KR101767785B1 - 연소기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 연소기는, 내부에 연소공간이 형성되며, 하부에 연료공급부가 연결된 연소실; 연소공기가 상기 연소공간에서 선회되게 연소공기를 공급하도록, 상기 연소실의 측부에 연결된 공기공급부; 상기 연소실의 하부 테두리에 형성된 유출구와 하방연통되어, 상기 연소공간에서 연료의 연소로 생성된 클링커가 상기 유출구를 통한 연소공기의 인입에 의해 수집되는 클링커수집부; 상기 연소공간으로부터 상기 유출구를 통하여 상기 클링커수집부로 유출된 연소공기가 상기 연소공간으로 재유입되도록, 상기 클링커수집부로부터 상기 연소공간으로 상기 연소실의 하부를 통과하는 재유입채널; 및 상기 클링커수집부 내에 구비되어, 상기 클링커수집부 내의 클링커가 연소공기와 함께 상기 연소공간으로 재유입되는 것을 제한하도록, 상기 클링커수집부 내에서의 연소공기 유동구조를 제어하는 유동제어부재;를 포함한다.

Description

연소기{Combustor}

본 발명은 연소기로서, 연소실 내에서 고형연료를 연소시켜 발생하는 연소열을 회수하여 에너지로 사용하기 위한 연소기에 관한 것이다.

일반적으로 산업용 온수, 스팀 또는 고온의 가스를 필요로 하는 산업시설에서는 열에너지를 얻기 위해 연소실 내부에서 연료를 점화, 연소시켜 열에너지를 발생시키는 연소기가 활용되고 있으며, 이러한 연소기에서 사용되는 연료로서 생활폐기물을 연료화한 고형연료 등이 경제성 및 자원재활용 측면에 있어서 많이 이용되고 있다.

이러한 연소기는 고형연료를 연소시키는 과정에 있어서, 연소로 인하여 발생하는 클링커(clinker)가 연소실에 하단 측부에 연통된 클링커수집부에 수집되어 연소실로부터 제거된다.

그런데, 클링커는 유동하는 연소공기를 따라 클링커수집부에 수집되는데, 연소공간으로부터 클링커수집부로 연소공기가 원활하게 유출되지 않음으로써, 연소공간의 클링커 제거효율이 떨어지는 한계점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 연소공간으로부터 클링커수집부로 연소공기가 원활하게 유출됨으로써 연소공간의 클링커 제거효율을 높이는 연소기를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 연소기는, 내부에 연소공간이 형성되며, 하부에 연료공급부가 연결된 연소실; 연소공기가 상기 연소공간에서 선회되게 연소공기를 공급하도록, 상기 연소실의 측부에 연결된 공기공급부; 상기 연소실의 하부 테두리에 형성된 유출구와 하방연통되어, 상기 연소공간에서 연료의 연소로 생성된 클링커가 상기 유출구를 통한 연소공기의 인입에 의해 수집되는 클링커수집부; 상기 연소공간으로부터 상기 유출구를 통하여 상기 클링커수집부로 유출된 연소공기가 상기 연소공간으로 재유입되도록, 상기 클링커수집부로부터 상기 연소공간으로 상기 연소실의 하부를 통과하는 재유입채널; 및 상기 클링커수집부 내에 구비되어, 상기 클링커수집부 내의 클링커가 연소공기와 함께 상기 연소공간으로 재유입되는 것을 제한하도록, 상기 클링커수집부 내에서의 연소공기 유동구조를 제어하는 유동제어부재;를 포함하고, 상기 유동제어부재는 상기 연소실의 중앙 측으로 하방 경사지게 연장 형성된다.

삭제

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그리고, 상기 재유입채널은 복수 개가 형성되며, 상기 연소실 하부에서 중앙 측으로 갈수록 단면적의 크기가 작아질 수 있다.

다른 일례로서, 상기 재유입채널은 복수 개가 형성되며, 상기 연소실 하부에서 중앙 측으로 갈수록 수가 줄어들 수 있다.

본 발명에 따른 연소기는, 클링커수집부 내의 클링커가 연소공기와 함께 유출구를 통해 연소공간으로 재유입되는 것을 제한하는 유동제어부재가 구성됨으로써, 연소공기가 클링커수집부 내에서 빠른 속도로 곧바로 상승하여 재유입채널 측으로 유동하지 않고 유동제어부재에 의해 수평방향으로 방향전환되도록 함에 따라, 연소공기를 따라 유동하는 클링커가 자중에 의해 연소공기로부터 분리되는 것을 보다 효과적으로 구현할 수 있으며, 이에 의해 클링커수집부의 클링커 수집효율을 증대시킬 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소기를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 연소기를 나타낸 종단면도이다.
도 3은 도 1의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 4(a)은 도 3의 연소기에서 클링커수집부에 유동제어부재가 설치되지 않은 경우에 연소공기의 유동구조를 나타낸 도면이고, 도 4(b)는 도 3의 연소기에서 클링커수집부에 유동제어부재가 설치된 경우에 연소공기의 유동구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 2의 재유입채널의 형상에 따른 다른 실시예를 나타낸 평면도이다.
도 6은 도 2의 재유입채널의 형상에 따른 또 다른 실시예를 나타낸 평면도이다.
도 7은 도 3의 클링커수집부에 체크부재가 설치된 것을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 3의 재유입채널의 위치구조에 따른 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명하기로 한다. 각 도면의 구성요소들에 도면부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소기를 나타낸 도면이며, 도 2는 도 1의 연소기를 나타낸 종단면도이고, 도 3은 도 1의 A-A'에 따른 단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 연소기는 고형의 연료(F)가 연소되는 연소실(100)과, 상기 연소실(100)의 하부에 연료(F)를 공급하는 연료공급부(200), 상기 연소실(100)에 연소공기(A)를 공급하는 공기공급부(300)를 포함하며, 주요 구성적 특징으로서 연소공간(100a)에서 연료(F)의 연소로 생성된 클링커가 수집되는 클링커수집부(520) 및 상기 클링커수집부(520)로부터 연소공간(100a)으로 연소실(100)의 하부(130)를 통과하는 재유입채널(530)을 포함한다. 참고로, 상기 클링커(clinker)는 연료(F)가 연소되고 남은 물질로서 재를 포함한다.

여기에서, 상기 연소실(100)은 내부에 연소공간(100a)이 형성되고 이러한 연소공간(100a)의 하부에는 연료(F)가 안착되며, 상부에는 배출구(100c)가 형성된다. 이때, 상기 연소실(100)의 하부 중앙에는 연료공급부(200)가 하방연결된다. 이러한 연료공급부(200)는 고형의 연료(F)를 공급하면 될 뿐 본 발명에 의해 한정되지 않으며, 일례로서 스크류방식으로 구성될 수 있다.

참고로, 상기 연소실(100)은 원통형 형상을 지닌 것이 바람직한데, 후술되는 연소공기(A)의 하방선회유동 가이드 및 내구적인 측면에 있어서의 안정적인 구조로서 채택될 수 있다. 아울러, 이러한 구조는 가스유로관점에 있어서 각형단면에서의 불필요한 내측코너공간을 제거한 효율적인 구조이다.

또한, 상기 공기공급부(300)는 연소실(100)의 내부로 연소공기(A)를 공급하도록 연소실(100)의 측부에 연결되는데, 공기공급부(300)가 연소실(100)의 측부에 수평면상 경사지게 연결됨으로써, 연소공기(A)가 유입구(100b)를 통해 연소공간(100a) 내부로 유입 시 선회력을 가지게 된다.

아울러, 연소공기(A)의 예열과 함께 연소실(100)의 측벽(110)의 냉각을 이루기 위해, 공기공급부(300)에 의해 공급되는 연소공기(A)가 연소실(100) 내부에서 하방선회되게 가이드하는 가이드부재(400)를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 가이드부재(400)는 연소공기(A)가 연소공간(100a)으로 유입되는 유입구(100b)에서 연소공간(100a) 내측으로 돌출배치되면서 하방개구된 구조를 취할 수 있다.

한편, 본 발명은 연소공간(100a)에서 연료(F)의 연소로 생성된 클링커가 유출구(510)를 통해 수집되는 클링커수집부(520)와, 연소공간(100a) 내의 클링커 제거효율을 높이기 위해, 연소공간(100a)으로부터 유출구(510)를 통해 클링커수집부(520)로 유출된 연소공기(A)가 연소공간(100a)으로 재유입되도록 재유입채널(530)을 포함한다.

구체적으로, 상기 클링커수집부(520)는 연소실(100)의 하부 테두리에 형성된 유출구(510)와 하방연통되어, 연소공간(100a)에서 연료(F)의 연소로 생성된 클링커를 유출구(510)를 통하여 연소공기(A)의 인입에 의해 수집하는 역할을 수행한다.

다시 말해, 연료(F)가 타고 남은 물질인 클링커는 연소공간(100a) 내에서 하방선회하는 연소공기(A)에 의해 이동함으로써, 연소공간(100a)의 하단 테두리에 위치하는 즉, 연소실(100)의 하부 테두리에 형성되는 유출구(510)를 통해 연소공간(100a)으로부터 유출되어 클링커수집부(520) 내부에 수집된다.

그리고, 상기 재유입채널(530)은 클링커수집부(520)로부터 연소공간(100a)으로 연소실(100)의 하부를 통과하는 구조를 취함으로써, 연소공간(100a)으로부터 유출구(510)를 통해 클링커수집부(520)로 유출된 연소공기(A)가 연소공간(100a)으로 재유입되도록 하는 기능을 수행한다.

여기에서, 연소공간(100a)과 클링커수집부(520)에 대한 연소공기(A)의 유동구조를 구체적으로 살펴보면, 유출구(510)만이 연소공기(A)가 클링커수집부(520)를 출입하는 통로인 경우에는, 연소공기(A)가 연소공간(100a)으로부터 클링커수집부(520)로 유출구(510)를 통해 유출 시 유출구(510)를 통해 연소공간(100a)으로 재유입되는 연소공기(A)와 충돌함으로써, 클링커수집부(520)로의 유출유동이 원활하게 이루어지지 않음에 따라, 클링커수집부(520)에 클링커가 효율적으로 수집되지 않게 된다.

이에 따라, 본 발명은 연소공간(100a)의 클링커 제거효율을 높이기 위해 연소공간(100a)으로부터 클링커수집부(520)로 연소공기(A)가 원활하게 유출되도록, 연소공기(A)를 연소공간(100a)으로 재유입시키는 재유입채널(530)이 구성된다.

이때, 상기 재유입채널(530)은 클링커수집부(520)로부터 연소공간(100a)으로 연소실(100)의 하부를 통과하는 구조를 취하는데, 유출구(510)와 별도의 통로로서 연소실(100) 하부를 통과하도록 형성되면 될 뿐 이에 대한 구체적인 구조는 본 발명에 의해 한정되지 않음은 물론이다.

이러한 재유입채널(530)은 도면에 도시된 바와 같이, 연소실(100)의 하부에 적어도 하나 이상 바람직하게 복수 개가 중앙부 둘레에 형성될 수 있다.

한편, 연소공기(A)가 재유입채널(530)을 통해 연소공간(100a)으로 재유입하게 되지만, 이와 같은 재유입과정에서 일부 클링커도 연소공기(A)와 함께 연소공간(100a)으로 재유입하게 된다. 구체적으로, 클링커수집부(520) 내에서 연소공기 유동구조상 유출구(510)와 멀어질수록 즉, 연소실(100)의 하부에서 중앙 측으로 갈수록 재유입채널(530)을 통해 연소공간(100a)으로 재유입되는 유속이 빠르게 되고, 유속이 빠를수록 클링커도 쉽게 연소공기(A)에 의해 다시 연소공간(100a) 내로 이동하게 된다.

이에 따라, 상기 재유입채널(530)은 일례로서 도 5에 도시된 바와 같이, 연소실(100) 하부에서 중앙으로 갈수록 단면적의 크기가 작아지는 구조를 취함으로써, 연소공간(100a)으로 재유입되는 유속이 빠른 부분에서는 단면적의 크기를 상대적으로 줄이고, 연소공간(100a)으로 재유입되는 유속이 느린 부분에서는 단면적의 크기를 상대적으로 크게 함에 따라, 재유입채널(530)을 통해 연소공간(100a)으로 다시 재유입되는 클링커의 양을 줄일 수 있다. 참고로, 상기 재유입채널(530)의 단면적은 크기변화 시 유량이 조절되는 각도의 단면적을 지칭하며, 일례로서 도면상으로는 횡단면적을 지칭한다.

나아가, 상기 재유입채널(530)이 도 2와 같이 형성된다면, 비록 도면에 도시되지는 않았지만 연소실(100) 하부에서 중앙으로 갈수록 좁아지게 형성될 수 있다.

또한, 상기 재유입채널(530)은 다른 일례로서 도 6에 도시된 바와 같이, 연소실(100) 하부에서 중앙 측으로 갈수록 수가 줄어드는 구조를 취함으로써, 연소공간(100a)으로 재유입되는 유속이 빠른 부분에서는 수를 상대적으로 줄이고, 연소공간(100a)으로 재유입되는 유속이 느린 부분에서는 수를 상대적으로 많게 함에 따라, 재유입채널(530)을 통해 연소공간(100a)으로 다시 재유입되는 클링커의 양을 줄일 수 있다.

참고로, 도 2, 도 5 및 도 6에 도시된 재유입채널(530)은 연소실(100) 하부에 안착된 연료(도 3의 F)가 통과하여 떨어지지 않는 크기로서 적정 크기를 가짐은 물론이다. 나아가, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 재유입채널(530)은 연소실 하부에서 연료(F)가 안착되는 연료안착부분의 둘레에 형성될 수 있다. 이와 같이, 연소실(100) 하부에서 연료공급부(200)를 통해 공급되는 연료(F)가 안착되는 범위인 연료안착부분을 제외한, 즉 연료안착부분의 둘레범위에 상기 재유입채널(530)이 배치됨으로써, 연료(F)가 재유입채널(530)을 통해 클링커수집부(520)로 떨어지는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 본 발명은 주요 구성적 특징으로서, 클링커수집부(520) 내에 구비되어, 클링커수집부(520) 내의 클링커가 연소공기(A)와 함께 상기 연소공간(100a)으로 재유입되는 것을 제한하도록 구성되는 유동제어부재(540)를 포함한다.

이러한 유동제어부재(540)는 클링커수집부(520) 내에서의 연소공기 유동구조를 제어하도록 구성됨으로써, 클링커수집부(520) 내의 클링커가 연소공기(A)와 함께 상기 연소공간(100a)으로 재유입되는 것을 제한할 수 있다.

구체적으로, 상기 유동제어부재(540)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 연소실(100)의 하부로부터 클링커수집부(520) 내부로 하방연장되게 형성된 구조를 취할 수 있으며, 아울러 연소실(100)의 중앙 측으로 하방경사지게 연장형성된 구조를 취할 수 있다.

여기에서, 클링커수집부(520) 내에서의 연소공기 유동구조를 도 4을 참조하여 살펴보기로 할 때, 먼저 도 4(a)는 유동제어부재(540)가 설치되지 않는 경우에서의 연소공기 유동구조를 나타낸 도면이고, 도 4(b)는 유동제어부재(540)가 설치된 경우에서의 연소공기 유동구조를 나타낸 도면이다.

유출구(510)를 통해 연소공간(100a)으로부터 클링커수집부(520)로 유출된 연소공기(A)는, 도 4(a)에서는 클링커수집부(520)의 내면을 타고 방향전환된 후 바로 재유입채널(530)을 통해 연소공간(100a) 내로 재유입하게 되지만, 도 4(b)에서는 클링커수집부(520)의 내면과 부딪히면서 방향전환된 후 재유입채널(530) 측으로 이동하는 과정에서 유동제어부재(540)에 의해 가이드되어 연소실(100)의 중앙 측으로 수평방향 일정 정도 이동한 후 재유입채널(530)을 통해 연소공간(100a) 내로 재유입하게 된다.

이와 같이 연소공기(A)가 도 4(b)에 도시된 바와 같이 클링커수집부(520) 내에서 빠른 속도로 곧바로 상승하여 재유입채널(530) 측으로 유동하지 않고 유동제어부재(540)에 의해 수평방향으로 방향전환됨으로써, 유속도 느려지게 되고 아울러 유동길이도 길어지게 되며 나아가 유출구(510) 하측에서 회전하는 유동직경을 상하방향 늘이는 대신에 와류강도를 줄임에 따라, 연소공기(A)를 따라 유동하는 클링커가 자중에 의해 연소공기(A)로부터 분리되는 것을 보다 효과적으로 구현할 수 있으며, 이에 의해 클링커수집부(520)의 클링커 수집효율을 증대시킬 수 있다.

이에 더하여, 본 발명은 도 7에 도시된 바와 같이 클링커수집부(520) 내부에 제공되는 체크부재(700)를 더 포함할 수 있다.

상기 체크부재(700)는 하방 통과된 클링커가 상방 역통과하는 것을 차단하는 역할을 수행하는데, 구체적으로 상광하협된 통과홀(700a)이 바람직하게 복수 개가 형성된 구조를 취할 수 있다.

상기 체크부재(700)의 통과홀(700a)에서 상광하협된 구조에 있어서 상대적으로 크기가 큰 상측개구부를 통해 클링커가 쉽게 유입됨에 따라 통과홀(700a)의 하방통과는 원활하게 이루어지지만, 역방향으로 통과홀(700a)을 상방통과하는 경우에는 상대적으로 크기가 작은 하측개구부를 통해서는 클링커가 쉽게 통과할 수 없게 됨에 따라 통과홀(700a)의 상방통과는 거의 이루어지지 않게 된다.

이와 같이 구성되는 체크부재(700)에 의해 클링커수집부(520)의 클링커 수집효율을 증대시킬 수 있다.

이에 더하여, 비록 도면에 도시되지는 않았지만 상기 클링커수집부(520)의 하부에 클링커가 침적되도록 물이 수용될 수 있는데, 이러한 물에 클링커가 안착되면 물의 인력에 의해 클링커가 쉽게 분리되지 않고, 나아가 물 내부에 클링커가 침적되면 연소공기(A)의 유동에 전혀 영향을 받지 않게 됨으로써, 클링커수집부(520)의 클링커 수집효율을 더욱더 높일 수 있다.

결과적으로, 상기와 같이 본 발명은 연소공간(100a)으로부터 유출구(510)를 통해 클링커수집부(520)로 유출된 연소공기(A)가 연소공간(100a)으로 재유입되도록, 클링커수집부(520)로부터 연소공간(100a)으로 연소실(100)의 하부를 통과하는 재유입채널(530)이 구성됨으로써, 연소공간(100a)으로부터 클링커수집부(520)로 연소공기(A)가 원활하게 유출됨에 따라, 연소공간(100a)의 클링커 제거효율을 높일 수 있다.

나아가, 본 발명은 클링커수집부(520) 내의 클링커가 연소공기(A)와 함께 유출구(510)를 통해 연소공간(100a)으로 재유입되는 것을 제한하는 유동제어부재(540)가 구성됨으로써, 연소공기(A)가 클링커수집부(520) 내에서 빠른 속도로 곧바로 상승하여 재유입채널(530) 측으로 유동하지 않고 유동제어부재(540)에 의해 수평방향으로 방향전환되도록 함에 따라, 연소공기(A)를 따라 유동하는 클링커가 자중에 의해 연소공기(A)로부터 분리되는 것을 보다 효과적으로 구현할 수 있으며, 이에 의해 클링커수집부(520)의 클링커 수집효율을 증대시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

F : 연료 A : 연소공기
100 : 연소실 100a : 연소공간
100b : 유입구 100c: 배출구
200 : 연료공급부 400 : 가이드부재
510 : 유출구 520 : 클링커수집부
530 : 재유입채널 540 : 유동제어부재
700 : 체크부재 700a : 통과홀

Claims (5)

1. 내부에 연소공간이 형성되며, 하부에 연료공급부가 연결된 연소실;
   연소공기가 상기 연소공간에서 선회되게 연소공기를 공급하도록, 상기 연소실의 측부에 연결된 공기공급부;
   상기 연소실의 하부 테두리에 형성된 유출구와 하방연통되어, 상기 연소공간에서 연료의 연소로 생성된 클링커가 상기 유출구를 통한 연소공기의 인입에 의해 수집되는 클링커수집부;
   상기 연소공간으로부터 상기 유출구를 통하여 상기 클링커수집부로 유출된 연소공기가 상기 연소공간으로 재유입되도록, 상기 클링커수집부로부터 상기 연소공간으로 상기 연소실의 하부를 통과하는 재유입채널; 및
   상기 클링커수집부 내에 구비되어, 상기 클링커수집부 내의 클링커가 연소공기와 함께 상기 연소공간으로 재유입되는 것을 제한하도록, 연소공기 유동구조를 제어하는 유동제어부재;
   를 포함하고,
   상기 유동제어부재는 상기 연소실의 중앙 측으로 하방경사지게 연장형성된 연소기.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 재유입채널은 복수 개가 형성되며, 상기 연소실 하부에서 중앙 측으로 갈수록 단면적의 크기가 작아지는 것을 특징으로 하는 연소기.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 재유입채널은 복수 개가 형성되며, 상기 연소실 하부에서 중앙 측으로 갈수록 수가 줄어드는 것을 특징으로 하는 연소기.
   

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