KR20160089558A

KR20160089558A - 혼합 연소를 위한 연료 공급 장치 및 이를 이용한 연료 공급 방법

Info

Publication number: KR20160089558A
Application number: KR1020150008495A
Authority: KR
Inventors: 김주섭
Original assignee: 우경기술주식회사
Priority date: 2015-01-19
Filing date: 2015-01-19
Publication date: 2016-07-28

Abstract

본 발명은 PKS 연료 등의 연소 시에 다이옥신 발생을 억제할 수 있는 연료 공급 장치를 제공함에 목적이 있다.
본 발명에 따른 연료 공급 장치는, 연소실을 가지는 버너에 고체 연료를 공급하기 위한 연료 공급 장치에 있어서, 펠릿 연료가 저장되고, 하단에 상기 펠릿 원료가 공급될 수 있도록 제1 공급구가 형성되는 제1 호퍼; 팜껍질 연료가 저장되고, 하단에 상기 팜껍질 원료가 공급될 수 있도록 제2 공급구가 형성되는 제2 호퍼; 상기 제1 호퍼로부터 상기 연소실로 상기 펠릿 연료를 공급하기 위한 제1 이송부; 및 상기 제2 호퍼로부터 상기 연소실로 상기 팜껍질 연료를 공급하기 위한 제2 이송부를 포함할 수 있다.

Description

혼합 연소를 위한 연료 공급 장치 및 이를 이용한 연료 공급 방법{FUEL SUPPLY APPARATUS AND FUEL SUPPLY METHOD USING THE SAME FOR MIXED COMBUSTION}

본 발명은, 혼합 연소를 위한 연료 공급 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 버너 등에 이종의 연료를 연소 상황에 따라 동시 또는 차등 공급하기 위한 연료 공급 장치에 관한 것이다.

현재 사용되고 있는 보일러는 산업용 보일러에서부터 가정용 보일러에 이르기까지 다양한 구조가 존재한다. 버너를 위한 연료로는 기름이나 가스, 고체 연료 등이 사용될 수 있는데, 이 중에서 기름이나 가스의 경우에 열효율이 높고 취급이 용이하며, 연소 후에 재가 발생하지 않으므로 광범위하에 사용되었다.

하지만, 기름이나 가스 등의 가격 상승으로 인하여 경제성이 저하되고, 연소 시 발생하는 배기 가스 중의 유해 성분으로 인하여 대기 오염을 유발하는 단점이 있다. 따라서, 최근에는 상대적으로 저렴하고, 유해 가스 발생을 줄일 수 있는 고체 연료의 사용이 증가하는 추세이다.

고체 연료는 다양한 종류가 있는데, 펠릿, 우드칩 및 팜껍질(PKS) 등이 있다. 펠릿은 목재의 부산물이나 톱밥, 경제성이 낮은 목재의 파쇄물 등을 고압으로 압축하여 성형한 고형물로서, 일반 목재에 비하여 밀도 및 열량이 높고, 운반, 보관 및 사용이 편리하며, 공해 물질 발생이 비교적 적은 장점이 있다.

팜껍질은 야자 열매 껍질을 이용한 연료로서 PKS(Palm Kernel Shell)로 불리며, 가격이 매우 저렴한 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 버너의 구조를 나타내는 도면으로서, 원통형의 연소실(10) 일측에 연료 공급관(40)이 구성되고, 연료 공급관(40)을 통하여 연소실(10) 내부로 공급되는 고체 연료는 연소실(10) 하부로부터 적층되어 쌓인다. 연소실(10) 하단에는 연소된 재가 배출될 수 있는 배출구(30)가 형성되고, 연소실(10) 상부에는 연소되는 고체 연료로부터 발생하는 배기 가스가 배출될 수 있는 배기구(20)가 형성된다. 연소실(10)에는 연소실(10)과 연결되는 송풍부(50)로부터 외기가 공급될 수 있고, 배기구(20)를 통하여 배출되는 고온의 배기 가스는 보일러 등에 사용될 수 있다. 또한, 배출구(30)에는 배출 롤러(60)가 회전 가능하도록 결합되고, 배출 롤러(60)의 회전에 의해 연소된 재가 연소실(10)로부터 배출될 수 있다.

하지만, 종래의 버너에 따르면, 연료로서 고품질의 펠릿을 사용하는 경우에는 연소 가스 중에 유해 가스 발생이 적고, 특히 다이옥신이 거의 발생하지 않으나, 고품질의 펠릿 가격이 비싸 버너 운용비가 많이 소모되어 경제성이 떨어지는 단점이 있다. 또한, 펠릿 대신에 저렴한 PKS를 사용하는 경우에는 다이옥신이 다량 발생하는 문제점이 있다. PKS는 850℃ 이상의 온도에서 연소될 때는 다이옥신의 발생이 억제되지만, 850℃ 이하의 온도에서는 다이옥신이 다량 발생한다, 특히 버너에 투입되는 PKS가 연소되기 시작하여 850℃의 연소 온도에 도달하기 전 및 버너의 가동 종료 시에 850℃ 이하로 온도가 낮아질 때 집중적으로 발생한다. 따라서, 대기 오염을 유발하고, 보일러 근처에서 작업하는 작업자에게 유해한 문제점이 있다.

한국공개특허 제2012-0038620호(2012.04.24.)

본 발명은 PKS 연료의 연소 시에 다이옥신 발생을 억제할 수 있는 연료 공급 장치를 제공함에 목적이 있다.

본 발명은 연료 비용을 절감할 수 있는 연료 공급 장치를 제공함에 목적이 있다.

본 발명에 따른 연료 공급 장치는, 연소실을 가지는 버너에 고체 연료를 공급하기 위한 연료 공급 장치에 있어서, 펠릿 연료가 저장되고, 하단에 상기 펠릿 원료가 공급될 수 있도록 제1 공급구가 형성되는 제1 호퍼; 팜껍질 연료가 저장되고, 하단에 상기 팜껍질 원료가 공급될 수 있도록 제2 공급구가 형성되는 제2 호퍼; 상기 제1 호퍼로부터 상기 연소실로 상기 펠릿 연료를 공급하기 위한 제1 이송부; 및 상기 제2 호퍼로부터 상기 연소실로 상기 팜껍질 연료를 공급하기 위한 제2 이송부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 이송부는, 원통 형상을 가지고, 일단에 상기 제1 공급구와 연결되는 제1 투입구가 형성되며, 타단에 제1 배출구가 형성되는 제1 이송관; 상기 제1 이송관의 내부를 따라 배치되는 제1 회전축; 상기 제1 회전축을 따라 결합되는 스크류; 및 상기 제1 회전축의 회전을 위하여 상기 제1 회전축에 연결되는 제1 모터를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 이송부는, 원통 형상을 가지고, 일단에 상기 제2 공급구와 연결되는 제2 투입구가 형성되며, 타단에 제2 배출구가 형성되는 제1 이송관; 상기 제2 이송관의 내부를 따라 배치되는 제2 회전축; 상기 제2 회전축을 따라 결합되는 스크류; 및 상기 제2 회전축의 회전을 위하여 상기 제2 회전축에 연결되는 제2 모터를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 배출구 및 상기 제2 배출구에 연결되는 배출 호퍼를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 초기 연소 시에 상기 연소실에 상기 펠릿 연료만을 공급하고, 상기 연소실의 온도가 850℃ 이상이 되면 상기 팜껍질 연료의 공급을 시작하여 상기 펠릿 연료에 대한 상기 팜껍질 연료의 비율을 순차적으로 높일 수 있다.

바람직하게는, 연소를 중단하기 위하여 상기 펠릿 연료에 대한 상기 팜껍질 연료의 비율을 순차적으로 낮추어 상기 연소실의 온도 850℃ 이상에서 상기 팜껍질 연료를 모두 연소시킬 수 있다.

본 발명에 따른 연료 공급 장치는, 고체 연료 투입을 조절하여 PKS의 연소로 인한 다이옥신 발생을 억제하여 대기 오염을 방지할 수 있고, 저렴한 PKS를 이용하여 연료비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 버너의 구조를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 연료 공급 장치의 사시도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 연료 공급 장치의 측면도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 연료 공급 장치의 이송부의 평면도 및
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 연료 공급 장치의 투입 호퍼를 나타내는 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 연료 공급 장치의 사시도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 연료 공급 장치의 측면도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 연료 공급 장치의 이송부의 평면도 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 연료 공급 장치의 투입 호퍼를 나타내는 도면 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 연료 공급 장치의 버너 연료 공급을 나타내는 도면이다.

본 발명의 일실시예에 따른 연료 공급 장치는 호퍼, 이송부 및 투입부를 포함한다.

호퍼는 격벽에 의해 내부 공간이 분리되어 제1 호퍼(310) 및 제2 호퍼(320)로 구성되고, 제1 호퍼(310)의 하단에는 제1 호퍼(310) 내부의 원료가 공급될 수 있도록 제1 공급구(311)가 형성되고, 제2 호퍼(320)의 하단에는 제1 호퍼(310) 내부의 원료가 공급될 수 있도록 제2 공급구(321)가 형성된다.

이송부는 호퍼로부터 공급되는 연료를 이송하기 위한 것으로 제1 이송부(100) 및 제2 이송부(200)로 구성된다.

제1 이송부(100)는 제1 이송관(110) 및 제1 스크류(121)를 포함한다. 제1 이송관(110)은 원통 형상으로서 일단에 제1 투입구(111)가 형성되고, 타단에는 제1 배출구(112)가 형성된다. 제1 이송관(110) 내부에는 제1 이송관(110)을 따라 제1 회전축(120)이 배치되고, 제1 회전축(120)에는 제1 회전축(120)을 따라 스크류가 결합된다. 제1 회전축(120)의 일단은 제1 모터(130)에 연결되고, 제1 모터(130)의 구동에 따라 제1 회전축(120)은 제1 이송관(110) 내부에서 회전할 수 있다.

제2 이송부(200)는 제2 이송관(210) 및 제2 스크류(221)를 포함한다. 제2 이송관(210)은 원통 형상으로서 일단에 제2 투입구(211)가 형성되고, 타단에는 제2 배출구(212)가 형성된다. 제2 이송관(210) 내부에는 제2 이송관(210)을 따라 제2 회전축(220)이 배치되고, 제2 회전축(220)에는 제2 회전축(220)을 따라 스크류가 결합된다. 제2 회전축(220)의 일단은 제2 모터(230)에 연결되고, 제2 모터(230)의 구동에 따라 제2 회전축(220)은 제2 이송관(210) 내부에서 회전할 수 있다.

제1 이송관(110)의 제1 투입구(111)는 제1 호퍼(310)의 제1 공급구(311)에 내부가 통하도록 연결되고, 제2 이송관(210)의 제2 투입구(211)는 제2 호퍼(320)의 제2 공급구(321)에 내부가 통하도록 연결된다. 따라서, 제1 호퍼(310)의 연료는 제1 회전축(120)이 회전함에 따라 제1 호퍼(310) 내부로부터 제1 공급구(311)를 지나 제1 이송관(110)의 제1 투입구(111)로 투입되며, 제1 스크류(121)를 따라서 제1 이송관(110) 내부를 통과하여 제1 배출구(112)로 배출된다. 또한, 제2 호퍼(320)의 연료는 제2 회전축(220)이 회전함에 따라 제2 호퍼(320) 내부로부터 제2 공급구(321)를 지나 제2 이송관(210)의 제2 투입구(211)로 투입되며, 제2 스크류(221)를 따라서 제2 이송관(210) 내부를 지나 제2 배출구(212)로 배출된다. 이때, 제1 배출구(112) 및 제2 배출구(212)는 버너의 연소실 측에 배치되고, 제1 배출구(112) 및 제2 배출구(212)에는 배출 호퍼(400)가 구비되며, 제1 배출구(112) 및 제2 배출구(212)로부터 배출되는 연료는 배출 호퍼(400)를 통하여 버너로 공급될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 연료 공급 장치의 연료 공급을 위한 동작은 다음과 같다. 제1 호퍼(310)에 양질의 목재 펠릿이 적재되고, 제2 호퍼(320)에는 PKS가 적재된다. 제1 모터(130)의 작동에 의해 제1 회전축(120)이 회전하면, 제1 호퍼(310)의 펠릿은 제1 호퍼(310) 하부의 제1 공급구(311)로부터 제1 투입구(111)를 통하여 제1 이송관(110)으로 투입된다. 제1 이송관(110)으로 투입되는 펠릿은 제1 스크류(121)에 의해 제1 이송관(110)을 지나고, 제1 배출구(112)를 통하여 배출 호퍼(400)로 공급되며, 배출 호퍼(400)로부터 버너의 연소실로 투입된다. 연소실의 펠릿이 착화하고, 펠릿의 연소에 의해 연소실의 온도가 지속적으로 상승하여 850℃가 되면 PKS가 투입될 수 있으며, 연소실의 온도는 온도 센서(미도시)에 의해 측정될 수 있다. 제2 모터(230)가 작동하여 제2 회전축(220)이 회전하면, 제2 호퍼(320)의 PKS는 제2 이송관(210)을 지나 배출 호퍼(400)를 통하여 연소실로 공급된다. 이때, PKS가 공급되기 시작함에 따라 펠릿의 공급량은 감소될 수 있다. 예를 들어, 초기 펠릿 공급량이 10이라고 가정할 때, PKS가 공급되기 시작하는 양이 3이라면 펠릿 공급량이 7로 감소하여 펠릿 공급량 대 PKS 공급량은 7 : 3이 될 수 있다. 이 비율은 연소실 온도가 상승함에 따라 차츰 변화하여 펠릿 공급량 대 PKS 공급량의 비율이 7 : 3 에서 5 : 5로 변화하고, 다시 3 : 7로 변화할 수 있다. 즉, 연소실 온도 상승에 따라 PKS의 상대적인 공급 비율이 높아질 수 있다. 따라서, 저렴한 PKS를 다량으로 사용하여 연소함으로써 버너 연소 비용을 절감할 수 있다. 또한, PKS를 850℃ 이상의 분위기에서 PKS의 연소를 시작함으로써 다이옥신 발생을 억제할 수 있다.

또한, 버너의 작동을 중지할 때, PKS의 공급 비율을 낮추어 연소실 온도 850℃ 이상에서 PKS가 모두 연소되도록 한다. 따라서, PKS가 모두 연소된 상태에서 연소실 온도가 850℃ 이하로 낮아짐으로써 다이옥신 발생을 차단할 수 있다.

하지만 본 발명에 따르면, 저렴한 PKS를 이용하여 버너 연료비를 절감할 수 있으므로 경제성이 뛰어나며, PKS의 다이옥신 발생을 억제하여 대기 오염을 방지할 수 있는 장점이 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

100: 제1 이송부 110: 제1 이송관
111: 제1 투입구 112: 제1 배출구
120: 제1 회전축 121: 제1 스크류
130: 제1 모터
200: 제2 이송부 210: 제2 이송관
211: 제2 투입구 212: 제2 배출구
220: 제2 회전축 221: 제2 스크류
230: 제2 모터
310: 제1 호퍼 311: 제1 공급구
320: 제2 호퍼 321: 제2 공급구
400: 배출 호퍼

Claims

연소실을 가지는 버너에 고체 연료를 공급하기 위한 연료 공급 장치에 있어서,
펠릿 연료가 저장되고, 하단에 상기 펠릿 원료가 공급될 수 있도록 제1 공급구가 형성되는 제1 호퍼;
팜껍질 연료가 저장되고, 하단에 상기 팜껍질 원료가 공급될 수 있도록 제2 공급구가 형성되는 제2 호퍼;
상기 제1 호퍼로부터 상기 연소실로 상기 펠릿 연료를 공급하기 위한 제1 이송부; 및
상기 제2 호퍼로부터 상기 연소실로 상기 팜껍질 연료를 공급하기 위한 제2 이송부
를 포함하는 연료 공급 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 이송부는,
원통 형상을 가지고, 일단에 상기 제1 공급구와 연결되는 제1 투입구가 형성되며, 타단에 제1 배출구가 형성되는 제1 이송관;
상기 제1 이송관의 내부를 따라 배치되는 제1 회전축;
상기 제1 회전축을 따라 결합되는 스크류; 및
상기 제1 회전축의 회전을 위하여 상기 제1 회전축에 연결되는 제1 모터
를 포함하는 연료 공급 장치.
제2항에 있어서, 상기 제2 이송부는,
원통 형상을 가지고, 일단에 상기 제2 공급구와 연결되는 제2 투입구가 형성되며, 타단에 제2 배출구가 형성되는 제1 이송관;
상기 제2 이송관의 내부를 따라 배치되는 제2 회전축;
상기 제2 회전축을 따라 결합되는 스크류; 및
상기 제2 회전축의 회전을 위하여 상기 제2 회전축에 연결되는 제2 모터
를 포함하는 연료 공급 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 배출구 및 상기 제2 배출구에 연결되는 배출 호퍼
를 더 포함하는 연료 공급 장치.
제4항의 연료 공급 장치를 이용한 연료 공급 방법에 있어서,
초기 연소 시에 상기 연소실에 상기 펠릿 연료만을 공급하고, 상기 연소실의 온도가 850℃ 이상이 되면 상기 팜껍질 연료의 공급을 시작하여 상기 펠릿 연료에 대한 상기 팜껍질 연료의 비율을 순차적으로 높이는 것을 특징으로 하는 연료 공급 방법.
제5항에 있어서,
연소를 중단하기 위하여 상기 펠릿 연료에 대한 상기 팜껍질 연료의 비율을 순차적으로 낮추어 상기 연소실의 온도 850℃ 이상에서 상기 팜껍질 연료를 모두 연소시키는 것을 특징으로 하는 연료 공급 방법.