KR200345057Y1 - 브라운 가스를 이용한 산업용 보일러 - Google Patents

Abstract

본 고안에 의한 브라운 가스를 이용한 산업용 보일러는, 브라운 가스 전용 버너를 구비하는 연소실과; 상기 연소실 내에 구비되어 상기 브라운 가스 전용 버너의 화염에 의해 초 고온으로 가열되는 발열체와; 상기 발열체로부터 발생되는 고온의 열에 의해 데워지는 난방수가 저장된 난방수 저장공간과; 상기 난방수 저장공간을 상하로 다수 관통하며, 상기 연소실에서 발생된 열 및 가스가 배기되는 배기관이 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 발열체는 내부의 중앙을 관통하는 중앙통로가 형성되고, 상기 중앙통로에서 발생된 열이 외부로 효율적으로 방출되도록 다수개의 열 발산 홀이 측면에 형성되어 있음을 특징으로 한다.

이와 같은 본 고안에 의하면, 브라운 가스를 연료로 사용함으로써 환경오염을 원천적으로 일으키지 않을 뿐 아니라, 상기 브라운 가스의 화염에 의해 가열되는 발열체의 구조가 중앙통로 및 다수개의 열 발산 홀이 구비된 원통형으로 형성되어 있어, 발생된 열이 효율적으로 분출되어 보일러의 효율을 극대화 할 수 있다.

Description

브라운 가스를 이용한 산업용 보일러{industrial boiler using by brown gas}

본 고안은 산업용 보일러에 관한 것으로, 특히 브라운 가스를 이용하여 중앙통로 및 다수개의 열 발산 홀이 구비된 원통형의 발열체를 직접 가열하는 브라운 가스를 이용한 산업용 보일러에 관한 것이다.

보일러는 물을 데워 난방을 하거나, 온수로 사용하기 위한 것으로, 종래의 보일러의 기본적인 구조는 대개 도 1에 도시한 바와 같다.

도 1은 종래 보일러의 개략적인 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 보일러(100)는 본체(10) 내부 하측에 버너(20)를 구비하는 연소실(12)을 형성하고, 상기 버너(20)의 화염(A)에 의해 연소실(12)을 가열하고, 상기 가열된 배기가스가 난방수 저장공간(16)을 상하로 다수개 관통하는 배기관(13)을 통과하면서 난방수(C)를 데운 다음, 본체(10)의 상부에 형성된 배기실(14)을 거쳐 배기구(15)로 빠져나가는 구조를 갖는다. 이와 같은 일반적인 구조는 산업용 보일러에도 적용되며, 산업용 보일러의 경우 그 크기가 가정용에 비해 상당히 크며, 보일러에 사용되는 버너 또한 대형 버너를 사용한다.

여기서, 일반적으로 상기 산업용 대형 버너는 가스나 공기를 폐(廢)가스의 열로 예열하는 경우가 많다. 이 때 중유, 등유 등을 연소시키는 것을 오일버너라고 하며, 압축공기나 고압 수증기 등으로 기름을 안개처럼 내뿜는 일종의 분무기와 같은 역할을 한다.

이와 같이 버너를 통해 뿜어져 나오는 연료는 점화플러그 등과 같은 점화수단에 의해 착화되어 높은 온도의 화염을 생성하게 되며, 이와 같은 높은 온도의 화염은 상기 보일러의 연소실(12)을 가열하게 된다.

그러나, 상기 버너에 사용되는 연료에 있어 일반적으로 많이 쓰이는 벙커-C유는 날로 심각해지는 환경공해로 인하여 그 사용을 규제하고 있으며, 기름보다는 공해가 적은 가스연료를 권유하고 있으나, 가스연료는 가격이 비싸기 때문에 사용을 꺼리고 있는 실정이다.

특히 산업 현장에서 사용되는 보일러는 대용량이기 때문에 연료비용이 많이발생할 수밖에 없고 이로 인한 원가상승으로 경쟁력이 떨어지고 있다.

따라서 대체에너지의 중요성이 강조되어 왔고 태양열, 풍력, 지열 등의 대체에너지개발에 막대한 투자를 해온 것도 사실이나 아직까지 이렇다 할 진전이 없고 겨우 보조난방수단에 그치고 있는 실정이므로 대용량을 필요로 하는 산업용으로 사용할 수 있는 대체에너지는 없다고 해도 과언이 아닐 것이다.

이를 극복하기 위한 방법으로 브라운 가스를 이용하는 것이 최근 들어 각광을 받고 있다.

상기 브라운 가스는 물의 전기분해에 의해 얻어지는 기체로서 수소와 산소의 함량비가 2 : 1인 혼합 기체이다. 통상 물을 전기분해하면 음극에서는 수소가 얻어지고, 양극에서는 산소가 얻어지는데, 이들 가스를 분리채집하지 않고 한꺼번에 포집한 것이 브라운 가스이다.

브라운 가스는 일반적인 기체와는 달리 연소시 응폭(implosion) 현상을 유발하는 독특한 성질을 갖는다. 즉, 연소시 폭발(explosion) 현상을 나타내지 않으며 오히려 불꽃이 내부로 모여들면서 초점을 형성하고 주변을 진공화 한다.

즉, 브라운 가스의 불꽃은 응폭(implosion) 상태가 계속되고 있는 것이며, 이에 따라 상기 브라운 가스 불꽃은 핀 포인트 화염을 형성하여 불꽃의 형태가 길게 형성되고 축열은 적으나 핀포인트 부분에서는 내열재인 세라믹도 녹여버리므로 화염 드릴링을 할 수 있는 정도의 막강한 화력을 과시한다.

또한, 상기 브라운 가스의 불꽃은 원자와 분자상태의 수소와 산소가 반응하는 독특한 성격을 가지고 있다. 수소원자와 산소원자는 가열대상 물질의 원자핵 속으로 침투되므로 수소와 산소에 의해 열 핵 반응하여 가열되는 물질은 공기 중에서 가스가 홀로 연소할 때의 불꽃보다 훨씬 뜨거운 불꽃에 의해 가열되는 결과가 된다.

또한, 열선이 외부로 방출되지 않아 복사열로 인한 에너지 손실이 없으므로 우수한 에너지 효율을 가지며, 그 자체에 산소를 포함하고 있으므로 연소시 별도의 산소공급이 불필요하고, 연소생성물로서 물만을 생성하므로 공해 오염문제가 없다.

이와 같은 독특한 특성을 가지고 있는 브라운 가스는 가장 잘 타는 연료인 수소와 조연제인 산소로 구성되어 있으므로 이를 이용하는 버너의 경우 그 효율 및 비용면에서 큰 이득을 얻을 수 있는 것이다.

그에 따라 상기 브라운 가스를 이용한 버너가 채용된 산업용 보일러 역시 높은 효율을 얻을 수 있게 되는 것이다.

그러나, 종래의 경우 이와 같은 상기 브라운 가스를 이용한 산업용 보일러가 개발되어 있지 않은 것이 현실이다.

또한, 종래의 보일러는 가스 버너에서 발생되는 화염에 의해 연소실을 가열하고, 상기 가열된 배기 가스에 의해 보일러를 구동시키는 것이나, 브라운 가스의 경우 앞서 설명한 바와 같이 브라운 가스의 불꽃은 응폭(implosion) 상태가 계속되고 있는 것으로 축열이 적어 브라운 가스 자체만으로는 보일러를 구동할 수 없다는 문제가 있다.

본 고안은 브라운 가스 전용 버너를 통해 발생된 브라운 가스 화염에 의해연소실 내부에 구비된 발열체를 직접 가열하게 하여, 상기 발열체를 초 고온 상태로 만들어 그 열로 보일러를 구동함으로써, 환경 오염을 방지하고, 적은 연료비로 최대의 효율을 얻을 수 있도록 하는 브라운 가스를 이용한 산업용 보일러를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 보일러의 개략적인 단면도.

도 2는 본 고안의 일 실시예에 의한 브라운 가스를 이용한 산업용 보일러의 개략적인 단면도.

도 3은 본 고안의 발열체에 구비된 발열체를 나타내는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

230 : 발열체 232 : 중앙통로

234 : 열 발산홀

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 의한 브라운 가스를 이용한 산업용 보일러는, 브라운 가스 전용 버너를 구비하는 연소실과; 상기 연소실 내에 구비되어 상기 브라운 가스 전용 버너의 화염에 의해 초 고온으로 가열되는 발열체와; 상기 발열체로부터 발생되는 고온의 열에 의해 데워지는 난방수가 저장된 난방수 저장공간과; 상기 난방수 저장공간을 상하로 다수 관통하며, 상기 연소실에서 발생된 열 및 가스가 배기되는 배기관이 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 브라운 가스 전용 버너에 브라운 가스를 공급하는 브라운 가스 발생부와; 상기 브라운 가스 전용 버너와 브라운 가스 발생부를 연결하는 가스 공급로와; 상기 가스 공급로의 일측에 설치되어 브라운 가스의 공급 및 차단을 자동으로 제어하는 솔레노이드 밸브가 더 구비됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 발열체는 내부의 중앙을 관통하는 중앙통로가 형성되고, 상기 중앙통로에서 발생된 열이 외부로 효율적으로 방출되도록 다수개의 열 발산 홀이 측면에 형성되어 있음을 특징으로 한다.

또한, 상기 발열체는 연소실 내에 하나 이상 형성되며, 상기 발열체는 초 고온의 화염에 녹지 않는 재질로 형성되는 것으로, 세라믹 코팅된 내화물 또는 니켈또는 니켈/ 크롬 합금, 텅스텐으로 형성됨을 특징으로 한다.

이와 같은 본 고안에 의하면, 브라운 가스를 연료로 사용함으로써 환경오염을 원천적으로 일으키지 않을 뿐 아니라, 상기 브라운 가스의 화염에 의해 가열되는 발열체의 구조가 중앙통로 및 다수개의 열 발산 홀이 구비된 원통형으로 형성되어 있어, 발생된 열이 효율적으로 분출되어 보일러의 효율을 극대화 할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 실시 예를 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 고안의 일 실시예에 의한 브라운 가스를 이용한 산업용 보일러의 개략적인 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 고안에 의한 브라운 가스를 이요한 산업용 보일러(200)는 본체(210) 내부에 브라운 가스 전용 버너(220)를 구비하는 연소실(212)을 형성하고, 상기 브라운 가스 전용 버너(220)의 화염(A)에 의해 연소실(212) 내에 구비된 발열체(230)를 가열하며, 상기 발열체(230)로부터 발생되는 고온의 열이 난방수 저장공간(216)을 상하로 다수개 관통하는 배기관(213)을 통과하면서 난방수(C)를 데운 다음, 본체(210)의 상부에 형성된 배기실(214)을 거쳐 배기구(215)로 빠져나가는 구조를 갖는다.

이 때, 상기 브라운 가스 전용 버너(220)에 브라운 가스를 공급하는 브라운 가스 발생부(240)가 더 구비되며, 상기 브라운 가스 전용 버너(220)와 브라운 가스 발생부(240)는 가스 공급로(260)를 통해 연결되고, 상기 가스 공급로(260)의 일측에는 솔레노이드 밸브(250)가 설치되어 가스의 공급 및 차단이 자동으로 이루어 진다.

또한, 상기 브라운 가스 전용 버너(220)는 본 출원인이 출원한 브라운 가스 전용 버너(출원번호 : 20-2003-0004172) 로 사용할 수 있으며, 상기 브라운 가스 발생부(240)는 본 출원인이 출원한 브라운 가스 발생장치(출원번호 : 10-2002-0006146) 로 사용할 수 있다.

이와 같은 본 고안에 의한 산업용 보일러의 경우 상기 브라운 가스 전용 버너(220)에서 발생된 화염 자체는 열원으로 사용하는 것에 한계가 있으므로, 상기 화염을 통해 초 고온으로 가열되는 발열체(230)를 열원으로 사용하는 것을 그 특징으로 한다.

또한, 상기 브라운 가스 전용 버너(220)의 화염은 다수개가 발생되어 상기 발열체(230)의 하단부 및 측부를 가열하도록 함이 바람직하다.

이 때, 상기 발열체(230)에서 발생되는 열을 효율적으로 분출하기 위해 본 고안의 경우, 상기 발열체(230)의 구조를 내부에 화염 및 열이 이동될 수 있도록 하는 중앙통로(232)가 구비되고, 상기 중앙통로(232)에서 발생된 열이 외부로 효율적으로 방출되도록 다수개의 열 발산 홀(234)이 측면에 형성되어 있음을 그 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 산업용 보일러는 브라운 가스의 화염에 의해 상기 발열체(230)가 초 고온으로 가열되어 높은 열을 발생시키게 되며, 이는 상기 난방수 저장공간(16)을 상하로 다수개 관통하는 배기관(13)을 통과하면서 난방수(C)를 데우게 되는 것이다.

도 3은 본 고안의 발열체에 구비된 발열체를 나타내는 도면이다.도 3을 참조하면, 상기 발열체(230)는 내부의 중앙을 관통하는 중앙통로(232)가 형성되고, 상기 중앙통로(232)에서 발생된 열이 외부로 효율적으로 방출되도록 다수개의 열 발산 홀(234)이 측면에 형성되어 있음을 그 특징으로 한다.

도 3에 도시된 바로는 상기 발열체(230)는 원통형으로 구성되어 있으나, 반드시 이에 한정된 것은 아니며, 내부에 중앙통로(232)가 형성되고, 측면에 다수의 열 발산 홀(234)이 구비된 형태라면 원통형 이외에도 다양한 형태로 구성될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이 상기 발열체(230)에 브라운 가스의 화염이 가해지면, 브라운 가스의 성질 즉, 화염의 핀포인트 부분에서는 막강한 화력이 발생되므로 이를 통해 상기 발열체(230)는 초 고온으로 가열되게 된다.

이 때, 상기 발열체(230)에서 발생되는 열은, 도시된 바와 같이 화염 및 열이 이동될 수 있도록 하는 중앙통로(232)가 발열체 내부에 구비되어 있고, 상기 중앙통로(232)에서 발생된 열이 외부로 효율적으로 방출되도록 다수개의 열 발산 홀(234)이 측면에 형성되어 있기 때문에, 효율적으로 분출되어 보일러의 효율을 극대화 할 수 있게 된다.

이와 같은 상기 발열체(230)는 경우에 따라 연소실(212) 내에서 다수개 형성될 수 있다.

또한, 상기 발열체(230)는 초 고온의 화염에 녹지 않는 재질로 형성됨이 바람직하며, 그 예로써 세라믹 코팅된 내화물 또는 니켈 또는 니켈/ 크롬 합금, 텅스텐 등의 금속을 들 수 있다.

본 고안에 의한 브라운 가스를 이용한 산업용 보일러에 의하면, 브라운 가스를 연료로 사용함으로써 환경오염을 원천적으로 일으키지 않을 뿐 아니라, 상기 브라운 가스의 화염에 의해 가열되는 발열체의 구조가 중앙통로 및 다수개의 열 발산 홀이 구비된 원통형으로 형성되어 있어, 발생된 열이 효율적으로 분출되어 보일러의 효율을 극대화 할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 브라운 가스 전용 버너를 구비하는 연소실과,

   상기 연소실 내에 구비되어 상기 브라운 가스 전용 버너의 화염에 의해 초 고온으로 가열되는 발열체와,

   상기 발열체로부터 발생되는 고온의 열에 의해 데워지는 난방수가 저장된 난방수 저장공간과,

   상기 난방수 저장공간을 상하로 다수 관통하며, 상기 연소실에서 발생된 열 및 가스가 배기되는 배기관이 포함되는 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용한 산업용 보일러.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 브라운 가스 전용 버너에 브라운 가스를 공급하는 브라운 가스 발생부와,

   상기 브라운 가스 전용 버너와 브라운 가스 발생부를 연결하는 가스 공급로와,

   상기 가스 공급로의 일측에 설치되어 브라운 가스의 공급 및 차단을 자동으로 제어하는 솔레노이드 밸브가 더 구비됨을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용한 산업용 보일러.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 발열체는 내부의 중앙을 관통하는 중앙통로가 형성되고, 상기 중앙통로에서 발생된 열이 외부로 효율적으로 방출되도록 다수개의 열 발산 홀이 측면에 형성되어 있음을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용한 산업용 보일러.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 발열체는 연소실 내에 하나 이상 형성됨을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용한 산업용 보일러.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 발열체는 초 고온의 화염에 녹지 않는 재질로 형성되는 것으로, 세라믹 코팅된 내화물 또는 니켈 또는 니켈/ 크롬 합금, 텅스텐으로 형성됨을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용한 산업용 보일러.