KR200273936Y1 - Ｗ／０형 에멀젼유 연소 시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 W/O형 에멀젼유 연소 시스템에 관한 것으로서, 고압 고온 가온기 내에 고압이 형성된 상태에서 고온으로 가열하면, W/O형 에멀젼유에 함유된 수적의 비등점이 높아져서 수증기화를 억압하게 됨으로써, 고온의 에멀젼화를 형성할 수 있다는 주 원리와; 고압 고온 상태에서 에멀젼유의 점도가 낮아진다는 부원리와, 일반적으로 액체 연료 특히, 점도가 높은 액체는 가압을 해도 압축율이 낮으나 점도가 낮은 공기의 경우 가압, 감압 특성이 좋아 압력조정이 용이한 특징을 활용해서 공기튜브를 이용해서 상기 고압 고온 가온기 내를 고압화시키는 부원리와; 공기튜브내의 설정된 압력을 감지하여 고압이송펌프의 동작을 제어하는 부원리와, 그리고 고압상태에서 고온 고압 가온기가 생성한 고온 에멀젼유를 고압 분무연소기에서 연소로 내에 분무시킨 후, 연소기 내에서 고압, 고온화된 에멀젼유에 함유된 수적이 상대적으로 낮은 압력을 받고 주변열을 흡수하여 급속하게 수증기화 됨으로써, 더욱 더 빠르게 미세 폭발화시켜 보다 미세화된 연료 상태를 만들 수 있고, 고온으로 가열된 연료는 적은 열만을 흡수하여도 빠르게 증발되어 가스상태로 연료화 되는 부원리를 이용한 시스템으로 이루어져 있다.

Description

Ｗ／０형 에멀젼유 연소 시스템{system for burning emulsion oil of water-in-oil type}

본 고안은 W/O형 에멀젼유 연소 시스템에 관한 것이다.

에멀젼(emulsion)이란 액체 중에 이 액체와 혼합되지 않는 다른 액체가 미립화 상태로 균일하게 분산되어 있는 상태를 말한다.

그리고, W/O형 에멀젼유란 대기오염물질의 유발로 사용이 극히 제한적인 저가격, 고효율의 열원인 중질유(B-C유)와 같은 고탄화물, 고점도 연료(이하, 고점도 연료라 함)에 물 또는 오폐수와 계면활성제(유화제)를 혼합하여 연소시 연소로에서 수적에 의한 미세폭발(micro explosion)로 인하여 완전 연소될 수 있도록 하고, 연소시 발생하는 배기가스중 대기오염의 주범이 되는 분진, 매연, 황산화물(SO_x), 질소산화물(NOx), 일산화탄소(CO) 등의 농도를 극소화할 수 있는 첨가제를 넣어 연료화한 고효율, 저공해의 환경친화적 청정연료유를 말한다.

종래의 고압 분무연소기를 사용하는 연소 시스템은 벙커-C유(BC유)와 같이 점도가 높은 연료를, 고온 가열기에서 분무가능하도록 130℃ 이상의 고점도 연료 비등점 이하에서 고온으로 가열하여 점도를 낮춘 후, 고압 분무연소기에서 고압으로 분사시켜 분무화한 후에, 연소로 내에서 공기 접촉면을 크게하여 상기 고점도 연료를 용이하게 연소시키고 있다.

하지만, 이 종래의 연소 시스템에서 상대적으로 점도가 높은 저온의 W/O형 에멀젼유(이하, 저온에멀젼유라함)를 분무 연소하기 위해서는, 상대적으로 높은 압력을 사용하여야 하므로, 분무연소기의 고내압 및 내마모성을 필요로 한다.

즉, 상기 벙커-C유를 주재로한 에멀젼유는 동점도가 30℃에서 10,324cp, 50℃에서 695cp, 70℃에서 213cp 이고, 고점도 연료인 벙커-C유는 동점도가 30℃에서 10,210cp, 50℃에서 666cp, 70℃에서 213cp 이어서, 상기 저온 에멀젼유의 온도에 대한 동점도가 벙커-C유의 온도에 대한 동점도보다 때문에, 고압분무 연소기가 필요로하는 상기 저온 에멀젼유의 점도인 30cp를 얻기 위해서는 상기 고압분무 연소기는 상대적으로 고압화 되어야 한다.

따라서, 상기 저온 에멀젼유를 기존 방식의 가온기에서 가열하여 고압분무연소기가 분무가능하도록 기존의 벙커-C유에 상응하는 동점도로 낮추어야 하지만, 상기 저온 에멀젼유에 함유된 수적이 상기 가온기에서 100℃이상으로 가열되면, 상기 W/O형 에멀젼유에 함유된 수적의 비등점이 형성되어 상기 W/O형 에멀젼유내의 수적이 상기 가온기 내에서 수증기화되어 퍼핑되므로 에멀젼 상태가 깨지는 현상이 발생하여 에멀젼유 고유특성인 연소로내 미세폭발 연소 현상을 기대할 수 없어 연료를 완전 연소시키지 못할 뿐만 아니라, 연료공급과정에서 수적이 수증기로 팽창되어 고압 분무기가 정상적으로 연료를 공급할 수 없게 한다.

따라서, 종래에는 저온 에멀젼유를 고압분무 연소기로는 완전연소시킬 수 없다고 하는 문제가 있었다. 이에 따라, 일반적인 W/O 에멀젼유를 종래의 고압 분무 연소기로 연소시에 대기오염물질인 분진, 카본블랙, 일산화탄소, 매연 등의 발생량이 증대하였고, 이를 방지하고자 연소 종결점을 길게하기 위해 연소로가 대형화되고 있다는 문제가 있었다.

본 고안은 상기된 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 저온 에멀젼유를 상기 저온 에멀젼유에 함유된 수적을 비등화시킴 없이 고압상태에서 고온으로 가열하여 완전연소시킬 수 있는 W/O형 에멀젼유 연소 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 고안에 따른 실시예에 대한 도면.

본 고안은 상기 목적을 달성하기 위해, W/O형 에멀젼유 연소 시스템에 관한 것으로서, 고압 고온 가온기 내에 고압이 형성된 상태에서 고온으로 가열하면, W/O형 에멀젼유에 함유된 수적의 비등점이 높아져서 수증기화를 억압하게 됨으로써, 고온의 에멀젼화를 형성할 수 있다는 주 원리와; 고압 고온 상태에서 에멀젼유의 점도가 낮아진다는 부원리와, 일반적으로 액체 연료 특히, 점도가 높은 액체는 가압을 해도 압축율이 낮으나 점도가 낮은 공기의 경우 가압, 감압 특성이 좋아 압력조정이 용이한 특징을 활용해서 공기튜브를 이용해서 상기 고압 고온 가온기 내를고압화시키는 부원리와; 공기튜브내의 설정된 압력을 감지하여 고압이송펌프의 동작을 제어하는 부원리와, 그리고 고압상태에서 고온 고압 가온기가 생성한 고온 에멀젼유를 고압 분무연소기에서 연소로 내에 분무시킨 후, 연소기 내에서 고압, 고온화된 에멀젼유에 함유된 수적이 상대적으로 낮은 압력을 받고 주변열을 흡수하여 급속하게 수증기화됨으로써, 더욱 더 빠르게 미세 폭발화시켜 보다 미세화된 연료 상태를 만들 수 있고, 고온으로 가열된 연료는 적은 열만을 흡수하여도 빠르게 증발되어 가스상태로 연료화되는 부원리를 이용한 시스템으로 되어 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 고안에 따른 실시예를 설명하면, 다음과 같다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 W/O형 에멀젼유 연소 시스템은 크게는 W/O형 저온 에멀젼유를 저장하고 하고 있는 탱크(1), 상기 탱크(1)에 제 1접속라인(2)을 경유하여 접속되어 있는 연료이송 고압펌프(3), 상기 연료이송 고압펌프(3)에 제 2접속라인(4)을 경유하여 접속되어 있는 고압, 고온 가온기(5), 상기 고압, 고온 가온기(5)에 제 3접속라인(6)을 경유하여 접속되어 있는 고압 분무연소기(7) 및 상기 고압 분무연소기(7)에서 분무화된 고온 에멀젼유를 연소시키는 연소로(8)를 포함하고 있다.

상기 고압, 고온 가온기(5)는 도 1에 도시된 바와 같이, 본체관(5a)에 열전달 코일(5b)이 구비되어 있고, 본체관(5a) 상부 중앙부에 본체관(5a)의 내부와 연통하는 공기튜브형 정압기(5c)가 접속되어 있다. 또한, 상기 공기튜브형 정압기(5c) 내에는 상하로 이동가능하게 되어 있는 다이아프램(5d)에 의해 제 1공간(S1) 및 제 2공간(S2)이 구획되어 형성되어 있으며, 상기 공간(S1)은 상기 본체관(5a)의 내부와 연통되어 있고, 그리고 상기 공간(S2)은 상기 다이아프램(5d)에 의해 상기 본체관(5a)의 내부와 차단되어 있다. 또한, 상기 공간(S2) 내에는 압축공기가 충전되어 있고, 압력측정센서(5e)가 구비되어 있어 상기 공간(S2)내의 압력을 측정하여 상기 압력측정센서(5e)에 접속된 제어부(9)에 그 측정값을 송출한다.

상기 제어부(9)는 상기 연료이송 고압펌프(3)와 접속되어 있어, 상기 압력측정센서(5e)에서 측정된 상기 공간(S2)의 압력에 따라, 상기 연료이송 고압펌프(3)를 제어한다.

또한, 상기 제 3접속라인(6)에는 송출밸브(10)가 개재되어 있어 고압, 고온 가온기(5)에서 고온, 고압으로 상태인 고온 에멀젼유의 유량을 조절하여 상기 연소로(8)에 송출하는 작용을 한다.

상기와 같이 구성된 W/O형 에멀젼유 연소 시스템에 의해 W/O형 에멀젼유를 연소시키는 작용을 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 저온 에멀젼유를 소정량 저장하고 하고 있는 탱크(1)에서, 저온 에멀젼유를 제 1접속라인(2) 및 제 2접속라인(4)을 경유하여 연료이송 고압펌프(3)에 의해 고압, 고온 가온기(5)에 고압으로 송출한다.

그 다음, 상기 고압, 고온 가온기(5)에 유입된 저온 에멀젼유를 고기압(예를 들면, 5기압 이상) 상태의 압력에서 고압 분무연소기(7)가 필요로 하는 저 점도 생성 온도인 130℃이상으로 승온시킨다. 이때, 상기 저온 에멀젼유에 함유된 수적은 5기압이면 비등점이 151.11℃이기 때문에, 저온 에멀젼유를 5기압 상태의 압력에서 130℃ 내지 150℃로 승온시켜도, 고온의 W/O형 에멀젼유에 함유된 수적이 비등화되지 않아, 고온의 W/O형 에멀젼유의 에멀젼 상태가 깨지는 상태가 발생되지 않으므로, 130℃ 이상의 고온의 W/O형 에멀젼유를 얻을 수 있다.

그 다음, 상기 고압, 고온 가온기(5)에서 고압 고온 에멀젼유의 상태로 되어 공급된 고온 에멀젼유를 송출밸브(10)에 의해 고압 분무연소기(7)에 송출되는 유량이 조절되면서, 제 3접속라인(6)을 경유하여 상기 고압 분무연소기(7)에 송출된다.

여기에서, 상기 고압, 고온 가온기(5)는 다이아프램(5d)에 의해 구획된 제 2공간(S2)에 일정 압력으로 충전된 압축공기에 의해 압력을 받으면서 상기 연료이송고압펌프(3)에 의해 이송되어 오는 저온 에멀젼유를 공간(S1, S2)이 5기압이 될 때까지 본체관(5a)내에 유입 받아 이것을 본체관(5a)에 구비되어 있는 열전달 코일(5b)에 의해 130℃ 내지 150℃로 가열하고, 또한, 제어부(9)로 하여금 상기 공간(S2) 내에 설치되어 있는 압력측정센서(5e)에 의해 측정된 상기 공간(S2) 내의 압력이 5기압이 될 때까지 상기 연료이송고압펌프(3)를 가동시켜 저온 에멀젼유를 상기 본체관(5a)에 이송시키도록 한다.

그 다음, 상기 고압 분무연소기(7)에 유입된 고온 에멀젼유는 안개상태의 분무화되어서 연소로(8) 내로 공급된다.

그 다음, 상기 연소로(8) 내에 안개 상태로 분무된 고온 에멀젼유는 상기 고압 분무연소기(7)에 대하여 상대적으로 낮은 압력을 받게 되고, 상기 고온 에멀젼유에 함유된 수적이 압력의 차이와 연소로(8) 내의 주변열을 흡수하여 급속하게 수증기화되어 미세 폭발되어 보다 작은 연료로 되며, 이 연료는 연소로(8) 내의 열을 흡수하여도 신속하게 증기 연료로 됨으로써 증발연소의 종결점이 단축되어 연소로내에서 완전연소를 유도 할 수 있다.

본 고안에 따른 W/O형 에멀젼유 연소 시스템에 의해, 저온의 에멀젼유를 고압 하에서 수적의 비등화시킴 없이 고온 에멀젼 연료화한 후 고압 분무 연소기에서 분무화하여 연소로 내에서 에멀젼유 특유의 미세폭발을 유도 하게 하여 연료의 완전연소를 가능하게 하여, 고점도 고탄화 BC유와 같은 고점도 연료를 연소시킬 시에 발생되는 대기오염물질인 분진, 카본블랙, 일산화탄소, 매연의 양을 감소시킬 수 있었고, 이에 따라 연소 종결점을 종래와 같이 길게할 필요가 없게 되어 연소기가 소형화될 수 있었다.

또한, 본 고안에 따른 W/O형 에멀젼유 연소은 고온 에멀젼유화를 가능하게 함으로써, 기존의 고압 분무연소기에서도 특수 장치 없이 일반 W/O형 에멀젼유를 효과적으로 연소시킬 수 있었다.

Claims (1)

1. 저온의 W/O형 에멀젼유를 저장하고 하고 있는 탱크(1), 상기 탱크(1)에 제 1접속라인(2)을 경유하여 접속되어 있는 연료이송 고압펌프(3), 상기 연료이송 고압펌프(3)에 제 2접속라인(4)을 경유하여 접속되어 있는 고압, 고온 가온기(5), 상기 고압, 고온 가온기(5)에 제 3접속라인(6)을 경유하여 접속되어 있는 고압 분무연소기(7) 및 상기 고압 분무연소기(7)에서 분무화된 W/O형 고온 에멀젼유를 연료원으로서 공급받아 상기 W/O형 고온 에멀젼유를 연소시키는 연소로(8)를 구비하고 있는 W/O형 에멀젼유 연소 시스템에 있어서,

   상기 고압, 고온 가온기(5)는 본체관(5a)에 열전달 코일(5b)이 구비되어 있고, 본체관(5a) 상부 중앙부에 본체관(5a)의 내부와 연통하는 공기튜브형 정압기(5c)가 접속되어 있고;

   상기 공기튜브형 정압기(5c) 내에는 상하로 이동가능하게 되어 있는 다이아프램(5d)에 의해 제 1공간(S1) 및 제 2공간(S2)이 구획되어 형성되어 있으며, 상기 공간(S1)은 상기 본체관(5a)의 내부와 연통되어 있고, 그리고 상기 공간(S2)은 상기 다이아프램(5d)에 의해 상기 본체관(5a)의 내부와 차단되어 있고, 또한, 상기 공간(S2) 내에는 일정 압력의 압축공기가 충전되어 있고, 압력측정센서(5e)가 구비되어 있으며;

   상기 압력측정센서(5e)에는 상기 압력측정센서(5e)에 의해 측정된 압력측정값을 송출받아 그 측정값에 따라 상기 연료이송 고압펌프(3)를 가동시키는제어부(9)가 접속되어 있고; 그리고

   상기 제 3접속라인(6)에는 고압, 고온 가온기(5)에서 고온, 고압 상태에서 에멀젼유의 유량을 조절하여 상기 고압 분무연소기(7)에 송출하는 송출밸브(10)가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 W/O형 에멀젼유 연소 시스템.