KR20230148356A

KR20230148356A - 고형 연료 연소장치

Info

Publication number: KR20230148356A
Application number: KR1020237032536A
Authority: KR
Inventors: 히로아키 오키요네다; 유지 타니무라; 코지 야마모토
Original assignee: 이크로스 씨오., 엘티디.
Priority date: 2021-03-01
Filing date: 2021-03-01
Publication date: 2023-10-24
Also published as: EP4303487A1; JP2023068162A; WO2022185392A1; JP7256577B2; CN117255918A; JPWO2022185392A1; TWI828070B; TW202235777A

Abstract

복수의 고형 연료를 연소부에 공급하여 연소에 의해 연소열을 얻는 고형 연료 연소장치이며, 연소부는 고형 연료를 연소하는 제1 연소실과, 복수의 고형 연료를 제1 연소실에 공급하기 위한 공급부와, 제1 연소실의 하면부를 형성하고, 공급부로부터 공급된 복수의 고형 연료를 하면부에서 선회시키는 턴테이블부와, 턴테이블부에 축적된 고형 연료를 턴테이블부 상에서 교반하는 교반부를 구비한다.

Description

고형 연료 연소장치

본 발명은 고형 연료 연소장치에 관한 것으로, 특히 가연성 고형 폐기물을 연료로서 연소시켜 열을 얻기 위한 고형 연료 연소장치에 관한 것이다.

수지(플라스틱) 등의 가연성 고형 폐기물은 RPF(Refuse derived paper and plastics densified Fuel)의 원료로서 이용되어 왔다. 폐기물이라 해도 용이하게 소성 장치 내에서 연소되고, 기존의 코크스 등과 동일 정도의 열량을 얻을 수 있다. 또한, 처음부터 폐기물을 고형 연료로서 처리하므로, 신규로 중유, 천연가스 등의 연료를 연소시키는 경우보다도 전체적으로 이산화탄소 발생량의 저감이 기대된다.

RPF 등의 고형 연료를 소성 장치 내에서 연소시킬 때, 고형 연료는 장치(소성로) 내에서의 유동성이 부족하고, 또한, 고형 연료의 소성 후에는 소성재도 발생한다. 그로 인해, 단순히 고형 연료를 소성 장치 내에 투입하는 것만으로는 소성 장치(소성로) 내의 고형 연료의 연소 효율이 저하된다. 또한, 소성재를 적절하게 제거하지 않으면 소성 장치를 안전하게 운전할 수 없다.

따라서, 고형 연료의 공급, 소성재의 제거에 관한 개선을 도입한 소성 장치가 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1, 2 등). 그러나, 각 특허문헌에 기재된 소성 장치에 따르면, 소성 장치 내부로의 고형 연료의 공급, 고형 연료의 소성 후의 소성재의 제거에 대하여 반드시 충분한 것은 아니어서, 추가적인 개선이 요구되고 있었다. 이에 더하여, 소성 장치의 기구가 복잡해지면, 고형 연료의 공급 기구 등이 소성 장치 내의 고형 연료 소성 시에 열 노출되어 장치의 내구성이 저하되기 쉬워진다. 따라서, 현재의 소성 장치에 있어서의 장치의 개선은 잘 진척되지 않고 있다.

일본 특허 공개 제2014－211255호 공보 일본 특허 공개 제2008－261527호 공보

발명자는 예의 검토를 거듭한 결과, 소성 시에 열 노출을 회피한 고형 연료의 공급, 소성 장치 내부에서의 고형 연료의 이동의 확보, 소성재의 제거에 대하여 유효한 구성을 얻어 신규한 고형 연료 연소장치를 완성시키기에 이르렀다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 수지(플라스틱) 등의 가연성 고형 폐기물을 고형 연료로서 사용하는 고형 연료 연소장치에 있어서, 고형 연료의 공급에 관한 부위가 소성 시의 열 노출에 의해 손상되는 것을 회피하고, 소성 장치 내부에서의 고형 연료의 이동을 양호하게 하는 고형 연료 연소장치를 제공한다.

즉, 실시예의 고형 연료 연소장치는 복수의 고형 연료를 연소부에 공급하여 연소에 의해 연소열을 얻는 고형 연료 연소장치이며, 연소부는 고형 연료를 연소하는 제1 연소실과, 복수의 고형 연료를 제1 연소실에 공급하기 위한 공급부와, 제1 연소실의 하면부를 형성하고, 공급부로부터 공급된 복수의 고형 연료를 하면부에서 선회시키는 턴테이블부와, 턴테이블부에 축적된 고형 연료를 턴테이블부 상에서 교반하는 교반부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제1 연소실은 원통 형상이며, 공급부는 턴테이블부의 둘레단부에 복수의 고형 연료를 공급하는 것으로 할 수 있다.

또한, 턴테이블부에 복수의 고형 연료의 연소재가 낙하하는 구멍부가 형성되고, 턴테이블부의 하방에 연소재 배출부가 구비되는 것으로 할 수 있다.

또한, 턴테이블부의 하부에 집진부가 구비되고, 집진부는 턴테이블부에서 낙하한 연소재를 긁어 모으는 것으로 할 수 있다.

또한, 제1 연소실의 상부에 복수의 고형 연료의 연소에 의해 발생하는 화염이 상승하기 위한 제2 연소실이 구비되는 것으로 할 수 있다.

또한, 제2 연소실에 복수의 고형 연료의 연소를 위한 공기 공급을 위한 공기 공급부가 구비되는 것으로 할 수 있다.

또한, 교반부는 교반 날개 또는 긴 판형상물을 구비하고, 턴테이블부에 축적되어 있는 고형 연료를 턴테이블부의 중심 부근으로 이동시키는 것으로 할 수 있다.

또한, 복수의 고형 연료 연소 시에 발생한 연소 연기를 촬영하는 연소 연기 촬영부와, 공급부로부터 제1 연소실에 공급하는 고형 연료의 양을 제어하는 연료량 제어부가 구비되고, 연료량 제어부는 연소 연기 촬영부에 의해 촬영한 연소 연기의 색으로부터 복수의 고형 연료의 연소량을 판단하여, 공급부로부터 제1 연소실에 공급하는 복수의 고형 연료의 양을 제어하는 것으로 할 수 있다.

또한, 복수의 고형 연료 연소 시에 발생한 연소 연기를 촬영하는 연소 연기 촬영부와, 공기 공급부로부터 제2 연소실에 공급하는 공기량을 제어하는 공기량 제어부가 구비되고, 공기량 제어부는 연소 연기 촬영부에 의해 촬영한 연소 연기의 색으로부터 복수의 고형 연료의 연소량을 판단하여, 공기 공급부로부터 제2 연소실에 공급하는 공기량을 제어하는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 고형 연료 연소장치는 복수의 고형 연료를 연소부에 공급하여 연소에 의해 연소열을 얻는 고형 연료 연소장치이며, 연소부는 고형 연료를 연소하는 제1 연소실과, 복수의 고형 연료를 제1 연소실에 공급하기 위한 공급부와, 제1 연소실의 하면부를 형성하고, 공급부로부터 공급된 복수의 고형 연료를 하면부에서 선회시키는 턴테이블부와, 턴테이블부에 축적된 고형 연료를 턴테이블부 상에서 교반하는 교반부를 구비하므로, 가연성의 고형 폐기물로 이루어지는 고형 연료의 공급에 관한 부위가 소성 시의 열 노출에 의해 손상되는 것을 회피할 수 있다.

도 1은 실시예의 고형 연료 연소장치의 전체 측면 모식도이다.
도 2는 연소부의 평면도이다.
도 3은 연소부의 제1 측면 모식도이다.
도 4는 연소부의 제2 측면 모식도이다.
도 5는 턴테이블부의 부분 분해도이다.
도 6은 제2 연소실의 평면도이다.
도 7은 연소에 의해 발생한 선회류를 나타내는 고형 연료 연소장치의 전체 측면 모식도이다.
도 8은 고형 연료 연소장치의 제어부를 도시하는 개략 블록도이다.
도 9는 고형 연료 연소장치의 제어 흐름을 나타내는 흐름도이다.

실시예의 고형 연료 연소장치는 수지(플라스틱), 종이 등의 고형 가연성 폐기물을 압축하여 얻은 RPF(Refuse derived paper and plastics densified Fuel)라고 불리는 가연물을 고형 연료로서 사용한다. 당해 고형 연료는 연소장치 내에 투입되어 연소장치 내에서 연소되어 연소열이 발생한다. 고형 연료는 그 자체가 연소하는 것보다도, 고형 연료가 가열됨으로써 당해 고형 연료로부터 가연성 가스가 발생한다. 그리고, 가연성 가스에 인화되어 화염이 발생하여 연소열로서 회수된다. 발생한 연소열은 보일러 등의 수증기 발생을 위한 열교환기에 공급되는 것 외에, 연소열 그 자체가 가열, 건조, 난방 등에 사용된다. 이와 같이, 실시예의 고형 연료 연소장치는 RPF의 고형 연료로부터 연소열을 얻기 위한 장치이다.

특히, RPF의 고형 연료는 폐기물이 되는 수지(플라스틱), 종이 등을 주원료로 하고 있는 점에서 연소 효율이 좋다. 또한, 실시예의 고형 연료 연소장치는 가연성 폐기물의 처리를 수행할 수 있다. 그로 인해, 신규로 중유, 천연가스 등의 연료를 연소시키는 경우보다도, 열량 생성 시에 이산화탄소 발생량의 저감이 기대된다. 자명한 일이지만, 고형 연료는 여러 개나 연소장치 내에 투입된다. 그로 인해, 단순히 고형 연료라고 기재하는 경우라 해도 그 의미는 복수의(복수 개의, 복수 양의) 고형 연료이다.

도 1은 실시예의 고형 연료 연소장치(1)의 전체 측면 모식도이다. 고형 연료 연소장치(1)는, 연소부(10)의 주요 부분이며 고형 연료가 반입되어 연소하는 제1 연소실(11)을 구비한다. 제1 연소실(11)의 바로 위에, 순서대로 제2 연소실(52), 제3 연소실(53), 접속실(51)이 구비된다. 제2 연소실(52)과 제3 연소실(53)은, 제1 연소실(11)에 있어서 고형 연료의 연소에 의해 발생한 화염을 증폭시켜 연소 열량을 증가시키기 위한 공간이다. 실시예의 고형 연료 연소장치(1)에 있어서, 제1 연소실(11), 제2 연소실(52), 제3 연소실(53)은 모두 원통 형상이다. 후술하는 바와 같이, 열류가 선회하면서 상승하는 데 있어 적합하기 때문이다. 접속실(51)은 생성한 연소열을, 보일러의 열교환기 또는 열 이송 배관(모두 도시하지 않음)에 접속하기 위한 공간이다. 또한, 제3 연소실(53)은 고형 연료 연소장치(1) 자체의 규모에 따라 생략될 수도 있다.

실시예의 연소부(10)는, 주로 반입된 고형 연료를 연소하는 제1 연소실(11), 고형 연료를 제1 연소실(11)에 공급하는 공급부(12), 제1 연소실(11) 하면부(17)를 형성함과 동시에 상기 하면부(17)를 선회시키는 턴테이블부(20), 반입된 고형 연료를 교반하는 교반부(30)를 구비한다.

턴테이블부(20)에는 고형 연료의 소성재가 낙하하는 구멍부(22)(도 5 참조)가 형성되어 있다. 제1 연소실(11) 하면부(17)에 설치된 턴테이블부(20)의 하방에 집진실(18)이 형성된다.

턴테이블부(20) 하방의 집진실(18)에는 소성재 배출부(42)가 구비된다. 집진실(18)에 낙하한 소성재는 소성재 배출부(42)에 의해, 소성재 회수상자(45)에 반송된다.

도 1에 도시하는 고형 연료 연소장치(1)에 있어서, 집진실(18) 및 제 1 연소실(11) 또한 그 상부 구조물은 다리부(19)에 의해 지지된다. 턴테이블부(20)는 턴테이블 축부(26)에 접속되고, 선회 모터(M4)에 의해 구동된다. 소성재 배출부(42)는 배출 모터(M3)에 의해 구동된다.

도 1의 고형 연료 연소장치(1)의 전체 측면 모식도에 도 2의 연소부(10)의 평면도를 참조하여 각 부의 구성을 설명한다. 공급부(12)는 공급 회전축(13)과, 당해 공급 회전축(13)에 나선 형상으로 장착된 공급 날개(14)를 구비한다. 공급 날개(14)는 소위, 아르키메데스의 스크류, 아르키메데스의 나선 등으로 칭해지는 나선 형상의 프로펠러이다. 공급 회전축(13) 및 공급 날개(14)는 공급 모터(M1)에 의해 회전한다. RPF의 고형 연료는 공급구(15)(호퍼)로부터 공급부(12) 내에 투입된다. 그리고, 공급 모터(M1)가 구동하여 공급 회전축(13) 및 공급 날개(14)가 회전함으로써, 고형 연료는 공급 날개(14)를 통하여 공급구(15) 위치로부터 공급부(12) 선단으로 이동하고, 공급부(12) 선단으로부터 제1 연소실(11) 내부에 낙하한다.

도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 공급부(12) 선단은 제1 연소실(11)에 대하여 깊이 진입하지 않고, 거의 내벽면 위치에 머무른다. 따라서, 공급부(12) 선단은 턴테이블부(20) 둘레단부(21)의 바로 위의 위치가 된다. 공급부(12) 선단이 제1 연소실(11)에 대하여 깊이 진입하지 않음으로써, 공급부(12)(공급 회전축(13) 및 공급 날개(14))가 열손상되기 어려워져 연소장치(1)에 있어서의 부품 교환의 빈도는 저하된다. 도 2에 도시되는 턴테이블부(20)는 교환을 위하여 분해 가능하다. 따라서, 턴테이블부(20)에 나타나는 선 형상 부분은 분리 부분을 나타낸다.

도 3의 측면 모식도로부터 알 수 있는 바와 같이, 고형 연료(R)가 공급부(12)의 선단 위치로부터 계속 투하되면, 제1 연소실(11)에 있어서 턴테이블부(20)의 둘레단부(21)에 퇴적되게 된다. 그로 인해, 턴테이블부(20) 상면에 퇴적된 고형 연료(R)의 치우침을 이동시킬 필요가 있다. 따라서, 고형 연료 연소장치(1)는 교반부(30)를 구비한다.

교반부(30)는 교반 회전축(31)과, 당해 교반 회전축(31)에 나선 형상으로 장착된 교반 날개(32)를 구비한다. 교반 날개(32)는 소위, 아르키메데스의 스크류, 아르키메데스의 나선 등으로 칭해지는 나선 형상의 프로펠러이다. 교반 회전축(31) 및 교반 날개(32)는 교반 모터(M2)에 의해 회전한다. 고형 연료(R)가 공급부(12)로부터 투입되면, 고형 연료(R)는 제1 연소실(11) 하면부(17)의 일부에 치우쳐 축적된다. 턴테이블부(20)가 선회한다고 해도 턴테이블부(20)의 둘레단부(21)에 퇴적되는 것은 변하지 않는다. 따라서, 턴테이블부(20)의 둘레단부(21)에 퇴적되어 있는 고형 연료(R)는 교반부(30)의 교반 날개(32)를 통하여 턴테이블부(20)의 중심 부근으로 이동된다.

도 1로부터, 교반부(30)의 교반 날개(32)는 제1 연소실(11) 하면부(17)에 배치된 턴테이블부(20)로부터 상향으로 근소한 간격을 두고 설치되어 있다. 또한, 도 2로부터, 교반부(30)의 교반 날개(32)는 턴테이블부(20)의 둘레단부(21)로부터 턴테이블부(20)의 중심 부근을 향하여 연장되어 있다. 도 4의 측면 모식도로부터 알 수 있는 바와 같이, 교반부(30)의 교반 날개(32)에 의해 긁어 내어진 고형 연료(R)는 턴테이블부(20)의 둘레단부(21)로부터 중심 부근으로 이동된다. 동시에, 턴테이블부(20) 자체도 제1 연소실(11) 하면부(17)에서 선회하고 있다.

따라서, 턴테이블부(20)의 둘레단부(21)의 어떤 장소에 축적되어 있는 고형 연료라 하더라도 교반부(30)의 동작과 턴테이블부(20)의 회전을 통하여, 끊임없이 고형 연료는 턴테이블부(20)의 둘레단부(21)로부터 중심 부근으로 밀려 와, 고형 연료의 축적(퇴적)은 산형상으로 변화한다(도 3에서 도 4에 이르는 고형 연료의 위치 변화 참조.).

교반부(30)의 위치는, 교반 성능 발휘라는 관점에서, 턴테이블부(20)의 중심 방향으로 진입한다. 이 경우, 교반부(30)의 교반 회전축(31) 및 교반 날개(32)는 고형 연료의 연소열(화력)에 열 노출된다. 그러나, 고형 연료의 연소열은 턴테이블부(20)의 둘레단부(21) 부근의 위치에서는 교반부(30)를 손상시킬 만큼 고온으로는 되지 않는다. 오히려, 제1 연소실(11) 상부, 나아가 그 상방일수록 고온으로 된다. 따라서, 턴테이블부(20) 부근에 배치되는 교반부(30)는 고형 연료의 연소에 의한 열 손상으로부터의 영향은 적다.

이에 더하여, 교반부(30)는 고형 연료 연소 시에도 당해 고형 연료의 이동을 가능하게 한다. 따라서, 미 연소 상태의 고형 연료는 교반부(30)에 의해 턴테이블부(20) 상에서 이동하게 된다. 그리고, 이동한 장소에서 미 연소 상태의 고형 연료는 완전히 연소할 수 있게 된다. 이러한 점에서도, 교반부(30)가 구비됨으로써, 교반부(30)는 제1 연소실(11) 내에 반입된 고형 연료의 연소 효율을 향상시키는 것에 기여하고 있다.

교반부(30)의 교반 회전축(31)에 장착된 교반 날개(32)에 대하여, 정회전 회전 방향에서는 상술한 바와 같이, 고형 연료는 턴테이블부(20)의 중심 부근으로 이동된다. 여기서, 교반부(30)는 교반 날개(32)의 회전 방향을 역으로(역회전) 할 수 있다. 교반 날개(32)를 역회전시키면, 턴테이블부(20) 상에 잔류하는 고형 연료의 타고 남은 것인 소성재(클링커 등)는 긁어 내어져 연소부(10)(제1 연소실(11))로부터 배출된다.

교반부(30)의 다른 형태로서, 교반 회전축(31) 및 교반 날개(32) 대신에 긴 판형상물(도시하지 않음)을 채용할 수 있다. 또한, 긴 막대 형상물이어도 좋다. 긴 판형상물은 제1 연소실(11)의 교반부(30)와 마찬가지 위치로부터 제1 연소실(11) 내부에 삽입된다. 긴 판형상물을 제1 연소실(11) 내부에 삽입할 때의 위치, 각도 삽입하는 길이는 적절히 조절된다. 교반부(30)를 긴 판형상물로 하는 것에 의해서도, 턴테이블부(20)의 회전을 통하여, 끊임없이 고형 연료는 턴테이블부(20)의 둘레단부(21)로부터 중심 부근으로 밀려온다.

도 1의 전체 측면 모식도(도 3 및 도 4의 측면 모식도)로부터 알 수 있는 바와 같이, 제1 연소실(11) 하면부(17)(턴테이블부(20))의 하방에 집진실(18)이 형성된다. 여기서, 도 5의 부분 분해도는 턴테이블부(20)를 대략 반으로 잘라내어 도시하고 있고, 도시의 지면 하반부측은 턴테이블부(20)만을 나타내고, 상반부측은 턴테이블부(20) 바로 아래의 집진실(18) 내를 나타낸다.

턴테이블부(20)의 판면에는 다수의 구멍부(22)가 형성되어 있다. 사용되는 고형 연료(R)(도 3 및 도 4 참조)는 대략 3 내지 7cm의 부정형의 덩어리 형상물이다. 제1 연소실(11)에서의 소성에 의해 타고 남은 고형 연료는, 소성재(As)가 된다. 따라서, 소성재(As)는 구멍부(22)를 통과하여, 턴테이블부(20) 바로 아래의 집진실(18)로 낙하한다. 구멍부(22)의 형상은 둥근 형상, 정사각형, 나아가, 긴 슬릿 형상 등의 적절한 형상이다. 또한, 구멍부(22)의 배치는 턴테이블부(20)의 중심으로부터 방사상, 원호 형상 등이 적당하다.

턴테이블부(20) 하부의 턴테이블 축부(26)에는 집진부(40)가 접속되어 있다(도 5 참조). 집진부(40)는 집진실(18) 저면에 접하는 판형상의 부재이며, 집진실(18) 내측의 저면의 반경에 해당하는 길이를 갖는다(도 1, 도 3, 도 4 참조). 집진실(18)에 낙하한 소성재(As)는 선회 모터(M4)에 의한 턴테이블부(20)(턴테이블 축부(26))의 회전에 연동하여 선회하는 집진부(40)에 의해, 집진실(18)의 저면 전체에서 긁어 모아진다. 그리고, 모아진 소성재(As)는 집진구(41)로부터 소성재 배출부(42)로 유도된다.

도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 소성재 배출부(42)는 배출 회전축(44)에 나선 형상으로 장착된 배출 날개(43)를 구비한다. 배출 날개(43)는 소위, 아르키메데스의 스크류, 아르키메데스의 나선 등으로 칭해지는 나선 형상의 프로펠러이다. 배출 회전축(44) 및 배출 날개(43)는 배출 모터(M3)에 의해 회전한다. 따라서, 집진구(41)로부터 낙하하여 소성재 배출부(42)에 들어간 소성재(As)는, 효율적으로 배출 날개(43)를 통하여 소성재 배출구(46)로부터 소성재 회수상자(45)에 투하된다.

실시예의 고형 연료 연소장치(1)에 따르면, 턴테이블부(20)는 1분간에 1회전하는 회전 속도에 의해 선회 구동된다. 물론, 장치 자체의 크기에 따라 회전 속도는 적절히 정해진다. 턴테이블부(20)의 선회 구동은, 고형 연료의 반입과 턴테이블부(20) 상에서의 고형 연료의 산 형상으로의 성형 시 및 연소 후의 소성재의 제거 시이다. 물론, 고형 연료의 제1 연소실(11)에의 반입이 연속적인 경우에는 항상 턴테이블부(20)는 선회 구동된다.

도 1을 참조하면, 실시예의 고형 연료 연소장치(1)는 제1 연소실(11) 상부에 제2 연소실(52)과 제3 연소실(53)을 구비한다. 가열된 고형 연료로부터 발생한 가연성 가스의 연소 시, 그 연소 효율을 높이기 위하여, 연소장치(1)의 외부로부터 공기가 공급된다. 구체적으로는, 도 6의 평면도에 도시한 바와 같이, 제2 연소실(52)에 공기 공급부가 구비된다. 실시예에서는 제1 공기 공급부(55)와 제2 공기 공급부(56)가 구비된다. 공기는 제1 공기 공급부(55)와 제2 공기 공급부(56) 모두로부터 제2 연소실(52) 내로 진입한다. 진입하는 공기의 풍압이 계기가 되어, 도 6 중의 원호 형상의 화살표와 같이, 제1 연소실(11)을 포함하여 제2 연소실(52) 내부에 화염의 선회류(화염의 소용돌이, 열류)가 발생한다.

고형 연료(가연성 가스)의 연소에 의해 발생하는 화염의 선회류는 제1 연소실(11), 제2 연소실(52)로 확산된다. 그리고, 도 7의 전체 측면 모식도와 같이, 원호 형상의 화살표에 의해 나타나는 화염의 선회류는 제1 연소실(11), 제2 연소실(52), 제3 연소실(53)로 수직으로 상승한다. 이와 같이, 제1 연소실(11)에 축적된 고형 연료로부터, 제2 연소실(52) 및 제 3 연소실(53)에 달하기까지의 높이로 화염은 성장하여, 화염의 선회류가 발생한다. 상승하는 화염의 크기에 비하여 화염의 상방측의 온도는 고온으로 된다. 따라서, 중량당의 고형 연료로부터 얻을 수 있는 연소열을 많게 하기 위해서는 제1 연소실(11) 상방에 제2 연소실(52), 나아가, 제3 연소실(53)을 구비하는 것이 바람직하다.

일련의 설명 및 도시를 통하여, 실시예의 고형 연료 연소장치(1)에 있어서의 고형 연료의 효율적인 연소에 대하여 설명하였다. 이하, 실시예의 고형 연료 연소장치(1)에 있어서의 연소 조건의 제어 기구에 대하여 설명한다. 실시예의 고형 연료 연소장치(1)의 예에 있어서는, 고형 연료 연소 시에 발생하는 연소 연기의 색(흑색, 백색, 무색 등)이 식별되어 고형 연료의 연소 상태의 양호/불량(완전연소 또는 불완전 연소)이 판정되어, 고형 연료의 공급량, 공기의 공급량이 제어된다.

도 8은 실시예의 고형 연료 연소장치(1)에 실장되는 제어부(100)의 개략 구성을 도시하는 블록도이다. 제어부(100)의 구성은 각종 신호 수신, 연산 실행, 기억, 동작 제어 등에 필요한 마이크로컴퓨터 등의 하드웨어로 이루어지고, CPU(101), ROM(102), RAM(103), 기억부(104), I/O(105)(인풋/아웃풋 인터페이스) 등을 실장하고 있다.

도 8의 제어부(100)(컴퓨터)의 각 기능부를 소프트웨어에 의해 실현하는 경우, 제어부(100)는 각 기능을 실현하는 소프트웨어인 프로그램의 명령을 실행함으로써 실현된다. 이 프로그램을 저장하는 기록 매체는 "일시적이지 않은 유형의 매체", 예를 들어 CD, DVD, 반도체 메모리, 프로그래머블한 논리 회로 등을 사용할 수 있다. 또한, 이 프로그램은 당해 프로그램을 전송 가능한 임의의 전송 매체(통신 네트워크, 방송파 등)를 통하여 고형 연료 연소장치(1)의 제어부(100)에 공급되어도 좋다.

제어부(100)의 기억부(104)는 HDD 또는 SSD 등의 공지의 기억 장치이다. 기억부(104)는 외부의 서버(도시하지 않음)이어도 좋다. 기억부(104)는 각종 데이터, 정보, 프로그램, 상기 프로그램의 실행에 필요한 각종 데이터 등을 기억한다. 또한, 각종 산출, 연산 등의 연산을 실행하는 기능부는 CPU(101) 등의 연산 소자이다. 이에 더하여, 키보드, 마우스 등의 입력 장치(도시하지 않음), 표시부(도시하지 않은 디스플레이 등의 표시 장치), 데이터류를 출력하는 출력 장치 등도 적절하게 제어부(100)의 I/O(105)에 접속되어도 좋다.

연소 연기 촬영부(110)는 공지의 CCD 카메라, CMOS 이미지 센서 등이다. 제1 연소실(11)에 있어서 고형 연료가 연소되고 있을 때에 발생하는 연소 연기(K)의 색(흑색, 백색, 무색 등)을 촬영한다. 그리고, 연소 연기의 색의 상방은 제어부(100)에 송신된다.

연료량 제어부는 도 8에 있어서의 교반부(30)의 공급 모터(M1)이다. 공급 모터(M1)의 공급 회전축(13) 및 공급 날개(14)의 회전 속도가 증감 제어됨으로써, 교반부(30)로부터 제1 연소실(11)에 공급되는 고형 연료의 양이 증감된다.

공기량 제어부는 도 8에 있어서의 공기 공급기(F)이다. 공기 공급기(F)는 공지의 송풍기 등이며, 실시예에서는 제1 공기 공급부(55)와 제2 공기 공급부(56)에 대하여 공기(산소)를 공급한다. 공기 공급기(F)로부터의 제2 연소실(52)에 공급하는 공기량이 증감 제어됨으로써, 제1 연소실(11)의 실내 산소량은 증감된다.

도시한 바와 같이, 연소 연기 촬영부(110), 공급 모터(M1)(연료량 제어부), 공기 공급기(F)(공기량 제어부)는 I/O(105)에 접속되어 있고, 제어부(100)의 CPU(101)에 의해 제어된다.

도 9의 흐름도를 참조하여, 고형 연료의 연소 상태의 제어 모습을 설명한다. 먼저, 고형 연료 연소 시에 발생한 연소 연기는 연소 연기 촬영부(110)에 의해 촬영된다(S101). 촬영된 연소 연기의 정보는 제어부(100)에 송신되고, 고형 연료의 연소량이 판단된다. 즉, 연소 연기의 색(예를 들어, 흑색, 백색, 무색 등) 중 어느 하나에 상당하는지 아닌지의 연기의 색의 판정이 행해진다(S102). 예를 들어, 미리 규정된 연기 색의 기준 색과의 비교로부터, 촬영된 연소 연기의 색이 보다 흑색인지의 여부가 판정된다. 연기 색의 판정 결과, 연소 연기의 색이 상대적으로 백색 또는 무색일 경우, 고형 연료의 연소 상태는 대략 완전연소라고 판단할 수 있다. 이 경우에는 현재 상태의 고형 연료의 공급량, 공급되는 공기량은 현재 상태 그대로 유지된다. 그로 인해, 공급 모터(M1)(연료량 제어부)와 공기 공급기(F)(공기량 제어부)에 대해서는 현상 유지 지시가 되어, 변경 없음으로서 종료된다.

이에 대해, 연기 색 판정 결과, 연소 연기의 색이 상대적으로 흑색 또는 진한 회색일 경우, 고형 연료의 연소 상태는 불완전 연소일 가능성이 높다. 이 경우에는 현재 상태의 고형 연료의 공급량, 공급되는 공기량을 변경하여 완전연소로 이행 할 필요가 있다. 따라서, 공급 모터(M1)(연료량 제어부)와 공기 공급기(F)(공기량 제어부)에 대해서는 변경 지시가 된다(S104). 이와 같이 하여, 처리는 종료된다. 그 후, 다시 연소 연기의 촬영, 연기 색 판정이 실행되고, 고형 연료의 연소 상태가 확인된다.

구체적으로는, 공급 모터(M1)(연료량 제어부)에 대하여 공급부(12)로부터 제1 연소실(11)에 공급하는 고형 연료의 양을 감소시키도록 제어한다. 또한, 공기 공급기(F)(공기량 제어부)에 대하여 공기 공급부(제1 공기 공급부(55)와 제2 공기 공급부(56))로부터 제2 연소실(52)에 공급하는 공기량을 증가시키도록 제어한다. 물론, 고형 연료의 양을 증가시키는 제어 또는 공기량을 감소시키는 제어로 할 수도 있다. 또한, 공급 모터(M1)(연료량 제어부)와 공기 공급기(F)(공기량 제어부) 모두를 동시에 제어할 수 있다.

나아가, 고형 연료 연소장치(1)의 가동 시에 필요한 연소 열량을 증가, 감소시키는 경우에도, 제어부(100)를 통하여 공급 모터(M1)(연료량 제어부) 또는 공기 공급기(F)(공기량 제어부) 중 어느 하나 혹은 양쪽에 대한 제어가 실행된다.

1: 고형 연료 연소장치
10: 연소부
11: 제1 연소실
12: 공급부
13: 공급 회전축
14: 공급 날개
17: 하면부
18: 집진실
20: 턴테이블부
30: 교반부
31: 교반 회전축
32: 교반 날개
40: 집진부
41: 집진구
42: 소성재 배출부
43: 배출 날개
44: 배출 회전축
45: 소성재 회수상자
51: 접속실
52: 제2 연소실
53: 제3 연소실
M1: 공급 모터(연료량 제어부)
M2: 교반 모터
M3: 배출 모터
M4: 선회 모터
R: 고형 연료
As: 소성재
100: 제어부(컴퓨터)
101: CPU
102: ROM
103: RAM
104: 기억부
105: 인풋/아웃풋 인터페이스
110: 연소 연기 촬영부
F: 공기 공급기
K: 연소 연기

Claims

복수의 고형 연료를 연소부에 공급하여 연소에 의해 연소열을 얻는 고형 연료 연소장치이며,
상기 연소부는
상기 복수의 고형 연료를 연소하는 제1 연소실과,
상기 복수의 고형 연료를 상기 제1 연소실에 공급하기 위한 공급부와,
상기 제1 연소실의 하면부를 형성하고, 상기 공급부로부터 공급된 상기 복수의 고형 연료를 상기 하면부에서 선회시키는 턴테이블부와,
상기 턴테이블부에 축적된 상기 복수의 고형 연료를 상기 턴테이블부 상에서 교반하는 교반부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 고형 연료 연소장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 연소실은 원통 형상이며, 상기 공급부는 상기 턴테이블부의 둘레단부에 상기 복수의 고형 연료를 공급하는, 고형 연료 연소장치.
제1항에 있어서,
상기 턴테이블부에 상기 복수의 고형 연료의 연소재가 낙하하는 구멍부가 형성되고,
상기 턴테이블부의 하방에 연소재 배출부가 구비되는, 고형 연료 연소장치.
제3항에 있어서,
상기 턴테이블부 하부에 집진부가 구비되고,
상기 집진부는 상기 턴테이블부에서 낙하한 상기 연소재를 긁어 모으는, 고형 연료 연소장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 연소실 상부에 상기 복수의 고형 연료의 연소에 의해 발생하는 화염이 상승하기 위한 제2 연소실이 구비되는, 고형 연료 연소장치.
제5항에 있어서,
상기 제2 연소실에 상기 복수의 고형 연료의 연소를 위한 공기 공급을 위한 공기 공급부가 구비되는, 고형 연료 연소장치.
제1항에 있어서,
상기 교반부는 교반 날개 또는 긴 판형상물을 구비하고, 상기 턴테이블부에 축적되어 있는 고형 연료를 상기 턴테이블부의 중심 부근으로 이동시키는, 고형 연료 연소장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 고형 연료 연소 시에 발생한 연소 연기를 촬영하는 연소 연기 촬영부와,
상기 공급부로부터 상기 제1 연소실에 공급하는 상기 복수의 고형 연료의 양을 제어하는 연료량 제어부가 구비되고,
상기 연료량 제어부는 상기 연소 연기 촬영부에 의해 촬영한 상기 연소 연기의 색으로부터 상기 복수의 고형 연료의 연소량을 판단하여, 상기 공급부로부터 상기 제1 연소실에 공급하는 상기 복수의 고형 연료의 양을 제어하는, 고형 연료 연소장치.
제6항에 있어서,
상기 복수의 고형 연료 연소 시에 발생한 연소 연기를 촬영하는 연소 연기 촬영부와,
상기 공기 공급부로부터 상기 제2 연소실에 공급하는 공기량을 제어하는 공기량 제어부가 구비되고,
상기 공기량 제어부는 상기 연소 연기 촬영부에 의해 촬영한 상기 연소 연기의 색으로부터 상기 복수의 고형 연료의 연소량을 판단하여, 상기 공기 공급부로부터 상기 제2 연소실에 공급하는 상기 공기량을 제어하는, 고형 연료 연소장치.