KR102092876B1 - 미분탄 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미분탄 보일러에 관한 것으로, 연소실을 형성하는 노벽과, 상기 연소실 내부로 연료를 분사하여 연소시키는 버너와, 상기 버너에서 분사되는 연료의 연소열에 의해 가열되는 온수를 공급할 수 있도록 상기 연소실 내부에 온수관이 배설되어 있도록 구성되는 보일러에 있어서,
상기 노벽을 감싸도록 형성되는 외벽과;
상기 노벽과 외벽 사이에 복수의 예열실이 일정간격으로 구분되는 상태로 형성되도록 일정간격으로 격설되는 복수의 칸막이와;
상기 복수의 예열실 각각의 바닥으로 외부 공기를 공급할 수 있도록 설치되는 복수의 송풍기와;
상기 복수의 예열실 각각의 상부에 하나씩 형성되는 복수의 공기 배출관과;
상기 복수의 공기 배출관을 통해 배출되는 공기를 연소실 내부로 공급하기 위하여 일단은 공기 배출관에 연결되고, 타단은 외벽과 노벽을 연소실과 연통하도록 배설되는 복수의 공기 공급관을 포함하도록 구성된 것을 특징으로 하는 발명이다.

Description

미분탄 보일러{Pulverized coal boiler}

본 발명은 미분탄 보일러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미분탄을 연소시키는 과정에서 공해물질인 질소산화물이 생성되지 않도록 하며, 연료인 미분탄의 연소효율을 높이는 동시에 열효율이 우수한 미분탄 보일러에 관한 것이다.

일반적으로 화력발전소에서 많이 사용하는 보일러는 미분탄 보일러와 유동층 보일러로 대별된다.

종래 기술의 미분탄 보일러는 연료인 미분탄을 연소소시키므로 연소효율이 높은 반면에 고온연소로 인해 대기환경에 유헤한 질소산화물이 생성되어 질소산화물을 처리할 수 있는 대형집진설비를 갖출 수 있는 대형발전소에서 채택하여 사용하고 있는 실정이다.

상기한 유동층 보일러는 굵은 알맹이 석탄을 연료로 하여 연소시키게 되므로 연소온도가 낮아 질소산화물 생성이 억제되는 대신에, 연소온도가 낮기 때문에 화염에서 수관으로 전달되는 전열효과를 높이기 위해 모래를 노의 아래쪽에서부터 위쪽으로 불어 올려 모래를 가열시키고, 가열된 모래가 노의 외곽에 설치되어 있는 수관벽을 타고 아래로 내려오게 함으로써 열효율을 상승시키도록 구성되어 있다.

상기와 같은 이유로 인해 연소효율이 높은 미분탄 보일러에서는 질소산화물의 생성을 억제하는 연구가 진행되고 있는 한편, 유동층 보일러의 경우는 규모를 확대시켜서 열효율을 높이게 하는 연구가 진행되고 있다.

그런데, 종래의 발전용 대형 미분탄 보일러는 분사노즐에서 분사되는 미분탄이 내,외부 수관벽 사이에 형성되어 있는 연소공간에서 연소하게 될 때 연소화염이 한 곳으로 집중되는 원기둥형 화염을 형성하기 때문에 화염이 집중되는 원기둥형 화염의 중심부는 고온으로 올라가 화이어 볼(fire ball)을 형성시키게 되는데, 이때 고온으로 올라간 화이어 볼의 온도가 1300℃ 이상으로 올라가게 되면 공기 중의 질소가 연소되어 질소산화물(NOX)을 대량 생성시키는 문제점이 있다.

상기한 질소산화물(NOX)은 인체에 유해한 물질인 동시에 대기환경 유해물질로 분류되고 있다.

또한 상기의 화이어 볼은 노의 가장자리에 배치된 수관벽에서 가장 먼곳의 노 중심부에서 형성되기 때문에, 그 온도가 높지만 수관벽의 내부를 따라 흐르는 물을 가열시켜 주는 데에는 복사열에 의한 열전달 이외에는 직접적인 영향을 주지 못하고, 발전소의 보일러에서 노의 상단에 배치되어 물을 증기로 만드는 수퍼히터 수관부와 절탄기 수관부를 거쳐 연도를 통해 빠져나가게 되므로 열효율이 90%를 넘지 못하고 있다.

또한 상기의 화이어 볼은 고온으로 높기 때문에 미분탄이 연소될 때 발생한 석탄재가 다시 고온의 화이어 볼에 의해 녹아서 클링커(clinker)를 생성하게 되고, 상기한 클링커가 수관벽에 달라붙어 열전도 효율을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

상기와 같이 종래의 미분탄 보일러는 노의 내부에서 미분탄 연료가 지나치게 고온으로 연소되기 때문에 공기 중의 질소가 연소되어 질소산화물을 생성시키게 될 뿐 아니라 클링커를 생성시키게 되므로 수관에 부착되는 클링커에 의해 열전달 효율을 떨어뜨리는 한편, 고온의 화염이 노의 중심부에서 형성되므로 연소의 가장자리에 배치되어 있는 수관벽은 노의 중심부에서 가장 먼 곳에 위치하게 되어 열효율이 낮게 되는 등의 문제점이 있다.

한편, 화력발전소에서 사용하는 대형 보일러의 효율을 1% 내지 2% 정도 높이는 것은 매우 어려울 뿐 아니라 이에 대한 연구기간은 상당히 오랜 기간이 필요하게 되며, 열효율을 1% 정도 높이게 될 경우에는 대량의 석탄을 절약할 수 있게 되므로 열효율이 우수한 미분탄 보일러에 대한 연구가 시급한 실정이다.

등록특허 제10-0764903호(2007. 10. 01. 공고) 등록특허 제10-0736186호(2007. 06. 29. 공고) 등록특허 제10-0372144호(2003. 01. 30. 공고)

본 발명은 종래 기술에서 나타나는 제반 문제를 감안하여 제안된 것으로, 미분탄 보일러를 점화하기 전에는 보일러 내부의 연소실에 데워진 공기를 주입하여 예열시킨 상태에서 점화하도록 함으로써 점화작동이 잘 이루지게 하며, 완전연소가 이루어지도록 하여 일산화탄소 및 미세먼지의 발생을 억제하는 동시에 열효율이 높은 미분탄 보일러를 제공하는데 목적을 두고 발명한 것이다.

본 발명은 상기와 같음 목적을 추구하기 위한 수단으로서,

연소실을 형성하는 노벽과, 상기 연소실 내부로 연료를 분사하여 연소시키는 버너와, 상기 버너에서 분사되는 연료의 연소열에 의해 가열되는 온수를 공급할 수 있도록 상기 연소실 내부에 온수관이 배설되어 있도록 구성되는 보일러에 있어서,

상기 노벽을 감싸도록 형성되는 외벽과;

상기 노벽과 외벽 사이에 복수의 공기예열실이 일정간격으로 구분되는 상태로 형성되도록 일정간격으로 격설되는 복수의 칸막이와;

상기 복수의 공기예열실 각각의 바닥으로 외부 공기를 공급할 수 있도록 설치되는 복수의 송풍기와;

상기 복수의 공기예열실 각각의 상부에 하나씩 형성되는 복수의 공기 배출관과;

상기 복수의 공기 배출관을 통해 배출되는 공기를 연소실 내부로 공급하기 위하여 일단은 공기 배출관에 연결되고, 타단은 외벽과 노벽을 연소실과 연통하도록 배설되는 복수의 공기 공급관;

을 구비하고 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 공기 공급관 각각에는 공기 배출관을 통해 공기 공급관으로 공급되는 공기를 순간 가열하여 연소실로 공급하기 위한 가열기가 하나씩 설치되어 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외벽과 이를 감싸도록 설치되는 보호벽 사이에는 단열재가 형성되어 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 보일러를 가동시킬 때에는 버너가 작동하기 전에 복수의 송풍기와 복수의 가열기가 작동하여 데워진 공기를 연소실에 공급하며, 상기 연소실 내부가 설정된 온도로 예열된 상태가 되면 버너가 작동하여 분사되는 연료를 연소시키게 되므로 연료의 연소효율이 향상되며, 상기 버너의 작동으로 연소실이 가열된 상태가 되면 복수의 가열기를 오프(off)시켜 연소실로 공급되는 공기가 과열되지 않도록 조절하는 동시에 연소실 내부로 공급되는 가열공기를 이용하여 연소실이 설정된 온도 이상으로 과열되지 않도록 조절할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한 보일러의 구조가 복잡하지 않아 중·소형으로 제작이 용이하고 제작비용이 저렴하며, 화력발전소에서 사용하는 대형 보일러의 용도로 제작하고자 할 때에는 설치비용을 절약할 수 있을 뿐 아니라 설치면적이 그리 크지 않아 보일러 설치 장소를 효율적으로 이용할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한 본 발명의 보일러는 질소산화물을 생성하지 않을 뿐 아니라 일산화탄소 및 미세먼지를 배출시키지 않게 되므로 친환경적으로 사용할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 보일러 설치시스템 구성도이며,
도 2는 본 발명의 보일러 설치상태를 나타낸 정면도이고,
도 3은 도 2의 A-A선 단면도이며,
도 4는 도 3의 B-B선 단면도이고,
도 5는 도 4의 C-C선 단면도이다.

본 발명에 의한 미분탄 보일러에 대한 구체적인 실시예를 첨부한 도면에 따라 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도면부호 1은 보일러를 나타내는 것으로, 상기 보일러(1)는 지상이나 지면에 구축된 지지구조물의 수평면에 고정 설치된다.

상기 보일러(1)는 연소실(10)을 형성하는 노벽(11)과 상기 연소실(10)로 연료를 분사하여 연소시키는 버너(12) 및 상기 버너(12)에서 분사되는 연료의 연소열로 물을 가열하여 공급하기 위한 온수관(13)이 연소실(10)의 내부에 나선형으로 배관 설치되는 구조로 구성될 수 있으며(도 4 참조), 또는 상기 온수관(13)은 도면에 도시되어 있지 않지만 상,하 지그재그상으로 배관 설치되는 구조로 구성될 수 있다.

또한 상기 보일러(1) 상부에는 연소실(10)에서 연소된 배기가스를 배출하는 배기관(14)이 형성되어 있으며, 상기 보일러(1)에는 배기관(14)으로 배출되는 배기가스에 포함되어 있는 오염물질을 제거하기 위한 집진시설(15)과, 상기 집진시설(15)을 경유하여 배출되는 배기가스에 물 등을 분사하여 오염물질을 걸러내기 위한 세척시설(16) 및 상기 세척시설(16)을 경유한 배기가스에서 폐열을 회수하기 위한 폐열회수시설(17) 등으로 구성되는 보일러 시스템이 구비되어 있다.(도 1 참조)

상기 보일러(1)에는 노벽(11)의 외주를 일정간격으로 이격된 상태로 감싸도록 형성되는 외벽(2)이 형성되어 있으며, 상기 노벽(11)과 외벽(2) 사이에 형성되는 공간에는 복수의 칸막이(21)가 일정간격으로 격설되어 있다.

또한 상기 노벽(11)과 외벽(2) 사이에는 일정간격으로 격설되는 복수의 칸막이(21)에 의하여 형성되는 복수의 공기예열실(3)과 버너설치부(4)가 형성되어 있으며, 상기 외벽(2) 외주에는 복수의 공기예열실(3)을 경유하는 공기를 보온하기 위한 단열재(22)와 상기 단열재(22)를 보호하기 위한 보호벽(23)이 형성되어 있다.

상기 복수의 공기예열실(3) 각각은 설명의 편의상 상기 버너설치부(4)를 기준하여 좌측부분에 형성된 1번 공기예열실(3-1 : 대표적으로 설명할 때에는 부호 '3'으로 기재하여 설명함)에서부터 시계방향을 향해 차례대로 2번 공기예열실(3-2 : 대표적으로 설명할 때에는 부호 '3'으로 설명함) 내지 10번 공기예열실(3-10 : 대표적으로 설명할 때에는 부호 '3'으로 설명함)이 각각 구분되어 있는 구조로 형성되어 있다.

상기한 복수의 공기예열실(3)은 1번에서부터 10번까지 한정하여 형성되는 것은 아니고, 그보다 적게 또는 많게 형성될 수도 있다.

상기 복수의 공기예열실(3) 각각의 상부에는 공기배출관(31)이 하나씩 돌출 형성되어 있으며, 상기 복수의 공기예열실(3) 각각의 하부에는 댐퍼(32)가 하나씩 설치되어 있으며, 상기 댐퍼(32)는 개폐가능한 구조로 구성되어 있다.(도 4 참조)

또한 상기 복수의 공기예열실(3) 각각의 하부에는 복수의 송풍기(5)가 하나씩 연결되어 있도록 구성되어 있는바, 상기 복수의 송풍기(5)는 공기예열실(6)과 같은 갯수(총 10대)로 배치되어 있도록 설치된다.

상기 복수의 송풍기(5) 각각은 외부로부터 공기를 흡입하는 흡입구(51)와 흡입된 공기를 배출하는 배출구(52)가 형성되어 있으며, 상기 배출구(42) 각각에는 복수의 공기예열실(3) 바닥으로 공기를 공급하기 위한 연결관(53)이 하나씩 연결되어 있다.(도 4 참조)

또한 상기 복수의 공기예열실(3) 각각의 하단에는 각 송풍기(5)의 송풍작동에 의해 연결관(53)으로 송풍되는 공기압에 의해 개방작동되고 공기가 송풍되지 아니할 때에는 자중에 의해 폐쇄작동하도록 구성되는 댐퍼(32)가 하나씩 설치되어 있다.

상기 버너설치부(4)에는 복수의 버너(12)가 설치되어 있으며, 상기 복수의 버너(12) 각각은 도면(도 2, 3, 5 참조)에 도시되어 있는 바와 같이 설치 높이는 상,중,하부의 위치에 높이가 각각 다르게 설치되고, 또한 일정각도로 이격되는 상태로 설치 각도가 각각 다르게 설치되어 있다.

상기 보일러(1)에 형성되어 있는 복수의 공기예열실(3) 각각의 상부에 하나씩 돌출 형성되어 있는 복수의 공기배출관(31) 각각에는 복수의 공기공급관(6)이 하나씩 연결되어 있으며, 상기 복수의 공기공급관(6) 각각은 설명의 편의상 1번 공기예열실(3-1)에 형성된 공기배출관(31)에는 1번 공기공급관(6-1 : 대표적으로 설명할 때에는 부호 '6'으로 설명함)이 연결된다.

또한 상기 복수의 공기공급관(6)들 중 버너설치부(4)를 기준하여 좌측부분에 설치되어 있는 1번 공기예열실(3-1)의 공기배출관(31)에 연결되는 1번 공기공급관(6-1)에서부터 시계방향을 향해 10번 공기예열실(3-10)의 공기배출관(31)에 연결되는 10번 공기공급관(6-10 : 대표적으로 설명할 때에는 부호 '6'으로 설명함)이 차례대로 공기예열실(3) 각각의 공기배출관(31)에 각각 연결되는 구조로 형성되어 있다.(도 3 참조)

상기한 복수의 공기공급관(6) 역시 1번에서부터 10번까지 한정하는 것은 아니고, 상기 복수의 공기예열실(3)과 같은 갯수로 구성된다.

상기 복수의 공기공급관(6) 각각의 일단(61)은 1번 내지 10번 공기예열실(3-1∼3-10)의 상부에 하나씩 돌출 형성되어 있는 공기배출관(31)에 연결되고, 타단(62)은 보일러(1) 하단부위의 외벽(2) 및 노벽(11)을 관통하여 연소실(10) 내부 중·하측으로 돌출하도록 설치되어 있다. 따라서 상기 복수의 공기예열실(3) 각각의 공기배출관(31)으로 배출되는 공기는 복수의 공기공급관(6)에 의하여 연소실(10)의 내측으로 공급되는 것이다.

또한 상기 복수의 공기공급관(6)들 중 일부는 연소실(10)의 내부로 공기를 공급하지 않고 다른 곳 예를 들면, 보일러(1)에 부설되어 있는 보일러 시스템을 구성하고 있는 터빈, 절탄기, 증발기, 과열기(미도시) 등으로 가열된 공기를 공급할 수 있도록 구성되어 있다.

그리고 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 1번 공기예열실(3-1) 상부에 형성되어 있는 공기배출관(31)에 연결되는 1번 공기공급관(6-1)과, 3번 공기예열실(3-3)에 형성된 공기배출관(31)에 연결된 3번 공기공급관(6-3)과, 4번 공기예열실(3-4)에 형성된 공기배출관(31)에 연결된 공기공급관(6-4)과, 6번 공기예열실(3-6)의 공기배출관(31)에 연결된 6번 공기공급관(6-6)과, 8번 공기예열실(3-8)의 공기배출관(31)에 연결된 8번 공기공급관(6-8) 및 10번 공기예열실(3-10)의 공기배출관(31)에 연결된 10번 공기공급관(6-10) 각각의 타단(62)은 보일러(1)의 외벽(2) 및 노벽(11)의 하측부분을 관통하여 연소실(10)의 하측부위로 공기를 공급하도록 구성되어 있되, 상기 공기공급관(6 : 6-1,6-3,6-4,6-6,6-8,6-10)들의 타단(62) 각각은 연소실(10)의 하측부위 사방에 일정간격으로 이격 설치되어 연소실(10)의 중·하측 부위에서 고르게 공기를 공급할 수 있는 구조로 구성되어 있다.

또한 상기 연소실(10)로 공기를 공급하도록 구성되는 1번, 3번, 4번, 6번, 8번, 10번 공기공급관(6-1,6-3,6-4,6-6,6-8,6-10) 각각에는 전기히터 등으로 구성된 복수의 가열기(7)가 한대씩 설치되어 있다.

상기 복수의 가열기(7) 각각은 공기공급관(6)으로 공급되는 공기를 순간 가열하도록 구성되어 있으며, 또한 상기 복수의 가열기(7) 각각은 자동으로 온/오프(on/off) 작동하도록 구성되어 있다. 예를 들면, 연소실(10) 내부의 온도가 설정된 온도(80℃)를 기준하여 그 이하일 때에는 상기 가열기(7)가 자동으로 온(on) 작동되어 공기공급관(6)으로 공급되는 공기를 가열하여 연소실(10)로 공급하도록 구성되어 있으며, 이와는 달리 연소실(10) 내부의 온도가 미리 설정된 온도(80℃) 이상일 때에는 상기 가열기(7)가 자동으로 오프(off) 작동되도록 구성되어 있다.

그리고 상기 복수의 공기예열실(3)의 각 하부에는 따로따로 공기를 공급하는 복수의 송풍기(5)가 설치되어 있으며, 상기 복수의 송풍기(5) 각각은 선택적으로 온/오프(on/off) 작동시킬 수 있도록 구성되어 있다.

상기 복수의 공기공급관(6)들 중 연소실(10)로 공기를 공급하지 않는 2번, 5번, 7번, 9번 공기공급관(6-2,6-5,6-7,6-9) 각각은 보일러 시스템을 구성하는 터빈, 절탄기, 증발기, 과열기(미도시) 등으로 공기를 공급하도록 구성되어 있다.

한편, 상기 복수의 공기공급관(6) 각각의 일단(61)들은 복수의 공기예열실(3) 각각의 상부에 돌출 형성되어 있는 공기배출관(31)에 연결되고, 타단(62)은 보일러(1)의 외벽(2)과 노벽(11)의 하부를 관통하여 연소실(10) 내부로 공기를 공급하도록 설치되어야 하며, 또한 상기 복수의 공기공급관(6)은 보일러(1)의 외부에 노출되는 상태로 배설될 수밖에 없기 때문에 복수의 공기공급관(6)들이 서로 엉키지 않도록 하기 위해 각 공기공급관(6)들은 도 2의 도시와 같이 설치 높이가 각기 다르게 형성되도록 설치하는 동시에 도 3의 도시와 같이 설치 각도를 각기 다른 각도로 설치하게 된다. 이에 따라 상기 복수의 공기공급관(6)에 하나씩 설치되는 복수의 가열기(7)들도 서로 간섭하지 않는 상태로 설치된다.

또한 상기 보일러(1)는 도 2의 도시와 같이 지면이나 지지구조물 위에 고정 설치되도록 구성되며, 도 3 및 도 5의 도시와 같이 원형 단면을 이루도록 구성될 수 있으며, 또는 도면에는 되어 있지 않지만 타원형이나 사각형 등으로 구성될 수 있다.

상기 버너설치부(4)에는 하나 또는 복수의 버너(12)가 설치되어 있으며, 상기 버너(12)가 도면(도 2, 3, 5 참조)에 도시되어 있는 바와 같이 3대가 설치될 경우에는 3대로 구성되는 복수의 버너(12)들은 각기 설치 높이(도2 참조)가 상,중,하부 등으로 각기 다를 뿐 아니라 일정각도(도 3, 5 참조)를 유지하는 상태로 이격되도록 설치된다.

상기 복수의 버너(12)는 미분탄을 연료로 하는 미분탄 버너로 구성되는 것이지만, 그렇다고 상기 복수의 버너(12)를 반드시 미분탄을 연료로 하는 버너로 한정하는 것은 아니다. 상기 복수의 버너(12)는 가스나 기름(석유, 벙커C유 등)을 연료로 하는 버너로 대체하여 구성할 수도 있다.

한편, 상기 보일러(1)의 연소실(10) 내부에 배관되어 있는 온수관(13)은 외부로부터 냉수를 공급받을 수 있도록 구성되어 있으며, 또한 상기 연소실(10) 내부에 설치되어 있는 온수관(13)에서 가열되는 고온의 온수는 외부의 온수사용처로 공급할 수 있도록 구성되어 있다.

따라서 상기 보일러(1)는 온수를 생산하여 온수를 필요로 하는 온수사용처로 온수를 공급할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

상기 보일러(1)의 연소실(10)에 연료가 연소되지 아니하는 상태에서 보일러(1)를 가동시키기 위해 보일러 작동스위치를 온(on) 작동시켰을 때 초기에는 복수의 버너(12)는 작동하지 않고, 복수의 송풍기(7)가 먼저 작동하도록 구성되어 있으며, 일정시간이 경과하여 연소실(10) 내부가 설정된 온도로 가열되었을 때 비로소 복수의 버너(12)가 연료를 분사하여 점화 및 연소작동을 수행하도록 구성되어 있다.

즉, 상기 보일러(1)의 작동스위치를 온(on) 작동키켰을 때에는 먼저, 상기 복수의 송풍기(7)들 중 1번, 3번, 4번, 6번, 8번, 9번, 10번 공기예열실(3-1,3-3,3-4,3-6,3-8,3-9,3-10)에 공기를 송풍하는 복수(6대)의 송풍기(7)와 복수의 가열기(7)가 온(ON) 작동하게 된다.

상기 복수의 송풍기(7)의 온작동으로 각 공기예열실(3 : 3-1,3-3,3-4,3-6,3-8,3-10)로 공기를 공급하는 송풍 초기에는 가열되지 아니한 공기가 공급되지만 상기의 1번,3번,4번,6번,8번,10번 공기공급관(6-1,6-3,6-4,6-6,6-8.6-9,6-10) 각각에 설치되어 있는 복수의 가열기(7)들이 온(ON) 작동된 상태에서는 상기 복수의 가열기(7)들의 가열작동에 의하여 상기한 각 공기공급관(6)으로 공급되는 공기는 복수의 가열기(7)의 가열작동에 의해 순간 가열되면서 연소실(10) 내부로 공급되는 상태가 된다.

상기와 같이 복수의 가열기(7)에 의해 가열되어 상기 연소실(10) 내부로 공급되는 가열 공기는 연소실(10) 내부의 노벽(11)을 가열하게 되며, 이에 따라 상기 연소실(10)의 노벽(11)이 가열된 상태가 되면 복수의 공기예열실(3) 각각의 바닥에 연결되어 있는 복수의 송풍기(5)에서 송풍되어 상기 복수의 공기예열실(3)로 유입되는 공기는 상부의 공기배출관(31)으로 이동하는 동안 가열되어 각 공기배출관(31)으로 배출되며, 상기 각 공기배출관(31)으로 배출되어 복수의 공기공급관(6)으로 공급되는 공기는 또다시 복수의 가열기(7)에 의해 가열되면서 연소실(10)로 공급되는 순환작동을 반복하게 되는데, 이와 같이 복수의 송풍기(7) 각각에서 송풍되는 공기가 복수의 가열기(7)에 의해 가열되어 연소실(10)로 공급되는 순환작동이 반복됨에 따라 상기 복수의 공기예열실(3)을 경유하는 공기는 고온으로 가열되어 연소실(10)에 공급되므로, 이에 따라 상기 연소실(10)은 가열된 공기에 의해 고온으로 가열되는 상태가 된다.

상기와 같이 보일러(1)의 연소실(10)이 가열된 공기에 의해 설정된 온도(예를 들어, 80℃ 내외)로 가열되었을 때에는 이를 도면에 도시하지 아니한 온도감지기가 감지하게 되며, 상기한 온도감지기(미도시)는 복수의 버너(12)를 순차적으로 작동시키게 되며, 이에 따라 상기 복수의 버너(12)는 순차적으로 연료를 분사하여 점화 및 연소시키게 되므로 연소실(10)이 가열되는 한편, 상기 연소실(10) 내부가 설정된 온도(80℃) 이상으로 상승된 상태가 되면 상기 복수의 가열기(7)는 오프(off) 작동하게 된다.

상기와 같이 순차적으로 연료를 분사하는 복수의 버너(12) 각각의 연소작동에 의하여 연소실(10)이 가열됨에 따라 복수의 송풍기(5)에서 송풍되어 상기 연소실(10) 주위에 일정간격으로 형성되어 있는 복수의 공기예열실(3)을 경유하게 되는 공기는 복수의 공기예열실(3)을 경유하는 과정에서 상기 연소실(10)의 열기에 의해 고온으로 예열되는 상태가 되며, 이와 같이 상기 연소실(10)의 열기에 의해 고온으로 에열된 공기가 연소실(10)로 공급되므로 상기 복수의 버너(12)에서 분사되는 연료의 연소효율을 향상된다.

또한 상기 복수의 공기공급관(6)을 통해 연소실(10)로 공급되는 공기는 예열된 상태로 복수의 버너(12) 각각에서 분사되어 연소하는 연료에 산소를 공급하게 되므로 연료의 완전연소가 이루어지게 되며, 또한 상기 연소실(10) 내부로 공급되는 가열된 공기는 복수의 버너(12)의 연소열기를 1300℃ 이하로 낮추는 작용을 하게 되므로 질소산화물(NOX)을 생성시키는 화이어 볼(fire ball) 현상이 나타나지 않도록 연소실(10)이 1300℃ 이하의 고온을 유지하도록 조절하는 동시에 상기 복수의 버너(12) 각각에서 분사되는 연료에 산소를 공급하여 완전연소시키는 작용을 하게 된다.

또한 상기 복수의 버너(10) 각각에서 분사되어 연소되는 화염은 연소실(10) 내부에 설치되어 있는 온수관(13)을 가열하게 되므로 고온으로 가열된 온수를 생산하여 공급할 수 있게 된다.

상기 보일러(1)의 연소실(10)에서 연소된 후 배기관(14)으로 배기되는 배기가스는 집진시설(15)과 세척시설(16) 및 폐열회수시설(17)을 차례대로 거치면서 배기가스에 포함되어 있는 유해물질은 제거되고, 폐열이 회수된 상태로 배기가스를 대기로 배출시키도록 구성되어 있으므로 상기 보일러(1)에서 배출되는 배기가스를 대기로 방출시키게 되더라도 대기환경을 오염시키지 않게 되는 것이다.

상기와 같은 본 발명은 복수의 버너(12)에 사용되는 연료를 미분탄으로 사용하게 되더라도 연료를 완전연소시킬 수 있으며, 또한 집진시설(15)과 세척시설(16)을 이용하여 분진 발생을 억제할 수 있을 뿐 아니라 폐열회수시설(17)을 이용하여 페열을 회수할 수 있다. 또한 연소실(10) 외주에 일정간격으로 형성된 복수의 공기예열실(3)을 경유하는 공기를 가열하여 연소실(10)로 공급하게 되므로 복수의 버너(12)에서 분사되는 연료를 완전연소시킬 수 있으므로 연소효율을 향상시키고 연료를 절감하는 효과가 있다.

또한 본 발명은 보일러(1)의 구조가 복잡하지 않고 부피도 그리 크지 않으므로 대·중·소형 등으로의 제작이 용이하고, 제작비용 및 설치비용을 절감할 수 있으며, 고온의 온수를 생산하여 공급할 수 있도록 하는 효과가 있다.

1 : 보일러 10 : 연소실
11 : 노벽 12 : 버너
13 : 온수관 14 : 배기관
15 : 집진시설 16 : 세척시설
17 : 폐열회수시설 2 : 외벽
21 : 칸막이 22 : 단열재
23 : 보호벽 3 : 공기예열실
4 : 버너설치부 5 : 송풍기
51 : 흡입구 52 : 배출구
53 : 연결관 6 : 공기공급관
61 : 일단 62 : 타단
7 : 가열기

Claims (3)

1. 연소실(10)을 형성하는 노벽(11)과, 상기 노벽(11)을 감싸도록 형성되는 외벽(2)과, 상기 연소실(10) 내부로 연료를 분사하여 연소시키는 버너(12)와, 상기 버너(12)에서 분사되는 연료의 연소열에 의해 가열되는 온수를 공급할 수 있도록 상기 연소실(10) 내부에 온수관(13)이 배설되어 있으며, 상기 연소실(10) 내부에 공기를 공급하기 위한 복수의 송풍기(5)를 구비하고 있도록 구성되는 보일러에 있어서,
   상기 노벽(11)과 외벽(2) 사이에 복수의 공기예열실(3)이 형성되도록 일정간격으로 격설되는 복수의 칸막이(21)와;
   상기 복수의 송풍기(5)로부터 복수의 공기예열실(3) 각각의 바닥으로 공급되는 공기를 상기 연소실(10) 내부로 공급하기 위하여 상기 복수의 공기예열실(3) 각각에 하나씩 형성되는 복수의 공기배출관(31)과;
   상기 복수의 공기배출관(31) 각각에 일단(61)이 연결되고, 타단(62)은 상기 외벽(2)과 노벽(11)을 관통하여 상기 연소실(10) 내부로 공기를 공급할 수 있도록 배설되는 복수의 공기공급관(6)과;
   상기 복수의 송풍기(5) 각각에서 송풍되는 공기를 가열하되, 상기 연소실(10) 내부의 온도가 미리 설정된 온도 이하일 때에는 온(on) 작동되고, 상기 연소실(10) 내부의 온도가 미리 설정된 온도 이상일 때에는 오프(off) 작동되는 가열기(7);
   를 포함하도록 구성된 것을 특징으로 하는 미분탄 보일러.
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