KR100923109B1 - A combustion apparatus of solid fuel and operation control method thereof - Google Patents
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Abstract
목질계 연료, 임·농업 부산물을 이용한 고형 탄화 연료 및 RDF를 단독 또는 혼합 연소 시 최적의 연소효율을 유지할 수 있도록 한 고체 연료 연소 장치 및 그 운전 제어 방법이 제공된다. 상기 고체 연료 연소 장치의 운전 제어 방법은 고체 연료를 이송하는 컨베이어 벨트 양측에 높이 방향으로 일정간격에 대해 적외선 센서를 설치하여 연료의 높이를 감지하는 단계와, 상기 컨베이어 벨트에 의해 이송되어 스크류 피이더로 공급되는 부분 하단의 첫 부분부터 3개소 중앙에 압전센서를 설치하여 연료의 중량을 감지하는 단계와, 상기 적외선 센서 및 압전센서 신호로부터 연료 혼합율을 추정하여 단위 중량당 열량을 계산하는 단계와 연소실의 상부온도를 측정하는 단계와, 상기의 각 단계를 연동시켜 상기 연소실의 상부온도를 일정범위 내에서 제어함으로써 연소시스템이 고효율이 되도록 최적으로 제어하는 단계를 포함하여 이루어져 있다.
목질계 연료, 바이오매스, 우드-칩, RDF, 고체연료, 고형탄화연료, 연소제어.
Provided are a solid fuel combustion device and an operation control method for maintaining optimum combustion efficiency in a single or mixed combustion of wood fuel, solid carbonated fuel using forest and agricultural by-products, and RDF. The operation control method of the solid fuel combustion apparatus includes installing an infrared sensor at a predetermined interval in a height direction on both sides of a conveyor belt for conveying solid fuel to detect a height of fuel, and being fed by the conveyor belt to feed a screw feeder. Installing a piezoelectric sensor in the center of the three places from the first lower part of the lower part to detect the weight of the fuel, and calculating the amount of heat per unit weight by estimating the fuel mixing ratio from the infrared sensor and the piezoelectric sensor signal and the combustion chamber Measuring the upper temperature of the, and by interlocking each step of the control step of controlling the upper temperature of the combustion chamber within a predetermined range comprises the step of optimally controlling the combustion system to be high efficiency.
Wood fuel, biomass, wood-chip, RDF, solid fuel, solid carbon fuel, combustion control.
Description
본 발명은 고체 연료 연소 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 목질계 연료(wood fuel), 임·농업 부산물을 이용한 고형 탄화 연료 및 RDF(Refuse Derived Fuel)를 단독 또는 혼합 연소 시 최적의 연소효율을 유지할 수 있도록 한 고체 연료 연소 장치 및 그 운전 제어 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a solid fuel combustion device and a control method thereof, and more particularly, to optimally use wood fuel, solid carbonized fuel using forest and agricultural by-products, and refrigerated fuel (RDF) alone or in mixed combustion. The present invention relates to a solid fuel combustion device and an operation control method for maintaining the combustion efficiency thereof.
기후변화에 관한 유엔 기본협약(United Nations Framework Convention on Climate Change)에 대응하기 위해 산림자원이 풍부한 스웨덴, 오스트리아 등을 중심으로 자연적으로 자연에 버려지는 목재 또는 간벌목을 통하여 얻어지는 목재를 열병합발전용 연료로 적극 활용하고 있다. 또한, 영국에서도 목재 및 갈대, 옥수수대 등을 열병합발전 연료로 적극 활용하고 있으며, 국내에서는 목질계를 칩으로 만든 연료를 이용하여 서대구 공단에 현재 열병합발전 연료로 사용하고 있다. In order to cope with the United Nations Framework Convention on Climate Change, woods obtained through natural or timber that are naturally discarded in nature, such as Sweden and Austria, which are rich in forest resources, are used for cogeneration. It is actively utilized as. In addition, in the UK, wood, reeds and corn stalks are actively used as cogeneration fuels, and in Korea, they are currently used as cogeneration fuels in Seodaegu Industrial Complex using fuel made of wood chips.
또한, 2005년 2월 교토의정서가 공식 발효됨에 따라 세계 각국은 온실가스 발생량을 줄일 수 있는 근본적 대책인 신재생에너지의 개발 및 보급에 노력하고 있다. 유럽의 주요 산업 선진국들은 1990년대 초부터 재생에너지 상용화 정책을 추진해온 결과, 열에너지수요의 최고 50% 이상을 바이오매스(Biomass)를 활용한 BMDH(Biomass District Heating Plants) 시스템에서 담당하고 있다. In addition, with the Kyoto Protocol officially entering into force in February 2005, countries around the world are striving to develop and disseminate renewable energy, a fundamental measure to reduce greenhouse gas emissions. Leading industrialized countries in Europe have been promoting renewable energy commercialization since the early 1990s, resulting in up to 50% of thermal energy demand in the Biomass District Heating Plants (BMDH) system using biomass.
목질계 바이오매스 우드칩(wood biomass woodchips)은 회분함량이 3∼5wt% 포함되어 있으나 연료로 활용하는데 기술적 문제가 없으며 수분함량이 낮아 별도의 건조공정이 필요치 않기 때문에 그 이용이 날로 증가하는 추세이다. BMDH 시스템에서의 단위시설 중에서 연료운반 및 투입장치는 컨베이어(conveyor) 및 스크류 피더(screw feeder)가 널리 이용되고, 연소로는 경사형 무빙 그레이트(moving grate) 연소로가 일반적으로 사용되고 있다. Wood biomass woodchips contain ash content of 3 ~ 5wt%, but there is no technical problem to use them as fuel, and their usage is increasing because they do not need a separate drying process because of low water content. . Among the units in the BMDH system, fuel transport and input devices are widely used as conveyors and screw feeders, and combustion furnaces are generally used as moving grate combustion furnaces.
목질계 연료 및 고형탄화연료를 연소시키는 것과 관련된 종래 기술로는 특허등록 제10-0530186호(2005. 11. 15. 등록, "고체연료 연소장치", 이하 "등록특허 1"이라 함), 실용신안등록 제20-0193841호(2000. 08. 16. 등록, "열효율을 극대화시킬 수 있도록 한 연소장치", 이하 "등록고안"이라 칭함) 및 특허등록 제10-0710491호(2007. 04. 16. 등록, "폐기물 소각 시스템 및 폐기물 소각방법", 이하 "등록특허 2"라 칭함)를 그 예로 들 수 있다. Conventional techniques related to burning wood-based fuels and solid carbide fuels include Patent Registration No. 10-0530186 (registered on November 15, 2005, "Solid Fuel Combustion Device", hereinafter referred to as "
상기 등록특허 1은 음식물 쓰레기를 고형화한 뒤 이를 연소시키기 위한 연소장치로서, 투입되는 연료의 종류와 크기에 관계없이 단순히 스크류 피더를 통해 고형화된 고체 연료를 연소장치의 연소로의 내부로 공급하는 구조로 되어 있다. 또한 상기 등록고안은 목재나 여타의 농촌지역에서 발생되는 연소용 쓰레기를 사용하는 보일러의 연소장치로서, 연소장치의 연소부 내부에 연료를 투입할 때에는 스크류 피더를 통해서 공급하되, 연소실 내부에서 회전을 하면서 입자가 작은 것부터 투입되도록 하고 입자가 큰 것은 투입부를 통해서 연소되면서 연소실의 내부로 투입하도록 한 구조로 되어 있다. 그러나, 상기 등록특허 1과 등록고안은 모두 외부로부터 연소로(연소실)의 내부로 고형연료가 투입되어 연소 시, 연소로내의 연소상태를 전혀 고려하지 않고 연료를 연소로의 내부로 지속적으로 공급함으로써 연소실내의 연소불안정을 가져올 위험성이 매우 크다. The
한편, 상기 등록특허 2는 열분해로와 아연소실, 촤(char)연소실 및 연소실을 두고 아연소실의 내부온도와 배가스 산소농도를 측정하여 유입공기량을 제어함으로써 연소상태를 최적으로 제어하도록 구성되어 있다. 그러나 등록특허 2의 경우에도 폐목재만 연소시켰을 경우에 비해 폐목재-폐플라스틱 혼합 폐기물을 연소시킨 경우 그 온도차가 최대 약 150도씨를 상회하는 문제점(등록특허 2의 등록공보에 첨부된 도 2 및 관련 설명을 참조할 것)이 나타난다. 이 경우 폐목재 연료에 이어 이들 혼합연료가 보일러용 연료로 투입되는 경우 연소 온도차로 인하여 보일러 부하변동이 급격하게 발생하여 부하변동을 일정하게 유지하는 보일러 시스템에서는 사용이 곤란한 문제가 발생한다. On the other hand, Patent No. 2 is configured to optimally control the combustion state by controlling the amount of inlet air by measuring the internal temperature and the exhaust gas oxygen concentration of the zinc chamber having a pyrolysis furnace, a zinc chamber, a char combustion chamber and a combustion chamber. However, even in the case of Registered Patent 2, when the waste wood-waste plastic mixed waste is combusted compared to the case where only the waste wood is combusted, the difference in temperature is more than about 150 degrees C (FIG. 2 and FIG. See the related description). In this case, when these mixed fuels are added to the fuel for the boiler after the waste wood fuel, the boiler load fluctuates rapidly due to the combustion temperature difference, and thus it is difficult to use the boiler system in which the load fluctuation is kept constant.
따라서 본 발명은 상기한 문제점들을 해결하고자, 목질계 바이오매스 우드 칩뿐만 아니라 임·농업 부산물을 이용한 고형탄화 연료 및 RDF가 혼합된 고체연료의 연소 시 최적의 연소효율을 유지할 수 있는 고체 연료 연소장치 및 그 운전 제어 방법을 제공하고자 한다. Therefore, in order to solve the above problems, the present invention provides a solid fuel combustion apparatus capable of maintaining an optimal combustion efficiency when burning solid carbon fuel and RDF mixed solid fuel using wood-based biomass wood chips as well as forest and agricultural by-products. And to provide a driving control method thereof.
본 발명의 따른 목적은 목질계 바이오매스 연료 이외에 임·농업 부산물을 이용한 고형탄화 연료 및 RDF을 혼합한 고체 연료의 연소 시 연소장치의 연소효율이 고효율이 되도록 하는 고체 연료 연소 제어 장치 및 최적 운전 제어 방법을 제공함에 있다. It is an object of the present invention to provide a solid fuel combustion control device and an optimum operation control in which the combustion efficiency of a combustion device becomes high in the combustion of a solid carbon fuel and a solid fuel mixed with RDF in addition to woody biomass fuels. In providing a method.
본 발명의 또 다른 목적은 연소로의 내부로 투입되는 고체연료의 비중에 따른 열량을 산출하고, 상기 산출된 투입연료의 열량과 연소로내의 연소온도에 적응하여 연료의 투입속도, 연소실내의 연소공기량을 조절하여 최적의 연소효율로 고체 연료를 연소시키는 고체 연료 연소장치 및 그 운전 제어 방법을 제공함에 있다. Still another object of the present invention is to calculate the calorie value according to the specific gravity of the solid fuel introduced into the combustion furnace, the fuel input rate, the combustion in the combustion chamber by adapting the calorie of the input fuel and the combustion temperature in the combustion furnace Disclosed is a solid fuel combustor and an operation control method for combusting a solid fuel at an optimum combustion efficiency by adjusting an air amount.
상기에서 고체 연료는 바이오매스 우드칩, RDF 또는 볏짚이나 옥수수대, 수수대, 과수나무의 가지치기 후의 부산물 및 간벌 등을 통해서 나오는 목재를 이용한 고형 탄화 연료를 포함하는 것이다. The solid fuel includes solid carbonized fuel using wood from biomass wood chips, RDF or rice straw or corn stalks, sorghum, by-products and thinning of fruit trees.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 연료투입구, 연소공기 투입구 및 회분 배출구가 일측면 상부와 타측면 하부에 각각 형성되고 그 내부에 소정 크기의 연소실이 마련되며 무빙제어신호에 응답하는 속도로 상기 연료 투입구로 투입된 고형 연료를 상기 회분 배출구 측으로 이송하는 무빙 그레이트(moving grate) 및 상기 연소실의 상부 온도를 감지하는 온도 감지기를 가지는 연소로 본체와; 이송제어신호에 대응하는 속도로 연료저장기에 저장된 고체 연료를 상기 연소로 본체의 연료 투입구 측으로 이송시키며, 상기 이송되는 고체 연료의 겉보기 부피를 감지하고 이를 상기 고체 연료의 부피감신호로 출력하는 연료부피 감지기를 내장하는 연료이송장치와; 상기 연료이송장치와 상기 연소로 본체의 연료투입구의 사이에 설치되어 연료투입 제어신호에 대응하는 속도로 상기 이송된 고체 연료를 상기 연료투입구로 공급하며, 상기 연료투입구로 공급되는 연료의 무게를 감지하는 연료중량 감지기를 내장하는 스크류 피더(screw feeder)와; 압입송풍제어신호에 대응하는 풍량으로 연소공기를 상기 연소로 본체의 연소공기 투입구로 압입 송풍하는 압입송풍기와; 상기 고체연료의 기본 비중과 그 열량에 대응하는 이송제어신호를 상기 연료이송장치로 공급하고, 상기 감지된 고체 연료의 부피 감지신호와 연료중량 감지신호로서 투입된 연료의 비중에 따른 열량을 산출하고, 상기 산출된 투입 연료의 열량에 대응하여 상기 이송 제어 신호를 조절하며, 상기 감지된 연소실 상부온도와 상기 투입되는 고체 연료의 비중에 따라 상기 이송제어신호, 연료투입제어신호, 압입송풍제어신호를 가감속하는 제어유닛으로 구성함을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a fuel inlet, a combustion air inlet, and an ash outlet, respectively, formed on one side of an upper side and a lower side of a side, and a combustion chamber having a predetermined size is provided therein, and at a speed that responds to a moving control signal. A combustion furnace body having a moving grate for transferring the solid fuel introduced into the fuel inlet to the ash outlet and a temperature sensor for sensing an upper temperature of the combustion chamber; A fuel volume detector which transfers the solid fuel stored in the fuel reservoir to the fuel inlet side of the combustion furnace body at a speed corresponding to a transfer control signal, and detects the apparent volume of the transferred solid fuel and outputs it as a volume reduction signal of the solid fuel. A fuel transfer device having a built-in; Installed between the fuel feeder and the fuel inlet of the combustion furnace body to supply the conveyed solid fuel to the fuel inlet at a speed corresponding to a fuel inlet control signal, and detect the weight of the fuel supplied to the fuel inlet. A screw feeder having a fuel weight detector configured to; A press-fit blower which press-fits and blows combustion air into the combustion air inlet of the combustion main body at a flow rate corresponding to a press-in blow air control signal; Supplying a transfer control signal corresponding to the basic specific gravity of the solid fuel and its heat amount to the fuel transfer device, calculating a calorie value according to the specific gravity of the fuel injected as the volume detection signal and the fuel weight detection signal of the detected solid fuel, The transfer control signal is adjusted according to the calculated calorific value of the input fuel, and the transfer control signal, the fuel input control signal, and the press-in blowing control signal are added or subtracted according to the detected combustion chamber upper temperature and the specific gravity of the injected solid fuel. Characterized in that it consists of a control unit belonging.
상기 연소로 본체의 하부에는 상기 압입송풍기에 의하여 공급되는 연소용공기를 공급하는 공기투입구가 형성되어 상기 압입송풍기의 압입송풍에 의하여 연소실 하부에서 그 상부로 공기를 분출하도록 하는 것이 바람직하다.An air inlet for supplying the combustion air supplied by the press injection blower is formed at the lower portion of the combustion furnace main body to blow air from the lower portion of the combustion chamber to the upper portion by the press injection blow air of the press injection blower.
상기 연소로 본체의 연소실내 연소반응영역의 종단에는 공기와 회분의 운동량을 소산시켜 상기 회분이 상기 연소반응영역으로 유입되는 것을 방지하기 위한 소정 높이의 회분역류 방지벽이 형성된다. At the end of the combustion reaction zone in the combustion chamber of the combustion body, a ash flow preventing wall having a predetermined height is formed to dissipate the momentum of air and ash to prevent the ash from flowing into the combustion reaction zone.
바람직하기론, 상기 연료부피 감지기는 두 개의 회전롤러를 감싸고 있는 컨베이어 벨트의 좌, 우에 설치된 수직폴(vertical pole)과, 상기 수직-폴의 대향 면에 등간격으로 설치되어 상기 컨베이어 벨트에 실려 이송되는 고체연료의 겉보기 부피를 감지하는 다수의 적외선 센서로 구성되어 있다. Preferably, the fuel volume sensor is a vertical pole installed on the left and right of the conveyor belt surrounding the two rotary rollers, and is installed at equal intervals on opposite sides of the vertical pole to be carried on the conveyor belt It consists of a number of infrared sensors that detect the apparent volume of solid fuel.
바람직하기론 상기 적외선 센서들의 상하 설치 간격은 3~5Cm로 하는 것이 바람직하다. Preferably the vertical installation interval of the infrared sensors is preferably set to 3 ~ 5cm.
상기 연료중량 감지기는 스크류 튜브와 그에 삽입된 스크류 블레이드(blade)의 사이의 중앙 하부의 대응 위치에 부착 설치되어 상기 스크류 블레이드에 의해 이송되는 상기 고체연료의 중량에 대응하는 전압을 발생하는 압전 센서(piezoelectric sensor)로 구성하는 것이 바람직하다. The fuel weight sensor is a piezoelectric sensor attached to the corresponding position in the lower center between the screw tube and the screw blade inserted into the piezoelectric sensor for generating a voltage corresponding to the weight of the solid fuel transported by the screw blade ( piezoelectric sensor).
본 발명의 다른 견지(aspect)에 따른 고체연료 연소장치의 운전제어방법은 연료운반과 투입장치에는 컨베이어, 스크류 피더가 이용되고, 경사형 무빙 그레이트(moving grate)의 연소로를 가지는 연소장치에 매우 유용하게 적용되며, 상기 컨베이어의 벨트의 좌, 우측의 수직 방향에 일정한 간격으로 적외선센서를 설치하여 상기 컨베이어 벨트를 통해 이송되는 고체연료의 높이를 감지하는 단계와; 상기 스크류 피더의 블레이드 사이의 하부에는 압전센서를 설치하여 블레이드의 회전에 의해 상기 연소로에 투입되는 고체연료의 중량을 감지하는 단계와; 상기 감지된 고체 연료의 부피와 중량에 의하여 투입되는 고체 연료의 비중을 산출하고, 상기 산출된 고체 연료의 비중에 의해 단위 중량당 열량을 산출하는 단계와; 상기 연소로내의 상부온도를 감지하고, 상기 감지된 연소로의 상부온도가 미리 설정된 허용오차 범위내로 추종되도록 상기 연소로에 공급되는 연소공기투입량과 상기 컨베이어 및 스크류 피더의 이송속도를 제어하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, the operation control method of a solid fuel combustion device is very suitable for a combustion device having a fuel feeder and an input device, a conveyor and a screw feeder, and a combustion furnace having a tilting moving grate. It is usefully applied, the step of detecting the height of the solid fuel transported through the conveyor belt by installing an infrared sensor at regular intervals in the vertical direction of the left and right of the belt of the conveyor; Installing a piezoelectric sensor in a lower portion between the blades of the screw feeder to detect the weight of the solid fuel introduced into the combustion furnace by rotating the blades; Calculating specific gravity of the solid fuel injected by the detected volume and weight of the solid fuel, and calculating calories per unit weight based on the calculated specific gravity of the solid fuel; Sensing an upper temperature in the combustion furnace and controlling an input amount of combustion air supplied to the combustion furnace and a conveying speed of the conveyor and screw feeder such that the detected upper temperature of the combustion furnace follows a preset tolerance range; Characterized in that made.
본 발명의 또 다른 견지에 다른 연소장치의 운전제어방법은 연료운반과 투입장치는 컨베이어와 스크류 피더가 이용되고, 일측면에는 연료투입구가 형성되고 상기 연료투입구의 상부와 하측면에는 연소용 공기투입구가 형성된 경사형 무빙 그레이트(moving grate)의 연소로를 포함하는 고체 연료 연소 장치의 운전 제어 방법에 있어서, (a) 운전 개시에 응답하여 목질계 바이오매스 우드-칩 연료 투입 시의 기준 비중과 열량을 설정하고, 초기 상기 컨베이어의 이송속도를 설정하는 단계와; (b) 상기 컨베이어를 통해 이송되는 고체연료의 부피와 상기 스크류 피더에 의해 상기 연소실로 투입되는 고체연료의 중량을 감지하는 단계와; (c) 상기 (b) 단계에서 감지된 고체연료의 부피와 중량으로 고체연료의 비중(밀도)을 산출하고, 상기 산출된 비중 값을 기초로 하여 미리 설정된 밀도-열량 테이블로서 상기 투입되는 고체연료의 열량을 계산하는 단계와; (d) 상기 계산된 투입 연료의 열량과 상기 기준 열량과의 비만큼 상기 컨베이어의 이송속도를 조절하는 단계와; (e) 상기 연소로 내의 상부온도를 감지하는 단계와; (f) 상기 (a)단계의 기준 비중 값과 (c)단계에서 산출된 고체연료의 비중 값과 (e)단계에서 감지된 연소로 내의 상부온도 및 미리 설정된 목표온도의 허용오차 범위의 값을 이용하여 상기 연료투입구측 상부 및 무빙 그레이트의 하부에 형성된 공기투입구로 공급되는 공기압입량을 제어하는 단계를 포함하여 이루어져 있다. In another aspect of the present invention, the operation control method of the combustion device is a fuel transport and the input device is a conveyor and a screw feeder, the fuel inlet is formed on one side and the combustion air inlet on the upper and lower sides of the fuel inlet A method for controlling the operation of a solid fuel combustion apparatus comprising a combustion furnace having a tilted moving grate in which a fuel cell is formed, the method comprising: (a) a reference specific gravity and calorific value at a time of inputting wood-based biomass wood-chip fuel Setting a initial feed rate of the conveyor; (b) sensing the volume of solid fuel conveyed through the conveyor and the weight of solid fuel introduced into the combustion chamber by the screw feeder; (c) calculating the specific gravity (density) of the solid fuel based on the volume and weight of the solid fuel detected in the step (b), and inputting the solid fuel as the density-calorie table preset based on the calculated specific gravity value. Calculating a calorific value of; (d) adjusting a conveying speed of the conveyor by a ratio between the calculated calorific value of input fuel and the reference calorific value; (e) sensing an upper temperature in the furnace; (f) the specific gravity value of step (a), the specific gravity value of solid fuel calculated in step (c), and the value of the tolerance range of the upper temperature and the predetermined target temperature in the combustion furnace detected in step (e). And controlling the air inlet amount supplied to the air inlet formed at the upper portion of the fuel inlet side and the lower portion of the moving grate.
상기 고체 연료 연소 장치의 운전 제어 방법은 상기 목질계 바이오매스 우드-칩 연료 투입 시의 기준 비중과 (c)단계에서 산출된 비중의 대소에 따라 상기 컨베이어, 스크류 피더 및 무빙 그레이트의 이송속도를 가감속하는 단계를 더 포함함을 특징으로 한다. The operation control method of the solid fuel combustion device is to reduce the feed rate of the conveyor, screw feeder and moving great according to the magnitude of the specific gravity of the wood-based biomass wood-chip fuel and the specific gravity calculated in step (c). It further comprises belonging step.
본 발명에 따르면 연료이송 컨베이어에 설치된 적외선 센서, 스크류 피더에 설치된 압전센서를 이용하여 고체 연료의 밀도, 즉, 비중을 자동으로 연산하여 단위 고체 연료 중량당 발열량을 자동으로 도출하여 컨베이어의 이동 속도, 연소실내 공기압입 속도를 자동적으로 조절함으로써 연소장치를 최대의 효율로 운전할 수 있다. 이로 인해 목질계 바이오매스 우드 칩, 고형탄화연료, 고형연료제품 RDF등과 같은 고체연료의 밀도 및 열량만 초기에 설정이 되어 있으면 어떤 비율로 이들 연료들이 혼합되어 있든 간에 연소장치로 투입되는 연료의 열량 계산이 가능하여 연소실내로의 이송속도 및 공기분사속도를 자동적으로 능동제어 하여 연소부하 변동 없이 최적의 연소효율을 가져올 수 있다.According to the present invention, by using the infrared sensor installed on the fuel transfer conveyor, the piezoelectric sensor installed on the screw feeder automatically calculates the density of the solid fuel, that is, specific gravity, and automatically derives the calorific value per unit solid fuel weight, thereby moving the conveyor speed, By automatically adjusting the air inlet speed in the combustion chamber, the combustion device can be operated at maximum efficiency. As a result, if only the density and calories of solid fuels such as wood-based biomass wood chips, solid carbon fuels, and solid fuel products RDF are initially set, the amount of heat of fuel input to the combustion apparatus in whatever proportion these fuels are mixed It is possible to calculate the feed rate and the air injection speed into the combustion chamber automatically, so that the optimum combustion efficiency can be obtained without fluctuation of combustion load.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 보다 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 하기에 설명되는 본 발명의 실시 예는 당업자에게 본 발명의 사상을 충분하게 전달하기 위한 것임에 유의하여야 한다. 또한, 고체연료를 연소하는 연소장치의 기술분야에서 자명한 기술적 구성요소 및 그에 대한 상세한 설명은 생략됨에 유의 바란다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth. It should be noted that the embodiments of the present invention described below are intended to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. In addition, it is noted that technical components and detailed descriptions that are obvious in the technical field of a combustion apparatus for burning solid fuel are omitted.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연소장치의 구성도로서, 연료운 반과 투입은 컨베이어로 구성된 연료이송장치(32), 스크류 피더(34)가 이용되고, 경사형 무빙 그레이트(moving grate)를 내부에 가지는 연소로 본체(10)를 포함하여 구성된 예이다. 1 is a block diagram of a combustion apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, the fuel transport and input is a
도 2는 도 1에 도시된 연료이송장치(32)의 내부에 설치된 연료 부피 감지기의 예시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 스크류 피더(34)의 내부에 설치된 연료 중량 감지기의 예시도이며, 도 4a 및 도 4b는 도 1에 도시된 회분 비산 방지 벽의 설치 예에 따른 평면도 및 정면도이다. 그리고 도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고체 연료 연소 장치의 제어 블록 구성도로서, 도 1의 스크류 피더(34), 압입송풍기(36, 38, 40), 개폐밸브(42, 44, 46), 무빙 그레이트(20)의 동작을 제어하기 위한 구성을 나타낸 도면이다. 도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연소장치의 제어 흐름도이고, 도 7은 목질계 바이오매스를 이용한 고형탄화연료의 연소상태를 나타낸 연소사진으로, 중심부분에 연소 불꽃(화염)이 형성되고 외측에 연소된 후의 회분이 형성된 것을 보여준다. FIG. 2 is an exemplary view of a fuel volume detector installed inside the
도 1 내지 도 6 및 도 7의 사진을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 연소장치의 동작 및 그 운전 제어방법을 상세하게 설명하기에 앞서, 도 1에 도시된 연료저장기(32)에 저장되어 열병합발전용으로 사용되는 고체연료를 우선 살핀다. Before the operation of the combustion apparatus and the operation control method thereof according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the photographs of FIGS. 1 to 6 and 7, the
일반적으로, 열병합발전용으로 사용되는 목질계 바이오매스 우드-칩은 평균적으로 개당 부피가 대략 2cm3이고 열량은 약 3000kcal/kg, 비중은 약 0.3정도이다. 또한 국내에서 일반적으로 생산되는 고형연료제품인 RDF은 개당 부피가 평균적으로 대략 6cm3이고 열량은 약 4,300kcal/kg이고 비중은 약 0.5정도이다. In general, wood-based biomass wood-chips used for cogeneration have an average volume of about 2 cm 3 , calories about 3000 kcal / kg, and specific gravity about 0.3. In addition, RDF, a solid fuel product generally produced in Korea, has an average volume of about 6 cm 3 , calories of about 4,300 kcal / kg, and specific gravity of about 0.5.
한편, 본원 출원인에게 특허 허여된 목질계 바이오매스를 이용한 고형 탄화연료의 제조방법[특허등록 제10-0779421, 2007. 11. 20. 등록]에 개시된 목질계 고형탄화연료는 발열량이 6,000~7,500kcal/kg이고 비중은 대략 0.7이며 부피는 형상에 따라 다르나 일례로 마주보는 두 변 사이의 길이가 20mm으로 정육각 기둥의 형상을 가질 경우 대략 12.5cm3으로 할 수 있다. On the other hand, the wood-based solid carbide fuel disclosed in the manufacturing method of the solid carbide fuel using the wood-based biomass patented to the applicant [patent registration No. 10-0779421, Nov. 20, 2007 registration] calorific value 6,000 ~ 7,500kcal / kg, specific gravity is approximately 0.7 and volume varies depending on the shape, but, for example, the length between two opposite sides is 20mm and can be approximately 12.5cm 3 when it has the shape of regular hexagon pillar.
상기와 같은 목질계 바이오매스 우드-칩, RDF 및 고형탄화연료 등의 고체연료는 단독으로 또는 적절한 양으로 혼합되어 도 1의 연료저장기(30)에 저장된다. Solid fuels such as wood-based biomass wood-chips, RDF, and solid carbide fuels are stored alone or in an appropriate amount in the
도 5와 같은 제어반을 가지는 도 1의 연소장치가 동작되면, 도 5에 도시된 제어유닛(CON)은 도 6의 S10과정에서 내부 메모리(MEM)에서 목질계 바이오매스 우드 칩 연료 투입 시의 기준 비중(BSG) 및 기준 열량(HB)의 값을 읽어 들인다. 그리고 상기 제어유닛(CON)은 상기 메모리(MEM)로부터 연료이송장치(32)의 초기 컨베이어 이송속도(Vcon)의 값을 읽어 도 5에 도시된 컨베이어 이송모터(60)를 구동한다. 상기 컨베이어 이송모터(60)가 구동되면, 도 2에 도시된 컨베이어 구동롤러(60a, 60b)의 회전에 의하여 컨베이어 벨트(62)가 이송됨으로써 그 상부에 놓아진 고체연료(68)가 이송된다. When the combustion apparatus of FIG. 1 having the control panel as shown in FIG. 5 is operated, the control unit CON shown in FIG. 5 is a reference for inputting wood-based biomass wood chip fuel from the internal memory MEM in step S10 of FIG. 6. Read the values of specific gravity (B SG ) and reference calorific value (H B ). The control unit CON reads the value of the initial conveyor conveyance speed Vcon of the
도 1의 연료저장기(30)에 저장된 고체연료(68)가 상기 컨베이어 벨트(62)에 의해 이송되기 시작하면 도 2에 도시한 바와 같이 컨베이어 벨트(62)의 좌, 우측의 일단에 설치된 수직-폴(64)의 연직방향에 대해 일정한 간격으로(일례로 약 5cm 높이 간격으로 수 개소) 설치된 적외선 센서(66A)들로 구성된 도 5의 연료 부피 감지기(66)가 상기 컨베이어 벨트(62)에 놓아져 이송되는 고체연료(68)의 높이를 감지한다. 즉, 고체연료(68)의 겉보기 부피에 대응하는 감지신호가 상기 적외선센서(66A)에 의해 감지된다. When the
통상적으로 적외선 센서(66A)는 장애물의 거리 및 유무에 따라 출력 전압이 변화하므로 이 특성을 이용하면, 컨베이어 벨트(62)의 위에 연료가 쌓인 곳에는 연료가 쌓이지 않았을 때와 비교하여 적외선 센서(66A)의 수광부에서 받아들이는 전압이 강하기 때문에 컨베이어 벨트(62)의 어느 높이까지 연료가 쌓여있는지를 감지할 수 있다. 이와 같은 감지에 의하여 상기 연료부피 감지기(66)는 고체연료의 겉보기 부피에 대응하는 부피감지신호를 제어유닛(CON)으로 제공하게 된다. In general, the
상기 연료이송장치(32)에 의해 이송되는 고체연료(68)는 도 3과 같은 구성을 가지는 연료 스크류 피더(34)의 회전에 의해 도 1의 연소로 본체(10)의 일측면에 마련된 연료투입구(14)를 통해 그 내부의 연소실(18)로 투입된다. 이때, 상기 연료 스크류 피더(34)에는 도 3에 나타낸 바와 같이 압전센서(72A)로 구성된 연료중량 감지기(72)가 설치되어 있다. 즉, 상기 연료중량 감지기(72)는 스크류 피드 블레이드(70)들 사이의 중앙 하부에 대응하는 스크류 튜브(71)의 내측벽에 설치된 압전센서(72A)로 구성되며, 상기 압전센서(72A)들은 상기 블레이드(70)에 의해 이송되는 고체연료(68)의 무게를 감지하여 그 중량에 비례하는 전압을 출력한다. 본 발명의 실시 예의 도면에서는 연료투입구(14)측으로부터 3개소가 설치된 것을 보이고 있다. The
상기 연료중량감지기(72)를 구성하는 압전센서(72A)들은 스크류 피더 블레이드(70)들 사이에서 일정 체적을 갖는 고체연료(68)의 무게에 비례하는 전압을 발생한다. 따라서 상기 압전센서(72A)의 출력 전압 값을 알면 도 1의 연소장치의 시운전 시 혹은 미연소시 연료 투입량을 변화시켜 가며 미리 측정해 둔 연료무게 전압 값의 표에서 연료무게를 역산해 낼 수 있다. The
상기한 바와 같이 컨베이어 벨트(62)의 위에 놓아져 이송되는 고체연료(68)가 쌓인 높이(겉보기 부피)와 스크류 피더(43)을 통과하는 고체연료(68)의 무게 측정되므로 도 5의 제어유닛(CON)은 도 1의 연료투입구(14)로 투입되는 고체연료(68)의 비중(밀도)(ASG)을 산출할 수 있다. 따라서 위와 같은 고체연료(68)의 비중(ASG)의 반복계산을 통해 계산되어지고 서로 다른 형태의 고체연료(68), 예를 들면, 목질계 바이오매스 우드-칩, RDF, 고형탄화연료의 각 비중과 발열량으로부터 투입되는 고체연료(68)의 발열량이 대략적으로 구해진다. 이때 계산된 고체연료(68)의 비중(ASG)에 따라 계산된 발열량은 아래 [표 1]과 같다. As described above, the height of the
[표1] 전체 연료1 중 각 연료분율에 의한 계산 비중 및 계산열량[Table 1] Calculated specific gravity and calorie value by each fuel fraction in
상기 [표 1]에서 알 수 있는 바와 같이 동일 비중에 대해서 열량의 산술 평균 값을 잡으면 표 2와 같이 되고 이 평균값과 표 1의 비중 값에 대한 열량(Hc) 값을 비교하면(일례로 연료 평균비중 0.5) 오차범위는 최대 5%이내가 됨을 알 수 있다.
[표2] 표1의 평균연료비중(연료비중)에 대한 열량의 산술평균 값As can be seen in [Table 1], if the arithmetic mean value of calories is taken for the same specific gravity, it is as in Table 2, and comparing this average value with the calorific value (Hc) value for specific gravity values in Table 1 (for example, fuel average Specific gravity 0.5) It can be seen that the error range is within 5%.
[Table 2] Arithmetic mean value of calories for average fuel weight (fuel weight) in table 1
따라서 이 산술 평균된 발열량의 값을 도 1의 연소장치를 설치 시 또는 연료종류가 급격히 변경될 시 제어유닛(CON)의 메모리(MEM)에 기억시켜둔다. 이와 같은 방법 이외에 실험에 의하여 산출된 각 고체연료(68) 종류의 비중에 따른 열량과, 동일 비중에 대한 열량의 산술 평균값을 테이블화하여 상기 제어유닛(CON)의 메모리(MEM)에 저장하는 방법도 적용할 수 있다. Therefore, the value of the arithmetic averaged calorific value is stored in the memory MEM of the control unit CON when the combustion apparatus of FIG. 1 is installed or when the type of fuel is suddenly changed. In addition to the method described above, the arithmetic mean value of the calories for the same specific gravity and the calorie value according to the specific gravity of each type of
상기 표 1에 의하여 알 수 있듯이 투입된 고체 연료(68)의 계산된 비중(ASG)의 값이 크면 RDF 혹은 고형탄화연료의 분율이 크다는 것을 알 수 있으며, 이러한 내용은 제어유닛(CON)이 판단할 수 있다. 이 경우 제어유닛(CON)은 투입되는 고체연료(68)의 비중(ASG)이 일정 값(일례로 0.52)이상이 될 때는 열량(Hc)이 높은 고형연료의 비율이 RDF나 목질계 바이오매스 우드-칩의 비율보다 높다고 판단할 수 있는 기초자료가 된다. As can be seen from Table 1, if the value of the calculated specific gravity (A SG ) of the injected
한편, 상기 도 6의 S10과정을 수행한 제어유닛(CON)은 S12과정에서 연료부피 감지기(66)로부터 출력되는 출력을 읽어 투입되는 고체연료(68)의 겉보기 부피를 산출한 후, S14과정에서 연료중량 감지기(72)의 출력을 읽어 고체연료(68)의 중량을 산출한다. 이후 상기 제어유닛(CON)은 상기 S12과정과 상기 S14과정에 의해 산출된 겉보기 부피 값과 중량 값의 연산에 의해 S16과정에서 투입된 고체연료(68)의 평균 비중(ASG)을 산출하고, 상기 산출된 평균비중(ASG)의 값에 의해 상기 제어유닛(CON)은 메모리(MEM)으로부터 그에 대응한 평균연료 발열량(Hc)을 산출한다. On the other hand, the control unit (CON) performing the step S10 of FIG. 6 reads the output output from the
상기 S16과정에서 투입된 고체연료(68)의 평균연료비중(ASG), 평균연료발열량(Hc)를 산출한 제어유닛(CON)은 S18과정에서 연료이송장치(32)의 컨베이어 벨트(62)를 이송시키기 위한 이송제어신호(CVcon)를 하기 [수학식 1]에 의하여 산출한다.The control unit CON, which calculates the average fuel ratio A SG and the average fuel calorific value Hc of the
[수학식 1][Equation 1]
상기 수학식 1에서 Vcon은 현재 컨베이어의 이송속도, HB는 목질계 바이오매스의 기본 비중(BSG)에 대응한 기본열량이고, HC는 S16과정에서 산출된 현재 투입되는 고체연료(68)의 평균연료열량이다. In
상기 도 6의 S18과정에 의해 이송제어신호(Cvcon)를 산출한 제어유닛(CON)은 상기 산출된 이송제어신호(CVcon)의 회전속도로 컨베이어 이송모터(60)의 회전을 제어하여 투입된 고체연료의 평균연료열량(Hc)에 대응하는 속도로 컨베이어 벨트(62)가 회전되도록 제어한다. The control unit CON that calculates the transfer control signal Cvcon by the process S18 of FIG. 6 controls the rotation of the
이후, 상기 제어유닛(CON)은 도 6의 S20과정에서 연소로 본체(10)의 연소실(18)의 상부에 위치되어 연소실 상부의 온도를 감지하는 연소실 상부온도 감지기(22)의 연소실 상부온도(Tcc : Temperature of combustion chamber) 값을 읽어 들이고, 상기 연소실 상부 온도(Tcc)가 연소실 상부 목표 값(Ttarget±α)의 오차범위(일례로 0.945Ttarget ≤ Tcc ≤ 1.06Ttarget)내 인지를 확인한다. Subsequently, the control unit CON is positioned above the
상기 S20과정의 검색결과 연소실 상부온도(Tcc)가 연소실 상부 목표 값(Ttarget±α)의 오차범위 내의 값이라면 전술한 S12과정으로 피이드백하여 단순히 투입되는 고체연료의 계산된 비중(ASG)에 의해 산출된 고체 연료(68)의 열량(Hc)과 기준 열량(HB)의 비만큼 컨베이어 벨트(62)의 이송속도를 조절한다. If the combustion chamber upper temperature (Tcc) is a value within the error range of the upper combustion chamber target value (Ttarget ± α), the S20 process feeds back to the above-mentioned S12 process and simply calculates the specific gravity (A SG ) of the solid fuel to be added. ratio as the amount of heat (Hc) and the reference amount of heat (H B) of the
상기 도 6의 S20과정에의 검색에서 연소실 상부 온도(Tcc)가 연소실 상부 목표 값(Ttarget±α)의 오차범위(일례로 0.945Ttarget ≤ Tcc ≤ 1.06Ttarget)내가 아니라고 판단되면, 상기 제어유닛(CON)은 S22과정, S24과정 및 S26과정을 수행하여 감지된 연소실 상부온도(Tcc)의 값을 연소실 상부 목표 값(Ttarget±α)의 연소실 살부 목표값의 최저치(0.945Ttarget) 또는 최고치(1.06Ttarget)와의 대소비교를 실행함과 동시에 계산된 고체연료비중(ASG)과 초기 연료 기준비중(BSG)을 비교하여 그 결과에 따라 연료이송장치(32)의 컨베이어, 스크류 피더(34)의 회전속도, 무빙그레이트(20)의 이송속도을 가감속한다. If it is determined that the combustion chamber upper temperature Tcc is not within the error range of the combustion chamber upper target value Ttarget ± α (for example, 0.945 Ttarget ≤ Tcc ≤ 1.06 Ttarget) in the search of S20 of FIG. 6, the control unit CON ) Is the minimum value (0.945Ttarget) or maximum value (1.06Ttarget) of the combustion chamber kill target value of the upper combustion chamber target value (Ttarget ± α) detected by performing the processes S22, S24 and S26. The comparison between the solid fuel weight ratio (A SG ) and the initial fuel reference weight ratio (B SG ) was carried out, and the rotational speeds of the conveyor and screw
예컨대, 상기 S22과정에서 연소실 상부온도(Tcc)가 목표치의 온도의 최저 값 0.94Ttarget 보다 작고 투입된 고체연료의 산출된 연료비중(ASG)이 초기 연료비중(BSG)에 비해 낮으면 제어유닛(CON)은 S30과정에서 컨베이어 벨트(62), 스크류 피더(43), 무빙그레이트(20)의 이송속도를 약 5% 증가시키기 위한 이송제어신호들을 도 5의 컨베이어 이송모터(60), 스크류 피더 모터(70M), 무빙그레이트 이송장치(50)에 공급한다. For example, if the combustion chamber upper temperature (Tcc) is smaller than the lowest value 0.94Ttarget of the target temperature in step S22, and the calculated fuel weight (A SG ) of the injected solid fuel is lower than the initial fuel weight (B SG ), the control unit ( CON) conveys control signals for increasing the conveying speed of the
이때, 상기 도 5에 도시된 컨베이어 이송모터(60), 스크류 피더 모터(70M), 무빙그레이트 이송장치(50)들은 상기 제어유닛(CON)으로부터 출력되는 이송속도제어신호에 응답하여 컨베이어 벨트(62), 스크류 피더(34) 및 무딩그레이트(20)의 이송속도를 증가시킨다. 그리고 S34과정에서 일정시간, 예컨대 10초를 카운팅 한 후 전술한 S20과정으로 피이드백한다. At this time, the
상기와 같은 운전제어과정은 제어유닛(CON)이 각 연료의 비율을 추산하여 연료 컨베이어 이송 속도(CVcon)를 조절하고 연소실(18)내로의 압입송풍되는 공기속도(공기의 양)를 조절하더라도 연소실(18)내의 연소상태가 최적이라고 단언할 수는 없기 때문이다. 따라서 본 발명에서는 연소실(18)내의 상부 온도(Tcc)를 실시간으로 모니터링 하여 연소로 본체(10)의 최적운전을 제어하도록 한다. 예를 들면, 제어유닛(CON)은 적외선센서(66A) 및 압전센서(72A)의 출력값에 의해 산출한 고체연료의 열량(Hc)에 따라 컨베이어 이송 속도 및 공기분출 속도를 조절하였음에도 불구하고 연소실(18)내 상부온도(Tcc)가 목표온도(Ttarget)에 근접하지 못하는 경우에는 도 1에 나타낸 무빙그레이트(20)의 이동속도가 적절하지 못해 연소가 최적이 되지 못한 상태라고 판단할 수 있다. In the operation control process as described above, even if the control unit CON adjusts the fuel conveyor conveying speed CVcon by estimating the proportion of each fuel and adjusts the air speed (amount of air) that is press-injected and blown into the
따라서 본 발명의 실시 예는 연소실의 상부온도(Tcc)가 목표온도 오차범위(0.945Ttarget ≤ Tcc ≤ 1.06Ttarget) 보다 낮고 투입된 고체연료(68)의 평균비중(ASG)이 초기 연료비중(BSG)에 비해 낮은 경우는 연소실(18)의 내부로 투입되는 고체연료(68)의 량이 적어 연소 열용량이 작아서 생긴 문제로 판단할 수 있으므로 컨베이어 이송모터(60), 스크류 피더(34) 및 연소실내 무빙그레이트(20)의 속도를 순차적으로 감소시키면서(일례로 각 기기 이송속도의 5%씩 감소) 연소실내 상부온도(Tcc)를 일정시간(일례로 30초) 모니터링하도록 한 것이다. Thus, embodiments of the present invention, the upper temperature (Tcc) is the target temperature error range (0.945Ttarget ≤ Tcc ≤ 1.06Ttarget) Average specific gravity (SG A), B (of the initial SG-fuel ratio of the
만약, 상기 S24과정 및 S26과정에서 투입된 고체연료(68)의 평균비중(ASG)이 초기 연료비중(BSG)에 비해 높다고 판단되는 경우, 제어유닛(CON)은 RDF 혹은 고형탄화연료의 분율이 크다는 것을 알 수 있으며, 이러한 내용은 제어유닛(CON)이 데이터베이스로 상기 메모리(MEM)에 저장된 상기 [표 1]의 테이블에 기초하여 판단 할 수 있다. 이 경우 제어유닛(CON)은 투입연료의 비중이 일정 값(일례로 0.52)이상이 될 때는 열량이 높은 고형연료의 비율이 RDF나 목질계 바이오매스 우드-칩의 비율보다 높다고 판단할 수 있음을 의미한다. If it is determined that the average specific gravity (A SG ) of the solid fuel (68) introduced in the steps S24 and S26 is higher than the initial fuel ratio (B SG ), the control unit (CON) is a fraction of the RDF or solid carbon fuel. It can be seen that this is large, this content can be determined based on the table of [Table 1] stored in the memory (MEM) by the control unit (CON) to the database. In this case, the control unit CON can determine that the ratio of solid fuel with high calorie value is higher than the ratio of RDF or wood-based biomass wood-chip when the specific gravity of input fuel is more than a certain value (for example, 0.52). it means.
상기 S24 및 S26과정에서 투입된 고체연료(68)의 평균비중(ASG)이 초기 연료비중(BSG)에 비해 높게 판단되는 경우, 상기 제어유닛(CON)은 S32과정에서 연료 스크류 피터(34)의 상부에서 연소실(18)의 내부로 연소용 공기를 압입하는 압입송풍기(36, 38)와 상기 연소실(18)의 하부에서 그 내부로 연소용 공기를 분출하는 압입송풍기(40)의 공기분출 속도를 증가시킨다. 이때, 상기 제어유닛(CON)은 고체연료(68)를 이송키는 컨베이어 이송모터(60), 스크류 피더(34) 및 무빙그레이트(20)의 이송속도를 일정속도 감속시킨다. 일 예를 들면, 통상운전시의 5%를 저감시켜 연소실(18)의 내부에 투입된 고체연료의 연소량을 증가시켜 연소실(18)의 상부온도(Tcc)를 상승시킨다. When it is determined that the average specific gravity (A SG ) of the
상기 S32과정에서 투입되는 고체연료(68)에 포함된 고형연료의 비율이 증가할수록 연소실(18)의 내부로 분출되는 공기의 속도를 증가시키는 이유는, 첫째로 단위체적당 열량이 높은 고형연료의 연소를 촉진시키기 위함이고, 둘째로는 고형탄화연료의 연소시 연료 바깥부분에 형성된 회분이 연료 안쪽 연소화염의 노출을 막는 것을 방지하여 복사전열을 최대한으로 하기 위함이다. The reason for increasing the speed of the air ejected into the
일례로 도 7에 고형연료 연소사진을 도시하였는데 도 7에서와 같이 고형연료 연소의 경우 일반 목질계 바이오매스나 RDF에 비해 바깥쪽에 회분이 안쪽의 연소화염을 완전히 감싸는 형태로 되는 것을 알 수 있다. As an example, the solid fuel combustion picture is shown in FIG. 7, but in the case of solid fuel combustion as shown in FIG. 7, the ash is completely surrounded by the inner combustion flame as compared to the general wood-based biomass or RDF.
고형연료의 비율이 증가하는 경우, 고형연료 바깥부분의 회분을 불어내기 위해 연소실(18)의 내부로 공급되는 연소용 공기의 양을 증가시키게 되면 연소효율 및 열전달 효율은 높아지나, 증가된 연소공기속도의 영향으로 도 1의 화살표로 나타낸 바와 같이 연소된 회분이 연소실(18)내의 연소반응영역으로 역류할 위험성이 높아지게 된다. 본 발명은 이를 방지하고자 도 1, 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이 상기 연소실(18)내의 종단에 높이 방향으로 좌,우에 두 개의 회분비산 방지벽(24)을 형성하여 연소실(18)내의 연소반응역역 종단에서 공기와 회분의 운동량을 소산시켜 도 7에 도시된 회분이 연소반응영역으로 유입되지 않도록 방지하고 있다. When the ratio of solid fuel increases, increasing the amount of combustion air supplied into the
또한 상기 S24과정 및 S26과정의 검색결과, 연료비중(ASG)이 초기 연료비중(BSG)에 비해 높은데도 불구하고 연소실내 상부온도(Tcc)가 목표온도 오차범위(0.945Ttarget ≤ Tcc ≤ 1.06Ttarget)를 벗어나는 경우, 상기 제어유닛(CON)은 연소실(18)의 내부로 투입되는 연료량이 과다하여 불완전연소로 생긴 것이라 판단하고, 앞서 기술한 S32과정을 수행하여 연소실(18)의 내부로 투입되는 고체연료량을 줄여서 연소실내 상부온도(Tcc)을 목표온도 Ttarget의 오차범위 내에 근접하게 한다. In addition, as a result of the search of the process S24 and S26, although the fuel weight (A SG ) is higher than the initial fuel weight (B SG ), the upper chamber temperature (Tcc) in the combustion chamber has a target temperature error range (0.945Ttarget ≤ Tcc ≤ 1.06 In the case of out of Ttarget, the control unit CON determines that the fuel amount injected into the
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연소장치의 구성도. 1 is a block diagram of a combustion apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 연료이송장치에 설치된 연료 부피 감지기의 예시도. 2 is an exemplary view of a fuel volume sensor installed in the fuel transfer device shown in FIG.
도 3은 도 1에 도시된 스크류 피더에 설치된 연료 중량 감지기의 예시도. 3 is an exemplary view of a fuel weight detector installed in the screw feeder shown in FIG.
도 4a 및 도 4b는 도 1에 도시된 회분 역류 방지벽의 설치 예에 따른 평면도 및 정면도. 4A and 4B are a plan view and a front view according to an installation example of the ash backflow prevention wall shown in FIG.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연소장치의 제어 블록 구성도로서, 도 1의 연료 스크류 피더, 압입 송풍기, 공기조절밸브, 무빙 그레이트의 동작을 제어하기 위한 구성을 나타낸 도면. 5 is a control block diagram of a combustion apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, showing a configuration for controlling the operation of the fuel screw feeder, pressurized blower, air control valve, moving grate of FIG.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연소장치의 제어 흐름도로서, 이는 도 5에 도시된 제어유닛의 동작 프로그램이다. 6 is a control flowchart of a combustion apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, which is an operation program of the control unit shown in FIG.
도 7은 목질계 바이오매스를 이용한 고형탄화연료의 연소상태를 나타낸 연소사진. 7 is a combustion picture showing a combustion state of solid carbon fuel using wood-based biomass.
《도면의 부분에 대한 부호의 설명》<< explanation of the code about part of drawing >>
10 : 연소로 본체, 12 : 연소공기투입구, 10: combustion furnace body, 12: combustion air inlet,
14 : 연료투입구, 16 : 회분배출구,14: fuel inlet, 16: ash outlet,
18 : 연소실, 20 : 무빙그레이트,18: combustion chamber, 20: moving great,
22 : 연소실상부 온도감지기, 24 : 회분비산 방지벽, 22: temperature sensor in the upper part of the combustion chamber, 24: ash scattering prevention wall,
26, 28 : 연소실 격벽, 30 : 연료저장기, 26, 28: combustion chamber bulkhead, 30: fuel reservoir,
32 : 연료이송장치, 34 : 스크류 피더,32: fuel feeder, 34: screw feeder,
36, 38, 40 : 압입송풍기, 42~46 : 개폐밸브, 36, 38, 40: press-fit blower, 42-46: on-off valve,
50 : 무빙 그레이트 구동기, 52 : 배출 구동기, 50: moving great driver, 52: discharge driver,
60a, 60b : 컨베이어 구동롤러, 64 : 수직폴(Vertical pole), 60a, 60b: conveyor driving roller, 64: vertical pole,
66 : 연료부피 감지기, 66a : 적외선센서,66: fuel volume detector, 66a: infrared sensor,
68 : 고체연료, 70 : 스크류 블레이드,68: solid fuel, 70: screw blade,
71 : 스크류 튜브, 72 : 연료중량 감지기,71: screw tube, 72: fuel weight detector,
72A : 압전센서, 74 : 회분,72A: piezoelectric sensor, 74: ash,
CON : 제어유닛, MEM : 메모리. CON: control unit, MEM: memory.
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2008
- 2008-02-27 KR KR1020080017947A patent/KR100923109B1/en not_active IP Right Cessation
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