KR20200072806A - 가온형 고체 펠릿 연료 공급장치 - Google Patents

가온형 고체 펠릿 연료 공급장치 Download PDF

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Abstract

공급용 고체연료인 펠릿을 공급받아서 일시적으로 저장하는 펠릿저장부; 상기 펠릿저장부 하부에서 연소장치 측으로 하향 경사를 가지도록 형성되며, 진동에 의해 하부 경사로를 하향 이송시키는 하향 이송관; 상기 하향 이송관의 하부측에서 상향 경사를 가지도록 형성되며, 내부에 스크루 회전으로 고체 펠릿연료를 상향으로 이송시키는 상향 이송관; 및 일측이 상기 상향 이송관의 상부측과 연결되며, 타측이 상기 연소장치의 내부로 연결된 버너 투사구; 및 상기 가온형 고체 펠릿 연료 공급장치의 구동을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 버너 투사구의 일측변에 장착되어 상기 버너투사구에 예열공기를 공급하는 예열공기 공급관이 장착되고, 상기 상향 이송관의 외부 둘레에는 상기 상향 이송관 내부로 이송되는 고체 펠릿연료를 관 외부에서 가온시키는 외부전열 가온장치가 장착된 것을 특징으로 하는 가온형 고체 펠릿 연료 공급장치.

Description

가온형 고체 펠릿 연료 공급장치{pellet fuel supplying apparatus with heating facility}
본 발명은 연소장치에 고체연료인 펠릿을 공급하는 가온형 고체 펠릿 연료 공급장치에 관한 기술이다.
펠릿은 원목을 고온고압으로 압축하여 작은 원통형 알갱이 형태로 고형화한 목재 고체연료 또는 축산분뇨 처리과정에서 부산물을 고형화한 고체연료로 제조될 수 있다.
종래의 펠릿 고체연료 공급장치는 펠릿 저장장치에서 연소장치에 스크루 이송장치를 사용하여 고체연료를 바로 공급하여 연소하였다.
이로 인해 연소로에 투입된 고체연료가 발화점까지 도달하는 동안 연소로 내부에 그대로 머물러 있는 상태가 발생되곤 한다.
이러한 펠릿을 이용하는 난방 및 보일러 연소장치는 일반적으로 불완전 연소로 인하여 연기발생이 심하고, 연료효율이 떨어지는 문제점이 발생된다.
이에 따라 불완전 불완전연소를 줄이고 연료효율을 높일 수 있으면, 소규모 농가에서 활용할 수 있도록 간단한 구조의 펠릿연료 공급장치가 요구된다.
본 발명 기술에 대한 종래기술은 대한민국 등록특허공보 10-1352773호(펠릿 기화기 버너)가 있다.
대한민국 등록특허공보 10-1352773호(펠릿 기화기 버너)
본 발명은 연소장치에 가온된 고체연료와 예열공기를 공급하여 열효율을 개선한 가온형 고체 펠릿 연료 공급장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 공급용 고체연료인 펠릿을 공급받아서 일시적으로 저장하는 펠릿저장부; 상기 펠릿저장부 하부에서 연소장치 측으로 하향 경사를 가지도록 형성되며, 진동에 의해 하부 경사로를 하향 이송시키는 하향 이송관; 상기 하향 이송관의 하부측에서 상향 경사를 가지도록 형성되며, 내부에 스크루 회전으로 고체 펠릿연료를 상향으로 이송시키는 상향 이송관; 및 일측이 상기 상향 이송관의 상부측과 연결되며, 타측이 상기 연소장치의 내부로 연결된 버너 투사구; 및 상기 가온형 고체 펠릿 연료 공급장치의 구동을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 버너 투사구의 일측변에 장착되어 상기 버너투사구에 예열공기를 공급하는 예열공기 공급관이 장착되고, 상기 상향 이송관의 외부 둘레에는 상기 상향 이송관 내부로 이송되는 고체 펠릿연료를 관 외부에서 가온시키는 외부전열 가온장치가 장착된 것을 특징으로 하는 가온형 고체 펠릿 연료 공급장치가 제공된다.
또한, 상기 하향 이송관의 상단 및 하단부에는 플렉시블 조인트관이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하향 이송관의 중앙 하부에는 상기 하향 이송관을 상하로 진동시키는 진동 타격기가 장착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하향 이송관의 하단의 내부 하부에는 이송되는 고체 펠릿연료의 이송량을 측정하는 계량센서; 및 상기 하향 이송관의 하단 측에는 내부를 차단할 수 있는 제1 차단밸브를 더 포함하는 것을 특징으로한다.
또한, 상기 제어부는 상기 계량센서로부터 전송되는 계량신호에 따라 상기 제1 차단밸브를 제어하여 하향 이송관에 정해진 일정량이 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스크루 이송장치에는 스크루를 일정 온도로 가온시키는 스크루 가온장치를 더 포함하며, 상기 스크루에 의해 이송되는 고체 펠릿연료가 가온되며, 상기 제어부는 상기 고체 펠릿연료가 일정온도 범위를 유지하도록 상기 외부전열 가온장치 및 스크루 가온장치를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상향 이송관의 상단의 내부에 장착되어 이송되는 고체 펠릿연료의 온도를 측정하여 제어부로 전송하는 온도 감지센서; 를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 고체 펠릿연료가 일정온도 범위를 유지하도록 상기 외부전열 가온장치를 제어하는 것을 특징으로한다.
또한, 상기 제어부는 상기 고체 펠릿연료가 우분으로 제조된 경우에는, 상기 일정온도 범위를 200℃~ 250℃를 유지하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 상기 온도 감지센서로부터 상기 고체 펠릿연료의 온도가, 정해진 발화경고 온도를 초과한 경우로 판단한 경우에는 상기 스크루 이송장치의 이송을 중지하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정해진 발화온도는 250℃인 것을 특징으로 한다.
또한, 상향 이송관의 상측부에 상기 제어부의 제어에 의해 상기 상향 이송관의 내부를 폐쇄하는 제2 차단밸브를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 온도 감지센서로부터 상기 고체 펠릿연료의 온도가, 정해진 발화경고 온도를 초과한 경우로 판단한 경우에는 상기 스크루 이송장치의 이송을 중지하도록 제어하고 상기 제2 차단밸브가 상기 상향 이송관의 내부를 폐쇄하도록 제어를 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상향 이송관의 상측단부에는 상기 상향 이송관의 가온과정에서 발생하는 가스를 배출하기 위하여 일정압력에서 가스를 배출시키는 배출가스 솔레노이드밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 예열공기 공급관은 공기압축기와 결합된 공기 압력탱크와 연결되어 공급된 압축공기가 상기 연소장치의 연도 내부에 장착되어 배기가스에 의해 가열되는 공기예열기에서 가열되어 상기 버너 투사구의 일측변에 200℃~ 250℃의 예열공기를 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 연소장치에 공급되는 고체 펠릿연료 및 공급공기를 발화점 부근까지 가온하여 공급함으로써, 연소효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 펠릿저장부 하부에서 연소장치 측으로 하향 경사를 가지도록 형성되며, 진동에 의해 하부 경사로를 하향 이송시키는 하향 이송관과 하향이송관에서 스크루 이송장치에 의해 스크루 회전으로 고체 펠릿연료를 연소장치의 버너 투사구로 이송시키는 상향 이송관을 가지는 구조에 의해 고체 펠릿연료가 연소장치로 이송과정에 정체되지 않고 일정량이 공급될 수 있으며, 버너투사구의 연소부에서 고체 펠렛연료가 연소되면서 발생되는 연소열이나 연소 화염이 펠릿이 공급되는 펠릿이송부로 역류되어 전이되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 차단밸브에 의해 화염의 역류를 안전하게 차단할 수 있는 공급장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연소장치에 고체연료인 펠릿을 공급하는 가온형 고체 펠릿 연료 공급장치의 예를 도시한 것이다.
본 발명의 내용에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명의 내용에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하 본 발명의 구현에 따른 가온형 고체 펠릿 연료 공급장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연소장치에 고체연료인 펠릿을 공급하는 가온형 고체 펠릿 연료 공급장치의 예를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가온형 고체 펠릿 연료 공급장치는 펠릿저장부(100) 펠릿이송부(200), 가온공기 공급부(300), 버너 투사구(400) 및 가온형 고체 펠릿 연료 공급장치의 각부의 구동을 제어하는 제어부(미도시됨)를 포함한다.
펠릿저장부(100)는 공급용 고체연료인 펠릿을 공급받아서 일시적으로 저장하는 장치이다.
펠릿이송부(200)는 펠릿저장부(100)로부터 연소장치에 설치된 버너 투사구(400)로 고체 펠릿을 이송하는 장치이다.
펠릿이송부(200)는 펠릿저장부(100) 하부에서 연소장치 측으로 하향 경사를 가지도록 형성되며, 진동에 의해 하부 경사로를 하향 이송시키는 하향 이송관과 하향 이송관의 하부측에서 스크루 이송장치에 의해 스크루 회전으로 고체 펠릿연료를 연소장치의 버너 투사구(400)로 이송시키는 상향 이송관을 가지는 것을 특징으로 한다.
하향 이송관의 양 단부에는 하향 이송관의 진동을 용이하게 하고 연결 장착이 용이하도록 하기 위한 상단 및 하단 플렉시블 조인트 관(211, 215)을 포함한다.
또한, 하향 이송관의 중앙 하부에는 펠릿저장부(100)에서 배출되는 고체 펠릿연료의 이동을 용이하게 하기 위하여 상기 하향 이송관을 상하로 진동시키는 진동 타격기(210)가 장착된다.
진동 타격기(210)는 진동발생장치와 연결되어 제어부의 제어에 의해 하향 이송관에 전체적으로 진동을 발생시켜서 고체 펠릿연료를 하향 경사로 이송시킨다.
도 1을 참조하면, 하향 이송관의 하부 측에서부터 상향 경사를 가지도록 형성된 상향 이송관이 연결된다.
상기 상향 이송관의 상부 측은 타측이 연소장치의 내부로 연결된 버너 투사구의 일측과 연결된다.
또한, 하향 이송관의 하단 측의 내부 하부에는 이송되는 고체 펠릿연료의 이송량을 측정하는 계량센서(229)가 장착되며, 하향 이송관의 하단 측에는 고체 펠릿연료의 이송량을 제어하기 위하여 하향 이송관의 내부를 차단할 수 있는 제1 차단밸브(221)가 설치되는 것을 더 포함한다.
상기 계량센서(229)는 이송된 고체 펠릿연료의 무게를 미세 시간 단위로 측정하는 중량센서, 또는 투사광에 의해 이송주기를 측정하는 광센서 및 이미지센서 중 하나를 포함할 수 있다.
차단밸브(221)는 전동밸브 또는 솔레노이드밸브가 적용될 수 있다.
제어부는 계량센서(229)로부터 전송되는 계량신호에 의해 고체 펠릿연료의 이송량을 산출하여 제1 차단밸브(221)를 제어하여 하향 이송관에 정해진 일정량이 공급되도록 제어할 수 있다.
상향 이송관의 내부에는 제어부의 제어에 의해 회전이 제어되며, 하향 이송관의 최하부로 이송된 고체 펠릿연료를 연소장치의 버너 투사구(400) 측으로 이송시키는 스크루 이송장치(230)가 설치된다.
제어부는 제1 차단밸브(221) 및 스크루 이송장치(230)를 각각 제어하여 상기 버너 투사구(400)에 설정된 량의 고체 펠릿연료가 공급되도록 제어한다.
상향 이송관의 외부 둘레에는 상향 이송관 내부로 이송되는 고체 펠릿연료를 관 외부에서 가온시키는 외부전열 가온장치(250)가 장착된다.
본 발명의 또 다른 실시 예에서는 상향 이송관의 내부에 장착된 스크루 이송장치(230)에는 스크루를 일정 온도로 가온시키는 스크루 가온장치를 더 포함하며, 상기 스크루에 의해 내부로 이송되는 고체 펠릿연료를 가온할 수 있도록 할 수 있다.
일 실시 예로써 상기 스크루 가온장치는, 스크루 내부에 가온을 위한 내부전열 가온장치가 내장될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서는 상향 이송관의 상단의 내부에는 고체 펠릿연료의 온도를 측정하여 제어부로 전송하는 온도 감지센서(240)가 장착되며, 제어부는 상기 고체 펠릿연료가 일정 온도 범위를 유지하도록 상기 가온장치를 제어한다.
예를 들면, 제어부는 상기 고체 펠릿연료가 우분일 경우 200℃ ~ 250℃의 온도 범위를 유지하도록 상기 외부전열 가온장치(250) 및/또는 내부전열 가온장치를 제어한다.
제어부는 상기 온도 감지센서(240)로부터 고체 펠릿연료의 온도가 발화온도에 도달하기 전에, 정해진 발화경고 온도를 초과한 경우에는 스크루 이송장치(230)의 이송을 중지하도록 제어하여 고체 펠릿연료의 공급을 중단하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에서는 화염의 역류를 방지하기 위하여 상향 이송관의 상측부에 상기 상향 이송관의 내부를 폐쇄하는 제2 차단밸브를 더 포함할 수 있다.
제어부는 상기 온도 감지센서(240)로부터 고체 펠릿연료의 온도가 발화온도에 도달하기 전에, 제2 차단밸브를 차단 제어하고, 스크루 이송장치(230)의 이송을 중지하도록 제어하여 상향 이송관의 내부를 차단하고 고체 펠릿연료의 공급을 중단하도록 제어할 수 있다.
예를 들면, 제어부는 상기 온도 감지센서(240)로부터 우분으로 제조된 고체 펠릿연료의 발화온도인 280℃에 도달하기 전 250℃가 초과되면, 상향 이송관의 제2 차단밸브를 차단시키고 스크루 이송장치(230)의 이송을 중지하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 상향 이송관의 상측단부에는 상향 이송관의 가온과정에서 발생하는 가스를 배출하기 위하여 일정압력에서 가스를 배출시키는 배출가스 솔레노이드밸브(260)가 설치된다.
연소장치에 연료를 공급하는 버너 투사구(400)의 일측변에는 예열공기 공급관(330)이 연결된다.
예열공기 공급관(330)은 공기압축기와 결합된 공기 압력탱크와 연결되어 공급된 압축공기가 연소장치의 연도 내부에 장착되어 배기가스에 의해 가열되는 공기예열기(310)에서 가열되어 버너 투사구의 일측변 200℃ ~ 250℃의 예열공기를 공급한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 공기예열기(310)에서 가열된 공기가 버너 투사구(400)로 공급되어 가열된 고체 펠릿연료와 함께 연소장치의 연소실에서 연소시켜 연소효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 연소장치에 공급되는 고체 펠릿연료 및 공급공기를 발화점 부근까지 가온하여 공급함으로써, 연소효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 펠릿저장부(100) 하부에서 연소장치 측으로 하향 경사를 가지도록 형성되며, 진동에 의해 하부 경사로를 하향 이송시키는 하향 이송관과 하향이송로에서 스크루 이송장치에 의해 스크루 회전으로 고체 펠릿연료를 연소장치의 버너 투사로 이송시키는 상향 이송관을 가지는 하향과 상향으로 이어지는 구조에 의해 고체 펠릿연료가 연소장치로 이송과정에 정체되지 않고 일정량이 공급될 수 있으며, 버너투사구의 연소부에서 고체 펠릿연료가 연소되면서 발생되는 연소열이나 연소 화염이 펠릿이 공급되는 펠릿이송부로 역류되어 전이되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 차단밸브에 의해 화염의 역류를 안전하게 차단할 수 있는 공급장치를 제공할 수 있다.
100: 펠릿저장부
200: 펠릿이송부
210: 진동타격기
221: 제1 차단밸브
230: 스크루 이송장치
250: 외부전열 가온장치
300: 가온공기 공급부
301: 공기압력탱크
310: 공기예열기
400: 버너 투사구

Claims (13)

  1. 연소장치에 고체연료를 공급하는 가온형 고체 펠릿 연료 공급장치에 있어서,
    상기 가온형 고체 펠릿 연료 공급장치는,
    공급용 고체연료인 펠릿을 공급받아서 일시적으로 저장하는 펠릿저장부;
    상기 펠릿저장부 하부에서 연소장치 측으로 하향 경사를 가지도록 형성되며, 진동에 의해 하부 경사로를 하향 이송시키는 하향 이송관;
    상기 하향 이송관의 하부측에서 상향 경사를 가지도록 형성되며, 내부에 스크루 회전으로 고체 펠릿연료를 상향으로 이송시키는 상향 이송관; 및
    일측이 상기 상향 이송관의 상부측과 연결되며, 타측이 상기 연소장치의 내부로 연결된 버너 투사구; 및
    상기 가온형 고체 펠릿 연료 공급장치의 구동을 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 버너 투사구의 일측변에 장착되어 상기 버너투사구에 예열공기를 공급하는 예열공기 공급관이 장착되고, 상기 상향 이송관의 외부 둘레에는 상기 상향 이송관 내부로 이송되는 고체 펠릿연료를 관 외부에서 가온시키는 외부전열 가온장치가 장착된 것을 특징으로 하는 가온형 고체 펠릿 연료 공급장치
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하향 이송관의 상단 및 하단부에는 플렉시블 조인트관이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 가온형 고체 펠릿 연료 공급장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하향 이송관의 중앙 하부에는 상기 하향 이송관을 상하로 진동시키는 진동 타격기가 장착되는 것을 특징으로 하는 가온형 고체 펠릿 연료 공급장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하향 이송관의 하단의 내부 하부에는 이송되는 고체 펠릿연료의 이송량을 측정하는 계량센서; 및
    상기 하향 이송관의 하단 측에는 내부를 차단할 수 있는 제1 차단밸브; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가온형 고체 펠릿 연료 공급장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 계량센서로부터 전송되는 계량신호에 따라 상기 제1 차단밸브를 제어하여 하향 이송관에 정해진 일정량이 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가온형 고체 펠릿 연료 공급장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스크루 이송장치에는 스크루를 일정 온도로 가온시키는 스크루 가온장치를 더 포함하며, 상기 스크루에 의해 이송되는 고체 펠릿연료가 가온되며,
    상기 제어부는 상기 고체 펠릿연료가 일정온도 범위를 유지하도록 상기 외부전열 가온장치 및 스크루 가온장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 가온형 고체 펠릿 연료 공급장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 상향 이송관의 상단의 내부에 장착되어 이송되는 고체 펠릿연료의 온도를 측정하여 제어부로 전송하는 온도 감지센서; 를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 고체 펠릿연료가 일정온도 범위를 유지하도록 상기 외부전열 가온장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 가온형 고체 펠릿 연료 공급장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 고체 펠릿연료가 우분으로 제조된 경우에는, 상기 일정온도 범위를 200℃~ 250℃를 유지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가온형 고체 펠릿 연료 공급장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 온도 감지센서로부터 상기 고체 펠릿연료의 온도가, 정해진 발화경고 온도를 초과한 경우로 판단한 경우에는 상기 스크루 이송장치의 이송을 중지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가온형 고체 펠릿 연료 공급장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 정해진 발화온도는 250℃인 것을 특징으로 하는 가온형 고체 펠릿 연료 공급장치
  11. 제7항에 있어서,
    상향 이송관의 상측부에 상기 제어부의 제어에 의해 상기 상향 이송관의 내부를 폐쇄하는 제2 차단밸브를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 온도 감지센서로부터 상기 고체 펠릿연료의 온도가, 정해진 발화경고 온도를 초과한 경우로 판단한 경우에는 상기 스크루 이송장치의 이송을 중지하도록 제어하고 상기 제2 차단밸브가 상기 상향 이송관의 내부를 폐쇄하도록 제어를 하는 것을 특징으로 하는 가온형 고체 펠릿 연료 공급장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 상향 이송관의 상측단부에는 상기 상향 이송관의 가온과정에서 발생하는 가스를 배출하기 위하여 일정압력에서 가스를 배출시키는 배출가스 솔레노이드밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가온형 고체 펠릿 연료 공급장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 예열공기 공급관은 공기압축기와 결합된 공기 압력탱크와 연결되어 공급된 압축공기가 상기 연소장치의 연도 내부에 장착되어 배기가스에 의해 가열되는 공기예열기에서 가열되어 상기 버너 투사구의 일측변에 200℃~ 250℃의 예열공기를 공급하는 것을 특징으로 하는 가온형 고체 펠릿 연료 공급장치.
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