KR102467565B1 - 질소산화물이 저감된 입형 산업용 보일러 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 질소산화물이 저감된 입형 산업용 보일러에 관한 것으로, 베이스(112)의 상부에 하부캐스터블(113)이 형성된 베이스유닛(111)과, 상기 베이스유닛(111)의 상면에 수직으로 설치되는 벽체유닛(121)과, 상기 벽체유닛(121)의 상면에 도어(133)가 설치된 상부보일러유닛(131)이 구비된 보일러본체(110); 상기 보일러본체(110)의 상부에 설치되는 상부노즐(153)과, 상기 보일러본체(110)의 하부에 설치되는 하부노즐(154)을 통해 요소수를 공급할 수 있게 설치되는 요소수투입부(150);를 마련하여 버너에 인접하게 요소수를 분출시킴으로써 고온의 열원과의 반응에 의해 배기가스에 포함된 질소산화물을 감소시킬 수 있고, 열원이 이동되는 하부캐스터블에서 요소수를 분출시킴으로써 고온의 열원과의 반응에 의해 배기가스에 포함된 질소산화물을 감소시킬 수 있으며, 녹스센서에서 감지되는 질소산화물에 따라 요소수를 선택적으로 분출시켜 질소산화물을 감소시킬 수 있고, 요소수를 지속적으로 분출시켜 질소산화물을 저감시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

질소산화물이 저감된 입형 산업용 보일러{Vertical industrial boiler with reduced nitrogen oxide}
본 발명은 질소산화물이 저감된 입형 산업용 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산업용 보일러에서 질소산화물의 발생을 최소화시킴은 물론 질소산화물의 최소화로 환경오염을 저감시키는 질소산화물이 저감된 입형 산업용 보일러에 관한 것이다.
일반적으로 산업화의 급속한 진전에 따른 화석연료 사용량의 증가로 인한 대기오염과 지구 온난화 문제가 날로 심각해지고 있다.
이러한 대기오염의 주범 중 하나로 차량의 엔진이나 화력발전소, 공장의 온수 및 증기발생장치 등의 배기가스에 포함된 황 산화물(SOx)과 질소 산화물(NOx)이 손꼽히고 있으며, 최근 환경보존에 대한 인식이 높아짐에 따라 이들에 대한 각국의 배출규제가 도입되고 있다.
산업생산 현장, 예를 들면, 공장이나 가정 및 사무 빌딩 등에서 보일러의 사용으로 인해 배출되는 배기가스 중의 NOx는 지구의 온난화를 촉진시켜 지구환경을 파괴할 뿐만 아니라 최근 사회적 이슈가 되고 있는 미세먼지(이하 PM2.5) 발생의 주요인으로 대두되고 있어 그 대책이 강력히 요구되고 있으며, 우리나라의 경우 대기환경보존법 및 환경정책기본법 시행령에 의하여 규제되고 있다.
현행 대기환경보전법은 그 시행규칙 중 별표1 대기오염물질에서 대기오염물질을 규정하고 있으며 별표8 대기오염물질의 배출허용기준을 통해 대기오염물질의 배출허용기준을 법적으로 제시해 놓고 있다.
본 발명이 저감하고자 하는 NOx는 대기오염물질 중 하나로서 법에 따라 60ppm(기체연료, 시간당 증발량 10톤 미만, 2015년 1월 1일 이후 설치 보일러 기준) 미만으로 배출되도록 규정되어 있다.
이 같은 배출 규제기준을 충족시키기 위해, 일반적으로 산업용 연소설비 또는 2 행정의 선박 내연기관 등에는 배기가스를 처리하기 위하여 다양한 설비가 적용되고 있다.
예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 '오토 저녹스 컨트롤 시스템이 구성된 보일러'가 개시되어 있다.
하기 특허문헌 1에 따른 오토 저녹스 컨트롤 시스템이 구성된 보일러는 연료관에 연결되어 전방으로 화염을 분사하는 버너와, 상기 버너에 공기를 공급하는 송풍기와, 상기 버너가 장착되어 열을 공급받는 열교환기와, 상기 열교환기에 연결되어 배기가스를 배출시키는 배기관과, 상기 배기관에 장착되어 배기가스에 포함된 산소량을 감지하는 O2센서와, 상기 O2센서에 연계되어 상기 송풍기를 컨트롤하는 제어부를 포함하는 보일러에 있어서, 상기 보일러에 NOx량을 감소시키도록 오토 저녹스 컨트롤 시스템이 구성되고, 상기 오토 저녹스 컨트롤 시스템은 상기 배기관에 장착되어 배기가스에 포함된 NOx(NOx; 질소산화물)량을 감지하여 데이터를 전송하는 NOx센서와, 상기 NOx센서에 연계되어 상기 버너의 화염각을 컨트롤하도록 구성된 상기 제어부를 포함한다.
상기 버너는 상기 연료관에 연결되어 연료를 안내하는 안내관과, 상기 안내관의 전방으로 씌워지는 캡과, 상기 캡의 외측면에서 내측방으로 연결되어 연료를 외부로 배출시키는 배출관과, 상기 캡에 연결되어 후방으로 연장되는 로드와, 상기 로드에 연결되고 상기 제어부에 의해서 컨트롤되는 리니어 액튜에이터와, 상기 캡과 로드를 수용하고 상기 열교환기에 고정되는 파이프를 포함한다.
하기 특허문헌 2에는 '스크러버가 구성된 에코노마이저'가 개시되어 있다.
하기 특허문헌 2에 따른 스크러버가 구성된 에코노마이저는 배기관에 연결되는 배관과, 상기 배관을 관통하는 수관을 포함하는 에코노마이저에 있어서, 상기 배관의 후방에 장착된 스크러버를 포함한다.
대한민국 특허 등록번호 제10-1460775호 대한민국 특허 등록번호 제10-1433612호 대한민국 특허 공개번호 제10-2019-0023837호
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 산업용 보일러에서 배출되는 질소산화물을 저감시켜 환경오염을 방지하는 질소산화물이 저감된 입형 산업용 보일러를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 보일러본체의 상부에 설치된 버너에서 분출되는 고온의 열원과 보일러본체의 하부에서 이동되는 고온의 열원에 요소수를 분출시켜 질소산화물을 저감시키는 질소산화물이 저감된 입형 산업용 보일러를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 배기가스가 배출되는 배기가스덕트에 녹스센서를 설치하여 녹스센서의 감지에 따라 요소수를 선택적으로 분출시켜 질소산화물이 설정치 이하로 배출되게 하는 질소산화물이 저감된 입형 산업용 보일러를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 질소산화물이 저감된 입형 산업용 보일러는 베이스(112)의 상부에 하부캐스터블(114)이 형성된 베이스유닛(111)과, 상기 베이스유닛(111)의 상면에 수직으로 설치되는 벽체유닛(121)과, 상기 벽체유닛(121)의 상면에 도어(133)가 설치된 상부보일러유닛(131)이 구비된 보일러본체(110); 상기 보일러본체(110)의 상부에 설치되는 상부노즐(153)과, 상기 보일러본체(110)의 하부에 설치되는 하부노즐(154)을 통해 요소수를 공급할 수 있게 설치되는 요소수투입부(150);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 베이스유닛(111)은 저면에 수평으로 설치되는 베이스(112); 상기 베이스(112) 상부에 수평으로 설치되는 세팅플레이트(113); 상기 세팅플레이트(113)의 상면에 소정 높이만큼 형성되는 하부캐스터블(114);을 포함하며,
상기 하부캐스터블(114)에는 버너(134)에서 분출된 열원에 요소수를 공급할 수 있도록 상기 하부노즐(154)이 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 벽체유닛(121)은 상기 보일러본체(110)의 내경을 형성하도록 일정 간격으로 이격되어 수직으로 설치되는 인너튜브(122); 상기 인너튜브(122)와 상기 인너튜브(122) 사이에 형성되고, 상기 인너튜브(122)의 높이보다 낮은 높이로 설치되는 인너멤브레인(123); 상기 인너튜브(122)의 외측에 일정 간격으로 이격되어 수직으로 설치되는 아우터튜브(124); 상기 아우터튜브(124)와 상기 아우터튜브(124) 사이에 형성되고, 상기 아우터튜브(124)의 높이보다 낮은 높이로 설치되는 아우터멤브레인(125); 상기 인너튜브(122)와 상기 아우터튜브(124) 보다 낮게 설치된 상기 인너멤브레인(123)과 상기 아우터멤브레인(125)에 의해 배기가스가 이동될 수 있게 형성되는 배기가스이동유로(126);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 상부보일러유닛(131)은 상기 벽체유닛(121)의 상부에 형성되는 상부캐스터블(132); 상기 상부캐스터블(132)의 상면에 개폐 가능하게 설치되는 도어(133); 상기 보일러본체(110)의 내부에 화염을 분사하도록 상기 도어(133)에 설치되는 버너(134); 상기 베이스유닛(111)과, 벽체유닛(121) 및 상기 상부보일러유닛(131)의 외측에 설치되는 보온재(136); 상기 보온재(136)의 외측에 설치되는 케이싱(137);을 포함하며,
상기 도어(133)에는 상기 버너(134)에서 분출되는 열원에 요소수를 공급하도록 상부노즐(153)이 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 요소수투입부(150)는 요소수가 저장될 수 있게 소정의 크기로 형성되는 요소수탱크(151); 상기 요소수탱크(151)의 요소수를 펌핑하는 펌프(152); 상기 상부보일러유닛(131)의 도어(133)에 설치된 버너(134)에서 분출되는 열원에 요소수를 공급하도록 상기 도어(133)에 설치되는 상부노즐(153); 상기 보일러본체(110)의 하부에 형성된 하부캐스터블(114)의 내측으로 이동된 열원에 요소수를 공급하도록 상기 하부캐스터블(114)에 설치되는 하부노즐(154); 상기 보일러본체(110)의 일측에 설치되는 배기가스덕트유닛(141)에 설치되는 녹스센서(155); 상기 녹스센서(155)에서 감지된 질소산화물에 따라 상기 펌프(152)의 구동을 제어하는 컨트롤러(156);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 질소산화물이 저감된 입형 산업용 보일러에 의하면, 버너에 인접하게 요소수를 분출시킴으로써 고온의 열원과의 반응에 의해 배기가스에 포함된 질소산화물을 감소시킬 수 있고, 열원이 이동되는 하부캐스터블에서 요소수를 분출시킴으로써 고온의 열원과의 반응에 의해 배기가스에 포함된 질소산화물을 감소시킬 수 있으며, 녹스센서에서 감지되는 질소산화물에 따라 요소수를 선택적으로 분출시켜 질소산화물을 감소시킬 수 있고, 요소수를 지속적으로 분출시켜 질소산화물을 저감시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 질소산화물이 저감된 입형 산업용 보일러를 도시한 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 질소산화물이 저감된 입형 산업용 보일러를 도시한 확대 단면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 질소산화물이 저감된 입형 산업용 보일러를 도시한 평면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 질소산화물이 저감된 입형 산업용 보일러의 벽체유닛을 도시한 일부 입체도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 질소산화물이 저감된 입형 산업용 보일러의 벽체유닛을 도시한 일부 확대 평면도.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
예컨대, 실시 예들은 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있기 때문에 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니기 때문에 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 명세서에서, 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
따라서 몇몇 실시 예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 사전적 의미에 제한되지 않으며, 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 질소산화물이 저감된 입형 산업용 보일러를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 질소산화물이 저감된 입형 산업용 보일러는 베이스(112)의 상부에 하부캐스터블(113)이 형성된 베이스유닛(111)과, 상기 베이스유닛(111)의 상면에 수직으로 설치되는 벽체유닛(121)과, 상기 벽체유닛(121)의 상면에 도어(133)가 설치된 상부보일러유닛(131)이 구비된 보일러본체(110)와, 상기 보일러본체(110)의 상부에 설치되는 상부노즐(153)과, 상기 보일러본체(110)의 하부에 설치되는 하부노즐(154)을 통해 요소수를 공급할 수 있게 설치되는 요소수투입부(150)를 포함한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 질소산화물이 저감된 입형 산업용 보일러를 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 질소산화물이 저감된 입형 산업용 보일러를 도시한 확대 단면도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 질소산화물이 저감된 입형 산업용 보일러를 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 질소산화물이 저감된 입형 산업용 보일러의 벽체유닛을 도시한 일부 입체도이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 질소산화물이 저감된 입형 산업용 보일러의 벽체유닛을 도시한 일부 확대 평면도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 입형 산업용 보일러는 수직 방향으로 설치되는 보일러본체(110)와, 상기 보일러본체(110)에서 발생되는 질소산화물(Nox)에 따라 요소수를 공급하는 요소수투입부(150)로 이루어진다.
상기 보일러본체(110)는 보일러본체(110)가 수직선상으로 설치될 수 있도록 저면에 수평으로 설치되는 베이스유닛(111)과, 소정의 높이로 설치되는 벽체유닛(121)과, 상기 벽체유닛(121)의 상부에 설치되는 상부보일러유닛(131)과, 상기 보일러본체(110)에서 발생된 배기가가스를 배출시키는 배기가스덕트유닛(141)으로 이루어진다.
아울러 상기 요소수투입부(150)는 고온의 열원이 분출되는 버너(134)에 요소수를 공급함은 물론 상기 버너(134)에서 분출된 열원의 이동 방향이 전환되는 하부캐스터블(114)에 요소수를 공급한다.
상기 베이스유닛(111)은 보일러본체(110)가 수직선상으로 설치될 수 있도록 한다.
상기 베이스유닛(111)은 저면에 수평으로 설치되는 베이스(112)와, 상기 베이스(112) 상부에 수평으로 설치되는 세팅플레이트(113)와, 상기 세팅플레이트(113)의 상면에 소정 높이만큼 형성되는 하부캐스터블(114)을 포함하며, 상기 하부캐스터블(114)에는 버너(134)에서 분출된 열원에 요소수를 공급할 수 있도록 상기 하부노즐(154)이 설치된다.
상기 베이스(112)는 중량물인 보일러본체(110)를 안정되게 지지할 수 있도록 앵글 또는 H빔 등으로 이루어지고, 상기 베이스(112)의 상면에는 세팅플레이트(113)가 설치된다.
상기 세팅플레이트(113)는 보일러본체(110)가 수직 및 수평 상태로 설치되게 하며, 상기 세팅플레이트(113)의 상면에는 보일러본체(110)의 하부를 구성하는 하부캐스터블(114)이 형성된다. 이러한 하부캐스터블(114)에는 선택적으로 배수가 이루어질 수 있도록 드레인(115)이 설치된다.
상기 벽체유닛(121)은 상기 보일러본체(110)의 내경을 형성하도록 일정 간격으로 이격되어 수직으로 설치되는 인너튜브(122)와, 상기 인너튜브(122)와 상기 인너튜브(122) 사이에 형성되고, 상기 인너튜브(122)의 높이보다 낮은 높이로 설치되는 인너멤브레인(123)과, 상기 인너튜브(122)의 외측에 일정 간격으로 이격되어 수직으로 설치되는 아우터튜브(124)와, 상기 아우터튜브(124)와 상기 아우터튜브(124) 사이에 형성되고, 상기 아우터튜브(124)의 높이보다 낮은 높이로 설치되는 아우터멤브레인(125)과, 상기 인너튜브(122)와 상기 아우터튜브(124) 보다 낮게 설치된 상기 인너멤브레인(123)과 상기 아우터멤브레인(125)에 의해 배기가스가 이동될 수 있게 형성되는 배기가스이동유로(126)를 포함한다.
상기 벽체유닛(121)은 베이스유닛(111)과 상부보일러유닛(131) 사이에 수직으로 설치되는 것으로, 상기 베이스유닛(111)과 상부보일러유닛(131) 사이에 벽체를 형성하게 된다.
도 3 내지 도 5에서와 같이, 상기 벽체유닛(121)의 인너튜브(122)와 아우터튜브(124)는 보일러본체(110)의 내부공간을 형성하며, 상기 인너튜브(122)는 내측에 설치되고, 상기 아우터튜브(124)는 인너튜브(122)의 외측에 설치된다.
상기 인너튜브(122)는 소정의 직경을 갖는 중공의 파이프로 형성되고, 상기 인너튜브(122)는 소정의 간격만큼 이격되게 설치되며, 상기 인너튜브(122) 사이에는 격벽을 형성하는 인너멤브레인(123)이 형성된다.
상기 인너멤브레인(123)은 인너튜브(122)의 높이보다 낮은 높이로 형성되며, 상기 인너튜브(122)보다 낮은 높이로 형성된 인너멤브레인(123)에 의해 배기가스이동유로(126)가 형성된다.
또 상기 인너튜브(122)의 외측에는 아우터튜브(124)가 이중 구조로 설치되며, 상기 아우터튜브(123)는 인너튜브(122)와 서로 엇갈리게 설치된다.
아울러 상기 아우터튜브(123) 사이에는 아우터튜브(123)보다 낮게 아우터멤브레인(124)이 형성되며, 상기 아우터튜브(124)보다 낮은 높이로 형성된 아우터멤브레인(124)에 의해 배기가스이동유로(126)가 형성된다.
즉, 상기 인너멤브레인(123)과 아우터멤브레인(125)에 의해 배기가스가 배기가스덕트유닛(141)으로 이동될 수 있는 이동유로(126)가 형성된다.
도 1 및 도 2에서와 같이, 상기 튜브(122, 124)의 하부에는 하부플레이트(127)가 설치되고, 상기 하부플레이트(127)의 하부에는 하부셸(128)이 형성된다.
또 상기 튜브(122, 124)의 상부에는 상부플레이트(129)가 설치되고, 상기 상부플레이트(129)의 상부에는 상부셸(130)이 형성된다.
상기 벽체유닛(121)의 상부에는 상부보일러유닛(131)이 설치되며, 상기 상부보일러유닛(131)에는 점화가 이루어지는 버너(134)가 설치된다.
상기 상부보일러유닛(131)은 상기 벽체유닛(121)의 상부에 형성되는 상부캐스터블(132)과, 상기 상부캐스터블(132)의 상면에 개폐 가능하게 설치되는 도어(133)와, 상기 보일러본체(110)의 내부에 화염을 분사하도록 상기 도어(133)에 설치되는 버너(134)와, 상기 베이스유닛(111)과, 벽체유닛(121) 및 상기 상부보일러유닛(131)의 외측에 설치되는 보온재(136)와, 상기 보온재(136)의 외측에 설치도는 케이싱(137)을 포함하며, 상기 도어(133)에는 상기 버너(134)에서 분출되는 열원에 요소수를 공급하도록 상부노즐(153)이 설치된다.
상기 벽체유닛(121)의 상부에는 상부캐스터블(132)이 형성되고, 상기 상부캐스터블(132)의 상면에는 보일러본체(110)의 상면을 덮는 도어(133)가 설치된다. 이러한 도어(133)는 개폐 가능하게 설치됨은 물론이다.
아울러 상기 도어(133)에는 연료의 연소가 이루어지도록 버너(134)가 설치되고, 상기 상부캐스터블(132)에는 강성을 보강하는 스티프너(135)가 설치된다.
또한 상기 베이스유닛(111), 벽체유닛(121) 및 상부보일러유닛(131)의 외측에는 보온재(136)가 설치되고, 상기 보온재(136)의 외측에는 케이싱(137)이 설치된다.
상기 아우터튜브(124)의 외측에는 배기가스이동유로(126)를 통해 이동된 배기가가 배출될 수 있게 배기가스덕트유닛(141)이 설치된다.
상기 아우터튜브(124)의 외측에는 배기가스이동유로(126)와 연통되는 배기가스유로(142)가 형성되고, 상기 배기가스덕트유닛(141)에는 배기가스의 온도를 저감시키는 예열기(143)가 설치되며, 상기 예열기(143)의 상측에는 고온의 배기가스 열원을 재사용할 수 있도록 이코노마이저(144)가 설치된다.
상기 요소수투입부(150)는 요소수가 저장될 수 있게 소정의 크기로 형성되는 요소수탱크(151)와, 상기 요소수탱크(151)의 요소수를 펌핑하는 펌프(152)와, 상기 상부보일러유닛(131)의 도어(133)에 설치된 버너(134)에서 분출되는 열원에 요소수를 공급하도록 상기 도어(133)에 설치되는 상부노즐(153)과, 상기 보일러본체(110)의 하부에 형성된 하부캐스터블(114)의 내측으로 이동된 열원에 요소수를 공급하도록 상기 하부캐스터블(114)에 설치되는 하부노즐(154)과, 상기 보일러본체(110)의 일측에 설치되는 배기가스덕트유닛(141)에 설치되는 녹스센서(155)와, 상기 녹스센서(155)에서 감지된 질소산화물에 따라 상기 펌프(152)의 구동을 제어하는 컨트롤러(156)를 포함한다.
상기 요소수투입부(150)는 연료의 연소에 따라 발생되는 질소산화물(Nox)의 생성을 감소시키기 위하여 보일러본체(110)에 요소수를 공급한다.
상기 요소수탱크(152)에는 일정량의 요소수가 저장되고, 상기 요소수를 펌핑하는 펌프(152)가 설치되며, 상기 펌프(152)에는 버너(134)의 주변에 요소수를 분사시키는 상부노즐(153)이 설치된다.
또 상기 펌프(152)에는 하부캐스터블(114)에 요소수를 분사시킬 수 있도록 하부노즐(154)이 설치되며, 이들 노즐(153, 154)은 보일러본체(110) 내부의 고온의 열원에 의해 노즐(153, 154)을 보호할 수 있도록 이중 구조로 이루어질 수 있다.
즉, 상기 요소수는 내측의 파이프(미도시)에 공급되고, 외측의 파이프(미도시)에는 공기를 공급하여 요소수와 함께 공기가 분출됨에 따라 노즐(153, 154)이 소정의 온도 이상으로 가열되지 않도록 한다.
상기 배기가스덕트유닛(141)에는 질소산화물의 농도에 따라 요소수를 공급하도록 녹스센서(155)가 설치되고, 상기 녹스센서(155)에서 질소산화물의 농도에 따라 요소수의 공급을 제어하는 컨트롤러(156)가 구비된다.
다음 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 질소산화물이 저감된 입형 산업용 보일러의 작동방법을 설명한다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 입형 산업용 보일러는 버너(134)의 점화에 의해 공급되는 연료가 연소된다.
이에 상기 보일러본체(110)의 내부는 고온의 온도로 유지되고, 상기 버너(134)의 화염은 버너(134)의 설치 방향에 따라 도어(133)의 하부쪽으로 분출된다.
즉, 도 1 및 도 2에서 일점쇄선으로 도시된 바와 같이, 버너(134)에서 분출되는 열원은 상부캐스터블(132)에서 하부캐스터블(114) 방향으로 이동되고, 이어서 열원은 벽체유닛(121)의 인너튜브(122)와 아우터튜브(124)을 따라 상부캐스터블(132) 쪽으로 이동하게 된다.
이와 같이 상승된 열원은 인너튜브(122)와 아우터튜브(124)에 형성된 배기가스이동유로(126)를 따라 배기가스덕트유닛(141)의 배기가스유로(142)로 이동된다.
이렇게 이동된 배기가스는 배기가스덕트유닛(141)의 예열기(142)와 이코노마이저(144)를 통해 외부로 배출된다.
한편 상기 배기가스덕트유닛(141)에 설치된 녹스센서(155)는 배기가스에 포함된 질소산화물을 감지하게 되고, 상기 녹스센서(155)에서 감지된 신호는 컨트롤러(156)로 보내지게 된다.
상기 컨트롤러(156)에서는 설정치에 따라 질소산화물이 설정치 이상이면 펌프(152)를 구동시켜 상부노즐(153)과 하부노즐(154)에 요소수를 공급하게 된다.
상기 상부노즐(153)에서 분출되는 요소수는 버너(134)와 인접한 위치에서 분사되면서 연료의 연소에 따라 발생되는 질소산화물의 양을 감축시키게 된다.
또 상기 하부노즐(154)에서 분출되는 요소수는 하부캐스터블(114)의 상측으로 분사되면서 연료의 연소에 따라 발생되는 질소산화물의 양을 감축시키게 된다.
이와 같이 연료의 연소에 따라 발생되는 고온의 열원에 요소수를 분사시켜 줌으로써 질소산화물을 저감시킨 상태로 연소시켜 배기가스덕트유닛(141)을 통해 배기가스에 포함된 질소산화물을 감소시키게 된다.
한편 상기 컨트롤러(156)에서는 녹스센서(155)에서 검출된 질소산화물에 따라 요소수를 상부노즐(153)과 하부노즐(154)에 지속적으로 공급하여 분사시킬 수 있다.
또한 상기 컨트롤러(156)에서는 녹스센서(155)에서 검출되는 질소산화물에 따라 질소산화물의 농도가 높으면 요소수를 공급하고, 질소산화물의 농도가 낮으면 요소수를 선택적으로 공급하지 않도록 할 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
110: 보일러본체 111: 베이스유닛
112: 베이스 113: 세팅플레이트
114: 하부캐스터블 115: 드레인
121: 벽체유닛 122: 인너튜브
123: 인너멤브레인 124: 아우터튜브
125: 아우터멤브레인 126: 배기가스이동유로
127: 하부플레이트 128: 하부셸
129: 상부플레이트 130: 상부셸
131: 상부보일러유닛 132: 상부캐스터블
133: 도어 134: 버너
135: 스티프너 136: 보온재
137: 케이싱
141: 배기가스덕트유닛 142: 배기가스유로
143: 예열기 144: 이코노마이저
150: 요소수투입부 151: 요소수탱크
152: 펌프 153: 상부노즐
154: 하부노즐 155: 녹스센서
156: 컨트롤러

Claims (5)

  1. 베이스(112)의 상부에 하부캐스터블(113)이 형성된 베이스유닛(111)과, 상기 베이스유닛(111)의 상면에 수직으로 설치되는 벽체유닛(121)과, 상기 벽체유닛(121)의 상면에 도어(133)가 설치된 상부보일러유닛(131)이 구비된 보일러본체(110);
    상기 보일러본체(110)의 상부에 설치되는 상부노즐(153)과, 상기 보일러본체(110)의 하부에 설치되는 하부노즐(154)을 통해 요소수를 공급할 수 있게 설치되는 요소수투입부(150);를 포함하고,
    상기 요소수투입부(150)는 요소수가 저장될 수 있게 소정의 크기로 형성되는 요소수탱크(151)와, 상기 요소수탱크(151)의 요소수를 펌핑하는 펌프(152)와, 상기 상부보일러유닛(131)의 도어(133)에 설치된 버너(134)에서 분출되는 열원에 요소수를 공급하도록 상기 도어(133)에 설치되는 상부노즐(153)과, 상기 보일러본체(110)의 하부에 형성된 하부캐스터블(114)의 내측으로 이동된 열원에 요소수를 공급하도록 상기 하부캐스터블(114)에 설치되는 하부노즐(154)과, 상기 보일러본체(110)의 일측에 설치되는 배기가스덕트유닛(141)에 설치되는 녹스센서(155)와, 상기 녹스센서(155)에서 감지된 질소산화물에 따라 상기 펌프(152)의 구동을 제어하는 컨트롤러(156);를 포함하며,
    상기 베이스유닛(111)에는 상기 보일러본체(110)의 하부에 하부캐스터블(114)이 형성되고, 상기 하부캐스터블(114)에는 선택적으로 배수가 이루어지도록 드레인(115)이 설치되는 것을 특징으로 하는 질소산화물이 저감된 입형 산업용 보일러.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스유닛(111)은 저면에 수평으로 설치되는 베이스(112);
    상기 베이스(112) 상부에 수평으로 설치되는 세팅플레이트(113);
    상기 세팅플레이트(113)의 상면에 소정 높이만큼 형성되는 하부캐스터블(114);을 포함하며,
    상기 하부캐스터블(114)에는 버너(134)에서 분출된 열원에 요소수를 공급할 수 있도록 상기 하부노즐(154)이 설치되는 것을 특징으로 하는 질소산화물이 저감된 입형 산업용 보일러.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 벽체유닛(121)은 상기 보일러본체(110)의 내경을 형성하도록 일정 간격으로 이격되어 수직으로 설치되는 인너튜브(122);
    상기 인너튜브(122)와 상기 인너튜브(122) 사이에 형성되고, 상기 인너튜브(122)의 높이보다 낮은 높이로 설치되는 인너멤브레인(123);
    상기 인너튜브(122)의 외측에 일정 간격으로 이격되어 수직으로 설치되는 아우터튜브(124);
    상기 아우터튜브(124)와 상기 아우터튜브(124) 사이에 형성되고, 상기 아우터튜브(124)의 높이보다 낮은 높이로 설치되는 아우터멤브레인(125);
    상기 인너튜브(122)와 상기 아우터튜브(124) 보다 낮게 설치된 상기 인너멤브레인(123)과 상기 아우터멤브레인(125)에 의해 배기가스가 이동될 수 있게 형성되는 배기가스이동유로(126);를 포함하는 것을 특징으로 하는 질소산화물이 저감된 입형 산업용 보일러.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상부보일러유닛(131)은 상기 벽체유닛(121)의 상부에 형성되는 상부캐스터블(132);
    상기 상부캐스터블(132)의 상면에 개폐 가능하게 설치되는 도어(133);
    상기 보일러본체(110)의 내부에 화염을 분사하도록 상기 도어(133)에 설치되는 버너(134);
    상기 베이스유닛(111)과, 벽체유닛(121) 및 상기 상부보일러유닛(131)의 외측에 설치되는 보온재(136);
    상기 보온재(136)의 외측에 설치되는 케이싱(137);을 포함하며,
    상기 도어(133)에는 상기 버너(134)에서 분출되는 열원에 요소수를 공급하도록 상부노즐(153)이 설치되는 것을 특징으로 하는 질소산화물이 저감된 입형 산업용 보일러.
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