KR200242929Y1 - 브라운가스와 발열체와 매체를 이용한 보일러. - Google Patents

Abstract

본 고안의 목적은 브라운가스 연소화염으로 발열체을 가열하여 고온열을 발열시켜 매체를 가열하고 가열된 매체로 물을 가열하는 보일러에 관한 기술을 제공함에 있다.

이에 본 고안은 철, 비철금속의 외피와 내면에 단열재가 처리되어 제조된 보일러 함체와 보일러 함체내 상부에는 가열된 매체 순환관이 장치된 수통과 보일러 함체와 수통 사이 공간에 보충수 예열관이 장치되고, 보일러 함체내 하부에는 매체의 가열관과 발열체 그리고 가열수단으로 브라운 가스 분사장치가 장치된 브라운 가스와 발열체와 매체를 이용한 보일러를 제공한다.

Description

브라운가스와 발열체와 매체를 이용한 보일러.{Boiler using Brown gas, heating element and heat medium.}

본 고안의 목적은 브라운 가스의 연소화염이 접촉되는 물체의 용융점에 따라 상이한 온도로 변환되는 특성을 이용하여 용융온도가 고온의 물질로 발열체을 제조하여 장치하고 브라운 가스 연소 화염에 접촉시켜 발생시킨 고온열로 매체를 가열 하고, 가열된 매체로 물을 가열하는 보일러를 제공하는데 있다.

또한 이를 위하여 브라운 가스의 연소화염을 접촉 시키는 발열체의 구조와 재료에 대한 기술를 제공하는데 또 하나의 목적을 갖는다.

종래에는 화석연료의 석탄, 석유, 가스와 전기등이 가열 연료로 이용되어 왔다. 그러나 위 연료의 이용은 많은 공해와 자원의 한계성, 그리고 많은 비용이 소요된다.

그리고 브라운 가스 연소화염를 접촉시켜 고온을 발열시키는 발열체 가열방식에 있어서도 고온의 융점 물체를 타원형으로 제조하여 원형부를 서로 대치시켜 약간의 사이를 두어 마주 보이도록 접촉되는 듯이 장치하여 브라운가스 토치로 발열체 양측 원형부 사이 공간측에 분사하면, 발열체에 접촉되어 고온화된 열이 외부로 부터 유입되는 공기를 가열하며 외부 공기와 혼합되어 배기통 상부로 배출하며 배기통을 가열하고 열을 흡수한 배기통에 의하여 배기통이 장치된 수통의 물을 가열하는 방식이 제공되고 있다.

그러나 위 방식은 공기가 발열체 표면에서 발생되는 열을 흡수하기 때문에 발열체의 융점에 이르는 고온을 충분히 발열 시킬수 없고, 발생열이 즉시 배출되므로 또한 밀폐 공간에서 고온으로 연속적 연소로 발생되는 브라운 가스의 열핵반응 연소의 특성을 이용할수 없다.

이에 본 고안은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로,

탄화규소에 약간의 질코늄, 몰리브뎅, 흑연과 약간의 고령토 또는 점토를 혼합시켜 판형, 통형, 봉형의 형태로 1개이상의 배기열 배출구를 형성시켜 제조되는 발열체를 작은 연소공간에 장치하여 현재 신기술로서 제공되고 있는 수소2: 산소1로 혼합된 가스 (이하 브라운 가스라 호칭함)의 연소 화염을 위 발열체에 접촉시켜 발열체의 용융점온도에 이르는 열핵 반응연소를 유도하여 발열된 고온열를 각종형태의 배기구를 통과시켜 계속 발열체을 가열시켜 고온을 창출하여 밀폐된 공간에 장치된 매체 가열관 또는 매체 가열통을 가열하는 기술을 제공하는데 목적을 갖는다.

또한 발열체 함체(이하 발열체함이라 칭함)와 보일러 함체 내부 는 0,1kg-1kg/㎠의 압력이 발생되도록 밀폐 분위기로 배기구에 배기 자동 배출 장치를 하여 발열체에서 발열된 고온의 열이 발열체 함체와 보일러 함체 내부에 정체 시켜 배기의 열을 연속적으로 물 가열장치에 흡수시키는 또다른 기술을 제공 하는데 또 다른 목적을 갖는다.

위에서 수소2 : 산소 1의 혼합 가스란 물을 전기로 분해하여 발생시키는 가스로 브라운 박사에 의하여 발견 되었다 하여 일명 브라운 가스라 호칭 하고 있는가스이다.

도 1은 본 고안의 구성 정단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 단열재. 2 : 보일러 함체 외피.

3 : 배기량 자동조절장치. 4 : 배기관.

5 : 수통. 6 : 순환매체 모임장치 .

7 : 보충수 주입관. 8 : 매체 순환 물가열관.

9 : 가열매체 온도계. 10 : 매체 가열관.

11 : 제1 발열체. 12 : 브라운 가스 분사장치.

13 : 제2 발열체. 14 : 브라운 가스발생기.

15 : 회수 매체 온도계. 16 : 매체 순환펌프.

17 : 보충수 예열관. 18 : 온수 배출관.

19 : 보충 매체통. 20 : 수증기 배출관.

21 : 발열체함. 22 : 냉각매체 배출관.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 일정크기의 배기관(4)과 온수배출관, 증기배출관, 보충수주입관이 접합되어 있는 함체(2)와 매체 순환 물가열관(8), 온수배출관(18), 수증기배출관(20), 보충수주입관(7)으로 구성된 수통(5)과, 제1발열체(11), 제2발열체(13), 매체 가열관(10)으로 구성된 발열체함(21)과, 보충매체 예열관(17), 보충매체통(19), 가열매체온도계(9), 회수매체 온도계(15), 매체순환펌프(16), 가열장치로서 브라운가스 분사장치(12)로 이루어진 브라운가스와 발열체와 매체를 이용한 보일러를 제공한다.

위 보일러의 각부의 구성과 작용에 있어 본 고안의 일 실시예에 의한 첨부된 도면을 근거로 그 구성과 작용에 대하여 설명한다.

도 1은 본 고안의 일실시예에 의한 보일러의 구성 단면도이다.

위 도면에 의한 본 고안은 일정크기의 외피(2)와 외피(2)에 배기관(4), 수증기배출관(20), 온수배출관(18), 보충수 주입관(7)이 장치되어있고, 가열매체온도계 (9), 회수매체온도계(15)와 수통내 압력 계측기(도시하지않음). 물온도계(도시하지않음), 브라운가스 점화장치(도시하자않음)가 부착되고, 보일러 가동을 제어하는 자동제어장치판(도시하지않음)이 부착된 함체의 내면에 단열제(1)가 부착되어 이루어진 함체(2,1)와 함체내에 수통(5)이 고정되게 장치되며, 수통안에는 매체 순환 물 가열관(8)이 설치되고, 수통외피에는 매체순환 물 가열관의 가열된 매체 주입구(도시하지않음)와 냉각된 매체 배출구(도시하지않음)가 접합되어 있고, 수통에는 함체 외부와 소통되어 온수 배출관(18), 수증기배출관(20)이 접합되어 함체 외부로 도출되게 함체에 부착되어 있다.

또한 함체에는 보충수 주입관(7)이 접합되어 있고, 함체와 수통사이 공간에 보충수 예열관(17)이 수통을 감아 설치되고 보충수 예열관의 한측은 함체안으로 장입된 보충수 주입관에 다른 한측은 수통에 접합되어 장치된다.

그리고 수통하부에는 발열체 함(21)이 장치되고 발열체 함의 내부는 상부에 매체 가열관(10)이 설치되고, 매체 가열관 하부에 제2 발열체(13)가 이중 또는 단독으로 장치되고, 제2 발열체하부에 약간의 공간을 두고 제1발열체(11)가 장치된다.

그리고 매체 가열관(10)에는 수통에 장치된 매체 순환 물 가열관(8)과 관으로 연결되고, 수통의 냉각매체 배출관(22)과 관으로 연결된다.

또한 제1 발열체 내부로 장입되어 브라운가스 분사장치가 장치되어 있다.

함체외부에 보충 매체통(19)이 냉각된 매체 배출관(22)에 연결되어 장치되고, 냉각매체 배출관(22)에 매체 순환펌프가 장치되어 이루어진다.

위 구성에 있어 함체에 장치된 배기관(4)안에 압력조절장치가 장치되어 배기의 배출을 조절하는 장치로 이루어지고 함체와 수통사이 공간은 압력이 이루어지며 위 공간에 보충수예열관이 장치되는것과 매체 가열관, 제1발열체와 제2 발열체로 이루어진 발열함이 장치되는 것을 특징으로 하는 브라운가스와 발열체와 매체를 이용한 보일러이다.

위에 있어 배기관(4)에 장치되는 압력 장치는 일반 시중에서 판매되고 있는 압력 개폐장치를 장치하고, 함체와 수통사이 공간에는 0.1kgf-1kgf/㎠의 압력이 발생되게 하여 배기열 배출을 정체시켜 보충수 예열관에 배기열을 흡수하도록 한다.

위 공간의 압력은 하부 발열함의 발열체에 분사되는 브라운가스의 분사 압력인 0.3kgf-3kgf 보다 3분지1정도 낮아야 브라운가스 분사에 영향을 미치지 않는다는 것에 유의 하여야 한다.

위에 있어 발열함체는 외피는 고온용 스텐인리스를 사용하고 외피 내부는 내화판으로 부착되어 있고 발열체함에는 내부에서 발생된 열이 구멍을 통하여 배출되어 지도록 구멍으로 조성되어 이루어진다.위의 함체와 수통사이의 빈공간에 압력을 발생 시키는 공정에 대하여 우선 브라운가스의 연소 특성을 알아야 한다. 브라운가스는 일반 화석연료와 달리 수소와 산소로 혼합된 연료로서 연소후에 다시 증기화 된다. 그러므로 발열체에 공급되는 공기이외는 배기가 발생되지 않으며, 브라운가스의 연소화염이 접촉되는 부위는 고온으로 발열되나 주위로 발산되는 열이 아주 미미하다.그러므로 빈 공간에 소량의 배기열을 정체시켜 열을 흡수하여야 한다.발열체는 탄화규소(carborundum)에 약간의 질코늄, 흑연, 몰리브뎅,고령토 또는 점토를 혼합시킨 혼합물을 압축하여 판형, 봉형, 통형으로 제조되는 발열체(도시하지않음)에 형으로 다수의 배기열 배출로(도시하지않음)를 조성시켜 제작되어 있다.위 발열체는 브라운가스 연소화염이 접촉되는 순간 발열체 표면 원자 핵속으로 침투하여 폭발하여 발열체 접촉면은 접촉되어 브라운가스 연소 화염의 온도를 발열체 융점온도로 변환시키는 작용을 한다.본 고안의 제1 발열체(11)의 위 가스 연소화염이 접촉되는 면에서 발생되는 발열 온도는 섭씨 1,000도-섭씨2500도이다. 이 온도는 위 발열체의 조성 물질의 융점온도를 참고로 하여 산출 하였다. 제2 발열체는 배기열이 통과 되도록형에 구멍으로 이루어진 1개이상의 배기구가 조성된다.제1 발열체 내부는 빈공간으로 형성되어 있고, 빈공간에는 브라운가스 연소화염에 접촉되는 부위가 유동할수 있도록 유동하는 물체가 장치되어 브라운가스의 분사압력에 유동되도록 되어 있다.발열체를 유동시키는 이유는 브라운가스 연소화염이 발열체 한지점에 계속적인 접촉이 이루어지지 않도록 하기 위함이다. 발열체가 유동하면 용해되지 않는다.그리고 제1 발열체(11)에는 내부에서 발열된 고온의 열이 통과하여 배출되는 구멍들로 조성된 배기구(23)들을 통하여 상승된 발생열은 제2발열체에 접촉되며 제2 발열체(13)을 가열하게 되고 제2 발열체는 고열에 가열되어 복사열을 방출한다.또한 발열체함의 내부는 밀폐 형태로 제작되어 압력이 발생되며 연소된 브라운가스는 수증기가 되고 수증기는 분사되는 가스에 혼합되며 재 폭발 연소되는 현상으로 고온의 열이 창출된다.이때 주의 할 것은 브라운가스 분사 토치를 밀폐 공간안 즉 발열체함 내부에 장치하게 되면 발열체함 내부의 압력과 밀폐공간의 분위기에 토치에서 가스는 분사되나 불꽃이 형성되지 않고 수증기의 재연소에 혼합되어 버린다. 즉 발열체에 접촉되어 열 핵반응 연소가 일어나지 않는다.바람직하게는 제1 발열체 면과 접촉되지 않게 토치를 장치하여 발열체면 외부에서 브라운가스 연소화염만을 제1 발열체 내부로 분사하여 발열체(도시하지않음)에 접촉시키는 것 이다. 그러나 위 가스의 분사 압력이 함체와 수통사이 공간의 압력보다 강하면 제1발열체 내부면에 설치하여도 된다.위의 발열체에 배기구를 형으로 조성 시키는 배기구는 브라운 가스의 열핵반응연소로 발생된 고온의 열이 배기구를 통과 하며 휘어진 배기구면에 접촉되며 계속적으로 발열체를 가열하는 하는 작용을 한다.즉, 가열수단은 연료로서 브라운 가스를 발열체에 분사하여 브라운가스 연소화염이 발열체의 원자핵속으로 침투 연소되어 발열체의 융점 온도의 고온으로 발열되는 열을 밀폐 분위기에서 배기구를 통과 시켜서 고온의 직접열과 복사열로 변환 시키어 매체 가열관을 가열하는 방식이다.발열체함(21) 내부에서 배출되는 열은 매체가 주입된 매체 가열관(10)에 접촉되고 매체 가열관은 고열를 흡수 가열되어 매체가 가열된다.가열된 매체는 수통(2)안에 장치된 가열관(8)안을 순환 이동하며 물를 가열한다. 수통(2)안에 주입된 물에 열를 흡수시켜 냉각된 매체는 매체 순환펌프(16)에 의하여 매체 가열부의 가열관(10)으로 회수되어 다시 가열된다.매체 가열관을 가열한 열은 발열체함 상부 배기 배출구를 통하여 보일러 함체의 내화벽(1)과 수통(2)사이의 공간으로 상승되며, 위 보일러함체 내화벽과 수통 사이공간에 장치된 보충수 예열관(17)을 가열하여 보충수를 예열한다. 보충수는 보충수 주입관(7)으로 주입된다.수통안의 가열된 온수는 온수배출관(18)으로 스팀은 스팀 배출관(20)으로 배출된다. 또한 부족되는 매체는 보충 매체통(19)에서 부족 매체를 보충시킨다. 그리고 매체의 안정된 온도로 가열을 제어 하기위한 가열매체 온도계(9)와 냉각매체 온도계(15)의 온도 측정으로 제어장치에서 제어한다. 제어장치는 기존의 보일러 제어장치를 이용한다.

이상 설명한 바와 같은 본 고안에 따른 브라운 가스와 발열체와 매체를 이용한 보일러에 있어서 브라운 가스의 열핵반응 연소와 응폭특성을 브라운가스로 발열체를 가열 고온을 창출하여 물를 가열하는데 효과적이며, 브라운 가스로 작은 공간에서 연소시켜 고온을 창출 매체를 가열하는데 효과적이며 매체를 이용하여 물를 가열하는데 아주 효과 적이고 배기열로 보충수를 예열하는데 효과적이며 공해가 전혀 발생되지 않음으로 대기환경에 아주 효과적이다.

Claims (4)

1. 일정크기로 외형을 이루어 내부에 단열재가 부착되고 배기의 자동배출기가 장치된 배기관이 접합되어 있고, 수증기와 온수의 배출를 위한 수증기와 온수의 배출관, 냉각매체 회수를 위한 냉가매체 배출관, 보충수 주입관이 접합되어 있는 함체와, 함체 내부에 설치되어 물을 가열하기 위한 수통, 함체와 수통 사이공간을 이용한 배기열을 배출시키기 위한 배기열 배출통로, 배기열 배출통로에 장치되는 보충수를 예열하기 위한 예열관, 발열수단으로 브라운가스 연소열을 고온으로 변환시키는 발열체함으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 브라운가스와 발열체와 매체를 이용한 보일러.
2. 제1 항에 있어서, 상기 발열체함은 상면에 배기열 배출구가 구멍으로 조성 된 함체와, 함체 내부에는 상부측에 다관으로 이루어진 매체가열관 매체 가열관 하부에는 배기열 배출통로가형의 구멍으로 조성된 제2 발열체, 제2 발열체 하부에 내부가 빈공간에 브라운가스 연소화염의 접촉 물체가 장치되고 가열수단인 브라운가스 분사장치가 장입되어 장치도니 제1 발열체로 이루어진 것을 특징으로 하는 브라운가스와 발열체와 매체를 이용한 보일러.
3. 청구항3는 삭제 되었습니다.
4. 제1 항에 있어서, 상기 수통은 내부에 물 가열관으로 장치한 매체 순환관, 함체 외부와 소통되게 접합된 스팀배출관, 함체 외부와 소통되게 접합된 온수배출관, 보충수 예열관에 접합된 보충수 주입관, 발열체함의 매체 가열관과 수통내부 매체순환관이 소통되게 가열매체 주입관, 냉각매체 배출관이 접합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 브라운가스와 발열체와 매체를 이용한 보일러.