KR101469073B1 - Combustor insulation and air circulation structure for solid fuel boiler - Google Patents

Combustor insulation and air circulation structure for solid fuel boiler Download PDF

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Abstract

The present invention relates to improving a structure of a solid fuel combustor in a boiler that uses a solid fuel such as pellet and briquette. According to this combustor configuration, an outer housing is disposed outside an inner housing at a predetermined gap from the inner housing whose the inner portion is a combustion chamber so that an air passage is disposed between the inner housing and the outer housing and an inner cover and an outer cover, both of which are separable, are disposed in upper portions of the inner housing and the outer housing, respectively. Also, an air injection port is formed at the center of the outer cover for air inflow and multiple air injection holes penetrating the inner housing are provided so that air flowing through the air injection port is heated in the air passage and then is supplied to the combustion chamber through the air injection holes.

Description

고형연료 보일러용 연소기의 단열 및 공기순환 구조{Combustor insulation and air circulation structure for solid fuel boiler}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustor for a solid fuel boiler,

본 발명은 펠릿(pellet)이나 브리켓(briquet) 등의 고형연료를 사용하는 보일러에서 고형연료를 연소시키는 연소기의 구조 개선에 관한 것으로, 특히 효율적인 단열을 통하여 열손실을 최소화하고, 이러한 단열을 위해 공기를 순환시키는 구조를 제공하여 연소효율의 상승에도 도움이 되도록 하려는 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure improvement of a combustor for burning a solid fuel in a boiler using a solid fuel such as a pellet or a briquet, So that the combustion efficiency can be increased.

통상적인 보일러는 주로 기름이나 가스를 연료로 사용하는 버너를 점화시키고 이러한 연료 연소시의 열을 이용하여 온수 및 난방을 위해 순환되는 물탱크를 가열시키는 방식이다.A typical boiler is a method of igniting a burner using mainly oil or gas and heating the water tank circulated for hot water and heating by using the heat during the combustion of the fuel.

이러한 기름이나 가스 등을 연료로 사용하는 보일러의 경우 연료의 구입에 따른 비용이 과다하게 소요되어 유지비가 많이 들기 때문에 근래에는 펠릿이나 브리켓 등의 고형연료를 사용하는 보일러가 많이 보급되고 있는 추세이다.In the case of boilers using such oil or gas as fuel, the cost of purchasing the fuel is excessive, and maintenance cost is high, and thus, boilers using solid fuel such as pellets or briquettes have been widely used.

위와 같은 고형연료를 사용하는 보일러의 경우에는 고형연료를 연소시키는 연소기를 중요한 구성요소로 하는데, 연소기에는 내부에서 고형연료가 연소되기 때문에 1,000℃ 이상의 높은 온도가 발생하고 이러한 온도가 연소기의 외부 표면을 통하여 손실되기 때문에, 이러한 손실온도를 관리하는 것이 연소기 품질의 결정적인 요건의 하나인 것이다.In the case of a boiler using such a solid fuel, a combustor that burns a solid fuel is an important component. Since a solid fuel is burnt in the combustor, a high temperature of 1,000 ° C. or more is generated. It is one of the crucial requirements of the combustor quality to manage these loss temperatures.

종래 이와 같은 연소기 외벽을 통한 열손실을 방지하기 위해서 단열재를 두껍게 구비하기도 하였는데, 이러한 경우 단열에 너무 많은 비용이 소요되고 연소기의 전체 부피가 너무 커지게 되는 단점이 있었으며, 내화벽돌 등의 재질을 두껍게 구성하기도 하지만 내화벽돌 역시 열전도를 근원적으로 차단하지는 못하므로 결국 외벽의 온도는 100℃를 넘을 수밖에 없는 현실이라 할 것이다.Conventionally, in order to prevent heat loss through the outer wall of the combustor as described above, the heat insulator is thickly provided. However, in this case, too much heat is required for heat insulation and the total volume of the combustor becomes too large. Fire bricks can not block the heat conduction, so the outside wall temperature must exceed 100 ℃.

또 다른 예로 연소기의 외면에 단열과 낭비열을 회수하기 위한 목적으로 물자켓을 구비하는 예도 있었으나, 이러한 물자켓을 구비하는 경우에는 사용 시간의 경과에 따라 반드시 부식과 누수라는 문제가 뒤따를 수밖에 없는 현실이다.As another example, there is an example in which a water jacket is provided for the purpose of recovering heat and waste heat on the outer surface of a combustor. However, in the case where such a water jacket is provided, corrosion and leakage are necessarily accompanied by the passage of time It is a reality.

등록특허공보 제10-1160053호(공고일자: 2012년06월26일)Patent Registration No. 10-1160053 (Publication Date: June 26, 2012)

상기 문제점을 감안하여 안출한 본 발명은 연소기를 구성시 연소기의 외면을 통하여 발산되면서 낭비되던 열을 최소화하면서, 그러한 방법에 의하여 손실되지 않도록 관리된 열을 연소효율의 증대와 효율적인 연소에 도움이 되도록 공급하는 구성을 제공하는 것을 주요한 목적으로 한다.In view of the above problems, the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to minimize the heat that is wasted while being radiated through the outer surface of the combustor when constructing the combustor, The present invention has been made in view of the above problems.

아울러 연소기로부터 보일러로 공급되는 화염통로의 열 또한 회수하여 연소에 도움이 되도록 함도 목적으로 하는 것이다.It is also intended that the heat of the flame passage supplied to the boiler from the combustor is also recovered to help the combustion.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해 연소기를 구성함에 있어서, 내부가 연소실이 되는 내부통체의 외부에 일정한 간격을 두고 외부통체를 구성하여 내부통체와 외부통체 사이에 공기통로를 구성하며, 내부통체 및 외부통체의 상부에 각각 분리가 가능한 내부덮개와 외부덮개를 구성하고,In order to achieve the above object, the present invention provides a combustor comprising: an outer cylinder formed at an outer portion of an inner cylinder serving as a combustion chamber, the inner cylinder serving as an air cylinder between the inner cylinder and the outer cylinder; An inner lid and an outer lid are formed on the upper portion of the outer cylinder,

외부덮개의 중앙에 공기주입구를 형성하여 공기를 유입시키고 내부통체를 관통하는 공기분사구멍을 다수 구성하여 공기주입구를 통해 유입된 공기가 공기통로에서 가열된 후 공기분사구멍을 통해 연소실로 공급되도록 함을 특징으로 한다.An air injection port is formed at the center of the outer cover to constitute a number of air injection holes that allow air to flow through the inner cylinder and the air introduced through the air injection port is heated in the air passage and then supplied to the combustion chamber through the air injection hole .

본 발명에 의하면, 내부통체를 통과하는 일부의 연소열이 내부통체와 외부통체의 사이에 존재하는 공기통로의 공기를 가열하게 되고, 이러한 뜨거운 공기가 연소실과 로스톨의 아래로 공급되어 연소 효율의 증가와 완전연소에 도움이 되는 것이며, 아울러 이러한 공기의 흐름에 따라서 낭비되던 열을 재사용하게 되므로 열손실을 최소화하게 되는 장점이 있다.According to the present invention, a part of the heat of combustion passing through the inner cylinder heats the air in the air passage existing between the inner cylinder and the outer cylinder, and such hot air is supplied below the combustion chamber and the roast to increase the combustion efficiency And also contributes to complete combustion. In addition, the waste heat is reused according to the flow of air, thereby minimizing heat loss.

특히 외부통체의 외부로 배출되는 열을 효과적으로 차단함으로써 외부통체의 온도가 25℃ 정도가 유지되도록 하여 열손실을 최소화하게 되고, 내부통체의 온도도 과열되지 않도록 관리되므로 내부통체와 외부통체 전체의 수명도 연장하게 된다.Especially, the heat discharged to the outside of the outer cylinder is effectively blocked, so that the temperature of the outer cylinder is maintained at about 25 ° C to minimize the heat loss, and the temperature of the inner cylinder is also controlled not to overheat, .

그리고 화염통로를 통과하는 과정에서 손실되던 열 또한 회수공간의 공기를 가열하게 하며, 이러한 회수공간의 공기를 연소실의 내부로 직접 연결하여 연소에 도움이 되는 것은 물론이고, 보일러의 열교환 효율도 높일 수 있는 등 매우 유용한 발명이라 할 수 있다.The heat lost in the process of passing through the flame passage also heats the air in the recovery space and directly connects the air in the recovery space to the inside of the combustion chamber to help combustion, as well as to increase the heat exchange efficiency of the boiler It is a very useful invention.

도 1은 본 발명의 전체 사시도
도 2는 본 발명의 단면도BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
Figure 2 is a cross-

이하 본 발명의 바람직한 구성실시 예를 첨부된 도면에 의거 상세히 살펴보면 다음과 같다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 내부가 연소실(12)이 되는 내부통체(10)를 구성하고, 내부통체(10)의 외부에 일정한 간격을 두고 외부통체(20)를 추가로 구성하며, 내부통체(10) 및 외부통체(20)의 상부에 각각 분리가 가능한 내부덮개(11)와 외부덮개(21)를 구성한다. 따라서 이중의 통체로 된 연소기를 구성하였다. 상기 내부통체(10)와 외부통체(20) 사이의 측면과 윗면 간격은 공기통로(22)가 된다An internal cylinder (10) constituting an internal combustion chamber (12) constitutes an internal cylinder (10), an external cylinder (20) is additionally formed outside the internal cylinder (10) An inner lid 11 and an outer lid 21 which can be separated from each other are formed on the upper portion of the cylinder 20. Therefore, a double cylinder combustor was constructed. The side surface and the upper surface interval between the inner cylinder 10 and the outer cylinder 20 become the air passage 22

내부덮개(11)와 외부덮개(21)를 포함하여 내부통체(10) 및 외부통체(20)는 각각 철판(2)의 내부에 내화콘크리트인 캐스타블(3; castable)을 채워 구성한 이다.The inner cylinder 10 and the outer cylinder 20 including the inner lid 11 and the outer lid 21 are formed by filling a castable 3 which is refractory concrete in the inner surface of the steel plate 2. [

그리고 일측에는 외부통체(20)와 내부통체(10)를 관통하도록 연료공급통로(4)를 구성하여 연료가 연소실(12)의 내부까지 공급되도록 하였고, 반대 측에는 화염통로(5)가 내부통체(10) 및 외부통체(20)를 관통하여 돌출되도록 설치되어, 공지된 연소기와 같이 연료공급통로(4)에는 연료공급장치가 연결되고 화염통로(5)는 보일러에 연결되어 화염의 온도로 물을 가열하는 등 보일러의 열교환작용을 하게 된다.A fuel supply passage 4 is formed at one side so as to pass through the outer cylinder 20 and the inner cylinder 10 so that the fuel is supplied to the inside of the combustion chamber 12 while the flame passage 5 is connected to the inner cylinder 10 and the outer cylinder 20 so that the fuel supply passage 4 is connected to the fuel supply passage 4 like the known combustor and the flame passage 5 is connected to the boiler to supply water at the flame temperature And the heat exchanging action of the boiler is performed.

특히 본 발명은 외부덮개(21)의 중앙에 공기주입구(23)를 형성하여 유입된 공기가 내부덮개(11) 상면에 접촉하면서 열을 흡수한 후 공기통로(22)를 따라 흐르면서 내부통체(10)의 열을 흡수하도록 하였다.
화염통로(5) 아래의 내부통체(10)를 관통하는 공기분사구멍(13)을 다수 구성하여 상기 가열된 공기가 유입되도록 하였으며, 로스톨(6)의 아래에 해당하는 재배출실(7)에도 상기 공기분사구멍(13)보다 직경이 더 큰 공기공급관(14)을 구성하여 가열된 공기가 공급되도록 하였다.Particularly, the present invention is characterized in that an air inlet 23 is formed at the center of the outer cover 21 to absorb heat while the inflow air contacts the upper surface of the inner cover 11 and then flows along the air passage 22, ).
A plurality of air injection holes 13 penetrating through the inner cylinder 10 under the flame passage 5 are formed to allow the heated air to flow in and the re-discharge chamber 7 corresponding to the lower portion of the ro- The air supply pipe 14 having a diameter larger than that of the air injection hole 13 is formed to supply the heated air.

본 발명의 주변에는 송풍장치로 공기를 압축하고 저장하는 공기탱크(30)를 구성하고 공기탱크(30)로부터 공급관(31)을 연결하여 외부덮개(21)의 공기주입구(23)로 공기가 공급되도록 하였고, 이러한 공기는 공기통로(22) 및 공급노즐(13)과 공기공급관(14)을 통하여 내부통체(10)의 내부로 공급되도록 하였다. An air tank 30 for compressing and storing air by an air blowing device is formed in the vicinity of the present invention and air is supplied to the air inlet 23 of the outer cover 21 by connecting the supply pipe 31 from the air tank 30 And this air was supplied to the inside of the inner cylinder 10 through the air passage 22 and the supply nozzle 13 and the air supply pipe 14.

상기 화염통로(5)의 주변에는 회수공간(5')을 두고 커버(5")를 구성하고, 연료공급통로(4)의 아래에 외부통체(20)와 내부통체(10)를 관통하면서 화염통로(5) 방향으로 설치되는 보조주입구(24)를 형성한 후, 공기탱크(30)로부터 보조공급관(32)을 연결하여 공기가 회수공간(5')으로 주입되게 하며, 다시 회수공간(5')에 연결되는 회수관(33)을 연결하여 보조주입구(24)로 연결되게 구성함으로써 보조주입구(24)를 통한 공기가 열과 화염을 화염통로(5) 방향으로 밀어주도록 하였다.A cover 5 '' is formed around the flame passage 5 and a recovery space 5 'is formed. While passing through the outer cylinder 20 and the inner cylinder 10 below the fuel supply passage 4, After the auxiliary injection port 24 is formed in the direction of the passage 5, the auxiliary supply pipe 32 is connected from the air tank 30 so that the air is injected into the recovery space 5 ' And the auxiliary inlet 32 is connected to the auxiliary inlet 32 so that the air through the auxiliary inlet 32 pushes the heat and the flame toward the flame passage 5.

도면 중 미설명된 부호 6'는 로스톨 받침대, 7'는 재받이이다.
In the drawings, reference numeral 6 ', which is not illustrated, is a rostole pedestal, and 7' is a pedestal.

이와 같은 본 발명의 작용을 살펴본다.Hereinafter, the operation of the present invention will be described.

기본적으로 연료공급통로(4)를 통하여 펠릿이나 브리켓 등의 연료가 연소실(12)로 주입되고 연료의 연소에 의한 화염이 화염통로(5)를 통해 보일러로 유입된다.Basically, fuel such as pellets or briquettes is injected into the combustion chamber 12 through the fuel supply passage 4, and a flame resulting from the combustion of the fuel flows into the boiler through the flame passage 5. [

연료의 연소에 의한 열이 일부 내부통체(10)외 외부로 손실되게 되는데, 본 발명은 내부통체(10)와 외부통체(20)의 사이에 공기통로(22)가 존재하므로 열이 곧바로 외부통체(20)로 전달되지 못하고 공기통로의 공기를 가열하게 된다.The heat generated by the combustion of the fuel is lost to the outside of the inner tubular body 10. In the present invention, since the air tub 22 exists between the inner tubular body 10 and the outer tubular body 20, The air in the air passage is heated without being transferred to the air passage 20.

본 발명에 의하면 공기탱크(30)의 공기가 공기주입구(23)를 통해 공기통로(22)를 지나 흐르게 되므로 공기통로(22)의 가열된 공기는 공기의 흐름을 따라 공기분사구멍(13)과 공기주입관(14)으로 동해 연소실(12)과 로스톨(6)의 아래 재가 모이는 공간으로 공급되는 것이다.Since the air in the air tank 30 flows through the air passage 22 through the air inlet 23 so that the heated air in the air passage 22 flows through the air injection holes 13 and And is supplied to the space where the bottom of the east sea combustion chamber 12 and the roast toll 6 are gathered by the air injection pipe 14.

이러한 공기의 흐름에 따라서 낭비되던 열을 이용하여 공기를 가열하고 가열된 공기를 연소실(12) 및 연소실(12)의 아래(재받이)에서 위로 공급하게 되므로 뜨거운 공기가 연소 효율의 증가와 완전연소에 도움이 되며, 외부통체(20)의 외부로는 거의 열전달이 이루어지지 않으면서 내부통체(10)의 온도도 과열되지 않도록 유지관리가 이루어지므로 내부통체(10)와 외부통체(20) 전체의 수명을 연장할 수도 있는 것이다.Since the heated air is heated by the waste heat in accordance with the flow of the air and the heated air is supplied from below the combustion chamber 12 and the combustion chamber 12 (ash tray), the hot air is increased in the combustion efficiency, And the temperature of the inner cylinder 10 is maintained so that the temperature of the outer cylinder 20 is not substantially transferred to the outside of the outer cylinder 20, It may prolong the life span.

그리고 연소실(12)의 연소열이 보일러(200)로 공급되는 과정에서의 열도 회수가 가능하도록 구성되어 있는데, 화염통로(5)를 통과하는 열이 화염통로(5) 외부의 회수공간(5')의 공기를 가열하게 되는데, 이러한 회수공간(5')의 공기는 공기탱크(30)의 공기가 보조공급관(32)을 통하여 회수공간(5')으로 공급되는 것이고, 회수공간(5')의 가열된 공기는 다시 회수관(33)과 보조주입구(24)를 통하여 연소실(12)의 내부로 직접 연결되어 화염통로(5) 방향으로 공급되므로 연소에 도움이 되는 것은 물론이고, 열이 화염통로(5)를 통해 신속하게 배출되어 보일러(200)의 열교환 효율을 높일 수 있는 것이다.The heat generated in the combustion chamber 12 can be recovered in the process of supplying the heat to the boiler 200. When the heat passing through the flame passage 5 is discharged to the recovery space 5 'outside the flame passage 5, The air in the recovery space 5 'is supplied to the recovery space 5' through the auxiliary supply pipe 32 and the air in the recovery space 5 ' The heated air is directly connected to the inside of the combustion chamber 12 through the return pipe 33 and the auxiliary injection port 24 to be supplied toward the flame passage 5, So that the heat exchange efficiency of the boiler 200 can be increased.

내부덮개와 외부덮개는 수리나 청소 등의 유지관리를 편리하게 한다.The inner lid and the outer lid facilitate maintenance such as repairs and cleaning.

4: 연료공급통로
5: 화염통로
5': 회수공간
10: 내부통체
11: 내부덮개
12: 연소실
13: 공기분사구멍
14: 공기공급관
20: 외부통체
21: 외부덮개
22: 공기통로
23: 공기주입구
24: 보조주입구
30: 공기탱크
31: 공급관
32: 보조공급관
33: 회수관4: fuel supply passage
5: Flame passage
5 ': Reclaimed space
10: Internal cylinder
11: Inner cover
12: Combustion chamber
13: air injection hole
14: air supply pipe
20: External cylinder
21: outer cover
22: air passage
23: air inlet
24: auxiliary inlet
30: air tank
31: Supply pipe
32: auxiliary supply pipe
33: Recovery pipe

Claims (3)

일측에 외부에서 내부 연소실까지 고형연료를 공급하는 연료공급통로(4)를 구성하고, 다른 일측에는 보일러로 화염이 공급되는 화염통로(5)가 돌출 설치되며 철판의 내부에 캐스타블을 채워 내부가 연소실(12)이 되면서 내부덮개(11)를 갖는 고형연료 보일러용 연소기의 내부통체가 구비되고,
내부통체(10)의 외부에 일정한 간격을 둔 위치에 철판 사이에 캐스타블을 채워 만든 외부덮개(21) 및 외부통체(20)를 추가로 구성하여 상기 내부통체(10)와 외부통체(20) 사이 측면과 윗면에 공기통로(22)가 구성되도록 하며,
외부덮개(21)의 중앙에 압력을 갖는 공기를 주입하도록 공기주입구(23)를 형성하여 공기주입구를 통해 유입된 공기가 내부덮개 상면에 접촉하면서 내부덮개의 열을 흡수하도록 한 후, 외부덮개 사이의 공기통로와 내부통체와 외부통체 사이의 공기통로를 흐르면서 내부통체에서 발산되는 열을 흡수하도록 하며,
화염통로 아래의 내부통체(10)를 관통하는 공기분사구멍(13)을 다수 구성하여 상기 공기주입구를 통해 유입된 공기가 가열된 후 공기분사구멍을 통해 연소실로 공급되도록 함으로써 내부통체의 열이 외부통체로 전달되는 것을 차단하면서 내부통체 내부의 고형연료 연소를 돕도록 하며,
상기 화염통로(5)의 주변에는 회수공간(5')을 두고 커버(5")를 구성하고, 연료공급통로(4)의 아래에 외부통체(20)와 내부통체(10)를 관통하면서 화염통로 방향으로 설치되는 보조주입구(24)를 형성한 후, 압력을 갖는 공기가 회수공간에서 가열된 후 보조주입구를 통해 연소실의 내부의 화염통로 방향으로 공급하여 내부의 열과 화염을 화염통로로 밀어주도록 함을 특징으로 하는 고형연료 보일러용 연소기의 단열 및 공기순환 구조.A fuel supply passage (4) for supplying solid fuel from the outside to the inner combustion chamber is formed at one side, and a flame passage (5) for supplying flame to the boiler is provided at the other side. The internal cylinder of the combustor for the solid fuel boiler having the inner lid 11 is provided as the combustion chamber 12,
The outer cylinder 21 and the outer cylinder 20 are formed by filling the spaces between the steel plates at positions spaced apart from the outer circumference of the inner cylinder 10 so that the inner cylinder 10 and the outer cylinder 20 And an air passage 22 is formed on a side surface and an upper surface,
An air inlet 23 is formed in the center of the outer lid 21 so as to inject air having a pressure so that the air introduced through the air inlet can absorb the heat of the inner lid while contacting the upper surface of the inner lid, So that heat is dissipated from the inner cylinder while flowing through the air passage of the inner cylinder and the air cylinder between the inner cylinder and the outer cylinder,
A plurality of air injection holes 13 penetrating the inner cylinder 10 under the flame passage are formed so that the air introduced through the air injection holes is heated and then supplied to the combustion chamber through the air injection holes, To prevent combustion of the solid fuel in the inner cylinder while blocking the transfer to the cylinder,
A cover 5 '' is formed around the flame passage 5 and a recovery space 5 'is formed. While passing through the outer cylinder 20 and the inner cylinder 10 below the fuel supply passage 4, After the auxiliary injection port 24 is formed in the passage direction, the air having pressure is heated in the recovery space, and then supplied through the auxiliary injection port in the direction of the flame passage inside the combustion chamber to push the internal heat and flame into the flame passage Characterized in that the combustor for a solid fuel boiler has an insulation and air circulation structure. 삭제delete 삭제delete
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