KR0121789B1

KR0121789B1 - 역회전 공기 공급부를 지니는 취부공 버너

Info

Publication number: KR0121789B1
Application number: KR1019880006947A
Authority: KR
Inventors: 쟝 피에르 카사그느; 로렝 스크리브
Original assignee: 엘.씨.루지아노비치; 가즈 드 프랑스
Priority date: 1987-06-11
Filing date: 1988-06-10
Publication date: 1997-11-24
Also published as: FR2616519B1; FR2616519A1; KR890000842A; CA1294531C

Abstract

내용없음.

Description

역회전 공기 공급부를 지니는 취부공 버너

제1도는 본 발명의 버너의 축방향 단면도.

제2도는 제1도의 버너에 설치하도록 의도되지만 변형예에 따라서 설계된 혼합 및 연소 챔버를 형성하는 관의 축방향 단면도.

제3도 및 제4도는 가스 공급부가 제1도와 다른 2개의 실시예를 보여주는 본 발명의 버너의 축방향 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 2 : 챔버 4 : 내화 콘크리트 벽

5, 6 : 플랜지 9 : 케이싱

14, 19 : 가스 도입 구멍 16 : 공기 도입 구멍

17 : 가스관 20, 21 : 전극

본 발명은, 가연성 가스 또는 가스상 연료의 공기와의 혼합 및 연소 챔버 및 그 챔버의 축방향으로 연장되는 챔버를 포함하는 취부공 버너에 관한 것인바, 상기 챔버들은 실제로 원통형인 벽 및, 상기 혼합 및 연소 챔버의 중심축에 수직으로 연장되고 축방향으로 이격된 최소한 2개의 평면들내에 제공된 공기 도입구들을 포함하며, 상기 도입구들은 원통형 벽에 접하고 공기를 역회전시키는 관계로 연장된다.

이러한 종류의 공지된 버너에 있어서, 2개의 공기 공급 평면들이 서로 매우 근접하므로서 매우 높은 속도의 질소 산화물 생성 및 강력한 연소를 유발한다.

본 발명의 목적은 그러한 불편을 극복하고 전술된 실질적인 단점을 더이상 지나지 않는 버너를 제공하는 것이다.

그 목적을 성취하기 위하여, 본 발명의 버너에는, 질소 산화물의 생성 속도를 감소시키기 위하여 단계적으로 연소시키기 위하여 챔버의 중심축을 따라 이격되거나 상호 엇갈린 최소한 3개 지역의 공기 공급 평면이 제공된다.

본 발명의 유리한 특징에 따라서, 연료 공급 수준에 근접한 제1지역의 공급 평면에 배치된 공기 공급부는 너무 강력하지 않은 불완전 연소를 제공하고, 제2지역의 공급 평면에 배치된 공기 공급부는 공기대 가스비가 화학 양론치에 도달하지 않고 연소를 가속시키고, 제3지역내의 공기 공급부는 연소를 종료시키도록 되어 있다.

본 발명의 다른 한 유리한 특징에 따라서, 두곳의 제1공기 공급 지역들은 서로 역회전시키는 관계로 접선 방향으로 배향되는 2개의 공기 공급 평면을 각기 포함한다.

본 발명의 또다른 특징에 따라서, 연소 챔버내로 가스를 공급하는 수단이 혼합 및 연소 챔버의 벽을 관통해서 연장되는 반경 방향 구멍 또는 포트(port)를 포함하며, 이 챔버는 각기 분리된 공기 도입 챔버와 가스 도입 챔버에 의해 에워싸여 있다.

본 발명의 또다른 한 유리한 특징에 따라서, 가스 공급 수단은 연소 챔버의 출구와 반대편의 단부에서 챔버의 폐쇄 벽을 관통하여 중심축을 따라서 연소 챔버내로 연장되는 가스 공급 덕트를 포함하는 바, 상기 덕트는 상기 제1의 공기 공급 평면에 챔버내로 가스를 배출하는 수단 및 그 배출 수단 근처에 제공되어 덕트로부터 유출하는 가스 점화 장치를 포함한다.

본 발명의 또다른 목적, 특징, 세부사항 및 장점은 본 발명의 현재 바람직한 실시예를 단지 예시하도록 비한정적 예로서 제공한 개략적인 첨부 도면들을 참고로 기술되는 후술되는 설명으로 더욱 잘 이해될 것이다.

제1도에서, 본 발명에 따른 버너는 가연성 가스 및 공기같은 연소 보조 가스의 혼합 및 연소용 챔버(1), 그 챔버로부터 축방향으로 연장되고 화염의 전개를 허용하는데 적합한 챔버(2)를 필수적으로 포함한다. 혼합 및 연소 챔버(1)는, 고온에서 더욱 훌륭한 성능을 나타내는 내화 합금 또는 서모미케니칼 세라믹(thermomechamical ceramic)으로 제조할 수 있는 원통형 관내에 형성하는 것이 유리하다. 연장 챔버(2)는 실제로 원형 단면을 지니는 내화 콘트리트로 제조된 두꺼운 벽(2)을 지닌다. 챔버들(1,2)의 내벽은 서로 일치된 관계로 정렬되어 있다. 플랜지(5,6)는 두 챔버의 유밀 접합 또는 밀폐 연결부를 제공한다. 또한, 플랜지(7)로 로(爐)(도시안됨)내에 버너를 장착한다.

금속 외피 또는 케이싱(9)이 혼합 및 연소 챔버(1)를 동축으로 에워쌈으로서 챔버 둘레에 환형 공간(10)을 형성하는 바, 그 공간을 통해서 챔버(1)로 공급되는 연소 보조 공기가 흐른다. 공기는 덕트 또는 파이프(11)를 통해서 공급한다. 외피 또는 케이싱(9)은 또한 덕트 또는 파이프(13)를 통해서 공급된 가스 도입 챔버(12)를 형성한다.이 가스는 챔버(1)의 원통형 벽을 관통해서 연장되는 다수의 반경 방향 구멍(14)을 통해서 챔버(1)에 도달한다. 이들 구멍들은 벽의 중심선에 수직으로 외주면 전체에 걸쳐 연장되는 평면내에 배치된다.

제1도에 도시된 혼합 및 연소 챔버(1)는 축방향으로 서로 이격된 3개의 공기 공급 평면(P1,P2,P3)을 포함한다. 각각의 평면은 챔버의 벽을 관통하여 접선 방향으로 천공된 다수의 구멍을 포함한다. 이들 구멍은 챔버의 중심축에 직각으로 연장되는 동일 평면내에 배치되어 공기가 실제로 접선 방향의 이동 경로를 따라서 챔버내로 공기가 도입하는 것을 허용한다. 평면들(P1,P2)에서 구멍들의 수는 4개로 같은 것이 유리하다. 평면(P3)은 예컨대 8개의 구멍을 포함한다. 제2도는 5개의 공기 공급 평면(P11,P12,P21,P22,P3)을 포함하는 도입 및 연소 챔버(1)를 형성하는 관을 보여주고 있다. 본 챔버를 제1, 3 및 4도의 버너에 이용할 수 있음은 명백하다.

제3도 및 제4도에 도시된 본 발명의 버너의 변형예에 있어서, 가스상 연료 또는 가연성 가스가 파이프(17)를 통해서 공급되는 바, 그 파이프는 챔버(1)와 동축 관계로 배치되고 화염 출구 반대측 단부에서 챔버(1)를 폐쇄하는 전방 벽(18)을 통과하여 챔버내로 연장된다. 제3도에 따르면, 가스 파이프를 형성하는 관(17)으로 공급한 가스는, 페쇄단 근처에서 관(17) 둘레에 직각으로 분배 형성된 반경 방향 구멍들 또는 포트(19)를 통해서 챔버내로 흐른다. 챔버에 가스를 공급하는 변형예로서, 관(17)은 그 단부에 고전압 점화 장치를 지닌다. 접지된 전극(20)을 파이프(19)에 용접하고 고전압 전극(21)은 중심선을 따라 배치한다. 전극은 내화 합금 재료 봉으로 형성하여 알루미나 외피내에 배치한다.

벽(18)에 대해서, 자외선 검출 또는 감지 셀(call) 또는 이온화 전극을 통해서 화염을 관찰할 수 있도록 유리하게 고안되어 있음을 강조하고자 한다.

제4도에 도시된 본 발명에 따른 변형예에서, 가스 파이프를 형성하는 관(17)은 혼합 챔버(1)의 내부에 배치된 단부에서 충분히 개방된다. 그러므로, 가스의 공급은 축방향으로 수행되므로서 제3도에 도시된 반경방향 구멍(19)을 제거할 수 있다. 고전압 점화 장치는 이 가스 공급 방법에 적합하다. 고전압 전극(21')은 파이프(17)와 평행하게 연장된다. 전극(21')을 정확하게 신뢰성있게 위치조정하기 위하여, 전극은 절연 알루미나 관(23)에 의해 지탱되는 바, 관(23)은 전극을 동축으로 에워싸고 혼합 및 연소 챔버의 벽(18)을 통해서 연장된다. 접지된 전극은 그 관에 의해 구조되는 것이 유리하다.

공기 도입 구멍(16)에 대해서, 제1공급 평면(P1,P11)이 가스 도입 구멍들 (14,19) 또는 가스 파이프(17)의 개방단 근처에(제1도) 또는 실제로 그 구멍들 또는 가스 파이프 개방단에(제3도,4도) 배치된 것으로 도시되어 있다. 제1도, 3도 및 4도의 3개의 공기 공급 평면들을 지니는 실시예에서, 유체 흐름 방향의 두개의 제1평면들(P1,P2)은 4개의 접선 방향 구멍들(16)에 의해 형성되는 바, 한 평면의 구멍들은 다른 평면의 구멍들에 대해 45°각도로 편기되어 있으며 반대 방향으로 배향되어 있다. 버너의 출구 근처에 배치된 제3평면(P3)은 평면(P2)의 구멍들에 대해 역방향으로 각도상 분산되어 있다. 제2도의 5개의 공기 공급 평면을 지니는 실시예에서, 4개의 평면들(P11-P22) 각각에는 챔버의 중심축 둘레로 규칙적으로 분산되고 평면마다 서로 다른 방향으로 배향된 4개의 접선 방향 구멍들이 형성되어 있다. 챔버의 출구 근처에 배치된 제5평면(P3)은 평면(P22)의 구멍들에 대해 반대 방향으로 배향된 8개의 접선 방향 구멍들을 포함한다.

공기를 혼합 및 연소 챔버(1)내로 최소한 3개의 평면에 공급하는 목적은 질소 산화물의 생성 속도를 감소시키는 것이다. 결국, 연소 챔버로 도입된 연소 공기의 실제 양대 완전한 순간 연소에 필요한 공기의 화학 양론적인 양의 비율에 대한 질소 산화물의 생성은 종 형상 곡선을 따라 변동하며, 질소 산화물의 생성속도 또는 양은 상기 비가 1인 경우에 최대이다. 본 발명에 따라서, 질소 산화물의 생성 속도를 감소시키는 문제는 챔버내에서 가스상 유체의 흐름 방향인 축방향으로 이격되거나 또는 엇갈리는 여러가지 연소 공기 공급 평면에 의해 연소 챔버(1)내에서 단계적으로 연소시킴으로서 해결되는데, 공기 공급부 또는 도입부는 한 평면과 다른 평면에서 역회전시키는 관계로 배치된다.

본 발명에 따른 버너에 있어서, 가스는 제1단계 또는 공정에서 제1, 3 및 4도의 제1평면에서 또는 제2도에서 제1의 두개의 평면에서 챔버내로 흘러들어오는 연소 공기와 혼합된다. 이 공기는 접선 방향 도입 구멍들(16)에 의해 회전 이동되므로 연소 챔버의 벽으로 구동되거나 추진된다. 이 때문에, 매우 강력하지 않은 불완전 연소가 시작된다. 제2단계 또는 공정, 즉, 제1도, 제3도 및 제4도의 공기 공급 평면(P2)에서 또는 제2도의 제3 및 제4평면(P21,P22)에서, 공기는 연소 혼합물과 역회전 관계로 부가되므로서 혼합물을 실질적으로 교반시킨다. 이는 질소 산화물의 생성을 감소시키기 위하여 공기대 가스비를 1과 다르게 유지하면서 실질적으로 연소를 가속시킨다. 제3단계 또는 공정에서, 접선 방향 구멍들에 의해 벽으로 추진 또는 구동되어 회전운동하는 공기가 최종 공급 평면내에 도달하므로써 연소가 종료된다. 몇개의 축방향으로 이격되거나 엇갈린 수준상의 접선 방향 공기가 연소 챔버내에 이렇게 도달되면, 한편으로는, 역회전하는 공기 공급에 의해 생성된 강력한 교반에 의해 한정된 체적의 챔버내에서 완전 연소를 야기시키며, 다른 한편으로는 연소를 단계적으로 수행시켰기 때문에 질소 산화물의 생성을 감소시킬 수 있다.

Claims

가연성 가스와 공기의 혼합 및 연소 챔버, 및 혼합 챔버의 축방향으로 연장되게 배치되고 화염을 전개시키는 챔버를 포함하고, 상기 챔버들은, 실제로 원통형의 벽 및 혼합 및 연소 챔버의 중심선에 직각으로 연장되는 최소한 2개의 축방향으로 이격된 평면내에 원통형 벽에 접하게 역회전시키는 관계로 제공된 공기 공급부들을 포함하는 취부공 버너에 있어서, 질소 산화물의 생성 속도를 감소시키도록 단계적으로 연소시키기 위하여 혼합 및 연소 챔버(1)의 중심축을 따라 이격되어 있는 최소한 세지역의 공기 공급 평면(P1,P2,P3,P11,P12,P21,P22)을 제공한 것을 특징으로 하는 취부공 버너.
제1항에 있어서, 가스 공급 수준 근처의 제1지역의 공급 평면들에 배치된 공기 공급부(P1,P11,P12)들은 매우 강력하지 않게 불완전 연소시키도록 제공되며, 제2지역의 공급 평면에 배치된 공기 공급부(P2,P21,P22)는 공기대 가스비가 화학 양론치에 도달하지 않고 연소를 가속시키는 반면에, 제3지역내의 공기 공급부(P3)가 연소를 종료시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 버너.
제2항에 있어서, 두개의 제1공기 공급 지역들이 각기 2개의 공기 공급 평면(P11,P12; P21,P22)들을 지니며, 그 공기 공급 평면들은 서로 역회전 관계로 접선 방향 배향으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 버너.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 가스를 혼합 및 연소 챔버(1)로 공급하는 수단이 이 챔버의 벽을 관통하여 연장되는 반경 방향 구멍(14)들로 구성되며, 이 챔버는 분리된 공기도입용 챔버(10) 및 가스도입용 챔버(12)에 의해 에워싸여 있는 것을 특징으로 하는 버너.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 가스 공급 수단이 혼합 및 연소 챔버(1) 출구의 반대편 단부에서 챔버를 폐쇄하는 벽(18)을 관통하여 챔버의 중심축을 따라 챔버내로 연장되고 상기 챔버(1)내로 가스를 배출하는 수단이 제1공기 공급 평면(P1,P11)에 제공된 가스 공급 덕트((17) duct), 덕트로부터 유출하는 가스를 점화하도록 그 가스 출구 근처에 제공된 장치(20,21)를 포함하는 것을 특징으로 하는 버너.
제5항에 있어서, 상기 가스 유출 수단이 가스 공급 덕트(17)내에 형성된 반경 방향 구멍(14)으로 구성되고, 챔버(1)내의 상기 덕트의 단부는 폐쇄되어 있으며, 고전압 점화 장치는 덕트(17)에 용접된 접지 전극(20)을 포함하며, 고전압 전극(21)이 상기 덕트의 중심축을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 버너.
제5항에 있어서, 상기 가스 공급 덕트(17)가 가스의 유출을 허용하도록 혼합 및 연소 챔버(1)내에 배치된 단부가 개방되어 있고, 점화 장치는 챔버(1)내에 있는 덕트의 개방 단부에서 가스 공급 덕트(17)에 평행한 관계로 연장되는 고전압 전극(21) 및 덕트(17)로 구성되는 접지 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 버너.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합 및 연소 챔버(1)의 출구 단부와 반대측의 단부에서 상기 챔버를 폐쇄하는 벽(18)에는 상기 챔버(1)내의 화염을 관찰할 수 있도록 적외선 검출 또는 감지 셀(sell) 또는 이온화 셀이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 버너.