KR20150071742A - Combustion system using moving gate device combined with chain stoker - Google Patents
Combustion system using moving gate device combined with chain stoker Download PDFInfo
- Publication number
- KR20150071742A KR20150071742A KR1020130157760A KR20130157760A KR20150071742A KR 20150071742 A KR20150071742 A KR 20150071742A KR 1020130157760 A KR1020130157760 A KR 1020130157760A KR 20130157760 A KR20130157760 A KR 20130157760A KR 20150071742 A KR20150071742 A KR 20150071742A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- solid fuel
- chain
- grate
- movement
- movable grate
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23H—GRATES; CLEANING OR RAKING GRATES
- F23H11/00—Travelling-grates
- F23H11/12—Travelling-grates inclined travelling grates; Stepped travelling grates
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
- F23B30/00—Combustion apparatus with driven means for agitating the burning fuel; Combustion apparatus with driven means for advancing the burning fuel through the combustion chamber
- F23B30/02—Combustion apparatus with driven means for agitating the burning fuel; Combustion apparatus with driven means for advancing the burning fuel through the combustion chamber with movable, e.g. vibratable, fuel-supporting surfaces; with fuel-supporting surfaces that have movable parts
- F23B30/06—Combustion apparatus with driven means for agitating the burning fuel; Combustion apparatus with driven means for advancing the burning fuel through the combustion chamber with movable, e.g. vibratable, fuel-supporting surfaces; with fuel-supporting surfaces that have movable parts with fuel supporting surfaces that are specially adapted for advancing fuel through the combustion zone
- F23B30/08—Combustion apparatus with driven means for agitating the burning fuel; Combustion apparatus with driven means for advancing the burning fuel through the combustion chamber with movable, e.g. vibratable, fuel-supporting surfaces; with fuel-supporting surfaces that have movable parts with fuel supporting surfaces that are specially adapted for advancing fuel through the combustion zone with fuel-supporting surfaces that move through the combustion zone, e.g. with chain grates
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23H—GRATES; CLEANING OR RAKING GRATES
- F23H13/00—Grates not covered by any of groups F23H1/00-F23H11/00
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23H—GRATES; CLEANING OR RAKING GRATES
- F23H17/00—Details of grates
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Solid-Fuel Combustion (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 이동식 화격자와 체인스토커를 결합한 연소 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 이동식 화격자에서 1차 연소된 연료를 체인 스토커에서 2차 연소하는 연소 시스템에 대한 것이다.The present invention relates to a combustion system combining a mobile grate and a chain stocker. More particularly, to a combustion system in which a primary burned fuel is secondarily combusted in a chain stoker in a mobile grate.
최근 현대사회에서 화석연료의 사용량이 급격히 증가하고 있는 반면에 그것을 대체할 연료의 개발이 국가차원의 시급한 과제로 지목되고 있으며 이 분야의 연구 필요성이 높이 평가되고 있는 실정이다. In recent years, the use of fossil fuels has increased rapidly in the modern society, but the development of alternative fuels has been pointed out as an urgent task at the national level and the need for research in this field is highly appreciated.
그 중 목재를 가공하고 남은 부산물이나 숲을 가꾸기 위해 뽑아야할 잡목들을 톱밥화하여 선별, 건조, 압축공정을 거치면서 만들어진 우드펠릿은 2013년 이후 탄소배출 의무감축 대상국이 지정될 가능성에 대비한 효과적인 대안이 되고 있다. Wood pellets made from sawdust made from sawdust that are used to process wood and to remove remaining byproducts or forests can be used as an effective alternative to the possibility of designating a target country for carbon emissions reduction after 2013 .
목질계 펠릿은 다른 목질계에 비해 밀도가 높기 때문에 수송, 보관 등이 용이하며, 먼지 발생이 낮아 가정용으로 사용하기 적합하다.Wood-based pellets have higher density than other wood-based systems, which makes them easy to transport and store, and is suitable for household use because of low dust generation.
현재 국내에는 약 3000대 가량의 가정용 펠릿보일러가 공급되어있다. Currently, about 3,000 household pellet boilers are supplied in Korea.
하지만 제품의 성능이나 기능적인 면이 많이 부족한 상태로 보급되어 실제 사용자들이 불편함을 호소하고 있다. However, the performance and functional aspects of the product are so poorly supplied that actual users are feeling inconvenience.
특히, 연소상태의 불안정성이나 일정하지 않은 보일러의 운전상태 등으로 낮은 효율의 보일러가 보급되어 연료비가 절약되지 않을 뿐만 아니라 실제 사용하고자 하는 시간에 필요한 온도의 물을 공급받기가 힘들다. Especially, unstable combustion condition and unstable boiler operating condition, low efficiency boiler is spread and fuel cost is not saved, and it is difficult to supply water at a necessary temperature for the actual use time.
이러한 문제점들을 보안하기 위하여 목재 펠릿 연소에 대한 정확한 분석과 결과로 이를 뒷받침할 만한 실험적인 결과가 필요하다.In order to secure these problems, accurate analysis of wood pellet combustion and consequent experimental results are needed as a result.
즉, 목재펠릿의 연소실험을 통하여 온도에 따른 반응특성과 공기량에 따른 최적화 연소상태의 데이터를 바탕으로 펠릿보일러의 초기 점화시간을 단축시키거나 난방온도에 빠른 시간에 도달 할 수 있는 연소기의 설계, 제작 및 운영하는 방법이 요구되고 있는 실정이다.Based on the combustion characteristics of the wood pellets and the optimized burning condition according to the reaction characteristics and the amount of air through the temperature, it is possible to reduce the initial ignition time of the pellet boiler or to design the combustor which can reach the heating temperature quickly, And a method of manufacturing and operating the system is required.
따라서 이동식 화격자와 체인스토커를 함께 이용하여 보다 소형화되고, 공기비를 낮추어 운전할 수 있어 보일러의 효율, 연소효율을 높일 수 있는 연소 시스템이 요구되고 있다.Therefore, it is required to use a portable grate and a chain stoker together to make the apparatus more compact and operate at a lower air ratio, thereby improving the efficiency and combustion efficiency of the boiler.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하려는 것으로서, 이동식 화격자와 체인스토커를 결합한 연소 시스템을 제공하고자 한다. 구체적으로 본 발명은 이동식 화격자에서 1차 연소된 연료를 체인 스토커에서 2차 연소하는 연소 시스템을 사용자에게 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a combustion system in which a mobile grate and a chain stoker are combined. Specifically, the present invention is intended to provide a user with a combustion system for secondary combustion of primary burned fuel in a chain stoker in a mobile grate.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise form disclosed. It can be understood.
상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일예와 관련된 고체연료를 제 1 이동시키는 다단 이동식 화격자; 및 상기 다단 이동식 화격자의 말단에 연결되어 상기 다단 이동식 화격자로부터 전달받은 고체연료를 제 2 이동시키는 체인스토커;를 포함하는 연소 시스템에 있어서, 상기 다단 이동식 화격자 각각은, 지지부재를 통해 고정 설치되는 적어도 한쌍의 고정단; 상기 한쌍의 고정단 사이에 구비되는 적어도 한쌍의 이동단; 상기 이동단에 연결되는 다수의 추진축; 및 상기 추진축을 왕복구동하여 상기 이동단을 왕복이동시켜 상기 고체연료를 제 1 이동시키는 구동수단;을 포함하고, 상기 체인스토커는, 서로 이격되어 설치되는 복수의 구동휠; 및 상기 복수의 구동휠을 이용하여 회전하고, 상기 회전을 통해 상기 다단 이동식 화격자로부터 전달받은 고체연료를 제 2 이동시키는 체인부;를 포함하며, 상기 제 1 이동의 속도는 상기 제 2 이동의 속도보다 빠르고, 상기 제 2 이동의 속도는 일정할 수 있다.A multi-stage movable grate for moving a solid fuel associated with an embodiment of the present invention for realizing the above-mentioned problems; And a chain stocker connected to a distal end of the multi-stage movable grate to move a solid fuel transferred from the multi-stage movable grate to a second position, wherein each of the multi-stage movable grate includes at least A pair of fixed ends; At least a pair of movable ends provided between the pair of fixed ends; A plurality of propelling shafts connected to the moving end; And drive means for reciprocating the propelling shaft to reciprocate the moving stage to move the solid fuel first, wherein the chain stoker comprises: a plurality of drive wheels spaced apart from each other; And a chain portion rotating using the plurality of driving wheels and performing a second movement of the solid fuel transferred from the multi-stage movable grate through the rotation, wherein the speed of the first movement is a speed of the second movement And the speed of the second movement may be constant.
또한, 상기 고체연료는 목재펠릿이고, 상기 제 1 이동되는 고체연료는 가스화 모드(Gasification Mode) 상태 및 불꽃 연소 모드(Flame burning Mode) 상태 중 적어도 하나이고, 상기 제 2 이동되는 고체연료는 숯 연소모드 상태(Charcoal mode state)일 수 있다.The solid fuel is at least one of a gasification mode and a flame burning mode, and the second moving solid fuel is at least one of char combustion And may be a charcoal mode state.
또한, 상기 제 1 이동의 속도는, 상기 다단 이동식 화격자와 체인스토커 간의 이격거리에 대응하여 기 설정된 비율로 느려질 수 있다.In addition, the speed of the first movement may be slowed down to a predetermined ratio corresponding to the distance between the multi-stage movable grate and the chain stalker.
또한, 상기 제 1 이동의 속도와 상기 제 2 이동의 속도의 비는5: 1 이고, 상기 다단 이동식 화격자의 제 1 이동 길이와 상기 체인스토커의 제 2 이동 길이의 비는 5:5 또는 6:4 일 수 있다.The ratio of the first movement speed to the second movement speed is 5: 1, and the ratio of the first movement length of the multi-stage movable grate to the second movement length of the chain stocker is 5: 5 or 6: 4 < / RTI >
또한, 외부로부터 공기를 공급받는 팬(fan);을 더 포함하고, 상기 체인스토커는, 상기 팬으로부터 획득한 공기를 상기 체인스토커에 전달된 고체연료에 공급하는 복수의 공기공급구멍;을 더 포함할 수 있다.The chain stoker further includes a plurality of air supply holes for supplying the air obtained from the fan to the solid fuel delivered to the chain stocker can do.
또한, 상기 다단 이동식 화격자 각각은, 상기 이동단의 하부측에 구비되며, 고체연료의 이동방향으로 갈수록 높이가 작아지는 다수의 레일; 및 상기 추진축과 상기 레일 사이에 구비되는 바퀴;를 더 포함하고, 상기 구동수단은 상기 추진축 각각을 이동시킬 수 있다.Each of the multi-stage movable grate is provided with a plurality of rails provided on a lower side of the moving end, the height of which decreases toward the moving direction of the solid fuel. And a wheel provided between the propelling shaft and the rail, wherein the driving means can move each of the propelling shafts.
또한, 상기 다단 이동식 화격자는 3단 이동식 화격자 또는 5단 이동식 화격자일 수 있다.In addition, the multi-stage movable grate may be a three-stage movable grate or a five-stage movable grate.
또한, 전술한 연소 시스템을 포함하는 고체 연료용 보일러가 제공될 수 있다.In addition, a solid fuel boiler including the combustion system described above can be provided.
한편, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일예와 관련된 연소방법은 다단 이동식 화격자를 이용하여 고체연료가 제 1 이동되는 단계; 및 상기 다단 이동식 화격자의 말단에 연결된 체인스토커를 이용하여 상기 다단 이동식 화격자로부터 전달받은 고체연료를 제 2 이동시키는 단계;를 포함하되, 상기 다단 이동식 화격자 각각은, 지지부재를 통해 고정 설치되는 적어도 한쌍의 고정단; 상기 한쌍의 고정단 사이에 구비되는 적어도 한쌍의 이동단; 상기 이동단에 연결되는 다수의 추진축; 및 상기 추진축을 왕복구동하여 상기 이동단을 왕복이동시켜 상기 고체연료를 제 1 이동시키는 구동수단;을 포함하고, 상기 체인스토커는, 서로 이격되어 설치되는 복수의 구동휠; 및 상기 복수의 구동휠을 이용하여 회전하고, 상기 회전을 통해 상기 다단 이동식 화격자로부터 전달받은 고체연료를 제 2 이동시키는 체인부;를 포함하며, 상기 제 1 이동의 속도는 상기 제 2 이동의 속도보다 빠르고, 상기 제 2 이동의 속도는 일정할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a combustion method comprising: a first movement of a solid fuel using a multi-stage movable grate; And a second movement of the solid fuel transferred from the multi-stage movable grate using a chain stocker connected to the end of the multi-stage movable grate, wherein each of the multi-stage movable grate includes at least a pair of fixed A fixed end of; At least a pair of movable ends provided between the pair of fixed ends; A plurality of propelling shafts connected to the moving end; And drive means for reciprocating the propelling shaft to reciprocate the moving stage to move the solid fuel first, wherein the chain stoker comprises: a plurality of drive wheels spaced apart from each other; And a chain portion rotating using the plurality of driving wheels and performing a second movement of the solid fuel transferred from the multi-stage movable grate through the rotation, wherein the speed of the first movement is a speed of the second movement And the speed of the second movement may be constant.
또한, 상기 고체연료는 목재펠릿이고, 상기 제 1 이동되는 고체연료는 가스화 모드(Gasification Mode) 상태 및 불꽃 연소 모드(Flame burning Mode) 상태 중 적어도 하나이고, 상기 제 2 이동되는 고체연료는 숯 연소모드 상태(Charcoal mode state)일 수 있다.The solid fuel is at least one of a gasification mode and a flame burning mode, and the second moving solid fuel is at least one of char combustion And may be a charcoal mode state.
또한, 상기 제 1 이동의 속도는, 상기 다단 이동식 화격자와 체인스토커 간의 이격거리에 대응하여 기 설정된 비율로 느려질 수 있다.In addition, the speed of the first movement may be slowed down to a predetermined ratio corresponding to the distance between the multi-stage movable grate and the chain stalker.
또한, 팬(fan)을 이용하여 외부로부터 공기를 공급받는 단계; 및 상기 체인스토커에 포함된 복수의 공기공급구멍을 이용하여, 상기 팬으로부터 획득한 공기를 상기 체인스토커에 전달된 고체연료에 공급하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The method may further include: supplying air from the outside using a fan; And supplying air obtained from the fan to the solid fuel delivered to the chain stocker using a plurality of air supply holes included in the chain stocker.
또한, 전술한 연소방법을 이용하는 고체 연료용 보일러가 제공될 수 있다.Further, a solid fuel boiler using the above-described combustion method can be provided.
본 발명은 이동식 화격자와 체인스토커를 결합한 연소 시스템을 제공할 수 있다. 구체적으로 본 발명은 이동식 화격자에서 1차 연소된 연료를 체인 스토커에서 2차 연소하는 연소 시스템을 사용자에게 제공할 수 있다.The present invention can provide a combustion system combining a mobile grate and a chain stocker. Specifically, the present invention can provide a user with a combustion system for secondary combustion of primary burned fuel in a chain stoker in a mobile grate.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It should be understood, however, that the effects obtained by the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art to which the present invention belongs It will be possible.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 목재펠릿의 실제 연소 환경과 유사한 고온의 분위기로 만들기 위하여 고온의 가스를 공급해주는 연소장치의 개략도이다.
도 2는 국내산 펠릿과 칠레산 펠릿을 비교한 것이다.
도 3은 펠릿의 연소형태를 3가지의 모드로 나누어 도시한 것이다.
도 4는 도 3에서 설명한 모드들 중 각 모드에서 걸린 시간을 비교한 결과이다.
도 5는 시간에 따른 질량변화비율을 그래프로 도시한 것이다.
도 6은 도 3에서 설명한 모드들 중 각 모드에서 온도에 따라 걸린 시간을 비교한 결과를 그래프로 도시한 것이다.
도 7은 종래 이동식 화격자를 갖는 고체연료용 보일러의 부분 단면도를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명과 관련된 이동단과 고정단을 갖는 이동식 화격자의 단면도의 구체적인 일례를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명과 관련된, 체인 스토커의 구체적인 일례를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명에 따른 이동식 화격자와 체인스토커를 결합한 연소 시스템의 구체적인 일례를 도시한 것이다.
도 11은 도 10에서 설명한 본 발명에 따른 이동식 화격자와 체인스토커를 결합한 연소 시스템을 상단에서 바라본 구체적인 형태를 도시한 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description, serve to further the understanding of the technical idea of the invention, It should not be construed as limited.
1 is a schematic view of a combustion device for supplying a high-temperature gas to a high-temperature atmosphere similar to the actual combustion environment of wood pellets.
Figure 2 compares domestic pellets with Chilean pellets.
Fig. 3 shows the combustion mode of the pellet divided into three modes.
FIG. 4 is a result of comparing the time taken in each mode among the modes described in FIG.
FIG. 5 is a graph showing mass change ratios with time.
FIG. 6 is a graph illustrating a result of comparing the time taken for each of the modes shown in FIG. 3 according to the temperature.
Figure 7 shows a partial cross-sectional view of a boiler for solid fuel with a conventional movable grate.
Fig. 8 shows a specific example of a cross-sectional view of a movable grate having movable and fixed ends according to the present invention.
Fig. 9 shows a specific example of a chain stocker according to the present invention.
FIG. 10 shows a specific example of a combustion system combining a movable grate and a chain stocker according to the present invention.
FIG. 11 is a top view of a combustion system combining the movable grate and the chain stoker according to the present invention shown in FIG. 10.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the embodiment described below does not unduly limit the content of the present invention described in the claims, and the entire structure described in this embodiment is not necessarily essential as the solution means of the present invention.
본 발명의 구체적인 설명에 앞서, 본 발명에 적용되는 목재 펠릿의 연소실험을 통하여 화염의 형태, 연소 특성 및 질량의 변화를 조사한 결과에 대해 구체적으로 설명한다.Prior to the detailed description of the present invention, the results of investigating changes in the shape of the flame, the combustion characteristics, and the mass through the combustion experiments of the wood pellets applied to the present invention will be described in detail.
먼저, 목재 펠릿의 연소실험에 적용되는 실험장치에 대해 도 1을 이용하여 설명한다.First, an experimental apparatus applied to the combustion test of wood pellets will be described with reference to Fig.
도 1은 목재펠릿의 실제 연소 환경과 유사한 고온의 분위기로 만들기 위하여 고온의 가스를 공급해주는 연소장치의 개략도이다. 1 is a schematic view of a combustion device for supplying a high-temperature gas to a high-temperature atmosphere similar to the actual combustion environment of wood pellets.
도 1을 참조하면, 상부에는 LNG 버너가 위치하고 연료를 세밀하게 조절하기 위해 니들밸브가 이용된다.Referring to FIG. 1, an LNG burner is positioned on the upper portion and a needle valve is used to finely adjust the fuel.
또한, 공기량은 1차와 2차로 나뉘고, 1차 공기는 버너에서 연료와 혼합하여 당량비를 맞추고, 2차 공기는 연소실 외벽을 따라 연소실 열이 외부로 방출되는 것을 차단하고 고온 환경을 피하기 위하여 연소실 주변을 감싸는 구조로 2차 공기가 공급된다.Also, the air amount is divided into primary and secondary, the primary air is mixed with the fuel in the burner to set the equivalence ratio, the secondary air blocks the heat of the combustion chamber along the outer wall of the combustion chamber to the outside, And the secondary air is supplied.
이때, 펠릿의 연소상태를 시각적으로 보기위해서 연소실 하부에 석영관을 설치하였으며 석영관은 연소기로부터 90 mm 아래에 내경 50 mm, 높이 100 mm로 제작되었다. At this time, a quartz tube was installed under the combustion chamber to visually observe the combustion state of the pellet. The quartz tube was made 90 mm below the combustor with an inner diameter of 50 mm and a height of 100 mm.
연소실을 지난 배기가스는 고온이기 때문에 연소실의 배기가스와 대기 중의 공기를 같이Since the exhaust gas passing through the combustion chamber is at a high temperature, the exhaust gas from the combustion chamber and the air
흡입하여 온도를 냉각하여 외부로 배출 하도록 제작되었다.It is designed to cool the temperature by sucking and to discharge it to the outside.
또한, 연소실의 온도는 열전대(Thermocouple, K-type)로 측정하여 데이터 로거(Midi logger, GL800)를 통하여 수집하였다. The temperature of the combustion chamber was measured with a thermocouple (K-type) and collected through a data logger (Midi logger, GL800).
또한, 배기가스는 약 1000 ℃ 가까운 고온으로 일반 프로브로는 견디기 힘들기 때문에 프로브 외벽에 냉각수 자켓을 설치한 후 물이 순환하여 배기가스의 온도를 낮춘 다음 측정계(Greenline MK2)를 사용하여 계측하였다. Also, since the exhaust gas is difficult to withstand as a general probe at a high temperature of about 1000 ° C., a coolant jacket is installed on the outer wall of the probe, water is circulated and the temperature of the exhaust gas is lowered and then measured using a measurement system (Greenline MK2).
펠릿의 연소과정은 석영관을 통해 비디오카메라(SONY, HDR-CX550)로 촬영하여 화염의 연소상태, 연소시간 등을 분석하였다.The combustion process of the pellets was photographed with a video camera (SONY, HDR-CX550) through a quartz tube, and the flame combustion state and burning time were analyzed.
다음으로, 도 1에서 설명한 실험 장치를 이용하여 실험하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다.Next, a method of performing experiments using the experimental apparatus described with reference to FIG. 1 will be described in detail.
실험에 사용한 펠릿은 국내산 펠릿과 칠레에서 수입한 펠릿을 실험하였다. The pellets used in the experiment were domestic pellets and pellets imported from Chile.
도 2는 국내산 펠릿과 칠레산 펠릿을 비교한 것이다. Figure 2 compares domestic pellets with Chilean pellets.
도 2를 참조하면, 국내산 펠릿의 고위발열량은 4,550 kcal/h이며, 함수율 8.28% 이다. Referring to FIG. 2, the highest calorific value of domestic pellets is 4,550 kcal / h, and the water content is 8.28%.
또한, 재(ash)는 0.9% 비교적 많이 함유하고 있다. The ash content is relatively high at 0.9%.
한편, 칠레산에 대한 성분 분석 결과 고위발열량은 4,450 kcal/h, 함수율 7.72 %, 재성분 0.55 % 이다.On the other hand, as a result of composition analysis for Chilean mountains, the highest calorific value is 4,450 kcal / h, the water content is 7.72%, and the ash content is 0.55%.
또한, 실험용 목재 펠릿에 대해 일정한 무게로 사용하기 위해 해상도 0.0001 g의 저울(Precisa, XT-220A)를 이용하여 정확한 무게를 측정하였다.In addition, weights were measured accurately using a 0.0001 g scale (Precisa, XT-220A) for use with a constant weight for laboratory wood pellets.
또한, 석영관의 중앙에 펠릿을 고정할 수 있게 펠릿의 하부에 작은 드릴로 구멍을 뚫어 얇은 핀으로 고정하였으며, 고정되는 핀에 의한 열전달 효과를 최소화 하도록 고정시켰다.In order to fix the pellet in the center of the quartz tube, a hole was drilled in the lower part of the pellet with a small drill and fixed with a thin pin and fixed to minimize the heat transfer effect by the fixed pin.
전술한 실험장치 및 실험방법을 이용하여 획득된 결과에 대해 이하 설명한다.The results obtained using the above-described experimental apparatus and experimental method will be described below.
먼저, 화염의 형태에 대해 설명한다.First, the shape of the flame is explained.
연소장치에 올려놓은 펠릿은 고온의 공기에 의하여 가열되어 점화되고 불이 꺼짐으로써 숯의 형태로 진행되다가 완전한 재로 변해간다.The pellet placed on the combustion device is heated by the hot air and ignited, and the fire is turned off, and the pellet proceeds in the form of charcoal and then turns into a complete ash.
도 3은 펠릿의 연소형태를 3가지의 모드로 나누어 도시한 것이다.Fig. 3 shows the combustion mode of the pellet divided into three modes.
도 3의 MODE 1은 가스화 모드(Gasification Mode)로서 펠릿을 투입하여 표면이 검게 그을리고 빨간 불씨가 생기면서 점화가 시작되기 전까지의 구간이다.
또한, MODE 2는 불꽃 연소 모드(Flame burning Mode)로 가스화 된 기체연료에 점화되어 소화 될 때까지의 구간이며, MODE 2에서는 점화시키는 고온의 공기의 온도가 낮게 되면 화염이 생성되지 않고 가스화 모드에서 바로 숯(charcoal)으로 된다.
또한, MODE 3은 숯 연소모드(Charcoal burning Mode)로서 불이 완전히 꺼지고 벌겋게 달아오른 숯이 연소되는 구간으로 완전히 재만 남을 때까지 구간을 나타낸다.Also,
다음으로, 펠릿 형상에 따른 연소시간에 대해 설명한다.Next, the combustion time according to the pellet shape will be described.
일반적으로 고체형태인 펠릿은 연소기에 투입되어 여러 가지의 형태로 떨어져 연소가 된다. In general, pellets in solid form are injected into a combustor and fall into various forms to burn.
이때, 어떠한 형상으로 투입되어 고온의 열을 받아 연소가 일어나는지를 알아보기 위하여 대표적인 형상인 가로(펠릿이 누워있는 형상)와 세로(펠릿이 서있는 형상)로 연소되었을 때의 차이를 나타내 보았다. At this time, the difference in the combustion between the horizontal (pellet lying shape) and vertical (pellet standing shape), which is a typical shape, was shown in order to examine what kind of shape is injected and which receives high temperature heat and combustion.
연소실의 온도는 500 ℃, 600 ℃, 700℃ ,800 ℃에서 실험하였으며 국내산 펠릿을 사용하였다.The temperature of the combustion chamber was measured at 500 ° C, 600 ° C, 700 ° C and 800 ° C, and domestic pellets were used.
도 4는 도 3에서 설명한 모드들 중 각 모드에서 걸린 시간을 비교한 결과이다.FIG. 4 is a result of comparing the time taken in each mode among the modes described in FIG.
MODE 1 에서의 두 가지 형상은 고온에서는 큰 차이를 보이지 않았다. 형상의 차이보다 온도에 의한 영향이 크기 때문이다. 하지만 500℃에서 가로 형태의 펠릿이 12초 빨리 점화되는 약간의 차이를 보인다. The two shapes in
MODE 2에서는 한번 불이 붙기 시작하면 형상에는 크게 상관없이 비슷한 시간 동안 불꽃이 존재하는 것을 볼 수 있다. In
불이 소화가 되고 MODE 3에 접어들게 되면 형상에 따라 비교적 큰 차이를 보인다. When fire is extinguished and enters
MODE 1, 2에서의 차이는 20초 이내의 차이로 총 연소 시간에 큰 차이를 주지는 않지만 MODE 3에서는 크게는 1분 정도의 차이로 전체 연소시간에 형태에 따라서도 큰 영향을 보일 수 있다. The difference in
또한, 대체적으로 넓은 공간에 펠릿이 누워있는 형태로 연소 되는 것이 오밀조밀 엮여있는 상태에서 세로 형태의 펠릿이 존재할 때 연소하는 것 보다 시간적으로 큰 차이를 보이며 똑같은 시간을 연소할 때 더 많은 열량을 낼 수 있다는 것을 볼 수 있다.In addition, when the vertical pellets are present in a state in which the pellets are laid in a wide space, the pellets are woven in a state where the vertical pellets are woven together. In the case where the vertical pellets are present, .
한편, 이하에서는 질량 감소율에 대해 구체적으로 설명한다.In the following, the mass reduction rate will be described in detail.
펠릿을 연소장치에 넣고 고온의 공기에 의하여 연소되어 질량의 감소되는 변화를 나타냈다. The pellets were placed in a combustion device and burned by hot air to show a decrease in mass.
도 5는 같은 크기와 무게의 펠릿을 사용하였고, ◆의 모양은 620 ℃, ◇의 모양은 720 ℃의 질량변화를 나타냈다. Fig. 5 shows pellets of the same size and weight. The shape of the ellipse shows a mass change of 620 캜, and the shape of the ◇ shows a mass change of 720 캜.
여기서 펠릿이 연소실에 투입이 되고 연소되는 과정은 시간에 비례적으로 일정하게 질량이 감소되지 않고 상태가 변하는 시점 즉, MODE가 바뀔 때 그 질량의 감소율은 다르게 변하였다. Here, the process of injecting and burning the pellets into the combustion chamber does not decrease the mass in proportion to time, and the rate of decrease of the mass changes when the state changes, that is, when MODE is changed.
우선, 620 ℃에서의 MODE 1은 60초 동안 15.4%의 질량이 감소되었다. First,
또한, 펠릿이 가열되면서 펠릿 내에 존재하는 기체성분이 배출되면서 질량의 감소폭은 그다지 크지 않았다.Also, as the pellets were heated, the gaseous components present in the pellets were discharged, and the decrease in mass was not so great.
또한, MODE 2의 구간에서는 급격한 질량의 감소폭을 보였다. Also, in the section of
즉, 실제 화염이 존재하고 활발히 연소되는 구간이라 75초 동안에 68.5 %의 질량이 급격히 감소되는 것을 보였다.In other words, the actual flame was present and was actively burned, indicating that the mass of 68.5% was drastically reduced in 75 seconds.
또한, MODE 1과 MODE 2에서 83.9 %의 질량이 감소되어 MODE 3에서는 약 15 % 남짓의 숯만 5분 동안 천천히 연소된다. 620 ℃와 비교하여 720 ℃에서는 MODE의 변화가 좀 더 빠른 것을 볼 수 있다. Also, in
또한, 두 온도의 MODE 1에서 질량이 10 %정도 차이가 난다. Also, in
이것은 펠릿이 가스화되면서 높은 온도에 불이 빨리 붙고 안 붙고의 차이에 따라This is because the pellets are gasified and the fire is fast at high temperatures,
MODE 2의 시작 시간이 결정이 되며 불이 완전히 소화되는 구간인 MODE 3에서 남은 질량만큼 서서히 재로 변해간다.The start time of
또한, 산소농도에 따른 연소시간에 대해 이하 설명한다.The combustion time according to the oxygen concentration will be described below.
펠릿보일러는 대기 중의 공기를 가열시켜 고온의 공기를 불어주어 점화하게 된다. 이 조건을 만족시키기 위해 본 실험 장치는 순산소를 혼합시켜 공기의 산소농도를 대기의 산소농도와 같은 21 %로 맞추어 주었다. The pellet boiler heats air in the atmosphere and blows hot air to ignite. In order to satisfy this condition, this experimental system mixes pure oxygen to adjust the oxygen concentration of the air to 21%, which is equal to the atmospheric oxygen concentration.
하지만 보일러 내에서 연소가 진행되는 동안의 산소의 농도는 줄어들게 된다. However, the concentration of oxygen during burning in the boiler is reduced.
이러한 환경을 구현 하기 위해 연소장치의 산소 농도를 조절 하였을 때의 연소상태를 비교하여 보았다. In order to realize such an environment, the combustion state when the oxygen concentration of the combustion apparatus is controlled is compared.
도 6은 800 ℃에서의 산소농도 10%에서 "oxygen"으로 표기된 것은 추가로 순산소를 더 넣어 21 %의 산소를 맞추어 준 것이고, "w/o oxygen"은 800 ℃에서는 10 %로 고정시키고 연료량만을 조절하였을 때 700 ℃는 14 % 600 ℃는 15 %, 500 ℃는 16 %의 산소 농도로 실험하였다.FIG. 6 shows that oxygen added at 10% oxygen concentration at 800 ° C is 21% oxygen added by adding more pure oxygen, "w / o oxygen" is fixed at 10% at 800 ° C, The temperature of 700 ℃ was 14%, the temperature of 600 ℃ was 15% and the temperature of 500 ℃ was 16%.
MODE 1에서는 전체적으로 산소농도가 낮은 경우일 때 시간이 늘어나는 것을 볼 수 있다. In
또한, 500℃의 저온에서의 "w/o Oxygen"은 MODE 1의 시간이 길어짐과 동시에 MODE 2가 없이 바로 MODE 3가는 것을 알 수 있다. 같은 500 ℃에서 산소농도가 높은 것과는 대조적이다.In addition, it can be seen that the "w / o Oxygen" at a low temperature of 500 ° C. becomes
또한, MODE 1에서는 빠른 시간에 MODE 2로 넘어가는 것이 효과적이다. 그만큼 점화되는 지연되는 시간을 단축시킬 수 있기 때문이다. Also, in
이런 점에서 700 ℃보다 낮은 온도에서는 MODE 1의 시간은 길어지지만 700℃에서 줄어든 시간은 그 이상의 온도에서는 크게 줄어들지 않는다. In this respect, the time of
MODE 2에서 보게 되면 700℃이후에는 온도를 높여도 불꽃이 존재하는 구간인 MODE 2의 시간은 늘어나지 않는 것을 볼 수 있다. If you look at
이것은 연소실에서 연소되는 동안 그 안의 분위기 온도는 600 ℃에서 700 ℃사이일 때 가장 효과적인 연소를 할 수 있다는 것을 나타내는 것이며, 그 이상의 온도로 올라갔을 경우에 크게 차이를 볼 수 없다는 것을 뜻한다. This means that during the combustion in the combustion chamber, the ambient temperature inside it can be most effective when it is between 600 ° C and 700 ° C, which means that there is no significant difference when the temperature rises above that.
이 실험에서 MODE 1, 2에서는 크게 산소의 농도와는 크게 상관이 없었다. In this experiment,
하지만 MODE 3에서는 산소농도의 차이에 따른 숯에서 재로 변해가는 시간은 대조적인 모습을 보였다. However, in
비교적 산소농도의 차이가 나지 않는 500 ℃에서는 60초 정도의 차이를 보였지만, 산소의 농도 차이가 큰 850 ℃에서는 4분 30초 정도로 큰 차이를 보였다. The difference in oxygen concentration between 500 ° C and 60 ° C was not significant. However, at 850 ° C where oxygen concentration was large, the difference was about 4 minutes and 30 seconds.
즉, 공기를 주입할 때, 숯에다 공기를 주입하는 것이 숯을 빨리 연소 시키는 데에 효과적 이라고 할 수 있다.
In other words, when air is injected, injecting air into the char is effective for burning the char.
전술한 목재 펠릿의 연소실험을 통하여 화염의 형태, 연소 특성 및 질량의 변화를 조사한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있다.The following conclusions can be drawn from the results of investigation of the flame shape, combustion characteristics, and mass of the wood pellets.
1. 펠릿은 연소되어 완전히 재로 될 때까지 Gasification, Flame burning, Charcoal mode 3가지로 나뉜다.1. Pellets are divided into three types: gasification, flame burning, and charcoal mode until they are completely burned.
2. 목재 펠릿은 여러 가지의 형상으로 떨어져 연소가 일어난다. 하지만 형상과는 상관없이 초기 점화나 불꽃 연소가 일어나는 시간의 차이는 없었다. 단 불꽃이 소멸된 후 숯의 형태일 때는 공기를 받는 면적이 많을수록 연소시간은 단축되었다.2. Wood pellets fall into various shapes and combustion occurs. However, there was no difference in the time during which the initial ignition or the flame burn occurred regardless of the shape. However, the burning time was shortened when the area receiving air in the form of charcoal after the flame was extinguished.
3. 펠릿이 연소할 때 감소되는 질량은 일정하게 감소하지 않고 화염의 형태에 따라 그 추세는 다르게 나타난다. 또한 온도가 높을수록 질량의 변화는 더욱 급격히 변한다.3. The mass that is reduced when the pellet is burned does not decrease steadily, but the trend is different depending on the shape of the flame. Also, the higher the temperature, the more rapidly the change in mass changes.
4. 초기 점화온도와 연소실 내의 온도는 높을수록 연소시간은 단축되지만 700 ℃이상에서는 큰 차이가 없다.4. The higher the initial ignition temperature and the higher the temperature in the combustion chamber, the shorter the burning time.
5. 숯은 산소 농도가 높을수록 연소시간은 단축된다. 가장 대기에 가까운 공기를 숯에 불어 주는 것이 연소시간을 단축 하는데 큰 효과를 줄 수 있다.
5. The higher the concentration of oxygen in charcoal, the shorter the burning time. Blowing the air nearest to the atmosphere to charcoal can have a great effect in shortening the burning time.
한편, 대한민국 등록특허 제1062471호, 대한민국 공개특허 제2001-84118호, 대한민국 공개특허 제1997-62486호 등에서는 펠릿을 난방 연료로 사용하는 펠릿연소 시스템, 고체연료용 보일러(1)가 개시되어 있다. On the other hand, Korean Patent No. 1062471, Korean Patent Laid-Open No. 2001-84118, Korean Patent Laid-Open Publication No. 1997-62486, etc. disclose a pellet combustion system using a pellet as a heating fuel and a
도 7은 종래 이동식 화격자를 갖는 고체연료용 보일러(1)의 단면도를 도시한 것이다. 7 shows a cross-sectional view of a
도 7에 도시된 바와 같이, 고체연료용 보일러(1)는 내부에서 고체연료가 연소되는 공간을 구비한 연소챔버(10), 연료저장부에 저장된 고체연료를 연소챔버 내로 공급하기 위한 연료공급부(2), 연소챔버(10) 내에 구비되어 계단구조로 상부로 공급된 고체연료를 단계적으로 유입단측에서 배출단측으로 이동시키기 위한 이동식 화격자(20), 이동식 화격자(20)의 상부에 놓여진 고체연료를 연소시키기 위한 연소 공기를 공급하는 공기공급수단(40) 등을 포함할 수 있다.7, the
또한, 이동식 화격자(20)의 구조는 다수의 이동단(21)으로 구비되어 구동장치에 의해 왕복구동되는 이동단 어셈블리와 이동단의 사이에 설치되는 다수의 고정단(22)으로 구비되는 고정단 어셈블리로 구성된다. In addition, the structure of the
도 8은 본 발명과 관련된 이동식 화격자의 단면도의 구체적인 일례를 도시한 것이다.8 shows a specific example of a cross-sectional view of a movable grate associated with the present invention.
도 8에 도시된 바와 같이, 이동식화격자(20)는 지지부재(23)를 통해 하단에 고정설치되는 다수의 고정단(21), 고정단(21)과 고정단(21) 사이마다 구비되는 다수의 이동단(22), 이동단(22)에 연결되는 추진축(30), 추진축(30)을 왕복구동하여 이동단(22)을 왕복이동시켜 고체연료(3)를 단계적으로 이송시키는 구동수단(50), 고체연료(4)의 이동방향으로 갈수록 높이가 작아지는 다수의 레일(31) 및 추진축(30)과 레일(31) 사이에 구비되는 바퀴(32) 등을 포함한다.8, the
다만, 도 8에 도시된 구성요소가 필수적인 것은 아니고, 추가적인 구성요소 또는 도 8에 도시된 구성 중 일부를 이용하여 이동식화격자가 구현될 수 있는 것은 자명하다.It should be noted that the components shown in Fig. 8 are not essential, and movable gates can be implemented using additional components or some of the configurations shown in Fig.
이동식 화격자(20)는 도 8에 도시된 바와 같이, 이동식 화격자(20) 상부에서 고체연료(4)가 단계적으로 연소됨에 따라 고체연료(4)는 점차 연료(4)으로 변환되면서 부피가 감소하게 된다. 도 8에서는 고체연료(3)로서 펠릿을 사용하였다. The
한편, 도 9는 본 발명과 관련된, 체인 스토커의 구체적인 일례를 도시한 것이다.On the other hand, Fig. 9 shows a concrete example of the chain stalker related to the present invention.
도 9를 참조하면, 체인 스토커(40)는 프레임(41)과, 이 프레임(41)에 상호 이격 되도록 설치되는 제1, 2구동축(42a)(43a)과, 이 구동축(42a)(43a)에 설치되는 되는 제 1,2구동휠(42)(43)과, 상기 제 1구동축(42a)을 구동시키기 위한 구동부(44)와, 상기 제 1,2구동휠(42)(42)에 걸리는 무한궤도상의 구동화격자(50)와, 상기 구동화격자(50)의 하부에 설치되어 고체연료의 연소를 위한 공기를 공급하는 송풍기(60)를 구비한다.9, the
상기 구동휠(42)(43)은 스프로킷으로 이루어질 수 있으며, 상기 구동화격자(50)는 스프로킷에 의해 구동될 수 있도록 무한궤도를 이루는 것으로, 고체열료가 담기는 연료 저장부와, 하부로부터 공급되는 공기를 상방으로 가이드하기 위한 공기 가이드부를 가지는 링크부재들이 힌지축들에 의해 상호 연결된다. The driving
그리고 상기 힌지축의 양측으로 소정간격 돌출되고 이들의 단부에는 단위링크들이 설치되어 상기 링크부재의 가장자리와 단위링크가 상기 스프로킷에 걸리는 무한궤도 상의 체인을 이룬다. In addition, unit links are provided at both ends of the hinge shaft at predetermined intervals, and unit links are formed at ends of the unit links, thereby forming a chain on an endless track where the edge of the link member and the unit link are caught by the sprocket.
무한궤도상의 구동화격자의 다른 실시예로서는 상기 제1,2구동휠(42)(42)에 걸 리는 한 쌍의 체인(미도시)과, 상기 체인의 링크를 따라 상기 링크부재가 연속적으로 설치되어 이루어질 수 있다.As another embodiment of the driving grate on the infinite orbit, a pair of chains (not shown) which are engaged with the first and
다만, 도 9를 이용하여 설명한 체인 스토커는 본 발명에 적용될 수 있는 단순한 일례를 도시한 것이지 본 발명의 내용이 도 9에서 설명된 체인 스토커로 한정되는 것은 아니다.However, the chain stoker described with reference to Fig. 9 shows only a simple example that can be applied to the present invention, and the content of the present invention is not limited to the chain stalker described in Fig.
종래의 고체연료용 보일러(1)의 경우, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 전체영역을 이동화격자로 제작하고 있다. In the conventional
즉, 목재펠릿의 연소 특성상 연소공간을 크게 필요로 하고, 이를 전부 이동화격자로 제작한 것이다.That is, the combustion space of the wood pellets is required to be large in accordance with the characteristics of the combustion, and the whole is produced as a moving grate.
그러나 전체 영역을 이동화격자로 제작하는 경우에는 제작비가 매우 높아지는 문제가 발생된다.However, if the entire area is manufactured as a moving grate, the production cost becomes very high.
또는 종래의 고체연료용 보일러(1)는 도 9에서 설명한 체인 스토커만으로 제작되고 있다.Or the conventional
그러나 전술한 것과 같이, 펠릿은 시간에 따라 가스화 모드(Gasification Mode) 상태, 불꽃 연소 모드(Flame burning Mode) 상태 및 숯 연소모드(Charcoal burning Mode) 상태로 변화된다.However, as described above, the pellet is changed over time into a gasification mode, a flame burning mode, and a charcoal burning mode.
이 경우, 펠릿은 상태 변화에 따라 밀도가 변화하게 되고, 밀도 변화에 대응하여 펠릿의 이동 속도는 변경되는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the density of the pellets changes with the state change, and the speed of movement of the pellets changes corresponding to the density change.
즉, 최초 고체 연료(가스화 모드(Gasification Mode) 상태)에서는 빨리 이동하고, 거의 재가 되었을 때는 천천히 이동하는 것이 이상적인 조건이 된다.That is, it is an ideal condition to move quickly in the initial solid fuel (gasification mode) state and to move slowly when it is almost ashes.
그 이유는 최초 고체 연료에서는 고체라는 특성을 고려하여 전체적인 연소가 이루어지기 위해서는 빠른 속도에 유도된 뒤집히는 현상이 수반되어야 하는 반면, 최후 숯 연소모드(Charcoal burning Mode) 상태의 연료에서는 특성상 뒤집히는 현상이 필요 없고 빠른 속도에 의해 연소가 오히려 이루어지지 않게 되는 문제점을 방지하기 위해서이다.The reason for this is that, in the initial solid fuel, in order to achieve the overall combustion by taking into consideration the solid characteristic, it is necessary to carry out a high-speed induced inversion, whereas in the case of the charcoal burning mode fuel, So that the combustion can not be performed due to the high speed.
그러나 체인 스토커에서는 이동 속도가 모두 동일하게 유지되므로, 고체연료용 보일러(1)를 체인 스토커만으로 제작하는 경우에는 펠릿의 상태 변화에 대응하여 효율적으로 연소 작업을 진행하기 어렵다는 문제점이 존재한다.However, since the chain stoker maintains the same moving speed, there is a problem that it is difficult to efficiently carry out the combustion operation in response to the state change of the pellet when the
따라서 본 발명에서는 이러한 문제를 최소화하기 위해, 이동식 화격자에서 1차 연소된 연료를 체인 스토커에서 2차 연소하는 연소 시스템을 제안하고자 한다.Therefore, in order to minimize such a problem, the present invention proposes a combustion system in which a primary burned fuel is secondarily combusted in a chain stoker in a mobile grate.
즉, 고체 펠릿의 초기 상태인 가스화 모드(Gasification Mode) 상태, 불꽃 연소 모드(Flame burning Mode) 상태에서는 이동식 화격자를 적용하여 빨리 이동시켜 이동 연소시키고, 펠릿의 후반 상태인 숯 연소모드(Charcoal burning Mode) 상태에서는 체인 스토커를 적용하여 느리게 고정된 속도로 이동시킴으로써, 효율적인 연소 작업을 도모하고자 하는 것이다.That is, in the gasification mode and the flame burning mode, which are the initial states of the solid pellets, the movable grate is applied to move and burn the pellet rapidly, and the charcoal burning mode ), The chain stoker is applied to move at a slow fixed speed, thereby achieving an efficient combustion operation.
도 10은 본 발명에 따른 이동식 화격자와 체인스토커를 결합한 연소 시스템의 구체적인 일례를 도시한 것이다.FIG. 10 shows a specific example of a combustion system combining a movable grate and a chain stocker according to the present invention.
또한, 도 11은 도 10에서 설명한 본 발명에 따른 이동식 화격자와 체인스토커를 결합한 연소 시스템을 상단에서 바라본 구체적인 형태를 도시한 것이다.11 is a top view of a combustion system combining the movable grate and the chain stoker according to the present invention shown in FIG. 10.
이하에서는 설명의 편의를 위해, 본 발명이 제안하는 시스템을 스마트 연소 시스템이라고 호칭한다.Hereinafter, for convenience of explanation, the system proposed by the present invention is referred to as a smart combustion system.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명이 제안하는 스마트 연소 시스템(1000)은 체인스토커(100), 구동모터(101), 다단 이동식 화격자(200) 및 외부공기 공급팬(300)을 포함할 수 있다.10 and 11, the
여기서 다단 이동식 화격자(200)는 도 10 및 도 11에 도시된 것과 같이 5단으로 구성될 수 있다.Here, the multi-stage
그러나 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니고, 다른 개수의 이동식 회격자를 포함하는 구성으로 구현될 수 있다.However, the present invention is not limited thereto, but may be implemented with a configuration including a different number of movable gratings.
특히, 본 발명에 따른 다단 이동식 화격자(200)는 3단 또는 5단의 형태로 구현될 수 있다.In particular, the multi-stage
한편, 다단 이동식 화격자(200)에 포함된 각각의 이동식화격자는 지지부재(23)를 통해 하단에 고정설치되는 다수의 고정단(21), 고정단(21)과 고정단(21) 사이마다 구비되는 다수의 이동단(22), 이동단(22)에 연결되는 추진축(30), 추진축(30)을 왕복구동하여 이동단(22)을 왕복이동시켜 고체연료(3)를 단계적으로 이송시키는 구동수단(50), 고체연료(4)의 이동방향으로 갈수록 높이가 작아지는 다수의 레일(31) 및 추진축(30)과 레일(31) 사이에 구비되는 바퀴(32) 등을 포함할 수 있다.Each movable grate included in the multistage
또한, 외부공기 공급팬(300)은 외부로부터 유입되는 공기를 스마트 연소 시스템(1000)에 공급하는 기능을 제공한다.Also, the external
외부공기 공급팬(300)을 통해 유입된 공기는 다단 이동식 화격자(200)의 양측의 면을 따라 체인스토커(100) 쪽으로 이동된다.The air introduced through the external
한편, 체인스토커(100)는 다단 이동식 화격자(200)의 말단과 연결된다.On the other hand, the
본 발명에 따른 체인스토커(100)는 프레임(41)과, 이 프레임(41)에 상호 이격 되도록 설치되는 제1, 2구동축(42a)(43a)과, 이 구동축(42a)(43a)에 설치되는 되는 제 1,2구동휠(42)(43)과, 상기 제 1구동축(42a)을 구동시키기 위한 구동부(44)와, 상기 제 1,2구동휠(42)(42)에 걸리는 무한궤도상의 구동화격자(50)와, 상기 구동화격자(50)의 하부에 설치되어 고체연료의 연소를 위한 공기를 공급하는 송풍기(60)를 구비할 수 있다.The
또한, 본 발명에 따른 구동휠(42)(43)은 스프로킷으로 이루어질 수 있으며, 상기 구동화격자(50)는 스프로킷에 의해 구동될 수 있도록 무한궤도를 이루는 것으로, 고체열료가 담기는 연료 저장부와, 하부로부터 공급되는 공기를 상방으로 가이드하기 위한 공기 가이드부를 가지는 링크부재들이 힌지축들에 의해 상호 연결되고, 힌지축의 양측으로 소정간격 돌출되고 이들의 단부에는 단위링크들이 설치되어 상기 링크부재의 가장자리와 단위링크가 상기 스프로킷에 걸리는 무한궤도 상의 체인을 이룬다. In addition, the driving
한편, 체인스토커(100)를 구동시키는 구동모터(101)를 별도로 구비할 수 있다.On the other hand, a
즉, 다단 이동식 화격자(200)를 구동시키는 구동모터와 다른 구동모터(101)로서, 체인스토커(100)만을 작동시키는 구동모터(101)가 별도로 구비될 수 있다.That is, as the
전술한 것과 같이, 고체연료용 보일러의 전체영역을 이동화격자로 제작하는 경우에는 제작비가 매우 높아지는 문제가 발생된다.As described above, when the entire area of the solid fuel boiler is made of a moving grate, the production cost becomes very high.
또한, 고체연료용 보일러를 체인 스토커만으로 제작하는 경우, 체인 스토커에서는 이동 속도가 모두 동일하게 유지되므로, 펠릿의 상태 변화에 대응하여 효율적으로 연소 작업을 진행하기 어렵다는 문제점이 존재한다.In addition, when the solid fuel boiler is manufactured using only the chain stoker, the chain stoker maintains all the same moving speed, so that there is a problem that it is difficult to efficiently carry out the combustion operation in response to the state change of the pellet.
즉, 펠릿은 시간에 따라 가스화 모드(Gasification Mode) 상태, 불꽃 연소 모드(Flame burning Mode) 상태 및 숯 연소모드(Charcoal burning Mode) 상태로 변화되고, 펠릿은 상태 변화에 따라 밀도가 변화하게 되며, 밀도 변화에 대응하여 펠릿의 이동 속도는 변경되는 것이 바람직하다.That is, the pellet is changed into a gasification mode, a flame burning mode, and a charcoal burning mode with time, and the density of the pellets changes with the change of state, It is preferable that the moving speed of the pellet is changed corresponding to the density change.
즉, 최초 고체 연료(가스화 모드(Gasification Mode) 상태)에서는 빨리 이동하고, 거의 재가 되었을 때는 천천히 이동하는 것이 이상적인 조건이 된다.That is, it is an ideal condition to move quickly in the initial solid fuel (gasification mode) state and to move slowly when it is almost ashes.
그 이유는 최초 고체 연료에서는 고체라는 특성을 고려하여 전체적인 연소가 이루어지기 위해서는 빠른 속도에 유도된 뒤집히는 현상이 수반되어야 하는 반면, 최후 숯 연소모드(Charcoal burning Mode) 상태의 연료에서는 특성상 뒤집히는 현상이 필요 없고 빠른 속도에 의해 연소가 오히려 이루어지지 않게 되는 문제점을 방지하기 위해서이다.The reason for this is that, in the initial solid fuel, in order to achieve the overall combustion by taking into consideration the solid characteristic, it is necessary to carry out a high-speed induced inversion, whereas in the case of the charcoal burning mode fuel, So that the combustion can not be performed due to the high speed.
따라서 본 발명에서는 일정 속도가 유지되는 체인스토커(100)와 속도 변화가 가능한 다단 이동식 화격자(200)를 함께 이용한다.Therefore, in the present invention, the
즉, 고체 펠릿의 초기 상태인 가스화 모드(Gasification Mode) 상태, 불꽃 연소 모드(Flame burning Mode) 상태에서는 이동식 화격자를 적용하여 빨리 이동시켜 이동 연소시키고, 펠릿의 후반 상태인 숯 연소모드(Charcoal burning Mode) 상태에서는 체인 스토커를 적용하여 느리게 고정된 속도로 이동시킴으로써, 효율적인 연소 작업을 도모한다.That is, in the gasification mode and the flame burning mode, which are the initial states of the solid pellets, the movable grate is applied to move and burn the pellet rapidly, and the charcoal burning mode ), The chain stoker is applied and moved at a slow fixed speed, thereby achieving an efficient combustion operation.
한편, 체인스토커(100)와 다단 이동식 화격자(200)의 구간 길이는 5:5 또는 4:6이 될 수 있다.On the other hand, the section length between the
또한, 체인스토커(100)와 다단 이동식 화격자(200)에서의 펠릿의 이동속도는 0.2:1이 될 수 있다. 즉, 1:5의 속도 비율을 가질 수 있다.In addition, the moving speed of the pellet in the
한편, 전술한 것과 같이, 펠릿은 연소되어 완전히 재로 될 때까지 Gasification, Flame burning, Charcoal mode 3가지로 나뉜다.On the other hand, as described above, the pellets are divided into three types of gasification, flame burning, and charcoal mode until they are completely burned.
이때, 목재 펠릿은 여러 가지의 형상으로 떨어져 연소가 일어나지만 형상과는 상관없이 초기 점화나 불꽃 연소가 일어나는 시간의 차이는 없다. At this time, the wood pellets fall into various shapes and combustion occurs, but there is no difference in the time during which the initial ignition or the flame combustion occurs regardless of the shape.
단, 불꽃이 소멸된 후 숯의 형태일 때는 공기를 받는 면적이 많을수록 연소시간은 단축되었다.However, when the flame was destroyed and the area of the charcoal was larger, the burning time was shortened.
체인스토커(100)에 전달된 펠릿의 상태는 Charcoal mode의 숯의 형태에 해당한다.The state of the pellet transferred to the
본 발명에 따른 체인스토커(100)는 복수의 공기공급구멍(미도시)를 적어도 일부에 포함할 수 있다.The
즉, 본 발명에 따른 공기공급구멍을 통해 공기를 받는 면적이 넓어지게 되므로, Charcoal mode의 숯의 형태인 펠릿의 연소시간은 크게 단축될 수 있다.That is, since the area of receiving the air through the air supply hole according to the present invention is widened, the burning time of the pellet in the form of charcoal mode charcoal mode can be greatly shortened.
또한, 숯은 산소 농도가 높을수록 연소시간은 단축되고, 가장 대기에 가까운 공기를 숯에 불어 주는 것이 연소시간을 단축 하는데 큰 효과를 줄 수 있으므로, 공기공급구멍을 통해 유입되는 산소를 이용하여 숯의 형태인 펠릿의 연소시간은 크게 단축시킬 수 있다. The higher the oxygen concentration of the char, the shorter the burning time, and blowing the air nearest to the atmospheric air to the char is effective for shortening the burning time. Therefore, The burning time of the pellets in the form of a pellet can be greatly shortened.
여기서 공기공급구멍으로 유입되는 산소는 외부공기 공급팬(300)을 통해 외부공간으로부터 획득될 수 있다.Here, the oxygen introduced into the air supply hole can be obtained from the external space through the external
전술한 본 발명의 구성이 적용되는 경우, 고체 펠릿의 초기 상태인 가스화 모드(Gasification Mode) 상태, 불꽃 연소 모드(Flame burning Mode) 상태에서는 이동식 화격자를 적용하여 빨리 이동시켜 이동 연소시키고, 펠릿의 후반 상태인 숯 연소모드(Charcoal burning Mode) 상태에서는 체인 스토커를 적용하여 느리게 고정된 속도로 이동시킴으로써, 효율적인 연소 작업을 도모할 수 있다는 효과가 보장된다.In the gasification mode and the flame burning mode, which are the initial states of the solid pellet, the movable grate is applied to the solid pellet to move and burn the solid pellet in the second half of the pellet, In the charcoal burning mode, the chain stoker is applied to move at a slow fixed speed, thereby ensuring an efficient combustion operation.
한편, 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The present invention can also be embodied as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and may be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet) . In addition, the computer-readable recording medium may be distributed over network-connected computer systems so that computer readable codes can be stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers of the technical field to which the present invention belongs.
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.It should be noted that the above-described apparatus and method are not limited to the configurations and methods of the embodiments described above, but the embodiments may be modified so that all or some of the embodiments are selectively combined .
Claims (13)
상기 다단 이동식 화격자 각각은,
지지부재를 통해 고정 설치되는 적어도 한쌍의 고정단;
상기 한쌍의 고정단 사이에 구비되는 적어도 한쌍의 이동단;
상기 이동단에 연결되는 다수의 추진축; 및
상기 추진축을 왕복구동하여 상기 이동단을 왕복이동시켜 상기 고체연료를 제 1 이동시키는 구동수단;을 포함하고,
상기 체인스토커는,
서로 이격되어 설치되는 복수의 구동휠; 및
상기 복수의 구동휠을 이용하여 회전하고, 상기 회전을 통해 상기 다단 이동식 화격자로부터 전달받은 고체연료를 제 2 이동시키는 체인부;를 포함하며,
상기 제 1 이동의 속도는 상기 제 2 이동의 속도보다 빠르고,
상기 제 2 이동의 속도는 일정한 것을 특징으로 하는, 연소 시스템.A multi-stage movable grate for first moving the solid fuel; And a chain stoker connected to an end of the multi-stage movable grate to move a solid fuel transferred from the multi-stage movable grate to a second position,
Each of the multi-stage movable grate,
At least a pair of fixed ends fixedly installed through the support member;
At least a pair of movable ends provided between the pair of fixed ends;
A plurality of propelling shafts connected to the moving end; And
And drive means for reciprocating the propelling shaft to reciprocate the movable stage to first move the solid fuel,
In the chain stocker,
A plurality of drive wheels disposed to be spaced apart from each other; And
And a chain portion rotating using the plurality of driving wheels to move the solid fuel transferred from the multi-stage movable grate through the rotation,
Wherein the rate of the first movement is faster than the rate of the second movement,
Wherein the rate of said second movement is constant.
상기 고체연료는 목재펠릿이고,
상기 제 1 이동되는 고체연료는 가스화 모드(Gasification Mode) 상태 및 불꽃 연소 모드(Flame burning Mode) 상태 중 적어도 하나이고,
상기 제 2 이동되는 고체연료는 숯 연소모드 상태(Charcoal mode state)인 것을 특징으로 하는, 연소 시스템.The method according to claim 1,
The solid fuel is a wood pellet,
Wherein the first moving solid fuel is at least one of a gasification mode and a flame burning mode,
And the second transferred solid fuel is in a charcoal mode state.
상기 제 1 이동의 속도는, 상기 다단 이동식 화격자와 체인스토커 간의 이격거리에 대응하여 기 설정된 비율로 느려지는 것을 특징으로 하는, 연소 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the speed of the first movement is slowed at a predetermined rate corresponding to the distance between the multi-stage movable grate and the chain stoker.
상기 제 1 이동의 속도와 상기 제 2 이동의 속도의 비는 5: 1 이고,
상기 다단 이동식 화격자의 제 1 이동 길이와 상기 체인스토커의 제 2 이동 길이의 비는 5:5 또는 6:4 인 것을 특징으로 하는, 연소 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the ratio of the rate of the first movement to the rate of the second movement is 5: 1,
Wherein the ratio of the first travel length of the multi-stage movable grate to the second travel length of the chain stocker is 5: 5 or 6: 4.
외부로부터 공기를 공급받는 팬(fan);을 더 포함하고,
상기 체인스토커는, 상기 팬으로부터 획득한 공기를 상기 체인스토커에 전달된 고체연료에 공급하는 복수의 공기공급구멍;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 연소 시스템.The method according to claim 1,
And a fan for supplying air from the outside,
Wherein the chain stoker further comprises a plurality of air supply holes for supplying the air obtained from the fan to the solid fuel delivered to the chain stocker.
상기 다단 이동식 화격자 각각은,
상기 이동단의 하부측에 구비되며, 고체연료의 이동방향으로 갈수록 높이가 작아지는 다수의 레일; 및
상기 추진축과 상기 레일 사이에 구비되는 바퀴;를 더 포함하고,
상기 구동수단은 상기 추진축 각각을 이동시키는 것을 특징으로 하는, 연소 시스템.The method according to claim 1,
Each of the multi-stage movable grate,
A plurality of rails provided on a lower side of the moving end, the rails being smaller in height in a moving direction of the solid fuel; And
And a wheel provided between the propeller and the rail,
And the drive means moves each of the propeller shafts.
상기 다단 이동식 화격자는 3단 이동식 화격자 또는 5단 이동식 화격자인 것을 특징으로 하는, 연소 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the multi-stage mobile grate is a three-stage mobile grate or a five-stage mobile grate.
상기 다단 이동식 화격자의 말단에 연결된 체인스토커를 이용하여 상기 다단 이동식 화격자로부터 전달받은 고체연료를 제 2 이동시키는 단계;를 포함하되,
상기 다단 이동식 화격자 각각은,
지지부재를 통해 고정 설치되는 적어도 한쌍의 고정단;
상기 한쌍의 고정단 사이에 구비되는 적어도 한쌍의 이동단;
상기 이동단에 연결되는 다수의 추진축; 및
상기 추진축을 왕복구동하여 상기 이동단을 왕복이동시켜 상기 고체연료를 제 1 이동시키는 구동수단;을 포함하고,
상기 체인스토커는,
서로 이격되어 설치되는 복수의 구동휠; 및
상기 복수의 구동휠을 이용하여 회전하고, 상기 회전을 통해 상기 다단 이동식 화격자로부터 전달받은 고체연료를 제 2 이동시키는 체인부;를 포함하며,
상기 제 1 이동의 속도는 상기 제 2 이동의 속도보다 빠르고,
상기 제 2 이동의 속도는 일정한 것을 특징으로 하는, 연소방법.A first movement of the solid fuel using a multi-stage movable grate; And
Moving the solid fuel transferred from the multi-stage movable grate using a chain stocker connected to the end of the multi-stage movable grate,
Each of the multi-stage movable grate,
At least a pair of fixed ends fixedly installed through the support member;
At least a pair of movable ends provided between the pair of fixed ends;
A plurality of propelling shafts connected to the moving end; And
And drive means for reciprocating the propelling shaft to reciprocate the movable stage to first move the solid fuel,
In the chain stocker,
A plurality of drive wheels disposed to be spaced apart from each other; And
And a chain portion rotating using the plurality of driving wheels to move the solid fuel transferred from the multi-stage movable grate through the rotation,
Wherein the rate of the first movement is faster than the rate of the second movement,
Wherein the rate of said second movement is constant.
상기 고체연료는 목재펠릿이고,
상기 제 1 이동되는 고체연료는 가스화 모드(Gasification Mode) 상태 및 불꽃 연소 모드(Flame burning Mode) 상태 중 적어도 하나이고,
상기 제 2 이동되는 고체연료는 숯 연소모드 상태(Charcoal mode state)인 것을 특징으로 하는, 연소방법.10. The method of claim 9,
The solid fuel is a wood pellet,
Wherein the first moving solid fuel is at least one of a gasification mode and a flame burning mode,
And the second transferred solid fuel is in a charcoal mode state.
상기 제 1 이동의 속도는, 상기 다단 이동식 화격자와 체인스토커 간의 이격거리에 대응하여 기 설정된 비율로 느려지는 것을 특징으로 하는, 연소방법.10. The method of claim 9,
Wherein the rate of the first movement is slowed at a predetermined rate corresponding to the distance between the multi-stage movable grate and the chain stocker.
팬(fan)을 이용하여 외부로부터 공기를 공급받는 단계; 및
상기 체인스토커에 포함된 복수의 공기공급구멍을 이용하여, 상기 팬으로부터 획득한 공기를 상기 체인스토커에 전달된 고체연료에 공급하는 단계;를 더 포함하는, 연소방법.10. The method of claim 9,
Receiving air from the outside using a fan; And
And supplying air obtained from the fan to the solid fuel delivered to the chain stocker using a plurality of air supply holes included in the chain stocker.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130157760A KR20150071742A (en) | 2013-12-18 | 2013-12-18 | Combustion system using moving gate device combined with chain stoker |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130157760A KR20150071742A (en) | 2013-12-18 | 2013-12-18 | Combustion system using moving gate device combined with chain stoker |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20150071742A true KR20150071742A (en) | 2015-06-29 |
Family
ID=53517901
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020130157760A KR20150071742A (en) | 2013-12-18 | 2013-12-18 | Combustion system using moving gate device combined with chain stoker |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20150071742A (en) |
-
2013
- 2013-12-18 KR KR1020130157760A patent/KR20150071742A/en active Search and Examination
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7788897B2 (en) | Low emissions combustion apparatus and method | |
US9359947B2 (en) | Gradual oxidation with heat control | |
US9347664B2 (en) | Gradual oxidation with heat control | |
US8980192B2 (en) | Gradual oxidation below flameout temperature | |
US8926917B2 (en) | Gradual oxidation with adiabatic temperature above flameout temperature | |
US9353946B2 (en) | Gradual oxidation with heat transfer | |
US9359948B2 (en) | Gradual oxidation with heat control | |
US9381484B2 (en) | Gradual oxidation with adiabatic temperature above flameout temperature | |
US8807989B2 (en) | Staged gradual oxidation | |
US20130236839A1 (en) | Gradual oxidation with heat control | |
US20130232942A1 (en) | Gradual oxidation with gradual oxidizer warmer | |
US20130232947A1 (en) | Staged gradual oxidation | |
US20130232876A1 (en) | Gradual oxidation with heat transfer | |
US20130232940A1 (en) | Gradual oxidation below flameout temperature | |
US20130233213A1 (en) | Hybrid gradual oxidation | |
US20130232944A1 (en) | Gradual oxidation with heat control | |
US20130236845A1 (en) | Gradual oxidation with heat control | |
US20130232982A1 (en) | Gradual oxidation and autoignition temperature controls | |
US20130232874A1 (en) | Gradual oxidation and autoignition temperature controls | |
US8671917B2 (en) | Gradual oxidation with reciprocating engine | |
AR033676A1 (en) | LOW NOX APPARATUS AND METHODS FOR BURNING LIQUID AND GASEOUS FUELS | |
Chao et al. | The investigation of the coal ignition temperature and ignition characteristics in an oxygen-enriched FBR | |
KR20040075924A (en) | SMokeless Porous Carbon Productiuon Method and its Production System | |
Razmjoo et al. | Characterization of hot gas in a 4 MW reciprocating grate boiler | |
KR101521855B1 (en) | Combustion system using multi chain stoker |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
AMND | Amendment |