KR20230013585A - 펠렛을 활용한 친환경 난방열 발생 및 회수 기술 - Google Patents

Abstract

난로 본체의 연소실로 펠렛을 공급하도록 난로 본체에 설치되는 펠렛 공급닛과, 펠렛 공급유닛을 냉각하기 위한 냉각유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 펠렛 난로가 게시된다. 게시된 냉각난로에 의하면, 펠렛 연료가 연소실의 연소열에 의해 가열되어 송진 등이 흘러나와 엉겨붙는 것을 방지하여 펠렛이 원활하게 공급되도록 할 수 있으며 더욱 상세하게는 펠렛을 착화 및 연소시켜 생성된 열기를 주위에 방열하여난방하는 것으로, 연소부에 공급된 펠렛에 신속히 열기를 제공하여 안정된 착화 및 연소를 도모하고, 간소화된 후처리를 통해 펠렛의 연소에 의해 바닥편에 고착된 슬러지의 신속한 제거가 가능하며, 연소가스의 재회수 및 재순환을 통해 오염물질의 저감과 함께 향상된 열효율을 갖도록 한 펠렛난로에 관한 것이다.

Description

펠렛을 활용한 친환경 난방열 발생 및 회수 기술{Technology for generating and recovering eco-friendly heating heat using pellets}

본 발명은 펠렛난로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 펠렛을 착화 및 연소시켜 생성된 열기를 주위에 방열하여 난방하는 것으로, 연소부에 공급된 펠렛에 신속히 열기를 제공하여 안정된 착화 및 연소를 도모하고, 간소화된 후처리를 통해 펠렛의 연소에 의해 바닥편에 고착된 슬러지의 신속한 제거가 가능하며, 연소가스의 재회수 및 재순환을 통해 오염물질의 저감과 함께 향상된 열효율을 갖도록 한 펠렛난로에 관한 것이며 펠렛 연료를 점화하기 위한 점화장치 및 이를 구비한 펠렛 난로에 관한 것이다.

최근에 원유 등 에너지원 가격의 급등으로 인하여 임업 폐기물이나 벌채목 등을 분쇄하여 톱밥으로 만든 후 길이 3.8㎝, 굵기 0.6~0.8㎝ 이내의 원기둥 모양으로 압축해 가공한 우드 펠렛(wood-pellets)이 대체 에너지로서 각광받고 있는데, 이와 같은 우드 펠렛은 등유나 경유 등에 비하여 비교적 적은 약 50~60%의 비용으로 높은 열효율을 낼 수 있으며, 고온에서 완전 연소되기 때문에 소각 후에도 소각재가 거의 남지 않는 특성이 있고, 연소에 의한 유해 가스가 거의 발생하지 않아 환경을 오염시키지 않게 된다. 특히, 상기한 우드 펠렛은 지구 온난화의 주범인 탄소 배출량도 일반 경유의 1/12 수준으로 미약하여 IPCC(기후변화에 관한 정부간 패널)에서 이산화탄소 규제 대상에서 제외된 연료이고, 균일한 형태로 연료를 공급할 수 있어 정확한 에너지 양의 조절이 가능하며, 에너지의 밀도와 저장능력이 크고, 에너지 비용절감에도 도움이 되는 선진국형 친환경 에너지원으로 널리 알려져 있어서 이러한 우드 펠렛을 다양한 분야에서 활용하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 상기 우드 펠렛 등을 연료로서 사용하기 위한 난로의 일예가 대한민국 등록특허 10-1156188호(펠렛 난로온풍기)에 개시되어 있다. 그런데 상기와 같이 개시된 종래의 펠렛 난로 온풍기는 펠렛을 초기에 점화하는데 따른 시간이 오래 걸리게 되고, 그로 인하여 초기 점화시에 다량의 연기가 발생되는 문제점이 있다. 그로 인하여, 연기를 외부로 배출시키기 위한 연통이 구비되며, 이러한 연통은 건물의 실내에서 외부로 연결하기 위한 별도의 배기덕트를 설치해야 하는 문제점이 있다. 따라서 펠렛 난로를 설치하는데 따른 장소의 제약시 많으며, 배기덕트를 통해 외부로 배출되는 연소가스와 함께 다량의 열이 배출되므로 실질적으로 실내 온도를 높이기 위한 열손실이 과다하게 되어, 결국 원료의 사용량이 늘어나게 되어 유지비용이 증가하는 문제점이 있다. 또한, 대한민국 등록특허 10-1044111호(고체연료 보일러)에 개시된 바와 같이, 종래에는 펠렛을 공급하기 위한 연료 공급부가 연소실보다 높게 위치되어 펠렛을 연소실을 하강 즉, 투하시켜 공급하는 구조를 가짐으로써, 펠렛이 높은 위치에서 연소실로 투하시 많은 펠렛 투하시의 충격으로 불꽃부분이 펴져서 많은 먼지(재)와 연기가 발생하게 되는 문제점이 있었다. 또한, 높은 위치에서 펠렛을 투하하여 공급하도록 하는 구성을 갖게 되면, 펠렛난로 전체적인 사이즈가 증가하는 문제점이 있다. 또한, 상기 등록특허10-1044111호(고체연료 보일러)에서는 고체연료(펠렛)을 점화하기 위해서 연소질 내부로 고체연료를 투입한 뒤에, 연소실 내부로 점화부를 진입시켜서 고체연료를 오랜시간 가열하여 점화하는 구성이 개시되어 있다. 그런데 이와 같이 연소실 내에 고체연료를 투입한 뒤에 연소실 내부로 직접 점화부를 투입하여 고체연료를 가열하여 점화하게 되면, 점화시간이 오래 걸리고, 따라서 고체연료가 서서히 가열되면서 다량의 연기가 발생되는 문제점이 있으며, 또한, 점화부가 직접 고체연료와 접촉하거나 불꽃부분에 노출되게 됨으로써, 오랜 시간 사용시 점화부가 연소잔여물(재, 먼지 등)에 오염되어 성능이 저하되는 문제점이 있다. 또한 점화를 위한 히터가 연소실에 그대로 노출되면 고열에 의해 히터의 기능이 저하되어 수명이 단축되는 문제점이 있었다. 따라서, 당 분야에서는 상기 연소로 내에 전열 히터를 배치하여 전열 히터에 펠렛이 직접 안착된 상태로 가열 및 착화되도록 함으로써, 펠렛의 착화에 따른 신속성과 안정성을 확보하고 있다. 그러나, 상기 전열 히터에 펠렛을 직접 안착시켜 점화하면 펠렛의 착화에 있어서의 안정성은 확보할 수 있다. 그러나, 상기 펠렛의 착화를 도모하는 전열 히터가 연소되는 펠렛에 장시간 직접 노출되므로 열손상에 의해 전열히터의 내구성을 담보하기 어렵고, 또 펠렛의 연소과정에 생성된 슬러지가 전열히터에 고착되어 절연히터의 성능과 수명을 단축하는 문제점을 야기되고 있다. 또한, 상기 펠렛의 연소에 의해 생성된 연소가스에는 그으름 등의 다량의 슬러지가 잔류하며, 상기 연소가스를 실내에 배출하면 사용자의 건강상 바람직하지 아니하다.

상기한 문제점들을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 펠렛을 착화 및 연소시켜 생성된 열기를 방열하여 난방하는 것으로, 연소부에 공급된 펠렛에 신속히 열기를 제공하여 안정된 착화 및 연소를 도모하고, 간소화된 후처리를 통해 펠렛의 연소에 의해 바닥편에 고착된 슬러지의 신속한 제거가 가능하며, 연소가스의 재회수 및 재순환을 통해 오염물질의 저감과 함께 향상된 열효율을 갖도록 한 펠렛난로를 제공함에 있으며 펠렛 점화시 연기 발생을 최소화하고, 히터를 연소열로부터 보호할 수 있도록 구조가 개선된 펠렛 난로를 제공하는데 그 목적이 있다

상기한 목적은, 본 발명에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 펠렛난로는,펠렛을 착화 및 연소시켜 연소가스를 생성하는 연소부과, 상기 연소가스를 이동 배출시켜 연소가스에 포함된 열기를 외부에 방열하는 방열부, 및 상기 연소부에 펠렛을 공급하는 펠렛 공급부를 포함하여 구성된 펠렛난로에 있어서, 상기 연소부는, 상하 개방형의 관상의 연소로와, 상기 연소로의 하부에 배치되는 바닥편과, 저항 발열을 통해 연소로 내에 투입된 펠렛의 착화를 도모하는 전열 히터유닛과, 상기 연소로와 바닥편의 외벽을 수용하는 연소실, 및 개방된 연소로의 상부와 방열부 사이를 연통시키는 연통실을 포함하여 구성되고, 상기 바닥편은 연소로의 하부에 이격되게 배치되며, 상기 이격된 연소로와 바닥편 사이에는 중공체로 이루어진 소제링이 유동구조로 배치되어, 소제링은 바닥편의 표면에 밀착된 상태로 유동 가능하도록 구성되어서, 상기 바닥편과 소제링이 일렬로 정렬되면 연소로의 하부와 바닥편은 소제링의 중공부를 통해 상하 연통하여, 연소로 내에 공급된 펠렛의 착화 및 연소공간을 확보하고, 상기 연소로와 바닥편 사이에 배치된 소제링이 외력에 의해 바닥편의 표면에 밀착된 상태로 유동하면, 펠렛의 착화 및 연소에 의해 바닥편의 표면에 고착된 슬러지는 소제링과의 마찰에 의해 스크래핑되어 하부에 배치된 포집함으로 자중 낙하하여 포집되도록 구성된 것을 특징으로 한다. 바람직하게는, 상기 바닥편의 표면에 밀착된 중공의 소제링은 진퇴구조로 설치되어, 외력에 의해 진퇴하면서 바닥편의 표면을 스크래핑하여 바닥편의 표면에 고착된 슬러지를 제거하도록 구성한다. 보다 바람직하게는, 상기 바닥편의 표면에는 돌출 레일구간과 요입레일구간이 교번되게 형성되고, 상기 소제링의 하부에는 바닥편의 표면에 형성된 돌출 레일구간과 요입 레일구간이 대응되는 돌출 가이드구간과 요입 가이드구간이 대응되게 형성되어서, 상기 소제링의 바닥편의 표면에 레일구간과 가이드구간을 규합시켜 바닥편의 상부에 진퇴구조로 설치되도록 구성한다. 그리고, 상기 바닥편은 프레스 성형을 통해 절곡시켜 돌출 레일구간과 요입레일구간이 교번되게 형성된 한 쌍의 열전도판을 성형하고, 상기 한 쌍의 열전도판 사이에 봉상의 전열히터를 배치하여서, 상하 마주하는 돌출 레일 구간에 봉상의 전열 히터유닛이 감싸진 상태로 고정된 전열판형으로 이루어진다. 또한, 상기 연소로의 외벽에는 복수의 통기공이 형성되고, 이를 수용하는 연소실에는 급기댐퍼의 급기관이 연통 되게 형성되어, 상기 펠렛이 연소되는 연소로 내에는 급기댐퍼에 의해 흡기된 외부공기가 통기공을 통해 강제 급기되도록 구성한다. 그리고, 상기 방열부는 연소부에서 유입된 연소가스에 잔류된 슬러지를 집진하는 집진 구간부와, 상기 집진 구간부를 통과하면서 슬러지가 제거된 연소가스를 방열관을 따라 이동 및 배출시켜 연소가스에 잔류된 열기를 외부로 방열하는 방열 구간부를 포함하고, 상기 집진구간부는, 연소가스의 이동경로인 집진관과 상기 집진관의 하부에 배치되는 하나 이상의 집진함을 포함하며, 상기 집진관 또는 집진함에는 집진관의 관로를 부분 차폐하는 하나 이상의 격판이 기립되게 배치되어서, 상기 집진관을 따라 이동하는 연소가스는 기립된 격판과의 충돌에 의해 유속이 저하되는 한편, 연소가스 내에 잔류된 슬러지는 자중에 의해 낙하하여 하부에 배치된 집진함에 집진되도록 구성한다. 그리고, 상기 방열관의 배출구에는 배기가스를 제 1 분배로와 제 2 분배로를 통해 분배시켜 배출하는 분배구가 배치되고, 상기 제 1 분배로에는 급기댐퍼와 제 1 분배로를 연결하는 순환관이 배치되어서, 상기 방열관에서 배출되는 일부의 배기가스는 제 2 분배로를 따라 외부로 배출되고, 나머지 제 1 분배로를 따라 배출되는 배기가스는 순환관을 통해 급기댐퍼로 유입되어 연소실에 외부공기와 혼입되어 재유입되도록 구성한다

전술한 바와 같이 본 발명에서는, 본 발명에서는 연소로와 바닥편 사이에 소제링을 배치하여, 펠렛의 착화 및 연소에 의해 바닥편의 표면에 고착된 슬러지의 신속하고 간편한 제거가 가능하다. 따라서, 본 발명은 바닥편에 고착된 슬러지에 의해 착화 성능이 저하되거나, 바닥편에 내설된 전열 히터유닛의 방열효율이 저하되어 전열 히터유닛의 내구성이 저하되는 문제점이 해소된다. 그리고, 본 발명에서는 방열부에 복수의 격벽들이 배치된 집진 구간부를 배치하여, 연소가스에 포함된 다량의 슬러지가 격벽과의 충돌에 의해 집진조에 집진되도록 구성하는 한편, 연소가스의 유속이 늦어지도록 하고 있다. 이러한 구성에 의해, 상기방열관 내벽에 슬러지가 다량 고착되어 방열 효율의 저하되는 현상이 예방될 수 있고, 또 상기 방열부에서 배출되는 배기가스에 잔류되는 슬러지가 저감되어서 배기가스에 의한 주위 공기의 오염을 최소화할 수 있다. 특히, 본 발명에서는 방열부에서 배출된 배기가스의 일부를 회수하여 연소부에 순환 공급하도록 구성한 관계로, 배기가스의 재연소에 의해 오염물질의 저감과 펠렛의 연소효율의 향상이 도모된다.

전술한 바와 같이 본 발명에서는, 본 발명에서는 연소로와 바닥편 사이에 소제링을 배치하여, 펠렛의 착화 및 연소에 의해 바닥편의 표면에 고착된 슬러지의 신속하고 간편한 제거가 가능하다. 따라서, 본 발명은 바닥편에 고착된 슬러지에 의해 착화 성능이 저하되거나, 바닥편에 내설된 전열 히터유닛의 방열효율이 저하되어 전열 히터유닛의 내구성이 저하되는 문제점이 해소된다. 그리고, 본 발명에서는 방열부에 복수의 격벽들이 배치된 집진 구간부를 배치하여, 연소가스에 포함된 다량의 슬러지가 격벽과의 충돌에 의해 집진조에 집진되도록 구성하는 한편, 연소가스의 유속이 늦어지도록 하고 있다. 이러한 구성에 의해, 상기방열관 내벽에 슬러지가 다량 고착되어 방열 효율의 저하되는 현상이 예방될 수 있고, 또 상기 방열부에서 배출되는 배기가스에 잔류되는 슬러지가 저감되어서 배기가스에 의한 주위 공기의 오염을 최소화할 수 있다. 특히, 본 발명에서는 방열부에서 배출된 배기가스의 일부를 회수하여 연소부에 순환 공급하도록 구성한 관계로,배기가스의 재연소에 의해 오염물질의 저감과 펠렛의 연소효율의 향상이 도모된다.

Claims (6)

1. 펠렛을 착화 및 연소시켜 연소가스를 생성하는 연소부과, 상기 연소가스를 이동 배출시켜 연소가스에 포함된 열기를 외부에 방열하는 방열부, 및 상기 연소부에 펠렛을 공급하는 펠렛 공급부를 포함하여 구성된 펠렛난로에 있어서, 상기 연소부는, 상하 개방형의 관상의 연소로와, 상기 연소로의 하부에 배치되는 바닥편과, 저항 발열을 통해 연소로 내에 투입된 펠렛의 착화를 도모하는 전열 히터유닛과, 상기 연소로와 바닥편의 외벽을 수용하는 연소실, 및 개방된 연소로의 상부와 방열부 사이를 연통시키는 연통실을 포함하여 구성되고, 상기 바닥편은 연소로의 하부에 이격되게 배치되며, 상기 이격된 연소로와 바닥편 사이에는 중공체로 이루어진소제링이 유동구조로 배치되어, 소제링은 바닥편의 표면에 밀착된 상태로 수평으로 유동 가능하도록 구성되어서, 상기 바닥편과 소제링이 일렬로 정렬되면 연소로의 하부와 바닥편은 소제링의 중공부를 통해 상하 연통하여, 연소로 내에 공급된 펠렛의 착화 및 연소공간을 확보하고, 상기 연소로와 바닥편 사이에 배치된 소제링이 외력에 의해 바닥편의 표면에 밀착된 상태로 유동하면, 펠렛의 착화 및 연소에 의해 바닥편의 표면에 고착된 슬러지는 소제링과의 마찰에 의해 스크래핑되어 하부에 배치된 포집함으로 자중 낙하하여 포집되도록 구성된 것을 특징으로 하는 펠렛난로
2. 제 1항에 있어서, 상기 바닥편의 표면에 밀착된 중공의 소제링은 진퇴구조로 설치되어, 외력에 의해 진퇴하면서 바닥편의 표면을 스크래핑하여 바닥편의 표면에 고착된 슬러지를 제거하도록 구성한 것을 특징으로 하는 펠렛난로.
3. 제 1항에 있어서, 상기 바닥편의 표면에는 돌출 레일구간과 요입레일구간이 교번되게 형성되고, 상기 소제링의 하부에는 바닥편의 표면에 형성된 돌출 레일구간과 요입 레일구간이 대응되는 돌출 가이드구간과 요입 가이드구간이 대응되게 형성되어서, 상기 소제링은 바닥편의 표면에 레일구간과 가이드구간을 규합시켜 바닥편의 상부에 진퇴구조로 설치되도록 구성한 것을 특징으로 하는 펠렛난로.
4. 제 1항에 있어서, 상기 바닥편은 프레스 성형을 통해 절곡시켜 돌출 레일구간과 요입레일구간이 교번되게 형성된 한 쌍의 열전도판을 성형하고, 상기 한 쌍의 열전도판 사이에 봉상의 전열히터를 배치하여서, 상하 마주하는 돌출 레일구간에 봉상의 전열 히터유닛이 감싸진 상태로 고정된 전열판형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 펠렛난로.
5. 제 1항에 있어서, 상기 연소로의 외벽에는 복수의 통기공이 형성되고, 이를 수용하는 연소실에는 급기댐퍼의 급기관이 연통되게 형성되어, 펠렛이 연소되는 연소로 내에는 급기댐퍼에 의해 흡기된 외부공기가 통기공을 통해 강제 급기되도록 구성한 것을 특징으로 하는 펠렛난로.
6. 제 1항에 있어서, 상기 방열부는 연소부에서 유입된 연소가스에 잔류된 슬러지를 집진하는 집진 구간부와, 상기 집진 구간부를 통과하면서 슬러지가 제거된 연소가스를 방열관을 따라 이동 및 배출시켜 연소가스에 잔류된 열기를 외부로 방열하는 방열 구간부를 포함하여 구성되고, 상기 집진구간부는, 연소가스의 이동경로인 집진관과 상기 집진관의 하부에 배치되는 하나 이상의 집진함을 포함하고, 상기 집진관 또는 집진함에는 집진관의 관로를 부분 차폐하는 하나 이상의 격판이 기립되게 배치되어서, 상기 집진관을 따라 이동하는 연소가스는 기립된 격판과의 충돌에 의해 유속이 저하되는 한편, 연소가스 내에 잔류된 부양 슬러지는 자중에 의해 낙하하여 하부에 배치된 집진함에 집진되도록 구성한 것을 특징으로 하는 펠렛난로.