KR200266788Y1 - 복합연료의 연소 버어너의 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 난방연료인 등유·경유·벙커유 등의 주연료와, 또한 주연료의 연소를 도우며 발열량을 높이는 작용을 할 수 있는 담수(일반물), 해수(바닷물) 등의 보조연료가 각각 버어너부에 적당한 비율로 공급되어 연소되도록 하는 동시에, 이들의 주연료와 보조연료가 버어너에 벤츄리원리에 의하여 고온과 고압의 공기를 각각의 주연료 및 보조연료노즐의 중심과 외부주변에 흐르게 하여 최적의 분사조건을 형성할 수 있는 복합연료의 연소 버어너의 구조에 관한 것으로, 주연료와 보조연료가 예열 및 순환하도록 된 연료부(100)와; 상기 버어너부(200)의 연소가스 및 연소열은 와류판(320)을 통하여 와류를 일으키며, 중앙에 원추형유도쳄버탱크(330) 및 열교환기(340)를 통과하도록 하면서 연소열이 연소실(310)의 내벽으로 유도되도록 한 연소부(300)와; 상기 연소부(300)의 연소가스는 송풍기(240)와 연결되어 통하도록 된 와류공기발생판(420)을 통과한 에어와 함께 일정길이의 희석연도(430)를 통과하면서 연소가스를 희석처리하도록 된 집진부(400);에 있어서, 상기 이 연료부의 주연료와 보조연료가 각각의 주연료노즐(210)과 보조연료노즐(220)을 통하여 공급되도록 하는 한편 상기 주연료노즐(210)과 보조연료노즐(220)의 중앙에 각각의 에어노즐(211),(221)들이 장착되고, 이들의 에어노즐(211),(221)은 고온, 고압의 공기가 공급되도록 되어 있다.

Description

복합연료의 연소 버어너의 구조{Multi-Fuel Combustion Buoner Of Structure}

본 고안은 연료부, 버어너부, 연소부, 열교환부 및 집진실로 이루어진 연소장치에서 복합연료의 연소 버어너의 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 난방연료인 등유·경유·벙커유 등의 주연료와, 또한 주연료의 연소를 도우며 발열량을 높이는 작용을 할 수 있는 담수(일반물), 해수(바닷물) 등의 보조연료가 각각 버어너부에 적당한 비율로 공급되어 연소되도록 하는 동시에, 이들의 주연료와 보조연료가 버어너에 벤츄리원리에 의하여 고온과 고압의 공기를 각각의 주연료 및 보조연료노즐의 중심과 외부주변에 흐르게 하여 최적의 분사조건을 형성할 수 있는 복합연료의 연소 버어너의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 보일러의 경우 연료의 종류에 따라 버너의 종류를 달리 해야 하며, 물을 순환시키기 위한 순환 펌프가 구비되어야했으며, 이에 따라 많은 부속 장치가 설치되어야 했고, 보일러에 사용되는 연소장치는 주로 가스 또는 경유와 같은 액체연료를 사용하였으며, 폐자원을 연료로 사용할 경우 연소온도가 아주 낮은 문제점이 있었다.

또한, 주연료와 보조연료로써 물을 사용하는 것도 있으나 미리발화되어 있는 버어너에 스프레이노즐를 통하여 스프레이되도록 하는 방식이어서 불완전연소에 의하여 연소효율을 높이는 대는 한계가 있고, 또한 불완전연소에 의하여 슬러치 등의 이물질이 많이 발생하는 문제가 제시되고, 더욱이 상기 스프레이노즐에 스프레이력을 발생할 수 있는 별도의 인젝션펌프를 설치하여 연료들이 스프레이되도록 되어 있는 것이어서 별도의 펌프를 구동시키는 구동원을 별도로 설치하여야 함에 따라서, 제작원가를 고가로 되게 하는 요인이 되었다.

본 고안은 상기 문제점을 해소하기 위한 것으로, 본 고안에서 사용되는 연료는 주연료와 보조연료가 각각의 라인을 따라서 버어너부로 공급되도록 하며, 버어너부로 공급은 각각의 분사노즐에 의하여 분사토록하는 한편, 이들의 분사노즐에는 고온과 고압의 공기가 분출될 수 있도록 함으로써, 종래와 같이 인젝션펌프 및 스프레이노즐을 사용할 필요가 없음에 따라서, 동력에 필요한 전기료가 절약 유지할 수 있는 복합연료의 연소장치를 제공하고자 한다.

또한 상기 버어너부의 둘레에는 보조연료쳄버와 에어쳄버를 구비하여 버어너부가 과열되는 것을 방지할 수 있고, 또한 버어너부의 전도열을 주연료와 보조연료에 고온 및 고압으로 분출될 수 있는 조건으로 유지하여 연료의 분사조건과 연소효율을 최적의 상태로 유지할 수 있는 복합연료의 연소 버어너의 구조를 제공하고자 한다.

본 고안은 주연료와 보조연료가 예열 및 순환하도록 된 연료부와; 상기 버어너부의 연소가스 및 연소열은 와류판을 통하여 와류를 일으키며, 중앙에 원추형유도쳄버탱크 및 열교환기를 통과하도록 하면서 연소열이 연소실의 내벽으로 유도되도록 한 연소부와; 상기 연소부의 연소가스는 송풍기와 연결되어 통하도록 된 와류공기발생판을 통과한 에어와 함께 일정길이의 희석연도를 통과하면서 연소가스를 희석처리하도록 된 집진부에 있어서,

상기 이 연료부의 주연료와 보조연료가 각각의 주연료노즐과 보조연료노즐을 통하여 공급되도록 하는 한편 상기 주연료노즐과 보조연료노즐의 중앙에 각각의 에어노즐들이 장착되고, 이들의 에어노즐은 고온, 고압의 공기가 공급되도록 됨을 기본특징으로 한다.

또한, 본 고안은 상기 버어너부에 공급되는 보조연료의 일부는 상기 버어너부의 바깥둘레에 형성된 보조연료쳄버로 공급순환되어 버어너부의 과열을 방지하고, 또한 버어너부의 바깥둘레에는 에어쳄버가 형성되어 송풍기로부터 분출되는 에어가 가열되어 에어노즐로 공급되도록 되어 있다.

도 1은 본 고안의 복합연료의 연소장치의 전체 개략도,

도 2는 본 고안의 복합연료의 연소버어너의 요부확대도,

도 3은 도 2 의 A-A선 확대 단면도,

도 4는 도 3의 B-B선 단면도,

도 5는 도 2의 C-C에서 본 정면도,

도 6은 도 5의 D-D에서 본 일부 절결도,

도 7은 본 고안의 연료여과기 확대 단면도,

도 8 은 도 5의 E부분에서 본 일부 절결단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 연료부 110 : 주연료탱크

120 : 보조연료탱크 130 : 예열기

140 : 보조연료순환파이프 150 : 예열온수탱크

200 : 버어너부 210 : 주연료노즐

220 : 보조연료노즐 211,221 : 에어노즐

212,222 : 에어공급관 213 : 연료공급관

223 : 보조연료공급관 230 : 보조연료쳄버

240 : 송풍기 241 : 에어쳄버

250 : 'U'자관 260 : 이그나이터에어라인

261 : 이그나이터플러그 262 : 이그나이터튜브

263 : 슈팅노즐 300 : 연소부

310 : 연소실 330 : 원추형유도쳄버탱크

340 : 열교환기 400 : 집진부

410 : 송풍기 420 :와류공기발생판

430 : 희석연도관

본 고안의 구성 및 작용에 대하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 본 고안은 주연료와 보조연료가 예열 및 순환하도록 된 연료부(100)와; 이 연료부(100)의 주연료와 보조연료는 각각 중앙에 에어노즐(211),(221)이 장착된 주연료노즐(210)과 보조연료노즐(220)을 통하여 일정한 비율로 분사하도록 된 버어너부(200)와; 상기 버어너부(200)의 연소가스 및 연소열은 와류판(320)을 통하여 와류를 일으키며, 중앙에 원추형유도쳄버탱크(330) 및 열교환기(340)를 통과하도록 하면서 연소열이 연소실(310)의 내벽으로 유도되도록 한 연소부(300)와; 상기 연소부(300)의 연소가스는 송풍기(410)와 연결되어 통하도록 된 와류공기발생판(420)을 통과한 에어와 함께 일정길이의 희석연도(430)를 통과하면서 연소가스를 희석처리하도록 된 집진부(400);로 이루어져 있다.

상기 연료부(100)는 도 1 에 나타낸 바와 같이 주연료탱크(110)와 보조연료탱크(120)에 주연료와 보조연료가 각각 수용되게 된다.

상기 주연료는 기존의 난방연료(등유·경유·벙커 A, B, C유)와 폐유(차량윤활폐유·선박윤활폐유·항공기용 윤활폐유 및 기타 기계 폐유 일절 및 각종 동물기름·각종 식물성 폐유)와 폐석유 화합물(폐비닐·폐스치로폴·폐가연성 플라스틱) 및 폐 아스팔트·각종 폐타이어를 연료로 사용할 수 있다.

또한 보조연료로는 위의 주연료의 연소를 도우며 발열량을 높이는 작용을 한다.

예를들어 담수(일반물)·해수(바닷물)·음식찌꺼기 국물·침출수·소변 각종 동물의 오줌 및 분뇨수 등이 채용될 수 있다.

상기 주연료는 주연료탱크(110)로부터 보조연료순환파이프(140)을 통하여 히터(131)가 장착된 예열기(130)를 통과하면서 예열되어 후술하는 주연료노즐(210)을 통하여 버어너부(200)로 공급되며, 또한 보조연료는 보조연료탱크(120)로부터 히터(151)가 장착된 예열온수탱크(150)로 유입되어 예열되어 마찬가지로 후술하는 보조연료노즐(220)로 공급되며, 일부는 버어너부(200)의 보조연료쳄버(230)로 공급되어 쳄버의 온도 상승을 억제하도록 하면서 보조연료순환파이프(140)을 통하여 상기 예열기(130)를 통과하여 다시 예열온수탱크(150)로 순환하게 되며, 상기 보조연료는 밸브(121)를 통하여 보충되게 된다.

다음, 버어너부(200)는 도 2 내지 도 8에 나타낸 바와 같이 앞에서 설명한 바와 같이 보조연료일부가 버어너부(200)의 보조연료쳄버(230)의 아래쪽으로 유입되어 위쪽의 유입구(231)를 통하여 순환하면서 쳄버의 온도 상승을 억제하도록 하면서 배출구(232)를 통하여 도 1에 나타낸 바와 같이 보조연료순환파이프(140)를 통하여 상기 예열기(130)를 통과하여 다시 예열온수탱크(150)로 순환하게 된다.

이에 따라서, 상기 보조연료가 일부 버어너부의 보조연료노즐(220)로 공급되면서 일부는 상기 보조연료쳄버(230)로 순환하여 버어너부(200)가 과열되는 것을방지하는 동시에, 보조연료의 온도를 높여 분사에 필요한 온도를 유지할 수 있는 역할도 담당하게 된다.

그리고, 도 1 에서 송풍기(240)의 에어가 버어너부(200)의 유입구(231)를 통하여 바깥둘레로 유통되어 'U'자관(250)을 통하여 분배되어 후술하는 주연료노즐(210), 보조연료노즐(220) 및 이그나이터에어라인(260) 등으로 공급되어 버어너부(200)내로 송풍되게 된다.

상기 송풍기(240)의 에어는 도 2에 나타낸 바와 같이 버어너부(200)의 바깥둘레에 형성된 에어쳄버(241)로 유입되며, 입구부의 유입구(242)를 통하여 유입되게 된다.

이 에어쳄버(241)는 위에서 설명한 바와 같이 'U'자관(250)이 연결되어 있으며, 이 'U'자관(250)을통하여 분배되어 후술하는 주연료노즐(210), 보조연료노즐(220) 및 이그나이터에어라인(260) 등으로 공급되어 버어너부(200)내로 송풍되게 된다.

상기 주연료노즐(210)과 보조연료노즐(220)은 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 주연료노즐(210)에 상기 "U"자관(250)에서 분배되는 에어노즐(211)이 중앙에 관통되어 장착되고, 또한 보조연료노즐(220) 역시 상기 "U"자관(250)에서 분배되는 에어노즐(221)이 중앙에 관통되어 장착되도록 되어 주연료노즐(210)과 보조연료노즐(220)의 중앙과 주위에 에어노즐(211),(221)들에 공급되는 고온, 고압의 송풍력에 의하여 버어너부(200)내로 분사되게 된다.

이는 버어너부(200)로 공급되는 주연료와 보조연료가 고온,고압에 의하여 공급되도록 함으로써, 종래와 같이 인젝션펌프 및 스프레이노즐을 사용할 필요가 없음에 따라서, 동력에 필요한 전기료가 절약되게 된다.

도 5에서 'U'자관(250)을통하여 분배되어 주연료노즐(210), 보조연료노즐(220) 및 이그나이터에어라인(260) 등으로 공급되어 버어너부(200)내로 송풍되는 것을 구체적으로 설명하면, 버어너부(200)의 에어쳄버(241)와 연결되어 통하는 'U'자관(250)에서 에어는 에어공급관(212),(222)으로 분배되어 각각의 주연료노즐(210)과 보조연료노즐(220)로 연결되어 통하게 된다.

특히, 상기 주연료의 버어너부(200)의 유입은 도 5와 같이 주연료노즐(210)에 유입되기 전에 연료여과기(360)를 통하여 유입되며, 상기 연료여과기(360)는 도 7에서 유입구(361)를 통하여 여과망(362)을 통과하여 걸러진 연료가 연료공급관(213)을 통하여 주연료노즐(210)로 공급되며, 잉여찌꺼기 등은 드레인배출구(363)를 통하여 배출되게 된다. 이 드레인배출구(363)에는 밸브 및 기타의 덮개 수단을 장착하여 주기적으로 배출되도록 하여도 되고 자동처리되어 배출되도록 설치할 수 있다.

또한 보조연료의 버어너부(200)에의 공급은 도 6에 나타낸 바와 같이 보조연료쳄버(230)에서 보조연료순환파이프(140)를 통하여 연료부(100)로 순환되는 일부의 보조연료가 보조연료공급관(223)을 통하여 버어너부(200)로 유입되게 되며, 에어는 에어쳄버(241)와 연결되어 통하는 'U'자관(250)에 에어공급관(222)이 연결되어, 이 에어공급관(222)을 통하여 버어너부(200)의 보조연료노즐(220)로 공급되게 된다.

상기 주연료는 버어너부(200)의 뒷부분에서 냉각과 동시에 얻은 온수(85℃∼95℃)로 예열기(130)에서 1차 가열되며, 또한 히터(131)에 의하여 일반연료(경유)상태로 만들어서 2차로 예열하여 완전액화(160℃)하여 버어너부(200)로 공급한다.(액체와 기체의 중간상태)

또한, 상기 에어노즐(211),(221)들로 유입되는 에어는 송풍기(240) 1마력(풍량7㎥/min ×230㎜ aq.)의 자체 내의 연소실의 재료가 일반 용해온도가 제일 낮은 SS41C(1200℃선)를 사용하므로 자체 내의 냉각용으로 1차 사용하고 여기에서 "풍압 확장의 원칙"(13.33····; 1)에 의하여 손실량을 제외한 약 12배의 풍압과 풍량을 얻어 약 0.6㎧의 송풍능력을 약 7.35㎧로 확장하고 분당 7㎥의 풍량을 84㎥/min의 풍량으로 확장하여 분사와 연소에 적합한 최적의 온도의 공기를 연소실에 공급하며 공급하는 공기는 순수산소가 약 21%정도의 일반 대기이므로 보조연료(담수(일반물)·음식지꺼기 국물·침출수 혹은 소변)에서 얻어진 순수산소와 함께 연소하게 된다.

상기 주연료노즐(210) 및 보조연료노즐(220)을 통하여 주연료와 보조연료의 분사는 벤츄리의 원리에 의하여 고온과 고압공기가 노즐들의 중심과 외부 주변에 흐르게 하여 최적의 분사조건을 형성한다.

또한 도 8은 이그나이터플러그(261)에 관한 확대도로써, 슈팅노즐(263)을 통하여 외부의 점화를 위한 가스(LPG)가 유입되도록 되어 있으며, 또한 에어는 'U'자관(250)에서 분배되는 에어는 이그나이터에어라인(260)을 통하여 상기 슈팅노즐(263)쪽으로 분출하게 된다.

상기 이그나이터에어라인(260)은 도 5 및 도 8과 같이 버어너부(200)의 에어쳄버(241)연결되어 통하여 상기 슈팅노즐(263)쪽으로 에어를 공급할 수 있게 된다.

따라서, 버어너부(200)의 불꽃점화는 송풍기(240)를 작동하고, 이어서 도 8에서 이그나이터플러그(261)를 작동하면서 슈팅노즐(263)을 통하여 유입되는 LPG가스에 점화가 이루어지도록 한다.

그리고, 상기 슈팅노즐(263)은 LPG가스 저장용기(도시생략)와 연결되어 통하여 가스를 조절하여 공급할 수 있게 된다.

또한, 도8에서 상기 이그나이터플러그(261)의 불꽃점화는 이그나이터튜브(262)의 내벽과 전도체(264)에 의하여 2점화에 의하여 즉 이그나이터플러그(261)의 불꽃튀김이 2군데서 이루어져 점화가 확실하게 이루어지게 한다.

상기 점화에 의하여 버어너부(200)에 적정온도가 체크되면, LPG가스의 공급을 중단하고 이어서 주연료가 분사되도록 한다.

다시 주연료의 점화에 의하여 버어너부(200)내의 적정온도가 체크되면, 바로 보조연료(물·음식찌꺼기·침출수·소변)를 분사함으로 계속 운전이 행하여지게 된다.

버어너부(200)의 연소된 가스는 도 1에서 연소부(300)로 빠져나가며, 연소부(300)의 와류판(320)을 통과하게 되고 와류판(320)의 뒤에는 전광후협의 원추형유도쳄버탱크(330)가 장착되어 원추형유도쳄버탱크(330)는 연소실(310)내의 중앙에 가로질러 설치되어 연소가스를 유도하게 되며, 원추형유도챔버탱크(330)의 후방의 열교환기(340)로 유도케 한다.

또한, 상기 도 1에서 연소부(300)의 연소실(310)의 하단에는 버어너로부터 연소된 슬러지 등이 자동으로 드레인되는 드레인구멍(353)이 뚫려 있으며, 이 역시 밸브 및 뚜껑 등을 장착하여 주기적으로 또는 자동으로 배출될 수 있도록 하면 된다.

다음 상기 연소부(300)의 후방에는 도 1 과 같이 집진부(400)가 연결되며, 이 집진부(400)의 아래에는 와류공기발생판(420)이 장착되며 이 와류공기발생판(420)은 송풍기(410)의 에어를 한쪽으로 방향으로 소용돌이 치는 와류를 발생할 수 있게 된다.

따라서, 상기 연소부(300)로부터 유입되는 연소가스는 희석연도(430)쪽으로 통과하면서, 상기 와류공기발생판(420)에서 분출되는 에어에 의하여 희석연도(430)내에서 와류를 일으키면서 연도를 빠져나가게 된다.

그리고, 이 희석연도(430)는 일정직경의 일정길이로 형성되어 있어서, 이것은 예를들어 승용차처럼 밀폐된 작은 공간에서 담배를 피운다면 단 한 사람이 담배를 피운다 할지라도 실내가 견딜 수 없을 만큼 고통스러울 것이다.

그러나 수백평의 체육관의 한 구석에서 담배를 피운다면 반대편 다른 한편에 있는 사람에게는 전혀 그 느낌이 없듯이 작은 공간에 엄청난 풍량을 만들어 그 공해를 희석하는 방식으로써 마지막으로 배출되는 굴뚝에서는 전혀 그 공해가 감지되지 않는다.

그리고, 집진부(400)의 상단에는 다기연도관체를 구비한 잡열수용기(440)가 형성되어, 이 잡열수용기(440)에는 상기 송풍기(410)와 연결되어 통하도록 되어 희석연도에 온풍을 공급할 수 있도록 되어 있다.

이는 낮은 미량의 폐열과 이 폐열에 의하여 예열된 흡입공기에 의하여 남은 공해를 희석하여 굴뚝으로 내보내는 방식이다.

이상과 같이 본 고안은 난방연료인 등유·경유·벙커 등의 주연료와, 또한 주연료의 연소를 도우며 발열량을 높이는 작용을 할 수 있는 담수(일반물), 해수(바닷물) 등의 보조연료가 각각 버어너부에 적당한 비율로 공급되어 연소되도록 하는 동시에, 이들의 주연료와 보조연료가 버어너에 벤츄리원리에 의하여 고온과 고압의 공기를 각각의 주연료 및 보조연료노즐의 중심과 외부주변에 흐르게 하여 최적의 분사조건을 형성할 수 있는 있다.

Claims (2)

1. 주연료와 보조연료가 예열 및 순환하도록 된 연료부와; 상기 버어너부의 연소가스 및 연소열은 와류판을 통하여 와류를 일으키며, 중앙에 원추형유도쳄버탱크 및 열교환기를 통과하도록 하면서 연소열이 연소실의 내벽으로 유도되도록 한 연소부와; 상기 연소부의 연소가스는 송풍기와 연결되어 통하도록 된 와류공기발생판을 통과한 에어와 함께 일정길이의 희석연도를 통과하면서 연소가스를 희석처리하도록 된 집진부에 있어서,

   상기 이 연료부(100)의 주연료와 보조연료가 각각의 주연료노즐(210)과 보조연료노즐(220)을 통하여 공급되도록 하되, 상기 주연료노즐(210)과 보조연료노즐(220)의 중앙에 각각의 에어노즐(211)(221)들이 장착됨을 특징으로 하는 복합연료의 연소 버어너의 구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 버어너부(200)에 공급되는 보조연료의 일부는 상기 버어너부(200)의 바깥둘레 형성된 보조연료쳄버(230)로 공급순환되어 버어너부(200)의 과열을 방지하고, 또한 버어너부(200)의 바깥둘레에는 에어쳄버(241)가 형성되어 송풍기(240)로부터 분출되는 에어가 가열되어 에어노즐(211)(221)로 공급되도록 됨을 특징으로 하는 복합연료의 연소 버어너의 구조.