KR102515648B1 - 폐유 기반의 수성가스연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치 및 이를 포함하는 연소장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐플라스틱을 처리하여 얻은 폐플라스틱유를 기반으로 하여 수성가스화된 연료를 이용하는 연료 연소 장치에 이용되는 노즐구를 조립식으로 구현하여 노즐구의 제작성을 향상시키고, 연소장치의 설계 용량 자유도를 증대시킬 수 있으며, 효율적인 수성가스화를 통해 연소 장치의 연소 효율을 향상시킬 수 있는, 폐유 기반의 수성가스연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 폐플라스틱유와 스팀을 수성가스 연료원으로 사용하는 연소 장치의 연료 분사 장치로서, 노즐구 바디; 상기 노즐구 바디에서 그 노즐구 바디의 길이방향 전장에 걸쳐 형성되어 스팀이 유입되는 유로를 형성하는 스팀 유입 유로; 상기 노즐구 바디에서 그 노즐구 바디의 길이방향 전장에 걸쳐 형성되어 원유 정제유인 시동연료가 유입되는 유로를 형성하는 하나 이상의 시동유 유입 유로; 상기 노즐구 바디의 전단부에 착탈 가능하게 구비되고, 상기 스팀 유입 유로와 동일 선상으로 구비되는 노즐구 스팀 유입 유로를 가지며, 외부로부터 폐유가 유입되는 폐유공급 연결구가 일측에 구비되는 제1 조립 노즐구; 및 상기 노즐구 바디의 전단부에 착탈 가능하게 결합되되 상기 시동유 유입 유로와 동일 선상으로 결합되는 시동유 유입 유로를 갖도록 형성되는 제2 조립 노즐구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수성가스 연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치가 제공된다.
Description
본 발명은 폐유 기반의 수성가스연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치 및 이를 포함하는 연소장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐플라스틱을 처리하여 얻은 폐플라스틱유를 기반으로 하여 수성가스화된 연료를 이용하는 연료 연소 장치에 이용되는 노즐구를 조립식으로 구현하여 노즐구의 제작성을 향상시키고, 연소장치의 설계 용량 자유도를 증대시킬 수 있으며, 효율적인 수성가스화를 통해 연소 장치의 연소 효율을 향상시킬 수 있는, 폐유 기반의 수성가스연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치 및 이를 포함하는 연소장치에 관한 것이다.
보통의 연료유는 무화상태의 단일 입자가 착화 및 연소됨으로써, 공해물질을 남기는 상태로 배기 되므로 대기를 오염시키는 주원인이 되고 있으며, 산업폐기물을 소각처리함에 있어서도 질소산화물과 같은 다량의 공해물질이 생성되어 환경을 크게 오염시키게 된다.
정부에서는 대체 에너지의 개발 및 기존 에너지의 효율개선과 환경오염의 최소화를 위하여 여러 가지 정책을 수행하고 있는데, 환경부에서는 대기오염 방지시설(연소보조장치)의 성능기준 및 검사법에 따라 에멀젼 연료유의 사용을 적극 권장하고 있다.
에멀젼 연료유는 일반 연료유와는 달리 연소효율이 높아서 에너지효율 및 공해방지성이 매우 큰 연료이나, 이를 연료로써 이용하기 위해서는 운반, 보관과정에서 장기간 방치하는 경우에 유수분리(油水分離)현상이 일어나 이를 연료로써 실용화하기가 매우 어렵다.
등유의 연소효율을 높여주고 매연, 질소산화물(NOx)등 연소에 따르는 공해물질의 발생량을 억제해 주기 위한 방법으로써 등유에 물을 섞어 연소시키는 방법이 이미 오래전부터 제안된 바 있다.
등유에 물을 혼합하여서도 등유를 연소시킬 수 있고, 이때 등유의 연소효율이 더욱 좋게 된다는 이론적 배경은 다음과 같다.
물 입자 둘레에 기름이 둘러 쌓여 있는 상태에서 기름을 연소시키게 되면 열의 전도에 의하여 물 입자는 기화하게 되고, 기화된 수증기는 그 부피가 증대(약 5800배 정도)되면서 기름 층을 확산시켜 무화현상(霧化現像)을 일으켜서 기름의 완전한 연소에 도움을 준다.
또한 고온에서 물(H2O)은 산소(O), 수소(H), 수산기(OH)로 유리되는 다음과 같은 연속적인 유리기 반응(Radical reaction)을 일으켜서 조연제 역할을 하는 것으로 알려져 있다.
즉, 고온에서 수증기가 분해하여 수소라디칼(H·)이 생기고 수소라디칼(H·)은 산소분자(O2 )와 화합하여 산소라디칼(O)과 물이 된다. ····①식
①식에서 생긴 산소라디칼(O)은 ②식에서 수소분자와 화합하여 수산기(水酸基)라디칼(OH)과 수소라디칼(H·)이 된다. ····②식
③식에서 수산기라디칼은 수소분자와 화합하여 물과 수소라디칼이 된다.
④식에 있어서도 수증기(H2O)와 수소가 화합하여 물과 수소라디칼을 생성시킨다. 이와 같이 ①→④식의 반응은 복잡한 꼴로 진행되어 연소를 촉진시킨다.
①식...... 2H + O2 → · O · + H2O : 연속반응
②식...... H2 + ·O · → · OH + H : 연속반응
③식...... · OH + H2 → H2O + H · : 연속반응
④식...... H2O + H2 → H2O + 2H : 연속반응
이와 같이 등유와 물을 혼합하여 연료로 사용할 수 있다는 것이 알려지자 이를 바탕으로 하는 등유의 연소 효율 증대 방안에 대한 연구가 전 세계적으로 널리 확산되었고, 이에 대한 많은 기술적 제안이 있었으나 아직까지 실용화기술은 활발하게 활용되지 못하고 있는 실정에 있다.
그 이유는 등유와 물의 혼합비율이 특정범위 이내이어야 하고 또한 이 혼합물을 연소단계까지 유수분리(油水分離)가 일어나지 않는 안정된 에멀젼 상태로 유지시켜 주어야 하고 에멀젼 연료유의 제조장치나 이를 이용하는 설비가 실용적이어야 하는데 이를 기술적으로 해결하지 못하고 있기 때문이다.
그밖에도 연료와 물을 유화(emulsify)시키는데 있어서 연료유는 그 종류에 따라 물과 유화하는데 요구되는 고유의 HLB(Hydrophilic-Lypophilic Balance) 값을 갖고 있어 유화제의 HLB값을 적용하는 연료유 고유의 HLB 값과 정확하게 일치시켜 주어야 장기간 유화상태를 유지하는 유용한 에멀젼 연료유를 제조할 수 있는데, 종래의 방법에서는 기술적으로 이를 정확하게 맞추어 주지 못하고 있었던 것도 에멀젼 연료유가 실용화되지 못하고 있는 이유 중의 하나이다.
즉, 등유와 물은 짧은 시간동안은 에멀젼 상태로 유지시켜 줄 수는 있으나 연료란 운반 보관 단계를 거쳐 실제 사용단계에 까지는 장시간이 소요되게 되는데, 석유와 물은 상용성(相容性)이 없어 이 과정에서 유수분리(油水分離)가 일어나게 되며 유수분리 된 혼합물로서는 상기의 효과를 기대할 수 없게 된다.
최근에는 유화제를 사용하지 않고, 물과 연료를 물리적으로 혼합하여 에멀젼 상태를 만드는 에멀젼 생성장치(예, 유수(油水) 교반장치 및 초음파장치)를 이용하는 유수(油水) 혼합 에멀젼 방식이 제안되고 있다.
그런데 이 에멀젼 생성장치에서 연소장치까지 에멀젼 상태의 유수 혼합물, 즉 에멀젼 연료를 공급하는 도중에 에멀젼 연료는 물과 연료로 분리된다. 즉 유수 혼합 에멀젼 방식은 에멀젼 상태를 안정화시켜야 하고, 또한 에멀젼 생성장치의 수명과 신뢰성을 확보해야 하는 조건을 만족해야만 하는 문제점이 있으며, 유수 교반장치 및 초음파 장치와 같은 에멀젼 생성장치를 포함해야 하므로 전체적으로 설비 전체 구성이 복잡해지고 제작 비용이 증가하는 문제점이 있다.
따라서 별도의 에멀젼 생성장치를 필요로 하지 않으면서 효율적인 수성가스화를 도모할 수 있는 분사 장치에 대한 연구와 개발이 필요한 실정이다.
따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 초기 시동 연료(예열 연료)의 사용량을 최소화하면서 폐플라스틱유의 폐유를 메인 연료로 하는 수성가스연료를 분사시킬 수 있는 폐유 기반의 수성가스연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치 및 이를 포함하는 연소장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 노즐구를 조립식으로 구현하여 노즐구의 제작성을 향상시키고, 연소장치의 설계 용량 자유도를 증대시킬 수 있으며, 무화현상(霧化現像)을 극대화할 수 있는 구조를 통해 연소 장치의 연소 효율을 향상시킬 수 있는 폐유 기반의 수성가스연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치 및 이를 포함하는 연소장치를 제공하는 데에 다른 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, 폐플라스틱유와 스팀을 수성가스 연료원으로 사용하는 연소 장치의 연료 분사 장치로서, 노즐구 바디; 상기 노즐구 바디에서 그 노즐구 바디의 길이방향 전장에 걸쳐 형성되어 스팀이 유입되는 유로를 형성하는 스팀 유입 유로; 상기 노즐구 바디에서 그 노즐구 바디의 길이방향 전장에 걸쳐 형성되어 원유 정제유인 시동연료가 유입되는 유로를 형성하는 하나 이상의 시동유 유입 유로; 상기 노즐구 바디의 전단부에 착탈 가능하게 구비되고, 상기 스팀 유입 유로와 동일 선상으로 구비되는 노즐구 스팀 유입 유로를 가지며, 외부로부터 폐유가 유입되는 폐유공급 연결구가 일측에 구비되는 제1 조립 노즐구; 및 상기 노즐구 바디의 전단부에 착탈 가능하게 결합되되 상기 시동유 유입 유로와 동일 선상으로 결합되는 시동유 유입 유로를 갖도록 형성되는 제2 조립 노즐구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수성가스 연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치가 제공된다.
본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 스팀 유입 유로는, 상기 노즐구 바디의 후단에서 전방으로 연장되는 후방 스팀유입 유로부와, 상기 후방 스팀 유입 유로부의 전단에서 전방으로 연장되는 선형 스팀 유로부, 및 상기 선형 스팀 유로부의 전단에서 노즐구 바디의 전단까지 연장되는 전방 스팀유입 유로부로 이루어지고, 상기 후방 스팀유입 유로부의 관경은 상기 전방 스팀유입 유로부의 관경보다 작게 형성되고, 상기 후방 스팀유입 유로부와 상기 선형 스팀 유로부의 연결부 및 상기 전방 스팀유입 유로부와 상기 선형 스팀 유로부의 연결부는 테이퍼(taper) 지게 연결되어 형성되고, 상기 시동유 유입 유로는, 상기 노즐구 바디의 후단에서 전방으로 연장되는 후방 시동유 유입 유로부와, 상기 후방 시동유 유입 유로부의 전단에서 전방으로 연장되는 선형 시동유 유로부, 및 상기 선형 시동유 유로부의 전단에서 노즐구 바디의 전단까지 연장되는 전방 시동유 유입 유로부로 이루어지고, 상기 후방 시동유 유입 유로부의 관경은 상기 전방 시동유 유입 유로부의 관경보다 작게 형성되고, 상기 후방 시동유 유입 유로부와 상기 선형 시동유 유로부의 연결부 및 상기 전방 시동유 유입 유로부와 상기 선형 시동유 유로부의 연결부는 테이퍼 지게 연결되어 형성될 수 있다.
본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 제1 조립 노즐구는 상기 스팀 유입 유로의 전방부에 나사산 결합되는 바디 결합부; 상기 바디 결합부의 일단에 일체로 형성되는 헤드부; 상기 바디 결합부와 헤드부의 전장에 걸쳐 형성되는 상기 노즐구 스팀 유입 유로; 및 상기 헤드부에 구비되는 폐유공급 연결구;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 헤드부는 상기 바디 결합부의 직경보다 크게 형성되고, 상기 노즐구 스팀 유입 유로는 상기 바디 결합부에 형성되는 제1 유로부와, 상기 헤드부에 형성되는 제2 유로부, 및 상기 제1 유로부와 제2 유로부 사이를 연통시키는 선형의 제3 유로부를 포함하고, 상기 제1 유로부의 관경은 상기 제2 유로부의 관경보다 작게 형성되며, 상기 제1 유로부와 상기 제3 유로부의 연결부 및 상기 제2 유로부와 상기 제3 유로부의 연결부는 테이퍼 지게 연결되어 형성될 수 있다.
본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 폐유공급 연결구는 상기 노즐구 스팀 유입 유로에 대하여 직교되게 연통되게 구비될 수 있다.
본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 제2 조립 노즐구는, 상기 시동유 유입 유로의 전방부에 나사산 결합되는 바디 결합부와, 상기 바디 결합부의 일단에 일체로 형성되는 헤드부, 및 상기 바디 결합부와 헤드부의 전장에 걸쳐 형성되는 상기 시동유 유입 유로를 포함하고, 상기 헤드부는 상기 바디 결합부의 직경보다 크게 형성되고, 상기 시동유 유입 유로는 상기 바디 결합부에 형성되는 제1 유로부와, 상기 헤드부에 형성되는 제2 유로부, 및 상기 제1 유로부와 제2 유로부 사이를 연통시키는 선형의 제3 유로부를 포함하고, 상기 제1 유로부의 관경은 상기 제2 유로부의 관경보다 작게 형성되며, 상기 제1 유로부와 상기 제3 유로부의 연결부 및 상기 제2 유로부와 상기 제3 유로부의 연결부는 테이퍼 지게 연결되어 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 상기한 일 관점에 따른 폐유 기반의 수성가스연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치를 포함하는 연소 장치가 제공된다.
본 발명에 따른 폐유 기반의 수성가스연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치에 의하면 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 본 발명은 원유 정제유(등유)와 폐유를 함께 사용하는 연소 장치에 있어서 원유 정제유의 사용을 최소화하면서도 폐유의 사용을 최대화할 수 있어 경제성을 갖는 연소 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 본 발명은 노즐구를 조립식으로 구현하여 노즐구의 제작성을 향상시키고, 연소장치의 설계 용량 자유도를 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
셋째, 본 발명은 연료의 무화현상(霧化現像)을 극대화헐 수 있는 구조를 통해 완전 연소를 도모하고, 연소 장치의 연소 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 폐유 기반의 수성가스연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치를 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 폐유 기반의 수성가스연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치에 포함되는 조립 노즐구를 분리하여 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 폐유 기반의 수성가스연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치를 나타내는 정면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 폐유 기반의 수성가스연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치에 포함되는 조립 노즐구 및 그의 유로 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 폐유 기반의 수성가스연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치에 포함되는 조립 노즐구를 분리하여 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 폐유 기반의 수성가스연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치를 나타내는 정면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 폐유 기반의 수성가스연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치에 포함되는 조립 노즐구 및 그의 유로 구조를 설명하기 위한 도면이다.
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, 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 폐유 기반의 수성가스연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 폐유 기반의 수성가스연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치를 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 폐유 기반의 수성가스연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치에 포함되는 조립 노즐구를 분리하여 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 폐유 기반의 수성가스연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치를 나타내는 정면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 폐유 기반의 수성가스연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치에 포함되는 조립 노즐구 및 그의 유로 구조를 설명하기 위한 도면이다.
아래에서 설명된 본 발명의 연소장치용 조립형 연료 분사 장치에서 전방이나 전단, 후방이나 후단에 대한 설명에 있어서, 연료 흐름 방향을 기준으로 하여 전방이나 전단은 흐름 하류 측을, 후방이나 후단은 흐름 상류 측을 의미한다.
본 발명에 따른 폐유 기반의 수성가스연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치는, 폐플라스틱을 연료로 이용하도록 가공한 폐플라스틱유와 스팀을 에멀젼 연료원(수성가스 연료원)으로 사용하는 연소 장치의 연료 분사 장치로서, 도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 크게 노즐구 바디(100)와, 스팀 유입 유로(210)와, 시동유 유입 유로(220)와, 제1 조립 노즐구(300) 및 제2 조립 노즐구(400)를 포함한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 폐유 기반의 수성가스연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치는, 폐플라스틱을 연료로 이용하도록 가공한 폐플라스틱유(폐유)와 스팀(steam)을 에멀젼 연료원(수성가스 연료원)으로 사용하는 연소 장치의 연료 분사 장치로서, 도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 전방부에 하기 제1 조립 노즐구(300) 및 제2 조립 노즐구(400)가 착탈 가능하게 조립되는 노즐구 바디(100); 상기 노즐구 바디(100)의 일측에서 길이방향으로 관통 형성되어 에멀젼 연료원의 하나인 스팀이 유입되는 유로를 형성하는 스팀 유입 유로(210); 상기 노즐구 바디(100)의 타측에서 길이방향으로 관통 형성되어 연소 장치의 초기 시동(예열)을 위해 원유 정제유(예를 들면, 등유)인 시동연료가 유입되는 유로를 형성하는 하나 이상의 시동유 유입 유로(220); 상기 노즐구 바디(100)의 전단부에 착탈 가능하게 결합되되 상기 스팀 유입 유로(210)와 동일 선상으로 결합되는 노즐구 스팀 유입 유로(330)를 가지며, 외부로부터 유입되는 폐유를 상기 노즐구 스팀 유입 유로(330)로 유입시키도록 폐유 공급 라인(미도시)과 연결되는 폐유공급 연결구(340)가 일측에 구비되는 제1 조립 노즐구(300); 및 상기 노즐구 바디(100)의 전단부에 착탈 가능하게 결합되되 상기 시동유 유입 유로(220)와 동일 선상으로 결합되는 시동유 유입 유로(310)를 갖도록 형성되는 제2 조립 노즐구(400);를 포함한다.
상기 노즐구 바디(100)는 길이방향으로 관통되어 형성된 스팀 유입 유로(210)를 통해 에멀젼 연료원의 하나인 스팀이 유입되고, 길이방향으로 관통되어 형성된 시동유 유입 유로(220)를 통해 연소 장치의 시동(초기 착화)을 위한 시동 연료가 유입되며, 그 전방부에서 제1 조립 노즐구(300)와 제2 조립 노즐구(400)가 착탈 가능하게 조립되는 구성부이다.
상기 노즐구 바디(100)는 도면에 나타낸 바와 같이 단면 원형으로 형성될 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니며, 오각형 등 다각형의 단면(도면에서 종단면)을 갖는 형상으로 형성될 수 있으나, 외면 주변에서 공기의 흐름이 원활하게 흐를 수 있는 형상으로 형성될 수 있다.
계속해서, 상기 스팀 유입 유로(210)는 외부로부터 스팀이 유입되어 제1 조립 노즐구(300)를 통해 분출되도록 하는 유로이다.
구체적으로, 상기 스팀 유입 유로(210)는 상기 노즐구 바디(100)의 후단 상부측에서 전방으로 소정 길이로 연장되고, 연장 단부가 노즐구 바디(100)의 길이방향 중심축선 상으로 감소되게 테이퍼(taper)지게 형성되는 소정 관경의 후방 스팀유입 유로부(211)와, 상기 후방 스팀 유입 유로부(211)의 연장 단(전단)에서 전방으로 소정 길이 연장되는 소정 관경의 선형 스팀 유로부(212), 및 상기 선형 스팀 유로부(212)의 연장 단에서 노즐구 바디(100)의 전단까지 연장되어 형성되되, 상기 선형 스팀 유로부(212)의 연장 단에 연결되는 부위가 외측으로 확장되게 테이퍼 지는 소정 관경의 전방 스팀유입 유로부(213)로 이루어진다.
상기 후방 스팀유입 유로부(211)의 관경은 상기 전방 스팀유입 유로부(213)의 관경보다 작게 형성된다.
상기 스팀 유입 유로(220)의 후방 스팀유입 유로부(213)의 내벽에는 제1 조립 노즐구(300)가 나사산 결합되도록 나사산이 형성된다.
이와 같이 형성되는 스팀 유입 유로(210)는 후방 스팀유입 유로부(211)를 통해 유입되는 스팀이 그 후방 스팀유입 유로부(211)의 전방 단부에서 빠른 유속으로 흐르게 되고, 선형 스팀 유로부(212)의 전방 단부의 확장부에서 무화현상이 활발하게 이루어지도록 한다.
다음으로, 상기 시동유 유입 유로(220)는 상기 노즐구 바디(100)의 타측에서 길이방향으로 관통 형성되어 연소 장치의 초기 시동(예열)을 위해 원유 정제유(예를 들면, 등유)인 시동연료가 유입되어 제2 조립 노즐구(300)를 통해 분출되도록 하는 유로이다
상기 시동유 유입 유로(220)의 형상은 상기한 스팀 유입 유로(210)와 동일하게 형성된다.
구체적으로, 상기 시동유 유입 유로(220)는 노즐구 바디(100)의 하부 측 후단에서 전방으로 소정 길이로 연장되고, 연장 단부가 노즐구 바디(100)의 길이방향 중심축선 상으로 감소되도록 테이퍼 지게 형성되는 소정 관경의 후방 시동유 유입 유로부(221)와, 상기 후방 시동유 유입 유로부(221)의 연장 단(전단)에서 전방으로 소정 길이 연장되는 소정 관경의 선형 시동유 유로부(222), 및 상기 선형 시동유 유로부(222)의 연장 단에서 노즐구 바디(100)의 전단까지 연장되어 형성되되, 상기 선형 시동유 유로부(222)의 연장 단에 연결되는 부위가 외측으로 확장되게 테이퍼 지는 소정 관경의 전방 스팀유입 유로부(223)로 이루어진다.
상기 후방 시동유 유입 유로부(221)의 관경은 상기 전방 시동유 유입 유로부(223)의 관경보다 작게 형성된다.
상기 시동유 유입 유로(220)의 전방 시동유 유입 유로부(223)의 내벽에는 제2 조립 노즐구(400)가 나사산 결합되도록 나사산이 형성된다.
이와 같이 형성되는 시동유 유입 유로(220)는 후방 시동유 유입 유로부(221)를 통해 유입되는 시동유가 그 후방 시동유 유입 유로부(221)의 전방 단부에서 빠른 유속으로 흐르게 되고, 선형 시동유 유로부(222)의 전방 단부의 확장부에서 무화현상이 활발하게 이루어지도록 한다.
다음으로, 상기 제1 조립 노즐구(300)는 상기 노즐구 바디(100)의 전단부에 착탈 가능하게 결합되되 상기 스팀 유입 유로(210)와 동일 선상으로 결합되는 노즐구 스팀 유입 유로(330)를 가지며, 외부로부터 유입되는 폐유를 상기 노즐구 스팀 유입 유로(330)로 유입시키도록 폐유 공급 라인(미도시)과 연결되는 폐유공급 연결구(340)가 일측에 구비되는 구성부이다.
구체적으로, 상기 제1 조립 노즐구(300)는 외연에 나사산이 형성되며 상기 노즐구 바디(100)의 전단에서 스팀 유입 유로부(210)에 나사산 결합되는 바디 결합부(310)와, 상기 바디 결합부(310)의 일단(전단)에 일체로 형성되며 상기 바디 결합부(310)의 직경보다 크게 형성되는 헤드부(320)와, 상기 바디 결합부(310)와 헤드부(320)의 전장에 걸쳐 형성되는 상기 노즐구 스팀 유입 유로(330), 및 상기 헤드부(320)에 구비되되, 상기 노즐구 스팀 유입 유로(330)에 대하여 직교되게 연통되는 폐유공급 연결구(340)를 포함한다.
상기 노즐구 스팀 유입 유로(330)는 앞서 노즐구 바디(100)에 형성되는 스팀 유입 유로(210) 또는 시동유 유입 유로(220)의 형상과 동일하게 형성된다.
구체적으로, 상기 노즐구 스팀 유입 유로(330)는 상기 바디 결합부(310)에 형성되는 제1 유로부(331)와 상기 헤드부(320)에 형성되는 제2 유로부(332) 및 상기 제1 유로부(331)와 제2 유로부(332) 사이를 연통시키는 선형의 제3 유로부(333)를 포함한다.
상기 제1 유로부(331)의 관경(직경)은 상기 제2 유로부(332)의 관경(직경)보다 작게 형성된다.
또한, 상기 제1 유로부(331)의 전단과 제3 유로부(333)의 후단은 전방 측으로 갈수록 직경이 축소되게 테이퍼져서 연결되고, 상기 제2 유로부(332)의 후단과 제3 유로부(333)의 전단은 전방 측으로 갈수록 직경이 확장되게 테이퍼 져서 형성된다.
이와 같이 형성되는 제1 조립 노즐구(300)는 노즐구 바디(100)의 스팀 유입 유로(210)에서 스팀이 활발하게 무화된 상태에서 그 노즐구 스팀 유입 유로(330)에서 확산되어 부피가 증대되면서 제1 조립 노즐구(300)의 폐유공급 연결구(340)를 통해 유입되는 폐유를 확산시켜 무화현상(霧化現像)을 촉진시켜 분출하게 된다.
이러한 제1 조립 노즐구(300)는 연소장치의 용량에 따라 유로와 연결구의 관경을 달리하여 적용할 수 있다.
계속해서, 상기 제2 조립 노즐구(400)는 상기 노즐구 바디(100)의 전단부에 착탈 가능하게 결합되되 상기 시동유 유입 유로(220)와 동일 선상으로 결합되는 시동유 유입 유로(310)를 갖도록 형성되는 구성부로, 상기한 제1 조립 노즐구(300)에서 폐유공급 연결구(340)가 구비되지 않은 형상과 동일하게 형성된다.
즉, 상기 제2 조립 노즐구(400)는 외연에 나사산이 형성되며 상기 노즐구 바디(100)의 전단에서 시동유 유입 유로부(220)에 나사산 결합되는 바디 결합부(410)와, 상기 바디 결합부(410)의 일단(전단)에 일체로 형성되며 상기 바디 결합부(410)의 직경보다 크게 형성되는 헤드부(420), 및 상기 바디 결합부(410)와 헤드부(420)의 전장에 걸쳐 형성되는 상기 시동유 유입 유로(430)를 포함한다.
여기에서, 상기 제2 조립 노즐구(400)는 상기 헤드부(420)에 구비되되, 상기 노즐구 스팀 유입 유로(410)에 대하여 직교되게 연통되는 폐유공급 연결구(440)를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 폐유공급 연결구(440)에 연결되는 폐유 공급관 측에 체크밸브를 구비하고, 상기 시동유 유입 유로(430)가 연결되는 측에는 체크밸브가 구비되는 분지관에 시동유 공급관과 스팀 공급관이 연결되도록 하여, 상기 체크밸브의 개폐 제어를 통해 시동유 공급과 폐유 공급이 제어되도록 함으로써 제2 조립 노즐구(400)는 연소 장치의 시동 시 시동 연료를 분출시키는 노즐의 역할을 할 뿐만 아니라, 시동 이후 수성가스 연료원이 공급되어 제1 조립 노즐구의 역할을 하도록 할 수 있다.
상기 시동유 유입 유로(430)는 앞서 노즐구 바디(100)에 형성되는 스팀 유입 유로(210) 또는 시동유 유입 유로(220)의 형상과 동일하게 형성된다.
구체적으로, 상기 시동유 유입 유로(430)는 상기 바디 결합부(410)에 형성되는 제1 유로부와 상기 헤드부(420)에 형성되는 제2 유로부, 및 상기 제1 유로부와 제2 유로부 사이를 연통시키는 선형의 제3 유로부를 포함한다.
상기 제1 유로부의 관경(직경)은 상기 제2 유로부의 관경(직경)보다 작게 형성된다.
또한, 상기 제1 유로부의 전단과 제3 유로부의 후단은 전방 측으로 갈수록 직경이 축소되게 테이퍼 져서 연결되고, 상기 제2 유로부의 후단과 제3 유로부의 전단은 전방 측으로 갈수록 직경이 확장되게 테이퍼 져서 형성된다.
이와 같이 형성되는 제2 조립 노즐구(400)는 노즐구 바디(100)의 시동유 유입 유로(220)에서 시동연료(예를 들면, 등유)가 무화된 상태에서 그 시동유 유입 유로(430)에서 확산되어 부피가 증대되면서 무화가 더욱 증대되고, 이와 같이 무화된 시동유는 노즐구 바디(100)의 전방부에서 그 노즐구 바디(100)의 후방에서 전방으로 불어오는 공기와 효율적으로 혼합되어 점화 장치에 의해 착화된다. 이와 같은 다단 유로 구조를 통한 시동 연료의 공급은 시동연료의 사용량을 최소화하면서 연소장치의 시동(착화와 예열)을 행할 수 있도록 한다.
한편, 본 발명은 상기한 폐유 기반의 수성가스연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치를 포함하는 연소장치가 제공되며, 조립형 연료 분사 장치를 제외한 다른 구성부들은 공지의 것을 채용할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 폐유 기반의 수성가스연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치에 의하면, 원유 정제유(등유)와 폐유를 함께 사용하는 연소 장치에 있어서 원유 정제유의 사용을 최소화하면서도 폐유의 사용을 최대화할 수 있어 경제성을 갖는 연소 장치를 제공할 수 있고, 노즐구를 조립식으로 구현하여 노즐구의 제작성을 향상시키고, 연소장치의 설계 용량 자유도를 증대시킬 수 있으며, 연료의 무화현상(霧化現像)을 극대화헐 수 있는 구조를 통해 완전 연소를 도모하고, 연소 장치의 연소 효율을 향상시킬 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: 노즐구 바디
210: 스팀 유입 유로
211: 후방 스팀유입 유로부
212: 선형 스팀 유로부
213: 전방 스팀유입 유로부
220: 시동유 유입 유로
221: 후방 시동유 유입 유로부
222: 선형 시동유 유로부
223: 전방 스팀유입 유로부
300: 제1 조립 노즐구
310, 410: 바디 결합부
320, 420: 헤드부
330: 노즐구 스팀 유입 유로
331: 제1 유로부
332: 제2 유로부
333: 제3 유로부
340: 폐유공급 연결구
400: 제2 조립 노즐구
430: 시동유 유입 유로
210: 스팀 유입 유로
211: 후방 스팀유입 유로부
212: 선형 스팀 유로부
213: 전방 스팀유입 유로부
220: 시동유 유입 유로
221: 후방 시동유 유입 유로부
222: 선형 시동유 유로부
223: 전방 스팀유입 유로부
300: 제1 조립 노즐구
310, 410: 바디 결합부
320, 420: 헤드부
330: 노즐구 스팀 유입 유로
331: 제1 유로부
332: 제2 유로부
333: 제3 유로부
340: 폐유공급 연결구
400: 제2 조립 노즐구
430: 시동유 유입 유로
Claims (7)
- 폐플라스틱유와 스팀을 수성가스 연료원으로 사용하는 연소 장치의 연료 분사 장치로서,
노즐구 바디;
상기 노즐구 바디에서 그 노즐구 바디의 길이방향 전장에 걸쳐 형성되어 스팀이 유입되는 유로를 형성하는 스팀 유입 유로;
상기 노즐구 바디에서 그 노즐구 바디의 길이방향 전장에 걸쳐 형성되어 원유 정제유인 시동연료가 유입되는 유로를 형성하는 하나 이상의 시동유 유입 유로;
상기 노즐구 바디의 전단부에 착탈 가능하게 구비되고, 상기 스팀 유입 유로와 동일 선상으로 구비되는 노즐구 스팀 유입 유로를 가지며, 외부로부터 폐유가 유입되는 폐유공급 연결구가 일측에 구비되는 제1 조립 노즐구; 및
상기 노즐구 바디의 전단부에 착탈 가능하게 결합되되 상기 시동유 유입 유로와 동일 선상으로 결합되는 시동유 유입 유로를 갖도록 형성되는 제2 조립 노즐구;를 포함하고,
상기 제1 조립 노즐구는, 상기 스팀 유입 유로의 전방부에 나사산 결합되는 바디 결합부와, 상기 바디 결합부의 일단에 일체로 형성되는 헤드부와, 상기 바디 결합부와 헤드부의 전장에 걸쳐 형성되는 상기 노즐구 스팀 유입 유로, 및 상기 헤드부에 구비되는 폐유공급 연결구를 포함하고,
상기 제1 조립 노즐구에서, 상기 헤드부는 상기 바디 결합부의 직경보다 크게 형성되고,
상기 제1 조립 노즐구에서, 상기 노즐구 스팀 유입 유로는 상기 바디 결합부에 형성되는 제1 유로부와, 상기 헤드부에 형성되는 제2 유로부, 및 상기 제1 유로부와 제2 유로부 사이를 연통시키는 선형의 제3 유로부를 포함하고,
상기 제1 조립 노즐구의 상기 제1 유로부의 관경은 상기 제2 유로부의 관경보다 작게 형성되고,
상기 제1 조립 노즐구에서, 상기 제1 유로부와 제3 유로부의 연결부 및 상기 제2 유로부와 제3 유로부의 연결부는 테이퍼 지게 연결되어 형성되고,
상기 제2 조립 노즐구는, 상기 시동유 유입 유로의 전방부에 나사산 결합되는 바디 결합부와, 상기 바디 결합부의 일단에 일체로 형성되는 헤드부, 및 상기 바디 결합부와 헤드부의 전장에 걸쳐 형성되는 상기 시동유 유입 유로를 포함하고,
상기 제2 조립 노즐구에서, 상기 헤드부는 상기 바디 결합부의 직경보다 크게 형성되고,
상기 제2 조립 노즐구에서, 상기 시동유 유입 유로는 상기 바디 결합부에 형성되는 제1 유로부와, 상기 헤드부에 형성되는 제2 유로부, 및 상기 제1 유로부와 제2 유로부 사이를 연통시키는 선형의 제3 유로부를 포함하고,
상기 제2 조립 노즐구의 제1 유로부의 관경은 상기 제2 조립 노즐구의 제2 유로부의 관경보다 작게 형성되며,
상기 제2 조립 노즐구에서, 상기 제1 유로부와 제3 유로부의 연결부 및 상기 제2 유로부와 제3 유로부의 연결부는 테이퍼 지게 연결되어 형성되는 것을 특징으로 하는
수성가스 연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 스팀 유입 유로는, 상기 노즐구 바디의 후단에서 전방으로 연장되는 후방 스팀유입 유로부와, 상기 후방 스팀 유입 유로부의 전단에서 전방으로 연장되는 선형 스팀 유로부, 및 상기 선형 스팀 유로부의 전단에서 노즐구 바디의 전단까지 연장되는 전방 스팀유입 유로부로 이루어지고,
상기 후방 스팀유입 유로부의 관경은 상기 전방 스팀유입 유로부의 관경보다 작게 형성되고,
상기 후방 스팀유입 유로부와 상기 선형 스팀 유로부의 연결부 및 상기 전방 스팀유입 유로부와 상기 선형 스팀 유로부의 연결부는 테이퍼(taper) 지게 연결되어 형성되고,
상기 시동유 유입 유로는, 상기 노즐구 바디의 후단에서 전방으로 연장되는 후방 시동유 유입 유로부와, 상기 후방 시동유 유입 유로부의 전단에서 전방으로 연장되는 선형 시동유 유로부, 및 상기 선형 시동유 유로부의 전단에서 노즐구 바디의 전단까지 연장되는 전방 시동유 유입 유로부로 이루어지고,
상기 후방 시동유 유입 유로부의 관경은 상기 전방 시동유 유입 유로부의 관경보다 작게 형성되고,
상기 후방 시동유 유입 유로부와 상기 선형 시동유 유로부의 연결부 및 상기 전방 시동유 유입 유로부와 상기 선형 시동유 유로부의 연결부는 테이퍼 지게 연결되어 형성되는 것을 특징으로 하는
수성가스 연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 폐유공급 연결구는 상기 노즐구 스팀 유입 유로에 대하여 직교되게 연통되게 구비되는 것을 특징으로 하는
수성가스 연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치.
- 삭제
- 청구항 제1항에 따른 폐유 기반의 수성가스연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치를 포함하는 연소 장치.
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---|---|---|---|
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KR1020220111818A KR102515648B1 (ko) | 2022-09-05 | 2022-09-05 | 폐유 기반의 수성가스연료를 이용하는 연소장치용 조립형 연료 분사 장치 및 이를 포함하는 연소장치 |
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2022
- 2022-09-05 KR KR1020220111818A patent/KR102515648B1/ko active IP Right Grant
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