KR102241493B1 - 브릿지 제거 가능한 고체 연료 저장조 - Google Patents

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KR102241493B1
KR102241493B1 KR1020190149006A KR20190149006A KR102241493B1 KR 102241493 B1 KR102241493 B1 KR 102241493B1 KR 1020190149006 A KR1020190149006 A KR 1020190149006A KR 20190149006 A KR20190149006 A KR 20190149006A KR 102241493 B1 KR102241493 B1 KR 102241493B1
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양원
이용운
채태영
이재욱
김성일
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한국생산기술연구원
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Abstract

본 발명은 고체 연료를 이송하는 장치로서, 고체 연료(S)가 투입되는 저장조(100);를 포함하고, 상기 저장조(100)는, 상기 저장조(100)의 내측 및 하측을 향해 경사지게 형성되는 복수의 베인(110);상기 베인(110)의 상면에 형성되는 진동판(111); 및 상기 저장조(100)의 중심에서 하방을 향하는 파쇄부(120); 를 포함하는 고체 연료 저장조에 관한 것이다.

Description

브릿지 제거 가능한 고체 연료 저장조{Solid fuel reservoir for removing bridge}
본 발명은 고체 연료 저장조에 관한 것이다. 구체적으로 이송장치로 고체 연료를 막힘 없이 공급하기 위해, 저장조 내에 베인을 설치하여 뭉침 현상을 해소할 수 있고, 저장조 내의 압력으로 브릿지 생성을 판단하고 파쇄부를 설치하여 이로 브릿지 제거 가능한 고체 연료 저장조에 관한 것이다.
연료 다변화 관련, 석탄 외 폐기물 연료 및 바이오매스 등 다양한 고체 연료가 활용되고 있으며, 고체 연료는 특성 상 서로 응집이 용이하고 뭉침 현상이 빈번하게 발생한다. 고체 연료를 사용하려면 고체 연료의 균일한 공급 및 이송이 매우 중요하다.
상압 고체 연소 보일러에서, 현재, 다양한 방식의 고체 연료 이송장치가 사용되고 있다. 그러나, 종래의 고체 연료 저장조, 이송장치에서는 저장조 뭉침 현상이 빈번히 발생하였다.
또한, 고체 연료 사용 가압 시스템에서는 보일러 효율 증대를 위해 가압 시스템 활용 기술이 개발되고 있다.
그러나, 종래의 가압 시스템에서는 가압으로 인한 저장조 내에서는 연료의 뭉침 현상이 상압 저장조에 비해 월등히 높게 나타나고, 그에 따라 저장조 내에서 뭉침 현상을 제거할 수 있는 시스템이 필요한 실정이다.
예를 들어, 도 1은 종래의 저장조 및 이송장치를 도시한 도면이다. 저장조 내에 있는 고체 연료의 무게와 공급용 가스(캐리어 가스)로 인해 더욱 뭉침 현상이 발생하여, 이로 인해 브릿지가 생성되고 이송장치로의 원활한 공급이 불가한 문제점이 있었다.
예를 들어, 한국등록특허공보 제10-0708997호는 고체 연료 이송장치에 관한 것으로, 연료저장 사일로와, 스크류피더와, 모터 등으로 이루어진 고체 연료 이송장치에 있어서, 고체 연료 이송에 있어 막힘에 대한 인식은 있으나, 공기만을 분사하여 고체 연료를 효과적으로 이송하기에는 다소 부족하였다.
예를 들어, 한국등록특허공보 제10-2028288호는 사일로용 막힘 방지장치 및 이를 구비한 사일로장치에 관한 것으로, 공기를 이용하여 사일로의 내부에 수용되는 고체 연료의 막힘을 해소하고자 하는 인식은 있으나, 공기만을 분사하여 고체 연료를 효과적으로 이송하기에는 다소 부족하였다.
(특허문헌 1) 한국등록특허공보 제10-0708997호
(특허문헌 2) 한국등록특허공보 제10-2028288호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이다.
구체적으로, 고체 연료 이송 시 빈번하게 발생하는 브릿지 생성을 방지하기 위함이다.
고체 연료 이송 시 빈번하게 발생하는 브릿지를 제거하기 위함이다.
고체 연료 이송 시 언제 브릿지가 생성되는지 판단하고, 이를 적시에 제거하기 위함이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 고체 연료를 이송하는 장치로서, 고체 연료(S)가 투입되는 저장조(100);를 포함하고, 상기 저장조(100)는, 상기 저장조(100)의 내측 및 하측을 향해 경사지게 형성되는 복수의 베인(110);상기 베인(110)의 상면에 형성되는 진동판(111); 및 상기 저장조(100)의 중심에서 하방을 향하는 파쇄부(120); 를 포함하는 고체 연료 저장조를 제공한다.
또한, 상기 파쇄부(120)는 상기 저장조(100)의 하측을 향해 상하 이동 가능하고, 상기 파쇄부(120)는 회전 가능한 것인 것이 바람직하다.
또한, 상기 파쇄부(120)는 하단이 뾰족한 형상이고, 상기 파쇄부(120)는 표면 둘레를 따라 나사산 상에서 돌기(121)가 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 저장조(100)의 일측으로 형성되는 압력센서(130); 를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 고체 연료 저장조를 이용하는 방법으로서, (a) 고체 연료(S)가 상기 저장조(100) 내로 투입되는 단계;(b) 상기 진동판(111)이 작동하여 진동하는 단계; 및 (c) 제어부가 상기 압력센서(130)에서 측정된 상기 저장조(100) 내부의 압력이 기설정된 압력값 이상인지 여부를 포함함으로써, 상기 제어부가 상기 저장조(100) 내 브릿지(B) 생성여부를 판단하는 단계; 를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (c)단계에서, (c1) 상기 저장조(100) 내부의 압력이 제1 기설정된 압력값 이상이면, 뭉침 현상 생성으로 판단하는 단계; 및 (c2) 상기 저장조(100) 내부의 압력이 제2 기설정된 압력값 이상이면, 브릿지(B) 생성으로 판단하는 단계; 를 포함하고, 상기 제1 기설정된 압력값은 상기 제2 기설정된 압력값보다 낮은 것이 바람직하다.
또한, 상기 (c1)단계에서, (c11) 뭉침 현상 생성으로 판단되면, 상기 제어부가 상기 진동판(111)의 진동수를 증가시키는 단계; 를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (c2)단계에서, (c21) 브릿지(B) 생성으로 판단되면, 상기 제어부가 상기 파쇄부(120)를 동작하는 단계; 를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 장치는,
기존의 이송장치는 그대로 활용하면서도, 저장조의 개선을 통한 최소한 설비 변경으로 저장조 뭉침 현상을 해소할 수 있다.
고체 연료 이송 시 저장조 내의 압력으로 브릿지가 언제 생성되는지 여부를 즉시 판단할 수 있다.
고체 연료 이송 시 저장조 내의 압력으로 브릿지가 생성됨이 판단되면, 브릿지를 적시에 제거하여 고체 연료를 원활하게 이송할 수 있다.
저장조 내의 뭉침 현상 및 브릿지 제거를 통한 균일한 연료 공급이 가능하다.
도 1은 종래의 저장조 및 이송장치에 대한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 저장조 및 이송장치에 대한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 순서도를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 순서도를 나타낸 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
이하, 상측이란, 지면을 기준으로 지면의 반대방향을 의미한다.
이하, 하측이란, 지면을 기준으로 지면 방향을 의미한다.
다만, 이는 설명을 위한 것으로 청구범위에서 제시되는 본 발명의 개념을 벗어나지 않는다면 약간의 방향 수정이 있어도 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하, 고체 연료(S)란, 물성이 고체인 물질을 모두 포함하는 것으로 이는 온도 및 압력 상태에 따라 달라질 수 있다. 이 때, 고체 연료(S)는 특정 온도 및 압력에서 고체인 물질을 의미하는 것은 아니며, 특정한 물질에 제한되는 것도 아니다.
이하, 뭉침 현상이란, 고체 연료(S)의 다짐으로 고체 연료(S)가 뭉쳐지는 것을 의미하는 것으로, 후술하는 브릿지(B)가 생성되기 전 단계로 고체 연료(S)가 이송장치(200)로의 이동이 원활하지 못한 상태이다. 뭉침 현상을 방치하면 브릿지(B)가 생성될 가능성이 높으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이하, 브릿지(B)란, 이송장치로 고체 연료(S)의 공급이 이루어지지 않는 상태를 의미하는 것으로, 고체 연료(S)의 다짐으로 고체 연료(S)가 뭉침 현상이 발생하고, 뭉침 현상 후 이를 방치하여 저장조 내에 브릿지(B)가 생성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 2를 참조하여 본 발명에 따른 저장조(100) 및 이송장치(200)를 설명한다.
본 발명에 따른 고체 연료 이송 장치는 저장조(100), 이송장치(200)를 포함한다.
저장조(100)는 고체 연료(S)를 투입하여, 고체 연료(S)를 임시적으로 저장하는 공간이다. 저장조(100)는 이송장치(200)와 연결되며, 저장조(100) 내로 투입된 고체 연료(S)는 이송장치(200)로 이송된다.
이 때, 저장조(100)로는 고체 연료(S)외의 공급용 가스가 더 공급될 수 있으며, 공급용 가스는 캐리어 가스일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
이송장치(200)는 저장조(100)와 연결되어 저장조(100)로부터 고체 연료(S)를 공급받는다. 이 때, 이송장치(200)는 스크류 피더일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이 때, 이송장치(200)는 저장조(100)의 하측으로 형성되는 것으로 도시되나, 이에 제한되는 것은 아니다,
상기에서 설명한 바와 같이, 저장조(100) 내에 고체 연료(S)를 지속적으로 또는 과다하게 투입할 경우 고체 연료(S)의 무게로 인해 고체 연료(S)의 뭉침 현상이 발생한다. 이는 저장조(100) 내에 공급되는 공급용 가스의 압력으로 인해 더 촉진될 수 있다. 다져지는 현상이 발생한 후, 해소되지 않으면, 고체 연료(S)가 저장조(100)에서 이송장치(200)로 이송되지 못하고, 저장조(100)에서 브릿지(B) 생성된다.
저장조(100) 내에서 브릿지(B) 생성을 방지 및 해소하기 위한 저장조(100)의 구성을 설명한다. 저장조(100)는 베인(110), 파쇄부(120), 압력센서(130)를 포함한다.
뭉침 현상 발생을 억제하기 위해 저장조(100) 벽면에 베인(110)을 설치하여, 뭉침 현상을 억제할 수 있다.
고체 연료(S)의 적층은 저장조(100)의 하측에서부터 우선적으로 적층되는 바, 뭉침 현상은 저장조(100)의 하측에서부터 시작될 수 있다.
베인(110)은 저장조(100) 내의 뭉침 현상 및 브릿지(B)를 억제하기 위한 판과 같은 부재를 의미한다.
베인(110)은 뭉침 현상이 우선적으로 발생하는 저장조(100)의 하측을 중심으로 형성될 수 있다.
베인(110)은 저장조(100)의 내측으로 하측을 향해 기울여지도록 형성된다.
베인(110)은 저장조(100) 내로 복수개 형성가능하며, 저장조(100)의 좌우측으로 각각 복수개 형성될 수 있다.
이 때, 베인(110)이 하측을 향해 기울여지도록 형성되므로, 상측 또는 지면과 평행하게 형성될 때 보다, 베인(110)과 접촉하여 유동되는 고체 연료(S)의 이송을 더욱 촉진할 수 있다.
베인(110)의 표면으로 진동판(111)이 더 형성될 수 있다.
이 때, 진동판(111)은 음파를 발생시키는 진동판일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
베인(110) 표면에 진동판(111)이 진동하면, 고체 연료(S)의 뭉침 현상을 방지할 수 있다. 고체 연료(S)가 뭉쳐지기 전에, 계속하여 진동을 가하면, 고체 연료(S)의 입자가 서로 이격될 수 있는 바, 뭉침 현상을 초기에 방지할 수 있다. 즉, 고체 연료(S)가 브릿지(B)를 생성하기 전에, 고체 연료(S)의 다져짐을 방지함으로써, 브릿지(B) 생성을 1차적으로 방지할 수 있다.
또한, 이미 뭉침 현상이 발생하였더라도, 베인(110) 표면에 진동판(111)이 진동하면 뭉침 현상을 해소할 수 있다.
이 때, 진동판(111)의 진동의 정도는 고체 연료(S)의 양, 종류 등에 따라 조절될 수 있다.
저장조(100)에는 파쇄부(120)가 형성되어, 이미 발생한 브릿지(B) 또는 고체 연료(S)의 뭉침을 해소할 수 있다.
파쇄부(120)는 고체 연료(S)의 브릿지(B) 또는 뭉침을 해소할 수 있도록 끝이 뾰족한 형상으로 형성될 수 있다.
파쇄부(120)의 일측으로는 모터가 형성되어, 파쇄부(120)는 회전할 수 있다.
파쇄부(120)는 저장조(100)의 상측에 형성되어, 파쇄부(120)는 저장조(100)의 상측으로부터 하측을 향해 이동하면서 회전할 수 있다. 즉, 파쇄부(120)는 고체 연료(S)의 적층 높이 및 브릿지(B)가 발생한 부위로 이동하여 효과적으로 동작할 수 있다.
이 때, 파쇄부(120)의 회전속도는 조절될 수 있다.
파쇄부(120)의 표면에는 돌기(121)가 형성될 수 있다. 돌기(121)가 형성되어, 고체 연료(S)와의 접촉 면적이 증가하고, 이로 인해 고체 연료(S)의 뭉침 현상 및 브릿지(B)를 더 효과적으로 해소할 수 있다.
이 때, 돌기(121)는 파쇄부(120)의 표면 둘레를 따라 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
저장조(100)의 일측으로는 압력센서(130)가 형성될 수 있다.
이 때, 압력센서(130)는 저장조(100)의 내측에서의 압력을 측정할 수 있다.
저장조(100)에서 고체 연료(S)로 뭉침 현상, 브릿지(B)가 발생시 순간적으로 저장조(100) 내 압력 증가한다. 압력센서(130)는 이를 측정함으로서 뭉침 현상, 브릿지(B)를 인지할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 저장조(100)에서 뭉침 현상 및 브릿지(B) 생성 여부 판단 및 이를 해소하는 방법에 대해 설명한다.
우선, 고체 연료(S)가 저장조(100) 내로 투입된다.
저장조(100) 내의 진동판(111)이 작동 되어, 고체 연료(S)의 뭉침 현상을 방지한다.
압력센서(130)에서 상기 저장조(100) 내부의 압력을 판단한다.
제어부는 측정된 압력값이 제1 기설정된 압력값 이상인지 판단한다. 이 때, 제어부는 저장조(101) 내부의 압력이 제1 기설정된 압력값 이상인지 실시간으로 판단할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제어부는 저장조(100) 내부의 압력이 제1 기설정된 압력값 이상이면 뭉침 현상 생성으로 판단한다.
저장조(100) 내부에 뭉침 현상 생성으로 판단되면, 저장조(100) 내의 진동판(111)의 진동수를 증가시킨다.
그 후, 제어부는 측정된 압력값이 제2 기설정된 압력값 이상인지 판단한다. 이 때, 제어부는 저장조(100) 내부의 압력이 제2 기설정된 압력값 이상인지 실시간으로 판단할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제어부는 저장조(100) 내부의 압력이 제2 기설정된 압력값 이상이면 브릿지(B)가 생성으로 판단한다.
제어부는 저장조(100) 내부의 압력이 제2 기설정된 압력값 미만이면, 브릿지(B)가 미생성된 것으로 판단한다. 이 때, 저장조(100) 내부의 압력이 제2 기설정된 압력값 미만이면 상기의 과정을 반복하여, 고체 연료(S)의 투입과 이송을 계속할 수 있다. 이 때에는, 진동판(111) 만을 작동시킬 수 있으며, 압력센서(130)에서 압력 측정을 계속 할 수 있다.
이 때, 제1 기설정된 압력값은 제2 기설정된 압력값 보다 낮은 압력값을 의미하며, 이는 저장조(100)의 크기에 따라 다른 값을 가질 수 있다.
저장조(100) 내부에 브릿지(B) 생성으로 판단되면, 파쇄부(120)를 동작한다.
이 때, 파쇄부(120)의 회전 속도를 조절할 수 있어, 브릿지(B)의 파쇄를 더욱 촉진시킬 수 있다.
파쇄부(120)의 동작 후에, 다시 저장조(100) 내부의 압력과 기설정된 압력 값을 비교하여 브릿지(B)가 제거되었는지 판단한다. 이 때, 저장조(100) 내부의 압력이 제3 기설정된 압력 미만일 경우, 고체 연료(S) 투입을 시작하여 고체 연료(S) 이송을 계속 할 수 있다.
이 때, 제3 기설정된 압력값은 제2 기설정된 압력값보다 낮은 압력값을 의미하나, 제1 기설정된 압력값 보다는 큰 값을 의미한다.
이 때, 제3 기설정된 압력값은 제2 기설정된 압력값 보다 낮은 압력값으로, 아직 브릿지(B)가 생성되었다고 판단되지는 않는 값이나, 파쇄부(120)의 동작 후에도 아직 압력값이 충분히 감소되지 않은 경우를 의미한다. 즉, 제3 기설정된 압력값 상태에서 고체 연료(S)를 주입하면, 브릿지(B)가 생성될 가능성이 높다고 판단하는 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 고체 연료 이송 장치로, 저장조(100) 내에 브릿지(B) 발생을 적시에 해소할 수 있고 뭉침 현상을 해소할 수 있는 바, 보다 신속하고 효과적인 고체 연료(S)의 이송이 가능하다.
또한, 이와 같은 고체 연료 이송 장치를 사용하면, 저장조(100) 내에 베인(110) 설치, 파쇄부(120) 설치, 압력 센서(130)의 설치만으로, 저장조(100) 내의 뭉침 현상 및 브릿지(B)를 해소할 수 있는 바, 기존에 있는 저장조(100)와 이송장치(200)를 사용할 수 있다.
이 때, 베인(110)과 파쇄부(120)의 크기와 성능은 저장조(100) 또는 이송장치(200)의 크기, 고체 연료(S)의 종류에 따라 달라질 수 있다.
이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
100: 저장조
110: 베인
111: 진동판
120: 파쇄부
121: 돌기
130: 압력센서
200: 이송장치
S: 고체 연료
B: 브릿지

Claims (8)

  1. 고체 연료(S)가 투입되는 저장조(100)로서,
    상기 저장조(100)는,
    상기 저장조(100)의 내측 및 하측을 향해 경사지게 형성되는 복수의 베인(110);
    상기 베인(110)의 상면에 형성되는 진동판(111);
    상기 저장조(100)의 중심에서 하방을 향하여 위치하며, 상기 저장조(100)의 하측을 향하여상하 이동 및 회전 가능한 파쇄부(120);
    상기 저장조(100)의 일측으로 위치하는 압력센서(130); 및
    상기 압력센서(130)에서 측정되는 상기 저장조(100) 내의 압력이 기설정된 압력에 따라, 상기 저장조(100) 내에서 브릿지나 뭉침 현상이 발생하였는지 여부를 판단하여, 상기 진동판(111) 또는 상기 파쇄부(120)의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는,
    고체 연료 저장조.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 파쇄부(120)는 하단이 뾰족한 형상이고,
    상기 파쇄부(120)는 표면 둘레를 따라 나사산 상에서 돌기(121)가 형성되는,
    고체 연료 저장조.
  4. 삭제
  5. 제1항에 따른 고체 연료 저장조의 제어방법으로서,
    (a) 고체 연료(S)가 상기 저장조(100) 내로 투입되는 단계;
    (b) 상기 진동판(111)이 작동하여 진동하는 단계; 및
    (c) 제어부가 상기 압력센서(130)에서 측정된 상기 저장조(100) 내부의 압력이 기설정된 압력값 이상인지 여부를 포함함으로써, 상기 제어부가 상기 저장조(100) 내 브릿지(B) 생성여부를 판단하는 단계;를 포함하는,
    방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 (c)단계에서,
    (c1) 상기 저장조(100) 내부의 압력이 제1 기설정된 압력값 이상이면, 뭉침 현상 생성으로 판단하는 단계; 및
    (c2) 상기 저장조(100) 내부의 압력이 제2 기설정된 압력값 이상이면, 브릿지(B) 생성으로 판단하는 단계; 를 포함하고,
    상기 제1 기설정된 압력값은 상기 제2 기설정된 압력값보다 낮은,
    방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (c1)단계에서,
    (c11) 뭉침 현상 생성으로 판단되면, 상기 제어부가 상기 진동판(111)의 진동수를 증가시키는 단계; 를 포함하는,
    방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 (c2)단계에서,
    (c21) 브릿지(B) 생성으로 판단되면, 상기 제어부가 상기 파쇄부(120)를 동작하는 단계; 를 포함하는,
    방법.
KR1020190149006A 2019-11-19 2019-11-19 브릿지 제거 가능한 고체 연료 저장조 KR102241493B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH09174294A (ja) * 1995-12-22 1997-07-08 Sintokogio Ltd ブリケットマシン
KR20040052034A (ko) * 2002-12-13 2004-06-19 삼성엔지니어링 주식회사 고형 물질 공급 장치
KR20160000128U (ko) * 2014-07-02 2016-01-13 (주)아모레퍼시픽 진동수단을 갖는 파우더 이송용 호퍼장치
CN208560648U (zh) * 2018-05-30 2019-03-01 浙江益能建材科技有限公司 改进型粉料供给装置

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