KR20230139122A - 고정식 열분해 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고정식 열분해장치로서, 상기 열분해 장치는 연소실내의 연료를 연소할 때 발생하는 유증기의 배출 경로와 연소실 외부를 흐르며 연료의 연소열에 의하여 가열되는 연소 가스의 배출 경로를 서로 분리하여 설치한, 고정식 열분해 장치를 개시한다.

Description

고정식 열분해 장치{Stationary type thermal decomposition apparatus}

본 발명은 고정식 열분해 장치, 구체적으로는 유증기와 연소 가스를 확실히 분리하여 배출할 수 있는 고정식 열분해 장치에 관한 것이다.

연소기 연료실의 연소 재료로 석탄, 기름 등의 탄화수소 재료를 사용하는 경우, 연소 가스 외 유증기(oil mist)가 많이 발생한다. 연소 가스는 고온 가스로 배출되어 유용한 열교환 매체로 사용되지만, 유증기는 유해하고 화재의 우려가 높아 연소가스와 별도로 분리되어야 한다. 유증기의 발생을 없애기 위하여 목재나 폐지 등의 다른 재료를 사용할 수 있지만 연소열이 낮아 연소기의 효율이 저하되는 단점이 있다.

출원인은 연소기, 보일러, 연소기와 보일러를 통합한 열시스템 등에 대하여 특허 제10-1991373호(전기 스팀 보일러), 특허 제10-1925623호(열풍기의 열교환 구조), 특허 제10-1887584호(연소 효율이 향상된 로터리 킬른) 등의 10여건의 특허를 등록하였지만, 유증기와 연소 가스를 분리하는 고정식 열분해 장치로서의 연소실은 제안하지 않았다.

유증기 배출에 관한 특허로 특허 공개 제10-2021-0036180호는 세정수를 공급하는 세정수공급관, 선박에 탑재된 연소기관에서 공급되는 배기가스에 세정수를 분사하여 기액 접촉시키는 스크러버를 포함하고, 스크러버에서 배출된 유증기를 연료탱크 또는 연소기관 중 하나로 공급하는 유증기 통합 처리 시스템을 개시하고 있다.

그러나, 이 특허는 연소기에서 유증기와 연소 가스를 분리하는 구조나 필요성에 대해서는 개시하고 있지 않다.

또, 유증기의 발생을 수반하는 연소기의 경우, 연료의 연소열에 의하여 가열되는 주위의 연소가스에 효율적으로 열을 전달하여 외부로 공급하는 구조를 구축할 필요가 있다.

그러므로 본 발명은 유증기와 연소 가스를 확실히 분리 배출하고, 연소실의 열을 연소 가스로 효율적으로 전달할 수 있는 고정식 열분해 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 고정식 열분해장치로서, 상기 열분해 장치는 연소실내의 연료를 연소할 때 발생하는 유증기의 배출 경로와 연소실 외부를 흐르며 연료의 연소열에 의하여 가열되는 연소 가스의 배출 경로를 서로 분리하여 설치한, 고정식 열분해 장치를 제공한다.

연소실의 하부에는 점화챔버가 형성되며, 연소실의 상부 내부에는 연료의 연소로 발생하는 유증기를 배출하기 위한 유증기배출덕트가 연소실을 가로질러 또 배출단이 외부로 노출되도록 설치되고, 연소실의 외부에서 그 4측면의 주위를 둘러 열교환 파이프가 복수 설치되며, 연소실의 상부에는 연소가스를 배출하기 위한 가스배출덕트가 그 배출단이 외부로 노출되도록 설치되고, 정화챔버의 연소가스는 정화챔버에서 열교환파이프의 하단에 연결된 하부 가스 연통부, 열교환파이프, 및 열교환파이프의 상단에서 가스배출덕트까지 연결된 상부 가스 연통부를 차례로 통과하여 가열되면서 외부로 배출될 수 있다.

유증기배출덕트는 연소실의 내부에서 좌우 측면을 따라 수평 방향으로 길게 연장된 분기 덕트를 포함하며, 분기 덕트에는 연료가 연소되어 발생하는 유증기가 유입되는 노즐이 형성될 수 있다.

열교환파이프는 하부 및 상부 가스 연통부에 비하여 작은 직경을 가질 수 있다.

연소실은 열분해 장치 상부의 상측 연료 투입구 및 전방의 전면 연료 투입구와 연통되어 연료를 수급 받을 수 있다.

본 발명에 의하면 유증기와 연소 가스를 확실히 분리 배출하고, 연소실의 열을 연소 가스로 효율적으로 전달할 수 있는 고정식 열분해 장치를 제공한다는 효과를 발휘한다.

도 1은 본 발명의 열분해 장치의 전체 측면도;
도 2는 열분해 장치를 전방(도 1의 우측)에서 바라본 도면;
도 3은 열분해 장치를 후방(도 1의 좌측)에서 바라본 도면;
도 4는 도 1의 AA에서 바라본 열 분해 장치의 평단면도;
도 5는 본 발명의 열교환 장치를 전후 방향을 따라 중앙을 절단하여 바라본 단면도;
도 6은 본 발명의 열분해 장치를 전후 방향을 따라 열교환파이프가 설치된 측면을 절단하여 바라본 단면도;
도 7은 본 발명의 열분해 장치를 도 1의 BB선을 따라 절단한 단면도; 그리고
도 8은 도 1의 CC선을 따라 절단한 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조로 설명한다.

도 1은 본 발명의 열분해 장치(1)의 전체 측면도이고, 도 2는 열분해 장치(1)를 전방(도 1의 우측)에서 바라본 도면이고, 도 3은 열분해 장치(1)를 후방(도 1의 좌측)에서 바라본 도면이다.

이들 도면을 같이 참조하면, 열분해 장치(1)는 전후방의 길이가 길고 좌우폭이 넓은 공간을 충분히 제공하는 형상을 가진다. 열분해 장치(1)의 외관은 외관 철판(18)에 의하여 형성된다. 외관 철판(18)의 상면 중앙에는 상측 연료 투입구(2)가, 전방의 전면에는 전면 연료 투입구(3)가 설치된다. 후방의 후면에는 연소재 처리문(4)이 설치된다. 전면 연료 투입구(3)의 하부에는 각각 화염측정구(19)와, 기름버너연결구(8) 및 폐가스버너연결구(9)가 설치된다.

외관 철판(18)의 상부에는 연소 가스를 배출하기 위한 가스 배출 덕트(16)가 전방에서 후방을 향하여 길게 연장되며, 도 2에 도시한 것과 같이 배출 덕트(16)의 후방에 위치한 배출단은 일측으로 절곡되어 있다.

외관 철판(18)의 후면으로는 유증기를 배출하기 위한 유증기 배출 덕트(7)가 설치되어 노출되며, 도 3에 도시한 것과 같이 유증기 배출 덕트(7)의 배출단은 상부를 향할 수 있다.

열분해 장치(1)는 외관 철판(18)의 높이 방향 중간에서부터 지면까지 연장된 4개의 지지대(20)에 의하여 견고히 지지되며 따라서 본 발명의 열분해 장치(1)는 “고정식” 열분해장치(1)라고 할 수 있다.

도 4는 도 1의 AA에서 바라본 열 분해 장치(1)의 평단면도이다.

열분해 장치(1)의 내부에는 연료를 연소시키는 연소실(100)이 넓은 공간을 제공하는 사각 형상으로 연소벽(11)에 의하여 구획 형성된다. 외관 철판(18)의 안쪽으로는 이와 미세한 간격을 두고 대향하여 내부 철판(12)이 설치된다. 그리고, 연소실(100) 외부와 내부철판(12) 사이에는 열교환파이프(14)가 일정 간격을 두고 컴팩트하게 정렬 설치된다. 즉, 열교환파이프(14)는 연소실(100)의 외부를 둘러 열분해장치(1)의 4면의 둘레를 따라 촘촘이 배치된다. 열교환파이프(14) 내부로 연소가스가 흐르며, 연소가스는 연소실(100)의 고열에 의하여 고온 가열되어 가스 배출 덕트(16)를 통하여 외부로 배출되어 열교환 매체로 활용된다.

유증기 배출 덕트(7)는 연소실(100)의 상부에 설치되며, 연소실(100)의 내부에서 좌우 측면을 따라 수평 방향으로 길게 연장된 분기 덕트가 후방에서 통합된 대략 “U”자형의 형상을 하고 있다. 유증기 배출 덕트(7)에는 복수의 노즐(6)이 형성되며 연소실에서 발생한 유증기 및 가스가 노즐(6)을 통하여 유입되어 유증기 배출 덕트(7)를 따라 흘러 외부로 배출된다.

도 5는 본 발명의 열교환 장치(1)를 전후 방향을 따라 중앙을 절단하여 바라본 단면도이다.

큰 체적의 연소실(100)이 위치하고, 연소실(100)의 상부에는 노즐(6)을 구비한 유증기 배출 덕트(7)가 설치된다. 유증기 배출 덕트(7)의 하부의 연소실(100)의 내부에는 이와 연통한 상측 연료 투입구(2) 및 전면 연료 투입구(3)에서 투입된 연료가 쌓인다.

열분해 장치(1)의 내부철판(12)과 연소실(100)의 하면 사이 공간에는 점화챔버(200)가 제공된다. 점화챔버(200)는 화염측정구(19), 기름버너연결구(8) 및 폐가스버너연결구(9)와 연통한다. 점화챔버(200)는 하부 가스 연통부(30a)와 연통되며, 하부 가스 연통부(30a)는 열교환파이프(14)에 연결되고, 다시 열교환파이프(14)는 상부 가스 연통부(30b)와 연결되어 있다. 열교환파이프(14)는 하부 및 상부 가스 연통부(30a, 30b)에 비하여 작은 직경이다. 이러한 연통 경로는 도 5에서는 전방과 후방에 하나만 도시하였으나, 당연하지만, 연소실(100)의 외부 측면을 둘러 복수 개 설치된다.

점화챔버(200)에 폐가스와 소량의 기름을 넣어 점화(ignition)시키면, 불꽃이 점화하여 연소실(100) 내부의 연료를 연소시킨다. 연료가 연소되어 발생하는 유증기는 위로 상승하여 연소실(100)의 전후방에 걸쳐 배열된 노즐(6)을 통하여 유입되어 유증기 배출 덕트(7)를 따라 흘러 외부로 배출된다. 동시에 열 분해 장치(1)의 내부에 있던 원래의 공기와 점화에 의하여 발생한 고온 가스는 하부 가스 연통부(30a), 열교환파이프(14) 및 상부 가스 연통부(30b)를 차례로 통과하여 가스 배출 덕트(16)를 따라 외부로 배출된다.

이 과정 중 연소가스는, 정화챔버(200)의 점화열, 연소실(100)과 바로 접한 하부 가스 연통부(30a, 30b)뿐만 아니라 연소실(100)의 높이 방향 중앙에 위치한 열교환파이프(14)를 통과하면서 연료의 연소에 의한 열을 흡수하므로 더욱 고온의 연소 가스가 된다. 또, 연소가스가 직경과 용량이 큰 하부 가스 연통부(30a)로부터 직경이 작은 채널형의 열교환파이프(14)로 진입하므로 연소가스를 신속하고 효과적으로 유동시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 열분해 장치(1)를 전후 방향을 따라 열교환파이프(14)가 설치된 측면을 절단하여 바라본 단면도이다.

전술한 것과 같이 열분해 장치(1)의 일측면을 따라 연소실(100)의 높이 방향 중앙 부근에 복수의 열교환파이프(14)가 배열된다. 정화챔버(200)에서 가열된 연소가스는 하부 가스 연통부(30a), 열교환파이프(14) 및 상부 가스 연통부(30b)를 차례로 통과하여 가스 배출 덕트(16)를 따라 외부로 배출된다. 이러한 연통 경로는 열분해 장치(14)의 4측면을 따라 연속 설치되므로, 연소가스가 골고루 4측면의 연통 경로로 공급되면서 연소실(100)의 열을 흡수하여 연소가스로 열을 골고루 전달할 수 있고 소실되는 열을 최소화할 수 있다.

도 7은 본 발명의 열분해 장치(1)를 도 1의 BB선을 따라 절단한 단면도, 그리고 도 8은 도 1의 CC선을 따라 절단한 단면도이다.

도 7에 도시한 것과 같이 열분해 장치(1)의 전후 방향 중간 부위에서는 연소가스가 양측면에 형성된 하부 가스 연통부(30a), 열교환파이프(14) 및 상부 가스 연통부(30b)를 차례로 통과하여 흐르고, 도 8에 도시한 것과 같이 열분해 장치(1)의 후단 부위에서는 연소가스가 후면과 양측면에 형성된 하부 가스 연통부(30a), 열교환파이프(14) 및 상부 가스 연통부(30b)를 차례로 통과하여 흐른다.

또 연료의 연소에서 발생하는 유증기는 유증기 배출덕트(7)를 통하여 배출된다. 이와 같이 본 발명에서는 유증기와 연소가스가 혼합되지 않고 분리되어 배출된다. 배출된 유증기는 외부의 안전한 정화 장치로 연결되어 처리되므로 환경 오염의 우려를 불식할 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명에 대해서는 다양한 변경과 수정이 가능하며 본 발명의 권리범위는 이하 기술하는 청구범위와 동일 또는 균등한 영역에까지 미침은 자명하다.

Claims (5)

1. 고정식 열분해장치로서, 상기 열분해 장치는 연소실내의 연료를 연소할 때 발생하는 유증기의 배출 경로와 연소실 외부를 흐르며 연료의 연소열에 의하여 가열되는 연소 가스의 배출 경로를 서로 분리하여 설치한, 고정식 열분해 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   연소실의 하부에는 점화챔버가 형성되며, 연소실의 상부 내부에는 연료의 연소로 발생하는 유증기를 배출하기 위한 유증기배출덕트가 연소실을 가로질러 또 배출단이 외부로 노출되도록 설치되고, 연소실의 외부에서 그 4측면의 주위를 둘러 열교환 파이프가 복수 설치되며, 연소실의 상부에는 연소가스를 배출하기 위한 가스배출덕트가 그 배출단이 외부로 노출되도록 설치되고, 정화챔버의 연소가스는 정화챔버에서 열교환파이프의 하단에 연결된 하부 가스 연통부, 열교환파이프, 및 열교환파이프의 상단에서 가스배출덕트까지 연결된 상부 가스 연통부를 차례로 통과하여 가열되면서 외부로 배출되는, 열분해 장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 유증기배출덕트는 연소실의 내부에서 좌우 측면을 따라 수평 방향으로 길게 연장된 분기 덕트를 포함하며, 상기 분기 덕트에는 연료가 연소되어 발생하는 유증기가 유입되는 노즐이 형성된, 열분해 장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 열교환파이프는 하부 및 상부 가스 연통부에 비하여 작은 직경을 가지는, 열교환 장치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 연소실은 열분해 장치 상부의 상측 연료 투입구 및 전방의 전면 연료 투입구와 연통되어 연료를 수급 받는, 열교환 장치.