KR101995679B1 - 비중차를 이용한 청정 연료 분리장치를 구비한 보일러 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐유를 비중차에 의해 연료로 분리하기 전 폐유에 포함된 이물질을 1차적으로 제거함으로써 재활용된 연료의 연소효율을 향상시킬 수 있으며 특히, 폐유를 재활용하여 보일러의 연료로 사용한다는 측면에서 환경문제와 원가문제를 동시에 해결할 수 있는 비중차를 이용한 청정 연료 분리장치를 구비한 보일러 시스템에 관한 것이다.

Description

비중차를 이용한 청정 연료 분리장치를 구비한 보일러 시스템{Boiler system with oil separator using specific gravity difference}

본 발명은 비중차를 이용한 청정 연료 분리장치를 구비한 보일러 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 버려지는 폐유를 재활용하여 보일러의 연료로 활용할 수 있는 보일러 시스템에 관한 것이다.

최근 산업화가 급격하게 진행됨에 따라 산업용 기계장치로부터 버려지는 폐유의 발생량이 크게 증가하고 있는 바, 이러한 폐유를 그대로 처분할 경우 폐유에 함유되어 있는 각종 중금속 등의 유해물질이 그대로 자연에 방류되기 때문에 환경오염을 유발시키게 된다. 즉, 대부분의 폐유는 처리 전 이물질을 제거하는 공정을 거친 뒤 처리되거나 이물질이 제거된 폐유를 분리하여 재활용한 뒤 적절한 사용처에 공급되어 사용된다.

폐유를 연료로서 재활용하기 위하여 사용되는 일반적인 재활용 시스템은 분무식 연소시스템이 주로 적용되고 있으며 종래의 분무식 연소시스템은 오일펌프를 사용하여 폐유를 공급시키는 과정에서 오일필터에 의하여 불순물이 여과된 오일을 연료노즐을 거쳐 미립화시켜 분사되도록 하는 연료분사계통과, 연소공기공급실로부터 공급되는 공기가 연료노즐의 주변을 에워싸도록 하는 공기공급계통으로 나뉘어진다.

또한, 상기 연료분사계통의 연료노즐로부터 분무되는 오일과 공기공급계통으로부터 공급되는 공기가 연소실의 내부에서 혼합되어 혼합연료를 형성토록 이루어지는 동시에, 상기 연소실의 내부에는 혼합연료를 고전압 스파크에 의하여 점화 및 연소시킬 수 있도록 하는 점화장치가 설치되며, 상기 점화장치에 의한 혼합연료의 연소과정에서 발생하는 연소열이 송풍팬에 의하여 연소실 일측에 구비된 난방용 또는 온수용 열교환기측으로 공급되도록 이루어져 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 분무식 연소시스템은 오일펌프를 사용하여 연료노즐측으로 폐유를 직접 공급시키는 과정에서 오일필터에 의하여 불순물이 걸러지도록 함에 따라, 오일필터가 매우 빠른 시간내에 불순물로 막히게 되어 오일필터를 수시로 교체하여야 하는 문제점이 있었을 뿐만 아니라, 오일필터에 의하여 미립자 성분의 불순물은 제거가 가능하지만 폐유 중에 포함된 수분의 제거는 불가능하게 되는 문제점이 있었다.

특히, 이렇게 재활용된 폐유는 난방 기능을 수행하거나 온수를 생성시키는 산업용 보일러에 주로 사용되는데 폐유의 불순물의 제거가 미흡할 경우 보일러의 연소 효율이 떨어지고 각종 기계장치의 고장을 야기할 수 있다.

공개특허 10-2010-0041966

본 발명은 상기 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 폐유를 비중차에 의해 연료로 분리하기 전 폐유에 포함된 이물질을 1차적으로 제거함으로써 재활용된 연료의 연소효율을 향상시킬 수 있으며 특히, 폐유를 재활용하여 보일러의 연료로 사용한다는 측면에서 환경문제와 원가문제를 동시에 해결할 수 있는 보일러 시스템를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 수단으로, 폐유를 공급받아 이물질을 제거한 뒤 이를 기능유로 분리시키는 분리 유닛 및 상기 분리 유닛으로부터 분리된 기능유를 공급받아 이를 연료로 사용하는 보일러 유닛을 포함하는 비중차를 이용한 청정 연료 분리장치를 구비한 보일러 시스템에 있어서, 상기 분리 유닛은, 폐유공급배관으로 이송된 폐유를 저장하는 제1 저장탱크; 상기 제1 저장탱크에 유입된 폐유에 부유된 이물질이 배출되는 제1 배출관; 상기 제1 저장탱크에 저장된 폐유를 전달받아 저장하는 제2 저장탱크; 상기 제2 저장탱크에 저장된 폐유에 침지된 이물질이 배출되는 제2 배출관; 상기 제2 저장탱크에 저장된 폐유를 전달받아 저장하며 저장된 폐유를 비중 차이에 의해 각각의 기능유로 분리시키는 분리 탱크; 및 상기 분리 탱크에 분리 저장된 각각의 기능유 중 어느 하나 이상을 상기 보일러 유닛으로 공급하는 공급관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 저장탱크와 제2 저장탱크가 연통되는 지점에는 폐유의 이동을 단속하는 제1 밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 제2 배출관의 관로에는 제2 밸브 및 제3 밸브가 서로 이격된 채 설치되되 상기 제2 밸브를 잠그고 제3 밸브를 개방한 상태에서 상기 제2 배출관에 축적된 이물질의 청소가 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보일러 유닛은, 순환수를 가열하는 보일러; 상기 보일러로 순환수를 공급하는 순환수 공급부; 상기 분리 탱크로부터 기능유를 전달받아 연료로서 저장하며 상기 순환수를 가열하기 위한 연료를 상기 보일러로 공급하는 연료 공급부; 및 외부로부터 공기를 흡입하되, 상기 연료의 연소에 따라 발생하는 배기가스를 이용해 흡입된 공기를 가열하고 가열된 공기를 상기 보일러로 공급하는 에어프리히터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 보일러 유닛은, 상기 에어프리히터를 통과한 배기가스에 포함된 분진을 포집하도록 상기 에어프리히터와 배출스택을 연결하는 배기관의 경로에 설치되는 더스트제거부;를 더 포함하며, 상기 더스트제거부는, 상기 배기관의 하부에 장착되며 세척액이 수용되는 복수 개의 챔버가 일렬로 나열된 세척탱크부; 배기관의 내부에 설치되며 필터부재를 상기 배기관의 내부로 안내하되 필터부재를 상기 복수 개의 챔버에 순차적으로 침지시키도록 필터부재를 순환시키는 가이드부; 상기 가이드부에 의해 안내되는 필터부재의 표면에 포집된 분진을 제거하도록 상기 복수 개의 챔버 내에 설치되는 브러쉬부; 및 상기 세척탱크부의 내부에 설치되며 상기 필터부재에 압축공기를 분사하는 공기분사부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가이드부는, 일렬로 나열된 복수 개의 챔버를 각각 통과하도록 파형으로 굴곡지며 필터부재의 양단이 접속하는 가이드홈이 길이방향을 따라 형성되는 한 쌍의 레일부재; 및 상기 한 쌍의 레일부재의 경로 상에 설치되며 한 쌍의 레일부재를 따라 필터부재를 전진시키는 이송부재;를 포함하며, 상기 더스트제거부는, 상기 한 쌍의 레일부재 간의 사이 간격을 조절하여 필터부재에 장력을 부여하는 장력조절부;를 더 포함하며, 상기 장력조절부는, 배기관의 외측으로 장착되되 한 쌍의 레일부재 각각에 연결되는 한 쌍의 베이스판; 상기 한 쌍의 베이스판 각각에서 배기관의 상부 중심으로 연장되는 제1 암과 제2 암; 및 상기 제1 암과 제2 암을 서로 이격시키도록 제1 암과 제2 암 사이에 설치되는 탄성스프링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 폐유를 비중차에 의해 연료로 분리하기 전 폐유에 포함된 이물질을 1차적으로 제거함으로써 재활용된 연료의 연소효율을 향상시킬 수 있으며 특히, 폐유를 재활용하여 보일러의 연료로 사용한다는 측면에서 환경문제와 원가문제를 동시에 해결할 수 있는 효과를 제공한다.

도 1 내지 도 2는 본 발명에 따른 보일러 시스템의 전체적인 구성을 보인 도면.
도 3은 본 본 발명에 따른 분리 유닛의 전체적인 구성을 보인 도면.
도 4는 도 3에 도시된 제1 저장탱크의 구성을 보인 도면.
도 5는 제2 배출관에 모여진 이물질을 청소하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 6은 분리 탱크의 구성을 보인 도면.
도 7은 이물질저장조의 구성을 보인 도면.
도 8은 도 1에 도시된 A 부분의 외관을 도시한 도면.
도 9는 도 8에 도시된 B-B선을 기준으로 하는 단면을 개략적으로 도시한 도면.
도 10은 가이드부와 필터부재의 결합관계를 보인 도면.
도 11은 세척탱크부와 브러쉬부의 구성을 보인 도면.
도 12는 브러쉬부의 일례를 도시한 도면.
도 13은 레일부재의 개념을 설명하기 위한 도면.
도 14는 이송부재의 개념을 설명하기 위한 도면.
도 15 내지 도 16은 도 9에 도시된 C-C 선을 기준으로 하는 단면을 개략적으로 도시한 도면으로, 장력조절부의 작용을 설명하기 위한 도면.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

본 발명에 따른 보일러 시스템은 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 크게 폐유를 공급받아 이물질을 제거한 뒤 이를 기능유로 분리시키는 분리 유닛(SU) 및 상기 분리 유닛(SU)으로부터 분리된 기능유를 공급받아 이를 연료로 사용하는 보일러 유닛(BU)을 포함하는 것으로 정의될 수 있다.

분리 유닛(SU)은 도 1에 도시된 바와 같이 보일러 유닛(BU) 측에서 생성되는 폐유를 바이패스관(BP)을 통해 공급받거나, 도 2에 도시된 바와 같이 별도 폐유공급업자를 통해 폐유를 공급받을 수 있다.

상기 바이패스관(BP)을 통해 공급받는 폐유는 대부분 보일러 유닛(BU)에서 누유된 것들이며, 이러한 누유된 폐유는 후술 될 보일러 유닛(BU)의 연료 공급부(30)에 별도 저장되며 상기 바이패스관(BP)은 연료 공급부(30)와 분리 유닛(SU)의 폐유공급배관(1)에 직결된다. 분리 유닛(SU)에 의해 재활용된 연료는 연료 공급부(30)로 공급되는 구조를 갖춘다.

먼저, 분리 유닛(SU)은 도 3에 도시된 바와 같이 폐유공급배관(1)으로 이송된 폐유를 저장하는 제1 저장탱크(2), 상기 제1 저장탱크(2)에 유입된 폐유에 부유된 이물질이 배출되는 제1 배출관(3), 상기 제1 저장탱크(2)에 저장된 폐유를 전달받아 저장하는 제2 저장탱크(4), 상기 제2 저장탱크(4)에 저장된 폐유에 침지된 이물질이 배출되는 제2 배출관(5), 상기 제2 저장탱크(4)에 저장된 폐유를 전달받아 저장하며 저장된 폐유를 비중 차이에 의해 각각의 기능유로 분리시키는 분리 탱크(6) 및 상기 분리 탱크(6)에 분리 저장된 각각의 기능유 중 어느 하나 이상을 상기 보일러 유닛(BU)으로 공급하는 공급관(7)을 포함하는 것으로 정의될 수 있다.

폐유공급배관(1)으로부터 공급된 폐유는 최초 제1 저장탱크(2)에 저장되며 폐유에 함유된 상대적으로 가벼운 비중의 이물질들은 제1 저장탱크(2)에 저장된 폐유의 수면위로 떠오르게 된다. 자중에 의해 떠오른 이물질은 제1 배출관(3)으로 자연스럽게 배출되며 이러한 이물질을 용이하게 배출시키기 위해 제1 배출관(3)의 경로에는 흡입펌프 등을 설치할 수도 있다. 이때 제1 배출관(3)은 떠오른 이물질의 용이한 배출을 위해 제1 저장탱크(2)의 상부에 형성되는 것이 바람직하다. 제1 배출관(3)을 통해 배출된 이물질은 제1 이물질저장통(1B)에 저장된다.

제2 저장탱크(4)는 제1 저장탱크(2)와 인접 설치되며 폐유에 부유된 이물질이 제거된 상태의 폐유를 전달받는다.

상기 제1 저장탱크(2)와 제2 저장탱크(4)가 연통되는 지점에는 폐유의 이동을 단속하는 제1 밸브(8)가 설치되며 제1 밸브(8)의 개도여부에 따라 제1 저장탱크(2)에 저장된 폐유가 제2 저장탱크(4)로 공급되거나, 공급이 중지될 수 있다. 제1 밸브(8)는 제1 저장탱크(2)와 제2 저장탱크(4)의 하부에 설치되는 것이 바람직하다.

제2 저장탱크(4)의 하면에는 일측을 향해 하향 경사진 구배가 형성되어 있으며, 상기 구배에 의해 제2 저장탱크(4)에 저장된 폐유에서 상대적으로 무거운 비중의 이물질이 일측으로 모인다. 제2 저장탱크(4)의 하면 일측에 모인 이물질은 제2 배출관(5)으로 배출되어 폐유로부터 분리된다.

제2 저장탱크(4)의 상부에는 가이드부재(4a)가 설치될 수 있으며 제1 저장탱크(2)에 저장된 폐유가 제2 저장탱크(4)를 향해 지속적으로 공급되면 제2 저장탱크(4)에서 흘러 넘치는 폐유가 상기 가이드부재(4a)를 따라 흘러 분리 탱크(6)로 공급된다.

제2 배출관(5)에 모여진 이물질을 청소하기 위하여 상기 제2 배출관(5)의 관로에는 제2 밸브(5a) 및 제3 밸브(5b)가 서로 이격된 채 설치되며, 폐유공급배관(1)으로부터 분기된 분기관(5c)이 연합되어 제2 배출관(5)을 향해 폐유가 강한 압력으로 토출되도록 할 수 있다.

도 5a에 도시된 바와 같이 제2 밸브(5a)를 개방하고 제3 밸브(5b)를 폐쇄한 상태가 되면 제2 저장탱크(4)의 하면 일측에 모여진 이물질이 제2 배출관(5)으로 유입된다. 이 상태에서, 도 5b에 도시된 바와 같이 제2 밸브(5a)를 잠그고 제3 밸브(5b)를 개방한 상태에서 분기관(5c)을 통해 폐유를 강한 압력으로 토출시키면 토출되는 폐유와 함께 제2 배출관(5)에 축적된 이물질이 외부로 배출되어 청소가 이루어진다. 이렇게 배출된 이물질은 제2 이물질저장통(2B)에 저장된다.

제1 저장탱크(2)와 제2 저장탱크(4)를 통과한 폐유는 폐유에 부유되거나 침지된 이물질이 모두 제거가 된 상태이므로 이물질이 최소화된 상태에서 분리 탱크(6) 측으로 공급될 수 있다.

분리 탱크(6)는 제2 저장탱크(4)에서 범람한 폐유를 전달받아 일정시간 동안 유지시켜 폐유의 성분들의 비중차이에 의해 자연스럽게 분리되도록 한 뒤 얻어진 기능유를 저장한다.

폐유는 유화액의 형태로 이루어지게 되는데 이러한 폐유에서 휘발유, 경유, 중유 등을 비중차에 의해 분리시켜 기능유로서 분리 탱크(6)에 저장하게 된다.

도 6에 도시된 바와 같이 분리 탱크(6)에는 휘발유, 경우, 중유가 서로 비중차에 분리된 상태에서 저장되며 최하방에는 미쳐 제거되지 않은 이물질이 축적될 수 있다.

상기 기능유 중 비중이 가장 큰 중유가 분리 탱크(6)의 하방에 분리 저장될 수 있으며, 이렇게 분리된 중유는 공급관(7)에 의해 연료 공급부(30) 측으로 공급되고 나머지 휘발유, 경유 등은 필요 사용처에 공급되거나 별도 저장하여 재활용 연료로 판매 처리할 수 있다.

분리 탱크(6)의 하방에는 축적된 이물질의 배출을 위한 드레인(6a)이 형성될 수 있으며, 분리 탱크(6)에서 배출된 이물질은 제3 이물질저장통(3B)에 저장된다.

도 7에 도시된 바와 같이 제1, 2, 3 이물질저장통(1B, 2B, 3B)에 저장된 이물질과 소량의 폐유는 이물질저장조(9)에 모여진다. 이물질저장조(9)에는 거름부재(9a) 구비되며 상기 거름부재(9a)에 의해 이물질저장조(9)로 투입되는 이물질들이 대부분 걸러지며 이물질저장조(9)에 저장된 나머지 폐유는 폐유공급배관(1) 측으로 순환 공급되는 구조를 갖춘다.

다음으로, 보일러 유닛(BU)은 순환수를 가열하는 보일러(10), 상기 보일러(10)로 순환수를 공급하는 순환수 공급부(20), 상기 분리 탱크(6)로부터 기능유를 전달받아 연료로서 저장하며 상기 순환수를 가열하기 위한 연료를 상기 보일러(10)로 공급하는 연료 공급부(30) 및 외부로부터 공기를 흡입하되, 상기 연료의 연소에 따라 발생하는 배기가스를 이용해 흡입된 공기를 가열하고 가열된 공기를 상기 보일러(10)로 공급하는 에어프리히터(40) 및 상기 에어프리히터(40)를 통과한 배기가스에 포함된 분진을 포집하도록 상기 에어프리히터(40)와 배출스택(60)을 연결하는 배기관(70)의 경로에 설치되는 더스트제거부(50)를 포함하는 것으로 정의될 수 있다.

본 발명에 따른 보일러 유닛(BU)은 순환수 공급부(20)에서 공급되는 순환수가 보일러(10)를 거치면서 가열되어 가열된 순환수를 필요로 하는 각각의 지점으로 공급된다.

보일러(10)는 연료 공급부(30)에서 공급되는 연료와 에어프리히터(40) 측에서 공급되는 공기를 이용해 연료를 점화하여 순환수가 유동하는 배관을 가열시키기 위한 공지의 보일러로서 연료의 연소작용에 따른 배기가스를 발생시킨다는 특징이 있다.

에어프리히터(40)는 보일러(10)의 연소 작용에 필요한 공기를 보일러(10) 측으로 공급하되 폐열을 활용하여 예열시키는 곳으로서 공기와 배기가스의 열교환이 일어난다.

즉, 보일러(10)는 배기가스의 배기열을 활용하여 적은 열량으로 연소에 필요한 공기를 필요한 온도까지 빠르게 상승시킬 수 있고, 예열에 활용할 수 있으므로, 합리적이고 효율적인 연료사용이 가능해진다.

순환수 공급부(20)는 보일러(10)로 공급되는 순환수가 저장되어 있으며 이 순환수는 순환수 공급부(20)와 보일러(10) 사이에 설치된 펌프(P)에 의해 압송되어 보일러(10) 측으로 공급된다.

정리하면, 연료와 공기가 보일러(10)로 공급되어 연소되고 연소에 따른 배기가스가 에어프리히터(40)와 배기관(70)을 거쳐 배출스택(60)으로 방류된다.

한편, 보일러(10), 연료 공급부(30) 등은 모두 유체의 이송이 가능하도록 일반적인 배관 구조를 갖추어 서로 연결된다.

에어프리히터(40)를 거친 배기가스는 배기관(70)을 통해 배출스택(60)으로 이송되어 대기중으로 방류된다. 이때 배기가스에 포함된 분진 또는 매연 등이 그대로 외부로 방류되면 환경오염을 유발할 수 있으므로 배기관(70)에 더스트제거부(50)가 설치되는 것이 일반적이다.

한편, 보일러 유닛을 장기간 구동하게 되면 배기가스에 포함된 분진 또는 매연이 배기관(70)에 고착되는데 이러한 이물질이 한 번 고착되면 이를 제거하는 것이 용이하지 않았다.

배기관(70)의 내면에 고착된 이물질을 청소하려면 배기관(70)을 분해하거나 배기관(70)에 별도 구멍을 내어 브러시나 쇠갈고리 등으로 배기관(70)의 표면을 긁어내면서 이물질을 제거하였으나, 전문적인 기술가가 아니면 배기관(70)의 외주면이 손상되거나, 파손되는 등 이물질 제거 작업이 용이하지 못하고, 수작업에 의한 이물질 제거 작업 등 유지 보수에 막대한 시간이 소요되는 문제점이 있었으며, 이물질을 제거하기 위해서는 보일러 유닛의 구동을 중단해야 하는 문제점이 있었다.

여기서 더스트제거부(50)는 다양한 형태로 설치될 수 있으나, 보일러 유닛의 구동중에도 배기가스에 포함된 분진을 포집하여 정화된 배기가스를 대기중에 방류할 수 있도록 하고 분진을 포집하는 필터부재(200)의 자정작용이 자동으로 이루어질 수 있도록 하여 유지 보수의 용이성을 대폭 향상시켰고, 아울러 폐열을 재활용할 수 있도록 하였다.

이를 위해, 더스트제거부(50)는 대기중에 방류되는 배기가스에 포함된 분진을 포집하기 위하여 배기관(70)의 경로상에 설치된다. 이때, 더스트제거부(50)는 분진을 포집할 수 있는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있으며, 그 일례를 설명하면 다음과 같다.

더스트제거부(50)는 도 9에 도시된 바와 같이 크게 상기 배기관(70)의 하부에 장착되며 세척액이 수용되는 복수 개의 챔버가 일렬로 나열된 세척탱크부(100), 배기관(70)의 내부에 설치되며 필터부재(200)를 상기 배기관(70)의 내부로 안내하되 필터부재(200)를 상기 복수 개의 챔버에 순차적으로 침지시키도록 필터부재(200)를 순환시키는 가이드부(300), 상기 가이드부(300)에 의해 안내되는 필터부재(200)의 표면에 포집된 분진을 제거하도록 상기 복수 개의 챔버 내에 설치되는 브러쉬부(400) 및 상기 세척탱크부(100)의 내부에 설치되며 상기 필터부재(200)에 압축공기를 분사하는 공기분사부(500)를 포함하는 것으로 정의된다.

먼저, 필터부재(200)는 보일러(10)에서 발생하는 배기가스가 배기관(70)으로 유동할 때 배기가스에 포함된 분진을 포집한다. 이를 위해, 필터부재(200)는 도 10의 확대된 도면에 도시된 바와 같이 메쉬망(210)과 상기 메쉬망(210)의 양 단을 지지하는 지지대(220)로 구성될 수 있으며 일정 길이 연장되는 형태를 취한다.

필터부재(200)는 가이드부(300)에 의해 흡사 컨베이어벨트와 같은 폐쇄구조를 이룬 상태로 배기관(70)의 내부와 세척탱크부(100)를 순환한다.

즉, 필터부재(200)는 배기가스가 배기관(70)에서 유동할 때 배기가스에 포함된 분진을 포집하되 가이드부(300)를 따라 세척탱크부(100)를 순환하면서 자정작용이 이루어지므로 별도의 청소작업을 수행할 필요가 없다.

보다 구체적으로, 세척탱크부(100)의 챔버에는 필터부재(200)의 세척을 위한 세척액이 수용된다. 이때, 챔버는 복수 개가 개별적으로 존재하도록 구현되는 것이 바람직하며, 각각의 챔버에는 동일한 세척액이 수용될 수도 있고, 또는 서로 다른 성질의 세척액이 수용될 수도 있다. 그리고 상기 복수 개의 챔버는 세척탱크부(100)의 후방으로 향할수록 상단의 높이가 높아지는 것이 바람직하다. 즉, 세척탱크부(100)가 대략 계단의 형태로 이루어짐으로써 최상단에 위치한 챔버에서 넘쳐흐르는 세척액이 나머지 챔버로 고루 분배될 수 있다.

아울러, 제일 높은 곳에서 나온 세척액이 제일 낮은 곳에서 나온 세척액보다 상대적으로 깨끗하므로 세척액을 하부 방향으로 흘러서 재활용할 수도 있다. 이를 위해 세척액이 하부로 흐를 수 있도록 별도의 배관을 설치할 수도 있다.

도 11에 도시된 바와 같이 복수 개의 챔버는 일렬로 나열된 제1, 2, 3, 4 챔버(110, 120, 130, 140)로 구성되는 것을 예시한다. 여기서, 제1 챔버(110)의 상단 높이보다 제2 챔버(120)의 상단 높이가, 제2 챔버(120)의 상단 높이보다 제3 챔버(130)의 상단 높이가, 제3 챔버(130)의 상단 높이보다 제4 챔버(140)의 상단 높이가 높은 것이 바람직하다. 이는 제4 챔버(140)에서 세척액이 흘러넘칠 경우 흘러넘친 세척액이 제3 챔버(130)로 자연스럽게 유입되도록 하기 위함이다.

세척탱크부(100)가 배기관(70)의 하부에 장착되는 이유는 상대적으로 가벼운 고온의 배기가스가 배기관의 내부 상측에서 이동할 때 분진이 포집되기 전에 미리 외부로 유출되는 것을 방지하기 위함이다.

필터부재(200)는 상기 제1, 2, 3, 4 챔버(110, 120, 130, 140)를 순차적으로 경유하여 세척이 이루어지는데 제1 챔버(110)에서는 필터부재(200)에 포집된 분진을 불림하는 불림 공정이, 제2, 3 챔버(120, 130)에서는 필터부재(200)의 세정 공정이, 제4 챔버(140)에서는 필터부재(200)의 행굼 공정이 이루어진다. 이때, 제4 챔버(140)에는 기본적으로 세정이 완료된 필터부재(200)가 통과하게 되므로 다른 챔버보다 상대적으로 세척액의 오염도가 낮다. 때문에, 제4 챔버(140)에서 흘러넘치는 세척액을 소비해버리기 보단 제3 챔버(130) 내지 제1 챔버(110)를 향한 세척액의 보충으로 활용함으로써 자원을 최대한으로 활용할 수 있으며 낭비되는 자원을 최소화시킬 수 있다는 이점도 있다.

한편, 필터부재(200)는 고온의 배기가스에 의해 자체 온도가 상승하게 되는데, 최초 제1 챔버(110)를 경유하면서 세척액에 의해 필터부재(200)의 온도가 하강하게 된다. 이와 반대로, 고온의 필터부재(200)에 의해 제1 챔버(110)에 수용된 세척액이 고온으로 상승하게 되며, 이러한 고온의 세척액은 순환수를 가열하는데 활용될 수 있다.

이를 위해, 순환수가 제1 챔버(110)를 경유할 수 있도록 순환수가 유동하는 배관의 경로 상에 제1 챔버(110)를 경유하는 보조가열관(미도시)이 설치될 수도 있다.

다음으로, 브러쉬부(400)는 챔버 내에 설치되며 챔버로 진입한 필터부재(200)의 표면에 물리적인 외력을 가해 필터부재(200)에 포집된 분진을 분해시킨다.

브러시부(400)는 일례로, 제1 챔버(110)에 설치되는 한 쌍의 제1 브러쉬(410), 제2 챔버(120)에 설치되는 한 쌍의 제2 브러쉬(420), 제3 챔버(130)에 설치되는 한 쌍의 제3 브러쉬(430), 제4 챔버(140)에 설치되는 한 쌍의 제4 브러쉬(440)를 예시한다.

이때, 제1, 2, 3, 4, 브러쉬(410, 420, 430, 440)는 솔이 형성된 일반적인 원통 형상의 부재일 수 있으며, 특히, 도 12에 도시된 바와 같이 제2 브러쉬(420)와 제3 브러쉬(430) 중 적어도 어느 하나 이상에는 관통공(421, 431)이 관통될 수 있다. 그리고, 더스트제거부(50)는 상기 관통공(421, 431)을 향해 압충공기를 제공할 수 있도록 세척탱크부(100)의 외측으로 설치되는 압축부(C)를 더 포함할 수 있다.

즉, 압축부(C)가 가동되어 관통공(421, 431)으로 압축공기를 분사하면 챔버 내의 세척액에 거품을 형성하거나, 세척액 자체에 와류를 형성하여 필터부재(200)의 세척 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

다음으로, 가이드부(300)는 필터부재(200)가 이동하는 주로를 형성하며, 세척탱크부(100) 각각의 챔버에 순차적으로 침지될 수 있도록 필터부재(200)를 안내한다. 특히, 필터부재(200)는 가이드부(300)에 양단이 지지된 채 세척탱크부(100)와 배기관(70)의 내부를 순환한다.

상기 가이드부(300)는 도 10 및 도 13에 도시된 바와 같이 일렬로 나열된 복수 개의 챔버를 각각 통과하도록 파형으로 굴곡지며 필터부재(200)의 양단이 접속하는 가이드홈(311)이 길이방향을 따라 형성되는 한 쌍의 레일부재(310) 및 상기 한 쌍의 레일부재(310)의 경로 상에 설치되며 한 쌍의 레일부재(310)를 따라 필터부재(200)를 전진시키는 이송부재(320)를 포함하는 것으로 정의된다.

한 쌍의 레일부재(310) 각각은 대략 필터부재(200)의 폭만큼 서로 이격 배치되며 가이드홈(311)에 필터부재(200)의 지지대(220)가 접속하여 레일부재(310)의 길이방향을 따라 안내된다.

그리고, 레일부재(310)는 제1, 2, 3, 4 챔버(110, 120, 130, 140)를 각각 경유하도록 유연한 파형으로 굴곡지며, 배기관(70)의 내부에서 또한 분진의 포집률을 향상시키기 위해 파형으로 주행하는 것이 바람직하다.

지지대(220)는 유연한 재질로 구현될 수 있도록 하여 무리 없이 레일부재(310)의 형상에 대응되게 변형이 이루어지면서 레일부재(310)를 주행한다.

다음으로, 이송부재(320)는 레일부재(310)에 의해 안내되는 필터부재(200)를 전진시키는 작용을 담당한다. 이송부재(320)는 도 14a에 도시된 바와 같이 가이드홈(311)에 접속한 지지대(220)와 접촉이 이루어지도록 레일부재(310)를 관통하여 일부가 가이드홈(311)을 향해 노출되게 설치되는 것이 바람직하다. 이송부재(320)는 일반적인 캐스터의 형태로서 이를 회전시키기 위한 모터(미도시)가 별도 구비된다.

필터부재(200)의 전진을 위해 도 14b에 도시된 화살표 방향으로 이송부재(320)가 회전하면 이송부재(320)와의 마찰저항에 의해 필터부재(200)가 레일부재(310)의 경로를 따라 전진한다.

다음으로, 공기분사부(500)는 세척탱크부(100)를 거친 필터부재(200)의 표면에 잔류한 수분을 건조시키는 작용을 담당한다.

세척탱크부(100)를 거친 메쉬망(210)의 표면에는 챔버에 저장된 세척액이 잔류하는데 공기분사부(500)가 이를 불어내어 메쉬망(210)을 건조시킨다.

공기분사부(500)는 제4 챔버(140)에서 상승하는 필터부재(200)의 표면에 압축공기를 분사할 수 있도록 제4 챔버(140)의 상부에 설치되는 것이 바람직하다. 공기분사부(500)가 필터부재(200)의 표면에 잔류한 수분을 밀어내면, 이 수분은 소비되는 것이 아니라 제4 챔버(140)로 유입되어 다시 세척액으로 활용될 수 있다.

상기 더스트제거부(50)는 상기 한 쌍의 레일부재(310) 간의 사이 간격을 조절하여 필터부재(200)에 장력을 부여하는 장력조절부(600)를 더 포함할 수 있다.

한편, 필터부재(200)를 통과하는 배기가스는 고온으로 배기관(70)을 통과하기 때문에 일반적으로 메쉬망(210)은 이러한 고온의 배기가스에 의한 열변형을 보상하기 위해 폭의 길이를 여유롭게 재단하여 제작하게 된다.

때문에, 이와 같은 필터부재(200)를 가이드부(300)에 장착하게 되면 도 9의 2점쇄선으로 도시된 상태로 메쉬망(210)이 불규칙하게 절첩되는데 이 상태로 배기관(70)의 내부에 필터부재(200)가 설치되면 분진의 포집효율이 현저하게 떨어지고 이 상태가 지속될 경우 메쉬망(210)의 영구 변형이 일어날 수 있다.

이를 방지하기 위해, 장력조절부(600)는 한 쌍의 레일부재(310) 사이 거리를 이격시켜 필터부재(200)에 인장 하중을 가해 메쉬망(210)이 평평하게 전개될 수 있도록 하는 작용을 수행한다.

즉, 장력조절부(600)는 한 쌍의 필터부재(200)에 장력을 부여하여 필터부재(200)의 분진 포집 효율을 향상시키고 물리적인 손상을 방지하도록 하는 작용을 담당한다.

이를 위해, 장력조절부(600)는 도 15에 도시된 바와 같이 배기관(70)의 외측으로 장착되되 한 쌍의 레일부재(310) 각각에 연결되는 한 쌍의 베이스판(610), 상기 한 쌍의 베이스판(610) 각각에서 배기관(70)의 상부 중심으로 연장되는 제1 암(620)과 제2 암(630) 및 상기 제1 암(620)과 제2 암(630)을 서로 이격시키도록 제1 암(620)과 제2 암(630) 사이에 설치되는 탄성스프링(640)을 포함하는 것으로 정의될 수 있다.

먼저, 베이스판(610)은 배기관(70)의 좌, 우측면에 각각 장착되며 배기관(70)의 내부에 설치되는 한 쌍의 가이드부(300)와 각각 연동한다. 베이스판(610)이 좌, 우 방향으로 벌어지게 되면 이와 연동된 한 쌍의 레일부재(310)가 배기관(70)의 내부에서 각각 좌, 우 방향으로 벌어지게 된다.

다음으로, 한 쌍의 베이스판(610)에서 각각 연장되는 제1 암(620)과 제2 암(630)은 대략 'ㄱ' 자로 절곡되어 서로 대칭되는 형태를 취한다. 그리고, 제1 암(620)의 일단에는 탄성스프링(640)과 제2 암(630)의 일단이 삽입되는 삽입공간(미도시)이 형성되며 상기 삽입 공간에 삽입된 탄성스프링(640)이 제1 암(620)과 제2 암(630)을 서로 밀어내게 된다.

즉, 탄성스프링(640)에 의해 제1 암(620)과 제2 암(630)이 서로 이격되면 이와 연동하는 한 쌍의 레일부재(310) 또한 서로 이격되고 레일부재(310)에 의해 양단이 지지된 필터부재(200)의 메쉬망(210)이 항상 평평하게 전개될 수 있는 것이다.

한편, 더스트제거부(50)는 배기관(70)의 내부를 순환하는 필터부재(200)의 경로 상에 설치되며 필터부재(200)에 안개수를 분무하여 수막을 형성하는 분무부(700)를 더 포함할 수도 있다.

분무부(700)는 근거리형, 원거리형, 광각형 및 합각형, 원형 및 부채꼴형, 회전형 및 스프링쿨러형, 일류체형 및 이류체형 등 안개입자를 분무할 수 있는 범위 내에서 다양한 설계변경이 가능하다.

분무부(700)에서 분무된 안개입자들은 메쉬망(210)의 사이 사이에 흘러들어가 수막을 형성하게 되어 분진의 포집 효율을 향상시키고, 포집된 분진과 엉겨붙어 분진이 배기관(70) 내에서 비산되는 것을 방지할 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1: 폐유공급배관 2: 제1 저장탱크
3: 제1 배출관 4: 제2 저장탱크
5: 제2 배출관 6: 분리 탱크
7: 공급관 8: 제1 밸브
9: 이물질저장조 10: 보일러
20: 순환수 공급부 30: 연료 공급부
40: 에어프리히터 50: 더스트제거부
60: 배출스택 70: 배기관
SU: 분리 유닛 BU: 보일러 유닛

Claims (3)

1. 폐유를 공급받아 이물질을 제거한 뒤 이를 기능유로 분리시키는 분리 유닛 및 상기 분리 유닛으로부터 분리된 기능유를 공급받아 이를 연료로 사용하는 보일러 유닛을 포함하는 보일러 시스템에 있어서,
   상기 분리 유닛은,
   폐유공급배관으로 이송된 폐유를 저장하는 제1 저장탱크;
   상기 제1 저장탱크에 유입된 폐유에 부유된 이물질이 배출되는 제1 배출관;
   상기 제1 저장탱크에 저장된 폐유를 전달받아 저장하는 제2 저장탱크;
   상기 제2 저장탱크에 저장된 폐유에 침지된 이물질이 배출되는 제2 배출관;
   상기 제2 저장탱크에 저장된 폐유를 전달받아 저장하며 저장된 폐유를 비중 차이에 의해 각각의 기능유로 분리시키는 분리 탱크; 및
   상기 분리 탱크에 분리 저장된 각각의 기능유 중 어느 하나 이상을 상기 보일러 유닛으로 공급하는 공급관;을 포함하며,
   상기 제1 저장탱크와 제2 저장탱크가 연통되는 지점에는 폐유의 이동을 단속하는 제1 밸브가 설치되며,
   상기 제2 배출관의 관로에는 제2 밸브 및 제3 밸브가 서로 이격된 채 설치되되 상기 제2 밸브를 잠그고 제3 밸브를 개방한 상태에서 상기 제2 배출관에 축적된 이물질의 청소가 이루어지며,
   상기 보일러 유닛은,
   순환수를 가열하는 보일러;
   상기 보일러로 순환수를 공급하는 순환수 공급부;
   상기 분리 탱크로부터 기능유를 전달받아 연료로서 저장하며 상기 순환수를 가열하기 위한 연료를 상기 보일러로 공급하는 연료 공급부; 및
   외부로부터 공기를 흡입하되, 상기 연료의 연소에 따라 발생하는 배기가스를 이용해 흡입된 공기를 가열하고 가열된 공기를 상기 보일러로 공급하는 에어프리히터;를 포함하며,
   상기 보일러 유닛은,
   상기 에어프리히터를 통과한 배기가스에 포함된 분진을 포집하도록 상기 에어프리히터와 배출스택을 연결하는 배기관의 경로에 설치되는 더스트제거부;를 더 포함하며,
   상기 더스트제거부는,
   상기 배기관의 하부에 장착되며 세척액이 수용되는 복수 개의 챔버가 일렬로 나열된 세척탱크부;
   배기관의 내부에 설치되며 필터부재를 상기 배기관의 내부로 안내하되 필터부재를 상기 복수 개의 챔버에 순차적으로 침지시키도록 필터부재를 순환시키는 가이드부;
   상기 가이드부에 의해 안내되는 필터부재의 표면에 포집된 분진을 제거하도록 상기 복수 개의 챔버 내에 설치되는 브러쉬부; 및
   상기 세척탱크부의 내부에 설치되며 상기 필터부재에 압축공기를 분사하는 공기분사부;를 포함하며,
   상기 가이드부는,
   일렬로 나열된 복수 개의 챔버를 각각 통과하도록 파형으로 굴곡지며 필터부재의 양단이 접속하는 가이드홈이 길이방향을 따라 형성되는 한 쌍의 레일부재; 및
   상기 한 쌍의 레일부재의 경로 상에 설치되며 한 쌍의 레일부재를 따라 필터부재를 전진시키는 이송부재;를 포함하며,
   상기 더스트제거부는,
   상기 한 쌍의 레일부재 간의 사이 간격을 조절하여 필터부재에 장력을 부여하는 장력조절부;를 더 포함하며,
   상기 장력조절부는,
   배기관의 외측으로 장착되되 한 쌍의 레일부재 각각에 연결되는 한 쌍의 베이스판;
   상기 한 쌍의 베이스판 각각에서 배기관의 상부 중심으로 연장되는 제1 암과 제2 암; 및
   상기 제1 암과 제2 암을 서로 이격시키도록 제1 암과 제2 암 사이에 설치되는 탄성스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 비중차를 이용한 청정 연료 분리장치를 구비한 보일러 시스템.
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