KR20130138619A

KR20130138619A - 연소판을 청소하는 브러쉬를 가지는 펠릿보일러 및 이를 이용한 보일러 운전방법

Info

Publication number: KR20130138619A
Application number: KR1020120062360A
Authority: KR
Inventors: 김대현; 민만홍
Original assignee: 주식회사 경동나비엔
Priority date: 2012-06-11
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2013-12-19
Also published as: KR101371235B1

Abstract

외부로부터 펠릿을 보일러에 공급하는 연료공급부(110); 상기 연료공급부로 공급받은 펠릿의 양을 조절하고 보일러 내부에 형성된 연소부로 이송하는 이송부; 상기 이송부에 의해 연소부로 이송된 펠릿을 점화하는 점화부; 상기 연소부에 의해 발생한 열을 흡수하는 열교환부; 일측은 상기 이송부와 결합되며, 바닥에서 소정높이에 설치됨과 아울러 수평방향으로 이동가능하게 구비되어 펠릿을 안착시켜 연소시키고 내부에 공기유입구(145)가 형성되어 있는 연소판(144)과 상기 공기유입구(145)을 막는 팰릿 재를 청소하기 위해 상기 연소판(144)의 후단에 설치되어 슬라이딩시 청소해주는 청소브러쉬(150)가 구비되며 상부가 개방되는 연소덮개(148)로 구성되는 연소부; 상기 연소부에서 발생하는 펠릿 연소 연기를 보일러 외부로 배출하는 배기부; 및 상기 펠릿 연소 연기로 인한 펠릿 재를 보일러 내부에서 제거하여 수거하는 재받이부; 로 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연소판을 청소하는 브러쉬를 가지는 펠릿보일러에 관한 것이다.
상기 연소판(144)은 내부에 공기유입구(145)를 형성하여 연소판위에서 연소중인 펠릿의 연소를 돕고, 완전히 연소된 팰릿 재를 청소하기 위해 상기 연소판(144) 스크래핑과 아울러 공기유입구(145)에 끼어있는 팰릿 재를 청소하여 편의를 제공 함과 동시에 펠릿의 연소를 효율적으로 진행 할 수 있다.

Description

연소판을 청소하는 브러쉬를 가지는 펠릿보일러 및 이를 이용한 보일러 운전방법{A PELLET BOILER WITH A BRUSH CLEANING GRATE AND RUNNING METHOD THEREOF }

본 발명은 연소판을 청소하는 브러쉬를 가지는 펠릿보일러 및 이를 이용한 보일러 운전방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연소부에서 연소 후 연소판에 잔존하는 팰릿 재를 용이하게 처리하여 열효율 저하를 방지할 수 있는 연소판을 청소하는 브러쉬를 가지는 펠릿보일러 및 이를 이용한 보일러 운전방법에 관한 것이다.

일반적으로, 보일러는 본체의 구조, 노의 위치, 물의 순환방식, 사용되는 연료의 종류 등에 따라 다양한 형태로 분류되는데 이 중에서 사용되는 연료에 따라 보일러를 구분하면, 중유나 경유를 연료로 하는 기름보일러, 가스를 연료로 하는 가스보일러, 목재를 연료로 하는 화목보일러 등으로 나눌 수 있다.

이 외에도 제철소의 고로가스·코크스로가스의 폐가스와 폐열, 원자로 핵분열의 열, 태양열 등을 열원으로 하는 보일러도 있다.

이처럼 구분된 상기한 보일러 중에서도 기름보일러와 가스보일러는 연료의 공급이 원활한 장점으로 인하여 도심지에 거주하는 일반 가정에서 주로 많이 사용되는데, 기름보일러의 경우에는 열효율이 좋고 안전성이 뛰어난 장점이 있고, 특히 도시가스(LNG)를 연료로 하는 가스보일러의 경우에는 유지비가 저렴한 장점이 부가되어 사용하는 가정이 점차적으로 많아지고 있는 실정에 있다.

그러나 상기한 가스보일러는 많은 사람들이 거주하는 도심지의 경우에 국한되어 설치 및 사용됨으로써, 인가가 적은 외딴 지역에는 사용하기 어려운 폐단이 있었다.

즉, 대부분의 농어촌과 같이 인구밀도가 낮거나 사람들의 발길이 많지 않은 곳은 도심지에 비해 상대적으로 도시가스의 보급율이 저조하므로, 비교적 저렴한 가격의 LNG연료가 사용되는 가스보일러는 사용이 불가능한 것이다.

더욱이, 기름보일러는 상대적으로 연료비가 비싸기 때문에 농어촌에서는 그 유지비를 감당하기가 어려운 문제가 있었다.

따라서 농어촌에서는 연료비를 줄이기 위한 목적으로 기름 대체용인 연탄이나 장작과 같은 나무 등을 이용하기도 하고, 버려지는 폐목 등을 펠렛화하여 연료로서 사용할 수 있는 펠릿 보일러도 사용되는 있는 실정이다.

종래의 펠릿 보일러는 펠릿을 연소시키기 위한 연소실이 구비되며, 연소실의 하부에는 연소된 재가 수집되게 하는 재 수집실이 설치되고, 연소실의 상부에는 연소가스 등이 배출되기 위한 배출구와 물탱크가 설치되어, 상기 물탱크 내의 물을 상기 연소실에서 발생되는 고열로 덥힌 후 난방용 온수 등 생활 용수로 사용할 수 있도록 하는 것이다.

그러나 폐목 등을 펠렛화하여 연로로 사용할 경우, 폐목등에 혼합되어 있는 타지않는 불순물이나 플라스틱의 잔류물등, 일명 슬래그가 연소실 바닥에 누적되어 불꽃이 잘 착화되지 않고 연소 중 소화되는 문제가 있었다.

도1 내지 도2는 종래의 펠릿보일러 연소장치에서의 연소부의 측단면을 개략적으로 도시한 구성도이다.

먼저, 도 1 (a)에 도시된 바와 같이, 보일러의 온도가 사용자가 설정한 온도에 이를 때까지, 펠릿이송로(10)를 통해 펠릿이 지속적으로 공급되어 연소판(20)위에 안착되어 연소되고, 연소판 하단의 공기유입구(21)를 통해서 연소를 위한 공기가 공급된다. 보일러의 온도가 일정 온도까지 상승하면, 펠릿의 공급이 중단되고, 상기 연소판(20)에 잔존하는 펠릿은 완전히 연소되어, 도 1 (b)에 도시된 바와 같이 상기 연소판(20) 위에 펠릿 재가 쌓이게 된다.

도 2 (a)에 도시된 바와 같이, 펠릿이 완전히 연소되면 열감지센서에 의해 소화여부를 체크한 후, 모터(40)의 작동으로 상기 모터(40)와 상기 연소판(20)에 함께 결합된 이동막대(41)의 회전으로 상기 연소판(20)이 이동한다. 상기 연소판(20)이 이동함에 따라 연소로 측면에 형성된 격벽(50)에 의하여 연소판(20)의 표면이 스크래핑되고, 스크래핑된 펠릿 재는 연소판(20)의 끝단에서 재받이(60)로 떨어지게 된다.

그러나 도 2 (b)에 도시된 바와 같이, 완전히 연소된 펠릿 재는 스크래핑 하는 과정에서 완전히 바닥으로 떨어지지 않고 상기 공기유입구(21) 사이의 틈에 여전히 소량이 존재하게 되며, 또한 상기 공기유입구(21)을 막아 청소를 해주지 않으면 열효율이 떨어져 사용상의 불편함을 초래하게 된다.

이에 따라, 펠릿형 톱밥을 사용하면서도 지속적으로 연소가 가능하도록 펠릿 재를 제거할 수 있는 개선된 구조의 연소실과 이를 이용한 새로운 톱밥 펠릿 보일러에 대한 요구가 계속되고 있다.

본 발명의 목적은 팰릿의 지속적인 연소가 가능한 구조의 연소부를 구비하고, 펠릿의 연소시 발생하는 잔류물을 청소할 수 있는 연소판을 청소하는 브러쉬를 가지는 펠릿보일러 및 이를 이용한 보일러 운전방법을 제공하는 것이다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 외부로부터 펠릿을 보일러에 공급하는 연료공급부와, 상기 연료공급부로 공급받은 펠릿의 양을 조절하고 보일러 내부에 형성된 연소부로 이송하는 이송부와, 상기 이송부에 의해 연소부로 이송된 펠릿을 점화하는 점화부와, 상기 연소부에 의해 발생한 열을 흡수하는 열교환부와, 일측은 상기 이송부와 결합되며, 바닥에서 소정높이에 설치됨과 아울러 수평방향으로 이동가능하게 구비되어 펠릿을 안착시켜 연소시키고 내부에 공기유입구가 형성되어 있는 연소판과 상기 공기유입구을 막는 팰릿 재를 청소하기 위해 상기 연소판의 후단에 설치되어 슬라이딩시 청소해주는 청소브러쉬가 구비되며 상부가 개방되는 연소덮개로 구성되는 연소부와, 상기 연소부에서 발생하는 펠릿 연소 연기를 보일러 외부로 배출하는 배기부와 상기 펠릿 연소 연기로 인한 펠릿 재를 보일러 내부에서 제거하여 수거하는 재받이부로 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 연소판은, 수평이동 하도록 구비되는 이동막대와 모터가 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 일면은, 연소부의 연소판에 펠릿을 공급하고 착화시켜 펠릿을 연소시키는 단계와, 상기 연소부의 온도가 셋팅온도에 도달하게 되면 펠릿의 공급을 중단하고, 공급된 펠릿을 완전 연소시키는 단계와, 상기 펠릿이 완전 연소가 되면, 상기 연소판이 수평이동되면서, 표면의 팰릿 재를 스크래핑 하는 단계와, 상기 연소판이 스크래핑되면서, 공기유입구도 청소브러쉬에 의해 같이 청소되는 단계와, 상기 스크래핑 하는 단계 후 상기 연소판이 원위치 되는 단계와, 상기 연소부의 온도가 낮아지면 상기 연소판에 다시 펠릿을 공급하는 단계를 포함한다.

본 발명의 연소판을 청소하는 브러쉬를 가지는 펠릿보일러 및 이를 이용한 보일러 운전방법에 의하면, 연소판 내부에 공기유입구를 형성하여 상단에 쌓인 펠릿의 연소를 도와주고, 펠릿이 완전히 연소된 후에 연소판을 수평이동시켜 연소부 내부에 잔존하는 펠릿 재를 재받이로 낙하시켜 청소함과 아울러 연소판 내부의 공기유입구에 끼어있는 팰릿 재를 청소브러쉬를 통해 청소하여 편의를 제공 함과 동시에 펠릿의 연소를 효율적으로 진행 할 수 있다.

도 1은 종래 팰릿보일러의 연소부를 개략적으로 도시한 구성도
도 2는 종래 팰릿보일러의 연소부에서 펠릿 재를 스크래핑을 하는 과정을 도시한 구성도
도 3은 본 발명에 따른 펠릿보일러의 개요도
도 4는 도 3에 도시된 연소부의 분리 사시도
도 5는 도 3에 도시된 연소부를 개략적으로 도시한 구성도
도 6은 도 3에 도시된 연소부에서 팰릿 재를 스크래핑을 하는 과정을 도시한 구성도
도 7 (a)는 도 3에 도시된 연소부의 사시도
도 7 (b)는 도 3에 도시된 연소부의 저면도
도 8은 도 4에 도시된 청소브러쉬(150)의 확대도

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 외부로부터 펠릿을 보일러에 공급하는 연료공급부(110); 상기 연료공급부(110)로 공급받은 펠릿의 양을 조절하고 보일러 내부에 형성된 연소부로 이송하는 이송부; 펠릿 보일러의 하단의 일 측면에 형성되어 바닥에서 소정높이에 설치됨과 아울러 상기 이송부에 의해 공급받은 펠릿을 연소하는 연소부(140); 상기 연소부에 의해 발생한 열을 흡수하는 열교환부; 상기 연소부에서 발생하는 연소 연기를 보일러 외부로 배출하는 배기부; 및 상기 연소 연기로 인한 재를 제거하고 수용하여 수거하는 재받이부; 로 구성되어 있다.

내부에 펠릿을 이동시키는 스크류(도시되시 않음)가 형성되어 있는 연료공급부(110)는 외부 저장장치로부터 펠릿을 공급받아 로터리 벨브(121)로 전달한다.

상기 연료공급부(110)와 접하는 상기 로터리 벨브(121)는 연료공급부(110)의 내부 스크류를 통해 이동된 펠릿을 안쪽에 형성된 회전 가능한 내부 날개를 통해 내부이송로(122)에 떨어뜨릴 펠릿 양을 조절한다.

상기 로터리밸브(121)와 접하고 경사면이 형성되어있는 내부이송로(122)는 상기 로터리밸브(121)에서 조절되어 떨어지는 펠릿을 상기 연소부의 펠릿이송로(149)를 통과하여 연소판(144)에 안착시킨다.

도 4 내지 도 8에서 도시된 바와 같이, 보일러의 바닥에서 소정높이에서 보일러 본체와 결합되어 고정되는 연소고정판(141)은 내부에 펠릿재가 낙하되도록 원형으로 관통한 절개부(142)와 직사각형 모양으로 관통되어 청소부러쉬(150)가 상단에 위치되는 브러쉬공(143)이 형성 되어 있다.

상기 연소고정판(141)의 하부에서 슬라이딩 할 수 있도록 조립되고 내부에 연소중인 펠릿에 공기를 공급하는 공기유입구(145)가 형성된 연소판(144)은 모터(146)와 결합된 이동막대(147)와 베어링으로 결합되어 상기 모터(146)의 회전 작동시 상기 연소고정판(141)의 하부에서 수평이동을 할 수 있다.

상기 절개부(142)의 직경에 대응되도록 원통형으로 형성되고 상부가 개방되며 측면에 펠릿을 수용할 수 있는 펠릿이송로(149)가 형성되어 있는 연소덮개(148)는 상기 연소고정판(141)의 상부에 나사에 의해 결합되고 상기 연소판(144)에서 연소 중의 펠릿에서 발생하는 열을 상기 열교환부로 전달해 준다. 또한 완전히 연소된 팰릿 재가 쌓여있는 연소판(144)이 상기 모터(146)에 의하여 수평이동 될 때 상기 연소덮개(148)에 의해 스크리핑 되어 팰릿 재가 연소판 재받이(184)로 낙하하게 된다.

상기 브러쉬공(143)의 길이에 대응하여 외부에 다수의 브러쉬가 형성되고 브러쉬덮개(151)에 의해 이탈이 방지되는 청소브러쉬(150)는 상기 연소판이 수평이동 될 때 상기 브러쉬공(143)의 내부를 통해 상기 연소판(144)의 공기유입구(145)에 막혀있는 팰릿 재를 밀어내어 청소할 수 있다.

상기 연소부의 상측이나 측방에 위치하여 연소부에서 발생하는 열을 흡수하는 상기 열교환부는 내부에 열전도율이 높은 액체로 형성되는 열교환매체(161)와 상기 열교환매체(161)의 내부에 수용되어 상기 열교환매체(161)와 열교환에 의해 난방과 온수를 제공하는 다수의 열교환 파이프(162)와 상부에 위치하는 더운 열교환매체(161)가 하부 쪽으로 순환되게 하여 열효율을 증가시키는 관체순환펌프(163)로 구성된다.

상기 배기부는 상기 연소부에서 발생하는 펠릿 연소 연기가 보일러 외부로 배출되는 배기구(172)와 연소부의 열기가 외부로 직접 빠져나가지 못하도록 상기 열교환부의 최상측에 입구가 위치하고 배기구에 출구가 위치하는 원통형 모양의 상하로 2개가 형성된 절연면연관(171)과 펠릿 연소 연기가 연소부에서 상기 절연면연관(171)을 통과하여 상기 배기구(162)로 배출되도록 압력차를 증가시키는 배기팬(173)으로 구성된다.

상기 재받이부는 상기 절연면연관(171)의 내측면에 대응하여 스프링 모양으로 형성되고 절연면연관(171)에 접하는 청소스프링(182)과 상기 절연면연관(171)의 내부에 달라붙는 팰릿 재를 긁어내기 위하여 상기 청소스프링(182)에 동력을 전달하여 상하로 슬라이딩 시키는 절연면 청소모터(181)와 상기 절연면연관(171)에서 상기 청소스프링(182)에 의해 분리되어 낙하하는 팰릿 재를 수용하는 절연면연관 재받이(183)와 상기 슬라이딩 되는 연소판(144)으로부터 낙하되는 팰릿 재를 수용하는 연소판 재받이(184)로 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 연소판을 청소하는 브러쉬를 가지는 펠릿보일러 및 이를 이용한 보일러 운전방법의 작동과정을 설명한다.

상기 보일러의 온도가 사용자가 설정한 온도 보다 낮으면 턴온되고, 연료 공급부(110)와 이송부에 의해 펠릿의 양이 제어되고 공급되어 연소판(144) 상단으로 펠릿이 유도된다. 상기 연소판(144) 상단에서 점화된 펠릿은 열과 연기를 발생하고, 상기 열은 열교환부에서 흡수되어 난방과 온수를 제공하고 연기는 상기 배기부에 의해 배기구를 통해 보일러 외부로 배출된다.

또한 상기 보일러 내부의 온도가 사용자가 설정한 온도보다 높거나 턴오프 되면 연소부에 제공되는 펠릿은 이송부에 의해 제어되어 공급이 중단되고, 상기 연소판(144)의 상단에 있는 기존의 펠릿은 완전 연소하게 된 후 모터(146)에 의해 연소판(144)이 수평이동되면서 상기 연소덮개(148)와 스크래핑 되어 펠릿 재가 연소판 재받이(184)로 낙하하게 된다.

또한 상기 스크래핑 되는 연소판(144)의 후단에 설치된 청소브러쉬(150)에 의해 상기 연소판(144)의 내부에 형성된 공기유입구(145)에 쌓인 팰릿 재를 제거하여 사용자의 편의를 제공하고 열효율의 저하를 방지할 수 있다.

또한 연소 중인 펠릿에서 연기와 함께 발생되고 보일러 외부로 배출 되지 못하여 절연면연관(171)에 붙은 일부 펠릿 재는 상기 청소스프링(182)의 상하 슬라이등 운동으로 제거되어 절연면연관 재받이(183)로 낙하하게 된다. 상기 연소판 재받이(184)와 절연면연관 재받이(183)에 쌓인 펠릿 재는 후 사용자에 의해 비워지게 된다.

이상에서 설명된 본 발명의 연소판을 청소하는 브러쉬를 가지는 펠릿보일러 및 이를 이용한 보일러 운전방법의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

110 : 연료공급부 121 : 로터리 벨브
122 : 내부이송로 141 : 연소고정판
142 : 절개부 143 : 브러쉬공
144 : 연소판 145 : 공기유입구
146 : 모터 147 : 이동막대
148 : 연소덮개 149 : 펠릿이송로
150 : 청소브러쉬 151 : 브러쉬덮개
161 : 열교환매체 162 : 열교환 파이프
163 : 관체순환펌프 171 : 절연면연관
172 : 배기구 173 : 배기팬
181 : 절연면 청소모터 182 : 청소스프링
183 : 절연면연관 재받이 184 : 연소판 재받이

Claims

외부로부터 펠릿을 보일러에 공급하는 연료공급부(110);
상기 연료공급부로 공급받은 펠릿의 양을 조절하고 보일러 내부에 형성된 연소부로 이송하는 이송부;
상기 이송부에 의해 연소부로 이송된 펠릿을 점화하는 점화부;
상기 연소부에 의해 발생한 열을 흡수하는 열교환부;
일측은 상기 이송부와 결합되며, 바닥에서 소정높이에 설치됨과 아울러 수평방향으로 이동가능하게 구비되어 펠릿을 안착시켜 연소시키고 내부에 공기유입구(145)가 형성되어 있는 연소판(144)과 상기 연소판(144)의 후단에 설치되어 상기 연소판(144)이 수평이동시 상기 공기유입구(145)를 막는 팰릿 재를 청소해주는 청소브러쉬(150)가 구비되며 상부가 개방되는 연소덮개(148)로 구성되는 연소부;
상기 연소부에서 발생하는 펠릿 연소 연기를 보일러 외부로 배출하는 배기부; 및
상기 펠릿 연소 연기로 인한 펠릿 재를 보일러 내부에서 제거하여 수거하는 재받이부; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연소판을 청소하는 브러쉬를 가지는 펠릿보일러
제1 항에 있어서,
상기 연소판(144)은,
수평이동 하도록 구비되는 이동막대(147)와 모터(146)가 결합되는 것을 특징으로 하는 연소판을 청소하는 브러쉬를 가지는 펠릿보일러
연소부의 연소판(144)에 펠릿을 공급하고 착화시켜 펠릿을 연소시키는 단계;
상기 연소부의 온도가 셋팅온도에 도달하게 되면 펠릿의 공급을 중단하고, 공급된 펠릿을 완전 연소시키는 단계;
상기 펠릿이 완전 연소가 되면, 상기 연소판(144)이 수평이동되면서, 표면의 팰릿 재를 스크래핑 하는 단계;
상기 연소판(144)이 스크래핑되면서, 공기유입구(145)도 청소브러쉬(150)에 의해 같이 청소되는 단계;
상기 스크래핑 하는 단계 후 상기 연소판(144)이 원위치 되는 단계;
상기 연소부의 온도가 낮아지면 상기 연소판(144)에 다시 펠릿을 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소판을 청소하는 브러쉬를 가지는 펠릿보일러의 운전방법