KR101775015B1

KR101775015B1 - 숯가마를 이용한 연소장치

Info

Publication number: KR101775015B1
Application number: KR1020160061592A
Authority: KR
Inventors: 임성만
Original assignee: (주)한길에너지; 임성만
Priority date: 2016-04-01
Filing date: 2016-05-19
Publication date: 2017-09-05
Also published as: WO2017171362A2; WO2017171362A3

Abstract

본 발명은 숯가마를 이용한 연소장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 내화벽돌을 적층하여 형성된 숯가마 구조내에 나무를 투입하여 연소가 이루어지도록 하되 공기를 역방향으로 이동시켜 열분해된 가스가 연소층을 통과하면서 연소되어 발열량을 높이도록 하이고, 연소층으로 공급되는 공기도 예열이 이루어진 다음 공급시켜 열손실을 최소화함으로써 연소온도를 1000~1500℃ 까지 상승시켜 완전연소가 이루어지도록 하며, 연소층 하부에는 물순환관을 내설하여 물순환에 의해 연소온도가 급격하게 상승되는 것을 방지해 안정성을 향상시킬 수 있는 완전연소에 의해 발열량을 극대화시킨 연소장치에 관한 것이다.

Description

숯가마를 이용한 연소장치{COMBUSTION APPARATUS USING CHARCOAL KILN}

본 발명은 숯가마를 이용한 연소장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 내화벽돌을 적층하여 형성된 숯가마 구조내에 나무를 투입하여 연소가 이루어지도록 하되 공기를 역방향으로 이동시켜 열분해된 가스가 연소층을 통과하면서 연소되어 발열량을 높이도록 하고, 연소층으로 공급되는 공기도 예열이 이루어진 다음 공급시켜 연소실 내부의 열손실을 최소화함으로써 연소온도를 1000~1500℃ 까지 상승시켜 완전연소가 이루어지도록 하며, 연소층 하부에는 물순환관을 내설하여 물순환에 의해 연소온도가 급격하게 상승되는 것을 방지해 안정성을 향상시킬 수 있는 완전연소에 의해 발열량을 극대화하는 연소장치에 관한 것이다.

일반적으로 석탄 및 석유자원의 고갈과 석탄 및 석유의 연소과정에서 나오는 가스들로 인해 환경오염 등의 문제가 많아 대체연료 개발과 친환경연료 개발이 활발히 진행되어지고 있으며, 그 중의 하나로 나무를 연료로 한 연구들이 많이 이루어 졌으며, 대표적으로 역방향 연소방식의 화목난로 및 화목보일러가 개발되어 있다.

그러나, 역방향 연소방식에 의한 화목난로 및 화목보일러의 경우, 일반연소 방식과 비교하여 높은 열효율의 장점을 갖고 있지만, 많은 량의 공기를 공급하게 되어 연통을 통해 많은 량의 열이 밖으로 빠져 나가며, 낮은 열량으로 오랜 시간 지속적으로 연소시키는 것이 어려운 단점이 있다.

따라서, 연통으로 빠져나가는 열량을 줄이고 낮으로 열량으로 오랜 시간 지속적으로 연소시킬 수 있는 연소방식에 대한 연구가 필요한 실정이다.

한국등록특허 제10-0385928호(2003.05.19.등록; 이하 '선행문헌1'이라 함)는 원목분쇄기의 원목칩이 이송콘베어, 원목칩투입구, 스크루콘베어를 통해 숯제조탱크내에 투입되면 버너의 열에너지가 방열덕트로 공급되면서 원목칩을 간접 연소하여 활성탄으로 제조하고, 상기 방열덕트로 부터 배출되는 열에너지는 방열배출관과 열회수관을 통해 회수되도록 구성되는 활성탄제조부와; 상기 숯제조탱크내의 연소가스를 연소가스배출관을 통해 제1,2목초액회수탱크로 회수하도록 구성하되, 제1,2목초액회수탱크에서 유입된 연소가스를 다수의 냉각수관으로 냉각시켜 목초액을 순차 회수하도록 구성되는 목초액제조부;로 이루어진 활성탄 및 목초액 제조장치를 제시하였다.

상기 선행문헌1은 버너의 열을 간접적으로 원목에 전달하여 숯이 형성되도록 하는 것으로, 배출되는 열을 일부 회수하여 재공급하는 방법이 적용되었으나, 회수한 열은 버너의 연소열에 희석하여 공급하는 것으로 간접적인 열공급원일 뿐으로 연소열을 증대시켜 발열량을 극대화시키는 방법과는 차이가 있다.

한국등록실용신안 제20-0388639호(2005.06.23.등록; 이하 '선행문헌2'이라 함)는, 원형 또는 다각형 형태의 하부 바닥면과 상기 하부 바닥면의 외주연으로부터 수직하게 연결된 사이드면과, 상기 사이드면의 상단으로부터 내측으로 꺾어진 상부면으로 이루어져, 상부가 오픈되고 나머지면이 차단된 일정한 공간부를 형성한 외측 하우징과; 상기 외측 하우징으로부터 일정거리 이격되어 설치되고, 상부측은 외측 하우징과 접면되며, 하부로 일정거리만큼 연장설치하여 내부 공간부에 나무를 임시저장후 상부로부터 불이 점화되도록 구성된 내측 하우징과; 상기 외측 하우징과 내측 하우징 사이에 형성되는 공간부로부터 연장 설치되며, 외측 하우징의 사이드면 일단으로부터 니은자(ㄴ) 형태로 외부로 출력되는 원통 형태의 굴뚝과; 상기 굴뚝 일단에 설치되어 외측 하우징과 내측 하우징 사이에 형성되는 공간부를 통해 공기를 흡입하여 나무를 태울 때 발생하는 열기를 외부로 강제 배출하는 환풍팬과; 상기 외측 하우징의 사이드면과 일정거리 이격되어 설치되고, 내측 하우징과 일정거리 이격되어 설치되어 물 저장공간을 형성하는 요철형 격벽과; 상기 내측 하우징의 하단부에 수직하게 아래로 설치되어 나무설치 공간부와 외측 배기구를 구분하는 격벽용 원통과; 상기 격벽용 원통의 내측 및 외측에 각각 설치되어 점화되는 나무로부터 직접 열기를 전달받고 또한 외측 배기구로 빠져나가는 열기를 직접 전달받아 물을 데우며, 외부로 온수 입력배관 및 온수 출력배관이 각각 연결되어 순환하는 온수 발생용 내부 코일 및 온수 발생용 외부 코일과; 상기 외측 하우징의 하단부와 상단부에 각각 설치되어 온수를 순환시키기 위한 직수 입력배관 및 직수 출력배관을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 거꾸로 타는 숯가마 나무 보일러를 제시하였다.

상기 선행문헌2는 나무 연소가 하향으로 진행하여 숯으로 먼저 변하고, 숯을 재연소시키는 방식을 적용하고 있어 열효율을 극대화시키고 있으나, 외부로부터 직접 공기를 공급하기 때문에 저온 공기로 인해 연소실 내부의 열손실이 발생되어 연소온도를 1000℃이상으로 형성하기 어려움으로 완전연소를 이행하기 곤란하다.

따라서, 나무를 사용하여 연소온도를 완전연소가 가능한 1000℃ 이상으로 형성할 수 있는 새로운 방식의 연소장치에 대한 연구가 필요한 실정이다.

한국등록특허 제10-0385928호(2003.05.19.등록) : 활성탄 및 목초액 제조장치 한국등록실용신안 제20-0388639호(2005.06.23.등록) : 거꾸로 타는 숯가마 나무 보일러

이에 본 발명의 숯가마를 이용한 연소장치는,

나무를 원료로 하여 역방향 연소가 이루어지되 공기 흐름을 통해 1000℃ 이상의 연소온도를 제공하여 완전연소가 가능하게 하는 장치의 제공을 목적으로 한다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 숯가마를 이용한 연소장치는,

내화부재로 연소챔버를 형성한 연소장치에 있어서, 내화부재로 적층하여 내부공간을 형성하고, 내부공간을 상하 구획 및 구획된 하부공간을 3열로 구획하고, 상부공간인 제1연소실과 하부공간의 중간열인 제2연소실을 연통시키면서 제2연소실 하부를 개구시키고, 하부공간의 양측공간인 공기공급실은 제1연소실 및 제2연소실과 연통되는 다수개의 공기유통공이 형성되고, 상기 제2연소실은 하부가 개구된 배출구가 형성되어 연소가 완료된 회재나 연소된 가스의 배기가 이루어지도록 하는 연소챔버와; 상기 연소챔버 하부와 위치하고, 다수개의 지지부재를 배치하여 상기 연소챔버 저면을 지지하여 연소챔버 하부에 공간이 형성되도록하고, 제2연소실 배출구 부분에 위치하는 지지부재는 인접한 지지부재와의 간격을 좁혀 연소연료가 하부로 떨어지는 것을 방지하면서 연소가 완료된 회재만 떨어지도록 하고, 제2연소실에서 배기된 배기가스는 공기공급실 하부벽 및 측벽과 접하여 열교환된 후 외부로 배기시키는 배기챔버와; 상기 공기공급실로 외부공기를 공급하는 공기공급관; 및 연소챔버의 제1연소실로 연소연료를 투입하는 개폐수단인 연료투입구;를 포함하여 구성된다.

상기 공기공급실은 수직격벽 또는 수평격벽으로 내부를 제1공기공급실과 제2공기공급실로 분리되도록 구성되되, 상기 분리된 제1공기공급실은 제1연소실과 연통되는 다수개의 공기유통공이 형성되고 상기 분리된 제2공기공급실은 제2연소실과 연통되는 다수개의 공기유통공이 형성될수 있다.

또한, 상기 공기공급실은 배기챔버와 접하는 벽을 제거하여 배기챔버와 연통시키고, 공기공급실이 위치한 공간에는 공기공급관을 2개로 배관하고, 각 공기공급관에는 측면으로 다수개의 공기공급분관을 형성하여, 제1연소실 또는 제2연소실 측에 형성된 다수개의 공기유통공에 각각 연통되도록 배관할 수 있다.

또한, 상기 제1연소실과 제2연소실에는 외부공기를 직접 공급하는 외부공기직공급관;이 더 설치될 수 있다.

또한, 상기 제2연소실의 배출구 부분에는 지지부재 상부에 배관되는 물순환관과; 상기 물순환관과 열교환이 이루어지는 열교환기;가 더 설치될 수 있다.

상기 배기챔버는, 연소챔버의 하부와 연소챔버의 공기공급실 측벽만 감싸도록 구성하여 연소챔버의 배출구에서 배출된 배기가스가 연소챔버의 공기공급실 외부를 돌아서 측면으로 배출되도록 하고, 측면하부에는 회재를 배출시키기 위한 회재배출구가 다수 형성될 수 있다.

또한, 상기 배기챔버는, 연소챔버를 내포하도록 연소챔버의 측면과 상부면으로부터 일정거리 이격되도록 구성하여 연소챔버의 배출구에서 배출된 배기가스가 연소챔버를 돌아서 상부로 배기되도록 하고, 측면 하부에는 회재를 배출시키기 위한 회재배출구가 다수 형성될 수 있다.

상기 해결수단에 의한 본 발명의 숯가마를 이용한 연소장치는,

나무를 원료로 사용하여 역방향 공기흐름과 공급되는 공기의 온도조절에 의해 연소층의 온도를 1000℃이상으로 유지시켜 완전연소가 가능하여 발열량을 최대화시킬 수 있는 연소장치의 제공이 가능하게 되었다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연소장치를 도시한 개략 구성도.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 공기공급실의 다양한 형태를 나타낸 정단면도 및 측단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연소장치를 도시한 구성도.
도 4는 물손환관이 배관된 연소장치를 도시한 구성도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 또한 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연소장치를 도시한 개략 구성도이다.

참조한 바와같이 본 발명에 따른 연소장치(10)는, 내화부재를 적층하여 내부 연소공간을 형성하는 연소챔버(20)와, 상기 연소챔버의 하부에 배치되어 연소된 배기가스를 배출시키는 배기챔버(30)를 포함하여 구성된다.

상기 연소챔버(20)는 내부공간을 상하 구획하고, 구획된 하부공간을 3열로 구획하여, 상부공간인 제1연소실(21)과, 하부공간의 중간열인 제2연소실(22)을 연통시키고, 하부공간의 양측공간인 공기공급실(23)로 분리하여 구성되고, 상기 공기공급실(23)은 상부 제1연소실 및 측면 제2연소실과 접하는 면에 다수의 공기유통공(231)이 형성되어 공기공급실로 유입된 공기가 각 연소실로 유입되어 연소가 이루어지도록 하고, 상기 제1연소실 부분의 연소챔버(20) 측벽에는 연소연료를 연소챔버 내부로 공급하는 연료투입구(60)가 형성된다.

여기서 상기 공기공급실(23)은 도 1에 도시된 바와같이 하나의 공기공급실에서 제1연소실(21)과 제2연소실(22) 모두에 공기가 유입되도록 하거나, 도 2a를 참조한 바와같이 공기공급실을 수직격벽(232)에 의해 좌우로 제1공기공급실(234)과 제2공기공급실(235)로 공간을 구획하여 각각에 공기공급관(50)을 연통시켜 외부 공기가 유입되도록 하고, 구획된 제1공기공급실(234)은 제1연소실과 연통된 공기유통공(231)을 통해 제1연소실(21)로 공기를 공급하고, 제2공기공급실(235)은 제2연소실과 연통된 공기유통공(231)을 통해 제2연소실(22)로 공기를 공급하도록 한다. 이와같이 공기공급실을 통해 연소실로 공기를 공급하면 공기가 공급되는 과정에서 공기공급실에서 예열이 이루어진 다음 공급됨으로 연소부위에서 저온공기 공급에 의한 온도저하를 방지하여 연소온도를 더욱 높일 수 있다.

또한, 도 2b를 참조한 바와같이 상기 공기공급실(23)은 수평격벽(233)에 의해 상부의 제1공기공급실(234)과 하부의 제2공기공급실(235)로 구획하고, 제1공기공급실(234)은 제1연소실(21)과 공기유통공(231)으로 연통시키고, 제2공기공급실(235)은 제2연소실(22)과 공기유통공(231)으로 연통시켜 공기공급이 이루어지도록 한다.

또한, 도 2c와 2d를 참조한 바와같이 상기 공기공급실(23)은 배기챔버와 접하는 벽을 제거하여 공기공급실을 배기챔버와 연통되도록 할 수 있다. 또한, 공기공급실이 위치한 각 공간에는 2개의 공기공급관(50)을 배관하고, 각 공기공급관 측면에는 공기공급실에 형성된 공기유통공(231)에 대응되는 공기공급분관(51)을 다수 형성하여 공기유통공(231)에 공기공급분관(51)을 연결설치하여 배관시킴으로써 외부의 공기가 공기공급관(50)을 따라 공기공급실이 위치하는 공간으로 이동되면서 배기되는 배기가스와 열교환이 이루어져 예열되고, 예열된 공기는 공기공급관에서 공기공급분관(51)으로 분기되어 진행되고, 공기유통공(231)을 통해 제1연소실(21) 또는 제2연소실(22)로 공급되어 연소가 이루어지도록 한다.

또한, 상기 공기공급실을 통한 공기공급 이외에, 외부공기직공급관(80)을 통해 예열과정없이 외부공기를 직접 제1연소실(21)과 제2연소실(22)로 공급하여 상대적으로 낮은 온도의 공기를 공급해 연소영역에서의 연소온도를 소량 낮춰 진행이 이루어지게 할 수 있다. 즉, 외부공기가 공기공급실을 통해서 제1연소실 또는 제2연소실로 공급되면 가열된 공기가 공급되어 제1연소실 또는 제2연소실의 연소온도를 증가시킬 수 있으나, 일정온도 이상으로 연소온도가 형성되면 외부공기직공급관을 통해 외부 저온공기를 예열없이 직접 공급하여 연소온도를 낮추게 하는 등 공기공급 경로를 통해서 연소온도를 조절할 수 있다.

또한 상기 공기공급관(50) 또는 외부공기직공급관(80)은 개폐밸브 또는 유량조절밸브를 장착하여 공급되는 공기량을 조절해 연소정도를 조절하거나, 송풍팬을 장착하여 강제공기공급이 가능한 구조로도 제공할 수 있다.

아울러 상기 공기공급실(23)은 후술되는 배기챔버와 접하는 부분은 내화재료의 두께를 얇게 형성하여 배기가스로부터 열전달이 용이하게 이루어지게 하거나, 배기챔버와 접하는 부분을 철판과 같은 금속재질로 형성하여 열교환이 용이하게 이루어지게 할 수 있다. 본 발명에서의 내화재료는 내화벽돌이거나 내화판 일 수 있으며, 공기공급실을 형성하는 외벽은 다른 연소챔버 벽체의 두께보다 1/5~3/5로 얇게 형성하여 외부열을 내부로 용이하게 전달되게 할 수 있다.

다음으로 상기 배기챔버(30)는 연소챔버(20) 하부에 위치하고, 다수개의 지지부재(31)를 배치하여 상기 연소챔버 저면을 지지하여 연소챔버 하부에 공간이 형성되도록하고, 제2연소실 배출구(221) 부분에 위치하는 지지부재(31)는 인접한 지지부재와의 간격을 좁혀 미연소된 연소연료가 하부로 떨어지는 것을 방지하면서 연소가 완료된 회재만 떨어지도록 하고, 제2연소실(22)에서 하부로 배기된 연소가스인 배기가스는 공기공급실(23) 하부벽 및 측벽과 접하여 진행되면서 공기공급실과 열교환이 이루어진 다음 외부로 배기되도록 한다.

이러한 배기챔버(30)는 도 1을 참조한 바와같이, 연소챔버(20)의 하부와 연소챔버의 공기공급실(23) 측벽만 감싸도록 구성하여 연소챔버의 배출구(221)에서 배기챔버로 배출된 배기가스가 연소챔버의 공기공급실 외부를 돌아서 측면으로 배출되도록 하여 공기공급실 내부의 공기와 열교환이 이루어지도록 하고, 측면 하부에는 내부에 적재된 회재를 배출시키기 위한 회재배출구(32)가 하나 또는 다수개가 형성될 수 있다.

또한 상기 배기챔버(30)는 도 3을 참조한 바와같이, 연소챔버의 측면과 상부면으로부터 일정거리 이격되도록 구성하여 연소챔버(20)를 내포하게 할 수 있다. 이와같이 구성되면 연소챔버의 배출구(221)에서 하부로 배출된 고온의 배기가스는 연소챔버의 하부를 돌아서 측면을 따라 상승한 다음 상부로 배출되기 때문에 공기공급실 내부의 공기와 열교환이 이루어지도록 할 수 있다. 또한, 배기챔버의 하부 측면에는 내부에 적재된 회재를 배출시키기 위한 회재배출구(32)가 다수 형성될 수 있다. 상기 연소챔버를 내포하는 형태는 이중챔버 형태이므로 내부열 손실을 최소화할 수 있다. 또한 상기 배기챔버는 연소챔버의 측면 4면을 모두 내포하거나, 연소챔버의 대향되는 2개 측면만 내포시키는 방법으로 배기챔버를 형성할 수 있다.

또한, 미도시 되었지만 배기챔버 내벽면인 고온 배기가스가 배출되는 유로상에 열교환매체가 순환되는 동관을 배치하여 열회수가 이루어지게 할 수 있고, 배기챕버의 배출부분에 배기팬을 장착하여 배기되는 공기의 흐름을 조절가능하게 할 수 있다.

도 4를 참조한 바와같이 본 발명에 따른 연소장치(10)는, 제2연소실(22)의 배출구(221) 부분에 물순환관(40)이 더 배관될 수 있다. 상기 물순환관(40)은 제2연소실의 배출구부분에 위치하는 지지부재(31) 상부에 배관될 수 있으며, 물순환관의 간격을 조밀하게 형성할 경우 지지부재의 간격을 넓혀, 지지부재(31)는 물순환관을 지지하고, 물순환관(40)은 미연소된 연소연료가 낙하하는 것을 방지하게 할 수 있다.

이러한 물순환관(40)은 제2연소실(22)의 열을 흡수함으로 제2연소실의 연소온도를 낮춰 고온연소영역을 제2연소실 내로 한정할 수 있으며, 이러한 연소온도를 낮추는 것은 물순환 속도를 증감에 따라 조절되도록 할 수 있다.

상기 물순환관(40)은 연소챔버 외부로 배관되고, 외부의 열교환기(70)와 연결하여 열을 회수해 난방수 또는 기타 에너지로 변환하여 사용이 가능하게 할 수 있다.

이러한 열교환은 물순환관 이외에 배기챔버를 통해 대기로 배출되는 배출부분에도 설치하여 배기가스의 열을 회수하게 할 수 있다.

이와같이 구성된 연소장치의 작동상태를 간단하게 설명하면,

연료투입구(60)를 통해 제1연소실(21)로 연료를 투입하여 연소가 이루어지도록 하고, 공기공급실인 제1공기공급실(234)과 제2공기공급실(235)을 통해 공기를 주입하면, 제1공기공급실(234)에서 제1연소실(21)로 연통된 공기유통공(231) 부분 및 제2공기공급실(235)에서 제2연소실(22)로 연통된 공기유통공(231) 부분에서 연소가 이루어진다.

특히 제1공기공급실로부터 공기가 공급되는 제1연소실(21)의 공기유통공(231) 부분에는 제1공기공급실로부터 소량의 공기만 공급받으므로 공기유통공 부근에서만 1차연소가 이루어지고, 1차연소에 의해 발생된 열은 제1연소실(21) 전체에 전달되어 연료를 건조 및 열분해되어 다량의 가연성가스가 생성되고, 고온 및 희박한 산소분위기이므로 나무재질의 연료는 탄화가 이루어진다.

상기 제1연소실(21)에서 발생된 가연성가스와 탄화물은 제2연소실(22)로 공급되고, 제2연소실에서는 제2공기공급실(235)로부터 공기를 추가 공급받아 가연성가스와 탄화물의 연소가 이루어짐으로 내부연소온도를 1000℃ 이상 상승시킬 수 있다.

즉, 제1연소실(21)에서는 공기유통공(231) 인근영역에서 연소가 이루어지고, 연소열에 의해 나머지 연료가 열분해 탄화되어 숯 형태로 변형되며, 숯은 제2연소실(22)에서 고온에서 연소가 이루어진다. 이때 제2연소실(22)에서는 1000℃ 이상 1500℃까지 연소온도가 형성됨으로, 제1연소실에서 열분해에 의해 발생된 가연성가스나 연소되지 않고 남은 잔여 탄화물 및 가연성물질이 모두 고온에서 연소되어 완전연소가 이루어질 수 있다.

상기 제2연소실(22)에서 하부로 배출된 연소가 완료된 배기가스는 배기챔버(30)를 따라 연소챔버의 공기공급실(23) 외벽을 지나서 외부로 배기되는데 이때 공기공급실(23)과 열교환이 이루어지므로 공기공급실로 공급된 공기의 온도를 높일 수 있다. 따라서, 제1연소실(21) 및 제2연소실(22)로 공급되는 공기의 온도를 높임으로 외부공기를 직접 공급하는 것보다 공기공급에 의한 온도저하를 방지함으로 더욱 높은 연소온도조건을 형성할 수 있다.

아울러 제2연소실의 하부에 배관된 물순환관(40)에 의해 제2연소실(22)의 연소온도를 낮출수 있으며, 제2연소실의 열을 회수하여 다른 에너지로 전환하여 사용할 수 있다. 특히 물순환관은 연소온도에 따라 순환유량을 증가시켜 신속하게 연소온도를 낮출 수 있다.

상기 물순환관(40)으로 이동되는 물은 제2연소실(22)에서의 열을 흡수하여 기상으로 상변화하면서 이동되고, 열교환기(70)를 통해 열이 회수되며, 회수된 열은 난방이나 기타 공장에 공급되는 에너지로 활용되는 등 다양한 분야에 사용될 수 있다. 이때 상기 물순환관 내부에는 물 이외에 다양한 열교환매체를 사용하여 열을 회수할 수 있다.

특히 본 발명은 내화부재을 이용하는 화덕구조임에도 불구하고 공기흐름 조절과 예열을 접목시켜 보다 높은 연소온도를 제공해 완전연소의 실현이 가능하게 하였다.

10 : 연소장치
20 : 연소챔버
21 : 제1연소실 22 : 제2연소실
23 : 공기공급실 221 : 배출구
231 : 공기유통공 232 : 수직격벽
233 : 수평격벽 234 : 제1공기공급실
235 : 제2공기공급실
30 : 배기챔버
31 : 지지부재 32 : 회재배출구
40: 물순환관
50 : 공기공급관
51 : 공기공급분관
60 : 연료투입구
70 : 열교환기
80 : 외부공기직공급관

Claims

내화부재로 연소챔버를 형성한 연소장치에 있어서,
내화부재로 적층하여 내부공간을 형성하고, 내부공간을 상하 구획 및 구획된 하부공간을 3열로 구획하고, 상부공간인 제1연소실(21)과 하부공간의 중간열인 제2연소실(22)을 연통시키면서 제2연소실 하부를 개구시키고, 하부공간의 양측공간인 공기공급실(23)은 제1연소실 및 제2연소실과 연통되는 다수개의 공기유통공(231)이 형성되고, 상기 제2연소실은 하부가 개구된 배출구(221)가 형성되어 연소가 완료된 회재나 연소된 가스의 배기가 이루어지도록 하는 연소챔버(20)와;
상기 연소챔버(20) 하부에 위치하고, 다수개의 지지부재(31)를 배치하여 상기 연소챔버 저면을 지지하여 연소챔버 하부에 공간이 형성되도록하고, 제2연소실 배출구(221) 부분에 위치하는 지지부재는 인접한 지지부재와의 간격을 좁혀 미연소된 연소연료가 하부로 떨어지는 것을 방지하면서 연소가 완료된 회재만 떨어지도록 하고, 제2연소실(22)에서 배기된 배기가스는 공기공급실 하부벽 및 측벽과 접하여 열교환된 후 외부로 배기시키는 배기챔버(30)와;
상기 공기공급실(23)로 외부공기를 공급하는 공기공급관(50)과;
연소챔버의 제1연소실로 연소연료를 투입하는 개폐수단인 연료투입구(60); 및
상기 제1연소실과 제2연소실에 외부공기를 직접 공급하도록 배관된 외부공기직공급관(80);를 포함하여 구성되되,
상기 공기공급실(23)은,
수직격벽(232) 또는 수평격벽(233)으로 내부를 제1공기공급실(234)과 제2공기공급실(235)로 분리되도록 구성하여 상기 분리된 제1공기공급실은 제1연소실과 연통되는 다수개의 공기유통공이 형성되고 상기 분리된 제2공기공급실은 제2연소실과 연통되는 다수개의 공기유통공이 형성되도록 하고, 상기 제1공기공급실(234)과 제2공기공급실(235)에는 공기공급량을 조절하는 개폐밸브가 구비된 공기공급관(50)을 각각 배관하고, 배기챔버와 접하는 외벽의 두께를 다른 연소챔버 벽체의 1/5~3/5 두께로 형성해 외부열이 내부로 전달되도록 하여, 제1공기공급실(234) 및 제2공기공급실(235)에서 예열이 이루어진 다음 제1연소실(21) 및 제2연소실(22)로 공기를 공급하는 것을 특징으로 하는 연소장치.
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제1항에 있어서,
상기 제2연소실의 배출구(221) 부분에는 지지부재(31) 상부에 배관되는 물순환관(40)과;
상기 물순환관과 열교환이 이루어지는 열교환기(70);가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 연소장치.
제1항에 있어서,
상기 배기챔버(30)는, 연소챔버(20)의 하부와 연소챔버의 공기공급실(23) 측벽만 감싸도록 구성하여 연소챔버의 배출구(221)에서 배출된 배기가스가 연소챔버의 공기공급실 외부를 돌아서 측면으로 배출되도록 하고, 측면하부에는 회재를 배출시키기 위한 회재배출구(32)가 다수 형성되는 것을 특징으로 하는 연소장치.
제1항에 있어서,
상기 배기챔버(30)는, 연소챔버(20)를 내포하도록 연소챔버의 측면과 상부면으로부터 일정거리 이격되도록 구성하여 연소챔버의 배출구(221)에서 배출된 배기가스가 연소챔버를 돌아서 상부로 배기되도록 하고, 측면 하부에는 회재를 배출시키기 위한 회재배출구(32)가 다수 형성되는 것을 특징으로 하는 연소장치.