KR20120067047A

KR20120067047A - 열회수율이 향상된 열회수시스템 및 이를 이용한 열병합 발전시스템

Info

Publication number: KR20120067047A
Application number: KR1020100128446A
Authority: KR
Inventors: 김상권
Original assignee: 김상권
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2012-06-25
Also published as: KR101209022B1

Abstract

본 발명에 따른 열회수율이 향상되는 열회수시스템은 외부로부터 연소공기를 공급받아 내부에 수용된 연료를 연소시키는 연소통과, 상기 연소통으로 연료를 공급하기 위한 연료공급부와, 상기 연소통의 상부에 장착되고 그 하부가 상기 연소통의 상부와 연통되어 연소통 내에서 연료를 연소시켜 발생하는 연소가스를 배출시키는 연소가스배출부를 구비하여 상기 연료공급부로부터 연소통 내로 공급된 연료를 연소시켜 발생된 고온의 연소가스를 연소가스배출부를 통해 배출시키는 다수의 연소장치와, 상기 다수의 연소장치와 연결되어 상기 다수의 연소장치에서 발생되는 고온의 연소가스를 한군데로 모으는 가스 수집실과, 상기 가스 수집실에 수집된 고온의 연소가스가 공급되어 공급된 연소가스로부터 열교환에 의해 열을 회수하기 위한 보일러를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

열회수율이 향상된 열회수시스템 및 이를 이용한 열병합 발전시스템{HEAT RECOVERY SYSTEM WITH IMPROVED HEAT RECOVERY RATE AND COMBINED HEAT AND POWER GENERATION SYSTEM USING THIS}

본 발명은 열회수율이 향상된 열회수시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연소실 내에 고체연료 등을 연소시켜 발생하는 연소가스로부터 열을 회수하여 에너지로 사용하기 위한 열회수시스템 및 이를 이용한 열병합 발전시스템에 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 문제점이 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(1) 내에서 연료호퍼(3)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.

이러한 연소장치를 이용한 종래 열회수시스템은 연소장치(100)에 보일러(미도시)를 연결하여 연소실(110)에서 연료를 연소시켜 발생된 고온의 연소가스를 엘보우 형상의 연소가스배출관(4)을 통해 보일러로 공급함으로써 연소가스로부터 열을 회수하여 산업용 스팀 또는 온수 등을 생산하였다.

그런데, 이와 같이 하나의 연소장치에 하나의 보일러가 구비되어 열을 회수하는 종래의 열회수시스템에서는 다량의 연소가스를 얻기 어렵고 다량의 연소가스를 얻기 위해서는 연소장치의 연소통이 커야 하나, 구조적인 안정성으로 인해 연소통의 크기를 키우는 데 한계가 있고, 이에 따라 고압의 스팀을 얻기 어려운 문제점이 있었다.

또한, 종래 열회수시스템에 사용되는 연소장치(1000)의 연소가스배출관(4)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, 연소실 내에 적재된 고형연료의 겉으로만 연소공기가 공급되어 고형연료의 겉부분은 잘 연소되나, 그 내부에 있는 고형연료는 연소공기와의 접촉이 어려워 불완전 연소되어 연소효율이 떨어지는 문제점이 있었다. 또한, 연소실 내벽이 고온의 연소가스에 계속적으로 노출됨으로써 장기간 사용시 변형이나 균열이 발생하여 내구성이 떨어지는 단점이 있었다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 다량의 고압 스팀을 생산할 수 있는 열회수시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 연소실 내에 적재된 고형연료의 완전연소를 도모하고 열손실을 줄여 열회수율을 향상시키고 아울러 내구성이 향상된 열회수시스템 및 이를 이용한 열병합 발전시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 열회수율이 향상되는 열회수시스템은 외부로부터 연소공기를 공급받아 내부에 수용된 연료를 연소시키는 연소통과, 상기 연소통으로 연료를 공급하기 위한 연료공급부와, 상기 연소통의 상부에 장착되고 그 하부가 상기 연소통의 상부와 연통되어 연소통 내에서 연료를 연소시켜 발생하는 연소가스를 배출시키는 연소가스배출부를 구비하여 상기 연료공급부로부터 연소통 내로 공급된 연료를 연소시켜 발생된 고온의 연소가스를 연소가스배출부를 통해 배출시키는 다수의 연소장치와,

상기 다수의 연소장치와 연결되어 상기 다수의 연소장치에서 발생되는 고온의 연소가스를 한군데로 모으는 가스수집실과,

상기 가스수집실에 수집된 고온의 연소가스가 공급되어 공급된 연소가스로부터 열교환에 의해 열을 회수하기 위한 보일러를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가스수집실에는 일측에 다수의 연소장치로부터 유입된 연소가스가 보일러로 유출되는 가스유출구가 형성되며, 유입된 연소가스가 가스유출구 쪽으로 이동할수록 다수의 연소장치로부터 유입되는 연소가스가 많아지고 가스수집실로 유입된 연소가스가 가스유출구로 원활하게 유출되도록 가스수집실의 내부 단면적은 가스 유출구 쪽으로 갈수록 점차 커지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다수의 연소장치는 다수의 연소장치로부터 연소가스가 공급되는 가스수집실을 중심으로 서로 마주보도록 배치되어 연소가스가 가스수집실의 양측으로 유입되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 열병합 발전시스템은 상기 열회수시스템의 보일러에서 연소가스로부터 열교환에 의해 스팀을 발생시키고 발생된 스팀의 일부가 공급되어 전기를 발생시키기 위한 증기터빈과 발전기를 구비하여 스팀과 전기를 함께 얻을 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 다량의 고압 스팀을 생산할 수 있는 열회수시스템이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면 연소실 내에 적재된 고형연료의 완전연소를 도모하고 열손실을 줄여 열효율을 향상시키고 아울러 내구성이 향상된 열회수시스템 및 이를 이용한 열병합 발전시스템이 제공된다.

도1은 종래기술에 따른 연소장치를 도시한 도면이고,
도2는 본 발명의 제1실시예에 따른 열회수율이 향상된 열회수시스템을 도시한 도면이며,
도3은 도2의 측면도이고,
도4는 도3에서 연소가스배출부와 U자형 유동 챔버의 평면도이며,
도5는 연소장치를 도시한 도면이고,
도6은 도5의 연소장치의 일측 단면도이며,
도7은 연소장치의 연료공급부의 단면도이고,
도8은 본 발명의 열회수시스템에서 보일러의 종단면도이며,
도9는 본 발명의 제2실시예에 따른 열회수시스템의 평면도이고,
도10은 본 발명에 따른 열병합 발전시스템의 모식도이며,
도11은 본 발명에 따른 열회수시스템에서 연소가스를 정화시키는 대기오염장치의 모식도이고,
도12는 도11에서 원심집진기를 보여주는 도면이며,
도13은 도11에서 반건식반응기를 보여주는 도면이고,
도14는 도11에서 건식반응기를 보여주는 도면이며,
도15는 도11에서 여과집진기를 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명의 제1실시예에 따른 열회수율이 향상된 열회수시스템을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도2는 본 발명의 제1실시예에 따른 열회수율이 향상된 열회수시스템을 도시한 도면이며, 도3은 도2의 측면도이고, 도4는 도2에서 연소가스배출부와 U자형 유동 챔버의 평면도이며, 도5는 연소장치를 도시한 도면이고, 도6은 도5의 연소장치의 일측 단면도이며, 도7은 연소장치의 연료공급부의 단면도이고, 도8은 보일러의 종단면도이다.

본 발명의 제1실시예에 따른 열회수율이 향상된 열회수시스템은 다수의 연소장치(100)와, 상기 다수의 연소장치(100)에서 발생되는 고온의 연소가스를 한군데로 모으는 가스 수집실(60)과, 연소가스로부터 열교환에 의해 열을 회수하기 위한 보일러(200)를 포함하여 이루어진다.

상기 연소장치(100)는 연소통(10)을 구비하여 내부에 연료를 연소시켜 고온의 연소가스를 발생시키기 위한 것으로, 내부에서 연료를 연소시키는 연소실(11)을 구비한 연소통(10)과, 연소실(11) 내로 연료를 공급하기 위한 연료공급부(40)와, 연소통(10)에서 발생하는 연소가스를 배출시키는 연소가스배출부(30)를 포함하여 이루어진다.

상기 연소통(10)은 원통형상으로 이루어져 내부에 고형연료를 수용하고 연소시키기 위한 것으로, 연소통(10) 내에 내벽(12)으로 둘러싸여 연료를 연소시키는 연소실(11)과, 연소실(11)의 내벽(12)을 냉각시키기 위한 냉각실(13)과, 연소실(11)에 외부로부터의 연소공기를 공급하기 위해 연소실(11)의 측면에 형성된 측면연소공기공급실(15)을 포함하여 이루어진다.

냉각실(13)은 고온의 연소가스에 계속적으로 접촉하는 내벽(12)의 온도를 낮추기 위한 것으로, 도5,6에 도시된 바와 같이 상부로 갈수록 내경이 좁아지는 원통의 내벽(12) 외측에 이격되어 형성되는 중벽(14)과 내벽(12) 사이 공간에 형성되고, 중벽(14)의 상, 하측에 냉각수가 유출, 유입되는 냉각수 유출구(14b)와 냉각수 유입구(14a)가 형성된다. 냉각수 유입구(14a)는 원통 중벽(14)의 접선방향으로 형성된다. 그리고, 냉각실(13)의 중벽(14) 내측에는 도3에 도시된 바와 같이 나선 모양으로 감겨 형성되는 냉각수 가이드판(13a)이 구비되어 냉각수 유입구(14a)를 통해 유입된 냉각수가 냉각수 가이드판(13a)을 따라 회전하면서 상승하여 중벽(14) 상측에 형성된 냉각수 유출구(14b)를 통해 유출된다. 냉각수 유출구(14b)를 통해 유출된 냉각수는 연결관을 통해 열을 회수하는데 사용하기 위해 보일러(200)로 유입된다.

측면연소공기공급실(15)은 중벽(14) 외측에 이격되어 형성되는 외벽(16)과 중벽(14) 사이의 공간에 형성되고, 외벽(16)의 상측에 외부로부터 연소공기를 공급하기 위한 공기공급구(16a)가 형성되고, 하부(12a)는 개방되어 있다. 공기공급구(16a)는 원통형상의 외벽(16)의 접선방향으로 형성되어 공급된 연소공기가 측면연소공기공급실(15) 내부를 선회 하강한 후 개방된 하부(12a)를 통해 연소실(11) 내로 공급되게 된다.

또한, 연소실(11) 상부 둘레에는 상부 측면에서 연소공기를 공급하기 위한 상부연소공기공급실(20)이 형성된다. 상부연소공기공급실(20)은 플랜지(18)에 의해 냉각실(13) 및 측면연소공기공급실(15)의 상측에 결합되는 것으로, 연소실(11)의 상부 내측을 둘러싸는 원통의 상부내벽(22) 외측 둘레에 형성되어 연소실(11) 상부 내측으로 연소공기를 공급하는 선회류 공급실(23)과, 선회류 공급실(23)의 외측 둘레에 형성되어 외부로부터 공급된 연소공기를 상기 선회류 공급실(23)에 공급하기 위한 예열실(25)로 이루어진다.

선회류 공급실(23)은 상부내벽(22)의 외측에 이격되어 형성되는 상부중벽(24)과 상부내벽(22)사이 공간에 형성되고, 예열실(25)은 상부중벽(24)의 외측에 이격되어 형성되는 상부외벽(26)과 상부중벽(24) 사이 공간에 형성된다. 상부외벽(26)의 하측에는 외부로부터 연소공기가 선회하면서 예열실(25)로 공급되도록 상부공기공급구(26a)가 상부외벽(26)의 접선방향으로 형성되고, 상부중벽(24)의 상단에는 공기통로(24a)가 형성되어, 예열실(25)로 유입된 연소공기가 예열실(25) 상부로 선회 상승한 후 상부중벽(24) 상단의 공기통로(24a)를 통해 상기 선회류 공급실(23)의 상부에서 하부로 이동되어 상부내벽(22)의 하단에 형성된 연소공기공급통로(22a)를 통해 연소실(11)의 상부로 연소공기가 공급된다. 상부 연소공기공급부에 의한 연소공기 공급은 원통의 선회류공급실(23)의 둘레 임의 지점에서 중심방향에 대해 약 10 내지 60도 만큼 각도를 이루어 공급되어 연소가스에 확실한 2차 공기공급이 이루어지게 함으로써 불완전연소로 인한 오염물질을 감소시킨다.

연소통(10)의 상부는 연소된 고온의 연소가스를 배출하기 위해 개방되어 있고, 연소가스배출부(30), U자형 유동 가스챔버(50), 가스수집실(60)을 거쳐 배출된 고온의 연소가스는 열을 회수하기 위해 보일러(200)로 유입된다. 보일러(200)는 유입된 고온의 연소가스로부터 열을 회수하여 고온의 스팀 등을 얻게 되는데, 이 때 냉각수 유출구(14b)로부터 유출된 냉각수가 보일러(200)로 유입되어 연소가스의 열을 이용하여 스팀 등으로 변환되게 된다.

한편, 연소통(10)의 하부 가장자리에는 연소된 고형연료의 재가 배출될 수 있도록 재배출구(19)가 형성된다.

또한, 연소실(11) 하부에는 회전가능하게 설치되는 회전형 화격자(17)가 구비된다. 회전형 화격자(17)는 원판형상으로 그 상면에 공급된 고형연료를 연소시키기 위한 것으로, 중앙으로부터 외측방향으로 하향 경사진 후 다시 상향 경사지게 형성되어 양쪽 단면이 V자형으로 형성된다. 회전형 화격자(17)의 중앙에는 고형연료를 공급하기 위한 연료공급부(40)가 형성된다.

연료공급부(40)는 도7에 도시된 바와 같이 하부 일측에 연료공급구(44)가 형성되며 내부에 수직이송스크류(42)에 의해 고형연료를 연소실(11) 내로 공급하는 연료공급관(41)이 구비되고, 연료공급관(41)의 외측에는 연료공급관(41)보다 직경이 크고 동심원 형상으로 형성되며 링블로워 등의 공기공급수단(45)에 의해 연소공기를 연소실(11) 하부에서 연소실(11) 내로 공급하기 위한 하부연소공기공급관(43)이 형성된다.

연료공급관(41)에서 연소실(11) 내로 돌출 형성되는 상단부는 상측으로 갈수록 직경이 점차 커지는 확경부(41a)와 확경부(41a)의 단부에서 아래로 절곡되어 하향 경사지게 형성되는 경사안내부(41b)가 형성된다. 본 발명은 이에 의해 고형연료가 연소실 내로 돌출형성되는 확경부(41a)와 경사안내부(41b)를 거쳐 보다 안정적으로 회전형 화격자로 공급된다. 그리고, 확경부(41a)에는 하부연소공기공급관(43)으로부터 공급된 연소공기가 유입되는 급기노즐(41c)이 둘레방향으로 다수 형성되어 있다.

또한, 하부연소공기공급관(43)에서 연소실(11) 내로 돌출 형성되는 상단부는 상측으로 갈수록 직경이 점차 커지는 급기확경부(43a)가 구비되어 연료공급관(41)의 확경부(41a) 하측에 위치하고, 급기확경부(43a)의 상단은 연료공급관(41)의 경사안내부(41b)에 의해 폐쇄되어 있다. 따라서, 하부연소공기공급관(43)을 통해 공급된 연소공기가 급기확경부(43a)에 의해 안내되어 상측에 형성된 연료공급관(41)의 확경부(41a)에 형성된 급기노즐(41c)을 통해 연료의 저면으로 공급되게 된다.

한편, 연소실(11) 내에서 연소되는 고형연료로부터 연료공급관(41) 내에 존재하는 고형연료로 역화되는 것을 방지하기 위해 연료공급관(41)을 통해 연소공기를 공급하도록 연료공급관(41)의 하부 타측에는 링블로워 등의 공기공급수단이 구비될 수 있다.

상기와 같은 구성에 의해 연료공급관(41)에 의해 고형연료가 회전형 화격자(17)의 상면 중앙으로 공급되고, 연료공급관(41)의 확경부(41a)에 형성된 급기노즐(41c)을 통해 고형연료의 저면으로 직접 연소공기가 공급되게 된다.

상기 연료공급관(41) 내에 설치되어 연료를 연소실 내로 이송하기 위한 이송스크류(42)는 스크류축(42d)과 스크류축(42d)상에 나선 형태의 스크류날개(42e)로 이루어진다. 또한, 스크류축(42d)의 상부(42a)는 연료공급관(41)의 외측으로 연장되어 연소실(11) 내로 돌출 형성되고, 돌출된 스크류축(42d)의 상부(42a)에는 연료공급관(41)을 통해 공급되는 연료를 연소실(11) 내로 방사상으로 공급하기 위한 방사상 연료공급부재(42b)가 스크류의 길이방향으로 소정 길이만큼 형성된다.

방사상 연료공급부재(42b)는 스크류축(42d)의 축방향으로부터 수직되게 돌출형성되어 스크류(42)와 함께 회전함으로써 연료공급관(41)을 통해 상승하는 연료를 연소실(11) 내로 방사상으로 공급하게 되는데, 이와 같이 연료공급관(41)으로부터 공급되는 고형연료가 방사상 연료공급부재(42b)에 의해 연소실(11) 내로 방사상으로 일정하게 공급되게 하여 급기노즐(41c)에 클링커(clinker)가 끼는 것을 방지하게 한다.

또한, 연소실(11) 내로 돌출 형성되는 스크류축(42d)의 상부(42a)의 단부에는 축방향과 수직되게 형성되는 연료높이조정 브라켓(42c)이 설치된다. 연료높이조정 브라켓(42c)은 도5에 도시된 바와 같이 상부는 원뿔형상이고 하부는 축방향과 수직되게 막혀 있는 구조로 이루어져 연료가 상부로 계속 이송되지 않고 외측으로 밀려 나갈 수 있게 되며, 확경부(41a) 및 연소실(11)의 화격자(17) 상부에 적재되는 연료의 높이를 적절하게 함으로써 연료의 완전연소를 도모하게 된다.

한편, 연소가스배출부(30)는 도3,4에 도시된 바와 같이 연소통(10)의 상부에 장착되고 중공의 형상으로 이루어져 연소실(11)에서 고형연료의 연소에 의해 발생된 고온의 연소가스가 연소가스배출부(30)를 통해 U자형 유동 가스챔버(50)로 유입된다. 연소가스배출부(30)의 하부는 연소통(10)의 상부와 연통되고, 측면 일측은 U자형 유동 가스챔버(50)와 연통되며, 연소가스배출부(30)의 몸체를 이루는 벽체(31)를 구성하는 측벽(32) 및 상벽(33) 내부에는 지그재그 형태의 수관(34)이 상호 연결되어 구비된다. 수관(34)에는 물탱크(75)로부터 워터라인(76)을 통해 물이 유입되고, 수관(34) 내에서 순환되는 물이 연소가스에 의한 벽체(31) 가열로 인해 증기로 전환되면 이 전환된 증기는 스팀라인(71)을 통해 스팀 드럼(70)으로 모아진 후 보일러(200)에서 생산되는 증기와 함께 산업 시설에 공급되게 된다. 연소가스배출부(30)의 몸체는 강철(steel)재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 도4에서와 같이 수관(34)이 벽체(31) 내에 매설되었으나, 벽체(31) 외측에 구비될 수도 있다.

연소가스배출부(30)는 이러한 구성을 가짐으로써, 고온의 연소가스와 계속적으로 접촉하더라도 몸체 내부의 수관(34)에 의해 연소가스배출부(30)의 온도를 낮출 수 있어 내구성이 향상됨과 동시에 물이 수관(34)에서 순환되면서 전환된 증기는 산업시설에 공급하여 스팀 생산량을 증가시키는 장점이 있다. 또한, 연소가스배출부(30)의 몸체를 강철재질로 형성하여 종래 내화물벽체로 이루어진 종래 장치와 비교하여 재질의 이질성으로 인해 연소가스 중 재 또는 미세입자의 결착성을 크게 낮출 수 있다.

U자형 유동 가스챔버(50)는 연소가스배출부(30)와 가스수집실(60) 사이에 설치되어 연소가스배출부(30)에서 유입된 연소가스가 U자형 유동 가스챔버(50)를 통해 가스수집실(60)로 유입되며, U자형 유동 가스챔버(50)는 중공의 형상으로 이루어지고, 좌측에는 연소가스배출부(30)로부터 연소가스가 유입되는 가스공급구(57)가 형성되고, 상부 일측에는 가스수집실(60)로 가스가 배출되는 가스배출구(58)가 형성된다. 또한, U자형 유동 가스챔버(50)의 몸체를 구성하는 벽체(51) 내에는 지그재그형태의 수관(54)이 내설되며, 수관(54)에는 물탱크(75)로부터 워터라인(76)을 통해 물이 유입되고, 수관(54) 내에서 순환되는 물이 연소가스에 의한 벽체(51)의 가열로 인해 증기로 전환되면 이 전환된 증기는 스팀라인(71)을 통해 스팀 드럼(70)으로 모아진 후 보일러(200)에서 생산되는 증기와 함께 산업 시설에 공급되게 된다. 본 실시예에서는 수관(54)이 벽체(51)에 매설되었으나, 벽체(51) 외측에 구비될 수도 있다.

그리고, U자형 유동 가스챔버(50)에는 그 내부를 통과하는 연소가스에 포함된 재를 수집할 수 있도록 하단에 재수집부(56)와 여기에 수집된 재를 운반하기 위해 재이송관(56a)이 구비된다. 재이송관(56a)의 내부에는 재이송스크류(56b)가 설치된다. 또한, U자형 유동 가스챔버(50)의 내부를 통과하는 연소가스에 포함된 재를 용이하게 배출하도록 U자형 유동 가스챔버(50)의 내부에는 천정에서부터 하향 연장형성되는 U자 유동 안내판(59)이 더 구비된다.

또한, 연소가스에 포함된 재를 재수집부(56)로 용이하게 수집할 수 있도록 U자형 유동 가스챔버(50)의 하부 전방은 경사지게 형성된 경사부(51a)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 U자형 유동 가스챔버(50)의 재수집부(56)를 통해 배출시킬 수 있어 보일러(200)로 유입되는 연소가스에 포함되는 재 등의 오염물질의 양을 저감시킬 수 있다.

상기 가스수집실(60)은 다수의 연소장치(100)의 U자형 유동 가스챔버(50)와 연결되어 다수의 연소장치(100)에서 발생되는 고온의 연소가스를 한군데로 모아 보일러(200)로 공급하기 위한 것으로, 하부에는 각 연소장치(100)에 부착된 U자형 유동 가스챔버(50)의 가스배출구(58)와 연결되는 다수의 가스유입구(61)가 일렬로 형성되어, 일렬로 배치된 다수의 연소장치(100)가 가스수집실(60)의 길이방향으로 배치된다.

또한 가스수집실(60)은 일측에 수집된 연소가스를 보일러(200)로 공급하기 위한 가스유출구(62)가 형성되고, 가스수집실(60)은 보일러(200) 쪽으로 갈수록 연소장치(100)로부터 유입되는 연소가스의 유입량이 많아지는데, 이 유입된 연소가스가 가스유출구(62)를 통해 보일러(200)로 원활하게 유입되도록 그 내부 단면적은 가스 유출구(62) 쪽으로 갈수록 점차 커지게 형성된다.

그리고, 가스수집실(60)을 구성하는 벽체(63)에는 연소가스배출부(30)에서와 마찬가지로 지그재그형태의 수관(64)이 구비되어 워터 탱크(75)로부터 워터라인(76)을 통해 공급되는 물이 수관(64)내에서 순환되면서 전환된 증기가 다시 스팀라인(71)을 통해 스팀 드럼(70)으로 모아진 다음, 보일러(200)에서 생산된 증기와 함께 산업 시설에 공급된다. 가스수집실(60)은 이러한 구성에 의해 수관(64) 내에 순환되는 물에 의해 가스수집실(60)의 온도를 낮춤으로써 내구성을 향상시키고, 물이 수관(64) 내에서 전환된 증기는 산업 시설에 공급함으로써 스팀량을 늘릴 수 있는 효과가 있다.

종래 하나의 연소장치에 하나의 보일러가 구비되어 열을 회수하는 열회수시스템에서는 다량의 연소가스를 얻기 어렵고 다량의 연소가스를 얻기 위해서는 연소장치의 연소통이 커야 하나, 구조적인 안정성으로 인해 연소통의 크기를 키우는 데 한계가 있고, 이에 따라 고압의 스팀을 얻기 어려운 문제점이 있었으나 본 발명은 이러한 문제점을 해결할 수 있게 되었다. 또한, 다량의 고압 연소가스를 얻기 위해서 다수의 연소장치에 보일러를 각각 구비하여 스팀을 생산하는 것과 비교하여 볼 때에도 본 발명에서는 다수의 연소장치(100)로부터 발생되는 연소가스를 가스수집실(60)로 한데 수집하여 보일러(200)로 공급함으로써 하나의 보일러만 구비하면 되므로 제조비용이 저감되고 고압의 스팀을 공급할 수 있는 장점이 있다.

상기 보일러(200)는 공급된 고온의 연소가스가 통과하는 내부에 연소가스로부터 열을 회수하기 위해 수관(201)이 내설되는 수관보일러로서, 도8에 도시된 바와 같이 아래의 워터드럼(204)으로부터 공급되는 물이 수관(201)을 통해 위로 이동하면서 고온의 연소가스로부터 열을 회수하여 스팀으로 변하여 스팀드럼(205)으로 모아지게 된다. 본 발명에서는 수관보일러가 사용되었으나, 연관보일러가 사용될 수도 있다.

도9는 본 발명의 제2실시예에 따른 열회수시스템을 도시한 도면이다. 본 발명의 제2실시예에 따른 열회수시스템이 전술한 1실시예와 차이점을 설명하면, 제1실시예에서는 가스수집실(60)에 대해 연소장치(100)가 일렬로 연결되었으나, 제2실시예에서는 가스수집실(60)을 중심으로 4개의 연소장치(100)가 두개씩 마주보도록 배치된다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 다수의 연소장치(100)를 서로 마주보도록 설치함으로써 연소가스가 가스수집실(60)의 양측으로 유입되어 가스수집실(60)의 길이를 1실시예보다 작게 만들 수 있는 장점이 있다. 그 외 구성 및 효과는 제1실시예와 동일하여 여기서는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 열회수시스템에서는 보일러(200)에서 고온의 연소가스로부터 열을 회수한 다음 외부로 배출되는 연소가스를 정화시키기 위한 대기오염방지장치가 더 구비된다.

상기 대기오염방지장치는 도11 내지 도15에 도시된 바와 같이 원심집진기(300), 반건식반응기(400), 건식반응기(500), 및 여과집진기(600)를 포함하여 이루어진다.

도11은 본 발명에 따른 열회수시스템에서 연소가스를 정화시키는 대기오염장치의 모식도이고, 도12는 도11에서 원심집진기를 보여주는 도면이며, 도13은 도11에서 반건식반응기를 보여주는 도면이고, 도14는 도11에서 건식반응기를 보여주는 도면이며, 도15는 도11에서 여과집진기를 보여주는 도면이다.

상기 원심집진기(300)는 보일러(200)로부터 유입된 연소가스 중 더스트 등의 입자상 물질을 1차적으로 제거하기 위한 것으로, 내부가 가로벽(303)에 의해 상, 하부실(307,308)로 구획된다. 하부실(308)에는 가로벽(303) 바로 아래쪽에 연소가스가 유입되는 유입구(301)가 형성되고, 유입구(301)가 내주면의 접선방향으로 연결되는 원심분리통(302)이 다수개가 상호 연결되어 설치되며, 가로벽(303)에는 각각의 원심분리통(302) 내부 아래로 유도관(304)이 길게 형성되고, 가로벽(303) 상측의 상부실(307) 일측에는 연소가스가 유출되는 유출구(305)가 형성된다. 원심집진기(300)의 하부는 입자상 물질의 수집 및 배출이 용이하도록 하단으로 갈수록 내부가 좁아지는 형상으로 이루어지고 하단에는 원심분리통(302)으로부터 배출된 오염물질의 배출을 위한 배출밸브(306)가 구비된다.

원심집진기(300)는 상기와 같은 구성을 가짐으로써, 보일러(200)로부터 유입된 연소가스가 유입구(301)를 통해 유입되어 회전하면서 하강하게 되고 연소가스에 포함된 더스트 등의 입자상 물질은 원심력에 의해 원심분리통(302)의 내벽을 타고 돌면서 그 하중에 의해 원심집진기(300)의 하부에 수집되게 된다. 이와 같이 입자상 물질이 1차로 제거된 연소가스는 유도관(304)을 통해 상부실(307)로 이동한 후 유출구(305)로 유출되게 된다.

상기 반건식반응기(400)는 연소가스 중의 염화수소(HCL), 황산화물(SOx) 등의 유해산성가스를 제거하기 위한 것으로, 중공의 원통형상으로 이루어지고, 원심집진기(300)로부터 연소가스가 유입되는 유입구(401)가 상단에 형성되고, 외주면 상부 일측에는 반건식반응기(400) 내부로 액상 소석회를 공급하기 위한 액상 소석회 공급부(402)가 구비된다. 또한, 반건식반응기(400)의 내부 상측에는 액상 소석회 공급부(402)와 연결된 분사노즐(403)이 설치되고, 하부 일측에는 상기 반건식반응기(400)의 내부로 유입된 연소가스가 액상 소석회에 의해 유해산성가스가 제거된 연소가스를 배출하기 위한 유출구(405)가 형성되며, 하단에는 연소가스와 반응한 소석회를 배출시키기 위한 배출밸브(404)가 구비되어 있다.

반건식 반응기(400)는 이와 같은 구성에 의해 내부로 공급된 연소가스가 액상 소석회와 반응하여 유해산성가스가 제거된 후 유출구(405)를 통해 연소가스를 배출시키게 되며 연소가스가 액상 소석회에 의해 유해산성가스가 제거됨과 동시에 연소가스의 온도를 낮추는 역할을 수행하게 된다.

상기 건식 반응기(500)는 연소가스 중 다이옥신을 제거함과 동시에 반건식 반응기(400)에서 액상 소석회와 반응하면서 연소가스에 포함되는 수분을 제거하기 위한 것으로, 연소가스의 진행방향을 따라 좌측부(502), 중앙부(503), 우측부(506)가 순차적으로 연통되어 연결되는 구조이다. 좌측부(502)는 좌측단에 연소가스가 유입되는 유입구(501)가 형성되어 내부 단면적이 연소가스의 진행방향을 따라 우측으로 갈수록 점점 작아지다가 중앙부(503)에서 일정하게 유지된 후 다시 우측부(506)에서는 단면적이 점점 커지게 형성된다. 우측부(506)의 우측단에는 연소가스가 유출되는 유출구(507)가 형성된다.

또한, 중앙부(503)에는 건식 반응기(500)의 내부로 활성탄을 공급하기 위한 활성탄 공급부(504)와 분말생석회 공급부(505)가 구비된다. 중앙부(503)의 단면적이 주위보다 작게 형성되어 중앙부(503)의 내부 압력이 주위보다 낮아지게 되고 따라서, 활성탄과 분말생석회가 활성탄 공급부(504)와 분말생석회 공급부(505)로부터 압력이 낮은 중앙부(503) 내부로 빨려 들어가게 되어 보다 용이하게 공급되게 된다.

건식 반응기(500)는 상기 구성에 의해 내부로 공급된 연소가스가 활성탄 공급부(504)에 의해 공급된 활성탄에 의해 다이옥신이 흡착 제거되고, 후술할 여과집진기(600)에서 수분에 의해 백필터(604)가 막히는 것을 방지하기 위해 분말생석회 공급부(505)로부터 공급된 분말생석회에 수분이 흡착되어 제거된 후 유출구(507)를 통해 연소가스를 배출시키게 된다.

상기 여과집진기(600)는 연소가스를 대기로 배출시키기 전에 연소가스에 최종적으로 남아있는 더스트 등의 오염물질을 제거하기 위한 것으로, 내부가 중공형상으로 이루어지고, 내부공간을 상,하부실(603,602)로 구획하는 구획벽(601)이 가로로 형성되며, 구획벽(601) 하면에는 다수의 백필터(bag filter, 604)가 나란히 구비되며, 구획벽(601) 상면에는 백필터(604)의 상부 개구부와 연통된 벤츄리관(605)이 설치된다. 또한, 하부실(602) 일측에는 연소가스가 유입되는 유입구(606)가 형성되고, 상부실(603) 일측에는 연소가스를 배출시키기 위한 유출구(607)가 형성된다.

그리고, 상부실(603) 외측에는 솔레노이드밸브(609)에 의해 압축공기의 공급이 조절되는 압축공기공급기(608)가 설치되고 상부실(603) 내측에는 압축공기공급기(608)와 연결되는 압축공기분사관(610)이 구비되며 압축공기분사관(610)에는 상기 벤츄리관(605)과 대향하는 다수의 분사노즐(611)이 형성된다.

여과집진기(600)는 상기 구성에 의해 건식 반응기(500)로부터 유입구(606)를 통해 유입된 연소가스 중 남아있는 입자상 오염물질이 백필터(604)에 집진되고 여과된 연소가스는 유출구(607)를 통해 유인송풍기(700)에 의해 강제 흡인된 후 연돌(800)을 통해 대기로 배출된다. 또한, 백필터(604)에 수집된 오염물질은 일정 시간 후 제거해 주어야 하는데 압축공기공급기(608)로부터 솔레노이드밸브(609)에 의해 조절되어 압축공기가 압축공기분사관(610)으로 공급된 후 분사노즐(611)을 통해 벤츄리관(605) 하측의 백필터(604)로 공급됨으로써 백필터(604)에 집진된 오염물질이 제거되고, 제거된 오염물질은 여과집진기(600)의 하단에 설치된 배출밸브(612)에 의해 외부로 배출되게 된다.

한편, 본 발명에 따른 열병합 발전시스템은 전술한 열회수시스템의 구성에 추가하여 증기터빈(250)과 이에 연결된 발전기(260)를 더 구비하여 이루어진다. 도10은 본 발명에 따른 열병합 발전시스템을 도시한 모식도이다.

상기 증기터빈(250)은 보일러에서 생산된 고압의 스팀 중 일부 또는 전부를 공급받아 터빈 날개를 돌려 기계적 에너지를 얻기 위한 것이며, 이 기계적 에너지로부터 발전기(260)에 의해 전기가 발생하게 된다. 증기터빈(250)과 발전기(260)는 기존의 증기터빈과 발전기를 사용할 수 있고 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도10을 참조하여 본 발명에 따른 열병합 발전시스템을 설명하면, 보일러(200)에서 생산된 고압의 스팀 중 일부가 증기터빈(250)을 거치면서 전기를 생산하고 저압의 스팀으로 바뀌게 된다.

따라서, 본 발명의 열병합 발전시스템은 이러한 구성에 의해 일부 고압의 스팀이 증기터빈(250)을 통과하여 전기를 생산하고 저압의 스팀으로 전환되어, 이 시스템이 적용되는 공장 또는 산업설비에 고압 및 저압의 스팀과 함께 전기를 동시에 공급할 수 있는 장점이 있다.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 열회수율이 향상된 열회수시스템의 작동과정을 설명한다.

먼저, 연료호퍼(미도시)로부터 공급되는 고형연료가 각 연소장치(100)의 연료공급관(41) 내에 설치된 이송스크류(42)에 의해 연소실(11) 내로 공급되게 되는데, 이송스크류(42)에서 연소실(11) 내로 돌출형성된 스크류축(42d)의 상부(42a)에 형성된 방사상 연료공급부재(42b)가 스크류축(42d)과 함께 회전함으로써 상승하는 연료를 연소실(11) 내로 방사상으로 일정하게 공급한다. 연료공급부(40)는 이와 같은 구성을 가짐으로써 입자가 작은 가벼운 연료는 급기노즐(41c)에서 나오는 연소공기에 의해 상승하면서 연소되고, 비교적 무거운 연료는 방사상 연료공급부재(42b)에 의해 연료공급관(41) 주위의 연소실(11) 내로 방사상으로 일정하게 공급함으로써 급기노즐(41c)에 클링커(clinker)가 끼는 것을 방지하게 한다. 이에 의해 본 발명에서는 종래 연료공급관의 상부로 계속 연료가 쌓임으로써 연소공기와의 접촉면적이 적어져 연료가 불완전연소되고, 계속 위로만 쌓인 후 흘러내려서 외측으로 빠져 나가지 못한 연료는 클링커가 되어 연소를 방해하는 문제점을 해결할 수 있게 되었다.

이와 같이 연소실(11) 내부로 공급된 고형연료는 예열버너 및 점화버너(미도시)에 의해 예열 및 점화되어 연소되게 된다. 그리고, 회전형 화격자(17)의 상측으로 공급된 고형연료는 연소되면서 연료의 계속적 공급으로 인해 시간이 지남에 따라 회전형 화격자(17)의 가장자리로 이동하게 되는데, 고형연료가 연소되면서 일부 액상으로 변한 연료는 화격자의 단면인 V자형의 골부분에 머무르면서 연소되게 된다. 이에 의해 화격자의 단면이 한쪽으로 경사지게 형성될 경우 연소과정에서 생성되는 액상의 연료가 한쪽으로 흘러 내려버리는 문제점이 해소된다. 그리고, 회전형 화격자(17)의 가장자리에서는 연료가 연소되어 생성되는 재는 회전형 화격자(17)가 회전하면서 재배출구(19)를 통해 배출된다.

한편, 연소실(11) 내에서 고형연료를 연소시킴과 동시에 내벽(12) 외측 둘레에 형성된 냉각실(13)의 냉각수 유입구(14a)를 통해 냉각수가 유입되고 유입된 냉각수는 냉각수 가이드판(13a)에 의해 회전 상승하면서 내벽(12)을 냉각시킨 후 냉각수 유출구(14b)를 통해 유출된다. 그 다음 냉각실(13)로부터 빠져나온 냉각수는 연결관(미도시)을 통해 보일러(200)로 유입되어 고온의 연소가스로부터 열교환에 의해 열을 회수하게 된다. 이와 같이 본 발명은 내벽(12) 외측둘레에 냉각실(13)을 구비하여 연소실(11) 내벽(12)의 과도한 온도상승으로 인한 내구성 저하를 방지함과 동시에 내벽(12)과의 열교환에 의해 냉각수가 미리 예열된 후 다시 보일러(200)로 유입되어 연소장치에 의해 발생된 고온의 연소가스로부터 열을 회수함으로써 연소실(11) 내벽(12)이 고온의 연소가스에 계속적으로 노출에 의해 생기는 변형, 열화 또는 균열 등으로 인한 내구성 저하를 방지함과 동시에 불필요한 열손실을 막아 열효율이 보다 향상되게 된다.

그리고, 고형연료가 연소되는 데 필요한 연소공기는 외부로부터 측면연소공기공급실(15), 상부연소공기공급실(20) 및 하부연소공기공급관(43)을 통해서 연소실(11)로 공급되는데, 먼저 측면연소공기공급실(15)에서는 원형 외벽(16)의 상부에 접선방향으로 형성된 공기공급구(16a)를 통해 공급된 연소공기가 측면연소공기공급실(15) 내부를 선회 하강한 후 개방된 하부(12a)를 통해 연소실(11) 내로 공급되게 된다. 따라서, 측면연소공기공급실(15)에서 연소실(11) 측면에서 연소공기가 회전하면서 공급됨으로써 단순히 연소공기가 연료에 직선방향으로 공급될 때에 비해 연소실(11)이 작더라도 대부분의 연료에 연소공기가 직접 접촉하게 되어 제조원가는 낮추면서 열효율을 향상시키게 된다.

그리고, 상부연소공기공급실(20)에서는 원형의 상부외벽(26)에 접선방향으로 형성된 상부공기공급구(26a)를 통해 예열실(25)로 공급되고 예열실(25)에 공급된 연소공기는 예열실(25)의 상부로 이동하여 상부중벽(24)의 공기통로(24a)를 통해 다시 선회류 공급실(23)로 공급된다. 선회류 공급실(23)로 공급된 연소공기는 상부에서 하부로 이동한 다음 상부내벽(22)에 형성된 연소공기공급통로(22a)를 통해 연소실(11) 상부 측면에서 내부로 회전하면서 공급되게 된다. 따라서, 상부연소공기공급실(20)에서 외부공기가 예열실(25)의 상부로 이동한 후 다시 선회류 공급실(23)의 하부로 이동하면서 이동거리가 길어져 선회류 공급실(23)에서 보다 확실한 예열효과를 볼 수 있음과 동시에 예열실(25)이 선회류 공급실(23)로부터 외부로의 열차단기능 또한 수행할 수 있게 된다. 또한, 측면연소공기공급실(15)에 의해 공급되는 연소공기는 화격자(17)에 적재된 고형연료를 직접 연소시키고, 상부연소공기공급실(20)에 의해 공급되는 연소공기는 완전 연소되지 못하고 상승하는 불완전연소물을 연소시키는 역할을 수행하여 연료의 완전연소를 도모하게 된다.

그 다음 하부연소공기공급관(43)에 의해 연소공기가 주입되는 방식을 설명하면, 연료공급관(41)의 외측에 형성된 하부연소공기공급관(43)에 의해 공급되는 연소공기가 연료공급관(41)의 확경부(41a)에 형성된 급기노즐(41c)을 통해 공급되어 연소실(11) 내에 적재된 고형연료의 하부로도 연소공기가 공급됨으로써 적재된 고형연료의 외부 뿐만 아니라 하부 및 내부에 존재하는 고형연료 또한 원활하게 연소되어 열효율이 향상된다.

한편, 연소실(11)에서 고형연료가 연소되어 발생하는 고온의 연소가스는 연소실(11)의 개방된 상부를 통해 연소가스배출부(30)로 유입된 후 U자형 유동 가스챔버(50)로 유입되게 된다. 이 때, 연소가스배출부(30)는 그 몸체를 구성하는 벽체(31) 내부에 수관(34)이 내설되어 있어 수관(34) 내에서 냉각수가 순환되면서 벽체(31) 온도를 낮추고 동시에 수관(34) 내에서 순환되면서 가열되어 전환된 증기는 스팀드럼(70)으로 모아져서 열회수율을 향상시키는 효과가 있다.

그리고, U자형 유동 가스챔버(50)로 유입된 연소가스는 U자 유동 안내판(49)에 의해 그 흐름이 U자형으로 변경되고, 연소가스에 포함된 재 등의 미세입자가 U자 유동 안내판(49)에 의해 낙하하여 재수집부(46)로 보다 더 확실히 제거된다.

또한, 연소실(11) 내에서 연료가 연소된 후 생성되는 재는 연소실(11)의 재배출구(19)를 통해 대부분 배출되지만, 연소가스에 남아 있는 작은 크기의 재는 U자형 유동 가스챔버(50)의 재수집부(56)를 통해 배출시킬 수 있어 보일러(200)로 유입되는 연소가스에 포함되는 재 등의 오염물질의 양을 저감시킬 수 있다. 이와 같이 고온의 연소가스가 보일러(200)로 공급되기 전 U자형 유동 가스챔버(50)를 구비하여 보일러(200)로 유입되는 재가 제거되기 때문에 보일러(200) 관에 클링커가 끼지 않게 되어 장시간 운전이 가능하며 보일러(200)의 청소 등의 유지/관리가 간편해진다. 또한, U자형 유동 가스챔버(50)의 수관(54) 내에서 냉각수가 순환되면서 가스챔버(50)의 몸체(51) 온도를 낮추고 동시에 수관(54) 내에서 순환되면서 가열되어 전환된 증기는 스팀드럼(70)으로 모아져서 열회수율을 향상시키는 효과가 있다.

이와 같이 U자형 유동 가스챔버(50)를 통과한 연소가스는 가스수집실(60)로 모두 수집된 다음 보일러(200)로 공급된다. 종래에는 다량의 연소가스를 얻기 위해서는 다수의 연소장치에 보일러를 각각 구비하여 스팀을 생산함으로써 다수의 보일러가 필요하였으나, 본 발명에서는 다수의 연소장치(100)로부터 발생되는 연소가스를 가스수집실(60)로 한군데로 수집하여 보일러(200)로 공급함으로써 하나의 보일러만 구비하면 되므로 제조비용이 저감되고 고압의 스팀을 공급할 수 있는 장점이 있다.

보일러(200)는 가스수집실(60)로부터 유입된 고온의 연소가스로부터 수관(201) 내의 물과의 열교환에 의해 열을 회수하여 고압의 스팀을 생산하게 된다. 그 다음 보일러(200)로부터 배출되는 연소가스는 전술한 대기오염방지장치에서 연소가스를 정화시킨 후 대기로 방출하게 된다.

한편, 보일러(200)로부터 생산된 고압의 스팀 중 일부는 열병합 발전 시스템에 의해 전기를 생산함으로서 고압의 스팀과 함께 생산된 전기를 산업설비에 공급하게 된다. 따라서, 열병합 발전시스템이 사용되는 산업설비에 스팀과 함께 전기를 공급함으로써 외부 전기를 사용하지 않더라도 자체적으로 생산된 전기를 사용할 수 있음과 동시에 생산된 고압 및 저압스팀을 제품생산에 이용할 수 있는 장점이 있고, 에너지원의 가격변동에 따라 생산되는 스팀의 양과 전기의 양을 조절하여 산업설비를 운영함으로써 본 시스템이 사용되는 산업설비의 에너지원 비용을 최소로 하면서 최대한의 생산효과를 낼 수 있는 장점이 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예로서 연소장치는 고형연료를 사용하는 예를 참조로 하여 설명하였으나, 본 발명의 연소장치는 고형연료에 한정되지 아니하며, 가스연료, 액체연료에 응용가능하다. 또한, 당해 기술분야의 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능함을 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

100 : 연소장치
10 : 연소통 11 : 연소실
12 : 내벽 13 : 냉각실
14 : 중벽 16 : 외벽
17 : 회전형 화격자 30 : 연소가스배출부
40 : 연료공급부 50 : U자형 유동 가스챔버
60 : 가스수집실 200 : 보일러

Claims

외부로부터 연소공기를 공급받아 내부에 수용된 연료를 연소시키는 연소통과, 상기 연소통으로 연료를 공급하기 위한 연료공급부와, 상기 연소통의 상부에 장착되고 그 하부가 상기 연소통의 상부와 연통되어 연소통 내에서 연료를 연소시켜 발생하는 연소가스를 배출시키는 연소가스배출부를 구비하여 상기 연료공급부로부터 연소통 내로 공급된 연료를 연소시켜 발생된 고온의 연소가스를 연소가스배출부를 통해 배출시키는 다수의 연소장치와,
상기 다수의 연소장치와 연결되어 상기 다수의 연소장치에서 발생되는 고온의 연소가스를 한군데로 모으는 가스수집실과,
상기 가스수집실에 수집된 고온의 연소가스가 공급되어 공급된 연소가스로부터 열교환에 의해 열을 회수하기 위한 보일러를,
포함하여 이루어지는 열회수율이 향상되는 열회수시스템.
제1항에 있어서,
상기 가스수집실에는 일측에 다수의 연소장치로부터 유입된 연소가스가 보일러로 유출되는 가스유출구가 형성되며, 유입된 연소가스가 가스유출구 쪽으로 이동할수록 다수의 연소장치로부터 유입되는 연소가스가 많아지고 가스수집실로 유입된 연소가스가 가스유출구로 원활하게 유출되도록 가스수집실의 내부 단면적은 가스 유출구 쪽으로 갈수록 점차 커지게 형성되는 열회수율이 향상되는 열회수시스템.
제1항에 있어서,
상기 다수의 연소장치는 다수의 연소장치로부터 연소가스가 공급되는 가스수집실을 중심으로 서로 마주보도록 배치되어 연소가스가 가스수집실의 양측으로 유입되는 것을 특징으로 하는 열회수율이 향상되는 열회수시스템.
제1항에 있어서,
상기 가스수집실의 몸체를 형성하는 벽체에는 수관이 구비되고,
상기 수관 내로 공급된 물이 수관내에서 순환되면서 발생되는 증기는 스팀드럼으로 수집되어 산업시설에 공급함으로써, 가스수집실의 내구성을 향상시킴과 동시에 스팀 생산량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 열회수율이 향상되는 열회수시스템.
제4항에 있어서,
일단은 상기 연소가스배출부의 일단과 연통되고 타단은 상기 가스수집실의 일측과 연통되어 연소가스배출부로부터 유입된 연소가스를 가스수집실로 유출하며, 몸체를 구성하는 벽체에는 벽체를 냉각시키기 위해 물이 순환되도록 지그재그로 배열되는 수관이 구비되고, 내부를 통과하는 연소가스에 포함된 재를 용이하게 배출하도록 천정에서부터 하향 연장형성되는 U자 유동 안내판이 구비되어 통과하는 연소가스가 U자 유동을 하는 U자형 유동 가스챔버를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열회수율이 향상되는 열회수시스템.
제5항에 있어서,
상기 U자형 유동 가스챔버의 하단에는 내부를 통과하는 연소가스에 포함된 재를 수집할 수 있도록 재수집부가 더 구비되는 열회수율이 향상되는 열회수시스템.
제6항에 있어서,
상기 U자형 유동 가스챔버의 하부 전방은 재를 용이하게 수집할 수 있도록 경사진 경사부가 형성되는 열회수율이 향상되는 열회수시스템.
제7항에 있어서,
상기 U자형 유동 가스챔버의 수관 내로 공급된 물이 순환되면서 발생되는 증기는 스팀드럼으로 수집되어 산업시설에 공급함으로써, U자형 유동 가스챔버의 내구성을 향상시킴과 동시에 스팀 생산량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 열회수율이 향상되는 열회수시스템.
제8항에 있어서,
상기 연소가스배출부의 몸체를 이루는 벽체에 수관이 구비되고, 상기 연소가스배출부의 수관 내로 공급된 물이 순환되면서 발생되는 증기는 스팀드럼으로 수집되어 산업시설에 공급함으로써, 연소가스배출부의 내구성을 향상시킴과 동시에 스팀 생산량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 열회수율이 향상되는 열회수시스템.
제9항에 있어서, 상기 각 연소장치의 연소통은,
상기 연소통 내에 내벽으로 둘러싸여 연료를 연소시키는 원통형상의 연소실과,
상기 연소실의 내벽 외측에 이격되어 형성되고 상, 하측에 각각 냉각수가 유출, 유입되는 냉각수 유출구와 냉각수 유입구가 형성되는 중벽이 구비되어 냉각수 유입구를 통해 내벽과 중벽 사이 공간으로 유입된 냉각수에 의해 내벽을 냉각시키도록 상기 연소실의 둘레 외측에 형성되는 냉각실과,
상기 냉각실의 중벽 외측에 이격되어 형성되고 상측에 외부로부터 연소공기가 공급되는 연소공기공급구가 형성되는 외벽이 구비되어 원통형상의 외벽의 접선방향으로 형성된 연소공기공급구를 통해 연소공기가 공급된 후 개방된 하부로 연소실 내에 연소공기가 공급되도록 상기 냉각실의 둘레 외측에 형성되는 측면연소공기공급실을 포함하여 이루어지는 열회수율이 향상되는 열회수시스템.
제10항에 있어서,
상기 냉각실의 냉각수 유출구로부터 유출된 냉각수가 상기 연소통에 의해 발생된 연소가스로부터 열을 회수하는데 사용되도록 상기 보일러로 공급되어 열회수에 이용되는 열회수율이 향상되는 열회수시스템.
제11항에 있어서,
상기 냉각실 내에는 냉각수 유입구로부터 유입된 냉각수가 선회하면서 상승하도록 나선 모양의 냉각수 가이드판이 구비되는 열회수율이 향상되는 열회수시스템.
제12항에 있어서,
상기 연소통으로 연료를 공급하는 연료공급부는 연소통의 하부에 수직으로 설치되어 연료를 연소실내로 안내하는 연료공급관과, 스크류축과 스크류축에 형성되는 스크류날개로 이루어져 회전함으로써 연료를 연소실 내로 공급하기 위해 연료공급관 내에 설치되는 이송스크류를 포함하여 이루어지고,
상기 이송스크류의 스크류축의 상부는 상기 연료공급관의 외측으로 연장되어 상기 연소실 내로 돌출 형성되고,
상기 돌출된 스크류축의 상부에는 스크류축의 축방향으로부터 수직되게 돌출형성되어 이송스크류와 함께 회전함으로써 연료공급관을 통해 상승하는 연료를 연소실 내로 방사상으로 공급하는 방사상 연료공급부재가 형성되는 것을 특징으로 하는 열회수율이 향상되는 열회수시스템.
제13항에 있어서,
연소실 내로 돌출 형성되는 상기 스크류축의 상부의 단부에는 축방향과 수직되게 돌출형성되어 연료가 상부로 이송되지 않고 외측으로 밀려 나가게 하는 연료높이조정 브라켓이 설치되는 열회수율이 향상되는 열회수시스템.
제14항에 있어서,
상기 연소통의 하부에 설치되는 상기 연료공급부는 연료가 공급되는 연료공급관보다 직경이 크고 동심원 형상으로 형성되는 하부연소공기공급관을 구비하여 공기공급수단을 통해 연소실 하부에서 연료의 저면으로 연소공기를 공급하는 열회수율이 향상되는 열회수시스템.
제15항에 있어서,
상기 연료공급관에서 연소실 내로 돌출 형성되는 상단부는 상측으로 갈수록 직경이 점차 커지는 확경부와, 확경부의 단부에서 아래로 절곡되어 하향 경사지게 형성되는 경사안내부를 포함하여 이루어지는 열회수율이 향상되는 열회수시스템.
제16항에 있어서,
상기 하부연소공기공급관에서 연소실 내로 돌출 형성되는 상단부는 상측으로 갈수록 직경이 점차 커지는 급기확경부가 구비되어 상기 연료공급관의 확경부 하측에 위치하고,
상기 연료공급관의 확경부에는 상기 하부연소공기공급관으로부터 공급된 연소공기가 연소실 내로 유입되도록 다수의 급기노즐이 형성되는 열회수율이 향상되는 열회수시스템.
제17항에 있어서,
상기 열회수시스템은 배출되는 연소가스를 정화시키기 위한 대기오염방지장치를 더 구비하고, 상기 대기오염방지장치는
상기 보일러로부터 배출된 연소가스가 유입되고 유입된 연소가스를 회전시켜 원심분리하여 연소가스 중의 오염물질을 제거하고 연소가스를 배출하는 원심집진기;
상부 일측에 액상 소석회를 공급하기 위한 액상 소석회 공급부가 구비되고 상,하단에 각각 연소가스가 유입, 유출되는 유입구와 유출구가 형성되어, 상기 유입구를 통해 상기 원심집진기로부터 배출된 연소가스가 유입되고 유입된 연소가스에 액상 소석회 공급부로부터 공급된 액상 소석회를 가하여 연소가스 중의 오염물질을 제거하고 유출구를 통해 연소가스를 배출하는 반건식반응기;
양단에 연소가스가 유입, 유출되는 유입구와 유출구가 각각 형성되고, 중앙에 활성탄을 공급하기 위한 활성탄 공급부와 분말생석회를 공급하는 분말생석회 공급부가 구비되어 상기 반건식반응기로부터 유입된 연소가스에 활성탄과 분말생석회를 가하여 연소가스 중의 오염물질을 제거하고 유출구를 통해 연소가스를 배출하는 건식반응기; 및
내부에 다수의 백필터를 구비하고, 상기 건식반응기로부터 유입된 연소가스를 상기 백필터에 통과시켜 연소가스 중의 오염물질을 제거하는 여과집진기;를 포함하여 이루어지는 열회수율이 향상되는 열회수시스템.
제18항에 있어서,
상기 원심집진기는 중공의 통체로 이루어지고, 상기 통체의 내부는 가로벽에 의해 상, 하부실로 구획되며, 상기 하부실에는 일측에 연소가스가 유입되는 유입구가 형성되고, 상기 유입구가 내주면 접선방향으로 연결되는 원심분리통이 설치되며, 상기 가로벽에는 상기 원심분리통 내부 아래로 길게 형성된 유도관이 형성되고, 상기 가로벽 상측의 상부실 일측에는 연소가스가 유출되는 유출구가 형성되어,
유입구로 유입된 연소가스가 원심분리통에서 회전하면서 오염물질이 상기 원심집진기의 하부에 수집되며 유도관으로 유도된 연소가스가 유출구를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 열회수율이 향상되는 열회수시스템.
제19항에 있어서, 상기 건식반응기는
좌측단에 연소가스가 유입되는 유입구가 형성되며 내부 단면적이 우측으로 갈수록 점점 작아지는 좌측부, 활성탄을 공급하는 활성탄 공급부와 분말생석회를 공급하는 분말생석회 공급부가 구비된 중앙부, 및 내부단면적이 우측으로 갈수록 점점 커지고 우측단에 연소가스가 배출되는 유출구가 형성된 우측부가 순차적으로 연통되어 형성되는 것을 특징으로 하는, 열회수율이 향상되는 열회수시스템.
제20항에 있어서,
상기 여과집진기는 내부공간을 상,하부실로 구획하는 구획벽이 형성되고, 상기 구획벽 하면에는 다수의 백필터가 구비되며, 구획벽 상면에는 백필터의 개구부와 연통된 벤츄리관이 설치되고,
상기 하부실 일측에는 연소가스가 유입되는 유입구가 형성되고, 상부실 일측에는 연소가스를 배출시키기 위한 유출구가 형성되며,
상기 상부실 외측에는 솔레노이드밸브에 의해 압축공기의 공급이 조절되는 압축공기공급기가 설치되고 상부실 내측에는 압축공기공급기와 연결되는 압축공기분사관이 구비되며, 상기 압축공기분사관에는 상기 벤츄리관과 대향하는 다수의 분사노즐이 형성되는 것을 특징으로 하는, 열회수율이 향상되는 열회수시스템.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따른 열회수시스템을 포함하고,
상기 열회수시스템의 보일러에서 연소가스로부터 열교환에 의해 스팀을 발생시키고 발생된 스팀에 의해 전기를 발생시키기 위한 증기터빈과 발전기를 구비하여 스팀과 전기를 함께 얻을 수 있는 열병합 발전시스템.