 펠릿이 연소되는 화격자 등으로 구성된다. 그리고 열교환기는 연소 가스가 지나가는 일정 경로에서 물과 열교환이 이루어지는 구성 부분으로서, 연소기와 연결된 연통과, 연통과 연결된 다수개의 가스관과, 가스관을 둘러싼 수실을 포함하여 구성된다.

따라서 연소실에서 고온으로 가열된 연소 가스는 열교환기의 연통 내부로 흐르고, 이에 설치된 가스관을 따라 지나가면서 수실의 물과 열교환하게 된다.

상기와 같은 종래의 보일러의 중요 구성중 열교환기는 연소가스의 지체를 위하여 설치된 다수 개의 돌출부에 의해 과도한 그을음이 생성되어 쌓이고, 이러한 그을음에 의해 열교환 손실이 발생하였다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하고자 함에 목적이 있는 것으로, 그을음의 발생을 줄이고 연소가스의 원활한 배출이 가능하게 하여 열교환 효율을 증대시키고, 발생되어 쌓인 그을음을 보다 효과적으로 제거할 수 있는 구조를 가진 열교환기를 제공함에 구체적인 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 연통의 내부 공간에 과열기가 설치되고, 연통의 하부에 스크류에 의해 그을음을 배출시키는 배출장치가 설치된 열교환기가 제공된다.

본 발명에 따르면, 연통의 내부에 설치된 과열기에 의해 1차적인 열교환이 이루어짐은 물론이고, 종래에 비하여 그을음의 생성이 현저히 줄어드는 효과가 있다. 그리고 발생된 그을음은 하부의 스크류를 통해 용이하게 배출할 수 있으므로, 그을음에 의한 열교환 손실이 줄어들어 열효율이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 수직 단면도
도 2는 도 1의 'A-A' 단면도
도 3은 도 1의 'B-B' 단면도
도 4는 도 1의 'C-C' 단면도
도 5는 도 1의 'D-D' 단면도

본 발명에 의한 그을음 생성 방지 구조를 가진 펠릿 보일러용 열교환기는 수실(3); 연소기에 연결되게 설치되고, 수실(3)을 관통하여 설치되며, 하부에 절결홈(1)이 형성된 연통(2); 연통(2)의 내면에 연통되게 고정 설치된 다수 개의 지지관(6)에 연통되게 설치되어 연통(2)의 가운데에 고정된 중공체의 케이싱(5)과, 케이싱(5)을 관통하여 양단부가 개구되게 설치된 관통관(4)으로 구성되어, 케이싱(5)의 내부와 수실(3)은 하나 이상의 지지관(6)으로 연결되어 물의 출입이 자유로운 과열기(7); 연통(2)의 절결홈(1)의 하부에 설치되어 회전되는 스크류(8)에 의해 그을음을 배출시키는 배출장치(9);로 구성된다.

그리고, 상기 수실(3)의 일측에 물이 충진되는 전열실(10)이 설치되고, 수실(3)의 타측에 다수 개의 스파이어럴 가스관(11a)의 단부가 접속되어 전열실(10)과 연결되는 후열실(12)이 설치되며, 후열실(12)과 다수 개의 스파이어럴 가스관(11b)으로 연결된 연도(13)가 설치된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 연소실에서 생성된 고온의 연소가스에는 미세 분진과 재 및 이물질들이 가스와 함께 우측에서부터 좌측으로 이동된다. 연소가스는 연통(2)을 통해 지나가면서 연통(2)의 가운데에 설치된 과열기(7)와 1차 열교환하고, 도 2에 도시된 바와 같이, 연통(2)의 후단부에 위치된 전열실(10)을 통하여 스파이어럴 가스관(11a)을 따라 후열실(12)로 이동한다. 그리고 도 3에 도시된 바와 같이 후열실(12)에서 스파이어럴 가스관(11b)을 따라 연도(13)로 이동되어 배출되는 과정을 따른다.

우선, 연소가스는 연통(2)을 지나가면서 과열기(7)와 접하게 된다. 과열기(7)는 가운데에 관통관(4)이 있고, 그 외부에 물이 차이는 케이싱(5)으로 둘러싸여 있다. 그리고 케이싱(5)은 지지관(6)을 통해 수실(3)과 연결되어 물의 유입과 유출이 자유로운 구조이다.

따라서 연소가스가 흐르면 지지관(6)에 의해 약간의 간섭은 있으나 종래의 돌출된 다수 개의 돌출부보다 적은 흐름 저항을 가지게 된다. 따라서 종래에는 돌출부의 뒷면에 많은 그을음이 쌓이는 문제가 있었으나, 본 발명은 둥근 관체의 지지관(6)만이 연소가스와 접하므로 그을음의 쌓임이 현저히 줄어들게 된다.

그리고 연소가스는 과열기(7)에서 1차적으로 열교환이 이루어지고, 전열실(10)로 이동된다.

전열실(10)은 하나의 큰 챔버로서, 연소가스가 모이는 공간이고, 다수 개의 스파이어럴 가스관(11a)으로 분배하는 역할을 한다. 즉, 전열실(10)과 후열실(12)은 다수 개의 스파이어럴 가스관(11a)의 양단부가 각각 접속되어 있으므로, 전열실(10)에 모인 가스는 스파이어럴 가스관(11a)을 따라 이동되어 후열실(12)에 다시 모인다.

스파이어럴 가스관(11a)에서 물과 본격적인 열교환이 이루어지는데, 스파이어럴 가스관(11a)은 수실의 내부에 설치되어 있다. 그리고 후열실(12)에 모인 가스는 스파이어럴 가스관(11b)으로 연결된 연도(13)로 이동되면서 다시 열교환 된 후 외부로 연도(13)를 따라 배출된다.

상기와 같은 과정으로 열교환이 이루어지는 동안, 연통(2)에는 그을음 등의 이물질이 쌓이게 된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 연통(2)의 하부에는 배출장치(9)가 설치되어 있다. 따라서 그을음 등의 이물질은 연통(2)의 하부에 뚫린 절결홈(1)을 통해 하부로 떨어지면, 모터(14)에 의해 회전되는 스크류(8)에 의해 이동되어, 배출관(15)을 통해 외부로 배출된다.

1 : 절결홈 2 : 연통
3 : 수실 4 : 관통관
5 : 케이싱 6 : 지지관
7 : 과열기 8 : 스크류
9 : 배출장치 10 : 전열실
11 : 스파이어럴 가스관 12 : 후열실
13 : 연도 14 : 모터
15 : 배출관

Claims (2)

1. 수실(3); 연소기에 연결되게 설치되고, 수실(3)을 관통하여 설치되며, 하부에 절결홈(1)이 형성된 연통(2); 연통(2)의 내면에 연통되게 고정 설치된 다수 개의 지지관(6)에 연통되게 설치되어 연통(2)의 가운데에 고정된 중공체의 케이싱(5)과, 케이싱(5)을 관통하여 양단부가 개구되게 설치된 관통관(4)으로 구성되어, 케이싱(5)의 내부와 수실(3)은 하나 이상의 지지관(6)으로 연결되어 물의 출입이 자유로운 과열기(7); 연통(2)의 절결홈(1)의 하부에 설치되어 회전되는 스크류(8)에 의해 그을음을 배출시키는 배출장치(9);로 구성됨을 특징으로 하는 그을음 생성 방지 구조를 가진 펠릿 보일러용 열교환기.
   
2. 제 1항에 있어서, 수실(3)의 일측에 물이 충진되는 전열실(10)이 설치되고, 수실(3)의 타측에 다수 개의 스파이어럴 가스관(11a)의 단부가 접속되어 전열실(10)과 연결되는 후열실(12)이 설치되며, 후열실(12)과 다수 개의 스파이어럴 가스관(11b)으로 연결된 연도(13)가 설치됨을 특징으로 하는 그을음 생성 방지 구조를 가진 펠릿 보일러용 열교환기.
   

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