KR102400147B1 - 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐플라스틱 재생유를 이용하여 발전 에너지를 제공할 수 있으며, 특히 효율적이고 효과적인 연소 연료원의 공급을 통하여 친환경 고효율 연소를 구현함으로써 기후변화대응을 위한 탄소경쟁력을 확보함과 아울러, 전체 설비의 운용 효율을 향상시킬 수 있는 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 폐플라스틱을 열분해하여 얻은 재생유를 연소 연료원의 하나로 이용하는 스팀 보일러 설비로서, 스팀을 생성하도록 구성되는 보일러 장치부; 상기 보일러 장치부의 일측에 구비되어 상기 보일러 장치부로 공급되는 물을 가열하여 스팀화하도록 구성되는 연소 장치부; 및 상기 보일러 장치부에서 생성된 스팀의 일부를 상기 연소 장치부의 연소 연료원으로 이용하도록 구성되는 연료원 연계 장치부;를 포함하는 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비가 제공된다.
Description
본 발명은 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐플라스틱 재생유를 이용하여 발전 에너지를 제공할 수 있으며, 특히 효율적이고 효과적인 연소 연료원의 공급을 통하여 친환경 고효율 연소를 구현함으로써 기후변화대응을 위한 탄소경쟁력을 확보함과 아울러, 전체 설비의 운용 효율을 향상시킬 수 있는 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비에 관한 것이다.
인류는 산업혁명과 석유화학산업의 발달에 따른 다양한 고분자화합물을 제조생산하여 실생활에 적용함으로써 편리성을 도모하였다. 그러나 생활의 편리함을 위한 산업발전에 따른 폐기물의 처리가 현재 각국에서 상당히 고심하는 문제이며, 다양한 산업분야와 일상생활에서 많이 사용되고 있는 타이어, 비닐, 플라스틱 등 합성수지로 만든 제품은 사용 후에 극히 일부분만이 재활용되고, 대부분은 폐기물로 분류되어 매립되거나 소각 처리되고 있다.
이러한 합성수지 등의 플라스틱 쓰레기는 무게에 비해 부피가 상당히 커서 매립비용이 일반 쓰레기보다 클 뿐만 아니라 매립해도 썩지 않아 사회적 골치덩어리로 치부되고 있다. 특히 폐플라스틱의 재활용률은 다른 쓰레기에 비하여 저조한 실정이다. 구체적으로는 국내에서의 2005년 한해만 보더라도 폐지의 재활용률은 55%, 폐타이어가 67%, 유리병 58%, 고철 43%인데 반해, 플라스틱은 15% 수준에 그치고 있다. 더군다나 폐플라스틱은 매년 4백만∼5백만톤이 발생하고 있고, 그 발생량도 매년 현격히 증가하고 있는 실정이다.
이러한 가연성 폐기물의 처리방법으로는 재생하여 사용하거나 또는 소각 및 매립 등의 방법이 주로 사용되고 있으나, 재생 대상 물질의 한정, 소각방식의 경우 먼지, 염화수소(HCl), 유황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), 다이옥신 등 대기 오염물질의 배출에 따른 2차 대기오염문제가 심각하고, 매립방식의 경우에도 가연성 폐기물의 특성인 난분해성에 따른 토양오염, 침출수 등으로 인한 오염문제가 심각한 실정이다.
이에 따라 가연성 폐기물을 소각하거나 매립하지 않고 재활용하는 방안으로서 가연성 폐기물을 열분해하여 유용한 오일을 얻을 수 있는 유화 방법이나 그 장치의 연구 개발이 활발히 진행되고 있다.
한편, 스팀보일러는 물을 가열하여 고온의 스팀을 발생시키고 이 발생된 스팀을 이용하는 것으로 난방시설 및 산업용 그리고 음식물 조리용 등에서 널리 사용된다.
이러한 스팀보일러는 단열재가 내장된 외통내의 상측과 하측에 증기실과 수실이 형성되고 증기실과 수실 사이에는 다수의 수관을 상하로 입설한 구조로 이루어진다.
이러한 스팀보일러에 있어서 연소장치는 매우 중요한 장치부로서, 연료통으로부터 공급되는 연료를 노즐로 분사하여 연소실 내부에서 연소 되도록 함으로써 열원을 얻는 구조로 이루어진다.
이러한 연소장치는 연료만을 직접 연소시킴으로써 화력이 약할 뿐만아니라, 고가의 비용이 소요되는 단점이 있고, 또 벙커시유를 포함하는 폐유와 같은 저렴한 액상연료는 불완전 연소로 인한 대기오염이 가중되는 문제점이 있었다.
따라서 최근에는 고유가로 인해 저렴한 액상연료를 물을 가열하여 얻은 고온의 증기와 함께 분사하여 연소시킴으로써 연료의 미분화와 활성화를 통해 완전연소를 유도하고 화력을 보강하기 위한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
이러한 액상연료만을 사용하는 문제점을 해결하기 위한 일환으로, 액체 연료에 물 또는 증기를 혼합하여 직접 연소 또는 버너에서의 증기 혼합 등으로 에멀젼 효과를 이용되는 에멀젼 연소 시스템이 제안되어 있다.
에멀젼 효과를 이용하는 연소 시스템은 물과 연료를 혼합하여 직접 연소시키거나 또는 직접 버너를 통하여 생상된 스팀을 공급하여 기름과 혼합 연소시키는 방법을 채택하여 왔다.
에멀젼 효과를 이용하는 연소 시스템은 연료중의 탄소와 물이 혼합되어 수성가스가 됨으로써 추가의 발열량이 생기는 효과가 이용되어지므로 만약 연료와 물이 혼합하여 모두 수성가스화가 된다면 연료만을 연소시키는 경우보다는 전체 발열량이 현저히 증가한다.
하지만 연료중의 탄소와 물이 혼합하여 수성가스화 되기 위해서는 고온의 조건과 촉매가 필요하므로 기존의 연소 방식은 탄소가 연소 전에는 고온의 조건이 이루어질 수가 없어지게 되고 연소 후 수성가스화가 발생되어지게 되어 이미 탄소 성분은 대부분 연소된 후 미연 탄소분의 탄소와 물이 반응할 수밖에 없게 된다. 고온의 조건이 필요하므로 연소 전에는 수성가스화가 이루어지지 않기 때문이다.
또한, 지금까지 연료와 물을 혼합하여 선 수성가스화의 시도가 있었다고 하더라도 열의 속성이 배제된 상태에서 연구되었으므로 구조적으로 물과 탄소가 반응하여 수성가스화가 이룩되기 위한 조건이 구비되는 열적 상태를 제공하지 못하였다.
그러므로 버너의 구조적으로 선 수성가스화를 이룰 수 없었으며 ,또한 공기가 혼입되어 연소되는 조건에서는 공기에 의한 연소실에서의 냉각이 이루어질 수밖에 없고, 연소실에서의 온도로써는 수성가스화 되는 비율이 매우 낮을 수밖에 없어지므로 물 또는 증기의 함유량이 많아질수록 오히려 물의 증발잠열 손실 또는 증기의 가열 열량만 증가될 뿐이었다.
따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 폐플라스틱 재생유를 이용하여 발전 에너지를 제공할 수 있으며, 특히 효율적이고 효과적인 연소 연료원의 공급을 통하여 친환경 고효율 연소를 구현함으로써 기후변화대응을 위한 탄소경쟁력을 확보함과 아울러, 전체 설비의 운용 효율을 향상시킬 수 있는 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 폐플라스틱을 열분해하여 얻은 재생유를 연소 연료원의 하나로 이용하는 스팀 보일러 설비로서, 스팀을 생성하도록 구성되는 보일러 장치부; 상기 보일러 장치부의 일측에 구비되어 상기 보일러 장치부로 공급되는 물을 가열하여 스팀화하도록 구성되는 연소 장치부; 및 상기 보일러 장치부에서 생성된 스팀의 일부를 상기 연소 장치부의 연소 연료원으로 이용하도록 구성되는 연료원 연계 장치부;를 포함하며, 상기 연소 장치부는 상기 보일러 장치부에 연통되어 화염을 발생시키는 연소실과, 상기 연소실의 일측에 구비되어 상기 연료원 연계 장치부를 통해 공급되는 스팀 및 하기 재생유 공급 수단에서 공급되는 재생유를 연소 연료원으로 하여 상기 연소실로 분출하도록 구성되는 점화연료 분출 노즐수단과, 상기 점화연료 분출 노즐수단의 일측에 구비되어 상기 점화연료 분출 노즐수단에서 분출되는 연소 연료원을 점화하도록 구성되는 점화 수단과, 상기 점화연료 분출 노즐수단으로 재생유를 공급하도록 구성되는 재생유 공급 수단, 및 상기 연소실의 일측에 구비되어 외부공기를 상기 점화연료 분출 노즐 수단으로 공급하도록 구성되는 외기 공급 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비가 제공된다.
본 발명에 있어서, 상기 점화연료 분출 노즐수단은 벤츄리 효과(venturi effect)를 발생시키기 위한 벤츄리부를 갖고 형성되는 노즐 바디; 상기 노즐 바디에 구비되어 상기 재생유 공급 수단으로부터의 재생유를 공급받도록 연결되는 재생유 공급 연결구; 상기 노즐 바디에 구비되어 상기 외기 공급 수단으로부터 외부 공기를 공급받도록 연결되는 외기 공급 연결구; 및 상기 노즐 바디에 구비되어 상기 보일러 장치부의 분기 스팀 공급 라인에 연결되는 스팀 공급 연결구;를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 외기 공급 수단은 일측에 공기흡입구가 형성되고, 타측에 공기배출구가 형성된 하우징의 내부에 팬이 설치되고, 그 팬에는 모터가 연결 설치되어 구성되며, 상기 연소실의 외면 및 내면 중 적어도 하나에는, 상기 보일러 장치부에서 생성된 스팀 또는 상기 보일러 장치부에서 발생된 연소 배기 가스가 흐르는 가열원 공급 라인이 구성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 노즐 바디는 내부에 벤츄리부가 형성되는 중앙 바디부와, 상기 중앙 바디부의 전방에 결합되며, 전단 중앙에 연소 연료원이 분출되는 분출구가 형성되는 헤드부, 및 상기 중앙 바디부의 후방에 결합되는 커버 캡부를 포함하고, 상기 중앙 바디부는 상기 외기 공급 연결구가 연결되어 외기가 도입되는 외기 도입로가 형성되며, 상기 외기 도입로는 중앙 바디부의 유체 흐름방향으로의 중심축선에 대하여 수직하게 또는 교차되게 형성되는 제1 도입로와, 상기 제1 도입로의 연장단에서 중앙 바디부의 유체 흐름방향의 중심축선에 평행하는 제2 도입로와, 상기 제2 도입로의 연장단에서 수직하게 형성되는 제3 도입로, 및 상기 제3 도입로의 상단부에 형성되는 도입 챔버로 이루어지며, 상기 제3 도입로는 상기 벤츄리부에서 유체흐름방향 하류 측에서 개구되도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 재생유 공급 연결구와 스팀 공급 연결구는 그의 개구단이 동일 선상에서 개구되지 않도록 구비되며, 각각 내벽면에 접선을 이루면서 경사지게 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 노즐 바디에 구비되어 상기 벤츄리부의 통로 막힘을 방지하도록 구성되는 벤츄리부 막힘 방지 수단을 포함하며, 상기 벤츄리부 막힘 방지 수단은, 제어부의 제어에 의해 전후 구동하고 일단이 첨단부인 구동 로드를 갖는 솔레노이드 구동 장치로 구성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 점화연료 분출 노즐수단은 상기 노즐 바디의 내부에서 상기 스팀 공급 연결구의 개구단에 대향되게 구비되어 스팀 공급 연결구에서 도입되는 스팀을 비산시키도록 형성되는 스팀 비산 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 스팀 비산 부재는 돔 형상의 단면을 갖고 형성되고 볼록한 측이 상기 스팀 공급 연결구에 대향하여 1개가 구비되며, 상기 스팀 비산 부재는 돔 형상의 단면을 갖고 형성되어 노즐 바디의 내벽면을 따라 나선형으로 배치 관계를 갖고 간격을 갖고 복수 구비될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 재생유 공급 수단은, 재생유를 저장하는 재생유 저장탱크와, 상기 재생유 저장탱크의 재생유를 펌핑하는 펌프, 및 상기 펌프에서 펌핑되는 재생유를 상기 점화연료 분출 노즐수단으로 공급하는 하나 이상의 재생유 공급라인을 포함하며, 상기 외기 공급 수단은 상기 공기흡입구에 회동되게 구비되는 댐퍼와, 상기 재생유 공급 수단으로부터 분기되는 재생유 분기공급라인과, 상기 재생유 분기공급라인의 출구와 연결 설치되어 재생유를 수용하며 연료압을 발생시키는 실린더와, 상기 실린더의 끝단에 설치되어 실린더에서 발생하는 압에 따라 작동되는 피스톤과, 상기 피스톤의 끝단과 연결 설치되는 댐퍼의 축, 및 상기 댐퍼의 축과 상기 공기흡입구 일 측간에 연결 설치되는 탄성체를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 보일러 장치부는 가열연료 투입구가 형성되는 장치 하우징과, 상기 장치 하우징에 구비되는 열교환 파이프 부재와, 상기 열교환 파이프 부재의 일단부로 물을 공급하는 물 공급 유닛과, 상기 열교환 파이프 부재의 타단부에 연결되어 열교환 파이프 부재에서 발생한 스팀을 외부로 공급하도록 구성되는 스팀 배출 라인와, 상기 장치 하우징으로부터 연소 배기 가스를 배출하는 연소배기가스 배출 유닛, 및 상기 연소배기가스 배출 유닛에 연결되어 상기 연소배기가스 배출 유닛을 통해 배출되는 연소 배기 가스를 정화시켜 외부로 배출시키는 배기가스 정화 유닛을 포함하며, 상기 배기가스 정화 유닛의 배출 라인에서 분기되어 상기 하우징의 공기흡입구와 연결되는 제1 배기가스 분기라인, 및 상기 연소배기가스 배출 유닛에서 분기되어 상기 하우징의 내부 및 외부 중 적어도 하나에 형성되는 제2 배기가스 분기라인을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 연료원 연계 장치부는 일단부가 상기 스팀 배출 라인에 연결되고 타단부는 상기 점화연료 분출 노즐수단의 스팀공급 연결구에 연결되는 분기 스팀 공급 라인을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비에 의하면 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 본 발명은 상대적으로 저렴한 폐플라스틱 재생유를 이용하여 발전 에너지를 생산할 수 있어 친환경 설비를 제공할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 본 발명은 효율적이고 효과적인 연소 연료원의 공급을 통하여 친환경 고효율 연소를 구현할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 본 발명은 고효율 연소를 도모하면서도 사용 연료를 감소시켜 발전 연료비용을 현저히 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
넷째, 본 발명은 보일러 설비에서 발생하는 에너지원을 연소 장치부에 이용함으로써 전체 설비의 운용 효율을 향상시키고, 운용 비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비의 구성을 도식화하여 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비에 포함되는 보일러 장치부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비에 포함되는 연소 장치부를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비에 포함되는 연소 장치부의 구성을 블록화하여 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비의 연소 장치부에 포함되는 점화연료 분출 노즐수단의 제1 실시예를 나타내는 분해도이다.
도 6은 본 발명에 따른 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비의 연소 장치부에 포함되는 점화연료 분출 노즐수단의 제1 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비의 연소 장치부에 포함되는 점화연료 분출 노즐수단의 제2 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비에 포함되는 보일러 장치부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비에 포함되는 연소 장치부를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비에 포함되는 연소 장치부의 구성을 블록화하여 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비의 연소 장치부에 포함되는 점화연료 분출 노즐수단의 제1 실시예를 나타내는 분해도이다.
도 6은 본 발명에 따른 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비의 연소 장치부에 포함되는 점화연료 분출 노즐수단의 제1 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비의 연소 장치부에 포함되는 점화연료 분출 노즐수단의 제2 실시예를 나타내는 단면도이다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비의 구성을 도식화하여 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비에 포함되는 보일러 장치부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비에 포함되는 연소 장치부를 나타내는 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비에 포함되는 연소 장치부의 구성을 블록화하여 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 5는 본 발명에 따른 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비의 연소 장치부에 포함되는 점화연료 분출 노즐수단의 제1 실시예를 나타내는 단면도이다.
본 발명에 따른 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비는, 폐플라스틱 열분해 설비에서 폐플라스틱을 열분해하여 얻은 재생유를 연소 연료원의 하나로 이용하는 스팀 보일러 설비로서, 도 1 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 크게 연소 장치부(100)와, 보일러 장치부(200), 및 연료원 연계 장치부(300)를 포함한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비는, 폐플라스틱 열분해 설비에서 폐플라스틱을 열분해하여 얻은 재생유를 연소 연료원의 하나로 이용하는 스팀 보일러 설비로서, 도 1 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 하기 연소 장치부(100)의 연소열로 가열되어 스팀을 생성하도록 구성되는 보일러 장치부(200); 상기 보일러 장치부(200)의 일측에 구비되어 상기 보일러 장치부(200)로 공급되는 물을 가열하여 스팀화하도록 구성되는 연소 장치부(100); 및 상기 연소 장치부(100)와 보일러 장치부(200) 간에 구성되어 상기 보일러 장치부(200)에서 생성된 스팀의 일부를 상기 연소 장치부(100)의 연소 연료원(점화 연료)으로 이용하도록 구성되는 연료원 연계 장치부(300);를 포함한다.
상기 연소 장치부(100)는 상기 보일러 장치부(200)의 일측에 구비되어 상기 보일러 장치부(200)로 공급되는 물을 가열하도록 연소시키는 장치부로서, 크게 연소실(110)과, 점화연료 분출 노즐수단(120)과, 점화 수단(130)과, 재생유 공급 수단(140) 및 외기 공급 수단(150)을 포함한다.
구체적으로, 상기 연소 장치부(100)는 보일러 장치부(200)의 본체(210) 일측에 연통 연결되어 화염을 발생시키는 연소실(110)과, 상기 연소실(110)의 일측에 구비되며, 하기 재생유 공급 수단에서 공급되는 재생유 및 연료원 연계 장치부(300)를 통해 공급되는 스팀을 점화 연료(연소 연료원)로 하여 상기 연소실(110)로 분출하도록 구성되는 점화연료 분출 노즐수단(120)과, 상기 점화연료 분출 노즐수단(120)의 일측에 구비되어 그 점화연료 분출 노즐 수단(120)을 통해 분출되는 점화연료를 점화시키도록 구성되는 점화 수단(130)과, 상기 점화연료 분출 노즐수단(120)으로 재생유를 공급하도록 구성되는 재생유 공급 수단(140), 및 상기 연소실(110)의 일측에 구비되어 외부공기를 상기 점화연료 분출 노즐 수단(120)으로 공급하도록 구성되는 외기 공급 수단(150)을 포함한다.
상기 연소실(110)은 보일러 장치부(200)로 공급되는 물을 가열시키도록 보일러 연료를 연소시키기 위한 화염을 생성하는 구성부이다.
본 발명에서 상기 연소실(110)의 외면 및/또는 내면에는 가열원 공급 라인(111)이 구성된다.
상기 가열원 공급 라인(111)은 연소실(110)의 외부 및/또는 내부 길이방향을 따라 코일형태나 나선형태로 배열되거나, 또는 연소실(110)의 외부 및/또는 내부 길이방향을 따라 지그재그로 배열되어 구비될 수 있다.
상기 가열원 공급 라인(111)에는 보일러 장치부(200)에서 생성된 스팀 또는 폐열(보일러 장치부(200)에서 발생된 고열의 연소 배기 가스)을 가열원으로서 이용하도록 구성되며, 이에 따라 연소 연료원의 수성가스화 및 연소 효율을 증대시켜 연소 연료원의 완전연소를 보조하도록 할 수 있다.
상기한 가열원 공급 라인(111)은 연료원 연계 장치부(300)의 일 구성부를 구성한다.
계속해서, 상기 점화연료 분출 노즐수단(120)은 상기 연소실(110)의 일측에 구비되며, 하기 재생유 공급 수단에서 공급되는 재생유 및 연료원 연계 장치부(300)를 통해 공급되는 스팀을 점화 연료(연소 연료원)로 하여 상기 연소실(110)로 분출하도록 구성되는 구성부이다.
상기 점화연료 분출 노즐수단(120)은 내부에 벤츄리 효과(venturi effect)를 발생시키기 위한 벤츄리부(411a)를 갖고 형성되는 노즐 바디(410)와, 상기 노즐 바디(410)에 구비되어 재생유 공급 수단(140)으로부터의 재생유를 공급받도록 연결되는 재생유 공급 연결구(420)와, 상기 노즐 바디(410)에 구비되어 외기 공급 수단(150)으로부터 외부 공기를 공급받도록 연결되는 외기 공급 연결구(430), 및 상기 노즐 바디(410)에 구비되어 보일러 장치부(200)의 분기 스팀 공급 라인(310)에 연결되는 스팀 공급 연결구(440)을 포함한다.
상기 노즐 바디(410)는 내부에 벤츄리부(411a)가 형성되는 중앙 바디부(411)와, 상기 중앙 바디부(411)의 전방에 결합되며, 전단 중앙에 점화연료(연소 연료원)가 분출되는 분출구(412a)가 형성되는 헤드부(412), 및 상기 중앙 바디부(411)의 후방에 결합되는 커버 캡부(413)로 구성된다.
상기 중앙 바디부(411)에는 상기 외기 공급 연결구(430)가 연결되어 외기가 도입되는 외기 도입로(411b)가 형성되는데, 상기 외기 도입로(411b)는 중앙 바디부(411)의 중심축선(유체 흐름방향으로의 중심축선)에 대하여 수직하게 또는 교차되게 형성되는 제1 도입로(411b-1)와, 상기 제1 도입로(411b-1)의 연장단에서 중앙 바디부(411)의 중심축선에 평행하는 제2 도입로(411b-2)와, 상기 제2 도입로(411b-2)의 연장단에서 수직하게 형성되는 제3 도입로(411b-3)로 형성된다.
여기에서, 상기 제3 도입로(411b-3)의 상단부에는 소정 크기의 공간을 형성하는 도입 챔버(411b-4)가 형성된다. 그리고 상기 제3 도입로(411b-3)는 벤츄리부(411a)에서 흐름방향 하류 측에서 개구되도록 형성된다.
계속해서, 상기 재생유 공급 연결구(420)와 스팀 공급 연결구(440)는 커버 캡부(413)에 형성되는데, 그의 개구단이 동일 선상에 있지 않도록, 다시 말해서 재생유 공급 연결구(420)와 스팀 공급 연결구(440)의 개구단이 대향하지 하지 않고 어긋나게 형성된다.
바람직하게는, 상기 재생유 공급 연결구(420) 및 스팀 공급 연결구(440)는 각각 개구단이 내벽면에 접선을 이루도록 형성되면서 중앙 바디부(411) 측으로 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.
이는 재생유 공급 연결구(420)와 스팀 공급 연결구(440)를 통해 각각 유입되는 재생유와 스팀의 흐름이 노즐 바디(410) 내에서 벽면을 따라 와류를 형성하면서 빠르고 균일하게 혼합되도록 하여 연소 연료원의 수성가스화를 향상시키고, 이에 따라 연소 효율을 증대시켜 연소 연료원이 완전 연소되도록 할 수 있다.
한편, 도 7을 참고하여 본 발명에 따른 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비의 연소 장치부에 포함되는 점화연료 분출 노즐수단의 제2 실시예에 대하여 설명한다. 도 7은 본 발명에 따른 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비의 연소 장치부에 포함되는 점화연료 분출 노즐수단의 제2 실시예를 나타내는 단면도이다.
하기 제2 실시 예에 따른 점화연료 분출 노즐수단의 설명에서 앞서 설명한 제1 실시 예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일부호를 부여한다.
제2 실시 예에 따른 점화연료 분출 노즐수단(120)은, 벤츄리부(411a)가 막히는 것을 방지하도록 하는 구성부가 추가된 경우로서, 정기적으로 막힘을 방지하거나 막힘 여부를 검출하여 뚫도록 구성된다.
구체적으로, 제2 실시 예에 따른 점화연료 분출 노즐수단(120)은 내부에 벤츄리 효과(venturi effect)를 발생시키기 위한 벤츄리부(411a)를 갖고 형성되는 노즐 바디(410)와, 상기 노즐 바디(410)에 구비되어 재생유 공급 수단(140)으로부터의 재생유를 공급받도록 연결되는 재생유 공급 연결구(420)와, 상기 노즐 바디(410)에 구비되어 외기 공급 수단(150)으로부터 외부 공기를 공급받도록 연결되는 외기 공급 연결구(430)와, 상기 노즐 바디(410)에 구비되어 보일러 장치부(200)의 분기 스팀 공급 라인(310)에 연결되는 스팀 공급 연결구(440), 및 상기 노즐 바디(410)의 후단부에 구비되어 상기 벤츄리부(411a)의 통로 막힘을 방지하도록 구성되는 벤츄리부 막힘 방지 수단(450)을 포함한다.
상기 노즐 바디(410)는 내부에 벤츄리부(411a)가 형성되는 중앙 바디부(411)와, 상기 중앙 바디부(411)의 전방에 결합되며, 전단 중앙에 점화연료(연소 연료원)가 분출되는 분출구(412a)가 형성되는 헤드부(412), 및 상기 중앙 바디부(411)의 후방에 결합되는 커버 캡부(413)로 구성된다.
상기 중앙 바디부(411)에는 상기 외기 공급 연결구(430)가 연결되어 외기가 도입되는 외기 도입로(411b)가 형성되는데, 상기 외기 도입로(411b)는 중앙 바디부(411)의 중심축선(유체 흐름방향으로의 중심축선)에 대하여 수직하게 또는 교차되게 형성되는 제1 도입로(411b-1)와, 상기 제1 도입로(411b-1)의 연장단에서 중앙 바디부(411)의 중심축선에 평행하는 제2 도입로(411b-2)와, 상기 제2 도입로(411b-2)의 연장단에서 수직하게 형성되는 제3 도입로(411b-3)로 형성된다.
여기에서, 상기 제3 도입로(411b-3)의 상단부에는 소정 크기의 공간을 형성하는 도입 챔버(411b-4)가 형성된다. 그리고 상기 제3 도입로(411b-3)는 벤츄리부(411a)에서 흐름방향 하류 측에서 개구되도록 형성된다.
계속해서, 상기 재생유 공급 연결구(420)와 스팀 공급 연결구(440)는 커버 캡부(413)에 형성되는데, 그의 개구단이 동일 선상에 있지 않도록, 다시 말해서 재생유 공급 연결구(420)와 스팀 공급 연결구(440)의 개구단이 대향하지 하지 않고 어긋나게 형성된다.
바람직하게는, 상기 재생유 공급 연결구(420) 및 스팀 공급 연결구(440)는 각각 개구단이 동일 선상에서 개구되지 않도록 구비되며, 각각 내벽면에 접선을 이루면서 흐름 하류 측을 향해(즉, 중앙 바디부(411) 측)을 향해 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.
이는 재생유 공급 연결구(420)와 스팀 공급 연결구(440)를 통해 각각 유입되는 재생유와 스팀의 흐름이 노즐 바디(410) 내에서 벽면을 와류를 형성를 형성하면서 빠르고 균일하게 혼합되도록 하여 연소 연료원의 수성가스화를 향상시키고, 이에 따라 연소 효율을 증대시켜 연소 연료원이 완전 연소되도록 할 수 있다.
상기 벤츄리부 막힘 방지 수단(450)은 상기 노즐 바디(410)의 후단부에 구비되어 상기 벤츄리부(411a)의 통로 막힘을 방지하도록 구성되는 구성부이다.
구체적으로, 상기 막힘 방지 수단(450)은 제어부의 제어에 의해 전후 구동하는 구동 로드(451)를 갖는 솔레노이드 구동 장치(452)로 구성될 수 있다.
또한, 상기 막힘 방지 수단(450)은 벤츄리부(411a)의 통로를 기준으로 상류 측과 하류 측에 각각 구비되어 압력을 검출하는 압력 검출 센서(453)를 더 포함하며, 상기 압력 검출 센서(453)에서 벤츄리부(411a)의 상류 측과 하류 측의 압력차가 미리 설정된 압력차 미만인 경우, 상기 솔레노이드 구동 장치(452)를 작동시켜 구동 로드(451)의 첨단부로 벤츄리부(411a)의 통로로 전진하여 막힘을 뚫도록 할 수 있다.
또한, 제2 실시 예의 점화연료 분출 노즐수단(120)은 상기 스팀 공급 연결구(440)의 개구단에 대향하여 노즐 바디(410) 내부에 구비되는 스팀 비산 부재(460)를 더 포함할 수 있다.
상기 스팀 비산 부재(460)는 돔 형상의 단면을 갖고 형성되고 볼록한 측이 상기 스팀 공급 연결구(440)에 대향하여 1개가 형성되고, 이에 더하여 노즐 바디(410)의 내벽면을 따라 나선형의 배치 관계를 갖고 복수 구비될 수 있다. 다시 말해서, 상기 스팀 비산 부재(460)는 상기 스팀 공급 연결구(440)에 대향하여 하나가 구비되고, 노즐 바디(410)의 내벽면에서 유체 흐름방향으로 나선형태로 배치되게 간격을 갖고 복수 구비될 수 있다.
이와 같은 스팀 비산 부재(460)는 스팀 공급 연결구(440)를 통해 도입되는 스팀이 그 스팀 비산 부재(460)에 충돌하여 더 미세하게 쪼개지면서 비산되고, 이에 따라 연소 연료원의 수성가스화가 활발하게 이루어질 수 있도록 하며, 특히 도입되는 스팀과 재생유가 벽면을 따라 와류를 형성함으로써 수성가스화를 더욱 증대시킬 수 있다.
이러한 스팀 비산 부재(460)는 상기한 제1 실시 예의 점화연료 분출 노즐수단에도 적용될 수 있다.
다음으로, 상기 점화 수단(130)은 상기 점화연료 분출 노즐수단(120)의 일측에 구비되어 그 점화연료 분출 노즐 수단(120)을 통해 분출되는 점화연료를 점화시키도록 구성되는 구성부이다.
일 예로, 상기 점화 수단(130)은 일측에 연료가 공급되는지를 감지하는 센서가 설치되고, 그 센서에서 점화연료 분출 노즐수단(120)으로 연료가 공급됨을 감지하면 작동되어 점화하도록 구성될 수 있다.
상기 재생유 공급 수단(140)은 상기 점화연료 분출 노즐수단(120)으로 재생유를 공급하도록 구성부로서, 점화 연료(연소 연료원)의 하나인 재생유를 저장하는 재생유 저장탱크(141)와, 상기 재생유 저장탱크(141)의 연료를 펌핑하는 펌프(142), 및 상기 펌프(142)에서 펌핑되는 연료를 점화연료 분출 노즐수단(120)으로 공급하는 하나 이상의 재생유 공급라인(143)을 포함한다.
상기 재생유 저장탱크(141)에는 폐플라스틱을 열분해하여 얻은 폐플라스틱 재생유인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 펌프(142)는 상기 재생유 공급라인(143)으로 연료를 폄핑할 뿐만 아니라, 제어부(미도시)의 제어에 의해 그 펌프의 회전양을 제어하여 어느 정도의 양을 강하게 공급할 것인지 아니면 약하게 공급할 것인지를 제어할 수 있다.
상기 재생유 공급라인(143)에는 압력게이지가 설치되어 재생유가 어느 정도 공급압으로 공급되는지를 확인할 수 있도록 할 수 있다. 또한 상기 재생유 공급라인(143)에는 연료공급을 차단할 수 있는 밸브가 설치됨이 바람직하다.
계속해서, 상기 외기 공급 수단(150)은 상기 연소실(110)의 일측에 구비되어 외부공기를 상기 점화연료 분출 노즐 수단(120)으로 공급하도록 구성되는 구성부이다.
일 실시 예로, 상기 외기 공급 수단(150)은 일측에 공기흡입구가 형성되고, 타측에 공기배출구가 형성된 하우징(151)의 내부에 팬(152)이 설치되고, 그 팬(152)에는 모터(153)가 연결 설치되어 구성될 수 있다.
상기 하우징(151)에 형성되는 공기흡입구는 하우징(151)의 저부에 형성됨이 바람직하나 이는 하나의 일시 예이고 그 외에도 하우징(151)의 어느 쪽에 형성되어도 가능하다.
상기 하우징(151)의 내부에 설치된 팬(152)은 모터(153)와 연결 설치되어 모터(153)의 전원을 온(ON) 하게 되면 모터(153)가 작동됨과 동시에 팬(152)이 회전하면서 하우징(151)의 일측에 형성된 공기흡입구를 통하여 대기 중의 공기를 흡입하여 공기배출구로 배출시켜 연소실(110)로 공급된다.
또한, 상기 외기 공급 수단(150)에는 공기흡입구의 개폐 정도를 조절하는 외기 유입량 조절 수단(160)이 구비될 수 있다.
상기 외기 유입량 조절 수단(160)은 하우징(151)의 일측에 형성된 공기흡입구에 회동되는 댐퍼(161)가 설치되어, 상기 재생유 공급 수단(140) 및/또는 연료원 연계 장치부(300)에서 각각 공급되는 연료원의 공급량에 연동하여 제어부에 의해 제어되게 된다.
예를 들면, 외기 유입량 조절 수단(160)은 재생유 공급 수단(140)으로부터 분기되는 재생유 분기공급라인(162)과, 상기 재생유 분기공급라인(162)의 출구와 연결 설치되어 재생유를 수용하며 연료압을 발생시키는 실린더(163)와, 상기 실린더(163)의 끝단에 설치되어 실린더에서 발생하는 압에 따라 작동되는 피스톤(164)과, 상기 피스톤(164)의 끝단과 연결 설치되는 댐퍼(161)의 축과, 그 댐퍼의 축과 상기 하우징(151)에 형성된 공기흡입구 일 측간에 연결 설치되는 탄성체(미도시)를 포함한다.
상기 재생유 분기공급라인(162)을 재생유 공급수단(140)으로부터 분기하여 구성하는 이유는, 재생유 공급수단(140)으로 공급되는 연료의 압과 재생유 분기공급라인(162)으로 공급되는 연료 압을 동일하게 하여 댐퍼(161)의 작동을 재생유 공급수단(140)으로 공급되는 연료와 비례하게 작동시켜 대기 중의 산소를 공급되게 함으로서 연소효율을 극대화하기 위함이다.
상기 실린더(163)의 압이 강해지면 피스톤(164)을 밀어내는 힘이 강해지고 그에 따라 상기 피스톤(164)이 실린더(163)로부터 인출되는 양이 많아짐으로 댐퍼(161)의 개폐양도 커져 대기중의 공기 즉 산소의 흡입량이 많아짐과 동시에 공기배출구로의 배출되는 양도 많아진다.
따라서 연소실(110)에서는 연료와 공기 즉 산소의 적정한 공급이 이루어져 연소 효율이 좋아짐으로 연료를 절약할 수 있음은 물론, 완전연소가 이루어져 폐기물을 소각후 발생하는 대기 오염물질 발생을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 탄성체는 상기 실린더(163)의 연료 압이 강하여 피스톤(164)에 가해지는 압이 강하면 피스톤이 실린더로부터 인출되면서 댐퍼(161)를 회동시켜 공기흡입구를 개방시키면서 탄성력이 가해지고, 역으로 상기 실린더(163)의 연료 압이 약하여 피스톤(164)에 가해지는 압이 약하면 상기 탄성체의 복원력에 의해 피스톤이 실린더로 밀려 들어가면서 댐퍼(161)를 역으로 회동시켜 공기흡입구를 닫는다.
다음으로, 상기 보일러 장치부(200)는 연소 장치부(100)의 연소열로 가열되어 스팀을 생성하도록 구성되는 장치부이다.
상기 보일러 장치부(200)는 일측에 가열연료 투입구(211)가 형성되는 장치 하우징(210)과, 상기 장치 하우징(210)의 내부 하부에 구비되는 열교환 파이프 부재(220)와, 상기 장치 하우징(210)의 외부 일측에 구비되어 상기 열교환 파이프 부재(220)의 일단부로 물을 공급하는 물 공급 유닛(230)과, 상기 열교환 파이프 부재(220)의 타단부에 연결되어 열교환 파이프 부재(220)에서 발생한 스팀을 외부로 공급하도록 구성되는 스팀 배출 라인(240)와, 상기 장치 하우징(210)의 내부 상부에 구비되어 연소 배기 가스를 배출하는 연소배기가스 배출 유닛(250), 및 상기 연소배기가스 배출 유닛(250)에 연결되어 상기 연소배기가스 배출 유닛(250)을 통해 배출되는 연소 배기 가스를 정화시켜 외부로 배출시키는 배기가스 정화 유닛(260)을 포함한다.
상기 열교환 파이프 부재(220)는 도면에 나타낸 예시와 같이 나선형(spiral) 형태로 형성되거나 지그재그(zigzag) 형태로 형성될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 물 공급 유닛(230)은 예를 들면 물 저장 탱크와 물 저장 탱크에 저장된 물을 펌핑하여 공급하는 펌프를 포함하여 구성되며, 상기 열교환 파이프 부재(220)로 물을 공급할 수있는 구성이라면 특별히 한정되지 않다.
상기 스팀 배출 라인(240)은 예를 들면 스팀을 에너지원으로 하여 전력을 발생시키는 스팀 발전 시스템으로 공급되도록 할 수 있다.
상기 배기가스 정화 유닛(260)은 공지의 정화 유닛을 채용할 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
다만, 본 발명에서 상기 배기가스 정화 유닛(260)에는 배기가스 분기라인(제1 배기가스 분기라인)(261)이 구성되며, 그 배기가스 정화 유닛(260)에서 정화되어 배출되는 상대적으로 고온의 정화 배기 가스의 일부가 상기 배기가스 분기라인(261)을 통해 상기 외기 공급 수단(150)의 하우징(151)의 공기흡입구와 연결되도록 하여 그 공기흡입구를 통해 유입되는 외기와 혼합되어 연소실(110)로 공급되는 공기를 가온시켜 공급되도록 할 수 있다.
또한, 다른 실시 예로 본 발명은 상기 연소배기가스 배출 유닛(250)에는 배기가스 분기라인(제2 배기가스 분기라인)(262)이 구성되고, 상기 외기 공급 라인(150)의 하우징(151)의 내부 및/또는 외부에 공기공급 방향으로 코일형태나 나선형태로 배열되거나, 지그재그로 배열되는 가열원 공급 라인(미도시)이 상기 배기가스 분기라인(262)에 연결되어 구성될 수 있다.
이에 따라 상기 가열 공급 라인에는 연소배기가스 배출 유닛(250)에서 배출되는 고온의 연소 배기 가스를 가열원으로 하여 상기 하우징(151)으로 유입되는 공기를 가온시키고, 이에 따라 완전한 수성가스화를 위하여 선행적으로 공기를 가온시켜 연소 연료원의 수성가스화 및 연소 효율을 증대시키기 위한 다른 구성부들과 연계하여 연소 연료원의 수성가스화 및 연소 효율을 더욱 증대시켜서 연소 연료원의 완전연소를 보조하도록 할 수 있다.
상기한 일 실시 예 및/또는 다른 실시 예의 가열 공급 라인은 연료원 연계 장치부(300)의 일 구성부를 구성한다.
다음으로, 상기 연료원 연계 장치부(300)는 상기 연소 장치부(100)와 보일러 장치부(200) 간에 구성되어 상기 보일러 장치부(200)에서 생성된 스팀의 일부를 상기 연소 장치부(100)의 연소 연료원으로 이용하도록 구성되는 장치부이다.
상기 연료원 연계 장치부(300)는 일단부가 상기 스팀 배출 라인(240)에 연결되고 타단부는 상기 연소 장치부(100)의 점화연료 분출 노즐수단(120)의 스팀공급 연결구에 연결되는 분기 스팀 공급 라인(310)을 포함한다.
또한, 상기 연료원 연계 장치부(300)는 앞서 설명한 연소 연료원의 수성가스화 및 연소 효율을 증대를 위한 구성부들을 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비에 의하면, 상대적으로 저렴한 폐플라스틱 재생유를 이용하여 발전 에너지를 생산할 수 있어 친환경 설비를 제공할 수 있으며, 효율적이고 효과적인 연소 연료원의 공급을 통하여 친환경 고효율 연소를 구현할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 고효율 연소를 도모하면서도 사용 연료를 감소시켜 발전 연료비용을 현저히 절감시킬 수 있으며, 보일러 설비에서 발생하는 에너지원을 연소 장치부에 이용함으로써 전체 설비의 운용 효율을 향상시키고, 운용 비용을 절감시킬 수 있는 이점이 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 연소 장치부
110: 연소실
111: 가열원 공급 라인
120: 점화연료 분출 노즐수단
130: 점화 수단
140: 재생유 공급 수단
141: 재생유 저장탱크
142: 펌프
143: 재생유 공급라인
150: 외기 공급 수단
151: 하우징
152: 팬
153: 모터
160: 외기 유입량 조절 수단
161: 댐퍼
162: 재생유 분기공급라인
163: 실린더
164: 피스톤
200: 보일러 장치부
210: 장치 하우징
211: 가열연료 투입구
220: 열교환 파이프 부재
230: 물 공급 유닛
240: 스팀 배출 라인
250: 연소배기가스 배출 유닛
260: 배기가스 정화 유닛
261: 제1 배기가스 분기라인
262: 제2 배기가스 분기라인
300: 연료원 연계 장치부
310: 스팀 분기 라인
410: 노즐 바디
411: 중앙 바디부
411a: 벤츄리부
411b: 외기 도입로
411b-1: 제1 도입로
411b-2: 제2 도입로
411b-3: 제3 도입로
411b-3: 도입 챔버
412: 헤드부
412a: 분출구
413: 커버 캡부
420: 재생유 공급 연결구
430: 외기 공급 연결구
440: 스팀 공급 연결구
450: 벤츄리부 막힘 방지 수단
451: 구동 로드
452: 솔레노이드 구동 장치
453: 압력 검출 센서
460: 스팀 비산 부재
110: 연소실
111: 가열원 공급 라인
120: 점화연료 분출 노즐수단
130: 점화 수단
140: 재생유 공급 수단
141: 재생유 저장탱크
142: 펌프
143: 재생유 공급라인
150: 외기 공급 수단
151: 하우징
152: 팬
153: 모터
160: 외기 유입량 조절 수단
161: 댐퍼
162: 재생유 분기공급라인
163: 실린더
164: 피스톤
200: 보일러 장치부
210: 장치 하우징
211: 가열연료 투입구
220: 열교환 파이프 부재
230: 물 공급 유닛
240: 스팀 배출 라인
250: 연소배기가스 배출 유닛
260: 배기가스 정화 유닛
261: 제1 배기가스 분기라인
262: 제2 배기가스 분기라인
300: 연료원 연계 장치부
310: 스팀 분기 라인
410: 노즐 바디
411: 중앙 바디부
411a: 벤츄리부
411b: 외기 도입로
411b-1: 제1 도입로
411b-2: 제2 도입로
411b-3: 제3 도입로
411b-3: 도입 챔버
412: 헤드부
412a: 분출구
413: 커버 캡부
420: 재생유 공급 연결구
430: 외기 공급 연결구
440: 스팀 공급 연결구
450: 벤츄리부 막힘 방지 수단
451: 구동 로드
452: 솔레노이드 구동 장치
453: 압력 검출 센서
460: 스팀 비산 부재
Claims (11)
- 폐플라스틱을 열분해하여 얻은 재생유를 연소 연료원의 하나로 이용하는 스팀 보일러 설비로서,
스팀을 생성하도록 구성되는 보일러 장치부; 상기 보일러 장치부의 일측에 구비되어 상기 보일러 장치부로 공급되는 물을 가열하여 스팀화하도록 구성되는 연소 장치부; 및 상기 보일러 장치부에서 생성된 스팀의 일부를 상기 연소 장치부의 연소 연료원으로 이용하도록 구성되는 연료원 연계 장치부;를 포함하며,
상기 연소 장치부는 상기 보일러 장치부에 연통되어 화염을 발생시키는 연소실과, 상기 연소실의 일측에 구비되어 상기 연료원 연계 장치부를 통해 공급되는 스팀 및 하기 재생유 공급 수단에서 공급되는 재생유를 연소 연료원으로 하여 상기 연소실로 분출하도록 구성되는 점화연료 분출 노즐수단과, 상기 점화연료 분출 노즐수단의 일측에 구비되어 상기 점화연료 분출 노즐수단에서 분출되는 연소 연료원을 점화하도록 구성되는 점화 수단과, 상기 점화연료 분출 노즐수단으로 재생유를 공급하도록 구성되는 재생유 공급 수단, 및 상기 연소실의 일측에 구비되어 외부공기를 상기 점화연료 분출 노즐 수단으로 공급하도록 구성되는 외기 공급 수단을 포함하고,
상기 점화연료 분출 노즐수단은, 벤츄리 효과(venturi effect)를 발생시키기 위한 벤츄리부를 갖고 형성되는 노즐 바디; 상기 노즐 바디에 구비되어 상기 재생유 공급 수단으로부터의 재생유를 공급받도록 연결되는 재생유 공급 연결구; 상기 노즐 바디에 구비되어 상기 외기 공급 수단으로부터 외부 공기를 공급받도록 연결되는 외기 공급 연결구; 및 상기 노즐 바디에 구비되어 상기 보일러 장치부의 분기 스팀 공급 라인에 연결되는 스팀 공급 연결구;를 포함하고,
상기 외기 공급 수단은 일측에 공기흡입구가 형성되고, 타측에 공기배출구가 형성된 하우징의 내부에 팬이 설치되고, 그 팬에는 모터가 연결 설치되어 구성되며, 상기 연소실의 외면 및 내면 중 적어도 하나에는, 상기 보일러 장치부에서 생성된 스팀 또는 상기 보일러 장치부에서 발생된 연소 배기 가스가 흐르는 가열원 공급 라인이 구성되고,
상기 재생유 공급 수단은, 재생유를 저장하는 재생유 저장탱크와, 상기 재생유 저장탱크의 재생유를 펌핑하는 펌프, 및 상기 펌프에서 펌핑되는 재생유를 상기 점화연료 분출 노즐수단으로 공급하는 하나 이상의 재생유 공급라인을 포함하며,
상기 외기 유입량 조절 수단은 상기 공기흡입구에 회동되게 구비되는 댐퍼와, 상기 재생유 공급 수단으로부터 분기되는 재생유 분기공급라인과, 상기 재생유 분기공급라인의 출구와 연결 설치되어 재생유를 수용하며 연료압을 발생시키는 실린더와, 상기 실린더의 끝단에 설치되어 실린더에서 발생하는 압에 따라 작동되는 피스톤과, 상기 피스톤의 끝단과 연결 설치되는 댐퍼의 축, 및 상기 댐퍼의 축과 상기 공기흡입구 일 측간에 연결 설치되는 탄성체를 포함하는 것을 특징으로 하는
폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 노즐 바디는 내부에 벤츄리부가 형성되는 중앙 바디부와, 상기 중앙 바디부의 전방에 결합되며, 전단 중앙에 연소 연료원이 분출되는 분출구가 형성되는 헤드부, 및 상기 중앙 바디부의 후방에 결합되는 커버 캡부를 포함하고,
상기 중앙 바디부는 상기 외기 공급 연결구가 연결되어 외기가 도입되는 외기 도입로가 형성되며,
상기 외기 도입로는 중앙 바디부의 유체 흐름방향으로의 중심축선에 대하여 수직하게 또는 교차되게 형성되는 제1 도입로와, 상기 제1 도입로의 연장단에서 중앙 바디부의 유체 흐름방향의 중심축선에 평행하는 제2 도입로와, 상기 제2 도입로의 연장단에서 수직하게 형성되는 제3 도입로, 및 상기 제3 도입로의 상단부에 형성되는 도입 챔버로 이루어지며,
상기 제3 도입로는 상기 벤츄리부에서 유체흐름방향 하류 측에서 개구되도록 형성되는 것을 특징으로 하는
폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비.
- 제1항에 있어서,
상기 재생유 공급 연결구와 스팀 공급 연결구는 그의 개구단이 동일 선상에서 개구되지 않도록 구비되며, 각각 내벽면에 접선을 이루면서 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는
폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비.
- 제1항에 있어서,
상기 노즐 바디에 구비되어 상기 벤츄리부의 통로 막힘을 방지하도록 구성되는 벤츄리부 막힘 방지 수단을 포함하며,
상기 벤츄리부 막힘 방지 수단은, 제어부의 제어에 의해 전후 구동하고 일단이 첨단부인 구동 로드를 갖는 솔레노이드 구동 장치로 구성되는 것을 특징으로 하는
폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비.
- 제1항에 있어서,
상기 점화연료 분출 노즐수단은,
상기 노즐 바디의 내부에서 상기 스팀 공급 연결구의 개구단에 대향되게 구비되어 스팀 공급 연결구에서 도입되는 스팀을 비산시키도록 형성되는 스팀 비산 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비.
- 제7항에 있어서,
상기 스팀 비산 부재는 돔 형상의 단면을 갖고 형성되고 볼록한 측이 상기 스팀 공급 연결구에 대향하여 1개가 구비되며,
상기 스팀 비산 부재는 돔 형상의 단면을 갖고 형성되어 노즐 바디의 내벽면을 따라 나선형으로 배치 관계를 갖고 간격을 갖고 복수 구비되는 것을 특징으로 하는
폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 보일러 장치부는 가열연료 투입구가 형성되는 장치 하우징과, 상기 장치 하우징에 구비되는 열교환 파이프 부재와, 상기 열교환 파이프 부재의 일단부로 물을 공급하는 물 공급 유닛과, 상기 열교환 파이프 부재의 타단부에 연결되어 열교환 파이프 부재에서 발생한 스팀을 외부로 공급하도록 구성되는 스팀 배출 라인와, 상기 장치 하우징으로부터 연소 배기 가스를 배출하는 연소배기가스 배출 유닛, 및 상기 연소배기가스 배출 유닛에 연결되어 상기 연소배기가스 배출 유닛을 통해 배출되는 연소 배기 가스를 정화시켜 외부로 배출시키는 배기가스 정화 유닛을 포함하며,
상기 배기가스 정화 유닛의 배출 라인에서 분기되어 상기 하우징의 공기흡입구와 연결되는 제1 배기가스 분기라인, 및 상기 연소배기가스 배출 유닛에서 분기되어 상기 하우징의 내부 및 외부 중 적어도 하나에 형성되는 제2 배기가스 분기라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비.
- 제10항에 있어서,
상기 연료원 연계 장치부는,
일단부가 상기 스팀 배출 라인에 연결되고 타단부는 상기 점화연료 분출 노즐수단의 스팀공급 연결구에 연결되는 분기 스팀 공급 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는
폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220029823A KR102400147B1 (ko) | 2022-03-10 | 2022-03-10 | 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220029823A KR102400147B1 (ko) | 2022-03-10 | 2022-03-10 | 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220029823A KR102400147B1 (ko) | 2022-03-10 | 2022-03-10 | 폐플라스틱 재생유 기반의 친환경 스팀 보일러 설비 |
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|---|---|
| KR (1) | KR102400147B1 (ko) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200189229Y1 (ko) | 2000-01-24 | 2000-07-15 | 조길굉 | 벙커씨유, 경유, 석유, 폐유 연소장치 보일러 |
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| KR20030067202A (ko) * | 2002-02-07 | 2003-08-14 | 사단법인 고등기술연구원 연구조합 | 가스화기 복합버너 |
| KR200427888Y1 (ko) | 2006-07-05 | 2006-10-02 | 엄재규 | 스파이럴 구조의 연소실을 가진 스팀보일러 |
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-
2022
- 2022-03-10 KR KR1020220029823A patent/KR102400147B1/ko active IP Right Grant
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