KR0127831B1 - 연료-연소작용제 혼합물의 단계적 연소를 달성해서 질소 산화물들의 생성을 감소시키기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음

Description

연료-연소작용제 혼합물의 단계적 연소를 달성해서 질소 산화물들의 생성을 감소시키기 위한 방법 및 장치

제1도는 본 발명의 버너구조의 제1형태의 개략 종단면도,

제2도는 제1도의 화살표 II 방향에서의 버너의 일부의 정면도,

제3 내지 제6도는 본 발명의 버너의 다른 변형구조들로서 제1도의 것과 같은 개략 종단면도,

제7도는 제6도에 도시된 버너의 화살표 VII 방향에서 본 도면,

제8도는 상기 제6도에 도시된 버너의 선 VIII-VIII에 따른 개략 부분 단면도, 및

제9도는 본 발명의 버너구조의 다른 한 형태를 예시하고 있는, 제3도 내지 제6도와 같은 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 용기,2 : 축선,

4 : 최소단면,5 : 평면,

10 : 도관,12 : 벽,

14 : 구멍, 16, 16 ', 30 : 공기박스,

20, 34 : 1차 주입장치,24 : 2차 주입장치,

24a : 주요부,24b : 말단부,

24c : 끝부분,D : 거리,

ℓ₁, ℓ₂, ℓ₃: 길이,s : 연료

본 발명은 용광로 또는 보일러의 연소실 또는 노상(爐床)과 같은 용기의 벽에 목적에 맞게 설치된 구멍의 반대편이 장착하기 위한 액체 또는 기체 연료용 버너들에 관한 것이다.

일반적으로 말해서, 본 발명에 따른 버너는 상기 구멍과 함께 연소용공기를 위한 통로를 형성하는 도관을 향하여 개방된 공기박스(box)와, 그 공기공급통로안으로 도입하는 1차 연료주입장치를 포함하고 있는 형식을 이루고 있다.

질소 산화물들의 생성에 기인한 공해를 퇴치하기 위하여, 모든 연료와 모든 연소작용제를 함께 단일구역에 도입시키는 대신에 단계적으로 진행하는 것을 말하는 것인, 단계적인 연소를 행하는 이러한 형식의 유익한 버너를 오랫동안 숙고하여 왔다.

그리하여 최대 화염 온도가 제한될 수 있고 산소량이 감소될 수 있는데, 그것은 질소 산화물들의 생성을 감소시키는 효과를 갖는다.

지금까지 주로 연구되어 이용된 방법은 연료의 주입을 조절하지 않고 연소작용제의 주입을 단계화시키는 것에 있었다.

본 발명은 위에서 정의된 형식의 버너들을 개량해서 연소 작용제의 주입을 단계화시키지 않고 연료의 주입을 단계화시키는 것이 간단한 방법으로 달성될 수 있게 하고, 그리하여 이러한 개량이 현존하는 종래의 버너들에 적용될 수 잇는 이점을 달성하는 것을 추구한다.

이 때문에 본 발명의 목적을 구성하고 있는 버너는 2차 연료주입장치가 공기공급통로에 직접 장착되어 있고, 제로(zero)가 아닌 각도를 서로 이루고 있는 주요부와 말단부를 포함하고 있어서 이 말단부의 끝이 후자의 최소단면보다 더 큰 통로의 축선으로부터 일정한 거리를 두고 위치하게 되고 1차 주입장치의 끝의 하류에 이르는 것을 특징으로 한다.

그리하여, 용기의 벽 또는 버너의 벽의 어느 것에도 트인 구멍들을 만들 필요가 없이, 제1중앙 연소구역의 주변 및 하류쪽으로 향하게 되는 연료의 주입으로 단계적 연소를 달성할 수 있어서, 생성되는 질소산화물들의 양이 효과적으로 감소될 수 있게 한다.

2차 주입장치는 주요부가 공기공급통로의 내부에서 상기 통로의 축선과 실질적으로 평행한 방향으로 또는 그 근처에서 각을 이루어 뻗는 소위 보조의 관모양 랜스(lance) 들의 형태를 바람직스럽게 이루고 있다.

그리고 또, 본 발명에 따라서 버너를 수납하는 용기의 벽에 형성된 구멍의 벽과 면하여 위치해 있는 그것들의 길이를 넘어서, 보조랜스들이 상기 구멍의 원주방향으로 바람직하게 뻗는데, 그것들은 상기 구멍의 형상을 실질적으로 따라간다.

이렇게 하여, 흐름내의 난류의 문제들이 상당히 감소되고, 불완전연소 잔류물의 랜스들 상의 퇴적이 제한되며, 또한 제1연소구역으로부터 충분하게 그리고 정확하게 떨어져 있는 제2연소구역이 최상의 상태로 얻어진다.

대부분의 버너들에 있어서, 불안정한 연소 및 공해의 문제들은 그것들의 비교적 콤팩트한 형상 및 정기점검 수리의 필요에 따라 버너들의 구성부품들의 어려운 설치 또는 분해의 문제점에 의해 종종 수반된다.

그리하여, 본 발명의 다른 하나의 목적은 용이한 설치 및 분해를 허용해서 사용상의 융통성을 증대시키는 버너구조를 제공하는 것이다.

이러한 목적 때문에 본 발명에 따라서 보조랜스들은 그것들의 주요부의 일반축선에 관하여 피봇선회될 수 있는 방식으로 공기 공급통로의 안쪽에서 버너의 위에 장착되는데, 그것들의 말단부는 랜스를 그것의 축선에 관하여 회전시킴으로써 상기 통로와 동축이고 후자의 최소단면보다 작거나 같은 단면을 가진 실질적으로 원통형의 가상의 겉모양의 안쪽에 상기 말단부가 이르게 될 정도의 형상과 길이를 가지고 형성되어 있다.

이 구조는 버너를 그것이 고정된 용기의 벽에서 떼어낼 필요가 없이 하나 또는 그 이상의 랜스들을 버너의 후부를 통하여 제거하는 것(즉, 용기에서 멀리 떨어진 측면상에서)을 가능하게 한다는 것에 주목해야 한다.

버너의 작동이 정지되어야 할 경우, 그 정지는 제한될 것이다.

상기에서 설명한 바와 같은 버너에 덧붙여서, 본 발명은 또한 질소산화물들의 생성을 통한 낮은 공해를 가지고 액체 또는 기체 연료를 태우기 위한 방법에 관한 것이다.

실질적으로 화학량론적 상태하에서, 연소중의 주어진 시간에 일정압력으로 유지된 공기의 총량이 적어도 연료(s)의 총량을 태우기에 충분한 이 방법은 본 발명에 따라서, 공기의 총량이 용기의 노상안으로 도입하는 단일통로에서 순환되고, 노상의 상류에 위치해 있는 제1평면에서는 순환공기와의 실질적인 화학량론적 상태하에서 연소를 얻기에 필요한 연소총량의 일부가 주입되며, 제1평면의 하류에 위치해 있는 제2평면에서는 실질적인 화학량론적 상태하에서 연소를 달성하는 방식으로 연료의 남은 부분이 주입되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 버너의 작동을 위하여 버너에 공급된 전체 연료의 최소한 20%가 상기 보조랜스들의 도움으로 사실상 바람직하게 주입된다.

랜스들은 버너가 작동중에 있는 동안에 연료를 공급받지 않으면, 불연성 가스의 순환에 의하여 편리하게 냉각될 수 있다.

그 이상의 본 발명의 특징 및 이점들은 도면을 참고로 한 아래에 주어진 설명들로부터 판명될 것이다.

여러 도면들중에서 동일한 부품들 또는 부재들은 동일한 참조번호가 부여되었다는 것에 일단 유의해야 한다.

사정이 이러하니까, 선회베인형식(swirl vane type)인, 버너의 구조의 제1형태를 도시한 제1도 및 제2도에 대하여 먼저 설명할 것이다.

이 버너를 수납하기 위하여 구멍(14)이 용기, 예를 들면 용광로 또는 보일러의 동체(shell)의 벽(12)에 형성되었다.

여기에서 구멍(14)은 가열될 용기의, 부호 1로 주어진 내부쪽으로 넓어지는 절두 원추형상을 가지고 있다.

보다 더 상세하게 제1도에 대하여 설명하면, 문제의 버너는 용기의 벽(12)의 바깥면(12a)에 고정(예를 들면, 도시되어 있지 않은 나사결합에 의하여) 되어 있어서, 용기쪽으로의 흐름이 일반방향으로 수렴하는 형상을 가진 공기 공급도관(10)은 구멍(14)의 축선(2)과 실질적으로 동축에 위치해 있는데 그 도관(10)은 구멍(14) 안에 이르러 그 구멍과 함께 연소용 공기를 위한 순환통로를 형성한다.

예시된 바와 같이, 도관(10)은 일정압력으로 유지된 공기공급박스(box) 또는 댐퍼(damper)(16)에 배치되어 있는데, 그것은 상기 댐퍼(16)와 연이어 통해있다.

그리고 또, 그것은 벽(23)에 의하여 그것의 상류끝에서 밀접해 있고 공기 또는 보다 더 일반적으로 말해서 선택된 연소작용유체는, 공기에 회전운동을 부여하고 그리하여 버너의 축선(2)에서 흡입을 일으키고 연료와 연소용 공기의 혼합을 원조하는 베인(vane)들 또는 플랩(flap)들 (개략적으로 부호 18로 도시됨)을 장치한 주변 슬롯들을 경유하여, 박스(16)로부터 도관안으로 통과한다.

제1도에 있어서 부호 AM 및 AV는 각각 버너의 후부로부터 정면으로 흐르는 유체들의 순환방향을 설명하면, 버너의 상류쪽과 하류쪽을 나타낸다.

화살표(3)는 문제의 방향을 지시한다.

연료의 제1부분은 여기에서 도관의 축선(2)에 실질적으로 배치되어 있고 1차 주입장치를 형성해서 제1연소구역을 형성시키는 파이프(20)를 통하여 공급된다.

공기도급기관의 좁은 통로(4)에 근접해서 위치해 있는 파이프의 주입끝은 화염원추(22)를 장치하고 있는데, 그것의 목적은 공기의 유동내에 난류를 발생시키고 또한 연소를 촉진하는 것이다.

파이프(20)는 예를 들면 플랜지 또는 그런 종류의 다른 것(도시되어 있지 않음)의 도움으로 공기 박스(16)의 후벽(23)에 고정되어 있다.

연료의 주입을 단계화시키고 그리하여 제1연소구역의 류에 위치해 있는 제2연소구역을 형성하기 위하여, 버너는 상기 1차 주입장치(이 경우에서는 파이프(20))보다 더 하류로 뻗어있는 소위 보조의 관모양랜스(24)들로 구성되어 있는 2차 주입장치를 추가로 장치하고 있다.

본 발명에 따라서, 보조랜스(24)들은 도관(10)과 구멍(14)에 의해 형성된 통로의 안쪽에 설치되어 있다.

더 나아가서, 각각의 랜스(24)는 좁은 통로(4)의 상류에 통로를 축선(2)과 실질적으로 평행하게 뻗는 주요부(24a)와, 구멍(14)과 연하여 좁은 통로를 지나서 상기 주요부를 연장하고 축선(2)으로부터 분기하도록 상기 주요부에 대하여 굽혀진 말단부(24b)를 포함하는 그러한 형상을 이루고 있다.

바람직하게, 말단부(24b) 구멍(14)의 벽들에 근접하여 그 벽돌을 따라서 그 모체들중의 하나와 실질적으로 평행하게 뻗는다.

제1도에 있어서, 절단면에서 보조랜스들의 주입끝과 공기 공급통로의 축선(2) 사이의 거리(D)는 상기 통로의 좁은 통로(4)에 대한 거리(R)보다 더 크다는 것을 명백하게 알 수 있다.

이 제2연소 구역에서 연료의 지향성 주입을 달성하기 위하여, 하나 또는 그 이상의 구멍(26)들이 랜스(24)들의 끝을 향하여 제공되고 이 구멍들의 축선들은 거기에서 주입된 연료의 일부가 절두원추형 또는 쌍곡면의 겉모양 표면을 따라서 주입되어 선택적으로 연소형식에 따라서 수렴하던가 또는 분기하도록 향하게 될 것이다(제1도에 있어서 각도 α).

구멍(26)들의 단면은 연료의 유출속도를 결정하는데, 그것은 통상 초당 약 10 내지 200미터의 사이에 있다는 것에 유의해야 한다. 실제상, 보조랜스(24)들의 수는 통상 3내지 16개의 사이에 있고, 이 랜스들은 대개 통상적으로 1차 주입파이프(20)의 둘레에 규칙적으로 분포된다(제2도).

그러나, 도면의 이해를 용이하게 하기 위하여, 단지 2개의 보조랜스들만이 제1도에 도시되어 있다.

일반적으로 이 보조랜스(24)들에 의하여 주입되는 연료, 대개 통상적으로 기체 연료의 유량은 버너에 공급되는 연료의 총유량의 약 10 내지 60%의 사이에 있다.

바람직하게, 랜스(24)들은, 예를 들면 플랜지(도시되어 있지 않음)들에 의하여, 공기박스의 후벽(23) 상의 작업 위치에 개별적으로 고정된다.

이런식으로 체결이 제거된 후에 제2도에 파선에 도시된 바와 같이 랜스(24)들을 뒤로 접혀진 위치로 가져오도록 그것들을 피봇선회시키는 것이 가능하다. 알 수 있는 바와 같이 그 다음에 이 랜스들의 말단부는 공기공급통로에 동축이고 상기 통로의 좁은 통로(4)의 단면보다 더 작거나 또는 극단적인 경우에는 똑같은 단면을 가진 실질적으로 원통형의 가상의 겉모양의 안쪽에 위치해 있다.

본 발명에 따라서, 버너로부터의 랜스(24)들의 용이한 회수를 허용하기 위하여, 그것들이 그것들의 뒤로 접혀진 위치로 가져와진후에, 축선(2)에 실질적으로 수직한 평면(5)에서 2개의 인접한 보조랜스들의 주요부들을 떼어놓은 길이(ℓ₁)는 적어도 이 똑같은 평면(5)으로 돌출된 말단부의 길이(ℓ₂)보다 약간 더 크다(제2도 참조).

그리하여, 뒤로 접혀진 위치에서 랜스들의 말단부(22b)는 통로의 좁은 통로(4)와 화염원추(22)의 가장 넓은 가장자리와의 사이를 용이하게 지나갈 수 있고, 문제의 랜스들을 버너의 후방으로 당김으로써 실질적으로 축선(2)에서 버너를 중지시키지 그것을 용이하게 끌어낼 수 있다는 것을 알 수 있다.

그때 적당한 치수와 형상을 가진 통로들이 물론 벽(23)에 제공될 수 있다.

이제 제3도에 대하여 설명하면, 제3도는 1차 연료주입 파이프(20)의 형상에 관하여 앞서의 것과 본질적으로 다른 본 발명의 제2실시예를 예시하고 있는데(연료는 예를 들면 기체임), 공기공급통로 끝의 좁은 통로(4)에 일련의 주입 핑거(50)들이 별모양으로 실질적으로 방사상으로 배치되어 있다.

예시된 버너는 선회 베인들을 장치한 댐퍼를 구비하고서 앞서와 마찬가지로 주변 공기 송입형식을 이루고 있다는 것에 유의해야 한다.

보조 연료주입랜스(24)들의 배열 및 형상은 공기도관에서 파이프(20)의 둘레에 분포되어 있는데, 앞서의 실시예의 완전히 동일하다.

제4도는 본 발명의 제3실시예를 도시하고 있는데, 그것의 독특한 특징은 앞서의 실시예들과 대조하여 1차 연료주입 시스템, 보조랜스들의 형상 및 버너를 수납하는 벽에 제공된 구멍의 형상에 있다.

보다 더 상세히 말하면, 1차 주입파이프(20)는 여기에서 튜우브(60)의 안쪽에 배치되어 있는데, 그것은 단지 그것의 주입끝(20a)에서 그 튜우브로부터 돌출하고 주입파이프를 이송하는 것 이외에 액체 또는 기체 연료가 그 튜우브에서 순환할 수 있다.

주입파이프가 기체연료를 공급받을 때, 튜우브(60)는 예를 들면 연료오일을 공급받을 수 있다.

벽에 제공된 구멍(14)은, 흐름의 방향에 대항 설명하면, 먼저 실질적으로 원통형상을 갖고 있는데 그 다음에 일종의 밖으로 넓어지는 절두 쌍곡면에 의하여 용기(1)쪽으로 이어진다.

단지 2개만이 도시되어 있는 보조랜스(24)들에 관하여, 그것들의 주요부(24a)는 구멍(14)의 좁은 통로(4)를 형성하고 있는 유입구까지 구멍의 방향으로 수렴하는 축선(61)들을 따라서 뻗는 반면에 그것들의 말단부(24b)는 그 다음에 상기 구멍의 벽들의 형상을 그것이 배출하는 그것의 내부로 실질적으로 이어진다.

실제상 랜스들의 주요부의 축선(61)들과 파이프(20) 및 튜우브(60)의 축선(2)과의 사이의 각도(γ)는 비교적 작고 일반적으로 약 5 내지 30°사이에 있다.

제4도에 도시된 버너는 앞서와 마찬가지로 선회 베인들을 장치한 공기 박스(16)를 구비하는 주변공기 송입형식을 이루고 있다는 것에 유의해야 한다.

이제 제5도에 대하여 설명하면, 본 발명의 제4실시예가 여기에 예시되어 있다.

이 변형은 구멍(14)의 벽들의 절두원추형상, 공기 공급 도관의 축선(2)에서 좁은 통로(4)에서 도관안으로 개방하는 1차 연료주입파이프(20)의 설비, 및 보조랜스(24)들의 배열(여기서 앞서와 마찬가지로 단지 2개만이 도시되어 있음)에 대해서는 제2도의 것과 비견될 수 있다.

그리고 또, 버너는 여기에서 2개의 공기박스(16, 16')들을 가지고 있는 것을 제외하고는 앞서와 마찬가지로 주변 공기송입형식으로 이루어져 있는데, 공기박스들중의 하나(16')는 도관(10')으로, 다른 하나(16)는 도관(10)으로 안내한다.

이것은 별문제로 하고, 본 실시예는 도관(10)과 구멍(14)의 연결에서 공기 공급도관의 원주상에 뻗은 관모양의 환형크라운(70)의 설비때문에 본질적으로 다르다.

실제상, 그 크라운(70)은 연료공급튜우브(71)에 연결되어 있는데 파이프(20)가 연료를 주입하는 위치에 실질적으로 목적하는대로 제공된 구멍들(도시되어 있지 않음)을 통하여 이 연료를 주입하고, 그리하여 1차 연소 구역을 형성하는 역할을 한다.

이런 형식의 버너를 사용해서, 예를 들면, 크라운(70)을 통해서는 기체 연료를, 파이프(20)를 통해서는 연료 오일을 주입하는 것이 가능하며, 동시에 보조랜스(24)들은 2차 연소구역에 기체를 차례로 주입할 수 있다.

이제 제6도 내지 제8도에 대하여 설명하면, 여기에는 본 발명의 제5실시예가 도시되어 있다.

도시된 버너는 축방향 또는 평행한 공기흐름의 복합랜스 형식으로 이루어져 있다.

보다 더 상세히 말하면, 여기에서 버너는 앞서의 실시예들의 경우에서와 같이 공기가 회전상태에 놓여있지 않고, 일정 압력으로 유지된 공기가 공급되고 도관(10) 안으로 안내하는 박스 또는 케이싱(30)을 구비하고 있다.

그리고 또, 현재의 버너는 연료의 1차 주입을 달성하기 위한 목적으로 중앙의 파이프(20)에 추가하여 상기 중앙의 파이프의 둘레에 분포된 소위 1차 랜스(34)들을 구비하고 있다는 것을 특징으로 하고 있다.

예시된 예에 있어서, 문제의 1차 랜스들은 각각 2개의 인접한 보조 랜스(24) 들의 각각의 사이에 삽입되어 있으며(제7도), 그리고 구멍(14)의 안쪽에서 파이프(20)의 주입 끝(20a)의 약간 하류에 배출하는데, 그것은 실질적인 원통형상을 가지고 있으며 그 원통의 축선은 축선(2)에 배치되어 있다.

제6도에는 단지 하나의 1차 랜스가 도시되어 있다.

이 랜스는 통로의 축선(2)에 실질적으로 평행하게 그 통로의 벽돌과 근접하여 뻗어있다는 것을 알 수 있다.

또한, 파이프(20)는 그것을 둘러싸고서, 공기를 축선(2)에 관하여 회전시키기 위한 베인들을 구비한 일종의 원판(33)을 지지하고 있다는 것을 알 수 있다.

구멍(14)의 형상을 고려하여, 여기에서 보조랜스(24)들은 그것들의 주요부(24a)가 용기의 내부에 면해있는 측면상의 벽(12)의 면(12b)까지 구멍의 벽들에 실질적으로 평행하고 그리고 그 벽들에 근접하여 뻗는 그러한 방식으로 설치되어 있음과 동시에 그것들은 축선(2)으로부터 분기하면서 상기 용기의 안쪽에서 그것들의 말단부(24b)에 의하여 뻗어 있다.

실제상, 이 말단부(24b)는 직선 또는 곡선일 수 있는데(제7도 참조), 용기의 벽의 내벽(12b)과 실질적으로 평행하게 뻗는다.

고려중의 경우에 있어서, 랜스(24)들의 말단부는 동일한 평면내에서 그것들의 주요부에 대하여 약 90°로 향하여져 있다.

제6도에서 명확히 알 수 있는 바와 같이, 문제의 말단부들의 각각은 비스듬이 향하여져 있고 연료주입구멍(32)과 함께 적어도 하나의 주입기(31)를 가지고 있는 짧은 끝부분(24c)에 의하여 연장될 수 있다.

이 끝부분의 비스듬한 방향은 특히 랜스들의 주요부(24a)와, 그것들의 말단부와 끝부분과의 사이의 연결점을 포함하는 평면에 위치해 있을 수 있다(각도 α, 제6도).

상기 끝부분(24c)는 보조랜스들의 주요부와, 말단부와 끝부분과의 사이의 연결점을 포함하는 평면에 관하여 비스듬이 향하여져 있는 축선을 따라서 추가로 뻗을 수 있다(각도 β, 제8도).

그리하여 이 경우에 있어서 보조랜스들에서의 연료주입각도는 문제의 끝부분의 방향에 의하여 한정되고 선택된 각도(α 및 β)들을 조건으로 한다.

그럼에도 불구하고, 끝부분들이 없이 말단부(24b)들을 제공하는 것이 가능했는데, 이 경우에 있어서, 연료주입각도는 그 지점에서 주입기(31)들의 구멍(32)들의 방향(각도 (α 및/또는 β))에 의하여 한정된다.

실제상 참고로서 공기공급도관의 축선과 평행한 축선을 생각하면, -40°와 +70°사이의 각도(α)와, -60°와 +60°사이의 각도(β)는 선택된 연소의 형식에 의존하여, 보조 랜스들의 끝부분들에서의 연료분출구들의 수렴주입 또는 분기주입을 달성하는 것을 가능하게 한다.

말단부들(및, 적용가능한 경우에는 끝부분들)의 치수에 관해서는, 2개의 인접한 보조랜스들의 주요부들을 떼어놓은 길이(ℓ₁)는, 앞서의 실시예들의 경우에서와 같이, 그것이 그것들의 말단부(적용가능한 경우에는, 끝부분에 의해 뻗어 있는)의 길이(ℓ₂)보다 최소한 약간 더 크도록 바람직하게 적응될 수 있다.

그리고 또, 현재의 경우에 있어서, (절단면에 있어서도 앞서와 마찬가지로) 길이(ℓ₂)보다 최소한 약간 더 큰 2개의 인접 1차 랜스들을 떼어놓은 길이(ℓ₃)를 제공하는 것이 바람직하다(제7도).

그리하여 보조랜스(24)들로 하여금 공기공급도관의 일반축선(2)에 관하여 회전될 수 있게 하는 형상의 슬롯들을 가진 도관(10)의 후벽(23')을 제공함으로써 랜스들을 버너상에 고정하도록 배려하면, 1차 랜스(34)들과 독립하여, 그것들을 버너로부터 끌어내기 위하여, 한편으로는 그것들을 뒤로 접혀진 위치로 가져오기 위해(제7도의 파선으로 도시됨), 주요부(24a)의 축선에 관하여 그것들을 피봇선회시키고, 다른 한편으로는 그것들로 하여금 1차 랜스들과 함께 부딪치게 하지 않고 그것들을 버너의 후방으로 끌어낼 수 있게 하기 위해 축선(2)에 관하여 피봇선회시키는 것으로 충분하다.

이점에 대하여, 뒤로 접혀진 위치에서 보조 랜스들의 말단부(적용가능한 경우에는 끝부분에 의해 연장된)가 그때 구멍(14)의 벽(15)과 난류원판(33)의 바깥가장자리(35)와의 사이로 뻗을 것이라는 것은 제7도를 관찰해보면 알 수 있다.

이제 마지막으로 제9도에 대하여 설명하면, 거기에서는 본 발명의 버너의 구조의 제6형태가 예시되어 있다.

앞서의 한 형태와 같이, 이 버너는 평행한 공기송입, 복합 1차 랜스형식으로 이루어져 있다.

그러므로 그것은 중앙의 파이프(20)의 둘레에 분포된 일련의 1차 랜스(34)들(비록 그것이 중앙의 파이프를 제공하는 것과 독립적이지 않다고 해도)을 포함하고 있는데, 박스(30)로부터 도관(10)안으로해서 구멍(14) 안으로 통과하는 일정압력으로 유지된 공기는 이점에 있어서는 어떤 회전운동도 받지 않는다.

예시된 바와 같이 용기의 벽(12)에 제공된 구멍(14)은 여기에서, 먼저 유동방향으로 수렴하는 절두원추형상과, 그 다음에 축선(2)에 대한 실질적인 원통형상, 그 다음에 최종적으로 분기하는 절두원추형상을 가지고 있다.

결과적으로, 1차 랜스(34)들과, 구멍(14)의 좁은 통로까지 뻗는 보조 랜스들의 대면주요부(24a)의 양자는 상기 구멍의 방향으로 서로 더 가깝게 이동하면서 수렴 방향으로 향하여져 있다.

이미 제4도를 참고로해서 나타낸 바와 같이, 그것들 사이의 각도는 이 경우에 있어서는 일반적으로 약 5 내지 30°의 사이에 있다.

제9도에서 중앙의 파이프(20)가 제공되었으므로, 그것은 1차 랜스(34)들의 주입끝의 약간 하류의 구멍(14) 안으로 도입하고 있다는 것을 알 수 있다.

제9도는 또한 앞서와 마찬가지로, 실제상 그 배열이 통상 제7도에 도시된 바와 같다고 하더라고, 명료함을 위함과 같이 단지 하나의 1차 랜스와 하나의 보조랜스만이 도시되었다는 것을 보이고 있다.

보조랜스(24)들에 관해서는, 구멍(14)의 벽들과 면해서 위치해있는 그것들의 길이를 넘어서, 그것들이 본 발명에 따라서 구멍의 원주를 향하여 뻗는데, 그것들은 구멍의 벽윤곽을 뒤따르고 있으며, 좁은 통로로서 시작하는 그것의 형상을 고려해서, 그것들은 제6도 내지 제8도와 관련하여 설명한 형식의 말단부(24b)와 끝부분(24c)에 의해서 용기(1) 안으로 뻗어있고, 그 말단부(24b)는 벽의 면(24b)과 평행하게 뻗는다는 것을 알 수 있다.

대체로 관찰된 버너의 구조의 다양한 형태들이 설명되었으며, 이제 일반적인 작동원리가 설명될 것이다.

설명하기에 앞서서, 현단계의 설명에서 관찰된 모든 실시예들이 서로 결합되거나 또는 제휴될 수 있다는 것에 유의하는 것이 중요하다고 보여진다.

사정이 이러하므로, 이 실시예들 중의 어느 하나가 본 발명에 따라서 연소중의 주어진 시간에, 적당한 압력하에서, 실질적인 화학량론적 상태에서 최소한 연료(s)의 총량을 태우기에 충분한 공기의 총량을 버너가 공급받는 그러한 방식으로 작동한다.

그러므로, 도입된 연소용 공기는 모두, 용기(1)의 노상위로 배출되기전에 도관(10)과 구멍(14)에 의해 형성된 통로 안쪽에서 순환한다.

본 발명이 연소용 공기의 수용을 단계화하기 위한 설비를 구성하고 있지 않지만, 그 반면에 연료주입을 단계화하기 위한 설비가 제공되어 있다.

이 때문에 1차 주입장치(20 및/또는 34)는 그것을 위하여 노상의 하류에 위치해 있는 제1지점에, 실질적인 화학량론적 상태하에서 연소를 얻기에 필요한 연료총량의 일부분을 순환공기와 함께 주입하는 반면에, 연료의 남은 부분은 보조랜스(24)들에 의하여 제1지점의 하류에 위치한 제2위치에 주입되어서, 그때 실질적인 화학량론적 연소상태를 달성한다.

그리하여, 이 제2구역의 위치에서 연소는 제1연소구역의 위치에서 소모되지 않은 초과공기와 보조랜스들에 의해 주입된 연료부분과의 사이에서 이루어진다.

1차 주입장치 및 2차 주입장치의 상대적 배열을 고려하면, 2차 연소에 의한 화염이 용기안쪽에서 1차 연소에 의한 화염을 포위하고 확장한다는 것은 명백하다.

도면들에 있어서 버너 점화장치가 도시되어 있지 않음을 알았을 것이다.

이것은 명확성의 위함때문이다.

그럼에도 불구하고, 그러한 장치는 언급된 연소구역들에서 공기와 연료의 혼합물을 점화시킬 수 있기 위해서 실제로 제공될 것이라는 것은 명확하다.

원래 알려진 바와 같이 이 장치들은 예를 들면 적당한 고전압을 공급받는 적절한 절연 전극들로 구성될 수 있다.

마지막으로, 일반적으로 말해서 버너 공기공급압력이 대기압보다 더 높다고 해도, 부압으로 상기 버너에 공급하는 것에 직면할 가능성도 또한 있다는 것에 유의해야 한다.

Claims (11)

1. 축선(2)을 가진 공기박스(16, 16', 30)와 상기 공기박스를 통과해서 연료를 주입시키기 위한 1차 주입장치(20, 34) 및 2차 주입장치(24)를 포함하고 있으며, 2차 주입장치(24)는 1차 주입장치(20, 34)의 끝(20a, 22, 50)을 지나 종결되는 말단부(24b)에 의해 굽힘 위치까지 뻗어 있는 주요부(24a)를 포함하고 있는 액체 또는 기체 연료용 버너에 있어서, 2차 주입장치(24)의 주요부(24a)는 적어도 일부분이 공기박스의 축선(2)에 평행하거나 또는 대략 5°내지 30°사이 각도의 방향(61)으로 뻗어있으며 ; 2차 주입장치의 말단부(24b)는 2차 주입장치의 주요부(24a)로부터 상기 축선(2)을 분리하는 최소 길이(D-ℓ₂)보다 긴 공기박스의 축선(2)으로부터의 길이(D)에서 종결되는 것을 특징으로 하는 버너.
2. 제1항에 있어서, 연료분사용 2차 주입장치(24)는 버너상에 피봇선회 가능하게 장착되어 있으며, 그 말단부(24b)는 상기 2차 주입장치가 주요부(24a)의 축선에 대하여 피봇선회되도록 하는 형상과 치수를 갖추고 있으며, 말단부(24b)의 끝은 공기박스의 축선(2)에 동축이며 주요부(24a)가 형성하는 최소의 대응 단면보다 더 작은 단면을 가지는 가상 원통형을 형성하는 것을 특징으로 하는 버너.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 2차 주입장치(24)의 말단부(24b)는 상기 말단부에 대하여 구부러져 배치된 끝부분(24c)에 의해 뻗어있는 것을 특징으로 하는 버너.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 1차 주입장치(20, 34)는 공기박스의 축선(2)을 따라 뻗어있는 중앙의 분사 파이프(20)의 주위에 배치된 복수의 노즐(34)을 포함하고 있으며, 상기 노즐은 각각 2개의 연속적인 2차 주입장치(24)의 사이에 있는 것을 특징으로 하는 버너.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 2차 주입장치의 말단부(24a)는 구부러진 것을 특징으로 하는 버너.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 2차 주입장치의 말단부(24b)는 그 주요부(24a)에 직각으로 뻗어있는 것을 특징으로 하는 버너.
7. 연소실(1)의 벽(12)상에 장착되어 있으며 상기 항들중의 어느 한 항에 따른 버너를 포함하고 있는 연소 유니트에 있어서, 벽을 관통 및/또는 벽내에 있는 대향의 축선 방향 구멍(14)은 버너의 공기박스(16, 16', 30)에 연결되어 함께 연소공기용 단일의 덕트를 형성하며, 1차 주입장치(20, 34) 및 2차 주입장치(24)는 상기 덕트내에 뻗어있는 것을 특징으로 하는 연소 유니트.
8. 제7항에 있어서, 2차 주입장치(24)는 적어도 일부분이 벽내의 구멍(14)내로 뻗어 있으며, 벽의 외면을 한정하는 벽부근에서 상기 벽의 윤곽을 따르는 것을 특징으로 하는 연소 유니트.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 2차 주입장치(24)는 연소실의 벽(12)내의 구멍(14)을 완전히 통과하는 이 연소실 안으로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 연소 유니트.
10. 제7항 또는 제8항에 있어서, 2차 주입장치(24)의 주요부(24a)는 벽내의 구멍(14)을 통하여 연소실(1)의 내부에 면하는 상기 벽표면(12b)까지 뻗어있으며, 상기 연소실의 내부에서 말단부(24b)에 의해 뻗어있는 것을 특징으로 하는 연소 유니트.
11. 제7항 또는 제8항에 있어서, 2차 주입장치의 말단부(24b)는 연소실(1)의 내부에 면하는 벽표면(12b)에 평행하게 벽의 구멍(14) 둘레에 뻗어있는 것을 특징으로 하는 연소 유니트.

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