KR102110167B1 - 연소공기 토출구를 분할배치시켜 바이오매스 연소속도에 대응하는 수냉 및 공냉 일체형 화격자 - Google Patents

Abstract

연소공기 토출구를 분할배치시켜 바이오매스 연소속도에 대응하는 수냉 및 공냉 일체형 화격자가 개시된다. 본 고정 화격자와 가동 화격자로 구분되되, 상기 가동 화격자가 상기 고정 화격자의 상부에서 가동되어 연소물을 교반 및 이송시키는 바이오매스 연소속도에 대응하는 수냉 및 공냉 일체형 화격자는, 수냉을 위한 수로가 저면에 형성되는 화격자 바디부; 상기 화격자 바디부의 상부에서 상기 화격자 바디부와 결합되되, 상기 화격자 바디부와의 사이에 연소공기 유입을 위한 제1 개구가 형성되도록 결합되는 제1 마찰부; 및 상기 화격자 바디부의 하부에서 상기 화격자 바디부와 결합되되, 상기 제1 마찰부와의 사이에 상기 연소공기 토출을 위한 제2 개구가 형성되도록 결합되는 제2 마찰부;를 포함한다. 이와 같이, 연소공기 토출구 또는 연소공기 유입구가 다방면에 마련됨으로써, 연소실 내부의 고온 및 고열 현상이 해소되고 바이오매스 연소속도에 대응하는 것이 가능하게 되며 화격자들의 마모 및 열변형이 최소화되게 된다. 또한, 마모나 열변형이 발생되게 되더라도 교체가 필요한 부분만 손쉽게 교체하는 것이 가능하게 된다.

Description

연소공기 토출구를 분할배치시켜 바이오매스 연소속도에 대응하는 수냉 및 공냉 일체형 화격자{Water-cooled and air-cooled integral grate bar corresponding to the burning rate of biomass by dividng and arranging the discharge port of the combustion air}

본 발명은 연소공기 토출구를 분할배치시켜 바이오매스 연소속도에 대응하는 수냉 및 공냉 일체형 화격자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바이오매스의 연소속도에 대응할 수 있도록 다방향으로 연소공기가 토출되도록 연소공기 토출구를 분할배치시켜 바이오매스 연소속도에 대응하는 수냉 및 공냉 일체형 화격자에 관한 것이다.

일반적으로 폐기물의 처리방법으로는 매립, 소각, 재활용 등이 있으며, 이러한 방법들 중 소각 방법은 다시, 폐기물 중 가연성 폐기물을 선별하여 이를 연료로 사용하는 재활용 방법과 다른 연료를 사용하여 폐기물을 소각 처분하는 방법으로 구분될 수 있다.

이러한 소각에 의한 방식으로는 처리대상 폐기물의 종류와 처리량 등에 따라서 화격자식, 유동상식, 로터리킬론식, 분무식 소각로식 등으로 분류되고, 이중 화격자 소각로는 폐기물을 화격자 위에 펼쳐놓고 소각하는 방식으로 건설이 용이하고 저발열량에서부터 고발열량을 가진 폐기물까지 폭 넓게 폐기물을 소각할 수 있는 장점이 있다.

화격자 소각로는 연소실 내에 폐기물의 이송방향과 직교하는 방향으로 연장 형성되는 지지봉을 구비하고, 다수의 화격자는 지지봉의 연장방향을 따라 다수 개가 배열된 상태로 배치되어 한 세트를 이룬다. 또한, 화격자 소각로는, 고정된 어느 한 세트의 화격자 위에서 다른 한 세트의 화격자가 직선 왕복 운동을 하며 마찰되는 상태로 기동되어, 화격자들 상에 마련된 폐기물을 교반시키고 직선 운동 방향으로 이송시키게 된다.

이러한 다수의 화격자들은 인접한 화격자들과의 마찰에 의해 마모가 발생하게 되며, 연소실 내부의 고온 및 고열에 의해 화격자의 열변형이 발생하기도 한다. 특히 연소실 내부의 고온 및 고열은 화격자의 마모를 더욱 가중시키는 원인이 된다.

한편, 본 출원인에 의해 안출된 바 있는 화격자(한국등록특허 제10-1438578호)를 소각로에서 사용해본 결과, 상기 특허에 따라 설계된 화격자가 결합구조의 특이성에 따른 장점들은 충분히 갖지만, 연소실 및 화격자의 냉각속도가 바이오매스의 연소속도를 충분히 추종하지 못해 화격자의 열변형이 잦다는 문제가 발생하였다.

또한, 이와 같이 바이오매스의 연소속도에 대응하지 못함으로 인한 화격자의 열변형에 의한 가동 불능 상태가 초래되지 않도록 하기 위해, 부득이 연소실 내의 폐기물 처리량을 축소시키거나 연소 시간을 단축시키는 경우도 발생하게 되었다.

이에, 폐기물 처리량을 줄이거나 연소 시간을 단축시키지 않은 연소실 내의 정상적인 동작 환경 하에서, 바이오매스의 연소속도에 대응하면서 보다 효율적으로 연소실 내부의 고온 및 고열 현상을 해결하기 위한 방안의 모색이 필요되게 되었다.

한국등록특허 제10-1438578호(화격자 및 이를 구비한 스토커와 소각로)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 화격자들의 마모 및 열변형이 최소화되도록 하기 위해 연소공기의 토출구가 다방면에 마련되도록 함으로써 연소실 내부의 고온 및 고열 현상을 해소할 수 있도록 하기 위한 바이오매스 연소속도에 대응하는 수냉 및 공냉 일체형 화격자를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 화격자들의 마모 및 열변형이 최소화되도록 하기 위해 연소공기의 유입구가 다방면에 마련되도록 함으로써 연소실 내부의 고온 및 고열 현상을 해소할 수 있도록 하기 위한 바이오매스 연소속도에 대응하는 수냉 및 공냉 일체형 화격자를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 화격자와 가동 화격자로 구분되되, 상기 가동 화격자가 상기 고정 화격자의 상부에서 가동되어 연소물을 교반 및 이송시키는 화격자는, 수냉을 위한 수로가 저면에 형성되는 화격자 바디부; 상기 화격자 바디부의 상부에서 상기 화격자 바디부와 결합되되, 상기 화격자 바디부와의 사이에 연소공기 유입을 위한 제1 개구가 형성되도록 결합되는 제1 마찰부; 및 상기 화격자 바디부의 하부에서 상기 화격자 바디부와 결합되되, 상기 제1 마찰부와의 사이에 상기 연소공기 토출을 위한 제2 개구가 형성되도록 결합되는 제2 마찰부;를 포함한다.

여기서, 상기 화격자 바디부는, 상기 화격자가 다른 화격자와 함께 지지봉에 연결되어 도열될 때, 상기 다른 화격자의 화격자 바디부와의 사이에 상기 연소공기 유입을 위한 제3 개구가 형성되도록 결합될 수 있다.

그리고, 상기 제1 마찰부는, 상기 제1 개구로 유입된 상기 연소공기가 토출될 수 있는 적어도 하나의 제4 개구를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제4 개구는, 상기 고정 화격자의 상부에서 상기 가동 화격자가 가동할 때의 걸림 현상이 발생되지 않도록 상기 가동 화격자의 가동 방향을 따라 길쭉한 형상으로 형성되며, 상기 가동 방향에 수직하는 단면이, 상부의 연소물이 하강하여 퇴적되지 않되 하부의 연소공기가 상부로 토출될 수 있도록 상협하광의 형상을 가질 수 있다.

그리고, 상기 제1 마찰부는, 상측에 인접한 다른 화격자와의 마찰에 의해 마모되면, 상기 화격자 바디부 및 상기 제2 마찰부에 대한 교체없이 상기 제1 마찰부만 단독으로 교체될 수 있도록 상기 화격자 바디부와 끼움결합될 수 있다.

또한, 상기 제1 마찰부는, 복수의 유닛들로 나누어져 상기 화격자 바디부와 각각 끼움결합되되, 상기 복수의 유닛들 사이에 상기 연소공기 토출을 위한 제4 개구가 형성되도록 결합될 수 있다.

그리고, 상기 제1 개구는, 상기 제1 마찰부를 구성하는 각각의 유닛과 상기 화격자 바디부와의 사이에 각각 형성될 수 있다.

또한, 상기 제2 마찰부는, 하측에 인접한 다른 화격자와의 마찰에 의해 마모되면, 상기 화격자 바디부 및 상기 제1 마찰부에 대한 교체없이 상기 제2 마찰부만 단독으로 교체될 수 있도록 상기 화격자 바디부와 끼움결합될 수 있다.

그리고, 상기 제2 마찰부는, 상기 제1 마찰부가 복수로 구성되는 경우, 상기 제1 마찰부의 개수에 대응되는 개수의 상기 제2 개구가 형성되도록 하기 위한 요철 형상의 상단면을 가질 수 있다.

또한, 상기 화격자 바디부는, 상기 화격자의 측면 일측에서 측면 타측으로 관통되는 제3 개구가 형성되도록 결합되고, 상기 제1 마찰부는, 상부에서 하부까지 관통된 적어도 하나의 제4 개구를 포함하며, 상기 제1 개구, 상기 제2 개구, 상기 제3 개구 및 상기 제4 개구는, 상기 연소공기가 유출입할 수 있도록 상호 연결될 수 있다.

이와 같이, 연소공기 토출구 또는 연소공기 유입구가 다방면에 마련됨으로써, 연소실 내부의 고온 및 고열 현상이 해소되고 바이오매스 연소속도에 대응하는 것이 가능하게 되며 화격자들의 마모 및 열변형이 최소화되게 된다. 또한, 마모나 열변형이 경우에 따라 발생되게 되더라도 교체가 필요한 부분만 손쉽게 교체하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소각로를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스토커를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스토커의 가동 화격자가 이동된 상태를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오매스 연소속도에 대응할 수 있는 화격자의 저면사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오매스 연소속도에 대응할 수 있는 화격자의 저면사시도로서, 수관패널부가 제거된 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오매스 연소속도에 대응할 수 있는 화격자의 결합사시도를 도시한 도면이다.
도 7은 바이오매스 연소속도에 대응할 수 있도록 연소공기 토출구와 연소공기 유입구가 각각 복수로 마련된 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 바이오매스 연소속도에 대응할 수 있도록 연소공기 토출구와 연소공기 유입구가 각각 복수로 마련된 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오매스 연소속도에 대응할 수 있는 화격자를 후면에서 바라본 단면을 도시한 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.

이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 본 발명의 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소각로를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 소각로(10)는 일측 상부에 폐기물을 투입하기 위한 투입 호퍼(11)가 마련되고, 타측 하부에는 연소실(12)에 투입되어 소각된 폐기물이 배출되는 배출구(13)가 마련될 수 있다.

연소실(12)의 하부에는 투입 호퍼(11)에 의해 연소실(12)에 투입된 폐기물이 놓여지는 화격자(30)가 배치될 수 있다.

이러한 화격자(30)는 복수 개가 한 세트를 이룬 상태로 복수 세트 마련되어, 스토커(20)에 의해 왕복 이동하면서 화격자(30) 위에 놓여진 폐기물을 배출구(13)로 운반시킨다.

화격자(30)에 의해 이송되는 폐기물은 배출구(13)로 이송되는 도중 소각되고, 남은 소각재는 배출구(13)를 통해 배출될 수 있다.

또한 연소실(12)의 상부에는 폐기물을 건조시키는 연소가스가 배기되는 배기구(14)가 마련될 수 있다.

화격자(30)는 투입 호퍼(11)에서 낙하된 후 폐기물의 이송방향을 따라 건조부(A), 연소부(B) 및 후연소부(C)로 구분될 수 있다.

건조부(A)의 상단에 투입된 폐기물은 연소부(B)로부터 발생된 화염의 복사열에 의하여 1차 건조된 후 연소부(B)로 이송되고, 연소부(B)에서 연소실(12) 내부의 화염에 의하여 대부분이 소각된 후 후연소부(C)로 이송된다.

후연소부(C)에서는 연소부(B)에서 소각되지 않은 잔여 폐기물이 소각된 후 배출구(13)로 배출되게 된다.

이러한 화격자(30)는 건조부(A)에서는 계단식 배열을 가지도록 마련되고, 연소부(B) 및 후연소부(C)에서는 수평식 배열을 가지도록 마련되어 연소실(12)의 용적을 줄임에 따라 전체적인 소각로(10)의 크기를 줄일 수 있다.

이와 같이 화격자(30)가 건조부(A), 연소부(B) 및 후연소부(C)로 구분되고, 각 부분마다 배열의 형상이 다르도록 형성되는 것은 어디까지나 본 발명에 따른 화격자(30)의 구조가 필요한 제반사항을 설명하기 위한 예시적 사항에 불과하며, 이와 달리 구분되거나 이와 다른 형상으로 된 경우에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스토커를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스토커의 가동 화격자가 이동된 상태를 도시한 것이다.

이하에서는 설명의 편의를 위하여 수평식 배열을 가지는 연소부(B)에 배치된 스토커(20)를 기준으로 설명한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스토커(20)는 화격자(30)를 지지하는 지지프레임(40)을 포함하고, 지지프레임(40)에는 고정 화격자(31)와 가동 화격자(32)가 폐기물의 이송방향을 따라 교대로 배열된 상태로 지지될 수 있다.

이러한 지지프레임(40)은 고정 화격자(31)를 지지하도록 고정 설치된 고정프레임(41)과, 가동 화격자(32)를 지지하도록 이동 가능하게 설치되는 이동프레임(42)을 포함한다.

고정프레임(41) 및 이동프레임(42)은 박스 형태를 가지는 격자 구조로 이루어질 수 있으며, 이동프레임(42)은 고정프레임(41)의 내측에 배치되어 이송장치(50)의 작동에 의해 경사방향으로 왕복 이동 가능하게 배치될 수 있다.

이송장치(50)는 이동프레임(42)의 상단에서 하부로 연장 형성되는 슬라이딩 블록(51)과, 슬라이딩 블록(51)을 경사방향으로 왕복 이동시키기 위한 구동 엑츄에이터(52)를 포함한다.

또 이송장치(50)는 구동 엑츄에이터(52)에 의해 경사방향으로 왕복 이동하는 슬라이딩 블록(51)을 안정적으로 지지하기 위한 경사 레일부(53)를 더 포함할 수 있다.

슬라이딩 블록(51) 및 경사 레일부(53)는 이동프레임(42)의 안정적 이동을 위하여 이동프레임(42)의 양측에 각각 마련된 한 쌍이 구비될 수 있고, 구동 엑츄에이터(52)는 한 쌍의 슬라이딩 블록(51) 중 어느 하나에 결합되어 슬라이딩 블록(51)의 이동을 위한 구동력을 제공할 수 있다.

이러한 구동 엑츄에이터(52)는 일단이 고정프레임(41)에 회전 가능하게 지지되고, 타단이 슬라이딩 블록(51)에 회전 가능하게 지지되는 전기식, 유압식 또는 공압식 실린더를 포함할 수 있다.

본 실시예에서는 구동 엑츄에이터(52)의 일 예로 실린더를 적용한 구성을 도시하였으나, 이는 일 예에 불과한 것으로 슬라이딩 블록(51)을 경사 방향으로 왕복 이동시킬 수 있는 적절한 공지된 구동요소를 적용할 수 있음은 물론이다.

예로서, 모터를 포함하는 직접 구동 기계 장치를 이용하거나, 벨트, 체인, 랙과 피니언 또는 링크 구조를 이용할 수 있을 것이다.

슬라이딩 블록(51)의 하단은 구동 엑츄에이터(52)의 작동에 의하여 경사 레일부(53)를 따라 슬라이딩 이동될 수 있으나, 마찰에 의한 이동저항을 줄이도록 슬라이딩 블록(51)의 하단에는 경사 레일부(53)와 구름 운동하는 구름부재(55)가 마련될 수 있다. 구름부재(55)는 휠 또는 롤러를 포함한다.

이러한 구조를 통하여, 고정 화격자(31) 사이에 배치되는 가동 화격자(32)는 이송장치(50)에 의한 이동 프레임(42)의 왕복 이동과 연동하여 고정 화격자(31) 사이에서 고정 화격자(31)의 양단 사이를 왕복 이동하게 된다.

한편, 개별 화격자(30)의 상부는 상측에 마련된 인접 화격자와의 마찰에 의한 마모나 손상이 발생하게 되게 되고, 개별 화격자(30)의 하부는 하측에 마련된 인접 화격자와의 마찰에 의한 마모나 손상이 발생하게 되며, 연소실(12) 내부의 연소 과정에서 발생하는 고온의 연소열에 의해 이러한 마모나 손상이 배가 되게 된다.

본 발명의 경우, 연소공기 토출구 또는 연소공기 유입구가 다방면에 마련됨으로써, 바이오매스 연소속도에 화격자(30)의 냉각속도가 충분히 추종되어 연소실(12) 내부의 고온 및 고열 현상이 해소되고 화격자(30)들의 마모 및 열변형이 최소화되게 되도록 하기 위한 방안을 제시한다.

뿐만 아니라, 본 발명은, 마찰이 발생되지 않은 부분과 마찰이 발생되는 부분을 구분하여, 마찰이 발생되어 마모가 심한 부분은 전체를 뺏다가 끼워넣는 번거로움이 없이 간편하게 끼워넣을 수 있도록 하기 위한 방안을 제공한다.

이하에서는 도 4 내지 도 6을 참조하여 이와 같이 바이오매스 연소속도에 대응할 수 있는 화격자의 구조에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오매스 연소속도에 대응할 수 있는 화격자의 저면사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오매스 연소속도에 대응할 수 있는 화격자의 저면사시도로서, 수관패널부가 제거된 상태를 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오매스 연소속도에 대응할 수 있는 화격자의 결합사시도를 도시한 도면이다.

본 실시예에 따른 바이오매스 연소속도에 대응할 수 있는 화격자는 수냉식과 공냉식을 함께 사용하여 냉각속도 및 냉각효율을 높여 바이오매스 연소속도에 대응할 수 있도록 마련된다.

이를 위한 본 실시예에 따른 화격자는, 화격자 바디부(100), 제1 마찰부(200), 제2 마찰부(300) 및 수관패널부(400)로 구성된다.

화격자 바디부(100)는 제1 마찰부(200)와 제2 마찰부(300)가 끼움결합될 수 있도록 하기 위한 적어도 하나의 홈들을 구비한다.

또한, 화격자 바디부(100)는 화격자 바디부(100) 자체의 공냉을 위한 연소공기의 유입 및 유출 통로로 사용되도록 하거나 화격자 바디부(100) 자체의 경량화에 따른 원가 절감과 조작 편의를 위한 목적으로 사용되도록 하기 위한 개구를 구비한다.

즉, 개구를 통해 통해 연소공기가 유입 및 토출되어 공냉 방식을 통한 화격자 바디부(100)의 냉각이 도모되도록 할 수 있을 뿐만 아니라, 화격자 바디부(100)를 가벼운 상태로 제작할 수 있게 된다. 이러한 개구를 이용한 공냉 방식에 대해서는 후술하기로 한다.

한편, 연소실 내에 폐기물의 이송방향과 직교하는 방향으로 연장 형성되는 지지봉이 마련되면, 화격자는 지지봉의 연장방향을 따라 다수 개가 배열된 상태로 배치되어 한 세트를 이루고, 화격자 소각로는, 고정된 어느 한 세트의 화격자 위에서 다른 한 세트의 화격자가 직선 왕복 운동을 하며 마찰되는 상태로 기동되어, 화격자들 상에 마련된 폐기물을 교반시키고 직선 운동 방향으로 이송시키게 된다.

이에 따라 화격자 바디부(100)는 후단에 지지봉에 거치되기 위한 거치고리 형태의 홈부를 구비하여 화격자 세트를 구성하는 각 화격자가 지지봉에 상호 연결된 상태가 되도록 한다.

화격자 바디부(100)의 저면에는 도 5에서 도시된 바와 같이 수냉 방식으로 연소공기를 냉각시키기 위한 냉각수가 흐를 수 있는 유로가 형성된다. 이러한 유로는 도 4에 도시된 바와 같이 수관패널부(400)에 의해 밀폐되어 완성되고 수관패널부(400)에 마련된 인렛 밸브와 아웃렛 밸브를 통해 냉각수가 유입 및 토출된다.

화격자 바디부(100)의 상단 일부에서 전면 일부에 이르는 범위에는 제1 마찰부(200)가 화격자 바디부(100)에 끼움결합된 상태로 마련된다.

특히, 제1 마찰부(200)는 별도의 체결부재를 가지지 않은 상태에서도 제1 마찰부(200)의 전면부의 하단면 및 전면부의 후단면에 마련되는 적어도 하나의 돌기들이 화격자 바디부(100)의 전면부의 상단면 및 전면부의 전단면에 각각 대응되도록 마련되는 적어도 하나의 홈들에 결합되도록 하면서 화격자 바디부(100)에 끼움 결합된다.

제1 마찰부(200)가 별도의 체결부재를 가지지 아니하고 화격자 바디부(100)에 끼움결합되도록 함으로 인해, 제1 마찰부(200)가 마찰로 인해 마모가 되면, 화격자 전반을 교체하지 않고, 그리고, 화격자의 일부분을 교체하더라도 체결해제, 재체결 등의 복잡한 과정을 거치지 않고, 마모된 제1 마찰부(200)만 간편하게 교체할 수 있게 된다.

이 때, 제1 마찰부(200)가 화격자 바디부(100)에 끼움결합되는 방향은, 연소물이나 폐기물이 이송되는 방향과 직교하도록 형성되게 된다. 즉, 제1 마찰부(200)가 화격자 바디부(100)에 끼움결합되는 방향은, 화격자가 가동 화격자인 경우에 가동되는 방향과 수직을 이루게 된다.

한편, 제1 마찰부(200)는 본 화격자의 상단에 위치하는 인접 화격자가 기동하거나 본 화격자가 인접 화격자 대비 기동하는 경우에, 인접 화격자의 하단면과 마찰되도록 하기 위해 편평한 형태의 상단면을 가진다.

즉, 기동 화격자 내의 제1 마찰부(200)는 상단에 위치하는 고정 화격자를 기준으로 제1 마찰부(200)가 움직이면서 발생하는 마찰을 최소화하도록 편평하게 형성되고, 고정 화격자 내의 제1 마찰부(200)는 상단에 위치하는 기동 화격자가 제1 마찰부(200) 위에서 움직이면서 발생되는 마찰이 최소화되도록 하기 위해 편평하게 형성되는 것이다.

또한, 제1 마찰부(200)는 복수의 유닛(200-1, 200-2)으로 마련될 수 있다.

이와 같이 제1 마찰부(200)가 복수 유닛으로 마련됨으로 인해, 유닛들 중 마모에 따른 교체가 필요한 유닛만 선택적으로 교체가 가능하게 된다.

화격자 바디부(100)의 하단 일부에서 전면 일부에 이르는 범위에는 제2 마찰부(300)가 화격자 바디부(100)에 끼움결합된 상태로 마련된다.

특히, 제2 마찰부(300)는 별도의 체결부재를 가지지 않은 상태에서도 제2 마찰부(300)의 전면부의 상단면 및 전면부의 후단면에 마련되는 적어도 하나의 돌기들이 화격자 바디부(100)의 전면부의 하단면 및 전면부의 전단면에 각각 대응되도록 마련되는 적어도 하나의 홈들에 결합되도록 하면서 화격자 바디부(100)에 끼움 결합된다.

제2 마찰부(300)가 별도의 체결부재를 가지지 아니하고 화격자 바디부(100)에 끼움결합되도록 함으로 인해, 제2 마찰부(300)가 마찰로 인해 마모가 되면, 화격자 전반을 교체하지 않고, 그리고, 화격자의 일부분을 교체하더라도 체결해제, 재체결 등의 복잡한 과정을 거치지 않고, 마모된 제2 마찰부(300)만 간편하게 교체할 수 있게 된다.

이 때, 제2 마찰부(300)가 화격자 바디부(100)에 끼움결합되는 방향은, 연소물이나 폐기물이 이송되는 방향과 직교하도록 형성되게 된다. 즉, 제2 마찰부(300)가 화격자 바디부(100)에 끼움결합되는 방향은, 화격자가 가동 화격자인 경우에 가동되는 방향과 수직을 이루게 된다.

한편, 제2 마찰부(300)는 본 화격자의 하단에 위치하는 인접 화격자가 기동하거나 본 화격자가 인접 화격자 대비 기동하는 경우에, 인접 화격자의 상단면과 마찰되도록 하기 위해 편평한 형태의 하단면을 가진다.

즉, 기동 화격자 내의 제2 마찰부(300)는 하단에 위치하는 고정 화격자를 기준으로 제2 마찰부(300)가 움직이면서 발생하는 마찰을 최소화하도록 편평하게 형성되고, 고정 화격자 내의 제2 마찰부(300)는 하단에 위치하는 기동 화격자가 제2 마찰부(300) 밑에서 움직이면서 발생되는 마찰이 최소화되도록 하기 위해 편평하게 형성되는 것이다.

화격자 바디부(100)의 저면에는 수관패널부(400)가 결합된다. 본 실시예에 따른 화격자는 전술한 바와 같이 바이오매스 연소속도에 대응할 수 있도록 하기 위해 공냉 방식과 수냉 방식을 동시에 사용가능한 구조로 형성되며, 이와 같이 공냉 방식이 가능한 구조 하에서 수냉 방식도 가능토록 하기 위해, 수관패널부(400)는 화격자 바디부(100)의 저면에 형성되는 수로가 밀폐되어 냉각수가 유입 및 토출될 수 있도록 한다.

수관패널부(400)는 인렛 밸브 및 아웃렛 밸브를 구비하여 일측으로 인접한 화격자로부터 유입되는 냉각수는 인렛 밸브를 통해 화격자 바디부(100)와 수관패널부(400)에 의해 밀폐된 수로를 경유하여 수냉을 실시하고, 수냉이 완료된 냉각수는 아웃렛 밸브를 통해 타측으로 인접한 화격자로 토출되게 된다.

이와 같이 수냉 방식을 활용하는 화격자는 수로를 형성해야 하는 특성상 화격자마다 일일이 물을 공급하는 것은 상당히 어렵고 비효율적이어서 화격자 내부에 물이 유입되도록 하고 각 화격자들을 수관을 통해 연결한다.

이와 같이 수관을 통해 연결되어야 하는 특성상, 종래에는 어느 한 화격자가 마모되면 이러한 수관을 모두 해체하고 화격자들을 모두 분리시켜 문제된 화격자를 교체해야 했다. 그러나, 본 실시예의 경우, 마찰 및 열에 의해 마모가 발생되는 부분이 제1 마찰부(200)와 제2 마찰부(300)에 해당하기 때문에, 전체적인 수관의 해체 및 화격자의 해체 과정을 거치지 않고 제1 마찰부(200)와 제2 마찰부(300)만 분리하여 교체할 수 있다는 장점을 가지게 된다.

이와 같이 본 실시예의 경우, 공냉과 수냉이 모두 가능한 구조로 형성됨으로 인해, 공냉과 수냉이 상시 가동되도록 하거나 바이오매스의 연소속도에 대한 모니터링을 통해 바이오매스의 연소속도에 대한 추종이 필요하다고 판단되는 경우에 수냉이 추가적으로 가동되도록 할 수 있을 것이다.

한편, 화격자 바디부(100)의 전면부 상단면에는 화격자를 측면에서 바라볼 때, 아래로 파여진 요철 형상을 가지며, 이로 인해 화격자 바디부(100)의 전면부 상단면과 제1 마찰부(200)의 전면부 하단면의 사이에는, 개구(510)가 형성되게 된다.

즉, 제1 마찰부(200)는 화격자 바디부(100)의 상부에서 화격자 바디부(100)와 결합되되, 화격자 바디부(100)와의 사이에 연소공기 유입을 위한 개구(510)가 형성되도록 결합되게 된다.

또한, 화격자 바디부(100)의 측면에는 화격자를 저면에서 바라볼 때, 아래로 파여진 요철 형상을 가지며, 이로 인해 화격자 바디부(100)가 다른 화격자(G)와 인접하여 배치될 때, 화격자 바디부(100)와 다른 화격자(G)의 사이에도 개구(530)가 형성되게 된다.

즉, 화격자 바디부(100)는, 화격자가 다른 화격자(G)와 함께 지지봉에 연결되어 도열될 때, 다른 화격자(G)의 화격자 바디부와의 사이에 연소공기 추가 유입을 위한 개구(530)가 형성되도록 하게 된다.

이에 따라, 수냉 방식과 공냉 방식을 동시에 사용함에 의해 바이오매스 연소속도에 대응할 수 있도록 형성됨은 물론이며, 나아가 연소공기 유입을 위한 개구(510, 530)를 복수 개로 마련되도록 함으로 인해 공냉 효율이 더 진전되도록 하여 바이오매스 연소 속도에 대한 보다 효과적인 추종이 가능하게 된다.

도 7 및 도 8은 바이오매스 연소속도에 대응할 수 있도록 연소공기 토출구와 연소공기 유입구가 각각 복수로 마련된 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오매스 연소속도에 대응할 수 있는 화격자를 후면에서 바라본 단면을 도시한 도면이다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 화격자는 공냉 방식과 수냉 방식을 동시 활용함으로써 바이오매스 연소속도를 추종하기도 하지만, 연소공기 유입구를 복수로 마련하여 공냉 자체의 효율성도 증대시키도록 형성된다.

이를 위해, 화격자 바디부(100)의 전면부 상단면과 제1 마찰부(200)의 전면부 하단면의 사이에는 연소공기 유입구 중 하나로서 개구(510)가 형성되게 된다고 설명한 바 있으며, 이를 제1 개구(510)로 칭하기로 한다.

또한, 화격자 바디부(100)가 다른 화격자(G)와 인접하여 배치될 때, 화격자 바디부(100)와 다른 화격자(G)의 사이에도 개구(530)가 형성되게 된다고 설명한 바 있으며, 이를 제3 개구(530)로 칭하기로 한다.

이러한 제1 개구(510)와 제3 개구(530)는 화격자 바디부(100)의 아래쪽에 올라오는 뜨거운 연소공기가 화격자 바디부(100)의 내부로 유입되도록 하는 통로 역할을 한다.

다른 한편으로, 본 실시예에 따른 화격자는 공냉 방식과 수냉 방식을 동시 활용함으로써 바이오매스 연소속도를 추종하기도 하지만, 연소공기 토출구를 복수로 마련하여 공냉 자체의 효율성도 증대시키도록 형성된다.

화격자 바디부(100)와 끼움결합된 제1 마찰부(200)의 전면부는 화격자 바디부(100)와 끼움결합된 제2 마찰부(300)의 전면부와 맞닿은 상태로 놓여지게 되며, 이 때, 제2 마찰부(300)는 화격자를 전면에서 바라볼 때 아래로 파여진 요철 형상을 가지며, 이로 인해 제1 마찰부(200)의 전면부와 제2 마찰부(300)의 전면부 사이에는 제2 개구(520)가 형성되게 된다.

이러한 제2 개구(520)는 제1 마찰부(200)의 전면부와 제2 마찰부(300)의 전면부 사이에 마련되게 되므로, 제1 마찰부(200)의 개수 또는 제2 마찰부(300)의 개수에 대응되도록 마련될 수 있다.

예를 들어, 도시된 바와 같이 제1 마찰부(200)가 두 개의 유닛으로 나뉘어져 있는 경우, 제2 개구(520)는 제1 마찰부(200)의 개수에 대응되도록 하기 위해 두 개가 마련되도록 형성될 수 있을 것이고, 만약, 제1 마찰부(200)가 두 개의 유닛으로 나뉘어져 있는 상태에서 제2 마찰부(300)가 세 개의 유닛으로 나뉘어져 있다면, 제2 개구(520)는 제1 마찰부(200) 및 제2 마찰부(300)의 개수에 대응되도록 하기 위해 2*3의 총 6개가 마련되도록 형성될 수 있을 것이다.

또한, 제1 마찰부(200)의 상단면에는 각 제1 마찰부(200-1, 200-2)마다 연소공기 토출구 중 하나로서 제4 개구(540)가 형성된다.

뿐만 아니라, 두 개의 제1 마찰부(200-1, 200-2)가 화격자 바디부(100)에 끼움결합 완료된 후 평면에서 내려다보았을 때 각자가 안으로 파여진 요철 형상을 가지며, 이로 인해 두 개의 제1 마찰부(200-1, 200-2)의 사이에는 제1 마찰부(200-1, 200-2)가 구비한 제4 개구(540)와 동일한 제4 개구(540)가 형성되게 된다.

이러한 제2 개구(520)와 제4 개구(540)는 화격자 바디부(100)의 내부로 유입되어 냉각된 연소공기가 화격자 바디부(100)의 외부로 토출되도록 하는 통로 역할을 한다.

이에 따라, 수냉 방식과 공냉 방식을 동시에 사용함에 의해 바이오매스 연소속도에 대응할 수 있도록 형성됨은 물론이며, 나아가 연소공기 토출을 위한 개구(520, 540)를 복수 개로 마련되도록 함으로 인해 공냉 효율이 더 진전되도록 하여 바이오매스 연소 속도에 대한 보다 효과적인 추종이 가능하게 된다.

한편, 제4 개구(540)는 고정 화격자의 상부에서 가동 화격자가 가동할 때의 걸림 현상이 발생되지 않도록 가동 화격자의 가동 방향을 따라 길쭉한 형상으로 형성될 수 있다.

즉, 제4 개구(540)가 가동 화격자의 가동 방향에 수직하는 방향으로 길쭉하게 형성되게 된다면, 제1 마찰부(200)의 마찰에 따른 부분 마모에 의해, 제1 마찰부(200)의 앞쪽은 마모가 심해지고 뒷쪽은 마모가 덜해지는 등의 현상이 발생될 수 있으며, 이를 통해, 제4 개구(540)가 걸림턱으로 동작하여 화격자의 원활한 구동이 불가능해질 우려가 있다.

이에 따라, 제4 개구(540)는 도시된 바와 같이 마모가 되더라도 제4 개구(540)의 좌우가 함께 마모될 수 있도록, 가동 화격자의 가동 방향을 따라 길쭉한 형상으로 형성되게 된다.

또한, 제4 개구(540)는 가동 방향에 수직하는 단면이, 상협하광의 형상을 가지도록 형성될 수 있다.

만약 제4 개구(540)의 가장 위쪽이 넓게 마련된다면 연소물이 아래로 하강하여 퇴적함으로써 제4 개구(540)를 막아 냉각효율이 점차적으로 저해되게 될 수 있고, 연소공기는 뜨거워진 성질에 따라 위쪽으로 효율적으로 토출되어야 할 필요가 있다.

이에 따라, 제4 개구(540)는 상협하광의 형상을 가져, 위쪽의 연소물은 아래로 하강하여 퇴적되지 못하도록 하고, 아래쪽의 연소공기는 상승하여 효율적으로 토출되도록 할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

100 : 화격자 바디부 200 : 제1 마찰부
300 : 제2 마찰부 400 : 수관패널부
510 : 제1 개구 520 : 제2 개구
530 : 제3 개구 540 : 제4 개구

Claims (10)

1. 고정 화격자와 가동 화격자로 구분되되, 상기 가동 화격자가 상기 고정 화격자의 상부에서 가동되어 연소물을 교반 및 이송시키는 화격자에 있어서,
   수냉을 위한 수로가 저면에 형성되는 화격자 바디부;
   상기 화격자 바디부의 상부에서 상기 화격자 바디부와 결합되되, 상기 화격자 바디부와의 사이에 연소공기 유입을 위한 제1 개구가 형성되도록 결합되는 제1 마찰부; 및
   상기 화격자 바디부의 하부에서 상기 화격자 바디부와 결합되되, 상기 제1 마찰부와의 사이에 상기 연소공기 토출을 위한 제2 개구가 형성되도록 결합되는 제2 마찰부;를 포함하고,
   상기 화격자 바디부는,
   상기 화격자가 다른 화격자와 함께 지지봉에 연결되어 도열될 때, 상기 다른 화격자의 화격자 바디부와의 사이에 상기 연소공기 유입을 위한 제3 개구가 형성되도록 결합되며,
   상기 제1 마찰부는,
   상부에서 하부까지 관통되되 상기 제1 개구로 유입된 상기 연소공기가 토출될 수 있는 적어도 하나의 제4 개구를 포함하고,
   상기 제1 개구, 상기 제2 개구, 상기 제3 개구 및 상기 제4 개구는, 상기 연소공기가 유출입할 수 있도록 상호 연결되되 상기 제1 개구와 상기 제2 개구는 상기 화격자 바디부의 상부 주변에 마련되고 상기 제3 개구와 상기 제4 개구는 상기 화격자 바디부의 하부 주변에 마련되고, 상기 제1 개구로 유입된 연소공기는 상기 제2 개구와 상기 제4 개구로 분할되어 유출되고, 상기 제3 개구로 유입된 연소공기는 상기 제4 개구로 유출되도록 형성됨으로써 상기 화격자 바디부의 전방위적인 공랭이 가능하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 바이오매스 연소속도에 대응하는 수냉 및 공냉 일체형 화격자.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 제4 개구는,
   상기 고정 화격자의 상부에서 상기 가동 화격자가 가동할 때의 걸림 현상이 발생되지 않도록 상기 가동 화격자의 가동 방향을 따라 길쭉한 형상으로 형성되며, 상기 가동 방향에 수직하는 단면이, 상부의 연소물이 하강하여 퇴적되지 않되 하부의 연소공기가 상부로 토출될 수 있도록 상협하광의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 바이오매스 연소속도에 대응하는 수냉 및 공냉 일체형 화격자.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 마찰부는,
   상측에 인접한 다른 화격자와의 마찰에 의해 마모되면, 상기 화격자 바디부 및 상기 제2 마찰부에 대한 교체없이 상기 제1 마찰부만 단독으로 교체될 수 있도록 상기 화격자 바디부와 끼움결합되는 것을 특징으로 하는 바이오매스 연소속도에 대응하는 수냉 및 공냉 일체형 화격자.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 마찰부는,
   복수의 유닛들로 나누어져 상기 화격자 바디부와 각각 끼움결합되되, 상기 복수의 유닛들 사이에 상기 연소공기 토출을 위한 제4 개구가 형성되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 바이오매스 연소속도에 대응하는 수냉 및 공냉 일체형 화격자.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 개구는,
   상기 제1 마찰부를 구성하는 각각의 유닛과 상기 화격자 바디부와의 사이에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 바이오매스 연소속도에 대응하는 수냉 및 공냉 일체형 화격자.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제2 마찰부는,
   하측에 인접한 다른 화격자와의 마찰에 의해 마모되면, 상기 화격자 바디부 및 상기 제1 마찰부에 대한 교체없이 상기 제2 마찰부만 단독으로 교체될 수 있도록 상기 화격자 바디부와 끼움결합되는 것을 특징으로 하는 바이오매스 연소속도에 대응하는 수냉 및 공냉 일체형 화격자.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제2 마찰부는,
   상기 제1 마찰부가 복수로 구성되는 경우, 상기 제1 마찰부의 개수에 대응되는 개수의 상기 제2 개구가 형성되도록 하기 위한 요철 형상의 상단면을 가지는 것을 특징으로 하는 바이오매스 연소속도에 대응하는 수냉 및 공냉 일체형 화격자.
10. 삭제

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