JPH08128603A - 低ＮＯｘガスバーナ - Google Patents
低ＮＯｘガスバーナInfo
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- JPH08128603A JPH08128603A JP18071595A JP18071595A JPH08128603A JP H08128603 A JPH08128603 A JP H08128603A JP 18071595 A JP18071595 A JP 18071595A JP 18071595 A JP18071595 A JP 18071595A JP H08128603 A JPH08128603 A JP H08128603A
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- Japan
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- air
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 空気二段燃焼法のＮＯｘ値を一層改善する。
【構成】 燃料供給管１とその周囲に同心状に設けた一
次空気供給筒２とにより、炉壁面３に開口する複合噴出
口４を構成し、この複合噴出口４を環状に取り囲むよう
に複数の二次空気噴出口５を配設した炉加熱用ガスバー
ナにおいて、燃料供給管１を二重管で構成し、その内管
１ａには先端に主燃料噴出口６ａを設けると共に、外管
１ｂには外周面に副燃料噴出口６ｂを設けた。 【効果】 副燃料のみを一次空気と反応させるようにし
たので、副燃料と一次空気の比が燃焼可能範囲にさえあ
ればよく、従って従来所要空気量の４０％以上必要とし
ていた二次空気量を例えば１０％以下にすることがで
き、それだけ一次火炎におけるＮＯｘ発生量を抑制する
ことができる。
次空気供給筒２とにより、炉壁面３に開口する複合噴出
口４を構成し、この複合噴出口４を環状に取り囲むよう
に複数の二次空気噴出口５を配設した炉加熱用ガスバー
ナにおいて、燃料供給管１を二重管で構成し、その内管
１ａには先端に主燃料噴出口６ａを設けると共に、外管
１ｂには外周面に副燃料噴出口６ｂを設けた。 【効果】 副燃料のみを一次空気と反応させるようにし
たので、副燃料と一次空気の比が燃焼可能範囲にさえあ
ればよく、従って従来所要空気量の４０％以上必要とし
ていた二次空気量を例えば１０％以下にすることがで
き、それだけ一次火炎におけるＮＯｘ発生量を抑制する
ことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、工業用加熱炉等に用い
られる低ＮＯｘ型のガスバーナに関するものである。
られる低ＮＯｘ型のガスバーナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２は、従来の空気二段燃焼式の低ＮＯ
ｘバーナの構造を示したもので、燃料供給管１とその周
囲に同心状に設けた一次空気供給筒２とにより、炉壁面
３に開口する複合噴出口４を構成し、この複合噴出口４
を環状に取り囲むように複数の二次空気噴出口５を配設
して、一次空気と二次空気を加えた空気量がほぼ理論燃
焼空気量となるようにしたものである。このように構成
すれば、複合噴出口４に形成される一次火炎は、一次空
気が理論空気量よりも少ないために部分的な燃焼とな
り、また二次空気噴出口５からの二次空気は、燃料ガス
に接触するまでに炉内の排気ガスと混合されるために酸
素が希薄となり燃焼が緩慢となる。その結果燃焼温度が
低く抑えられ、ＮＯｘの発生が抑制されるのである。
ｘバーナの構造を示したもので、燃料供給管１とその周
囲に同心状に設けた一次空気供給筒２とにより、炉壁面
３に開口する複合噴出口４を構成し、この複合噴出口４
を環状に取り囲むように複数の二次空気噴出口５を配設
して、一次空気と二次空気を加えた空気量がほぼ理論燃
焼空気量となるようにしたものである。このように構成
すれば、複合噴出口４に形成される一次火炎は、一次空
気が理論空気量よりも少ないために部分的な燃焼とな
り、また二次空気噴出口５からの二次空気は、燃料ガス
に接触するまでに炉内の排気ガスと混合されるために酸
素が希薄となり燃焼が緩慢となる。その結果燃焼温度が
低く抑えられ、ＮＯｘの発生が抑制されるのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし上述のように構
成された空気二段燃焼式ガスバーナは、二次燃焼におい
ては、なるほど二次空気が排気ガスと混合して酸素が希
薄となるのでＮＯｘの発生が抑制されるが、一次火炎に
おいては局所的な高温燃焼によるＮＯｘの発生が避けら
れず、そのために低ＮＯｘ化には限界があった。また省
エネルギーを図るために排ガスで二次空気を予熱する方
式を採用すると、火炎温度が上昇して二次燃焼において
もＮＯｘの発生が増加するという欠点がある。従ってそ
の対策として、二次空気噴出口５の配置等を高温の予熱
空気に合わせて設計すると、炉の運転開始初期や、熱処
理温度が燃料の着火温度よりも低いような場合に、火炎
が不安定となって一酸化炭素の発生や振動燃焼の発生等
の不都合を生じるという問題があった。本発明は上述の
ような問題点を解決し、工業炉用ガスバーナの低ＮＯｘ
化を一層促進すると共に、予熱空気を利用して省エネを
図っても低ＮＯｘを維持することができ、しかも炉温が
燃料の着火温度より低い場合にも火炎が安定して、一酸
化炭素の発生や振動燃焼の発生を防止することができる
ような低ＮＯｘ型ガスバーナを提供することを目的とす
るものである。
成された空気二段燃焼式ガスバーナは、二次燃焼におい
ては、なるほど二次空気が排気ガスと混合して酸素が希
薄となるのでＮＯｘの発生が抑制されるが、一次火炎に
おいては局所的な高温燃焼によるＮＯｘの発生が避けら
れず、そのために低ＮＯｘ化には限界があった。また省
エネルギーを図るために排ガスで二次空気を予熱する方
式を採用すると、火炎温度が上昇して二次燃焼において
もＮＯｘの発生が増加するという欠点がある。従ってそ
の対策として、二次空気噴出口５の配置等を高温の予熱
空気に合わせて設計すると、炉の運転開始初期や、熱処
理温度が燃料の着火温度よりも低いような場合に、火炎
が不安定となって一酸化炭素の発生や振動燃焼の発生等
の不都合を生じるという問題があった。本発明は上述の
ような問題点を解決し、工業炉用ガスバーナの低ＮＯｘ
化を一層促進すると共に、予熱空気を利用して省エネを
図っても低ＮＯｘを維持することができ、しかも炉温が
燃料の着火温度より低い場合にも火炎が安定して、一酸
化炭素の発生や振動燃焼の発生を防止することができる
ような低ＮＯｘ型ガスバーナを提供することを目的とす
るものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明による低ＮＯｘガ
スバーナは、図１に示すように、燃料供給管１とその周
囲に同心状に設けた一次空気供給筒２とにより、炉壁面
３に開口する複合噴出口４を構成し、この複合噴出口４
を環状に取り囲むように複数の二次空気噴出口５を配設
した炉加熱用ガスバーナにおいて、燃料供給管１を二重
管で構成し、その内管１ａには先端に主燃料噴出口６ａ
を設けると共に、外管１ｂには外周面に副燃料噴出口６
ｂを設けたものである。
スバーナは、図１に示すように、燃料供給管１とその周
囲に同心状に設けた一次空気供給筒２とにより、炉壁面
３に開口する複合噴出口４を構成し、この複合噴出口４
を環状に取り囲むように複数の二次空気噴出口５を配設
した炉加熱用ガスバーナにおいて、燃料供給管１を二重
管で構成し、その内管１ａには先端に主燃料噴出口６ａ
を設けると共に、外管１ｂには外周面に副燃料噴出口６
ｂを設けたものである。
【０００５】
【作用】従来の空気二段燃焼方式は、一次空気と燃料の
一部とが反応して保炎のための一次火炎を形成し、残り
の燃料が炉内の排気ガスを巻き込んで供給される二次空
気によって、緩慢な燃焼を行うものであったが、このと
きの一次空気と二次空気の割合は４：６程度であり、こ
れよりも一次空気量を少なくする天然ガスの燃焼範囲を
逸脱して燃焼が維持できなくなる。さりとて従来のパイ
ロットバーナでは点火の機能はあっても保炎効果は乏し
い。しかるに本発明の構成によれば、燃料を主燃料と副
燃料に分けて供給し、副燃料のみを一次空気と反応させ
るようにしたので、副燃料と一次空気の比が燃焼可能範
囲にさえあればよく、従って副燃料と一次空気の供給量
を保炎を確保できる範囲で十分少なくすることにより、
ＮＯｘ発生量を抑制することが可能である。実際にはこ
の一次空気量は主燃料とほぼ同量程度すなわち主燃料に
対する理論燃焼空気量の１／１０程度にしても全然支障
がなく、またこの程度の比率であれば、高温時に副燃料
を遮断して一次空気のみを供給しても、燃料が５乃至１
５％とされている天然ガスの燃焼範囲を遥かに逸脱して
いるために、主燃料が一次空気によって燃焼することは
ない。こうして副燃料と一次空気とによる一次火炎は、
副燃料が一次空気量に対してほぼ理論燃焼空気量となっ
ているために、内管１ｂから噴出する主燃料の周囲で完
全燃焼して安定な火炎を形成し、二次空気による主燃料
の緩慢な燃焼を安定化することができるのである。
一部とが反応して保炎のための一次火炎を形成し、残り
の燃料が炉内の排気ガスを巻き込んで供給される二次空
気によって、緩慢な燃焼を行うものであったが、このと
きの一次空気と二次空気の割合は４：６程度であり、こ
れよりも一次空気量を少なくする天然ガスの燃焼範囲を
逸脱して燃焼が維持できなくなる。さりとて従来のパイ
ロットバーナでは点火の機能はあっても保炎効果は乏し
い。しかるに本発明の構成によれば、燃料を主燃料と副
燃料に分けて供給し、副燃料のみを一次空気と反応させ
るようにしたので、副燃料と一次空気の比が燃焼可能範
囲にさえあればよく、従って副燃料と一次空気の供給量
を保炎を確保できる範囲で十分少なくすることにより、
ＮＯｘ発生量を抑制することが可能である。実際にはこ
の一次空気量は主燃料とほぼ同量程度すなわち主燃料に
対する理論燃焼空気量の１／１０程度にしても全然支障
がなく、またこの程度の比率であれば、高温時に副燃料
を遮断して一次空気のみを供給しても、燃料が５乃至１
５％とされている天然ガスの燃焼範囲を遥かに逸脱して
いるために、主燃料が一次空気によって燃焼することは
ない。こうして副燃料と一次空気とによる一次火炎は、
副燃料が一次空気量に対してほぼ理論燃焼空気量となっ
ているために、内管１ｂから噴出する主燃料の周囲で完
全燃焼して安定な火炎を形成し、二次空気による主燃料
の緩慢な燃焼を安定化することができるのである。
【０００６】なお炉温が燃料着火温度以上になると、一
次火炎による保炎は不要となり、むしろ一次火炎は局部
的なＮＯｘ発生源となる。従って請求項２のように、炉
温が低い時にのみ副燃料を供給するようにすれば、ＮＯ
ｘ値を一層改善することができる。しかし副燃料遮断弁
を省略して副燃料を常時供給するようにしても、従来の
空気二段方式と比較すれば、後述のようにそのＮＯｘ低
減効果は著しいものがある。なお一次空気は炉温の高低
に拘らず常時供給され、二次空気を予熱した場合あるい
は蓄熱式交番燃焼方式を採用した場合の外管１ｂの冷却
の役割をも果たしている。
次火炎による保炎は不要となり、むしろ一次火炎は局部
的なＮＯｘ発生源となる。従って請求項２のように、炉
温が低い時にのみ副燃料を供給するようにすれば、ＮＯ
ｘ値を一層改善することができる。しかし副燃料遮断弁
を省略して副燃料を常時供給するようにしても、従来の
空気二段方式と比較すれば、後述のようにそのＮＯｘ低
減効果は著しいものがある。なお一次空気は炉温の高低
に拘らず常時供給され、二次空気を予熱した場合あるい
は蓄熱式交番燃焼方式を採用した場合の外管１ｂの冷却
の役割をも果たしている。
【０００７】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示したもので、複
合噴出口４とそれを取り巻く二次空気噴出口５は、金属
加熱炉の炉壁面３に開口しており、複合噴出口４には、
主燃料供給用の内管１ａと、副燃料供給用の外管１ｂと
の二重管よりなる燃料供給管１の周囲に、一次空気供給
筒２が同心状に形成されており、燃料供給感１の先端を
炉壁面よりも若干後方に位置せしめることによって、一
次空気供給筒２の先端部に副燃料が燃焼する燃焼室２ａ
が形成されている。この燃焼室２ａは一次火炎による保
炎を確実にするためのもので、その長さが長すぎると燃
焼室２ａ内が酸素不足となって一次火炎が不安定とな
り、逆に短すぎると一次火炎が炉内に拡散してしまって
二次火炎の保炎が不確実になる。また内管１ａの先端に
は、図示されていないが、前面に複数の主燃料噴出口６
ａを有するノズルが装着され、外管１ｂには外周面に等
角度間隔に複数個の副燃料噴出口６ｂが列設されてお
り、更に外管１ｂの外周面の副燃料噴出口６ｂの若干上
流側に、リング状の板に複数の通気孔を穿設してなる保
炎板、あるいは複数枚の傾斜した羽根板よりなる旋回羽
根等の保炎機構７が設けられている。
合噴出口４とそれを取り巻く二次空気噴出口５は、金属
加熱炉の炉壁面３に開口しており、複合噴出口４には、
主燃料供給用の内管１ａと、副燃料供給用の外管１ｂと
の二重管よりなる燃料供給管１の周囲に、一次空気供給
筒２が同心状に形成されており、燃料供給感１の先端を
炉壁面よりも若干後方に位置せしめることによって、一
次空気供給筒２の先端部に副燃料が燃焼する燃焼室２ａ
が形成されている。この燃焼室２ａは一次火炎による保
炎を確実にするためのもので、その長さが長すぎると燃
焼室２ａ内が酸素不足となって一次火炎が不安定とな
り、逆に短すぎると一次火炎が炉内に拡散してしまって
二次火炎の保炎が不確実になる。また内管１ａの先端に
は、図示されていないが、前面に複数の主燃料噴出口６
ａを有するノズルが装着され、外管１ｂには外周面に等
角度間隔に複数個の副燃料噴出口６ｂが列設されてお
り、更に外管１ｂの外周面の副燃料噴出口６ｂの若干上
流側に、リング状の板に複数の通気孔を穿設してなる保
炎板、あるいは複数枚の傾斜した羽根板よりなる旋回羽
根等の保炎機構７が設けられている。
【０００８】本実施例では、炉内温度センサの出力によ
って作動する遮断弁８が副燃料供給路に介装され、炉温
が燃料着火温度より低い時にのみ副燃料が供給されて、
炉温が燃料着火温度に達すると副燃料が遮断されるよう
に構成されている。これは、炉温が燃料着火温度に達し
たのちは一次火炎による保炎の必要がないので、副燃料
を遮断することにより一次火炎における高温燃焼の機会
をできるだけ少なくして、低ＮＯｘ化を図ったものであ
る。また主燃料と一次空気は容積比でほぼ１：１程度で
あって、たとえ主燃料をターンダウンしても天然ガスの
燃焼範囲（１：５．６〜１：１９）に達することがない
ので、一次空気を出したままにしておいても、主燃料が
一次空気により燃焼して局所高温域によるＮＯｘ発生の
原因となるおそれはない。
って作動する遮断弁８が副燃料供給路に介装され、炉温
が燃料着火温度より低い時にのみ副燃料が供給されて、
炉温が燃料着火温度に達すると副燃料が遮断されるよう
に構成されている。これは、炉温が燃料着火温度に達し
たのちは一次火炎による保炎の必要がないので、副燃料
を遮断することにより一次火炎における高温燃焼の機会
をできるだけ少なくして、低ＮＯｘ化を図ったものであ
る。また主燃料と一次空気は容積比でほぼ１：１程度で
あって、たとえ主燃料をターンダウンしても天然ガスの
燃焼範囲（１：５．６〜１：１９）に達することがない
ので、一次空気を出したままにしておいても、主燃料が
一次空気により燃焼して局所高温域によるＮＯｘ発生の
原因となるおそれはない。
【０００９】なお本実施例では、炉温が低い時にのみ副
燃料を供給し、炉温が燃料着火温度に達したのちは副燃
料の供給を遮断するようにしているが、遮断弁８を省略
して副燃料を炉温の高低に関係なく常時供給するように
しても、下記の測定データに示すように、ＮＯｘ値はあ
まり上昇せず、実質的には副燃料を遮断する場合とほぼ
同等の効果を奏している。すなわち同測定データによれ
ば、副燃料を遮断する場合のＮＯｘ値（１４８ｐｐｍ）
と遮断しない場合のＮＯｘ値（１６２ｐｐｍ）の差は約
１０％程度であるが、これを従来の空気二段燃焼方式
（約１０００ｐｐｍ）と比較すると、それぞれ約８５％
及び８４％の改善となり、その差は１％程度に過ぎな
い。 測定条件： 交番蓄熱式バーナ使用 炉内温度 約１２００℃ 炉内空気比 約１．１ 蓄熱体出空気温度 約１１００℃ 測定結果： ＮＯｘ値（Ｏ2 ＝０％換算） 本発明方式（副燃料遮断） １４８ｐｐｍ 本発明方式（副燃料遮断せず） １６２ｐｐｍ 従来の空気二段燃焼方式 約１０００ｐｐｍ 通常方式 約１５００ｐｐｍ
燃料を供給し、炉温が燃料着火温度に達したのちは副燃
料の供給を遮断するようにしているが、遮断弁８を省略
して副燃料を炉温の高低に関係なく常時供給するように
しても、下記の測定データに示すように、ＮＯｘ値はあ
まり上昇せず、実質的には副燃料を遮断する場合とほぼ
同等の効果を奏している。すなわち同測定データによれ
ば、副燃料を遮断する場合のＮＯｘ値（１４８ｐｐｍ）
と遮断しない場合のＮＯｘ値（１６２ｐｐｍ）の差は約
１０％程度であるが、これを従来の空気二段燃焼方式
（約１０００ｐｐｍ）と比較すると、それぞれ約８５％
及び８４％の改善となり、その差は１％程度に過ぎな
い。 測定条件： 交番蓄熱式バーナ使用 炉内温度 約１２００℃ 炉内空気比 約１．１ 蓄熱体出空気温度 約１１００℃ 測定結果： ＮＯｘ値（Ｏ2 ＝０％換算） 本発明方式（副燃料遮断） １４８ｐｐｍ 本発明方式（副燃料遮断せず） １６２ｐｐｍ 従来の空気二段燃焼方式 約１０００ｐｐｍ 通常方式 約１５００ｐｐｍ
【００１０】
【発明の効果】従来の空気二段燃焼法（図３）において
は、二次空気が炉内排ガスを巻き込んでその酸素濃度を
低下させることにより、主燃料と二次空気による燃焼を
緩慢化させて低ＮＯｘ化を実現するものであったが、こ
の主火炎を保炎するために燃料ガスの一部が一次空気と
反応して形成される一次火炎が、局所的に高温域を形成
してＮＯｘを発生する原因となっていた。これに対して
本発明によれば、燃料を主燃料と副燃料に分けて供給
し、副燃料のみを一次空気と反応させるようにしたの
で、副燃料と一次空気の比が燃焼可能範囲にさえあれば
よく、従って従来所要空気量の４０％以上必要としてい
た一次空気量を例えば１０％以下にすることができ、そ
れだけ一次火炎におけるＮＯｘ発生量を抑制することが
できるという利点がある。
は、二次空気が炉内排ガスを巻き込んでその酸素濃度を
低下させることにより、主燃料と二次空気による燃焼を
緩慢化させて低ＮＯｘ化を実現するものであったが、こ
の主火炎を保炎するために燃料ガスの一部が一次空気と
反応して形成される一次火炎が、局所的に高温域を形成
してＮＯｘを発生する原因となっていた。これに対して
本発明によれば、燃料を主燃料と副燃料に分けて供給
し、副燃料のみを一次空気と反応させるようにしたの
で、副燃料と一次空気の比が燃焼可能範囲にさえあれば
よく、従って従来所要空気量の４０％以上必要としてい
た一次空気量を例えば１０％以下にすることができ、そ
れだけ一次火炎におけるＮＯｘ発生量を抑制することが
できるという利点がある。
【図１】本発明の一実施例の縦断面図。
【図２】従来例の縦断面図。
１ 燃料供給管 １ａ 内管 １ｂ 外管 ２ 一次空気供給管 ２ａ 副燃料燃焼室 ３ 炉壁面 ４ 複合噴出口 ５ 二次空気噴出口 ６ａ 主燃料噴出口 ６ｂ 副燃料噴出口 ７ 保炎機構 ８ 遮断弁
Claims (4)
- 【請求項１】 燃料供給管とその周囲に同心状に設けた
一次空気供給筒とにより、炉壁面に開口する複合噴出口
を構成し、この複合噴出口を環状に取り囲むように複数
の二次空気噴出口を配設した炉加熱用ガスバーナにおい
て、上記燃料供給管を二重管で構成して、その内管には
先端に主燃料供給口を設けると共に、外管には外周面に
副燃料噴出口を設けて成る低ＮＯｘガスバーナ。 - 【請求項２】 上記一次空気量を主燃料供給量とほぼ同
量又はそれ以下とし、副燃料供給量を一次空気に対する
ほぼ理論燃焼ガス量として成る請求項１記載の低ＮＯｘ
ガスバーナ。 - 【請求項３】 上記外管の外周面の副燃料噴出口の近傍
に保炎機構を設けて成る請求項１記載の低ＮＯｘガスバ
ーナ。 - 【請求項４】 上記二重管の先端を炉壁面より若干後方
に位置せしめることによって、一次空気供給筒の先端に
副燃料燃焼室を形成して成る請求項１記載の低ＮＯｘガ
スバーナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18071595A JPH08128603A (ja) | 1994-09-07 | 1995-06-24 | 低ＮＯｘガスバーナ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-239468 | 1994-09-07 | ||
| JP23946894 | 1994-09-07 | ||
| JP18071595A JPH08128603A (ja) | 1994-09-07 | 1995-06-24 | 低ＮＯｘガスバーナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08128603A true JPH08128603A (ja) | 1996-05-21 |
Family
ID=26500141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18071595A Pending JPH08128603A (ja) | 1994-09-07 | 1995-06-24 | 低ＮＯｘガスバーナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08128603A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000074363A (ja) * | 1998-08-28 | 2000-03-14 | Tokyo Gas Co Ltd | 蓄熱燃焼装置 |
| KR100405508B1 (ko) * | 1998-10-10 | 2004-03-24 | 주식회사 포스코 | 축열식버너를이용한저NOx형축열연소방법 |
| JP2007101065A (ja) * | 2005-10-04 | 2007-04-19 | Osaka Gas Co Ltd | 酸素ガスバーナ |
| KR101102062B1 (ko) * | 2009-05-18 | 2012-01-10 | 김광주 | 고압 기류 버너를 이용한 질소산화물 저감시스템 |
-
1995
- 1995-06-24 JP JP18071595A patent/JPH08128603A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000074363A (ja) * | 1998-08-28 | 2000-03-14 | Tokyo Gas Co Ltd | 蓄熱燃焼装置 |
| KR100405508B1 (ko) * | 1998-10-10 | 2004-03-24 | 주식회사 포스코 | 축열식버너를이용한저NOx형축열연소방법 |
| JP2007101065A (ja) * | 2005-10-04 | 2007-04-19 | Osaka Gas Co Ltd | 酸素ガスバーナ |
| KR101102062B1 (ko) * | 2009-05-18 | 2012-01-10 | 김광주 | 고압 기류 버너를 이용한 질소산화물 저감시스템 |
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