KR20090083838A - Combustion apparatus for solid fuel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폐플라스틱을 이용하여 제조된 고형연료를 연소시키는 연소장치에 있어서, 고형연료가 화격자에 응착되는 것을 방지하고 고형연료의 연소 시 발생하는 열을 효과적으로 회수할 수 있는 고형연료 연소장치에 관한 것이다.The present invention relates to a solid fuel combustion device capable of preventing solid fuel from adhering to a grate and effectively recovering heat generated during combustion of a solid fuel in a combustion device for burning solid fuel manufactured using waste plastic. will be.
석유자원의 고갈 등에 따른 대체에너지의 하나로서 개발된 고형연료(RPF; refuse plastic fuel, RDF; refuse derived fuel)는 가연성 폐기물을 선별하고, 이와 같은 가연성 폐기물을 파쇄, 건조, 압축, 탈염소 및 첨가제 주입, 그리고 성형 공정 등을 거쳐 제조된다.Solid fuel (RPF; refuse plastic fuel, RDF; refuse derived fuel), developed as one of the alternative energy sources due to the depletion of petroleum resources, screens flammable wastes, and shreds, dries, compresses, dechlorins and additives such combustible wastes. It is manufactured through an injection process and a molding process.
고형연료는 발열량이 많고, 폐기물을 이용하여 연료로서 재생산된 것이므로 가격이 저렴할 뿐만 아니라, 폐자원의 재활용에 따른 경제적 이익을 얻을 수 있다. 그리고 고형연료는 연소 시 연료에서 발생하는 연소가스에 의한 연소장치가 부식될 위험이 없고, 고형연료의 저장시설에 별도의 안전설비가 필요 없다는 등 여러 장점을 갖는다. 그리고 이와 같은 고형연료의 장점으로 인해 각종 산업분야는 물론 유류 비용 부담이 큰 농어촌에서 대체에너지로서 널리 공급되고 있다.The solid fuel has a high calorific value and is reproduced as a fuel using waste, so it is not only inexpensive but also obtains economic benefits from recycling waste resources. In addition, the solid fuel has a number of advantages, such as no risk of corrosion of the combustion device by the combustion gas generated from the fuel during combustion, and the need for a separate safety facility for the storage of the solid fuel. In addition, due to the advantages of such solid fuel, it is widely supplied as an alternative energy in various industries and farming and fishing villages where the cost of oil is high.
고형연료를 연소시키고 이로부터 발생되는 열을 이용하는 다양한 구조의 보 일러인 고형연료 연소장치가 개시된다. 기존의 고형연료 연소장치는 고형연료가 수용되어 연소되는 공간을 제공하는 연소로와 연소로 내에서 고형연료가 수용되는 화격자로 이루어진다.Disclosed are a solid fuel combustion apparatus, which is a boiler of various structures that burns solid fuel and uses heat generated therefrom. Existing solid fuel combustion apparatus is composed of a combustion furnace that provides a space in which the solid fuel is received and burned, and a grate in which the solid fuel is accommodated in the combustion furnace.
그런데, 고형연료는 구성성분의 40~60% 이상이 플라스틱으로 이루어지고 가소성(plasticity)과 입자형상의 비정형성으로 인해 쉽게 응집(coagulation)되는 특성을 갖는다. 따라서, 고형연료의 연소 시 고형연료가 서로 응집되거나 화격자에 응착되는 문제점이 있다. 이와 같은 고형연료의 응집 및 응착으로 인해 고형연료의 입자 크기가 커지고 연소가 원활하게 이루어지지 못하는 문제점이 있다. 또한, 이와 같은 고형연료의 응집 및 응착 현상은 고형연료를 불완전 연소시키게 되므로 연소 후 재가 많이 남게 되므로 고형연료의 폐기량이 많아지고 에너지와 비용적인 면에서 낭비가 된다.By the way, the solid fuel has a property that 40 to 60% or more of the components are made of plastic and easily coagulated due to plasticity and grain amorphousness. Therefore, when the solid fuel is burned, there is a problem in that the solid fuels are agglomerated with each other or adhered to the grate. Due to the coagulation and adhesion of the solid fuel, there is a problem that the particle size of the solid fuel is increased and combustion is not made smoothly. In addition, the coagulation and adhesion phenomenon of the solid fuel is incomplete combustion of the solid fuel, so that a lot of ash remains after combustion, so the amount of waste of the solid fuel is increased and waste in terms of energy and cost.
또한, 응착된 고형연료로 인해 고형연료를 연소시키는 공정이 제대로 수행될 수 없으며 연소효율이 저하되므로 응착된 고형연료를 자주 제거해야 한다. 그리고 이와 같이 응착된 고형연료의 제거를 위해서는 고형연료 연소장치의 운전을 정지해야 하므로, 응착된 고형연료의 제거 작업이 자주 이루어질수록 고형연료 연소장치의 가동률이 저하되고 생산성이 저하되는 문제점이 있다.In addition, the process of burning solid fuel cannot be performed properly due to the solidified fuel, and the combustion efficiency is lowered, so the solidified fuel must be frequently removed. In addition, since the operation of the solid fuel combustion device needs to be stopped in order to remove the solid fuel thus adhered, the operation rate of the solid fuel combustion device is lowered and the productivity is lowered as the solid fuel removal operation is frequently performed.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고형연료의 응집 및 응착을 방지하고, 연소효율을 향상시킨 고형연료 연소장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a solid fuel combustion device which prevents agglomeration and adhesion of solid fuel and improves combustion efficiency.
또한, 본 발명은 고형연료를 완전연소 시키고 연소 후 재의 양을 줄이는 고형연료 연소장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a solid fuel combustion device which completely burns solid fuel and reduces the amount of ash after combustion.
또한, 본 발명은 고형연료 연소장치의 유지관리를 용이하게 하고, 유지관리 작업으로 인한 고형연료 연소장치의 작동 중지 시간을 줄여서, 고형연료 연소장치의 가동률과 생산성을 향상시키기 위한 고형연료 연소장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention provides a solid fuel combustion device for facilitating the maintenance of the solid fuel combustion device, reducing the downtime of the solid fuel combustion device due to the maintenance work, to improve the operation rate and productivity of the solid fuel combustion device. It aims to provide.
또한, 본 발명은 고형연료의 연소 시 발생하는 열을 효과적으로 회수할 수 있는 고형연료 연소장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a solid fuel combustion device that can effectively recover the heat generated during the combustion of the solid fuel.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 고형연료 연소장치는 연소공간을 제공하는 연소로, 상기 연소로 내부에 수용되어 고형연료를 부상시킨 상태에서 수용하여 연소시키는 복수개의 화격자, 상기 화격자에 구비되어 냉각수를 순환시킴으로써 상기 화격자를 냉각시키는 수냉부, 상기 화격자에 공기를 공급하여 상기 화격자 상부로 상기 고형연료를 일정거리 이격시키며 상기 고형연료가 부상된 상태를 유지시키는 부상유닛 및 상기 연소로를 둘러싸도록 구비된 열회수부를 포함하며, 상기 열회수부는 상기 수냉부와 연결되어 상기 수냉부에서 유입되는 냉각수를 상기 연소로 외측으로 순환시킴으로써 상기 연소로의 열을 회수하는 워터 재킷(water jacket)과, 상기 워터 재킷의 외측으로 공기가 충진되어 상기 열회수부의 외벽과 상기 워터 재킷이 일정거리 이격시켜 상기 워터 재킷을 외부 환경과 단열시키는 에어 재킷(air jacket)을 구비하여, 상기 워터 재킷의 물이 회수한 열을 외부 보일러에 전달한다.According to the embodiments of the present invention for achieving the above object of the present invention, a solid fuel combustion device is a combustion furnace that provides a combustion space, accommodated in the combustion furnace to receive and combust the solid fuel in a floating state A plurality of grate, provided in the grate and the water cooling unit for cooling the grate by circulating a cooling water, supplying air to the grate to space the solid fuel over the grate a certain distance and to maintain the state of the solid fuel floating And a heat recovery unit provided to surround the floating unit and the combustion furnace, wherein the heat recovery unit is connected to the water cooling unit to recover the heat of the combustion furnace by circulating cooling water introduced from the water cooling unit to the outside of the combustion furnace. (water jacket) and air is filled outside the water jacket to the heat recovery portion An outer jacket and an air jacket are provided at a predetermined distance from each other to insulate the water jacket from the external environment, thereby transferring heat recovered by the water in the water jacket to an external boiler.
실시예에서, 상기 복수개의 화격자의 수냉부는 서로 연결되어 하나의 화격자를 냉각시킨 냉각수가 다음 화격자로 유입되도록 구성된다.In an embodiment, the water cooling units of the plurality of grates are connected to each other so that the cooling water cooling one grate flows into the next grate.
실시예에서, 상기 부상유닛은 상기 화격자의 표면에서 상부로 공기를 분사하도록 구비되며 상기 화격자 표면에 조밀하게 배치된 복수개의 노즐 및 상기 화격자 내부에 구비되어 상기 복수개의 노즐과 연통되어 상기 노즐로 공기를 제공하는 송풍라인을 포함하며, 상기 화격자 표면에서 일정 거리 이상 고형연료를 부상시킨다.In an embodiment, the floating unit is provided to spray air from the surface of the grate to the top and is provided in the plurality of nozzles and densely arranged on the grate surface and communicated with the plurality of nozzles in the air to the nozzle It includes a blowing line for providing a, and floating the solid fuel over a certain distance from the grate surface.
실시예에서, 상기 연소로 내부에는 복수개의 화격자가 계단 형태로 배치되고, 상기 부상유닛은 상기 화격자 표면에서 상기 고형연료가 부상된 상태로 다음 화격자로 이송될 수 있도록 부상시킨다. 여기서, 상기 화격자 상부에서 상기 화격자 표면에서 부상된 상태의 고형연료를 밀어서 이동시키기 위한 이동 화격자와 상기 이동 화격자에 결합되어 상기 이동 화격자를 이동시키기 위한 구동력을 전달하는 구동 실린더가 구비된다. 또한, 상기 이동 화격자의 일측에는 상기 이동 화격자가 이동 가능하도록 이송부가 구비되고, 상기 이송부는 상기 이동 화격자 측부에 구비된 가이드 레일과 상기 가이드 레일에 접촉되어 상기 이동 화격자를 이동 가능 하도록 지지하는 롤러가 구비된다.In an embodiment, a plurality of grate is disposed in the form of a staircase inside the combustion furnace, the floating unit is floated to be transferred to the next grate in the state in which the solid fuel is injured on the grate surface. Here, a moving grate for pushing and moving solid fuel in a state of floating on the surface of the grate above the grate and a driving cylinder coupled to the grate to transfer the driving force for moving the grate. In addition, a transfer part is provided at one side of the moving grate so that the moving grate is movable, and the transfer part is in contact with the guide rail provided at the side of the moving grate and the guide rail and supports the moving grate to move the grate. It is provided.
본 발명에 따르면, 첫째, 화격자에 공기를 공급하여 화격자 표면에서 고형연료를 부상시키는 부상유닛이 구비되므로, 고형연료가 화격자 상부로 소정 높이 부상된 상태에서 연소되므로 고형연료끼리 응집 및 고형연료가 화격자에 응착되는 것을 방지한다. 특히, 고형연료는 화격자 상에서 지속적으로 부상된 상태이며, 다음 화격자로 이송될 때 역시 화격자 상에서 부상된 상태로 이송된다.According to the present invention, first, since the floating unit is provided to inflate solid fuel on the surface of the grate by supplying air to the grate, the solid fuel is combusted in a state in which a predetermined height rises above the grate, so that the solid fuels aggregate and the solid fuel is grate To prevent it from adhering to In particular, the solid fuel is continuously injured on the grate and, when transported to the next grate, is also injured on the grate.
또한, 응착된 고형연료를 제거하기 위한 유지보수 작업 횟수와 시간을 줄일 수 있어서 고형연료 연소장치의 가동률과 생산성을 증가시킬 수 있다.In addition, it is possible to reduce the number and time of maintenance work for removing the stuck solid fuel can increase the operating rate and productivity of the solid fuel combustion device.
둘째, 고형연료를 부상시키기 위해서 공급하는 공기는 고형연료 사이로 공기를 효과적으로 혼합 및 공급하며 공기에 의해 고형연료가 교반되는 효과가 있으므로, 연소효율이 향상되고 완전 연소시킬 수 있고 연소 후 남은 재의 양을 효과적으로 줄일 수 있다.Second, the air supplied to float the solid fuel effectively mixes and supplies the air between the solid fuels, and the solid fuel is agitated by the air, so that the combustion efficiency is improved, it can be completely burned, and the amount of ash remaining after the combustion is increased. Can be effectively reduced.
또한, 고형연료의 연소효율이 향상됨에 따라 고형연료의 소비량을 줄이고 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.In addition, as the combustion efficiency of the solid fuel is improved, there is an effect of reducing the consumption of the solid fuel and reducing the cost.
셋째, 고형연료를 부상시키기 위해서는 공급하는 공기는 상대적으로 낮은 온도를 가지므로 고형연료가 공기와 접촉되는 부분인 하부 일부가 온도차에 의해 응축될 수 있으며, 이와 같이 고형연료의 일부를 응축시킴으로써 고형연료가 혹시 화격자 표면에 접촉되더라도 화격자에 응착되는 것을 방지하는 부가적인 효과가 있다.Third, in order to float the solid fuel, the air to be supplied has a relatively low temperature, so the lower part of the solid fuel is in contact with the air can be condensed due to the temperature difference. Has an additional effect of preventing the grate from adhering to the grate even if it is in contact with the grate surface.
넷째, 화격자를 냉각하는 수냉부에서 토출된 냉각수를 연소로의 외측으로 순환시킴으로써, 화격자 및 연소로에서 이중으로 열을 회수하게 되므로 열회수 효율을 향상시킬 수 있다.Fourth, by circulating the cooling water discharged from the water cooling unit for cooling the grate to the outside of the combustion furnace, heat is recovered twice in the grate and the combustion furnace, it is possible to improve the heat recovery efficiency.
또한, 냉각수가 순차적으로 복수개의 화격자를 순환하도록 함으로써 화격자로부터 열회수 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, by allowing the cooling water to circulate the plurality of grate sequentially, the heat recovery efficiency from the grate can be improved.
또한, 워터 재킷 외측에 에어 재킷을 구비함으로써 폐열 회수부에서의 열 회수 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, by providing an air jacket outside the water jacket, the heat recovery efficiency in the waste heat recovery unit can be improved.
다섯째, 냉각수가 화격자를 순차적으로 지나게 되므로 화격자에 유입되는 냉각수의 온도를 소정 온도로 가열하여 공급할 수 있으며, 화격자 표면온도 및 부상유닛에서 분사되는 공기의 온도를 소정 온도로 유지할 수 있다. 이로 인해 고형연료 주변의 온도가 강하되는 것을 방지하여 연소효율을 향상시킬 수 있다.Fifth, since the cooling water passes through the grate sequentially, the temperature of the cooling water flowing into the grate may be supplied to a predetermined temperature, and the grate surface temperature and the temperature of the air injected from the floating unit may be maintained at a predetermined temperature. This prevents the temperature around the solid fuel from dropping, thereby improving combustion efficiency.
첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Although the preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited or restricted by the embodiments.
이하, 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 고형연료 연소장치에 대해 상세하게 설명한다. 참고적으로 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고형연료 연소장치의 종단면도이다.Hereinafter, a solid fuel combustion apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 9. For reference, Figure 1 is a longitudinal cross-sectional view of a solid fuel combustion apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 고형연료 연소장치(10)는 연소로(11)와 화격자(20), 구동유닛(30)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, the solid
상기 연소로(11)는 고형연료가 수용되어 연소되는 공간으로서, 고형연료의 연소 시 발생하는 폐열을 회수하여 온수 또는 열풍 등을 형성하게 된다. 그리고 이와 같이 형성된 온수와 열풍은 가정이나 공장 등으로 이송되어 열을 공급하게 된다. 상기 연소로(11)에서의 폐열회수에 대해서는 도 7 내지 도 9를 참조하여 후술한다.The
상기 연소로(11) 상부에는 연료공급부(15)가 구비된다. 상기 연료공급부(15)는 일정량의 고형연료를 소정 시간 간격으로 자동으로 상기 화격자(20)에 공급한다. 예를 들어, 상기 연료공급부(15)는 자동저울로서, 상기 연소로(11)의 상부에 구비된 고형연료가 저장된 저장탱크(미도시)와 상기 연소로(11) 사이에 구비될 수 있다.The
상기 화격자(20)는 상기 연소로(11) 내에 구비되어, 고형연료가 수용된 상태에서 상기 화격자(20) 상에서 고형연료가 연소된다. 여기서, 상기 연소로(11) 내에는 복수개의 화격자(20)가 구비되며, 특히, 상기 복수개의 화격자(20)가 고형연료를 순차적으로 복수 회에 걸쳐 연소시킬 수 있도록 상기 연료공급부(15)에서 공급된 고형연료가 다음 화격자(20)로 순차적으로 이동할 수 있도록 상부에서 하부로 경사지게 형성된 계단 형태로 배치된다.The
예를 들어, 상부의 화격자(20)와 하부의 화격자(20)는 상하로 소정 간격 이격되어 구비되고, 동시에, 상기 상부의 화격자(20)에서 상기 하부의 화격자(20)는 상기 연소로(11)의 길이 방향을 따라 소정 거리 어긋난 위치에 배치된다.For example, the
상기 구동유닛(30)은 상기 화격자(20)에 수용된 고형연료를 다음 화격자(20) 로 이동키도록 구비된다.The
상세하게는, 상기 구동유닛(30)은 상기 화격자(20)에 인접한 상부에서 이동 가능하게 구비되어 상기 화격자(20)에 수용된 고형연료를 다음 화격자(20)로 이동시키는 이동 화격자(31)와 상기 이동 화격자(31)에 결합되어 상기 화격자(20)에 구동력을 전달하는 구동 실린더(32)를 포함한다.In detail, the
상기 구동유닛(30)은 상기 구동 실린더(32)가 상기 연소로(11)의 일측에 구비되고, 상기 구동 실린더(32)가 상기 연소로(11) 내부 방향으로 신축함에 따라 상기 이동 화격자(31)가 상기 화격자(20) 상부에서 이동하게 된다. 그리고 상기 이동 화격자(31)의 이동에 의해 상기 화격자(20) 상부에 부상된 상태의 고형연료가 다음 화격자(20)로 밀려서 이동하게 된다.The
예를 들어, 상기 연소로(11) 내부에는 4개의 화격자(20)가 구비되고, 고형연료는 상부의 화격자(20)에서 하부의 화격자(20)로 순차적으로 이송되면서 연소된다. 그리고 마지막 화격자(20)에서 연소가 완료된 고형연료의 재는 상기 연소로(11) 바닥에 구비된 배출부(55)를 통해 상기 연소로(11) 외부로 배출된다.For example, the four
여기서, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 화격자(31)를 도시한 평면도이다. 도 1과 도 6을 참조하면, 상기 이동 화격자(31)는 상기 연소로(11) 내에서 상기 화격자(20)의 길이 방향을 따라 이동 가능하게 구비되되, 상기 화격자(20)의 상부와 대응되는 형태를 갖는다.6 is a plan view showing a moving
또한, 상기 이동 화격자(31)의 일측에는 상기 이동 화격자(31)의 이동을 위한 이송부(310)가 구비된다. 상기 이송부(310)는 상기 이동 화격자(31)의 양측에 구비된 가이드 레일(311)과 이송 롤러(312)로 이루어진다.In addition, one side of the moving
상기 가이드 레일(311)은 상기 이동 화격자(31)가 길이 방향을 따라 이동할 수 있도록 상기 이동 화격자(31)의 양측면을 따라 구비된다.The
상기 이송 롤러(312)는 상기 가이드 레일(311)과 접촉되어, 상기 구동유닛(30)의 동작에 따라 상기 이동 화격자(31)의 이동을 지지한다.The
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 가이드 레일(311) 및 상기 이송 롤러(312)의 위치와 형태는 상기 이동 화격자(31)의 이동 방향에 따라 실질적으로 다양한 형태를 갖는다. 또한, 상기 이동 화격자(31)의 이송 수단은 가이드 레일(311)과 롤러(312) 이외에도 실질적으로 다양한 형태를 가질 수 있을 것이다.However, the present invention is not limited thereto, and the position and shape of the
상기 화격자(20)는 고형연료를 상기 화격자(20) 표면에서 상부로 소정 높이 부상시키기 위한 부상유닛(220)이 구비되며, 고형연료의 연소 시 발생하는 열로부터 상기 화격자(20)를 보호하기 위한 수냉부(250) 및 내열부재(미도시)가 구비될 수 있다.The
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 상기 화격자(20)에 대해 상세하게 설명한다. 참고적으로 도 2는 도 1의 고형연료 연소장치(10)에서 화격자(20)의 일 예를 도시한 측면도이고, 도 3은 도 2의 화격자(20)의 종단면도이다. 도 4는 도 2의 화격자(20)에서 부상유닛(210)을 설명하기 위한 평면도이고, 도 5는 도 2의 화격자(20)에서 수냉부(250)를 설명하기 위한 평면도이다.Hereinafter, the
도 2를 참조하면, 상기 화격자(20)는 고형연료를 수용하여 연소 가능한 형태 를 갖는다. 예를 들어, 상기 화격자(20)는 소정 면적을 갖는 플레이트 형태를 갖되, 상기 부상유닛(210) 및 상기 수냉부(250)가 구비될 수 있도록 소정 체적을 갖는다.2, the
또한, 상기 화격자(20)의 일측에는 상기 상기 부상유닛(220)으로 공기를 공급하는 공기 공급부(41)가 연결되고, 상기 수냉부(250)로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부(42)가 연결된다. 상기 화격자(20)의 상부에는 상기 화격자(20) 상부에서 연소되는 고형연료를 이동시킬 수 있도록 상기 이동 화격자(31)가 결합된다.In addition, an
도 3에 도시한 바와 같이, 상기 부상유닛(210)은 상기 화격자(20) 표면에서 상부로 소정 압력의 공기를 분사함으로써 상기 화격자(20) 상부로 고형연료를 부상시킨다. 상기 수냉부(250)는 상기 화격자(20) 내의 내측과 연통되도록 구비되어 상기 화격자(20) 내부로 냉각수를 순환시킴으로써 고형연료의 연소 열로부터 상기 화격자(20)를 보호한다. 또한, 상기 수냉부(250)는 상기 화격자(20)의 보호뿐만 아니라 고형연료의 연소 시 발생하는 열을 흡수하여 온수를 생성하는 역할을 한다.As shown in FIG. 3, the floating
상기 부상유닛(220)은 노즐부(215) 및 송풍라인(216)으로 이루어지고, 상기 공기 공급부(41)는 상기 송풍라인(216)과 연결된다.The floating unit 220 is composed of a
도 4를 참조하면, 상기 노즐부(215)는 상기 화격자(20)의 상부로 공기를 분사하여 고형연료를 소정 높이 부상시킬 수 있도록 복수개의 노즐부(215)가 상기 화격자(20) 상면에 조밀하게 구비된다. 예를 들어, 상기 노즐부(215)는 상기 화격자(20) 상면에 일정 간격으로 조밀하게 복수개의 노즐부(215)가 배치된다.Referring to FIG. 4, the
상기 공기 공급부(41)는 상기 화격자(20) 내부와 연통되도록 구비되어 상기 화격자(20) 내부로 고압의 공기를 제공하고, 상기 화격자(20) 내부로 유입된 공기는 상기 노즐부(215)를 통해 소정의 압력으로 상기 화격자(20) 상부로 분사된다.The
상기 화격자(20) 일측에는 상기 공기 공급부(41)와 연통되어 상기 화격자(20) 내로 공기를 공급하기 위한 공기 주입구(211)가 구비된다. 예를 들어, 상기 공기 주입구(211)는 상기 화격자(20)의 일측면에 구비되고, 상기 화격자(20) 내로 균일하게 공기가 주입될 수 있도록 적어도 하나 이상의 공기 주입구(211)가 구비된다.One side of the
또는, 상기 화격자(20) 내부에는 상기 공기 주입구(211)와 연통되어 공기를 상기 노즐부(215)로 안내하는 송풍라인(216)이 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 송풍라인(216)은 복수개의 노즐부(215)와 연통되되, 상기 화격자(20)의 길이 방향을 따라 배치된 상기 노즐부(215)의 하나의 열과 대응되어, 해당 열 상에 배치된 노즐부(215)들과 연통되도록 형성될 수 있다. 또는, 상기 화격자(20) 내부는 하나 또는 두 개의 공간으로 형성되는 것도 가능할 것이다.Alternatively, a
한편, 도시하지는 않았으나, 고형연료의 연소열로부터 상기 화격자(20) 및 상기 노즐부(215)를 보호하기 위한 수단으로써 내열부재(미도시)가 구비될 수 있다.Although not shown, a heat resistant member (not shown) may be provided as a means for protecting the
상기 화격자(20) 상에 고형연료가 수용된 상태에서, 상기 부상유닛(220)을 통해 공기가 분사되면 상기 부상유닛(220)을 통해 분사되는 공기의 압력으로 인해 고형연료는 상기 화격자(20) 표면에서 부상된 상태에서 연소가 이루어진다. 특히, 상기 부상유닛(210)은 고형연료가 상기 화격자(20)에 공급된 후 다음 화격자(20)로 이동할 때까지 지속적으로 상기 화격자(20) 표면에서 부상된 상태를 유지시킬 수 있을 정도의 압력으로 공기를 분사한다. 따라서, 상기 부상유닛(210)은 고형연료가 연소되는 과정에서 고형연료끼리 응집되거나 고형연료가 상기 화격자(20) 또는 상기 노즐부(215)에 응착되는 것을 방지할 수 있다. 또한 상기 부상유닛(210)은 고형연료 사이로 공기가 원활하게 공급되고, 공기에 의해 고형연료가 교반되는 효과가 있으므로 고형연료의 연소효율을 향상시키고, 완전 연소를 시킬 수 있다.In the state where the solid fuel is accommodated on the
본 실시예에 따르면, 완전 연소되는 고형연료가 증가하므로 동일한 고형연료를 연소시킴으로써 발생시킬 수 있는 열량이 증가하고, 비용을 절감할 수 있다. 또한, 고형연료의 응착물이나 재 등 연소후 폐기물의 양이 현저히 감소되므로, 상기 고형연료 연소장치(10)의 유지보수가 용이하고, 유지보수 시행 주기를 줄일 수 있으며, 더불어, 유지보수로 인한 가동률과 생산성의 저하를 방지한다.According to this embodiment, since the solid fuel that is completely burned increases, the amount of heat that can be generated by burning the same solid fuel increases, and the cost can be reduced. In addition, since the amount of waste after combustion, such as solid fuel deposits and ash, is significantly reduced, the maintenance of the solid
도 5를 참조하면, 상기 수냉부(250)는 상기 화격자(20) 및 상기 부상유닛(220)을 고형연료의 연소열로부터 보호할 수 있도록, 냉각수와 상기 화격자(20) 사이에 열교환이 발생하도록 냉각수를 유동시키는 유로를 형성한다.Referring to FIG. 5, the
예를 들어, 상기 수냉부(250)는 상기 화격자(20) 내측면을 따라 소정의 유로가 형성되며, 상기 수냉부(250)의가 상기 화격자(20)의 외관을 형성할 수 있으며, 상기 송풍라인(216)을 둘러싸도록 구비된다. 상기 수냉부(250) 일측에는 상기 수냉부(250) 내부로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부(42)가 연결된다.For example, a predetermined flow path may be formed along the inner surface of the
상기 수냉부(250)는 상기 화격자(20)를 통과하는 냉각수의 유동 길이를 최대화할 수 있도록 유로가 형성된다. 예를 들어, 상기 수냉부(250) 내부에는 냉각수 가 상기 화격자(20)의 길이 방향을 따라 복수회 반복 유동하도록 유로를 형성하는 격벽(255)이 구비된다. 그리고 상기 수냉부(250)의 일측에서 유입된 냉각수는 상기 수냉부(250)를 따라 유동하여 상기 화격자(20)의 표면과 열교환이 발생한 후 상기 수냉부(250)의 타측을 통해 온수가 유출된다.The
상기 수냉부(250)에서 유출되는 온수는 상기 연소로(11)의 외측으로 유입되어 순환하면서 상기 연소로(11)에서 발생하는 열을 회수하며, 상기 수냉부(250)에서 유출된 온수는 상기 연소로(11)에 구비된 폐열 회수부(110)에서 다시 한번 열을 회수한 후 외부의 보일러(미도시)로 제공되며, 상기 보일러는 제공받은 온수를 가정이나 공장으로 제공하는 역할을 한다.The hot water flowing out of the
이하에서는, 도 7 내지 도 9를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열 회수부(110)에 대해 상세하게 설명한다. 참고적으로 도 7은 도 1의 고형연료 연소장치(10)에서 연소로(11) 및 폐열 회수부(110)를 설명하기 위한 평면도이고, 도 8은 도 7의 연소로(11)의 종단면도이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 고형연료 연소장치의 폐열 회수 동작을 설명하기 위한 블록도이다.Hereinafter, referring to FIGS. 7 to 9, the waste
도 7과 도 8을 참조하면, 상기 폐열 회수부(110)는 상기 연소로(11)에 구비되어 상기 수냉부(250)에서 유입되는 온수를 상기 연소로(11) 외측으로 순환시킴으로써 상기 연소로(11) 내의 폐열을 회수한다.Referring to FIGS. 7 and 8, the waste
상세하게는, 상기 폐열 회수부(110)는 상기 연소로(11) 외측에 구비된 워터 재킷(water jacket)(111)이다. 상기 워터 재킷(111)은 상기 연소로(11) 둘레를 감싸도록 구비되며 상기 워터 재킷(111) 내측으로 물이 유동하면서 상기 연소로(11) 내부에서 고형연료의 연소 시 발생하는 열에 의해 가열된다. 상기 워터 재킷(111)에서 가열된 온수는 가정이나 공장 등에 공급된다.In detail, the waste
특히, 본 실시예에 따르면 상기 폐열 회수부(110)는 은 상기 수냉부(250)와 연결되도록 상기 워터 재킷(111)을 형성함으로써 상기 화격자(20)를 냉각시키는 동안 가열된 온수가 상기 워터 재킷(111)으로 유입되며, 상기 워터 재킷(111)을 지나는 동안 가열되어 토출되도록 형성된다. 따라서 본 실시예에 따르면 상기 화격자(20)를 지나는 동안 1차로 열이 회수되고 상기 워터 재킷(111)을 지나는 동안 또 열이 회수되므로 이중으로 열이 회수되어 열회수 효율이 향상되는 장점이 있다.In particular, according to the present embodiment, the waste
또한, 상기 워터 재킷(111)은 상기 연소로(11)를 냉각시킴으로써 연소 열로부터 상기 연소로(11)를 보호하는 역할을 한다.In addition, the
상기 워터 재킷(111)의 외측에는 상기 워터 재킷(111)을 보호하기 위한 에어 재킷(air jacket)(112)이 구비될 수 있다. 상기 에어 재킷(112)은 상기 열회수부(110)의 외벽과 상기 워터 재킷(111)을 일정 거리 이격시키고 상기 이격된 공간 내에 공기를 충진한 것으로, 상기 워터 재킷(111)을 외부 환경과 단열시킨다.The outer side of the
상기 에어 재킷(112)을 구비함으로써 상기 에어 재킷(112) 내에 충진된 공기가 상기 워터 재킷(111)과 외부를 분리하는 단열재 역할과 더불어 상기 워터 재킷(111) 내부를 유동하는 온수의 온도를 유지시키는 보온재 역할을 하게 된다. 따라서, 상기 에어 재킷(112)을 구비함으로써 상기 워터 재킷(111)을 통한 열 회수 효율을 높이며 상기 워터 재킷(111)에서 가열된 온수의 온도를 유지시킬 수 있는 장점이 있다.By providing the
또한, 상기 에어 재킷(112)의 외측에는 내화벽돌이 구비될 수 있다.In addition, a fire brick may be provided on the outside of the
한편, 상기 화격자(20)는 상기 수냉부(250)들이 서로 연결되도록 구성되어 있어서, 상기 냉각수 공급부(42)에서 공급된 물이 상기 복수개의 화격자(20)를 순차적으로 거친 후 상기 워터 재킷(111)으로 유입된다. 상기 복수개의 화격자(20)를 거치는 동안 물은 상기 화격자(20)와의 열교환에 의해 가열된다.On the other hand, the
상기 폐열 회수부(110)의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the waste
우선, 상기 냉각수 공급부(42)에서 상기 수냉부(250)로 냉각수를 공급한다. 상기 수냉부(250)를 따라 순환하는 동안 냉각수는 화격자(20)(편의상 제1 화격자(21)라 한다)를 냉각시키면서 가열된 후 다음 화격자(20)(편의상 제2 화격자(22)라 한다)로 유입된다.First, cooling water is supplied from the cooling
비록 도 9에서는 제1 화격자(21)와 제2 화격자(22)와 같이 2개의 화격자(20)만 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1 및 제2 화격자(21, 22)는 복수개의 화격자(20)를 대표하여 지칭하는 것으로서, 실질적으로 상기 연소로(11) 내부에 구비된 모든 화격자(20)에 대해 물이 순환하는 것이다.Although only two
상기 제2 화격자(22)에서 소정 온도로 가열되어 토출되는 물은 상기 워터 재킷(111)으로 유입되어 상기 연소로(11) 외측으로 유동하는 동안 상기 연소로(11) 내부와 열교환이 이루어지면서 소정 온도로 가열되며, 가정이나 공장으로 온수를 공급하기 위한 폐열회수 보일러(미도시)로 유입된다.The water discharged by being heated to a predetermined temperature in the
여기서, 상기 냉각수 공급부(42)에서 상기 제1 화격자(21)로 유입되는 냉각수는 대략 실온 정도의 온도를 갖는데 반해, 상기 제1 화격자(21)에서 상기 제2 화 격자(22)로 유입되는 물은 소정 온도로 가열된 상태이므로 상기 제2 화격자(22) 표면온도와 상기 연소로(11) 내부온도 사이의 온도차가 너무 크게 발생하는 것을 방지할 수 있다.Here, the cooling water flowing from the cooling
또한, 상기 수냉부(250)는 상기 부상유닛(210)을 둘러싸고 있으므로 상기 수냉부(250)의 온도에 의해 상기 부상유닛(210)에서 분사되는 공기의 온도가 영향을 받게 된다. 상기 부상유닛(210)에서 분사되는 공기의 온도가 너무 낮은 경우에는 고형연료 주변의 온도를 낮추어서 연소 효율을 저하시킬 수 있다.In addition, since the
그러나 본 실시예에서와 같이 상기 수냉부(250)의 소정 온도로 가열된 물을 순환시킴으로써 상기 부상유닛(210)에서 분사되는 공기의 온도를 일정 온도 이상으로 유지시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 화격자(21, 22)를 거치는 동안 물이 가열되는 것이므로 별도로 물과 공기를 가열하여 공급하기 위한 별도의 장치가 필요하지 않은 장점이 있다.However, by circulating the water heated to a predetermined temperature of the
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art various modifications and variations of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고형연료 연소장치를 설명하기 위한 측단면도;1 is a side cross-sectional view for explaining a solid fuel combustion device according to an embodiment of the present invention;
도 2는 도 1의 고형연료 연소장치에서 화격자의 일 예를 도시한 측면도;Figure 2 is a side view showing an example of the grate in the solid fuel combustion apparatus of Figure 1;
도 3은 도 2의 화격자의 종단면도;3 is a longitudinal sectional view of the grate of FIG. 2;
도 4는 도 2의 화격자에서 부상유닛을 설명하기 위한 평면도;Figure 4 is a plan view for explaining the injury unit in the grate of Figure 2;
도 5는 도 2의 화격자의 수냉부를 설명하기 위한 평면도;5 is a plan view for explaining a water cooling unit of the grate of FIG.
도 6은 도 1의 고형연료 연소장치에서 고형연료를 이송하기 위한 이동 화격자의 일 예를 도시한 평면도;6 is a plan view illustrating an example of a moving grate for transporting solid fuel in the solid fuel combustion device of FIG. 1;
도 7은 도 1의 고형연료 연소장치의 평면도;7 is a plan view of the solid fuel combustion device of FIG.
도 8은 도 7의 연소로에서 폐열 회수부의 일 예를 설명하기 위한 종단면도;8 is a longitudinal sectional view for explaining an example of the waste heat recovery unit in the combustion furnace of FIG.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 고형연료 연소장치의 폐열 회수부 동작을 설명하기 위한 블록도이다.9 is a block diagram for explaining the operation of the waste heat recovery unit of the solid fuel combustion apparatus according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10: 고형연료 연소장치 11: 연소로10: solid fuel combustion device 11: combustion furnace
15: 연료공급부 20, 21, 22: 화격자15:
30: 구동유닛 31: 이동 화격자30: drive unit 31: moving grate
32: 구동 실린더 41: 공기 공급부32: drive cylinder 41: air supply
42: 냉각수 공급부 51: 버너42: coolant supply 51: burner
55: 배출부 110: 폐열 회수부55: discharge unit 110: waste heat recovery unit
111: 워터 재킷 112: 에어 재킷111: water jacket 112: air jacket
210: 부상유닛 211: 공기 주입구210: floating unit 211: air inlet
215: 노즐부 216: 송풍라인215: nozzle unit 216: blowing line
250: 수냉부 251: 유입구250: water cooling part 251: inlet
252: 유출구 255: 격막252: outlet 255: diaphragm
310: 이송부 311: 가이드 레일310: transfer unit 311: guide rail
312: 이송 롤러312: feed roller
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