KR20100008643U

KR20100008643U - 열회수율 및 내구성이 향상된 연소장치

Info

Publication number: KR20100008643U
Application number: KR2020090001989U
Authority: KR
Inventors: 김상권
Original assignee: 김상권
Priority date: 2009-02-23
Filing date: 2009-02-23
Publication date: 2010-09-01
Also published as: KR200455315Y1

Abstract

본 고안의 연소장치는 외부로부터 연소공기를 공급받아 내부에 수용된 연료를 연소시키는 연소통을 구비하고 상기 연소통에서 연료를 연소시켜 발생된 연소가스를 연소가스배출부를 통해 보일러로 배출하여 열을 회수하는 연소장치에 있어서, 상기 연소가스배출부의 하부는 상기 연소통의 상부와 연통되어 상기 연소통의 상부에 장착되고, 일단은 상기 연소가스배출부의 일단과 연통되고, 타단은 보일러의 일측과 연통되어 연소가스배출부로부터 유입된 연소가스를 보일러로 유출하는 중공의 연소가스통과부를 더 구비하며, 상기 연소가스통과부의 내부를 통과하는 연소가스에 포함된 재를 용이하게 배출하도록 연소가스통과부의 내부에는 천정에서부터 하향 연장형성되는 격판이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 고안은 내구성이 향상된 연소가스배출부를 구비하고, 열회수율 및 열효율을 향상시킨 연소장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

열회수, 수관, 격판, 내구성, 연소장치

Description

열회수율 및 내구성이 향상된 연소장치{COMBUSTION APPARATUS WITH IMPROVED HEAT RECOVERY RATE AND DURABILITY}

본 고안은 열회수용 연소장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연소실 내에 고체연료 등을 연소시켜 발생하는 연소열을 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 등의 고형연료가 경제성과 자원재활용 측면에서 많이 이용되고 있다.

그런데, 이러한 종래 연소장치는 연소통 하부에 고형연료 등을 다량 투입하고 연소하는 방식인데 연료가 미완전연소되어 재료의 낭비가 초래됨은 물론 열효율이 떨어지는 문제점이 있었고, 한 번에 많은 회분(재)이 발생하여 남는 회분처리의 자동화가 불가능하여 번거롭고, 또 1회 연소가 완료되면 다시 연료를 일정량 투입한 후 점화시켜야 하는 등 연속적인 연소가 어렵고 발열량이 균일하지 못한 문제점 이 있었다.

또한, 이러한 고형연료는 연소시 dust, 일산화탄소, 매연, 가스상 HCL, SOx, NOx, 다이옥신 등 환경을 오염시키는 가스 또는 입자가 다량 배출된다는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해소하기 위해 도1의 연소장치(1000)가 개발되어 있다. 종래기술에 따른 열회수용 연소장치(1000)는 연소통(100) 내에서 연료호퍼(310)로부터 공급받은 고체연료를 연소시켜 고온의 연소가스를 발생시키게 되는데, 연료의 연소에 필요한 공기는 외부로부터 공냉실(150), 중벽(140)의 통로(140a), 선회류공급실(130) 및 내벽(120)의 통로(120a)를 거쳐 연소실(110)에 공급되게 된다.

또한, 이와 같이 연소실(110)에서 연료를 연소시켜 발생된 고온의 연소가스는 엘보우 형상의 연소가스배출관(400)을 통해 보일러 등의 열회수수단으로 공급되어 열을 회수하게 된다.

그런데, 이러한 종래의 연소장치에서는 연소가스배출관(400)은 내화물벽체로 이루어져 있는데, 고온의 연소가스와의 계속적인 접촉으로 인해 시간이 지남에 따라 균열 등으로 인해 오래 사용하지 못하고 교체하여야 하는 문제점이 있고, 또한 연소가스 중에 포함되어 있는 회분(재) 이나 미세 입자 등이 내화벽에 결착되어 제거하기 어려운 문제점이 있었다.

또한, 연소공기가 연소실에 공급될 경우 통로(140a)를 통해 선회류공급실(130)에 공급된 다음 바로 다시 내벽(120)의 통로(120a)를 통해 연소실(110)에 공급되어 선회류공급실에서의 공기 예열기능이 떨어지는 단점이 있었다.

본 고안은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 내구성이 향상된 연소가스배출부를 구비하고, 열회수율 및 열효율을 향상시킨 연소장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 고안의 연소장치는 상기 연소가스통과부의 하단에는 내부를 통과하는 연소가스에 포함된 재를 수집할 수 있도록 재수집부가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안의 연소장치는 상기 연소가스통과부의 하부 전방에 재를 용이하게 수집할 수 있도록 경사진 경사부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안의 연소장치는 상기 연소가스배출부의 몸체에는 상호 연결된 다수의 수관이 내설되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안에서 상기 연소가스배출부의 수관은 상기 연소가스배출부의 몸체의 측벽 및 상벽에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는 상기 연소가스배출부의 몸체는 강철재질로 이루어진다.

또한, 본 고안의 연소장치는 상기 수관 내에서 순환된 물이 보일러로 유입되도록 상기 연소가스배출부의 수관과 보일러를 연결하는 유출관이 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안의 연소장치에서 상기 연소가스통과부의 몸체 및 격판 내에는 상호 연결된 다수의 수관이 내설되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안의 연소장치는 상기 연소가스통과부의 수관 내에서 순환된 물이 보일러로 유입되도록 상기 연소가스통과부의 수관과 보일러를 연결하는 유출관이 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안의 연소장치에서 상기 보일러는 상기 연소가스통과부를 통과한 연소가스로부터 열을 회수하기 위한 다수의 연관을 구비하는 연관식 보일러인 것을 특징으로 한다.

본 고안에 따르면 열회수율 및 내구성이 향상된 연소장치가 제공된다.

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

도2는 본 고안의 실시예에 따른 연소장치를 도시한 도면이고, 도3은 도2에서 연소가스배출부 및 연소가스통과부의 횡단면도이며, 도4는 도2에서 보일러의 단면을 도시한 도면이다.

본 고안의 바람직한 실시예에 따른 연소장치는 내부에 연료를 연소시키는 연소통(10)과, 연소가스배출부(30)와, 연소가스배출부(30)와 보일러(50) 사이에 연소가스통과부(40)를 포함하여 이루어진다.

먼저 상기 연소통(10)은 원통형상으로 이루어져 내부에 고형연료를 수용하고 연소시키기 위한 것으로, 연소통(10) 내에 내벽(12)으로 둘러싸여 연료를 연소시키는 연소실(11)과, 내벽(12) 외측 둘레에 형성되어 연소실(11) 내부로 연소공기를 공급하는 선회류 공급실(13)과, 선회류 공급실(13)의 외측 둘레에 형성되어 외부로부터 공급된 연소공기를 상기 선회류 공급실(13)에 공급하기 위한 공냉실(15)을 포함하여 이루어진다.

연소통(10)의 상부 일측은 연소된 연소가스를 배출하기 위해 개방되어 있고, 하부 가장자리에는 연소된 고형연료의 재가 배출될 수 있도록 재배출구(19)가 형성되며, 측면은 최외곽이 외벽(16)으로 둘러싸여 형성되고, 외벽(16)으로부터 내측으로 중벽(14)과 내벽(12)이 이격되어 순차로 형성되며, 내벽(12)으로 둘러싸인 연소실(11) 내부에서 고형연료를 수용하고 연소시키게 된다.

연소통(10)의 내벽(12)과 중벽(14) 사이 공간에는 선회류 공급실(13)이 형성되고, 선회류 공급실(13)에는 공급된 연소공기가 보다 잘 선회할 수 있도록 선회안 내날개(13a)가 나선형상으로 상부에서 하부까지 형성된다. 또한, 연소통(10) 내벽(12) 하단에는 선회류 공급실(13)로부터 연소실(11) 내로 연소공기를 주입하기 위한 연소공기공급통로(12a)가 원형으로 형성된다.

연소통(10)의 중벽(14)과 외벽(16) 사이 공간에는 공냉실(15)이 형성되고, 연소통(10)의 중벽(14) 상부에는 공냉실(15)로부터 선회류 공급실(13)로 연소공기를 공급하기 위한 공기공급통로(14a)가 형성된다.

따라서, 상기 공냉실(15)로 유입된 연소공기가 공냉실(15) 상부로 이동한 후 중벽(14) 상단의 공기공급통로(14a)를 통해 상기 선회류 공급실(13)의 상부에서 하부로 이동되어 내벽(12)의 하단 연소공기공급통로(12a)를 통해 연소실(11)로 공급된다.

또한, 선회류 공급실의 저면을 형성하는 플랜지(18)의 내측 단부에는 연소실(11) 쪽으로 상향 경사지게 형성되는 연소공기상향안내판(18a)이 형성되어 선회류 공급실로부터 연소공기가 연소실 내로 회전하면서 상향 경사지게 공급된다. 고형연료가 1차 연소되면 가연성 가스가 발생하여 고형연료 상측으로 상승하게 되는데, 이 연소공기상향안내판(18a)에 의해 연소공기가 이 가연성 가스로 직접 공급되어 가연성 가스의 완전연소를 도모하게 된다.

또한, 연소실(11) 하부에는 회전가능하게 설치되는 회전형 화격자(17)가 구비된다. 회전형 화격자(17)는 그 상면에 공급된 고형연료를 연소시키기 위한 것으로, 중앙에 고형연료가 공급되는 연료공급구(17a)가 형성되고, 중앙으로부터 가장자리로 갈수록 하향 경사지게 형성된다. 회전형 화격자(17)는 외측에 형성된 롤 러(20)에 의해 회전하고, 기어모터(21)에 연결된 기어박스(22)에 의해 회전수가 조절된다. 이와 같은 구성에 의해 연료공급구(17a)로부터 일정하게 공급되는 고형연료가 점차 회전형 화격자(17)의 상면 중앙에서 외측 가장자리로 이동하게 되고 이동하면서 연소되어 생성되는 재는 회전형 화격자(17)가 회전하면서 연소실(11) 하부 가장자리에 형성된 재배출구(19)를 통해 외부로 배출되게 된다.

한편, 상기 연소가스배출부(30)는 연소통(10)의 상부에 장착되고 중공의 형상으로 이루어져 연소실(11)에서 고형연료의 연소에 의해 발생된 고온의 연소가스가 연소가스배출부(30)를 통해 연소가스통과부(40)로 유입된다. 연소가스배출부(30)의 하부는 연소통(10)의 상부와 연통되고, 측면 일측은 연소가스통과부(40)와 연통되며, 연소가스배출부(30)의 몸체(31)의 측벽(32) 및 상벽(33) 내부에는 다수의 수관(34)이 상호 연결되어 내설된다. 다수의 수관(34)은 지그재그형태로 상호 연결될 수도 있다. 또한, 수관(34) 일측에서 유입되어 수관(34) 내에서 순환된 물이 보일러로 유입되도록 수관(34)과 보일러(50) 사이에는 유출관(35)이 구비되어 있다. 연소가스배출부(30)의 몸체(31)는 강철(steel)재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

연소가스배출부(30)는 이러한 구성을 가짐으로써, 고온의 연소가스와 계속적으로 접촉하더라도 몸체(31) 내부의 수관(34)에 의해 온도를 낮출 수 있어 내구성이 향상됨과 동시에 수관(34)에 의해 순환되면서 1차 예열된 물을 보일러(50)로 유입시킴으로써 열회수율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 연소가스배출부(30)의 몸체(31)를 강철재질로 형성하여 종래 내화물벽체로 이루어진 종래 장치 와 비교하여 재질의 이질성으로 인해 연소가스 중 재 또는 미세입자의 결착성을 크게 낮출 수 있다.

연소가스통과부(40)는 연소가스배출부(30)에서 연소가스가 유입되어 연소가스통과부(40)를 통해 보일러(50)로 유입되며, 연소가스통과부(40)는 중공의 형상으로 이루어지고, 일단(47)은 연소가스배출부(30)의 일단과 연통되고, 타단(48)은 보일러(50)의 일측과 연통된다. 또한, 연소가스통과부(40)의 몸체(41) 내에는 상호 연결된 다수의 수관(44)이 내설되며, 상기 연소가스통과부(40)의 수관(44)과 보일러(50)를 연결하는 유출관(45)이 구비되어 상기 수관(44) 내에서 순환된 물이 보일러(50)로 유입되게 됨으로써 연소가스통과부의 몸체 온도는 낮추면서 열회수율을 향상시키는 효과가 있다.

그리고, 연소가스통과부(40)에는 그 내부를 통과하는 연소가스에 포함된 재를 수집할 수 있도록 하단에 재수집부(46)가 구비된다. 또한, 연소가스통과부의 내부를 통과하는 연소가스에 포함된 재를 용이하게 배출하도록 연소가스통과부의 내부에는 천정에서부터 하향 연장형성되는 격판(49)이 더 구비된다.

또한, 연소가스에 포함된 재를 재수집부(46)로 용이하게 수집할 수 있도록 연소가스통과부(40)의 하부 전방은 경사지게 형성된 경사부(41a)가 형성된다. 따라서, 연소실(11) 내에서 연료가 연소된 후 생성되는 재는 연소실(11)의 재배출구(19)를 통해 대부분 배출되지만, 연소가스에 남아 있는 작은 크기의 재는 연소가스통과부(40)의 재수집부(46)를 통해 배출시킬 수 있어 보일러(50)로 유입되는 연소가스에 포함되는 재 등의 오염물질의 양을 저감시킬 수 있다.

그리고, 상기 보일러(50)는 연소가스통과부(40)를 통과한 연소가스로부터 열을 회수하기 위한 다수의 연관(51)을 구비하는 연관식 보일러로 이루어진다.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 고안의 실시예에 따른 연소장치(100)의 작동방법을 설명한다.

먼저, 연료호퍼(31)로부터 고형연료가 연소실(11) 내부로 일정하게 공급되고 연소실(11) 내부로 공급된 고형연료는 예열버너 및 점화버너(미도시)에 의해 예열 및 점화되어 연소되게 되며, 회전형 화격자(17)의 상측으로 공급된 고형연료는 연소되면서 연료의 계속적 공급으로 인해 시간이 지남에 따라 회전형 화격자(17)의 가장자리로 이동하게 되고, 회전형 화격자(17)의 가장자리에서는 완전연소되어 재(ash)로 변하게 된다.

그리고, 고형연료가 연소되어 생성되는 재는 회전형 화격자(17)가 회전하면서 재배출구(19)를 통해 외부로 배출된다.

한편, 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 연소공기공급통로(12a)를 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. 또한, 선회류 공급실(13)의 저면 플랜지(18)의 연소공기상향안내판(18a)에 의해 연소실 내로 상향 경사지게 공급된다. 외부로부터 공급된 연소공기가 연소실(11) 하측에서 상향 경사지게 공급되어 일부 공기가 연소실 내벽(12)을 타고 회전하면서 공급되기 때문에 내벽(12)을 냉각시키는 효과를 가져와 내벽(12)의 온도는 낮출 수 있어 내구성이 향상되는 장점이 있다. 이 때 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.

한편, 연소실(11)에서 고형연료가 연소되어 발생하는 고온의 연소가스는 연소실(11)의 개방된 상부를 통해 연소가스배출부(30)로 유입된 후 연소가스통과부(40)로 유입되게 된다. 이 때, 연소가스배출부(30)는 그 몸체(31) 내부에 상호 연결된 다수의 수관(34)이 내설되어 있어 몸체(31)의 온도를 낮추어 내구성이 향상되고, 수관(34)에 의해 순환되면서 예열된 물이 보일러(50)로 유입됨으로써 열회수율을 향상시킬 수 있다. 보일러(50)로 공급된 고온의 연소가스는 열교환에 의해 산업용 온수 또는 스팀을 발생시키는 데 사용된다.

그리고, 연소가스통과부(40)로 유입된 연소가스는 격판(49)에 의해 그 흐름이 U자형으로 변경되고, 이러한 흐름에 의해 연소가스에 포함된 재 등의 미세입자가 재수집부(46)로 보다 더 확실히 제거된다.

또한, 연소가스통과부(40)의 몸체(41) 내에는 상호 연결된 다수의 수관(44) 이 내설되며, 상기 연소가스통과부(40)의 수관(44)과 보일러(50)를 연결하는 유출관(45)이 구비되어 상기 수관(44) 내에서 순환된 물이 보일러(50)로 유입되게 됨으로써 연소가스통과부의 몸체 온도는 낮추면서 열회수율을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 연소실(11) 내에서 연료가 연소된 후 생성되는 재는 연소실(11)의 재배출구(19)를 통해 대부분 배출되지만, 연소가스에 남아 있는 작은 크기의 재는 연소가스통과부(40)의 재수집부(46)를 통해 배출시킬 수 있어 보일러(50)로 유입되는 연소가스에 포함되는 재 등의 오염물질의 양을 저감시킬 수 있다. 이에 의해 보일러로 유입되는 연소가스의 온도를 낮추는 동시에 재가 제거되기 때문에 보일러 연관에 클링커가 끼지 않게 되어 장시간 운전이 가능하며 보일러의 연관 청소등의 유지/관리가 간편해진다.

그리고, 본 발명에 적용된 보일러(50)는 노통을 제거한 연관식 보일러로서 이는 연소가스가 연소가스통과부를 통과하면서 온도가 낮아지고 재가 제거되기 때문에 가능해진 것이다. 따라서, 본 발명의 연관식 보일러는 기존의 노통/연관식 보일러에 비해 설치비용이 훨씬 저렴하고, 기존의 노통/연관식 보일러는 소재 두께를 22T이상 사용할 수 없었기 때문에 고압의 증기를 생산할 수 없었지만, 본 발명에서는 이것이 가능하게 되었다.

이상, 본 고안의 바람직한 실시예로서 연소장치는 고형연료를 사용하는 예를 참조로 하여 설명하였으나, 본 고안의 연소장치는 고형연료에 한정되지 아니하며, 가스연료, 액체연료에 응용가능함은 당연한 것이며 또한, 본 실시예에서는 열회수수단으로 보일러를 예시하였으나, 고온의 연소가스로부터 열교환을 통해 열을 회수 할 수 있는 수단이면 어느 것이든 무방하다. 또한, 당해 기술분야의 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 고안의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능함을 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

도1은 종래기술에 따른 연소장치를 도시한 도면,

도2는 본 고안의 실시예에 따른 연소장치를 도시한 도면,

도3은 도2에서 연소가스배출부 및 연소가스통과부의 횡단면도,

도4는 도2에서 보일러의 단면을 도시한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 연소통 11 : 연소실

12 : 내벽 13 : 선회류공급실

14 : 중벽 15 : 공냉실

16 : 외벽 17 : 회전형 화격자

31 : 연료호퍼 30 : 연소가스배출부

40 : 연소가스통과부

Claims

외부로부터 연소공기를 공급받아 내부에 수용된 연료를 연소시키는 연소통을 구비하고 상기 연소통에서 연료를 연소시켜 발생된 연소가스를 연소가스배출부를 통해 보일러로 배출하여 열을 회수하는 연소장치에 있어서,

상기 연소가스배출부의 하부는 상기 연소통의 상부와 연통되어 상기 연소통의 상부에 장착되고,

일단은 상기 연소가스배출부의 일단과 연통되고, 타단은 보일러의 일측과 연통되어 연소가스배출부로부터 유입된 연소가스를 보일러로 유출하는 중공의 연소가스통과부를 더 구비하며,

상기 연소가스통과부의 내부를 통과하는 연소가스에 포함된 재를 용이하게 배출하도록 연소가스통과부의 내부에는 천정에서부터 하향 연장형성되는 격판이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 열회수율 및 내구성이 향상된 연소장치.
제1항에 있어서,

상기 연소가스통과부의 하단에는 내부를 통과하는 연소가스에 포함된 재를 수집할 수 있도록 재수집부가 더 구비되는 열회수율 및 내구성이 향상된 연소장치.
제2항에 있어서,

상기 연소가스통과부의 하부 전방은 재를 용이하게 수집할 수 있도록 경사진 경사부가 형성되는 열회수율 및 내구성이 향상된 연소장치.
제1항에 있어서,

상기 연소가스배출부의 몸체에는 상호 연결된 다수의 수관이 내설되는 것을 특징으로 하는 열회수율 및 내구성이 향상된 연소장치.
제4항에 있어서,

상기 연소가스배출부의 수관은 상기 연소가스배출부의 몸체의 측벽 및 상벽에 형성되는 것을 특징으로 하는 열회수율 및 내구성이 향상된 연소장치.
제5항에 있어서,

상기 연소가스배출부의 몸체는 강철재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열회수율 및 내구성이 향상된 연소장치.
제6항에 있어서,

상기 수관 내에서 순환된 물이 보일러로 유입되도록 상기 연소가스배출부의 수관과 보일러를 연결하는 유출관이 구비되는 것을 특징으로 하는 열회수율 및 내구성이 향상된 연소장치.
제1항에 있어서,

상기 연소가스통과부의 몸체 및 격판 내에는 상호 연결된 다수의 수관이 내설되는 것을 특징으로 하는 열회수율 및 내구성이 향상된 연소장치.
제8항에 있어서,

상기 연소가스통과부의 수관 내에서 순환된 물이 보일러로 유입되도록 상기 연소가스통과부의 수관과 보일러를 연결하는 유출관이 구비되는 열회수율 및 내구성이 향상된 연소장치.
제1항에 있어서,

상기 보일러는 상기 연소가스통과부를 통과한 연소가스로부터 열을 회수하기 위한 다수의 연관을 구비하는 연관식 보일러인 것을 특징으로 하는 열회수율 및 내구성이 향상된 연소장치.