KR20100080040A

KR20100080040A - 왕겨를 연료로 사용가능한 고형연료 연소장치

Info

Publication number: KR20100080040A
Application number: KR1020080138657A
Authority: KR
Inventors: 송영숙
Original assignee: 송영숙
Priority date: 2008-12-31
Filing date: 2008-12-31
Publication date: 2010-07-08

Abstract

본 발명은 하는 왕겨를 연료로 사용가능한 고형연료 연소장치를 제시하기 위한 것으로, 본체를 구성하고 내부에 원통 구조의 연료공급통로를 포함하는 케이싱과; 상기 케이싱 상부에 형성되는 왕겨투입구를 통하여 왕겨를 지속적으로 케이싱 내부로 투입하는 연료투입장치와; 상기 케이싱의 단부에 연장설치되어 그 내측으로 통과하는 왕겨를 점화시켜 1차 연소가 이루어지도록 하는 점화장치와; 점화장치 단부에 연장설치되는 원통 구조로서 점화장치를 거쳐 유입된 왕겨를 2차 연소시키는 연소실이 형성되는 2차 연소부와; 상기 2차 연소부를 감싸도록 2차 연소부 외 측에 형성되어 2차 연소실을 거쳐 유입된 불완전 연소물질을 3차 연소시키는 연소실이 형성되는 원통형의 3차 연소부와; 케이싱에 지지되고 구동모터에 연결되어 회전하는 원통형 축 구조로서 내부에 2차 연소부의 연소실까지 공기를 공급하기 위한 공기공급통로가 형성되고, 외부에는 왕겨투입장치를 통하여 케이싱으로 유입된 왕겨를 이송시켜 점화장치와 2차 연소부로 공급하고 2차 연소실에서 연소물질을 교반 시켜주는 연소봉과; 상기 점화장치와 각 연소부로 점화 및 연소에 필요한 공기를 공급하기 위해 설치되는 공기공급장치;를 포함하는 구성으로 이루어진다.

고형연료, 펠릿, 왕겨, 목초액, 연소장치

Description

왕겨를 연료로 사용가능한 고형연료 연소장치{ SOLID FEUL BURNER }

본 발명은 왕겨, 펠릿, 톱밥, 폐기물고형연료(RDF) 등의 고형연료를 사용할 수 있는 연소장치에 관한 것으로, 초기연소에 필요한 점화장치가 구비되고, 1차 연소와 2차 연소 및 3차 연소가 단계적으로 이루어져 톱밥이나 펠릿 이외에 종래 연소조건이 까다로운 왕겨나 폐기물고형연료 등의 완전 연소가 가능하고, 응축성 탄화물질도 연소 가능한 고형연료 연소장치에 관한 것이다.

톱밥이나 펠릿 등 고형 연료는 다양한 형태의 연소장치 사용이 가능하여 다양한 구조의 연소장치가 제시되어 있으나 왕겨나 폐기물고형연료 등을 사용하기 위한 소형 연소장치는 연소조건이 까다롭기 때문에 이용이 제한되어 있다.

특히, 왕겨는 벼의 도정과정에서 대량으로 생성되는 부산물로서 값싸고 최종 소비지 근처에 풍부하게 생산되는 연소물질임에도 유류 대체 연료인 연탄이나 화목 등의 고체연료에 비해 연료로서의 이용률이 매우 낮고, 대부분 퇴비재료로 이용되거나 일부 탄화처리에 의해 연료, 상토재료로 활용되고 있다.

연료로서 왕겨의 이용이 저조한 이유는 성분조성이 탄소 35%, 수소 5%, 산소 39%, 회분 20%로 이루어져 연소온도가 화목이나 톱밥 등의 고체연료보다 상대적으로 높고, 불완전 연소와 탄화 휘산가스물질이 상대적으로 높기 때문이다.

왕겨는 대략 280℃까지 흡열과정을 거친 후 320℃ 이상 지속적으로 열을 가하였을 때 발열에 의한 연소가 이루어지고, 대략 440℃까지 발열반응에 의한 열분해가 지속되어 셀룰로오스 등 고분자 물질들의 분자 결합이 파괴되면서 산화 분해되고, 탄소 성분은 거의 잔존하지 않고, 600℃ 부근에서는 회분만 남는 연소특성을 갖고 있다.

또한, 왕겨는 280℃까지 흡열에 의한 열분해와 320℃ 이상에서 발열에 의한 열분해에 의해 초기 왕겨에 포함된 수분이 배출되면서 1차 8~10% 정도의 무게감소가 이루어지고, 320℃에서 저분자 휘발성유기물이 휘산분해되어 40~50%의 무게감소가 이루어지며, 440℃에서 고분자물질 분자구조가 파괴되어 10~20%의 무게 감소가 이루어지고, 그 이상의 온도에서 최종적으로 회분만 남는 열분해가 이루어지며, 열 분해과정에서 생성되는 탄화가스물질인 휘발성 유기물은 열분해에 의한 탄화물질의 감소에 비례하여 증가하는 특성이 있다. 이와 같이 열분해에 의해 생성되는 탄화가스물질 중 대략 35% 정도가 응축물인 목초액과 타르로서 연소 과정에서 이들 물질이 연료 공급통로 등에 달라붙어 협착(狹窄)화 시킴으로써 사용성을 감소시키는 요인이 되고, 대략 20% 정도 차지하는 비응축성 탄화가스물질이 높은 열량을 가지고 있음에도 CO 등의 유해가스로 배출됨으로써 불완전 연소에 의한 열 효율의 감소와 비닐 하우스 등 밀폐된 공간에서 사용할 때 유해 가스 대책이 요구되는 등 사용 안전성에도 많은 대책이 요구된다.

대규모 시설하우스의 난방이나 산업용 난방 시설의 경우에는 왕겨의 점화에 필요한 초기 열량의 공급과 관리가 비교적 용이하고, 특별한 경우가 아니면 초기 연소 후 지속적으로 연소장치가 가동되도록 설계됨으로써 왕겨를 주원료로 하는 보일러의 설계 및 운전에 특별히 곤란한 문제점이 없고, 다양한 형태로 왕겨보일러의 이용이 이루어지고 있다.

예를 들면, 왕겨를 연소 목적으로 활용하는 종래 기술로서 대한민국 특허공고 10-0205169호는 콘크리트 혼입을 위한 왕겨재를 얻을 목적으로 왕겨 연소 시스템을 제시하고 있다. 이것은 도 1에 도시된 바와 같이, 왕겨를 저장하는 왕겨탱크(1), 상기 왕겨탱크로부터 왕겨를 공급하기 위한 왕겨공급싸이클론(3), 상기 왕겨공급싸이클론(3)에 전달되는 왕겨를 연소시키는 왕겨연소기(5), 상기 왕겨연소기의 연소온도를 400~900℃ 온도범위로 유지하기 위하여 연소기(5)의 외부 둘레로 순환 공급하는 물탱크(6), 상기 연소기에서 완전 연소된 재를 채집하는 왕겨재 채집싸이클론(11), 대기오염방지를 위하여 왕겨재 채집 싸이클론(11)에서 채집되지 않는 분진을 포집하기 위한 필터(13)가 부착된 백필터(14), 상기 왕겨재 채집 사이클론에 비축된 왕겨재를 전처리 분쇄하기 위한 전처리 분쇄기(16) 및 상기 전처리 분쇄된 왕겨재를 더욱 미세하게 분쇄시키는 미쇄분쇄기(20)로 연소시스템을 구성하고 있으며, 왕겨 연소를 위하여 별도의 연료점화기를 사용하여 250℃까지 가열하는 방식을 채택하여 왕겨연소에 필요한 열량을 공급하고 있다.

특허공개 2002-0046401호는 화격자를 사용하여 왕겨/톱밥을 연소시키는 보일러 장치로 왕겨를 주원료로 사용하는 것으로 설명되어 있고, 왕겨를 중력에 의한 낙하 방식으로 공급하여 화격자에서 연소가 이루어지도록 한 구조로 설명되어 있으나 왕겨의 초기 점화를 위한 수단이 설명되어 있지 않아 그 구체적인 점화원리를 알 수 없는 구조이며, 특허등록10-0404729는 왕겨온풍기로서 왕겨 점화를 위해 사용자가 뚜껑을 열고 불을 지피도록 구성되었음을 알 수 있다.

이와 같이 기존 왕겨를 원료로 사용하는 연소시스템 또는 장치는 통상 대규모로 운영되기 때문에 초기 점화를 위한 수고를 한번 만 수행하면 그 이후에는 계속적으로 연소장치가 가동되도록 설계됨으로써 왕겨의 연소 특성에 따른 불편이 큰 문제가 되지 않으나 개인주택이나 농가 시설물 등의 난방 장치로 이용되는 보일러 등의 연소에 활용하는 경우에는 필연적으로 불편이 따르고, 그러한 불편은 왕겨를 원료로 사용하는 가장 큰 걸림돌이 될 수밖에 없다.

즉, 왕겨를 보일러 등의 연료로 사용하기 위해서 흡열 온도까지 지속적으로 열을 공급해 주어야 하고, 연소실 내부를 320℃ 이상의 온도로 유지하여야 하며, 비응축성 탄화가스물질도 완전연소가 이루어지도록 연소장치의 구성이 이루어져야 한다.

또한, 주택이나 농가에서 실내난방이나 하우스 등의 난방 목적으로 사용되는 보일러 장치는 왕겨를 연료로 사용하는 경우에도 연료공급과 연소가 필요에 따라 단속적으로 이루어져야 한다.

또한, 연료인 왕겨의 공급이 지속적으로 이루어지고 연소 후 재 또한 지속적으로 외부로 배출되어야 하며, 이때 불완전 연소 상태에서 외부로 배출된 탄화된 물질은 흡열과정 없이도 연소가 가능하여 화재 등으로 이어질 우려가 크기 때문에 탄화물질의 완전연소가 이루어져야 하고, 비 응축성 탄화가스 물질은 그대로 배출되었을 때 대기오염을 시킴으로 완전 연소가 이루어져야 한다.

또한, 열분해에 의해 생성되는 탄화가스물질 중 대략 35% 정도가 응축물인 목초액과 타르로서 연소 과정에서 이들 물질이 연료 공급통로 등에 달라붙어 협착(狹窄)화 시킴으로써 연소장치의 내구성과 사용성을 감소시키는 요인이 되기 때문에 이에 대한 대책이 요구된다.

하수 슬러지 등으로 연소물질과 혼합하여 만든 폐기물고형연료 또한 높은 흡열과정을 요하기 때문에 왕겨와 같은 까다로운 연소조건을 갖는다.

본 발명은 연소조건이 까다롭지 않은 펠릿이나 톱밥을 포함하여 연소조건이 매우 까다로운 왕겨나 폐기물고형연료 등의 값싸고 풍부한 연료까지 사용할 수 있는 연소장치를 제시하여 소규모 보일러 연소장치로 활용할 수 있도록 할 목적으로 안출된 것이다.

또한, 본 발명은 필요에 따라 간헐적으로 연료의 점화와 연소가 이루어지는 연소장치를 제시하여 개인용 주택이나 농가의 난방장치에 효과적으로 적용할 수 있게 할 목적을 갖는다.

또한, 본 발명은 불완전 연소 물질이 외부로 배출되는 것을 최소화하고, 비응축성 탄화가스물질도 연소가 이루어지는 연소장치를 제시할 목적을 갖는다.

또한, 본 발명은 응축물인 목초액과 타르까지 연소되도록 유도하여 연소장치의 내구성과 사용성을 향상시킬 수 있는 구조의 교체 연료 연소장치를 제시할 목적을 갖는다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여 보일러의 열교환장치에 부착 사용하는 연소장치로서, 본체를 구성하고 내부에 원통 구조의 연료공급통로를 포함하는 케이싱과; 상기 케이싱 상부에 형성되는 왕겨투입구를 통하여 왕겨를 지속적으로 케이싱 내부로 투입하는 연료투입장치와; 상기 케이싱의 단부에 연장설치되어 그 내측으로 통과하는 왕겨를 점화시켜 1차 연소가 이루어지도록 하는 점화장치와; 점화장치 단부에 연장설치되는 원통 구조로서 점화장치를 거쳐 유입된 왕겨를 2차 연소시키는 연소실이 형성되는 2차 연소부와; 상기 2차 연소부를 감싸도록 2차 연소부 외 측에 형성되어 2차 연소실을 거쳐 유입된 불완전 연소물질을 3차 연소시키는 연소실이 형성되는 원통형의 3차 연소부와; 구동모터에 연결되어 회전하는 원통형 축 구조로서 내부에 2차 연소부의 연소실까지 공기를 공급하기 위한 공기공급통로가 형성되고, 외부에는 왕겨투입장치를 통하여 케이싱으로 유입된 왕겨를 이송시켜 점화장치와 2차 연소부로 공급하고 2차 연소실에서 연소물질을 교반 시켜주는 연소봉과; 상기 점화장치와 각 연소부로 점화 및 연소에 필요한 공기를 공급하기 위해 설치되는 공기공급장치;를 포함하는 왕겨를 연료로 사용가능한 고형연료 연소장치를 제시한다.

또한, 본 발명은 상기 점화과정에서 발생하는 탄화가스물질을 연소부로 강제 배출시켜 탄화가스물질에 포함된 응축물인 목초액과 타르에 의해 케이싱 내부가 협착(狹窄)화 되는 것을 방지하고, 이들 물질까지 완전 연소되도록 유도하여 발열량을 증가시키고 불완전 연소에 의한 일산화탄소를 저감한 협착방지장치가 포함된 왕겨를 연료로 사용가능한 고형연료 연소장치를 제시한다.

또한, 본 발명은 연소부에 부착되는 과열감지센서와, 열교환장치 및 실내 난방 공간에 설치되는 온도센서에 의한 온도감지정보와, 미리 설정된 운전정보에 따라 공기공급장치, 구동모터, 점화장치, 연료공급장치를 단속하고, 필요한 정보를 제공하기 위한 제어장치가 더 포함되는 왕겨 보일러의 연소장치를 제시한다.

본 발명은 공급장치의 구성에 의해 연료의 공급이 지속적으로 이루어지고, 전기적인 점화장치에 의해 고형연료의 연소에 필요한 열을 즉시 공급할 수 있어 온도 조건에 따라 점화와 소화가 반복적이고 간헐적으로 이루어짐으로써 고형연료를 사용하는 중 소규모의 보일러 연소장치를 구성할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 점화장치에서의 1차 연소와 2차 연소실에서 2차 연소 및 3차 연소실에서 3차 연소가 단계적으로 이루어져 왕겨의 탄화물을 포함한 고형연료의 완전연소가 이루어지고, 발열량이 향상되고, 불완전 연소로 인한 일산화탄소의 발생을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명은 목재나 왕겨의 연소 과정에서 필연적으로 발생하는 탄화가 스물질과 응축물인 목초액과 타르까지 연소되도록 유도하여 이들 물질에 의한 협착화와 내구성 저하를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 과열감지센서와, 열교환장치 및 실내 난방 공간에 설치되는 온도센서에 의한 온도감지정보와, 미리 설정된 운전정보에 따라 공기공급장치, 구동모터, 점화장치, 왕겨공급장치를 단속하고, 제어하는 제어장치가 포함됨으로써 자동으로 가동되는 고형연료 보일러의 연소장치를 구성할 수 있다.

도 1과 도 2는 본 발명의 기본 구성도로서, 본 발명은

본체를 구성하고 내부에 원통 구조의 연료공급통로(11)를 포함하는 케이싱(10)과; 상기 케이싱 상부에 형성되는 연료투입구(21)를 통하여 연료를 지속적으로 케이싱 내부로 투입하는 연료투입장치(20)와; 상기 케이싱의 단부에 연장설치되어 그 내측으로 통과하는 연료를 점화시켜 1차 연소가 이루어지도록 하는 점화장치(30)와; 점화장치 단부에 연장설치되는 원통 구조로서 점화장치를 거쳐 유입된 연료를 2차 연소시키는 연소실(41)이 형성되는 2차연소부(40)와; 상기 2차 연소부를 감싸도록 2차 연소부 외 측에 형성되어 2차 연소실을 거쳐 유입된 불완전 연소물질을 3차 연소시키는 연소실(51)이 형성되는 원통형의 3차 연소부(50)와; 구동모터(61)에 연결되어 회전하는 원통형 축 구조로서 내부에 2차 연소부의 연소실까지 공기를 공급하기 위한 공기공급통로(62)가 형성되고, 외부에는 연료투입장치를 통하여 케이싱으로 유입된 연료를 이송시켜 점화장치와 2차 연소부로 공급하는 스크 루(63)와 2차 연소실에서 연소물질을 교반 시켜주는 교반날개(64)가 형성되는 연소봉(60)과; 상기 연소봉과 점화장치와 3차 연소부로 점화 및 연소에 필요한 공기를 공급하기 위해 설치되는 공기공급장치(70);를 포함한다.

케이싱(10)은 본체를 구성하는 원통형으로서 내부에 원통 구조의 연료공급통로(11)가 형성되며, 양단에 플런지(14)가 형성되어 일측에 연소봉의 회전구동을 위한 구동모터(61)가 결합되고, 타측에는 점화장치(30)가 연속하여 설치된다.

상기 케이스의 상부에는 연료공급장치(20)에 연결되는 연료투입구(21)가 형성되며, 구동모터(61) 결합축에는 양쪽에 베어링(12)이 삽입되어 연소봉(60)의 측단부가 지지됨으로써 밀폐된 공간이 되는 에어실(13)이 형성되며, 상기 에어실은 공기공급장치(70)의 에어챔버(71)에 연결된다.

상기 에어실(13)은 연소봉(60)에 형성된 공기공급통로(62)의 공기주입구(621)가 위치하여 에어실에 공급된 공기는 연소봉 내부의 공기공급통로(11)를 통하여 연소봉의 후단부 2차 연소실 위치에 형성되는 공기배출구(622) 배출됨으로써 2차 연소에 필요한 공기를 공급하는 공기 공급경로를 형성한다.

연료투입장치(20)는 상기 케이싱 상부에 형성되는 연료투입구(21)를 통하여 연료를 지속적으로 케이싱 내부로 투입하기 위한 장치로 플렉시블관과 플렉시블 스프링이송장치를 사용하여 케이싱으로부터 이격된 별도의 호퍼에 채워진 왕겨를 케 이싱 내로 공급하는 구조로 실시할 수 있고, 도시된 바와 같이, 케이싱(10)으로 충분히 이격된 호퍼(22)와, 상기 호퍼와 연료투입구(21)를 연결하는 경사관(23)과, 상기 경사관 내에 설치되는 스프링스크류(24)와, 상기 스프링스크류를 회전구동하기 위한 구동모터(25)로 구성하여 호퍼 내의 왕겨를 케이스 내로 공급할 수 있게 한다.

점화장치(30)는 상기 케이싱의 단부에 연장설치되어 그 내측으로 통과하는 연료를 점화시켜 1차 연소가 이루어지도록 점화시키기 위한 것으로 왕겨나 폐기물고형연료의 열분해 특성상 발열에 의한 열분해가 이루어지도록 최소 320℃ 이상의 온도로 유지시켜 1차 연소가 이루어지도록 작용한다. 상기 점화장치는 1차 연소물질이 2차 연소실로 배출되어 2차 연소하고, 다시 3차 연소실에서 연소되어 연소실 온도가 상승하여 점화구간에서 최소 320℃ 이상의 온도가 지속적으로 유지될 때까지 전기적으로 왕겨를 점화시켜 줄 수 있도록 구성된다.

이를 위하여 점화장치(30)는 케이싱(10)에 연장설치되고, 연료와의 접촉을 위한 통공(311)이 형성되는 점화장치케이스(31)와 그 외측에 코일형태로 설치된 전열관(32)과, 상기 전열관을 통과하여 점화케이스로 공기를 공급하기 위해 전열관을 감싸고 공급공급장치(70)의 에어챔버(73)에 연결되는 구조로 이루어지는 에어실(33)과, 상기 에어실을 감싸 보호하는 외부케이스(34)로 이루어진다.

상기 구조에 의해 케이스 내측으로 통과하는 연료와 전열관이 통공(311)을 통하여 접촉하고, 접촉상태에서 공기가 공급되면 흡열 분해 과정 동안 을을 흡수한 연료가 발열분해 온도에 이루면 공기 공급에 의해 점화가 이루어지며, 이후 2차 연소실 전단계까지 이어지는 점화구간까지 공기 공급이 차단되어 계속 열을 축적한 상태에서 2차 연소실에서 폭발적인 연소가 이루어지게 된다.

2차 연소부(40)는 점화장치 단부에 연장설치되는 원통 구조로서 점화장치를 거쳐 유입된 연료를 2차 연소시키는 연소실(41)이 형성되는 구조를 갖는다.

상기 2차 연소부(40)는 일측에 플런지(42)가 형성되어 점화장치(30)에 연결되고, 점화구간(43)을 제외한 원통 주위에 통공(44)이 형성되는 구조를 갖는다.

상기 통공(44) 내측은 2차 연소실(41)을 구성하며, 점화구간(43)은 점화장치에 의해 점화된 왕겨가 일정구간을 거치는 동안 무산소 조건하에서 흡열에 의해 탄화가 이루어지면서 점화구간이 끝나는 시점에서 연소봉(60)의 공기공급통로(62)를 통한 공기공급이 급격이 이루어짐으로 초기 연소에 필요한 폭발적 연소가 진행되어 연소실 온도를 급격히 상승시키며, 상승된 연소실 내의 온도는 연료의 열분해를 더욱 촉진시켜 완전 연소조건을 제공한다.

상기한 2차 연소부의 점화구간(43)은 초기 점화장치에 의해 연소열을 제공받는 경우를 제외하고, 연소가 진행되고 있는 경우에는 충분히 달구어진 상태가 되어 유입된 연료의 연소에 필요한 흡열열량을 제공하는 작용을 한다.

상기 점화구간은 연료의 종류나 유입속도에 따라 증감할 수 있으며, 연료 유입속도는 연소봉에 형성된 스크류의 이송능력에 관계됨으로 통상적인 중 소형 연소장치에서 이송스크류 피치의 1.5 ~ 3배 범위로 형성함으로써 적절한 흡열열량을 제공할 수 있다.

2차 연소부에 형성된 통공(44)은 2차 연소에 의해 탄화된 연료의 일부가 3차 연소실로 전이되고, 2차 연소열과 화염이 3차 연소실로 그대로 전가되어 3차 연소를 효과적으로 수행할 수 있도록 작용한다.

3차 연소부(50)는 상기 2차 연소부를 감싸도록 2차 연소부 외 측에 형성되어 2차 연소실을 거쳐 유입된 불완전 연소물질을 3차 연소시키는 연소실(51)이 형성되는 원통형의 구조로 이루어진다.

상기 3차 연소부(50)는 플런지(52)에 의해 2차 연소부 플런지(42)와 결합되며, 2차 연소부와 사이 공간이 3차 연소실(51)을 구성한다.

상기 3차 연소부를 구성하는 단부는 화염이 확산 배출되지 않고 중앙으로 모아져 배출되고, 불완전 연소물질이 가능한 배출되지 않도록 출구가 좁아지는 형태로 화염배출구(53)를 형성한다.

상기 3차 연소부는 1, 2차 연소에 의해 공급된 공기가 소비되어 공기 공급이 원활하지 않을 수 있으며, 부족한 공기는 불완전 연소로 이어질 수 있다.

이를 해소하기 위하여 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 3차 연소부에 공기를 추가로 공급하는 구성으로 실시할 수 있으며, 이를 위해 3차 연소부를 결합하는 플런지 외측에 환형의 에어실(54)을 형성하고, 상기 에어실은 일정한 간격으로 3차 연소실(51)로 관통된 공기공급구(55)를 형성하고, 상기 에어실은 공기공급장치(70)의 에어챔버(74)에 연결한다.

상기 구성에 의해 3차 연소부에서 완전연소에 필요한 공기를 지속적으로 공급할 수 있다.

연소봉(60)은 점화장치 및 연소부로 연료를 공급하는 연료이송기능과, 연소부에 필요한 공기를 공급하는 연료공급기능을 구행하고, 추가적으로 연료를 교반하여 완전연소를 유도하는 작용을 한다.

이를 위해 연소봉은 구동모터(61)에 연결되어 회전하는 원통형 축 구조로서 내부에 2차 연소부의 연소실까지 공기를 공급하기 위한 공기공급통로(62)가 형성되고, 외부에는 연료투입장치(20)를 통하여 케이싱(10)으로 유입된 연료를 이송시켜 점화장치(30)와 2차 연소부(40)로 공급하는 스크루(63)와 2차 연소실에서 연소물질을 교반시켜주는 교반날개(64)가 형성되는 구조를 갖는다.

상기 연소봉은 원통형 구조로서 한쪽은 구동모터에 연결되고 베어링에 지지되는 축부를 이루고, 그로부터 점화장치(30)에 이르는 구간 외 측에 스크루(63)가 형성되고, 그로부터 2차 연소부의 점화구간(43)까지 관체를 이루고, 그로부터 2차 연소부가 끝나는 구간까지 외측에 교반날개(64)가 형성되는 구조로 이루어지고, 내부는 공기공급통로(62)를 구성하여 케이싱(10)의 에어실(13)에는 공기공급통로(62)의 공기주입구(621)가 형성되고, 2차 연소실부터 교반날개(64) 사이사이로 공기배출구(622)가 형성되며 원통 단부는 막힌 상태를 유지한다.

상기 연소봉은 케이싱에 베어링 지지된 상태에서 구동모터(61)에 의해 회전함으로써 연료투입구로 유입된 연료를 연소부로 공급하고, 연소에 필요한 공기를 공급하며, 교반날개는 연료 탄화에 의해 뭉쳐지는 것을 지속적으로 휘저어 주어 완전 연소를 유도한다.

상기한 연소봉(60) 단부에는 날개(81)가 3차 연소실로 향하는 갈고리 형태의 교반기(80)를 부착한 구조로 실시할 수 있으며, 상기 구조에 의해 연소봉이 회전할 때 교반기도 같이 회전하여 그 날개가 3차 연소실 내부를 휘저어 줌으로써 더욱 효과적으로 완전연소를 유도할 수 있다.

공기공급장치(70)는 점화장치와 연소부로 점화 및 연소에 필요한 공기를 공급하기 위해 설치되며, 송풍장치, 에어콤푸레셔 등으로 구성되며, 전자제어밸브에 의해 공기 공급량을 전자적으로 제어함으로써 자동운전이 이루어지도록 구성될 수 있다.

상기에서 케이싱(10)의 연료투입구(21)와 점화장치 사이에 목초액에 의한 협착방지장치(90)가 추가로 설치될 수 있다.

상기 협착방지장치(90)는 연료투입구와 점화장치 사이에 설치되는 환형의 에어실(91)과, 상기 에어실에서 케이싱 내부로 관통되게 형성되는 다수의 에어노즐(92)과, 상기 에어실과 공기공급장치(70)를 연결하는 에어챔버(72)로 이루어지며, 에어챔버에 의해 에어실로 주입된 공기가 에어노즐을 통하여 케이싱 내측으로 분사함으로써 점화장치에 의한 점화과정에서 발생하는 탄화가스물질을 연소부쪽으로 밀어 넣는 작용을 하여 탄화가스물질에 의한 응축물이나 목초액에 의한 협착화를 방지하고, 탄화가스물질 자체의 연소까지 이루어지도록 하여 효율향상과 탄화가스물질의 불완전 연소를 방지한다.

또한, 상기 케이싱(10)의 에어실 전방 상부에 케이싱 내부로 연통되고 케이 싱 외부로 돌출된 밀폐된 공간(101)으로 이루어진 범퍼(100)를 추가로 형성할 수 있다.

상기 범퍼는 연소봉(60)의 스크루(63)에 의해 연료가 연소부로 투입될 때 일시적으로 과도한 양의 연료가 투입되면 과잉 연료를 범퍼에 일단 수용된 후 과잉상태가 해소될 때 재투입되도록 작용하여 연료의 과잉공급에 의한 불완전 연소를 방지하는 작용을 한다.

상기 구성에 의한 본 발명은 연료투입장치를 구성하는 구동모터(25), 연소봉 회전을 위한 구동모터(61),점화장치(30), 각 에어챔버의 제어밸브를 제어부에 의해 구동제어하고, 제어부는 과열감지센서와, 열교환장치 및 실내 난방 공간에 설치되는 온도센서에 의한 온도감지정보와, 미리 설정된 운전정보에 따라 제어되도록 구성할 수 있으며, 이와 같은 구성에 의해 연료의 공급과 점화, 연소의 전 과정을 자동으로 제어할 수 있으며, 중 소형 보일러의 연소장치에 활용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 연소장치의 구성도

도 2는 본 발명에 의한 연소장치의 분리 사시도

도 3은 본 발명에 의한 연소장치의 결합 상태 단면 구조도

도 4는 본 발명에 의한 연소장치의 다른 실시 예도

*. 주요부호의 설명

10. 케이싱 11. 왕겨공급통로 12. 베어링

13. 에어실 14. 플런지

20. 연료투입장치 21. 투입구 22. 호퍼

23. 경사광 24. 스프링스크루 25. 구동모터

30. 점화장치 31. 점화장치케이스 32. 전열관

33. 에어실 34. 외부케이스

40. 2차 연소부 41. 연소실 42. 플런지

43. 점화구간 44. 통공

50. 3차 연소부 51.연소실 52. 플런지

53. 화염배출구 54. 에어실 55. 공기공급구

60. 연소봉 61. 구동모터 62. 공기공급통로

63. 스크루 64. 교반날개 70. 공기공급장치 71.72.73.74 에어챔버

80. 교반기 81. 날개 90.협착방지장치

91. 에어실 92. 에어노즐

100. 범퍼 101. 공간

Claims

본체를 구성하고 내부에 원통 구조의 연료공급통로를 포함하는 케이싱과; 상기 케이싱 상부에 형성되는 왕겨투입구를 통하여 왕겨를 지속적으로 케이싱 내부로 투입하는 연료투입장치와; 상기 케이싱의 단부에 연장설치되어 그 내측으로 통과하는 왕겨를 점화시켜 1차 연소가 이루어지도록 하는 점화장치와; 점화장치 단부에 연장설치되는 원통 구조로서 점화장치를 거쳐 유입된 왕겨를 2차 연소시키는 연소실이 형성되는 2차 연소부와; 상기 2차 연소부를 감싸도록 2차 연소부 외 측에 형성되어 2차 연소실을 거쳐 유입된 불완전 연소물질을 3차 연소시키는 연소실이 형성되는 원통형의 3차 연소부와; 케이싱에 지지되고 구동모터에 연결되어 회전하는 원통형 축 구조로서 내부에 2차 연소부의 연소실까지 공기를 공급하기 위한 공기공급통로가 형성되고, 외부에는 왕겨투입장치를 통하여 케이싱으로 유입된 왕겨를 이송시켜 점화장치와 2차 연소부로 공급하고 2차 연소실에서 연소물질을 교반 시켜주는 연소봉과; 상기 점화장치와 각 연소부로 점화 및 연소에 필요한 공기를 공급하기 위해 설치되는 공기공급장치;를 포함하는 왕겨를 연료로 사용가능한 고형연료 연소장치.
청구항 1에 있어서,

점화장치는 케이싱에 연장설치되고, 연료와의 접촉을 위한 통공이 형성되는 점화장치케이스와 그 외측에 코일형태로 설치된 전열관과, 상기 전열관을 통과하여 점화케이스로 공기를 공급하기 위해 전열관을 감싸고 공급공급장치의 에어챔버에 연결되는 구조로 이루어지는 에어실과, 상기 에어실을 감싸 보호하는 외부케이스를 포함하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 왕겨를 연료로 사용가능한 고형연료 연소장치.
청구항 1에 있어서,

연소봉은 구동모터에 연결되어 회전하는 원통형 축 구조로서 내부에 2차 연소부의 연소실까지 공기를 공급하기 위한 공기공급통로가 형성되고, 외부에는 연료투입장치를 통하여 케이싱으로 유입된 연료를 이송시켜 점화장치와 2차 연소부로 공급하는 스크루와 2차 연소실에서 연소물질을 교반시켜주는 교반날개가 형성된 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 왕겨를 연료로 사용가능한 고형연료 연소장치.
청구항 1에 있어서,

2차 연소부는 일측에 플런지가 형성되어 점화장치에 연결되고, 점화구간을 제외한 원통 주위에 통공이 형성되며, 상기 통공 내측은 2차 연소실을 구성하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 왕겨를 연료로 사용가능한 고형연료 연소장치.
청구항 4에 있어서,

점화구간의 길이는 이송스크류 피치의 1.5 ~ 3배 범위로 형성되는 것을 특징으로 하는 왕겨를 연료로 사용가능한 고형연료 연소장치.
청구항 1에 있어서,

연소봉 단부에는 날개가 3차 연소실로 향하는 갈고리 형태의 교반기가 부착되어 연소봉이 회전할 때 교반기도 같이 회전하면서 3차 연소실 내부를 휘저어 주도록 구성된 것을 특징으로 하는 왕겨를 연료로 사용가능한 고형연료 연소장치.
청구항 1에 있어서,

3차 연소부를 결합하는 플런지 외 측에 환형의 에어실을 형성하고, 상기 에어실은 일정한 간격으로 3차 연소실로 관통된 공기공급구를 형성하고, 상기 에어실은 공기공급장치의 에어챔버에 연결하여 3차 연소부에 공기를 추가로 공급하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 왕겨를 연료로 사용가능한 고형연료 연소장치.
청구항 1에 있어서,

연료투입구와 점화장치 사이에 설치되는 환형의 에어실과, 상기 에어실에서 케이싱 내부로 관통되게 형성되는 다수의 에어노즐과, 상기 에어실과 공기공급장치을 연결하는 에어챔버로 이루어지는 협착방지장치가 포함되어 점화과정에서 발생하는 탄화가스물질을 연소부로 강제 배출시켜 탄화가스물질에 포함된 목초액과 타르에 의해 케이싱 내부의 협착(狹窄)화를 방지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 왕겨를 연료로 사용가능한 고형연료 연소장치.
청구항 1에 있어서,

케이싱의 에어실 전방 상부에 케이싱 내부로 연통되고 케이싱 외부로 돌출된 밀폐된 공간으로 이루어진 범퍼가 포함되어 연소봉의 스크루에 의해 연료가 연소부로 투입될 때 일시적으로 과도한 양의 연료가 투입되면 과잉 연료를 범퍼에 일단 수용된 후 과잉상태가 해소될 때 재투입되도록 작용함으로써 연료의 과잉공급에 의한 불완전 연소를 방지하는 것을 특징으로 하는 왕겨를 연료로 사용가능한 고형연료 연소장치.
청구항 1에 있어서,

연료투입장치, 연소봉, 점화장치, 공기공급장치를 제어부에 의해 구동제어하고, 제어부는 과열감지센서와, 열교환장치 및 실내 난방 공간에 설치되는 온도센서 에 의한 온도감지정보와, 미리 설정된 운전정보에 따라 제어되는 구조로 이루어져 연료의 공급과 점화, 연소의 전 과정을 자동으로 제어할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 왕겨를 연료로 사용가능한 고형연료 연소장치.