KR101606277B1 - 고체연료 보일러용 유동가이드 유닛, 그 유동가이드 유닛을 갖는 고체연료 보일러 및 작동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고체연료 보일러용 화염 유동가이드 유닛, 그 화염 유동가이드 유닛을 갖는 고체연료 보일러 및 작동방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 내부에 연소공간과 열교환부를 갖는 본체와, 본체의 일측에 구비되어 본체 내로 고체연료를 공급하기 위한 고체연료 공급수단과, 투입된 고체연료를 이동시키기 위한 이동식 스토커와, 투입된 고체연료를 점화시키기 위한 점화장치를 갖는 고체연료 보일러 내에 구비되어 연소가스의 유동을 가이드 하기 위한 유동가이드 유닛에 있어서, 상기 열교환부의 유입단에 특정간격 이격되게 설치되어, 이동식 스토커에 유입된 고체연료의 초기 점화, 연소시에 발생되는 연소가스가 상기 유동가이드 유닛의 전단 공간으로 유입된 후, 우회하여 상기 열교환부로 유입되도록 유도하는 것을 특징으로 하는 고체연료 보일러용 화염 유동가이드 유닛으로서 달성될 수 있다.

Description

고체연료 보일러용 유동가이드 유닛, 그 유동가이드 유닛을 갖는 고체연료 보일러 및 작동방법{Flow guide unit for solid fuel boiler}

본 발명은 고체연료 보일러용 화염 유동가이드 유닛, 그 화염 유동가이드 유닛을 갖는 고체연료 보일러 및 작동방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 펠릿연료의 경우 초기 점화, 연소시에 큰 화염과 다량의 연소가스를 방출하기 때문에 열교환부의 상부측으로면 유동하여 효율적인 열교환을 저해하였으나, 유동 가이드 유닛에 의해 연소가스의 유동방향을 제어하게 됨으로써 열교환부의 모든 공간에 연소가스를 유동시켜 열교환 효율을 월등히 증가시킬 수 있는 고체연료 보일러용 화염 유동가이드 유닛, 그 화염 유동가이드 유닛을 갖는 고체연료 보일러 및 작동방법에 관한 것이다.

최근 현대사회에서 화석연료의 사용량이 급격히 증가하고 있는 반면에 그것을 대체할 연료의 개발이 국가차원의 시급한 과제로 지목되고 있으며 이 분야의 연구 필요성이 높이 평가되고 있는 실정이다.

그 중 목재를 가공하고 남은 부산물이나 숲을 가꾸기 위해 뽑아야할 잡목들을 톱밥화하여 선별, 건조, 압축공정을 거치면서 만들어진 우드펠릿은 2013년 이후 탄소배출 의무감축 대상국이 지정될 가능성에 대비한 효과적인 대안이 되고 있다.

목질계 펠릿은 다른 목질계에 비해 밀도가 높기 때문에 수송, 보관 등이 용이하며, 먼지 발생이 낮아 가정용으로 사용하기 적합하다.

현재 국내에는 약 3000대 가량의 가정용 펠릿보일러가 공급되어있다.

하지만 제품의 성능이나 기능적인 면이 많이 부족한 상태로 보급되어 실제 사용자들이 불편함을 호소하고 있다.

특히, 연소상태의 불안정성이나 일정하지 않은 보일러의 운전상태 등으로 낮은 효율의 보일러가 보급되어 연료비가 절약되지 않을 뿐만 아니라 실제 사용하고자 하는 시간에 필요한 온도의 물을 공급받기가 힘들다.

이러한 문제점들을 보안하기 위하여 목재 펠릿 연소에 대한 정확한 분석과 결과로 이를 뒷받침할 만한 실험적인 결과가 필요하다.

즉, 목재 펠릿의 연소실험을 통하여 온도에 따른 반응특성과 공기량에 따른 최적화 연소상태의 데이터를 바탕으로 펠릿 보일러의 초기 점화시간을 단축시키거나 난방온도에 빠른 시간에 도달 할 수 있는 연소기의 설계, 제작 및 운영하는 방법이 요구되고 있는 실정이다.

도 1은 종래 고체연료 보일러(3)의 단면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 2는 도 1의 A-A 단면도를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 펠릿 연료 등의 고체연료를 이용한 고체연료 보일러(3)는 내부에 연소공간(32)과 열교환부(30를 갖는 본체(20)와, 본체(20)의 일측에 구비되어 본체(20) 내로 고체연료(1)를 공급하기 위한 고체연료 공급수단(50)과, 투입된 고체연료(1)를 이동시키기 위한 이동식 스토커(40)와, 투입된 고체연료(1)를 점화시키기 위한 점화장치 등을 포함하여 구성된다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 본체(20)의 상부측에는 내부에 물이 저장된 물저장탱크(60)와, 물저장탱크(60)와 열교환부(30) 사이에는 열교환관(31)들이 배치되게 됨을 알 수 있다.

따라서, 공급된 고체연료(1)가 점화, 연소되어 발생되는 고온의 연소가스는 열교환부(30)로 유입되어 열교환관(32) 내부를 유동하는 물을 가열하게 된다. 따라서, 열교환 효율은 연소가스의 유동에 따라 결정되게 된다. 도 3은 종래 연소가스 유동을 나타낸 고체연료 보일러의 단면도를 도시한 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 종래 연소가스는 열교환부(30) 전체를 유동하지 못하고, 상부측으로만 편중되게 됨을 알 수 있다. 이는 고체연료(1) 특히, 펠릿연료의 경우, 초기 점화 과정에서의 연소시에 큰 화염을 나타내고, 이에 따른 다량의 연소가스를 배출하게 되나 이동식 스토커가 이동하여 연소가 진행됨에 따라 연소가스의 배출량이 급격하게 줄어드는 현상에 기인하게 된다.

즉, 초기 점화, 연소시에 다량의 연소가스가 배출됨에 있어서, 연소가스는 상부측으로 유동이 편심되어 연소가스가 열교환부의 상부측으로면 편중됨으로써 연교환 효율이 감소하게 되는 문제점을 발생시키게 된다.

대한민국 특허청 공개특허 제10-2013-0070911호 대한민국 특허청 공개특허 제10-2012-0114115호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하려는 것으로서, 펠릿연료의 경우 초기 점화, 연소시에 큰 화염과 다량의 연소가스를 방출하기 때문에 열교환부의 상부측으로면 유동하여 효율적인 열교환을 저해하였으나, 유동 가이드 유닛에 의해 연소가스의 유동방향을 제어하게 됨으로써 열교환부의 모든 공간에 연소가스를 유동시켜 열교환 효율을 월등히 증가시킬 수 있는 고체연료 보일러용 화염 유동가이드 유닛, 그 화염 유동가이드 유닛을 갖는 고체연료 보일러 및 작동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 제1목적은, 내부에 연소공간과 열교환부를 갖는 본체와, 본체의 일측에 구비되어 본체 내로 고체연료를 공급하기 위한 고체연료 공급수단과, 투입된 고체연료를 이동시키기 위한 이동식 스토커와, 투입된 고체연료를 점화시키기 위한 점화장치를 갖는 고체연료 보일러 내에 구비되어 연소가스의 유동을 가이드 하기 위한 유동가이드 유닛에 있어서, 상기 열교환부의 유입단에 특정간격 이격되게 설치되어, 이동식 스토커에 유입된 고체연료의 초기 점화, 연소시에 발생되는 연소가스가 상기 유동가이드 유닛의 전단 공간으로 유입된 후, 우회하여 상기 열교환부로 유입되도록 유도하는 것을 특징으로 하는 고체연료 보일러용 유동가이드 유닛으로서 달성될 수 있다.

또한, 상기 유동가이드 유닛은 격벽형태로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 본체 내 연소공간의 전방 상단부에, 평면방향이 상기 본체의 상부면의 평면방향과 수직이 되도록 상기 본체 상부면에 설치되어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 하단면은 상부로 볼록한 형태로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 복수의 블록들이 결합된 블록집합체 형태로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 복수의 개구부들이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 개구부 중 적어도 하나에 탈부착 가능한 개폐부재를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 일측에 유동유량조절수단이 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 유동유량조절수단은, 유동가이드 유닛의 일측에 구비되어 개폐되는 개폐수단; 및 상기 개폐수단을 작동시키기 위한 작동부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 개폐수단은 복수로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 고체연료는 펠릿인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제2목적은, 고체연료 보일러에 있어서, 앞서 언급한 제1목적에 따른 유동가이드 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체연료 보일러로서 달성될 수 있다.

본 발명의 제3목적은, 유동가이드 유닛에 의해 고체연료 보일러의 연소가스 유동을 유도시키기 위한 방법에 있어서, 고체연료가 본체 내의 이동식 스토커에 투입되어 점화, 연소되어 연소가스가 발생되는 단계; 연소가스가 상승기류에 의해 유동가이드 유닛의 전방부 공간으로 유입되는 단계; 및 연소가스가 유동가이드 유닛에 의해 우회되어 본체 내의 열교환부로 유입되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동가이드 유닛을 이용한 연소가스 유동 유도 방법으로서 달성될 수 있다.

또한, 상기 유동가이드 유닛 일측에는 적어도 하나의 개구부가 형성되며, 상기 열교환부로 유입되는 단계는, 연소가스 일부가 상기 개구부를 통해 상기 열교환부로 유입되고, 나머지 연소가스는 유동가이드 유닛을 우회되어 본체 내의 열교환부로 유입되는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 개구부 중 적어도 하나에 개폐부재를 삽입하여 개구부를 폐쇄시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제4목적은, 유동가이드 유닛에 의해 고체연료 보일러의 연소가스 유동을 변화시키기 위한 방법에 있어서, 고체연료가 본체 내의 이동식 스토커에 투입되어 점화, 연소되어 연소가스가 발생되는 단계; 연소가스가 상승기류에 의해 유동가이드 유닛의 전방부 공간으로 유입되는 단계; 연소가스가 유동가이드 유닛에 의해 우회되어 본체 내의 열교환부로 유입되는 단계; 연소가스의 유동을 변화시킬 필요가 있는 경우, 작동부가 유동가이드 유닛 일측에 구비된 개폐수단을 작동시켜 개폐수단을 개방시키는 단계; 및 연소가스 일부가 상기 개폐수단의 개방된 공간을 통해 상기 열교환부로 유입되고, 나머지 연소가스는 유동가이드 유닛을 우회되어 본체 내의 열교환부로 유입되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동가이드 유닛을 이용한 연소가스 유동 변환 방법으로서 달성될 수 있다.

또한, 상기 작동부에 의해 상기 개폐수단의 개방정도를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제5목적은, 유동가이드 유닛을 갖는 고체연료 보일러의 작동방법에 있어서, 고체연료 공급수단에 의해 본체 내로 고체연료가 투입되는 단계; 이동식 스토커의 전단측으로 고체연료가 투입되어 점화장치에 의해 상기 고체연료가 점화, 연소되면서 이동되는 단계; 연소가스가 상승기류에 의해 유동가이드 유닛의 전방부 공간으로 유입되는 단계; 연소가스가 유동가이드 유닛에 의해 우회되어 본체 내의 열교환부로 유입되는 단계; 연소가스에 의해 열교환부 내의 열교환관에 유동하는 물을 가열시키는 단계; 연소가스의 유동흐름을 변환하고자 하는 경우, 유동유량조절수단이 작동되어 유동가이드 유닛에 개구부를 형성시키는 단계; 및 연소가스 일부가 상기 개구부를 통해 상기 열교환부로 유입되고, 나머지 연소가스는 유동가이드 유닛을 우회되어 본체 내의 열교환부로 유입되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동가이드 유닛을 갖는 고체연료 보일러의 작동방법으로서 달성될 수 있다.

그리고, 상기 이동식 스토커는 체인식 스토커인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 펠릿연료의 경우 초기 점화, 연소시에 큰 화염과 다량의 연소가스를 방출하기 때문에 열교환부의 상부측으로면 유동하여 효율적인 열교환을 저해하였으나, 유동 가이드 유닛에 의해 연소가스의 유동방향을 제어하게 됨으로써 열교환부의 모든 공간에 연소가스를 유동시켜 열교환 효율을 월등히 증가시킬 수 있는 효과를 갖는다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 고체연료 보일러의 단면도,
도 2는 도 1의 A-A 단면도,
도 3은 종래 연소가스 유동을 나타낸 고체연료 보일러의 단면도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유동가이드 유닛을 갖는 고체연료 보일러의 단면도,
도 5는 도 4의 B-B 단면도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 연소가스 유동을 나타낸, 유동가이드 유닛을 갖는 고체연료 보일러의 단면도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 유동가이드 유닛을 갖는 고체연료 보일러를 이용한 연소방법의 흐름도,
도 8a는 본 발명의 일실시예에 따른 개구부를 구비한 유동가이드 유닛을 갖는 고체연료 보일러의 단면도,
도 8b는 도 8a의 개구부에 개폐부재가 삽입된 상태의, 고체연료 보일러의 단면도,
도 8c는 본 발명의 일실시예에 따른 또 다른 배치의 개구부를 구비한 유동가이드 유닛을 갖는 고체연료 보일러의 단면도,
도 9a는 본 발명의 일실시예에 따른 개폐수단을 구비한 유동가이드 유닛을 갖는 고체연료 보일러의 단면도,
도 9b는 본 발명의 일실시예에 따라 개폐수단이 개방된 상태의 유동가이드 유닛을 갖는 고체연료 보일러의 단면도,
도 10a는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 개폐수단을 구비한 유동가이드 유닛을 갖는 고체연료 보일러의 단면도,
도 10b는 본 발명의 일실시예에 따라 복수의 개폐수단이 개방된 상태의 유동가이드 유닛을 갖는 고체연료 보일러의 단면도,

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 유동가이드 유닛(10)을 갖는 고체연료 보일러(100)의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유동가이드 유닛(10)을 갖는 고체연료 보일러(100)의 단면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 5는 도 4의 B-B 단면도를 도시한 것이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 고체연료 보일러(100)는 연소공간의 전방측 상부에 격벽형태의 유동가이드 유닛(10)이 구비되어짐을 알 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 유동가이드 유닛(10)을 갖는 고체연료 보일러(100)는 통상의 고체연료보일러와 같이, 연소공간을 갖는 본체(20), 고체연료공급수단(50), 이동식 스토커(40), 열교환부(30), 열교환관(31), 물저장탱크(60) 등을 포함하여 구성된다.

본체(20)는 내부에 연소공간과 열교환부(30)를 갖게 된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이동식 스토커(40)의 상부와 본체(20)의 좌측 상부공간은 모두 연소공간에 해당한다. 즉, 열교환관(31)에 의해 둘러싸기게 되는 열교환부(30)를 제외한 본체(20) 내부 공간의 대부분이 연소공간에 해당한다.

고체연료공급수단(50)은 본체(20)의 외부 일측에 구비되어 본체(20) 내로 고체연료(1)를 공급하게 된다. 즉, 고체연료공급수단(50)에 의해 투입된 고체연료(1)는 도 4에 도시된 바와 같이, 이동식 스토커(40)의 좌측 끝단측으로 유입되게 된다. 본 발명의 실시예에서 고체연료(1)는 펠릿 연료를 사용하였고, 이동식 스토커(40)는 체인식 스토커가 채용되었다.

따라서, 체인식 스토커의 전단으로 유입된 펠릿 연료는 체인식 스토커의 구동에 따라 도 4에 도시된 것을 기준으로 좌측에서 우측으로 이동되면서 연소되어 연소가스(2)를 발생시키게 된다. 또한, 체인식 스토커의 전방측에는 투입된 고체연료(1)를 점화시키기 위한 점화장치가 구비되게 된다.

본 발명의 일실시예에 따른 고체연료 보일러(100)에 구비되는 유동가이드 유닛(10)은 연소공간의 전단 상부측에 구비되게 된다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 유동가이드 유닛(10)은 격벽 형태로서, 평면방향이 본체(20)의 상부면의 평면방향과 수직되도록 설치되어 짐을 알 수 있다. 그리고, 격벽형태의 유동가이드 유닛(10)과 열교환부(30)의 전단과는 소정간격 이격되게 배치되며, 유동가이드 유닛(10)의 길이는 본체(20) 측면 길이의 약 40~ 60%정도가 됨이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 유동가이드 유닛(10)은 도 5에 도시된 바와 같이, 하단면이 상부측으로 볼록하게 만곡된 형태임을 알 수 있다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 연소가스(2) 유동을 나타낸, 유동가이드 유닛(10)을 갖는 고체연료 보일러(100)의 단면도를 도시한 것이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 종래 유동가이드 유닛(10)이 구비되지 않은 도 3에 도시된 고체연료보일러와 대비하였을 때, 연소가스(2)가 열교환부(30) 전체로 유동되게 됨을 알 수 있다.

즉, 고체연료(1) 특히 펠릿연료의 경우, 초기에 점화될 때, 큰 화염과 함께 대부부의 연소가스(2)가 발생되기 때문에 연소가스(2)는 상승기류를 타고 격벽형 유동가이드 유닛(10)의 전단측으로 유입되게 되고, 유동가이드 유닛(10)에 의해 곧바로 열교환부(30)로 유입되는 것이 아니고, 우회하여 열교환부(30)로 유입되게 되기 때문에, 열교환부(30)의 상하부 전체적으로 연소가스(2)가 유입되게 된다.

따라서, 연소가스(2)는 본 발명의 일실시예에 따른 격벽형태의 유동가이드 유닛(10)에 의해 우회하여 열교환부(30)로 유입되어져 열교환부(30) 전체 공간을 유동하기 때문에 보다 높은 열전달 효율을 달성할 수 있게 된다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 유동가이드 유닛(10)을 갖는 고체연료 보일러(100)를 이용한 연소방법의 흐름도를 도시한 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 먼저, 고체연료 공급수단(50)에 의해 고체연료(1)인 펠릿연료가 본체(20) 내부로 투입되게 된다(S1). 앞서 언급한 바와 같이, 고체연료(1)는 체인식 스토커의 전방 측으로 유입되게 된다.

체인식 스토커의 전방 측으로 유입된 고체연료(1)는 점화장치에 의해 점화되어 화염을 발생하며 연소되기 시작한다. 이러한 과정에서 체인식 스토커가 구동되면서 고체연료(1)가 전방에서 후방측으로 이동되면서 연소되게 된다(S3). 이러한 연소과정에서 고온의 연소가스(2)가 발생되게 된다(S4).

이러한 연소가스(2)는 앞서 언급한 바와 같이, 펠릿연료의 특성상 초기 점화단계에서 큰 화염을 동반하여 대부분의 연소가스(2)가 발생되게 되어 상승기류를 타게 된다.

체인식 스토커의 전방 부분에서 발생된 연소가스(2)는 상승기류에 의해 유동가이드 유닛(10)의 전단 측 상부로 유입되게 되고, 유동가이드 유닛(10)에 의해 분기되어 우회하여 열교환부(30)로 유입되게 된다(S5). 따라서, 앞서 언급한 바와 같이, 유동가이드 유닛(10)에 의해 우회하여 열교환부(30)로 유입되어 지기 때문에 열교환부(30)의 전체 영역으로 연소가스(2)가 유동되어 보다 효율적으로 열교환관(31) 내부의 물을 가열시킬 수 있게 된다(S6).

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 유동가이드 유닛(10)에 의해 유동의 흐름을 변화시킬 수 있는 방법에 대해 설명하도록 한다. 도 8a는 본 발명의 일실시예에 따른 개구부(11)를 구비한 유동가이드 유닛(10)을 갖는 고체연료 보일러(100)의 단면도를 도시한 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 유동가이드 유닛(10)은 도 8a에 도시된 바와 같이, 다수의 블록들이 결합된 형태로 구성될 수 있으며 이러한 블록들 사이에 다수의 개구부(11)가 위치하여 구성될 수 있음을 알 수 있다.

따라서, 이러한 개구부(11)가 구비된 유동가이드 유닛(10)에 의해 연소가스(2)의 일부는 개구부(11)를 통해 열교환부(30) 측으로 유입되고, 나머지 연소가스(2)는 유동가이드 유닛(10)을 우회하여 열교환부(30) 측으로 유입되게 됨으로써, 열교환부(30) 전체 영역에서 연소가스(2)가 유동되도록 할 수 있다.

도 8b는 도 8a의 개구부(11)에 개폐부재(12)가 삽입된 상태의, 고체연료 보일러(100)의 단면도를 도시한 것이다. 사용자는 열교환 효율을 보다 증진시키 위해, 연소가스(2)의 유동을 변환시킬 필요가 존재하는 경우(S7), 유동가이드 유닛(10)에 구비된 개구부(11) 일부에 개폐부재(12)를 삽입하여 개구부(11)의 개수를 변환시켜 연소가스(2)의 유동을 변화시킬 수 있다.

즉, 연소가스(2)의 유동 흐름을 모니터링하면서, 개구부(11)를 통해 열교환부(30)에 유입되는 연소가스(2)보다, 유동가이드 유닛(10)을 우회하여 유입되는 연소가스(2)의 유동유량을 증가시킬 필요가 존재하면, 사용자는 개구부(11)에 개폐부재(12)를 삽입하여 목적을 달성시킬 수 있다.

또한, 반대로, 연소가스(2)의 유동 흐름을 모니터링하면서, 개구부(11)를 통해 열교환부(30)에 유입되는 연소가스(2)보다, 유동가이드 유닛(10)을 우회하여 유입되는 연소가스(2)의 유동유량을 감소시킬 필요가 존재하면, 사용자는 개구부(11)에 삽입된 개폐부재(12)를 탈착하여 목적을 달성시킬 수 있다.

도 8c는 본 발명의 일실시예에 따른 또 다른 배치의 개구부(11)를 구비한 유동가이드 유닛(10)을 갖는 고체연료 보일러(100)의 단면도를 도시한 것이다. 도 8c에 도시된 바와 같이, 블록 형태로 구성되는 유동가이드 유닛(10)의 개구부(11) 위치는 임의대로 변경이 가능하게 됨을 알 수 있다. 따라서, 펠릿연료의 특성, 연소 시간, 연소속도, 연소가스(2)의 배출량, 유동방향 등에 따라 개구부(11)의 위치를 적절하게 설계할 수 있음을 알 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 유동가이드 유닛(10)에는 유동유량조절수단을 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 구체적 실시예에 따른 유동유량조절수단은 작동부에 의해 작동되는 개폐수단(13)에 의해 구성될 수 있다.

도 9a는 본 발명의 일실시예에 따른 개폐수단(13)을 구비한 유동가이드 유닛(10)을 갖는 고체연료 보일러(100)의 단면도를 도시한 것이다. 도 9b는 본 발명의 일실시예에 따라 개폐수단(13)이 개방된 상태의 유동가이드 유닛(10)을 갖는 고체연료 보일러(100)의 단면도를 도시한 것이다.

도 9a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 유동가이드 유닛(10)의 일측에는 개폐가 가능한 개폐수단(13)이 구비되게 됨을 알 수 있다. 이러한 본 발명의 일실시예에 따른 개폐수단(13)은 작동부에 의해 개폐되어 유동가이드 유닛(10)을 통과하여 열교환부(30)로 유입되는 연소가스(2)의 유량과 유동가이드 유닛(10)을 우회하여 열교환부(30)로 유입되는 연소가스(2)의 유량을 조절할 수 있게 된다.

즉, 연소가스(2)의 유동 흐름을 모니터링하면서, 유동가이드 유닛(10)을 통과하여 열교환부(30)에 유입되는 연소가스(2)보다, 유동가이드 유닛(10)을 우회하여 유입되는 연소가스(2)의 유동유량을 감소시킬 필요가 존재하면, 작동부에 의해 개폐수단(13)을 작동시켜(S8)에 개폐수단(13)을 개방하여 목적을 달성시킬 수 있다. 또한, 개방 정도를 조절하여, 유동가이드 유닛(10)을 통과하는 연소가스(2)의 유량을 조절할 수 있다(S9).

또한, 반대로, 연소가스(2)의 유동 흐름을 모니터링하면서, 유동가이드 유닛(10)을 통과하여 열교환부(30)에 유입되는 연소가스(2)보다, 유동가이드 유닛(10)을 우회하여 유입되는 연소가스(2)의 유동유량을 증가시킬 필요가 존재하면, 사용자는 작동부에 의해 개폐수단(13)의 개방부의 크기를 감소시켜 목적을 달성시킬 수 있다.

또한, 이러한 개폐수단(13)은 유동가이드 유닛(10)에 복수로 구비될 수 있다. 도 10a는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 개폐수단(13)을 구비한 유동가이드 유닛(10)을 갖는 고체연료 보일러(100)의 단면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 10b는 본 발명의 일실시예에 따라 복수의 개폐수단(13)이 개방된 상태의 유동가이드 유닛(10)을 갖는 고체연료 보일러(100)의 단면도를 도시한 것이다.

도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 작동부에 의해 작동되는 개폐수단(13)은 복수로 구성될 수 있어, 개별적인 작동에 의해 유동가이드 유닛(10)을 우회하는 연소가스(2)의 유량과 통과하는 연소가스(2)의 유량을 보다 적절하게 조절, 제어할 수 있음을 알 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연한것으로, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

1:고체연료
2:연소가스
3:고체연료 보일러
10:유동가이드 유닛
11:개구부
12:개폐부재
13:개폐수단
20:본체
30:열교환부
31:열교환관
32:연소공간
40:이동식 스토커
50:고체연료공급수단
60:물저장탱크
100:유동가이드 유닛을 갖는 고체연료 보일러

Claims (19)

1. 내부에 연소공간과 열교환부를 갖는 본체와, 본체의 일측에 구비되어 본체 내로 고체연료를 공급하기 위한 고체연료 공급수단과, 투입된 고체연료를 이동시키기 위한 이동식 스토커와, 투입된 고체연료를 점화시키기 위한 점화장치를 갖는 고체연료 보일러 내에 구비되어 연소가스의 유동을 가이드 하기 위한 유동가이드 유닛에 있어서,
   상기 열교환부의 유입단에 특정간격 이격되게 설치되어, 이동식 스토커에 유입된 고체연료의 초기 점화, 연소시에 발생되는 연소가스가 상기 유동가이드 유닛의 전단 공간으로 유입된 후, 우회하여 상기 열교환부로 유입되도록 유도하고,
   상기 유동가이드 유닛은 격벽형태로 구성되며,
   본체 내 연소공간의 전방 상단부에, 평면방향이 상기 본체의 상부면의 평면방향과 수직이 되도록 상기 본체 상부면에 설치되어지고,
   하단면은 상부로 볼록한 형태로 구성되며,
   일측에 유동유량조절수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 고체연료 보일러용 유동가이드 유닛.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   복수의 블록들이 결합된 블록집합체 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 고체연료 보일러용 유동가이드 유닛.
   
6. 제 5항에 있어서,
   복수의 개구부들이 형성되는 것을 특징으로 하는 고체연료 보일러용 유동가이드 유닛.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 개구부 중 적어도 하나에 탈부착 가능한 개폐부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체연료 보일러용 유동가이드 유닛.
   
8. 삭제
9. 제 1항에 있어서,
   상기 유동유량조절수단은
   유동가이드 유닛의 일측에 구비되어 개폐되는 개폐수단; 및
   상기 개폐수단을 작동시키기 위한 작동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체연료 보일러용 유동가이드 유닛.
   
10. 제 9항에 있어서,
    상기 개폐수단은 복수로 구성되는 것을 특징으로 하는 고체연료 보일러용 유동가이드 유닛.
    
11. 제 1항에 있어서,
    상기 고체연료는 펠릿인 것을 특징으로 하는 고체연료 보일러용 유동가이드 유닛.
    
12. 고체연료 보일러에 있어서,
    제1항, 제5항, 제6항, 제7항, 제9항, 제10항 또는 제11항에 따른 유동가이드 유닛;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체연료 보일러.
    
13. 유동가이드 유닛에 의해 고체연료 보일러의 연소가스 유동을 유도시키기 위한 방법에 있어서,
    고체연료가 본체 내의 이동식 스토커에 투입되어 점화, 연소되어 연소가스가 발생되는 단계;
    연소가스가 상승기류에 의해 유동가이드 유닛의 전방부 공간으로 유입되는 단계; 및
    연소가스가 유동가이드 유닛에 의해 우회되어 본체 내의 열교환부로 유입되는 단계를 포함하고,
    상기 유동가이드 유닛 일측에는 적어도 하나의 개구부가 형성되며,
    상기 열교환부로 유입되는 단계는,
    연소가스 일부가 상기 개구부를 통해 상기 열교환부로 유입되고, 나머지 연소가스는 유동가이드 유닛을 우회되어 본체 내의 열교환부로 유입되며,
    상기 개구부 중 적어도 하나에 개폐부재를 삽입하여 개구부를 폐쇄시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동가이드 유닛을 이용한 연소가스 유동 유도 방법.
    
14. 삭제
15. 삭제
16. 유동가이드 유닛에 의해 고체연료 보일러의 연소가스 유동을 변화시키기 위한 방법에 있어서,
    고체연료가 본체 내의 이동식 스토커에 투입되어 점화, 연소되어 연소가스가 발생되는 단계;
    연소가스가 상승기류에 의해 유동가이드 유닛의 전방부 공간으로 유입되는 단계;
    연소가스가 유동가이드 유닛에 의해 우회되어 본체 내의 열교환부로 유입되는 단계;
    연소가스의 유동을 변화시킬 필요가 있는 경우, 작동부가 유동가이드 유닛 일측에 구비된 개폐수단을 작동시켜 개폐수단을 개방시키는 단계; 및
    연소가스 일부가 상기 개폐수단의 개방된 공간을 통해 상기 열교환부로 유입되고, 나머지 연소가스는 유동가이드 유닛을 우회되어 본체 내의 열교환부로 유입되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동가이드 유닛을 이용한 연소가스 유동 변환 방법.
    
17. 제 16항에 있어서,
    상기 작동부에 의해 상기 개폐수단의 개방정도를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유동가이드 유닛을 이용한 연소가스 유동 변환 방법.
    
18. 유동가이드 유닛을 갖는 고체연료 보일러의 작동방법에 있어서,
    고체연료 공급수단에 의해 본체 내로 고체연료가 투입되는 단계;
    이동식 스토커의 전단측으로 고체연료가 투입되어 점화장치에 의해 상기 고체연료가 점화, 연소되면서 이동되는 단계;
    연소가스가 상승기류에 의해 유동가이드 유닛의 전방부 공간으로 유입되는 단계;
    연소가스가 유동가이드 유닛에 의해 우회되어 본체 내의 열교환부로 유입되는 단계;
    연소가스에 의해 열교환부 내의 열교환관에 유동하는 물을 가열시키는 단계;
    연소가스의 유동흐름을 변환하고자 하는 경우, 유동유량조절수단이 작동되어 유동가이드 유닛에 개구부를 형성시키는 단계; 및
    연소가스 일부가 상기 개구부를 통해 상기 열교환부로 유입되고, 나머지 연소가스는 유동가이드 유닛을 우회되어 본체 내의 열교환부로 유입되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동가이드 유닛을 갖는 고체연료 보일러의 작동방법.
    
19. 제 18항에 있어서,
    상기 이동식 스토커는 체인식 스토커인 것을 특징으로 하는 유동가이드 유닛을 갖는 고체연료 보일러의 작동방법.

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