KR101621829B1 - 기화된 가연성 기체의 연소장치 및 이를 구비한 연소시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기화된 가연성 기체의 연소장치 및 이를 구비한 연소시스템에 관한 것으로, 가연성 기체를 연소하는 연소부, 연소부에 공기를 공급하는 공기공급부와, 연소부에 가연성 기체를 공급하는 공급라인부를 구비하는 연소장치에 있어서, 공급라인부는 측방에서 유입된 공기를 상방의 연소부로 공급하도록 이루어진 윈드박스를 포함하고, 이 윈드박스는 연소로에 공기를 공급하기 위해 적어도 연소로측 일면이 개방된 중공이 형성되면서 외형 또는 중공의 단면 형상은 원형 또는 사각형을 포함한 다각형인 몸체, 공기가 측방에서 유입되도록 몸체의 측면에 일정 간격으로 구비된 적어도 2개의 유입관과, 몸체의 내부를 적어도 2개의 공간으로 분할 구획함과 더불어 다수의 유입관으로 유입된 공기들 간의 충돌을 방지하면서 상향으로 공기의 유동을 유도하도록 몸체에 내장된 안내판을 구비하며, 안내판에 의해 2~4개로 분할 구획된 몸체의 내부 공간 중 적어도 2개의 공간에 공기를 유입하도록 유입관이 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

기화된 가연성 기체의 연소장치 및 이를 구비한 연소시스템{Combustion device for vaporized flammable gas and combustion system thereof}

본 발명은 기화된 가연성 기체를 연소하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가연성 기체를 보다 안정적으로 연소시키고, 연소된 기체의 온도를 일정 온도 이하로 유지하며, 필요시 대기 방출이 이루어지도록 한 기화된 가연성 기체의 연소장치 및 이를 구비한 연소시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 천연가스는 생산지에서 극저온으로 액화된 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)의 상태로 만들어진 후 선박에 의해 목적지까지 원거리에 걸쳐 수송된다.

액화천연가스의 액화온도는 상압에서 -165℃의 극저온이므로, 액화천연가스는 그 온도가 상압에서 -165℃ 보다 약간만 높아도 증발된다. 이 액화천연가스는 수송하는 도중에 전달된 외부 열에 의해 저장탱크 내에서 지속적으로 기화되어 가연성이 강한 상태의 기체(이하, '가연성 기체'라 함)로 변환된다. 이렇게 가연성 기체가 발생하면 저장탱크 내의 압력이 상승하여 위험한 상태가 되므로, 이 가연성 기체를 저장탱크 외부로 배출시켜 선박 추진 엔진, 보일러 또는 발전기 등의 연료로 사용하기도 하고, 연소시켜 방출하기도 한다.

이러한 종래의 가연성 기체를 처리하는 장치의 일 예로, 도 1에 도시된 바와 같이, 탱크(10)에서 발생한 가연성 기체를 연료라인(11)을 통해 선박의 엔진(12)에 공급하여 연료로 사용되도록 하고, 여분의 가연성 기체는 연소라인(13)을 통해 기체연소장치(14)로 공급하여 연소시켜 외부로 배출하도록 이루어진다.

이와 같이, 탱크(10)에서 필연적으로 발생한 가연성 기체를 연료로서 소모시키거나 연소시켜 대기 중에 방출한다.

대한민국 공개특허 제2010-0123302호(2010.11.24. 공개)

상기된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 가연성 기체의 처리 장치는 비상 모드시 연소가 중단된 후, 연소실로 유동하는 가연성 기체가 공급라인 내에 잔류하기 때문에 추가 피해가 발생할 수 있다. 또한, 연소실 내의 화염이 감지되지 않더라도 가연성 기체가 연소실 내에 지속적으로 공급될 수도 있고, 이 경우 연소처리 없이 대기 중에 방출되는 문제점이 있었다.

상기된 문제점을 해소하기 위해 개발된 본 발명의 제1목적은, 비상 모드시 공급라인에 불활성 기체를 공급하여 잔류하는 가연성 기체를 대기 중에 방출하도록 된 기화된 가연성 기체의 연소장치 및 이를 구비한 연소시스템을 제공함에 있다.

그리고, 본 발명의 제2목적은, 연소시 가연성 기체 내의 발화 물질의 농도가 낮아 화염이 미발생할 때에도 각종 센서에 의해 가연성 기체의 공급이 감지되면 연료유를 공급하면서 버너를 강제 가동시켜 가연성 기체를 지속적으로 연소시키도록 된 기화된 가연성 기체의 연소장치 및 이를 구비한 연소시스템을 제공함에 있다.

상기된 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 기화된 가연성 기체의 연소장치는, 가연성 기체를 연소하는 연소부, 연소부에 공기를 공급하는 공기공급부와, 연소부에 가연성 기체를 공급하는 공급라인부를 구비하는 연소장치에 있어서, 공급라인부는 측방에서 유입된 공기를 상방의 연소부로 공급하도록 이루어진 윈드박스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 윈드박스는 연소로에 공기를 공급하기 위해 적어도 연소로측 일면이 개방된 중공이 형성되면서 외형 또는 중공의 단면 형상은 원형 또는 사각형을 포함한 다각형인 몸체, 공기가 측방에서 유입되도록 몸체의 측면에 일정 간격으로 구비된 적어도 2개의 유입관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 윈드박스는 몸체의 내부를 적어도 2개의 공간으로 분할 구획함과 더불어 다수의 유입관으로 유입된 공기들 간의 충돌을 방지하면서 상향으로 공기의 유동을 유도하도록 몸체에 내장된 안내판을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 안내판에 의해 2~4개로 분할 구획된 몸체의 내부 공간 중 적어도 2개의 공간에 공기를 유입하도록 유입관이 설치된 것을 특징으로 한다.

여기서, 공기의 일부가 안내판을 따라 수직으로 상향 유동할 수 있도록 안내판의 일면 또는 양면에 일부 공기가 유입되는 공간을 갖도록 안내플레이트가 구비된 것을 특징으로 한다.

그리고, 공기공급부는 유입관에 공기를 공급하도록 설치된 팬, 연소로로 공급되는 공기와 가연성 기체의 혼합을 촉진하기 위해 윈드박스의 내부 또는 윈드박스와 연소로 사이에 설치된 기체혼합부재를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

이때, 기체혼합부재는 림과, 림으로부터 방사상으로 배치되면서 연소실측으로 경사져 장착된 다수의 혼합날개를 구비하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 팬들은 대기와 작동이 교대로 진행되고, 몸체의 분할된 공간 전체에 공기를 공급하도록 선택된 팬들이 작동하고, 나머지 팬은 대기하도록 제어되는 것을 특징으로 한다.

또한, 공급라인부는 버너에 가연성 기체를 공급하도록 설치된 제1공급라인과, 가연성 기체에 의한 화염 발생 빈도가 일정 횟수 이하가 되면 버너에 연료유를 공급하도록 설치된 제2공급라인을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 제1공급라인에는 제1공급라인에 유입되는 가연성 기체의 유량을 측정하는 유량감지센서, 가연성 기체의 온도를 측정하는 제3온도감지센서, 가연성 기체의 압력을 감지하는 제2압력감지센서, 감지센서들을 통과한 가연성 기체의 유동을 제어하는 제1밸브, 제1밸브를 통과한 가연성 기체의 유동을 차단하는 제2밸브, 제2밸브를 통과하여 연소실로 공급되는 가연성 기체의 유량을 제어하는 제3밸브 중 적어도 하나가 설치된 것을 특징으로 한다.

그리고, 제1밸브와 제3밸브 사이의 가연성 기체를 대기로 방출하기 위해 방출밸브가 구비된 방출라인이 더 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 공급라인부는 제1공급라인에 불활성 기체를 공급하기 위해 제1밸브와 제3밸브 사이 또는, 제2밸브와 제3밸브 사이에 연결된 제3공급라인을 더 구비하고, 제3공급라인에는 불활성 기체의 공급을 제어하는 공급밸브가 설치된 것을 특징으로 한다.

또, 연소부는 버너, 버너가 내장된 연소실, 연소실에서 연소되는 가연성 기체의 연소 온도를 측정하는 제1온도감지센서, 연소실 내의 압력을 감지하는 제1압력감지센서, 연소시 발생하는 버너의 화염을 감지하는 화염감지센서와, 연소후 대기로 배출되는 배기온도를 감지하는 제2온도감지센서 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 연소부는 연소실을 감싸도록 배치된 연도관을 더 구비하고, 연소실과 연도관 사이의 공간으로 공기공급부에서 송풍된 공기가 유동하는 것을 특징으로 한다.

또한, 연소실의 측면에는 연소실과 연도관 사이를 상향 유동하는 공기가 연소실로 유입되고, 연소실의 열기가 연도관측으로 측방 방출이 방지되도록 연소실로 상향 기울어져 천공된 공기유입홀이 구비된 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 기화된 가연성 기체의 연소장치를 구비한 연소시스템은, 연소장치; 액화상태의 가연성 기체가 저장된 저장탱크; 저장탱크에서 기화된 가연성 기체가 연소장치로 유동하도록 설치된 압축라인 또는 비압축라인; 압축라인에서 유동하는 가연성 기체의 일부가 공급되는 엔진, 보일러와 발전기 중 적어도 하나를 포함한 출력장치;를 포함하고, 압축라인에는 출력장치로 유동하는 가연성 기체를 가공하기 위한 압축기 또는 히터가 구비되고, 압축라인과 비압축라인에는 가연성 기체의 유동을 제어하는 조절밸브가 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 연소장치 또는 연소시스템은 LNG 선박 등의 선박용 또는 LNG 시추 설비나 하역 시설 등의 육상용으로 사용하는 것을 특징으로 한다.

상술된 바와 같이 본 발명에 따르면, 연소실에 공급하는 공기가 윈드박스의 측방에서 유입되어 상향 유동됨으로써, 연소장치의 높이를 축소시켜 공간 점유율을 감축시키는 효과가 있다.

또한, 윈드박스에 내장된 안내판에 의해 측방 여러 곳에서 유입된 공기들 간의 충돌을 방지하면서 충돌로 인한 불필요한 와류를 미연에 차단하는 효과가 있다.

또, 안내판에 의해 몸체의 내부가 다수의 공간으로 분할된 상태에서 유입관을 통해 적어도 2개의 공간에 걸쳐 공기를 공급하도록 하고, 유입관에 장착된 다수의 팬 중 일부가 작동하여 몸체 내부 전체의 공간으로 공기를 공급하면서 나머지가 대기되도록 함으로써, 팬의 일부만 작동시키면서도 몸체 내부 전체를 통해 연소실로 공기가 균일하게 공급되는 효과가 있다.

그리고, 연소실과 윈드박스 사이에 설치된 기체혼합부재에 의해 유동하는 공기와 가연성 기체의 혼합이 촉진되는 효과가 있다.

또한, 윈드박스에 장착된 댐퍼에 의해 연소실로 유동하는 공기의 유동량을 제어할 수 있는 효과가 있다.

또, 가연성 기체 내의 발화 물질의 농도가 낮아 자체 연소가 불가능해진 경우, 제2공급라인을 통해 연료유를 공급하여 버너를 가동시킴으로써, 가연성 기체를 강제로 연소시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고, 제1공급라인과 연소부에 장착된 각종 센서들의 측정된 데이터에 의해 연소실에 공급되는 공기의 양이 팬과 댐퍼의 제어로 조절되는 효과가 있다.

또한, 제1공급라인과 연소부에 장착된 각종 센서들의 측정된 데이터에 의해 연소시 오작동이 감지되면 연소실에 공급되는 가연성 기체의 양을 신속히 조절하거나 제1공급라인 내에 제3공급라인의 불활성 기체가 공급하여 제1공급라인 내의 가연성 기체를 대기 중으로 신속히 방출할 수 있는 효과가 있다.

또, 저장탱크에서 액화된 기체를 모두 하역하고, 저장탱크에 불활성 기체를 공급하여 잔류하는 가연성 기체를 전부 연소시키면 제1공급라인을 폐쇄한 후 불활성 기체를 제1공급라인에 공급하여 제1공급라인 내의 가연성 기체를 모두 대기 중으로 방출할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에 따른 연소장치 또는 연소시스템은 LNG 선박에 설치하여 사용하는 선박용 또는, LNG 시추 시설이나 하여 시설 등에 설치하여 사용하는 육상용 등의 다양한 장소에 사용할 수 있는 효과가 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안된다.
도 1은 종래의 가연성 기체를 처리하는 장치가 개략적으로 도시된 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 기화된 가연성 기체의 연소장치가 개략적으로 도시된 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 윈드박스가 도시된 평면도 및 사시도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 3a에 도시된 윈드박스의 제1변형예이다.
도 5a 및 도 5b는 도 3a에 도시된 윈드박스의 제2변형예이다.
도 6은 도 2에 도시된 기체혼합부재의 확대 사시도이다.
도 7은 도 2의 제1공급라인에 불활성 기체를 공급하기 위한 제3공급라인을 포함하여 도시된 구성도이다.
도 8은 도 2에 도시된 연소장치를 구비한 연소시스템이 개략적으로 도시된 구성도이다.
도 9는 도 2에 도시된 연소장치의 제어방법이 도시된 순서도이다.
도 10은 도 8에 도시된 연소시스템의 제어방법이 도시된 순서도이다.
도 11은 도 8에 도시된 연소시스템에서 가연성 기체를 하역 이후의 후공정이 도시된 순서도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있도록 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 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.

<연소장치>

도 2는 본 발명에 따른 기화된 가연성 기체의 연소장치가 개략적으로 도시된 도면이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 윈드박스가 도시된 평면도 및 사시도이며, 도 4a 및 도 4b는 도 3a에 도시된 윈드박스의 제1변형예이고, 도 5a 및 도 5b는 도 3a에 도시된 윈드박스의 제2변형예이며, 도 6은 도 2에 도시된 기체혼합부재의 확대 사시도이고, 도 7은 도 2의 제1공급라인에 불활성 기체를 공급하기 위한 제3공급라인을 포함하여 도시된 구성도이다.

본 발명에 따른 연소장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 연소부(110), 연소부(110)에 공기를 공급하는 공기공급부(120)와, 연소부(110)에 기체 또는 연료유를 공급하는 공급라인부(130)를 포함하여 이루어진다.

연소부(110)는 연소로(111), 버너(113)와, 연소로(111) 내의 온도와 화염을 감지하는 각종 감지센서를 포함하여 이루어진다.

먼저, 연소로(111)는 가연성 기체가 연소되는 곳으로, 내부에 버너(113)가 배치되는 연소실(112)이 구비된다. 일 예로, 연소로(111)가 내장되도록 연도관(미도시)이 설치될 수도 있고, 이때 연소로(111)와 연도관 사이에 단열재를 설치하거나 외부 공기를 유동시키거나 워터쟈켓을 설치하여 연소로(111)의 고열이 외부로 전도되는 현상을 최소화할 수 있다. 물론, 연도관이 설치되지 않은 상태에서 단열재 설치, 공기 유동 및 워터쟈켓 등을 설치하여 열전도를 차단할 수도 있다. 또한, 연소로(111)에 공기유입홀을 일정 간격으로 다수 천공하여 연소시 외부의 공기가 유입되도록 하고, 이 공기유입홀을 통해 연소로(111) 내부의 화염을 육안으로 확인할 수도 있다. 또, 공기유입홀을 통해 상향으로 유동하는 공기가 연소실 내부로 유입되면서 연소실 내부의 열기가 외부로 빠져 나오지 못하도록 공기유입홀을 연소실(112)측으로 상향 경사지게 형성할 수도 있다.

다음으로, 버너(113)는 연소실(112) 내부에 설치되고, 공급라인부(130)에서 공급된 기체 또는 연료유를 연소한다.

다음으로, 감지센서로는 연소부(110)에 부착되어 연소시 형성된 연소온도를 감지하는 제1온도감지센서(114), 연소실(112) 내의 압력을 감지하는 제1압력감지센서(115), 연소시 발생하는 버너(113)의 화염을 감지하는 화염감지센서(117)와, 연소후 대기로 배출되는 배기온도를 감지하는 제2온도감지센서(116)를 구비한다. 이들 감지센서에서 측정한 데이터는 연소로(111)의 정상작동 또는 오작동을 판단할 수 있고, 버너(113)의 작동, 공기공급부(120)의 작동과 공급라인부(130)의 공급량 조절 등을 제어하는 기본 데이터가 된다.

여기서, 제1온도감지센서(114)는 버너(113)에 의해 연소된 기체의 온도를 측정한다. 이 측정된 온도는 미리 설정된 온도 이하이거나 초과하였는지에 따라 버너(113)를 ON/OFF하거나, 제1공급라인(131)에서 공급되는 가연성 기체 또는 제2공급라인(133)에서 공급되는 연료유의 공급 시작과 중단 또는 공급량을 제어하거나, 공기공급부(120)에서 공급되는 연소를 위한 공기의 공급량을 제어하거나, 연소실(112)로부터의 열전도를 감소시키기 위한 공기 또는 물의 공급량을 제어하기 위한 데이터로 활용된다.

또, 제1압력감지센서(115)는 연소시 연소실(112) 내의 압력을 측정한다. 이 측정된 압력이 미리 설정된 압력보다 초과한 경우 가연성 기체의 공급 시작과 중단 또는 공급량을 제어하거나, 버너(113)를 ON/OFF하거나, 연료유의 공급 시작과 중단 또는 공급량을 제어하거나, 공기공급부(120)에서 공급되는 연소를 위한 공기의 공급량을 제어하기 위한 데이터로 활용된다.

또한, 화염감지센서(117)는 연소시 버너(113)에 의해 발생하는 화염을 감지하고, 이 화염의 발생 유무에 따라 가연성 기체의 공급 시작과 중단 또는 공급량을 제어하거나, 버너(113)를 ON/OFF하거나, 연료유의 공급 시작 또는 가연성 기체의 공급 완료를 판단하거나, 연소를 위한 공기의 공급량을 제어하기 위한 데이터로 활용된다.

또, 제2온도감지센서(116)는 연소된 기체가 배출되는 부위에서의 온도를 측정하고, 이때 측정된 온도는 일정 온도 이하 또는 초과에 따라 버너(113)를 ON/OFF하거나, 연료유의 공급 또는 가연성 기체의 공급량을 조절하거나, 연소실(112)로부터의 열전도를 감소시키기 위한 공기 또는 물의 공급량을 제어하기 위한 데이터로 활용된다.

공기공급부(120)는 연소실(112)에 가연성 기체를 연소시키기 위해 필요한 공기를 공급한다. 이 공기공급부(120)는 팬(121)과 윈드박스(122)를 포함하여 이루어진다.

먼저, 팬(121)은 외부공기를 연소실(112) 내부로 공급하기 위해 공기의 유동을 강제로 발생시키는 기기로서, 윈드박스(122)에 적어도 1개가 설치되고, 일 예로 2개 내지 4개가 설치된다. 이 팬(121)은 동시에 모든 팬(121)이 작동할 수도 있고, 1개 또는 2개의 팬(121)을 여분으로 대기시키면서 나머지 팬(121)만 작동시킬 수도 있다. 이때, 대기 중인 팬(121)은 작동하는 팬(121)과 순차적으로 교대하여 작동됨으로써, 모든 팬(121)의 사용시간이 적절히 분배되고, 이를 통해 팬(121)들의 수명이 비슷하게 된다. 또, 연소부(110) 또는 제1공급라인(131)의 감지센서의 데이터에 의해 비상 모드로 판단되면 대기 중인 일부 팬(121)은 작동하는 팬(121)과 함께 추가 작동하여 정상 모드로 전환되도록 활용된다. 이 팬(121)은 윈드박스(122)의 유입관(124)에 장착된다. 또는, 팬(121)과 유입관(124) 사이에 별도의 관이 설치될 수도 있다.

다음으로, 윈드박스(122)는 도 2 내지 도 3b에 도시된 바와 같이, 연소실(112)의 하부에 장착되면서 적어도 연소실(112)측 일면이 개방된 중공의 몸체(123), 이 몸체(123)로부터 외향으로 연장되면서 내부와 통하도록 형성된 유입관(124), 몸체(123)의 내부를 적어도 2개의 구역으로 구획하도록 설치된 안내판(125)과, 기체혼합부재(126)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 몸체(123)는 대략 평면상 원형의 중공이면서 연소실(112)측 일면이 개방된 형상이고, 반대측 일면도 개방될 수 있다. 이 몸체(123)의 다른 예로 도 4a 및 도 4b에서와 같이, 몸체(123)는 평면상 외면이 사각형이고, 내부의 중공이 원형인 형상이다. 이 경우 내부의 중공이 사각형으로 이루어질 수도 있다. 물론, 몸체(123)의 외형 또는 내부의 중공이 삼각형, 오각형, 육각형과 칠각형 등을 포함한 다각형으로 이루어질 수 있다. 이때, 몸체(123)가 원형인 경우는 1개의 플레이트를 휘어 1개소에서 접합하여 제작하고, 사각형인 경우는 통상 2개 또는 4개의 플레이트를 2개소 또는 4개소에서 상호 접합하여 제작한다. 또한, 원형인 경우 몸체(123)의 측면에 일정 간격으로 유입관(124)을 설치하고, 사각형인 경우 평평한 면에 설치한다. 여기서, 몸체(123)의 내면에는 유입관(124)을 통해 유입된 공기의 유입각도에 따라 공기가 수직으로 상향 유동할 수 있도록 별도로 곡면의 유도부재가 장착되거나 형성될 수도 있다.

또한, 유입관(124)은 몸체(123)의 측면에 외향으로 연장하도록 구비되고, 몸체(123)의 외부와 내부가 통하도록 하며, 팬(121)에서 강제 유동된 공기가 몸체(123)의 내부로 유입되도록 팬(121)과 연계 설치된다. 이때, 팬(121)이 유입관(124)의 선단 부위에 직접 설치될 수도 있고, 팬(121)과 유입관(124) 사이에 별도의 관이 설치될 수도 있다. 또한, 유입관(124)은 몸체(123)의 측면으로부터 외향으로 상향, 수평 또는 하향 경사지게 형성될 수 있고, 이는 팬(121)을 몸체(123)의 옆에 배치하여 공기공급부(120)의 높이를 축소시키면서 궁극적으로 연소장치(100)의 높이에 대한 공간 점유율을 감축시키기 위함이다.

그리고, 안내판(125)은 몸체(123)의 내부를 다수의 공간으로 구획하고, 측방에서 유입되는 공기의 흐름을 상향으로 유도하는 부재이다. 또한, 이 안내판(125)은 몸체(123)의 2개소 이상의 측부에서 유입된 공기들 간의 충돌을 방지하고, 충돌로 인한 불필요한 와류를 미연에 차단한다.

여기서, 안내판(125)에 의해 구획된 최소한 2개의 공간으로 공기가 분할하여 유입될 수 있도록 유입관(124)이 몸체(123)에 형성되고, 이는 대기 중인 팬(121)과 작동 중인 팬(121)과는 무관하게 외부의 공기가 몸체(123)의 내부 전체에 고루 유입되도록 하기 위함이다. 예를 들어 설명하면 도 3a 및 도 3b에서와 같이, 안내판(125)에 의해 몸체(123)의 내부가 4개로 구획된 경우 안내판(125)은 대략 십자형으로 배치되고, 4개의 유입관(124)이 각각 안내판(125)에 의해 구획된 2개의 공간에 걸쳐 형성된다. 이 경우 4개의 유입관(124)에 각각 설치된 팬(121)들 중 1개의 팬(121)이 대기 모드이고, 3개의 팬(121)이 작동하게 되더라도 몸체(123)의 내부 전체에 공기가 유입된다. 여기서, 유입관(124)의 경사 각도가 몸체(123)측으로 상향이지만, 수평 또는 하향으로 배치되더라도 몸체(123)에 유입된 공기는 안내판(125)에 의해 상호 간의 충돌이 방지되면서 그 유동은 언제나 상향을 향하게 된다. 이때, 외부 공기의 일부가 수직 상향으로 유동할 수 있도록 안내플레이트(125a)가 설치되고, 이 안내플레이트(125a)는 안내판(125)의 일면 또는 양면으로부터 돌출되면서 선단부가 굴절된 형상이고, 이 형상으로 인해 공기의 유동을 수직 상향으로 안내할 수 있는 공간이 형성된다. 이 안내플레이트(125a)는 도면에서와 같이 상,하면과 1측면이 개방된 형상의 공간을 형성하지만, 상,하면이 개방되고 나머지 측면은 모두 폐쇄된 형상의 공간을 형성하도록 변형될 수 있다. 물론, 안내플레이트(125a)가 설치되지 않을 수도 있다.

다른 예로, 도 5a에서와 같이, 안내플레이트(125a)가 형성된 안내판(125)에 의해 몸체(123)의 내부가 3개로 구획된 경우 일정 각도로 배치된 3개의 유입관(124)이 각각 안내판(125)에 의해 구획된 2개의 공간에 걸쳐 형성된다. 이 경우 역시 1개의 팬(121)이 대기모드이고, 2개의 팬(121)이 작동되더라도 몸체(123)의 내부 전체에 공기가 유입된다.

또, 도 5b에 도시된 다른 예의 경우는 안내플레이트(125a)가 형성된 십자형의 안내판(125)에 의해 몸체(123)의 내부가 4개로 구획되고, 2개의 유입관(124)이 각각 2개의 공간에 걸쳐 형성된다. 이 경우에는 2개의 팬(121)이 함께 작동하는 것을 기본으로 하고 있고, 필요시 1개의 팬(121)만 작동되도록 하여 몸체(123) 내부의 일부에만 공기가 유입되도록 할 수 있다. 물론, 유입관(124)은 하나의 공간에만 공기를 공급할 수도 있다.

또한, 기체혼합부재(126)는 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 몸체(123)와 연소실(112) 사이에 설치되어 몸체(123)에서 배출되는 공기의 유동을 간섭하여 연소실(112)에서 연소되는 가연성 기체와 공기의 혼합을 촉진시키는 부재이다. 이 기체혼합부재(126)는 림(127,rim)과 이 림(127)에 방사상형태로 배치되면서 연소실(112)측으로 경사진 다수의 혼합날개(128)로 이루어진다. 이 기체혼합부재(126)는 몸체(123)로 유입되는 공기의 유동을 간섭하기 위해 유입관(124)에 장착될 수도 있고, 몸체(123)의 내부공간에 설치될 수도 있으며, 몸체(123)에서 배출되는 공기의 유동을 간섭하기 위해 몸체(123)의 연소실(112)측 개방된 일면에 장착될 수 있다. 이러한 기체혼합부재(126)의 구조 및 설치 위치는 공기와 가연성 기체의 혼합을 촉진시키기에 매우 적합하다.

그리고, 공기공급부(120)는 댐퍼(미도시)를 더 구비한다. 이 댐퍼는 몸체(123)로 유입되거나 몸체(123)에서 배출되는 공기의 양을 조절하기 위한 부재로, 안내판(125)에 의해 구획된 공간별로 개폐할 수 있도록 설치된다. 이를 위해 댐퍼는 유입관(124)이나 몸체(123)의 연소실(112)측 상면에 장착되고, 공기의 유동을 차단할 수 있도록 축회전 또는 슬라이딩 이동하는 적어도 1개의 차단부재를 구비한다. 이 댐퍼는 제어신호에 따라 차단부재가 회전 또는 이동하면서 몸체(123)의 공간을 구획된 공간별로 또는 구획된 공간과 무관하게 일부 또는 전체를 개폐하도록 설치된다. 이러한 댐퍼는 공기의 유입량에 따라 자동 또는 수동으로 작동하도록 제작되고, 감지센서들의 데이터에 의해 제어된다.

다음으로, 공급라인부(130)는 가연성 기체를 버너(113)에 공급하기 위한 제1공급라인(131), 제1공급라인(131)에서 가연성 기체를 대기로 방출하기 위한 방출라인(132), 제1공급라인(131)에 불활성 기체를 공급하기 위한 제3공급라인(134)과, 버너(113)가 지속적으로 화염을 방사하도록 연료유를 공급하는 제2공급라인(133)을 포함하여 이루어진다.

먼저, 제1공급라인(131)은 도 7에서와 같이, 가연성 기체를 저장탱크(,도 8 참조)에서 공급되는 가연성 기체의 유량을 측정하는 유량감지센서(131a), 온도를 감지하는 제3온도감지센서(131b), 압력을 감지하는 제2압력감지센서(131c), 제1공급라인(131)에 유입되는 가연성 기체의 유입을 제어하는 제1밸브(131d), 가연성 기체의 유동을 중간에서 차단하는 제2밸브(131e)와, 연소실(112)로 유동하는 가연성 기체의 유량을 제어하는 제3밸브(131f)를 구비하여 이루어진다. 여기서, 유량감지센서(131a), 제3온도감지센서(131b)와 제2압력감지센서(131c)는 제1밸브(131d)보다 선행하여 설치되고, 제1밸브(131d), 제2밸브(131e)와 제3밸브(131f)는 순차적으로 설치된다. 이 제1밸브(131d), 제2밸브(131e)와 제3밸브(131f)는 저장탱크(200)에서 배출된 가연성 기체가 제1공급라인(131)에 유입되고, 유량감지센서(131a), 제3온도감지센서(131b)와 제2압력감지센서(131c)에 의해 유량, 온도 및 압력이 정상으로 측정되면 연소실(112)로 계속 유동할 수 있도록 개방되며, 이외에는 차단되도록 제어된다. 여기서, 제2밸브(131e)는 가연성 기체의 유동을 재차 제어하기 위한 안전밸브로, 경우에 따라 배제될 수 있다. 또한, 제3밸브(131f)는 연소실(112)에 공급되는 가연성 기체의 공급 개시와 중단, 공급량을 조절하도록 개폐된다. 여기서, 제1밸브(131d), 제2밸브(131e)와 제3밸브(131f)는 연소실(112)에 장착된 다수의 감지센서에 의해 그 동작이 제어된다.

다음으로, 방출라인(132)은 제1밸브(131d)와 제3밸브(131f) 사이에 설치되어 제1밸브(131d)와 제3밸브(131f) 사이에 잔류하는 가연성 기체를 대기 중으로 배출하기 위한 라인이다. 이 방출라인(132)에는 가연성 기체의 유동을 제어하는 방출밸브(132a)가 설치된다. 이 방출밸브(132a)는 연소실(112)로 유동하는 가연성 기체의 유동이 차단된 후 제1밸브(131d)와 제3밸브(131f) 사이의 가연성 기체를 대기로 방출해야하는 경우 개방되고, 이외에는 차단되도록 제어된다.

다음으로, 제3공급라인(134)은 불활성 기체를 제1공급라인(131)에 공급하기 위한 라인으로, 제1밸브(131d)와 제3밸브(131f) 사이에 연결되고, 좀 더 자세하게는 제2밸브(131e)와 제3밸브(131f) 사이에 연결된다. 이 제3공급라인(134)에는 공급밸브(134a)가 설치되고, 이 공급밸브(134a)는 제1공급라인(131)에서 연소실(112)로 유동하는 가연성 기체의 유동이 차단되도록 제1밸브(131d)와 제3밸브(131f)가 폐쇄되면 제1밸브(131d)와 제3밸브(131f) 사이의 가연성 기체를 대기로 방출하기 위해 개방되고, 이외에는 차단되도록 제어된다.

다음으로, 제2공급라인(133)은 버너(113)가 지속적으로 화염을 방사할 수 있도록 외부의 연료유를 버너(113)에 공급하도록 설치된다. 이 제2공급라인(133)은 가연성 기체 내의 발화 물질의 농도가 낮아져 버너(113)에 의해 자체적으로 연소되기 어려운 경우 버너(113)가 화염을 강제 방사할 수 있도록 연료유를 공급하게 된다. 이를 통해 발생한 화염으로 발화 물질의 농도가 낮더라도 가연성 기체를 완전히 연소시키게 된다. 이 제2공급라인(133)에는 별도의 밸브가 설치되고, 이 밸브의 개폐는 제1공급라인(131)에 설치되어 가연성 기체의 유량과 압력을 측정하는 유량감지센서(131a), 제2압력감지센서(131c) 또는 화염감지센서(117)의 데이터 값에 의해 제어되거나 사용자의 운전 모드 선택에 의해 작동된다. 즉, 가연성 기체가 자체적으로 연소 불가능할 정도로 유량과 압력이 감소하고, 가연성 기체가 공급되지만 화염이 발생하지 않으면 연료유를 공급하여 버너(113)에 화염을 강제 발생시키고, 이 버너(113)의 화염으로 가연성 기체를 지속적으로 연소시킨다.

이후, 유량감지센서(131a)와 제2압력감지센서(131c)에서 가연성 기체가 연소 불가능할 정도로 유량과 압력이 현저히 감소한 것으로 측정된 데이터에 의해 또는 연료유에 의한 버너(113)의 가동이 일정 시간이 경과하면 가연성 기체를 모두 연소한 것으로 판단하고, 연소실(112)로 유동하는 가연성 기체의 유동을 차단하면서 제2공급라인(133)의 연료유 공급 역시 차단하도록 제어된다. 추가적으로, 가연성 기체가 모두 연소된 것으로 판단되면 제1공급라인(131) 내의 가연성 기체를 대기 중에 방출한다. 이를 위해 방출밸브(132a)를 개방하고, 제1,3밸브(131d,131f)를 차단하며, 공급밸브(134a)와 제2밸브(131e)를 개방하여 제1공급라인(131)에 불활성 기체를 공급하도록 제어된다. 또한, 일정 시간 동안 불활성 기체를 공급한 후 제1공급라인(131) 내의 모든 가연성 기체가 방출되면 모든 밸브를 폐쇄하도록 제어된다.

<연소시스템>

도 8은 도 2에 도시된 연소장치를 구비한 연소시스템이 개략적으로 도시된 구성도이다.

본 발명에 따른 기화된 가연성 기체의 연소장치를 구비한 연소시스템은 도 8에 도시된 바와 같이, 연소장치(100), 가연성 기체가 저장된 저장탱크(200), 저장탱크(200)와 연소장치(100)를 연결하는 비압축라인(210), 저장탱크(200)에서 연소장치(100)와 선박의 운행에 필요한 장치로 연결된 압축라인(220)과, 압축라인(220)에 설치된 압축기(221)와 히터(222)를 포함하여 이루어진다. 이 비압축라인(210)과 압축라인(220)은 도 7에서의 유량감지센서(131a) 이전에서 제1공급라인(131)과 연결되어 연소장치(100)로 연결된다. 여기서, 비압축라인(210)과 압축라인(220)에 연결된 제1공급라인(131)부터의 연소장치(100)는 도 1 및 도 7을 참조로 자세히 상술되어 있으므로 아래에서는 필요시 간략이 언급하기로 한다.

저장탱크(200)에는 초저온으로 액화된 기체가 저장된다. 이 액화된 기체는 일 예로, 액화천연가스인 경우 -165℃ 미만이면서 압력은 대략 0.25bar 미만으로 저장되며, 이외의 다양한 종류의 가연성 기체의 특성에 따라 그 액화된 상태에서의 조건은 다양하다. 여기서, 가연성 기체를 비압축라인(210) 또는 압축라인(220)으로 공급하기 위한 별도의 펌프가 각각의 라인에 설치될 수도 있다.

비압축라인(210)은 저장탱크(200)와 연소장치(100)를 연결하는 라인으로, 저장탱크(200)에서 기화된 회발성 기체의 상태 그대로 연소장치(100)로 공급한다.

압축라인(220)은 저장탱크(200)에서 연소장치(100) 또는 엔진(230), 보일러(240)와 발전기(250)를 비롯한 연료가 필요한 출력장치에 공급하도록 연결된 라인이다. 이 압축라인(220)에는 가연성 기체를 연료로 사용할 수 있는 조건으로 가공하기 위해 압축기(221)와 히터(222)가 설치된다. 일 예로, 압축기(221)에서는 가연성 기체를 대략 6~10bar 정도로 압축하고, 히터(222)에서는 0~100℃ 정도로 가열한다. 물론, 비압축라인(210)과 압축라인(220)에는 저장탱크(200)에서 공급되는 가연성 기체의 공급량을 조절하기 위한 조절밸브(211)가 각각 설치된다. 또한, 압축라인(220)에는 연소장치(100) 또는 엔진(230), 보일러(240)와 발전기(250) 등의 출력장치로 가연성 기체가 분리되어 공급되도록 각각의 라인에 별도의 밸브가 더 설치된다.

<제어방법>

도 9는 도 2에 도시된 연소장치의 제어방법이 도시된 순서도이다.

이하에서는 도 7, 도 8 및 도 9를 참조하여 가연성 기체가 저장탱크에서 연소실에 공급되어 연소되는 정상 모드에서의 연소장치의 제어방법에 대해 설명한다.

본 발명에 따른 기화된 가연성 기체의 연소장치에 대한 제어방법은 먼저, 팬(121)를 구동한다(S100). 팬(121)들 중 일부는 대기시키고, 나머지는 가동시킨다. 여기서, 연소실(112)에서 연소시키는 연소량과 연소실(112)에 장착된 다수의 감지센서의 데이터에 따라 팬(121)의 가동수가 정해지고, 시간의 경과에 따라 대기 중인 팬(121)과 가동하고 있는 팬(121)은 순차적으로 교체 가동 또는 대기하도록 제어된다. 이 팬(121)의 가동에 의해 윈드박스(122)의 몸체(123)의 측방에서 유입된 공기는 안내판(125)에 의해 상승하여 기체혼합부재(126)를 통과하여 연소실(112)로 공급된다. 또한, 댐퍼 역시 공기가 연소실(112)에 충분히 공급되도록 개방된다.

다음으로, 방출밸브(132a)를 개방하며, 제1,3밸브(131d,131f)를 폐쇄한다(S110). 이를 통해 제1공급라인(131)의 제1밸브(131d)와 제3밸브(131f)에 잔류할 수 있는 가연성 기체를 대기 중으로 완전히 배출한다. 이때, 공급밸브(134a)를 개방하여 비가연성 기체를 제1공급라인(131)에 공급함으로써, 가연성 기체를 대기 중으로 배출할 수도 있다.

다음으로, 방출밸브(132a)를 폐쇄하고, 제1밸브(131d), 제2밸브(131e)와 제3밸브(131f)를 개방한다(S120). 이때, 유량감지센서(131a), 제3온도감지센서(131b)와 제2압력감지센서(131c)에서 측정된 데이터가 정상으로 판단된 상태에서 각 센서에서 측정된 데이터에 따라 연소실(112)에 공급되는 가연성 기체의 공급량, 온도와 압력이 일정한 범위 내에 위치하도록 제3밸브(131f)의 개방 속도와 개방 정도를 조절한다. 여기서, 제3온도감지센서(131b)의 측정된 데이터는 제3밸브(131f)의 제어를 위한 데이터에서 배제될 수도 있다. 또한, 가연성 기체가 연소되는 동안 유량감지센서(131a)와 제2압력감지센서(131c)에 의해 가연성 기체의 유량 및 압력을 기초로 하여 연소실(112)에서의 연소량이 일정 범위 내에서 유지될 수 있도록 제1밸브(131d), 제2밸브(131e)와 제3밸브(131f) 중 적어도 어느 하나가 조작되어 연소실(112)에 유입되는 가연성 기체의 유동량을 조절한다. 또한, 가연성 기체의 유동량에 따라 팬(121)과 댐퍼를 제어한다. 일 예로, 유량감지센서(131a)와 제2압력감지센서(131c)에서 측정된 값이 상승(또는 하강)하여 일시적으로 비상 모드가 되는 경우 제3밸브(131f)를 제어하여 유량과 압력을 하강(또는 상승)시켜 정상 모드로 복귀시킨다. 이때, 제3밸브(131f)의 조작으로 인해 연소실(112)에 유입되는 가연성 기체의 양에 따라 팬(121)의 가동 대수와 댐퍼의 개방 정도 역시 조절한다.

끝으로, 연소실(112)에서 버너(113)를 가동하고, 가연성 기체를 연소시켜 대기로 배출시킨다(S130). 이때, 제1온도감지센서(114), 제1압력감지센서(115), 제2온도감지센서(116)와 화염감지센서(117)에서 측정된 데이터가 정상으로 측정되면 지속적으로 안정된 연소가 유지된다.

이하에서는 가연성 가스의 연소시 비상 모드에서의 가연성 기체의 공급이 불가능한 각각의 경우에 따른 제어방법에 대해 설명한다.

일 예로, 팬(121)의 오작동과 화염감지센서(117)의 오작동이 감지되는 경우, 제1공급라인(131)의 제1밸브(131d)와 제3밸브(131f)를 차단하면서 제2밸브(131e)를 개방하고, 방출라인(132)의 방출밸브(132a)와 제3공급라인(134)의 공급밸브(134a)를 개방하여 제1공급라인(131)에 불활성 기체를 공급하여 제1공급라인(131) 내의 가연성 기체를 즉시 대기 중에 방출한다.

다른 예로, 제1온도감지센서(114), 제1압력감지센서(115)와 제2온도감지센서(116)에서 측정된 값이 설정값을 초과하는 경우, 우선 제3밸브(131f)를 제어하여 가연성 기체의 공급을 감소시킨다. 이후, 일정 시간이 경과하여도 설정값이 초과된 상태를 유지하면 제1밸브(131d)를 차단하면서 제2밸브(131e)를 개방하고, 방출밸브(132a)와 공급밸브(134a)를 개방하여 제1공급라인(131)에 불활성 기체를 공급하여 제1공급라인(131) 내의 가연성 기체를 즉시 대기 중에 방출한다.

이하에서는 도 10을 참조하여 저장탱크에서 기화된 가연성 기체를 이용하여 연료로 사용하거나 연소시키기 위해 연소장치로 가연성 기체를 유동하도록 이루어진 기화된 가연성 기체의 연소장치를 구비한 연소시스템제어방법에 대해 설명한다.

도 10은 도 8에 도시된 연소시스템의 제어방법이 도시된 순서도이다.

먼저, 저장탱크(200)에서 기화된 가연성 기체를 공급한다(S200). 저장탱크(200)에 저장된 기체는 일 예로 -165℃ 미만이거나 0.25bar 미만의 액화된 기체이고, 이 기체가 외부의 열에 의해 기화되어 가연성 기체로 전환되면 이 가연성 기체를 공급한다. 이때, 가연성 기체를 공급하기 위한 별도의 펌프가 가동될 수도 있다.

다음으로, 가연성 기체를 연료로 사용할지 연소시킬지를 판단한다(S210).

다음으로, 가연성 기체를 연료로 사용하는 경우, 압축라인(220)이 개방된다(S220). 이 경우, 가연성 기체가 조절밸브(211)의 조작으로 개방된 압축라인(220)을 따라 압축기(221)와 히터(222)를 거쳐 엔진(230), 보일러(240) 또는 발전기(250) 등의 출력장치의 연료로 공급된다. 이때, 공급되는 가연성 기체는 대략 0~100℃ 이거나 6~10bar 정도가 되도록 압축기(221)와 히터(222)에 의해 가공된다. 또한, 연료로 사용하고 남은 가연성 기체는 연소장치(100)로 공급되도록 별도의 밸브에 의해 제어된다.

다음으로, 가연성 기체를 연소하는 경우, 비압축라인(210)이 개방된다(S230). 이 경우, 가연성 기체는 대기압 상태로 연소장치(100)로 공급된다. 연소장치(100)로 공급된 가연성 기체는 상술된 단계를 거쳐 연소된다.

끝으로, 압축라인(220) 개방 단계(S220)과 비압축라인(210) 개방 단계(S230)에서 일부 또는 전부의 가연성 기체를 연소장치(100)로 공급한다(S240). 이후 연소장치(100)에서 가연성 기체를 연소한다.

이하에서는 도 11을 참조하여 저장탱크에서 액화된 가연성 기체가 하역된 이후 잔류하는 가연성 기체를 완전히 방출하는 제어방법에 대해 설명한다. 잔류하는 가연성 기체를 연소시키는 제어방법은 기화된 가연성 기체를 연소시키는 제어방법과 유사하므로 차이점에 대해서만 자세히 설명한다.

도 11은 도 8에 도시된 연소시스템에서 가연성 기체를 하역 이후의 후공정이 도시된 순서도이다.

먼저, 팬(121)을 구동한다(S300).

다음으로, 방출밸브(132a)를 개방하고, 제1,3밸브(131d,131f)를 폐쇄한다(S310). 이때, 제1밸브(131d)와 제3밸브(131f)에 잔류하는 가연성 기체를 대기 중에 완전히 배출한다.

다음으로, 방출밸브(132a)를 폐쇄하고, 제1,2,3밸브(131d,131e,131f)를 개방한다(S320).

다음으로, 저장탱크(200)에 잔류하는 가연성 기체를 배출하기 위해 불활성 기체를 저장탱크(200)에 공급한다(S330).

다음으로, 압축라인(220) 또는 비압축라인(210)을 통해 제1공급라인(131)으로 가연성 기체를 공급한다(S340).

다음으로, 연소실(112)에서 버너(113)를 가동하고, 가연성 기체를 연소시켜 대기로 배출시킨다(S350). 이때, 버너(113)에 설치되어 전기적인 스파크를 상시 발생시키는 점화플러그를 가동하여 가연성 기체를 연소시킨다.

다음으로, 제2압력감지센서(131c), 유량감지센서(131a) 또는 화염감지센서(117)에서 측정된 데이터를 기초로 하여 버너(113)에 연료유를 공급한다(S360). 제2압력감지센서(131c)와 유량감지센서(131a)에서 가연성 기체의 압력, 유량을 측정하여 가연성 기체의 자체 연소가 불가능하다고 판단되거나, 화염감지센서(117)에서 화염이 감지되지 않는 횟수가 증가하게 되면 가연성 기체 내의 발화 물질의 농도가 낮아져 자체 연소가 불가능하다고 판단하고, 제2공급라인(133)을 통해 연료유를 공급하여 버너(113)가 화염을 방사할 수 있도록 한다. 이렇게 연료유에 의해 화염이 방사되는 동안에도 가연성 기체의 공급은 지속되면서 연소된다.

다음으로, 가연성 기체의 연소가 완료되면 가연성 기체의 공급을 중단하면서 버너(113)의 작동을 중지한다(S370). 이때, 제2압력감지센서(131c)와 유량감지센서(131a)에서 측정된 가연성 기체의 압력과 유량이 연소 불가능할 정도로 현저히 감소되거나 연료유에 의한 버너(113)의 가동이 일정 시간 경과되면 가연성 기체를 모두 연소한 것으로 판단하고, 제3밸브(131f)를 차단하면서 제2공급라인(133)을 차단한다. 또한, 연료유의 공급을 차단하면서 버너(113)의 작동을 중지한다.

다음으로, 제1공급라인(131) 내의 가연성 기체를 대기 중으로 방출한다(S380). 이를 위해, 방출밸브(132a)를 개방하고, 제1,3밸브(131d,131f)를 차단하며, 공급밸브(134a)와 제2밸브(131e)를 개방하여 제1공급라인(131)에 불활성 기체를 공급한다. 정확하게는 제1밸브(131d)와 제3밸브(131f) 내로 불활성 기체가 공급되고, 제1밸브(131d)와 제3밸브(131f) 내의 불활성 기체가 대기 중으로 방출된다.

끝으로, 일정 시간 동안 불활성 기체를 공급한 후 제1공급라인(131) 내의 모든 가연성 기체가 방출된 것으로 판단하고, 모든 밸브를 폐쇄한다(S390).

이와 같이, 상술된 본 발명의 구성 및 제어방법에서 제1공급라인(131), 연소실(112), 제2공급라인(133)과 제3공급라인(134)에서의 가연성 기체의 유동, 연소, 연료유의 공급과 중단, 불활성 기체의 공급과 중단, 연소시 비상 모드의 전환 등에 따른 각종 밸브의 개폐는 각종 센서들 중 적어도 하나의 센서의 측정 데이터에 의해 제어된다. 또한, 상술된 각종 센서들은 필요에 의해 설치되거나 배제될 수 있으며, 이들 센서들 중 적어도 하나가 선택되어 설치된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100:연소장치 110:연소부
111:연소로 112:연소실
113:버너 114:제1온도감지센서
115:제1압력감지센서 116:제2온도감지센서
117:화염감지센서 120:공기공급부
121:팬 122:윈드박스
123:몸체 124:유입관
125:안내판 125a:안내플레이트
126:기체혼합부재 127:림
128:혼합날개 130:공급라인부
131:제1공급라인 131a:유량감지센서
131b:제3온도감지센서 131c:제2압력감지센서
131d:제1밸브 131e:제2밸브
131f:제3밸브 132:방출라인
132a:방출밸브 133:제2공급라인
134:제3공급라인 134a:공급밸브
200:저장탱크 210:비압축라인
211:조절밸브 220:압축라인
221:압축기 222:히터
230:엔진 240:보일러
250:발전기.

Claims (16)

1. 가연성 기체를 연소하는 연소부(110), 연소부(110)에 공기를 공급하는 공기공급부(120)와, 상기 연소부(110)에 가연성 기체를 공급하는 공급라인부(130)를 구비하는 연소장치에 있어서,
   상기 공기공급부(120)는 측방에서 유입된 공기를 상방의 연소부(110)로 공급하도록 이루어진 윈드박스(122)를 포함하며,
   상기 윈드박스(122)는,
   연소부(110)에 공기를 공급하기 위해 적어도 상기 연소부(110)의 연소로(111)측 일면이 개방되고, 단면 형상은 원형 또는 사각형을 포함한 다각형인 몸체(123)와, 상기 공기가 측방에서 유입되도록 상기 몸체(123)의 측면에 일정 간격으로 구비된 적어도 2개의 유입관(124)을 포함하며,
   상기 윈드박스(122)는,
   상기 몸체(123)의 내부를 적어도 2개의 공간으로 분할 구획함과 더불어 상기 다수의 유입관(124)으로 유입된 공기들 간의 충돌을 방지하면서 상향으로 공기의 유동을 유도하도록 상기 몸체(123)에 내장된 안내판(125)을 구비하는 것을 특징으로 하는 기화된 가연성 기체의 연소장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 안내판(125)에 의해 2~4개로 분할 구획된 상기 몸체(123)의 내부 공간 중 적어도 2개의 공간에 공기를 유입하도록 상기 유입관(124)이 설치된 것을 특징으로 하는 기화된 가연성 기체의 연소장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 공기의 일부가 안내판(125)을 따라 수직으로 상향 유동할 수 있도록 상기 안내판(125)의 일면 또는 양면에 일부 공기가 유입되는 공간을 갖도록 안내플레이트(125a)가 구비된 것을 특징으로 하는 기화된 가연성 기체의 연소장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 공기공급부(120)는 상기 유입관(124)에 공기를 공급하도록 설치된 팬(121)과, 상기 연소로(111)로 공급되는 공기와 가연성 기체의 혼합을 촉진하기 위해 상기 윈드박스(122)의 내부 또는 상기 윈드박스(122)와 연소로(111) 사이에 설치된 기체혼합부재(126)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기화된 가연성 기체의 연소장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 기체혼합부재(126)는 림(127)과, 림(127)으로부터 방사상으로 배치되면서 연소실(112)측으로 경사져 장착된 다수의 혼합날개(128)를 구비하는 것을 특징으로 하는 기화된 가연성 기체의 연소장치.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 팬(121)들은 대기와 작동이 교대로 진행되고, 상기 몸체(123)의 분할된 공간 전체에 공기를 공급하도록 선택된 팬(121)들이 작동하고, 나머지 팬(121)은 대기하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 기화된 가연성 기체의 연소장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 공급라인부(130)는 상기 연소부(110)의 버너(113)에 가연성 기체를 공급하도록 설치된 제1공급라인(131)과, 상기 가연성 기체에 의한 화염 발생 빈도가 일정 횟수 이하가 되면 상기 버너(113)에 연료유를 공급하도록 설치된 제2공급라인(133)을 구비하는 것을 특징으로 하는 기화된 가연성 기체의 연소장치.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 제1공급라인(131)에는 제1공급라인(131)에 유입되는 가연성 기체의 유량을 측정하는 유량감지센서(131a), 상기 가연성 기체의 온도를 측정하는 제3온도감지센서(131b), 상기 가연성 기체의 압력을 감지하는 제2압력감지센서(131c), 상기 감지센서들을 통과한 가연성 기체의 유동을 제어하는 제1밸브(131d), 상기 제1밸브(131d)를 통과한 가연성 기체의 유동을 차단하는 제2밸브(131e), 상기 제2밸브(131e)를 통과하여 연소실(112)로 공급되는 가연성 기체의 유량을 제어하는 제3밸브(131f) 중 적어도 하나가 설치된 것을 특징으로 하는 기화된 가연성 기체의 연소장치.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1밸브(131d)와 제3밸브(131f) 사이의 가연성 기체를 대기로 방출하기 위해 방출밸브(132a)가 구비된 방출라인(132)이 더 설치된 것을 특징으로 하는 기화된 가연성 기체의 연소장치.
    
12. 제9항에 있어서,
    상기 공급라인부(130)는 제1공급라인(131)에 불활성 기체를 공급하기 위해 제1밸브(131d)와 제3밸브(131f) 사이 또는, 제2밸브(131e)와 제3밸브(131f) 사이에 연결된 제3공급라인(134)을 더 구비하고,
    상기 제3공급라인(134)에는 불활성 기체의 공급을 제어하는 공급밸브(134a)가 설치된 것을 특징으로 하는 기화된 가연성 기체의 연소장치.
    
13. 제1항에 있어서,
    상기 연소부(110)는 버너(113), 버너(113)가 내장된 연소실(112), 연소실(112)에서 연소되는 가연성 기체의 연소 온도를 측정하는 제1온도감지센서(114), 연소실(112) 내의 압력을 감지하는 제1압력감지센서(115), 연소시 발생하는 버너(113)의 화염을 감지하는 화염감지센서(117)와, 연소후 대기로 배출되는 배기온도를 감지하는 제2온도감지센서(116) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 기화된 가연성 기체의 연소장치.
    
14. 제13항에 있어서,
    상기 연소부(110)는 상기 연소실(112)을 감싸도록 배치된 연도관을 더 구비하고,
    상기 연소실(112)과 연도관 사이의 공간으로 상기 공기공급부(120)에서 송풍된 공기가 유동하는 것을 특징으로 하는 기화된 가연성 기체의 연소장치.
    
15. 제14항에 있어서,
    상기 연소실(112)의 측면에는 연소실(112)과 연도관 사이를 상향 유동하는 공기가 배기가스의 온도를 낮추기 위해 연소실(112)로 유입되고, 연소실(112)의 열기가 연도관측으로 측방 방출이 방지되도록 상기 연소실(112)측으로 상향 기울어져 천공된 공기유입홀이 구비된 것을 특징으로 하는 기화된 가연성 기체의 연소장치.
    
16. 제1항, 제4항 내지 제15항 중 어느 한 항의 연소장치(100);
    액화상태의 가연성 기체가 저장된 저장탱크(200);
    상기 저장탱크(200)에서 기화된 가연성 기체가 상기 연소장치(100)로 유동하도록 설치된 압축라인(220) 또는 비압축라인(210);
    상기 압축라인(220)에서 유동하는 가연성 기체의 일부가 공급되는 엔진(230), 보일러(240)와 발전기(250) 중 적어도 하나를 포함한 출력장치;를 포함하고,
    상기 압축라인(220)에는 출력장치로 유동하는 가연성 기체를 가공하기 위한 압축기(221) 또는 히터(222)가 구비되고,
    상기 압축라인(220)과 비압축라인(210)에는 가연성 기체의 유동을 제어하는 조절밸브(211)가 설치된 것을 특징으로 하는 기화된 가연성 기체의 연소장치를 구비한 연소시스템.

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