KR20170143153A

KR20170143153A - 친환경에너지 연소장치

Info

Publication number: KR20170143153A
Application number: KR1020160076959A
Authority: KR
Inventors: 오형희
Original assignee: 주식회사 지앤지비
Priority date: 2016-06-21
Filing date: 2016-06-21
Publication date: 2017-12-29

Abstract

본 발명은 고형연료(RDF: Refuse Derived Fuel)나 재생 플라스틱 연료의 완전 연소를 유도하여 발생하는 열원은 열에너지로 활용하고, 연소 후의 잔유물을 응집처리할 수 있는 연소 버너에 관한 것으로, 단방향으로 회전하는 연소실을 비정형 양방향 회전방식으로 설계하여 재의 비산방지와 연소효율 극대화하고, 연소실 내부에 사이클론과 같은 효과를 발생시키는 분사노즐을 배치하여 연소실 내부에 공기가 와류(渦流)를 일으켜 연소실 내벽 주위를 선회하도록 구성하여 연소실을 통과하는 열원에 난류가 형성되도록 유도함으로써, 연료의 종류에 관계없이 만족스러운 연소효율이 발현될 수 있도록 내부구조를 단순화하면서도 예열과 고온 안정화 시간을 단축하는 친환경 에너지 절감형 연소장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 연소장치는 액체, 기체 연료를 사용하는 열사용기기에 값이 저렴한 RPF, RDF 등을 혼소 및 전용할 수 있는 친환경적이고 고효율의 에너지 절감 효과를 가지는 연소장치로서, 몸체를 이중구조로 설계하여, 연소실로부터 표면손실되는 에너지를 회수하고, 다시 연소실로 환원시킴에 동시에 연소실 내부에서 환원되는 고온의 공기층을 360도 회전시켜 최상의 연소 조건을 유지하고 에너지를 절감할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 연소실을 외부 모터에 의해 좌우로 회전시켜 유입되는 공기와 피연소물의 혼합을 촉진하여 최적의 연소조건을 달성하며, 연소실 내부구조를 축열구조로 설계하여 화상면적, 전연면적 및 방열면적을 극대화하고 연소실내 다량의 에너지를 축열함으로써, 난연성의 유기물을 소용량부터 대용량에 이르기까지 분해 연소할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

친환경에너지 연소장치{Eco-burner for energy saving}

본 발명은 고형연료(RDF: Refuse Derived Fuel)나 재생 플라스틱 연료(RPF: Refuse Plastic Fuel)의 완전 연소를 유도하여 발생하는 열원은 열에너지로 활용하고, 연소 후의 잔유물을 응집처리할 수 있는 연소장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존 연소장치의 문제점을 개선하고, 장치의 수명과 연소 효율을 비약적으로 향상시키고, 동시에 생산성과 설비 규모의 유연성이 뛰어나고, 연소를 더욱 완전연소를 유도하며, 연소장치(버너)의 연소실 내부에 제공하는 열원으로 비용이 저렴한 기체, 액체, 고체 연료를 선택적으로 사용하거나 혼용하여 사용할 수 있도록 하는 친환경 에너지 절감형 연소장치에 관한 것이다.

종래의 연소장치는 석탄이나 목재 따위의 고체 유기물을 공기가 통하지 않는 기구에 넣고 가열하여 휘발성 물질과 비휘발성 물질을 분리하거나, 석탄에서 석탄 가스, 타르, 코크스를 얻거나 목재에서 목탄을 얻는 위해 사용되는 것이 일반적이었다.

또한, 기화가 잘되고 산소와의 반응을 높이기 위해 버너의 표면적을 넓게 하기 위하여 연소실 내부를 확장하여 마련하는 것이 일반적이나 이는 전체적인 장비의 규모를 대형화하여 설치공간의 효율성과 열에너지의 손실이 증가하는 문제가 있다.

또한, 연소실의 표면적이 협소한 경우 단위 면적당 고체 연료가 밀집하게 되어 완전 연소가 어려우며, 고체연료를 분사시 고온의 공기 중을 원거리까지 비행해야만 순차적으로 새로운 공기와 접촉할 수 있어 전체적인 공기 이용률을 높일 수 있는 상황에 취약한 문제가 있다.

배경기술에 따른 종래 연소장치의 문제점을 개선하기 위하여 선행기술문헌에 기재된바 있는 본 출원인의 특허문헌이 개진되어 현재 상용화 과정에 있으며, 또한 시운전 및 연구과정에 있어 효율성을 높이고 설비규모에 대한 유연성과 비용절감 등의 높은 수준의 개선이 요구되어 더욱 고도하고 섬세한 개량의 필요성에 따라, 수차례 실험과 이론적 배경에 따른 신기술을 접목하여 이를 적용한 연소장치를 발명하기에 이르게 되었다.

특허문헌 1 내지 3에 기재된 종래의 연소장치는 이중구조 하우징으로 내부에 중공부를 형성하여 투입비용 대비 소형화에 실효성이 떨어지고, 화구와 화구방열판의 구조가 복잡하여 시설비가 증가하며, 불완전 연소되어 비산되는 재를 재처리하는 과정이 일부 용이하지 못하여 연소장치의 운전에 따른 안정화에 애로가 발생되었고, 비생산적인 쿨링 구조와 연소실 특정위치에 집중되는 고열화 현상을 효과적으로 대응하지 못하여 유지보수 비용이 증가하고 연료를 주입하는 과정이 불규칙하거나 화력이 역류하는 현상이 발생할 수 있는 소지를 안고 있는 것이었다.

또한, 특허문헌 4에 기재된 종래의 연소장치는 기존 특허문헌 1 내지 3에 기재된 문제점을 해결하고 보다 효율적이고 효과를 극대화하기 위한 건류 버너를 마련하고자 안출된 것으로, 연소실 내부로 삽입되고 종단에 노즐을 구비한 중공관을 마련하여 2차 공기에 의한 완전연소를 유도하는 고형 연료에 최적화된 연소 버너를 제공하고, 연소실 내부의 면적을 증대하고 불연소 잔유물을 수거하기 용이한 구조의 확장 공간부를 마련하고, 수거구조를 획기적으로 개선하여, 화상면적과 연소실 체적을 증대시키고 열손실을 최소화하며, 또한, 연소실 후단에 다발 천공 디스크 판을 마련하여 연소실 내부에서 비산되는 불완전연소된 재(ash)의 완전연소를 유도하고 재가 배기덕트로 유출되는 것을 방지하는 기능이 추가되었고, 연소실 전단 벽의 온도가 과열되는 것과 화력이 역류하는 것을 방지하고 화력이 연소실 내부 하단에 집중화될 수 있도록 유도하기 위하여 연소실 전단에 인접된 커버에 다수의 노즐을 마련하여 노즐의 분사 각을 조정 배치하고 연소실 전단 벽 선단에 역류방지턱을 제공하고 있는 것이다.

그러나 이와 같은 종래의 신기술이 적용된 고형 연료 연소장치의 경우에도, 고형연료를 사용함으로 인하여 얻는 효율성은 뛰어남에도 사용되는 연료가 다양하지 못하여, 연료 선택적 효율성 측면에서의 효과는 기대가 어려운 점이 있었다.

즉, 기체나 액체, 또는 고체 연료의 단가 대비 효율성을 결정하기 위하여 사용 연료의 단가를 특정하여야 함에도 미래의 연료별 단가를 예측하는 것이 쉽지 않고, 또한 연료의 특성에 따라 구조 등을 달리하여야 하는 기존 장치는 사용연료별로 효율성을 극대화하기 위하여 서로 다른 기기를 보유하여 함으로써 초기 설비의 증가와 기존 장비의 활용도를 떨어뜨리는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 종래 연소실 내부에 구비된 화구와 화구 사이에 연소실 내부로 공기가 유입 및 선회할 수 있도록 하는 노즐을 마련하여 배치된 각 열간의 화구를 통과하는 열원과 외부에서 유입된 공기가 서류 혼합되어 연소실 내부에서 난류가 형성되도록 유도함으로써, 연료의 종류에 관계없이 연소효율이 극대화되도록 유도하는 것에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 액체나 기체연료와는 달리 고체(고형)연료를 사용하는 경우, 예열과 고온 안정화 시간을 단축시켜야 하는 과제의 특성상 시간 단축에 의한 경제성과 장비의 효율성을 달성하기 위하여, 연소실 내벽 전단부에 공기의 공급을 원활하게 하고, 열원의 순환과 유속의 흐름에 변화를 줄 수 있도록 설계하는 것에 그 목적이 있는 것이다.

또한, 본 발명은 호퍼를 통하여 유입되는 연료의 점검 및 이물질 제거 등을 쉽게 관리할 수 있도록 연소실 외부에 호퍼를 설치하고 별도의 에어블로어에 의해 연료를 연소실로 유입할 수 있도록 설계하는 것에 그 목적이 있는 것이다.

또한, 본 발명은 종래의 단방향으로 회전하는 연소실을 비정형 양방향 회전방식으로 설계하여 재의 비산방지와 연소효율 극대화를 제공하는 것에 그 목적이 있는 것이다.

본 발명은, 연소실 내부에 사이클론과 같은 효과를 발생시키는 분사노즐을 배치하여 연소실 내부에 공기가 와류(渦流)를 일으켜 연소실 내벽 주위를 선회하도록 구성하여 연소실을 통과하는 열원에 난류가 형성되도록 유도함으로써, 연료의 종류에 관계없이 만족스러운 연소효율이 발현될 수 있도록 내부구조를 단순화하면서도 예열과 고온 안정화 시간을 단축하는 효과가 있는 것이다.

이는 사용되는 연료가 기체나 액체, 또는 고체 연료의 여부에 관계없이 만족스러운 효과를 제공하게 되며, 또한 초기 설비 비용 대비 활용도 측면과 효과에서 뛰어난 장점이 있다.

또한, 연소실의 회전방향을 양방향으로 구성하고, 정방향과 역방향 회전의 회전시간을 달리 설정하여, 연소실 일측에 마련된 토출구로 배출되는 재(ash)의 체류시간을 양방향에 비정형화 설계함으로써, 잔유물에 대한 연소효율성을 높이고, 단방향 회전에서 오는 토출구 상사점에서 재가 비효율적으로 낙하 및 비산하는 문제를 방지할 수 있는 효과가 있는 것이다.

본 발명은 연소실 내부의 전단부와 종단부에 배열되는 화구의 수량과 길이를 달리하여 베르누이 원리에 의한 유속에 변화를 주며, 기존 연소장치의 연료주변 연소실 특정부위에 온도를 과열시키거나 연소실 내벽에 잔유물이 고착되는 현상을 방지하고, 연소실 내벽 종단에 설치된 화구는, 다수의 분사노즐과 연소실 내부의 열원에 의한 와류에 의하여 화구 간 고온 벽을 형성하여 통과하는 잔유물의 완전연소를 유도할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 연소 연소장치의 구성 예를 도시한 실시 사시도.
도 2는 종래의 연소 연소장치의 다른 구성 예를 도시한 단면도.
도 3은 종래의 연소 연소장치의 다른 구성 예를 도시한 절개 사시도.
도 4는 종래의 연소 연소장치의 다른 구성 예를 도시한 절개 단면도.
도 5는 본 발명에 의한 친환경 연소장치의 전체 형태를 도시한 사시도.
도 6은 본 발명에 의한 친환경 연소장치의 내부를 도시한 개략 단면도.
도 7은 본 발명에 의한 도 6 단면도의 일부단면을 도시한 A-A' 단면도.
도 8은 본 발명에 의한 도 6 단면도의 일부단면을 도시한 B-B' 단면도.
도 9는 본 발명에 의한 도 6 단면도의 일부단면을 도시한 C-C' 단면도.
도10은 본 발명에 의한 도 6 단면도의 일부단면을 도시한 D-D' 단면도.

상기와 같은 목적과 효과를 달성하기 위한 본 발명의 친환경 에너지 절감형 연소장치의 구체적인 구성과 상세구조를 첨부된 도면을 참고하여 기술하며, 본 발명에 기재된 부호는 종래 발명에 기재된 부호와 동일한 숫자가 표시될 수 있으나, 이는 선행기술문헌의 원본 발췌의 훼손을 막기 위한 목적으로 부호를 기대로 인용하는 과정에 기인한 것으로, 이후 본 카테고리에서 기재되는 모든 숫자는 별도로 명시하지 않는 한, 종래기술을 표현한 도 1 내지 도 4에 표시된 부호(숫자)가 아님을 명시한다.

본 발명은 커버 하우징(10)과 연소실(20) 및 에어탱크(80)으로 크게 구분되며, 커버 하우징(10)은 연소실(20)의 전면에 위치하여, 회전하는 연소실(20)로 공기와 연료를 주입하고, 액체나 기체 연료를 공급하기 위한 점화 및 분사장치를 장착하기 위한 장착부(13)가 마련되며, 연소실(20)은 외부 모터(40)와 연동하는 기어(41)에 의해 회전 구동되고, 연소실(20) 내부에는 화상면적과 연소효율을 증대하기 위한 화구가 배치되며, 재와 잔유물의 이동이 용이하도록 종단 방향으로 내경이 확장되는 구조를 가진다.

상기 배기구(22)는 연소실(20)의 후단부에 해당하며, 원통형으로 구성된 연소실(20)의 후면부를 테이퍼진 형태로 마련하여 끝단이 개방된 변형된 원추형 구조를 가지도록 설계하는 것이 바람직하다.

또한, 연소실(20) 전면부(21)의 내주면을 따라 연소실 화상면적과 연소효율을 높이기 위한 복수의 화구(23)가 구비되며, 내주면 둘레를 따라 복수로 마련되어 연소방향으로 다열로 배치된 화구(23)는 열과 열 사이에 같은 평행선상으로 순차 배치되지 않도록 배치함으로써, 연료가 연소되어 진행하는 방향에 화구와의 마찰부위가 고르게 분포되도록 배치 설계된다.

커버 하우징(10)은 연소실(20) 전면에 위치하여, 회전하는 연소실(20)과 베어링 등으로 체결되고, 연소실(20)의 지지 및 보강 기능을 보조할 수 있으며, 커버 하우징(10)의 전면 중앙에 형성된 장착부(13)에는 액체나 기체 연료를 공급하기 위한 점화장치나 연료분사장치(31)가 장착되며, 연료가 공급되지 않는 상태에서도 상기 점화장치나 연료분사장치(31)를 통해 연소실 내부로 공기 등을 공급하게 된다.

또한, 커버 하우징(10)의 전면 일측에는 연소실(20)로 관통하는 통공이 마련되고 상기 통공으로 삽입되어 연소실(20)의 온도를 외부에서 측정할 수 있는 온도계(12)가 마련된다.

연소실(20)의 외부는 전면과 후면으로 베어링 지지부(42)가 마련되며, 이는 외부 모터(40)에 의해 연소실(20)이 회전하는 경우, 피칭(Pitching)현상을 방지하고 회전시 마찰저항을 줄이며, 하중에 대한 효과적인 분배를 기하기 위한 목적이다.

외부 모터(40)나 베어링 지지부(42) 등은 별도의 외부 프레임(도면 미도시)에 고정되며, 이와 같은 고정 프레임은 통상의 구조체로서 본 발명의 기술사상범위가 아니므로 그 상세 구조에 대한 설명은 생략하기로 한다.

연소실(20)의 내벽은 2중 구조를 가지며, 내측으로 내화재(24)가 사용되고 외측은 단열성이 높은 단열재(25)등이 적용되는 것이 바람직하다.

상기 토출구(26)는 연료가 연소하고 남은 찌꺼기가 배출되는 곳으로, 연소실(20)의 회전에 따라 토출구(26)가 하사점에 이르렀을 때 중력에 의해 낙하하도록 설계되어 있다.

또한, 상기 토출구(26)는 외부공기가 유입되어 연소효율을 감소시킬 수 있으므로, 토출구(26) 주위의 회전하는 연소실(20) 외주면은 오일리스 베어링이나 평(판)베어링 등을 사이에 두고 띠를 두르면서 고정된 외부커버(27)에 의하여 밀폐되어 있다.

상기 외부커버(27)는 외부에 고정되어 연소실(20)과 같이 회전하지 않으며, 단지 연소실(20)을 따라 기밀을 유지하며 띠를 두르면서 형성되어 있는 것으로, 상기 외부커버(27)의 하단은 찌꺼기가 배출될 수 있는 홀(hole)이 마련된 수집구(28)가 형성되어 있다.

따라서 연소실(20)의 회전에 의해 토출구(26)가 하사점에 이르게 되면, 외부커버(27)에 마련된 수집구(28)가 동일 수직선상에 놓이게 되어, 연소실(20) 내부의 재나 찌꺼기 등이 외부로 배출되며, 토출구(26)가 계속 회전하여, 수집구(28)와 동일 수직선상을 벗어나는 경우, 배출은 차단되고 토출구(26)는 띠를 두르고 있는 외부커버(27)에 의해 밀폐되므로, 연소실 내부가 외부의 외기에 영향으로부터 보호될 수 있게 된다.

본 발명은 연소실 내부에서 완전 연소를 유도하여 발생하는 열원은 열에너지로 활용하고, 연소 후의 잔유물을 응집처리하며, 기체, 액체, 고체 등의 연료를 선택적으로 또는 혼용하여 사용하는 것이 가능한 친환경 에너지 절감형 연소장치에 관한 것으로, 연소실(20)의 전면에 위치하여, 회전하는 연소실(20)로 공기와 연료를 주입하고, 점화를 위한 장치가 마련되는 커버 하우징(10)과; 상기 커버 하우징(10)을 관통하여 연소실(20) 내부로 연료를 공급하는 연료유입관(50)과; 외부 모터(40)와 연동하는 기어(41)에 의해 회전 구동되고, 내부에 화구를 구비한 연소실(20)과; 상기 연소실(20) 외벽을 감싸며 외부의 에어블로어(14)로부터 공기가 유입되는 에어탱크(80) 및 상기 에어탱크(80)로부터 연소실 내부로 공기를 공급하는 공기유입관(81)과; 연소실(20) 내부에 응집된 찌꺼기를 외부로 배출하기 위한 토출구(26)가 마련되는 것으로 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 연소실 내부에 형성된 토출구(26)는, 끝단이 테이퍼진 확장 형태로 마련되고, 상기 연소실 내부에 형성된 토출구(26)로 배출되지 못하는 토출구 크기 이상의 잔여물을 제거하기 위하여 외부로부터 내부로 연소실을 관통하여 분리결합 가능한 원통형의 소재구(70)가 마련되며, 커버 하우징(10)을 관통하는 연료유입관(50)은, 냉각효과를 위하여 외부에 에어블로어(14)로부터 공기가 유입될 수 있도록 관이 이중구조로 내부가 비어 있는 중공관(53) 형태로 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 커버 하우징(10)을 관통하는 연료유입관(50)에 마련되는 호퍼(51)는 에어블로어(52)에 의하여 연료유입관(50)으로 연료를 공급하는 것으로, 연소실(20)로 연료를 공급하기 위해 연료유입관(50)의 일측에 마련되는 호퍼(51)를 통하여 유입되는 연료가 연소실로 원활하게 공급되고 있는지 확인하기 위하여, 호퍼(51)와 커버하우징(10) 사이의 연료유입관(50) 일측이 투명한 재질로 속이 보이는 확인창(54)이 마련되어 있고, 상기 호퍼(51)의 위치가 커버 하우징(10)으로부터 자유로운 위치에 배치되며, 상기 모터(40)와 기어(41)에 의해 회전하는 연소실(20)은, 모터(40)의 제어에 의하여 연소실 내부의 재가 비산하는 것을 방지하고 잔유물의 완전연소를 유도하기 위하여 회전과 역회전을 반복하는 구조로 설계되는 것을 특징으로 한다.

또한, 연소실(20) 내벽에 마련되는 화구들은 연소실 전단에서 종단으로 갈수록 길이와 배열된 수량이 증가하는 형태로 마련되는 것과, 각 열간의 행 배치는 서류 일치하지 않도록 배치되며, 연소실(20) 내벽에 배열되는 화구와 화구 사이에는, 연소실(20) 내벽 둘레로 공기를 유입하고, 유입된 공기가 연소실을 선회하면서 회전하여 회오리를 형성할 수 있도록, 에어탱크(80)에 연결된 공기유입관(81)을 통하여 공기가 공급되는 분사노즐(82)이 마련되는 것을 특징으로 한다.

다른 실시 예로, 본 발명은 연소실(20) 내벽 둘레로 공기를 유입하고 유입된 공기가 연소실을 선회하면서 회전하여 회오리를 형성할 수 있도록, 연소실(20) 내벽에 배열되는 화구들 내부로 에어탱크(80)에 연결된 공기유입관(81')이 삽입되며, 공기유입관(81')은 화구 외부로 관통되고 끝단은 공기가 공급되는 분사노즐(82')이 마련되는 것을 특징으로 한다.

또한, 연소실(20) 내벽 종단에 배열된 화구(60)들이나 내벽에 배열된 화구(60)(61)(62)들은, 다수의 분사노즐(82)(82')에서 분사되어 내벽을 선회하는 공기와 연소실 내부를 관통하는 열원의 혼합으로 인해 발생하는 와류에 의하여 고온 벽을 형성하여 통과하는 잔유물의 완전연소를 유도하는 것을 특징으로 한다.

또한, 연소실(20) 내벽의 온도가 감소하는 것을 방지하기 위하여, 상기 분사노즐(82)의 분사위치나 각도는 내벽 위에 배치하여 연소실(20) 종단면 내벽에 공기가 직접 분사되지 않도록 하거나, 또는 상기 분사노즐(82')의 분사위치나 각도는 동일 열에 배열된 인접한 화구 방향에서 약간 배기구(22) 방향으로 틀어주어 인접한 화구에 저항을 받지않으면서, 열원의 흐름 방향인 배기구(22) 방향으로 연소실(20) 내주면을 선회하도록 유도하여 선회하는 공기와 연소되는 연료에 와류를 발생시켜 잔유물의 완전연소를 유도하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 커버 하우징(10)은 내부가 비어있는 중공부(15)로 이루어져 있으며, 상기 중공부(15)에 공기를 공급하기 위하여 커버 하우징(10)의 일측은 외부의 에어블로어(14)와 연결되어 있다.

에어블로어(14)를 통하여 유입된 공기는 중공부(15)에서 연소실 외벽을 감싸는 구조로 형성된 에어탱크(80)에 유입되며, 회전하는 연소실(20)과 고정된 커버 하우징(10) 간에는 베어링(16)이 장착되어 마찰을 최소화하면서 중공부(15)에 있는 공기의 누계율을 떨어뜨리지 않으면서 에어탱크(80)로 용이하게 유입될 수 있도록 되어 있다.

즉, 에어탱크(80)와 접하는 중공부(15) 외주면은 서로 개방되어 있어, 에어블로어(14)를 통하여 유입된 공기가 에어탱크(80)로 유입될 수 있도록 설계되어 있으며, 에어탱크(80)와 커버 하우징(10)의 이격으로 인하여 공기의 기밀성이 떨어지는 부분에 원형 테를 이루는 베어링(16)이, 에어탱크(80) 및 그와 접하는 중공부(15)의 접면 내측과 외측으로 한 쌍이 마련되어 있다.

또한, 커버 하우징(10)의 전면에는 연소실(20)을 관통하여 연료를 공급하기 위한 연료유입관(50)이 마련되어 있으며, 상기 연료유입관(50)의 선단에는 투입된 연료를 연소실(20)로 공기에 의해 강제 유입시키기 위한 에어블로어(52)가 마련되고, 연료유입관(50)의 선단과 종단 사이에는 호퍼(51)가 마련되어 재생 플라스틱 연료(RPF: Refuse Plastic Fuel)나 고형 연료(RDF: Refuse Derived Fuel) 등의 고체연료가 연료유입관(50)으로 투입될 수 있도록 마련되어 있다.

상기 연료유입관(50)은 연소실(20) 내부의 고온으로 인하여 관이 녹아내리거나 고착되는 것을 방지하기 위하여, 이중관으로 구성되어 내부가 비어있는 중공관(53)으로 구성되며, 상기 중공관(53)으로 에어블로어에 의한 외부공기가 유입될 수 있도록 커버 하우징(10)과 개방되어 있다.

또한, 커버 하우징(10)의 일측에는 연소실과 관통하는 통공을 마련하여, 연소실 내부 온도가 일정하게 유지되는지와 고온 안정화에 이르고 있는지의 여부 등을 점검하기 위한 온도계(12)가 마련되어 장착될 수 있다.

연소실(20)의 에어탱크(80)로 유입된 공기는 에어탱크(80)로부터 연소실(20) 연장 및 관통되는 공기유입관(81)을 통하여 연소실 내부로 공급된다.

상기 공기유입관(81)은, 연소실 내부에 화상면적 증가와 연소효율을 극대화하기 위하여 다열로 띠를 형성하며 마련된 화구의 열간 사이에 배치되며, 그 종단에는 분사노즐(82)이 마련되어 있다.

또한, 다열로 구성된 상기 공기유입관(81)의 각각의 열은 다시 연소실 내경을 따라 흐르는 방향으로 회오리구조로 마련된 복수의 공기유입관(81) 구조로 배치되며 에어탱크(80)를 통하여 연소실(20)로 유입되는 공기가 연소실을 선회하면서 회전할 수 있도록 배치되어 있다.

또한, 공기유입관(81)의 종단에 마련된 분사노즐(82)은 연소실(20)로 공기를 분사함에 있어, 연소실(20) 내벽에 공기가 직접적으로 부딪혀 내벽의 온도를 떨어뜨리는 것을 방지하기 위하여, 연소실 내벽보다 약간 중심측방향으로 향하도록 구성되어 있다.

연소실(20) 내부에 배치된 화구들은 연소실 선단에서 종단으로 갈수록 길이와 배열된 수량이 증가하도록 배치된다.

이는 연소실(20) 선단과 종단의 내경 차를 보정하면서 선단에서는 유속의 흐름을 방해하지 않고, 화구 배열의 중심에서 연소가 효과적으로 이루어질 수 있도록 하기 위한 원리가 적용되어 있는 것이다.

즉, 연소실(20) 선단에 배치된 1열 화구(63)와 2열 화구(62)는 서로 배열된 수량은 대동소이하나 각 열간의 배치된 화구가 동일 수평 상에서 일치하지 않고 교차 배열되어 3열 화구(61) 및 4열 화구(60)에 비해 적은 수량으로 배치되어, 유입되는 연료와 공기가 연소하면서 쉽게 연소실 중심으로 이동할 수 있도록 하며, 3열 화구(61) 및 4열 화구(60)는 1열 화구(63)와 2열 화구(62)와 동일한 교차 배열로 되어 있으나 1열 화구(63)와 2열 화구(62)에 비해 촘촘히 배열되어 있다.

이는 잔류 연료가 배기구(22)로 불완전연소되어 배출되는 것을 방지하기 위한 것으로, 특히 4열 화구(60)는 3열 화구(61)에 비해 더욱 길이가 연장되어 고온벽을 형성함으로써, 원형으로 배열되어 있는 4열 화구(60) 사이를 통과하는 잔유물의 완전연소를 유도하게 된다.

본 발명은 종래의 연료가 연소하면서 배기구(22)로 불완전 연소상태에서 배출되는 것을 막기 위하여, 연료의 진행방향을 축으로 연소실(20) 내부에서 회전하여, 와류(渦流)를 일으킬 수 있도록 분사노즐(82)을 배치하며, 연소실(20) 내부에 공기가 연소실(20) 내벽 주위를 선회하면서 연소실(20)을 통과하는 열원과 혼합되어 난류가 형성되도록 유도함으로써, 연소실 내에서의 연료의 체류시간과 연소효율을 극대화할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 연소실(20)의 종단에 마련된 소재구(70)는 원통형으로 연소실(20)을 관통하여 삽입되어 있으며, 그 선단에 손잡이(71)이 마련되고, 선단 둘레에는 연소실(20) 외부와 고정될 수 있도록 고정볼트(72)가 체결되어 있어, 연소실(20) 내부의 일정 크기 이상의 특수 물질 등을 제거하기 위하여, 상기 고정볼트(72)를 해체한 후 손잡이(71)를 잡아당기면 연소실(20) 일면을 관통하고 있는 소재구(70)가 삽탈되어 외부에서 연소실 내부로 공구나 손을 집어넣어 장애물을 제거할 수 있게 된다.

상기 소재구(70)는 연소실 내부와 접하는 면은 단열재(74)로 처리되는 것이 바람직하며, 원통형 내부는 단열재, 내화재 또는 세라크 울을 충진하는 등의 선택적 구성이 가능하다.

또한, 본 발명은 연소실(20)의 회전방향을 양방향으로 구성하고, 정방향과 역방향 회전의 회전시간을 달리 설정하여, 연소실(20) 일측에 마련된 토출구(26)로 배출되는 재(ash)의 체류시간을 양방향에 비정형화 설계함으로써, 모터(40)와 기어(41)에 의해 회전하는 연소실(20)은, 모터(40)의 제어에 의하여 회전과 역회전을 반복하여 잔유물에 대한 연소효율성을 높이고, 단방향 회전에서 오는 매 회전시마다 토출구(26) 상사점에서 재가 비효율적으로 낙하 및 비산하는 문제를 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.

실시 예로, 1회전에 60초가 소요되는 모터를 정방향 회전 15초 -> 정지 4초 -> 역방향 회전 39초 -> 정방향 회전 15초 -> 정지 4초 -> 역방향 회전 39초 이하 반복한다.

본 발명에 의한 친환경 연료 절감형 연소장치는 실시 예로서 연소실 내부에 배설되는 화구를, 고열에 의해 모르타르 또는 녹아서 고형화된 이물질 찌꺼기나 슬러지가 고착되는 것을 방지하기 위하여 탄소계열의 실리콘카바이드(SiC)로 구성하는 것을 특징으로 한다.

이는 연소실(20) 내부의 고열에 의해, 실리콘카바이드의 표면이 산화 내지 연소되면서, 화구 표면에 고착된 모르타르 또는 녹아서 고형화된 이물질 찌꺼기나 슬러지가 박리된다.

본 발명에 의한 외부커버(27)는 토출구(26)에서 발생하는 고열에 의해 과열되는 것을 방지하기 위하여, 외부커버(27)의 밀폐된 내부에 중공의 방열관(30)이 형성되며, 상기 방열관으로 방열기능을 배가하기 위해 외부커버(27)의 일측에는 공기나 물을 공급하기 위한 펌프(43)를 포함하는 것과, 밀폐된 내부 고온의 증기를 배출하기 위하여 일측으로 증기를 배출할 수 있도록 개폐가능한 배출캡(33)이 배가되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 회전하는 연소실(20) 내부에 고온의 찌꺼기 토출구(26)를 통하여 배출되는 것을 감지하기 위하여, 토출구(26) 주변 연소실(20) 하단 외부에 광센서(32)가 마련되며, 상기 광센서(32)의 감지신호에 의해, 수집구(28)를 통해 수거함(29)으로 배출되는 찌꺼기가 감지되면, 고온의 열 찌거기를 냉각시키기 위하여 물을 자동으로 뿜어주기 위한 물분사기(45)가 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같이 본 발명에 의한 연소장치는 액체, 기체 연료를 사용하는 열사용기기에 값이 저렴한 RPF, RDF등을 혼소 및 전용할 수 있는 친환경적이고 고효율의 에너지 절감 효과를 가지는 연소장치로서, 몸체를 이중구조로 설계하여, 연소실로부터 표면손실되는 에너지를 회수하고, 다시 연소실로 환원시킴에 동시에 연소실 내부에서 환원되는 고온의 공기층을 360도 회전시켜 최상의 연소 조건을 유지하고 에너지를 절감할 수 있는것을 특징으로 한다.

또한, 연소실을 외부 모터에 의해 좌우로 회전시켜 유입되는 공기와 피연소물의 혼합을 촉진하여 최적의 연소조건을 달성하며, 연소실 내부구조를 축열구조로 설계하여 화상면적, 전연면적 및 방열면적을 극대화하고 연소실내 다량의 에너지를 축열함으로써, 난연성의 유기물을 소용량부터 대용량에 이르기까지 분해 연소할 수 있는 것을 특징으로 한다.

뿐만 아니라, 연소실을 배기구 진행방향으로 확장되도록 하여 측 단면상에서 경사지는 구조로 설계함으로써, 연소 후 남은 각종 무기물이 연소 가동(이동)하면서 자동 배출될 수 있도록 유도하며, RPF, RDF 등의 연료공급관이 과열되는 것을 방지하기 위해 이중관 구조로 내부를 공기 냉각하고 연료공급관의 일부를 외부에서 내부를 확인할 수 있도록 투명하게 구성하여 원거리에서도 안전하게 고온의 연소실로 연료의 투입상태와 점검 가능하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

10. 커버 하우징 12. 온도계 13. 장착부
14. 에어블로어 15. 중공부 16. 베어링
20. 연소실 22. 배기구 24. 내화재
25. 단열재 26. 토출구 27. 외부커버
28. 수집구 29. 수거함 30. 방열관
31. 연료분사장치 32. 센서 33. 배출캡
40. 모터 41. 기어 42. 베어링지지부
43. 펌프 44. 순환파이프 45. 물분사기
50. 연료유입관 51. 호퍼 52. 에어블로어
53. 중공관 54. 확인창 60. 화구
61. 화구 62. 화구 63. 화구
70. 소재구 71. 손잡이 72. 고정볼트
73. 충진재 74. 단열재 80. 에어탱크
81, 81'. 공기유입관 82, 82'. 분사노즐 83. 화구

Claims

연소실 하우징 내부에서 완전 연소를 유도하여 발생하는 열원은 열에너지로 활용하고, 연소 후의 잔유물을 응집처리할 수 있는 버너에 있어서;
연소실(20)의 전면에 위치하여, 회전하는 연소실(20)로 공기와 연료를 주입하고, 점화를 위한 장치가 마련되는 커버 하우징(10)과;
상기 커버 하우징(10)을 관통하여 연소실(20) 내부로 연료를 공급하는 연료유입관(50)과;
외부 모터(40)와 연동하는 기어(41)에 의해 회전 구동되고, 내부에 화구(61)(62)(63)를 구비한 연소실(20)과;
상기 연소실(20) 외벽을 감싸며 외부의 에어블로어(14)로부터 공기가 유입되는 에어탱크(80) 및 상기 에어탱크(80)로부터 연소실 내부로 공기를 공급하는 공기유입관(81)과;
연소실(20) 내부에 응집된 찌꺼기를 외부로 배출하기 위한 토출구(26)가 마련되는 것으로 특징으로 하는 친환경 에너지 절감형 연소장치.
청구항 1에 있어서;
상기 연소실 내부에 형성된 토출구(26)는, 끝단이 테이퍼진 확장 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 친환경에너지 절감형 연소장치.
청구항 1에 있어서;
상기 연소실 내부에 형성된 토출구(26)로 배출되지 못하는 토출구 크기 이상의 잔여물을 제거하기 위하여 외부로부터 내부로 연소실을 관통하여 분리결합 가능한 원통형의 소재구(70)가 마련된 것을 특징으로 하는 친환경 에너지 절감형 연소장치.
청구항 1에 있어서;
커버 하우징(10)을 관통하는 연료유입관(50)은, 냉각효과를 위하여 외부에 에어블로어(14)로부터 공기가 유입될 수 있도록 관이 이중구조로 내부가 비어 있는 중공관(53) 형태로 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 친환경 에너지 절감형 연소장치.
청구항 1에 있어서;
커버 하우징(10)을 관통하는 연료유입관(50)에 마련되는 호퍼(51)는 에어블로어(52)에 의하여 연료유입관(50)으로 연료를 공급하는 것으로, 상기 호퍼(51)의 위치가 커버 하우징(10)으로부터 자유로운 위치에 배치될 수 있는 것을 특징으로 하는 친환경 에너지 절감형 연소장치.