KR20070091716A - 바이오 연료의 혼합 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바이오 연료와 보일러 연료와의 점성 차이에 따른 연료에 있어서 혼합량을 균일하게 하고 동시에 공급되는 연료의 혼합효율을 향상시켜 연료를 공급함으로써 연소효율을 높일 수 있도록 하는 바이오 연료의 혼합 공급장치에 관한 것으로, 바이오 연료와 보일러 연료를 각각 저장하고 공급하는 바이오 연료탱크 및 보일러 연료탱크와, 상기 바이오 연료탱크와 보일러 연료탱크에 각각 연결되어 탱크의 압력차이에 따른 공급량의 변화를 조정하여 적정량의 연료를 공급하게 하는 제 1 및 제 2유량조절기와, 상기 제 1 및 제 2유량조절기와 연결되고 제 1연료공급펌프와 연결되어 이 제 1연료공급펌프가 펌핑할 때 바이오 연료와 보일러 연료의 점도 차이에 의한 흐름을 일정하게 조정하여 혼합된 연료로 공급하는 연료공급장치와, 상기 제 1연료공급펌프와 연결되어 상기 연료공급장치로부터 공급된 연료를 고압으로 분사하여 1차로 미세한 입자상으로 혼합하고 2차로 혼합된 연료를 스월시켜 더욱 미세한 입자상으로 혼합시켜 분무화시키는 연료혼합장치와, 상기 연료혼합장치와 연결되는 혼합연료공급라인을 통해 연결되어 보일러 버너로 혼합 연료를 공급 제어하는 자동 밸브와, 상기 보일러 연료탱크와 연결되어 보일러 연료탱크의 연료를 자동 밸브를 통해 직접 보일러 버너로 공급하여 보일러의 초기 점화를 돕는 제 2연료공급펌프를 구성한 것을 특징으로 한다.

바이오 연료, 연료공급장치, 연료혼합장치

Description

바이오 연료의 혼합 공급장치{mixture feed mechanism of bio fuel}

도 1은 본 발명의 일 실시 예를 예시한 바이오 연료의 혼합 공급장치에 따른 계통도이다.

도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 연료공급장치의 단면도이다.

도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 연료혼합장치의 단면도이다.

본 발명은 바이오 연료를 기존의 보일러 연료(경유, 등유, 정제유) 등과 일정비율로 혼합하여 공급하는 장치에 관한 것으로, 특히 바이오 연료와 보일러 연료와의 점성 차이에 따른 연료의 혼합량을 균일하게 하고 동시에 공급되는 연료의 혼합효율을 향상시켜 연료를 공급함으로써 연소효율을 높일 수 있도록 하는 바이오 연료의 혼합 공급장치에 관한 것이다.

현재 우리가 사용하고 있는 에너지원은 대부분, 석유, 석탄 등과 같은 화석연료이므로 에너지 수급, 환경오염 등 많은 문제를 노출하고 있다.

따라서 이를 해결하기 위한 다양한 형태의 대체 에너지원 개발 노력이 활발하게 이루어지고 있으며, 그 중에 하나가 동물 또는 식물의 지방 또는 재생유지로 부터 만들어지는 바이오 연료가 생산되고 있다.

이러한 바이오 연료는 동, 식물성 기름에 물과 첨가제를 반응시켜 나오는 물질로 기존의 석유(예로, 등유)와 특성이 거의 같고, 연소시 공해가 거의 발행하지 않기 때문에 새로운 에너지로 각광받고 있다. 이러한 동, 식물성 기름을 재료로 하는 바이오 연료의 경우 일반 석유와 점도 차이가 있어 연료를 공급할 때 문제점이 발생할 수 있다.

종래의 바이오 연료의 공급장치는, 바이오 연료와 보일러 연료가 분리된 상태로 하여 보일러에 공급하게 되는데, 이때 보일러 버너에서 바이오 연료와 보일러 연료가 분리된 채 연소하게 되므로 바이오 연료와 보일러 연료의 공급량 변화에 의한 연소조건이 바뀌는 현상이 발생되고, 또한 서로 다른 점화온도와 점도가 다른 성질을 갖는데도 불구하고 각 연료가 분리상태에서 공급 연소되어 불완전연소가 발생하게 되므로 연소효율이 떨어지는 현상이 발생한다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 바이오 연료와 보일러 연료를 정확한 비율로 혼합하여 공급함으로써 혼합된 연료가 동일한 조건에서 연소되어 연소효율을 높이고 완전연소로 인한 대기오염을 현격히 줄일 수 있도록 하는 바이오 연료의 혼합 공급장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 바이오 연료와 보일러 연료를 각각 저장하고 공급하는 바이오 연료탱크 및 보일러 연료탱크와, 상기 바이오 연료 탱크와 보일러 연료탱크에 각각 연결되어 탱크의 압력차이에 따른 공급량의 변화를 조정하여 적정량의 연료를 공급하게 하는 제 1 및 제 2유량조절기와, 상기 제 1 및 제 2유량조절기와 연결되고 제 1연료공급펌프와 연결되어 이 제 1연료공급펌프가 펌핑할 때 바이오 연료와 보일러 연료의 점도 차이에 의한 흐름을 일정하게 조정하여 혼합된 연료로 공급하는 연료공급장치와, 상기 제 1연료공급펌프와 연결되어 상기 연료공급장치로부터 공급된 연료를 고압으로 분사하여 1차로 미세한 입자상으로 혼합하고 2차로 혼합된 연료를 스월(Swirl)시켜 더욱 미세한 입자상으로 혼합시켜 분무화시키는 연료혼합장치와, 상기 연료혼합장치와 연결되는 혼합연료공급라인을 통해 연결되어 보일러 버너로 혼합 연료를 공급 제어하는 자동 밸브와, 상기 보일러 연료탱크와 연결되어 보일러 연료탱크의 연료를 자동 밸브를 통해 직접 보일러 버너로 공급하여 보일러의 초기 점화를 돕는 제 2연료공급펌프를 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 상기 연료혼합장치를 통해 보일러 버너로 공급되는 혼합 연료의 잉여 연료를 바이패스 하는 바이패스 밸브를 혼합연료잉여라인을 통해 설치한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 비상시 보일러 연료를 전용으로 사용할 수 있도록 보일러연료공급라인에 비상용 밸브를 설치한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 연료공급장치는, 혼합연료공급관과, 이 혼합연료공급관에 설치되는 바이오 연료 공급관으로 구성하되, 상기 혼합연료공급관은 제 1유체공급부와 경사진 유도부를 통해 단면적이 줄어들어 유체의 유속을 증가시키는 제 2 유체공급부로 구성되고, 상기 제 1유체공급부와 제 2유체공급부에 플랜지가 형성되고, 상기 제 1유체공급부에 직각 방향으로 보일러 연료를 공급하는 보일러 연료 공급관을 설치하되, 보일러 연료의 흐름을 제어하여 바이오 연료와의 혼합량을 일정하게 하기 위하여 약 45°내외의 각도를 갖는 곡관으로 형성되고, 상기 바이오 연료 공급관은 직선으로 되고 제 1유체공급부에 센터링 위치되어 플랜지를 매개로 혼합연료공급관에 설치한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 연료혼합장치는, 제 1연료공급펌프로부터 연결되어 펌핑된 혼합 연료를 1차로 미세한 입자상으로 고압으로 분사하도록 다수의 미세 노즐구멍이 천공된 1차 혼합관과, 상기 1차 혼합관과 플랜지로 연결되어 1차 혼합관의 노즐구멍으로부터 분사된 혼합 연료를 스월시켜 더욱 미세한 입자상으로 분무화시켜 공급되도록 내벽에 나선상의 스월판이 형성된 2차 혼합관으로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예를 예시한 바이오 연료의 혼합 공급장치에 따른 계통도이고, 도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 연료공급장치의 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 연료혼합장치의 단면도를 도시한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예로서 보일러에 있어서, 통상 사용하는 보일러 연료에 바이오 연료를 혼합하여 공급하는 계통도를 도시한 것이다.

도면부호 10은 바이오 연료를 저장하고 공급하는 바이오 연료탱크이고, 도면부호 12는 보일러 연료를 저장하고 공급하는 보일러 연료탱크를 도시한 것이다.

상기 바이오 연료탱크(10)와 보일러 연료탱크(12)는 파이프 라인을 통해 각 탱크(10)(12)의 압력차이에 따른 공급량의 변화를 조정하여 적정량의 연료를 공급하는 제 1유량조절기(14)와 제 2유량조절기(16)에 각각 연결된다.

상기 각 탱크(10)(12)와 제 1유량조절기(14) 및 제 2유량조절기(16) 사이에는 연료의 역류를 차단하는 체크밸브(18)(20)이 각각 설치된다.

상기 제 1 및 제 2유량조절기(14)(16)는 연료공급장치(50)와 연결되고, 이 연료공급장치(50)는 제 1연료공급펌프(22)와 연결되어 이 제 1연료공급펌프(22)의 구동에 의해 상기 제 1 및 제 2유량조절기(14)(16)를 통해 각각 공급된 바이오 연료와 보일러 연료가 연료공급장치(50)에 유입되어 혼합이 이루어진다.

상기 연료공급장치(50)는 제 1연료공급펌프(22)가 펌핑할 때 바이오 연료와 보일러 연료의 점도 차이에 의한 흐름을 조정하여 바이오 연료와 보일러 연료의 혼합량을 일정하게 하여 혼합된 연료로 공급하는 역할을 한다. 이를 위해 도 2에 도시된 바와 같이 연료공급장치(50)는 혼합연료공급관(52)과, 이 혼합연료공급관(52)에 설치되는 바이오 연료 공급관(66)으로 구성하되, 상기 혼합연료공급관(52)은 제 1유체공급부(54)와 경사진 유도부(56)를 통해 단면적이 줄어들어 유체의 유속을 증가시키는 제 2유체공급부(58)로 구성되고, 상기 제 1유체공급부(54)와 제 2유체공급부(58)의 양단에 플랜지(60)(62)가 형성되고, 상기 제 1유체공급부(54)에 직각 방향으로 보일러 연료를 공급하는 보일러 연료 공급관(64)을 설치하되, 상기 보일 러 연료 공급관(64)이 보일러 연료의 흐름을 제어하여 바이오 연료와의 혼합량을 일정하게 하기 위하여 약 45°내외의 각도를 갖는 곡관으로 형성되고, 상기 바이오 연료 공급관(66)은 직선으로 되고 제 1유체공급부(54)에 센터링 위치되어 플랜지(68)를 매개로 혼합연료공급관(52)에 설치된다. 도면 중 설명부호 70, 72는 파이프 라인과 연결되는 플랜지를 도시한 것이다.

상기 연료공급장치(50)와 연결된 제 1연료공급펌프(22)는 연료공급장치(50)로부터 공급된 연료를 고압으로 분사시켜 미세한 입자로 혼합 분무화시키는 연료혼합장치(80)와 연결된다.

상기 연료혼합장치(80)는 도 3에 도시된 바와 같이 제 1연료공급펌프(22)로부터 플랜지(82)를 매개로 연결되어 펌핑된 혼합 연료를 1차로 미세한 입자상으로 고압으로 분사하도록 다수의 미세 노즐구멍(86)이 천공된 1차 혼합관(84)이 설치되고, 이 1차 혼합관(84)과 플랜지(88)(90)를 매개로 2차 혼합관(92)이 연결된다. 상기 2차 혼합관(92)의 내벽에는 상기 노즐구멍(86)으로부터 분사된 혼합 연료를 스월시켜 더욱 미세한 입자상으로 분무화시켜 공급되도록 나선상의 스월판(94)이 형성되어 구성된다. 도면 중 설명부호 96은 파이프 라인과 연결되는 플랜지를 도시한 것이다.

상기 연료혼합장치(80)는 혼합연료공급라인(24)을 통해 연결되어 보일러 버너(26)로 혼합 연료를 공급 제어하는 자동 밸브(28)와 연결된다.

상기 보일러 연료탱크(12)는 보일러 버너(26)와 자동 밸브(30)를 통해 보일러연료공급라인(32)과 연결되고 이 보일러연료공급라인(32)에 제 2연료공급펌프 (34)가 설치되어 보일러의 초기 점화시, 또는 비상시에 제 2연료공급펌프(34)를 구동시켜 자동 밸브(30)를 통해 보일러 버너(26)로 보일러 연료를 공급하도록 구성한 것이다.

상기에서 바이오 연료와 보일러 연료를 사용하지 않고 보일러 연료만을 보일러 버너(26)에 공급할 경우에는 보일러연료공급라인(32)에 설치된 비상용 밸브(36)의 제어에 의해 제 2연료공급펌프(34)를 구동시킴으로써 이루어진다.

한편, 상기 연료혼합장치(50)를 통해 보일러 버너(26)로 공급되는 혼합 연료의 과다 공급을 막기 위해 연료혼합장치(50)와 제 1연료공급펌프(22) 사이에 혼합연료잉여라인(38)을 설치하고 이를 통해 바이패스 밸브(40)가 설치된다.

도면 중 설명부호 42는 유체의 압력을 체크하는 압력게이지이고, 44, 45, 46, 47은 각 파이프 라인에 설치된 개폐밸브를 도시한 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 경유, 등유 또는 정제유와 같이 통상적인 보일러 연료가 보일러 연료탱크(12)에 공급되고, 동물 또는 식물성 기름 또는 동/식물성 혼합 기름 또는 폐기름을 주재료로 하고 물과 첨가제를 통해 만들어진 바이오 연료가 바이오 연료탱크(10)에 공급된다.

먼저, 보일러의 초기 점화를 위해 보일러연료공급라인(32)의 밸브(45)를 열고 보일러 연료를 제 2연료공급펌프(34)를 통해 자동 밸브(30)를 따라 보일러 버너(26)에 공급하여 보일러를 점화시킨다.

상기와 같이 초기 점화가 이루어진 다음에는 상기 밸브(45)를 닫고 바이오 연료와 보일러 연료를 혼합하여 공급한다.

상기 바이오 연료탱크(10)와 보일러 연료탱크(12)에 각각 저장되어 있는 바이오 연료와 보일러 연료는 각 체크밸브(18)(20)와 제 1유량조절기(14)와 제 2유량조절기(16)를 통해 일정량으로 각기 연료공급장치(50)로 공급되며, 이때 바이오 연료는 바이오 연료 공급관(66)을 통해 직진성을 갖고 공급되고 보일러 연료는 곡관으로 이루어진 보일러 연료 공급관(64)을 통해 흐름이 억제되면서 공급이 이루어지게 되어 바이오 연료가 보일러 연료에 비하여 상대적으로 점성이 높은 것을 극복하고 혼합연료공급관(52)에 도달한 바이오 연료와 보일러 연료는 경사진 유도부(56)를 거치면서 제 2유체공급부(58)에서 혼합이 이루어지며 제 1연료공급펌프(22)를 통해 연료혼합장치(80)로 공급이 이루어지게 되고, 혼합 연료는 1차 혼합관(84)의 미세 노즐구멍(86)을 통해 고압 분사되어 미세한 입자상으로 되고 이어서 2차 혼합관(84)의 스월판(94)을 통해 스월되면서 고속으로 이동이 이루어지면서 더욱더 미세한 입자상으로 분무화되어 혼합연료는 혼합연료공급라인(24)의 개방된 밸브(46)(47)를 지나 자동 밸브(28)를 거쳐 보일러 버너(26)에 공급이 이루어져 보일러가 운전되는 것이다.

상기와 같이 바이오 연료와 보일러 연료가 혼합되어 혼합연료공급라인(24)을 통해 공급됨에 있어서, 혼합 연료가 과다하게 공급되면 혼합연료잉여라인(38)의 바이패스 밸브(40)에 의하여 제 1연료공급펌프(22)로 바이패스 되어 제 1연료공급펌프(22)에서 다시 연료혼합장치(80)로 공급이 이루어지게 되는 것이다.

한편, 상기와 같이 혼합 연료를 공급하다가 혼합연료공급라인(24)이 이상이 발생하게 되면, 순수한 보일러 연료만을 공급하여 보일러의 운전을 계속할 수 있 다.

이때에는 보일러연료공급라인(32)의 비상밸브(36)를 잠그고 시동을 위한 밸브(45)를 열어 보일러 연료가 제 2연료공급펌프(34)의 구동에 따라 자동 밸브(30)를 통해 보일러 버너(26)로 공급하게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 바이오 연료의 혼합 공급장치에 의하면, 점성이 다른 바이오 연료와 보일러 연료를 정확한 비율로 혼합하여 공급하고 동시에 혼합 연료의 분무화를 향상시켜 연소효율을 높이고 완전연소로 인한 대기오염을 현격히 줄일 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (5)

1. 바이오 연료와 보일러 연료를 각각 저장하고 공급하는 바이오 연료탱크 및 보일러 연료탱크와;

   상기 바이오 연료탱크와 보일러 연료탱크에 각각 연결되어 탱크의 압력차이에 따른 공급량의 변화를 조정하여 적정량의 연료를 공급하게 하는 제 1 및 제 2유량조절기와;

   상기 제 1 및 제 2유량조절기와 연결되고 제 1연료공급펌프와 연결되어 이 제 1연료공급펌프가 펌핑할 때 바이오 연료와 보일러 연료의 점도 차이에 의한 흐름을 조정하여 바이오 연료와 보일러 연료의 혼합량을 일정하게 하여 혼합된 연료로 공급하는 연료공급장치와;

   상기 제 1연료공급펌프와 연결되어 상기 연료공급장치로부터 공급된 연료를 고압으로 분사하여 1차로 미세한 입자상으로 혼합하고 2차로 혼합된 연료를 스월시켜 더욱 미세한 입자상으로 혼합시켜 분무화시키는 연료혼합장치와;

   상기 연료혼합장치와 연결되는 혼합연료공급라인을 통해 연결되어 보일러 버너로 혼합 연료를 공급 제어하는 자동 밸브와;

   상기 보일러 연료탱크와 보일러연료공급라인을 통해 연결되어 보일러 연료탱크의 연료를 자동 밸브를 통해 직접 보일러 버너로 공급하여 보일러의 초기 점화를 돕는 제 2연료공급펌프를 구성한 것을 특징으로 하는 바이오 연료의 혼합 공급장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 연료혼합장치를 통해 보일러 버너로 공급되는 혼합 연료의 잉여 연료를 바이패스 하는 바이패스 밸브를 혼합연료잉여라인에 설치한 것을 특징으로 하는 바이오 연료의 혼합 공급장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 보일러연료공급라인에 비상시 보일러 연료를 전용으로 사용할 수 있도록 비상용 밸브를 설치한 것을 특징으로 하는 바이오 연료의 혼합 공급장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 연료공급장치는, 혼합연료공급관과, 이 혼합연료공급관에 설치되는 바이오 연료 공급관으로 구성하되, 상기 혼합연료공급관은 제 1유체공급부와 경사진 유도부를 통해 단면적이 줄어들어 유체의 유속을 증가시키는 제 2유체공급부로 구성되고, 상기 제 1유체공급부와 제 2유체공급부에 플랜지가 형성되고, 상기 제 1유체공급부에 직각 방향으로 보일러 연료를 공급하는 보일러 연료 공급관을 설치하되, 보일러 연료의 흐름을 제어하여 바이오 연료와의 혼합량을 일정하게 하기 위하여 약 45°내외의 각도를 갖는 곡관으로 형성되고, 상기 바이오 연료 공급관은 직선으로 되고 제 1유체공급부에 센터링 위치되어 플랜지를 매개로 혼합연료공급관에 설치한 것을 특징으로 하는 바이오 연료의 혼합 공급장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 연료혼합장치는, 제 1연료공급펌프로부터 연결되어 펌핑된 혼합 연료를 1차로 미세한 입자상으로 고압으로 분사하도록 다수의 미세 노즐구멍이 천공된 1차 혼합관과, 상기 1차 혼합관과 플랜지로 연결되어 1차 혼합관의 노즐구멍으로부터 분사된 혼합 연료를 스월시켜 더욱 미세한 입자상으로 분무화시켜 공급되도록 내벽에 나선상의 스월판이 형성된 2차 혼합관으로 구성된 것을 특징으로 하는 바이오 연료의 혼합 공급장치.

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