KR20160140004A - 회분 처리 연소 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일측 벽에 연료 투입구를 구비한 상부 연소실; 상기 상부 연소실의 일측 하부에서 상기 상부 연소실과 연통되고, 상기 상부 연소실의 공간과 선택적으로 차폐되어 상기 상부 연소실의 작동과는 개별적으로 작동 가능한 하부 연소실; 및 상기 상부 연소실과 상기 하부 연소실이 개별적인 공간으로 구획되도록 하는 차폐 수단을 포함하는 회분 처리 연소 장치에 관한 것으로서, 작동 중지 시간없이 연소실에서 회분을 제거할 수 있으며 연소실 내의 연료 적재 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

회분 처리 연소 장치{Combustion apparatus for removing ash}

본 발명은 목재 등의 연료 연소시 발생하는 회분을 처리하는 연소 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 작동 중지 시간없이 연소실에서 회분을 제거할 수 있으며 연소실 내의 연료 적재 효율을 향상시킬 수 있는 회분 처리 연소 장치에 관한 것이다.

일반적으로 우드 펠릿 보일러는 나무나 폐목을 압축시키고 일정 규격의 입자로 만든 우드 펠릿을 보일러의 연소실에 공급하여 연소시키고, 연소에 의해 발생하는 화력으로 용수조의 용수를 데워서 난방 배관에 연결하여 온돌 난방을 하거나 포화 증기를 만들어 스팀 보일러로 사용하게 된다.

이러한 우드 펠릿 보일러는 석유와, 가스(LPG, LNG) 등의 연료에 비하여 연료비가 절감되고, 농촌 및 산업 현장 등지에서 사용이 편리하여 수요가 점차 증가 하고 있는 실정이다.

그러나, 종래의 우드 펠릿 보일러는 기본적으로 투입된 우드 펠릿을 직화 방식으로 연소하기 때문에, 연소실 내에 다량의 그을음이 발생하게 되고, 이 그을음이 연관에 안착되어 연관 막힘 현상이 발생하곤 하였다.

또한, 종래의 우드 펠릿 보일러는 일측 상부에 형성된 연료 투입구를 통해 연소실 내부로 펠릿이 낙하되기 때문에, 연료 투입구와 인접한 부분에 연료가 집중되어 전체적으로 균일한 연소가 이루어지지 않는다는 문제점이 있었다.

이에 따라 보일러의 불완전 연소가 발생하여 열효율이 저하되는 문제점 및 연소재의 회분 처리시 기계장치(동력)에 의한 처리로 보일러의 고장이 자주 발생하여 보일러의 수명을 단축한다는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해소하기 위해, 등록특허 제10-1243366호는 에어 주입 방식의 우드 펠릿 보일러용 계단식 이동 회분 연소장치를 개시한다. 위 선행문헌에 개시된 회분 연소장치는 바닥부에 에어를 주입하는 노즐들이 구비되어, 연소되는 펠릿에 공기를 주입함으로써, 펠릿의 연소를 가속화시킴과 동시에 연소되는 펠릿을 연소실 전체에 고르게 분산시킬 수 있다. 또한, 위 선행문헌에 개시된 회분 연소장치는 계단식 바닥부에 의해 연소되는 펠릿이 여러 번에 걸쳐 연소됨으로써, 펠릿의 불완전 연소가 최소화될 수 있다. 따라서, 연소실 내부의 불완전 연소를 최소화할 수 있어, 보일러의 고장을 줄이고 보일러의 열효율을 최대화할 수 있다.

그러나, 위 선행문헌에 개시된 회분 연소장치는 연소실의 바닥부에 생성되는 연소재를 처리할 때, 연소실의 가동을 중지시켜야 하는데, 이러한 가동 중지 시간은 연소장치의 효율을 저하시키는 원인이 된다.

또한, 일정길이의 목재를 연소실에 투입하는 경우, 연료 투입구와 연소실 바닥의 높이차이로 인해 목재가 기울어진 상태로 연소실에 적재되므로, 목재의 적재 효율이 저하된다는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 연소실의 작동을 중지시키지 않고도 연소시 발생한 회분을 연소실 밖으로 꺼낼 수 있는 회분 처리 연소 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 연소실에 투입되는 목재가 기울어지지 않고 바닥과 나란하게 투입되도록 하여 연소실 내의 연료 적재 효율을 향상시킬 수 있는 회분 처리 연소 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 일측 벽에 연료 투입구를 구비한 상부 연소실; 상기 상부 연소실의 일측 하부에서 상기 상부 연소실과 연통되고, 상기 상부 연소실의 공간과 선택적으로 차폐되어 상기 상부 연소실의 작동과는 개별적으로 작동 가능한 하부 연소실; 및 상기 상부 연소실과 상기 하부 연소실이 개별적인 공간으로 구획되도록 하는 차폐 수단을 포함한다.

바람직하게는, 상기 차폐 수단은 상기 상부 연소실과 하부 연소실의 연결 통로의 양측면에 형성된 가이드 레일, 상기 가이드 레일을 따라 슬라이딩하여 상기 연결 통로를 선택적으로 차폐하는 슬라이딩 도어 및 상기 슬라이딩 도어를 작동시키는 유압 실린더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 상부 연소실의 하부에는 상기 상부 연소실의 바닥면과 이격되어 일정 패턴의 관통공을 구비한 화격자가 설치되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 하부 연소실은 상기 상부 연소실의 후방 하부에 배치되고, 상기 상부 연소실보다 작은 공간을 가지며, 상기 상부 연소실의 연료 투입구와는 다른 방향으로 배치된 회분 인출구를 구비한 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 상부 연소실의 전방 외측에서 상기 상부 연소실 후방 내측으로 이동 가능하게 설치되어 상기 상부 연소실의 바닥면에 쌓이는 숯 또는 회분을 상기 하부 연소실로 밀어주는 이동 부재 및 상기 이동 부재를 이동시키는 유압 실린더로 이루어진 이동 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 연료 투입구 측으로 상기 상부 연소실의 외측에 배치되고, 일정 길이의 목재가 상기 연료 투입구를 통해 상기 상부 연소실 내로 투입될 때, 상기 목재가 기울어지지 않고 상기 상부 연소실의 바닥과 평행하게 투입되도록 하는 연료 투입 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 연료 투입 수단은, 상기 연료 투입구의 외측에 배치된 지지 프레임; 상기 지지 프레임 상에서 수평방향으로 이동 가능하게 설치되는 대차; 상기 대차를 상기 상부 연소실 측으로 이동시키는 대차 이동용 유압 실린더; 및 상기 대차에 적재된 연료를 상기 상부 연소실 내부로 밀어주는 연료 투입용 유압 실린더를 포함하고, 일정 길이의 목재 연료를 투입할 때, 상기 대차의 일부가 상기 상부 연소실의 내부로 진입하고, 이 상태에서 상기 연료 투입용 유압 실린더가 목재 연료를 밀어준 후에, 상기 대차가 다시 상부 연소실 외부로 복귀하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상부 연소실의 연소 작동을 중지시키지 않고도 하부 연소실의 회분을 인출하여 처리할 수 있어 연소 장치의 연소 효율을 떨어뜨리지 않고 일정하게 유지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 일정 길이의 연료를 상부 연소실에 수평방향으로 나란하게 투입할 있어 연료 적재 효율을 증가시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 회분 처리 연소 장치를 측면에서 도시한 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 회분 처리 연소 장치를 정면에서 도시한 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 회분 처리 연소 장치의 하부 연소실을 확대 도시한 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 회분 처리 연소 장치를 상면에서 도시한 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 회분 처리 연소 장치의 화격자를 도시한 평면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 회분 처리 연소 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 참고로, 아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.

도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명에 따른 회분 처리 연소 장치는 상부 연소실(100), 하부 연소실(200) 및 상부 연소실(100)과 하부 연소실(200) 사이의 공간을 선택적으로 차폐하는 차폐 수단(300)을 포함한다.

상부 연소실(100)은 내화 물질, 예를 들면 내화 벽돌 또는 캐스터블(castable) 등의 내열 물질층(110)으로 이루어진다. 이러한 내열 물질층(110)은 축열 기능을 갖기 때문에, 점화 플러그(미도시)에 의해 보일러가 초기 가동되어 일정시간 동안 연소가 이루어지면, 상부 연소실(100) 내부가 일정 온도 이상으로 유지되기 때문에, 이후에는 별도의 점화가 필요없이 투입된 연료의 연소가 이루어진다. 그리고, 내화 물질층(110)은 철판층(120)으로 둘러싸인다. 한편, 상부 연소실(100)의 일측 벽에는 목재 등의 연료가 투입되는 연료 투입구(130)가 구비된다. 또한, 상부 연소실(100)의 타측 벽에는 연소에 의해 발생한 열을 상부 연소실(100)의 외부로 인출하여 보일러 등을 작동시키기 위한 연소열 배출구(140)가 구비된다.

하부 연소실(200)은 상부 연소실(100)의 일측 하부에 구비되고, 상부 연소실(100)과 연통된다. 이 하부 연소실(200)은 상부 연소실(100)의 공간과 선택적으로 차폐되어 상부 연소실(100)의 연소 작동과는 개별적으로 연소 작동이 가능하게 구성된다. 그리고, 하부 연소실(200)은 상부 연소실(100)과 마찬가지로 내화 물질, 예를 들면 내화 벽돌 또는 캐스터블(castable) 등의 내열 물질층(210)으로 이루어진다.

차폐 수단(300)은 상부 연소실(100)과 하부 연소실(200)이 개별적인 공간으로 구획되도록 상부 연소실(100)과 하부 연소실(200) 사이의 연결 통로를 선택적으로 차폐한다. 구체적으로, 차폐 수단(300)은 가이드 레일(310), 슬라이딩 도어(320) 및 유압 실린더(330)를 포함한다.

가이드 레일(310)은 상부 연소실(100)과 하부 연소실(200) 사이의 연결 통로의 양측면에 형성된다. 슬라이딩 도어(320)는 가이드 레일(310)을 따라 슬라이딩하도록 설치되어 상기 연결 통로를 선택적으로 차폐한다. 그리고, 유압 실린더(330)는 슬라이딩 도어(320)가 가이드 레일(310)을 따라 슬라이딩하도록 슬라이딩 도어(320)를 작동시킨다.

이러한 구성에 의해, 본 발명에 따른 회분 처리 연소 장치는 차폐 수단(300)의 작동에 의해 상부 연소실(100)과 하부 연소실(200)의 공간이 서로 차폐된 상태에서, 상부 연소실(100)의 연소를 중지시키지 않고 하부 연소실(200)의 연소만을 중지시킨 후에 하부 연소실(200)의 회분을 꺼내어 처리할 수 있다.

따라서, 연소 후 발생한 회분을 처리할 때 상부 연소실(100)을 지속적으로 작동시킬 수 있어 연소 장치의 연소 효율을 떨어뜨리지 않고 연소 후 발생한 회분을 처리할 수 있다.

한편, 도면에 구체적으로 도시하지는 않았지만, 상부 연소실(100)의 측면, 상면 및 바닥면에는 상부 연소실(100)의 내부로 공기를 주입하는 에어 노즐이 설치될 수 있다. 이러한 에어 노즐은 상부 연소실(100) 내부에서 연소되는 연료에 산소를 공급하여 연료의 불완전 연소를 최소화한다. 마찬가지로, 하부 연소실(200)의 측면, 상면 및 바닥면에는 하부 연소실(200)의 내부로 공기를 주입하는 에어 노즐이 설치될 수 있다.

도 5를 참조하면, 상부 연소실(100)의 하부에는 상부 연소실(100)의 바닥면과 일정 높이 이격되어 일정 패턴의 관통공들(410)을 구비한 화격자(400)가 설치된다. 이 화격자(400)는 목재 등의 연료가 상부 연소실(100)의 바닥면과 일정 높이 이격되어 적재되도록 함으로써, 연료의 연소 후 발생하는 숯이나 회분이 화격자(400)의 상부에 적재된 연료로부터 떨어져 나와 상부 연소실(100)의 바닥면에 쌓일 수 있도록 한다. 도 5는 화격자(400)의 단위 부품을 도시한 것으로서, 상부 연소실(100)의 공간에 맞게 화격자들(400)을 연결하여 사용할 수 있다.

바람직하게는, 하부 연소실(200)은 상부 연소실(100)의 후방 하부에 배치된다. 그리고, 하부 연소실(200)은 상부 연소실(100)보다는 상대적으로 작은 공간을 가진다. 또한, 하부 연소실(200)은 상부 연소실(100)의 연료 투입구(130)와는 다른 방향으로 배치된 회분 인출구(220)를 구비한다.

이러한 화격자(400) 및 하부 연소실(200)의 구성에 의해, 예를 들면 에어 노즐이 상부 연소실(100)의 전방 측벽에 설치된 경우, 상부 연소실(100)의 화격자(400) 하부에 쌓인 숯이나 회분 등은 에어 노즐의 송풍에 의해 상부 연소실(100)의 후방으로 이동하여 하부 연소실(200)로 이동할 수 있다. 그리고 나서, 하부 연소실(200)로 이동한 숯이나 불완전 연소된 연소 생성물은 상부 연소실(100)의 연소 열로 인해 일정시간 동안 추가 연소되어 회분으로 전환된다.

그러면, 작업자는 차폐 수단(300)을 작동시켜 상부 연소실(100)과 하부 연소실(200)을 차폐시킨 후, 상부 연소실(100)의 작동을 중지시키지 않고도 하부 연소실(200)의 회분 인출구(220)를 통해 회분을 인출하여 처리할 수 있다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 회분 처리 연소 장치는 상부 연소실(100)의 바닥면에 쌓인 숯이나 회분 등의 연소 생성물을 하부 연소실(200) 방향으로 이동시키는 이동 수단(500)을 더 포함한다.

여기서, 이동 수단(500)은 상부 연소실(100)의 바닥면과 화격자(400) 사이의 공간으로 진입하는 이동 부재(510) 및 이동 부재(510)를 이동시키는 유압 실린더(520)를 포함한다. 이동 부재(510)는 유압 실린더(520)의 작동에 의해 상부 연소실(100)의 전방 외측에서 상부 연소실(100)의 후방 내측으로 이동 가능하게 설치되어, 상부 연소실(100)의 바닥면에 쌓여 있는 숯, 회분 등을 하부 연소실(200)로 밀어준다.

따라서, 이동 수단(500)의 작동에 의해 상부 연소실(100)에서 연소되어 화격자(400)의 관통공(410)을 통해 하부로 낙하한 연소 생성물은 모두 하부 연소실(200)로 이동할 수 있다.

도 1 및 4를 참조하면, 본 발명에 따른 회분 처리 연소 장치는 상부 연소실(100)의 전방에 설치되는 연료 투입 수단(600)을 더 포함한다. 이 연료 투입 수단(600)은 상부 연소실(100)의 연료 투입구(130) 측으로 상부 연소실(100)의 외측에 배치되고, 일정 길이의 목재가 연료 투입구(130)를 통해 상부 연소실(100) 내로 투입될 때, 목재가 기울어지지 않고 상부 연소실(100)의 바닥, 정확하게는 화격자(400)와 평행하게 투입되어 적재되도록 하는 역할을 한다.

구체적으로, 연료 투입 수단(600)은 지지 프레임(610), 대차(620), 대차 이동용 유압 실린더(630) 및 연료 투입용 유압 실린더(640)를 포함한다. 지지 프레임(610)은 상부 연소실(100)의 연료 투입구(130) 외측에 수평방향으로 배치되어, 연소 장치의 작동 기기(10) 및 작업자(20)를 위한 작업 공간 및 연료 적재 공간을 제공한다. 대차(620)는 지지 프레임(610) 상에서 수평방향으로 이동 가능하게 설치되어 목재 등과 같이 일정 길이의 연료가 상부 연소실(100) 측으로 이동되도록 한다. 대차 이동용 유압 실린더(630)는 대차(620)를 상부 연소실(100) 측으로 이동시킨다. 그리고, 연료 투입용 유압 실린더(640)는 대차(630)에 적재된 목재 연료를 상부 연소실(100) 내부로 밀어주는 역할을 한다.

이러한 구성의 연료 투입 수단(600)은 일정 길이의 목재 연료를 투입할 때, 대차 이동용 유압 실린더(630)를 작동시켜 연료를 실은 대차(620)의 일부가 연료 투입구(130)를 통해 상부 연소실(100)의 내부로 진입하도록 한 후, 연료 투입용 유압 실린더(640)를 작동시켜 대차(620)에 적재된 목재 연료를 대차(620)로부터 상부 연소실(100) 내부로 밀어주고, 연료 투입용 유압 실린더(640)가 목재 연료를 밀고 있는 상태에서 대차 이동용 유압 실린더(630)를 작동시켜 대차(620)가 다시 상부 연소실(100) 외부로 복귀하도록 한다. 이에 따라, 대차(620)에 적재되어 있던 목재 연료는 상부 연소실(100)의 바닥면, 정확하게는 화격자(400)와 평행하게 화격자(400) 상에 적재될 수 있다.

따라서, 상부 연소실(100) 내부로 투입되는 목재들이 기울어지지 않고 바닥면과 나란하게 투입됨으로써, 상부 연소실(100) 내의 연료 적재 효율을 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 보여준 것에 불과하며, 본 발명의 보호 범위는 이하 특허청구범위에 의하여 해석되어야 마땅할 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것인 바, 본 발명과 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 상부 연소실 110: 내열 물질층
120: 철판층 130: 연료 투입구
140: 연소열 배출구 200: 하부 연소실
210: 내열 물질층 220: 회분 인출구
300: 차폐 수단 310: 가이드 레일
320: 슬라이딩 도어 330: 유압 실린더
400: 화격자 410: 관통공
500: 이동 수단 510: 이동 부재
520: 유압 실린더 600: 연료 투입 수단
610: 지지 프레임 620: 대차
630: 대차 이동용 유압 실린더 640: 연료 투입용 유압 실린더

Claims (7)

1. 일측 벽에 연료 투입구를 구비한 상부 연소실;
   상기 상부 연소실의 일측 하부에서 상기 상부 연소실과 연통되고, 상기 상부 연소실의 공간과 선택적으로 차폐되어 상기 상부 연소실의 작동과는 개별적으로 작동 가능한 하부 연소실; 및
   상기 상부 연소실과 상기 하부 연소실이 개별적인 공간으로 구획되도록 하는 차폐 수단을 포함하는 회분 처리 연소 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 차폐 수단은 상기 상부 연소실과 하부 연소실의 연결 통로의 양측면에 형성된 가이드 레일, 상기 가이드 레일을 따라 슬라이딩하여 상기 연결 통로를 선택적으로 차폐하는 슬라이딩 도어 및 상기 슬라이딩 도어를 작동시키는 유압 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 회분 처리 연소 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 상부 연소실의 하부에는 상기 상부 연소실의 바닥면과 이격되어 일정 패턴의 관통공을 구비한 화격자가 설치되는 것을 특징으로 하는 회분 처리 연소 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 하부 연소실은 상기 상부 연소실의 후방 하부에 배치되고, 상기 상부 연소실보다 작은 공간을 가지며, 상기 상부 연소실의 연료 투입구와는 다른 방향으로 배치된 회분 인출구를 구비한 것을 특징으로 하는 회분 처리 연소 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 상부 연소실의 전방 외측에서 상기 상부 연소실 후방 내측으로 이동 가능하게 설치되어 상기 상부 연소실의 바닥면에 쌓이는 숯 또는 회분을 상기 하부 연소실로 밀어주는 이동 부재 및 상기 이동 부재를 이동시키는 유압 실린더로 이루어진 이동 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회분 처리 연소 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 연료 투입구 측으로 상기 상부 연소실의 외측에 배치되고, 일정 길이의 목재가 상기 연료 투입구를 통해 상기 상부 연소실 내로 투입될 때, 상기 목재가 기울어지지 않고 상기 상부 연소실의 바닥과 평행하게 투입되도록 하는 연료 투입 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회분 처리 연소 장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 연료 투입 수단은,
   상기 연료 투입구의 외측에 배치된 지지 프레임;
   상기 지지 프레임 상에서 수평방향으로 이동 가능하게 설치되는 대차;
   상기 대차를 상기 상부 연소실 측으로 이동시키는 대차 이동용 유압 실린더; 및
   상기 대차에 적재된 연료를 상기 상부 연소실 내부로 밀어주는 연료 투입용 유압 실린더를 포함하고,
   일정 길이의 목재 연료를 투입할 때, 상기 대차의 일부가 상기 상부 연소실의 내부로 진입하고, 이 상태에서 상기 연료 투입용 유압 실린더가 목재 연료를 밀어준 후에, 상기 대차가 다시 상부 연소실 외부로 복귀하는 것을 특징으로 하는 회분 처리 연소 장치.

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