KR20140046186A

KR20140046186A - 고온발열체와 수산화가스를 이용한 버너 완전 연소장치

Info

Publication number: KR20140046186A
Application number: KR1020120112329A
Authority: KR
Inventors: 배인호; 손봉순
Original assignee: 손봉순
Priority date: 2012-10-10
Filing date: 2012-10-10
Publication date: 2014-04-18

Abstract

본 발명은 고온발열체와 수산화가스를 이용한 버너 완전 연소장치에 관한 것으로, 본 발명은, 공기를 공급하는 공기공급라인(10), 유화연료를 공급하는 연료공급라인(20), 연료분사노즐(21)을 구비하여 유입 공기와 유화연료를 혼합하여 연소시키는 연소용 버너(30)와, 연소실(41)를 갖춘 보일러(1)에 있어서, 상기 버너(30)의 연료분사노즐(21)에 인접한 부근에 배치되어 별도의 수산화가스 발생수단(50)으로부터 발생된 수산화가스를 수산화가스 공급라인(51)을 통해 공급받아 연소실(41) 쪽으로 수산화가스를 분사하는 수산화가스 분사노즐(52)과, 상기 연료분사노즐(21)이 배치된 버너(30) 상에서 연료분사노즐(21)을 중심에 두고 보일러(1)의 연소실(41)로 유입 공기를 확산 공급하도록 지지대(35)에 의해 고정 배치되는 다수의 공기 확산부(34)를 갖춘 원판형의 디퓨져(33)와, 상기 보일러(1)의 연소실(41) 내에서 점화수단으로 사용되도록 연료분사노즐(21)을 중심에 두고 디퓨져(33)에 관통 배치된 상태로 연소실(41) 내로 수평하게 돌출 배치되는 전열에 의해 1800℃의 초고온을 발열하는 고온발열체(32)와, 상기 수산화가스 분사노즐(52)에서 분사되는 수산화가스가 유입되어 고온의 핵응축 연소효과(implosion)를 연출할 수 있도록 고온발열체(32)에 사방이 지지된 상태로 고정 배치된 수산화가스 폭발반응 유도수단(60)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고온발열체와 수산화가스를 이용한 버너 완전 연소장치{Complete combustion apparatus of a burner using high-temperatureceramic heater and HHO gas}

본 발명은 고온발열체와 수산화가스를 이용한 버너 완전 연소장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보일러의 버너 상에 초고온으로 발열하는 고온발열체와, 물의 전기분해 공법으로 생산된 수산화가스(HHO gas)의 핵응축 연소효과(implosion)를 연출할 수 있는 수산화가스 폭발반응 유도수단을 갖춤으로써, 유화연료를 사용하는 모든 버너설비의 불완전 연소로 인해 배출되는 유해가스의 저감과 연료에 포함된 수분을 수산화가스와의 혼합 연소로 열 분해 반응을 유도하여 연료 절감의 효과를 얻을 수 있는 고온발열체와 수산화가스를 이용한 버너 완전 연소장치에 관한 것이다.

일반적으로 화석연료를 태우는 연소실은 연료를 연소시키기 위해서 1차 공기, 2차 공기를 불어넣어 주게 되어 있고, 또 연소과정에서 발생되는 연소가스가 굴뚝으로 배출되는 구성으로 이루어져 있다.

그런데, 벙커-C유를 원료로 사용하는 경우 완전연소가 어렵기 때문에 불완전 연소 상태로 굴뚝으로 사라지고 있는 것이 사실이다.

이처럼, 산업 현장에서 많이 쓰이는 벙커-C유는 날로 심각해지는 환경공해로 인하여 그 사용을 규제하고 있으며, 기름보다는 공해가 적은 가스연료를 권유하고 있으나, 가스연료는 가격이 비싸기 때문에 사용을 꺼리고 있는 실정이다.

특히, 산업 현장에서 사용되는 보일러는 대용량이기 때문에 연료비용이 많이 발생할 수밖에 없고 이로 인한 원가상승으로 경쟁력이 떨어지고 있다.

예를 들어, 제지공장이나 화학공장에 설치된 20T/h, 50T/h급 중형보일러, 또는 발전소 등에 설치된 100T/h, 150T/h급 대형 보일러는 벙커-C유 등의 값싼 연료를 사용하고 있다.

이런 중대형 보일러의 버너건을 보면 대체로 버너건의 센터라인 상의 중심에 스팀공급관이 형성되고 스팀공급관의 외주연에 연료유공급관이 형성되며 버너건 선단에 아토마이져를 구성하여 스팀과 연료유가 혼합되도록 한 후 아토마이져 전면에 형성한 일정개수의 분사노즐에서 분사되도록 구성되어 있다.

그리고, 산업용 보일러의 경우 지금까지는 연소실에서 불완전 연소로 발생하는 공해물질을 잡기 위하여 연소실 후단에 집진설비 등 공해방지 수단을 강구해왔다. 그러나 환경규제가 강화되자 그렇게 후 처리하는 방식으로는 더 이상 해결이 되지 않아 기술적 한계에 다다르고 말았다.

특히, 산업체에서는 전술한 바와 같이 불완전 연소로 인하여 발생되는 매연이나 분진을 제거하기 위하여 집진기를 사용하여 이를 매연이나 분진을 포집하고 있는바, 이에 사용되는 집진기로서는 싸이크론, 멀티싸이크론, 백필터, 전기 집진기, 세정 집진기 등을 사용해야만 환경기준치에 겨우 도달되기 때문에 이를 설치 이용하고 있는 실정인 것이다.

그러나, 이와 같은 장치는 엄청난 규모의 시설을 해야 하고 또한 이에 따른 경제적 과부담이 수반된 관계로 여러 가지 문제점이 있었던 것이다.

또한, 벙커-C유는 환경문제를 고려하여 6대 도시에서는 사용하지 못하도록 강력하게 규제하고 있으며, 더욱이 원유정제 과정에서 벙커-C유와 같은 잔유 탄소 중유도 생성될 수밖에 없는 것이므로 이것을 아무런 대책 없이 버릴 수도 없다고 하는 문제점이 지적되고 있는 것이다.

특히, 벙커-C유 또는 등유와 같은 탄화수소계 화합물인 액체연료를 이용하는 산업용 보일러 등에서는 액체연료만을 버너 내부로 분사하거나, 액체연료를 기화시켜 버너 내부로 분사하거나, 기체연료만을 버너 내부로 분사하거나 또는 액체연료와 공기를 혼합시켜 버너 내부로 분사하여 연소가 이루어지도록 하였다.

이러한 종래 버너의 경우에 불완전 연소가 가장 큰 결함으로서 환경오염의 원인이 되는 것이다. 즉, 처음 연소를 시키는 경우에 불완전 연소에 의하여 그을음 등 다량의 오염물질이 대기로 방출이 되어 대기환경에 매우 큰 영향을 주게 되며, 온도를 높이거나 낮추는 경우에도 불완전 연소가 발생하게 되므로 이로 인한 배기가스는 환경을 심각하게 오염시키는 요인이 되었다.

또한, 액체연료와 공기를 혼합하여 버너 내부로 분사하는 경우에는 혼입되는 공기 중에 연소에 불필요한 질소, 아르곤, 이산화탄소 및 먼지 등이 섞여 들어가게 되므로 연소효율이 낮아짐과 더불어 불완전연소가 이루어지게 되어 대기오염을 배가시키는 원인이 되기도 하는 문제점이 있어왔다.

이러한 문제점들을 개선하기 위하여 보다 정제된 연료를 사용하도록 하거나, 연료를 공급할 때 압축상태나 액화공기와 같은 상태로 공급하거나, 혼입되는 공기를 정화하여 흡입되도록 하는 등 연소효율을 높이고 완전연소가 이루어지도록 하여 오염물질이 적게 배출되게 하거나, 배출되는 배기가스를 정화시키기 위한 많은 연구가 이루어져 왔으나, 그 효능이 크게 증대하지 않아 실효성이 없었다.

한편, 최근 석유 대체연료로써, 유화연료(Emulsified fuel oil)가 각광을 받고 있다.

상기 유화연료란 액체 연료 중에 연료와 섞이지 않는 물질을 미립자 상태로 균일하게 분산시킨 연료를 말하는데, 중유 등에 물과 유화제를 일정 비율로 혼합하여 제조된다.

이러한 유화연료는 연소시 분산 함유된 물의 순간적인 증발 및 팽창에 의해 중유 등의 연료가 미립화되어 완전 연소를 촉진하므로 분진, 일산화탄소 등의 발생이 줄고, 낮은 공기비 및 연소 가스 온도로 질소 산화물의 생성이 억제되는 것으로 알려져 있다.

이처럼, 유화연료는 연소효율을 높일 수 있어 에너지절감 면에서 효과적이고, 대기오염물질 발생을 억제할 수 있어 환경면에서 유용한 것으로 알려져 있다.

이와 같이 유화연료가 에너지절감 및 환경적 측면에서 유익한 것으로 알려짐에 따라 환경부는 대기오염방지시설(연소보조장치 : 유화 등에 의한 방법으로 연료의 연소를 촉진 또는 보조하여 대기오염물질의 배출을 감소 또는 억제하는 장치)의 성능기준 및 검사법(환경부고시 제2001-35호)을 고시, 그 사용을 적극 권장하고 있다.

그런데, 유화연료를 제조하는 과정에서 가장 중요한 것은 중유 등과 같은 연료가 물과 유수분리되지 않도록 혼합시키는 것인데, 지금까지 제안되고 있는 대부분의 기술은 연료와 물을 함께 고속으로 회전시켜 혼합하면서 혼합의 균일도를 증진시키기 위하여 초음파 에너지를 부가적으로 이용하는 방식이 주를 이루고 있다.

이러한 기술 방식의 예로서 일본특개평 제1999-171914호, 미국등록특허 제6589301호, 대한민국 공개특허 제2009-0037698호, 대한민국 공개실용 제2008-0001143호 등이 있다.

이와 같이 제조된 유화연료를 연소시키는 종래의 유화연료 연소시스템에 대해 살펴보면 다음과 같다.

유화연료 연소시스템은 여러 타입이 있으나, 보통 액체연료탱크, 물탱크, 액체연료와 물을 각각 공급받아 유화연료를 제조하는 연소보조장치, 유화연료가 보관되는 저장탱크 및 유화연료를 공급받아 연소시키는 보일러로 구성되고, 연소보조장치는 유화 챔버가 형성된 케이싱 및 유화 챔버에서 액체연료와 물을 휘젓는 방식으로 혼합하여 유화시키는 임펠러로 구성된다.

그러므로, 임펠러를 작동시키고 액체연료탱크의 액체연료와 물탱크의 물을 케이싱으로 수송하면, 액체연료와 물은 유화 챔버를 통과하는 과정에서 임펠러의 작용으로 유화되어 유화연료가 되고, 이후 저장탱크에 보관되었다가 보일러로 공급되어 연소가 된다.

그러나, 설명한 바와 같은 종래 기술은 다음과 같은 문제점이 있었다.

유화연료는 제조 환경 등 제조할 당시의 조건에 따라 액체연료에 대한 물의 첨가비율 등 그 유화상태가 전부 다를 수밖에 없고, 따라서 보일러에서의 연소상태도 전부 다르게 나타날 수밖에 없다.

이때 연소상태가 최적화되도록 가장 보편적으로 취하는 조치로는 연소상태가 불량할 때 유화연료가 공기와 접촉할 수 있는 기회가 많아지도록 공기 공급량을 증대시키는 방법이 있다.

하지만 이러한 조치가 연소상태를 양호하게 하는 것에서는 어느 정도 효과를 거둘 수 있겠으나, 그 효과의 정도가 기대치를 충족할만한 수준이 아닌 데다 그 방법 자체도 근본적인 대책이 될 수는 없었다.

또한, 유화연료를 제조할 때 액체연료와 물을 단순히 임펠러에 의존, 휘저음으로써 혼합하는 방식에 의하여 유화시키기 때문에 유화연료가 제조되기까지 상당한 시간이 소요되었고, 이 때문에 유화연료 제조작업을 연속하여 진행할 수가 없었으며, 아울러 유화연료를 보일러로 즉각적으로 공급할 수가 없었다.

특히, 종래 제조된 유화연료의 유화상태가 매우 불안정하여 유화상태를 안정시키기 위한 유화제(계면활성제 따위)의 사용이 요구되었다.

따라서, 종래 유화제가 일정 비율로 혼합되어 있는 유화연료를 사용하는 기존의 산업용 보일러의 경우, 열효율이 떨어질 뿐만 아니라 완전 연소가 이루어지지 않아 전술한 바와 같은 불완전 연소에 따른 환경 문제가 완전히 개선되지 못하고 있는 실정이었다.

이에 최근 이러한 유화연료의 불완전 연소를 해결하기 위한 방안 및 연소장치에서의 불완전 연소 문제를 해결하기 위한 다양한 방안이 연구되어 개시되고 있는 실정이다.

예를 들어, 종래의 불완전 연소 문제를 해결하기 위한 방안의 연소장치로서, 대한민국 등록특허 제0397585호(2003.09.13. 공고)에는 "연소촉진용 브라운가스 버너"가 개시되어 있고, 대한민국 공개특허 제2004-15644호(2004.2.19. 공개)에는 "버너용 산소, 수소 및 액체연료 분사 혼합기"가 개시되어 있으며, 대한민국 등록특허 제0836835호(2008.06.12. 공고)에는 "유화연료 연소시스템"이 개시되어 있고, 대한민국 등록특허 제1042799호(2011.06.20. 공고)에는 "브라운가스 슈팅 버너건을 이용한 연소촉진시스템"이 개시되어 있다.

여기서, 상기 등록특허 제0397585호 및 등록특허 제1042799호에 개시된 브라운가스는 물을 전기분해 방식으로 분해하여 수소와 산소가 2:1의 비율로 혼합된 2H₂O→2H₂ + O₂ 의 구조식을 갖는 혼합가스를 말하는 것으로, 이 브라운가스는 수소가스와는 달리 가스만의 내파(implosion)특성과 열핵반응 특성을 가지고 있는 것으로 개시되어 있다.

그리고, 브라운가스 불꽃은 핀포인트 화염을 형성하여 불꽃의 형태가 길게 형성되고 축열은 적으나 핀포인트 부분에서는 내열재인 세라믹도 녹여버리므로 화염드릴링을 할 수 있는 정도의 막강한 화력을 과시하는 것으로 개시되어 있으며, 이러한 독특한 특성을 가지고 있는 브라운가스는 가장 잘 타는 연료인 수소와 조연제인 산소로 구성되어 있으므로 이것을 기존 연소실에 넣어주기만 하면 불완전 연소부분을 완전연소로 전환할 수 있는 것으로 개시되어 있다.

다만, 브라운 가스를 별도 노즐에 의해 연소실에 공급한다면 노즐에서 불이 붙어버리므로 연소촉진의 효과가 없기 때문에, 연료가 분무되는 중앙지점에 동시에 공급되도록 하는 것으로 개시되어 있다.

그러나, 상기와 같이 단순히 브라운가스를 연료가 분무되는 중앙지점에 분사 공급하는 형태에서는 유화연료의 연소온도와 브라운가스의 연소온도가 거의 비슷한 수준을 가짐에 따라 화염온도 자체를 증가시키지 못하기 때문에 실질적으로 브라운가스에 의한 연소 촉진 현상이 기대만큼의 효과를 나타내지 못하는 문제점이 있었다.

이처럼, 종래 유화연료의 불완전 연소를 해소하기 위한 개시된 기술들은 그 나름의 장점을 가지고 있으나, 기대만큼의 연료 절감 효과를 달성하는 데 미흡하다는 문제점이 노출되고 있고, 이외에도 종래에 연료의 미분화(未分化)와 활성화(活性化)를 통해 완전연소를 유도하고 화력을 보강하기 위한 다양한 연구들이 활발히 진행되고 있으나, 각 기술들을 구현하는 데 있어서 부가되는 문제점들이 노출되고 있었다.

1. 대한민국 등록특허 제0397585호(2003.09.13. 공고, 명칭: 연소촉진용 브라운가스 버너) 2. 대한민국 공개특허 제2004-15644호(2004.2.19. 공개, 명칭: 버너용 산소, 수소 및 액체연료 분사 혼합기) 3. 대한민국 등록특허 제0836835호(2008.06.12. 공고, 명칭: 유화연료 연소시스템) 4. 대한민국 등록특허 제1042799호(2011.06.20. 공고, 명칭: 브라운가스 슈팅 버너건을 이용한 연소촉진시스템)

이에 본 발명은 유화연료를 사용하는 모든 버너설비의 불완전 연소로 인해 배출되는 유해가스의 저감을 해소하고자 연구 개발된 것으로써, 본 발명의 목적은 산업용 보일러의 버너 부위에 고온발열체와 수산화가스 폭발반응 유도수단을 갖춤으로써, 유화연료 연소를 위한 점화플러그를 구비할 필요없이 고온발열체의 예열로 점화온도가 상대적으로 높은 유화연료를 용이하게 점화시키고, 유화연료가 연소되는 화염 중심부에 위치한 수산화가스 폭발반응 유도수단에서 수산화가스에 의한 고온의 핵응축 연소효과를 연출함에 따라 화염의 중심부에서 발생될 수 있는 불완전 연소 현상을 해소할 수 있도록 한 고온발열체와 수산화가스를 이용한 버너 완전 연소장치를 제공하는 데 있다.

이처럼, 본 발명은 고온발열체와 수산화가스로 인해 이미 고온으로 형성된 중심부로 화염을 통과시키게 하여 완전연소가 어려운 질소 산화물, 다이옥신과 같은 환경오염 물질을 완전 연소시킴에 따라 유화연료를 사용하는 모든 버너설비의 불완전 연소로 인해 배출되는 유해가스의 저감과 연료에 포함된 수분을 열 분해 반응을 유도하여 연료 절감의 효과를 얻을 수 있도록 하는 데 그 목적이 있는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 공기를 공급하는 공기공급라인, 유화연료를 공급하는 연료공급라인, 연료분사노즐을 구비하여 유입 공기와 유화연료를 혼합하여 연소시키는 연소용 버너와, 연소실를 갖춘 보일러에 있어서, 상기 버너의 연료분사노즐에 인접한 부근에 배치되어 별도의 수산화가스 발생수단으로부터 발생된 수산화가스를 수산화가스 공급라인을 통해 공급받아 연소실 쪽으로 수산화가스를 분사하는 수산화가스 분사노즐과, 상기 연료분사노즐이 배치된 버너 상에서 연료분사노즐을 중심에 두고 보일러의 연소실로 유입 공기를 확산 공급하도록 지지대에 의해 고정 배치되는 다수의 공기 확산부를 갖춘 원판형의 디퓨져와, 상기 보일러의 연소실 내에서 점화수단으로 사용되도록 연료분사노즐을 중심에 두고 디퓨져에 관통 배치된 상태로 연소실 내로 수평하게 돌출 배치되는 전열에 의해 1800℃의 초고온을 발열하는 고온발열체와, 상기 수산화가스 분사노즐에서 분사되는 수산화가스가 유입되어 고온의 핵응축 연소효과(implosion)를 연출할 수 있도록 수산화가스 분사노즐의 분사 초점에 대응되는 위치에서 고온발열체에 사방이 지지된 상태로 고정 배치된 수산화가스 폭발반응 유도수단을 포함하는 고온발열체와 수산화가스를 이용한 버너 완전 연소장치를 제공함에 그 특징을 갖는다.

여기서, 상기 고온발열체는 규화 몰리브덴(MoSi₂) 소재로 이루어진 U자형 봉 형상을 갖는 전열 히터인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 수산화가스 폭발반응 유도수단은, 그 외관이 유선형 구조로 이루어지고, 연소실에 형성되는 화염 중심부에 위치할 수 있게 고온발열체의 내측 부위에서 고온발열체 상에 고정 부착하기 위한 부착링크가 사방에 구비된 구조를 가지며, 그 내부는 일측에 수산화가스가 유입될 수 있는 유입구가 마련되고, 이 유입구를 지나 수산화가스 유입공간인 제1반응실이 형성되며, 이 제1반응실 일측에 수산화가스가 접촉하여 부딪히는 반응격벽이 형성되고, 이 반응격벽에 의해 제1반응실과 구획되면서 제1반응실에 비해 상대적으로 작은 공간을 갖으면서 밀폐된 반응내벽을 갖춘 제2반응실이 형성되며, 상기 제1반응실과 제2반응실 사이가 연통되게 반응격벽에 유로공이 형성된 구조를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 보일러의 버너 상에 초고온으로 발열하는 고온발열체와, 물의 전기분해 공법으로 생산된 수산화가스(HHO gas)의 핵응축 연소효과(implosion)를 연출할 수 있는 수산화가스 폭발반응 유도수단을 갖춤으로써, 유화연료가 연소되는 화염 중심부에 위치한 수산화가스 폭발반응 유도수단(60)에서 수산화가스에 의한 고온의 핵응축 연소효과를 연출함에 따라 화염의 중심부에서 발생될 수 있는 불완전 연소 현상을 해소할 수 있고, 더욱이 고온발열체(32)와 수산화가스 폭발반응 유도수단으로 인해 이미 고온으로 형성된 중심부로 화염을 통과시키게 하여 완전연소가 어려운 질소 산화물, 다이옥신과 같은 환경오염 물질을 완전 연소시킴에 따라 유화연료를 사용하는 모든 버너설비의 불완전 연소로 인해 배출되는 유해가스의 저감과 연료에 포함된 수분을 열 분해 반응을 유도하여 연료 절감의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 유화연료의 점화를 연소실 내에서 1800℃의 고온을 갖는 고온발열체로 구현함으로써, 종래의 통상적인 보일러에서 찾아 볼 수 있는 점화플러그가 필요 없기 때문에, 보일러(혹은 버너)에서 점화플러그 점화를 위한 각종 제어 및 장비를 제거할 수 있어 보일러(혹은 버너)의 구조를 간소화할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

특히, 전술한 바와 같이 본 발명에 따라 유화연료가 완전 연소가 일어나면서 유화연료에 포함된 다이옥신 등 환경오염 물질이 자연스럽게 연소됨에 따라 환경오염 물질이 배기가스로 배출되지 않기 때문에, 본 발명이 적용된 보일러를 사용할 경우에는 별도의 집진 장치를 갖추지 않아도 되기 때문에 집진설비 구축에 필요한 경제적인 부담을 크게 줄일 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 통상적인 산업용 보일러를 보여주는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 고온발열체와 수산화가스를 이용한 버너 완전 연소장치가 보일러에 장착된 상태를 개략적으로 보여주는 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 수산화가스 발생수단에서 수산화가스를 발생하는 과정을 보여주는 개념도.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 버너에 장착되는 고온발열체와 수산화가스 폭발반응 유도수단의 구성을 보여주는 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 수산화가스 폭발반응 유도수단의 구성을 보여주는 단면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

이때, 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하기 위해 첨부된 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의성을 위해 과장되거나 생략될 수 있으며, 도면에 병기된 도면부호에 따라 부여되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.

본 발명에 따른 고온발열체와 수산화가스를 이용한 버너 완전 연소장치는, 유화연료를 사용하는 산업용 보일러에 적용 가능한 기술로써, 유화연료의 완전 연소를 도모하여 불완전 연소로 인한 연료의 낭비 및 환경오염 물질(혹은 공해물질)의 배출을 최소한으로 억제하기 위한 것이다.

이를 위해 본 발명은 유화연료의 완전 연소를 구현하기 위해 보일러(1)의 연소실(41) 내에서 수산화가스(HHO gas)의 연소 특징인 고온의 핵응축 연소효과(implosion)를 연출할 수 있도록 하는 데 그 특징을 두고 있다.

특히, 본 발명은 상기와 같이 보일러(1)의 연소실(41) 내에서 수산화가스의 연소 특징을 구현함과 더불어, 기존의 산업용 보일러에서 유화연료 연소에 필요한 착화를 위해서 갖추던 점화플러그를 제거하고, 이 점화플러그 대신에 고온발열체(32)에 의해서 연소실(41)로 분사되는 유화연료가 점화될 수 있도록 하는 데 그 특징을 두고 있다.

즉, 본 발명에 따른 고온발열체(32)는 점화플러그의 기능을 수행함과 동시에 유화연료를 완전 연소시키는 데 필요한 고온 열을 제공하는 역할을 수행하게 된다.

또한, 수산화가스(HHO gas)를 이용하여 고온의 핵응축 연소효과(implosion)를 연출해 낼 수 있어 유화연료 연소 과정에서 화염의 중심부에서 발생될 수 있는 불완전연소 현상을 완전히 해소할 수 있도록 하는 데 그 특징을 두고 있다.

여기서, 본 발명에 적용되는 수산화가스(HHO gas)에 대해서 간단히 살펴보면 다음과 같다.

수산화가스(HHO gas)란, 물을 원료로 사용하여 손쉽게 불꽃(수산화가스)을 만들어 낼 수 있는 수소, 산소가 혼합된 가스로써, 현재 주로 용접 분야 등에서 사용되고 있다.

이러한 수산화가스는 주로 전기를 이용한 전해조 내에서의 전기분해로 제조되는 것으로써, 전기분해장치를 통과하는 물이 해리작용에 의해 수소(Hydrogen)와 산소(Oxygen)로 분해되어 2:1 비율로 혼합된 가스(기체)를 의미하며, 수소와 다른 연소특성을 지닌 것으로 알려져 있다.

상기 수산화가스는 연소 시 가열대상 물질의 원자 핵 사이로 침투되는 열 핵반응 특성을 지니고 있어 공기 중에서 연소될 때보다 가열대상 물질에 따라 각각 다른 온도(800℃~6000℃)를 냄으로써, 적벽돌과 금속을 직접 용접할 수 있는 것으로 알려져 있다.

또한, 수산화가스는 연소 시 반드시 필요한 산소를 자체적으로 함유하고 있어 별도의 산소 공급이 필요 없으며 완전 연소가 가능하고, 화석연료와 달리 탄소가 전혀 존재하지 않으므로 그으름은 물론, 탄소화합물, 질소산화물, 이산화탄소 등의 환경오염 물질이 발생하지 않는 특성을 가지고 있으며, 수산화가스는 연소 후 수증기 상태로 환원되므로 대기오염 물질이 전혀 유발되지 않는다.

그리고, 수산화가스는 인위적 환경의 제공이 없이는 연소되지 않으며, 공기보다 가벼워 대기 중에서 위로 상승하므로 전혀 위험성이 없는 기체이다.

특히, 수산화가스는 물 1ℓ에서 약 1860ℓ를 생산할 수 있으며, 밀폐된 용기에 1860ℓ의 수산화가스를 연소시키면 40μ초(sec) 동안에 순간 내폭과 동시에 1ℓ의 물을 생산하고 나머지 공간은 체적감소가 일어나 진공상태가 되는바, 일반 폭발(explosion)과는 다른 개념의 응폭(혹은, 핵응축 연소효과(implosion))현상이 일어나는 것으로 알려져 있다.

본 발명은 상기와 같은 특성을 가지고 있는 수산화가스를 기존 유화연료를 사용하는 보일러에 사용함으로써, 기존 보일러의 문제점으로 제시되고 있는 유화연료의 불완전 연소로 인한 연료의 낭비 및 환경오염 물질(혹은 공해물질)의 배출을 최소화 할 수 있도록 하고자 하는 것이다.

여기서, 본 발명에 따른 고온발열체와 수산화가스를 이용한 버너 완전 연소장치를 설명함에 앞서서, 본 발명에 따른 고온발열체(32)와 수산화가스가 적용되는 통상적인 연소시스템에 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.

본 발명은 통상적인 유화연료를 연소할 수 있는 연소시스템에 적용되는 것으로써, 통상적인 공기공급라인과 유화연료를 사용하는 연료공급라인으로 구성된 연소시스템을 갖춘 통상적인 보일러의 일 실시예가 도 1에 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 통상의 보일러(1)는 본체(40) 내부 하측에 버너(30)를 구비하는 연소실(41)을 형성하고, 상기 버너(30)의 화염(A)에 의해 연소실(41)을 가열하고, 상기 가열된 배기가스가 난방수 및 온수 저장공간인 열교환기(42)를 통과하면서 난방수를 데운 다음, 본체(40)의 일측에 형성된 배기구(43)로 빠져나가는 구조를 갖는다.

이와 같은 일반적인 구조는 산업용 보일러에도 적용되며, 산업용 보일러의 경우 그 크기가 가정용에 비해 상당히 크며, 보일러에 사용되는 버너 또한 대형 버너를 사용한다.

여기서, 일반적으로 산업용 대형 버너는 가스나 공기를 폐(廢)가스의 열로 예열하는 경우가 많다. 이때 중유, 등유 등을 연소시키는 것을 오일버너라고 하며, 압축공기나 고압 수증기 등으로 기름을 안개처럼 내뿜는 일종의 분무기와 같은 역할을 한다.

이와 같이 통상적인 산업용 대형 버너의 경우에는 버너를 통해 뿜어져 나오는 연료가 점화플러그(도시안됨)에 의해 착화되어 높은 온도의 화염을 생성하게 되며, 이와 같은 높은 온도의 화염은 보일러의 연소실을 가열하게 된다.

그러나, 본 발명은 전술한 바와 같이 고온발열체와 수산화가스를 이용하여 보일러(1)의 연소실(41)에 형성되는 화염온도를 단순히 유화연료를 연소시킬 때의 화염온도에 비해서 상대적으로 매우 높게 형성되도록 함으로써, 유화연료의 불완전 연소 문제를 개선하고자 하는 것이다.

이를 위해 본 발명은 도 2에 도시된 바와 같은 보일러의 연소시스템을 갖추고 있다.

즉, 본 발명에 따른 보일러(1)에서는, 통상의 보일러에서 보여주는 바와 같이, 공기를 공급하는 공기공급라인(10)과, 유화연료를 공급하는 연료공급라인(20)과, 유입 공기와 유화연료를 혼합하여 연소시키는 연소용 버너(30)를 기본적으로 갖추고, 여기에 별도의 수산화가스 발생수단(50)으로부터 수산화가스를 생성하여 공급하는 수산화가스 공급라인(51)을 추가로 구성하고 있다.

그리고, 상기 버너(30) 상에는 연소실(41) 쪽으로 수산화가스를 분사하는 수산화가스 분사노즐(52)과, 연소실(41) 내에서 점화수단으로 사용되도록 전열에 의해 1800℃의 초고온을 발열하는 고온발열체(32)가 배치 구성되고, 상기 고온발열체(32) 상에는 수산화가스 분사노즐(52)에서 분사되는 수산화가스가 유입되어 고온의 핵응축 연소효과(implosion)를 연출할 수 있는 수산화가스 폭발반응 유도수단(60)이 고정 배치되는 구성을 갖는다.

여기서, 상기 수산화가스 분사노즐(52)은 수산화가스 공급라인(51)과 연결되어 있는 관계로, 별도의 수산화가스 발생수단(50)으로부터 발생된 수산화가스를 수산화가스 공급라인(51)을 통해 공급받아 보일러(1)의 연소실(41) 쪽으로 분사하는 역할을 하게 된다.

물론, 수산화가스 분사노즐(52)에서 연소실(41) 쪽으로 분사되는 수산화가스는 자체 특성에 의해 연소실(41) 내에서 화염에 의해 자체 연소되는 것이 아니라 후술하는 수산화가스 폭발반응 유도수단(60) 내로 유입되어 고온으로 가열된 수산화가스 폭발반응 유도수단(60)과 접촉에 의해 열 핵반응 특성에 의해서 고온의 핵응축 연소효과(implosion)를 연출하게 되는 것이다.

이는 전술한 바와 같이 수산화가스의 특성이 가열대상 물질에 따라 각각 다른 온도(800℃~6000℃)를 낼 수 있는 열 핵반응 특성에 기인한다.

한편, 본 발명에 따른 수산화가스 발생수단(50)은, 도 3에 도시된 바와 같이 물의 전기분해 방식에 의해 수산화가스가 발생하게 된다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 수산화가스 발생수단(50) 내에는 전기 공급을 통해서 물을 전기 분해할 수 있는 전해장치(53)가 구비되어 있고, 이 전해장치(53)에 물을 지속적으로 공급하는 물 공급부(54)를 갖추고 있으며, 상기 전해장치(53)에 의한 전기 분해를 통해 물로부터 발생되는 수산화가스를 저장 공급하는 수산화가스 발생부(55)가 구비되어 있다.

이처럼, 상기 수산화가스 발생수단(50)은 전해장치(53)에 흐르는 전기에 의해 물을 전기 분해하여 산소와 수소를 생산하고 적정한 기술적 방법으로 혼합하여 고효율 청정 연료로 이용할 수 있는 수산화가스를 생산하는 부위이다.

이때, 상기 수산화가스 발생수단(50)은 전해장치(53), 물 공급부(54), 수산화가스 발생부(55)와 같은 물의 전기 분해를 통해 수산화가스를 발생시키기 위한 기본적인 구성을 갖추고 있음은 물론, 도시되지 않았지만, 전해장치(53)의 안전을 위한 안전장치, PWM(Pulse Width Modulation, 펄스 폭 변조)제어부, 냉각장치와 같은 다양한 장치들을 포함하고 있는 복합적인 설비인바, 이러한 수산화가스 발생수단(50)은 본 출원인이 가지고 있는 고도의 기술 노하우에 해당하는 부위인 관계로, 여기서는 그 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

다만, 전술한 바와 같이 수산화가스 발생수단(50)은 물의 전기 분해를 통해 생산된 산소와 수소를 혼합하여 고효율 청정 연료로 이용할 수 있는 수산화가스를 지속적으로 생산하기 위한 필수 설비로써, 본 출원인에 의해 개발된 수산화가스 발생수단(50) 외에도 수산화가스를 지속적으로 생산 공급할 수 있는 설비라면 기존의 개시된 다른 제품들도 채용 가능함은 당연하다.

한편, 본 발명은 보일러(1)의 연소실(41)에서 유화연료를 연소하는 과정에서 상기와 같은 별도의 수산화가스 발생수단(50)을 통해 수산화가스를 공급하여 유화연료의 완전 연소를 구현하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은 고온발열체(32)와, 수산화가스 폭발반응 유도수단(60)을 갖추고 있다.

즉, 본 발명에 따르면, 유화연료를 분사하여 점화시키기 위한 수단으로써, 도 2, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 버너(30) 상의 연료분사노즐(21)을 중심으로 고온발열체(32)가 장착되는 구조를 갖는다.

상기 고온발열체(32)는 "U" 자형 봉 형상구조를 가지고 버너(30)의 연료분사노즐(21)의 전방에 수평하게 배치되는바, 상기 버너(30)의 전면에는 유입 공기의 고른 확산을 위해 마련되는 디퓨져(33)가 장착되고, 이 디퓨져(33) 상에 고온발열체(32)가 관통 배치되는 구조를 갖고 있다.

물론, 상기 고온발열체(32)는 봉 형상으로 한정되는 것은 아니며, 다양한 변형이 가능하다.

상기 디퓨져(33)는 중심 부위에 연료분사노즐(21)이 배치될 수 있는 빈 공간이 마련된 원판형 구조를 가지고 있고, 이 원판형 디퓨져(33) 상에는 연소실(41)로 유입 공기를 확산시킬 수 있도록 원판면을 따라 다수의 절개 절곡된 슬릿 날개 형태의 다수의 공기 확산부(34)가 구비되어 있다.

즉, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 버너(30)의 연료분사노즐(21)이 배치된 몸체(31) 상에 120°간격으로 배치된 지지대(35)를 통해서 원형 구조의 디퓨져(33)가 장착 구비되고, 이 디퓨져(33)의 중심 부위에 연료분사노즐(21)이 보일러의 연소실(41) 내로 유화연료를 분사할 수 있도록 배치되며, 상기 연료분사노즐(21)을 중심으로 그 외측 방향에 연소실(41) 중심부위에 수평하게 놓이는 U자형 고온발열체(32)가 장착되는 구조를 가지고 있는 것이다.

여기서, 본 발명에 따른 고온발열체(32)가 버너(30)의 전면에 배치되는 디퓨져(33)의 중심부위에 수평하게 관통 배치되는 구조를 제외한 나머지 버너(30)에서 유화연료를 분사 공급하여 연소시키기 위한 연료분사노즐(21) 및 공기를 분사하는 방식과 같은 통상의 구성은 일반적인 보일러에서 흔히 찾아 볼 수 있는 구성과 동일하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

다만, 본 발명에 따른 고온발열체(32)는 규화 몰리브덴(MoSi₂) 소재로 이루어진 봉 형상의 발열체로 전열 히터의 일종이며, 표면온도가 1800℃ 수준에 이르는 초고온 발열체이다.

즉, 상기 규화 몰리브덴(MoSi₂)은 몰리브덴(Mo)과 규소(Si)의 몰비(mol ratio)가 1:2로 이루어진 화합물로, 높은 열전도도, 낮은 열팽창계수, 높은 융점(2,030℃) 및 내산화성이 우수하여 전기를 열원으로 하는 각종 전기로의 발열체의 재료로서 광범위하게 사용되고 있다.

특히, 규화 몰리브덴 히터는 적은 전력으로 발열효과를 극대화시킬 수 있는 고효율의 히터임으로, 본 발명에 따라 버너(30)의 전면에 배치되어 고온발열체(32)에 전원이 공급되면, 적은 전력 사용을 통해서 고온발열체(32)의 표면 온도가 1800℃ 수준으로 도달하게 되고, 이렇게 고온발열체(32)의 초고온을 통해 연소실(41)이 예열되면서 여기에 점화온도가 상대적으로 높은 유화연료를 연료분사노즐(21)을 통해 분사하게 되면, 고온발열체(32)의 초고온으로 인해 점화가 일어나 유화연료의 연소가 이루어지게 되는 것이다.

이처럼, 본 발명에 따르면, 상기 고온발열체(32)의 표면온도가 1800℃까지 상승 가열되기 때문에 여기에 유화연료를 분사하게 되면, 자연스럽게 점화가 이루어지게 된다. 따라서, 종래와 같이 유화연료에 점화를 위한 별도의 점화플러그를 구비하지 않아도 고온발열체(32)를 이용하여 점화가 가능하게 되는 것이다.

따라서, 종래와 같이 통상적인 보일러에서 보여주는 점화플러그 점화를 위한 각종 제어 및 장비를 제거할 수 있어 버너(30)의 구조를 간소화할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 고온발열체(32)로 인해 이미 고온으로 형성된 연소실(41) 중심부로 화염(A)을 통과시키게 되면, 연소실(41)로 분사되는 유화연료가 완전 연소가 일어나면서 유화연료에 포함된 질소 산화물, 다이옥신 등 환경오염 물질이 자연스럽게 연소됨에 따라 환경오염 물질이 배기가스로 배출되지 않게 된다.

즉, 본 발명이 적용된 보일러(1)를 사용할 경우에는 연소실(41)에서 완전 연소가 일어나 배기가스로 환경오염 물질이 배출되지 않기 때문에, 별도의 집진 장치를 갖추지 않아도 되고, 이는 집진설비 구축에 필요한 경제적인 부담을 크게 줄일 수 있는 장점을 갖게 되는 것이다.

한편, 본 발명에 따르면, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 고온발열체(32) 상에는 수산화가스에 의한 고온의 핵응축 연소효과(implosion)를 유도 연출할 수 있도록 수산화가스 폭발반응 유도수단(60)이 장착되게 된다.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 수산화가스 폭발반응 유도수단(60)은 대략 유선형 구조의 외관을 가지고 있으면서 사방에 형성된 부착링크(61)를 통해서 U자형 고온발열체(32)의 고정 장착됨에 따라 고온발열체(32)의 내측면에 위치하도록 배치되어 있다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 고온발열체(32)와 수산화가스 폭발반응 유도수단(60)은 유화연료가 연소되는 과정에서 연소실(41)에 형성된 화염(A)의 중심부에 위치하게 되는 것이다.

이때, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 수산화가스 폭발반응 유도수단(60)은 유선형을 이루는 외관 일측에 유입구(62)가 마련되어 있고, 이 유입구(62)를 지나 유선형 외관의 내부에 제1반응실(63)이 마련되어 있다.

상기 유입구(62)는 전술한 수산화가스 분사노즐(52)에서 분사되는 수산화가스가 유입될 수 있는 통로로써, 상기 수산화가스 분사노즐(52)의 분사 초점이 유입구(62)에 맞춰지도록 설계되어 있다. 즉, 상기 수산화가스 분사노즐(52)에서 분사되는 수산화가스의 대부분은 분사 초점이 맞춰진 유입구(62)로 유입되도록 되어 있는 것이다.

그리고, 상기 제1반응실(63)은 수산화가스 폭발반응 유도수단(60)의 내부에 형성된 수산화가스 유입공간의 대부분을 차지하는 빈공간으로써, 수산화가스에 의한 고온의 핵응축 연소효과(implosion)가 연출되는 공간인 것이다.

여기서, 상기 수산화가스에 의한 고온의 핵응축 연소효과(implosion)가 연출되기 위해서는 수산화가스가 접촉하는 접촉면(부딪히는 면)이 존재해야만 효과적으로 유도될 수 있는바, 상기 제1반응실(63)의 내벽은 수산화가스 폭발반응 유도수단(60)의 유선형 외관구조에 따라 유선형 곡선면으로 형성되어 있고, 이처럼 제1반응실 내에서 수산화가스가 유선형 곡선면을 따라 흐르기 때문에 수산화가스가 부딪혀 반응할 면이 실질적으로 부족한 관계로, 본 발명에서는 이를 해소하기 위해 위해 제1반응실(63)의 일측에 반응격벽(64)을 구비하고, 이 반응격벽(64)에 상대적으로 직경이 작은 유로공(65)을 마련함과 아울러, 상기 반응격벽(64)에 의해 제1반응실(63)과 구획되면서 제1반응실(63)에 비해 상대적으로 작은 면적을 갖는 제2반응실(66)을 구비하는 구조를 갖추고 있다.

이때, 상기 제2반응실(66)의 일측 내벽은 수산화가스 폭발반응 유도수단(60)의 끝단 부위로써 밀폐된 구조를 가지고 있고, 이 밀폐된 내벽은 반응격벽과 마찬가지로 수산화가스가 부딪혀 반응하는 반응내벽(67)의 기능을 갖게 된다.

이와 같은 수산화가스 폭발반응 유도수단(60)의 내부 구조에 의하면, 상기 유입구를 통해서 제1반응실(63)에 유입된 수산화가스는 반응격벽(64)과 접촉하면서 폭발반응이 유도되고, 동시에 수산화가스가 반응격벽(64)에 형성된 유로공(65)을 지나는 과정에서 와류가 형성됨에 따라 수산화가스의 접촉이 보다 활발하게 유도됨은 물론, 제2반응실(66)의 반응내벽(67)에 수산화가스가 부딪히면서 보다 효과적인 폭발반응이 유도되는 것이다.

이때, 전술한 바와 같이 수산화가스가 가열대상 물질의 원자 핵 사이로 침투되는 열 핵반응 특성을 지니고 있어 공기 중에서 연소될 때보다 가열대상 물질에 따라 각각 다른 온도(800℃~6000℃)를 낼 수 있는 관계로, 상기 수산화가스 폭발반응 유도수단(60)은, 수산화가스의 폭발반응을 유도하기 위해 3000℃를 견딜 수 있는 세라믹 재질로 제조되게 된다.

이처럼, 상기 수산화가스 폭발반응 유도수단(60)의 재질이 3000℃를 견딜 수 있는 세라믹 재질로 제조됨으로써, 가열대상 물질에 대응하여 폭발반응이 유도되는 수산화가스의 특성에 따라 수산화가스 폭발반응 유도수단(60)에서 수산화가스에 의한 고온의 핵응축 연소효과(implosion)가 유도되면, 수산화가스 폭발반응 유도수단(60)의 표면온도가 3000℃까지 도달하게 되는 것이다.

따라서, 상기 보일러(1)의 연소실(41) 내에서 유화연료가 연소되는 과정에서 형성되는 화염의 연소온도가 수산화가스 폭발반응 유도수단(60)에 의해 형성된 고온과, 1800℃ 수준이 이루는 고온발열체(32)에 의해 가열됨으로써, 유화연료에 의한 자체 화염온도에 비해서 매우 높게 화염온도가 상승하게 된다.

결과적으로, 유화연료가 연소되는 화염 중심부에 위치한 수산화가스 폭발반응 유도수단(60)에서 수산화가스에 의한 고온의 핵응축 연소효과를 연출함에 따라 화염의 중심부에서 발생될 수 있는 불완전 연소 현상을 해소할 수 있고, 더욱이 고온발열체(32)와 수산화가스 폭발반응 유도수단(60)으로 인해 이미 고온으로 형성된 중심부로 화염을 통과시키게 하여 완전연소가 어려운 질소 산화물, 다이옥신과 같은 환경오염 물질을 완전 연소시킴에 따라 유화연료를 사용하는 모든 버너설비의 불완전 연소로 인해 배출되는 유해가스의 저감과 연료에 포함된 수분을 열 분해 반응을 유도하여 연료 절감의 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

이와 같이 본 발명에 따라 유화연료를 사용하는 보일러(1)에서 버너(30)의 전면에 디퓨져(33)와 고온발열체(32)를 장착하고, 수산화가스를 연소실(41)에 공급하여 수산화가스 폭발반응 유도수단(60)을 통해서 고온의 핵응축 연소효과(implosion)를 연출 상태에서 유화연료 사용에 따른 연료 절감율을 살펴본 결과가 아래 표 1에 나타나 있다.

항 목	단위	종 래 (벙커-C유)	본 발명(유화연료:벙커-C유+물30% + 수산화가스)	절감율 비교
난방능력	㎉/H	250,000	250,000
연료소모량	ℓ/H	25	17.5 (25ℓ×0.7)	-30%
전력소모량	(KW/H)/￦	(4)/240	(12)/720	300%
운전비용 합계	원	25,240	18,220	-27.81%
운전비용 근거		연료:1000원/ℓ 전력: 60원/KW

표 1은 종래 벙커-C유를 사용하는 보일러에 대비하여 본 발명에 따라 유화연료를 사용하면서 고온발열체와 수산화가스를 적용했을 때의 연료 절감율을 살펴본 실험 결과이다.

즉, 본 발명에 따른 고온발열체(32)와 수산화가스를 보일러(1)에 적용했을 때, 고온발열체(32)를 작동시키기 위한 전력 사용량이 부분적으로 증대되지만, 전력 사용량에 비해서 연료소모량이 상대적으로 30%정도 더 절감됨으로써, 경제적인 측면에서 운전비용 절감율을 대략 27.81% 절감할 수 있음을 확인할 수 있었다.

이는 본 발명에 따라 전술한 바와 같이 1800℃ 수준의 초고온을 갖는 고온발열체(32)가 구비됨에 따라 버너(30)에 별도의 점화플러그와 같은 점화수단을 갖추지 않더라도 고온발열체(32)에 의해 연소실(41)에 분사되는 유화연료를 착화시켜 연소시킴과 동시에 고온발열체(32)에 의한 고온으로 화염 온도를 상승시킴과 동시에, 수산화가스를 연소실(41)에 공급하여 수산화가스 폭발반응 유도수단(60)을 통해서 고온의 핵응축 연소효과(implosion)를 연출하여 화염온도를 크게 상승시킴에 따라 유화연료의 완전연소를 이끌어 내기 때문인 것으로 판단된다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 발명에 따른 고온발열체를 이용한 버너 완전 연소장치에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

1 : 보일러 10 : 공기공급라인
20 : 연료공급라인 21 : 연료분사노즐
30 : 버너 31 : 몸체
32 : 고온발열체 33 : 디퓨져
34 : 공기 확산부 35 : 지지대
40 : 본체 41 : 연소실
42 : 열교환기 43 : 배기구
50 : 수산화가스 발생수단 51 : 수산화가스 공급라인
52 : 수산화가스 분사노즐 53 : 물 공급부
54 : 전해장치 55 : 수산화가스 발생부
60 : 수산화가스 폭발반응 유도수단 61 : 부착링크
62 : 유입구 63 : 제1반응실
64 : 반응격벽 65 : 유로공
66 : 제2반응실 67 : 반응내벽
A : 화염

Claims

공기를 공급하는 공기공급라인(10), 유화연료를 공급하는 연료공급라인(20), 연료분사노즐(21)을 구비하여 유입 공기와 유화연료를 혼합하여 연소시키는 연소용 버너(30)와, 연소실(41)를 갖춘 보일러(1)에 있어서,
상기 버너(30)의 연료분사노즐(21)에 인접한 부근에 배치되어 별도의 수산화가스 발생수단(50)으로부터 발생된 수산화가스를 수산화가스 공급라인(51)을 통해 공급받아 연소실(41) 쪽으로 수산화가스를 분사하는 수산화가스 분사노즐(52)과,
상기 연료분사노즐(21)이 배치된 버너(30) 상에서 연료분사노즐(21)을 중심에 두고 보일러(1)의 연소실(41)로 유입 공기를 확산 공급하도록 지지대(35)에 의해 고정 배치되는 다수의 공기 확산부(34)를 갖춘 원판형의 디퓨져(33)와,
상기 보일러(1)의 연소실(41) 내에서 점화수단으로 사용되도록 연료분사노즐(21)을 중심에 두고 디퓨져(33)에 관통 배치된 상태로 연소실(41) 내로 수평하게 돌출 배치되는 전열에 의해 1800℃의 초고온을 발열하는 고온발열체(32)와,
상기 수산화가스 분사노즐(52)에서 분사되는 수산화가스가 유입되어 고온의 핵응축 연소효과(implosion)를 연출할 수 있도록 수산화가스 분사노즐(52)의 분사 초점에 대응되는 위치에서 고온발열체(32)에 사방이 지지된 상태로 고정 배치된 수산화가스 폭발반응 유도수단(60)을 포함하는 것을 특징으로 하는 고온발열체와 수산화가스를 이용한 버너 완전 연소장치.
제1항에 있어서,
상기 고온발열체(32)는 규화 몰리브덴(MoSi₂) 소재로 이루어진 U자형 봉 형상을 갖는 전열 히터인 것을 특징으로 하는 고온발열체와 수산화가스를 이용한 버너 완전 연소장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 수산화가스 폭발반응 유도수단(60)은, 그 외관이 유선형 구조로 이루어지고, 연소실(41)에 형성되는 화염 중심부에 위치할 수 있게 고온발열체(32)의 내측 부위에서 고온발열체(32) 상에 고정 부착하기 위한 부착링크(61)가 사방에 구비된 구조를 가지며, 그 내부는 일측에 수산화가스가 유입될 수 있는 유입구(62)가 마련되고, 이 유입구(62)를 지나 수산화가스 유입공간인 제1반응실(63)이 형성되며, 이 제1반응실(63) 일측에 수산화가스가 접촉하여 부딪히는 반응격벽(64)이 형성되고, 이 반응격벽(64)에 의해 제1반응실(63)과 구획되면서 제1반응실(63)에 비해 상대적으로 작은 공간을 갖으면서 밀폐된 반응내벽(67)을 갖춘 제2반응실(66)이 형성되며, 상기 제1반응실(63)과 제2반응실(66) 사이가 연통되게 반응격벽(64)에 유로공(65)이 형성된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고온발열체와 수산화가스를 이용한 버너 완전 연소장치.