WO2013008983A1 - 화판을 이용한 사이클론식 연소 장치 - Google Patents

화판을 이용한 사이클론식 연소 장치 Download PDF

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강승구
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Abstract

고형 연료 연소 장치에 관한 기술이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 화판을 이용한 사이클론식 연소 장치는, 고형 연료가 적재되는 화판(fire plate); 상기 화판의 중심부에 설치되고 상기 고형 연료를 점화하는 히팅 로드(heating rod); 및 외부로부터 공급되는 공기가 상기 화판의 주변에서 상기 화판의 중심부를 향해 측 방향으로 유입되도록 상기 화판과 소정 간격을 두고 상기 화판의 상방에 설치되는 내측 연소실을 포함함으로써, 고형 연료의 완전 연소를 가능하게 함은 물론 연소 속도를 개선한다.

Description

화판을 이용한 사이클론식 연소 장치
본 발명은 고형 연료 연소 장치 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 고형 연료를 연소시키는 화판(fire plate)에 사이클론(cyclone) 공기를 공급하여 고형 연료의 완전 연소를 수행하는 연소 장치에 관한 것이다.
고형 연료 연소 장치란, 일반적으로 보일러 시스템 등에서 펠릿(pellet) 형태로 이루어진 목재나, 왕겨, 석탄, 무연탄 등의 고형 연료(solid fuel)을 연소시켜 보일러나 온풍기 등에 열원을 제공하는 장치를 말한다.
최근, 정부 차원의 친환경 녹색 기술(Green Technology) 육성 정책에 따라, 저탄소, 고효율 연소 장치에 대한 연구·개발이 더욱 증가하고 있는 추세이며, 특히 목재 등 재생자원을 사용하는 펠릿 보일러(pellet boiler) 기술 등에 대한 관심이 높아지면서, 고형 연료 연소 장치에 대한 기술 개발 요청이 급속히 증가하고 있는 추세이다.
그러나, 한국등록특허 제833115호 및 제869071호와 일본공개특허 제2004-316997호 등에 개시된 바와 같이, 기존의 기술들은 일반적으로 고형 연료를 연소시키기 위해 타공판 내지 화격자(fire grate)를 사용하기 때문에, 실제 구현 시 불균일한 고형 연료나 연소 생성물들이 타공판 내지 화격자에 형성된 공기 이동 통로 막아 불완전 연소를 발생시키는 문제가 있다. 또한, 불완전 연소에 의하여 생성되는 재, 그을음 등의 연소 생성물을 처리하기 위해서는 별도의 충격 장치 수단과 미연소된 물질이나 재를 비우기 위한 재떨이 수단 등이 필요하기 때문에, 설계를 복잡하게 하고 사용자 불편을 증가시키는 문제가 있다. 더욱이, 고형 연료나 미연소된 물질의 완전 연소를 위해 연소실에 공급되는 공기의 방향과 공급량을 적절히 제어하는 기술이 소개된바 없기 때문에, 공기 공급 과잉으로 인한 질소산화물(NOx)이 발생하거나 공기 공급 부족으로 인한 그을음, 일산화탄소(CO) 등이 발생하여, 결국 환경 오염을 초래하게 되는 심각한 문제가 있다.
본 발명은, 단순한 구조의 화판(fire plate)을 이용하여 고형 연료를 연소시킴으로써, 공기 유동 저항 발생을 방지하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명은, 나팔관 형태의 연소실 하단에 측 방향으로 공기를 공급함으로써, 연소 생성물의 비산을 방지하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명은, 연소용 공기를 예열하고 사이클론(cyclone) 형태로 공급함으로써, 고형 연료의 열 분해 과정을 촉진하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명은, 연소실의 상부 및 하부로 공기를 공급하고 상부 및 하부 공기 공급량을 조절하도록 함으로써, 연소 효율을 개선하고자 하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 화판을 이용한 사이클론식 연소 장치는, 고형 연료가 적재되는 화판(fire plate); 상기 화판의 중심부에 설치되고 상기 고형 연료를 점화하는 히팅 로드(heating rod); 및 외부로부터 공급되는 공기가 상기 화판의 주변에서 상기 화판의 중심부를 향해 측 방향으로 유입되도록 상기 화판과 소정 간격을 두고 상기 화판의 상방에 설치되는 내측 연소실을 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 내측 연소실은, 상단 개구 직경이 하단 개구 직경보다 큰 원통 관 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 연소 장치는, 상기 내측 연소실 내에서 상기 측 방향으로 유입되는 공기를 이용하여 상기 내측 연소실 상부로 공급되는 와류를 형성하는 보조 화판을 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 보조 화판은, 중심에 상기 히팅 로드가 삽입되는 삽입구가 형성된 다공성 평판인 보조 화판 몸체; 및 상기 보조 화판 몸체의 하면에 형성되어 상기 측 방향으로 유입되는 공기에 의해 상기 보조 화판 몸체를 상기 히팅 로드를 중심으로 회전시키는 보조 화판 날개를 포함할 수 있다.
또한, 상기 히팅 로드는, 상기 내측 연소실의 온도를 측정하는 온도 센서를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 연소 장치는, 상기 내측 연소실의 적어도 일부를 수용하여 상단 개구가 상기 내측 연소실의 외주면에 실링되고 하단 개구가 상기 내측 연소실의 하단 개구보다 큰 직경을 지니며 상기 화판에 실링되는 원통 관 형태인 외측 연소실을 더 포함하고, 상기 외측 연소실은, 상기 외측 연소실의 상단 측에서 상기 내측 연소실의 접선 방향으로 공기를 공급하도록 형성되는 공기 공급구를 포함할 수 있다.
또한, 상기 내측 연소실은, 상기 내측 연소실의 상단 측에서 상기 내측 연소실로 고형 연료를 공급하도록 형성되는 연료 공급구를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 연소 장치는, 소정 고형 연료 저장 탱크에서 상기 연료 공급구로 고형 연료를 전달하는 연료 전달관; 및 소정 송풍기에서 상기 공기 공급구로 제1 공기를 전달하는 제1 공기 전달관을 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 연소 장치는, 상기 송풍기에서 상기 연료 전달관으로 제2 공기를 전달하여 상기 연료 전달관 및 상기 연료 공급구를 통해 상기 내측 연소실로 상기 제2 공기가 공급되도록 하는 제2 공기 전달관을 더 포함할 수 있다.
또한 이 경우, 상기 제2 공기 전달관은, 상기 제2 공기의 전달량을 조절하는 조절 밸브를 포함할 수 있다.
한편, 상기 연소 장치는, 상기 고형 연료의 연소 시 생성되는 연소 생성물의 비산을 차단하고 완전 연소를 유도하도록 상기 내측 연소실의 상기 상단 개구에 설치되는 상부 연소망을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 타공판 내지 화격자와 같이 다수의 홀이 형성되어 있지 않은 단순한 판형 구조의 화판을 이용하여 고형 연료를 연소시킴으로써, 공기 유동 저항 발생을 방지할 수 있다.
또한, 상부로 갈수록 확관되는 형태의 연소실 하단부에 측 방향으로 공기를 공급함으로써, 연소 생성물의 비산을 방지할 수 있다.
또한, 연소실에 공급되는 공기를 미리 예열하고 연소실 내부에서 사이클론을 형성하도록 함으로써, 중심 열원에 고형 연료를 집중시키고 열 반응을 촉진할 수 있다.
또한, 연소실의 상부 및 하부로 공기를 공급하고 상부 및 하부 공기 공급량을 조절하여 고형 연료의 공기 접촉 면적을 증가시킴으로써, 완전 연소를 가능하게함은 물론 연소 속도를 개선하고, 그 결과 재받이 등이 필요없는 제품 설계를 가능하게 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화판을 이용한 사이클론식 연소 장치를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1의 연소 장치에 사용되는 연소부의 일례를 나타낸 단면도.
도 3은 도 2의 연소부를 구성하는 내측 연소실의 일례를 나타낸 평면도.
도 4는 도 2에 따른 연소부의 A-A' 부분을 나타낸 수평 단면도.
도 5는 도 1의 연소 장치에 사용되는 연소부의 다른 일례를 나타낸 단면도.
도 6은 도 5의 연소부를 구성하는 보조 화판의 일례를 나타낸 사시도.
도 7은 도 5의 연소부를 구성하는 보조 화판의 일례를 나타낸 평면도.
도 8은 도 5의 연소부를 구성하는 보조 화판의 일례를 나타낸 저면도.
본 발명의 일 실시예에 따른 화판을 이용한 사이클론식 연소 장치는, 고형 연료가 적재되는 화판(fire plate); 상기 화판의 중심부에 설치되고 상기 고형 연료를 점화하는 히팅 로드(heating rod); 및 외부로부터 공급되는 공기가 상기 화판의 주변에서 상기 화판의 중심부를 향해 측 방향으로 유입되도록 상기 화판과 소정 간격을 두고 상기 화판의 상방에 설치되는 내측 연소실을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 기술적 과제에 관한 해결 방안을 명확화하기 위해 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련 공지기술에 관한 설명이 오히려 본 발명의 요지를 불명료하게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 설명을 생략하기로 한다. 또한, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있을 것이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 화판을 이용한 사이클론식 연소 장치가 사시도로 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 연소 장치(100)는 연소부(110), 연료 공급부(120) 및 공기 공급부(130)를 포함할 수 있으며, 상기 연소부(110)를 상기 연료 공급부(120) 및 상기 공기 공급부(130) 등 외부와 격리할 수 있는 연소실 하우징(140)을 더 포함할 수 있다.
우선, 상기 연료 공급부(120)는, 소정 고형 연료 저장 탱크(미도시)로부터 상기 연소부(110)로 고형 연료(solid fuel)를 공급한다. 이러한 고형 연료에는 펠릿(pellet) 형태로 이루어진 목재나, 왕겨, 석탄, 무연탄 등 다양한 물질이 포함될 수 있다. 상기 연료 공급부(120)는 상기 고형 연료를 공급하기 위해 연료 이송관(122) 및 연료 전달관(124)을 포함할 수 있다. 상기 연료 이송관(122)은 상기 고형 연료 저장 탱크(미도시)로부터 저장된 고형 연료를 상기 연료 전달관(124)으로 이송한다. 이 경우, 상기 연료 이송관(122)은 스크루(screw)의 회전운동에 의해 고형 연료를 축 방향으로 운반하는 소정 스크류 컨베이어(screw conveyor, 미도시) 장치를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 연료 전달관(124)은, 상기 이송된 고형 연료를 상기 연소부(110)로 전달한다. 이 경우, 상기 연료 전달관(124)은 상기 이송된 고형 연료가 상기 연소부(110) 측으로 미끄러져 내려가도록 경사지게 설치될 수 있다. 아래에서 다시 설명하겠지만, 상기 연료 전달관(124)은 상기 공기 공급부(130)로부터 공급되는 공기의 저항에 의해 상기 이송된 고형 연료가 상기 연소부(110)로 빠르게 미끄러져 내려가도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 공기 공급부(130)는, 고형 연료의 연소 시 필요한 공기를 상기 연소부(110)에 공급한다. 이를 위해, 상기 공기 공급부(130)는 송풍기(132) 및 공기 전달관(134)을 포함할 수 있다. 상기 송풍기(132)는 날개 차의 회전운동에 의해 기압차를 발생시켜 공기의 유동을 일으킨다. 상기 송풍기(132)에 의해 공급되는 공기는 상기 공기 전달관(134)을 통해 상기 연소부(110)에 전달된다.
그리고, 상기 연소부(110)는, 상기 공기 공급부(130)로부터 공급되는 공기를 이용하여 상기 연료 공급부(120)로부터 공급되는 고형 연료를 연소시킨다.
더욱 구체적으로 설명하자면, 상기 연소부(110)는, 타공판 내지 화격자와 같이 다수의 홀이 형성된 부재 위에 고형 연료를 적재하고 하부에서 상부로 공기를 공급하면서 연소시키는 방식이 아닌, 단순한 판 형태의 화판(fire plate) 위에 고형 연료를 적재하고 공기를 화판 주변부에서 화판 중심부로 측 방향 공급하면서 고형 연료의 열 분해 과정을 수행하는 새로운 방식을 사용한다.
도 2에는 도 1의 연소 장치에 사용되는 연소부의 일례가 단면도로 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 연소부(110)는 화판(200), 히팅 로드(heating rod, 210) 및 내측 연소실(112)을 포함할 수 있다.
상기 화판(200)은, 타공판 내지 화격자와 같이 다수의 홀이 형성되어 있지 않은 단순한 판형 구조로서 상기 연료 공급부(120)로부터 공급되는 고형 연료가 적재된다. 이와 같이, 화판(200)을 이용하는 구성에 의해 불균일한 고형 연료, 미연소된 물질이나 연소 생성물들에 의해 공기 이동 통로가 폐색되는 경우를 미연에 방지할 수 있다.
상기 히팅 로드(210)는, 상기 화판(200)의 중심부에 설치되며 외부로부터 공급된 전력에 의해 고형 연료에 열을 전달한다. 이와 같이, 고형 연료 열 분해 과정에 필요한 열을 제공하는 상기 히팅 로드(210)를 상기 화판(200)의 중심부에 설치함으로써 상기 공급된 고형 연료 전체에 대한 점화속도를 개선할 수 있다. 또한, 상기 히팅 로드(210)는, 상기 내측 연소실(112)의 온도를 측정하는 온도 센서(212)를 포함할 수 있으며, 상기 온도 센서(212)를 통해 상기 내측 연소실(112)의 상태를 모니터링 할 수 있다.
상기 내측 연소실(112)은, 외부로부터 공급되는 공기가 상기 화판(200)의 주변에서 상기 화판(200)의 중심부를 향해 측 방향으로 유입되도록 상기 화판(200)과 소정 간격을 두고 상기 화판(200)의 상방에 설치되며, 상단 개구 직경이 하단 개구 직경보다 큰 원통 관 형태를 지닌다. 이와 같이, 상기 내측 연소실(112)을 상부로 갈수록 확관되도록 구성함으로써, 고형 연료의 열 분해 과정 시 고온(1000℃ 이상)의 연소 가스에 의해 발생하는 상승 기류의 속도를 감소시키고 신속한 연소를 통해 고형 연료 내지 연소 생성물의 비산을 방지할 수 있다. 공기의 체적이 온도 1℃ 상승 시마다 1/273씩 팽창함을 고려하여 상기 내측 연소실(112)의 직경 증가율를 적절히 설계할 수 있다.
도 3에는 내측 연소실의 일례가 평면도로 도시되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 내측 연소실(112)의 상단 부 일측에는 연료 공급구(230)가 형성될 수 있다. 상기 연료 공급구(230)는, 상기 연료 전달관(124)으로부터 고형 연료를 전달받아 상기 내측 연소실(112) 내부로 고형 연료를 공급한다.
또한, 상기 연소부(110)는, 상기 화판(200) 및 상기 내측 연소실(112) 간에 형성된 틈새로 유입되는 공기를 공급하기 위해 외측 연소실(114)을 더 포함할 수 있다. 상기 외측 연소실(114)은, 상기 내측 연소실(112)의 적어도 일부를 수용하여 상단 개구가 상기 내측 연소실(112)의 외주면에 실링(sealing)되고 하단 개구가 상기 내측 연소실(112)의 하단 개구보다 큰 직경을 지니며 상기 화판(200)에 실링되는 원통 관 형태를 이룰 수 있다. 이 경우, 상기 외측 연소실(114)의 상단 측에는 상기 내측 연소실(112)의 접선 방향으로 공기를 공급하는 공기 공급구(220)가 형성될 수 있다. 상기 공기 공급구(220)는, 상기 공기 전달관(134)으로부터 제1 공기를 전달받아 상기 외측 연소실(114) 및 상기 내측 연소실(112) 간에 형성되는 공간으로 상기 제1 공기를 공급한다.
도 4에는 도 2에 따른 연소부의 A-A' 부분이 수평 단면도로 도시되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 공기는 상기 내측 연소실(112)의 외주면을 따라 회전하면서 아래로 하강하게 된다. 따라서, 상기 제1 공기는 상기 내측 연소실(112)의 열에 의해 예열되고, 동시에 상기 내측 연소실(112) 및 상기 화판(200) 등의 과열을 방지하게 되어 상기 연소부(110)의 부식을 예방할 수 있게 된다. 또한, 충분히 예열된 제1 공기가 상기 화판(200) 및 상기 내측 연소실(112) 간의 틈새에 이르러 상기 내측 연소실(112) 내부로 유입되면 고형 연료의 열 분해 반응에 요구되는 온도에 쉽게 다다를 수 있기 때문에 연소 과정을 촉진할 수 있게 된다. 또한, 상기 내측 연소실(112)의 외주면을 회전하는 상기 제1 공기에는 원심력, 전향력(Coriolis force) 등이 발생하게 되어 상기 내측 연소실(112) 내부로 유입되는 경우 사이클론(cyclone)을 형성하게 된다. 따라서, 상기 내측 연소실(112) 내부의 고형 연료들이 상기 유입된 제1 공기에 의해 상기 화판(200) 중심부에 설치된 상기 히팅 로드(210)로 집중되어 연소 과정을 더욱 촉진할 수 있게 된다.
한편, 일 실시예에 있어서 상기 연소 장치(100)는, 상기 송풍기(132)에서 상기 연료 전달관(124)으로 제2 공기를 전달하여 상기 연료 전달관(124) 및 상기 연료 공급구(230)를 통해 상기 내측 연소실(112)로 상기 제2 공기가 공급되도록 하는 별도의 공기 전달관(136)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 연료 이송관(122)은 상기 제2 공기의 누설을 선택적으로 차단하는 차단 도어 부재(미도시)를 포함할 수 있다. 이와 같이 상기 별도의 공기 전달관(136)을 포함하는 구성을 통해 상기 내측 연소실(112) 내부에 상기 제1 공기와, 상부에서 하부로 향하는 상기 제2 공기를 동시에 공급함으로써, 고형 연료와 공기를 더욱 격렬하게 교반할 수 있게 되고, 그에 따라 고형 연료의 완전 연소를 한층 더 신속하게 수행할 수 있게 된다. 또한, 상기 연료 전달관(124) 및 상기 연료 공급구(230)를 통해 상기 내측 연소실(112)로 상기 제2 공기를 공급함으로써, 상기 연료 공급구(230)를 통해 상기 연료 공급관(124)으로 역류하는 열 에너지를 차단하여 화재 등의 위험을 예방할 수 있게 된다. 또한, 상기 별도의 공기 전달관(136)은, 상기 제2 공기의 전달량을 조절하는 조절 밸브(138)를 포함하여 상기 내측 연소실(112) 내부로 공급되는 제1 공기 및 제2 공기의 공급비가 적절히 제어될 수 있도록 함으로써 연소 효율을 더욱 높일 수 있다. 이 경우, 상기 연료 전달관(124)의 일 단에는 화염 감시창(126)이 설치될 수 있다. 상기 화염 감시창(126)을 통해 상기 연료 전달관(124) 내지 상기 내부 연소실(112)의 화염 상태를 감시할 수 있으며, 나아가 상기 조절 밸브(138)에 의한 상기 제2 공기 전달량 조절 여부를 판단할 수도 있다.
또한, 일 실시예에 있어서 상기 연소 장치(100)는, 상기 내측 연소실(112)의 상기 상단 개구에 설치되는 상부 연소망(116)을 더 포함할 수 있다. 상기 상부 연소망(116)은, 고형 연료의 연소 시 발생 가능한 연소 생성물의 비산을 완전히 차단하고 고온의 연소 가스에 의해 획득한 열 에너지를 통해 부유하는 연소 생성물의 완전 연소를 유도할 수 있다.
도 5에는 도 1의 연소 장치에 사용되는 연소부의 다른 일례가 단면도로 도시되어 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 연소부(110)는, 열을 전달하는 히팅 로드(210)가 중심부에 설치되는 화판(200) 등 앞선 언급한 내측 연소실(112), 외측 연소실(114), 상부 연소망(116), 공기 공급구(220) 또는 연료 공급구(230) 등을 포함할 수 있다. 특히, 상기 연소부(110)는, 상기 내측 연소실(112) 하단 측에 위치하는 보조 화판(500)을 더 포함할 수 있다.
상기 보조 화판(500)은, 상기 내측 연소실(112) 및 상기 화판(200) 간의 틈새를 통해 측 방향으로 유입되는 공기를 이용하여 상기 내측 연소실(112) 상부로 공급되는 와류를 형성한다.
도 6 내지 도 8에는 도 5의 연소부를 구성하는 보조 화판의 일례가 각각 사시도, 평면도 및 저면도로 도시되어 있다.
도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 보조 화판(500)은 보조 화판 몸체(600) 및 보조 화판 날개(620)를 포함할 수 있다. 상기 보조 화판 몸체(600)는, 공기의 이동 통로가 되는 다수의 홀이 형성되어 있는 다공성 평판으로서 그 중심에는 상기 히팅 로드(210)가 삽입되는 삽입구(610)가 형성되어 있다. 상기 보조 화판 날개(620)는, 상기 보조 화판 몸체(600)의 하면에 형성되며 상기 측 방향으로 유입되는 공기에 의해 상기 보조 화판 몸체(600)를 상기 히팅 로드(210)를 중심으로 회전시킨다. 이 경우, 상기 내측 연소실(112)로 공급되는 고형 연료는 상기 보조 화판(500)에 적재되며, 상기 보조 화판(500)이 형성하는 와류에 의해 공기와 더욱 격렬하게 교반될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 타공판 내지 화격자와 같이 다수의 홀이 형성되어 있지 않은 단순한 판형 구조의 화판을 이용하여 고형 연료를 연소시킴으로써, 공기 유동 저항 발생을 방지할 수 있다. 또한, 상부로 갈수록 확관되는 형태의 연소실 하단부에 측 방향으로 공기를 공급함으로써, 연소 생성물의 비산을 방지할 수 있다. 또한, 연소실에 공급되는 공기를 미리 예열하고 연소실 내부에서 사이클론을 형성하도록 함으로써, 중심 열원에 고형 연료를 집중시키고 열 반응을 촉진할 수 있다. 또한, 연소실의 상부 및 하부로 공기를 공급하고 상부 및 하부 공기 공급량을 조절하여 고형 연료의 공기 접촉 면적을 증가시킴으로써, 완전 연소를 가능하게함은 물론 연소 속도를 개선하고, 그 결과 재받이 등이 필요없는 제품 설계를 가능하게 한다. 나아가, 본 발명에 따른 다양한 실시예들은, 당해 기술 분야는 물론 관련 기술 분야에서 본 명세서에 언급된 내용 이외의 다른 여러 가지 기술적 과제들을 해결할 수 있음은 물론이다.
지금까지 본 발명에 대해 실시예들을 참고하여 설명하였다. 그러나 당업자라면 본 발명의 본질적인 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위에서 본 발명이 변형된 형태로 구현될 수 있음을 자명하게 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 즉, 본 발명의 진정한 기술적 범위는 첨부된 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명은 고형 연료를 연소시키는 화판(fire plate)에 사이클론(cyclone) 공기를 공급하여 고형 연료의 완전 연소를 수행하는 연소 장치에 적용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 고형 연료가 적재되는 화판(fire plate);
    상기 화판의 중심부에 설치되고 상기 고형 연료를 점화하는 히팅 로드(heating rod); 및
    외부로부터 공급되는 공기가 상기 화판의 주변에서 상기 화판의 중심부를 향해 측 방향으로 유입되도록 상기 화판과 소정 간격을 두고 상기 화판의 상방에 설치되는 내측 연소실을 포함하는 화판을 이용한 사이클론식 연소 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내측 연소실은, 상단 개구 직경이 하단 개구 직경보다 큰 원통 관 형태인 것을 특징으로 하는 화판을 이용한 사이클론식 연소 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연소 장치는, 상기 내측 연소실 내에서 상기 측 방향으로 유입되는 공기를 이용하여 상기 내측 연소실 상부로 공급되는 와류를 형성하는 보조 화판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화판을 이용한 사이클론식 연소 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보조 화판은,
    중심에 상기 히팅 로드가 삽입되는 삽입구가 형성된 다공성 평판인 보조 화판 몸체; 및
    상기 보조 화판 몸체의 하면에 형성되어 상기 측 방향으로 유입되는 공기에 의해 상기 보조 화판 몸체를 상기 히팅 로드를 중심으로 회전시키는 보조 화판 날개를 포함하는 것을 특징으로 하는 화판을 이용한 사이클론식 연소 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 히팅 로드는, 상기 내측 연소실의 온도를 측정하는 온도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 화판을 이용한 사이클론식 연소 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연소 장치는, 상기 내측 연소실의 적어도 일부를 수용하여 상단 개구가 상기 내측 연소실의 외주면에 실링(sealing)되고 하단 개구가 상기 내측 연소실의 하단 개구보다 큰 직경을 지니며 상기 화판에 실링되는 원통 관 형태인 외측 연소실을 더 포함하고,
    상기 외측 연소실은, 상기 외측 연소실의 상단 측에서 상기 내측 연소실의 접선 방향으로 공기를 공급하도록 형성되는 공기 공급구를 포함하는 것을 특징으로 하는 화판을 이용한 사이클론식 연소 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 내측 연소실은, 상기 내측 연소실의 상단 측에서 상기 내측 연소실로 고형 연료를 공급하도록 형성되는 연료 공급구를 포함하는 것을 특징으로 하는 화판을 이용한 사이클론식 연소 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연소 장치는,
    소정 고형 연료 저장 탱크에서 상기 연료 공급구로 고형 연료를 전달하는 연료 전달관; 및
    소정 송풍기에서 상기 공기 공급구로 제1 공기를 전달하는 제1 공기 전달관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화판을 이용한 사이클론식 연소 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 연소 장치는, 상기 송풍기에서 상기 연료 전달관으로 제2 공기를 전달하여 상기 연료 전달관 및 상기 연료 공급구를 통해 상기 내측 연소실로 상기 제2 공기가 공급되도록 하는 제2 공기 전달관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화판을 이용한 사이클론식 연소 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 공기 전달관은, 상기 제2 공기의 전달량을 조절하는 조절 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 화판을 이용한 사이클론식 연소 장치.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연소 장치는, 상기 고형 연료의 연소 시 생성되는 연소 생성물의 비산을 차단하고 완전 연소를 유도하도록 상기 내측 연소실의 상기 상단 개구에 설치되는 상부 연소망을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화판을 이용한 사이클론식 연소 장치.
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