KR20130134769A

KR20130134769A - 연소장치용 화격자

Info

Publication number: KR20130134769A
Application number: KR1020120058518A
Authority: KR
Inventors: 안상일; 윤주선; 백순봉
Original assignee: 안상일
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2013-12-10
Also published as: KR101345425B1

Abstract

본 발명은 외부로부터 연소공기를 공급받아 내부에 수용된 연료(1)를 연소시키는 연소실(11)에 설치되며, 상면에 연료(1)가 적재되어 연소되는 화격자에 있어서, 상기 연소실(11)의 하측에는 연료(1)가 투입되는 연료투입관(24)의 상단이 연통되고, 상기 화격자(40)는 내측단(41a)에서 외측단(41b)으로 갈수록 폭이 넓어지는 판 형상으로 이루어진 복수개의 화격자편(41)으로 구성되며, 상기 연료투입관(24)의 상단 둘레면에는 상기 화격자편(41)의 내측단(41a)이 고정 결합되는 브래킷(52)이 구비되어, 상기 복수개의 화격자편(41)이 연료투입관(24)을 중심으로 방사상으로 배치된 것을 특징으로 하는 연소장치용 화격자를 제공한다.

Description

연소장치용 화격자{A fire grate for combustion apparatus}

본 발명은 연소장치용 화격자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 교체 및 유지보수가 매우 간편할 뿐만 아니라 연료의 완전연소를 통해 자원낭비를 막고 열손실을 줄여 열효율을 향상시킴은 물론 유해물질 배출이 예방되어 친환경적인 연소장치용 화격자에 관한 것이다.

일반적으로 산업용 온수, 스팀, 고온의 가스를 생성하기 위해 연소장치가 사용되는데, 이러한 연소장치에 사용되는 연료로 화석연료에 비해 친환경적이고 경제적인 생활폐기물을 연료화한 RDF 또는 폐플라스틱을 연료화한 RPF 등의 고형 연료가 많이 사용되고 있다.

한편, 종래 연소장치는 연소실에 고형 연료가 적재되어 연소되는 화격자가 구비되는데, 이와 같은 종래의 화격자는 대략 원판으로 이루어지고 중앙에 하측으로부터 연료가 투입되는 연료투입구가 형성되고 그 주변에 연소공기를 분사하는 분사공이 상하로 형성된다. 상기 연료투입구를 통해 화격자의 상면으로 투입된 고형 연료는 점화수단에 의해 점화되어 연소된다.

그런데, 이와 같은 고형 연료는 외부는 잘 연소되나 내부는 투입공기, 습기, 연료의 상태 등 다수의 요인으로 인해 불완전연소될 수 있는데, 여기에 더하여 화격자로 계속 투입되는 고형 연료로 인해 기존의 고형 연료는 불완전연소 상태로 화격자에서 낙하되어 버려지므로, 일산화탄소, 황산화물 등 유해물질이 배출되어 환경오염을 일으킬 뿐만 아니라 고형 연료가 낭비되는 문제가 있다.

한편, 상기 화격자의 상면에 연료가 계속적으로 적재된 상태로 연소되므로, 연소되면서 액상으로 변화된 연료가 화격자의 상면에 눌러붙게 된다. 이에 따라, 화격자를 교체하거나 눌러붙은 연료를 떼어내려면, 화격자를 연소통에서 인출해야 된다. 그런데, 연소통 내부에 화격자를 설치한 후에 상측에 에어커튼, 가스배출구 및 보일러 등을 설치하게 되므로, 연소통을 별도로 분리시켜 화격자를 인출할 수 없기 때문에, 화격자를 용접기를 이용하여 여러 조각으로 절단하여 연소통에 형성된 직경이 작은 점검부를 통해 인출하게 된다. 따라서, 화격자를 다시 설치할 때 각 조각들을 맞추어 용접해야 하므로 화격자의 교체 및 유지보수가 매우 번거로운 문제가 있다.

한국 등록특허공보 제10-0821124호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 교체 및 유지보수가 매우 용이함은 물론 불완전연소된 연료까지 한 번 더 연소시켜 모든 연료를 완전시킴으로써 연료의 낭비를 저지하여 경제적일 뿐 아니라 열손실을 줄여 열효율을 향상시킴은 물론 완전연소로 인해 유해물질 배출이 예방되어 친환경적인 연소장치용 화격자를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 특징에 따르면, 외부로부터 연소공기를 공급받아 내부에 수용된 연료(1)를 연소시키는 연소실(11)에 설치되며, 상면에 연료(1)가 적재되어 연소되는 화격자에 있어서, 상기 연소실(11)의 하측에는 연료(1)가 투입되는 연료투입관(24)의 상단이 연통되고, 상기 화격자(40)는 내측단(41a)에서 외측단(41b)으로 갈수록 폭이 넓어지는 판 형상으로 이루어진 복수개의 화격자편(41)으로 구성되며, 상기 연료투입관(24)의 상단 둘레면에는 상기 화격자편(41)의 내측단(41a)이 고정 결합되는 브래킷(52)이 구비되어, 상기 복수개의 화격자편(41)이 연료투입관(24)을 중심으로 방사상으로 배치된 것을 특징으로 하는 연소장치용 화격자가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 외부로부터 연소공기를 공급받아 내부에 수용된 연료(1)를 연소시키는 연소실(11)에 설치되며, 상면에 연료(1)가 적재되어 연소되는 화격자에 있어서,

상기 연소실(11)의 하측에는 연료(1)가 투입되는 연료투입관(24)의 상단이 연통되고, 상기 화격자(40)는 상기 연료투입관(24)의 상단 둘레부에서 방사상으로 연장되며, 상면에는 연소공기를 분사시키는 복수개의 제1분사공(51)이 형성된 상단화격자(50); 상기 연료투입관(24)의 둘레부를 감싸며 내부에 연소공기가 이동되는 통로(61)가 형성되고, 상단에는 통로(61)를 통해 이동되는 연소공기가 상기 상단화격자(50)의 제1분사공(51)을 통해 분사되도록 제1분사공(51)과 연통되는 연통관부(62)가 형성된 에어공급관(60); 및 상기 에어공급관(60)의 둘레부에서 방사상으로 연장되며 상단화격자(50)의 직경보다 직경이 큰 하단화격자(70);를 포함하여 구성되며, 상기 상단화격자(50)와 하단화격자(70) 사이에 위치된 에어공급관(60)의 측면에는 연소공기를 분사시키는 복수개의 제2분사공(63)이 형성되어, 상단화격자(50)에서 하단화격자(70)의 상면으로 낙하되는 불완전연소된 연료(1)가 에어공급관(60)의 제2분사공(63)에서 분사되는 연소공기에 의해 완전연소되는 것을 특징으로 하는 연소장치용 화격자가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 연료투입관(24)의 상단에는 상단화격자(50)의 상면보다 상향 돌출되어 연소된 연료(1)가 연료투입관(24)으로 역류되는 것을 차단하는 역류방지턱(25)이 형성된 것을 특징으로 하는 연소장치용 화격자가 제공된다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 부채꼴 형상인 복수개의 화격자편(41)으로 구성된 화격자(40)를 구비함으로써, 화격자(40)의 교체 및 유지보수시 화격자(40)를 용접기 등으로 절단하지 않아도 되며 재설치시 파편을 맞추어 용접하던 종래와 달리, 교체 등이 요구되는 화격자편(41)만을 분리 인출하거나 전체를 분리 인출할 수 있어서 교체 및 유지보수가 매우 간편한 효과가 있다.

그리고, 화격자(40)를 상면에 제1분사공(51)이 형성된 상단화격자(50)와 하단화격자(70) 및 적어도 이들 사이에 위치되어 측방으로 연소공기를 분사하도록 측면에 제2분사공(63)이 형성된 에어공급관(60)으로 구성함으로써, 상단화격자(50)의 상면에서 하단화격자(70)로 낙하된 불완전연소된 연료(1)가 제2분사공(63)에서 분사되는 연소공기를 이용하여 완전연소시키므로, 연료(1)가 낭비되는 것이 방지되면서도 불완전연소로 인한 일산화탄소 등의 유해물질이 배출되지 않아서 친환경적이고 경제적이며 연소효율이 향상되는 효과가 있다.

또한, 상단화격자(50)의 중앙에서 구비되어 연료(1)를 공급하는 연료투입관(24)의 상단에 이 연료투입관(24)과 인접된 상단화격자(50)의 상면보다 상향 돌출된 역류방지턱(25)을 구비하여, 상단화격자(50)에서 연소되던 연료(1)가 연료투입관(24)의 역류방지턱(25)에 의해 연료투입관(24)으로 역류되는 것이 방지되므로 연료(1)의 투입이 원활하게 이루어지고 연료(1) 공급을 위한 스크류(21, 23)의 손상이 방지되어 유지보수가 용이해진다.

도 1은 본 발명에 따른 연소장치용 화격자의 일실시예를 도시한 사용상태의 측단면도
도 2는 상기 실시예의 요부인 상단화격자의 구성을 보인 분해사시도
도 3은 상기 실시예의 요부인 화격자의 구성을 보인 측단면도
도 4는 본 발명에 따른 연소장치용 화격자의 다른 실시예의 사용상태를 보인 측단면도

상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연소장치용 화격자가 적용된 연소장치를 개략적으로 도시한 측단면도이고, 도 2는 상기 실시예의 요부인 상단화격자의 구성을 보인 분해사시도이며, 도 3은 상기 실시예의 요부인 화격자의 측단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 연소장치용 화격자는 연료투입관(24)의 상단 둘레부에서 수평 연장되며 상면에는 연소공기를 분사시키는 제1분사공(51)이 형성된 상단화격자(50)와, 상기 연료투입관(24)과 상단화격자(50)의 하측을 감싸며 내부에 연소공기가 이동되는 통로(61)가 형성된 에어공급관(60)과, 상기 에어공급관(60)의 둘레부에서 방사상으로 연장되며 상단화격자(50)보다 하측에 구비된 하단화격자(70)를 포함하여 구성된다.

우선, 도 1에 도시된 화격자가 설치된 연소장치를 개략적으로 설명하면, 연료(1)가 연소되는 연소실(11)이 형성된 연소통(10)과, 이 연소통(10)의 하측에서 스크류(21, 23)를 이용하여 연료(1)를 연소실(11)로 공급하는 수직하게 설치된 연료투입관(24)을 포함하는 이송수단(20)과, 연소통(10)의 상단 연통되어 연소가스가 배출되는 가스배출부(90)로 크게 이루어진다. 또한, 연소통(10) 내벽 보호를 위해 연소실(11)을 감싸는 냉각자켓(30)이 구비될 수 있고, 연소통(10)에는 에어유입구(12)가 형성되어 연소실(11)로 에어를 유입시켜 연소효율을 향상시킨다. 미설명 부호 22는 연료(1)를 이송수단(20)에 투입하는 호퍼형상의 연료투입부이고, 80은 에어커튼이다.

상기 상단화격자(50)는 연소실(11) 내부에 구비되어 연료(1)가 적재된 상태로 연소되는 것으로, 상기 연료투입관(24)의 상단 둘레면에서 반경방향 외측으로 연장되어 대략 중앙에 관통공이 형성된 원판 형상을 이룬다. 이때, 상기 상단화격자(50)는 복수개의 화격자편(41)으로 구성되는데, 화격자편(41)은 연료투입관(24)과 접하는 내측단(41a)에서 외측단(41b)으로 갈수록 폭이 넓어지는 판 형상으로 이루어진다. 이때, 화격자편(41)의 내측단(41a)에는 고정결합부(42)가 상향 절곡되고, 외측단(41b)에는 연료(1)의 낙하를 가이드하는 가이드판(43)이 하향 절곡된다.

그리고, 상기 연료투입관(24)의 상단 둘레면에는 화격자편(41)의 내측단(41a)이 삽입 고정되는 브래킷(52)이 일체 또는 별체로 구비된다. 이 브래킷(52)에는 화격자편(41)의 내측단(41a)에 구비된 고정결합부(42)가 삽입되어 고정되도록 단면 기역자 형상의 삽입홈(53)이 원주방향을 따라 연장된다.

따라서, 복수개의 화격자편(41)의 내측단(41a)을 브래킷(52)에 고정시키면 각 화격자편(41)의 측부가 서로 접하게 됨으로써 원판 형상을 이루게 된다. 이때, 화격자편(41)의 측부에는 길이방향을 따라 안착돌기(44)가 하향 형성된다. 그리고, 각 화격자편(41)의 가이드판(43)의 일부가 서로 결합되도록 용접해줄 수 있다. 또한, 각 화격자편(41)은 외측단(41b)이 내측단(41a)에 비해 상측에 위치되도록 설치된다.

한편, 상기 상단화격자(50)에는 복수개의 제1분사공(51)이 상하방향으로 형성되는데, 이 제1분사공(51)의 둘레부는 상단화격자(50)의 상면보다 상향 돌출된 원통체 형상으로 이루어진다.

그리고, 상기 연료투입관(24)의 상단에는 이 연료투입관(24)과 접하는 상단화격자(50)의 내측단(41a) 쪽의 상면보다 높이 h만큼 상향 돌출된 역류방지턱(25)이 일체로 형성된다. 이에 따라, 상단화격자(50)의 상면에서 연소되어 액상으로 된 연료(1)가 연료투입관(24)으로 역류되는 것이 방지된다.

상기 에어공급관(60)은 도시된 실시예에서 연료투입관(24)보다 직경이 더 큰 관체로 이루어져서 연료투입관(24)의 둘레부를 감싸는 형태를 이룬다. 이에 따라, 에어공급관(60)과 연료투입관(24) 사이의 공간이 연소공기가 이동되는 통로(61)를 형성하게 된다.

그리고, 에어공급관(60)의 상단에는 대략 호퍼 형상의 연통관부(62)가 형성되어 상단화격자(50)의 하측부를 감싸서 제1분사공(51)과 상기 통로(61)가 연통됨으로써, 통로(61)를 통해 이동된 연소공기가 상단화격자(50)의 제1분사공(51)을 통해 상측으로 분사된다. 한편, 상기 연통관부(62)의 상단은 상단화격자(50)의 외측단(41b) 쪽을 지지하는 역할을 하며, 또한 상단화격자(50)의 외측단(41b)이 내측단(41a)에 비해 상측에 위치되도록 해준다. 이때, 연통관부(62)에는 화격자편(41)의 안착돌기(44)가 안착지지되는 안착홈(62a)이 원주방향을 따라 소정간격 이격 형성되어, 각 화격자편(41)의 위치를 정렬시켜준다.

그리고 한편, 에어공급관(60)의 측면에는 제2분사공(63)이 형성되는데, 이 제2분사공(63)은 상단화격자(50) 및 하단화격자(70) 사이에 형성된다. 그리고 한편, 도시된 실시예와 달리, 에어공급관(60)이 직경이 작은 복수개의 관체로 이루어지며 연료투입관(24)의 둘레부를 따라 배치되며 상단이 제1분사공(51)들과 각각 연통되도록 구성될 수도 있을 것이다.

상기 하단화격자(70)는 에어공급관(60)의 둘레부에 회전가능하게 설치되는 것으로, 에어공급관(60)을 중심으로 방사상으로 연장되되, 그 직경은 상단화격자(50)의 직경보다 더 크게 형성된다. 하단화격자(70)의 내측부에는 에어공급관(60)을 따라 하향 연장되며 도시안된 모터에 의해 에어공급관(60)에서 회전되는 회전연결관(71)이 형성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 연소장치용 화격자에서 연료가 연소되는 과정을 설명하면 다음과 같다.

고형 연료(1)가 스크류(21, 23)에 의해 연료투입관(24)의 상단을 통해 상단화격자(50)의 상면으로 투입된다. 이때, 도시안된 점화수단에 의해 연료(1)가 연소되며, 에어공급관(60)을 따라 이동되는 연소공기가 제1분사공(51)을 통해 상단화격자(50) 상면으로 분사되어 연료(1)가 보다 효율적으로 연소된다.

상단화격자(50)의 상면에 연료(1)가 계속적으로 투입되어 적재되므로, 도 2에서와 같이 불완전연소된 연료(1)가 상단화격자(50)의 외측단으로 밀려 하단화격자(70)로 낙하될 수 있다. 이때, 에어공급관(60)의 제2분사공(63)을 통해 연소공기가 분사되어 불완전연소된 연료(1)가 완전연소된다. 특히, 연료(1)가 하단화격자(70)에도 계속 적재될 경우, 적재된 상측부만 연소공기와 접촉되어 연소되고 하측부는 연소공기와 접촉되지 않아서 클링커화되어 하단화격자(70)에 눌러 붙을 수 있는데, 본 발명에서 제2분사공(63)을 통해 적재된 하측부로 연소공기가 분사되어 클링커화되는 것을 방지함으로써 연료(1)의 낭비를 막고 하단화격자(70)의 세척 등 유지보수가 용이해진다. 이에 따라, 불완전연소된 상태로 버려지는 연료(1)가 없이 모든 연료(1)가 완전연소되어 일산화탄소 등의 유해물질이 배출되지 않으므로 친환경적이고 연료(1)가 낭비되지 않아서 경제적이다.

한편, 제1분사공(51)이 상단화격자(50)의 상면에서 상향 돌출됨에 따라, 상단화격자(50)의 상면에서 연소된 연료(1)가 액상이 되어 상단화격자(50)의 상면에 눌러 붙더라도 제1분사공(51)이 연료에 의해 막히는 것이 방지되므로 연소효율이 향상된다. 또한, 상기 연소되어 액상이 된 연료(1)가 연료투입관(24)의 역류방지턱(25)에 의해 연료투입관(24)으로 역류되는 것이 방지되어 연료(1)의 투입이 원활하게 이루어지고 스크류(21, 23)의 손상이 방지되어 유지보수가 용이해진다.

도 4는 본 발명에 따른 연소장치용 화격자의 다른 실시예를 도시한 사용상태의 측단면도로, 본 실시예에서는 전번 실시예와 달리 상단화격자(50)의 외측단(41b)이 내측단(41a)에 비해 하측에 위치되도록 설치된다. 이에 따라, 상단화격자(50)에 적재된 연료(1)가 연료투입관(24)쪽으로 밀리는 것이 방지될 뿐만 아니라 하단화격자(70)로 보다 용이하게 낙하될 수 있으므로, 연료(1) 투입이 보다 원활해지고 불완전연소된 연료(1)가 하단화격자(70)로 신속하게 낙하되어 완전연소될 수 있어서 연료(1)가 낭비되지 않고 연소효율이 향상된다.

한편, 상기 실시예들에서는 화격자(40) 중 상단화격자(50)가 복수개의 화격자편(41)으로 이루어진 것을 예시하였으나, 화격자(40) 자체가 상단화격자(50)로만 이루어진 경우에는 화격자(40)가 복수개의 화격자편(41)으로 이루어질 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

Claims

외부로부터 연소공기를 공급받아 내부에 수용된 연료(1)를 연소시키는 연소실(11)에 설치되며, 상면에 연료(1)가 적재되어 연소되는 화격자에 있어서, 상기 연소실(11)의 하측에는 연료(1)가 투입되는 연료투입관(24)의 상단이 연통되고, 상기 화격자(40)는 내측단(41a)에서 외측단(41b)으로 갈수록 폭이 넓어지는 판 형상으로 이루어진 복수개의 화격자편(41)으로 구성되며, 상기 연료투입관(24)의 상단 둘레면에는 상기 화격자편(41)의 내측단(41a)이 고정 결합되는 브래킷(52)이 구비되어, 상기 복수개의 화격자편(41)이 연료투입관(24)을 중심으로 방사상으로 배치된 것을 특징으로 하는 연소장치용 화격자.
외부로부터 연소공기를 공급받아 내부에 수용된 연료(1)를 연소시키는 연소실(11)에 설치되며, 상면에 연료(1)가 적재되어 연소되는 화격자에 있어서,
상기 연소실(11)의 하측에는 연료(1)가 투입되는 연료투입관(24)의 상단이 연통되고, 상기 화격자(40)는 상기 연료투입관(24)의 상단 둘레부에서 방사상으로 연장되며, 상면에는 연소공기를 분사시키는 복수개의 제1분사공(51)이 형성된 상단화격자(50); 상기 연료투입관(24)의 둘레부를 감싸며 내부에 연소공기가 이동되는 통로(61)가 형성되고, 상단에는 통로(61)를 통해 이동되는 연소공기가 상기 상단화격자(50)의 제1분사공(51)을 통해 분사되도록 제1분사공(51)과 연통되는 연통관부(62)가 형성된 에어공급관(60); 및 상기 에어공급관(60)의 둘레부에서 방사상으로 연장되며 상단화격자(50)의 직경보다 직경이 큰 하단화격자(70);를 포함하여 구성되며, 상기 상단화격자(50)와 하단화격자(70) 사이에 위치된 에어공급관(60)의 측면에는 연소공기를 분사시키는 복수개의 제2분사공(63)이 형성되어, 상단화격자(50)에서 하단화격자(70)의 상면으로 낙하되는 연료(1)가 에어공급관(60)의 제2분사공(63)에서 분사되는 연소공기에 의해 완전연소되는 것을 특징으로 하는 연소장치용 화격자.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연료투입관(24)의 상단에는 상단화격자(50)의 상면보다 상향 돌출되어 연소된 연료(1)가 연료투입관(24)으로 역류되는 것을 차단하는 역류방지턱(25)이 형성된 것을 특징으로 하는 연소장치용 화격자.