KR200485464Y1

KR200485464Y1 - 연소장치

Info

Publication number: KR200485464Y1
Application number: KR2020150006248U
Authority: KR
Inventors: 김상권
Original assignee: 에너원 주식회사
Priority date: 2015-09-18
Filing date: 2015-09-18
Publication date: 2018-01-11
Also published as: KR20170001134U

Abstract

본 고안에 따른 연소장치는 내부로 공급되는 고형연료를 연소시키는 연소장치에 있어서, 상기 연소장치의 하부에 수직으로 설치되어 고형연료를 연소장치내로 안내하는 연료공급관과, 상기 연료공급관을 통해 공급되는 고형연료가 상면에 공급되어 연소되도록 상기 연소장치 내의 바닥에 설치되는 회전 화격자를 포함하여 이루어지고, 상기 연료공급관을 통해 공급되는 고형연료를 연소시키기 위해 상기 회전 화격자의 상측에 결합되는 연소실의 벽체는 세로로 배치되는 다수의 수관이 둘레방향으로 배치되는 수관벽체로 이루어지는 수관식 보일러로 구성되며, 상기 수관식 보일러의 외측에서 수관벽체에 수평으로 결합되며 환형의 튜브형상으로 이루어지는 공기헤더가 구비되고, 상기 공기헤더의 내측에는 수평방향으로 다수의 공기주입노즐이 구비되고 상기 공기주입노즐의 단부가 각각의 수관 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

연소장치{COMBUSTION APPARATUS}

본 고안은 열회수용 연소장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연소실 내에 고체연료 등을 연소시켜 발생하는 연소가스로부터 열을 회수하여 에너지로 사용하기 위한 열회수용 연소장치에 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 고형연료가 경제성과 자원재활용 측면에서 많이 이용되고 있다.

이러한 연소장치 중에서 본 출원인에 의해 개발된 연소장치가 도1에 도시되어 있다. 도1에 도시된 바와 같이 이 연소장치(1)는 내부에 고형연료를 연소시키는 연소통(10)과, 연소통(10)으로부터 고온의 연소가스를 보일러(50)로 배출하기 위한 연소가스배출부(30)를 포함하여 이루어지고, 연소통(10)은 내벽(12)으로 둘러싸여 연료공급관(17a)으로부터 화격자(17) 상으로 공급되는 고형연료를 연소시키는 연소실(11)과 내벽(12) 외측 둘레에 형성되어 연소실(11) 내부로 연소공기를 공급하는 선회류 공급실(13)과 연소통(10)의 중벽(14)과 외벽(16) 사이에 형성되어 외부로부터 공급된 연소공기를 선회류 공급실(13)에 공급하기 위한 공냉실(15)로 구성된다. 선회류 공급실(13)에는 공급된 연소공기가 보다 잘 선회할 수 있도록 선회안내날개(13a)가 나선형상으로 상부에서 하부까지 형성된다.

한편, 연소실(11)에서 발생되는 고온의 연소가스가 배출되어 가스챔버를 구성하는 연소가스배출부(30)는 연소통(10)의 상부에 장착되고 중공의 형상으로 이루어져 연소가스배출부(30)의 하부는 연소통(10)의 상부와 연통되고, 측면 일측은 보일러(50)와 연통되어 연소실(11)에서 고형연료의 연소에 의해 발생된 고온의 연소가스를 보일러(50)로 공급하게 된다.

상기 연소장치(1)에서 고형연료가 연소되는 데 필요한 연소공기는 외부로부터 공냉실(15)의 접선방향으로 공급되고 공냉실(15)에 공급된 연소공기는 공냉실(15)의 상부로 이동하여 중벽(14)의 연소공기공급통로(14a)를 통해 다시 선회류 공급실(13)로 공급된다. 선회류 공급실(13)로 공급된 연소공기는 상부에서 선회안내날개(13a)에 의해 안내되어 선회하면서 하부로 이동한 다음 내벽(12)에 형성된 연소공기공급통로를 통해 연소실(11) 내부로 회전하면서 공급되게 된다. 따라서, 단순히 연소공기가 연료에 직선방향으로 공급될 때에 비해 연소실(11)이 작더라도 대부분의 연료에 연소공기가 직접 접촉하게 되어 제조원가는 낮추면서 열효율을 향상시키게 된다. 그리고, 외부공기가 공냉실(15)의 상부로 이동한 후 다시 선회류 공급실(13)의 하부로 이동하면서 이동거리가 길어져 선회류 공급실(13)에서 보다 확실한 예열효과를 볼 수 있음과 동시에 공냉실(15)이 선회류 공급실(13)로부터 외부로의 열차단기능을 보다 확실하게 수행할 수 있게 된다.

그런데, 이와 같은 도1의 연소장치의 경우 고형연료의 연소열에 의해 연소실 벽체가 고온에 계속적으로 노출되기 때문에 연소실 벽체를 냉각시키기 위해 공냉실 또는 수냉실을 구비하여야 장기간 사용시 연소통의 열화나 변형을 방지할 수 있고 또한, 고형연료의 연소에 의해 발생하는 고온의 연소가스를 보일러(50)로 공급하기 위해 연소통 상부에 연소가스배출부(30)를 설치하여야 하는 등 설비 구성이 많아지고 따라서 그 설비의 비용이 비싼 문제점이 있다.

본 고안은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 종래 연소장치에서 부품을 단순화시켜 경제적이면서도 효율적인 연소장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 고안에 따른 연소장치는 내부로 공급되는 고형연료를 연소시키는 연소장치에 있어서, 상기 연소장치의 하부에 수직으로 설치되어 고형연료를 연소장치내로 안내하는 연료공급관과, 상기 연료공급관을 통해 공급되는 고형연료가 상면에 공급되어 연소되도록 상기 연소장치 내의 바닥에 설치되는 회전 화격자를 포함하여 이루어지고, 상기 연료공급관을 통해 공급되는 고형연료를 연소시키기 위해 상기 회전 화격자의 상측에 결합되는 연소실의 벽체는 세로로 배치되는 다수의 수관이 둘레방향으로 배치되는 수관벽체로 이루어지는 수관식 보일러로 구성되며, 상기 수관시 보일러의 외측에서 수관벽체에 수평으로 결합되며 환형의 튜브형상으로 이루어지는 공기헤더가 구비되고, 상기 공기헤더의 내측에는 수평방향으로 다수의 공기주입노즐이 구비되고 상기 공기주입노즐의 단부가 각각의 수관 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공기헤더는 다수 개로 이루어지고 다수의 공기헤더는 상기 수관벽체의 외측에서 수직으로 일정 간격 이격되어 배치되며, 각 공기헤더의 내주면에는 수관 사이에 배치되는 다수의 공기주입노즐이 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 따르면 내부에 고형연료를 연소시키는 종래 연소실 벽체를 제거하고 수관 보일러를 구성하는 수관벽체를 화격자상에 바로 결합시켜 부품을 단순화시켜 경제적이면서도 효율적인 수관보일러 일체식 연소장치가 제공된다.

도1은 종래 기술에 따른 연소장치를 도시한 도면이고,
도2는 본 고안에 따른 연소장치를 도시한 도면이며,
도3은 도2에서 수평 단면도이다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 연소장치를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도2는 본 고안에 따른 연소장치를 도시한 도면이고, 도3은 도2에서 화격자에 직접 결합되는 수관식 보일러의 수평 단면도이다.

본 고안의 연소장치는 연소장치의 하부에 수직으로 설치되어 고형연료를 연소장치 내부로 공급하기 위한 연료공급관(210)과, 연료공급관(210)을 통해 공급되는 고형연료가 상면에 공급되어 연소되도록 연소장치 내부의 바닥에 설치되는 회전 화격자(170)와, 연료공급관(210)을 통해 공급되는 고형연료를 연소시키기 위해 상기 회전 화격자(170)의 상측에 형성되는 연소실의 벽체는 수관식 보일러(300)를 구성하는 세로로 배치되는 다수의 수관(311)이 연소실을 감싸도록 둘레방향으로 배치되는 수관벽체(310)로 구성된다.

연료공급관(210)은 연소장치 하부 중앙에 수직하게 설치되고 그 내부에는 고형연료를 회전 화격자(170) 상으로 공급하기 위한 이송스크류(미도시)가 설치된다.

또한 연료공급관(210)의 외측에는 연료공급관(210)보다 직경이 크고 동심원 형상으로 형성되며 공기공급수단에 의해 연소공기를 회전 화격자(170) 상에 공급된 고형연료의 저면으로 공급하기 위한 하부연소공기공급관(230)이 형성된다.

연료공급관(210)의 상단에는 연소실(110) 내로 돌출 형성되어 콘 형상의 서플라이콘(211)이 형성된다. 서플라이콘(211)에는 하부연소공기공급관(230)으로부터 공급된 연소공기가 유입되는 급기노즐(213)이 둘레방향으로 다수 형성되어 있어 이에 의해 연료공급관(210)으로부터 공급되는 고형연료가 서플라이콘(211)의 상부에서 급기노즐(213)을 통해 공급되는 연소공기에 의해 연소되게 된다. 서플라이콘(211)의 가장자리에는 둘레방향을 따라 아래로 절곡되고 하향 경사지게 형성되며 회전화격자(170)에 결합되어 고형연료를 화격자(170)의 상면으로 안내하는 경사안내부(212)가 추가적으로 형성되어 서플라이콘(211)의 상면에서 일부 연소된 고형연료가 경사안내부(212)를 따라 회전 화격자(170)로 이동하게 된다. 또한, 경사안내부(212)가 회전 화격자(170)와 결합되어 형성됨으로써 회전 화격자(170)와 서플라이콘(211)이 함께 회전하게 된다.

한편, 연소장치내의 하부 가장자리에는 회전 화격자(170)의 둘레방향으로 연소된 고형연료의 재가 배출되는 재배출통로(190)가 형성되고, 재배출통로(190)의 하부 일측에는 재를 외부로 배출하기 위한 재배출관이 설치된다. 그리고, 재배출통로(190)의 외벽 일측에는 재배출통로(190)를 냉각시키기 위해 냉각공기를 공급하기 위한 냉각공기공급관(191)이 재배출통로(190) 외벽의 접선방향으로 형성된다. 따라서, 냉각공기공급관(191)에 의해 공급되는 냉각공기가 재배출통로(190)를 회전하면서 배출되는 재에 의해 가열되는 재배출통로(190)를 냉각시키게 된다.

또한, 연소장치 내부의 바닥에는 회전가능하게 설치되는 회전 화격자(170)가 구비된다. 회전 화격자(170)는 원판형상으로 그 상면에 공급된 고형연료를 연소시키기 위한 것으로, 1rev/1분 내지 1rev/3분의 회전속도로 회전하게 된다. 회전 화격자(170)의 중앙에는 고형연료를 공급하기 위한 연료공급관(210)이 형성된다.

상기와 같은 구성에 의해 연료공급관(210)을 통해 생활폐기물을 연료화한 RDF 또는 폐플라스틱을 연료화한 RPF, 바이오매스(우드팰릿, 우드칩, 팜 부산물 팰릿, 왕겨 팰릿 등) 등의 고형연료(SRF)가 서플라이콘(211)으로 공급되고, 연료공급관(210)의 서플라이콘(211)에 형성된 급기노즐(213)을 통해 고형연료의 저면으로 직접 연소공기가 공급되게 된다.

한편, 연료공급관(210)을 통해 공급되는 고형연료를 연소시키기 위해 상기 회전 화격자(170)의 상측에 형성되는 연소실 벽체는 종래 도1에서와 같이 수냉실과 공냉실이 구비되는 종래 연소실 벽체와 달리, 본 발명에서는 이러한 수냉실 및 공냉실의 연소실 벽체를 제거하고 회전 화격자(170) 상측에 직접 수관식 보일러(300)를 구성하는 세로로 배치되는 다수의 수관(311)이 둘레방향으로 설치되는 수관벽체(310)로 구성된다. 또한, 이 수관 보일러(300)를 구성하는 수관벽체(310)에는 공기헤더(320)가 결합된다. 공기헤더(320)는 도3에 도시된 바와 같이 수관벽체(310)의 외측에서 수관벽체(310)에 수평으로 결합되며 환형의 튜브형상으로 이루어지고, 공기헤더(320)의 내측에는 수평방향으로 다수의 공기주입노즐(321)이 구비되어 공기주입노즐(321)의 단부가 각각의 수관(311) 사이에 배치된다. 또한, 공기헤더(320)는 다수 개로 이루어지고 본 실시예에서는 3개의 공기헤더(320)가 수직으로 일정 간격 이격되어 배치된다.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 수관보일러 일체식 연소장치의 작동방법을 설명한다.

먼저, 연료호퍼(미도시)로부터 공급되는 고형연료가 연료공급관(210) 내에 설치된 이송스크류에 의해 연소실(110) 내로 공급되고, 연소실(110) 내부로 공급된 고형연료는 예열버너 및 점화버너(미도시)에 의해 예열 및 점화되어 연소되게 된다. 그리고, 회전 화격자(170)의 상측으로 공급된 고형연료는 연소되면서 연료의 계속적 공급으로 인해 시간이 지남에 따라 회전 화격자(170)의 가장자리로 이동하게 되고, 회전형 화격자(170)의 가장자리에서는 연료가 연소되어 생성되는 재는 회전형 화격자(170)가 회전하면서 재배출구(190)를 통해 배출된다.

그리고, 고형연료가 연소되는 데 필요한 연소공기가 하부연소공기공급관(230)에 의해 공급되는 방식을 설명하면, 연료공급관(210)의 외측에 형성된 하부연소공기공급관(230)에 의해 공급되는 연소공기가 연료공급관(210)의 서플라이콘(211)에 형성된 급기노즐(213)을 통해 공급되어 서플라이콘(211)상에 적재된 고형연료의 하부로 연소공기가 공급됨으로써 적재된 고형연료가 원활하게 연소된다.

그리고, 이와 같은 고형연료의 연소에 의해 종래 연소장치의 연소통은 고온에 노출되기 때문에 수냉실과 공냉실이 구비되는데, 이와 달리 이러한 수냉실 및 공냉실의 연소실 벽체를 제거하고 회전 화격자(170) 상측에 직접 수관식 보일러(300)를 구성하는 수관벽체(310)가 형성되어 고형연료의 연소열로부터 직접 열을 회수하게 된다.

한편, 수관벽체(310)의 외측에 수평으로 설치되는 공기헤더의 공기주입노즐로부터 추가적으로 연소공기가 공급되어 회전 화격자상에서 미연소되어 연소가스와 함께 상승하는 미연소 연료분의 2차 연소를 도모함으로써 연소효율이 향상되게 된다.

또한, 이 때 연소장치의 장시간 운전시에는 비산재가 수관벽체(310)의 수관(311)에 고착되어 클링커가 발생할 수 있는데, 각각의 수관(311) 사이에 배치되는 공기헤더(320)의 공기주입노즐(321)에 의해 외부로부터 공기가 계속적으로 주입됨으로써 수관벽체(310) 내부의 수관(311)에 클링커가 생성되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 고안에서는 상기와 같이 내부에 고형연료를 연소시키는 종래 연소실 벽체를 제거하고 수관 보일러를 구성하는 수관벽체를 화격자상에 바로 결합시켜 부품을 단순화시켜 경제적이면서도 효율적인 수관보일러 일체식 연소장치가 제공된다.

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.

170 : 회전 화격자 210 : 연료공급관
211 : 서플라이콘 213 : 급기노즐
230 : 하부연소공기공급관 310 : 수관벽체
311 : 수관 320 : 공기헤더
321 : 공기주입노즐

Claims

내부로 공급되는 고형연료를 연소시키는 연소장치에 있어서,
상기 연소장치의 하부에 수직으로 설치되어 고형연료를 연소장치내로 안내하는 연료공급관과,
상기 연료공급관을 통해 공급되는 고형연료가 상면에 공급되어 연소되도록 상기 연소장치 내의 바닥에 설치되는 회전 화격자를 포함하여 이루어지고,
상기 연료공급관을 통해 공급되는 고형연료를 연소시키기 위해 상기 회전 화격자의 상측에 결합되는 연소실의 벽체는 세로로 배치되는 다수의 수관이 둘레방향으로 배치되는 수관벽체로 이루어지는 수관식 보일러로 구성되며,
상기 수관식 보일러의 외측에서 상기 수관벽체에 수평으로 결합되며 환형의 튜브형상으로 이루어져 상기 고형연료의 연소에 필요한 연소공기를 공급하는 공기헤더가 구비되고,
상기 공기헤더의 내측에는 수평방향으로 다수의 공기주입노즐이 구비되고 상기 공기주입노즐의 단부가 각각의 수관 사이에 배치되어 연소에 필요한 연소공기를 공급함과 동시에 수관에 클링커가 생성되는 것을 방지하고,
상기 공기헤더는 다수 개로 이루어지고 다수의 공기헤더는 상기 수관벽체의 외측에서 수직방향으로 일정 간격 이격되어 배치되며, 각 공기헤더의 내주면에는 수관 사이에 배치되는 다수의 공기주입노즐이 구비되는 것을 특징으로 하는 연소장치.
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