KR0132676B1

KR0132676B1 - 가스연소의 복사버너

Info

Publication number: KR0132676B1
Application number: KR1019880015845A
Authority: KR
Inventors: 로벵 쟝-피에르; 프로모네 거라드
Original assignee: 가즈 드 프랑스
Priority date: 1987-12-04
Filing date: 1988-11-30
Publication date: 1998-04-15
Also published as: FR2624253A1; CA1335785C; IT8868082A0; GB2213254A; IT1223967B; JPH0237205A; JP2621121B2; CH678222A5; KR890010492A; GB2213254B; GB8827705D0; FR2624253B1; BE1010217A3

Abstract

가스연소 복사버너로서, 플리넘챔버(1)의 경계를 정하는 동체(11, 12, 2)의 면들중 한 면을 공기-가스혼합물의 연소가 발생하는 적어도 하나의 연소지지부(2)로 구성하여 상기 지지부(2)의 표면을 고온으로 상승시켜 상기 지지부(2)로 하여금 복사하게 하며, 혼합기로부터의 공기-가스 혼합물이 그 내부로 분사되는 플리넘챔버와; 고온에 견딜 수 있고 적외선복사중 적어도 상당한 부분을 전달하는 물질로 만들어진 적어도 하나의 기밀판(4)을 포함하며, 연소 지지부(2)에 평행한 벽을 가진 기밀동체에 의하여 경계를 정하고 플리넘챔버(1)를 에워싸는 회수챔버(5)로 이루어지는 연소 생성물 회수 장치와; 상기 회수챔버(5)에 있는 연도(7)를 구비하는 가스연소 복사버너에 있어서, 상기 버너는 연소생성물과 산화공기 사이에 열교환기를 더욱 포함하며, 상기 열교환기는 부가챔버(6)를 포함하며, 상기 부가챔버는, 복사통과의 기밀판(4)으로 구성된 면을 제외하고는, 상기 챔버를 통과하는 산화공기로 연소생성물 회수챔버(5)를 기밀방식으로 에워싸며, 상기 챔버가 혼합기의 공기-가스 혼합영역과 연통하는 것을 특징으로 한다.

Description

가스연소의 복사버너

제1도는 본 발명에 따른 가스연소 복사버너의 단면도.

제2도는 제1도의 선Ⅱ-Ⅱ에 따른 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 플리넘챔버 2 : 내화세라믹타일(하부면)

3 : 스크린 4 : 유리세라믹판(복사면)

5 : 챔버 6 : 공간

7 : 연도 8 : 예비혼합영역

9 : 노즐 11 : 상부수평벽

12 : 측벽 13,14 : 단부벽

21 : 오리피스 31 : 메시그리드

51 : 상부수평벽 52 : 수직측벽

61 : 상부벽 62 : 측벽

81 : 분사기

본 발명은 적외선의 가열복사를 방출하는 가스연소 복사버너(gas-fired radian t burner)에 관한 것이며, 이 버너는 혼합기(mixer)로부터 분사된 공기-가스 혼합물이 들어가는 플리넘챔버를 포함하며, 이 플리넘챔버를 형성하는 동체의 면들 중 하나는 공기-가스 혼합물의 연소가 발생하는 적어도 하나의 연소지지부로 구성되어 상기 지지부의 상기면을 고온으로 상승시켜 상기 지지부가 복사하도록 한다. 산업상의 건물 또는 공공 건물의 내부는 특히 대류난방 또는 복사난방등의 여러기술에 의해 난방이 행해질 수 있다. 복사난방은 특히 방출기를 구성하는 투명한 복사패널에 의하여 수행될 수 있고, 고온으로 상승되는 세라믹표면상에서 일어나는 외부연소로 특징지어진다. 이 표면은 다수의 소직경 오리피스로 관통된 타일 또는 세라믹판으로 만들어진다. 공기-가스 혼합물(대기유도혼합기에 의하여 일반적으로 제공됨)의 연소는 오리피스의 배출구 가까이에서 시작되고, 이에 의해 타일표면이 고온으로 상승된다. 고단위 복사 출력(high unit power)을 갖는 이들 장치는, 일반적으로 크기가 대형이면서 단열이 불량한 산업상의 건물안을 난방하기 위해 사용된다. 이런 종류의 장치들은 복사패널로 부터의 연소생성물이 난방되는 건물내로 배기되기 때문에 여러 결점을 갖는다. 건물안이 충분히 방풍(draught-proof)된다면 고도의 압축이 일어날 수 있다. 더욱이 여러 나라에서의 법령은, 난방된 건물내로 배기되는 연소생성물에 관련된 안전상의 이유 때문에 공공건물내에서 이런 종류의 장치를 사용하는 것을 허용하지 않는다.

또한, 저온복사관은 내부연소로 특징지어지는 것으로 알려져 있다. 가스버너는 비교적 저온으로 상승하는 관내부에서 유동하는 연소생성물을 만든다. 이 관이 복사하고, 복사는 관의 위에 배치된 편향기에 의해 방향이 정해진다. 추출팬은 난방되는 건물내의 내부 또는 외부에 배기될 수 있는 연소생성물을 흡입한다. 이런 장치의 결점은 이들의 작동온도가 비교적 낮아서 장치가 건물내의 중간 높이에만 설치될 수 있다는 사실에 있다.

복사히터의 동작특성 중 하나는 복사효율, 즉 공급된 동려에 대한 복사된 출력의 비율이다. 투명한 복사패널의 복사효율이 60% 정도임에 반하여 저온 복사관은 50% 정도의 더 낮은 복사효율을 갖는다. 본 발명은 상기와 같은 결점을 해소하기 위한 것이며, 관통된 세라믹타일을 갖는 복사버너와 같이 높은 복사력을 나타내고 이에 의해 높은 건물내에 설치될 수 있게 하는 복사버너를 제공하는 것이며, 이 복사버너는 상기 종류의 장치의 결점을 보이지 않고 특히 난방된 건물내로 연소생성물을 배기하지 않는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 복사관보다 더 높은 복사효율을 가지며 보다 고온에서도 작동할 수 있는 복사버너를 제공하는 것이다. 이들 목적은 적외선 가열복사를 방출하는 가스연소 복사버너로 달성되며, 이 버너는 혼합기로부터 분사되어 공기-가스 혼합물이 들어가는 플리넘챔버와, 연소생성물을 회수하기 위한 장치와, 연소생성물을 추출하는 도관(연도)로 이루어진다. 상기 플리넘챔버를 형성하는 동체의 면들 중 한면은 공기-가스 혼합물의 연소가 발생하는 적어도 하나의 연소지지부에 의해 구성되어 상기 지지부의 표면을 고온으로 상승시켜 상기 지지부가 복사하게 한다. 또 연소생성물을 회수하는 장치는 기밀동체로 경계를 정하고 플리넘챔버를 에워싸는 회수챔버로 이루어지며, 연소지지부에 평행한 기밀동체벽은 고온에 견딜 수 있고 적외선복사의 적어도 상당부분을 전달하는 물질로 만들어진 적어도 한 기밀판을 포함한다. 또한 연소생성물을 추출하는 연도는 회수챔버에 있다. 이상에 있어서, 버너는 연소생성물과 산화공기 사이에서 열교환기를 포함한 것을 특징으로 하고, 이 열교환기가 부가챔버를 포함한 것을 특징으로 하며, 이 부가챔버는 이 챔버를 통하여 지나는 산화공기를 가지고 복사통과 기밀판(radiation-passing gas-tight plate)으로 구성되는 면을 제외하고는 기밀방식으로 연소생성물 회수챔버를 에워싸며, 상기 챔버는 혼합기의 공기-가스 혼합영역과 연통하게 된다.

회수챔버와 부가챔버의 경계를 정하는 벽들은 회수챔버에 있는 연소생성물에 의하여 부가챔버를 통과하는 산화공기의 가열을 돕기 위해 열의 양도체물질로 만들어진다. 기밀판은 바람직하게 투명하거나 또는 반투명의 유리세라믹을 기초로 하는 물질로 만들어진다. 연소지지부는 다수의 소직경 오리피스에 의해 관통되는 내화세라믹타일 또는 다공성 내화물질로 구성될 수 있다. 바람직하게 복사버너는 프레임과 지지부 사이에서 열 교환을 향상시키기 위해 플리넘챔버로부터 맞은편 측상에서 연소지지부의 표면에 평행하게 배치된 제한 스크린을 포함한다. 제한 스크린은 여러 다른 방식으로 변형될 수 있다.

제1실시예에서 제한 스크린은 큰 메시그리드의 형태로 내화 강철로 만들어진 금속 스크린으로 구성된다.

다른 실시예에서 제한 스크린은 로드(rods)의 격자세공으로 구성된다. 또다른 실시예에서 제한 스크린은 세라믹판으로 이루어진다. 복사통과 기밀판 및 임의의 제한 스크린 이외의 다른 것으로 플리넘챔버와 회수챔버의 경계를 정하는 벽들은 회수챔버에 있는 연소생성물에 의하여 플리넘챔버에 함유된 공기-가스 혼합물의 가열을 돕기 위하여 열전도성이 좋은 물질로 만들어진다. 그 결과 본 발명에 따른 복사버너는 이런 종류의 장치 각각의 장점을 보유하면서 복사버너와 복사패널의 주요 결점을 회피한다. 즉,

1)높은 복사력을 가지므로 이에 의해 매우 높은 건물내에서 장치를 사용할 수 있게 하며

2) 연소 생성물이 제어된 방식으로 배기될 수 있어, 가열되는 봉입물 또는 건물내의 대기에서 희석되는 것을 방지할 수 있으며

3) 연소생성물에 의해 손실된 열이 쉽게 회수될 수 있기 때문에 복사효율이 높아진다.

본 발명에 따른 복사버너는 오븐, 건조실 등과 같은 봉입물을 가열하는데 적합하며 또한 작업장, 공장, 전시장, 판매장 등과 같은 대규모의 건물안을 난방하기에 적합하다. 본 발명의 다른 특징 및 장점은 첨부도면에 관련하고 예로 제공된 특징실시예의 다음 설명으로 알 수 있다.

제1도 및 제2도에 도시된 본 발명에 따르는 복사버너의 예는 수평으로 배치된 수축-확대 노즐(9)에 의하여 공기-가스 혼합물이 분사되는 플리넘챔버(1)로 이루어지고, 상기 혼합물이 대기의 유도혼합기에 의해 제공된다.

노즐(9)은 공기-가스 혼합물을 가속하고 혼합의 질을 향상시킨다. 혼합기는 근본적으로 예비혼합영역(8)으로 구성되며, 수평으로 개방되고 유입구를 향하여 노즐(9)의 축상에 있는 분사기(81)에 의해 가스가 예비혼합영역으로 분사된다. 산화공기는 연소생성물을 수집하기 위한 챔버(5)의 벽(51,52)과 접촉하는 공간(6)을 따라 유동한 후 예비혼합영역(8)으로 분사되고, 이에 의해 공기를 예열한다. 노즐(9)이 개방되는 플리넘챔버(1)는 실질적으로 수평인 상부벽(11), 노즐의 어느 한 측면상에 버너의 길이방향으로 뻗어있는 두 개의 수직측벽(12), 노즐(9)로부터 배출구를 향하는 수직의 단부벽(13), 공기-가스 혼합물 분사노즐(9)이 장착된 수직의 단부벽(14) 및 실질적으로 수평의 하부면(2)으로 형성된다. 하부면은 오리피스의 배출구에서 발생하는 공기-가스 혼합물의 연소에 따라 다수의 소직경의 오리피스(21)로 관통되는 하나 이상의 내화세라믹타일(2)로 구성되고, 이에 의해 타일(들)(2)의 표면을 고온으로 되게 하여 타일(들)(2)이 복사하게 된다.

스테인레스 스틸로 만들어진 큰 메시그리드(31)의 형태인 스크린(3)은 타일(들)(2)에 평행하며 아래에 배치된다. 즉 플리넘챔버(1)로부터 떨어져서 향하는 면에 인접하여 배치된다. 스크린(3)은 연소를 제한하고 고온가스와 세라믹타일(들) 사이에서 향상된 열교환을 제공한다. 스크린(3)을 통과하는 연소생성물은 스크린(3)의 아래에 거리를 두고 배치되며 스크린(3)에 바람직하게 평행하고 기밀장벽을 형성하는 유리세라믹판(4)에 의하여 난방되는 건물내로 새지않도록 방지된다. 수직측벽(52)은 상기 측벽(12)에 거리를 두고 공기-가스 혼합물을 함유하는 플리넘챔버(1)의 경계를 정하는 측벽(12)의 외측으로 버너의 길이방향에서 연장한다. 상부수평벽(51)은 플리넘챔버(1)의 상부수평벽(11)의 위에서 거리를 두고 수평으로 연장한다. 이것은 연소생성물을 회수하기 위해 또 플리넘챔버(1)를 에워싸기 위해 회수챔버(5)를 형성하고, 이 회수챔버(5)가 기밀벽들(벽(51,52) 및 플리넘챔버(1)의 단부벽(13,14)의 수직연장부)의 한 세트로 경계를 정하며, 회수챔버(5)의 상부가 회수챔버(5)에 있는 연소생성물을 뽑아내기 위해 연도(7)와 연통하고 있다.

연소생성물은 플리넘챔버(1)에 있는 공기-가스 혼합물을 열교환시키기 위한 벽(11,12)을 포함하는 이중벽타입의 회수챔버(5)를 통하여 보내진다. 이렇게 연소생성물은 공기-가스 혼합물에 에너지의 일부를 공급하고 이에 의해 효율을 향상시키는 데에 기여한다. 회수챔버(5)에 있는 연소생성물을 열교환시키기 위한 열교환벽(51,52)을 포함하고 산화공기를 전달하는 부가외측챔버(6)를 가진 제1도 및 제2도에 도시된 삼중벽타입의 형상은 부가적으로 산화공기를 예열하는 작용을 한다. 산화공기 인입챔버(6)의 상부벽(61)과 측벽(62), 또한 버너(제1도의 좌측 및 우측에 위치된)의 단부벽은 장치의 이들 외측벽을 경유하는 열손실을 감소시키기 위하여 열절연물질로 내부 또는 외부가 피복될 수 있다. 복사버너에 의해 제공된 열은 유리세라믹판(4)를 통하여 거의 배타적으로 전달되고, 유리세라믹판(4)ssm 연소생성물을 위한 장벽을 구성할 뿐아니라 타일(들)에 의하여 효과적으로 방출된 복사를 중계한다. 판(4)는 유리세라믹을 기초로한 물질로 만들어지고 바림직하게는 투명하거나 반투명하다.

본 발명에 따른 장치는 복사를 지나는 동안 고온에 견딜 수 있는 유리세라믹 물질 등으로된 판을 사용하여 가능하게 되는 높은 작동온도의 덕택으로 대량의 출력을 복사할 수 있다. 더욱이 배기로 손실되는 에너지가 이중벽 외피에 의해 쉽게 회수되기 때문에 또 배기가 순환공기로 희박하게 되지 않기 때문에 복사버너의 복사효율은 높게 된다. 본 발명의 복사버너는 건물안을 난방하는데 사용될 수 있고 약 60%의 복사효율을 가지고 약 900℃의 세라믹타일 온도로 만드는 세라믹타일영역을 약 100kW/㎡ 내지 150kW/㎡으로 복사하는 영역에 있는 출력을 낼 수 있다. 또한 복사버너는 봉입물(오븐, 건조실 등)을 가열하는데에 같은 방식으로 사용될 수 있으며, 이 경우에 버너는 약55%의 복사효율을 가지고 약 100℃의 세라믹타일온도로 만드는 세라믹타일영역을 복사하는 약 150kW/㎡이상의 출력을 낼수 있다. 여러 변형과 부가는 제1도 및 제2도에 관련하여 설명된 실시예에 적용될 수 있다.

따라서, 산화공기와 배기 열교환기(벽(51,52))가 공기 공급회로에서 너무 많은 압력강하를 일으키는 경우에 산화공기 팬이 혼합기의 예비혼합챔버(8)와 협동하도록 부가될 수 있고/있거나 또는 추출팬이 연도(7)를 경유하여 연소생성물의 추출을 돕도록 부가될 수 있다. 노즐(9)과, 이중의 또는 삼중의 벽봉입물의 열교환벽(11,12) 또는 (51,52)은 예를 들면 스테인레스 스틸로 만들어질 수 있다. 변형으로 연소지지부(2)가 다공성의 내화물질로 만들어질 수 있다. 또한 제한 스크린(3)은 제1도 및 제2도에 관련하여 설명된 것 이외의 다른 형상을 가질 수 있다. 따라서 스크린(3)은 로드의 격자로 또는 가스통과의 세라믹판으로 또는 심지어 어떤 경우에 비교적 작은 메시크기를 갖는 금속그리드로 구성될 수 있다. 더욱이 복사버너의 투명한 복사면(4)이 버너의 아래에 위치되고 수평이라는 것을 상기에서 알 수 있다. 물론 버너조립체는 대부분의 열을 받아 들이는 방향에서 복사면을 향하도록 경사질 수 있다. 대부분의 경우에 복사면(4)은 수평이거나 또는 수평면에 대해 약 60°이하의 각도를 갖도록 경사진다. 더욱이 버너는 수직위치에 있는 복사면에서 작동할 수 있으나, 버너의 효율은 수평면에 대하여 60° 이하에서 경사지거나 또는 수평하는 복사면을 갖는 작동과 비교하여 보면 약간 감소될 것이다.

Claims

적외선 가열복사를 방출하는 가스연소 복사버너로서, 플리넘챔버(1)의 경계를 정하는 동체(11,12,2)의 면들 중 한면을 공기-가스혼합물의 연소가 발생하는 적어도 하나의 연소지지부(2)로 구성하여 상기 지지부(2)의 표면을 고온으로 상승시켜 상기 지지부(2)로 하여금 복사하게 하며, 혼합기(8)로 부터의 공기-가스 혼합물이 그 내부로 분사되는 플리넘챔버(1)와, 고온에 견딜 수 있고 적외선복사중 적어도 상당한 부분을 전달하는 물질로 만들어진 적어도 하나의 기밀판(4)을 포함하며, 연소지지부(2)에 평행한 벽을 가진 기밀동체에 의하여 경계를 정하고 플리넘챔버(1)를 에워싸는 회수챔버(5)로 이루어지는 연소생성물 회수 장치와 상기 회수챔버(5)에 있는 연소생성물을 추출하는 연도(7)를 구비하는 가스연소 복사버너에 있어서, 상기 버너는 연소생성물과 산화공기 사이에 열교환기를 더욱 포함하며, 상기 열교환기는 부가챔버(6)를 포함하며, 상기 부가챔버는, 복사통과의 기밀판(4)으로 구성된 면을 제외하고는, 상기 챔버를 통과하는 산화공기로 연소생성물 회수챔버(5)를 기밀방식으로 에워싸며, 상기 챔버가 혼합기(8)의 공기-가스 혼합영역과 연통하는 것을 특징으로 하는 가스연소의 복사버너.
제1항에 있어서, 회수챔버(5)와 부가챔버(6)의 경계를 정하는 벽들(51,52)은, 회수챔버(5)에 있는 연소생성물에 의하여 부가챔버(6)를 통과하는 산화공기의 가열을 돕기 위하여 열전도성이 좋은 물질로 만들어진 것을 특징으로 하는 가스연소의 복사버너.
제1항 또는 제2항에 있어서, 부가챔버(6)의 외측벽(61,62)의 단열을 제공하는 라이닝(10)을 더욱 포함한 것을 특징으로 하는 가스연소의 복사버너.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복사통과 기밀판(4)이 유리세라믹을 기초로한 물질로 만들어진 것을 특징으로 하는 가스연소의 복사버너.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연소지지부(2)가 다공성 내화물질로 만들어진 것을 특징으로 하는 가스연소의 복사버너.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연소지지부(2)가 다수의 소직경 오리피스(21)에 의하여 관통되는 내화세라믹타일로 만들어진 것을 특징으로 하는 가스연소의 복사버너.
제1항에 있어서, 상기 연소지지부와 플레임 사이에서 열교환을 향상시키기 위하여 상기 플리넘챔버(1)로부터 떨어져 향하는 측면상에 상기 연소지지부(2)의 표면에 평행하게 배치된 제한 스크린(3)을 더욱 포함한 것을 특징으로 하는 가스연소의 복사버너.
제7항에 있어서, 상기 제한 스크린(3)은 큰 메시그리드(31)의 형태이며 내화강철로 만들어진 금속스크린으로 구성된 것을 특징으로 하는 가스연소의 복사버너.
제7항에 있어서, 상기 제한 스크린(3)이 로드의 격자세공으로 구성된 것을 특징으로 하는 가스연소의 복사버너.
제7항에 있어서, 상기 제한 스크린(3)은 세라믹판을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스연소의 복사버너.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 혼합기(8)의 공기-가스 혼합영역이 노즐(9)에 의하여 상기 플리넘챔버(1)에 연결된 것을 특징으로 하는 가스연소의 복사버너.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복사통과 기밀판(4) 및 임의적인 제한 스크린(3) 이외의 플리넘챔버(1)와 회수챔버(5)의 경계를 정하는 벽들(11,12)은, 회수챔버(5)에 있는 연소생성물에 의해 상기 플리넘챔버(1)에 포함된 공기-가스 혼합물의 가열을 돕기 위하여 열전도성이 좋은 물질로 만들어진 것을 특징으로 하는 가스연소의 복사버너.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복사통과 기밀판(4)이 투명하거나 또는 반투명한 유리 세라믹으로 만들어진 것을 특징으로 하는 가스연소의 복사버너.
제1항 또는 제2항에 있어서, 산화공기를 몰아대고 상기 혼합기(8)와 협동하는 팬 및/또는 연소생성물을 추출하기 위해 상기 연도(7)와 협동하는 추출팬을 포함한 것을 특징으로 하는 가스연소의 복사버너.