KR900001302B1 - 액체연료의 가습 연소장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

액체연료의 가습 연소장치

제1도 내지 제3도는 종래 액체연료의 수첨가 혼합 연소장치를 도시하는 것으로, 제1도는 액체연료와 물을 에멜죤 상태로 혼합하여 연소시키는 장치의 계통도.

제2도는 액체연료와 물을 기계적으로 분사시켜 혼합 연소하는 장치의 계통도.

제3도는 액체연료와 물을 기계적으로 증발 분사시켜 혼합 연소하는 장치의 계통도.

제4도는 본 발명에 의한 액체연료의 가습연소 장치의 계통도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 버너 12 : 기화기

13 : 연소용 송풍기 14 : 정유면기

15 : 초음파가습기 17 : 냉각통

26 : 1차공기 공급관 28 : 2차공기 공급관

32 : 공기물방울 혼합 공급관 33 : 오리피스관

34 : 노즐

본 발명은 액체연료에 물을 첨가 혼합하여 연소시키는 액체연료의 수(水)첨가 혼

종래 액체연료의 수첨가 혼합 연소장치는, 제1도와 같이 액체연료와 물을 에멀죤 상태로 혼합하여 연소시키는 장치(이하, 에멀죤 혼합 연소장치라 함)와, 제2도와 같이 액체연료와 물을 기계적으로 혼합 연소하는 장치(이하, 기계적 분사 혼합 장치라 함) 및 제3도와 같이 액체연료와 물을 기계적으로 증발분사시켜 혼합연소하는 장치(이하 기계적 증발 분사혼합 연소장치라 함)가 있었다.

그러나 이러한 종래의 액체연료의 수첨가 혼합 연소장치에서는 다음과 같은 폐단이 있었다.

즉, 에멀죤 혼합 연소장치는 주로 대형의 보일러나 산업용노에 적용하는 것으로 제1도와 같이 액체연료와 물을 각각 연료탱크(1)와 물탱크(2)로부터 혼합 기(3)로 공급하여 에멀죤 상태로 혼합하고 에멀죤 상태의 혼합 연료(M)를 공기(A)와 혼합하여 버너(4)에서 연소시키는 것인 바, 이는 장치를 위한 설치면적과 공간이 커야하며, 장치가 대형으로 되어 제작비와 시설비가 고가로 되고, 액체연료와 물이 환원되는 성질이 비교적 강하여 에멀죤화된 후 에멀죤 상태가 오래 유지되지 못하므로 불완전 연소와 소화 및 매연발생 등의 부작용이 크게 일어나는 폐단이 있었다.

또한 기계적 분사 혼합 연소장치는 제2도와 같이 연료탱크(1)와 물탱크(2)로부터 액체연료와 물을 펌프(5)(6)에 의해 분사하여 분사된 연료(F)와 분사된 물(W)을 공기(A)와 함께 혼합하여 버너(4)에서 연소시키는 것인 바, 분사로 인한 소음이 크고, 분사되는 연료(F)와 분사되는 물(W)의 입자가 커서 완전연소가 되지 못하고 소화되는 폐단이 있었다.

또 기계적 증발분사 혼합 연소장치는, 제3도와 같이 연료탱크(1)와 물탱크(2)로부터 증발기(7)(8)에 의해 증발시킨 후 펌프(9)(10)로써 분사하여 공기(A)와 혼합하여 버너(4)에서 연소시키는 것인 바, 연료와 물을 증발시킴에 따른 장치의 부식과 파손이 커서 내구성이 저하되며, 증발되는 물입자의 크기가 상당히 큰 것(20-50μm)이어서 연소효율이 감소되고, 소화현상이 불완전 연소의 발생률이 높으며, 열량변화에 따른 물 공급량 조절이 거의 불가능하게 되는 폐단이 있었다.

따라서 이들 종래의 액체연료의 수첨가 혼합 연소장치는 상술한 폐단으로 인하여 현재 거의 실용화되지 못하고 있는 실정이었다.

또한 본 출원인은 이러한 종래 액체연료의 수첨가 혼합 연소장치에서의 폐단을 해소하고 액체연료를 사용하는 난방기의 기화기와 연료용 공기 송풍기 사이에 초음파 가습기를 설치하여 배기가스중 유해성분인 질소산화물과 황산화물, 일산화탄소 및 검댕의 발생을 억제시키고 냄새를 현저히 감소시켜 쾌적한 난방을 할 수 있으며, 연소효율 증대와 가습효과를 얻을 수 있도록 한 액체연료의 가습 연소장치를 1987년 특허출원 제9620호로써 출원한 바 있다.

그러나, 이러한 본 출원인의 선출원 연소장치는 수첨가율이 7-10%이며 공연비가 종래장치에서와 같은 것으로 배기가스에 포함된 유해성분을 감소시킨다고 하는 소극적인 효과를 꾀한 것이며, 연소효율 및 에너지 절감의 측면을 크게 고려하고 있지 않은 것이었다.

따라서 본 발명은 종래의 제반 폐단을 해소함과 아울러 상기 본 출원인의 선출원 장치를 개선하여 배기가스중의 유해성분 감소는 물론 연소효율 증대와 에너지 절약 및 가습효과의 증대를 기할 수 있는 액체연료의 가습 연소장치를 제공하려는 것이다.

이하, 본 발명에 의한 액체연료의 가습 연소장치를 제4도에 따라서 상세히 설명한다.

제4도는 본 발명에 의한 액체연료의 가습연소장치를 도시하는 계통도로서 버너(11)가 상부에 착설된 기화기(12)와, 연소용 송풍기(13)와 연료의 유면이 항상 일정하게 유지되는 정유면기(14) 및 초음과 가습기(15)로 구성되어 있다.

상기 버너(11)의 하부에는 정유판(16)이 설치되어 있으며 기화기(12)는 냉각통(17)에 수장되어 있고 기화기(12)의 측면에는 전기예열히터(18)가 설치되며 저면에는 예열검지 서미스터(19)가 설치되어 있다.

상기 정유면기(14)의 내부에는 연료공급용 전자펌프(20)가 설치되어 있으며 초음파 가습기(15)에는 물을 무화시키는 진동자(21)가 설치되어 있다.

상기 정유면기(14)의 유입단은 연료공급관(22)을 통해 연료 공급원(23)에 연결되어 있고, 초음파 가습기(15)는 급수관(24)을 통해 급수원(25)에 연결되어 있다.

상기 연소용 송풍기(13)의 송풍구는, 상기 초음파 가습기(15)에 공기조절기(27)를 보유하는 1차공기 공급관(26)으로 연결됨과 아울러 상기 기화기(12)의 냉각통(17)에 2차공기 공급관(28)으로 연결되고, 또한 상기 정유면기(14)에 가압 솔레노이드(30)를 보유하는 가압튜브(29)로 연결되어 있으며, 상기 초음파 가습기(15)의 물방울 방출구(31)는 공기, 물방울 혼합 공급관(32)을 통해 상기 기화기(12)에 연결되어 있다. 상기 정유면기(14)에는 오리피스관(33)이 설치되어 상기 공기 물방울 혼합 공급관(32)의 중심부를 통과하여 기화기(12)내로 연장되며, 그 선단에 노즐(34)이 설치되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 액체연료의 가습연소장치는, 점화버튼(미도시)을 누르면 전기예열히터(18)가 가동되어 기화기(12)의 온도가 약 230-240℃ 정도로 예＂＂

상술한 프리퍼어지 과정을 약 10-20초간 행한 후 가압솔레노이드(30)와 통상적인 점화변압기와 대류용 송풍기 모터(미도시)등 모든 과정에 필요한 부품들에 통전되어 작동되기 시작한다.

구체적인 작동에 있어서는, 연료공급용 전자펌프(20)에 의해 연료공급원(23)에서 연료공급관(22)을 통해 정유면기(14)로 공급된 연료는 정유면기(14)내에서 항상 일정한 유면으로 유지된다.

상기 연소용 송풍기(13)에서 송풍되는 공기의 일부는 가압솔레노이드 밸브(30)에 의해 가압되어 가압튜브(29)를 통해 정유면기(14)내로 공급되며 정유면기(14)내의 연료는 가압되어 공급된 공기압에 의해 오리피스관(33)을 통해 기화기(12)내로 공급된다.

한편, 연소용 송풍기(13)에서 송풍되는 공기의 일부는 공기 조절기(27)에 의해 송풍량이 조절되면서 1차 공기공급관(26)을 통해 초음파 가습기(15)내로 공급되고, 여기서 진동자(21)에 의해 발생된 10μm이하의 미세한 물방울과 혼합되어 공기 물방울 혼합 공급관(32)을 통해 기화기(12)내로 분출되며, 이때 기화기(12)내로 분출되기 직전에 노즐(34)에서 떨어지는 연료방울을 미립자로 분쇄하여 무화시킨다.

무화된 연료는 기화기(12)내의 온도(약 230-240℃)에 의하여 순간적으로 기화됨과 동시에 공기와 함께 공급된 미세한 물방울에 의해 2차 폭발을 일으키면서 정유판(16)을 통해 버너(11)로 공급되며, 계속 압송하는 미세한 물방울과 공기의 혼합 기인 1차 공기와 반응하여 통상의 점화 방전에 의하여 점화되어 연소되는 것이다.

한편, 연소용 송풍기(13)에서 송풍되는 공기의 일부는 2차 공기공급관(28)을 통해 냉각통(17)으로 공급되면서 기화기(12)를 냉각시켜 과열을 방지함과 아울러 연소에 필요한 2차공기를 공급하게 된다.

상술한 연소과정에서 가습기(15)는 수위조절변(미도시)에 의해 항상 일정 수면이 유지되며, 가습량은 연소장치의 발열량 및 연료공급량에 따라 조절할 수 있는 것이다.

한편 상술한 연소과정에서 초음파 가습기(15)에서 발생되어 상기 연소용 송풍기(13)에서 1차 공기공급관(26)으로 공급되는 공기와 혼합되어 기화기(12)에 공급되는 물방울은 기화기(12)내의 열에 의해 다음식(1)(2)(3)과 같은 반응으로 분해되어

OH기의 생성을 증가시키고, 이 OH기가 연소시 발생되는 배기가스의 CO와 다음식(4)와 같이 반응하여

CO의 발생을 억제시키게 되고, 중합반응(Polymerization)으로 탄소핵의 생성을 억제시켜 검댕과 냄새를 현저히 감소시키게 되며, 물방울의 미세 폭발에 의한 연소의 활성화로 완전연소를 촉진하여 황산화물(SOx) 및 질소산화물(NOx)등 불완전 연소에 의해 발생되는 각종 오염물질을 감소시키게 된다.

또한 연료와 함께 미세한 물방울을 1차 공기에 혼합 분사 및 기화시켜 연소시킴으로써 연료의 액적(液滴)은 그 속에 물의 액적을 포함하게 되고 이물의 액적이 가열되

본 발명에 의한 가습 수첨가량은 10-30%이며 바람직하기로는 20%이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 연소용 송풍기에서 송풍되는 1차공기에 초음파 가습기에서 발생된 미세한 물방울을 혼합하여 노즐에서 기화기내로 공급되는 연료의 주위에 분사시켜 기화기내의 열(230-240℃)에 의해 물방울이 폭발되면서 1차 무화된 연료의 액적을 미세폭발(2차 미립화)시켜 연소되도록 하였으므로 배기가스중 유해성분인 질소산화물, 황산화물, 일산화탄소 및 검댕의 발생을 억제시키고 냄새를 현저히 감소시켜 쾌적한 난방을 기할 수 있을 뿐만 아니라, 상술한 본 출원인에 의한 선출원 장치에서 초음파 가습기에 의해 발생된 미세한 물방울을 2차공기에 혼합하여 기화기 외부에 공급하는 것에 비해 미세한 물방울의 폭발에 따른 연료 액적의 미세폭발(2차 미립화)을 일층 효율적으로 촉진시키게 되어 연소효율이 증대되고, 저공연비 연소가 가능하게 되어 감소된 공기비만큼 배기가스에 의한 열손실을 감소시키게 되며, 매연이 감소되어 매연입자에 의한 전열면의 오염을 방지하게 되므로 열전도효율이 향상되고 미연소가스(연료의 혼합기)가 감소되어 연료소비 절감과 열효율 증대로 에너지 절약에 크게 기여할 수 있으며, 가습수 첨가량이 10-30%로 증가되어 가습효과가 향상되는 것이다.

Claims (2)

1. 버너(11)가 설치된 기화기(12)와 연소용 송풍기(13) 1차공기 공급관(26)으로 연결하고 정유면기(14)에서 연장된 오리피스관(33) 선단의 노즐(34)을 기화기(12)에 관통 설치하며 기화기(12) 외부의 냉각통(17)에 2차공기 공급관(28)을 연결 설치한 것에 있어서, 상기 기화기(12)와 연소용 송풍기(13) 사이에 초음파 가습기(15)를 설치함을 특징으로 하는 액체연료의 가습 연소장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 1차공기 공급관(26)을 초음파 가습기(15)에 연결하고, 초음파 가습기(15)의 물방울 방출구(31)와 기화기(12)를 공기 물방울 혼합 공급관(32)으로 연결하며, 상기 오리피스관(33)은 상기 공기 물방울 혼합 공급관(32)의 중심을 통해 기화기(12)내로 연장설치하여서 되는 액체연료의 가습 연소장치.

Images