KR200482733Y1

KR200482733Y1 - 연소기용 바이오매스 및 고형연료 정량 이송장치

Info

Publication number: KR200482733Y1
Application number: KR2020160000584U
Authority: KR
Inventors: 김상권
Original assignee: 에너원 주식회사
Priority date: 2016-02-01
Filing date: 2016-02-01
Publication date: 2017-02-27

Abstract

본 고안에 따른 연소기용 바이오매스 및 고형연료 정량 이송장치는 외부로부터 연소공기를 공급받아 그 내부로 공급되는 고형연료를 연소시키는 연소통을 구비하고, 상기 연소통 내부로 고형연료를 공급하기 위한 연료공급관을 구비하는 연소기에 있어서, 내부에 고형연료가 적재되는 연료호퍼와, 상기 연료호퍼 내부 중앙부에 수평으로 나란하게 배치되고 서로 반대의 회전방향을 가지는 한 쌍의 스크류와, 상기 한 쌍의 스크류의 하측에 배치되어 고형연료를 교반하는 교반기 스크류와, 상기 연료호퍼의 하단에서 상기 교반기 스크류의 하측에 배치되어 상기 교반기 스크류를 통과한 고형연료를 상기 연소기 내부로 고형연료를 공급하는 연료공급관으로 일정하게 공급하기 위한 공급 스크류를 포함하여 이루어져서, 상기 교반기 스크류 상부에서 수평으로 나란하게 배치되는 상기 한 쌍의 스크류에 의해 상기 연료호퍼의 상부에 적치되어 있는 고형연료의 하중을 지지하고 상기 교반기 스크류에 작용하는 로드를 최소화하며, 상기 연소기에 설치된 연료공급관으로 고형연료를 정량으로 일정하게 이송하는 것을 특징으로 한다.

Description

연소기용 바이오매스 및 고형연료 정량 이송장치{Device for supplying solid refuge fuel constantly in a combustion apparatus}

본 고안은 연소기용 바이오매스 및 고형연료 정량 이송장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연소실 내에 RDF, RPF, 바이오매스 등의 고형연료를 연소시켜 발생하는 연소가스로부터 열을 회수하여 에너지로 사용하기 위한 열회수용 연소기에 있어서 고체연료인 바이오매스 및 고형연료(SRF)를 연소기에 정량으로 이송, 공급하기 위한 바이오매스 및 고형연료 정량 이송장치에 관한 것이다.

일반적으로 산업용 온수, 스팀 또는 고온의 가스를 필요로 하는 산업시설에서는 열에너지를 얻기 위해 연소통 내부에서 연료를 점화, 연소시켜 열에너지를 발생시키는 연소장치가 이용되고 있고, 또한 이러한 연소장치에 사용되는 연료로서 생활폐기물을 연료화한 RDF 또는 폐플라스틱을 연료화한 RPF, 바이오매스(우드팰릿, 우드칩, 팜 부산물 팰릿, 왕겨 팰릿 등) 등의 고형연료(SRF, Solid Refuge Fuel)가 경제성과 자원재활용 측면에서 많이 이용되고 있다.

이러한 종래의 연소장치는 도1에 도시된 바와 같이 내벽(12)으로 둘러싸여 화격자(17)상에 적재되는 고형연료를 연소시키는 연소실(11)을 구비한 연소기(10)와, 고형연료를 연소실(11) 내부로 공급하기 위한 연료공급부(20)를 포함하여 이루어진다.

도1에 도시된 연소장치에서는 연료호퍼(30)로부터 이송스크류(31)에 의해 고형연료가 연료공급부(20)로 공급되고, 연료공급부(20)에서는 다시 유압실린더 등의 이송수단에 의해 연료공급관(21)을 통해 연소기(10) 내부로 고형연료를 공급하게 된다.

그런데, 이러한 종래 연소장치에서 연료호퍼(30)에 적재된 바이오매스 또는 SRF 등의 고형연료를 이송스크류(31)를 통해 연료공급관(21)으로 이송, 공급하게 되는데, 바이오매스 또는 폐플라스틱을 연료화한 RPF 등은 정형화되어 있지 않아 연료호퍼 내에 끼이거나 적체되는 경우가 종종 발생하여 일정하게 정량으로 연소기에 공급하지 못하는 문제점이 있다.

본 고안은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 바이오매스 및 SRF 등의 고형연료를 정량으로 일정하게 연소기로 이송, 공급할 수 있는 연소기용 바이오매스 및 고형연료 정량 이송장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 고안에 따른 연소기용 바이오매스 및 고형연료 정량 이송장치는 외부로부터 연소공기를 공급받아 그 내부로 공급되는 고형연료를 연소시키는 연소통을 구비하고, 상기 연소통 내부로 고형연료를 공급하기 위한 연료공급관을 구비하는 연소기에 있어서, 내부에 고형연료가 적재되는 연료호퍼와, 상기 연료호퍼 내부 중앙부에 수평으로 나란하게 배치되고 서로 반대의 회전방향을 가지는 한 쌍의 스크류와,

상기 한 쌍의 스크류의 하측에 배치되어 고형연료를 교반하는 교반기 스크류와, 상기 연료호퍼의 하단에서 상기 교반기 스크류의 하측에 배치되어 상기 교반기 스크류를 통과한 고형연료를 상기 연소기 내부로 고형연료를 공급하는 연료공급관으로 일정하게 공급하기 위한 공급 스크류를 포함하여 이루어져서, 상기 교반기 스크류 상부에서 수평으로 나란하게 배치되는 상기 한 쌍의 스크류에 의해 상기 연료호퍼의 상부에 적치되어 있는 고형연료의 하중을 지지하고 상기 교반기 스크류에 작용하는 로드를 최소화하며, 상기 연소기에 설치된 연료공급관으로 고형연료를 일정하게 이송하는 것을 특징으로 하고, 또한 상기 한 쌍의 스크류가 정역구동을 통한 교차회전을 하여 고형연료의 브릿지 현상을 방지 및 해소할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공급 스크류는 공급 스크류의 블레이드 피치가 공급스크류의 후방에서 토출구가 형성되는 공급스크류의 전방으로 갈수록 점차 증가되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공급 스크류는 공급 스크류의 축의 직경이 상기 공급스크류의 후방에서 토출구가 형성되는 공급스크류의 전방으로 갈수록 점차 작아지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 한 쌍의 스크류의 각 축의 일단부에는 온수가 유입되는 온수 유입구와 온수가 유출되는 온수 유출구를 가지는 로타리 조인트가 결합되어 상기 로타리 조인트의 온수 유입구를 통해 각 스크류의 축의 내부로 온수가 공급되고 순환됨으로써 고형연료의 헌팅현상을 방지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 교반기 스크류 또는 상기 공급 스크류의 축의 일단에는 온수가 유입되는 온수 유입구와 온수가 유출되는 온수 유출구를 가지는 로타리 조인트가 결합되어 상기 로타리 조인트의 온수 유입구를 통해 스크류의 축의 내부로 온수가 공급되고 순환되는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 따르면 바이오매스 등의 고형연료를 정량으로 일정하게 연소기로 이송, 공급할 수 있는 연소기용 바이오매스 및 고형연료 정량 이송장치가 제공된다.

도1은 종래기술에 따른 연소장치를 도시한 도면이고,
도2는 본 고안이 적용된 연소장치를 보여주는 도면이며,
도3은 본 고안의 바이오매스 및 고형연료 정량 이송장치의 상세도이고,
도4는 도3의 정면도이며,
도5는 도3에서 한 쌍의 스크류 축의 상세도이다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 연소기용 바이오매스 및 고형연료 정량 이송장치를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도2는 본 고안이 적용된 연소장치를 보여주는 도면이며, 도3은 본 고안의 바이오매스 및 고형연료 정량 이송장치의 상세도이고, 도4는 도3의 정면도이며, 도5는 도3에서 한 쌍의 스크류 축의 상세도이다.

본 고안에 따른 연소기용 바이오매스 및 고형연료 정량 이송장치(300)는 내부에 고형연료가 적재되는 연료호퍼(310)와, 연료호퍼(310) 내부의 중앙부에 수평으로 나란하게 배치되고 서로 반대의 회전방향을 가지는 한 쌍의 스크류(320)와, 상기 한 쌍의 스크류(320)의 하측에 배치되는 교반기 스크류(330)와, 상기 교반기 스크류(330)의 하측에서 연료호퍼(310)의 하단에 설치되어 교반기 스크류(330)를 통과한 고형연료를 연소기(100)의 연료공급관(210)으로 일정하게 공급하기 위한 공급 스크류(340)를 포함하여 이루어진다.

상기 연료호퍼(310)는 단면이 역삼각형의 깔대기 모양으로 이루어지고 그 내부에 고형연료가 적재되는데, 사용되는 고형연료(SRF, Solid Refuge Fuel)로는 생활폐기물을 연료화한 RDF, 폐플라스틱을 연료화한 RPF, 및 바이오매스(우드팰릿, 우드칩, 팜 부산물 팰릿, 왕겨 팰릿 등) 등이 있고 이러한 고형연료는 비정형 연료가 포함된다.

연료호퍼(310)의 내부 중간에는 한 쌍의 스크류(320)가 나란하게 설치되는데, 도3,4에 도시된 바와 같이 한 쌍의 스크류(320)는 연료호퍼(310)의 내부 중간에서 수평으로 나란하게 배치되고 서로 반대의 회전방향을 가지도록 설치된다. 각 스크류(320)는 축(322)의 외부에 스크류 블레이드(323)가 형성되어 이루어지고 모터(321)에 의해 회전하게 되는데, 어느 하나의 스크류(320)가 시계방향으로 회전하면 나머지 하나의 스크류(320)는 반시계방향으로 회전하게 된다. 본 발명에서는 이러한 한 쌍의 스크류(320)에 의해 연료호퍼(310)의 상부에 적치되어 있는 고형연료의 하중을 지지하고 교반기 스크류(330)에 작용하는 로드를 최소화하여 교반기 스크류(330)에 의해 고형연료가 원활하게 연료호퍼(310)의 하단에 설치되는 공급 스크류(340)로 이송되도록 한다.

또한, 한 쌍의 스크류(320)는 서로 반대의 회전방향을 가지면서 정역구동을 통한 교차회전을 하도록 형성된다. 즉, 각 스크류(320)는 주기적으로 정회전과 역회전을 반복하여 행하게 되는데 이에 의해 고형연료의 절단과 함께 예를 들어 왼쪽의 스크류(320)가 시계방향으로, 오른쪽의 스크류(320)가 반시계방향으로 회전하면 고형연료가 주로 스크류(320) 사이를 통과하여 아래로 이동하게 되고, 반대로 왼쪽의 스크류(320)가 반시계방향으로, 오른쪽의 스크류(320)가 시계방향으로 회전하면 고형연료가 주로 스크류(320)의 양측면을 통해 아래로 이동하게 된다. 이와 같이 한 쌍의 스크류(320)가 정역구동을 통한 교차회전을 함으로써 한 쌍의 스크류(320) 상에 고형연료가 걸리는 브릿지 현상이 발생하더라도 주기적인 정역구동을 통해 연료 브릿지 현상을 해소 및 방지하게 된다.

또한, 한 쌍의 스크류(320)에는 온수 순환장치가 구비된다. 온수 순환장치는 한 쌍의 스크류(320)의 축(322) 내부로 온수를 순환시켜 가벼운 연료가 위로 튀는 헌팅 현상을 방지하기 위한 것으로 도5에 도시된 바와 같이 온수가 유입되는 온수 유입구(351)와 온수가 유출되는 온수 유출구(352)를 가지는 로타리 조인트(350)가 축(322)의 일단부에 결합되어 이루어진다. 이에 의해 온수 유입구(351)를 통해 외부로부터 온수가 공급되고 이 공급된 온수는 축(322)의 내부에 형성되는 수관(미도시)으로 공급되며, 수관의 단부로 이동한 다음 수관과 축(322)의 외벽 사이 공간을 통해 빠져 나오는 온수는 온수 유출구(352)를 통해 로타리 조인트(350)의 외부로 배출되게 된다. 온수는 그 온도가 100~200℃로서, 이동하는 배관내에서 일정 압력하에서 온수로 유지된다.

따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 구성으로 스크류(320)의 축(322)의 내부로 온수를 순환시켜 방산열을 발생시키고, 이 방산열을 이용하여 작은 비닐 조각과 같은 저밀도의 가벼운 연료를 응집시켜 연료의 헌팅현상을 방지하여 원활하게 고형연료가 이송되도록 한다.

상기 교반기 스크류(330)는 모터(331)에 의해 회전하는 축(332)의 외부에 도면에 도시된 바와 같은 블레이드(333)가 형성되어 연료호퍼(310)의 하부에서 한 쌍의 스크류(320)의 하측에 설치되는 것으로, 한 쌍의 스크류(320)를 거친 고형연료를 섞으면서 그 아래에 설치되는 공급 스크류(340)로 고형연료를 이송하게 된다. 교반기 스크류(330)에는 출력조절장치(미도시)를 부착하여 조절된 출력을 통해 공급 스크류(340)로 고형연료를 정량 이송하게 되고, 스크류(330)의 축(332)의 일단에는 한 쌍의 스크류(320)에 결합되는 로터리 조인트(350)가 마찬가지로 결합되어 축(332)의 내부로 온수가 순환되도록 한다. 로타리 조인트(350)를 포함한 온수순환장치는 전술한 한 쌍의 스크류(320)와 동일하여 여기서는 그 상세한 설명은 생략한다.

상기 공급 스크류(340)는 교반기 스크류(330)를 거친 고형연료를 연소기(100)의 연료공급관(210)으로 일정하게 공급하기 위한 것으로 교반기 스크류(330)의 하측에서 연료호퍼(310)의 하단에 설치된다. 본 발명에서 공급 스크류(340)의 축(342)의 외주면에 형성되는 블레이드(343)는 도3에 도시된 바와 같이 공급 스크류(340)의 후방에서 고형연료를 배출하는 토출구(344)가 형성되는 공급 스크류(340)의 전방 쪽으로 갈수록 블레이드(343) 피치(P)가 점차 증가되도록 형성되어 공급 스크류(340)의 후방에서 토출구(344)가 형성되는 전방으로 축(342)을 따라 이송량을 조절함으로써 토출구(344) 쪽의 연료 정체현상을 방지하게 된다.

또한, 이에 추가하여 공급 스크류관 내에 배치되는 공급 스크류(340)의 축(342)은 도3에 도시된 바와 같이 공급 스크류(340)의 후방에서 고형연료를 배출하는 토출구(344)가 형성되는 공급 스크류(340)의 전방 쪽으로 갈수록 축(342)의 직경이 점차 작아지도록 형성되어 이를 통해 추가적으로 이송량 조절 및 토출구 연료 정체 현상을 방지하게 된다. 공급 스크류(340)는 본 실시예에서 외축으로 구성되었으나 연료 형상에 따라 쌍축으로 구성할 수도 있다. 또한, 공급 스크류(340) 축(342)의 일단부에는 마찬가지로 로타리 조인트(350)가 결합되어 스크류 축(342)의 내부로 온수를 순환시키게 된다.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 연소기용 바이오매스 및 고형연료 정량 이송장치(300)의 작동방법을 설명한다.

먼저, 바이오매스 및 RPF를 포함한 고형연료가 연료호퍼(310) 내에 적재되면 연료호퍼(310)의 중간에 설치되는 한 쌍의 스크류(320)를 거쳐 교반기 스크류(330) 쪽으로 고형연료가 이동하게 되는데, 본 발명에서는 서로 반대의 회전방향을 가지는 한 쌍의 스크류(320)에 의해 연료호퍼(310)의 상부에 적치되어 있는 고형연료의 하중을 지지하고 교반기 스크류(330)에 작용하는 로드를 최소화하여 교반기 스크류(330)에 의해 고형연료가 원활하게 연료호퍼(310)의 하단에 설치되는 공급 스크류(340)로 이송되도록 한다. 또한, 한 쌍의 스크류(320)가 정역구동을 통한 교차회전을 함으로써 한 쌍의 스크류(320) 상에 고형연료가 걸리는 브릿지 현상이 발생하더라도 정역구동을 통해 연료 브릿지 현상을 해소 및 방지하게 된다. 그리고, 한 쌍의 스크류(320) 축(322)의 일단부에 로타리 조인트(350)가 결합되어 온수 유입구(351)를 통해 외부로부터 축(322)의 내부로 온수가 공급, 순환됨으로써 방산열을 발생시키고, 이 방산열에 의해 건조되면서 작은 비닐 조각과 같은 저밀도의 가벼운 연료를 응집시켜 연료의 헌팅현상을 방지하여 원활하게 연료가 이송되도록 한다.

이와 같이 한 쌍의 스크류(320)를 거친 고형연료는 그 아래에 설치되는 교반기 스크류(330)에 의해 조절된 출력을 통해 섞이면서 공급 스크류(340)로 이송되고 공급 스크류(340)에 의해 고형연료는 토출구(344)를 통해 연소기(100)의 연료공급관(210) 쪽으로 이송되는데, 전술한 바와 같이 공급 스크류(340)의 블레이드(343) 피치(P)가 토출구(344) 방향으로 갈수록 점차 증가되도록 형성되어 이송량을 조절함으로써 토출구(344) 쪽의 연료 정체현상을 방지하게 된다. 또한, 이와 함께 공급 스크류(340)의 축(342)의 직경이 토출구(344) 방향으로 갈수록 점차 작아지도록 형성되어 추가적으로 이송량 조절 및 토출구 연료 정체 현상을 방지하여 고형연료가 정량으로 공급되도록 한다.

한편, 공급 스크류(340)에 의해 이송된 고형연료는 토출구(344)를 통해 연소기(100)의 연료공급관(210) 쪽으로 이동되고, 연료공급관(210)의 일단에 형성되는 유압 실린더(220)에 의해 연소기(100) 내부의 화격자(170)로 고형연료가 이동되며, 연소기(100) 내부로 이동된 고형연료는 연소기(100)의 연소통 내부의 내벽(120)으로 둘러싸인 연소실(110) 내에서 외부로부터 연소공기가 공급되어 연소되게 된다.

한편, 본 고안의 실시예에서 온수순환장치는 한 쌍의 스크류(320), 교반기 스크류(330) 및 공급 스크류(340)에 모두 설치되었으나, 연료의 밀도에 따라 일부 스크류 또는 전체 스크류에 적용할 수 있다.

본 고안의 연소기에 사용되는 바이오 매스 또는 폐비닐, 폐플라스틱과 같은 RPF 등의 고형연료는 정형화되어 있지 않아 연료호퍼 내에 끼이거나 적체되는 경우가 종종 발생하여 연소기에 일정하게 연료를 공급하기 어렵고, 연소기에 고형연료가 일정하게 공급되지 못할 경우 연소효율이 떨어지는 문제점이 있는데, 본 고안에서는 전술한 바와 같은 구성을 가짐으로써 연소기의 연료공급관으로 고형연료가 일정하게 공급되도록 하여 연소기가 안정적으로 작동됨과 동시에 연소효율이 양호하게 유지되도록 기여하게 된다.

이상, 본 고안을 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 고안은 이에 한정되지 아니하며, 당해 기술분야의 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 고안의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능함을 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

100 : 연소기 110 : 연소실
120 : 내벽 170 : 회전 화격자
210 : 연료공급관 220 : 유압실린더
300 : 정량 이송장치 310 : 연료호퍼
320 : 한 쌍의 스크류 330 : 교반기 스크류
340 : 공급 스크류 350 : 로타리 조인트

Claims

외부로부터 연소공기를 공급받아 그 내부로 공급되는 고형연료를 연소시키는 연소통을 구비하고, 상기 연소통 내부로 고형연료를 공급하기 위한 연료공급관을 구비하는 연소기에 고형연료를 공급, 이송하는 장치에 있어서,
내부에 고형연료가 적재되는 연료호퍼와,
상기 연료호퍼 내부 중앙부에 수평으로 나란하게 배치되고 서로 반대의 회전방향을 가지는 한 쌍의 스크류와,
상기 한 쌍의 스크류의 하측에 배치되어 고형연료를 교반하는 교반기 스크류와,
상기 연료호퍼의 하단에서 상기 교반기 스크류의 하측에 배치되어 상기 교반기 스크류를 통과한 고형연료를 상기 연소기 내부로 고형연료를 공급하는 연료공급관으로 일정하게 공급하기 위한 공급 스크류를 포함하여 이루어지고,
상기 한 쌍의 스크류는 정역구동을 통한 교차회전을 하여 고형연료의 브릿지 현상을 방지 및 해소할 수 있고,
상기 공급 스크류는 공급 스크류관 내에 배치되는 공급 스크류의 축의 직경이 상기 공급스크류의 후방에서 토출구가 형성되는 공급스크류의 전방으로 갈수록 점차 작아지도록 형성되어 토출구의 연료 정체 현상을 방지하고,
상기 교반기 스크류 상부에서 수평으로 나란하게 배치되는 상기 한 쌍의 스크류에 의해 상기 연료호퍼의 상부에 적치되어 있는 고형연료의 하중을 지지하고 상기 교반기 스크류에 작용하는 로드를 최소화하며, 상기 연소기에 설치된 연료공급관으로 고형연료를 일정하게 이송하고,
상기 한 쌍의 스크류의 각 축의 일단부에는 온수가 유입되는 온수 유입구와 온수가 유출되는 온수 유출구를 가지는 로타리 조인트가 결합되어 상기 로타리 조인트의 온수 유입구를 통해 각 스크류의 축의 내부로 온수가 공급되고 순환됨으로써 고형연료의 헌팅현상을 방지하는 것을 특징으로 하는 연소기용 바이오매스 및 고형연료 정량 이송장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 연료호퍼는 단면이 역삼각형으로 이루어지는 연소기용 바이오매스 및 고형연료 정량 이송장치.
제1항에 있어서,
상기 공급 스크류는 공급 스크류의 블레이드 피치가 공급스크류의 후방에서 토출구가 형성되는 공급스크류의 전방으로 갈수록 점차 증가되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연소기용 바이오매스 및 고형연료 정량이송장치.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 교반기 스크류 또는 상기 공급 스크류의 축의 일단에는 온수가 유입되는 온수 유입구와 온수가 유출되는 온수 유출구를 가지는 로타리 조인트가 결합되어 상기 로타리 조인트의 온수 유입구를 통해 스크류의 축의 내부로 온수가 공급되고 순환되는 것을 특징으로 하는 연소기용 바이오매스 및 고형연료 정량이송장치.