KR101502567B1

KR101502567B1 - 청정열풍을 생성하기 위한 고체연료용 연소장치 및 이를 이용한 열풍공급장치

Info

Publication number: KR101502567B1
Application number: KR20140152901A
Authority: KR
Inventors: 박진희; 문장수
Original assignee: 동원엔지니어링(주)
Priority date: 2014-11-05
Filing date: 2014-11-05
Publication date: 2015-03-16
Anticipated expiration: 2034-11-05

Abstract

이 발명은 청정열풍을 생성하기 위한 고체연료용 연소장치 및 이를 이용한 열풍공급장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고체연료의 연소시 발생되는 열량을 일정하게 유지함으로써, 고체연료의 가장 큰 문제점인 열에너지의 관리를 효율적으로 수행할 수 있도록 한 것이다.
특히, 이 발명은 1차연소과정에서 고체연료를 완전연소시킴으로써, 원료 대비 에너지효율을 크게 향상시키고, 고체연료의 연소과정에서 발생하는 일산화탄소, 타르 등의 대기오염물질을 2차연소하여 제거함으로써, 오염되지 않은 깨끗한 열풍을 공급할 수 있다.
더불어, 이 발명의 기술적 사상을 이용하면 고체연료에 대한 연소열 제어가 가능해지며, 고체연료를 이용하는 다양한 분야의 각종 설비에 용이하게 적용하여 효율적인 에너지관리가 가능해지는 효과가 있다.
따라서, 석탄을 원료로 하는 각종 장치나 건조용 열풍을 생산 및 이용하는 설비분야는 물론, 에너지 관리분야, 에너지 제어분야, 환경오염 방지분야 등의 유사 내지 연관된 분야에서 신뢰성 및 경쟁력을 향상시킬 수 있다.

Description

청정열풍을 생성하기 위한 고체연료용 연소장치 및 이를 이용한 열풍공급장치{Solid fuel combustion apparatus for clean hot wind generation and hot wind providing equipment using the same}

이 발명은 청정열풍을 생성하기 위한 고체연료용 연소장치 및 이를 이용한 열풍공급장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고체연료의 연소시 발생되는 열량을 일정하게 유지함으로써, 고체연료의 가장 큰 문제점인 열에너지의 관리를 효율적으로 수행할 수 있도록 한 것이다.

특히, 이 발명은 1차연소과정에서 고체연료를 완전연소시킴으로써, 원료 대비 에너지효율을 크게 향상시키고, 고체연료의 연소과정에서 발생하는 일산화탄소, 타르 등의 대기오염물질을 2차연소하여 제거함으로써, 오염되지 않은 깨끗한 열풍을 공급할 수 있는 청정열풍을 생성하기 위한 고체연료용 연소장치 및 이를 이용한 열풍공급장치에 관한 것이다.

각종 보일러설비나 발전설비 등과 같이, 연료의 연소시 발생하는 연소열 등을 이용하는 장치들은 다양한 산업현장이나 가정, 상가 등에서 널리 이용되고 있으며, 연소를 위한 연료로는 무연탄, 유연탄, 갈탄 등의 석탄과 같은 고체연료와, 휘발유, 등유, 경유, 중유 등의 석유와 같은 액체연료, LNG 등의 기체연료 등이 이용되고 있다.

이중, 석유 등의 액체연료는 원유로부터 다양한 처리과정을 거쳐 제조되기 때문에 연료비용이 매우 고가이고, 그로 인해 사용상에 제약이 많다는 문제점이 있다.

LNG 등의 기체연료는, 액체연료에 비해서는 상대적으로 저가이기는 하나 고체연료와 비교하면 여전히 고가이고, 더욱이 기체연료를 공급하기 위한 기반시설이 갖춰지지 않은 지역에서는 공급자체가 불가능하다는 문제점도 있다.

석탄 등의 고체연료는, 액체연료나 기체연료에 비하여 단위열량당 원료의 단가가 상당히 저렴하다는 장점은 있으나, 고체연료의 공급 및 연소폐기물(석탄재 등의 배출물)은 작업자가 수작업으로 직접 처리해야 한다는 문제점이 있으며, 특히 고체연료의 특성상 연소열을 일정하게 제어하는 것이 어렵기 때문에 이용분야에 한계가 있다는 단점이 있다.

구체적으로, 석탄 등의 고체연료는 초기 점화시에는 발생열량이 매우 낮으며, 점차적으로 연소열이 상승한 후, 다시 감소되는 경향을 보이게 되며, 이러한 이유로 고체연료의 연소진행정도에 따라 열량의 차이가 크게 발생하기 때문에 연소과정에서 안정적인 연소열량을 얻을 수 있도록 하는 것은 매우 어려운 일이다.

하기의 선행기술문헌인 대한민국 등록특허공보 제10-0341816호 '석탄을 이용한 다단 연소장치'(이하 '선행기술'이라 함)는, 다단 연소판을 대칭형이나 방사형으로 설치하고 석탄의 종류에 따른 착화온도에 의해 연소 상태를 확인하여 석탄을 공급하도록 한 기술에 관한 것이다.

그러나, 선행기술은 단순히 온도센서의 감지온도만을 기준으로 석탄이 완전히 연소되었다고 판단하고 새로운 석탄을 공급하는 기술로써, 선행기술은 고체연료의 공급자동화에 관한 기술이며, 고체연료의 연소에 따른 연소열량을 제어하는 기술에 대해서는 나타나 있지 않다.

선행기술 이외에도 고체연료를 이용하는 분야의 기술들은, 고체연료의 공급자동화나 배출물의 자동처리 등에 관련된 기술이 대부분을 차지하고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0341816호 '석탄을 이용한 다단 연소장치'

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 이 발명은 연소실로 공급되는 고체연료가 연속적으로 완전연소될 수 있도록 함으로써, 고체연료의 연소시 발생되는 열량을 일정하게 유지할 수 있도록 한 청정열풍을 생성하기 위한 고체연료용 연소장치 및 이를 이용한 열풍공급장치를 제공하는데 목적이 있다.

특히, 이 발명은 연소실로 공급된 고체연료가 나선형으로 회전이동되도록 함으로써, 충분한 연소시간을 제공하여 완전연소가 가능하도록 함과 동시에, 연소시 공기와의 접촉면적을 증가시켜 연소효율을 크게 향상시킬 수 있는 청정열풍을 생성하기 위한 고체연료용 연소장치 및 이를 이용한 열풍공급장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 이 발명은 고체연료의 1차 연소과정에서 발생하는 연소기체를 2차연소하여 일산화탄소. 타르 등의 대기오염물질을 제거함으로써, 대기오염을 방지하고 오염되지 않은 깨끗한 열풍을 공급할 수 있는 청정열풍을 생성하기 위한 고체연료용 연소장치 및 이를 이용한 열풍공급장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 이 발명에 따른 청정열풍을 생성하기 위한 고체연료용 연소장치는, 고체연료를 저장 및 공급하는 연료공급기(100); 상기 연료공급기(100)로부터 공급된 고체연료를 연소시키는 제1차연소실(200); 상기 연료공급기(100)로부터 상기 제1차연소실(200)의 가장자리로 공급되는 고체연료를 나선형으로 회전시키면서 중앙으로 이동시키며, 상기 제1차연소실(200) 내부로 연소용 공기를 공급하는 공기공급용 교반기(300); 상기 제1차연소실(200)의 상부에 연장되어 구성되며, 고체연료의 연소에 의해 발생된 연소가스를 2차연소하여 고온의 열풍을 공급하는 제2차연소실(400); 및 상기 제2차연소실(400)에서 공급되는 고온의 열풍과 저온의 외기를 혼합하여, 공급될 열풍의 온도를 조절하는 공기혼합기(600);를 포함하되, 상기 공기혼합기(600)는, 상기 제2차연소실(400)에서 공급되는 고온의 열풍이 이동하는 내관(610); 및 저온의 외기가 공급되어 이동하는 외관(620)을 포함하며, 상기 내관(610)의 외측면에 나선유도용 스크루(Screw)(611)가 형성되어, 상기 외관(620)으로 공급된 저온의 외기가 나선형으로 이동하도록 유도하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공기공급용 교반기(300)는, 상기 제1차연소실(200)의 중앙부 저면의 외부에서 내부로 관통되어 구성된 회동관(310); 상기 회동관(310)의 일측에서 상기 제1차연소실(200)의 가장자리방향으로 연장되도록 구성된 주관(320); 및 상기 주관(320)의 하부에서 상기 제1차연소실(200)의 바닥방향으로 연장되도록 구성된 적어도 하나의 가지관(330);를 포함하며, 상기 회동관(310), 주관(320) 및 가지관(330)은 내부가 공간적으로 연결되어 외부의 연소용공기가 상기 회동관(310)으로 유입되어 상기 주관(320)을 거쳐 상기 가지관(330)을 통해 상기 제1차연소실(200)의 내부로 공급될 수 있다.

또한, 상기 공기공급용 교반기(300)는, 상기 가지관(330)의 하부종단부에 구성되어, 상기 제1차연소실(200)에서 연소되는 고체연료를 표면을 갈아엎으면서 연소공기와의 접촉면적을 증가시키는 스크래퍼(Scraper)(340);를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 스크래퍼(340)의 내측면은, 상기 가지관(330)의 회전방향에 대한 접선방향을 기준으로 일정각도로 경사지게 형성될 수 있다.

또한, 상기 공기공급용 교반기(300)는 적어도 두 개의 주관(320)을 포함하고, 상기 가지관(330)은, 상기 회동관(310)의 회동방향을 따라 순차적으로 일정간격 이동된 위치에서 각 주관(320)에 구성될 수 있다.

또한, 상기 제1차연소실(200)은, 상기 공기공급용 교반기(300)의 회전방향에 대응하여, 상기 제1차연소실(200)의 가장자리부분에서 접선방향으로 연소열을 공급하는 연료연소용버너(201)를 포함할 수 있다.

삭제

또한, 상기 공기혼합기(600)는, 상기 나선유도용 스크루(611)의 형성방향에 대응하여, 상기 내관(610)의 외측면에 접선방향으로 외기를 공급하는 외기공급용 송풍기(601)를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 공기혼합기(600)는, 상기 제2차연소실(400)에서 공급되는 고온의 열풍과, 나선이동으로 유도된 저온의 외기가 열교환하는 열교환영역(r1); 및 상기 열교환영역(r1)을 거쳐 열풍과 외기가 혼합되는 혼합영역(r2)으로 이루어질 수 있다.

상기와 같은 해결수단에 의해, 이 발명은 연소실로 공급된 고체연료가 나선형으로 회전이동되도록 함으로써, 충분한 연소시간을 제공하여 완전연소가 가능하도록 할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 이 발명은 일정량의 고체연료를 연속적으로 공급하여, 고체연료의 연소열이 일정하게 유지될 수 있도록 하는 장점이 있다.

따라서, 이 발명은 단위열량당 원료의 단가가 가장 저렴한 고체연료를 이용하면서도, 연소에 따른 열량제어가 가능하도록 함으로써, 에너지 비용을 크게 절감하며, 이 발명의 연소장치를 이용하는 산업제품의 제조단가 또한 낮출 수 있는 효과가 있다.

특히, 이 발명의 청정열풍을 생성하기 위한 고체연료용 연소장치에서 생산되는 열풍은 각종 건조장치에 사용될 수 있는바, 일정한 온도의 열풍을 안정적으로 공급할 수 있고, 다양한 분야의 건조장치에서 사용될 수 있는 열풍을 생산할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 이 발명은 고체연료의 1차 연소과정에서 발생하는 연소기체를 2차연소하여 일산화탄소 및 타르 등의 대기오염물질을 제거함으로써, 대기오염을 방지하고 오염되지 않은 깨끗한 열풍을 공급할 수 있는 장점이 있다.

더불어, 이 발명의 기술적 사상을 이용하면 고체연료에 대한 연소열 제어가 가능해지며, 고체연료를 이용하는 다양한 분야의 각종 설비에 용이하게 적용하여 효율적인 에너지관리가 가능해지는 효과가 있다.

또한, 이 발명은 각종 건조장치에서 사용되는 열풍의 적정온도에 따라, 공급될 열풍의 온도를 조절할 수 있도록 함으로써, 다양한 목적의 건조장치에 연동하여 사용할 수 있는 장점이 있다.

따라서, 석탄을 원료로 하는 각종 연소장치 분야와 더불어 건조용 열풍을 생산 및 이용하는 설비분야는 물론, 에너지 관리분야, 에너지 제어분야, 환경오염 방지분야 등의 유사 내지 연관된 분야에서 신뢰성 및 경쟁력을 향상시킬 수 있다.

도 1은 이 발명에 따른 청정열풍을 생성하기 위한 고체연료용 연소장치의 일 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타난 제1차연소실의 내부를 설명하기 위한 부분절개 사시도이다.
도 3은 도 1에 나타난 공기공급용 교반기를 설명하기 위한 측면구성도이다.
도 4는 도 1에 나타난 공기공급용 교반기를 설명하기 위한 평면구성도이다.
도 5는 도 1에 나타난 제1차연소실 내부에서 고체연료의 이동을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5에 나타난 각 위치별 주관과 가지관의 연결위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 이 발명에 따른 청정열풍을 생성하기 위한 고체연료용 연소장치를 이용한 열풍공급장치의 일 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 7에 나타난 공기혼합기를 설명하기 위한 도면이다.

이 발명에 따른 청정열풍 발생을 위한 고체연료용 연소장치 및 이를 이용한 열풍공급장치에 대한 예는 다양하게 적용할 수 있으며, 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 가장 바람직한 실시 예에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 이 발명에 따른 청정열풍을 생성하기 위한 고체연료용 연소장치의 일 실시예를 나타내는 사시도이다.

도 1을 참조하면, 청정열풍을 생성하기 위한 고체연료용 연소장치(A)는 연료공급기(100), 제1차연소실(200), 교반기(300) 및 제2차연소실(400)을 포함한다.

연료공급기(100)는 연료로 사용될 석탄(이하, '고체연료'와 혼용한다)을 저장한 상태에서 하부에 구성된 공급관(101)을 통해 일정한 양의 석탄이 제1차연소실(200)로 공급되도록 하기 위한 것이다.

일반적으로, 연료로 사용되는 석탄은 일정크기의 괴탄으로 제공되는바, 연료공급기(100)는 일정단위로 포장된 괴탄이 상부에 투입되면, 제1차연소실(200)에서 발생되도록 요구되는 연소열의 온도에 따라 자동으로 연료공급량을 조절할 수 있다. 예를 들어, 연료공급기(100)로 공급되는 석탄의 저장량은 1일 사용량 등으로 설정할 수 있고, 저장된 1일 사용량을 시간단위 또는 분단위로 나누어 일정량을 지속적으로 공급할 수 있다.

연료공급기(100)의 공급관(101) 내부에는, 도 4에 나타난 바와 같이 이송스크루(Screw)(101a)가 구성되며, 이송스크루(101a)의 회전속도에 따라 일정한 양의 석탄이 제1차연소실(200) 내부로 공급될 수 있다.

제1차연소실(200)은 연료공급기(100)로부터 공급된 고체연료를 연소시키기 위한 것으로, 도 1에 나타난 바와 같이 일측에 연료연소용버너(201)가 구성될 수 있다. 한편, 제1차연소실(200)로 공급된 석탄은, 공기공급용 교반기(300)에 의해 완전연소가 이루어지는바, 이에 대한 구체적인 내용은 하기에서 각 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

제1차연소실(200)은 도 1에 나타난 바와 같이 원통형으로 형성될 수 있으며, 바닥과 벽면에는 내화재질인 캐스타블(Castable)로 보호되도록 구성될 수 있으며, 작업자가 내부의 연소상태를 확인할 수 있도록 접안형태의 시창구(Sight glass)(202) 및 점검구(Inspection gate)(203) 등을 구성할 수 있다.

공기공급용 교반기(300)는 연료공급기(100)로부터 제1차연소실(200)로 공급되는 석탄을 교반하면서 외부의 연소용 공기를 제1차연소실(200)의 내부에 공급하기 위한 것으로, 도 1에 나타난 바와 같이 연소공기공급용 송풍기(301) 및 회동모듈(302)이 구성될 수 있다.

여기서, 연소공기공급용 송풍기(301)는 외부의 공기를 회동관(310)의 하부로 공급하기 위한 것이고, 회동모듈(302)은 회동관(310)을 회동시키기 위한 것으로, 연소공기공급용 송풍기(301) 및 회동모듈(302)과 회동관(310)과의 결합관계는 당업자의 요구에 따라 다양하게 변형될 수 있으므로 특정한 것에 한정하지 않는다. 예를 들어, 회동모듈(302)은 구동모터, 베어링, 베벨기어 등의 다양한 구성들로 이루어질 수 있다.

한편, 이 발명의 공기공급용 교반기(300)는 이 발명의 목적 및 효과를 달성하기 위하여, 제1차연소실(200)의 가장자리로 공급되는 고체연료를 나선형으로 회전시키면서 중앙으로 이동시키면서 연소용 공기를 공급하게 되는바, 이에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다.

제2차연소실(400)은 석탄의 연소과정에서 발생되는 연소가스를 2차연소하기 위한 것으로, 제1차연소실(200)의 상부에 연장되어 구성된다.

이때, 제2차연소실(400)은 발생된 연소가스를 중심부로 모으기 위하여 고깔형태로 형성될 수 있다.

이때, 가스연소용 버너(401)에 의해 제1차연소실(200)에서 고체연료의 연소에 의해 발생되는 연소가스에 일산화탄소나 타르 등의 오염물질들이 연소되어 제거될 수 있도록 함이 바람직하다.

이에 이 발명은, 고체연료의 연소시 발생되는 연소가스에 포함된 오염물질을 2차연소하여 제거하기 위하여, 가스연소용 버너(401)가 구성된 제2차연소실(400)의 상부를 절곡된 형태로 구성하여 하부에서 모여진 연소가스가 일정시간(예를 들어, 약 2초간)동안 머무를 수 있도록 함으로써, 연소가스에 포함된 대기오염물질이 완전연소되어 제거되도록 할 수 있다.

오염물질이 제거된 고온의 기체(열풍)는 열풍공급관(402)을 통해 별도의 건조장치나 발전설비, 보일러설비 등으로 공급될 수 있다.

도 1에서, 미설명부호 '500'은 배출물처리기로서, 제1차연소실(200)에서 완전연소된 석탄이 배출관(501)을 통해 배출되면 이를 저장하기 위한 것으로, 배출된 연소폐기물을 일측으로 이송시키는 스크루(Screw) 및 이송된 연소폐기물의 분진발생을 억제하기 위한 물을 공급하는 물분사노즐 등이 구성될 수 있으며, 이외에도 당업자의 요구에 따라 다양한 구성을 추가 및 삭제하거나 변형시킬 수 있음은 물론이다.

도 2는 도 1에 나타난 제1차연소실의 내부를 설명하기 위한 부분절개 사시도이고, 도 3은 도 1에 나타난 공기공급용 교반기를 설명하기 위한 측면구성도이다.

도 2를 참조하면, 공기공급용 교반기(300)는 회동관(310), 주관(320) 및 가지관(330)을 포함할 수 있다.

회동관(310)은 제1차연소실(200)의 중앙부 저면의 외부에서 내부로 관통되어, 제1차연수실(200)의 내부에 일정높이까지 구성될 수 있으며, 회동모듈(302)에 의해 회전속도가 제어되어 회동될 수 있다.

또한, 회동관(310)은 연소공기공급용 송풍기(310)에 의해 공급되는 외기가 통과할 수 있도록 중공의 관으로 형성될 수 있다.

주관(320)은 회동관(310)의 일측에서 제1차연소실(200)의 가장자리방향으로 연장되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 주관(320)은 회동관(310)의 상측 종단부에서 수직방향으로 연장되어 구성될 수 있다.

가지관(330)은 주관(320)의 하부에서 제1차연소실(200)의 바닥방향으로 연장되도록 구성될 수 있다.

또한, 주관(320) 및 가지관(330)은 회동광(310)과 동일하게 중공의 관으로 형성될 수 있으며, 회동관(310), 주관(320) 및 가지관(330)의 내부가 공간적으로 연결될 수 있다.

따라서, 도 2에 나타난 바와 같이(점선 화살표) 연소공기공급용 송풍기(301)에 의해 공급되는 외부의 연소용공기가 회동관(310)의 하부로 유입되어 주관(320)을 거쳐 가지관(330)의 하부를 통해 제1차연소실(200)의 내부로 공급될 수 있다.

이때, 회동관(310)의 하부로 유입되는 공기가 균일하게 배분되어 각 가지관(330)을 통해 토출되야 하므로, 회동관(310)과 주관(320) 및 가지관(330)은 순차적으로 작은 직경의 중공관으로 형성됨이 바람직하다.

또한, 공기공급용 교반기(300)는 가지관(330)의 하부종단부에 스크래퍼(Scraper)(340)가 더 구성될 수 있다.

스크래퍼(340)는 도 3에 나타난 바와 같이, 제1차연소실(200)에서 연소되는 고체연료(C)의 표면을 갈아엎으면서, 'V'자 형태의 골을 형성하여 전체적으로 물결형태의 표면을 형성함으로써, 연소공기와의 접촉면적을 증가시키도록 구성되며, 'V'자 형태의 골은 연속적으로 다음 위치로 옮겨지게 되어 표면에 노출되지 않은 부분이 다음에는 노출되도록 하여 미연소(불완전 연소) 없이 전체를 고르게 연소 시킬 수 있도록 구성된다.

도 4는 도 1에 나타난 공기공급용 교반기를 설명하기 위한 평면구성도이고, 도 5는 도 1에 나타난 제1차연소실 내부에서 고체연료의 이동을 나타내는 도면이며, 도 6은 도 5에 나타난 각 위치별 주관과 가지관의 연결위치를 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도 4에 나타난 바와 같이 공급관(101)의 공급용스크류(101a)를 통해 제1차연소실(200)의 측면부에 형성된 공급홀(202)로 공급되는 석탄은, 축회전되는 공기공급용 교반기(300)에 의해 도 5에 나타난 바와 같이 나선형으로 이동하면서, 제1차연소실(200)의 중앙부분에 형성된 배출홀(203)를 통해 도 1에 나타난 배출물처리기(500) 등의 외부장치로 배출될 수 있다.

이와 같이, 연소되는 석탄이 나선형으로 이동하게 되면, 충분한 시간동안 제1차연소실(200)에 머무르는 시간이 크게 증가할 뿐만 아니라, 도 3에 나타난 바와 같이 스크래퍼(340)에 의해 인접된 석탄들이 계속 혼합되고 넓은 면적에서 연소공기와 접촉되므로, 고체연료의 가장 큰 문제점인 완전연소와 일정한 열량의 발생이 가능해질 수 있다.

다시 말해, 도 4에 나타난 바와 같이 연료연소용버너(201)로부터 발생되는 화염(F)에 의해 석탄의 점화가 이루어지기 전에 충분한 예열이 가능하므로, 신속한 점화 및 최고연소점(연소열이 가장 높은 상태)으로의 도달이 가능해질 뿐만 아니라, 연소의 최종단계에 접어든 석탄은 중심부의 짧은 이동거리를 따라 신속히 배출되도록 함으로써, 석탄의 연소과정중 최고연소점이 지속적으로 유지될 수 있도록 할 수 있다.

이때, 연료연소용버너(201)는 도 4에 나타난 바와 같이, 공기공급용 교반기(300)의 회전방향(도 4에서 시계방향)에 대응하여, 제1차연소실(200)의 가장자리부분에서 접선방향으로 연소열을 공급함으로써, 공급되는 석탄이 충분히 연소되도록 할 수 있다.

이상에서 설명된 바와 같이 제1차연소실(200)의 내부에서 연소되는 석탄이 나선형으로 이동되로록 하기 위하여, 도 4에 나타난 바와 같이 스크래퍼(340)의 내측면은 가지관(330)의 회전방향(R)에 대한 접선방향(T)을 기준으로 일정각도(θ)로 경사지게 형성된 경사방향(S)을 갖도록 형성될 수 있다.

이와 같은 스크래퍼(340)의 경사면에 의해, 연소되는 석탄은 갈아엎어지면서 점차적으로 내측으로 이동될 수 있다.

이때, 도 6에 나타난 바와 같이 가지관(330)은 회동관(310)의 회동방향을 따라 순차적으로 일정간격(d) 이동된 위치에서 각 주관(320)에 구성될 수 있다.

예를 들어, 도 5 및 도 6에 나타난 바와 같이 주관(320)이 4개인 경우, 도 5 및 도 6의 (a) 내지 (d)에 위치한 스크래퍼(340)가 이웃하는 스크래퍼(340)의 간격(D)의 1/4에 해당하는 일정간격(d)으로 순차적으로 이격됨으로써, 각 주관(320)에 연결되어 구성된 스크래퍼(340)의 회전에 의해 연소되는 석탄이 내측으로 이동될 수 있다.

여기서, 도 5의 (a) 내지 (b)에 나타난 가지관(330) 및 스크래퍼(340)의 위치는 이해를 돕기 위해 배치된 것으로, 회동관(310)이 시계방향으로 이동하게 되면, 각 주관(320)에 연결된 가지관(330) 및 스크래퍼(340)의 연결위치는 도 6의 (a) 내지 (d)에 나타난 연결관계에 따라 반시계방향으로 배치되야 함은 당연하다.

또한, 도 4에서 스크래퍼(340)는 판형으로 형성되어 나타나 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 내측면이 일정각도(θ)로 경사지게 형성된 형태라면 다양한 형상으로 변경될 수 있음은 물론이다.

이상에서 설명된 열풍공급장치(A)는 제1차연소실(200)에서의 발생된 연소기체에 포함된 오염물질을 제거하기 위하여 제2차연소실(400)에서 2차연소되므로, 상당히 높은 온도의 열풍(예를 들어, 800°이상)이 열풍공급관(402)을 통해 배출될 수 있다.

한편, 이 발명의 연소장치(A)에서 배출된 고온의 열풍을 사용하는 설비나 장치 중에는, 상대적으로 낮은 온도의 열풍(예를 들어, 슬러지건조기 등에서 사용되는 열풍의온도는 400° 내지 600°)을 이용하는 경우가 발생할 수 있다.

따라서, 이 발명의 연소장치(A)를 이용한 열풍공급장치는 필요에 따라 열풍공급관(402)에서 배출되는 열풍의 온도를 낮추어야 하는 경우가 발생할 수 있으며, 이를 위한 기술에 대해서는 하기에서 상세히 설명하기로 한다.

도 7은 이 발명에 따른 청정열풍을 생성하기 위한 고체연료용 연소장치를 이용한 열풍공급장치의 일 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 8은 도 7에 나타난 공기혼합기를 설명하기 위한 도면이다.

도 7을 참조하면, 청정열풍을 생성하기 위한 고체연료용 연소장치를 이용한 열풍공급장치(A')는, 이 발명의 연소장치(A)와 더불어 연소장치(A)의 제2차연소실(400)에서 공급되는 고온의 열풍과 저온의 외기를 혼합하여, 공급될 열풍의 온도를 조절하는 공기혼합기(600)를 포함할 수 있다.

또한, 공기혼합기(600)의 일측에는 외기공급용 송풍기(601)가 구성될 수 있으며, 외부설비에서 요구되는 열풍의 온도에 따라 외기의 공급량을 조절하기 위한 외기공급량 조절기(602)가 구성될 수 있다.

보다 구체적으로, 공기혼합기(600)는 도 8에 나타난 바와 같이 제2차연소실(400)에서 2차연소되어 열풍공급관(402)을 통해 공급되는 고온의 열풍이 이동하는 내관(610)과, 외기공급용 송풍기(601)를 통해 유입된 저온의 외기가 공급되어 이동하는 외관(620)의 이중관으로 구성될 수 있다.

따라서, 내관(610)을 통과하는 고온의 열풍과, 내관(610)과 외관(620) 사이로 이동하는 저온의 외기는, 혼합부(603)에서 혼합되어 외부설비로 공급될 수 있다.

이때, 혼합부(603)에서 열풍과 외기의 혼합이 원활하게 이루어지도록 하기 위하여, 도 8의 (a)에 나타난 바와 같이 내관(610)의 외측면에 나선유도용 스크루(Screw)(611)가 형성될 수 있다.

이에, 외기공급용 송풍기(601)를 통해 유입된 저온의 외기는, 나선유도용 스크루(611)에 의해 내관(610)의 외측면을 따라 나선으로 이동할 수 있으며, 이러한 나선이동의 회전력에 의해 열풍과 외기가 원활하게 혼합될 수 있다.

또한, 외기공급용 송풍기(601)는 나선유도용 스크루(611)의 형성방향에 대응하여, 도 8의 (b)에 나타난 바와 같이 내관(610)의 외측면에 접선방향으로 외기를 공급할 수 있다.

한편, 고온의 열풍과 저온의 외기가 급격하게 혼합되면, 각 기체간의 열교환에 따른 유동에 의해 공기혼합기(600)의 각 구성에 상당한 스트레스가 발생할 수 있으며, 공기혼합기(600)를 장기간 사용하게 되면 이러한 스트레스가 구조적인 이상이 발생될 수 있는 요인이 될 수 있다.

이에, 이 발명에서와 같이 외기가 내관(610)의 외측면을 따라 나선으로 이동하도록 하면, 열전도방식으로 내관(610)의 내부를 이동하는 열풍과 열교환이 이루어질 수 있도록 할 뿐만 아니라 열교환이 일어나는 길이가 증가되므로, 혼합부(603)에서 혼합되기 이전에 충분한 열교환을 통해 온도차이를 최소화할 수 있다.

다시 말해, 공기혼합기(600)는 도 8의 (b)에 나타난 바와 같이 제2차연소실(400)에서 공급되는 고온의 열풍(박스형 화살표)과, 나선이동으로 유도된 저온의 외기(실선화살표)가 열교환하는 열교환영역(r1) 및 열교환영역(r1)을 거쳐 열풍과 외기가 혼합되는 혼합영역(r2)으로 구분되도록 형성함으로써, 온도가 변환된 열풍이 안정적으로 공급되도록 할 수 있다.

이상에서 이 발명에 의한 청정열풍을 생성하기 위한 고체연료용 연소장치 및 이를 이용한 열풍공급장치에 대하여 설명하였다. 이러한 이 발명의 기술적 구성은 이 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 이 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다.

A : 열풍공급장치 A' : 열풍공급장치
100 : 연료공급기
200 : 제1차연소실 201 : 연료연소용버너
300 : 공기공급용 교반기
310 : 회동관 320 : 주관
330 : 가지관 340 : 스크래퍼(Scraper)
400 : 제2차연소실
500 : 배출물처리기
600 : 공기혼합기
601 : 외기공급용 송풍기 603 : 혼합부
610 : 내관 611 : 나선유도형 스크루(Screw)
620 : 외관

Claims

고체연료를 저장 및 공급하는 연료공급기(100);
상기 연료공급기(100)로부터 공급된 고체연료를 연소시키는 제1차연소실(200);
상기 연료공급기(100)로부터 상기 제1차연소실(200)의 가장자리로 공급되는 고체연료를 나선형으로 회전시키면서 중앙으로 이동시키며, 상기 제1차연소실(200) 내부로 연소용 공기를 공급하는 공기공급용 교반기(300);
상기 제1차연소실(200)의 상부에 연장되어 구성되며, 고체연료의 연소에 의해 발생된 연소가스를 2차연소하여 고온의 열풍을 공급하는 제2차연소실(400); 및
상기 제2차연소실(400)에서 공급되는 고온의 열풍과 저온의 외기를 혼합하여, 공급될 열풍의 온도를 조절하는 공기혼합기(600);를 포함하되,
상기 공기혼합기(600)는,
상기 제2차연소실(400)에서 공급되는 고온의 열풍이 이동하는 내관(610); 및
저온의 외기가 공급되어 이동하는 외관(620)을 포함하며,
상기 내관(610)의 외측면에 나선유도용 스크루(Screw)(611)가 형성되어, 상기 외관(620)으로 공급된 저온의 외기가 나선형으로 이동하도록 유도하는 것을 특징으로 하는 청정열풍을 생성하기 위한 고체연료용 연소장치를 이용한 열풍공급장치.
제 1항에 있어서,
상기 공기공급용 교반기(300)는,
상기 제1차연소실(200)의 중앙부 저면의 외부에서 내부로 관통되어 구성된 회동관(310);
상기 회동관(310)의 일측에서 상기 제1차연소실(200)의 가장자리방향으로 연장되도록 구성된 주관(320); 및
상기 주관(320)의 하부에서 상기 제1차연소실(200)의 바닥방향으로 연장되도록 구성된 적어도 하나의 가지관(330);를 포함하며,
상기 회동관(310), 주관(320) 및 가지관(330)은 내부가 공간적으로 연결되어 외부의 연소용공기가 상기 회동관(310)으로 유입되어 상기 주관(320)을 거쳐 상기 가지관(330)을 통해 상기 제1차연소실(200)의 내부로 공급되는 것을 특징으로 하는 청정열풍을 생성하기 위한 고체연료용 연소장치를 이용한 열풍공급장치.
제 2항에 있어서,
상기 공기공급용 교반기(300)는,
상기 가지관(330)의 하부종단부에 구성되어, 상기 제1차연소실(200)에서 연소되는 고체연료를 표면을 갈아엎으면서 연소공기와의 접촉면적을 증가시키는 스크래퍼(Scraper)(340);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 청정열풍을 생성하기 위한 고체연료용 연소장치를 이용한 열풍공급장치.
제 3항에 있어서,
상기 스크래퍼(340)의 내측면은,
상기 가지관(330)의 회전방향에 대한 접선방향을 기준으로 일정각도로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 청정열풍을 생성하기 위한 고체연료용 연소장치를 이용한 열풍공급장치.
제 4항에 있어서,
상기 공기공급용 교반기(300)는 적어도 두 개의 주관(320)을 포함하고,
상기 가지관(330)은,
상기 회동관(310)의 회동방향을 따라 순차적으로 일정간격 이동된 위치에서 각 주관(320)에 구성된 것을 특징으로 하는 청정열풍을 생성하기 위한 고체연료용 연소장치를 이용한 열풍공급장치.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1차연소실(200)은,
상기 공기공급용 교반기(300)의 회전방향에 대응하여, 상기 제1차연소실(200)의 가장자리부분에서 접선방향으로 연소열을 공급하는 연료연소용버너(201)를 포함하는 것을 특징으로 하는 청정열풍을 생성하기 위한 고체연료용 연소장치를 이용한 열풍공급장치.
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제 1항에 있어서,
상기 공기혼합기(600)는,
상기 나선유도용 스크루(611)의 형성방향에 대응하여, 상기 내관(610)의 외측면에 접선방향으로 외기를 공급하는 외기공급용 송풍기(601)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 청정열풍 발생을 위한 청정열풍을 생성하기 위한 고체연료용 연소장치를 이용한 열풍공급장치.
제 1항에 있어서,
상기 공기혼합기(600)는,
상기 제2차연소실(400)에서 공급되는 고온의 열풍과, 나선이동으로 유도된 저온의 외기가 열교환하는 열교환영역(r1); 및
상기 열교환영역(r1)을 거쳐 열풍과 외기가 혼합되는 혼합영역(r2)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 청정열풍 발생을 위한 청정열풍을 생성하기 위한 고체연료용 연소장치를 이용한 열풍공급장치.