KR101588864B1 - 왕겨 연소장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕겨를 연료로 하는 왕겨 연소장치에 관한 것으로, 본체(2) 내부에서 바닥 주변부가 타공판(16)으로 피복된 공간의 일측에는 왕겨 공급을 위한 호퍼(20)와 연통된 압송 스크루 컨베이어(10)가 배치된 연소실(8); 상기 압송 스크루 컨베이어(10)의 측방에서 상기 연소실(8)을 가로질러 배치되고 하반부 외주에는 통공(36)이 다수 형성되어서 상기 연소실 내부로 공기를 불어 넣는 급기관(12); 상기 연소실(8)의 하측으로 배치되고 상기 압송 스크루 컨베이어(10)를 통해 공급되는 왕겨를 외주의 교반날개(38)로 고르게 분산 이동시킴과 동시에 외주의 급기공(39)을 통해 외부공기를 연소실(8)로 도입하게 되는 교반컨베이어(14); 상기 연소실(8)에서 교반컨베이어(14)의 종단측 주변에 연장 배치되고 말단에는 배기휀(42)이 설치된 배출통로(40);로 이루어져서 상기 연소실(8) 내부에서 작동되는 구조물을 교반컨베이어(14)로 한정되도록 함에 따라 왕겨의 연소과정에서 발생하는 고열의 영향에도 고장을 일으키는 일이 없게 하여 왕겨가 효율적으로 연소될 수 있도록 함과 동시에 유지 보수도 간편하게 할 수 있는 왕겨연소장치를 제공하는 것이다.

Description

왕겨 연소장치{Chaff burner}

본 발명은 왕겨 연소장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 벼의 탈곡에서 파생되는 왕겨를 열원으로 완전 연소시킬 수 있는 왕겨 연소장치에 관한 것이다.

추수 직후의 벼는 20~30%의 수분을 포함하고 있기 있기 때문에 장기간 보관하기가 곤란하므로 추수한 벼는 가급적 빨리 건조하여 수분함량을 15% 수준으로 낮춰주어야 할 필요가 있다.

벼를 건조함에 있어서, 종래의 햇빛을 이용한 자연 건조는 효율이 낮으므로 통상은 곡물건조기로 한번에 많은 량의 벼를 건조하는 것이 좋다.

곡물건조기의 일반적 예로는 건조실로 흡인되는 공기를 버너로 가열함과 동시에 건조실을 경유하는 통로를 따라 벼를 상방에서 하측으로 낙하 순환시켜서 가열된 공기와 접촉시켜 건조하는 구조의 순환식 곡물건조기가 알려져 있다.

다음 특허문헌 1은 순환식 곡물건조기에 관한 구성을 보여주고 있으며, 이 장치에서 곡물은 스크루 컨베이어 등에 의해 압송되어 승강 통로를 통해 상방으로 이송된 다음 건조실 내부로 흩뿌려져 자연낙하하면서 건조되고, 낙하한 곡물은 다시 스크루 컨베이어에 압송되어서 상방으로 이송되는 과정을 수회 반복하는 과정으로 거쳐 건조된다.

이러한 순환식 곡물건조기에서 건조실의 공기 온도를 높이기 위한 연소장치는 오일버너를 채용하고 있다.

다음 특허문헌 2에 개시된 연소장치는 건조실에 연통 되게 배치되는 연소실의 상측에서 연료투입구를 통해 공급되는 왕겨를 이송스크루가 압송하여 연소실 내부로 공급하면, 이 연소실 내에 설치된 연료 분배관이 상하방향으로 완만한 속도로 회전하면서 공급되는 왕겨를 뒤섞어 주게 되고, 이 상태에서 바닥에 비치된 석유 버너의 불꽃이 왕겨를 점화하여 자기 연소가 시작되면 석유 버너는 자동 소화하게 되어 있고, 또한 연소에 의해 가열된 공기는 건조실을 경유하는 열풍통로를 경유하여 외부로 배출되고, 왕겨가 연소하고 남는 재는 배출관으로 퇴적되고 배출 스크루의 작용으로 제거되는 구성으로 되어 있다.

또, 다음 특허문헌 3에 개시된 곡물건조기는 건조실 하측에 가스 또는 기름버너를 비치함과 동시에 재활용탱크를 통해 공급되는 왕겨나 우드 칩, 코코아 껍질 등의 재활용 연료를 연소하는 재활용버너를 병설하여, 곡물건조기의 연료로서 가스 또는 기름의 사용과 동시에 재활용 연료를 함께 사용할 수 있는 구성을 보여주고 있다.

한국 등록특허 10-0705710호, 도 6 한국 등록특허 10-0805250호, 도 2, 도 3 한국 등록특허 10-1097876호, 도 1

곡물건조기의 연소장치를 가스 또는 기름으로 가동하면 운영비용이 비싸지므로 경제성이 낮지만, 탈곡하여 남는 왕겨를 연료로 활용하면 안정적으로 공급될 수 있고 운영비가 저렴하게 되고 연소효율도 좋아지는 이점이 있다.

왕겨를 연료로 활용하는 상기 특허문헌 2의 장치는, 외부 공기가 연소실 바닥으로 압송되어 왕겨의 연소를 돕고, 또 공급되는 왕겨는 연료 분배판의 회전으로 공기와 충분히 뒤섞어서 연소 되게 하는 것이나, 그 구조는 연료 분배판을 상하방향으로 회전시키게 되어 있어서 왕겨의 분산 작용에 손색이 있고, 또한 재를 제거하기 위한 배출부가 벽체를 사이에 두고 연소실과 구분된 구조이므로 연소 후에 남는 재가 연소실에서 완전히 제거되지 않고 잔류하게 되어 왕겨의 순환이 순조롭지 않게 되는 구조적 문제점을 안고 있다.

또, 특허문헌 3에 개시된 곡물건조기는 송풍팬의 기류를 타고 압송되는 재활용연료를 연소시키는 재활용버너를 추가로 구비하는 방식이므로 가스 또는 기름을 연료로 하는 가열수단의 보조적 장치로 활용될 수 있을 뿐이다.

본 발명은 왕겨를 연료로 활용하여 곡물을 건조함에 있어서, 연소실 내로 왕겨가 원활히 공급될 수 있고 또한 연소실 내에서 왕성하게 뒤섞여 완전 연소를 도모할 수 있음과 동시에 상기 연소실 내부로 배치되는 구조물이 열적 영향을 받아 변형되어도 아무런 문제없이 작동될 수 있는 구조를 갖춘 왕겨 연소장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 구현하기 위하여 본 발명의 왕겨 연소장치는, 바닥 주변부가 타공판으로 피복되고 일측에는 왕겨를 공급하는 압송 스크루 컨베이어를 갖춘 호퍼가 구비되어 있으며, 바닥에는 공급되는 왕겨를 교반날개로 고르게 분산 이동시키면서 외주의 급기공을 통해 외부공기를 불어넣게 되는 교반컨베이어가 설치된 연소실을 포함하고, 이 연소실에서 연소된 재는 휀을 갖춘 배출통로를 통하여 외부로 수거되도록 한 구성으로 되어 있는 왕겨 연소장치에 있어서, 상기 연소실에는 6각 단면을 이루고 그 6각 단면의 하반부를 형성하는 각각의 변마다 통공이 설치되어서 외부공기를 3방향으로 고르게 분산시켜 불어 넣는 급기관이 상측에 가로 질러 배치되고, 상기 호퍼는 내부에 교반봉이 배치되어서 상기 압송 스크루 컨베이어에 부착된 종동기어로 연동되어 왕복동하는 요동링크에 의해 상기 호퍼의 내부를 휘저어주게 되어 있으며, 상기 교반컨베이어의 외주에 배열된 교반날개는 상호 간의 배치각이 각자 다른 각도로 설정되어서 상기 연소실을 통과하여 연소되는 왕겨가 빠르고 늦게 진행되는 구역이 형성되도록 한 구성으로 된다.

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본 발명에 관련하는 왕겨 연소장치에 의하면 다음의 효과를 얻을 수 있다.

연소실 내부에서 교반컨베이어가 왕겨를 뒤섞으면서 배출통로를 향해 반송시키는 동안에 연소가 이루어지게 한 것이므로 상기 연소실에서 왕겨의 연소로 발생하는 열은 상기 교반컨베이어에만 영향을 주게 될 뿐이나, 이 교반컨베이어는 축 내부를 거쳐 급기공으로 도입되는 외부공기에 의해 냉각되는 효과가 있으므로 연소실 내의 왕겨 연소에 의한 열의 영향을 받더라도 크게 변형되지 않아 아무런 지장없이 회전작동하게 되는 구조이므로 장치의 가동효율이 좋고, 유지 보수작업도 간단하다는 이점이 있다.

그리고 호퍼의 내부에서 교반봉이 왕복 작동하면서 투입되는 왕겨를 뒤섞어주기 때문에 압송 스크루 컨베이어 직전에서 왕겨가 적체되는 일이 없어 원활한 공급을 보장한다.

또한, 교반컨베이어에 의해 추진되는 왕겨의 이동속도를 빠르고 느리게 변화시켜줌에 따라 연소실 내부에서 왕겨의 완전연소가 촉진되는 효과가 있다.

또한, 흡기구를 통하여 외부공기가 흡인되는 것에 의해 배출통로 내부의 기류가 가속되어 상기 연소실 내의 재가 배출통로로 원활하게 이동하는 효과가 있어서 연소실 내의 연소환경은 최적상태로 유지된다.

도 1은 본 발명에 관련하는 왕겨 연소장치의 개략적 구조를 나타내는 단면도.
도 2는 도 1의 화살표 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도.
도 3은 연소실 상방에 배치된 급기관의 단면확대도.
도 4는 연소실 하측에 배치된 교반컨베이어의 확대도.
도 5a는 호퍼 외측으로 배치된 요동링크의 작동구조를 나타내는 도면.
도 5b는 도 5a에 연속하여 요동링크가 좌측단으로 이동한 상태를 나타내는 도면.
도 5c는 도 5b에 연속하여 요동링크가 우측단으로 이동한 상태를 나타내는 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명한다.

본 발명에 관련된 왕겨 연소장치는 도 1에 개략적으로 도시한 바와 같이, 본체(2)의 내측 상방에 연도(4)가 다수 평행하게 배열된 열교환기(6)가 배치되어 있고, 또 하방에는 연소실(8)이 마련된 구조로 되어 있으며, 이 연소실(8)의 한쪽에는 연료로서 왕겨를 공급하기 위한 압송 스크루 컨베이어(10)가 배치되어 있다.

상기 압송 스크루 컨베이어(10)의 측방에는 연소실(8)의 내부로 외부공기를 도입하기 위한 급기관(12)이 설치되어 있고, 그 하측방에는 교반컨베이어(14)가 배치되어 있다.

또한, 연소실(8)의 하측 주변은 타공판(16)으로 둘러싸여져서 외부로부터 공기가 유통할 수 있게 되어 있고, 그 바깥쪽에는 점화용 버너 달린 송풍기(18)가 비치되어 있으며, 반드시 갖출 필요는 없으나 상기 연소실(8)의 외벽에는 방열핀(20)을 부착하여 연소실(8) 내부온도가 과열상태로 되지 않게 할 수도 있다.

상기 압송 스크루 컨베이어(10)는 도 2에 도시한 바와 같이, 왕겨가 투입되는 호퍼(20)에 연통됨과 아울러, 그 안에는 축(22)이 가로 걸쳐져서 로드(24)의 한쪽과 연결되어 있고, 이 로드(24)의 자유단에는 교반봉(26)이 현수되어 있다.

그리고 압송 스크루 컨베이어(10)와 교반컨베이어(14)는 각각 종동기어(28)(30)를 통해 모터(32)의 동력을 전달받아 종동회전하게 되어 있음과 아울러, 이 모터(32)의 회전력은 상기 종동기어(28)에 연결된 요동링크(34)를 통해 축(22)으로 전달됨으로써 상기 교반봉(26)은 진자운동하면서 호퍼(20)의 내부를 휘젓게 된다.

또, 급기관(12)은 단면 육각형으로 되고, 그 하반부를 형성하는 각각의 변에는 통공(36)이 뚫려있어서, 외부공기를 그 하방으로 인도하여 연소실(8)로 도입시키게 되어 있다.

환언하면, 이 실시 예에서 급기관(12)은 도 3으로 나타낸 바와 같이 6각 단면으로 된 관체로 되어 있고 그 하반부를 구성하는 3면에만 통공(36)이 형성된 구조로 되어 외부공기를 하측방으로 향해 공급하도록 되어 있는 것이다.

다시 도 1과 도 2를 참조하면, 교반컨베이어(14)는 다수의 교반날개(38)를 외주에 방사방향으로 배열하고 있음과 아울러 외주면에는 다수의 급기공(39)이 형성되어 있고, 그 종단측은 상기 연소실(8)에서 연장되는 배출통로(40)와 연통되어 있다.

또, 배출통로(40)의 말미에는 배기휀(42)이 배치되어서 상기 연소실(8)의 내부공기를 외부로 배출시키게 되어 있고, 상기 배출통로(40)에는 뚜껑 등으로 개폐가능한 흡기구(44)가 마련될 수도 있다.

상기 교반컨베이어(14)에서 교반날개(38)는 도 4로 나타낸 바와 같이 각각 서로 다른 각도의 배치각으로 고정되어 있으며, 이것에 의해 압송 스크루 컨베이어(10)를 타고 연소실(8)로 투입되는 왕겨는 이동 중에 충분히 뒤섞이면서 또한 빠르게 이동하다가 느리게 이동하게 되는 등 균일하지 않은 속도로 이동되면서 완전하게 연소된다.

상술한 구성으로 되어 있는 본 발명의 작용효과를 설명하면, 왕겨는 도 2에서 호퍼(20)로 투입되고 그 하측의 압송 스크루컨베이어(10)를 통해 연소실(8)로 공급된다.

압송 스크루컨베이어(10)의 종동기어(28)에는 도 5a로 나타낸 바와 같이 요동링크(34)가 그 길이방향으로 형성된 장공에 상기 종동기어(28)의 고정돌기가 슬라이드 가능하게 끼워진 구조로 연계되어 있기 때문에, 모터(32)가 상기 종동기어(28)를 회전시키면 돌기가 장공을 타고 이동하면서 요동링크(34)를 추진하여 도 5b의 도시와 같이 축(22)을 지점으로 비스듬히 선회하게 되고, 종동기어(28)가 계속 회전하면 상기 요동링크(34)는 다시 도 5a의 도시와 같은 위치로 복귀하고 이어서 도 5c로 나타낸 바와 같이 대칭방향으로 비스듬히 선회하는 진자운동을 하게 된다.

이와 같은 요동링크(34)의 진자운동으로 상기 호퍼(20)의 내부에서 축(22)에 연결된 로드(24)가 동기하여 진자운동하게 되고, 이에 따라 그 자유단에 현수된 교반봉(26)은 호퍼(20)의 내부에서 압송 스크루컨베이어(10)의 입구측을 휘저어주게 되고, 그 결과로 상기 호퍼(20)에 투입된 왕겨는 도중에 적체되는 일이 없이 원활하게 압송 스크루컨베이어(10)로 공급되고 계속 이동하여 연소실(8)로 보내진다.

연소실(8)에서 왕겨는 교반컨베이어(14)를 타고 이동하게 되고, 이때 점화버너달린 송풍기(18)를 작동시켜서 왕겨를 발화시키는 것으로 연소가 시작된다.

점화버너달린 송풍기(18)는 왕겨가 연소되면 정지되는 것이며 다만 필요하다면 송풍기는 계속 가동하여 연소에 필요한 공기를 공급할 수 있게 할 수 있다.

그리고 왕겨의 연소가 시작되면 도 2에 도시한 배기휀(42)이 가동되고, 이러한 배기휀(42)의 가동으로 연소실(8)의 기압이 낮아짐에 따라 외부공기는 도면의 화살표로 나타낸 바와 같이 급기관(12)의 통공(36)을 통하여 연소실(8)의 상방에서 하방으로, 그리고 타공판(16)을 통해 하방에서 상방으로 공기가 불어넣어지게 된다.

그리고 교반콘베이어(14)의 축 내부를 거쳐 외주의 급기공(39)을 통해서도 연소실(8)로 외부공기가 공급되어지면서 상기 연소실(8) 전체에 걸쳐 왕겨의 연소가 진행되고, 이렇게 충분한 공기의 공급과 더불어 연소되는 왕겨는 교반컨베이어(14)의 교반날개(38)로 추진되어 배출통로(40)를 향해 반송된다.

한편, 다수의 교반날개(38)의 배치각은 교반컨베이어(14)의 외주에서 서로 다른 각도로 배열되어 있음에 따라, 연소되면서 반송되는 왕겨의 이동은 경로에 따라 빠르게 지나는 구역과 느리게 지나는 구역이 형성되는 것이며, 이것에 의해 왕겨가 연소실(8)에서 고르게 뒤섞이면서 충분한 시간 동안 체류하게 됨은 물론, 왕겨가 빠르게 진행되는 구역은 외부공기로 채워지게 됨으로써 왕겨의 완전연소가 보장되어 배출통로(40)에 이르러서는 완전히 연소된 재로서 배출된다.

또한 연소된 재는 비중이 가벼워지므로 배기휀(42)의 풍압에 이끌려 깨끗하게 외부로 배출 제거된다.

이와 같이 재를 외부로 배출할 때, 어떤 이유로 배출통로(40)에 재가 쌓여 적체를 일으켜 원만하게 배출되지 못하는 현상이 나타나면, 상기 배출통로(40)에 마련된 흡기구(44)를 열어서 외부공기를 도입하여 적체된 재를 배출 제거할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 연소실(8)의 내부에서 왕겨가 연소될 때 가동되는 구조물은 상기 연소실(8)을 가로질러 배치된 교반컨베이어(14) 뿐이고, 이 교반컨베이어(14)는 단순히 회전작동하는 것이면서 축 내부를 거쳐 외주의 급기공(39)으로 도입되는 외부공기에 의해 냉각되기 때문에 연소실(8)에서 발생하는 고열의 영향을 받더라도 크게 변형되지 않아 아무런 지장없이 회전 작동하여 왕겨를 이송시키게 된다.

2: 본체 4: 연도
6: 열교환기 8: 연소실
10: 압송 스크루컨베이어 12: 급기관
14: 교반컨베이어 16: 타공판
18: 점화버너 달린 송풍기 20: 호퍼
22: 축 24: 로드
26: 교반봉 28, 30: 종동기어
32: 모터 34: 요동링크
36: 통공 38: 교반날개
39: 급기공 40: 배출통로
42: 배기휀 44: 급기구

Claims (4)

1. 바닥 주변부가 타공판으로 피복되고 일측에는 왕겨를 공급하는 압송 스크루 컨베이어를 갖춘 호퍼가 구비되어 있으며, 바닥에는 공급되는 왕겨를 교반날개로 고르게 분산 이동시키면서 외주의 급기공을 통해 외부공기를 불어넣게 되는 교반컨베이어가 설치된 연소실을 포함하고, 이 연소실에서 연소된 재는 휀을 갖춘 배출통로를 통하여 외부로 수거되도록 한 구성으로 되어 있는 왕겨 연소장치에 있어서,
   상기 연소실(8)에는 6각 단면을 이루고 그 6각 단면의 하반부를 형성하는 각각의 변마다 통공(36)이 설치되어서 외부공기를 3방향으로 불어 넣는 급기관(12)이 상측에 가로 질러 배치되고, 상기 호퍼(20)는 내부에 교반봉(26)이 배치되어서 상기 압송 스크루 컨베이어(10)에 부착된 종동기어(28)에 연동하여 왕복동하는 요동링크(34)에 의해 상기 호퍼(20)의 내부를 휘저어주게 되어 있으며, 상기 교반컨베이어(14)의 외주에 배열된 교반날개(38)는 상호 간의 배치각이 각자 다른 각도로 설정되어서 상기 연소실(8)을 통과하여 연소되는 왕겨가 빠르고 늦게 진행되는 구역을 형성하게 되는 구성의 왕겨 연소장치.
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