KR101974150B1

KR101974150B1 - 고형연료 연소설비

Info

Publication number: KR101974150B1
Application number: KR1020180048952A
Authority: KR
Inventors: 신경수
Original assignee: (주)이에스
Priority date: 2018-04-27
Filing date: 2018-04-27
Publication date: 2019-04-30

Abstract

본 발명은 고형연료가 투입부재에 의해 투입되는 투입부; 상기 투입부로 투입된 고형연료를 일측에서 타측으로 순차적으로 이동시키며 상부에서 하부로 점진적으로 돌출되게 번갈아 배치되는 복수개의 고정화격자와, 각각의 고정화격자 상부에 구비되어 고정화격자의 상부에서 왕복이동하는 복수개의 가동화격자와, 상기 복수개의 가동화격자를 개별적으로 구동시키는 실린더부재와, 상기 고정화격자 및 상기 가동화격자의 전단 하부에 구비되는 화격자 굽과, 상기 복수개의 고정화격자와 가동화격자의 양 측면에 이격되게 배치되어 상기 복수개의 고정화격자 및 가동화격자를 지지하며 상기 복수개의 가동화격자를 구동하는 동력을 제공하는 상기 실린더부재를 고정하는 화격자 측벽을 포함하는 화격자 연소부; 상기 투입부로 투입된 고형연료를 상기 화격자 연소부로 공급하는 연료공급부; 상기 화격자 연소부로 공급된 후 이송되는 고형연료의 연소효율을 향상시키기 위해 연소에 필요한 공기를 상기 화격자 연소부로 공급하는 공기 공급부; 상기 화격자 연소부에서 고형연료의 연소 시 발생되는 가연성 가스를 연소시키고 악취성분을 분해제거하는 연소실; 및 상기 화격자 연소부의 끝단에 구비되며 상기 화격자 연소부에서 고형연료가 연소된 후 잔존하는 산화재와 불연물을 외부로 배출하는 산화재 배출부를 포함하되, 상기 실린더부재는 상기 화격자 측벽의 내측에 고정단이 연결되고, 상기 고정단과 대응되게 위치하는 이동단은 상기 가동화격자의 양단 하부에 요동왕복기구에 의해 연결되며, 상기 복수개의 가동화격자를 개별적으로 왕복이동시키는 동력을 제공하는 복수개의 개별 실린더를 포함하는 고형연료 연소설비를 제공한다.
따라서, 화격자 연소부의 일측에서 타측으로 고형연료가 개별적으로 동작하는 복수개의 가동화격자에 의해 이송됨으로써 가동화격자의 부분적 고장 시에도 고형연료를 이송시킬 수 있고, 고장난 가동화격자를 부분적으로 수리할 수 있어 수리비용을 절감시킬 수 있다.

Description

고형연료 연소설비{Solid fuel combustion equipment}

본 발명은 고형연료 연소설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수냉식 화격자 연소방식을 이용하여 재생연료, 폐기물, 목질연료, 고체 화석연료 등을 포함한 고형연료를 연소시키는 고형연료 연소설비에 관한 것이다.

한국공개특허 제2012-0032718호에 기재된 배경기술을 참조하면, 폐기물 소각로는 폐기물을 소각하는 방법에 따라 화격자 소각로, 유동층 소각로, 회전로 소각로 등으로 구분된다.

종래의 화격자 연소방식 소각로의 화격자 형식은 계단식, 다단원통회전식, 무한궤도식 등이 있으며, 이들 중 계단화격자는 소각로 내에 가동화격자와 고정화격자를 번갈아 순차적으로 설치하여 이 화격자 위에 소각시키고자 하는 폐기물을 투입하여 소각하는 것으로서 널리 사용되고 있다.

도 1은 종래의 화격자 연소방식 소각로의 내부 구성을 개략적으로 도시한 구성도로서, 소각로(10)의 상부 일측에는 종방향의 폐기물 투입구(30)가 형성되어 있고, 이 폐기물 투입구(30)의 아래쪽으로는 계단구조의 화격자(20)가 설치되어 있다.

이러한 화격자(20)는 폐기물의 연소 시 연료를 받쳐주고, 연소에 필요한 공기를 공급하면서 연료를 이송시키며, 소각재 등을 배출하는 수단으로 사용되는 것으로서, 소각실 바닥부에서 폭 방향으로 복수개가 병설하여 형성되는 화격자열을 전후방향으로 다단 배설함으로써, 계단식 소각 처리대를 구성하게 된다.

상기 화격자 열 중, 하나는 반송장치 처리대의 고정프레임(23)에 장착되어 고정 화격자(22) 열을 구성하고, 인접한 다른 화격자 열은 반송장치의 가동프레임(25)에 장착되어 가동화격자(24) 열을 구성함으로써, 이들 양 화격자(22, 24) 열을 폐기물의 이송방향을 따라 교대로 배치하고, 가동프레임(25)은 반송장치에 마련된 왕복 이동수단(미도시)에 의해 전후방향으로 왕복 이동됨에 따라 양 화격자(22, 24) 열의 전단 벽 하단부와 상벽이 왕복 접동하게 된다. 따라서, 화격자(22, 24) 열에 재치된 폐기물 또는 소각재는 화격자의 전단벽에 의해 가압되어 이송방향으로 운반이 이루어지게 된다.

그러나, 종래에는 화격자를 주물로 제작하므로 소재의 주조성으로 인하여 제작 가능한 폭이 제한됨에 따라 화격자의 수량이 많아지고 소재가 고가이어서 제조 비용이 과다한 외에, 공랭식 화격자는 화격자 상부에서 연소되는 폐기물의 연소열에 의하여 가열된 화격자를 냉각시키는 수단으로서 화격자 하부를 통하여 공급하는 연소공기에 의하여 화격자를 냉각시키고 있으나 냉각효과가 부족하여 화격자 표면의 온도가 높아져 고온에서의 마멸이 심화되어 화격자의 수명이 짧고, 주기적으로 전면적인 교체가 필요하여 교체작업 중 설비의 휴지기간이 길어지고 수선유지비가 과다하게 발생하는 문제점이 있었다.

이를 개선하는 수단으로서 화격자를 상기 공랭식 화격자와 같이 주물로 만들고 하부에 강판을 용접하여 냉각수 재킷을 형성하여 냉각수를 순환시키는 수냉식 화격자가 고안되었으나, 상기 공랭식 화격자와 같이 주조성 때문에 화격자의 폭이 제한되어 화격자 수량이 많아지게 되어 화격자 하부에 다수의 냉각수 공급배관을 포설하여야하므로 냉각수배관과 화격자 본체의 연결부가 많아져 조립 설치와 유지관리에 많은 노력을 필요로 하는 문제점이 발생하였다.

상기 2개의 형식 공히 각 화격자에서 연소공기가 화격자 전단벽 하부 중앙부의 바닥 쪽으로 긴 활등 모양으로 형성된 연소공기구를 통하여 분사되므로 연소공기의 기류가 화격자 상면을 따라 형성되어 피소각물과 연소공기의 접촉이 제한적이고, 화격자의 왕복운동 시 연소공기구를 통하여 소각재와 불연물이 새어들어 바닥재의 발생량이 많아지는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 투입된 고형연료를 개별적으로 동작하는 복수개의 가동화격자를 이용하여 화격자 연소부의 일측에서 타측으로 순차적으로 이송시키면서 연소시키고, 복수개의 가동화격자가 개별적으로 동작함으로써 가동화격자가 부분적으로 고장 시에도 고형연료를 이송시킬 수 있으며, 고장난 가동화격자를 부분적으로 수리할 수 있는 고형연료 연소설비를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고형연료가 투입부재에 의해 투입되는 투입부; 상기 투입부로 투입된 고형연료를 일측에서 타측으로 순차적으로 이동시키며 상부에서 하부로 점진적으로 돌출되게 번갈아 배치되는 복수개의 고정화격자와, 각각의 고정화격자 상부에 구비되어 고정화격자의 상부에서 왕복이동하는 복수개의 가동화격자와, 상기 복수개의 가동화격자를 개별적으로 구동시키는 실린더부재와, 상기 고정화격자 및 상기 가동화격자의 전단 하부에 구비되는 화격자 굽과, 상기 복수개의 고정화격자와 가동화격자의 양 측면에 이격되게 배치되어 상기 복수개의 고정화격자 및 가동화격자를 지지하며 상기 복수개의 가동화격자를 구동하는 동력을 제공하는 상기 실린더부재를 고정하는 화격자 측벽을 포함하는 화격자 연소부; 상기 투입부로 투입된 고형연료를 상기 화격자 연소부로 공급하는 연료공급부; 상기 화격자 연소부로 공급된 후 이송되는 고형연료의 연소효율을 향상시키기 위해 연소에 필요한 공기를 상기 화격자 연소부로 공급하는 공기 공급부; 상기 화격자 연소부에서 고형연료의 연소 시 발생되는 가연성 가스를 연소시키고 악취성분을 분해제거하는 연소실; 및 상기 화격자 연소부의 끝단에 구비되며 상기 화격자 연소부에서 고형연료가 연소된 후 잔존하는 산화재와 불연물을 외부로 배출하는 산화재 배출부를 포함하되, 상기 실린더부재는 상기 화격자 측벽의 내측에 고정단이 연결되고, 상기 고정단과 대응되게 위치하는 이동단은 상기 가동화격자의 양단 하부에 요동왕복기구에 의해 연결되며, 상기 복수개의 가동화격자를 개별적으로 왕복이동시키는 동력을 제공하는 복수개의 개별 실린더를 포함하는 고형연료 연소설비를 제공한다.

본 발명에 따른 고형연료 연소설비는, 상기 화격자 연소부에서 고형연료가 연소 시 가열되는 상기 고정화격자 및 가동화격자를 냉각시키도록 상기 고정화격자 및 가동화격자에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부와, 상기 공기 공급부와 상기 연소실 및 상기 화격자 연소부의 상부에 설치되며, 상기 연소실의 공기 유량, 연소가스의 유량, 연소실의 온도, 연소실의 산소농도 및 상기 고정화격자와 가동화격자의 표면온도를 측정하는 계측부와, 상기 계측부에서 측정된 데이터가 전송되며, 상기 가동화격자의 이동속도 및 상기 연소실 및 상기 화격자 연소부의 하부로 공급되는 공기의 공급량을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 고형연료 연소설비에 있어서, 상기 제어부는 상기 계측부에서 전송한 데이터를 토대로 상기 화격자 연소부에서 연소되는 고형연료의 연소상태를 파악한 후 고형연료가 기준상태보다 빠르게 연소하면 실린더부재를 동작시켜 최상단에 위치하는 가동화격자의 이동속도를 설정속도보다 빠르도록 제어할 수 있고, 고형연료가 기준상태보다 느리게 연소하면 상기 실린더부재를 동작시켜 최상단에 위치하는 가동화격자의 이동속도를 설정온도보다 느리도록 제어할 수 있다.

상기 공기 공급부는 상기 화격자 연소부의 하부에 구비되며 상기 화격자 연소부로 공급되어 이송되는 고형연료의 연소효율을 향상시키기 위해 공기를 상기 화격자 연소부의 하부로 공급하는 복수개의 압력조정실과, 상기 복수개의 압력조정실과 각각 연결되어 상기 복수개의 압력조정실로 공급된 공기를 송풍하는 복수개의 압입송풍기와, 외부로부터 공기를 흡입하여 흡입한 공기를 복수개의 압입송풍기까지 도입하는 공기 도입배관과, 각각의 압입송풍기와 각각의 압력조정실을 연결하며 각각의 압입송풍기로 도입된 공기를 각각의 압력조정실로 공급하는 복수개의 공기 공급배관과, 상기 복수개의 공기 공급배관에 구비되어 각각의 압력조정실로 공급되는 공기의 공급유량을 측정하고 각각의 압력조정실로 공급되는 공기의 유량을 제어하는 공기 자동유량제어부재를 포함할 수 있으며, 상기 복수개의 압입송풍기는 상기 공기 자동유량제어부재에 의하여 운전되며 상기 공기 자동유량제어부재는 제어부에 의해 제어될 수 있다.

상기 계측부는 상기 공기 도입배관과 복수개의 공기 공급배관에 각각 구비되어 상기 복수개의 압력조정실로 공급되는 공기의 공급유량과 도입유량을 측정하는 공기 유량검출기와, 상기 연소실의 후면 벽에 구비되며 상기 연소실에서 배출되는 연소가스의 유량을 측정하는 연소가스 유량검출기와, 상기 연소실 후면 벽에 구비되며 연소가스의 온도를 측정하는 제1온도 검출기와, 상기 연소실 후면 벽에 구비되며 연소가스에 함유된 산소의 농도를 측정하는 산소농도검출기와, 상기 화격자 연소부의 상부에 구비되며 상기 고형연료를 연소시키는 상기 가동화격자와 고정화격자의 표면온도를 측정하는 제2온도 검출기를 포함할 수 있다.

삭제

상기 화격자 연소부는 상기 고형연료가 이송되는 방향으로 복수개의 구간으로 분할될 수 있으며, 분할된 복수개의 구간 하부에 복수개의 압력조정실이 각각 배치될 수 있다.

삭제

상기 고정화격자와 상기 가동화격자는 각각 화격자 본체와, 상기 화격자 본체의 상부를 보호하며 고형연료와 그 상부에 위치하는 가동화격자 및 고정화격자를 지지하는 화격자덮개를 포함할 수 있으며, 상기 화격자 본체의 내부에는 상기 냉각수 공급부에서 공급되는 냉각수가 순환하는 냉각수 재킷이 형성될 수 있고, 상기 화격자덮개에는 상기 냉각수 재킷을 관통하며 상기 화격자덮개 상면에 대하여 법선방향으로 설치되고 상기 압력조정실과 통하여 상기 공기 공급부에서 공급되는 연소공기를 상기 화격자덮개의 상면으로 분사하는 연소공기 분사공이 형성될 수 있다.

상기 연소공기 분사공은 상기 화격자덮개의 상면에 복수개가 이격되게 배열될 수 있으며, 상기 화격자덮개의 상면에서 하부의 냉각수 재킷을 관통하여 화격자덮개의 상면에 대하여 법선방향을 향하도록 형성될 수 있고, 상기 화격자덮개는 내마모성 강판제로 제작될 수 있다.

본 발명에 따른 고형연료 연소설비는 화격자 연소부의 일측에서 타측으로 고형연료가 개별적으로 동작하는 복수개의 가동화격자에 의해 이송됨으로써 가동화격자의 부분적 고장 시에도 고형연료를 이송시킬 수 있고, 고장 난 화격자를 부분적으로 수리할 수 있으며, 가동화격자가 화격자 연소부의 분할된 복수의 구간에서 필요한 속도로 개별적으로 동작할 수 있게 함으로써 분할된 구간마다 최적의 연소상태를 유지할 수 있다.

또한, 연소공기 분사공이 화격자덮개 상면에 법선방향으로 형성되어 화격자 상면에 놓인 고형연료의 하부에 연소공기를 분사하여 고형연료와 연소공기의 강한 교반작용을 일으켜 고형연료와 연소공기의 접촉을 촉진함으로써 연소효율을 증대시킬 수 있다.

또한, 연소공기 분사공은 고형연료의 진행방향에 대하여 가로방향으로는 폭을 좁게 하고 진행방향으로는 길이를 길게 형성하여 고형연료에 의하여 막히지 않도록 함으로써 연소공기가 원활하게 분사되게 함과 아울러 산화재의 흘러내림을 억제하며, 고형연료에 혼입된 크기가 큰 불연물이 화격자 아래로 흘러내리지 못하게 함으로써 바닥재 배출량을 저감시킬 수 있다.

도 1은 종래의 화격자 연소방식의 소각로 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 고형연료 연소설비를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 화격자 연소부의 고정화격자와 가동화격자를 확대하여 가동화격자의 동작 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 가동화격자의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 복수개의 고정화격자 및 가동화격자가 화격자 측벽에 의해 고정되는 상태를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 고형연료 연소설비(1000)는 고체 화석연료, 목질연료, 재생연료 및 폐기물 등의 고형연료를 일측에서 타측으로 이동시키면서 연소시킨 후 산화재와 불연물을 외부로 배출시키기 위한 것으로, 투입부(11000와, 화격자 연소부(1200)와, 연료공급부(1300)와, 공기 공급부(1400)와, 연소실(1500)과, 산화재 배출부(1600)를 포함하고, 냉각수 공급부(1700), 계측부(1800), 제어부(1900)를 더 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면, 상기 투입부(1100)로는 투입부재(미도시)에 의해 고형연료 저장소(미도시)에 저장된 고형연료가 투입되며, 상기 투입부(1100)는 후술되는 연료공급부(1300)의 전면 상부에 구비되고, 연료공급부(1300)는 화격자 연소부(1200)의 최상단 측면 상부에 구비되는 것이 바람직하다.

상기 투입부(1100)로 투입된 고형연료는 연료공급부(1300)의 상부로 공급되고, 상기 연료공급부(1300)는 상기 투입부(1100)로 투입된 고형연료를 후술되는 화격자 연소부(1200)로 정량적으로 자동공급하는 역할을 한다.

상기 투입부(1100)로 투입된 고형연료는 연료공급부(1300)에서 화격자 연소부(1200)의 일측 상부로 공급되어 화격자 연소부(1200)의 타단으로 서서히 이동하면서 연소가 이루어지며, 화격자 연소부(1200)는 복수개의 고정화격자(1210), 복수개의 가동화격자(1220), 실린더부재(1230), 복수개의 화격자 굽(1240)을 포함하고, 화격자 측벽(1250)를 더 포함할 수 있으며, 상기 화격자 연소부(1200)의 하부에는 후술되는 공기 공급부(1400)를 구성하는 복수개의 압력조정실(1410)이 구비된다.

도 3 및 도 5를 참조하면, 복수개의 고정화격자(1210)는 복수개의 가동화격자(1220)와 번갈아 이격되게 구비되어 상부에서 하부로 점진적으로 돌출되게 배치된다. 상기 화격자 연소부(1200)의 최상단에 구비되는 가동화격자(1220)의 상부로 공급되는 고형연료는 실린더부재(1230)의 동작에 의하여 작동되는 가동화격자(1220)가 후진하면서 최상단 가동화격자(1220)의 후부 상면에 위치하는 연료공급부(1300)에 부속되는 스크레이퍼(미도시)에 막혀 하부로 밀려내려 인접한 하부에 배치되는 고정화격자(1210)의 상부로 이송된다.

상기 가동화격자(1220)가 전진하면 상기 고정화격자(1210) 위의 고형연료가 인접한 하부의 가동화격자(1220)의 상부로 이송되고 상기 가동화격자(1220)의 반복적인 왕복운동에 따라 고형연료가 순차적으로 이동되면서 화격자 연소부(1200)의 일측에서 타측으로 이송되면서 연소되게 된다.

상기 복수개의 가동화격자(1220)와 고정화격자(1210)는 상기 화격자 연소부(1200)의 최상단으로부터 가동화격자(1220)와 고정화격자(1210)가 번갈아 순차적으로 위치하도록 배열되며, 가장 아랫단에는 고정화격자(1210)가 배치된다.

상기 가동화격자(1220)가 인접한 하부의 상기 고정화격자(1210) 위에서 왕복운동을 하며, 첫 번째 가동화격자(1220)가 완전히 전진하였을 때는 상기 연료공급부(1300)로부터 이송된 고형연료를 상기 가동화격자(1220)의 상면에 받았다가 후진하면서 상기 가동화격자(1220) 상면의 고형연료를 인접한 하부에 배치되는 고정화격자(1210)의 상면으로 이송시키게 된다. 상기 가동화격자(1220)가 재차 전진하면서 인접한 하부에 배치된 고정화격자(1210) 상면의 고형연료를 밀어냄과 동시에 인접한 상부에 배치된 고정화격자(1210)에서 밀려내려오는 고형연료를 받는 동작을 반복함으로써 고형연료를 순차적으로 다음 순서의 하부에 위치하는 화격자로 이송시키는 역할을 한다.

상기 복수개의 고정화격자(1210)와 가동화격자(1220)의 양 측면에는 화격자 측벽(1250)이 구비되며, 상기 화격자 측벽(1250)은 이격되게 구비되는 복수개의 상기 고정화격자(1210)를 상부에서 하부로 점진적으로 돌출되게 배치하여 고정하고, 상기 가동화격자(1220)를 지지하면서 왕복할 수 있도록 하는 안내장치(미도시)와 각각의 가동화격자(1220)를 구동하는 실린더부재(1230)를 구성하는 개별 실린더(1232)의 고정단(1232a)을 고정하는 역할을 한다. 상기 화격자 측벽(1250)은 상부에서 하부로 경사지게 형성되며, 상기 복수개의 고정화격자(1210)와 가동화격자(1220)의 일 측면에 구비되는 제1화격자측벽(1250a)과 상기 복수개의 고정화격자(1210)와 가동화격자(1220)의 타 측면에 구비되는 제2화격자측벽(1250b)으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 복수개의 고정화격자(1210) 상부에 구비되어 상기 고정화격자(1210)의 상부 일단에서 타단 사이를 왕복하면서 상기 고정화격자(1210) 상부의 고형연료를 인접한 하부에 배치되는 상기 고정화격자(1210)의 상부로 이송시키는 상기 복수개의 가동화격자(1220)는 실린더부재(1230)로부터 동력을 전달받아 움직이게 되며, 상기 실린더부재(1230)는 복수개의 개별 실린더(1232)를 포함한다.

상기 복수개의 개별 실린더(1232)는 상기 화격자 측벽(1250)의 내측에 고정단(1232a)이 연결되고, 상기 고정단(1232a)과 대응되게 위치하는 이동단(1232b)은 상기 가동화격자(1220)이 양단 하부에 요동왕복기구(1232c)에 의해 연결되어 상기 복수개의 가동화격자(1220)를 개별적으로 왕복이동시키는 동력을 제공하게 된다.

상기 복수개의 개별 실린더(1232)는 상기 복수개의 가동화격자(1220)와 개별적으로 연결되어 상기 복수개의 가동화격자(1220)를 개별적으로 움직이게 한다. 각각의 가동화격자(1220)가 개별 실린더(1232)에 의해 개별적으로 동작할 수 있음으로써 상기 화격자 연소부(1200)에서 연소되는 고형연료의 연소조건에 따라 고형연료의 이송속도를 개별적으로 제어할 수 있으며, 상기 가동화격자(1220)의 부분적 고장 시에도 고형연료를 이송시킬 수 있고, 고장 난 가동화격자(1220) 또는 개별 실린더(1232)를 부분적으로 수리할 수 있어 수리 시간을 단축시켜 수리비용을 절감시킬 수 있으면서 연소설비의 가동시간을 더 확보할 수 있다.

상기 개별 실린더(1232)의 동작 속도는 작업자 또는 관리자에 의해 수동으로 조절되며, 작업자 또는 관리자가 개별 실린더(1232)를 동작시키기 위해 공급되는 유량을 조절함으로써 상기 개별 실린더(1232)의 동작 속도를 조절하여 화격자 연소부(1200)에서 연소되는 고형연료의 이송속도를 조절하게 된다. 상기 개별 실린더(1232)의 동작 속도는 작업자 또는 관리자에 의해 수동으로 조절되는 것에 한정되는 것은 아니며, 후술되는 제어부(1900)에 의해 제어될 수 있고, 제어부(1900)는 후술되는 계측부(1800)에서 측정된 데이터를 토대로 하여 상기 가동화격자(1220)의 이동속도를 조절하기 위해 상기 개별 실린더(1232)로 공급되는 유량을 조절하게 된다.

상기 고형연료가 기준상태보다 빠르게 연소하는 성분을 함유할 경우에는 화격자 연소부(1200)의 상단에서 이송속도를 느리게 할 경우 연소 시 발생되는 화염에 의해 후술되는 연소실(1600)의 수냉벽이 손상되는 문제점이 발생하므로 빨리 연소되는 고형연료는 빠르게 상단에서 하단으로 이송시키고, 느리게 연소되는 고형연료는 천천히 상단에서 하단으로 이송시키면서 연소하는것이 바람직하다.

도 4를 참조하면, 상기 고정화격자(1210)와 상기 가동화격자(1220)는 각각 화격자 본체(1212, 1222)와 화격자 덮개(1214, 1224)를 포함하며, 상기 화격자 본체(1212, 1222)의 내부에는 후술되는 냉각수 공급부(1700)에서 공급되는 냉각수가 순환하는 냉각수 재킷(미도시)이 형성된다.

상기 냉각수 재킷(미도시)에 냉각수를 순환시켜 연소열에 의해 가열된 고정화격자(1210)와 가동화격자(1220)를 냉각시켜 화격자덮개(1214, 1224)의 온도상승으로 인한 마찰부의 마멸 심화를 억제함으로써 화격자의 수명이 연장되게 된다. 상기 냉각수 재킷(미도시)의 순환유로 한쪽 끝에는 냉각수 공급부(1700)에서 공급되는 냉각수가 유입되는 유입구(1212a, 1222a)가 형성되고, 상기 냉각수 재킷(미도시)의 순환유로 반대쪽 끝에는 상기 냉각수 재킷(미도시)을 순환하고 나오는 냉각수가 배출되는 배출구(1212b, 1222b)가 형성되는 것이 바람직하다. 상기 냉각수 공급부(1700)는 고형연료의 연소 시 가열되는 상기 고정화격자(1210) 및 가동화격자(1220)를 냉각시키도록 상기 고정화격자(1210) 및 가동화격자(1220)에 냉각수를 공급하는 역할을 한다.

상기 화격자 본체(1212, 1222)의 전단 하부에는 굽 모양 단면의 화격자 굽(1240)이 구비되며, 상기 화격자 굽(1240)은 표면이 열처리된 합금강 재질을 가지고, 용접에 의해 상기 화격자 본체(1212, 1222)의 하부에 장착된다.

상기 화격자 본체(1212, 1222)의 상부는 화격자덮개(1214, 1224)에 의하여 보호되며, 상기 화격자덮개(1214, 1224)에는 복수개의 연소공기 분사공(1214a, 1224a)이 형성된다. 상기 연소공기 분사공(1214a, 1224a)은 상기 화격자덮개(1214, 1224)의 상면으로부터 냉각수 재킷(미도시)을 관통하여 화격자덮개(1214, 1224)의 상면에 대하여 법선방향으로 형성되어 공기 공급부(1400)의 압력조정실(1410)과 통하도록 한다.

상기 연소공기 분사공(1214a, 1224a)으로는 압력조정실(1410) 내의 연소공기가 상기 화격자덮개(1214, 1224) 상면의 법선방향으로 분사되어 상기 화격자덮개(1214, 1224) 상부의 고형연료 뭉치와 강하게 교반작용을 일으켜 고형연료와 연소공기의 접촉을 촉진시켜 고형연료의 완전연소를 유도하는 것이 바람직하다.

상기 화격자 연소부(1200)는 고형연료가 이송되는 방향으로 복수개의 구간으로 분할되는 것이 바람직하며, 분할된 복수개의 구간 하부에는 복수개의 압력조정실(1410)이 각각 배치되어 복수개의 압력조정실(1410)을 통해 분할된 구간의 하부로 연소에 필요한 공기를 공급하게 된다.

상기 연소공기 분사공(1214a, 1224a)은 상기 화격자덮개(1214, 1224)의 상면에 복수개가 이격되게 배열되며, 복수개의 압력조정실(1410)과 연결되어 연소에 필요한 공기가 복수개의 압력조정실(1410)의 내부에서 상기 연소공기 분사공(1214a, 1224a)을 통하여 복수개의 구간으로 분할된 화격자 연소부(1200)의 전체 상면에서 고른 압력과 유량으로 분사될 수 있도록 한다. 상기 연소공기 분사공(1214a, 1224a)은 후술되는 연소공기 공급배관(1530)에 의해 복수개의 압력조절실(1410)과 연결되는 것이 바람직하다.

도 2를 참조하면, 상기 화격자 연소부(1200)로는 공기 공급부(1400)에 의해 연소에 필요한 공기가 공급되며, 공급되는 공기는 고형연료 저장소(미도시) 또는 외부로부터 흡입하여 복수개의 압력조정실까지 공기를 압송한 후 화격자 연소부(1200)로 이송된다.

상기 공기 공급부(1400)는 이송되는 고형연료의 연소효율을 향상시키기 위해 연소에 필요한 공기를 상기 화격자 연소부(1200)로 공급하는 역할을 하며, 복수개의 압력조정실(1410), 복수개의 압입송풍기(1420), 공기 도입배관(1430), 공기 공급배관(1440), 및 공기 자동유량제어부재(미도시)를 포함한다.

상기 복수개의 압력조정실(1410)은 복수개로 분할되는 화격자 연소부(1200)의 하부에 구비되어 분할된 화격자 연소부(1200)의 하부로 연소에 필요한 공기를 공급하고, 분할되는 각각의 구간으로 공급되는 공기의 공급량은 조절되는 것이 바람직하다.

상기 복수개의 압력조정실(1410)은 복수개의 압입송풍기(1420)와 각각 연결되며, 상기 복수개의 압입송풍기(1420)는 복수개의 압력조정실(1410)로 공급된 공기를 송풍하는 역할을 한다.

상기 복수개의 압입송풍기(1420)로는 공기 도입배관(1430)에 의해 공기가 공급되며, 상기 공기 도입배관(1430)는 고형연료 저장소(미도시) 또는 외부로부터 공기를 흡입하여 흡입한 공기를 복수개의 압입송풍기(1420) 까지 도입하게 된다.

상기 복수개의 압입송풍기(1420)와 복수개의 압력조정실(1410)은 복수개의 공기 공급배관(1440)에 의해 연결되며, 복수개의 공기 공급배관(1440)은 각각의 압입송풍기(1420)로 도입된 공기를 각각의 압력조정실(1410)로 공급하는 역할을 한다.

상기 복수개의 공기 공급배관(1440)에는 공기 자동유량제어부재(미도시)가 구비되며, 상기 공기 자동유량제어부재(미도시)는 각각의 압력조정실(1400)로 공급되는 공기의 공급유량을 측정하여 제어하는 역할을 한다. 상기 복수개의 압입송풍기(1420)는 공기 자동유량제어부재(미도시)에 의해 운전되는 것이 바람직하며, 상기 공기 자동유량제어부재(미도시)는 후술되는 제어부(1900)에 의해 제어되는 것이 바람직하다.

상기 복수개의 압력조정실(1420)은 연소공기 분사공(1214a, 1224a)으로 공기가 고르게 확산될 수 있도록 기류확산부재(미도시)를 구비하며, 상기 화격자 연소부(1200)의 분할된 구간으로 공급되는 공기가 머물러 일정 압력을 유지함으로써 분할된 구간 내 상기 고정화격자(1210)와 가동화격자(1220)에 배열된 다수의 상기 연소공기 분사공(1214a, 1224a)을 통하여 공기의 압력과 유량을 고르게 분사하여 분할된 구간 내의 고형연료와 공기의 접촉을 고르게 유지함으로써 분할된 구간 내 상기 고정화격자(1210)와 가동화격자(1220) 상부의 고형연료가 고르게 연소될 수 있도록 한다.

상기 화격자 연소부(1200)로 공급되는 공기는 공기 공급부(1400)의 압력조정실(1420)로 공급되어 상기 고정화격자(1210)와 가동화격자(1220)의 하부로부터 상기 연소공기 분사공(1214a, 1224a)을 통과하여 상기 고정화격자(1210)와 가동화격자(1220)의 상부로 분사되어 상기 고정화격자(1210)와 가동화격자(1220) 상부의 고형연료를 교반하며 연소시키면서 연소가스로 전환되어 후술되는 연소실(1500)의 하측부로 유입된다.

상기 공기 공급부(1400)를 구성하는 복수개의 압입송풍기(1420)는 상기 복수개의 공기 공급배관(1440)을 통해 복수개의 압력조정실(1410)로 공기를 개별적으로 송풍하며, 상기 독립적으로 운전되는 복수개의 압입송풍기(1420)를 통해 공기가 공급됨으로써 상기 고정화격자(1210)와 가동화격자(1220)의 상부로 이동하는 고형연료의 원활하게 연소시키면서 송풍 동력을 절약하게 된다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 화격자덮개(1214, 1224)와 화격자 측벽(1250)의 고형연료 접촉면은 내마모성 강판으로 제작되는 것이 바람직하며, 상기 화격자덮개(1214, 1224)가 내마모성 강판으로 제작됨으로써 높은 온도에서도 쉽게 마멸되지 않아 상기 고정화격자(1210)와 가동화격자(1220)의 수명을 연장시킬 수 있고, 상기 고정화격자(1210)와 가동화격자(1220)는 구조용강판과 내마모성강판으로 구성되는 용접구조로 하여 화격자 1개의 폭을 넓게 제작할 수 있음으로써 초기 제작비용과 교체비용을 절감시킬 수 있으며, 화격자 사이의 연결부분을 최소화하여 설치와 유지보수가 용이한 장점을 가지게 된다.

도 2를 참조하면, 상기 화격자 연소부(1200)의 상부에는 연소실(1500)이 구비된다. 상기 연소실(1500)은 다수의 수관으로 구성된 수냉벽으로 둘러싸인 공간으로 형성되며, 상기 화격자 연소부(1200)에서 고형연료의 연소과정에서 발생하는 가연성 가스를 완전히 연소시키고, 상기 연소실(1500)의 고온 분위기 속에서 악취성분이 분해되어 제거되게 한다.

상기 연소실은(1500)의 하측부는 하부에서 상부로 축소되는 형상을 가지며, 하부에서 상부로 축소되는 형상을 가짐으로써 연소가스를 빠른 속도로 연소실(1500)의 상측부로 이동시키게 된다. 상기 연소실(1500)의 상측부는 상기 연소실(1500)의 하측부 상부에 충분한 내부공간을 가지도록 구비되어 악취성분을 분해할 수 있는 충분한 반응시간을 확보할 수 있게 된다. 상기 연소실(1500)의 하측부에는 확인창(미도시)가 구비되는 것이 바람직하며, 상기 확인창(미도시)은 연소실(1500)의 하측부에 복수개가 구비되고, 복수개의 확인창(미도시)은 복수개의 압력조정실(1410) 상부에 구비되는 것이 바람직하다. 상기 확인창(미도시)은 화격자 연소부(1200)에서 연소되는 고형연료가 연소되는 상태를 관리자 또는 작업자가 확인하기 위해 연소실(1500)의 하측부에 구비되며, 관리자 또는 작업자가 고형연료의 연소상태를 확인한 후 개별 실린더(1232)로 공급되는 유압을 조절하여 화격자 연소부(1200)에서 이송되는 고형연료의 이송속도를 조절하게 된다.

상기 화격자 연소부(1200)의 끝단에는 산화재 배출부(1600)가 구비되며, 상기 산화재 배출부(1600)로는 상기 화격자 연소부(1200)에서 고형연료가 연소된 후 잔존하는 산화재와 불연물이 외부로 배출되게 된다.

상기 공기 공급부(1400)와 상기 연소실(1500) 및 상기 화격자 연소부(1200)에는 계측부(1800)가 설치되며, 상기 계측부(1800)는 상기 연소실(1500)의 공기 유량, 연소가스의 유량, 연소실의 온도, 연소실의 산소농도 및 상기 가동화격자(1220)와 고정화격자(1210)의 표면온도를 측정하며, 측정된 데이터는 후술되는 제어부(1900)로 전송된다.

상기 계측부(1800)는 공기 유량검출기(1810), 연소가스 유량검출기(1820), 제1온도 검출기(1830), 산소농도검출기(1840), 제2온도 검출기(1850)를 포함한다.

상기 공기 유량검출기(1810)는 상기 공기 도입배관(1430)과 공기 공급배관(1440)에 각각 구비되어 분할된 화격자 연소부(1200)로 공급되는 공기의 공급유량과 도입유량을 측정하고, 상기 연소가스 유량검출기(1820)는 상기 연소실(1500)의 상측부 후면 벽에 구비되어 상기 연소실(1500)에서 배출되는 연소가스의 유량을 측정한다. 상기 제1온도 검출기(1830)는 상기 연소실(1500)의 상측부 후면 벽에 구비되어 연소가스의 온도를 측정하고, 상기 산소농도검출기(1840)는 상기 연소실(1500)의 상부측 후면 벽에 구비되어 연소가스에 함유된 산소의 농도를 측정하며, 상기 제2온도 검출기(1850)는 상기 화격자 연소부(1200)의 상부에 구비되어 상기 고형연료를 연소시키는 상기 가동화격자(1220)와 고정화격자(1210)의 표면온도를 측정하는 역할을 한다.

상기 제2온도 검출기(1850)가 상기 고형연료를 연소시키는 상기 가동화격자(1220)와 고정화격자(1210)의 표면온도를 측정함으로써 상기 화격자 연소부(1200)에서 이송되면서 연소되는 고형연료의 연소상태를 유추하여 개별 실린더(1232)로 공급되는 유압을 조절하여 화격자 연소부(1200)에서 이송되는 고형연료의 이송속도를 조절하게 된다.

상기 계측부(1800)에서 측정한 상기 공기 도입유량과 분할된 구간별 공급유량, 상기 연소실(1500) 상부측의 연소가스의 온도, 연소가스의 유량, 연소가스의 산소 농도 및 상기 가동화격자(1220)와 고정화격자(1210)의 표면온도 데이터는 제어부(1900)로 전송되며, 상기 제어부(1900)는 상기 가동화격자(1220)의 이동속도 및 상기 연소실(1500) 및 상기 화격자 연소부(1200)의 하부로 공급되는 공기의 공급량을 제어하여 고형연료의 연소를 원활하게 하면서 이송되는 고형연료의 이송속도를 자동으로 제어하게 된다.

상기 제어부(1900)는 상기 계측부(1800)에서 전송한 데이터를 토대로 상기 화격자 연소부(1200)에서 연소되는 고형연료의 연소상태를 파악하게 된다. 상기 화격자 연소부(1200)에서 이송되는 고형연료가 기준상태보다 빠르게 연소할 경우에는 실린더부재(1230)의 개별 실린더(1232)를 동작시켜 상기 화격자 연소부(1200)의 최상단에 위치하는 가동화격자(1220)의 이동속도를 설정속도보다 빠르도록 제어하는 것이 바람직하다. 반대로 상기 화격자 연소부(1200)에서 이송되는 고형연료가 기준상태보다 느리게 연소할 경우에는 상기 실린더부재(1230)의 개별 실린더(1232)를 동작시켜 상기 화격자 연소부(1200)의 최상단에 위치하는 가동화격자(1220)의 이동속도를 설정속도보다 느리도록 제어하여 상기 화격자 연소부(1200)에서 이송되는 고형연료의 이송속도를 조절하면서 연소시키게 된다. 상기 화격자 연소부(1200)의 최상단에 위치하는 가동화격자(1220)를 제외한 나머지 가동화격자(1220)는 설정속도로 이동하면서 화격자 연소부(1200)에서 고형연료를 순차적으로 하부로 이동시키게 된다.

따라서, 고형연료가 화격자 연소부(1200)의 일측에서 타측으로 개별적으로 동작하는 복수개의 가동화격자(1220)에 의해 이송됨으로써 가동화격자(1220)의 부분적 고장 시에도 고형연료를 이송시킬 수 있고, 부분적으로 발생하는 가동화격자(1220)의 고장을 운전 중에도 수리할 수 있다. 또한, 연소공기 분사공(1214a, 1224a)이 화격자덮개(1214, 1224)의 상면에 대하여 법선방향으로 설치되어 있어 연소공기를 고형연료 뭉치의 하부에서 화격자덮개(1214, 1224)의 법선방향으로 분사하여 고형연료를 교반함으로써 고형연료와 연소공기의 접촉을 촉진하여 연소효율을 증대시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

1000 : 고형연료 연소설비 1100 : 투입부
1200 : 화격자 연소부 1210 : 고정화격자
1220 : 가동화격자 1230 : 실린더부재
1232 : 개별 실린더 1240 : 화격자 굽
1250 : 화격자 측벽 1300 : 연료공급부
1400 : 공기 공급부 1410 : 압력조정실
1420 : 압입송풍기 1430 : 공기 도입배관
1440 : 공기 공급배관 1500 : 연소실
1600 : 산화재 배출부 1700 : 냉각수 공급부
1800 : 계측부 1810 : 공기 유량검출기
1820 : 연소가스 유량검출기 1830 : 제1온도 검출기
1840 : 산소농도검출기 1850 : 제2온도 검출기
1900 : 제어부

Claims

고형연료가 투입부재에 의해 투입되는 투입부;
상기 투입부로 투입된 고형연료를 일측에서 타측으로 순차적으로 이동시키며 상부에서 하부로 점진적으로 돌출되게 번갈아 배치되는 복수개의 고정화격자와, 각각의 고정화격자 상부에 구비되어 고정화격자의 상부에서 왕복이동하는 복수개의 가동화격자와, 상기 복수개의 가동화격자를 개별적으로 구동시키는 실린더부재와, 상기 고정화격자 및 상기 가동화격자의 전단 하부에 구비되는 화격자 굽과, 상기 복수개의 고정화격자와 가동화격자의 양 측면에 이격되게 배치되어 상기 복수개의 고정화격자 및 가동화격자를 지지하며 상기 복수개의 가동화격자를 구동하는 동력을 제공하는 상기 실린더부재를 고정하는 화격자 측벽을 포함하는 화격자 연소부;
상기 투입부로 투입된 고형연료를 상기 화격자 연소부로 공급하는 연료공급부;
상기 화격자 연소부로 공급된 후 이송되는 고형연료의 연소효율을 향상시키기 위해 연소에 필요한 공기를 상기 화격자 연소부로 공급하는 공기 공급부;
상기 화격자 연소부에서 고형연료의 연소 시 발생되는 가연성 가스를 연소시키고 악취성분을 분해제거하는 연소실; 및
상기 화격자 연소부의 끝단에 구비되며 상기 화격자 연소부에서 고형연료가 연소된 후 잔존하는 산화재와 불연물을 외부로 배출하는 산화재 배출부를 포함하되,
상기 실린더부재는,
상기 화격자 측벽의 내측에 고정단이 연결되고, 상기 고정단과 대응되게 위치하는 이동단은 상기 가동화격자의 양단 하부에 요동왕복기구에 의해 연결되며, 상기 복수개의 가동화격자를 개별적으로 왕복이동시키는 동력을 제공하는 복수개의 개별 실린더를 포함하는 고형연료 연소설비.
청구항 1에 있어서,
상기 화격자 연소부에서 고형연료가 연소 시 가열되는 상기 고정화격자 및 가동화격자를 냉각시키도록 상기 고정화격자 및 가동화격자에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부를 더 포함하는 고형연료 연소설비.
청구항 2에 있어서,
상기 공기 공급부와 상기 연소실 및 상기 화격자 연소부의 상부에 설치되며, 상기 연소실의 공기 유량, 연소가스의 유량, 연소실의 온도, 연소실의 산소농도 및 상기 고정화격자와 가동화격자의 표면온도를 측정하는 계측부를 더 포함하는 고형연료 연소설비.
청구항 3에 있어서,
상기 계측부에서 측정된 데이터가 전송되며, 상기 가동화격자의 이동속도 및 상기 연소실 및 상기 화격자 연소부의 하부로 공급되는 공기의 공급량을 제어하는 제어부를 더 포함하는 고형연료 연소설비.
청구항 4에 있어서,
상기 제어부는,
상기 계측부에서 전송한 데이터를 토대로 상기 화격자 연소부에서 연소되는 고형연료의 연소상태를 파악한 후 고형연료가 기준상태보다 빠르게 연소하면 실린더부재를 동작시켜 최상단에 위치하는 가동화격자의 이동속도를 설정속도보다 빠르도록 제어하고,
고형연료가 기준상태보다 느리게 연소하면 상기 실린더부재를 동작시켜 최상단에 위치하는 가동화격자의 이동속도를 설정온도보다 느리도록 제어하는 고형연료 연소설비.
청구항 4에 있어서,
상기 공기 공급부는,
상기 화격자 연소부의 하부에 구비되며 상기 화격자 연소부로 공급되어 이송되는 고형연료의 연소효율을 향상시키기 위해 공기를 상기 화격자 연소부의 하부로 공급하는 복수개의 압력조정실과,
상기 복수개의 압력조정실과 각각 연결되어 상기 복수개의 압력조정실로 공급된 공기를 송풍하는 복수개의 압입송풍기와,
외부로부터 공기를 흡입하여 흡입한 공기를 복수개의 압입송풍기까지 도입하는 공기 도입배관과,
각각의 압입송풍기와 각각의 압력조정실을 연결하며 각각의 압입송풍기로 도입된 공기를 각각의 압력조정실로 공급하는 복수개의 공기 공급배관과,
상기 복수개의 공기 공급배관에 구비되어 각각의 압력조정실로 공급되는 공기의 공급유량을 측정하고 각각의 압력조정실로 공급되는 공기의 유량을 제어하는 공기 자동유량제어부재를 포함하며,
상기 복수개의 압입송풍기는 상기 공기 자동유량제어부재에 의하여 운전되며 상기 공기 자동유량제어부재는 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 고형연료 연소설비.
청구항 6에 있어서,
상기 계측부는,
상기 공기 도입배관과 복수개의 공기 공급배관에 각각 구비되어 상기 복수개의 압력조정실로 공급되는 공기의 공급유량과 도입유량을 측정하는 공기 유량검출기와,
상기 연소실의 후면 벽에 구비되며 상기 연소실에서 배출되는 연소가스의 유량을 측정하는 연소가스 유량검출기와,
상기 연소실 후면 벽에 구비되며 연소가스의 온도를 측정하는 제1온도 검출기와,
상기 연소실 후면 벽에 구비되며 연소가스에 함유된 산소의 농도를 측정하는 산소농도검출기와,
상기 화격자 연소부의 상부에 구비되며 상기 고형연료를 연소시키는 상기 가동화격자와 고정화격자의 표면온도를 측정하는 제2온도 검출기를 포함하는 고형연료 연소설비.
삭제
청구항 6에 있어서,
상기 화격자 연소부는,
상기 고형연료가 이송되는 방향으로 복수개의 구간으로 분할되며, 분할된 복수개의 구간 하부에 복수개의 압력조정실이 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 고형연료 연소설비.
삭제
청구항 6에 있어서,
상기 고정화격자와 상기 가동화격자는 각각,
화격자 본체와,
상기 화격자 본체의 상부를 보호하며 고형연료와 그 상부에 위치하는 가동화격자 및 고정화격자를 지지하는 화격자덮개를 포함하며,
상기 화격자 본체의 내부에는 상기 냉각수 공급부에서 공급되는 냉각수가 순환하는 냉각수 재킷이 형성되고,
상기 화격자덮개에는 상기 냉각수 재킷을 관통하며 상기 화격자덮개 상면에 대하여 법선방향으로 설치되고 상기 압력조정실과 통하여 상기 공기 공급부에서 공급되는 연소공기를 상기 화격자덮개의 상면으로 분사하는 연소공기 분사공이 형성되는 고형연료 연소설비.
청구항 11에 있어서,
상기 연소공기 분사공은 상기 화격자덮개의 상면에 복수개가 이격되게 배열되며, 상기 화격자덮개의 상면에서 하부의 냉각수 재킷을 관통하여 화격자덮개의 상면에 대하여 법선방향을 향하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 고형연료 연소설비.
청구항 12에 있어서,
상기 화격자덮개는 내마모성 강판제로 제작되는 것을 특징으로 하는 고형연료 연소설비.