KR20230149525A - 스토커 소각 및 연소용 공랭 화격자 - Google Patents

스토커 소각 및 연소용 공랭 화격자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화격자 블록에 화격자 헤드를 탈착 가능하게 조립하여, 소손 등이 생긴 화격자 헤드만 교체할 수 있는 스토커식 소각 및 연소용 공랭 화격자에 관한 것이다.

Description

스토커 소각 및 연소용 공랭 화격자{Air Cooled Fire Grate Bar for Stoker Combustion Furnace}
본 발명은 화격자 블록에 화격자 헤드를 탈착 가능하게 조립하여, 소손 등이 생긴 화격자 헤드만 교체할 수 있는 스토커식 소각 및 연소용 공랭 화격자에 관한 것이다.
일반적으로 스토커(stoker)식 소각로는 폐기물과 고형연료, 바이오매스 등을 화격자(Fire grate bar, 火格子) 위에 펼쳐놓고 연소하는 방식으로 건설이 용이하고 저발열량에서부터 고발열량을 가진 폐기물과 고형연료, 바이오매스 등까지 폭넓게 연소할 수 있다는 장점이 있어, 연소로를 이용한 폐기물과 고형연료, 바이오매스 등의 처리공정에서 널리 이용되고 있다.
이러한, 스토커식 연소로는 고온 및 고열을 이용한 폐기물과 고형연료, 바이오매스 등 연소 중 과열된 화격자의 냉각을 한정된 연소 공기로 시키는 공랭식과 냉각수 순환으로 시키는 수냉식으로 이용되고 있다.
공랭식 화격자인 경우 화격자 블록부와 화격자 헤드를 탈착 가능하게 조립하여, 화격자 헤드가 소손 등이 생기면 화격자 헤드만 교체할 수 있다.
이러한 유형의 공랭 화격자의 화격자 헤드는, 쓰레기 등을 미는 스크레퍼로만 주기능을 한다. 따라서 종래의 화격자 헤드는 마모에 의해 교체되는 것에 주안점을 두고 있다.
그러나, 종래의 화격자 헤드는 그 하단에 형성된 연소공기토출구를 통해 연소 공기가 토출되기 때문에, 전진할 때 쓰레기 등의 이물질이 연소공기토출구를 통해 내부로 침투하면 연소 공기의 토출이 막혀 연소가 안정적으로 행할 수 없다.
또한, 종래 공랭 화격자의 연소 공기 흐름은 화격자 블록부의 하부로 들어와 연소공기토출구로 토출되기 때문에, 공기의 흐름이 불균일해서 완전 연소를 행할 수 없다.
또한, 종래 공랭 화격자는 연소 공기만으로 자체 냉각을 하기 때문에, 냉각 효과가 낮아 내구 연수가 짧다.
특허문헌 1 : 한국등록특허공보 제10-0859590호 특허문헌 2 : 한국등록특허공보 제10-1492014호 특허문헌 3 : 한국등록특허공보 제10-0608088호 특허문헌 4 : 한국등록실용신안공보 제20-0442496호
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 연소 공기의 균일한 흐름과 화격자의 냉각 효율을 높이면서도, 화격자의 전면에 소손 등이 생겨도 화격자 헤드만 교체하여 내구 연수를 증가시킬 수 있는, 스토커 소각 및 연소용 공랭 화격자를 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 스토커 소각 및 연소용 공랭 화격자는,
본 발명의 스토커 소각 및 연소용 공랭 화격자에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
연소공기토출구를 일정 크기로 탈부착이 간편한 화격자 헤드가 소손 등이 생기면, 화격자 블록에서 이 부분만 교체하면 되기 때문에 유지보수와 경제적인 측면에서 매우 향상시킬 수 있다.
또한, 화격자 블록에 제1냉각핀이 형성됨으로써, 제1측벽과 제1냉각핀 사이가 연소 공기 유동 통로로 작용하여 공기의 흐름을 균일하게 하여 완전연소에 근접시키고, 연소 공기가 제1냉각핀과 닿는 면적이 넓어져 냉각 효율도 향상되고, 리브 형태로서 보강재의 역할을 하여 열변형을 최대한 억제시킬 수 있다.
또한, 화격자 헤드에 제2냉각핀을 더 형성함으로써, 연소공기토출구로 토출되는 연소공기의 흐름을 더욱더 균일하게 하고, 화격자 헤드의 냉각 향상 및 보강재로서 기능을 할 수 있다.
또한, 화격자 열 중 사이드에 있는 화격자는 연소 공기를 토출시키지 않도록 폐쇄돌기부를 형성함으로써, 스토커 위의 연소가 진행이 되면서 연소공기토출구가 있는 중앙부위의 연소층 높이는 낮아지고, 상대적으로 연소공기토출구가 없는 양측면 사이드는 연소층이 높아서 화격자의 전진시 센터쪽으로 모여지면서 연소층이 스토커 위에서는 평평하게 유지되면서 연소층의 통과 차압도 일정하게 유지되기 때문에 소각 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 지지 슬라이딩 블록의 상면에 융기블록이 형성됨으로써, 이물질이 연소공기토출구로 침투하더라도 융기블록이 막고 있어 화격자의 내부를 막을 우려를 원천 봉쇄할 수 있다.
또한, 제2냉각핀 또는 폐쇄돌기부가 제1상판의 밑면에 배치되고, 핀이 화격자 헤드와 융기블록을 조립하기 때문에, 화격자 헤드가 화격자 블록에 대해 움직임을 원천 봉쇄시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는 소각 및 연소용 공랭 화격자 열의 계단식 구조로서 가동 화격자 열이 전후진을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공랭 화격자를 도시한 사시도이다.
도 4 및 도 5는 도 3의 화격자 블록과 화격자 헤드를 분리 도시한 전후 사시도이다.
도 6 및 도 7은 도 3의 측면도 및 배면도이다.
도 8은 도 7의 a-a선을 취하여 본 단면도이다.
도 9 및 도 10은 사이드용 공랭 화격자를 도시한 결합 및 분리 사시도이다.
도 11은 도 9의 배면도이다.
도 12는 도 11의 b-b선을 취하여 본 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하는데, 종래의 것과 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.
도 1 및 도 2는 소각 및 연소용 공랭 화격자 열의 계단식 구조로서 가동 화격자 열이 전후진을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공랭 화격자를 도시한 사시도이고, 도 4 및 도 5는 도 3의 화격자 블록과 화격자 헤드를 분리 도시한 전후 사시도이고, 도 6 및 도 7은 도 3의 측면도 및 배면도이고, 도 8은 도 7의 a-a선을 취하여 본 단면도이다.
도 1 및 도 2을 참조하면, 소각 및 연소용 공랭 화격자 열의 계단식 구조(1)는, 크게 고정 화격자 열(A)과, 가동 화격자 열(B)이 계단식으로 교차 배열될 수 있다.
가동 화격자 열(B)은 후단측이 전후 이동 메커니즘에 설치되고, 전단측이 고정 화격자 열(A)의 상벽 위에 놓인 채 전후로 이동하면, 화격자 열 위에 쌓인 이물질을 밀어서 아래로 굴러가게 할 수 있다.
이러한 고정 화격자 열(A)과 가동 화격자 열(B)은, 폭 방향에 따라 1열에 공랭식 화격자가 다수 나란히 배열될 수 있다.
도 3 내지 도 8은, 도 1 및 도 2의 사이드 화격자(10)를 제외한 나머지 부분의 화격자이다.
도 3 및 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 소각 및 연소용 공랭 화격자(100)는, 화격자 블록(200)과, 화격자 블록(200)의 전면에 배치되는 화격자 헤드(300)와, 화격자 블록(200)과 화격자 헤드(300)를 탈착 가능하게 조립하는 조립부(400)를 포함할 수 있다.
화격자 블록(200)은, 제1상벽(210)과 제1측벽(220)을 포함할 수 있다. 즉 화격자 블록(200)은, 전후 및 하면이 개방된 형상일 수 있다.
제1상벽(210)은, 폭(좌우)에 비해 길이(전후)가 긴 사각형일 수 있다. 제1상벽(210)의 표면에, 다른 화격자 블록의 지지 슬라이딩 블록의 하면이 놓일 수 있다.
제1측벽(220)은, 제1상벽(210)의 좌우에서 아래로 연장될 수 있다. 제1측벽(220)에, 체결 브라켓(225)이 형성될 수 있다. 체결 브라켓(225)은, 인접한 화격자 블록과 체결 연결될 수 있다.
화격자 블록(200)은, 위로 볼록한 오목부(230)를 포함할 수 있다. 오목부(230)는, 제1측벽(220)의 후측에 형성될 수 있다. 오목부(230)는, 전후 이동 메커니즘의 볼록부가 끼워질 수 있다.
도 7을 참조하면, 화격자 블록(200)은, 제1냉각핀(240)을 포함할 수 있다. 제1냉각핀(240)은, 제1상벽(210)의 이면에 제1측벽(220)과 나란히 형성될 수 있다.
제1냉각핀(240)의 전단(241)은, 제1상벽(220)의 전단(211)보다 안쪽에 배치될 수 있다. 따라서 제1상벽(210)의 전단(211)과 제1냉각핀(240)의 전단(241) 사이는, 제1냉각핀(240)이 형성되어 있지 않다.
제1냉각핀(240)은, 아래로 돌출한 리브 형상일 수 있다. 따라서, 제1측벽(220)과 제1냉각핀(240) 사이의 공간은, 제1연소공기유동통로(201)를 형성할 수 있다.
또한, 제1냉각핀(240)은, 리브 형상으로 연소공기와의 접촉면적을 넓혀 냉각 효율을 높일 수 있다. 또한, 제1냉각핀(240)은, 리브 형상으로 보강재의 기능을 하여 높은 고온에서도 열변형을 최대한 억제시킬 수 있다.
화격자 블록(200)은, 지지 슬라이딩 블록(250)를 포함할 수 있다. 지지 슬라이딩 블록(250)은, 사각판 형상일 수 있다. 지지 슬라이딩 블록(250)는, 제1측벽(220)의 전면 하측에 형성될 수 있다. 지지 슬라이딩 블록(250)의 하면(251)은, 평탄한 평면일 수 있다. 지지 슬라이딩 블록(250)의 하면(251)은, 제1측벽(220)의 하면(221)보다 더 아래쪽에 배치될 수 있다. 따라서 지지 슬라이딩 블록(250)의 하면(251)은, 다른 화격자 블록의 상면에 놓일 수 있다.
화격자 블록(200)은, 융기블록(260)을 포함할 수 있다. 융기블록(260)은, 지지 슬라이딩 블록(250)의 상면에서 위로 돌출될 수 있다. 융기블록(260)의 상면(261)은, 적어도 제1냉각핀(240)의 하측까지 도달될 수 있다. 즉 융기블록(260)의 상면(261)은, 제1연소공기유동통로(201)를 막지 않을 않을 위치일 수 있다. 융기블록(260)은, 후면이 개방된 속이 빈 블록일 수 있다. 즉, 융기블록(260)은 상하벽(261)(262)과 측벽(263) 및 전벽(264)을 포함할 수 있다. 이러한 속이 빈 융기블록(260)은, 연소 공기와 접촉 면적이 넓어져 냉각 효율이 매우 우수할 수 있다.
지지 슬라이딩 블록(250)의 상면과 제1상벽(210)의 전단(211) 사이의 제1측벽(220)은, 미끄럼틀과 같은 경사면(280)이 형성될 수 있다. 경사면(280)은 융기블록(260)의 전면(263)과 마찬가지로 경사질 수 있다. 물론, 경사면(280)과 마주하는 후술되는 화격자 헤드(300)의 제2측벽(320)의 후면도 같은 경사면이 형성되어, 서로 마주보고 닿을 수 있다. 화격자 헤드(300)가 제2측벽(320)의 하면과 후면이 모두 지지 슬라이딩 블록(250)의 상면과 제1측벽(220)의 경사면(280)에 놓이는 것은, 제2측벽(320)의 하면만 지지 슬라이딩 블록(250)의 상면에 놓이는 것보다 더 넓게 받치고 있어 훨씬 안정적일 수 있다.
화격자 헤드(300)는, 화격자 블록(200)의 전면에 설치될 수 있다.
화격자 헤드(300)는, 제2상벽(310)과 제2측벽(320) 및 제2전벽(330)을 포함할 수 있다. 즉, 화격자 헤드(300)는, 후면과 하면이 개방된 형상일 수 있다. 제2측벽(320)의 후면은 제1측벽(220)의 경사면(280)과 맞춰지는 경사면을 가질 수 있다.
화격자 헤드(300)는, 제1냉각핀(240)과 마찬가지로 제2냉각핀(340)을 포함할 수 있다. 제2냉각핀(340)은, 제2상벽(310)의 이면에 제2측벽(320)과 나란히 형성될 수 있다. 따라서 제2측벽(320)과 제2냉각핀(340) 사이의 공간은, 제2연소공기유동통로(203)를 형성할 수 있다. 또한 제2냉각핀(340)은, 제1냉각핀(240)과 서로 마주볼 수 있다.
제2전벽(330)의 내면(333)과 융기볼록(260)의 전면(263) 사이는, 연소공기토출통로(205)를 형성할 수 있다. 연소공기토출통로(205)의 하단이 최종 연소공기토출구(207)로 작용할 수 있다. 연소공기토출구(207)는 적어도 지지 슬라이딩 블록(205)보다 위에 배치될 수 있다.
제2전벽(330)의 내면(333)과 융기볼록(260)의 전면(263)은, 미끄럼틀과 같은 경사면으로 형성될 수 있다. 최종 연소공기토출구(207)는 거의 비스듬이 아래쪽으로 향할 수 있다. 이것은 이물질이 연소공기토출통로(205)로 침투하는 것을 억제하면서도 연소 공기의 토출 방향을 최대한 전방으로 향하게 하려는 것이다.
한편, 제2전벽(330)의 전면은, 내면(333)과 달리 절벽과 같은 수직면으로 이루어질 수 있다. 이 수직면은, 이물질을 잘 밀 수 있다.
이와 같이 제2전벽(330)의 전면은 수직면, 내면(333)은 경사면으로 구성되어, 하단에서 상단으로 올라갈수록 두께가 점점 두꺼워져, 이물질과의 상호작용에 대해 내마모성, 내열변형성 등을 높일 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 조립부(400)는, 융기블록(260)의 측벽(263)과 화격자 헤드(300)의 제2측벽(320)에 형성되는 조립홀(410)을 포함할 수 있다.
조립부(400)는, 조립홀(410)에 조립되는 핀(430)을 포함할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 공랭식 화격자(100)의 조립은, 화격자 헤드(300)의 제2냉각핀(240)의 돌출부가 제1상벽(210)의 전단 내측에 삽입되고 지지 슬라이딩 블록(260)의 상면에 놓고, 핀(430)으로 조립홀(410)에 끼우면 완료될 수 있다.
도 9 및 도 10은 사이드용 공랭 화격자를 도시한 결합 및 분리 사시도이고, 도 11은 도 9의 배면도이고, 도 12는 도 11의 b-b선을 취하여 본 단면도이다.
도 9 및 도 10의 화격자(10)는, 도 1 및 도 2의 사이드용 화격자로서, 연소공기의 유동을 하지 않는 화격자이다. 이것은 연소로 내의 측벽에 클링크가 생기지 않고 이물질을 중앙쪽으로 쌓이도록 하는 역할을 할 수 있다.
사이드용 화격자(10)는 화격자(100)와 그 구조 및 기능이 거의 동일하지만, 사이드용 화격자(10)의 사이드용 화격자 헤드(30)에는 제2냉각핀(340) 대신 폐쇄돌출부(34)가 형성될 수 있다.
폐쇄돌기부(34)는, 제1연소공기유동통로(201)를 막아, 연소공기토출통로(205)와 연소공기토출구(207)로는 연소공기가 유동될 수 없다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
1: 소각 및 연소용 공랭 화격자 열의 계단식 구조
A: 고정 화격자 열 B: 가동 화격자 열
10: 사이드용 공랭 화격자 30,300: 화격자 헤드
34: 폐쇄돌출부 100:공랭 화격자
200: 화격자 블록 201,203: 제1,2연소공기유동통로 205: 연소공기토출통로 207: 연소공기토출구
240,340: 제1,2냉각핀 250: 지지 슬라이딩 블록
260: 융기블록 400: 조립부
410: 조립홀 430: 핀

Claims (5)

  1. 제1측벽의 후측에 형성되는 오목부와, 상기 제1측벽의 전측에 형성되는 지지 슬라이딩 블록을 포함하는 화격자 블록;
    상기 지지 슬라이딩 블록의 상면에 놓여 하측으로 연소공기토출구를 형성하는 화격자 헤드와,
    상기 화격자 블록과 화격자 헤드를 탈착 가능하는 조립하는 조립부를 포함하며,
    상기 화격자 블록의 제1상벽의 밑면에, 상기 화격자 블록의 제1측벽과 평행하게 돌출되는 제1냉각핀이 형성되고,
    상기 제1측벽과 상기 제1냉각핀 사이의 공간은, 상기 연소공기토출구와 연통하는 제1연소공기유동통로를 형성하고,
    상기 지지 슬라이딩 블록의 상면에, 상기 제1냉각핀의 하측까지 융기하는 융기블록이 형성되고,
    상기 연소공기토출구는, 상기 융기블록과 상기 화격자 헤드의 제2전벽 사이에 형성되는,
    스토커 소각 및 연소용 공랭 화격자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 화격자 헤드의 제2상판의 밑면에, 상기 제1냉각핀과 대응되게 상기 화격자 헤드의 제2측벽과 평행하게 돌출되는 제2냉각핀이 형성되고,
    상기 제1냉각핀의 전단은, 상기 제1상벽의 전단보다 안쪽에 배치되고,
    상기 제2냉각핀의 후단은, 상기 제2상벽의 후단보다 바깥쪽으로 돌출되고,
    상기 돌출된 상기 제2냉각핀은, 상기 제1상판의 전단의 밑면에 배치되고,
    상기 제2측벽과 상기 제2냉각핀 사이의 공간은, 상기 제1연소공기토출구와 연통하는 제2연소공기유동통로를 형성하는,
    스토커 소각 및 연소용 공랭 화격자.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 화격자 헤드의 제2상판의 밑면에, 상기 제1연소공기유동통로를 막는 폐쇄돌기부가 돌출 형성되고,
    상기 폐쇄돌기부는, 상기 제1상판의 전단의 밑면에 배치되는,
    스토커 소각 및 연소용 공랭 화격자.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 슬라이딩 블록의 상면에, 상기 제1냉각핀의 하측까지 위로 돌출한 융기블록이 형성되고,
    상기 연소공기토출구는, 상기 융기블록의 전면과 상기 화격자 헤드의 제2전벽의 내면 사이에 형성되고,
    상기 융기블록의 전면과 상기 화격자 헤드의 제2전벽의 내면은, 경사면으로 구성되는,
    스토커 소각 및 연소용 공랭 화격자.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 융기불록은,
    후면이 개방된 속이 빈 블록이고,
    상기 조립부는,
    상기 융기블록의 측벽과 상기 화격자 헤드의 제2측벽에 형성되는 조립홀과,
    상기 조립홀에 조립되는 핀을 포함하는,
    제1측면의 전면은,
    상기 지지 슬라이딩 블록의 상면에서 위로 형성된 제1수직면과,
    상기 제1상벽의 전면과 상기 제1수직면을 연결하는 제1경사면을 포함하는,
    스토커 소각 및 연소용 공랭 화격자.

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