KR20170117938A

KR20170117938A - 연소기

Info

Publication number: KR20170117938A
Application number: KR1020170126296A
Authority: KR
Inventors: 나상권; 유영봉; 최영준
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2017-10-24
Also published as: KR101889227B1

Abstract

본 발명에 따른 연소기는, 화격자가 내장되고 상기 화격자 상에 연소공간이 형성되는 연소실; 상기 화격자의 중앙부에 하방연결되어 상기 화격자의 상부로 연료를 공급하는 연료공급부; 상기 연소실의 측부에 수평면상 경사지게 연결되어, 연소공기가 상기 연소공간에서 선회되도록 연소공기를 공급하는 공기공급부; 상기 공기공급부에 의해 제공된 연소공기가 상기 연소공간에서 상기 연소실의 내벽을 따라 하방선회되게 연소공기를 가이드하도록, 연소공기가 상기 연소공간으로 유입되는 유입구에서 상기 연소공간 내측으로 돌출배치되면서 하방개구된 가이드부재; 및 상기 가이드부재와 상기 연소실의 내벽에서 서로 마주보는 각각의 면 중 적어도 하나에, 하방경사지게 연장된 나사라인 형상의 돌출가이드라인;을 포함한다.

Description

연소기{Combustor}

본 발명은 연소기로서, 연소실 내에서 고형연료를 연소시켜 발생하는 연소열을 회수하여 에너지로 사용하기 위한 연소기에 관한 것이다.

일반적으로 산업용 온수, 스팀 또는 고온의 가스를 필요로 하는 산업시설에서는 열에너지를 얻기 위해 연소실 내부에서 연료를 점화, 연소시켜 열에너지를 발생시키는 연소기가 활용되고 있으며, 이러한 연소기에서 사용되는 연료로서 생활폐기물을 연료화한 고형연료 등이 경제성 및 자원재활용 측면에 있어서 많이 이용되고 있다.

그런데, 상기와 같이 고형연료를 연소시키는 과정에서, 점화된 고형연료에 상대적으로 온도가 낮은 외기를 단순히 공급하여 연소시키는 것에 그치고 있어서 연소효율을 높이는 데에 한계가 있다.

또한, 연소기는 내구성 측면에 있어서 견고히 만들어졌다 하더라도 연소실 내부가 약 1,000도 가깝거나 그 이상의 고열을 형성하기 때문에, 이러한 고열로 인하여 연소실의 구성 특히 내벽이 손상되게 된다. 이에 따라, 설비의 수명이 짧아지고, 나아가 손상된 부분의 교체에 의해 연소기의 연속적인 운전에 있어서 지장이 초래되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 연소가스를 예열하고 연소실 내벽을 냉각하는 연소기를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 연소기는, 화격자가 내장되고 상기 화격자 상에 연소공간이 형성되는 연소실; 상기 화격자의 중앙부에 하방연결되어 상기 화격자의 상부로 연료를 공급하는 연료공급부; 상기 연소실의 측부에 수평면상 경사지게 연결되어, 연소공기가 상기 연소공간에서 선회되도록 연소공기를 공급하는 공기공급부; 상기 공기공급부에 의해 제공된 연소공기가 상기 연소공간에서 상기 연소실의 내벽을 따라 하방선회되게 연소공기를 가이드하도록, 연소공기가 상기 연소공간으로 유입되는 유입구에서 상기 연소공간 내측으로 돌출배치되면서 하방개구된 가이드부재; 및 상기 가이드부재와 상기 연소실의 내벽에서 서로 마주보는 각각의 면 중 적어도 하나에, 하방경사지게 연장된 나사라인 형상의 돌출가이드라인;을 포함한다.

여기에서, 상기 돌출가이드라인은 길이방향을 따라 내려갈수록 측방으로 돌출된 높이가 낮아질 수 있다.

또한, 상기 돌출가이드라인은 상기 가이드부재에서 상기 연소실의 내벽과 마주보는 면에 형성되며, 상기 연소실의 내벽 측으로 하방경사지게 돌출될 수 있다.

나아가, 상기 돌출가이드라인은 길이방향을 따라 내려갈수록 상기 연소실의 내벽 측으로의 하방경사각이 커질 수 있다.

그리고, 상기 가이드부재는, 가이드되는 연소공기의 유속이 빨라지도록, 상기 연소공간의 유입구 위치에서 길이방향에 따라 상기 가이드부재와 상기 연소실의 내벽에서 서로 마주보는 각각의 면 사이의 간격이 좁혀지도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 가이드부재는, 상기 연소실에서 상기 유입구 상측의 구조물로부터 상기 연소실의 내측으로 연장된 상부가이드판; 및 상기 상부가이드판으로부터 하방연장되고 연소실의 내벽으로부터 이격된 측부가이드판;을 구비할 수 있다.

그리고, 상기 공기공급부는, 상기 연소실의 상측 측부에 연결되어, 연소공기가 상기 연소공간에서 하방선회되도록 연소공기를 공급하는 상측 공기공급부; 및 상기 연소실의 하측 측부에 연결되어, 연소공기가 상기 화격자 상부의 연료와 접촉하여 연소한 후 상기 연소실의 중앙을 따라 상승하도록 연소공기를 공급하는 하측 공기공급부;를 구비할 수 있다.

이때, 상기 상측 공기공급부는 상기 하측 공기공급부보다 1.5배 내지 4배까지 많은 연소공기량을 공급하도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 공기공급부는, 연소공기가 상기 연소실의 내벽 외면을 따라 선회한 후 상기 유입구를 통해 상기 연소공간으로 유입되도록, 상기 내벽으로부터 이격되어 상기 내벽을 감싸는 상기 연소실의 외벽에 연결될 수 있다.

그리고, 상기 화격자는 상기 연료공급부를 중심으로 회전구동될 수 있다.

또한, 상기 연료공급부는 상기 화격자를 통과하여 상기 연소공간 측으로 돌출형성되며, 연료를 연속적으로 공급하도록 스크류 방식으로 구성될 수 있다.

아울러, 상기 연료공급부는 상기 화격자를 통과하여 상기 연소공간 측으로 돌출형성되며, 상기 연소공간 측 단부에는 연료의 상측 이동을 차단하면서 측방으로 분산시키도록 하방 확경된 차단부재가 장착될 수 있다.

나아가, 상기 연소실은 상협하광형으로서 절두원뿔형상을 지닐 수 있다.

본 발명에 따른 연소기는, 연소실 내부에 제공된 연소공기가 연소실 내벽을 따라 하방선회하는 것을 가이드하도록 가이드부재 및 돌출가이드라인이 구성됨으로써, 연소공기가 연료와 함께 연소되기 전에 예열됨에 따라 연소효율을 높일 수 있으며, 나아가 고온상태의 연소실 내벽을 냉각시킴에 따라 연소실의 내구성 및 수명향상과 함께 연소기의 연속적인 운전을 구현할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소기의 내부를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연소기의 내부를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 연소기에서 외벽에 상측 공기공급부가 연결된 것을 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 1 및 도 2의 연소기의 가이드부재 및 돌출가이드라인을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 돌출가이드라인의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 4의 돌출가이드라인의 또 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 연소기에서 상측 공기공급부와 하측 공기공급부를 통해 공급되는 시간당 연소공기량의 차이에 따른 화염의 상태를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명하기로 한다. 각 도면의 구성요소들에 도면부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소기의 내부를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연소기의 내부를 나타낸 도면이다.

그리고, 도 3은 도 1 및 도 2의 연소기에서 외벽에 상측 공기공급부가 연결된 것을 나타낸 평면도이고, 도 4는 도 1 및 도 2의 연소기의 가이드부재 및 돌출가이드라인을 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 연소기는 고형의 연료(F)가 연소되는 연소실(100)과, 상기 연소실(100)에 연료(F)를 공급하는 연료공급부(200), 상기 연소실(100)에 연소공기(A)를 공급하는 공기공급부를 포함하며, 주요 구성적 특징으로서 공기공급부에 의해 공급되는 연소공기(A)를 가이드하는 가이드부재(400) 및 돌출가이드라인(430)을 포함한다.

여기에서, 상기 연소실(100)은 내부에 연소공간(100a)이 형성되고 이러한 연소공간(100a)의 하부에는 화격자(130)가 설치되며, 상부에는 배출구(100c)가 형성된다. 이때, 상기 화격자(130)는 상부에 연료(F)가 안착되는 구성으로서 중앙부에 연료공급부(200)가 하방연결된다.

참고로, 상기 연소실(100)은 상협하광형으로서 절두원뿔형상을 지닌 것이 바람직한데, 후술되는 연소실(100) 내부에 공급된 연소공기(A)의 하방선회유동을 포함한 내구적인 측면에 있어서의 안정적인 구조로서 채택될 수 있다. 아울러, 이러한 구조는 가스유로관점에 있어서 각형단면에서의 불필요한 내측코너공간을 제거한 효율적인 구조이다.

그리고, 상기 화격자(130)는 연료공급부(200)를 중심으로 회전구동되는데, 일례로서 이러한 화격자(130)는 구동부재에 직접연결되어 회전구동할 수 있으며, 다른 일례로서 턴테이블(도 2의 140)의 상면에 설치되어 구동부재가 턴테이블(140)을 회전구동시키면 이에 연동되어 회전될 수 있다. 이때, 상기 화격자에 대한 구동부재의 직접연결구조 및 턴테이블(140)을 통한 연결구조는 종래의 어떠한 구조도 활용될 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 연료공급부(200)는 화격자(130)의 중앙부에 하방연결되어 화격자(130)의 상부로 연료(F)를 공급하는 구조를 취할 수 있다. 일례로서, 상기 연료공급부(200)는 화격자(130)를 통과하여 연소공간(100a) 측으로 돌출형성되며, 연료(F)를 스크류(210)에 의해 연속적으로 공급하도록 스크류 방식으로 구성될 수 있다.

아울러, 상기 연료공급부(200)에서 연소공간(100a) 측 단부에는 연료(F)의 상측 이동을 차단하면서 측방으로 분산시키도록 하방 확경된 차단부재(220)가 장착될 수 있다.

한편, 공기공급부는 연소실(100)의 내부로 연소공기(A)를 공급하도록 연소실(100)의 측부에 연결되는데, 구체적으로 상측 공기공급부(310)와 하측 공기공급부(320)로 구성될 수 있다. 이러한 상측 공기공급부(310)와 하측 공기공급부(320)는 서로 상대적인 위치차이에 의해 정해지며, 이에 따라 연소실(100)의 측부에 연결된 구체적인 연결위치에 대해서는 한정되지 않는다.

이때, 상기 상측 공기공급부(310)와 하측 공기공급부(320)는 연소공기(A)가 연소실(100)의 내벽(110)을 따라 선회하도록 공급하는 구조를 취할 수 있도록 구성될 수 있는데, 일례로서 도 3에 도시된 바와 같이 상측 공기공급부(310)는 연소실(100)의 측부에 수평면상 경사지게 연결된 연결구조를 이룰 수 있다. 이러한 상측 공기공급부(310)를 통해 공급되는 연소공기(A)는 연소공간(100a) 내에서 연소실(100)의 내벽(110)을 따라 선회하면서 하강함으로써, 화격자(130) 상의 연료(F)에 도달하기 전에 예열됨에 따라 연소효율을 증대시킬 수 있고, 연소실(100)의 중앙부에서 배출구(100c) 측으로 상방연장된 고열분포부위로부터 내벽(110)을 차단함에 따라 연소실(100)의 내벽(110) 온도를 떨어뜨릴 수 있다.

그리고, 상기 하측 공기공급부(320)는 연소실(100)의 하측 측부에 연결되어, 화격자(130) 상부의 연료(F)와 접촉하여 연소한 후 연소실(100)의 중앙을 따라 상승하도록 연소공기(A)를 공급하는 역할을 수행한다.

또한, 상기 공기공급부 중 상측 공기공급부(310)는 연소공기(A)가 연소실(100)의 내벽(110) 외면을 따라 선회한 후 유입구(100b)를 통해 상기 연소공간(100a)으로 유입되도록, 내벽(110)으로부터 이격되어 내벽(110)을 감싸는 상기 연소실(100)의 외벽(120)에 연결될 수 있다.

이에 따라, 상측 공기공급부(310)를 통해 공급된 연소공기(A)는 연소실(100)의 내벽(110) 외면을 따라 상방선회하면서 내벽(110)을 냉각시킬 수 있고, 이후 유입구(100b)를 통해 연소공간(100a)에 유입되어 하방선회하면서 예열될 수 있다.

아울러, 일례로서 도 2에 도시된 바와 같이 하측 공기공급부(320)를 통해 공급된 연소공기(A)는 연소공간(100a)의 측부 하측으로 유입되기 전에, 연소실(100)의 하측 내벽(110) 외면을 따라 하방선회하면서 하측 내벽(110)을 냉각시킬 수 있다.

한편, 본 발명은 주요 구성적 특징으로서 연소공기(A)의 예열과 함께 연소실(100) 내벽(110)의 냉각을 이루기 위해, 공기공급부에 의해 공급되는 연소공기(A)가 연소실(100) 내부에서 하방선회되게 가이드하는 가이드부재(400)와, 상기 가이드부재(400)와 함께 연소공기(A)의 하방선회가 더욱 효율적으로 구현되도록 하는 돌출가이드라인(430)을 포함한다.

여기에서, 도면에 도시된 바와 같이 상기 공기공급부 중 상측 공기공급부(310)를 통해 연소공간(100a) 내로 공급되는 연소공기(A)의 선회유동구조를 구체적으로 살펴보기로 한다.

구체적으로, 상측 공기공급부(310)를 일례로서 살펴보면 상측 공기공급부(310)가 연소실(100)의 측부에 수평면상 경사지게 연결됨으로써, 연소공기(A)가 유입구(100b)를 통해 연소공간(100a) 내부로 유입 시 선회력을 가지게 된다. 구체적으로, 연소공기(A)가 연소실(100)의 내벽(110)과 외벽(120)을 통과한 후 유입구(100b)를 통해 연소공간(100a)으로 유입하게 되는데, 이렇게 유동한 후 연소공간(100a)으로 유입시에도 선회력을 유지하고 있음은 물론이다.

이와 같이 연소공간(100a) 내에서도 선회력을 유지한 연소공기(A)는 연이어 유입되는 후속 연속공기에 의해 밀리게 되는데, 이 중 일정 정도의 연소공기(A)는 하강하면서 선회하게 되지만, 연료(F)와 반응연소되어 배출구(100c) 측으로 상방유동하는 고온의 연소가스에 의해 나머지 연소공기(A)는 이끌려서 연소실(100)의 중앙 측 또는 상측으로 이동하게 된다.

이에 따라, 본 발명은 선회력을 유지한 연소공기(A)가 연소실(100)의 중앙 측 또는 상측으로 이동하지 않고, 연소공간(100a)에서 연소실(100)의 내벽(110)을 타고 하방선회하도록, 연소공기(A)를 가이드하는 가이드부재(400)가 구성된다.

이때, 상기 가이드부재(400)는 연소공기(A)가 연소공간(100a)으로 유입되는 유입구(100b)에서 연소공간(100a) 내측으로 돌출배치되면서 하방개구된 구조를 취하는데, 구체적으로 상기 연소실(100)에서 유입구(100b) 상측의 구조물로부터 연소실(100a)의 내측으로 연장된 상부가이드판(410)과, 상부가이드판(410)으로부터 하방연장되고 연소실(100)의 내벽(110)으로부터 이격된 측부가이드판(411)을 구비할 수 있다. 이때, 상기 측부가이드판(411)은 연소실(100)의 내벽(110)으로부터 적정 간격 이격된 배치구조를 이루며, 상부가이드판(410)은 바람직하게 연소실(100)에서 연소공간(100a) 유입구(100b) 위치의 상단부로부터 측부가이드판(411)으로 연장된 구조를 지니게 된다. 물론, 도면에 도시된 바와 같이 연소실(100)의 내벽(110) 상측에 플랜지 구조의 구조물이 있고 이러한 구조물과 내벽(110) 사이에 연소공간(100a)의 유입구(100b)가 있다면, 상기 플랜지 구조의 구조물이 상부가이드판(412)으로서 기능하게 된다.

그리고, 상기 돌출가이드라인(430)은 가이드부재(400)와 함께 연소공기(A)의 하방선회가 더욱 효율적으로 구현되도록 구성된다.

구체적으로, 상기 돌출가이드라인(430)은 가이드부재(400)와 연소실(100)의 내벽(110)에서 서로 마주보는 각각의 면 중 적어도 하나에, 하방경사지게 연장된 나사라인 형상으로 형성될 수 있다.

일례로서, 상기 돌출가이드라인(430)은 도 4에 도시된 바와 같이, 연소실(100)의 내벽(110)과 마주보는 가이드부재(400)의 일면인 측부가이드판(420)에 형성될 수 있는데, 적어도 하나 이상이 하방경사되게 연장된 구조를 취할 수 있으며, 복수 개인 경우 상하방향으로 이격되어 배치될 수 있다.

이러한 돌출가이드라인(430)은, 연소공기(A)의 연소공간(100a) 유입구(100b)를 통해 연소공간(100a) 내로 유입된 연소공기(A)가 가이드부재(400)에 의해 하방선회가 가이드되는 과정에서, 연소공기(A)의 하방선회 유동구조를 보다 효과적으로 구현할 수 있다.

한편, 연소공기(A)가 상기 돌출가이드라인(430)에 의해 하방선회가 가이드되어 하방선회력을 계속적으로 유지됨으로써 연소실(100)의 내벽(110)에 근접되면서 하방선회를 계속적으로 하게 되지만, 후속으로 공급되는 연소공기의 공급량이 많은 경우 하방선회되는 과정에서, 일정 정도가 연소실(100)의 중앙 측 또는 상측으로 이동하게 된다.

이를 방지하기 위해, 상기 돌출가이드라인(430)은 일례로서 도 5에 도시된 바와 같이, 길이방향을 따라 내려갈수록 측방으로 돌출된 높이가 낮아지게 형성될 수 있다.

이에 따라, 연소공기(A)가 돌출가이드라인(430)에 의해 하방선회되는 것이 가이드되는 과정에서, 후속으로 공급되는 연소공기의 공급량이 많은 경우, 밀려서 중앙 측으로 밀릴 수 있는 일정 정도의 연소공기(A)가 원활하게 하측으로 돌출가이드라인(430)을 타고넘어 하강될 수 있다. 이때, 도 5(a)는 일례로서 상기 돌출가이드라인(430)이 가이드부재(400)의 측부가이드판(420)에 형성된 것을 나타낸 도면이고, 도 5(b)는 다른 일례로서 상기 돌출가이드라인(430)이 연소실(100)의 내벽(110)에 형성된 것을 나타낸 도면이다.

또한, 상기 돌출가이드라인(430)은 가이드부재(400)에서 연소실(100)의 내벽(110)과 마주보는 면인 측부가이드판(420)에 형성된 경우에, 또 다른 일례로서 도 6에 도시된 바와 같이 상기 연소실(100)의 내벽(110) 측으로 하방경사지게 돌출될 수 있다.

이에 따라, 연소공기(A)가 돌출가이드라인(430)에 의해 하방선회되는 것이 가이드되는 과정에서, 후속으로 공급되는 연소공기의 공급량이 많은 경우, 밀려서 중앙 측으로 밀릴 수 있는 일정 정도의 연소공기(A)가 연소실(100)의 내벽(110) 측으로 하방경사지게 돌출된 돌출가이드라인(430)에 의해 원활하게 하측으로 유동될 수 있다. 물론, 이와 같이 연소실(100)의 내벽(110) 측으로 하방경사진 돌출가이드라인(430)은 연소실(100)의 내벽(110)이 아닌 가이드부재(400)에만 형성되는데, 이는 돌출가이드라인(430)의 하방경사면을 타고 하강하는 연소공기(A)를 연소실(100)의 중앙 측으로 유동시키지 않고 연소실(100)의 내벽(110) 측으로 유동시키기 위함이다.

이에 더하여, 상기 돌출가이드라인(430)은 또 다른 일례로서 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 길이방향을 따라 내려갈수록 연소실(100)의 내벽(110) 측으로의 하방경사각이 커지는 구조를 취할 수 있으며, 이에 따라 상술된 돌출가이드라인(430)에 의한 하측 유동을 보다 원활하게 구현할 수 있다.

나아가, 상기 돌출가이드라인(430)은 상술된 모든 구조 한정을 따라 비록 도면에 도시되지는 않았지만, 길이방향을 따라 내려갈수록 측방으로 돌출된 높이가 낮아지고, 연소실(100)의 내벽(110) 측으로 하방경사지게 돌출되고, 길이방향을 따라 내려갈수록 연소실(100)의 내벽(110) 측으로의 하방경사진 각이 커지는 구조를 취할 수 있음은 물론이다.

한편, 상기 가이드부재(400)는 가이드되는 연소공기(A)의 유속이 빨라지도록, 비록 도면에 도시되지는 않았지만, 연소공간의 유입구 위치에서 길이방향에 따라 가이드부재(400)와 연소실(100)의 내벽(110)에서 서로 마주보는 각각의 면 사이의 간격이 좁혀지도록 배치될 수 있다.

이에 따라, 가이드부재(400)에 의해 연소공기(A)가 가이드되는 과정에서 유속이 빨라지게 되면, 연소공기(A)의 하방선회력 유지 및 가이드부재(400)와 돌출가이드라인(430)에 의한 가이드기능 수행이 보다 효과적으로 구현될 수 있다.

상술된 바와 같은 가이드부재(400) 및 돌출가이드라인(430)에 의해 연소실(100) 내부에 제공된 연소공기(A)가 연소실(100)의 내벽(110)을 따라 하방선회하는 것을 가이드함으로써, 연료(F)를 연소시키기 위해 제공된 연소공기(A)가 연소실(100) 내부의 고열분위기에 의해 예열되거나, 고온상태를 유지하는 연소실(100)의 내벽(110)으로부터 열을 전달을 받아 예열됨에 따라, 연소효율을 높일 수 있다.

또한, 고온상태를 유지하는 연소실(100)의 내벽(110)으로부터 열전달 시, 연소실(100)의 내벽(110)이 이로 인하여 냉각됨으로써, 고열에 의해 내부 구조물이 손상되지 않도록 하는 냉각효과를 볼 수 있다.

한편, 상기 상측 공기공급부(310)는 상기 하측 공기공급부(320)보다 1.5배 내지 4배까지 많은 시간당 연소공기량을 공급하도록 구성될 수 있다.

상기 상측 공기공급부(310)를 통해 연소공간(100a)으로 유입된 연소공기(A)가 연소공간(100a)에서 연소실(100)의 내벽(110)을 타고 하방선회하여 연소실(100)의 바닥에 도달한 후, 연소실(100)의 중앙으로 이동함으로써 연료(F)를 연소하는데 사용된다.

그런데, 상측 공기공급부(310)를 통해 공급되는 연소공기량이 하측 공기공급부(320)를 통해 공급되는 시단당 연소공기량보다 1.5배보다 작은 경우에는, 상측 공기공급부(310)에 의해 공급된 연소공기(A)가 연소실(100)의 바닥까지 도달하지 못함으로써, 연소실(100) 바닥에 안착된 연료(F)를 연소하는데 사용되지 못함에 따라, 연소효율이 떨어지는 한계점이 있다.

이에 반하여, 상측 공기공급부(310)를 통해 공급되는 연소공기량이 하측 공기공급부(320)를 통해 공급되는 시간당 연소공기량보다 1.5배 내지 4배까지 많은 경우에는, 상측 공기공급부(310)에 의해 공급된 연소공기(A)가 연소실(100)의 바닥까지 도달함으로써, 연소실(100) 바닥에 안착된 연료(F)를 연소하는데 사용됨에 따라, 연소효율이 증대되는 장점이 있다.

일례로서, 도 7(a)는 상측 공기공급부(310)와 하측 공기공급부(320)에 의해 공급되는 시간당 연소공기량의 비가 1:1인 경우를 나타낸 도면이고, 도 7(b)는 상측 공기공급부(310)와 하측 공기공급부(320)에 의해 공급되는 시간당 연소공기량의 비가 4:1인 경우인 경우를 나타낸 도면인데, 연소기 내의 연료연소에 의한 화염이 도 7(a)에 비하여 도 7(b)에서 월등히 길게 뻗어나는 것으로 알 수 있듯이, 도 7(b)에서의 연소효율이 상대적으로 우수하다.

참고로, 상측 공기공급부(310)를 통해 공급되는 연소공기량이 하측 공기공급부(320)를 통해 공급되는 시간당 연소공기량보다 4배보다 많은 경우에는, 하측 공기공급부(320)를 통해 공급되는 시간당 연소공기량이 너무 적음으로써, 하측 공기공급부(320)를 통해 연소실(100) 바닥에 직접적으로 공급되는 시간당 연소공기량이 부족함에 따라, 연소효율이 떨어지게 된다.

종국적으로, 본 발명은 상측 공기공급부(310)를 통해 공급되는 연소공기량이 하측 공기공급부(320)를 통해 공급되는 시간당 연소공기량보다 1.5배 내지 4배까지 많게 함으로써, 상측 공기공급부(310)에 의해 공급된 연소공기(A)가 연소실(100)의 바닥까지 도달함에 따라 연소효율을 증대시킬 수 있으며, 이와 더불어 연소공기(A)의 예열 및 연소실(100) 내벽(110)의 냉각효과도 높일 수 있음은 물론이다.

구체적으로, 본 발명은 상술된 바와 같이 상측 공기공급부(310)에 하측 공기공급부(320)보다 시간당 더 많은 연소공기량을 제공하도록 구성되는 분기부를 더 포함할 수 있다. 이러한 분기부에 의해 상측 공기공급부(310)에 제공하는 연소공기량을 늘임으로써, 연소효율을 증대시킴과 동시에 연소공기(A)의 예열 및 연소실(100)의 내벽(110) 냉각효과를 증대시킬 수 있다.

구체적으로, 상기 분기부는 상측 공기공급부(310)와 하측 공기공급부(320)에 하나의 유로로서 연결된 공기공급라인(330) 내부에 연소공기(A) 분기유동을 위한 분기벽(341)이 배치되고, 상기 분기벽(341)의 단부에는 상측 공기공급부(310), 하측 공기공급부(320) 각각으로 유동하는 연소공기량조절을 위해 회동바(342)가 장착될 수 있다. 이러한 회동바(342)는 비록 도면에 도시되지는 않았지만 회동바(342)를 회동시키도록 회동바(342)에 구동력을 제공하는 구동부에 연동된 구조를 취함은 물론이다.

결과적으로, 상기와 같이 본 발명은 연소실(100) 내부에 제공된 연소공기(A)가 연소실(100)의 내벽(110)을 따라 하방선회하는 것을 가이드하도록 가이드부재(400) 및 돌출가이드라인(430)이 구성됨으로써, 연소공기(A)가 연료(F)와 함께 연소되기 전에 예열됨에 따라 연소효율을 높일 수 있으며, 나아가 고온상태의 연소실(100)의 내벽(110)을 냉각시킴에 따라 연소실(100)의 내구성 및 수명향상과 함께 연소기의 연속적인 운전을 구현할 수 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 변형 가능함은 물론이다.

F : 연료 A : 연소공기
100 : 연소실 100a : 연소공간
100b : 유입구 100c: 배출구
110 : 내벽 120 : 외벽
130 : 화격자 140 : 턴테이블
200 : 연료공급부 210 : 스크류
220 : 차단부재 310 : 상측 공기공급부
320 : 하측 공기공급부 330 : 공기공급라인
341 : 분기벽 342 : 회동바
400 : 가이드부재 410 : 상부가이드판
420 : 측부가이드판 430 : 돌출가이드라인

Claims

화격자가 내장되고 상기 화격자 상에 연소공간이 형성되는 연소실;
상기 화격자의 중앙부에 하방연결되어 상기 화격자의 상부로 연료를 공급하는 연료공급부;
상기 연소실의 측부에 수평면상 경사지게 연결되어, 연소공기가 상기 연소공간에서 선회되도록 연소공기를 공급하는 공기공급부;
상기 공기공급부에 의해 제공된 연소공기가 상기 연소공간에서 상기 연소실의 내벽을 따라 하방선회되게 연소공기를 가이드하도록, 연소공기가 상기 연소공간으로 유입되는 유입구에서 상기 연소공간 내측으로 돌출배치되면서 하방개구된 가이드부재; 및
상기 가이드부재와 상기 연소실의 내벽에서 서로 마주보는 각각의 면 중 적어도 하나에, 하방경사지게 연장된 나사라인 형상의 돌출가이드라인;
을 포함하며,
상기 돌출가이드라인은,
상기 연소공간의 하방으로 내려갈수록 돌출된 높이가 낮아지게 형성되고,
상기 가이드부재에서 상기 연소실의 내벽과 마주보는 면에 형성되는 돌출가이드라인은, 상기 연소실의 내벽 측으로 하방경사지게 돌출되며, 길이방향을 따라 내려갈수록 상기 연소실의 내벽 측으로의 하방경사각이 커지는 것을 특징으로 하는 연소기.
제1항에 있어서,
상기 연소공간의 하방으로 내려갈수록 돌출된 높이가 낮아지게 형성되는 돌출가이드라인은 상기 연소실 내벽의 면에만 형성되는 것을 특징으로 하는 연소기.
제1항에 있어서,
상기 가이드부재는,
가이드되는 연소공기의 유속이 빨라지도록, 상기 연소공간의 유입구 위치에서 길이방향에 따라 상기 가이드부재와 상기 연소실의 내벽에서 서로 마주보는 각각의 면 사이의 간격이 좁혀지도록 배치된 것을 특징으로 하는 연소기.
제1항에 있어서,
상기 가이드부재는,
상기 연소실에서 상기 유입구 상측의 구조물로부터 상기 연소실의 내측으로 연장된 상부가이드판; 및
상기 상부가이드판으로부터 하방연장되고 연소실의 내벽으로부터 이격된 측부가이드판;
을 구비하는 것을 특징으로 하는 연소기.
제1항에 있어서,
상기 공기공급부는,
상기 연소실의 상측 측부에 연결되어, 연소공기가 상기 연소공간에서 하방선회되도록 연소공기를 공급하는 상측 공기공급부; 및
상기 연소실의 하측 측부에 연결되어, 연소공기가 상기 화격자 상부의 연료와 접촉하여 연소한 후 상기 연소실의 중앙을 따라 상승하도록 연소공기를 공급하는 하측 공기공급부;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 연소기.
제5항에 있어서,
상기 상측 공기공급부는 상기 하측 공기공급부보다 1.5배 내지 4배까지 많은 시간당 연소공기량을 공급하는 것을 특징으로 하는 연소기.
제1항에 있어서,
상기 공기공급부는,
연소공기가 상기 연소실의 내벽 외면을 따라 선회한 후 상기 유입구를 통해 상기 연소공간으로 유입되도록, 상기 내벽으로부터 이격되어 상기 내벽을 감싸는 상기 연소실의 외벽에 연결된 것을 특징으로 하는 연소기.
제1항에 있어서,
상기 화격자는 상기 연료공급부를 중심으로 회전구동되는 것을 특징으로 하는 연소기.
제1항에 있어서,
상기 연료공급부는 상기 화격자를 통과하여 상기 연소공간 측으로 돌출형성되며, 연료를 연속적으로 공급하도록 스크류 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 연소기.
제1항에 있어서,
상기 연료공급부는 상기 화격자를 통과하여 상기 연소공간 측으로 돌출형성되며, 상기 연소공간 측 단부에는 연료의 상측 이동을 차단하면서 측방으로 분산시키도록 하방 확경된 차단부재가 장착된 것을 특징으로 하는 연소기.
제1항에 있어서,
상기 연소실은 상협하광형으로서 절두원뿔형상을 지닌 것을 특징으로 하는 연소기.