KR101789463B1 - 고체 연료 공급장치를 구비한 발열 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고체 연료 공급장치를 구비한 발열 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 함수율이 높은 고체 연료를 용이하게 공급할 수 있는 고체 연료 공급장치를 구비한 발열 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 본 발명은 고체 연료 공급장치와, 이 고체 연료 공급장치로부터 공급된 고체 연료를 사용하는 버너를 열원으로 이용하며 배기 장치를 통해서 고온의 배기가스를 배출하는 발열 장치를 포함하는 발열 시스템을 제공한다. 본 발명에 따른 발열 시스템의 고체 연료 공급장치는 연료 이송 슬라이드를 통해서 사일로의 하부에 보관된 고체 연료를 강제로 이송하므로, 장시간의 보관으로 인해서 고체 연료가 뭉치고 단단해지더라도 원활하게 공급할 수 있다.

Description

고체 연료 공급장치를 구비한 발열 시스템{Heating system with Solid fuel feeding device}

본 발명은 고체 연료 공급장치를 구비한 발열 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 함수율이 높은 고체 연료를 용이하게 공급할 수 있는 고체 연료 공급장치를 구비한 발열 시스템에 관한 것이다.

펠릿이나, 목재 칩과 같은 고체 연료를 사용하는 보일러, 난로, 열풍기 등의 발열장치가 사용되고 있다.

이러한 고체 연료는 고체 연료 공급장치를 통해서 발열장치에 설치된 버너에 공급된 후 연소된다.

그런데 고체 연료, 특히 목재 칩과 같은 목재를 주원료로 하는 고체 연료는 수분을 잘 흡수하는 때문에 고체 연료가 저장된 고체 연료 공급장치의 사일로에서 뭉칠 수 있다. 뭉친 고체 연료는 고체 연료 공급장치의 고체 연료 공급통로를 막아서 고체 연료의 원활한 공급을 방해할 수 있다는 문제가 있다. 또한, 함수율이 높은 고체 연료는 버너에서 발화 및 연소가 어렵다는 문제도 있다.

이러한 문제점을 개선하기 위해서, 등록특허 제10-1047758호에는 내부에 펠릿 연료가 저장되는 연료 측에 설치되어 연료 하우징의 내부로 온풍을 방출하는 온풍기를 구비한 연료 저장부를 구비한 건조식 펠릿 보일러가 개시되어 있다.

등록특허 제10-1047758호의 고체 연료 공급장치는 아래로 진행할수록 좁아지는 깔때기 형태의 연료 하우징 구비하고 있으며, 중력에 의해서 연료 하우징의 하부에 형성된 연료 배출구를 통해서 연료가 배출되어야 연료 공급부를 통해서 고체 연료를 이송할 수 있는 구조이다.

그런데 상술한 구조의 연료 하우징에 장기간 고체 연료를 보관할 경우, 수분에 의해 뭉치고 중력에 의해서 눌리면서 단단해진 고체 연료가 좁은 연료 배출구로 쉽게 빠져나가지 않아서 연료 공급이 어려워진다는 문제가 있었다.

등록특허 제10-1047758호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고체 연료, 특히 수분함량이 높은 고체 연료를 원활하게 공급할 수 있는 고체 연료 공급장치를 구비한 발열 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 고체 연료 공급장치와, 이 고체 연료 공급장치로부터 공급된 고체 연료를 사용하는 버너를 열원으로 이용하며 배기 장치를 통해서 고온의 배기가스를 배출하는 발열 장치를 포함하는 발열 시스템을 제공한다.

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상기 고체 연료 공급장치는, 고체 연료가 저장되는 내부 공간을 형성하며, 일 측면 하단에 고체 연료가 배출될 수 있는 연료 토출구가 형성되고, 일 측면에 폐열 투입구가 형성된 사일로와, 상기 사일로의 측면에 배치되며, 개방된 상면으로 상기 연료 토출구로부터 배출되는 고체 연료를 수용하는 연료 공급 채널과, 상기 연료 공급 채널의 내부에 설치되어, 상기 연료 공급 채널의 내부에 수용된 고체 연료를 한 방향으로 이송하는 이송 장치와, 사일로의 하부에 저장된 고체 연료를 상기 연료 토출구 방향으로 이송시키기 위해, 사일로의 하부에 직선 왕복 운동하도록 설치되며, 상기 연료 토출구 방향으로 직선 이동할 때 상기 고체 연료를 밀도록 구성된 제1면과 상기 연료 토출구 반대 방향으로 직선 이동할 때 상기 고체 연료를 파고들도록 경사진 제2면을 구비한 적어도 하나의 연료 이송 슬라이드와, 상기 폐열 투입구로부터 상기 사일로의 내부로 연장되며, 상기 폐열 투입구로부터 유입되는 고온의 폐열을 상기 사일로의 내부에 전달하는 적어도 하나의 폐열 공급관를 포함한다.
상기 발열 장치는, 열풍 토출구가 형성된 단열케이스와, 상기 단열케이스 내부에 설치되는 연소실과, 상기 단열케이스 내부에 설치되며 상기 연소실과 연통된 복수의 연관과, 상기 단열케이스 일 측에 설치되고, 고체 연료를 공기와 섞어 연소시키며, 고체 연료가 연소되면서 발생한 화염을 상기 연소실 내부로 방사하는 버너와, 상기 단열케이스의 일 측에 상기 단열케이스의 내부로 공기를 공급하도록 설치되는 송풍기를 포함하며, 상기 송풍기에 의해서 상기 단열케이스에 유입된 공기는 상기 연소실 및 연관과의 열교환을 통해서 가열된 후 상기 열풍 토출구를 통해서 배출되는 열풍기일 수 있다.
그리고 상기 버너는, 고체 연료를 지지하는 화격자와, 상기 화격자 위에 고체 연료를 공급하는 연료 공급관과, 상기 화격자를 향하는 개방된 면을 통해서 상기 화격자의 아래로 공기를 공급하는 제1공기통과, 상기 화격자를 향해 형성된 복수의 관통 구멍을 통해서 상기 화격자의 아래로 공기를 공급하는 공기 투입 파이프와, 상기 화격자를 향하는 면에 형성된 복수의 관통 구멍을 통해서 상기 화격자의 위로 공기를 공급하는 제2공기통을 포함할 수 있다.

또한, 상기 발열 시스템은, 상기 발열 장치의 배기열을 흡입하는 내열 송풍기와, 상기 사일로의 폐열 투입구와 연결되어 배기열을 상기 사일로에 전달하는 덕트를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 발열 시스템의 고체 연료 공급장치는 연료 이송 슬라이드를 통해서 사일로의 하부에 보관된 고체 연료를 강제로 이송하므로, 장시간의 보관으로 인해서 고체 연료가 뭉치고 단단해지더라도 원활하게 공급할 수 있다. 또한, 일부 실시예는 발열 장치의 폐열을 이용하여 고체 연료를 건조한 후 폐열 장치에 공급하므로, 고체 연료의 연소 특성이 향상된다.

도 1은 본 발명에 따른 발열 시스템의 일실시예의 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 고체 연료 공급장치의 정면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 고체 연료 공급장치의 평면 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 고체 연료 공급장치의 측면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 연료 이송 슬라이드의 사시도이다.
도 6은 도 1에 도시된 발열장치의 일 예인 열풍기의 개략도이다.
도 7은 도 6에 도시된 버너의 개략도이다.
도 8은 도 7에 도시된 확산판의 사시도이다.
도 9는 도 7에 도시된 버너의 연소 공기 공급부를 설명하기 위한 도면이다.
도 10과 11은 도 6에 도시된 연관 청소장치를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명에 따른 발열 시스템의 일실시예의 개념도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 발열 시스템의 일실시예는 고체 연료 공급장치(200)와, 발열 장치(100)를 포함한다. 고체 연료 공급장치(200)는 열풍기, 보일러, 난로 등의 발열 장치(100)에 건조된 고체 연료를 공급하는 역할을 한다. 발열 장치(100)는 고체 연료 공급장치(200)에서 공급된 고체 연료를 연소하여 난방 등에 필요한 열을 공급한다. 또한, 발열 장치(100)는 고체 연료의 건조에 사용되는 폐열을 고체 연료 공급장치(200)에 공급한다. 즉, 발열 장치(100)에서 배출되는 고온의 배기가스의 폐열이 고체 연료 공급장치(200)에 저장된 고체 연료의 건조에 사용된다. 고체 연료 공급장치(200)에서 배출된 고체 연료는 스크루 컨베이어 등의 고체 연료 이송장치(280)에 의해서 발열 장치(100)에 공급된다. 그리고 발열 장치(100)에서 발생한 폐열은 덕트(290) 및 덕트(290)에 설치된 내열 송풍기(295)에 의해서 고체 연료 공급장치(200)에 공급된다.

먼저, 고체 연료 공급장치(200)에 대해서 설명한다.

도 2는 도 1에 도시된 고체 연료 공급장치의 정면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 고체 연료 공급장치의 평면 단면도이며, 도 4는 도 2에 도시된 고체 연료 공급장치의 측면도이다.

도 2 내지 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고체 연료 공급장치의 일실시예는 고체 연료가 저장되는 사일로(110)와, 사일로(110)로부터 배출되는 고체 연료를 한 방향으로 이송하는 연료 이송 장치(120)와, 사일로(110)의 하부에 저장된 고체 연료를 연료 이송 장치(120) 방향으로 이송시키는 연료 이송 슬라이드 장치(130)와, 폐열 공급관(140)을 포함한다.

사일로(110)는 고체 연료가 저장되는 내부공간을 제공한다. 사일로(110)는 대체로 직육면체 형태이다. 사일로(110)는 상면이 개방되어 있는 본체(111)와 개방된 상면 위에 설치되는 지붕(112)을 포함한다. 본체(111)의 끝단과 지붕(112)은 서로 떨어져 있어서, 사용자는 이 공간을 통해서 사일로 본체(111)의 내부를 확인할 수 있다.

도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 사일로 본체(111)의 일 측에는 고체 연료가 배출될 수 있는 연료 토출구(113)가 길게 형성되어 있다. 그리고 사일로 본체(111)의 측면에는 복수의 폐열 투입구(114)가 형성되어 있다.

사일로(110)에는 연료 공급 장치(200)의 점검을 위한 점검 사다리, 점검 계단, 점검 발판 등이 설치될 수 있다. 사용자는 점검 계단을 이용해서, 점검 발판에 올라설 수 있다. 그리고 점검 사다리를 이용하여 사일로(110)의 본체(111) 내부를 확인할 수 있다.

도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 연료 이송 장치(120)는 연료 토출구(113)에서 배출된 고체 연료를 한 방향으로 이송한다. 연료 이송 장치(120)는 사일로(110)의 연료 토출구(113)가 형성된 측면 바로 옆에 배치된다. 연료 이송 장치(120)는 상면이 개방된 연료 공급 채널(121)과 연료 공급 채널(121)의 내부에 설치되는 이송 스크루(122)를 포함한다. 연료 토출구(113)로부터 배출된 고체 연료는 연료 공급 채널(121)로 떨어진 후 이송 스크루(122)의 회전에 의해서 한 방향으로 이송된다. 이송된 고체 연료는 연료 공급 채널의 끝단의 하부에 형성된 연료 배출구(123)를 통해서 배출된다.

연료 배출구(123)에서 배출된 연료는, 도 1에 도시된 바와 같이, 스크루 컨베이어 등의 고체 연료 이송장치(280)를 통해서 고체 연료를 사용하는 열풍기, 보일러, 난로 등의 발열장치(100)에 공급된다. 또한, 연료 이송 장치(120)는 이송 스크루(122)를 회전시키기 위한 모터를 포함한다.

도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 연료 이송 슬라이드 장치(130)는 사일로(110) 하부에 저장된 고체 연료를 연료 토출구(113) 방향으로 이송시키는 역할을 한다. 본 실시예에 있어서, 연료 이송 슬라이드 장치(130)는 복수의 연료 이송 슬라이드(131)와, 유압 실린더(132) 및 모터를 포함한다. 이송 슬라이드(131)는 유압 실린더(132)의 하면에 결합된다. 본 실시예에서 연료 이송 슬라이드(131)는 2열로 배치되며 각 열에는 4개의 연료 이송 슬라이드가 포함된다. 연료 이송 슬라이드(131)는 모터와 결합된 유압 실린더(132)에 의해서 왕복 운동을 한다.

도 5는 도 2에 도시된 연료 이송 슬라이드의 사시도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 연료 이송 슬라이드(131)는 대체로 직각삼각형 형태의 단면을 가진다. 연료 이송 슬라이드(131)는 제1면(131a)과 제2면(131b)을 구비한다. 제1면(131a)은 연료 이송 슬라이드(131)가 연료 토출구(113)를 향해서 직선 이동할 때 고체 연료를 미는 역할을 한다. 제2면(131b)은 직각삼각형 형태의 단면의 빗변에 해당하는 경사면이다. 제2면(131b)은 연료 이송 슬라이드(131)가 연료 토출구(113)에서 멀어지는 방향으로 직선 이동할 때 연료 이송 슬라이드(131)가 고체 연료를 파고들면서 후퇴할 수 있도록 한다. 따라서 연료 이송 슬라이드(131)가 후퇴하면서 고체 연료를 연료 토출구(113) 반대방향으로 다시 복귀시키지 않는다. 연료 이송 슬라이드(131)가 연료 토출구(113)를 향해서 직선 이동할 때에는 고체 연료가 밀리고, 후퇴할 때에는 밀리지 않으므로, 고체 연료는 연료 토출구(113) 방향으로 이동한다.

도 3과 4에 도시된 바와 같이, 폐열 공급관(140)은 사일로(110)의 폐열 투입구(114)를 통과하여 사일로(110)의 내부로 연장된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 폐열 공급관(140)의 타단은 덕트(290)와 연결된다. 폐열 공급관(140)은 폐열 투입구(114)를 통해서 유입된 고온의 가스를 사일로(110)의 내부로 공급하는 역할을 한다. 폐열 공급관(140)에는 복수의 관통구멍(141)이 형성되어 있다. 폐열 공급관(140)에 흐르는 고온의 가스는 관통구멍(141)을 통해서 사일로(110)의 내부로 분사된다. 고온의 가스는 열풍기, 보일러, 난로 등의 발열장치(100)의 배기 장치에서 정화된 후 배출되는 배기가스일 수 있다. 고온의 가스는 사일로(110)의 내부에 저장되어 있는 고체 연료를 건조시키는 역할을 한다. 함수량이 높은 고체 연료는 발열장치(100)의 버너에서 착화 및 연소가 어려우므로, 고온의 배기가스의 폐열을 이용하여 건조시킨다.

이하, 발열장치(100)의 일 예인 열풍기에 대해서 설명한다.

도 6은 도 1에 도시된 발열장치의 일 예인 열풍기의 개략도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 열풍기는 단열케이스(20)와, 단열케이스(20)의 일 측에 설치되어 단열케이스(20)의 내부로 공기를 공급하는 송풍기(30)와, 단열케이스(20) 내부에 설치되는 연소실(40)과, 단열케이스(20) 내부에 설치되며 연소실(40)과 연통된 연관(50)과, 단열케이스(20) 일 측에 설치되어 고체 연료를 공기와 섞어 연소시키며, 연료가 연소되면서 발생한 화염을 연소실(40) 내부로 방사하는 버너(60)와, 연관 청소장치(80)를 포함한다.

단열케이스(20)는 연소실(40), 연관(50) 등이 설치되는 내부공간을 제공하는 역할과, 송풍기(30)를 통해서 유입된 공기가 유동하며 열을 흡수하는 공간을 제공하는 역할을 한다. 단열케이스(20)에는 송풍기(30)를 통해서 유입된 후 연소실(40) 및 연관(50)과의 열교환을 통해서 가열된 열풍이 배출되는 열풍 토출구(21)가 형성된다. 본 실시예에서는 송풍기(30)가 단열케이스(20)의 상단에 설치되고, 한 쌍의 열풍 토출구(21)가 단열케이스(20)의 하부 전면과 후면에 각각 형성된다. 따라서 단열케이스(20)의 상부에 설치된 송풍기(30)를 통해서 위에서 유입된 외기는 연관(50)과의 열교환 및 연소실(40)과의 열교환을 통해서 가열된 후 단열케이스(20)의 하부에 형성된 열풍 토출구(21)를 통해서 배출된다.

연소실(40)은 단열케이스(20)의 하부에 배치된다. 연소실(40)은 대체로 직육면체 형태이다. 연소실(40)에서는 고체 연료가 연소된다. 고체 연료로는 펠릿이나 목재 칩과 같은 목재 바이오매스 연료가 사용될 수 있다. 연소실(40)의 상면 일 측에는 고체 연료의 연소에 따른 고온의 가스가 모이는 제1연실(55)이 결합되어 있다. 도시된 바와 같이, 제1연실(55)은 버너(60)가 설치된 연소실(40) 우측의 상면에 설치되는 것이 바람직하다. 고온의 가스가 이동하는 경로가 길어져서 열효율이 향상되기 때문이다.

또한, 연소실(40)의 상면에는 복수의 방열판(41)이 결합된다. 방열판(41)은 일정한 간격으로 나란하게 결합된다. 연소실(40)의 열기는 연소실(40)의 표면뿐 아니라 방열판(41)을 통해서 단열케이스(20)의 내부공간으로 배출된다. 열기는 위로 상승하므로 연소실(40)의 상면이 가장 뜨겁다. 따라서 연소실(40)의 상면에 방열판(41)을 설치하는 것이 가장 효과적이다.

연관(50)은 단열케이스(20)의 상부에 배치된다. 연관(50)은 연소실(40)에서 배출되는 고온의 가스가 통과하는 통로이다. 본 실시예에서는 연관(50)이 2열로 배치되며, 각 열에는 복수의 연관(50)이 일정한 간격으로 지그재그로 배치된다.

본 실시예 있어서, 아래 열의 연관인 제1연관(51)들은 제1연실(55)로부터 수평으로 연장된다. 그리고 제1연관(51)들의 타단은 단열케이스(20)의 좌측 내벽에 결합된 제2연실(56)과 연통된다. 제1연관(51)들을 통과한 배기가스는 제2연실(56)에 유입된다. 그리고 제2연실(56)에 유입된 배기가스는 윗 열의 연관인 제2연관(52)들을 통해서 단열케이스(20)의 우측에 설치된 제3연실(57)로 이동한다.

버너(60)는 단열케이스(20)의 측면에 설치된다. 버너(60)는 고체 연료를 공기와 섞어 연소시키는 장치이다. 연료가 연소됨으로써 발생하는 화염은 연소실(40) 내부로 방사된다. 버너(60)는 열풍기의 열원으로서 작용한다.

도 7은 도 6에 도시된 버너의 개략도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 버너(60)는 고체 연료를 지지하는 화격자(61)와, 화격자(61) 위에 고체 연료를 공급하는 연료 공급관(62)과, 고체 연료에 공기를 공급하는 연소 공기 공급부(79), 개방된 일단이 고체 연료를 향하도록 배치되는 착화용 화염 안내관(63)과, 착화용 화염 안내관(63) 내부에 설치되어 고체 연료 방향으로 착화용 연료를 방사하는 노즐(64)과, 노즐(64)에서 분사된 착화용 연료를 점화하는 점화플러그(65)와, 착화용 화염 안내관(63) 내부 노즐(64)의 하류 측에 설치되는 확산판(65)을 포함한다. 버너(60)의 화격자(61), 착화용 화염 안내관(63)의 끝단, 연료 공급관(62)의 끝단 등의 구성은 연소실(40)의 내부에 배치된다.

화격자(61)는 공기가 통과할 수 있으며, 고체 연료가 연소되면서 생긴 재가 빠질 수 있는 복수의 통기공이 형성되어 있는 복수의 조각으로 이루어진다. 본 실시예에서 화격자는 계단식 화격자이며, 또한, 일부 화격자가 좌우로 이동하면서 재를 떨어뜨리는 이동식 화격자이다. 화격자(61)의 이동은 모터와 연결된 실린더(67)에 의해서 이루어질 수 있다. 가장 상류에 배치되어 고체 연료가 가장 먼저 만나는 제1화격자 조각(61a)은 경사지게 배치되어 있어서, 고체 연료가 아래에 계단 형태로 배치되어 있는 나머지 화격자 조각들에 용이하게 분산된다. 가장 많은 고체 연료가 떨어지는 제2화격자 조각(61b)은 이동형으로 구성된다. 제2화격자 조각(61b)이 후퇴하면 제2화격자 조각(61b)에 쌓인 재가 제3화격자 조각(61c)으로 떨어지고, 전진하면, 제3화격자 조각(61c)으로 떨어진 재의 상당부분이 제4화격자 조각(61d)으로 떨어진다. 화격자 조각들에 쌓인 재는 통기공을 통해서 아래로 떨어지고, 화격자 아래에 배치된 재받이에 쌓인다.

화격자(61)는 화염가이드(68)에 의해서 둘러싸여 있다. 화염가이드(68)는 화격자(61)의 양 측면과 상부를 둘러싸서 화염이 전면을 향해서 방사되도록 한다. 화염가이드(68)를 이용하여 화염이 전면으로 방사되도록 하고, 연소실(40) 위에 설치된 제1연실(55)은 버너(60)가 설치되는 쪽으로서 치우치게 설치함으로써, 고온의 가스가 연소실(40)에서 바로 제1연실(55)로 빠져나가지 않고 연소실(40)에서 순환한 후 제1연실(55)로 나가도록 한다.

연료 공급관(62)은 화격자(61)에 고체 연료를 공급하는 역할을 한다. 연료 공급관(62)에는 연료 공급구(69)가 형성된다. 연료 공급구(69)는 연료가 저장되는 사일로와 연결될 수 있다. 연료 공급관(62)의 출구는 화격자(61) 위에 배치된다. 연료 공급관(62)에는 연료 이송스크루(70)가 설치된다. 연료 공급관(62)의 연료 공급구(69)를 통해서 유입된 고체 연료는 연료 이송스크루(70)에 의해서 출구로 이송된 후 화격자(61) 위에 떨어진다. 연료 공급관(62)의 출구 반대쪽 일단에는 역화 방지 송풍기가 설치될 수 있다.

착화용 화염 안내관(63)은 착화용 연료의 연소에 필요한 공기를 공급하고, 발생한 화염을 고체 연료 쪽으로 안내하는 역할을 한다. 착화용 화염 안내관(63)의 입구 쪽에는 공기 공급을 위한 압입 송풍기(71)가 설치된다.

노즐(64)은 착화용 화염 안내관(63)의 내부에 설치된다. 노즐(64)은 기름이나 가스와 같은 분사형 연료를 분사하는 역할을 한다. 분사되는 착화용 연료가 기름과 같은 액체일 경우에는 펌프와 필터 등의 장치가 설치된다. 가스일 경우에는 차단밸브 등의 장치가 설치될 수 있다.

점화플러그(65)는 착화용 연료를 점화하는 역할을 한다. 점화플러그(65)는 착화용 화염 안내관(63) 내부에 노즐(64)의 끝단 바로 앞에 설치될 수 있다. 착화용 연료의 점화에 의해서 발생한 화염은 화격자(61) 위에 배치된 주연료인 고체 연료를 점화하는데 사용된다.

확산판(66)은 착화용 화염 안내관(63)의 내부 노즐(64)의 하류 측에 설치된다. 본 발명에서 상류 측과 하류 측은 공기가 흐르는 방향을 기준으로 한다. 확산판(66)은 착화용 연료가 완전 연소될 수 있도록 착화용 연료와 공기가 혼합되도록 하는 역할을 한다.

도 8은 도 7에 도시된 확산판의 사시도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 확산판(66)은 노즐(64)과 마주보는 바닥 벽(661)과 바닥 벽(661)으로부터 노즐(64)과 멀어지는 방향으로 경사지게 연장된 측벽(662)을 포함한다. 확산판(66)은 측벽(662)의 끝단을 착화용 화염 안내관(63)의 내면에 용접하는 방법으로 착화용 화염 안내관(63)에 결합된다.

확산판(66)의 바닥 벽(661)의 중심에는 노즐(64)에서 분사된 기름이 통과할 수 있는 원형 관통구멍(663)이 형성되어 있다. 또한, 바닥 벽(661)의 원형 관통구멍(661) 둘레에는 공기를 한쪽으로 회전시킬 수 있는 안내 날개(664)가 형성되어 있다. 안내 날개(664)는 관통구멍(663)으로부터 바닥 벽(661)의 외주방향으로 바닥 벽(661)을 절개하고, 바닥 벽(661)을 노즐(64) 방향으로 접어서 형성한다. 확산판(66)의 측벽(662)에는 쐐기 형태의 복수의 관통 구멍(665)이 형성된다. 또한, 확산판(66)의 끝단에는 사각형 관통 구멍(666)이 형성된다. 이러한 확산판(66)의 구조에 의해서 확산판(66)의 바닥 벽(661)을 통과한 공기는 회전하고, 측벽(662)을 통해서 유입된 공기와 혼합되어 와류를 형성하게 된다. 그 결과 노즐(64)에서 분사된 기름이 공기와 잘 혼합되어 완전히 연소된다.

도 9는 도 7에 도시된 버너의 연소 공기 공급부를 설명하기 위한 도면이다. 도 7과 9에 도시된 바와 같이, 연소 공기 공급부(79)는 화격자(61) 쪽에 고체 연료의 연소에 필요한 공기를 공급하는 역할을 한다. 연소 공기 공급부(79)는 공기 투입 파이프(73)와, 제1공기통(74)과, 제2공기통(75) 및 이들에 각각 공기를 공급하는 송풍기들(731, 741, 751)을 구비한다.

제1공기통(74)은 화격자(61)의 후단에 배치된다. 제1공기통(74)은 화격자(61)를 향하는 면이 개방되어 있다. 제1공기통(74)으로 유입된 공기는 개방된 전면을 통해서 화격자(61) 아래로 흐른다. 제1공기통(74)은 풍압이 약한 공기가 전체적으로 화격자(61) 쪽으로 흐르게 한다.

공기 투입 파이프(73)는 제1공기통(74) 내부 아래쪽에 배치된다. 공기 투입 파이프(73)에는 화격자(61)를 향하는 방향으로 복수의 관통구멍(732)이 형성된다. 관통구멍(732)은 2열로 공기 투입 파이프(73)의 길이방향을 따라서 형성된다. 관통 구멍(732) 사이의 간격은 하류 측(송풍기 반대방향)으로 갈수록 커진다. 아래 열은 수평으로 공기를 공급하며, 다른 열은 경사지게 공기를 공급한다. 공기 투입 파이프(73)를 통해서 공급되는 공기의 풍압은 제1공기통(74)에 의해서 공급되는 공기의 압력에 비해서 높다.

제1공기통(74)에 의해서 공급되는 공기의 유량과 공기 투입 파이프(73)에 의해서 공급되는 공기의 유량의 비는 6:4 내지 8:2인 것이 고체 연료의 완전한 연소를 위해서 바람직하다.

제2공기통(75)은 제1공기통(74)의 위에 배치된다. 제2공기통(75)에는 제1공기통(74)과 달리 복수 관통구멍(752)이 형성되어 있다. 제2공기통(75)을 통해서 유입된 공기는 관통구멍(752)을 통과하여 화격자(61) 위로 공급된다.

제1공기통(74)과 공기 투입 파이프(73)에 의해 공급되는 공기는 화격자(61)의 아래에서 위로 공급되며, 제2공기통(75)에 의해서 공급되는 공기는 화격자(61) 위로 공급된다.

본 발명은 이러한 구조의 연소 공기 공급부(79)를 구비하여 고체 연료의 연소를 위해서 공급되는 공기의 양을 일정하게 유지할 수 있어서 고체 연료를 완전 연소시킬 수 있다.

연관 청소장치(80)는 횡으로 배치된 연관(50)에 쌓이는 분진을 압축 공기를 이용하여 자동으로 제거하는 역할을 한다.

도 10과 11은 도 6에 도시된 연관 청소장치를 나타낸 도면이다. 도 10과 11에 도시된 바와 같이, 연관 청소장치는 제2연실(57)에 설치되는 4개의 압축 공기 실(81)과, 압축 공기 실(81)에서 각각의 연관(50)을 향해서 연장된 압축공기분사노즐(82)과, 압축 공기가 저장된 공기탱크(83)와, 공기탱크(83)와 각각의 압축 공기 실(81)을 연결하는 호스(84) 및 호스(84)에 설치된 밸브(미도시)를 포함한다. 밸브로는 솔레노이드 밸브를 사용할 수 있다.

본 실시예에서 각각의 압축 공기 실(81)에는 7개의 압축공기분사노즐(82)이 설치되며, 각각의 압축공기분사노즐(82)의 끝단은 연관(50)의 단부와 10㎜ 정도 간격을 두고 마주본다.

공기탱크(83)에는 압축공기가 유입되는 공기 투입구(85), 공기가 배출되는 배출구(86) 및 4개의 압축공기 토출구(87)가 형성되어 있다. 압축공기 토출구(87)는 호스(84)를 통해서 압축 공기 실(81)과 각각 연결된다.

청소가 필요한 경우에는 호스(84)에 설치된 밸브가 열리면서, 고압의 압축공기가 압축 공기 실(81), 압축공기분사노즐(82)을 통해서 각각의 연관(50)으로 공급된다. 연관(50)에 쌓인 분진은 압축공기에 의해서 밀려난다. 제1연관(51)들에서 밀려난 분진은 연소실(40)의 아래로 떨어진 후 후술하는 재처리장치에 의해서 제거된다. 그리고 제2연관(52)들에서 밀려난 분진은 후술하는 배기가스처리장치(90)의 집진기에서 수집된다.

다시 도 6을 참고하면, 열풍기는 재처리장치를 더 포함한다. 재처리장치는 연소실에서 낙하한 재를 자동으로 모으는 역할을 한다. 재처리장치는 연소실(40)의 아래에 배치되는 재수집통(25)과 재수집통(25)에 수집된 재를 이송하는 재이송스크루(26) 및 재이송스크루(26)에 의해서 이송된 재가 저장되는 재저장통(27)을 포함한다.

또한, 열풍기는 배기가스처리장치(90)를 더 포함한다. 배기가스처리장치(90)는 제3연실(57)과 연결되어, 연소 가스에 포함된 분진과 재를 제거하여 정화된 가스를 외부로 배출시킨다. 배기가스처리장치(90)는 분진 및 재를 제거하기 위한 집진기와 제거된 분진 및 재를 모으는 포집통을 구비한다. 분진 및 재가 제거된 배기가스는 내열 송풍기(295)가 설치된 덕트(290)에 공급된다.

이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 발열장치
20: 단열케이스 21: 열풍 토출구
25: 재수집통 26: 재이송스크루
27: 재저장통 30: 송풍기
40: 연소실 41: 방열판
50: 연관 51: 제1연관
52: 제2연관 55: 제1연실
56: 제2연실 57: 제3연실
60: 버너 61: 화격자
62: 연료 공급관 63: 착화용 화염 안내관
64: 노즐 65: 점화플러그
66: 확산판 67: 실린더
68: 화염가이드 69: 연료 공급구
70: 연료 이송스크루 71: 압입 송풍기
73: 공기 투입 파이프 74: 제1공기통
75: 제2공기통 80: 연관 청소장치
81: 압축 공기 실 82: 압축공기분사노즐
83: 공기탱크 84: 호스
90: 배기가스처리장치
200: 고체 연료 공급장치
110: 사일로 111: 본체
112: 지붕 113: 연료 토출구
114: 폐열 투입구 120: 연료 이송 장치
121: 연료 공급 채널 122: 이송 스크루
123: 연료 배출구 130: 연료 이송 슬라이드 장치
131: 연료 이송 슬라이드 132: 유압 실린더
140: 폐열 공급관 140: 관통구멍
280: 고체 연료 이송장치 290: 덕트
295: 내열 송풍기

Claims (12)

1. 고체 연료 공급장치와, 이 고체 연료 공급장치로부터 공급된 고체 연료를 사용하는 버너를 열원으로 이용하며 배기 장치를 통해서 고온의 배기가스를 배출하는 발열 장치를 포함하는 발열 시스템에 있어서,
   상기 고체 연료 공급장치는,
   고체 연료가 저장되는 내부 공간을 형성하며, 일 측면 하단에 고체 연료가 배출될 수 있는 연료 토출구가 형성되고, 일 측면에 폐열 투입구가 형성된 사일로와,
   상기 사일로의 측면에 배치되며, 개방된 상면으로 상기 연료 토출구로부터 배출되는 고체 연료를 수용하는 연료 공급 채널과,
   상기 연료 공급 채널의 내부에 설치되어, 상기 연료 공급 채널의 내부에 수용된 고체 연료를 한 방향으로 이송하는 이송 장치와,
   사일로의 하부에 저장된 고체 연료를 상기 연료 토출구 방향으로 이송시키기 위해, 사일로의 하부에 직선 왕복 운동하도록 설치되며, 상기 연료 토출구 방향으로 직선 이동할 때 상기 고체 연료를 밀도록 구성된 제1면과 상기 연료 토출구 반대 방향으로 직선 이동할 때 상기 고체 연료를 파고들도록 경사진 제2면을 구비한 적어도 하나의 연료 이송 슬라이드와,
   상기 폐열 투입구로부터 상기 사일로의 내부로 연장되며, 고온의 폐열을 상기 사일로의 내부에 전달하는 적어도 하나의 폐열 공급관을 포함하며,
   상기 발열 장치는,
   열풍 토출구가 형성된 단열케이스와,
   상기 단열케이스 내부에 설치되는 연소실과,
   상기 단열케이스 내부에 설치되며 상기 연소실과 연통된 복수의 연관과,
   상기 단열케이스 일 측에 설치되고, 고체 연료를 공기와 섞어 연소시키며, 고체 연료가 연소되면서 발생한 화염을 상기 연소실 내부로 방사하는 버너와,
   상기 단열케이스의 일 측에 상기 단열케이스의 내부로 공기를 공급하도록 설치되는 송풍기를 포함하며, 상기 송풍기에 의해서 상기 단열케이스에 유입된 공기는 상기 연소실 및 연관과의 열교환을 통해서 가열된 후 상기 열풍 토출구를 통해서 배출되는 열풍기로서,
   상기 버너는,
   고체 연료를 지지하는 화격자와,
   상기 화격자 위에 고체 연료를 공급하는 연료 공급관과,
   상기 화격자를 향하는 개방된 면을 통해서 상기 화격자의 아래로 공기를 공급하는 제1공기통과,
   상기 화격자를 향해 형성된 복수의 관통 구멍을 통해서 상기 화격자의 아래로 공기를 공급하는 공기 투입 파이프와,
   상기 화격자를 향하는 면에 형성된 복수의 관통 구멍을 통해서 상기 화격자의 위로 공기를 공급하는 제2공기통을 포함하며,
   상기 발열 시스템은,
   상기 발열 장치의 배기 장치와 상기 사일로의 폐열 투입구를 연결하여 상기 발열 장치의 배기가스를 상기 사일로에 전달하는 덕트를 더 포함하는 발열 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 사일로의 측면에는 폐열 투입구가 형성되며,
   상기 폐열 투입구로부터 상기 사일로의 내부로 연장되며, 고온의 폐열을 상기 사일로의 내부에 전달하는 적어도 하나의 폐열 공급관을 더 포함하는 발열 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 연료 이송 장치는,
   상기 사일로의 측면에 배치되며, 개방된 상면으로 상기 연료 토출구로부터 배출되는 고체 연료를 수용하는 연료 공급 채널과,
   상기 연료 공급 채널의 내부에 설치되어, 상기 연료 공급 채널의 내부에 수용된 고체 연료를 한 방향으로 이송하는 이송스크루를 포함하는 발열 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1공기통에 의해서 공급되는 공기의 유량과 상기 공기 투입 파이프에 의해서 공급되는 공기의 유량의 비는 6:4 내지 8:2인 발열 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 공기 투입 파이프의 관통 구멍 사이의 간격은 하류 측으로 갈수록 커지는 발열 시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 버너는,
   개방된 일단이 고체 연료를 향하도록 배치되는 착화용 화염 안내관과,
   상기 착화용 화염 안내관의 내부에 설치되어 고체 연료 방향으로 착화용 연료를 방사하는 노즐과,
   상기 노즐에서 분사된 착화용 연료를 점화하는 점화플러그와,
   상기 노즐의 하류 측 상기 착화용 화염 안내관 내부에 설치되며, 상기 노즐과 마주보는 바닥 벽과 상기 바닥 벽으로부터 상기 노즐과 멀어지는 방향으로 경사지게 연장된 측벽을 포함하며, 상기 바닥 벽에는 상기 노즐에서 분사된 착화용 연료가 통과하는 관통구멍과 공기의 흐름을 유도하는 안내 날개가 형성되며, 상기 측벽에는 복수의 관통 슬릿이 형성된 확산판을 포함하는 발열 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 관통 슬릿은 쐐기 형태인 발열 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 확산판의 끝단에는 사각형 관통 구멍이 형성된 발열 시스템.
9. 제1항에 있어서,
   상기 연소실의 상면에는 복수의 방열판이 설치되는 발열 시스템.
10. 제1항에 있어서,
    상기 연관과 연통된 연실과,
    상기 연실에 설치되며, 각각 압축공기가 공급되는 복수의 압축 공기 실과,
    상기 압축 공기 실에서 각각의 연관을 향해서 연장된 압축공기분사노즐을 구비한 연관 청소장치를 더 포함하는 발열 시스템.
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