KR101605289B1 - 화목 스팀보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화목 스팀보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대용량의 화목을 연소시킬 수 있도록 구성한 연소실의 외주에 사방으로 둘러싸인 수관하우징을 설치하여 연소시에 발생되는 연소열로서 수관 내부의 물을 효율적으로 가열하고 워터자켓의 내부에 연관을 설치한 제1스팀 발생기와 제2스팀 발생기를 통해 대량의 스팀을 발생시킬 수 있도록 안출한 화목 스팀보일러에 관한 것이다.
본 발명은 대용량의 화목을 투입할 수 있는 크기의 보일러 본체의 연소실의 내부에 설치되는 육면체 형상의 수관하우징과;
상기 수관하우징은 4개의 직경이 큰 수직헤더와 상기 4개의 수직헤더 사이를 다수개의 수관으로 일정간격이 유지되게 연결하여 상면수관부, 저면수관부, 측면수관부, 정면수관부, 배면수관부로 이루어진 내부에 연소실을 형성한 육면체형상으로 구성되고, 정면수관부는 연소실의 화목투입구를 제외한 상부에 형성되며, 또한 연소실의 직화열을 받는 상면수관부는 다단으로서 수관이 서로 어긋나게 관설하되 중간부에 수관이 설치되지 않은 결관부를 포함하여 이루어지고;
보일러 본체의 상부에 연소실과 연통되게 설치되고 수관하우징의 수직헤더와 연결관으로 연결되는 원통형 제1스팀 발생기와;
상기 제1스팀 발생기의 측부에 이와 동일한 구조로서 스팀배출구와 급수구가 상부와 하부에 각각 설치되고 급수연결관과 스팀연결관으로 연결되어 나란히 설치된 제2스팀 발생기와;
상기 제1스팀 발생기와 제2스팀 발생기는 워터자켓의 내부에 다수개의 연관이 입설되고 상부에는 연소가스의 배출압력을 감소시키는 공간부와 이의 상부에 연관 청소를 위한 개폐용 뚜껑이 각각 설치되며, 상기 제1스팀 발생기와 제2스팀 발생기의 공간부는 가스통로관을 매개로 연결되고;
상기 제2스팀 발생기의 하부 배기관에 연결되어 연소가스를 흡입하는 팬과 집진용 물분무기가 설치된 송풍기하우징과;
상기 송풍기하우징의 저부에 팬과 연통되게 설치되어 송풍기하우징을 거쳐 1차 집진되어 배기되는 배기가스를 송풍기하우징의 팬에 의한 와류로서 비산되는 물보라에 의해 2차 집진하는 와류식 세정집진기와;
상기 와류식 세정집진기에 연결되게 일측에 입설되어 대기오염 물질이 제거된 배기가스를 배출하는 연도를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

화목 스팀보일러{Firewood steam boiler}

본 발명은 화목 스팀보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대용량의 화목을 연소시킬 수 있도록 구성한 연소실의 외주에 사방으로 둘러싸인 수관하우징을 설치하여 연소시에 발생되는 연소열로서 수관 내부의 물을 효율적으로 가열하고 워터자켓의 내부에 연관을 설치한 제1스팀 발생기와 제2스팀 발생기를 통해 대량의 스팀을 발생시킬 수 있도록 안출한 화목 스팀보일러에 관한 것이다.

일반적으로 전기 및 유류 등의 에너지 비용이 지속적으로 상승하는 추세이고, 특히 국내의 경우에는 에너지 자원이 부족하여 대부분을 수입에 의존하고 있는 실정이므로 고비용의 에너지를 에너지원으로 사용하는 전기나 기름보일러를 사용하는 것이 경제적으로 큰 부담이 되고 있다.

이에 따라 저렴하고 손쉽게 구할 수 있는 대체에너지를 에너지원으로 이용하는 보일러의 개발이 활발히 이루어지고 있는 바, 그 중 하나가 농촌이나 산간지방에서 손쉽게 구할 수 있고 많은 자원을 확보할 수 있는 폐목이나 펠릿 등을 연료로 하는 화목보일러가 최근에 널리 사용되고 있다.

특히 이러한 화목보일러는 열효율이 높고 연료비 절약으로 인한 외화절약효과를 얻을 수 있는 점에서 유익하다.

그러나, 화목보일러는 연소시 보통 약 500℃ 의 열이 발생하게 되므로 화목이 연소시에 발생하는 목초액이 대량 발생하게 되고 이러한 목초액은 연소실과 연관등에 끼어 그을임을 침착시키게 되며 이로 인해 얼마 사용하지 않아 목초액과 그을음등이 연관을 막아 연소효율이 저하되고 원활한 열교환을 할 수 없게 만드는 요인이 되었다.

또한, 종래의 화목보일러는 그 크기가 한정되고 연소실에서 발생되는 연소열을 이용하여 그 상부에 설치된 열교환기를 통해 스팀을 바로 배출하므로 스팀발생량이 적고 효율이 좋지 않은 폐단이 있었다.

본 발명은 이와같은 종래의 폐단을 해소하기 위해 안출한 것으로, 대용량의 화목을 동시에 연소할 수 있는 구조로서 연소열의 효율적인 이용으로 고효율의 스팀을 발생시킬 수 있게 한 화목 스팀보일러를 제공하는 데 그 주된 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 목초액과 그을음이 침착되는 연관의 청소를 매우 용이하게 하므로서 목초액과 그을음의 침착에 의한 연소효율이 저하되는 것을 방지하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 워터자켓에 다수개의 연관을 설치한 스팀발생기를 2단으로 연속 설치하여 열교환효과를 높이므로서 스팀발생량을 증가시킬 수 있게 한 데 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 대용량의 화목을 투입할 수 있는 크기의 보일러 본체의 연소실의 내부에 설치되는 육면체 형상의 수관하우징과;

상기 수관하우징은 4개의 직경이 큰 수직헤더와 상기 4개의 수직헤더 사이를 다수개의 수관으로 일정간격이 유지되게 연결하여 상면수관부, 저면수관부, 측면수관부, 정면수관부, 배면수관부로 이루어진 내부에 연소실을 형성한 육면체형상으로 구성되고, 정면수관부는 연소실의 화목투입구를 제외한 상부에 형성되며, 또한 연소실의 직화열을 받는 상면수관부는 다단으로서 수관이 서로 어긋나게 관설하되 중간부에 수관이 설치되지 않은 결관부를 포함하여 이루어지고;

보일러 본체의 상부에 연소실과 연통되게 설치되고 수관하우징의 수직헤더와 연결관으로 연결되는 원통형 제1스팀 발생기와;

상기 제1스팀 발생기의 측부에 이와 동일한 구조로서 스팀배출구와 급수구가 상부와 하부에 각각 설치되고 급수연결관과 스팀연결관으로 연결되어 나란히 설치된 제2스팀 발생기와;

상기 제1스팀 발생기와 제2스팀 발생기는 워터자켓의 내부에 다수개의 연관이 입설되고 상부에는 연소가스의 배출압력을 감소시키는 공간부와 이의 상부에 연관 청소를 위한 개폐용 뚜껑이 각각 설치되며, 상기 제1스팀 발생기와 제2스팀 발생기의 공간부는 가스통로관을 매개로 연결되고;

상기 제2스팀 발생기의 하부 배기관에 연결되어 연소가스를 흡입하는 팬과 집진용 물분무기가 설치된 송풍기하우징과;

상기 송풍기하우징의 저부에 팬과 연통되게 설치되어 송풍기하우징을 거쳐 1차 집진되어 배기되는 배기가스를 송풍기하우징의 팬에 의한 와류로서 비산되는 물보라에 의해 2차 집진하는 와류식 세정집진기와;

상기 와류식 세정집진기에 연결되게 일측에 입설되어 대기오염 물질이 제거된 배기가스를 배출하는 연도를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 보일러 본체의 연소실의 저부에는 설치된 재처리실과 팬살수 와류식 세정집진기에 연결된 집진용 물보충관과 오버플로워도 포함함을 특징으로 한다.

이와같은 본 발명에 따르면 수관을 육면체형상으로 배치하여 형성한 수관하우징을 대용량의 화목을 연소시킬 수 있는 연소실의 내부에 설치하므로서 고열의 연소열로서 수관을 단시간에 가열할 수 있고 고열의 연소열이 2개의 스팀발생기의 연관을 통해 배출되면서 열교환이 효율적으로 이루어져 대량의 스팀을 발생시킬 수 있으며 스팀발생기의 연관을 청소가 하기가 용이하여 목초액과 그을음에 의한 열교환효율이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 예시 사시도
도 2는 본 발명의 정면 내부 단면도
도 3은 수관하우징의 예시 사시도
도 4는 도 3의 "가-가" 선 단면도
도 5는 송풍기하우징과 와류식 세정집진기의 집진작동 설명 단면도

이하, 본 발명을 첨부도면에 도시한 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 설명에 앞서, 이하에서 설명하는 실시예는 본 발명이 구체화되는 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 본 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 포함한다고 할 것이다.

도면에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 화목 스팀보일러는 대용량의 화목을 투입할 수 있는 크기의 보일러 본체(100)의 내부에 설치되는 육면체 형상의 수관하우징(200)과;

상기 수관하우징(200)은 4개의 직경이 큰 수직헤더(1)(1')와 상기 4개의 수직헤더(1)(1') 사이를 다수개의 수관(2)(2')으로 일정간격이 유지되게 연결하여 상면수관부(3), 저면수관부(4), 측면수관부(5), 정면수관부(6), 배면수관부(7)로 이루어진 내부에 연소실(8)을 형성한 육면체형상으로 구성되고, 정면수관부(6)는 연소실(8)의 화목투입구(8')를 제외한 상부에 형성되며, 또한 연소실(8)의 직화열을 받는 상면수관부(3)은 다단으로서 수관(2)(2')이 서로 어긋나게 관설하되 중간부에 수관(2)(2')이 설치되지 않은 결관부(9)를 포함하여 이루어지고;

보일러 본체(100)의 상부에 연소실(8)과 연통되게 설치되고 수관하우징(200)의 수직헤더(1)(1')와 연결관(10)으로 연결되는 원통형 제1스팀 발생기(300)와;

상기 제1스팀 발생기(300)의 측부에 이와 동일한 구조로서 스팀배출구(11)와 급수구(12)가 상부와 하부에 각각 설치되고 급수연결관(13)과 스팀연결관(14)으로 연결되어 나란히 설치된 제2스팀 발생기(400)와;

상기 제1스팀 발생기(300)와 제2스팀 발생기(400)는 다같이 워터자켓(15)의 내부에 다수개의 연관(16)(16')이 입설되고 상부에는 연소가스의 배출압력을 감소시키는 공간부(17)와 이의 상면에 연관 청소를 위한 개폐용 뚜껑(18)이 각각 설치되며, 상기 제1스팀 발생기(300)와 제2스팀 발생기(400)의 공간부(17)는 가스통로관(19)을 매개로 연결되어 있다.

보일러 본체(100)의 내부 연소실은 내벽면이 내화벽돌(20)로서 둘러 싸여 있으며 그 내부에 육면체 형상으로 된 수관하우징(200)이 설치된다.

수관하우징(200)은 상기와 같이 4개의 직경이 큰 수직헤더(1)(1')와 상기 4개의 수직헤더(1)(1') 사이를 다수개의 연결수관(2)(2')으로 일정간격이 유지되게 횡설하여 상면수관부(3), 저면수관부(4), 측면수관부(5), 정면수관부(6), 배면수관부(7)로 이루어진 내부에 연소실(8)을 형성한 육면체형상으로 구성되고, 정면수관부(6)는 연소실(8)의 화목투입구(8')를 제외한 상부에 형성되어 있으므로 보일러 본체(100)의 내부에 설치된 수관하우징(200)의 화목투입구(8')를 통해 내부 연소실(8)에 화목을 투입하여 연소시키게 되는 데 본 발명의 보일러 본체(100)는 대형크기로 형성되어 연소실(8)도 상대적으로 넓으므로 대량의 화목을 투입하여 연소시킬 수 있게 되며 수관하우징(200)을 구성하는 전체 수관과 두개의 스팀 발생기(300)(400)의 워터자켓(15)은 급수구(11)와 급수연결관(13)를 통해 물이 급수되어 순환하게 된다.

화목투입구(1')를 통해 수관하우징(200)의 연소실(8)에 투입된 화목이 연소되면 연소실(8)이 고열로 가열되고 연소실(8)을 형성하고 있는 수관하우징(200)이 가열되면서 수관전체를 가열시키게 되는 데 이때 수관하우징(200)의 저면수관부(4)는 로스톨 역할을 하게 되고 직화열을 받는 상면수관부(3)와 측면수관부(5)와 배면수관부(7)를 포함한 수관하우징(200)전체가 고열로 가열되면서 내부의 물을 가열시키게 된다.

이렇게 가열된 수관의 물은 대류현상에 의해 위로 상승되어 제1스팀 발생기(300)를 거쳐 제2스팀 발생기(400)의 워터자켓(15)을 순환하므로서 보일러 내부 전체의 물이 고온으로 가열되어 진다.

한편, 화목이 연소실(8)에서 연소되면서 발생하는 고온의 연소가스는 수관하우징(200)의 상면수관부(3)를 거쳐 위로 상승되어 제1스팀 발생기(300)의 연관(16)(16')을 통해 올라가게 되며 연관(16)(16')의 상부 끝까지 상승된 연소가스는 상단의 넓은 공간부(17)에서 합쳐지면서 압력이 낮아져 감속된 상태로 가스통로관(19)을 통해 제2스팀 발생기(400)의 공간부(17)를 거쳐 연관(16)(16')으로 들어가 후술하는 연도(20)를 통해 외부로 배출된다.

이러한 과정에서 화목의 연소열에 의해 고온으로 가열된 수관의 물과 스팀발생기(300)(400)의 워터자켓(15) 내부의 물은 연소가스에 의해 가열된 연관(16)(16')과 열교환이 이루어져 기화되므로서 대량의 스팀이 발생하게 되고 이 스팀은 스팀배출구(12)를 통해 배출된다.

본 발명은 이와같이 제1, 2스팀 발생기(300)(400)를 통해 스팀을 발생시키므로 스팀 생산을 효율적으로 할 수 있으며 특히 이러한 스팀발생기는 연소실(8)의 크기에 상응하는 길이로 형성하게 되므로 연소실(8)의 크기가 크면 클수록 스팀발생기의 크기도 상승되어 그에 맞는 스팀을 발생할 수 있게 되고 스팀발생기(300)(400)의 상부에는 연소가스가 합쳐지는 공간부(17)가 형성되어 있으므로 압력이 낮아져 연소가스의 배출을 지연시키므로서 열효율을 높일 수 있게 되는 것이다.

또한, 수관하우징(200)의 상면수관부(3)는 다단으로서 수관(2)(2')이 서로 어긋나게 관설되어 있고 중간부에 수관(2)(2')이 설치되지 않은 결관부(9)가 형성되어 있으므로 수관하우징(200)의 연소실(8)에서 발생되는 화목의 연소열은 상면수관부(3)를 가열하고 다단으로서 어긋나게 관설된 수관(2)(2')의 사이로 빠져나와 제1스팀 발생기(300)로 상승하게 되는 데 이때 상면수관부(3)는 다단으로 구성되어 있되 중간부에 수관(2)(2')이 없는 결관부(9)가 형성되어 있으므로 간격이 좁은 수관(2)(2')의 사이를 빠르게 빠져나오는 연소가스는 수관(2)(2')이 없는 결관부(9)에서 넓어지는 공간부로 인해 압력이 감소됨에 따라 상승되는 속도가 지연되어 저속으로 상승되므로 연소열이 연소실(8)에 머무는 시간이 길어지게 됨에 따라 열효율이 증가되는 잇점이 있다.

이상과 같이 제2스팀 발생기(400)를 통과하면서 열교환이 이루어진 연소가스는 이의 하부 배기관(21)에 연결 설치된 송풍기하우징(22) 내부의 팬(23)의 흡입력에 의해 제2스팀 발생기(400)의 연관(16)(16')을 빠져 나와 송풍기하우징(22)과 와류식 세정집진기(24)를 거쳐 2차에 걸친 오염물질이 집진된 후 연도(20)를 통해 대기로 방출된다.

송풍기하우징(22)은 배기관(21)과 연결되어 열교환이 끝난 배기가스를 흡입하는 팬(23)과 팬(23)의 상부에서 물을 분사하는 물분무기(24)를 포함하는 것으로팬(23)의 상부에서 물분무기(24)를 통해 물을 분사시키면 물은 팬(23)의 회전력에 의해 송풍기하우징(22)내에서 비산되므로 흡입되는 배기가스에 혼합된 대기오염물질은 비산되는 물과 함께 응집되어 1차 집진되고, 집진된 오염물질은 저부에 연결된 와류식 세정집진기(25)의 내부로 낙하된다.

상기 와류식 세정집진기(25)는 송풍기하우징(22)의 팬(23)과 연통되게 설치되고 내부에 물이 일정수위로 채워져 있으며 일측에 설치된 연도(20)를 포함하는 것으로, 송풍기하우징(22)의 팬(23)이 회전하게 되면 팬의 회전력에 의해 이와 연통되게 설치된 와류식 세정집진기(25)의 내부에 채워진 물이 와류를 일으키면서 물보라가 발생되므로 송풍기하우징(22)으로 부터 1차 집진되어 낙하되는 오염물질 및 미처 집진되지 않은 오염물질이 2차 집진되어 와류식 세정집진기(25) 내부의 물속에 가라앉게 되고 정화된 배기가스는 연도(20)를 통해 대기로 방출되는 것이다.

와류식 세정집진기(25)의 내부에 불순물이 침전되면 회수구를 통해 배출하고 부족한 물은 물보충관(26)을 통해 보충하며 오버플로워(27)를 통해 일정수위가 유지되도록 되어 있다.

이와같이 열교환이 끝난 배기가스는 송풍기하우징(22)과 와류식 세정집진기(25)를 순서적으로 거쳐 2번의 집진이 이루어지므로 배기가스의 오염물질 제거효율이 우수하고 정화된 배기가스를 방출함에 따른 대기오염을 예방할 수 있다.

그리고, 화목을 연소시키면 화목에서 목초액과 그을음이 발생되어 스팀발생기(300)(400)의 연관(16)(16') 내부에 침착되면 열효율이 저하되므로 이때에는 스팀발생기(300)(400)의 공간부(17) 상부의 개폐문(18)을 열고 작업자가 들어가 공간부(17)에서 긴길이의 소제구로서 연관(16)(16')내부를 긁어 불순물을 제거하게 되면 연소실(8)의 내부를 통해 재처리실에 낙하하므로 연관(16)(16')의 청소를 용이하게 할 수 있는 잇점이 있다.

100 : 보일러 본체 200 : 수관하우징 300 : 제1스팀 발생기 400 ; 제2스팀 발생기 1, 1' : 수직헤더 2, 2' : 수관 3 : 상면수관부 8 ; 연소실 9 : 결관부 12 : 스팀배출구 15 : 워터자켓 16, 16' : 연관 17 : 공간부 19 : 가스통로관 22 : 송풍기하우징 23 : 팬 24 : 물분무기 25 : 와류식 세정집진기

Claims (6)

1. 대용량의 화목을 투입할 수 있는 크기의 보일러 본체(100)의 내부에 설치되는 육면체 형상의 수관하우징(200)과;
   보일러 본체(100)의 상부에 연소실(8)과 연통되게 설치되고 수관하우징(200)과 연결관(10)으로 연결되는 원통형 제1스팀 발생기(300)와;
   상기 제1스팀 발생기(300)의 측부에 이와 동일한 구조로서 스팀배출구(11)와 급수구(12)가 상부와 하부에 각각 설치되고 급수연결관(13)과 스팀연결관(14)으로 연결되어 나란히 설치된 제2스팀 발생기(400)와;
   상기 제1스팀 발생기(300)와 제2스팀 발생기(400)는 다같이 워터자켓(15)의 내부에 다수개의 연관(16)(16')이 입설되고 가스통로관(19)을 매개로 연결되며,
   상기 제2스팀 발생기(400)의 하부 배기관(10)에 연결되어 배기가스를 흡입하는 송풍기하우징(22)과;
   상기 송풍기하우징(22)의 저부에 연통되게 설치되는 와류식 세정집진기(25)를 포함하는 것을 특징으로 하는 화목 스팀보일러.
2. 제 1 항에 있어서, 수관하우징(200)은 4개의 직경이 큰 수직헤더(1)(1')와 상기 4개의 수직헤더(1)(1') 사이를 다수개의 수관(2)(2')으로 일정간격이 유지되게 연결하여 상면수관부(3), 저면수관부(4), 측면수관부(5), 정면수관부(6), 배면수관부(7)로 이루어진 내부에 연소실(8)을 형성한 육면체형상으로 구성되고, 정면수관부(6)는 연소실(8)의 화목투입구(8')를 제외한 상부에 형성됨을 특징으로 하는 화목 스팀보일러.
3. 제 2 항에 있어서, 상면수관부(3)은 다단으로서 수관(2)(2')이 서로 어긋나게 관설하되 중간부에 수관(2)(2')이 설치되지 않은 결관부(9)가 형성됨을 특징으로 하는 화목 스팀보일러.
4. 제 1 항에 있어서, 제1스팀 발생기(300)와 제2스팀 발생기(400)는 상부에 연소가스의 배출압력을 감소시키는 공간부(17)와 이의 상면에 연관 청소를 위한 개폐용 뚜껑(18)이 각각 설치됨을 특징으로 하는 화목 스팀보일러.
5. 제 1 항에 있어서, 송풍기하우징(22)은 연소가스를 흡입하는 팬(23)과 팬(23)의 상부에서 물을 분사하는 물분무기(24)를 포함하는 화목 스팀보일러.
6. 제 1 항에 있어서, 와류식 세정집진기(25)는 송풍기하우징(22)의 팬(23)과 연통되게 설치되고 급수구(26)와 오버플로워(27) 그리고 연도(20)를 포함하는 화목 스팀보일러.

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