KR20190093091A

KR20190093091A - 워터에너지 혼합연소시스템

Info

Publication number: KR20190093091A
Application number: KR1020180012580A
Authority: KR
Inventors: 김상남; 김성곤
Original assignee: 김상남; 김성곤
Priority date: 2018-01-31
Filing date: 2018-01-31
Publication date: 2019-08-08
Also published as: KR102029573B1

Abstract

본 발명은 워터에너지 혼합 연소시스템 및 그 혼합연소 방법에 관한 것으로서, 현재 경유, 벙커-C유, LPG, LNG 등의 화석연료를 사용하는 산업용 보일러 등의 연소실에 브라운가스를 투입하여 화석연료와 혼합연소 시킴으로써 연료를 절감하고 공해문제도 해결할 수 있도록 제안한 것이다.
본 발명은 혼합연소 버너에 연결하는 브라운가스 공급라인에 브라운가스 이젝터를 설치하여 압축공기를 모티브로 사용하고 브라운가스를 흡입측에 사용하여 압력이 낮은 브라운가스를 화염의 중심구역으로 밀어 넣어 줄 수 있도록 구성함으로써 브라운가스의 역화 문제를 해결한 것이다.
다시 말하면 본 발명의 워터에너지 혼합연소시스템은 브라운가스 노즐에 불을 붙이지 않고 H2와 O2를 분자상태로 화염의 중심구역에 직접 불어 넣어주는 방식이다. 그러나 수소 산소의 혼합가스인 브라운가스를 화염 속에 불어 넣어 줄 때는 무엇보다 역화문제를 해결해야 한다. 따라서 본 발명의 브라운가스 혼합연소 버너는 압축공기를 모티브로 사용하여 압력이 낮은 브라운가스를 화염의 중심구역으로 밀어 넣어 줄 수 있도록 구성한 것이다.

Description

워터에너지 혼합연소시스템 및 그 혼합연소 방법{Water Energy Mixed Combustion System and Mixed Combustion Method for using same}

본 발명은 워터에너지 혼합연소시스템 및 그 혼합연소 방법에 관한 것으로서, 현재 경유, 벙커-C유, LPG, LNG 등의 화석연료를 사용하는 산업용 보일러 등의 연소실에 브라운가스를 투입하여 화석연료와 혼합연소 시킴으로써 연료를 절감하고 공해문제도 해결할 수 있도록 제안한 워터에너지플랜트를 이용한 혼합연소시스템 및 그 혼합연소 방법에 관한 것이다.

워터에너지플랜트(구명: 브라운가스플랜트)는 물을 전기분해하여 나오는 브라운가스를 산업현장의 보일러, 가열로, 용융로 등의 연소설비에 24시간 365일 안정적으로 공급할 수 있는 대용량의 브라운가스 공급설비를 말한다. 물의 에너지화는 워터에너지플랜트에서 브라운가스를 대량으로 생산하고 그 브라운가스를 태우는 보일러, 가열로, 용융소각로 등에서 발열시켜 열에너지화하도록 구성한 WE시스템에 의해 이루어진다.

WE시스템(WATER ENERGY SYSTEM)이란 워터에너지플랜트와 워터에너지 발열장치(보일러, 가열로, 용융소각로, 연소기 등)를 하나의 시스템으로 연계 구성하여 워터에너지플랜트에서 물을 브라운가스로 변환시킨 후 워터에너지 발열장치에서 브라운가스만의 발열기술에 의해 열에너지로 만들어 내는 물의 에너지화 시스템을 말한다. 이렇게 WE시스템에서 만들어지는 열에너지를 워터에너지라 한다.

워터에너지 혼합연소시스템(일명: 브라운가스 연소촉진시스템)이란 화석연료(경유, 벙커-C유, LPG, LNG 등)를 사용하는 기존 연소설비(산업용 보일러, 가열로, 용융로 등)에 WE시스템에 의한 워터에너지플랜트를 구성하여 워터에너지플랜트에서 자동 공급되는 워터에너지 브라운가스를 화석연료와 함께 혼소시킴으로써 화석연료의 연소촉진을 유발하여 연료를 절감하는 새로운 연소기술을 말한다.

이때 기존 연료 절감량은 상대적인 것이어서 기존 연소설비(산업용 보일러, 가열로, 용융로 등)에 따라 또는 연료(경유, 벙커-C유, LPG, LNG 등)에 따라 다르게 나타날 수 있지만, 연료절감률은 브라운가스 투입량에 따라 많이 넣을수록 더 많이 절감되는 것이므로, 브라운가스의 투입량에 따라 대체로 10%에서 최대 50%까지 절감할 수 있고 또 연료를 줄인 만큼 CO2도 감축할 수 있으므로 말 그대로 저탄소 녹색혁명이 일어난다.

본 발명의 워터에너지 혼합연소시스템에 관한 발명의 배경이 되는 기술로는 본 출원인이 선출원하여 등록한 특허번호: 10-0687575, 발명의 명칭: 브라운가스 연소촉진용 가스제어장치, 출원일자 2004년10월12일, 공개일자 2006년4월17일, 등록일자 2007년2월21일(이하 인용특허라 칭한다)가 있다.

상기 인용특허는 '요약'에서

『본 발명은 브라운가스 연소촉진용 가스제어장치에 관한 것으로서 브라운가스플랜트로부터 브라운가스를 대량으로 공급받아 오일 및 가스혼소용 버너로 벙커-C유, 정제유 등을 연소촉진하기 위한 브라운가스 연소촉진시스템에 있어서, 상기 브라운가스플랜트와 혼소용 버너 사이에 연소촉진용 가스제어장치를 구성하여 브라운가스를 보다 효율적으로 연소실에 투입하기 위한 것이다.

본 발명의 브라운가스 연소촉진용 가스제어장치는 압축공기를 모티브로 하는 이젝터를 사용하여 브라운가스를 보다 효과적으로 투입함과 함께 압축공기와 브라운가스의 공급 및 중단 타이밍을 솔레노이드 밸브와 타이머로 제어하여 브라운가스의 역화문제를 완벽하게 해결한 것이다. 본 발명에 의해 벙카-C유, 정제유 등을 사용하는 산업용 보일러, 가열로, 소각로 등의 연소촉진을 보다 효율적이고 안정적으로 실시할 수 있게 되어 고유가 시대의 연료비용문제와 환경공해문제를 동시에 해결하게 되었다.』라고 기술하고 있고,

상기 인용특허는 '발명의 상세한 설명'에서

『본 발명은 브라운가스 연소촉진시스템을 구성하는 가스제어장치에 관한 것으로서 압축공기를 모티브로 하는 이젝터에 의해 브라운가스를 연소실에 투입하는 역할을 할 뿐만 아니라 압축공기와 브라운가스의 공급타이밍을 솔레노이드 밸브와 타이머로 제어하도록 구성한 것으로 브라운가스의 역화문제를 완벽하게 해결한 것이다.』라고 기술하고 있고,

상기 인용특허는 '발명이 이루고자 하는 기술적 과제'에서

『본 발명의 목적은 연소촉진용 가스제어장치에 의한 브라운가스 연소촉진시스템을 제공하는데 있다. 브라운가스는 수소와 산소의 혼합가스이므로 연소속도가 1,400cm/s에 이른다. 이것은 공기혼합시 보다 약 5배 정도 연소 속도가 증가하였음을 보여준다. 그러므로 수소산소의 혼합기체인 브라운가스는 역화문제를 철저히 해결하지 않으면 안 되는 것이다. 이것이 본 발명의 기술적 과제인 것이다.

브라운가스 연소촉진시스템은 오일을 연소시키는 연소실에 브라운가스를 투입하는 경우이므로 만약 시스템상의 결함에 의해 브라운가스가 누출되어 연소실에 가스가 충만되면 큰 폭발사고를 일으킬 수도 있다.

따라서 본 발명의 연소촉진용 가스제어장치는 압축공기가 모티브로 작용하기 전에는 브라운가스 공급이 자동 중단되도록 구성하여 안전장치를 이중 삼중으로 구성하고 있다. 또한 브라운가스를 공급할 때는 압축공기 공급시점에서 약 10초 후에 공급하고 브라운가스를 차단할 때는 차단 후에도 약 30초가 지나서 압축공기가 나중에 차단되도록 구성한 것이다.

이젝터의 원리는 모티브 노즐로부터 높은 유속으로 분사되는 유체의 운동에너지에 의하여 저에너지의 유체를 흡입하는 일종의 펌프이다. 본 발명은 이젝터의 원리를 이용하여 모티브로 압축공기를 사용하여 브라운가스를 흡입하여 연소실에 공급하기 위한 것이다.』라고 기술하고 있다.

한편, 상기 인용특허를 모방한 것으로 보이는 유사특허가 있어 그 발명을 유사특허라 칭하고 상기 인용특허와 비교 설명한다. 여기서 유사특허는 출원일자 2014년10월8일, 등록일자 2014년11월25일, 공고일자 2014년12월1일, 특허번호 10-1467542, 발명의 명칭 '브라운 가스를 이용한 혼합 연소 시스템 및 혼합 연소 방법'을 말한다. 도 7은 유사특허에서 말하는 혼합연소장치(10)의 단부를 보여주는 도면을 인용한 것이다.

상기 유사특허는 '발명을 실시하기 위한 구체적인 내용'에서,

『압축 공기는 적절한 양의 산소를 포함하므로, 브라운 가스가 잘 연소되도록 돕는다. 이를 위해 브라운 가스와 압축 공기가 혼합되는 경우, 브라운 가스의 압력은 압축 공기의 압력보다 0.3bar 내지 0.7bar 더 큰 것이 바람직하다.』라고 기술하고 있고,

『혼합 연소 장치(10)는 브라운 가스 공급관(14) 및 압축 공기 공급관(15)과 연결되어 각각 압축 공기 및 브라운 가스를 공급받는다. 브라운 가스 공급관(14)에는 화살표로 나타난 브라운 가스가 흐르는 방향을 따라 수동 밸브와 솔레노이드 밸브가 차례로 설치된다.』라고 기술하고 있다.

이상 살펴 본 바와 같이, 상기 인용특허는 "압축공기를 모티브로 하는 이젝터에 의해 브라운가스를 연소실에 투입하는 역할을 할 뿐만 아니라 압축공기와 브라운가스의 공급 타이밍을 솔레노이드 밸브와 타이머로 제어하도록 구성한 것이다'라고 설명하고 있다.

반면, 상기 유사특허는 혼합연소장치(10, 20, 30)의 수평방향으로 브라운가스 공급관(14)를 설치하여 브라운가스를 공급하고 브라운가스를 공급방향과 수직방향으로 압축공기 공급관(15)를 설치하여 브라운가스의 압력은 압축 공기의 압력보다 0.3bar 내지 0.7bar 더 큰 것이 바람직하다는 것이다. 거기에 브라운가스의 압력이 충분하므로, 압축 공기가 밀어주지 않아도 브라운가스는 그 자체적으로 화염에 잘 주입되어 연소열을 증대시키므로 압축 공기는 브라운가스를 밀어주는 것이 아니라 브라운가스의 연소를 제어하는 기능을 한다는 설명이다.

그러나 국내에서 제조되는 워터에너지플랜트 또는 브라운가스플랜트의 최고 운전압력은 보통 1Kg/cm3이므로 1Kg/cm3 이하에서 아주 저압으로 운전하고 있으며 또 압축공기의 최고 압력이 보통 7Kg/cm3이라는 것도 잘 알려져 있는 사실이다. 따라서 "브라운가스의 압력이 충분하므로, 압축공기가 밀어주지 않아도 브라운가스는 그 자체적으로 화염에 잘 주입되므로 압축공기는 브라운가스를 밀어주는 것이 아니라 브라운가스의 연소를 제어하는 기능을 한다."라는 설명은 사실과 다른 것을 알 수 있다.

다시 말하면 유사특허의 혼합연소장치(10, 20, 30)는 압력이 낮은 브라운가스를 모티브로 사용하여 브라운가스 보다 더 낮은 압력의 압축공기를 혼합시키는 방법이므로 아주 소량의 압축공기만 들어가게 된다. 그렇다면 압축공기가 하는 일이 뭔지 알 수 없으며 왜 브라운가스에 압축공기를 섞어야 하는지 알 수 없다. 왜냐하면 브라운가스는 자체 산소에 의해 완전연소되는 아주 이상적인 연료이므로 소량의 압축공기를 섞어 주어야 할 아무런 이유가 없기 때문이다,

상기 유사특허는 혼합연소장치(10, 20, 30)를 복잡하게 설명하고 있는데, 이젝터의 원리를 설명하면 간단하게 설명할 수 있는 것을 아주 어렵게 설명하고 있다. 유사특허의 도면을 인용한 도 7을 보면 압력이 낮은 브라운가스를 모티브로 사용하고 압력이 높은 압축공기를 일부러 브라운가스 압력 보다 더 낮추어서 흡입측에 사용하고 있기 때문에 이렇게 하면 브라운가스의 역화 문제를 해결할 수 없다. 상기 유사특허의 문제점은 압력이 낮은 브라운가스를 모티브로 사용하고 압력이 높은 압축공기를 일부러 브라운가스 압력 보다 더 낮추어서 흡입측에 사용한 것이 문제점이다. 그렇다면 바르게 시정하는 것이 바람직하다 할 것이다. 따라서 본 발명은 유사특허와 달리 브라운가스의 역화문제를 해결하기 위한 워터에너지 혼합연소시스템과 그 혼합연소 방법을 제공하기 위한 것이다.

따라서 본 발명의 워터에너지 혼합연소시스템은 혼합연소 버너에 연결하는 브라운가스 공급라인에 브라운가스 이젝터를 설치하여 압축공기를 모티브로 사용하고 브라운가스를 흡입측에 사용하여 압력이 낮은 브라운가스를 화염의 중심구역으로 밀어 넣어 줄 수 있도록 구성함으로써 브라운가스의 역화 문제를 해결하기 위한 것이다.

또한 본 발명은 브라운가스 이젝터에 연결되는 압축공기라인에 No.1 솔레노이드밸브를 설치하고 브라운가스 공급라인에 No.2 솔레노이드밸브를 설치하여 기존의 연료 공급라인에 이미 설치되어 있는 No.3 솔레노이드밸브와 인터록시켜 동시 작동하도록 구성한 것이다. 이것은 No.3 솔레노이드밸브가 열릴 때 브라운가스가 들어가고 No.3 솔레노이드밸브가 닫힐 때 브라운가스의 공급도 차단되도록 구성하여 브라운가스 혼자 연소실에 들어갈 수 없도록 안전을 보장한 것이다.

다시 말하면 본 발명의 워터에너지 혼합연소시스템은 브라운가스 노즐에 불을 붙이지 않고 H2와 O2를 분자상태로 화염의 중심구역에 직접 불어 넣어주기 위한 것이다. 그러나 수소 산소의 혼합가스인 브라운가스를 화염 속에 불어 넣어 줄 때는 무엇보다 역화문제를 해결해야 한다. 따라서 본 발명의 브라운가스 혼합연소 버너는 압축공기를 모티브로 사용하여 압력이 낮은 브라운가스를 화염의 중심구역으로 밀어 넣어 줄 수 있도록 구성한 것이다.

고온의 연소실에 저압의 브라운가스를 투입할 때는 당연히 역화가 일어 날 수밖에 없다. 왜냐하면 브라운가스는 수소와 산소의 혼합가스이기 때문에 원래 역화가 잘 일어나도록 되어 있고 또 저압으로 사용할 때는 버너 노즐팁에서 분출하는 속도 보다 타 들어오는 연소속도가 훨씬 크기 때문에 역화가 일어 날 수밖에 없기 때문이다. 따라서 본 발명은 압축공기를 이용하여 버너 노즐 끝에 불이 붙지 않도록 불어 넣어 줌으로써 역화가 아예 일어 날 수 없도록 구성하기 위한 것이다.

따라서 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 워터에너지 혼합연소시스템은 압축공기를 모티브로 사용하고 브라운가스를 흡입측에 사용하는 브라운가스 이젝터를 포함하는 브라운가스 혼소버너를 구성하여 브라운가스가 노즐에서 불이 붙지 않는 상태로 화염의 중심구역으로 직접 투입되도록 구성한 것이다.

따라서 본 발명의 브라운가스 이젝터는 몸체의 수평방향으로 중공축을 형성하고 상기 중공축의 일측에 압축공기 노즐을 조립하고 반대측에 브라운가스 배출관을 조립하며 브라운가스 배출관의 끝에 브라운가스 노즐을 조립한 것이다. 또한 상기 수평방향의 중공측과 90°방향을 이루는 수직축에 브라운가스 입인공을 형성하여 브라운가스 입인공에 브라운가스 공급관이 조립되도록 구성한 것이다.

상기 브라운가스 이젝터의 압축공기 노즐에 연결되는 압축공기 공급라인은 압축공기를 공급하는 공기 압축기와 스톱밸브, No.1 솔레노이드밸브, 압력계, 레귤레이터가 순서 대로 조립 연결된 것이고 상기 브라운가스 공급공에 조립된 브라운가스 공급관에 연결되는 브라운가스 공급라인은 브라운가스를 대량생산하여 공급하는 워터에너지플랜트와 수봉식 역화방지장치와 압력계, 스톱밸브, No.2 솔레노이드밸브가 순서 대로 조립 연결된 것이다.

한편, 경유 중유 등을 사용하는 오일버너의 경우, 연료유 공급라인은 서비스탱크에서 스트레이나를 거처 기아펌프에 의해 펌핑 된 후 압력계, 유량계, 솔레노이드 밸브, 브라운가스 혼소버너가 순서 대로 조립 연결된 것아다. 따라서 연료는 연료유 공급라인을 따라 브라운가스 혼소버너로 공급되고 브라운가스 혼소버너의 연료유 분사노즐에서 분사된 후 착화되어 화염을 이룬다. 상기 연료유 분사노즐은 버너 용량에 따라 1개 내지 3개가 설치되어 있는 것이 보통이다.

본 발명의 기존 연료유 공급라인과 브라운가스 공급라인에 연결되는 브라운가스 혼소버너는 브라운가스 노즐을 기존 연료유 분사노즐의 위치에 연료유 분사노즐과 함께 나란히 설치되는 것이다. 브라운가스 혼소버너의 연료유 분사노즐이 1개일 경우, 연료유 분사노즐과 나란히 브라운가스 노즐을 설치하고 연료유 분사노즐이 2개일 경우, 양쪽 연료유 분사노즐 사이의 가운데 설치하고 연료유 분사노즐이 3개일 경우, 3개의 연료유 분사노즐이 삼각점을 이루는 중심에 브라운가스 노즐을 설치한다.

모든 연료는 주로 수소(H)와 탄소(C)로 구성되어 있고 연소버너로 연료를 분사하여 착화하게 되면 연소과정에서 열분해되면서 순간적으로 수소가 먼저 타고 탄소가 같이 타는 과정을 진행한다. 그러므로 버너팁에서 가장 가까운 불심에서는 수소가 타는 구역이 형성되고 그곳을 중심으로 하는 주변은 2차 공기에 의해 화염을 크게 형성하면서 타게 된다. 이때 화염의 최고 온도는 1,200℃에 달한다.

워터에너지 혼합연소시스템은 브라운가스 즉, H2와 O2를 분자상태로 화염의 중심구역에 직접 불어 넣어주는 방법이다. 이때 브라운가스의 역화문제를 해결해야 한다. 따라서 본 발명은 압축공기를 모티브로 사용하는 이젝터 원리를 이용하여 브라운가스가 노즐팁에서 불이 붙지 않고 화염 속으로 직접 투입되도록 구성하였다.

브라운가스를 화염의 중심부를 향해 불어 넣어 주면 브라운가스가 불속에서 타면서 고온을 형성하므로 화염의 중심부에 고온의 브라운가스 연소구역(브라운가스존)이 형성된다. 높은 온도의 화염 속에 존재하는 브라운가스존은 초고온 상태를 유지하므로 브라운가스존 주변의 기존연료 입자를 연소 촉진시키는 역할을 한다.

다시 말하면 브라운가스만의 열융합특성에 의해 브라운가스의 H, O와 화석연료의 C, H가 서로 열융합반응하여 고열을 창출하는 것이다. 이때 CO 발생이 억제되므로 CO 발생량이 급격히 줄어들어 매연 악취 등의 대기오염물질이 나오지 않는다.

종합하여 말하면 워터에너지 혼합연소시스템에 의한 브라운가스의 화석연료 연소촉진 기술은 그 연소실에서 아래 세 가지 방식에 의해 열이 생겨나므로 그만큼 연료가 절감되고 화석연료가 절감된 만큼 그만큼 CO2 배출도 줄어드는 효과를 얻게 된다.

1) 브라운가스가 타는 자체 연소열.

2) 화석연료의 불완전연소 부분을 완전연소로 유도시켜 생기는 열.

3) 브라운가스존에서 브라운가스만의 열융합특성에 의해 창출되는 열.

도 6은 본 출원인이 중유를 사용하는 20톤 보일러의 보일러실에 워터에너지플랜트 모델 WE-12000(가스생산량 12,000ℓ/h)을 설치하여 혼합연소 실험하면서 보일러 내부의 화염을 직접 촬영한 사진이다. 이 사진은 화염의 중심에 태양처럼 이글거리는 브라운가스존이 실제 형성된 모습을 잘 보여 주고 있다.

도 1은 본 발명의 워터에너지 혼합연소시스템을 개략적으로 보여주는 계통도이며,
도 2는 본 발명의 일구성 요소인 브라운가스 이젝터를 보여주는 사시도이며,
도 3은 본 발명의 일구성 요소인 브라운가스 이젝터의 조립 횡단면도이고,
도 4는 본 발명의 브라운가스 노즐이 브라운가스 혼소버너에 설치되는 위치를 개략적으로 보여주는 도면이며,
도 5는 본 발명의 브라운가스 노즐이 연료유 분사노즐 사이에 설치된 것을 개략적으로 보여주는 도면이고,
도 6은 보일러 내부의 화염 속에서 태양처럼 이글거리는 브라운가스존이 실제 형성된 모습이고,
도 7은 유사특허에서 제시한 혼합연소 버너를 인용한 참고도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 6에 도시한 바와 같이 본 발명의 워터에너지 혼합연소시스템은 압력이 낮은 브라운가스를 역화가 일어나지 않는 방법으로 화염의 중심구역으로 밀어 넣어주기 위해 압축공기를 모티브로 사용한 브라운가스 이젝터(140)를 구성하여 브라운가스 혼소버너(150)에 설치된 브라운가스가 노즐(145)에서 불이 붙지 않는 상태로 화염의 중심구역으로 직접 투입되도록 구성한 것이다.

도 2, 도 3에 도시한 바와 같이 브라운가스 이젝터(140)는 몸체(141)의 수평방향으로 중공축을 형성하고 상기 중공축의 일측에 생성한 압축공기 노즐 조립공(141a)에 압축공기 노즐(142)을 조립하고 반대측에 생성한 브라운가스 배출공(141b)에 브라운가스 배출관(144)을 조립하며 상기 수평방향의 중공측과 90°방향을 이루는 수직축에 생성한 브라운가스 입인공(141c)에 브라운가스 공급관(143)을 조립한 것이며 상기 브라운가스 배출관(144)의 끝에 브라운가스 노즐(145)을 브라운가스 혼소버너(150)의 연료유 분사노즐(132)의 옆에 나란히 조립 구성한 것이다.

상기 브라운가스 이젝터(140)의 몸체(141)는 수평방향으로 중공축을 형성하고 상기 중공축의 일측에 가는나사가 형성된 압축공기 노즐 조립공(141a)을 형성하고 반대측에 브라운가스 배출공(141b)을 형성하며 상기 수평방향의 중공측과 90°방향을 이루는 수직축에 브라운가스 공급공(141c)을 형성하고 상기 압축공기 노즐 조립공(141a)과 배출공(141b) 사이의 일정 위치에 작은 구멍의 스로트(141d)가 형성된 것이다.

상기 압축공기 노즐(142)은 수평방향으로 중공축을 형성하고 상기 중공축의 일측에 압축공기 노즐공(142a)을 형성하며 반대측에 압축공기 공급라인(110)의 압축공기 공급관을 조립하는 PT나사(142b)가 생성된 것이다. 상기 브라운가스 노즐(145)은 센터라인 상에 브라운가스 노즐공(145a)이 형성되고 브라운가스 배출관(144)과 조립되는 PT나사(145b)가 생성된 것이다.

상기 브라운가스 이젝터(140)의 압축공기 노즐(142)에 연결되는 압축공기 공급라인(110)은 압축공기를 공급하는 공기 압축기와 스톱밸브, No.1 솔레노이드밸브(111), 압력계, 레귤레이터가 순서 대로 조립 연결된 것이고 상기 브라운가스 입인공(141c)에 조립된 브라운가스 공급관(143)에 연결되는 브라운가스 공급라인(120)은 브라운가스를 대량생산하여 공급하는 워터에너지플랜트(100)와 수봉식 역화방지기(122)와 압력계, 스톱밸브, No.2 솔레노이드밸브(121)가 순서 대로 조립 연결된 것이다.

한편, 경유 중유 등을 사용하는 오일버너의 경우, 연료유 공급라인(130)은 서비스탱크에서 스트레이나를 거처 기어펌프에 의해 펌핑 된 후 압력계, 유량계, 솔레노이드 밸브, 브라운가스 혼소버너(150)가 순서 대로 조립 연결된 것아다. 따라서 연료는 연료유 공급라인(130)을 따라 브라운가스 혼소버너(150)로 공급되고 브라운가스 혼소버너(150)의 연료유 분사노즐(132)에서 분사된 후 착화되어 화염을 이룬다. 상기 연료유 분사노즐(132)은 버너 용량에 따라 1개 내지 3개가 설치되어 있는 것이 보통이다.

도 4, 도 5에 도시한 바와 같이 본 발명의 브라운가스 혼소버너(150)는 기존 연료유 공급라인(130)과 브라운가스 공급라인(120)에 연결되는 것으로 브라운가스 노즐(145)을 기존 연료유 분사노즐(132) 옆에 나란히 설치한 것이다. 브라운가스 혼소버너(150)의 연료유 분사노즐(132)이 1개일 경우, 연료유 분사노즐과 나란히 브라운가스 노즐(132)을 설치하고 연료유 분사노즐(132)이 2개일 경우, 양쪽 연료유 분사노즐(132) 사이의 가운데 설치하고 연료유 분사노즐(132)이 3개일 경우, 3개의 연료유 분사노즐(132)이 삼각점을 이루는 중심에 브라운가스 노즐(145)을 설치한 것이다.

본 발명의 워터에너지 혼합연소시스템은 브라운가스 이젝터(140)에 연결되는 압축공기라인(110)에 No.1 솔레노이드밸브(111)를 설치하고 브라운가스 공급라인에 No.2 솔레노이드밸브(121)를 설치하여 기존의 연료 공급라인에 이미 설치되어 있는 No.3 솔레노이드밸브(131)와 인터록시켜 동시 작동하도록 구성한 것이다. 이것은 No.3 솔레노이드밸브(131)가 열릴 때 브라운가스가 들어가고 No.3 솔레노이드밸브(131)가 닫힐 때 브라운가스의 공급도 차단되도록 구성하여 브라운가스 혼자 연소실에 들어갈 수 없도록 안전을 보장한 것이다.

따라서 본 발명의 워터에너지 혼합연소시스템은 압력이 낮은 브라운가스를 역화가 일어나지 않는 방법으로 화염의 중심구역으로 밀어 넣어주기 위해 압축공기를 모티브로 사용한 브라운가스 이젝터(140)와, 상기 브라운가스 이젝터(140)의 몸체(141)에 형성된 압축공기 노즐 조립공(141a)에 조립된 압축공기 노즐(142)과, 상기 압축공기 노즐(142)에 스톱밸브, No.1 솔레노이드밸브(111), 레귤레이터가 순서 대로 조립되어 연결되는 압축공기 공급라인(110)과, 상기 몸체(141)의 브라운가스 입인공(141c)에 조립되는 브라운가스 공급관(143)에 연결되는 브라운가스를 대량생산하여 공급하는 워터에너지플랜트(100)와 수봉식 역화방지기(122)와 압력계, 스톱밸브, No.2 솔레노이드밸브(121)가 순서 대로 조립 연결된 브라운가스 공급라인(120)과, 상기 몸체(141)에 형성된 브라운가스 배출공(141b)에 조립한 브라운가스 배출관(144)과, 상기 브라운가스 배출관(144)의 끝에 조립한 브라운가스 노즐(145)과, 상기 브라운가스 노즐(145)을 연료유 분사노즐(132) 옆에 나란히 설치한 브라운가스 혼소버너(150)와, 상기 브라운가스 혼소버너(150)에 연결되는 연료유 공급라인(130)과, 상기 연료유 공급라인(130)의 No.3 솔레노이드밸브(131)를 더 포함하여 구성하고, 상기 압축공기 공급라인(110), 브라운가스 공급라인(120) 및 연료유 공급라인(130)에 설치된 No.1, 2, 3 솔레노이드밸브(111, 121, 131)를 인터록시켜 동시 작동하도록 구성한 것이다.

100: 워터에너지플랜트 110: 압축공기 공급라인
111: No.1 솔레노이드밸브 120: 브라운가스 공급라인
121: No.2 솔레노이드밸브 122: 수봉식 역화방지기
130: 연료유 공급라인 131: No.3 솔레노이드밸브
132: 연료유 분사노즐 140: 브라운가스 이젝터
141: 몸체 142: 압축공기 노즐
143: 브라운가스 공급관 144: 브라운가스 배출관
145: 브라운가스 노즐 150: 브라운가스 혼소버너

Claims

화석연료 사용을 반으로 줄이기 위한 혼합연소시스템에 있어서, 브라운가스의 역화방지를 위해 압축공기를 모티브로 사용한 브라운가스 이젝터(140)와, 상기 브라운가스 이젝터(140)의 몸체(141)에 형성된 압축공기 노즐 조립공(141a)에 조립된 압축공기 노즐(142)과, 상기 압축공기 노즐(142)에 연결되며 No.1 솔레노이드밸브(111)가 조립된 압축공기 공급라인(110)과, 상기 몸체(141)의 브라운가스 입인공(141c)에 조립되는 브라운가스 공급관(143)에 연결되는 브라운가스를 대량생산하여 공급하는 워터에너지플랜트(100)와 수봉식 역화방지기(122)와 No.2 솔레노이드밸브(121)가 조립 연결된 브라운가스 공급라인(120)과, 상기 몸체(141)에 형성된 브라운가스 배출공(141b)에 조립한 브라운가스 배출관(145)과 상기 브라운가스 배출관(144)의 끝에 조립한 브라운가스 노즐(145)과 상기 브라운가스 노즐(145)을 연료유 분사노즐(132) 옆에 나란히 설치한 브라운가스 혼소버너(150)와, 상기 브라운가스 혼소버너(150)에 연결되는 연료유 공급라인(130)과, 상기 연료유 공급라인(130)의 No.3 솔레노이드밸브(131)를 더 포함시켜 구성하여, 상기 압축공기 공급라인(110)과 브라운가스 공급라인(120)과 연료유 공급라인(130)에 설치된 No.1, 2, 3 솔레노이드밸브(111, 121, 131)를 인터록시켜 동시 작동하도록 구성한 것을 특징으로 하는 워터에너지 혼합연소시스템 및 그 혼합연소 방법.
제1항에서, 브라운가스 이젝터(140)의 몸체는 수평방향으로 형성된 중공축의 일측에 가는나사가 형성된 압축공기 노즐 조립공(141a)을 형성하고 상기 압축공기 노즐 조립공(141a)의 반대측에 브라운가스 배출공(141b)을 형성하며 상기 수평방향의 중공측과 90°방향을 이루는 수직축에 브라운가스 공급공(141c)을 형성하고 상기 압축공기 노즐 조립공(141a)과 브라운가스 배출공(141b) 사이의 일정 위치에 작은 구경의 스로트(141d)를 형성한 것을 특징으로 하는 워터에너지 혼합연소시스템 및 그 혼합연소 방법.