KR20160095417A - 사이클론 집진장치를 이용한 펠렛 보일러 설비 - Google Patents

사이클론 집진장치를 이용한 펠렛 보일러 설비 Download PDF

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Abstract

본 발명은 보일러용 사이클론 집진장치 및 이를 이용한 펠렛 보일러 설비에 관한 것이다.
본 발명의 보일러용 사이클론 집진장치는, 보일러에서 배출된 배기가스가 유입되는 가스유입구(110) 및 배기가스가 배출되는 가스배출구(120)가 형성되어 있으며, 가스유입구(110)와 가스배출구(120)의 사이에 튜브설치공간(130)이 형성되어 있으며, 상기 튜브설치공간(130)의 하부에는 호퍼(140)와 연결되어 배기가스 중의 분진이 저장되는 분진저장탱크(150)가 연결되어 있는 본체(100)와; 상기 본체(100)의 튜브설치공간(130)에 설치되어 있되, 가스유입구(110)와 가스배출구(120)가 차단되도록 일측 선단은 가스유입구(110) 상측의 내벽에 연결되어 있고, 타측은 가스배출구(120) 하측의 내벽에 연결되어 튜브설치공간(130)을 하측의 가스유입공간(131)과 상측의 가스배출공간(132)으로 분리시키는 분리판(200)과; 상기 튜브설치공간(130) 내부에 설치되어 있고, 상부는 상기 가스유입공간(131)과 연통되어 가스유입구(110)를 통해 유입된 배기가스로 하여금 호퍼(140) 측을 향해 이동되도록 가이드하되, 하부는 축경되는 형상을 취하는 외측튜브(300)와; 상부는 상기 분리판(200) 상측으로 돌출되어 가스배출공간(132)과 연통되고, 하부는 상기 외측튜브(300) 내부로 설치되어 있으며, 외주면이 외측튜브(300)와 이격되어 제1이동통로(410)를 형성하고, 외주면에 나선형으로 이루어진 가이드날개(420)가 형성되어 제1이동통로(410)를 통과하는 배기가스가 나선형으로 회전하면서 이동하도록 하며, 내부가 빈 관 형태로 형성되어 있어 분진이 분리된 배기가스가 상향 이동하는 제2이동통로(430)가 형성되어 있는 내측튜브(400)와; 상기 가스유입공간(131)의 상기 외측튜브(300) 하단으로부터 이격된 지점에 설치되어 있어 가스유입공간(131) 하측으로 열교환공간(510)을 형성하는 하부분리판(500)과; 상기 열교환공간(510)과 연통되도록 상기 본체(100) 양측에 연결되어 있고, 일측으로는 외기가 유입되고, 타측으로는 열교환공간(510)에서 열교환된 공기가 배출되도록 이루어진 열교환배관(600);을 포함하여 구성되며, 본 발명의 펠렛 보일러 설비는 펠렛이 저장되는 펠렛저장호퍼(10), 펠렛이 연소되는 보일러(20), 보일러(20)에서 연소된 연소가스를 집진 처리하여 배출하되, 필터(51) 및 외기공급장치(50)를 통해 외기를 여과 및 공급하여 열교환공간(510)을 통과시키면서 폐열을 통해 가열된 상태로 보일러(20)의 외기공급부(25)로 공급하여 연소효율을 높이는 집진장치(30)를 포함하여 구성되고, 보일러(20)는 펠렛을 분산시키는 펠렛분산부(22), 펠렛분산부를 냉각시키는 냉각수공급부(24), 냉각수공급부(24)와 펠렛분산부(22)를 이격시켜 냉각수의 과열을 방지하고, 펠렛분산부(22)의 열손상을 방지하는 플레이트부(23), 플레이트부(23)에 안착된 펠렛을 비산시키는 외기공급부(25)로 구성된 연소부(29)가 구비된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 집진장치로 유입된 배기가스와 배출되는 배기가스를 구획짓는 분리판 하부에 하부분리판을 설치하여 열교환공간을 형성하고, 열교환공간에 열교환배관을 연결하여 외기로 하여금 열교환공간을 통과시켜 배기가스와 열교환시킨 후 가열된 공기를 보일러 연료의 연소를 위한 공기로 활용하거나 펠렛과 같은 보일러 연료의 비산을 위한 공기로 활용함으로써 에너지 효율을 높일 수 있게 된다.

Description

보일러용 사이클론 집진장치 및 이를 이용한 펠렛 보일러 설비{Cyclone dust collector for boiler and Pellet boiler equipment using it}
본 발명은 보일러의 배기가스 중의 분진과 같은 이물질을 분리하여 배출할 수 있도록 한 보일러에 관한 것으로, 배기가스가 유입된 외측튜브를 감싼 열교환층을 형성하여 외기를 유입시켜 열교환시킴으로써 보일러의 연료 연소나 연료 비산 등에 필요한 외기를 가열시켜 에너지 효율을 높일 수 있도록 한, 보일러용 사이클론 집진장치 및 이를 이용한 펠렛 보일러 설비에 관한 것이다.
연관 보일러(Flue and smoke tube boiler)는 보일러통 속에 노통과 다수의 연관을 조합시킨 보일러를 말한다.
설치하기가 쉽고 외형에 비해 전열면적이 크며 보일러 효율이 높아 난방용 또는 공업용 보일러로 많이 사용되어 왔다.
규모가 큰 산업용 연관 보일러는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 펠렛이 저장된 저장호퍼(2)로부터 연관 보일러 본체(1)로 이송스크류를 통해 펠렛이 공급되며, 연관 보일러에서 펠렛을 연소시킨 후 발생한 배기가스는 흡입송풍기(3)로 흡입된 후 공해방지기(4)를 통해 1차 집진 처리된 후 배출된다.
공해방지기는 통상적으로 중력식 사이클론 집진기로 구성되는 것이 일반적이다.
연관 보일러 관련 기술을 살펴보면, "연관식 보일러"(한국 등록특허공보 제10-0632128호, 특허문헌 1)에는 연관 내부에 나선형으로 이루어진 나선판을 설치하여 연소 가스가 연관 내에서 체류하는 시간을 증대시켜 열효율 효율이 높아지도록 하였다.
이러한 특허문헌1을 살펴보면 연관에서의 열교환율을 최대로 높임에 따라 난방 효율을 극대화시킬 수 있고, 배출되는 배기가스의 온도가 낮게 배출되어 고열의 배기가스 배출로 인한 문제 발생을 방지할 수 있게 된다.
하지만, 내경이 작은 연관 내부에 나선형의 날개를 설치하거나, 열효율을 높이기 위해 한정된 공간에 최대한 많은 수의 연관을 설치하게 되는 경우 연관 내부에 배기가스 중의 분진, 재와 같은 이물질이 관로를 막아버리게 되는 문제점이 발생할 수 있다.
따라서, 배기가스의 온도를 최대한으로 낮추는 것, 열효율을 높이는 것은 현실적으로 한계가 있는 상태인 바, 결국 배기가스는 어느 정도의 고열인 상태로 배출되게 된다.
특히, "펠렛 버너"(한국 등록특허공보 제10-1262574호, 특허문헌 2)에는 펠렛을 원료로 하는 버너에 있어 연소가 이루어지는 노통 둘레로 다수의 공기공급구를 형성하여 충분한 산소 공급을 통해 연소가 이루어질 수 있게 하였는데, 최근의 보일러들은 이처럼 충분한 산소를 공급하는 기술이 제안되었기 때문에 순간적으로 매우 높은 온도까지 연소가 이루어지는 바, 배출되는 폐열의 낭비는 더욱 심각한 문제가 된다.
KR 10-0632128 (2006.09.28) KR 10-1262574 (2013.05.02)
본 발명의 보일러용 사이클론 집진장치 및 이를 이용한 펠렛 보일러 설비는 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 사이클론 집진장치 내부에 유입된 배기가스와 배출되는 배기가스를 구획짓는 분리판 하부에 하부분리판을 설치하여 열교환공간을 형성하고, 열교환공간에 열교환배관을 연결하여 외기로 하여금 열교환공간을 통과시켜 배기가스와 열교환시킨 후 가열된 공기를 보일러 연료의 연소를 위한 공기로 활용하거나 펠렛과 같은 보일러 연료의 비산을 위한 공기로 활용함으로써 에너지 효율을 높일 수 있게 하려는 것이다.
더불어, 열교환공간에서 외기와 열교환되는 외측튜브에 열교환핀을 다수 설치하여 접촉면적을 증대시켜 열교환 효율을 높일 수 있게 하려는 것이다.
또, 본 발명의 펠렛 보일러 설비는 외기를 여과하는 필터 및 여과된 외기를 보일러로 공급하는 외기공급장치가 연결된 열교환배관 중간 일측이 집진장치의 열교환공간과 연결됨으로써 외기가 폐열과 열교환되면서 가열된 채 보일러의 외기공급부로 공급됨으로써 연소효율을 높이려는 것이다.
또, 보일러 최선단의 연소공간에는 펠렛을 분산시키는 펠렛분산부, 평판부에 의해 펠렛을 펠렛분산부를 간접 냉각시켜 냉각수가 끓거나 펠렛분산부가 열손상되는 것을 방지하는 냉각수공급부 및 펠렛을 비산시키고 산소를 공급하는 외기공급부로 이루어진 연소부를 형성함에 따라 최초 연소공간에서의 연소율이 완전 연소에 가깝게 이루어지게 하려는 것이다.
본 발명의 보일러용 사이클론 집진장치는 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 보일러에서 배출된 배기가스가 유입되는 가스유입구(110)가 일측에 형성되어 있고, 타측에는 분진이 제거된 배기가스가 배출되는 가스배출구(120)가 형성되어 있으며, 가스유입구(110)와 가스배출구(120)의 사이에 튜브설치공간(130)이 형성되어 있으며, 상기 튜브설치공간(130)의 하부에는 호퍼(140)와 연결되어 배기가스 중의 분진이 저장되는 분진저장탱크(150)가 연결되어 있는 본체(100)와; 상기 본체(100)의 튜브설치공간(130)에 설치되어 있되, 가스유입구(110)와 가스배출구(120)가 차단되도록 일측 선단은 가스유입구(110) 상측의 내벽에 연결되어 있고, 타측 선단은 가스배출구(120) 하측의 내벽에 연결되어 튜브설치공간(130)을 하측의 가스유입공간(131)과 상측의 가스배출공간(132)으로 분리시키는 분리판(200)과; 상기 튜브설치공간(130) 내부에 수직 방향으로 설치되어 있고, 상부는 상기 가스유입공간(131)과 연통되어 가스유입구(110)를 통해 유입된 배기가스로 하여금 호퍼(140) 측을 향해 이동되도록 가이드하되, 하부는 상광하협 형상으로 축경되는 형상을 취하는 다수 개의 외측튜브(300)와; 상부는 상기 분리판(200) 상측으로 돌출되어 가스배출공간(132)과 연통되고, 하부는 상기 외측튜브(300) 내부로 설치되어 있으며, 외주면이 외측튜브(300)와 이격되어 제1이동통로(410)를 형성하고, 외주면에 나선형으로 이루어진 다수 개의 가이드날개(420)가 형성되어 제1이동통로(410)를 통과하는 배기가스가 나선형으로 회전하면서 이동하도록 하며, 내부가 빈 관 형태로 형성되어 있어 분진이 분리된 배기가스가 상향 이동하는 제2이동통로(430)가 형성되어 있는 내측튜브(400)와; 상기 가스유입공간(131)의 상기 외측튜브(300) 하단으로부터 상측으로 이격된 지점에 설치되어 있어 가스유입공간(131) 하측으로 열교환공간(510)을 형성하는 하부분리판(500)과; 상기 열교환공간(510)과 연통되도록 상기 본체(100) 양측에 연결되어 있고, 일측으로는 외기가 유입되고, 타측으로는 열교환공간(510)에서 열교환된 공기가 배출되도록 이루어진 열교환배관(600);을 포함하여 구성된다.
이러한 구성에 있어서, 상기 본체의 튜브설치공간(130) 내부에는 상기 분리판(200)과 상기 하부분리판(500) 사이에 인접한 외측튜브(300) 사이의 공간을 밀폐시켜 배기가스가 하부분리판(500)으로 이동하는 것을 방지하는 상부분리판(700)이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 외측튜브(300)는 열교환공간(510)에 위치한 부분의 표면에 유입된 외기와의 접촉 면적을 증대시키는 열교환핀(320)이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 보일러용 사이클론 집진장치를 이용한 펠렛 보일러 설비는 펠렛이 저장되는 펠렛저장호퍼(10)와; 일측은 상기 펠렛저장호퍼(10)로부터 펠렛을 공급받아 내부에서 연소시키며, 타측은 연소되어 발생한 배기가스가 배출되는 가스배출관(21)이 설치되어 있는 보일러(20)와; 가스유입구(110)가 상기 가스배출관(21)과 연결되어 배기가스 중의 분진을 분리한 채 배출하고, 일측에 열교환배관(600)을 통해 외기를 흡입하여 공급하는 외기공급장치(50) 및 흡입된 외기를 여과시키는 필터(51)가 구비되어 있으며, 타측은 상기 보일러(20)와 연결되어 유입된 외기를 상기 보일러(20)에 공급하고, 열교환공간(510)에서 유입된 외기를 열교환시켜 가열하도록 이루어진 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항의 보일러용 사이클론 집진장치(30);를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 보일러(20)는 보일러본체 내부에 펠렛이 공급되는 노통(20a)이 설치되어 있고, 노통(20a) 외부에는 다수의 연관(20b)이 배치되어 있는 연관 보일러로 이루어져 있으며, 상기 노통(20a)의 입구측 내부에는 연소부(29)가 구비되어 있고, 상기 연소부(29)는, 노통(20a)의 내부 바닥면에 서로 평행하게 이격된 채 노통(20a)의 길이 방향을 따라 다수 설치되어 있으며, 펠렛을 분산시키는 펠렛분산부(22)와; 상기 펠렛분산부(22) 하부에 용접 고정되어 펠렛분산부(22)를 지지하고, 펠렛분산부(22)의 사이에 길이 방향을 따라 다수의 에어공급홀(23a)이 형성되어 있는 플레이트부(23)와; 상기 펠렛분산부(22)의 위치에 대응되어 플레이트부(23) 하부에 고정되어 있으며, 상기 플레이트부(23)와 접하여 둘러쌓인 공간을 통해 외부로부터 냉각수가 공급되어 상기 플레이트부(23)를 통해 펠렛분산부(22)를 간접적으로 냉각시키는 냉각수공급부(24)과; 상기 냉각수공급부(24)의 사이에 설치되어 있으며, 상단이 상기 냉각수공급부(24) 또는 플레이트부(23) 저부에 용접 고정되어 있고, 내부 공간이 상기 에어공급홀(23a)과 연통되며, 상기 열교환배관(600)과 연결되어 열교환된 외기를 공급받아 에어공급홀(23a)을 통해 에어를 분사시켜 플레이트부(23)에 안착된 펠렛을 비산시키는 외기공급부(25)로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 사이클론 집진장치 내부에 유입된 배기가스와 배출되는 배기가스를 구획짓는 분리판 하부에 하부분리판을 설치하여 열교환공간을 형성하고, 열교환공간에 열교환배관을 연결하여 외기로 하여금 열교환공간을 통과시켜 배기가스와 열교환시킨 후 가열된 공기를 보일러 연료의 연소를 위한 공기로 활용하거나 펠렛과 같은 보일러 연료의 비산을 위한 공기로 활용함으로써 에너지 효율을 높일 수 있게 된다.
더불어, 열교환공간에서 외기와 열교환되는 외측튜브에 열교환핀을 다수 설치하여 접촉면적을 증대시켜 열교환 효율을 높일 수 있게 된다.
또, 본 발명의 펠렛 보일러 설비는 외기를 여과하는 필터 및 여과된 외기를 보일러로 공급하는 외기공급장치가 연결된 열교환배관 중간 일측이 집진장치의 열교환공간과 연결됨으로써 외기가 폐열과 열교환되면서 가열된 채 보일러의 외기공급부로 공급됨으로써 연소효율을 높일 수 있다.
또, 보일러 최선단의 연소공간에는 펠렛을 분산시키는 펠렛분산부, 평판부에 의해 펠렛을 펠렛분산부를 간접 냉각시켜 냉각수가 끓거나 펠렛분산부가 열손상되는 것을 방지하는 냉각수공급부 및 펠렛을 비산시키고 산소를 공급하는 외기공급부로 이루어진 연소부를 형성함에 따라 최초 연소공간에서의 연소율이 완전 연소에 가깝게 이루어지게 된다.
도 1은 일반적인 펠렛 보일러 설비를 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명의 보일러용 사이클론 집진장치를 나타낸 부분절단 사시도.
도 3은 본 발명의 보일러용 사이클론 집진장치의 정면 및 측면을 나타낸 부분절단 단면도.
도 4는 본 발명에서 외측튜브와 내측튜브의 설치 상태를 나타낸 부분절단 사시도.
도 5는 본 발명에서 외측튜브에 열교환핀이 설치된 상태를 나타낸 부분절단 사시도.
도 6은 본 발명의 보일러용 사이클론 집진장치를 이용한 펠렛 보일러 설비를 나타낸 개략도.
도 7은 본 발명의 보일러의 일 실시예를 나타낸 단면 개략도.
도 8은 본 발명에서 노통 내부 상태를 나타낸 부분절단 사시도.
이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명의 보일러용 사이클론 집진장치 및 이를 이용한 펠렛 보일러 설비에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 보일러용 사이클론 집진장치는 크게 본체(100), 분리판(200), 외측튜브(300), 내측튜브(400), 하부분리판(500) 및 열교환배관(600)을 포함하여 구성되어 있다.
본체(100)는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 보일러에서 배출된 배기가스가 유입되는 가스유입구(110)가 일측에 형성되어 있고, 타측에는 분진이 제거된 배기가스가 배출되는 가스배출구(120)가 형성되어 있다.
더불어, 가스유입구(110)와 가스배출구(120)의 사이인 내부에는 튜브설치공간(130)이 형성되어 있다.
이 튜브설치공간(130)의 하부에는 호퍼(140)와 연결되어 배기가스 중의 분진이 분리된 후 낙하하여 저장되는 분진저장탱크(150)가 연결되어 있다.
분리판(200)은 상기 본체(100)의 튜브설치공간(130)에 설치되어 있되, 가스유입구(110)와 가스배출구(120)가 서로 차단될 수 있도록 일측 선단은 가스유입구(110) 상측의 내벽에 연결되어 있고, 타측 선단은 가스배출구(120) 하측의 내벽에 도시된 것처럼 경사진 형태로 연결되어 있다.
이에 따라 튜브설치공간(130)은 분리판(200)을 기준으로 하측의 가스유입공간(131)과 상측의 가스배출공간(132)으로 분리된 상태가 된다.
외측튜브(300)는 상기 튜브설치공간(130) 내부에 수직 방향으로 설치되어 있고, 상부는 상기 가스유입공간(131)과 연통되어 가스유입구(110)를 통해 유입된 배기가스로 하여금 호퍼(140) 측을 향해 이동되도록 가이드하되, 하부는 상광하협 형상으로 축경되는 형상을 취한다.
외측튜브(300)의 하부에는 도 4에 도시된 것처럼 외주면이 원추 형상을 취하는 분산슬릿(310)이 외측튜브(300) 단부와 이격된 채 설치되어 배출되는 분진을 분산시켜 배출될 수 있도록 설치될 수 있다.
내측튜브(400)는 상부는 상기 분리판(200) 상측으로 돌출되어 가스배출공간(132)과 연통되고, 하부는 상기 외측튜브(300) 내부로 삽입되어 있다.
내측튜브(400)의 외주면은 상기 외측튜브(300)와 이격되어 제1이동통로(410)를 형성하고, 외주면에 나선형으로 이루어진 다수 개의 가이드날개(420)가 형성되어 제1이동통로(410)를 통과하는 배기가스가 나선형으로 회전하면서 이동하도록 되어 있다.
또, 내측튜브(400)는 내부가 빈 관 형태로 형성되어 있어 분진이 분리된 배기가스가 상향 이동하는 제2이동통로(430)가 형성되어 있다.
이때, 제2이동통로(430)는 가스배출공간(132)과 연통되어 있음에 따라 가스배출구(120)를 통해 외부로 배출된다.
하부분리판(500)은 본 발명에서 주요한 구성요소로 상기 가스유입공간(131)의 상기 외측튜브(300) 하단으로부터 상측으로 이격된 지점에 설치되어 있어 가스유입공간(131) 하측으로 열교환공간(510)을 형성한다.
열교환배관(600)은 상기 열교환공간(510)과 연통되도록 상기 본체(100) 양측에 연결되어 있고, 일측으로는 외기가 유입되고, 타측으로는 열교환공간(510)에서 열교환된 공기가 배출되도록 이루어져 있다.
상기와 같은 구성에 있어서 상기 본체의 튜브설치공간(130) 내부에는 상기 분리판(200)과 상기 하부분리판(500) 사이에 인접한 외측튜브(300) 사이의 공간을 밀폐시켜 배기가스가 하부분리판(500)으로 이동하는 것을 방지하는 상부분리판(700)이 추가로 설치될 수 있다.
상부분리판(700)이 배제되어 있는 구성의 경우 가스유입구(110)를 통해 가스유입공간(131)으로 유입된 배기가스는 하부분리판(500)의 상부까지 채워져 채류한 상태에서 외측튜브(300)와 내측튜브(400)의 사이인 제1이동통로(410)를 따라 하강하면서 가이드날개(420)에 의해 나선 회전하면서 제1이동통로(410) 하단까지 이동하고 이 과정에서 분진이나 재는 분리되어 하강하며, 이들이 분리된 배기가스는 제2이동통로(430)를 따라 상승하여 배출되게 된다.
이 경우에는 열교환배관(600)을 통해 유입된 외기가 배기가스와 혼합 상태가 된 후 재활용 처리되게 된다.
이러한 구성의 장점은 배기가스 중의 미연소된 원료가 있을 경우 보일러로 재공급되어 재 연소될 수 있다는 장점이 있고, 열교환공간(510)의 체적이 크고 체류 시간이 길기 때문에 외기는 더욱 많은 열을 공급받을 수 있는 장점이 있다.
그러나, 배기가스 중에 포함되어 있는 분진이나 재의 일부는 하부분리판(500)에 가라앉게 되어 지속적인 청소를 해 줘야 하게 된다.
또, 배기가스에는 산소보다는 통상적인 연소 후 가스인 이산화탄소나 일산화탄소가 많기 때문에 보일러로 재공급시 연소를 위한 공기로 활용하기에는 상대적으로 부적합한 상태가 될 수 있다.
상부분리판(700)이 설치되어 있는 경우 전자에 비해 비교적 열교환공간이 적으나, 순수한 외기만을 가열하여 보일러에 공급하게 되므로 보일러의 연료 연소를 위한 공기로 활용하기에 적합하여 연소 효율을 높일 수 있다.
또, 전자에 비해 하부분리판(500)에 분진이나 재가 가라앉지 않게 되므로 청소할 필요성이 없어지게 된다.
또, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 외측튜브(300)는 열교환공간(510)에 위치한 부분의 표면에 유입된 외기와의 접촉 면적을 증대시키는 열교환핀(320)이 설치되도록 구성함으로써 충분한 열교환이 이루어지도록 할 수도 있다.
도 6에는 상기한 집진장치(30)를 포함하여 구성된 보일러용 사이클론 집진장치를 이용한 펠렛 보일러 설비가 도시되어 있다.
도면을 살펴보면 일측에는 펠렛이 저장되는 펠렛저장호퍼(10)가 설치되어 있으며, 일측은 상기 펠렛저장호퍼(10)로부터 펠렛을 공급받아 내부에서 연소시키며, 타측은 연소되어 발생한 배기가스가 배출되는 가스배출관(21)이 설치되어 있는 보일러(20)가 구비되어 있다.
가스배출관(21)의 관로 일측에는 흡입송풍기(40)가 설치되어 보일러(20)에서 배출되는 배기가스를 사이클론 집진장치(30) 측으로 흡입하도록 이루어져 있다.
더불어, 상술한 본 발명의 보일러용 사이클론 집진장치(30)의 가스유입구(110)가 상기 가스배출관(21)과 연결되어 배기가스 중의 분진을 분리한 채 배출하도록 이루어져 있다.
이때, 열교환배관(600) 일측 단부에는 배관에 필터(51)가 설치되어 공기 중의 이물질을 걸러낸 상태에서 관로 중간에 송풍팬이나 흡입팬과 같은 외기공급장치(50)가 설치되어 외기가 흡입된 상태에서 열교환공간(510)에서 열교환이 이루어지고, 열교환배관(600) 타측은 사이클론 집진장치(30)와 연결된 채 다시 보일러(20)와 연결되어 열교환공간(510)에서 가열된 외기를 보일러에 공급하여 연소효율을 높이도록 되어 있다.
이러한 구성은 가열된 배기가스를 활용하기 위한 별도의 공기예열기를 설치할 필요 없이 집진장치를 활용하여 외기를 가열하여 공급할 수 있게 된다.
도 7 및 도 8에는 이처럼 사이클론 집진장치(30)를 통해 열교환되어 예열된 외기를 활용하기 위한 보일러(20)의 일 실시예가 도시되어 있다.
도 7을 살펴보면 도시된 보일러(20)는 보일러본체 내부에 펠렛이 공급되는 노통(20a)이 설치되어 있고, 노통(20a) 외부에는 다수의 연관(20b)이 배치되어 있는 연관 보일러로 이루어져 있다.
연관(20b)의 주변에는 가열되기 위한 물이 충진된다.
이때, 상기 노통(20a)의 입구측 내부에는 도 8에 도시되어 있는 바와 같이 바닥면에 서로 평행하게 이격된 채 노통(20a)의 길이 방향을 따라 다수 설치되어 있으며, 펠렛을 분산시키기 위한 펠렛분산부(22)가 설치되어 있어 공급된 펠렛이 경사진 면을 따라 양옆으로 분산되도록 이루어져 있다.
또, 상기 펠렛분산부(22) 하부에 용접 고정되어 펠렛분산부(22)를 지지하고, 펠렛분산부(22)의 사이에 길이 방향을 따라 다수의 에어공급홀(23a)이 형성되어 있는 플레이트부(23)가 설치되어 있어 플레이트부(23)에 분산된 펠렛이 적재된다.
더불어, 상기 펠렛분산부(22)의 위치에 대응되어 플레이트부(23) 하부에 고정되어 있으며, 상기 플레이트부(23)와 접하여 둘러쌓인 공간을 통해 외부로부터 냉각수가 공급되어 상기 플레이트부(23)를 통해 펠렛분산부(22)를 간접적으로 냉각시키는 냉각수공급부(24)가 설치되어 있다.
또한, 상기 냉각수공급부(24)의 사이에 설치되어 있으며, 상단이 상기 냉각수공급부(24) 또는 플레이트부(23) 저부에 용접 고정되어 있고, 내부 공간이 상기 에어공급홀(23a)과 연통되며, 상기 열교환배관(600)과 연결되어 열교환된 외기를 공급받아 에어공급홀(23a)을 통해 열교환에 의해 예열된 외기를 분사시켜 플레이트부(23)에 안착된 펠렛을 비산시킴과 더불어 연소시키는 외기공급부(25)가 구비되어 있다.
이러한 구성은 예열된 외기가 펠렛을 비산시킴과 더불어 산소를 공급하여 연소를 촉진시킬 뿐만 아니라, 예열된 상태의 외기이기 때문에 에너지 효율을 높일 수 있게 된다.
이때, 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 노통(20a) 내주면에는 통상의 연관 보일러와 같이 내화벽돌이 설치되어 있되, 노통(20a)의 길이 방향을 따라 내주면의 내화벽돌보다 중심측으로 돌출된 돌출벽돌층(28)이 형성되어 노통(20a) 내부에 돌출벽돌층(28)에 의해 분할된 다수의 연소공간(26)이 형성되도록 할 수 있다.
즉, 노통(20a) 내부는 내경이 큰 다수의 연소공간(26)과 그 사이에 내경이 작은 축경공간(26a)이 배치되어 있는 구성을 갖게 되어 있다.
이때, 최초의 돌출벽돌층(28)에는 도시된 바와 같이 내화벽돌을 더 높이 쌓아 축경공간(26a)보다 높은 위치에 작은 개구부를 갖는 틈(27a)을 형성하여 최초 연소공간(28)에서 충분한 연소가 이루어지도록 할 수 있다.
상기한 도 7과 같이 노통(20a) 내부가 구성될 경우 선단의 연소공간(26)으로 펠렛이 공급되면 펠렛은 펠렛분산부(22)에 의해 경사면을 따라 좌우측의 플레이트부(23) 측으로 미끄러져 이동하게 되고, 이때, 플레이트부(23)의 에어공급홀(23a)에서 에어가 공급됨에 따라 펠렛은 골고루 연소가 이루어지게 된다.
이때, 예열되어 공급된 외기의 분사 연소에 의해 발생하는 화염의 특성에 따라 화염은 상방향을 향하게 되며, 흡입송풍기(40)의 흡입에 의해 상방향을 향한 화염은 출구측을 향하게 된다.
이때, 선단의 연소공간(26) 말미에는 돌출벽돌층(28) 및 걸림턱형성부(27)이 형성되어 있어 화염은 걸림턱형성부(27)의 좁은 틈(27a)을 통과하면서 상측 후방측으로 치솟으면서 이동하게 된다.
즉, 걸림턱형성부(27) 및 펠렛분산부(22), 외기공급부(23)에 의해 최초 연소공간(26)에서 연소 효율을 매우 높여줄 수 있게 된다.
두번째 연소공간(26)으로 유입된 화염 또는 연소가스는 좁은 틈(27a)을 통과하여 넓은 공간으로 배출되면서 와류를 형성하여 두번째 연소공간(26) 내부에서 체류 시간이 길어지게 되고 이에 따라 연소 효율이 높아지게 된다.
이러한 현상은 각 축경공간(26a)을 통과할 때마다 발생하게 되고, 이에 따라 노통(20a)를 최종적으로 통과하는 화염 또는 연소가스는 연소 효율이 높아진 상태가 되어 재의 발생량이 현저하게 저하되게 된다.
이처럼 노통 내부에서 충분한 연소가 이루어지도록 함과 더불어, 배기가스를 집진 처리하면서 집진장치에서 외기를 열교환시켜 예열하여 보일러로 공급함에 따라 종래의 연관 보일러에 비해 보다 에너지 효율을 높일 수 있게 된다 할 것이다.
10 : 펠렛저장호퍼 20 : 보일러
20a : 노통 20b : 연관
21 : 가스배출관 22 : 펠렛분산부
23 : 플레이트부 23a : 에어공급홀
24 : 냉각수공급부 25 : 외기공급부
26 : 연소공간 26a : 축경공간
27 : 걸림턱형성부 27a : 틈
28 : 돌출벽돌층 30 : 집진장치
40 : 흡입송풍기 50 : 외기공급장치
51 : 필터
100 : 본체 110 : 가스유입구
120 : 가스배출구 130 : 튜브설치공간
131 : 가스유입공간 132 : 가스배출공간
140 : 호퍼 150 : 분진저장탱크
200 : 분리판 300 : 외측튜브
310 : 분산슬릿 320 : 열교환핀
400 : 내측튜브 410 : 제1이동통로
420 : 가이드날개 430 : 제2이동통로
500 : 하부분리판 510 : 열교환공간
600 : 열교환배관 700 : 상부분리판

Claims (5)

  1. 보일러용 사이클론 집진장치에 있어서,
    보일러에서 배출된 배기가스가 유입되는 가스유입구(110)가 일측에 형성되어 있고, 타측에는 분진이 제거된 배기가스가 배출되는 가스배출구(120)가 형성되어 있으며, 가스유입구(110)와 가스배출구(120)의 사이에 튜브설치공간(130)이 형성되어 있으며, 상기 튜브설치공간(130)의 하부에는 호퍼(140)와 연결되어 배기가스 중의 분진이 저장되는 분진저장탱크(150)가 연결되어 있는 본체(100)와;
    상기 본체(100)의 튜브설치공간(130)에 설치되어 있되, 가스유입구(110)와 가스배출구(120)가 차단되도록 일측 선단은 가스유입구(110) 상측의 내벽에 연결되어 있고, 타측 선단은 가스배출구(120) 하측의 내벽에 연결되어 튜브설치공간(130)을 하측의 가스유입공간(131)과 상측의 가스배출공간(132)으로 분리시키는 분리판(200)과;
    상기 튜브설치공간(130) 내부에 수직 방향으로 설치되어 있고, 상부는 상기 가스유입공간(131)과 연통되어 가스유입구(110)를 통해 유입된 배기가스로 하여금 호퍼(140) 측을 향해 이동되도록 가이드하되, 하부는 상광하협 형상으로 축경되는 형상을 취하는 다수 개의 외측튜브(300)와;
    상부는 상기 분리판(200) 상측으로 돌출되어 가스배출공간(132)과 연통되고, 하부는 상기 외측튜브(300) 내부로 설치되어 있으며, 외주면이 외측튜브(300)와 이격되어 제1이동통로(410)를 형성하고, 외주면에 나선형으로 이루어진 다수 개의 가이드날개(420)가 형성되어 제1이동통로(410)를 통과하는 배기가스가 나선형으로 회전하면서 이동하도록 하며, 내부가 빈 관 형태로 형성되어 있어 분진이 분리된 배기가스가 상향 이동하는 제2이동통로(430)가 형성되어 있는 내측튜브(400)와;
    상기 가스유입공간(131)의 상기 외측튜브(300) 하단으로부터 상측으로 이격된 지점에 설치되어 있어 가스유입공간(131) 하측으로 열교환공간(510)을 형성하는 하부분리판(500)과;
    상기 열교환공간(510)과 연통되도록 상기 본체(100) 양측에 연결되어 있고, 일측으로는 외기가 유입되고, 타측으로는 열교환공간(510)에서 열교환된 공기가 배출되도록 이루어진 열교환배관(600);을 포함하여 구성된,
    보일러용 사이클론 집진장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 본체의 튜브설치공간(130) 내부에는 상기 분리판(200)과 상기 하부분리판(500) 사이에 인접한 외측튜브(300) 사이의 공간을 밀폐시켜 배기가스가 하부분리판(500)으로 이동하는 것을 방지하는 상부분리판(700)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는,
    보일러용 사이클론 집진장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 외측튜브(300)는 열교환공간(510)에 위치한 부분의 표면에 유입된 외기와의 접촉 면적을 증대시키는 열교환핀(320)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는,
    보일러용 사이클론 집진장치.
  4. 보일러 설비에 있어서,
    펠렛이 저장되는 펠렛저장호퍼(10)와;
    일측은 상기 펠렛저장호퍼(10)로부터 펠렛을 공급받아 내부에서 연소시키며, 타측은 연소되어 발생한 배기가스가 배출되는 가스배출관(21)이 설치되어 있는 보일러(20)와;
    가스유입구(110)가 상기 가스배출관(21)과 연결되어 배기가스 중의 분진을 분리한 채 배출하고, 일측에 열교환배관(600)을 통해 외기를 흡입하여 공급하는 외기공급장치(50) 및 흡입된 외기를 여과시키는 필터(51)가 구비되어 있으며, 타측은 상기 보일러(20)와 연결되어 유입된 외기를 상기 보일러(20)에 공급하고, 열교환공간(510)에서 유입된 외기를 열교환시켜 가열하도록 이루어진 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항의 보일러용 사이클론 집진장치(30);를 포함하여 구성된,
    보일러용 사이클론 집진장치를 이용한 펠렛 보일러 설비.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 보일러(20)는 보일러본체 내부에 펠렛이 공급되는 노통(20a)이 설치되어 있고, 노통(20a) 외부에는 다수의 연관(20b)이 배치되어 있는 연관 보일러로 이루어져 있으며,
    상기 노통(20a)의 입구측 내부에는 연소부(29)가 구비되어 있고,
    상기 연소부(29)는, 노통(20a)의 내부 바닥면에 서로 평행하게 이격된 채 노통(20a)의 길이 방향을 따라 다수 설치되어 있으며, 펠렛을 분산시키는 펠렛분산부(22)와;
    상기 펠렛분산부(22) 하부에 용접 고정되어 펠렛분산부(22)를 지지하고, 펠렛분산부(22)의 사이에 길이 방향을 따라 다수의 에어공급홀(23a)이 형성되어 있는 플레이트부(23)와;
    상기 펠렛분산부(22)의 위치에 대응되어 플레이트부(23) 하부에 고정되어 있으며, 상기 플레이트부(23)와 접하여 둘러쌓인 공간을 통해 외부로부터 냉각수가 공급되어 상기 플레이트부(23)를 통해 펠렛분산부(22)를 간접적으로 냉각시키는 냉각수공급부(24)과;
    상기 냉각수공급부(24)의 사이에 설치되어 있으며, 상단이 상기 냉각수공급부(24) 또는 플레이트부(23) 저부에 용접 고정되어 있고, 내부 공간이 상기 에어공급홀(23a)과 연통되며, 상기 열교환배관(600)과 연결되어 열교환된 외기를 공급받아 에어공급홀(23a)을 통해 에어를 분사시켜 플레이트부(23)에 안착된 펠렛을 비산시키는 외기공급부(25)로 이루어진 것을 특징으로 하는,
    보일러용 사이클론 집진장치를 이용한 펠렛 보일러 설비.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107314685A (zh) * 2017-07-03 2017-11-03 边仁杰 一种除尘蓄热室
KR20180126275A (ko) 2017-05-17 2018-11-27 두산중공업 주식회사 사이클론장치 및 이를 포함한 선택적 환원촉매 시스템

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102480858B1 (ko) * 2022-05-13 2022-12-22 옥명관 연소공기 재순환형 소각장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200246790Y1 (ko) * 2001-05-31 2001-10-17 대신기연 주식회사 사이클론을 이용한 집진처리장치
KR100632128B1 (ko) 2004-09-02 2006-10-11 성왕표 연관식 보일러
JP2010101599A (ja) * 2008-10-27 2010-05-06 Birumen Kagoshima:Kk ハイブリッド温風装置
KR101262574B1 (ko) 2011-06-17 2013-05-08 석옥득 펠렛 버너
KR20130104395A (ko) * 2012-03-14 2013-09-25 주식회사 쥴 사이클론 집진식 열교환기 구조의 고체연소 보일러

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200246790Y1 (ko) * 2001-05-31 2001-10-17 대신기연 주식회사 사이클론을 이용한 집진처리장치
KR100632128B1 (ko) 2004-09-02 2006-10-11 성왕표 연관식 보일러
JP2010101599A (ja) * 2008-10-27 2010-05-06 Birumen Kagoshima:Kk ハイブリッド温風装置
KR101262574B1 (ko) 2011-06-17 2013-05-08 석옥득 펠렛 버너
KR20130104395A (ko) * 2012-03-14 2013-09-25 주식회사 쥴 사이클론 집진식 열교환기 구조의 고체연소 보일러

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180126275A (ko) 2017-05-17 2018-11-27 두산중공업 주식회사 사이클론장치 및 이를 포함한 선택적 환원촉매 시스템
CN107314685A (zh) * 2017-07-03 2017-11-03 边仁杰 一种除尘蓄热室

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