KR102272139B1 - 우드칩 믹싱챔버의 이물질 제거장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 우드칩 믹싱챔버의 이물질 제거장치에 있어서: 투입배관(10)과 버너(13)에 연결되고, 우드칩에 열풍을 부가하는 믹싱챔버(20); 상기 믹싱챔버(20)의 하단에 형성되는 배출구(23)에 다수의 블레이드(31)를 구비하는 분리부재(30); 및 상기 우드칩의 투입 경로 상에서 이물질 제거를 조력하는 제어수단(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 발전소 등에서 다량의 우드칩을 투입하는 과정에서 이물질 변동이 심한 경우에도 유연하게 대응하여 내구성을 높이는 동시에 생력화로 비용을 절감하는 효과가 있다.

Description

우드칩 믹싱챔버의 이물질 제거장치{Foreign matter removal apparatus for wood chip mixing chamber}
본 발명은 우드칩 믹싱챔버에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 열풍과 함께 다량으로 투입되는 우드칩의 순도를 높이기 위한 우드칩 믹싱챔버의 이물질 제거장치에 관한 것이다.
통상 발전소의 화석연료 중에서 우드칩은 석유나 천연가스보다 이산화탄소, 황산화물, 질산화물의 발생이 적어 친환경 에너지원으로 주목받고 있다. 우드칩은 재활용하기 어려운 목재도 사용이 가능하여 석유나 천연가스보다 경제성을 높이기 유리하다. 다만 우드칩을 열풍과 믹싱하여 투입하는 과정에서 경질의 이물질에 의한 마모가 촉진되므로 대책이 필요하다.
우드칩 공급과 관련되는 선행기술문헌으로서 한국 등록특허공보 제0599580호(선행문헌1), 한국 등록특허공보 제1218539호(선행문헌 2) 등의 특허문헌을 참조할 수 있다.
선행문헌 1은 칩을 이송스크루측으로 이송하는 컨베이어; 컨베이어와 탄화로 사이에 설치된 이송스크루; 재연소기에서 발생된 분진을 집진하는 공지의 사이클론 집진기; 탄화로에서 연속적으로 배출되는 탄화물을 냉각하는 냉각기; 등을 포함한다. 이에, 각 공정간에 원료의 흐름이 원활하여 지체나 중단이 없이 연속적으로 작업하는 효과를 기대한다.
선행문헌 2는 이송되는 우드칩에 포함된 이물질 및 오버사이즈 목재를 제거한 후 이송하는 제 1선별부; 이물질 및 오버사이즈 목재가 선별된 이물질이 제거된 우드칩을 적재하는 적재부; 이송부 경로 상에서 우드칩에 포함된 금속을 제거하는 제 2선별부; 등을 포함한다. 이에, 우드칩을 고르게 투입하고, 돌과 같은 이물질을 선별하는 효과를 기대한다.
다만 상기한 선행문헌에 의하면 우드칩의 투입량과 이물질 변동에 대응하는 유연성이 미흡하다는 측면에서 개선의 여지를 보이고 있다.
한국 등록특허공보 제0599580호 "폐목의 연속탄화장치 및 연속탄화방법" (공개일자 : 2006.01.06.) 한국 등록특허공보 제1218539호 "우드칩을 보일러로 투입하는 이송 시스템" (공개일자 : 2012.10.23.)
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 발전소 등에서 다량의 우드칩을 투입하는 과정에서 이물질의 변동이 심한 경우에도 유연하게 대응하는 우드칩 믹싱챔버의 이물질 제거장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 우드칩 믹싱챔버의 이물질 제거장치에 있어서: 투입배관과 버너에 연결되고, 우드칩에 열풍을 부가하는 믹싱챔버; 상기 믹싱챔버의 하단에 형성되는 배출구에 다수의 블레이드를 구비하는 분리부재; 및 상기 우드칩의 투입 경로 상에서 이물질 제거를 조력하는 제어수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 믹싱챔버는 유로단면적이 변동하는 환형유로를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 믹싱챔버는 환형유로에 고장력 강판과 단열재를 갖추는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 분리부재의 블레이드는 일정한 경사를 유지하면서 차등화되는 간격과 길이로 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제1변형예로서, 상기 분리부재는 전체 블레이드를 회전 가능하게 지지하는 힌지부, 블레이드를 각각의 힌지부로 연결하는 제1링크, 제1링크에 연결되어 회전력을 인가하는 구동기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2변형예로서, 상기 분리부재는 일부 블레이드를 이동 가능하게 지지하는 장공홈, 상기 이동 가능한 블레이드를 연결하는 제2링크, 제2링크에 연결되어 이동력을 인가하는 구동기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단은 우드칩의 투입량을 검출하는 투입량검출기, 우드칩 경로의 이물질을 검출하는 이물질검출기, 믹싱챔버의 충격량을 검출하는 충격량검출기를 제어기에 연결하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 발전소 등에서 다량의 우드칩을 투입하는 과정에서 이물질 변동이 심한 경우에도 유연하게 대응하여 내구성을 높이는 동시에 생력화로 비용을 절감하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장치가 적용되는 시스템을 나타내는 모식도
도 2는 및 도 3은 본 발명에 따른 장치의 주요부를 나타내는 구성도
도 4는 본 발명에 따른 장치의 믹싱 챔버를 나타내는 구성도
도 5는 본 발명에 따른 장치의 변형예를 나타내는 모식도
도 6은 본 발명에 따른 제어수단의 회로 연결을 나타내는 블록도
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 우드칩 믹싱챔버의 이물질 제거장치에 관하여 제안한다. 발전소의 화석연료로 사용되는 우드칩을 다량으로 공급하는 시스템을 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 시스템은 다양한 목질과 물성의 우드칩 연료에서 먼지, 토사, 금속편 등의 이물질을 제거하고 건조시켜 정량으로 투입하는 기능을 요체로 한다.
본 발명에 따르면 투입배관(10)과 버너(13)에 연결되는 믹싱챔버(20)가 우드칩에 열풍을 부가하는 구조를 이루고 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 장치가 적용되는 시스템의 일부로서 투입배관(10), 버너(13), 건조드럼(15), 믹싱챔버(20) 등이 나타난다. 투입배관(10)에는 연료관(11), 열풍관(12), 송풍기 등이 구비된다. 투입배관(10)은 저장고(도시 생략)에 연속적으로 적재되는 연료를 연료관(11)으로 투입한다. 버너(13)는 발생된 열풍을 믹싱챔버(20)을 통하여 열풍관(12)으로 공급한다. 건조드럼(15)에서 열풍으로 건조된 연료는 보일러에 공급되지만 일부는 열풍과 더불어 사이클론(17)을 통하여 재순환된다.
이때, 믹싱챔버(20)는 사이클론(17)과 더불어 우드칩 연료에 혼입된 이물질을 제거한다. 연료의 이물질은 보일러의 연소효율을 저하시키는 것은 물론 경로상의 주요부의 마모를 촉진하여 내구성을 저하시킨다.
또한, 본 발명에 따르면 분리부재(30)가 상기 믹싱챔버(20)의 하단에 형성되는 배출구(23)에 다수의 블레이드(31)를 구비하는 구조를 이루고 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 믹싱챔버(20)의 내부에 분리부재(30)가 설치된 상태를 나타낸다. 믹싱챔버(20)는 상단의 회수구(21), 열풍구(22) 및 하단의 배출구(23)를 갖추고 있다. 사이클론(17)으로 통하여 순환된 잔여 연료와 열풍은 회수구(21)로 유입되고, 이물질이 제거된 열풍과 연료는 열풍구(22)를 통하여 투입배관(10)으로 송출된다. 블레이드(31)는 하단의 배출구(23)에 다수로 설치되어 이물질의 분리와 배출을 유도한다.
또한, 본 발명에 따르면 제어수단(40)이 상기 우드칩의 투입 경로 상에서 이물질 제거를 조력하는 구조를 이루고 있다.
다양한 목질과 물성의 우드칩이 대형 트럭에 실려 연속적으로 저장고에 투입된다. 제어수단(40)은 우드칩의 투입 조건에 실시간으로 대응하여 믹싱챔버(20)는 물론 투입배관(10), 건조드럼(15), 사이클론(17) 등의 가동 상태를 변동할 수 있다. 제어수단(40)은 마이크로프로세서, 메모리, 입출력인터페이스를 갖춘 제어기(42)를 기반으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 믹싱챔버(20)는 유로단면적이 변동하는 환형유로(25)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 믹싱챔버(20)의 내부에 유로단면적이 차등화되는 환형유로(25)가 설치된 상태를 나타낸다. 환형유로(25)는 이중중심(26)을 기반으로 일측의 곡률과 타측의 곡률이 다르게 설정된다. 회수구(21) 측에서 유로단면적이 가장 크고 배출구(23)를 거쳐 열풍구(22)에 이르면서 유로단면적이 가장 작다. 버너(13)와 회수구(21)에서 유입되는 열풍은 환형유로(25)를 지속적으로 순환하면서 좁아지는 유로단면적에서 이물질의 강하를 촉진하고 순수한 열풍만 열풍구(22)를 통하여 투입배관(10)으로 공급한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 믹싱챔버(20)는 환형유로(25)에 고장력 강판과 단열재(27)를 갖추는 것을 특징으로 한다.
도 3 및 도 4에서, 믹싱챔버(20)의 환형유로(25)는 열풍에 의한 열충격은 물론 토사, 금속편 등의 이물질에 의한 기게적 충격을 받는다. 토사와 금속편의 중량이 작지만 환형유로(25)를 고속으로 순환하면서 충력량이 크게 증폭된다. 환형유로(25)의 노출된 벽면은 고장력 강판으로 구성하고 그 배면에 내열성을 지닌 단열재(27)를 밀착 상태로 접합하는 것이 바람직하다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 분리부재(30)의 블레이드(31)는 일정한 경사를 유지하면서 차등화되는 간격과 길이로 설치되는 것을 특징으로 한다.
도 4에서, 믹싱챔버(20)의 하단에 다수의 블레이드(31)를 갖춘 분리부재(30)가 설치된 상태를 나타낸다. 모든 블레이드(31)는 열풍이 순환되는 방향으로 일정하게 기울어진 상태를 유지한다. 모든 블레이드(31)의 상단은 환형유로(25)의 곡률과 일치하도록 배치된다. 블레이드(31)의 극히 일부만 환형유로(25)로 돌출되어도 고속 순환하는 이물질에 의하여 소음, 진동, 파손이 초래되기 쉽다. 블레이드(31)에서 부호 31a은 막음부, 부호 31b는 초입부, 부호 31c은 말단부를 의미한다. 초입부(31b)보다 말단부(31c)의 길이를 다소 짧게 하고 초입부(31b)에서 말단부(31c)로 갈수록 간격을 크게 설정한다. 연료내 이물질의 변동에도 초입부(31b) 영역의 이물질 충돌과 말단부(31c) 영역의 이물질의 배출로 안정화 유지가 가능하다.
본 발명의 제1변형예로서, 상기 분리부재(30)는 전체 블레이드(31)를 회전 가능하게 지지하는 힌지부(33), 블레이드(31)를 각각의 힌지부(33)로 연결하는 제1링크(35), 제1링크(35)에 연결되어 회전력을 인가하는 구동기(38)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 5(a)를 참조하면, 블레이드(31)의 회전을 위한 힌지부(33), 제1링크(35), 구동기(38)가 나타난다. 상단 힌지부(33)는 각각의 블레이드(31)의 양단에 환봉 형태로 연결된다. 하단 힌지부(33)는 각각의 블레이드(31)의 하측으로 제1링크(35)와 연결된다. 상단 힌지부(33)는 블레이드(31)가 회전되더라도 환형유로(25) 상으로 돌출되지 않도록 하기 위함이다. 구동기(38)는 제1링크(35)의 수평 이동을 유발하는 액추에이터를 기반으로 또 다른 링크를 갖출 수 있다.
이에 따라, 이물질의 입도나 중량이 큰 경우 제1링크(35)를 우측으로 이동시켜 블레이드(31) 간의 틈새를 증대시키고 반대의 경우 제1링크(35)를 좌측으로 이동시켜 블레이드(31) 간의 틈새를 축소시킨다.
본 발명의 제2변형예로서, 상기 분리부재(30)는 일부 블레이드(31)를 이동 가능하게 지지하는 장공홈(34), 상기 이동 가능한 블레이드(31)를 연결하는 제2링크(36), 제2링크(36)에 연결되어 이동력을 인가하는 구동기(38)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 5(b)를 참조하면, 블레이드(31)의 이동을 위한 장공홈(34), 제2링크(36), 구동기(38)가 나타난다. 다수의 블레이드(31)는 교호로 고정식 및 이동식으로 배치한다. 이동식 블레이드(31)는 상측으로 장공홈(34)에 지지하는 동시에 하측으로 제2링크(36)에 연결된다. 구동기(38)는 제2링크(36)의 수직 이동을 유발하는 액추에이터를 기반으로 또 다른 링크를 갖출 수 있다.
이에 따라, 이물질의 입도나 중량이 큰 경우 제2링크(36)를 하측으로 이동시켜 블레이드(31)의 상단 틈새를 증대시키고 반대의 경우 제2링크(36)를 상측으로 이동시켜 블레이드(31)의 상단 틈새를 축소시킨다.
한편, 도시에는 생략하나 믹싱챔버(20)의 용량(크기)이 증대되는 경우 전술한 도 5(a) 및 도 5(b)를 혼용하는 것도 가능하다. 일예로, 환형유로(25)의 상류측에는 힌지부(33)와 제1링크(35)를 적용하고 환형유로(25)의 하류측에는 장공홈(34)과 제2링크(36)를 적용한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단(40)은 우드칩의 투입량을 검출하는 투입량검출기(44), 우드칩 경로의 이물질을 검출하는 이물질검출기(46), 믹싱챔버(20)의 충격량을 검출하는 충격량검출기(48)를 제어기(42)에 연결하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
도 6을 참조하면, 제어수단(40)의 제어기(42)에 연결되는 투입량검출기(44), 이물질검출기(46), 충격량검출기(48)가 나타난다. 투입량검출기(44)는 연료관(11)에 설치되어 우드칩의 투입량을 검출한다. 이물질검출기(46)는 믹싱챔버(20)의 회수구(21)과 배출구(23)에 설치되어 이물질을 검출한다. 충격량검출기(48)은 믹싱챔버(20)의 다수의 지점에서 토사와 금속편에 의해 유발되는 충격을 검출한다. 투입량검출기(44), 이물질검출기(46), 충격량검출기(48)는 제어기(42)의 입력인터페이스에 연결된다. 제어기(42)의 출력인터페이스에는 투입배관(10)의 송풍기, 믹싱챔버(20)의 댐퍼, 분리부재(30)의 구동기(38) 등이 연결된다.
이에 따라, 제어기(42)는 특정 차량에 의하여 저장고에 반입된 우드칩에 이물질이 많은 경우 설정된 알고리즘으로 연료의 투입량을 축소하고 열풍의 순환 상태를 변동시킨다. 물론 필요에 따라서는 분리부재(30)의 블레이드(31)의 자세에 대한 제어를 부가할 수 있다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
10: 투입배관 11: 연료관
12: 열풍관 13: 버너
15: 건조드럼 17: 사이클론
20: 믹싱챔버 21: 회수구
22: 열풍구 23: 배출구
25: 환형유로 26: 이중중심
27: 단열재 30: 분리부재
31: 블레이드 33: 힌지부
34: 장공홈 35: 제1링크
36: 제2링크 38: 구동기
40: 제어수단 42: 제어기

Claims (7)

  1. 우드칩 믹싱챔버의 이물질 제거장치에 있어서:
    투입배관(10)과 버너(13)에 연결되고, 우드칩에 열풍을 부가하는 믹싱챔버(20);
    상기 믹싱챔버(20)의 하단에 형성되는 배출구(23)에 다수의 블레이드(31)를 구비하는 분리부재(30); 및
    상기 우드칩의 투입 경로 상에서 이물질 제거를 조력하는 제어수단(40);을 포함하되,
    상기 믹싱챔버(20)는 유로단면적이 변동하는 환형유로(25)를 구비하는 것을 특징으로 하는 우드칩 믹싱챔버의 이물질 제거장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 믹싱챔버(20)는 환형유로(25)에 고장력 강판과 단열재(27)를 갖추는 것을 특징으로 하는 우드칩 믹싱챔버의 이물질 제거장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 분리부재(30)의 블레이드(31)는 일정한 경사를 유지하면서 차등화되는 간격과 길이로 설치되는 것을 특징으로 하는 우드칩 믹싱챔버의 이물질 제거장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 분리부재(30)는 전체 블레이드(31)를 회전 가능하게 지지하는 힌지부(33), 블레이드(31)를 각각의 힌지부(33)로 연결하는 제1링크(35), 제1링크(35)에 연결되어 회전력을 인가하는 구동기(38)를 구비하는 것을 특징으로 하는 우드칩 믹싱챔버의 이물질 제거장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 분리부재(30)는 일부 블레이드(31)를 이동 가능하게 지지하는 장공홈(34), 상기 이동 가능한 블레이드(31)를 연결하는 제2링크(36), 제2링크(36)에 연결되어 이동력을 인가하는 구동기(38)를 구비하는 것을 특징으로 하는 우드칩 믹싱챔버의 이물질 제거장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어수단(40)은 우드칩의 투입량을 검출하는 투입량검출기(44), 우드칩 경로의 이물질을 검출하는 이물질검출기(46), 믹싱챔버(20)의 충격량을 검출하는 충격량검출기(48)를 제어기(42)에 연결하여 구성되는 것을 특징으로 하는 우드칩 믹싱챔버의 이물질 제거장치.
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