KR20240051401A - 친환경 에너지 절약형 보일러 - Google Patents

친환경 에너지 절약형 보일러 Download PDF

Info

Publication number
KR20240051401A
KR20240051401A KR1020220130995A KR20220130995A KR20240051401A KR 20240051401 A KR20240051401 A KR 20240051401A KR 1020220130995 A KR1020220130995 A KR 1020220130995A KR 20220130995 A KR20220130995 A KR 20220130995A KR 20240051401 A KR20240051401 A KR 20240051401A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
air
chamber
receiving area
eco
heat exchange
Prior art date
Application number
KR1020220130995A
Other languages
English (en)
Inventor
권세현
Original Assignee
권세현
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 권세현 filed Critical 권세현
Priority to KR1020220130995A priority Critical patent/KR20240051401A/ko
Publication of KR20240051401A publication Critical patent/KR20240051401A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
    • F24H1/12—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium
    • F24H1/14—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form
    • F24H1/16—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form helically or spirally coiled
    • F24H1/165—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form helically or spirally coiled using fluid fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B13/00—Steam boilers of fire-box type, i.e. the combustion of fuel being performed in a chamber or fire-box with subsequent flue(s) or fire tube(s), both chamber or fire-box and flues or fire tubes being built-in in the boiler body
    • F22B13/04—Steam boilers of fire-box type, i.e. the combustion of fuel being performed in a chamber or fire-box with subsequent flue(s) or fire tube(s), both chamber or fire-box and flues or fire tubes being built-in in the boiler body mounted in fixed position with the boiler body disposed substantially horizontally
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B13/00—Steam boilers of fire-box type, i.e. the combustion of fuel being performed in a chamber or fire-box with subsequent flue(s) or fire tube(s), both chamber or fire-box and flues or fire tubes being built-in in the boiler body
    • F22B13/14—Component parts thereof; Accessories therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B35/00—Control systems for steam boilers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/06—Flue or fire tubes; Accessories therefor, e.g. fire-tube inserts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/66—Preheating the combustion air or gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/68—Treating the combustion air or gas, e.g. by filtering, or moistening
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L15/00—Heating of air supplied for combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/0005—Details for water heaters
    • F24H9/001—Guiding means
    • F24H9/0026—Guiding means in combustion gas channels
    • F24H9/0031—Guiding means in combustion gas channels with means for changing or adapting the path of the flue gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/18—Arrangement or mounting of grates or heating means
    • F24H9/1809—Arrangement or mounting of grates or heating means for water heaters
    • F24H9/1832—Arrangement or mounting of combustion heating means, e.g. grates or burners
    • F24H9/1836—Arrangement or mounting of combustion heating means, e.g. grates or burners using fluid fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/20—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24H9/2007—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters
    • F24H9/2035—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters using fluid fuel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)

Abstract

본 발명은 친환경 에너지 절약형 보일러에 관한 것으로, 구체적으로 에너지를 절감함과 동시에 환경오염을 최소화할 수 있는 친환경 에너지 절약형 보일러에 관한 것이다.

Description

친환경 에너지 절약형 보일러{AN ECO-FRIENDLY ENERGY-SAVING BOILER}
본 발명은 친환경 에너지 절약형 보일러에 관한 것으로, 구체적으로 에너지를 절감함과 동시에 환경오염을 최소화할 수 있는 친환경 에너지 절약형 보일러에 관한 것이다.
보일러는 밀폐된 용기 내의 열매체를 열원에 의해 가열시켜 원하는 지역을 난방하는 장치로, 연료를 연소시키는 버너와 연소된 고온의 연소공기에서 열매체로 열을 전달하는 열교환기로 구성된다.
초기 보일러의 열교환기는 버너의 연소시 발생하는 현열만을 이용하고 고온의 연소공기는 배기후드를 통해 그대로 배출시켜, 보일러의 열효율이 매우 낮았으며 고온의 열매체를 얻는데 오랜 시간이 소요되었다.
이러한 초기 보일러의 열효율을 증대시키기 위해 연소실에서 발생되는 연소생성물의 현열을 흡수하는 현열 열교환기와, 상기 현열 열교환기에서 열교환을 마친 연소생성물에 포함되어 있는 수증기의 잠열을 흡수하는 잠열 열교환기를 구비하는 방식의 보일러를 콘덴싱 보일러가 제안되었다.
이러한 콘덴싱 보일러는 콘덴싱 보일러는 외부의 공기가 송풍기로 직접 유입된 후에 버너 측으로 공급되는 구조로 이루어져 있어, 송풍기로 공급되는 외부 공기의 온도가 낮을 경우에는 상기 버너에서의 연소시 발생하는 연소 현열의 온도를 열매체의 가열을 위해 필요한 온도 범위까지 상승시키기 위하여 연소 부하를 그만큼 증대시켜야 하고, 이로 인해 연소 효율이 떨어지고 연료 소모량이 증대되는 문제점이 있었다.
상술한 문제를 해결하기 위하여 배기연도를 통해 배출되는 배기가스의 폐열을 회수하여 공기를 1차로 예열하고, 다시 1차 예열된 공기를 보일러를 에워싸는 예열관을 통해 연소열을 흡수하여 2차 예열한 후에 송풍기로 공급하도록 구성된 보일러가 개시된 바 있으나, 이 경우 공기가 경유하는 유로 형성을 위한 추가적인 배관 설비가 과도하게 요구되므로 이로 인해 보일러 외형의 부피가 커지고 제작비 또한 증대되는 문제점이 있었다.
따라서 보일러의 구조 변경 및 부품 추가를 최소화하고 간단한 구조로 구성하면서도 연소 효율 향상과 연료 소비량을 절감할 수 있는 보일러 구조의 개선이 필요하다.
한편, 하기 선행기술문헌은 주거용 보일러에서 난방 동작과 급탕 동작의 기능 분리를 통해 보일러의 열용량을 증가시키면서 보일러 자체를 소형화할 수 있는 저탄소 친환경 하이브리드 보일러 및 그의 제어방법에 관한 내용이 개시되어 있을 뿐 본 발명의 기술적 요지를 개시하고 있지 않다.
대한민국 등록특허공보 제10-1835269호
본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 에너지 절약형 보일러는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.
종래 콘덴싱 보일러의 간접식 열교환기로 배기가스를 열교환하여 연소용 공기를 선 예열하여 에너지를 절약하는 방식에서 벗어나 직접 열교환방식의 축열재를 이용하여 대기로 배출되는 폐열을 최대한 회수하고, 버너에 이중연료배관을 적용하여 촉매산화온도 이전까지는 주연료공급관을 통해 연료를 공급하여 예열하고, 촉매산화온도 이상에서는 연소용 공기 및 주연료공급관을 통하여 공급되는 연료를 줄여서 화염을 최소화하되 보조연료공급관을 통해 연료를 분사하여 최종촉매 연소하여 연료비를 최소화할 수 있는 친환경 에너지 절약형 보일러를 제공하는 것이다.
또한 가열부재로 버너를 사용하는 경우, 버너 연소 과정에서 발생되는 Thermal NOx 및 미연소 연료를 처리하기 위하여 촉매층을 설치하고, 주연료공급관을 통한 연료 공급을 줄임으로써 화염을 최소화하고 보조연료공급관을 통하여 연료를 분사함으로써 Thermal NOx 발생을 억제하고 촉매산화를 통해 미연소 연료를 완전 연소하여 환경오염을 최소화할 수 있는 친환경 에너지 절약형 보일러를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 에너지 절약형 보일러는, 수용영역, 상기 수용영역의 하부에 상호 대향되도록 형성되어 상기 수용영역 내부로 공기를 도입하거나 또는 상기 수용영역의 공기를 외부로 배출하기 위한 제1 유출입공 및 제2 유출입공을 포함하는 챔버; 상기 제1 유출입공 및 제2 유출입공의 상부에 각각 배치되는 제1 축열부재 및 제2 축열부재; 상기 수용영역에 배치되어 상기 수용영역 내부의 공기를 가열하는 적어도 하나의 가열부재; 상기 수용영역에 배치되어 상기 가열부재에 의하여 가열된 공기와 열교환하여 획득한 열기를 외부로 전달하는 열교환부재; 상호 교번 수행되는 제1 프로세스와 제2 프로세스에 기초하여 상기 챔버 내부에서의 공기의 흐름을 제어하는 제어모듈;을 포함하고, 상기 제1 프로세스는 상기 제1 유출입공으로 유입된 공기가 상기 제1 축열부재를 경유하여 상기 수용영역에 전달된 후 상기 가열부재에 의한 가열 및 상기 열교환부재와의 열교환을 수행한 후 상기 제2 축열부재를 경유하여 상기 제2 유출입공으로 배출되는 프로세스이고, 상기 제2 프로세스는 상기 제2 유출입공(130)으로 유입된 공기가 상기 제2 축열부재를 경유하여 상기 수용영역에 전달된 후 상기 가열부재에 의한 가열 및 상기 열교환부재와의 열교환을 수행한 후 상기 제1 축열부재를 경유하여 상기 제1 유출입공으로 배출되는 프로세스이다.
상기 제어모듈은, 외기가 도입되는 외기도입부; 상기 챔버 내부로의 외기를 유입하기 위한 외기유입부재; 상기 챔버 내부에서의 공기의 순환방향을 결정하기 위한 풍향전환부재; 상기 챔버로부터 유출되는 공기를 외부로 배출하는 배기구;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제어모듈은, 미리 설정된 주기에 기초하여 상기 제1 프로세스 및 제2 프로세스가 교번으로 수행될 수 있도록 상기 풍향전환부재를 제어하는 것이 바람직하다.
상기 챔버, 제1 축열부재, 제2 축열부재, 가열부재, 열교환부재 중 적어도 하나에 배치된 온도센서;를 더 포함하고, 상기 제어모듈은, 상기 온도센서에서 검출한 온도에 기초하여 상기 제1 프로세스 및 제2 프로세스가 교번으로 수행될 수 있도록 상기 풍향전환부재를 제어하는 것이 바람직하다.
상기 가열부재는, 화염을 발생시키는 화염발생수단; 상기 화염발생수단에 공기를 공급하는 연소공기배관; 상기 화염을 형성하기 위하여 상기 화염발생수단 측에 연료를 공급하는 주연료공급관; 상기 챔버 내부의 고온 분위기 유지를 위하여 상기 챔버 내부에 연료를 분사하는 보조연료공급관;을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 배기구를 통하여 배출되는 출구가스가 상기 연소공기배관으로 공급되는 것이 바람직하다.
상기 챔버 내부의 온도가 미리 설정된 온도 이하인 경우 상기 연소공기배관을 통하여 공급된 공기 및 상기 주연료공급관을 통하여 공급된 연료에 기초하여 생성된 화염에 의하여 상기 챔버 내부의 공기를 승온시키되, 상기 챔버 내부의 온도가 미리 설정된 온도를 초과할 경우 상기 화염이 최소화될 수 있도록 상기 연소공기배관 및 주연료공급관의 개폐를 제어하는 동시에 상기 보조연료공급관을 통하여 연료를 상기 챔버 내부로 분사하는 것이 바람직하다.
상기 제1 축열부재 및 상기 제2 축열부재 중 적어도 하나의 상부에 배치되는 촉매층 및 상기 촉매층의 상부에 배치되는 보호 축열재를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 열교환부재는, 상기 수용영역 내부에 배치되어 상기 수용영역의 길이방향을 중심으로 코일 형상으로 형성되는 코일형 관체; 상기 코일형 관체에 물 또는 오일을 공급하는 열매체 유입부; 및 상기 코일형 관체를 통과하여 승온된 물 또는 오일을 배출하는 열매체 배출부;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 열교환부재는, 상기 챔버 내부에 배치되되 상기 수용영역과 격리되도록 형성되어 물을 수용하도록 구성되는 증기생성부; 상기 증기생성부에 물을 공급하는 물공급부; 상기 증기생성부를 가로지르는 관 형상으로 형성되어 상기 수용영역의 일측 및 타측과 연통되는 복수 개의 연결관; 상기 증기생성부에 수용된 물의 수위를 검출하는 수위센서; 및 상기 증기생성부에서 생성된 증기를 배출하는 증기배출관;을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 에너지 절약형 보일러는 연료 사용량을 최소화하고, 열회수를 극대화함으로써 에너지를 절약할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
또한 이중연료배관 방식의 버너를 적용함으로써 Thermal NOx 발생을 억제함과 동시에 연료의 완전연소를 도모함으로써 환경오염을 최소화할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 에너지 절약형 보일러의 내부를 간략히 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 에너지 절약형 보일러가 제1 프로세스 수행시의 제어모듈의 동작예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 에너지 절약형 보일러가 제1 프로세스 수행시 챔버 내부의 공기의 이동 방향을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 에너지 절약형 보일러가 제2 프로세스 수행시의 제어모듈의 동작예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 에너지 절약형 보일러가 제2 프로세스 수행시 챔버 내부의 공기의 이동 방향을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 에너지 절약형 보일러의 가열부재로서 버너를 적용시 버너의 구성을 간략히 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 에너지 절약형 보일러가 열매/온수 보일러로 적용시 구성을 간략히 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 에너지 절약형 보일러가 증기 보일러로 적용시 구성을 간략히 도시한 도면이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 에너지 절약형 보일러는 도 1에 도시된 바와 같이 챔버(100), 제1 축열부재(210), 제2 축열부재(220), 가열부재(300), 열교환부재(400) 및 제어모듈(500)을 포함하도록 구성된다.
챔버(100)는 구체적으로 내부에 수용영역(110)과, 수용영역(110) 하부에 상호 대향되도록 형성되어 수용영역(110) 내부로 공기를 도입하거나 또는 수용영역(110)의 공기를 외부로 배출하기 위한 제1 유출입공(120) 및 제2 유출입공(130)을 포함하도록 구성된다.
제1 축열부재(210)는 제1 유출입공(120)의 상부에 배치되고, 제2 축열부재(220)는 제2 유출입공(130) 상부에 배치되는 구성으로, 이러한 축열부재는 허니컴, 볼형, 펠랫형 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.
가열부재(300)는 수용영역(110)에 배치되어 수용영역(110) 내부의 공기를 가열하는 기능을 수행하는 구성으로, 버너, 전기히터, 열풍공급장치 등이 적용될 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 수용영역(110) 일측에 하나의 가열부재(300)를 마련할 수 있지만, 수용영역(110) 내부의 여러 위치에 복수 개의 가열부재(300)를 배치하는 것도 가능하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 에너지 절약형 보일러는 가열부재(300)로 버너를 적용할 경우, 두 개의 연료배관을 이용하는 방식을 통하여 연료비 절감 및 Thermal NOx 저감을 도모할 수 있는데, 이에 대한 내용은 후술하도록 한다.
열교환부재(400)는 수용영역(110)에 배치되어 가열부재(300)에 의하여 가열된 공기와 열교환하여 획득한 열기를 외부로 전달하는 기능을 수행한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 에너지 절약형 보일러를 열매 보일러 또는 온수 보일러로 구성할 경우, 열교환부재(400)는 도 7에 도시된 바와 같이 코일형 관체(411), 열매체 유입부(412) 및 열매체 배출부(413)를 포함하도록 구성될 수 있다.
코일형 관체(411)는 수용영역(110) 내부에 배치되어 물 또는 오일이 흐를 수 있도록 구성되며, 열교환 면적을 높이기 위하여 수용영역(110)의 길이방향을 중심으로 코일 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
열매체 유입부(412)는 코일형 관체(411)에 물 또는 오일을 공급하는 구성이고, 열매체 배출부(413)는 코일형 관체(411)를 통과하여 승온된 물 또는 오일을 배출하는 구성이다.
특히 열매체 유입부(412)는 물 또는 오일 등의 열매체의 코일형 관체(411)로의 이동을 제어하기 위하여 펌프 및 밸브 등을 구비한 열매체 공급부와 연결된다.
또한 열매체 배출부(413) 측에는 승온된 열매체의 온도를 검출하기 위한 온도센서가 배치될 수 있으며, 이때 온도센서가 검출한 열매체의 온도에 기초하여 챔버(100) 내부에서의 공기의 유입량, 풍향 및 가열부재(300)의 구동 등을 제어할 수 있다.
아울러 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 에너지 절약형 보일러를 증기 보일러로 구성할 경우, 열교환부재(400)는 도 8에 도시된 바와 같이 증기생성부(421), 물공급부(422), 연결관(423), 수위센서(424) 및 증기배출관(425)을 포함하도록 구성될 수 있다.
증기생성부(421)는 챔버(100) 내부에 배치되되 수용영역(110)과 격리되도록 형성되어 물을 수용하는 구성이고, 물공급부(422)는 증기생성부(421)에 물을 공급하는 구성이다.
연결관(423)은 증기생성부(421)를 가로지르는 관 형상으로 형성되어 수용영역(110)의 일측 및 타측과 연통되는 구성으로, 복수 개를 구비할 수 있으며, 가열수단(300)에 의하여 가열된 공기는 연결관(423)을 경유하면서 증기생성부(421)에 수용된 물을 가열하여 증기를 생성하게 된다.
수위센서(424)는 증기생성부(421)에 수용된 물의 수위를 검출하는 기능을 수행하는 구성으로, 수위센서(424)에서 검출한 물의 수위가 미리 설정된 값보다 낮을 경우 물공급부(422)를 통하여 증기생성부(421)에 물을 추가로 공급할 수 있도록 구성될 수 있으며, 증기배출관(425)은 증기생성부(421)에서 생성된 증기를 배출하는 기능을 수행한다.
제어모듈(500)은 챔버(100) 내부로의 공기의 유출입 및 챔버(100) 내부에서의 공기의 풍향 등을 제어하는 구성으로, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 외기도입부(510), 외기유입부재(520), 풍향전환부재(530) 및 배기구(540)를 포함하도록 구성된다.
외기유입부재(520)는 챔버(100) 내부로의 외기를 유입하기 위한 송풍기인 것이 바람직하며, 이러한 송풍기는 도 2 및 도 4에서 도시된 바와 같이 외기도입구(20) 측에 배치되어 챔버(100) 내부로 양압을 인가하는 방식으로 챔버(100) 내부의 공기를 순환시킬 수 있으며, 배기구(540) 측에 배치되어 챔버(100) 내부에 음압을 인가하는 방식으로 챔버(100) 내부의 공기를 순환시킬 수 있으며, 나아가 외기도입부(510) 및 배기구(540)에 함께 설치될 수도 있다.
아울러 외기도입부(510) 측에 필터(600)를 마련함으로써 외기 내에 포함된 이물질의 유입을 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
풍향전환부재(530)는 챔버(100) 내부에서의 외기의 순환방향을 결정하기 위한 구성으로, 복수 개의 댐퍼 또는 밸브로 구성할 수 있으며, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 상호 다른 두 개의 유로를 연결하기 위한 한 쌍의 통로를 구비한 부재를 적용하는 것도 가능할 것이다.
한편, 상술한 제어모듈(500)의 구성을 이용하여, 제어모듈(500)은 상호 교번 수행되는 제1 프로세스와 제2 프로세스에 기초하여 챔버(100) 내부에서의 공기의 흐름을 제어하도록 구성되는데, 이에 대하여 도 2 내지 도 5를 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.
먼저 제1 프로세스가 수행되는 경우, 제어모듈(500)은 도 2에 도시된 바와 같이 외기도입구(510)와 챔버(100)의 제1 유출입공(120)이 연통되고, 배기구(540)와 제2 유출입공(130)이 연통될 수 있도록 풍향전환부재(530)를 제어한다.
이로 인하여 제1 유출입공(120)을 통하여 챔버(100) 내부로 유입되는 외기는 도 3에 도시된 바와 같이 제1 축열부재(210)를 경유하면서 제1 축열부재(210)와 열교환이 이루어져서 온도가 상승하고, 제1 축열부재(210)를 통과한 공기는 가열부재(300)에 의하여 가열된다.
가열부재(300)에 의하여 가열된 공기는 열교환부재(400)를 경유하면서 물 또는 오일 등의 열교환부재(400)의 열매체를 승온시킨다.
이후 열교환을 완료한 공기는 제2 축열부재(220)를 경유하여 제2 유출입공(130)을 통하여 배기구(540) 측으로 배출되는데, 공기가 제2 축열부재(220)를 통과하는 과정에서 제2 축열부재(220)와 열교환이 이루어진 후 온도가 하강한 채로 배기구(540) 측으로 배출되게 된다.
반대로 제2 프로세스가 수행되는 경우, 제어모듈(500)은 도 4에 도시된 바와 같이 외기도입구(510)와 챔버(100)의 제2 유출입공(130)이 연통되고, 배기구(540)와 제1 유출입공(120)이 연통될 수 있도록 풍향전환부재(530)를 제어한다.
이로 인하여 제2 유출입공(130)을 통하여 챔버(100)로 유입되는 외기는 도 5에 도시된 바와 같이 제2 축열부재(220)를 경유하면서 제2 축열부재(220)와 열교환이 이루어져서 온도가 상승하고, 제2 축열부재(220)를 통과한 공기는 열교환부재(400)를 경유하면서 열교환부재(400)의 열매체를 승온시킨다.
아울러 챔버(100)의 수용영역(110) 내에 수용된 공기는 가열부재(300)에 의하여 가열되고, 가열부재(300)에 의하여 가열된 공기는 제1 축열부재(210)를 경유하여 제1 유출입공(120)을 통하여 배기구(540) 측으로 배출되는데, 공기가 제1 축열부재(210)를 통과하는 과정에서 제1 축열부재(210)와 열교환이 이루어진 후 온도가 하강한 채로 배기구(540) 측으로 배출되게 된다.
상기와 같이 제1 프로세스 및 제2 프로세스가 교번하여 수행될 경우, 챔버(100) 내부의 공기의 흐름이 주기적으로 변동되기 때문에 챔버(100) 내부에 배치된 열교환부재(400)와 효율적인 열교환이 가능하며, 나아가 가열부재(300)에 의하여 가열된 공기를 그대로 배출하지 않고 축열부재(210, 220)와 열교환을 수행하게 함으로써 에너지 절감 효과를 도모할 수 있게 된다.
한편, 제어모듈(500)은 미리 설정된 주기에 기초하여 제1 프로세스 및 제2 프로세스가 교번으로 수행될 수 있도록 풍향전환부재(530)를 제어할 수도 있으나, 친환경 에너지 절약형 보일러 내부에 배치된 적어도 하나의 온도센서에서 검출한 온도에 기초하여 제1 프로세스 및 제2 프로세스를 교번 수행될 수 있도록 풍향전환부재(530)를 제어할 수 있으며, 이를 통하여 친환경 에너지 절약형 보일러의 고장을 방지하고, 축열부재(210, 220)의 파손 및 막힘을 방지할 수도 있을 것이다.
이하에서는 상술한 가열부재(300)로 버너를 적용시 버너의 구성 및 제어에 대하여 도 6을 참조하여 설명하도록 한다.
버너를 가열부재(300)로 이용하는 경우, 가열부재(300)는 도 6에 도시된 바와 같이 화염발생수단(310), 연소공기배관(320), 주연료공급관(330) 및 보조연료공급관(340)을 포함하도록 구성된다.
화염발생수단(310)은 챔버(100) 내부에 수용된 공기를 연소 및 승온시키기 위한 화염을 발생시키는 기능을 수행하며, 연소공기배관(320)은 화염발생수단(310)에 연소용 공기를 공급해주는 기능을 수행한다.
이때 배기구(540)를 통하여 배출되는 출구가스를 연소공기배관(320)으로 공급하도록 구성함으로써 좀 더 효율적으로 친환경 에너지 절약형 보일러를 운용할 수 있다.
주연료공급관(330)은 상술한 화염을 형성하기 위하여 화염발생수단(310) 측에 연료를 공급하는 기능을 수행하고, 보조연료공급관(340)은 챔버(100)의 수용영역(110) 내부의 고온 분위기 유지를 위하여 챔버(100)의 수용영역(110)에 연료를 분사하는 기능을 수행한다.
상술한 바와 같이 가열부재(300)는 두 개의 연료공급관을 구비하고 있는데, 먼저 챔버(100) 내부의 급격한 온도 변화에 따른 축열부재(210, 220)의 파손을 방지할 수 있도록 초기 설정 온도까지 리니어(Lienar)하게 챔버(100)의 수용영역(110)의 온도를 올려서 예열을 수행한다.
여기에서 미리 설정된 온도는 촉매산화온도를 의미하며, 즉 챔버(100) 내부의 온도가 초기산화온도가 될 때까지 연소공기배관(320)을 통하여 연소용 공기를 충분히 공급하는 동시에 주연료공급관(330)을 통하여 충분한 연료를 공급함으로써 화염발생수단(310)이 충분한 크기의 화염을 발생시키도록 한다.
이후 챔버(100) 내부의 온도가 초기산화온도 이상이 될 경우, 연소용 공기의 유입을 최소화하고, 주연료공급관(330)로부터의 연료의 유입을 최소화하여 화염을 최소화하는 동시에, 보조연료공급관(340)에 연결된 노즐을 통하여 챔버(100) 내부에 연료를 분사한다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이 제1 축열부재(210) 및 제2 축열부재(220)의 상부에는 촉매층(230)이 배치되는데, 보조연료공급관(340)에 의하여 분사된 연료는 촉매층(230)에서 촉매연소되며, 이러한 촉매산화를 유도함으로써 Thermal NOx 및 환경오염물질을 저감할 수 있다.
이러한 촉매층(230)은 허니컴형, 볼형, 팰랫형 등 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 촉매층(230) 상단에 보호 축열재(240)를 충진할 수 있으며, 이를 통하여 촉매층(230)으로의 이물 유입을 방지함과 동시에 촉매층(230)의 열화를 방지할 수 있다.
상기 챔버(100) 내부의 온도가 촉매산화온도를 초과할 경우 상기 화염이 최소화될 수 있도록 상기 연소공기배관(320) 및 주연료공급관(330)의 개폐를 제어하는 동시에 상기 보조연료공급관(340)을 통하여 연료를 상기 챔버(100) 내부로 분사하여 연료가 화염이 없는 상태로 촉매산화가 되도록 함으로써 환경오염물질을 저감할 수 있을 뿐만 아니라, 연료비를 최소화할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것이 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 챔버
210: 제1 축열부재
220: 제2 축열부재
230: 촉매층
240: 보조축열부재
300: 가열부재
400: 열교환부재
500: 제어모듈
600: 필터

Claims (10)

  1. 수용영역, 상기 수용영역의 하부에 상호 대향되도록 형성되어 상기 수용영역 내부로 공기를 도입하거나 또는 상기 수용영역의 공기를 외부로 배출하기 위한 제1 유출입공 및 제2 유출입공을 포함하는 챔버;
    상기 제1 유출입공 및 제2 유출입공의 상부에 각각 배치되는 제1 축열부재 및 제2 축열부재;
    상기 수용영역에 배치되어 상기 수용영역 내부의 공기를 가열하는 적어도 하나의 가열부재;
    상기 수용영역에 배치되어 상기 가열부재에 의하여 가열된 공기와 열교환하여 획득한 열기를 외부로 전달하는 열교환부재;
    상호 교번 수행되는 제1 프로세스와 제2 프로세스에 기초하여 상기 챔버(100) 내부에서의 공기의 흐름을 제어하는 제어모듈;
    을 포함하고,
    상기 제1 프로세스는 상기 제1 유출입공으로 유입된 공기가 상기 제1 축열부재를 경유하여 상기 수용영역에 전달된 후 상기 가열부재에 의한 가열 및 상기 열교환부재와의 열교환을 수행한 후 상기 제2 축열부재를 경유하여 상기 제2 유출입공으로 배출되는 프로세스이고,
    상기 제2 프로세스는 상기 제2 유출입공으로 유입된 공기가 상기 제2 축열부재를 경유하여 상기 수용영역에 전달된 후 상기 가열부재에 의한 가열 및 상기 열교환부재와의 열교환을 수행한 후 상기 제1 축열부재를 경유하여 상기 제1 유출입공으로 배출되는 프로세스인 것을 특징으로 하는 친환경 에너지 절약형 보일러.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제어모듈은,
    외기가 도입되는 외기도입부;
    상기 챔버 내부로의 외기를 유입하기 위한 외기유입부재;
    상기 챔버 내부에서의 공기의 순환방향을 결정하기 위한 풍향전환부재; 및
    상기 챔버로부터 유출되는 공기를 외부로 배출하는 배기구;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 에너지 절약형 보일러.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어모듈은, 미리 설정된 주기에 기초하여 상기 제1 프로세스 및 제2 프로세스가 교번으로 수행될 수 있도록 상기 풍향전환부재를 제어하는 것을 특징으로 하는 친환경 에너지 절약형 보일러.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 챔버, 제1 축열부재, 제2 축열부재, 가열부재, 열교환부재 중 적어도 하나에 배치된 온도센서;를 더 포함하고,
    상기 제어모듈은, 상기 온도센서에서 검출한 온도에 기초하여 상기 제1 프로세스 및 제2 프로세스가 교번으로 수행될 수 있도록 상기 풍향전환부재를 제어하는 것을 특징으로 하는 친환경 에너지 절약형 보일러.
  5. 청구항 2에 있어서, 상기 가열부재는,
    화염을 발생시키는 화염발생수단;
    상기 화염발생수단에 공기를 공급하는 연소공기배관;
    상기 화염을 형성하기 위하여 상기 화염발생수단 측에 연료를 공급하는 주연료공급관; 및
    상기 챔버 내부의 고온 분위기 유지를 위하여 상기 챔버 내부에 연료를 분사하는 보조연료공급관;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 에너지 절약형 보일러.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 배기구를 통하여 배출되는 출구가스가 상기 연소공기배관으로 공급되는 것을 특징으로 하는 친환경 에너지 절약형 보일러.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 챔버 내부의 온도가 미리 설정된 온도 이하인 경우 상기 연소공기배관을 통하여 공급된 공기 및 상기 주연료공급관을 통하여 공급된 연료에 기초하여 생성된 화염에 의하여 상기 챔버 내부의 공기를 승온시키되,
    상기 챔버 내부의 온도가 미리 설정된 온도를 초과할 경우 상기 화염이 최소화될 수 있도록 상기 연소공기배관 및 주연료공급관의 개폐를 제어하는 동시에 상기 보조연료공급관을 통하여 연료를 상기 챔버 내부로 분사하는 것을 특징으로 하는 친환경 에너지 절약형 보일러.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 축열부재 및 상기 제2 축열부재 중 적어도 하나의 상부에 배치되는 촉매층 및 상기 촉매층의 상부에 배치되는 보호 축열재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 에너지 절약형 보일러.
  9. 청구항 2에 있어서, 상기 열교환부재는,
    상기 수용영역 내부에 배치되어 상기 수용영역의 길이방향을 중심으로 코일 형상으로 형성되는 코일형 관체;
    상기 코일형 관체에 물 또는 오일을 공급하는 열매체 유입부; 및
    상기 코일형 관체를 통과하여 승온된 물 또는 오일을 배출하는 열매체 배출부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 에너지 절약형 보일러.
  10. 청구항 2에 있어서, 상기 열교환부재는,
    상기 챔버 내부에 배치되되 상기 수용영역과 격리되도록 형성되어 물을 수용하도록 구성되는 증기생성부;
    상기 증기생성부에 물을 공급하는 물공급부;
    상기 증기생성부를 가로지르는 관 형상으로 형성되어 상기 수용영역의 일측 및 타측과 연통되는 복수 개의 연결관;
    상기 증기생성부에 수용된 물의 수위를 검출하는 수위센서; 및
    상기 증기생성부에서 생성된 증기를 배출하는 증기배출관;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 에너지 절약형 보일러.
KR1020220130995A 2022-10-12 2022-10-12 친환경 에너지 절약형 보일러 KR20240051401A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220130995A KR20240051401A (ko) 2022-10-12 2022-10-12 친환경 에너지 절약형 보일러

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220130995A KR20240051401A (ko) 2022-10-12 2022-10-12 친환경 에너지 절약형 보일러

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240051401A true KR20240051401A (ko) 2024-04-22

Family

ID=90881737

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220130995A KR20240051401A (ko) 2022-10-12 2022-10-12 친환경 에너지 절약형 보일러

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20240051401A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101835269B1 (ko) 2017-06-01 2018-03-08 (주)대우건설 저탄소 친환경 하이브리드 보일러 및 그의 제어방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101835269B1 (ko) 2017-06-01 2018-03-08 (주)대우건설 저탄소 친환경 하이브리드 보일러 및 그의 제어방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103423869B (zh) 一种卧式循环流化床导热油炉
JPH09203501A (ja) 小型貫流ボイラ
JP3274902B2 (ja) アルミ溶解保持炉
CN201184696Y (zh) 一种管式加热炉
CN207716647U (zh) 节能环保锅炉
KR20240051401A (ko) 친환경 에너지 절약형 보일러
KR102093083B1 (ko) 친환경 보일러
CN101451767A (zh) 蓄热式节能锅炉及其燃烧方法
CN210035568U (zh) 一种带暖风器的邻炉加热启动系统
KR200446980Y1 (ko) 난방장치
KR200345082Y1 (ko) 전기 및 기름 겸용 증기 보일러
CN206269102U (zh) 一种节能型蒸汽锅炉
CN208547032U (zh) 一种环保复合式加热器
KR100583819B1 (ko) 자기 축열식 단일 라디안트 튜브 버너
KR20060121669A (ko) 중간부 이완 나선형 코어를 구비한 무폐열 보일러
KR20080094984A (ko) 이중관 파이프를 이용한 스팀 보일러
KR200301637Y1 (ko) 축열식 버너용 연소모드 절환장치
KR200184241Y1 (ko) 조립형 온수 보일러
KR19980054863A (ko) 혼합열교환방식을 가진 가스보일러
KR100212512B1 (ko) 대용량가스보일러의 난방제어방법
KR200257645Y1 (ko) 열매체유를 이용하는 산업용 보일러의 폐열 이용장치
KR100355706B1 (ko) 보일러용열교환기
KR200394162Y1 (ko) 축열식 복합보일러
CN2811841Y (zh) 常压立式热水锅炉
JPH0619941Y2 (ja) 蓄熱式ラジアントチューブバーナ装置