KR101686150B1 - 가압 순산소 연소 장치 - Google Patents

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이영재
최석천
양원
이은도
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Abstract

본 발명은 가압 순산소 연소 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 슬래그의 배출시에도 연소로 내부의 가압 조건이 일정하게 유지되는 가압 순산소 연소 장치에 관한 것으로서, 연소가 진행되어 슬래그(S)가 생성되는 상측 공간(1010)과 상기 상측 공간(1010)의 하측에 배치되는 하측 공간(1020)을 가진 연소로 본체(1000); 상기 상측 공간(1010)과 상기 하측 공간(1020) 사이에 설치되며, 생성된 슬래그(S)의 양이 기 설정된 기준량에 도달한 경우 일시적으로 개방되는 제1 개폐유닛(1100, 1200, 1300); 및 상기 연소로 본체(1000)의 하단에 설치되며, 상기 상측 공간(1010)으로부터 상기 하측 공간(1020)으로 상기 슬래그(S)가 공급된 후 일시적으로 개방되는 제2 개폐유닛(1700);을 포함하는 가압 순산소 연소 장치를 제공함으로써, 가압 순산소 연소 시스템에서 연소로의 상측 공간과 하측 공간 사이에 설치되는 제1 개폐유닛과 연소로 본체 하단에 설치되어 일시적으로 개방 가능한 제2 개폐유닛을 포함함으로써, 슬래그의 배출이 용이하게 이루어지면서도 연소로 내부에서 연소가 이루어지는 동안에 가압 조건을 계속하여 유지할 수 있기 때문에 가압 순산소 연소를 원활하게 수행할 수 있는 이점이 있다.

Description

가압 순산소 연소 장치{A pressurized oxyfuel combustion device}
본 발명은 가압 순산소 연소 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 슬래그의 배출시에도 연소로 내부의 가압 조건이 일정하게 유지되는 가압 순산소 연소 장치에 관한 것이다.
최근 이산화탄소 발생이 없는 화력 발전 방식 중에 순산소 연소와 석탄 가스화 복합 화력 발전이 전 세계적으로 큰 사업으로 진행되고 있는데 둘 중에서 순산소 연소 시스템이 활발히 개발되고 있으며 실증 플랜트도 많이 건설되고 있는 실정이다.
특히 가압 순산소 연소는 가압 조건에서 연소하는 화력발전 시스템에서 적용되는 연소 방식이다.
화력발전 시스템에서 계속적인 연소를 통해 연소로 내부에 적층되는 슬래그를 배출하는 것은 원활한 연소를 위하여 필수적이다.
기존의 상압 운전에서의 석탄화력발전의 경우에는 석탄 연소로 인해 발생되는 슬래그를 배출하는 것이 보일러 하단으로 단순하게 흘러내리게 함으로써 손쉽게 수행될 수 있었다.
그러나 가압 순산소 연소의 경우에는 상압 운전과 달리 연소로 내부의 압력이 인가된 상태이기 때문에 연소시 발생된 슬래그를 외부로 배출하기 위하여는 연소로 내부 압력의 손실이 동반되는 치명적 문제가 있었다.
이와 같이 가압 순산소 연소에서 연소로 내부의 압력이 손실되는 경우에는 손실된 압력만큼이나 다시 가압 연소 조건을 형성하기 위하여 연소로 내부에 전체 압력이 초기 가압 조건의 압력으로 형성시키기까지 많은 시간이 소요될 뿐만이 아니라 초기 가압 조건으로 형성시키기 위하여 추가 압력을 제공하기 위한 에너지 소모도 매우 심한 문제가 있었던 것이다.
이와 같이 손실된 압력 부분에 대한 압력 보충에 대한 에너지의 손실 문제는 종래 가압 순산소 연소로에서 슬래그를 배출함에 있어서 수반되는 문제였던 것이다.
(특허문헌 1) US5958264 A
(특허문헌 2) KR3975024 B2
(특허문헌 3) KR6350288 B1
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 가압 순산소 연소로의 슬래그를 배출하는 과정에서 압력손실이 없도록 하는 가압 순산소 연소 장치를 제공하는 것에 목적이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 연소가 진행되어 슬래그(S)가 생성되는 상측 공간(1010)과 상기 상측 공간(1010)의 하측에 배치되는 하측 공간(1020)을 가진 연소로 본체(1000); 상기 상측 공간(1010)과 상기 하측 공간(1020) 사이에 설치되며, 생성된 슬래그(S)의 양이 기 설정된 기준량에 도달한 경우 일시적으로 개방되는 제1 개폐유닛(1100, 1200, 1300); 및 상기 연소로 본체(1000)의 하단에 설치되며, 상기 상측 공간(1010)으로부터 상기 하측 공간(1020)으로 상기 슬래그(S)가 공급된 후 일시적으로 개방되는 제2 개폐유닛(1700);을 포함하는 가압 순산소 연소 장치를 제공한다.
한편, 상기 가압 순산소 연소 장치의 동작을 제어하는 제어부(4000)를 더 포함하는 가압 순산소 연소 장치일 수 있다.
또한, 상기 상측 공간(1010) 내에서 생성되어 상기 제1 개폐유닛 상에 적층된 슬래그(S)의 양을 측정하기 위한 슬래그 계측 유닛(1400)을 더 포함하며, 상기 슬래그 계측 유닛(1400)에 의해 상기 슬래그(S)의 양이 상기 기준량에 도달한 것으로 감지되면, 상기 제어부(4000)는 상기 제1 개폐유닛을 개방시키는 가압 순산소 연소 장치일 수 있다.
또한, 상기 제어부(4000)는 상기 제1 개폐유닛이 개방된 이후 기설정된 제1 시간 간격(time interval)이 경과되면 상기 제1 개폐유닛을 폐쇄시키는 가압 순산소 연소 장치일 수 있다.
한편, 상기 제어부(4000)는 상기 제1 개폐유닛이 폐쇄된 이후 기설정된 제2 시간 간격이 경과되면 상기 제2 개폐유닛을 개방시키는 가압 순산소 연소 장치일 수 있다.
또한, 상기 제어부(4000)는 상기 제2 개폐유닛을 개방된 이후 기설정된 제3 시간 간격이 경과되면 상기 제2 개폐유닛을 폐쇄시키는 가압 순산소 연소 장치일 수 있다.
또한, 상기 제2 개폐유닛이 일시적으로 개방되어 다시 폐쇄되면, 상기 하측 공간(1020)의 압력이 상기 상측 공간(1010)의 압력에 도달하도록 상기 제어부(4000)는 상기 상측 공간(1010)의 상단으로부터 배출되는 가스를 상기 하측 공간(1020)으로 투입시키는 가압 순산소 연소 장치일 수 있다.
또한, 상기 하측 공간(1020)의 압력을 측정하기 위한 압력 측정 유닛(1500)을 더 포함하는 가압 순산소 연소 장치일 수 있다.
또한, 상기 제1 개폐유닛(1100, 1200, 1300)은 상기 상부 공간(1010)과 상기 하측 공간(1020) 사이를 차단하는 폐쇄 위치및 상기 상부 공간(1010)과 상기 하측 공간(1020)를 연통시키는 개방 위치 사이에서 이동 가능한 하나 이상의 개폐부재; 및 상기 개폐부재를 구동하는 구동부;를 포함하는 가압 순산소 연소 장치일 수 있다.
또한, 상기 하나 이상의 개폐부재는 상기 연소로 본체(1000)의 내측 벽에 힌지결합된 한 쌍의 개폐판으로 구비되며, 상기 구동부는 상기 한 쌍의 개폐판의 힌지축을 회동시키는 액츄에이터를 포함하는 가압 순산소 연소 장치일 수 있다.
또한, 상기 제1 개폐유닛(1200)은, 상기 상측 공간(1010)과 상기 하측 공간(1020) 사이에 설치되며 복수 개의 개구홀(1212)을 가진 베이스 플레이트(1211)를 더 포함하며, 상기 하나 이상의 개폐부재는 상기 복수 개의 개구홀(1212)을 개폐하는 복수 개의 개폐캡(1221)으로 구비되는 가압 순산소 연소 장치일 수 있다.
한편, 상기 구동부는 상기 개폐캡(1221)의 저면에 부착된 가압로드(1223); 상기 개폐캡(1221)이 상기 개구홀(1212)을 폐쇄하도록 상기 가압로드(1223)에 하방향의 힘을 가하는 액츄에이터; 및 상기 하방향의 힘이 해제될 때 상기 개구홀(1212)이 개방되도록, 상기 가압로드(1223)에 상방향의 탄성력을 제공하는 탄성부재(1226);를 포함하는 가압 순산소 연소 장치일 수도 있다.
또한, 상기 구동부는 상기 하부 공간(1020)에서 상기 베이스 플레이트(1211)로부터 소정 간격 이격된 위치에 마련되는 지지판(1230); 상기 지지판(1230)에 고정 설치되는 제1 지지부(1224); 및 상기 제1 지지부(1224)의 하측에 배치되며 상기 가압로드(1223)에 고정된 제2 지지부(1225);를 더 포함하며, 상기 탄성부재(1226)는 상기 제1 지지부(1224)와 상기 제2 지지부(1225) 사이에 설치되는 가압 순산소 연소 장치일 수 있다.
또한, 상기 제1 개폐유닛(1300)은, 상기 상측 공간(1010)과 상기 하측 공간(1020) 사이에 설치되는 레일부재(1330)를 더 포함하며, 상기 하나 이상의 개폐부재는 상기 레일부재(1330)를 따라 서로 반대방향으로 슬라이딩하며 서로 힌지결합된 한 쌍의 슬라이딩부재(1321, 1322)로 구비되는 가압 순산소 연소 장치일 수 있다.
또한, 상기 구동부는 상기 슬라이딩부재(1321, 1322)의 힌지결합부에 마련된 영구자석(1310); 및 상기 레일부재(1330)에 설치되며, 전류 공급시 상기 영구자석(1310)에 척력을 가하는 전자석(1340);을 포함하는 가압 순산소 연소 장치일 수도 있다.
상기한 바와 같은 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
가압 순산소 연소 시스템에서 연소로의 상측 공간과 하측 공간 사이에 설치되는 제1 개폐유닛과 연소로 본체 하단에 설치되어 일시적으로 개방 가능한 제2 개폐유닛을 포함함으로써, 슬래그의 배출이 용이하게 이루어지면서도 연소로 내부에서 연소가 이루어지는 동안에 가압 조건을 계속하여 유지할 수 있기 때문에 가압 순산소 연소를 원활하게 수행할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 전체 개념도이며, 도 2는 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 작동도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 사시도이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 작동도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 전체 사시도이며, 도 6은 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 작동도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 기술되어야 할 것이다.
1.구성요소의 설명
먼저 본 발명의 바람직한 제1실시 예 내지 제3실시 예에 적용되는 연소로 본체(1000)와 연결된 전체 시스템을 설명하고 세부적인 구조에 대하여는 후술하기로 한다.
가압 순산소 연소 슬래그(S) 배출 시스템은 연소로 본체(1000)의 하측에 마련되어 슬래그(S)가 회수되는 슬래그 회수 유닛(3000)를 갖는다.
연소로 본체(1000)는 수평방향의 단면 형상이 직사각형 혹은 정육면체 등 다각형일 수 있으며, 내부에 열 교환부(2000)를 갖는다.
연소로 본체(1000)의 측면에는 질소가스가 분리된 순산소 공급 유닛(5100)이 연결되어 순산소를 연소로 본체(1000) 내부로 제공하며, 순산소 공급 유닛(5100)과 연소로 본체(1000)이 연결된 지점에 인접하여 연료 공급 유닛(5200)에 연소로 본체(1000)에 연결된다.
연료 공급 유닛(5200)은 연소로 본체(1000) 내부로 연소될 연료를 제공하는데, 석탄과 물이 섞인 슬러리 형태의 연료일 수 있다.
연소로 본체(1000)의 내부는 압력이 제공되어 가압된 상태에서 연소가 이루어지며, 연료 공급 유닛(5200)으로부터 제공된 연료 및 순산소 공급 유닛(5100)으로부터 제공된 산소를 이용하여 점화하는 버너(미도시)를 포함하여 연소가 이루어지게 된다.
한편, 연소로 본체(1000) 내부에서 연소되고 남은 슬래그(S)는 연소로 본체(1000)의 하부에 연결된 슬래그 회수 유닛(3000)으로 보내져 회수된다.
이 때, 연소로 본체(1000) 내부는 압력이 제공된 가압상태이기 때문에 연소되고 남은 슬래그(S)가 연소로 본체(1000)에 연결된 슬래그 회수 유닛(3000)으로 내보내질 때 연소로 본체(1000)내부의 압력 손실을 줄이기 위하여 다음의 세 가지 실시 예에 따른 본 발명의 바람직한 실시 예들을 제공할 수 있다.
보다 상세하게는 제1실시 예 내지 제3실시 예에서의 연소로 본체(1000)는 제1 개폐 유닛(1100; 1200; 1300)을 경계로 하여 상부에는 상측 공간(1010)이 형성되고 하부에는 하측 공간(1020)이 형성된다.
다시 말해서, 연소로 본체(1000)는 상측 공간(1010)과 하측 공간(1020)으로 공간적으로 양분된 것이다.
제1 개폐 유닛(1100; 1200; 1300) 각각에 대하여는 상세하게 후술하겠지만 전체적으로
상부 공간(1010)과 하측 공간(1020) 사이를 차단하는 폐쇄 위치 및 상부 공간(1010)과 하측 공간(1020)를 연통시키는 개방 위치 사이에서 이동 가능한 하나 이상의 개폐부재와, 개폐부재를 구동하는 구동부를 포함할 수 있다.
제1 개폐 유닛(1100; 1200; 1300)은 생성된 슬래그(S)의 양이 기 실정된 기준량에 도달한 경우 일시적으로 개방된다.
슬래그 계측 유닛(1400)은 상측 공간(1010) 내에서 생성되어 제1 개폐 유닛(1100; 1200; 1300) 상에 적층된 슬래그(S)의 양을 측정한다.
다시 말해, 슬래그 계측 유닛(1400)은 상측 공간(1010)에 마련되며 제1 개폐 유닛(1100)으로부터 상방향으로 소정 간격 이격된 지점에서 발신 유닛(1410)과 수신 유닛(1420)이 한 쌍이 설치되면서 제1 개폐 유닛(1100) 상단에 적층되는 슬래그(S)를 감지한다.
제어부(4000)는 슬래그 계측 유닛(1400)에 의해 제1 개폐 유닛(1100; 1200; 1300) 상에 적층된 슬래그(S)의 양이 기준량에 도달한 것으로 감지되면 제1 개폐 유닛(1100; 1200; 1300)을 개방시킨다.
제2 개폐 유닛(1700)은 연소로 본체(1000)의 하단에 설치되며, 상측 공간(1010)으로부터 하측 공간(1020)으로 슬래그(S)가 공급된 후 일시적으로 개방된다.
압력 측정 유닛(1500)은 하측 공간(1020)에 측벽에 마련되어 하측 공간(1020) 내부의 압력을 측정할 수 있다.
제2 개폐 유닛(1700)이 개방됨에 따라 하측 공간(1020)에 발생된 압력 손실은 연소로 본체(1000)의 상단으로부터 배출되는 연소가스가 하측 공간(1020)에 연통된 보충 가스 공급부(1600)로 제공됨으로써 보충된다.
도 1에서 도시된 우측의 확대 도면은 본 발명의 바람직한 제1실시 예 내지 제3실시 예에서 공통적으로 이해될 수 있을 것이다.
제어부(4000)는 가압 순산소 연소 장치 전체의 동작을 제어한다.
보다 상세하게는 제어부(4000)는 슬래그 계측 유닛(1400)과 압력 측정 유닛(1500)에 각각 연결되고 있으며, 순산소 공급 유닛(5100)과 연료 공급 유닛(5200)과도 전기적으로 연결되어 연소로 본체(1000)의 연소과정 및 슬래그(S)의 배출과정을 총괄적으로 제어할 수 있다.
후술할 제1실시 예 내지 제3실시 예에서 설명될 제1 개폐 유닛(1100; 1200; 1300)의 형상 및 작동만 상이할 뿐 제어부(4000)에 연소가 제어되는 전체적인 시스템은 도 1을 참조하여 이해할 수 있어야 한다.
2. 실시 예들 및 작동원리 설명
<제1실시예>
먼저 본 발명의 바람직한 제1실시 예를 도 1 내지 도 2를 참조하여 상술한다.
제1 개폐 유닛(1100)은 상측 공간(1010)과 하측 공간(1020)을 공간적으로 양분하며도 2 (a)와 같이 제1 개폐 유닛(1100)위로 연소되고 남은 슬래그(S)가 적층된다.
슬래그(S)가 제1 개폐 유닛(1100)위에서 소정의 양(기준양) 만큼 적층되어 슬래그 계측 유닛(1400)의 발신 유닛(1410)과 수신 유닛(1420)에 의해 감지되면 제어부(4000)는 제1 개폐 유닛(1100)에 작동 신호를 인가하게 된다.
제1 개폐 유닛(1100)은 연소로 본체(1000)의 내측벽에서 힌지결합되면서 개폐될 수 있는 구조이다.
보다 상세하게는 상부 공간(1010)과 하측 공간(1020) 사이를 차단하는 폐쇄 위치 및 상부 공간(1010)과 하측 공간(1020)를 연통시키는 개방 위치 사이에서 이동 가능한 하나 이상의 개폐부재와, 개폐부재를 구동하는 구동부(미도시)를 포함할 수 있는데, 개폐부재는 연소로 본체(1000)의 내측 벽에 힌지결합된 한 쌍의 개폐판으로 구비될 수 있다.
구동부(미도시)는 한 쌍의 개폐판의 힌지축을 회동시키는 액츄에이터를 포함하는데, 액츄에이터는 전기모터나 유압식 액츄에이터일 수 있다.
도 2 (b)는 제1 개폐 유닛(1100)이 개방된 모습을 보여준다.
제1 개폐 유닛(1100)이 개방되면 제1 개폐 유닛(1100) 상단에 적층되어 있던 슬래그(S)가 하부로 쏟아져 내리게 되며 하측 공간(1020)으로 낙하한다.
이 때, 제1 개폐 유닛(1100) 혹은 연로소 본체(1000)에는 타격수단(미도시) 혹은 진동인가수단(미도시)가 마련됨으로써 상측 공간(1010)에 남아 있을 수 있는 슬래그(S)를 하측 공간(1020)으로 남김없이 배출하는 것이 가능해진다.
도 2 (c) 와 같이 슬래그(S)가 상측 공간(1010)에서 하측 공간(1020)으로 이송되어 제2 개폐 유닛(1700)의 상단에 적층된다.
다음으로 제1 개폐 유닛(1100)은 개방된 이후 기설정된 제1 시간 간격(time interval)이 경과하면 다시 상측 공간(1010)을 폐쇄하여 하측 공간(1020)과 상측 공간(1010)을 서로 구획하여 단절시킨다.
다음으로 도 2 (d)와 같이 제어부(4000)는 제1 개폐 유닛(1100)이 폐쇄된 이후 기설정된 제2 시간 간격(time interval)이 경과되면 제2 개폐 유닛(1700)이 개방시켜서 하측 공간(1020) 내부에 있던 슬래그(S)가 연소로 본체(1000)로부터 슬래그 회수 유닛(3000)으로 배출되도록 한다.
이 때에도, 제2 개폐 유닛(1700) 혹은 연로소 본체(1000)에는 마련될 수 있는 타격수단(미도시) 혹은 진동인가수단(미도시)으로 인하여 하측 공간(1020)에 남아 있을 수 있는 슬래그(S)를 슬래그 회수 유닛(3000)으로 남김없이 배출하는 것이 가능해진다.
이 때에도, 제1 개폐 유닛(1100)은 상측 공간(1010)과 하측 공간(1020)을 기밀하게 구획한 상태이므로 상측 공간(1010) 내부의 압력손실은 없게 된다.
도 2 (e)와 같이 제어부(4000)는 제2 개폐 유닛(1700)이 개방된 이후 기설정된 제3 시간 간격이 경과되어 하측 공간(1020) 내부의 슬래그(S)가 배출된 다음에는 제2 개폐 유닛(1700)은 다시 하측 공간(1020)을 폐쇄시킨다.
이때, 제2 개폐 유닛(1700)이 하측 공간(1020)을 일시적으로 개방하였기 때문에 하측 공간(1020) 내부의 압력은 손실이 발생된다.
따라서, 제어부(4000)는 하측 공간(1020)에 연통된 보충 가스 공급부(1600)를 통하여 연소로 본체(1000) 상단으로부터 연소가스가 하측 공간(1020) 내부로 주입되도록 제어함으로써 손실되었던 하측 공간(1020)의 압력을 상측 공간(1010)의 압력에 도달 할 때까지 보충 받을 수 있게 한다.
이 때, 제어부(4000)는 하측 공간(1020)에 마련된 압력 측정 유닛(1500)을 통하여 하측 공간(1020) 내부의 압력을 체크하게 되고 하측 공간(1020)의 압력이 상측 공간(1010)의 압력에 도달할 때까지 보충 가스 공급부(1600)를 통하여 하측 공간(1020) 내부로 가스를 공급시킨다.
즉, 상측 공간(1010) 내부의 압력과 하측 공간(1020) 내부의 압력, 더 나아가 연소로 본체(1000) 전체 내부의 압력이 동일하도록 조정될 수 있는 것이다.
연소로 본체(1000) 내부에서 연소가 계속 진행되면서 도 2 (f)와 같이 제1 개폐 유닛(1100) 상단에 다시 슬래그(S)가 적층되면 앞서 언급된 도 2 (a) 내지 도 2 (e)의 일련의 과정을 반복한다.
이로써, 연소로 본체(1000) 내부에는 항시 일정한 압력이 유지된 상태를 이룰 수 있기 때문에 가압 순산소 연소가 원활하게 이루어질 수 있게 된다.
<제2실시예>
다음으로 본 발명의 바람직한 제2실시 예를 도 3 내지 도 4를 참조하여 상술한다.
제2실시 예에 따른 연소로 본체(1000) 내부에는 상측 공간(1010)과 하측 공간(1020)을 양분하는 제1 개폐 유닛(1200)이 마련된다.
상부 공간(1010)과 하측 공간(1020) 사이를 차단하는 폐쇄 위치 및 상부 공간(1010)과 하측 공간(1020)를 연통시키는 개방 위치 사이에서 이동 가능한 하나 이상의 개폐부재와, 개폐부재를 구동하는 구동부(미도시)를 포함할 수 있다.
제1 개폐 유닛(1200)은 크게 베이스 플레이트(1211)와 이에 결합되는 배출 밸브 유닛(1220)을 포함한다.
베이스 플레이트(1211)에는 복수 개의 개구홀(1212)이 형성되고 있으며, 개구홀(1212)는 상측 공간(1010)과 하측 공간(1020) 사이를 연통하는 개구부인 것이다.
보다 상세하게는 배출 밸브 유닛(1220)은 개구홀(1212)을 여닫는 개폐부재인 개폐 캡(1221)을 포함한다.
개폐부재인 개폐 캡(1221)을 구동하는 구동부는 개폐 캡(1221)의 저면에 부착된 가압로드(1223)와, 개폐 캡(1221)이 개구홀(1212)을 폐쇄하도록 가압로드(1223)에 하향의 힘을 인가하는 액츄에이터(미도시), 그리고 하방향의 힘이 해제될 때 개구홀(1212)이 개방되도록, 가압로드(1223)에 상방향의 탄성력을 제공하는 탄성부재(1226)를 포함할 수 있다.
보다 상세하게는 개폐 캡(1221)은 하면에 로드(1223) 상단이 힌지부(1222)로 연결된다.
다시 말해, 개폐 캡(1221)은 로드(1223)의 상단에서 기울어질 수 있도록 연결되고 있는 것이다.
도시하진 않았지만
한편, 로드(1223)에는 제1 지지부(1224)와 제2 지지부(1225)가 삽입되어 있으며, 제1 지지부(1224)와 제2 지지부(1225) 사이에는 탄성부재인 스프링(1226)이 마련된다.
제1 지지부(1224)는 지지판(1230)에 고정된다.
지지판(1230)은 하부 공간(1020)에서 베이스 플레이트(1211)로부터 소정 간격 이격된 위치에 마련된다.
지지판(1230)에는 도시되지 않았으나 하측 공간(1020) 내부 공간을 별도로 구획하는 것이 아니라 그물망 또는 슬래그(S)가 통과할 수 있는 다수의 관통공이 형성되어 있다.
지지판(1230)은 베이스 플레이트(1211)로부터 하방향으로 소정 간격 이격된 위치에서 하측 공간(1020)에 마련되어 있으며, 베이스 플레이트(1211)와 나란하면서 하측 공간(1020)의 내측벽에 고정된다.
제2 지지부(1225)는 제1 지지부(1224)와 스프링(1226)이 서로 인접되는 방향으로 탄성력을 인가한다.
도시하지는 않았으나, 제어부(4000)에 의해 작동되는 구동수단이 스프링(1226)의 탄성력을 극복하고 제2 지지부(1225)를 하방향으로 구동하면, 로드(1223)가 하강하고 로드(1223)에 연결된 힌지부(1222)가 하강하면서 개폐 캡(1221)은 기울어질 수 있게 된다.
개폐 캡(1221)이 기울어질 때 개구홀(1212)이 개방되면서 상측 공간(1010)과 하측 공간(1020)이 서로 연통될 수 있는 것이다.
개폐 캡(1221)은 일측이 개구홀(1212)의 내주면에 힌지 결합될 수도 있다.
다른 한편, 개폐 캡(1221)은 전체가 개구홀(1212)로부터 이격되어 개구홀(1212)을 개방할 수도 있다.
도 3과 도 4 (a) 내지 도 4 (e)를 참조하여 제2실시 예의 작동을 설명한다.
도 4 (a)와 같이 제1 개폐 유닛(1200) 상단으로 슬래그(S)가 소정 양(기준양)만큼 적층되면 슬래그 계측 유닛(1400)이 슬래그(S)를 감지하게 된다.
제어부(4000)는 슬래그 계측 유닛(1400)이 슬래그(S)를 감지한 신호를 받아 슬래그(S)의 배출을 결정하게 된다.
먼저, 제어부(4000)는 구동부(미도시)를 작동시켜 도 4 (b)와 같이 제1 개폐 유닛(1200)의 로드(1223)를 하방향으로 하강시킨다.
로드(1223)가 하방향으로 하강되면 로드(1223)에 연결된 힌지부(1222) 역시 하방향으로 하강되면서 개폐 캡(1221)이 기울어진다.
개폐 캡(1221)의 하면에 연결된 힌지부(1222)는 로드(1223)가 하강됨에 따라 하강하게 되고 개폐 캡(1221)은 하강되는 힌지부(1222)에 의해 기울어지게 되는 구조이다.
한편, 개폐 캡(1221)의 일측 외주면은 개구홀(1212) 내주면에서 밀착된 상태를 유지한 채 기울어질 수도 있고 도 4 (b)에 도시된 바와 같이 베이스 플레이트(1211)의 하측에서 소정 간격 이격된 거리만큼 하강하면서 기울어질 수도 있다.
개폐 캡(1221)이 베이스 플레이트(1211)의 하측에서 소정 간격 이격된 거리만큼 하강하면서 기울어질 때에는 개폐 캡(1221)의 무게 중심에 의하여 개폐 캡(1221)이 기울어 질 수 있게 되는 것이다.
배출 밸브 유닛(1220)이 개구홀(1212)을 개방하면 제1 개폐 유닛(1200) 상단에 적층되어 있던 슬래그(S)가 하부로 쏟아져 내리면서 지지판(1230)을 통과하여 도 4 (c)와 같이 하측 공간(1020)으로 보내진다.
다음으로 제어부(4000)는 제1 개폐 유닛(1200)이 개방된 이후 기설정된 제1 시간 간격(time interval)이 경과되면 제1 개폐 유닛(1200)을 폐쇄시키는데, 제1 시간 간격이 경과되면 구동부(미도시)가 작동을 멈추게 되는 것이다.
구동부(미도시)가 작동을 멈추게 되면 스프링(1226)의 탄성력에 의해 개폐 캡(1221)이 다시 개구홀(1212)을 닫게 되면서 상측 공간(1010)과 하측 공간(1020)은 기밀이 유지된 채로 공간적으로 양분된다.
다음으로 제어부(4000)가 제1 개폐 유닛(1200)이 폐쇄된 이후 기설정된 제2 시간 간격이 경과되면 제2 개폐 유닛(1700)을 개방시킨다.
제2 개폐 유닛(1700)이 개방되면 하측 공간(1020) 내의 슬래그(S)가 슬래그 회수 유닛(3000)으로 보내지게 된다.
제어부(4000)는 슬래그(S)가 하측 공간(1020)으로부터 배출되는 동안의 기설정 시간인 제3시간 간격이 경과되면 제2 개폐 유닛(1700)을 폐쇄시킨다.
제어부(4000)는 제2 개폐 유닛(1700)이 개방된 이후 기설정된 제3 시간 간격이 경과되어 하측 공간(1020) 내부의 슬래그(S)가 배출된 다음에는 제2 개폐 유닛(1700)은 다시 하측 공간(1020)을 폐쇄시킨다.
이때, 제2 개폐 유닛(1700)이 하측 공간(1020)을 일시적으로 개방하였기 때문에 하측 공간(1020) 내부의 압력은 손실이 발생된다.
따라서, 제어부(4000)는 하측 공간(1020)에 연통된 보충 가스 공급부(1600)를 통하여 연소로 본체(1000) 상단으로부터 연소가스가 하측 공간(1020) 내부로 주입되도록 제어함으로써 손실되었던 하측 공간(1020)의 압력을 상측 공간(1010)의 압력에 도달 할 때까지 보충 받을 수 있게 한다.
이 때, 제어부(4000)는 하측 공간(1020)에 마련된 압력 측정 유닛(1500)을 통하여 하측 공간(1020) 내부의 압력을 체크하게 되고 하측 공간(1020)의 압력이 상측 공간(1010)의 압력에 도달할 때까지 보충 가스 공급부(1600)를 통하여 하측 공간(1020) 내부로 가스를 공급시킨다.
즉, 상측 공간(1010) 내부의 압력과 하측 공간(1020) 내부의 압력, 더 나아가 연소로 본체(1000) 전체 내부의 압력이 동일하도록 조정될 수 있는 것이다.
도 4 (e)와 같이 연소로 본체(1000) 내부에서 연소가 이루어져 슬래그(S)가 제1 개폐 유닛(1200) 상측에서 소정의 양만큼 쌓이게 되면, 다시 도 4(a) 내지 도 4 (d) 과정을 반복하게 되는 것이다.
<제3실시예>
다음으로 본 발명의 바람직한 제3실시 예를 도 5 내지 도 6을 참조하여 상술한다.
제3실시 예에 따른 연소로 본체(1000) 내부에는 상측 공간(1010)과 하측 공간(1020)을 양분하는 제1 개폐 유닛(1300)이 마련된다.
상부 공간(1010)과 하측 공간(1020) 사이를 차단하는 폐쇄 위치 및 상부 공간(1010)과 하측 공간(1020)를 연통시키는 개방 위치 사이에서 이동 가능한 하나 이상의 개폐부재와, 개폐부재를 구동하는 구동부를 포함할 수 있다.
제1 개폐유닛(1300)은 상측 공간(1010)과 하측 공간(1020) 사이에 설치되는 레일부재(1330)를 더 포함하며, 하나 이상의 개폐부재는 레일부재(1330)를 따라 서로 반대방향으로 슬라이딩하며 서로 힌지 결합된 한 쌍의 슬라이딩부재(1321, 1322)를 갖는다.
구동부는 슬라이딩부재(1321, 1322)의 힌지결합부에 마련된 영구자석(1310) 및 레일부재(1330)에 설치되며, 전류 공급 시에 상기 영구자석(1310)에 척력을 인가하는 전자석(1340)을 포함할 수 있다.
보다 상세하게는 제1 개폐 유닛(1300)은 레일 유닛(1330)인 제1 레일(1331)과 제2 레일(1332)를 포함하고, 제1 레일(1331)과 제2 레일(1332) 위에서 슬라이딩 가능하게 마련되는 제1 슬라이드 유닛(1321) 및 제2 슬라이드 유닛(1322)를 포함한다.
제1 레일(1331) 및 제2 레일(1332)에는 제1 레일(1331)과 제2 레일(1332)를 서로 수직하게 연결하는 전자석(1340)이 형성되어 있다.
보다 상세하게는 전자석(1340)은 제1 레일(1331)과 제2 레일(1332) 각각의 센터를 서로 연결한다.
제1 슬라이드 유닛(1321) 및 제2 슬라이드 유닛(1322)은 각각 판형의 부재로 형성되며, 제1 슬라이드 유닛(1321)과 제2 슬라이드 유닛(1322)가 만나는 곳에는 영구자석(1310)이 마련된다.
제1 레일(1331) 및 제2 레일(1332)에 마련된 전자석 유닛(1340)은 전류를 인가받으면 자기장이 형성되는 부재로서, 도 5처럼 전자석 유닛(1340)에 전류가 인가되면 제1 슬라이드 유닛(1321) 및 제2 슬라이드 유닛(1322)의 힌지결합부에 마련된 영구자석(1310)은 전자석(1340)과 멀어지는 방향으로 힘을 인가 받을 수 있게 된다.
반대로 전자석 유닛(1340)에 전류공급이 중단되면 중력에 의해 제1 슬라이드 유닛(1321) 및 제2 슬라이드 유닛(1322)은 제1 레일(1331)과 제2 레일(1332)를 따라 슬라이딩 되면서 하강하여 상부 공간(1010)과 하부 공간(1020)을 격리 차폐할 수 있게 되는 구조이다.
다음으로 작동을 살펴보면, 도 6(a)와 같이 연소로 본체(1000)내부에서 연소가 이루어지면 제1 슬라이드 유닛(1321)과 제2 슬라이드 유닛(1322) 상단에 슬래그(S)가 적층된다.
제1 슬라이드 유닛(1321)과 제2 슬라이드 유닛(1322)은 상측 공간(1010)과 하측 공간(1020) 사이에 마련되어 상측 공간(1010)과 하측 공간(1020) 양측 공간을 구획한다.
슬래그(S)가 계속하여 상측 공간(1010) 공간에서 적층되어 소정의 높이 이상으로 적층되어 기준양에 도달하면 발신 유닛(1410)과 수신 유닛(1420)에 의해 감지되면서 슬래그 계측 유닛(1400)에 연결된 제어부(4000)가 전자석 유닛(1340)에 전류를 인가한다.
전류가 전자석 유닛(1340)에 인가되면 도 6(b)와 같이 제1 슬라이드 유닛(1321)과 제2 슬라이드 유닛(1322)은 레일을 따라 슬라이딩하여 상승하게 되면서 경사를 갖게 되고, 결국 제1 슬라이드 유닛(1321) 및 제2 슬라이드 유닛(1322)는 삼각형 형상을 이루게 되면서 제1 슬라이드 유닛(1321) 및 제2 슬라이드 유닛(1322)에 적층되었던 슬래그(S)가 하측 공간(1020) 공간으로 낙하된다.
제어부(4000)은 제1 개폐 유닛(1300)이 개방된 이후 기설정된 제1 시간 간격(timeinterval)이 경과되어 도 6(c)와 같이 슬래그(S)가 상측 공간(1010)으로부터 하측 공간(1020)으로 이송되면 전자석 유닛(1340)에 인가되었던 전류 공급이 중단되면서 제1 슬라이드 유닛(1321) 및 제2 슬라이드 유닛(1322)은 다시 상측 공간(1010)과 하측 공간(1020)을 구획하도록 슬라이딩되면서 제1 개폐 유닛(1300)은 상부 공간(1010)을 폐쇄시킨다.
이 때 상측 공간(1010) 및 하측 공간(1020) 사이에는 기밀이 유지되는 것이 바람직하다.
다음으로 제어부(4000)는 제1 개폐 유닛(1300)이 폐쇄된 이후 기설정된 제2 시간 간격이 경과하면 제2 개폐 유닛(1700)을 개방시킨다.
도 6(d)와 같이 제2 개폐 유닛(1700)이 개방되면서 하측 공간(1020)에 있던 슬래그(S)가 슬래그 회수 유닛(3000)으로 배출된다.
하측 공간(1020)에 있던 슬래그(S)가 모두 슬래그 회수 유닛(3000)으로 배출되고 나면 제2 개폐 유닛(1700)은 하부 공간(1020)을 닫게 된다.
즉, 제어부(4000)는 제2 개폐 유닛(1700)을 개방된 이후 기설정된 제3 시간 간격이 경과되면 상기 제2 개폐 유닛(1700)을 폐쇄시킨다.
하측 공간(1020)은 제2 개폐 유닛(1700)의 일시적 개방으로 인하여 내부의 압력 손실을 입게 된다.
제어부(4000)는 제2 개폐 유닛(1700)이 개방된 이후 기설정된 제3 시간 간격이 경과되어 하측 공간(1020) 내부의 슬래그(S)가 배출된 다음에는 제2 개폐 유닛(1700)은 다시 하측 공간(1020)을 폐쇄시킨다.
이때, 제2 개폐 유닛(1700)이 하측 공간(1020)을 일시적으로 개방하였기 때문에 하측 공간(1020) 내부의 압력은 손실이 발생된다.
따라서, 제어부(4000)는 하측 공간(1020)에 연통된 보충 가스 공급부(1600)를 통하여 연소로 본체(1000) 상단으로부터 연소가스가 하측 공간(1020) 내부로 주입되도록 제어함으로써 손실되었던 하측 공간(1020)의 압력을 상측 공간(1010)의 압력에 도달 할 때까지 보충 받을 수 있게 한다.
이 때, 제어부(4000)는 하측 공간(1020)에 마련된 압력 측정 유닛(1500)을 통하여 하측 공간(1020) 내부의 압력을 체크하게 되고 하측 공간(1020)의 압력이 상측 공간(1010)의 압력에 도달할 때까지 보충 가스 공급부(1600)를 통하여 하측 공간(1020) 내부로 가스를 공급시킨다.
즉, 상측 공간(1010) 내부의 압력과 하측 공간(1020) 내부의 압력, 더 나아가 연소로 본체(1000) 전체 내부의 압력이 동일하도록 조정될 수 있는 것이다. 이로써, 제2 개폐 유닛(1700)의 일시적 개방으로 인해 하측 공간(1020) 내부의 손실되었던 압력이 복구되는 것이다.
계속하여 연소로 본체(1000) 내부의 연소가 진행되면 다시 도 6(a)처럼 슬래그(S)가 상측 공간(1010) 내부에 적층되고 전술한 도 6(b) 내지 도 6(e) 과정을 순환하게 된다.
이로써, 연소로(1000) 내부에 형성된 가압 조건이 유지되면서 가압 순산소 연소를 원활하게 수행할 수 있게 되는 것이다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않은 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1000 : 연소로 본체
1010 : 상측 공간
1020 : 하측 공간
1100, 1200, 1300 : 제1 개폐 유닛
1211 : 베이스 플레이트
1212 : 개구홀
1220 : 배출 밸브 유닛
1221 : 개폐캡
1222 : 힌지부
1223 : 로드
1224 : 제1 지지판
1225 : 제2 지지판
1226 : 스프링
1230 : 지지판
1310 : 전자석 유닛
1321 : 제1 슬라이드 유닛
1322 : 제2 슬라이드 유닛
1330 : 레일 유닛
1331 : 제1 레일
1332 : 제2 레일
1340 : 영구자석
1400 : 슬래그 계측 유닛
1410 : 발신 유닛
1420 : 수신 유닛
1500 : 압력 측정 유닛
1600 : 가스 공급부
1700 : 제2 개폐 유닛
2000 : 열 교환부
3000 : 슬래그 회수 유닛
4000 : 제어부
5100 : 순산소 공급 유닛
5200 : 연료 공급 유닛

Claims (15)

  1. 연소가 진행되어 슬래그(S)가 생성되는 상측 공간(1010)과 상기 상측 공간(1010)의 하측에 배치되며, 상기 상측 공간(1010)과 같은 내부 압력으로 유지되는 하측 공간(1020)을 가진 연소로 본체(1000);
    상기 연소로 본체(1000) 상단과 상기 하측 공간(1020)을 연결하는 보충 가스 공급부(1600);
    상기 상측 공간(1010)과 상기 하측 공간(1020) 사이에 설치되며, 생성된 슬래그(S)의 양이 기 설정된 기준량에 도달한 경우 일시적으로 개방되는 제1 개폐유닛(1100, 1200, 1300);
    상기 연소로 본체(1000)의 하단에 설치되며, 상기 상측 공간(1010)으로부터 상기 하측 공간(1020)으로 상기 슬래그(S)가 공급된 후 일시적으로 개방되는 제2 개폐유닛(1700);
    상기 하측 공간(1020)의 내부 압력을 측정하는 압력 측정 유닛(1500); 및
    상기 제2 개폐유닛(1700)이 일시적으로 개방되어 다시 폐쇄되면, 상기 압력 측정 유닛(1500)에 의해 측정되는 상기 하측 공간(1020)의 압력이 상기 상측 공간(1010)의 압력에 도달하도록 상기 상측 공간(1010)의 상단으로부터 배출되는 가스를 상기 보충 가스 공급부(1600)를 통하여 상기 하측 공간(1020)으로 투입시키는 제어부(4000);를 포함하는,
    가압 순산소 연소 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상측 공간(1010) 내에서 생성되어 상기 제1 개폐유닛 상에 적층된 슬래그(S)의 양을 측정하기 위한 슬래그 계측 유닛(1400)을 더 포함하며,
    상기 슬래그 계측 유닛(1400)에 의해 상기 슬래그(S)의 양이 상기 기준량에 도달한 것으로 감지되면, 상기 제어부(4000)는 상기 제1 개폐유닛을 개방시키는,
    가압 순산소 연소 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부(4000)는 상기 제1 개폐유닛이 개방된 이후 기설정된 제1 시간 간격(time interval)이 경과되면 상기 제1 개폐유닛을 폐쇄시키는,
    가압 순산소 연소 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부(4000)는 상기 제1 개폐유닛이 폐쇄된 이후 기설정된 제2 시간 간격이 경과되면 상기 제2 개폐유닛을 개방시키는,
    가압 순산소 연소 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부(4000)는 상기 제2 개폐유닛을 개방된 이후 기설정된 제3 시간 간격이 경과되면 상기 제2 개폐유닛을 폐쇄시키는,
    가압 순산소 연소 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 개폐유닛(1100, 1200, 1300)은,
    상기 상측 공간(1010)과 상기 하측 공간(1020) 사이를 차단하는 폐쇄 위치및 상기 상측 공간(1010)과 상기 하측 공간(1020)를 연통시키는 개방 위치 사이에서 이동 가능한 하나 이상의 개폐부재; 및
    상기 개폐부재를 구동하는 구동부;를 포함하는,
    가압 순산소 연소 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 하나 이상의 개폐부재는 상기 연소로 본체(1000)의 내측 벽에 힌지결합된 한 쌍의 개폐판으로 구비되며,
    상기 구동부는 상기 한 쌍의 개폐판의 힌지축을 회동시키는 액츄에이터를 포함하는,
    가압 순산소 연소 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 개폐유닛(1200)은, 상기 상측 공간(1010)과 상기 하측 공간(1020) 사이에 설치되며 복수 개의 개구홀(1212)을 가진 베이스 플레이트(1211)를 더 포함하며,
    상기 하나 이상의 개폐부재는 상기 복수 개의 개구홀(1212)을 개폐하는 복수 개의 개폐캡(1221)으로 구비되는,
    가압 순산소 연소 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 개폐캡(1221)의 저면에 부착된 가압로드(1223);
    상기 개폐캡(1221)이 상기 개구홀(1212)을 폐쇄하도록 상기 가압로드(1223)에 하방향의 힘을 가하는 액츄에이터; 및
    상기 하방향의 힘이 해제될 때 상기 개구홀(1212)이 개방되도록, 상기 가압로드(1223)에 상방향의 탄성력을 제공하는 탄성부재(1226);를 포함하는,
    가압 순산소 연소 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 하측 공간(1020)에서 상기 베이스 플레이트(1211)로부터 소정 간격 이격된 위치에 마련되는 지지판(1230);
    상기 지지판(1230)에 고정 설치되는 제1 지지부(1224); 및
    상기 제1 지지부(1224)의 하측에 배치되며 상기 가압로드(1223)에 고정된 제2 지지부(1225);를 더 포함하며,
    상기 탄성부재(1226)는 상기 제1 지지부(1224)와 상기 제2 지지부(1225) 사이에 설치되는,
    가압 순산소 연소 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제1 개폐유닛(1300)은, 상기 상측 공간(1010)과 상기 하측 공간(1020) 사이에 설치되는 레일부재(1330)를 더 포함하며,
    상기 하나 이상의 개폐부재는 상기 레일부재(1330)를 따라 서로 반대방향으로 슬라이딩하며 서로 힌지결합된 한 쌍의 슬라이딩부재(1321, 1322)로 구비되는,
    가압 순산소 연소 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 슬라이딩부재(1321, 1322)의 힌지결합부에 마련된 영구자석(1310); 및
    상기 레일부재(1330)에 설치되며, 전류 공급시 상기 영구자석(1310)에 척력을 가하는 전자석(1340);을 포함하는,
    가압 순산소 연소 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0753058A (ja) * 1993-08-18 1995-02-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 粉粒体のホッパ装置
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KR20140033322A (ko) * 2010-12-14 2014-03-18 베에스하 보쉬 운트 지멘스 하우스게랫테 게엠베하 솔레노이드 밸브용 작동 메커니즘을 갖는 가스 밸브 유닛

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