KR102359252B1 - 저질소산화물 잉여가스 연소장치 - Google Patents

Abstract

에너지원으로 사용되고 남은 잉여가스를 연소시켜 배출하는 저질소산화물 잉여가스 연소장치를 제시하며, 잉여가스의 연소공간을 제공하며, 배출구가 형성되는 연소로; 상기 연소로에 설치되어 상기 잉여가스의 연소를 위한 화기를 제공하는 버너유닛; 상기 버너유닛에 연결되어 상기 잉여가스를 소정의 압력으로 공급하는 가스공급유닛; 상기 버너유닛에 연결되어 상기 잉여가스의 연소에 필요한 연소공기를 공급하는 연소공기 공급유닛; 및 상기 연소로에 연결되어 잉여가스의 연소온도를 낮추기 위한 냉각공기를 공급하는 냉각공기 공급유닛을 포함한다.

Description

저질소산화물 잉여가스 연소장치{LOW NOX COMBUTION APPARATUS FOR EXCESS GAS}

본 명세서에서 개시되는 실시예들은 잉여가스 연소장치에 관한 것으로, 에너지원으로 사용되는 바이오가스 중 사용되고 남은 잉여가스를 연소시켜 질소산화물을 적게 배출하는 저질소산화물 잉여가스 연소장치에 관한 것이다.

일반적으로 바이오가스(bio gas)는 하수처리장, 음식물처리장, 축산폐수 처리장 등에서 발생하는 가스로서 미생물에 의해 유기물이 분해되어 생성되어 연료로 사용할 수 있도록 탱크에 저장하여 사용하고 있다.

이러한 바이오가스는 메탄성분을 60~75% 함유하고 있기 때문에 에너지원으로 사용하고 남은 잉여가스를 그대로 대기 중에 배출할 경우에는 지구 온난화의 원인이 되는 문제가 있고, 폭발의 위험성이 존재하는 문제가 있다.

여기서, 바이오가스는 연소하여 배출할 경우에는 환경오염 문제를 1/24로 감소시킬 수 있으므로 사용하고 남은 잉여가스는 연소장치를 통해 소각 처리하여 배출하는 것을 원칙으로 하고 있다.

이러한 잉여가스를 제거하는 대표적인 연소기로는 노외연소식과 노내연소식을 예로 들 수 있다.

노외연소식은 노외부(연돌상부)에서 잉여가스를 연소하는 방식으로 설치비가 적게 들며 구조가 간편하다는 장점이 있는 반면, 연소과정에서 불꽃이 연소상부로 지나치게 많이 노출됨으로써 미관상 좋지 못하여 안정성을 고려한 민원이 많이 발생하는 단점이 있다.

또한, 노내연소식은 노내에서 잉여가스를 연소하는 방식으로 노외연소식에 비해 구조가 복잡하고, 설치비가 많이 소요되는 반면, 노내에서 연소가 이루어져 불꽃이 외부로 적게 노출됨으로써 민원발생의 소지가 적어 주로 사용되고 있다.

한편, 상기와 같은 연소기는 잉여가스를 연소하는 과정에서 질소산화물(NOx)이 발생함으로써 환경오염의 오염원이 되는 문제점이 있다.

관련된 선행기술로서, 대한민국 등록특허공보 제10-1811798호에 개시된 잉여가스 연소장치가 있다.

이러한 선행기술은 연소로의 내부로 잉여가스와 공기를 공급하여 혼합된 상태로 연소시키는 구성이다.

그런데, 선행기술은 잉여가스의 연소에 필요한 공기만을 공급할 뿐, 연소온도를 낮출 수 없는 구성이어서 연소과정에서 질소산화물의 발생량이 증가하는 문제점이 있다.

따라서 상술된 문제점을 해결하기 위한 기술이 필요하게 되었다.

한편, 전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

본 명세서에서 개시되는 실시예들은, 잉여가스를 연소로의 내부에서 연소하는 과정에서 연소온도를 낮춤으로써 질소산화물의 발생량을 감소시키면서 완전연소를 도모할 수 있는 저질소산화물 잉여가스 연소장치를 제공하는 것이 그 목적이다.

구체적으로, 본 명세서에서 개시되는 실시예들은, 연소에 필요한 연소공기와는 별도의 냉각공기를 연소로에 공급함으로써 연소온도를 낮출 수 있으며, 냉각공기와 화염의 추가적인 혼합을 통해 완전연소를 도모할 수 있는 저질소산화물 잉여가스 연소장치를 제공하는 것이 그 목적이다.

또한, 본 명세서에서 개시되는 실시예들은, 잉여가스를 소정의 압력 및 유량으로 공급하여 연소시키면서 화염이 역화하는 것을 방지할 수 있으며, 연소공기를 잉여가스의 중심방향 및 외곽방향에서 제각기 공급할 수 있는 저질소산화물 잉여가스 연소장치를 제공하는 것이 그 목적이다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 저질소산화물 잉여가스 연소장치의 일 실시예에 따르면, 에너지원으로 사용되고 남은 잉여가스를 연소시켜 배출하는 잉여가스 연소장치에 있어서, 잉여가스의 연소공간을 제공하며, 배출구가 형성되는 연소로; 상기 연소로에 설치되어 상기 잉여가스의 연소를 위한 화기를 제공하는 버너유닛; 상기 버너유닛에 연결되어 상기 잉여가스를 소정의 압력으로 공급하는 가스공급유닛; 상기 버너유닛에 연결되어 상기 잉여가스의 연소에 필요한 연소공기를 공급하는 연소공기 공급유닛; 및 상기 연소로에 연결되어 잉여가스의 연소온도를 낮추기 위한 냉각공기를 공급하는 냉각공기 공급유닛을 포함할 수 있다.

또한, 상기 냉각공기 공급유닛은, 상기 연소로의 외부에 설치된 상태로 작동하면서 상기 냉각공기를 공급하는 냉각공기송풍기; 및 상기 연소로에 설치되어 상기 냉각공기송풍기가 연결되면서 상기 냉각공기를 상기 연소공간으로 배출하는 적어도 하나의 냉각노즐을 포함할 수 있다.

또한, 상기 냉각노즐은, 상기 연소로의 바닥면에 설치되면서 상기 버너유닛의 외곽에 배치되되, 상기 버너유닛보다 낮은 위치에 설치되는 적어도 하나의 제1 노즐; 및 상기 연소로의 벽면에 설치되면서 상기 버너유닛의 외곽에 배치되되, 상기 버너유닛보다 높은 위치에 설치되는 적어도 하나의 제2 노즐을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 노즐은, 상기 냉각공기를 상기 연소공간의 상부를 향해 수직방향으로 배출하고, 상기 제2 노즐은, 상기 냉각공기를 상기 연소공간의 중앙 상부를 향해 경사방향으로 배출할 수 있다.

또한, 상기 연소로는, 상기 연소공간과 상기 배출구가 수직상태로 연장되는 직립형으로 형성되되, 상기 연소공간의 내경과 상기 배출구의 내경이 동일하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 버너유닛은, 상기 연소로의 바닥면에 설치되어 점화를 위한 화기를 제공하는 버너본체; 상기 버너본체에 설치되어 상기 가스공급유닛의 연결부위를 제공하는 가스공급관; 및 상기 버너본체에 설치되어 상기 연소공기 공급유닛의 연결부위를 제공하는 연소공기공급관을 포함할 수 있다.

또한, 상기 연소공기공급관은, 상기 가스공급관과 함께 이중관 형태를 이루도록 상기 가스공급관의 길이방향을 따라 삽입되어 상기 잉여가스의 중심부에 상기 연소공기를 공급하는 제1 공급관; 및 상기 제1 공급관과 분리된 상태로 구성되어 상기 가스공급관의 외곽으로 상기 연소공기를 공급하는 제2 공급관을 포함할 수 있다.

또한, 상기 가스공급유닛은, 상기 연소로의 외부에 설치된 상태로 작동하면서 상기 잉여가스의 공급압력을 소정의 압력으로 상승시켜 공급하는 잉여가스송풍기; 상기 잉여가스송풍기에서 공급되는 상기 잉여가스를 상기 버너유닛으로 공급하면서 상기 잉여가스의 유량을 조절하는 유량조절밸브; 및 상기 연소로의 화염이 상기 잉여가스송풍기 방향으로 역화하는 것을 차단하는 역화방지기를 포함할 수 있다.

또한, 상기 연소공기 공급유닛은, 상기 연소로의 외부에 설치된 상태로 작동하면서 상기 연소공기를 공급하는 연소공기송풍기; 및 상기 연소공기송풍기에서 공급되는 상기 연소공기를 상기 버너유닛으로 공급하면서 상기 연소공기의 유량을 조절하는 연소공기조절댐퍼를 포함할 수 있다.

전술한 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 잉여가스를 연소로의 내부에서 연소시키는 과정에서 냉각공기 공급유닛의 구성을 통해 연소온도를 낮춤으로써 질소산화물의 발생량을 감소시키면서 완전연소를 도모할 수 있는 저질소산화물 잉여가스 연소장치를 제시할 수 있다.

특히, 전술한 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 냉각공기 공급유닛을 구성하는 복수의 냉각노즐을 통해 연소공기와는 별도의 냉각공기를 연소로에 공급하여 연소온도를 낮춤으로써 질소산화물의 발생을 억제시킬 수 있다. 아울러, 냉각공기와 화염의 추가적인 혼합을 통해 잉여가스의 완전연소를 도모할 수 있다.

또한, 전술한 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 가스공급유닛을 구성하는 잉여가스송풍기 및 유량조절밸브를 통해 잉여가스를 소정의 압력 및 유량으로 공급할 수 있으며, 역화방지기의 구성을 통해 연소로의 화염이 역화하는 것을 방지할 수 있으므로 안전한 연소를 수행할 수 있다.

또한, 전술한 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 버너유닛을 구성하는 연소공기공급관이 복수로 분리된 상태를 구성되어 잉여가스의 중심방향 및 외곽방향에서 연소에 필요한 연소공기를 제각기 공급하므로 잉여가스가 원활하게 연소될 수 있다.

또한, 전술한 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 연소로의 연소공간과 배출구의 내경이 동일하게 연장되면서 화염의 재순환 영역이 제공되므로 화염이 재순환을 통해 완전연소됨으로써 일산화탄소(CO)의 농도를 낮출 수 있으며, 궁극적으로는 질소산화물의 발생을 억제시킬 수 있다.

개시되는 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 개시되는 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 일 실시예에 따른 저질소산화물 잉여가스 연소장치의 전체 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 저질소산화물 잉여가스 연소장치를 구성하는 버너유닛과 가스공급유닛 및 연소공기 공급유닛의 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 3은 일 실시에에 따른 저질소산화물 잉여가스 연소장치를 구성하는 냉각공기 공급유닛과 연소로의 구성을 나타내는 종단면도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 다양한 실시예들을 상세히 설명한다. 아래에서 설명되는 실시예들은 여러 가지 상이한 형태로 변형되어 실시될 수도 있다. 실시예들의 특징을 보다 명확히 설명하기 위하여, 이하의 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있는 사항들에 관해서 자세한 설명은 생략하였다. 그리고, 도면에서 실시예들의 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐 아니라, '그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성이 어떤 구성을 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 그 외 다른 구성을 제외하는 것이 아니라 다른 구성들을 더 포함할 수도 있음을 의미한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 일 실시예에 따른 저질소산화물 잉여가스 연소장치의 전체 구성을 나타내는 종단면도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 저질소산화물 잉여가스 연소장치를 구성하는 버너유닛과 가스공급유닛 및 연소공기 공급유닛의 구성을 나타내는 종단면도이며, 도 3은 일 실시에에 따른 저질소산화물 잉여가스 연소장치를 구성하는 냉각공기 공급유닛과 연소로의 구성을 나타내는 종단면도이다.

일 실시예에 따른 저질소산화물 잉여가스 연소장치(10)는 연료와 같은 에너지원으로 사용되고 남은 바이오가스(bio gas)의 잉여가스를 연소시켜 배출하기 위한 장치이며, 특히 잉여가스의 연소과정에서 발생하는 질소산화물을 억제시킬 수 있는 장치이다.

구체적으로, 일 실시예에 따른 저질소산화물 잉여가스 연소장치(10)는 연소로(100), 버너유닛(200), 가스공급유닛(300), 연소공기 공급유닛(400) 및 냉각공기 공급유닛(500)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 연소로(100)는 잉여가스가 연소에 필요한 공기와 함께 연소될 수 있는 연소공간을 제공하는 구성요소이다.

구체적으로, 연소로(100)는 원통형으로 형성되면서 연소공간(110)을 제공할 수 있으며, 연소공간(110)의 상단부에 배출구(120)가 형성되어 연소가 완료된 연기를 배출할 수 있다.

이러한 연소로(100)는 내화벽돌과 같은 불연소재로 형성될 수 있다.

여기서, 연소로(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 연소공간(110)이 배출구(120)와 동일한 내경을 이루면서 연장 형성될 수 있다. 이에 따라, 연소공간(110)의 화염은 배출구(120)로 이동하는 과정에서 연소공간(110)으로 재순환하면서 완전 연소될 수 있다.

또한, 연소로(100)는 연소공간(110)의 하단부에 후술되는 버너유닛(200)의 설치공간을 제공하는 버너설치부(150)가 형성될 수 있다.

구체적으로, 버너설치부(150)는 연소공간(110)에서 하부로 갈수록 내경이 점점 좁아지도록 형성되는 경사면(151)과, 버너유닛(200)의 설치공간을 이루는 바닥면(152)으로 구성될 수 있다.

상기 버너유닛(200)은 연소로(100)에 설치되어 잉여가스의 연소를 위한 화기를 제공하는 구성요소이다.

구체적으로, 버너유닛(200)은 전술한 연소로(100)의 버너설치부(150)를 구성하는 바닥면(152)에 설치되어 잉여가스에 화기를 점화시키면서 잉여가스를 연소시킬 수 있다.

이러한 버너유닛(200)은 도 2에 도시된 바와 같이 버너본체(210), 가스공급관(220) 및 연소공기공급관(230)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 버너본체(210)는 연소로(100)의 바닥면(152)에 돌출된 상태로 설치되어 화기를 점화시킴으로써 잉여가스를 연소시킬 수 있다.

이러한 버너본체(210)는 연소로(100)의 외부에서 버너설치부(150)의 바닥면(152)을 관통한 상태로 설치되어 잉여가스에 화기를 점화시킬 수 있다.

상기 가스공급관(220)은 버너본체(210)에 설치되어 후술되는 가스공급유닛(300)의 연결부위를 이루는 구성요소이다.

즉, 가스공급유닛(300)에서 공급되는 잉여가스는 가스공급관(220)을 통해 버너본체(210)로 공급될 수 있으며, 버너본체(210)의 점화에 의해 연소로(100)의 연소공간(110)에서 연소될 수 있다.

이러한 가스공급관(220)은 버너본체(210)의 중심부에 수직방향으로 설치될 수 있으며, 연소로(100)의 외부에서 버너본체(210)와 함께 연소로(100)의 바닥면(150)을 관통한 상태로 설치될 수 있다.

상기 연소공기공급관(230)은 버너본체(210)에 설치되어 후술되는 연소공기 공급유닛(400)의 연결부위를 이루는 구성요소이다.

즉, 연소공기 공급유닛(400)에서 공급되는 연소로(100)의 외부공기는 연소공기공급관(230)을 통해 버너본체(210)로 공급될 수 있으며, 잉여가스와 혼합되면서 잉여가스의 원활한 연소를 도모할 수 있다.

여기서, 연소공기공급관(230)은 복수로 구성되어 서로 분리된 경로로 연소로(100)의 외부공기를 제각기 버너본체(210)로 공급함으로써 잉여가스에 연소를 위한 연소공기를 혼합시킬 수 있다.

구체적으로, 연소공기공급관(230)은 도 2에 도시된 바와 같이 제1 공급관(231) 및 제2 공급관(232)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제1 공급관(231)은 가스공급관(220)에서 공급되는 잉여가스의 중심부에 연소공기를 공급하기 위한 구성요소로, 가스공급관(220)의 길이방향을 따라 삽입된 상태로 설치되어 가스공급관(220)과 함께 이중관 형태로 형성될 수 있다.

이러한 제1 공급관(231)은 연소공기 공급유닛(400)에 연결된 상태로 가스공급관(220)과 함께 버너본체(210)의 중심부로 연장됨으로써 가스공급관(220)에서 배출되는 잉여가스의 중심부에 연소공기를 배출하여 잉여가스와 혼합시킬 수 있다.

상기 제2 공급관(232)은 잉여가스의 외곽에 연소공기를 공급하기 위한 구성요소이다.

구체적으로, 제2 공급관(232)은 제1 공급관(231)과 분리된 상태로 구성되어 연소공기 공급유닛(400)에 연결될 수 있으며, 가스공급관(220)의 외곽으로 연소공기를 공급할 수 있다.

이에 따라, 제2 공급관(232)은 가스공급관(220)에서 배출되는 잉여가스의 외곽에 연소공기를 공급하여 잉여가스와 혼합시킬 수 있다.

상기 가스공급유닛(300)은 버너유닛(200)에 연결되어 잉여가스를 소정의 압력으로 공급하기 위한 구성요소로, 버너유닛(200)을 구성하는 가스공급관(220)에 연결되어 잉여가스를 공급할 수 있다.

이러한 가스공급유닛(300)은 도 2에 도시된 바와 같이 잉여가스송풍기(310), 유량조절밸브(320) 및 역화방지기(330)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 잉여가스송풍기(310)는 연소로(100)의 외부에 설치된 상태로 작동하면서 미도시된 바이오가스탱크에서 공급되는 잉여가스를 가스공급관(220)으로 공급하는 구성요소이다.

이러한 잉여가스송풍기(310)는 잉여가스의 공급 압력이 낮을 경우 작동하면서 잉여가스의 공급압력을 소정의 압력으로 상승시켜 공급할 수 있다.

상기 유량조절밸브(320)는 잉여가스송풍기(310)와 버너유닛(200)의 가스공급관(220)을 연결하여 잉여가스송풍기(310)의 잉여가스를 가스공급관(220)으로 공급하면서 잉여가스의 유량을 조절하는 구성요소이다.

이러한 유량조절밸브(320)는 연소로(100)에서 연소되는 잉여가스의 유량을 제어하면서 연소공기와 잉여가스의 공연비를 조절할 수 있다.

상기 역화방지기(330)는 연소로(100)에서 연소되는 화염이 잉여가스송풍기(310) 방향으로 역화하는 것을 방지하기 위한 구성요소이다.

이러한 역화방지기(330)는 잉여가스송풍기(310)와 유량조절밸브(320)의 사이에 설치될 수 있으며, 역화되는 화염에 의해 작동하면서 잉여가스의 공급을 차단할 수 있다.

한편, 역화방지기(320)와 잉여가스송풍기(310)의 사이에는 잉여가스의 공급을 수동으로 차단할 수 있는 가스차단밸브(340)가 설치될 수 있다.

상기 연소공기 공급유닛(400)은 버너유닛(200)에 연결되어 잉여가서의 연소에 필요한 연소공기 즉, 연소로(100)의 외부공기(산소)를 공급하기 위한 구성요소이다.

이러한 연소공기 공급유닛(400)은 버너유닛(200)을 구성하는 연소공기공급관(230)에 연결되어 연소로(100) 외부의 공기를 강제로 공급할 수 있다.

구체적으로, 연소공기 공급유닛(400)은 도 2에 도시된 바와 같이 연소공기송풍기(410) 및 연소공기조절댐퍼(420)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 연소공기송풍기(410)는 연소로(100)의 외부에 설치된 상태로 작동하면서 연소공기를 연소공기공급관(230)에 공급하는 구성요소이다.

이러한 연소공기송풍기(410)는 연소공기를 소정의 압력으로 강제 공급할 수 있다.

상기 연소공기조절댐퍼(420)는 연소공기송풍기(410)에서 공급되는 연소공기를 연소공기공급관(230)으로 공급하면서 연소공기의 유량을 조절하는 구성요소이다.

이러한 연소공기조절댐퍼(420) 연소공기의 유량 조절을 통해 연소공기와 잉여가스의 공연비를 조절할 수 있다.

상기 냉각공기 공급유닛(500)은 연소로(100)에 연결되어 잉여가스의 연소온도를 낮추기 위한 냉각공기를 공급하는 구성요소이다.

즉, 냉각공기 공급유닛(500)은 연소공기 공급유닛(400)에서 공급되는 연소공기와는 별도의 냉각공기를 연소로(100)에 공급하여 연소온도를 하강시킴으로써 질소산화물(NOx)의 발생량을 억제시키기 위한 구성요소이다.

이러한 냉각공기 공급유닛(500)은 도 3에 도시된 바와 같이 냉각공기송풍기(510) 및 냉각노즐(520)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 냉각공기송풍기(510)는 전술한 연소공기송풍기(410)와는 별개로 구성되어 연소로(100)의 외부에 설치된 상태로 작동하면서 연소로(100)의 연소온도를 낮추기 위한 냉각공기를 연소로(100)에 공급하는 구성요소이다.

이러한 냉각공기송풍기(510)는 연소로(100) 외부의 공기를 소정의 압력으로 강제 공급하면서 후술되는 냉각노즐(520)로 공급할 수 있다.

여기서, 연소로(100)에는 냉각공기송풍기(510) 및 냉각노즐(520)가 연결될 수 있도록 냉각파이프(530)가 설치되어 전술한 버너설치부(150)로 연장될 수 있다.

한편, 냉각공기송풍기(510)는 연소로(100)의 온도에 따라 작동할 수 있다. 이를 위하여 연소로(100)에는 미도시된 온도센서가 설치되어 연소공간(110)의 온도정보를 인가할 수 있으며, 냉각공기송풍기(510)는 연소공간(110)의 온도가 설정된 온도에 도달할 경우 작동하면서 냉각공기를 냉각파이프(530)로 공급할 수 있다.

또한, 연소로(100)에는 냉각파이프(530)와는 별도로 연소로(100) 자체의 온도를 낮추기 위한 미도시된 냉각유로가 형성되어 냉각공기송풍기(510)에 연결될 수 있다.

이에 따라, 냉각공기송풍기(510)는 연소로(100)가 과열되었을 경우, 냉각유로에 냉각공기를 공급함으로써 연소로(100)의 온도를 낮출 수도 있다.

상기 냉각노즐(520)은 적어도 하나로 구성되어 연소로(100)의 소정의 위치에 설치되면서 냉각공기송풍기(510)에서 공급되는 냉각공기를 연소공간(110)으로 배출함으로써 연소공간(110)의 연소온도를 낮추는 구성요소이며, 연소온도를 낮춤으로써 질소산화물의 발생을 억제시키는 구성요소이다.

이러한 냉각노즐(520)은 도 3에 도시된 바와 같이 복수로 구성되어 전술한 냉각파이프(530)의 단부에 설치되면서 연소로(100)를 구성하는 버너설치부(150)의 경사면(151) 및 바닥면(152)에 각각 배치될 수 있다.

구체적으로, 냉각노즐(520)은 제1 노즐(521) 및 제2 노즐(522)을 포함하여 구성될 수 있다.

제1 노즐(521)은 연소로(100)의 바닥면을 이루는 버너설치부(150)의 바닥면(152)으로 연장된 냉각파이프(530)에 설치되면서 버너유닛(200)의 외곽에 배치될 수 있으며, 버너유닛(200)보다 낮은 위치에 설치될 수 있다.

이러한 제1 노즐(521)은 복수로 구성되어 버너유닛(200)의 외곽 바닥면(152)에 배치될 수 있으며, 냉각공기송풍기(510)의 작동을 통해 냉각공기를 연소공간(110)의 상부를 향해 수직방향으로 배출할 수 있다.

제2 노즐(522)은 연소로(100)의 벽면을 이루는 버너설치부(150)의 경사면(151)으로 연장된 냉각파이프(530)에 설치되면서 버너유닛(200)의 외곽에 배치될 수 있으며, 버너유닛(200)보다 높은 위치에 설치될 수 있다.

이러한 제2 노즐(522)은 복수로 구성되어 버너유닛(200)의 외곽 경사면(151)에 배치될 수 있으며, 냉각공기송풍기(510)의 작동을 통해 냉각공기를 연소공간(110)의 중앙 상부를 향해 경사방향으로 배출할 수 있다.

즉, 제1 노즐(521) 및 제2 노즐(522)은 버너유닛(200)과는 다른 높이에서 냉각공기가 버너유닛(200)을 회피할 수 있는 방향으로 냉각공기를 배출함으로써 연소공간(110)의 연소온도를 낮출 수 있으며, 궁극적으로는 연소과정에서 발생하는 질소산화물을 억제시킬 수 있다.

상기와 같은 구성요소를 포함하는 일 실시예에 따른 저질소산화물 잉여가스 연소장치(10)의 작동 및 작용을 설명한다.

잉여가스송풍기(310)는 미도시된 바이오가스탱크에서 공급되는 잉여가스를 소정의 압력으로 공급하며, 유량조절밸브(320)는 잉여가스송풍기(310)에서 공급되는 잉여가스를 소정의 유량으로 버너유닛(200)의 가스공급관(220)으로 공급한다.

연소공기송풍기(410)는 연소로(100) 외부의 공기를 소정의 압력으로 공급하며, 연소공기조절댐퍼(420)는 연소공기송풍기(410)에서 공급되는 연소공기를 소정의 유량으로 조절하면서 버너유닛(200)의 연소공기공급관(230)을 구성하는 제1 공급관(231) 및 제2 공급관(232)으로 공급한다.

이에 따라, 연소로(100) 외부의 연소공기는 제1 공급관(231) 및 제2 공급관(232)을 통해 잉여가스의 중심부 및 외곽으로 각각 공급되어 잉여가스와 혼합된다.

버너본체(210)는 잉여가스와 연소공기의 혼합기에 화기를 점화하여 잉여가스를 연소시킨다.

이에 따라, 잉여가스는 버너본체(210)의 점화에 의해 연소공간(110)에서 연소되어 배출구(120)로 이동하며, 이동하는 과정에서 연소공간(110) 방향으로 재순환하면서 완전 연소될 수 있다.

또한, 냉각공기송풍기(510)는 연소공기송풍기(410)와는 별도로 작동하면서 연소로(100) 외부의 공기를 소정의 압력으로 연소로(100)의 냉각파이프(530)로 공급한다.

이때, 냉각공기송풍기(510)는 상시적으로 작동하면서 냉각공기를 공급할 수 있으며, 미도시된 온도센서에 의해 감지되는 연소공간(110)의 온도가 설정된 온도에 도달한 후 작동하면서 냉각공기를 공급할 수 있다.

냉각공기는 연소로(100)의 바닥면(152)에 설치된 제1 노즐(521)과 연소로(100)의 벽면을 이루는 경사면(151)에 설치된 제2 노즐(522)을 통해 배출되면서 연소공간(110)의 공기를 낮춘다.

이때, 제1 노즐은(521)은 버너유닛(200)보다 낮은 위치의 외곽에서 냉각공기를 수직방향으로 배출하고, 제2 노즐(522)은 버너유닛(200)보다 높은 위치의 외곽에서 냉각공기를 연소공간(110)의 중앙 상부를 향해 경사방향으로 배출하므로 냉각공기가 잉여가스 및 연소공기와는 혼합되지 않고 연소공간(110)을 냉각시킬 수 있다.

이에 따라, 연소로(100)는 냉각공기에 의해 연소공간(110)의 연소온도가 낮춰짐으로써 질소산화물의 발생량이 감소할 수 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 일 실시예에 따른 저질소산화물 잉여가스 연소장치(10)에 의하면, 냉각공기 공급유닛(500)을 구성하는 복수의 냉각노즐(520)을 통해 연소공기와는 별도의 냉각공기를 연소로(100)에 공급함으로써 연소온도를 낮출 수 있으며, 이를 통해 질소산화물의 발생을 억제시킬 수 있다. 아울러, 냉각공기와 화염의 추가적인 혼합을 통해 잉여가스의 완전연소를 도모할 수 있다

상술된 실시예들은 예시를 위한 것이며, 상술된 실시예들이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 상술된 실시예들이 갖는 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 명세서를 통해 보호 받고자 하는 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 잉여가스 연소장치
100 : 연소로
110 : 연소공간 120 : 배출구
150 : 버너설치부
151 : 경사면 152 : 바닥면
200 : 버너유닛
210 : 버너본체 220 : 가스공급관
230 : 연소공기공급관
231 : 제1 공급관 232 : 제2 공급관
300 : 가스공급유닛
310 : 잉여가스송풍기 320 : 유량조절밸브
330 : 역화방지기
400 : 연소공기 공급유닛
410 : 연소공기송풍기 420 : 연소공기조절댐퍼
500 : 냉각공기 공급유닛
510 : 냉각공기송풍기 520 : 냉각노즐
521 : 제1 노즐 522 : 제2 노즐
530 : 냉각파이프

Claims (9)

1. 에너지원으로 사용되고 남은 잉여가스를 연소시켜 배출하는 잉여가스 연소장치에 있어서,
   잉여가스의 연소공간을 제공하며, 배출구가 형성되는 연소로;
   상기 연소로에 설치되어 상기 잉여가스의 연소를 위한 화기를 제공하는 버너유닛;
   상기 버너유닛에 연결되어 상기 잉여가스를 소정의 압력으로 공급하는 가스공급유닛;
   상기 버너유닛에 연결되어 상기 잉여가스의 연소에 필요한 연소공기를 공급하는 연소공기 공급유닛; 및
   상기 연소로에 연결되어 잉여가스의 연소온도를 낮추기 위한 냉각공기를 공급하는 냉각공기 공급유닛을 포함하며,
   상기 냉각공기 공급유닛은,
   상기 연소로의 외부에 설치된 상태로 작동하면서 상기 냉각공기를 공급하는 냉각공기송풍기; 및
   상기 연소로에 설치되어 상기 냉각공기송풍기가 연결되면서 상기 냉각공기를 상기 연소공간으로 배출하는 적어도 하나의 냉각노즐을 포함하고,
   상기 냉각노즐은,
   상기 연소로의 바닥면에 설치되면서 상기 버너유닛의 외곽에 배치되되, 상기 버너유닛보다 낮은 위치에 설치되는 적어도 하나의 제1 노즐; 및
   상기 연소로의 벽면에 설치되면서 상기 버너유닛의 외곽에 배치되되, 상기 버너유닛보다 높은 위치에 설치되는 적어도 하나의 제2 노즐을 포함하되,
   상기 제1 노즐은, 상기 냉각공기를 상기 연소공간의 상부를 향해 수직방향으로 배출하고, 상기 제2 노즐은, 상기 냉각공기를 상기 연소공간의 중앙 상부를 향해 경사방향으로 배출하는, 저질소산화물 잉여가스 연소장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 연소로는,
   상기 연소공간과 상기 배출구가 수직상태로 연장되는 직립형으로 형성되되, 상기 연소공간의 내경과 상기 배출구의 내경이 동일하게 형성되는, 저질소산화물 잉여가스 연소장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 버너유닛은,
   상기 연소로의 바닥면에 설치되어 점화를 위한 화기를 제공하는 버너본체;
   상기 버너본체에 설치되어 상기 가스공급유닛의 연결부위를 제공하는 가스공급관; 및
   상기 버너본체에 설치되어 상기 연소공기 공급유닛의 연결부위를 제공하는 연소공기공급관을 포함하는 저질소산화물 잉여가스 연소장치.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 연소공기공급관은,
   상기 가스공급관과 함께 이중관 형태를 이루도록 상기 가스공급관의 길이방향을 따라 삽입되어 상기 잉여가스의 중심부에 상기 연소공기를 공급하는 제1 공급관; 및
   상기 제1 공급관과 분리된 상태로 구성되어 상기 가스공급관의 외곽으로 상기 연소공기를 공급하는 제2 공급관을 포함하는 저질소산화물 잉여가스 연소장치.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 가스공급유닛은,
   상기 연소로의 외부에 설치된 상태로 작동하면서 상기 잉여가스의 공급압력을 소정의 압력으로 상승시켜 공급하는 잉여가스송풍기;
   상기 잉여가스송풍기에서 공급되는 상기 잉여가스를 상기 버너유닛으로 공급하면서 상기 잉여가스의 유량을 조절하는 유량조절밸브; 및
   상기 연소로의 화염이 상기 잉여가스송풍기 방향으로 역화하는 것을 차단하는 역화방지기를 포함하는 저질소산화물 잉여가스 연소장치.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 연소공기 공급유닛은,
   상기 연소로의 외부에 설치된 상태로 작동하면서 상기 연소공기를 공급하는 연소공기송풍기; 및
   상기 연소공기송풍기에서 공급되는 상기 연소공기를 상기 버너유닛으로 공급하면서 상기 연소공기의 유량을 조절하는 연소공기조절댐퍼를 포함하는 저질소산화물 잉여가스 연소장치.

Images