KR101892718B1 - 폐열 회수율이 극대화된 소각 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체가 저장된 유체하우징(10); 상기 유체하우징(10)에 설치되며, 연료 연소에 의해 열과 배기가스가 발생하는 1차연소챔버(20); 상기 1차연소챔버(20)에서 이송된 배기가스가 유입되는 2차연소챔버(30); 상기 2차연소챔버(30)에 유입된 배기가스가 연소되도록 상기 2차연소챔버(30)로 산소를 공급하는 송풍기(40); 상기 2차연소챔버(30)에서 이송된 배기가스가 유입되어 가열되는 열교환챔버(50); 상기 열교환챔버(50)의 열이 상기 유체하우징(10)로 전달되도록 상기 열교환챔버(50)와 유체하우징(10)을 연결하는 연결관(60); 및 상기 열교환챔버(50)에서 이송된 배기가스가 배출되는 배기하우징(70);을 포함하는 폐열 회수율이 극대화된 소각 보일러에 관한 것이다.

Description

폐열 회수율이 극대화된 소각 보일러{Incineration boiler with maximized waste heat recovery rate}

본 발명은 보일러에 관한 것으로, 연료로 저가인 폐기물, 괴탄, 코크스 또는 목재 등을 사용하는 소각 보일러에 관한 것이다.

일반적으로 가스나 기름 연료는 열 효율이 높고, 사용상의 안전성과 관리에 우수한 장점이 있으나, 연료 소용 비용이 비교적 많이 소요되어서 비경제적인 문제점이 있었다.

이러한 문제점으로 인해 일반 농어촌이나, 하우스, 음식점 등에서는 저가의 연료인 괴탄, 코크스 또는 목재 등의 다양한 연료를 사용하는 보일러 장치를 이용하고 있었다.

이러한 보일러 장치로서, 한국등록특허 제1794527호는 보일러본체; 보일러본체의 상부와 주벽에 형성되어 서로 연통하는 물집; 보일러본체의 하측 내부에 형성한 연소실; 연소실입구에 설치되는 개폐판과, 개폐판 내면에 설치되어 연소실로 개방되고 상단에 펠릿 유입부가 형성되고 바닥에 펠릿 버너가 장치되며 송풍기가 구비되어 펠릿공급장치로부터 공급되는 펠릿을 공급받아 연소시키는 펠릿연소부; 연소실 바닥에 형성된 화목적재부; 연소실 바닥에 장치되어 내외로 출입될 수 있는 재받이; 연소실 상부측 물집속에 관로를 배치한 열교환부; 연소실에서 관로쪽으로 열기유입구를 형성하여 열기유입구에서 관로로 형성되는 제1회열실; 제1회열실의 반대측 단부에 형성한 제2회열실; 제2회열실의 반대측 보일러본체 외면에 형성한 배기부; 제1회열실과 제2회열실 사이에 가로방향으로 다열로 형성한 하부배기관; 제2회열실의 상부에서 배기부 쪽으로 가로방향으로 다열로 형성한 상부배기관; 상부배기관과 연통되는 배기부 내에 설치되어 연소가스를 배기연관으로 배출하는 배풍기; 보일러본체의 열교환부의 상측 물집 속에 설치되는 온수관; 보일러본체에 설치되어 펠릿연소부에 펠릿을 공급하는 펠릿공급장치;를 포함하여 이루어지고, 펠릿공급장치는 상부의 입구를 덮는 뚜껑이 부착되고 투입된 펠릿이 이송스크류 쪽으로 모이도록 경사벽을 설치하며 내부의 바닥면에 모터에 의해 동작하는 이송스크류를 설치하여, 이송관을 통해 펠릿을 펠릿연소부의 유입부로 공급하게 한 것을 포함하는 화목 펠릿 겸용보일러를 개시하였다.

그러나 종래기술은 배기가스에 불연소물질이 함유됨으로써, 연료의 연소효율이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 종래기술은 배기가스의 폐열을 회수하지 못하는 문제점이 있었다.

한국등록특허 제1794527호 (2017.11.01)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 연료의 연소효율을 극대화할 수 있고, 배기가스의 폐열 회수율을 극대화할 수 있는 폐열 회수율이 극대화된 소각 보일러를 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 폐열 회수율이 극대화된 소각 보일러(100)는 유체가 저장된 유체하우징(10); 상기 유체하우징(10)에 설치되며, 연료 연소에 의해 열과 배기가스가 발생하는 1차연소챔버(20); 상기 1차연소챔버(20)에서 이송된 배기가스가 유입되는 2차연소챔버(30); 상기 2차연소챔버(30)에 유입된 배기가스가 연소되도록 상기 2차연소챔버(30)로 산소를 공급하는 송풍기(40); 상기 2차연소챔버(30)에서 이송된 배기가스가 유입되어 가열되는 열교환챔버(50); 상기 열교환챔버(50)의 열이 상기 유체하우징(10)로 전달되도록 상기 열교환챔버(50)와 유체하우징(10)을 연결하는 연결관(60); 및 상기 열교환챔버(50)에서 이송된 배기가스가 배출되는 배기하우징(70);을 포함한다.

또한, 상기 2차연소챔버(30)는 내주면에 방사상으로 설치되는 내화벽돌(31)을 더 포함한다.

또한, 상기 열교환챔버(50)는 내부에 방사상으로 설치되며 상기 2차연소챔버(30)에서 이송된 배기가스가 통과하는 다수의 열교환관(51)을 더 포함한다.

또한, 상기 열교환챔버(50)와 배기하우징(70) 사이에 설치되어 상기 열교환챔버(50)에서 이송된 배기가스의 정체를 유도하는 정체유도챔버(80);를 더 포함한다.

또한, 상기 유체하우징(10)의 수위를 측정하는 수위센서(15);를 더 포함한다.

이에 따라, 본 발명에 따른 폐열 회수율이 극대화된 소각 보일러는 연료의 연소효율을 극대화할 수 있고, 배기가스의 폐열 회수율을 극대화할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 폐열 회수율이 극대화된 소각 보일러를 나타낸 정면도.
도 2는 본 발명에 따른 폐열 회수율이 극대화된 소각 보일러를 나타낸 측면도.
도 3은 본 발명에 따른 2차연소챔버, 열교환챔버, 정체유도챔버를 나타낸 단면도.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 폐열 회수율이 극대화된 소각 보일러를 나타낸 정면도, 도 2는 본 발명에 따른 폐열 회수율이 극대화된 소각 보일러를 나타낸 측면도이다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 폐열 회수율이 극대화된 소각 보일러(100)은 유체하우징(10), 1차연소챔버(20), 2차연소챔버(30), 송풍기(40), 열교환챔버(50), 연결관(60), 배기하우징(70)을 포함한다.

상기 유체하우징(10)은 유체가 저장되는 저장탱크이다. 이 때, 유체는 물이 이용될 수 있다.

상기 1차연소챔버(20)는 상기 유체하우징(10)에 설치되며, 연료 연소에 의해 열과 배기가스가 발생하여 상기 유체하우징(10)에 채워진 유체를 가열한다. 이 때, 상기 1차연소챔버(20)의 연료 연소에 의해 가열된 고온 유체는 고온 유체가 필요한 곳으로 공급된다.

또한, 상기 1차연소챔버(20)는 일면에 연료가 투입될 수 있는 개폐도어가 설치되며, 연료는 저가인 폐기물, 괴탄, 코크스 또는 목재를 사용할 수 있다.

상기 2차연소챔버(30)는 상기 1차연소챔버(20)에서 이송된 배기가스가 유입되어 배기가스의 재연소가 이루어지게 된다.

상기 송풍기(40)는 상기 2차연소챔버(30)에 유입된 배기가스가 연소되도록 상기 2차연소챔버(30)로 산소(혹은 대기중 공기)를 공급한다. 이에 따라, 상기 2차연소챔버(30)에 배기가스의 재연소가 이루어질 수 있는 환경이 조성되어 배기가스의 재연소가 이루어지게 된다.

상기 열교환챔버(50)는 상기 2차연소챔버(30)에서 이송된 배기가스가 유입되어 가열된다.

상기 연결관(60)은 상기 열교환챔버(50)의 열이 상기 유체하우징(10)로 전달되도록 상기 열교환챔버(50)와 유체하우징(10)을 연결한다. 이 때, 상기 연결관(60)은 상기 열교환챔버(50)의 외부 챔버와 유체하우징(10)를 서로 연결하여, 상기 유체하우징(10)의 유체와 상기 열교환챔버(50)의 열의 열교환이 이루어져서 유체가 가열된다.

상기 배기하우징(70)은 상기 열교환챔버(50)에서 이송된 배기가스가 배출된다.

이에 따라, 본 발명에 따른 폐열 회수율이 극대화된 소각 보일러(100)은 2차연소챔버(30)에서 배기가스의 재연소가 이루어져서 배기가스의 연료의 연소효율을 극대화할 수 있고, 열교환챔버(50)에서 배기가스의 열이 유체에 재흡수되어 배기가스의 폐열 회수율을 극대화할 수 있는 장점이 있다.

도 3은 본 발명에 따른 2차연소챔버, 열교환챔버, 정체유도챔버를 나타낸 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 2차연소챔버(30)는 배기가스의 열이 외부로 배출되지 않도록 내주면에 방사상으로 설치되는 내화벽돌(31)을 더 포함할 수 있다.

상기 내화벽돌(31)은 상기 배기가스의 열을 보온하는 역할을 한다. 또한, 상기 내화벽돌(31)의 내부에는 상변화물질이 내장될 수 있다.

또한, 상기 열교환챔버(50)는 내부에 설치되며 상기 2차연소챔버(30)에서 이송된 배기가스가 분할되어 통과하는 다수의 열교환관(51)을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 열교환챔버(50)의 내부에 유입된 유체와 다수의 상기열교환관(51)을 통과하는 배기가스의 열교환이 면접촉에 의해 이루어져서 유체가 가열된다.

또한, 상기 열교환챔버(50)는 다수의 상기열교환관(51)이 더 구성될 경우, 양단이 막힌 구조로 형성되며, 양단이 각각 상기 열교환관(51)의 양단과 관통 결합된다.

또한, 상기 폐열 회수율이 극대화된 소각 보일러(100)은 정체유도챔버(80)와, 수위센서(15)와, 연통관(90)을 더 포함할 수 있다.

상기 정체유도챔버(80)는 상기 열교환챔버(50)와 배기하우징(70) 사이에 설치되어 상기 열교환챔버(50)에서 이송된 배기가스의 정체를 유도한다. 이에 따라, 상기 열교환챔버(50)를 통과하는 배기가스의 유속이 저하되어 배기가스와 유체의 열교환 효율이 좀 더 증가하게 된다.

상기 수위센서(15)는 상기 유체하우징(10)의 수위를 측정하며, 상기 유체하우징(10)의 수위가 기준 수치 이하일 경우, 상기 유체하우징(10)으로 유체가 유입되도록 유체펌프(미도시)를 작동시킨다.

상기 연통관(90)은 상기 1차연소챔버(20)와 배기하우징(70)을 서로 연결하며, 상기 1차연소챔버(20)에서 발생하는 배기가스가 상기 배기하우징(70)으로 바로 배기되게 한다. 이는 상기 1차연소챔버(20)의 압력이 과도하게 상승하는 것을 방지하려는 것이다.

이 때, 상기 연통관(90)에는 솔레노이드밸브(미도시)가 설치되어 상기 1차연소챔버(20)의 압력이 기준수치 이상이 되는 것을 감지하면 자동으로 개방될 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

100 : 본 발명에 따른 폐열 회수율이 극대화된 소각 보일러
10 : 유체하우징
15 : 수위센서
20 : 1차연소챔버
30 : 2차연소챔버
31 : 내화벽돌
40 : 송풍기
50 : 열교환챔버
51 : 열교환관
60 : 연결관
70 : 배기하우징
80 : 정체유도챔버
90 : 연통관
F : 프레임

Claims (5)

1. 유체가 저장된 유체하우징(10);
   상기 유체하우징(10)에 설치되며, 연료 연소에 의해 열과 배기가스가 발생하는 1차연소챔버(20);
   상기 1차연소챔버(20)에서 이송된 배기가스가 유입되는 2차연소챔버(30);
   상기 2차연소챔버(30)에 유입된 배기가스가 연소되도록 상기 2차연소챔버(30)로 산소를 공급하는 송풍기(40);
   상기 2차연소챔버(30)에서 이송된 배기가스가 유입되어 가열되는 열교환챔버(50);
   상기 열교환챔버(50)의 열이 상기 유체하우징(10)로 전달되도록 상기 열교환챔버(50)와 유체하우징(10)을 연결하는 연결관(60); 및
   상기 열교환챔버(50)에서 이송된 배기가스가 배출되는 배기하우징(70);을 포함하며,
   상기 2차연소챔버(30)는 내주면에 방사상으로 설치되는 내화벽돌(31)을 포함하며,
   상기 내화벽돌(31)의 내부에 상변화물질이 내장되며,
   상기 열교환챔버(50)는 내부에 방사상으로 설치되며 상기 2차연소챔버(30)에서 이송된 배기가스가 통과하는 다수의 열교환관(51)을 포함하며,
   상기 열교환챔버(50)는 양단이 막힌 구조로 형성되며, 양단이 각각 상기 열교환관(51)의 양단과 관통 결합되는 폐열 회수율이 극대화된 소각 보일러.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 열교환챔버(50)와 배기하우징(70) 사이에 설치되어 상기 열교환챔버(50)에서 이송된 배기가스의 정체를 유도하는 정체유도챔버(80);를 더 포함하는 폐열 회수율이 극대화된 소각 보일러.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 유체하우징(10)의 수위를 측정하는 수위센서(15);를 더 포함하는 폐열 회수율이 극대화된 소각 보일러.

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