KR0143379B1 - 기름연소 버너의 퍼지 매체 공급시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보일러 및 가열로등에 사용되는 가름연소 버너에 있어서 버너의 소화조작시 발생되는 매연을 최소화할 수 있는 퍼지(purge) 시스템에 관한 것으로 좀더 상세히는 버너 소화기의 기름배관 청소를 목적으로 하는 퍼지시 퍼지의 진행에 따라 퍼지매체의 공급압력을 조절가능토록 하여 기름의 급속유입에 따른 순시 공기부족 현상을 해소함으로서 매연발생을 극소화할 수 있는 퍼지매체 공급시스템에 관한 것이다.

Description

기름연소 버너의 퍼니(purge) 매체 공급 시스템(system)

제1도는 종래의 스팀제트(stem jet)형 기름연소 버너의 스팀 및 기름공급계통을 나타내는 상태도.

제2도는 본 발명에 퍼지스팀 공급시스템을 나타낸 상태도.

제3도는 종래방법과 본 고안 시스템의 실시에 따른 매연발생을 나타낸 비교도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

4:퍼지스팀 주배관 9:버너별 기름공급변

10:버너 11:기름배관

20:제1차단변 21:제2차단변

22:감압변 23:보조배관

본 발명은 보일러 및 가열도등에 사용되는 기름연소 버너에 있어서 버너의 소화조작시 발생되는 매연을 최소화할 수 있는 퍼지(purge) 시스템에 관한 것으로 좀더 상세히는 버너 소화시의 기름배관 청소를 목적으로 하는 퍼지시 퍼지의 진행에 따라 퍼지매체의 공급압력을 조절가능토록 하여 기름의 급속유입에 따른 순시 공기부족 현상을 해소함으로서 매연발생을 극소화할 수 있는 퍼지매체 공급시스템에 관한 것이다.

일반적으로 기름의 연소시 공기비가 1.0 이하에서는 산소농도의 부족에 의해 매연이 발생하게 된다.

통상의 연소로 조업시에는 매연발생을 방지하기 위하여 실제 공기비를 충분히 높게 관리하고 있다.

따라서 정상적인 조업상황에서는 매연발생시 우려가 없게 된다.

그러나 연소로에서는 정비목적이나 연소실 부하의 감소 또는 연로의 교체등에 따라 버너를 소화하는 경우가 자주 발생하게 되며, 이 경우 대부분 일정농도 이상으로 매연이 발생되어 환경오염에 문제를 유발하게 된다.

기름연소 버너의 경우 소화과정을 설명하면 대략적으로 다음과 같다.

즉 소화를 위해서는 기름공급변을 닫아서 버너에 공급되는 기름을 차단하게 되며, 이때 기름공급변과 버너의 기름분사 노즐간의 배관내에는 기름이 남아있는 상태가 된다.

따라서 향후 재점화시의 노즐의 막힘현상 방지등을 위하여 배관내 잔류기름을 청소해 주어야 하며, 이는 퍼지매체를 불어넣음으로서 가능하게 된다.

퍼지매체로는 스팀, 압축공기, 질소등 여러가지 기체가 사용될 수 있다.

따라서 종래의 퍼지 시스템의 개요과 문제점을 스팀제트(steam jet)형 기름연소 버너를 예를들어 설명하면 다음과 같다.

제1도는 통상의 스팀제트형 기름연소 버너의 기름 및 스팀공급계통을 간략하게 나타낸 것이다.

정상적인 연소시에는 퍼지스팀주배관(4)상에 있는 퍼지스팀공급변(1)은 닫혀진 상태이며, 분무용스팁 주배관(5)상의 분무용스팀 공급변(2)과 기름주배관(6)상의 기름공급변(3)은 열려있는 상태가 된다.

각각의 주배관(4,5,6)은 연소로에 설치되어 있는 버너 수만큼의 작은 배관으로 분기되어 각 버너에 연결된다.

각 버너별로 설치되어 있는 버너별 분무용스팁 공급변(8)과 버너별 기름공급변(9)은 정상연소시에는 열려진 상태가 되어 버너(10)에서 스팀에 의해 기름이 무화되어 연소된다.

버너별 소화조작시에는 제일 먼저 기름공급변(9)이 닫히게 되어 정상적인 기름공급이 중단된다.

이때 버너별 기름공급변(9)과 버너(10) 사이의 기름배관(11)에는 기름이 남아 있는 상태가 된다.

따라서 앞에서 설명한 이유로 기름배관(11)내에 남아았는 잔류기름을 불어내기 위하여 퍼지스팀을 공급하게 된다.

퍼지스팀의 공급은 퍼지스팀 주배관(4)과 버너별 퍼지스팀 보조배관(12)상의 퍼지스팀 공급변(4)(7)을 개방함으로서 이루어진다.

즉 퍼지스팀은 연결관(13)을 통하여 기름배관(11)에 공급됨으로서 퍼지가 행해지게 된다.

일단 버너별 기름공급변(9)이 닫히게 되면 기름배관(11)내의 잔류기름의 압력은 노내압과 평형상태가 되며, 퍼지 스팀이 공급되며 잔류기름은 퍼지스팀의 압력에 의해 버너(10)를 통하여 분사되는 것이다.

퍼시스팀은 기름배관(11)내의 완전한 청소를 위하여 높은 압력으로 공급되는 것이 일반적이며, 따라서 버너의 소화조작시 퍼지스팀 공급변(4, 7)이 열리게 되면 고압의 스팀이 기름배관(11)에 인입되고 잔류기름은 순간적으로 버너(10)을 통하여 분사되게 된다.

이와같이 급속한 기름의 분사가 행해지는 경우 버너에는 순간적인 공기부족 현상이 일어나게 되며 결과적으로 다량의 매연이 발생하게 되는 것이다.

이오같은 종래의 퍼지시스템은 고압의 퍼지스팀이 순간적으로 공급되므로서 버너의 소화조작시 매연의 발생을 초래하게 되는 문제점이 있었다.

한편, 잔류기름의 순간적인 분사를 방지하기 위한 수단으로 퍼지스팀으로 저압의 스팀을 공급하는 경우에는 매연방지는 가능하나 기름배관(11)의 완전한 청소가 곤란한 문제점을 가지고 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 퍼지시스템의 문제점을 개선하여 기름연소 버너의 소화조작시 매연발생을 방지하기 위하여 발명한 것으로 그 목적은 퍼지스팀주배관(4)상에 퍼지스팀의 압력을 조정할 수 있는 압력조정장치 및 부속배관을 설치하는 것을 특징으로 하는 퍼지시스템을 제공하고자 하는 것이다.

아와같은 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 제2도에서 도시된 바와같이 퍼지스팀 공급시스템을 간략하게 도시한 것이다.

본 시스템은 버너별 퍼지스팀 배관(12)과 퍼지스팀 주배관(4)상에 공통적으로 적용가능하나 통상 연소설비에는 많은 수의 버너가 동시에 사용되므로 퍼지스팀 주배관(4)에의 설치가 보다 경제적인 방법이 된다.

소화시의 매연발생 원인은 퍼지스팀의 압력이 높기 때문이며 매연발생을 방지하기 위하여는 퍼지스팀이 압력을 낮추어야 한다.

그러나 완전한 청소를 위하여는 연속적으로 낮은 압력의 퍼지스팀을 공급하는 것에도 문제가 있는 것이다.

퍼지스팀의 압력조절 방법으로는 오리피스(orifice)를 설치하는 방법, 유량(혹은 압력) 조절변을 설치하는 방법, 감압변을 이용하는 방법이 있으나, 이하에서는 감압변을 예를들어 설명하기로 한다.

즉 본 고안은 제2도와 같이 종래의 시스템에 추가하여 퍼지스팀 공급변(1) 후단의 퍼지스팀 주배관(4)상에 제1차단변(20)을 설치하며, 이 제1차단변(20)의 전후에 연결되도록 보조배관(23)을 설치하고 이 보조배관(23)상에 제2차단변(21)과 감압변(22)을 직렬로 설치하는 구성으로 이루어진다.

이와같은 구성으로 된 본 고안의 작용과 효과를 설명하면 다음과 같다.

즉 버너의 소화를 위하여 버너별 기름공급변(9)이 닫히고 난 후 퍼지스팀 공급변(1)을 열고 제1차단변(20)은 닫힌 상태로 하며 제2차단변(21)를 개방한다.

아와같은 상태에서 고압으로 공급되는 퍼지스팀은 보조배관(23)내를 흐르게 되며 제2차단변(21)을 통과하여 감압변(22)에서 일정압력으로 압력이 저하된 후 각 버너별 퍼지스팀 보조배관(12)을 통하여 기름배관(11)내의 잔류기름을 불어내게 된다.

이와같이 일정기간동안 저압의 스팀으로 퍼지를 행한 후에는 제2차단변(21)을 닫고 제1차단변(20)을 열어서 감압되지 않은 고압의 스팀을 공급함으로서 기름배관(11) 내부를 깨끗하게 청소할 수 있는 것이다.

즉 본 발명은 퍼지 초기에는 낮은 압력으로 감압된 스팀으로 퍼지함에 의해 버너(10)에서의 순간적인 공기부족 현상을 해소함으로서 매연발생을 방지하고, 일정시간후에는 고압의 스팀으로 퍼지하도록 함으로서 소기의 목적으로 달성할 수 있는 것이다. 이는 제2도에서 점선으로 표시한 퍼지스팀 공급시스템의 설치와 이 시스템의 적절한 작동에 의해 가능하게 되는 것이다.

또한 제3도는 종래의 퍼지스팀 공급시와 본 고안의 퍼지스팀 공급시스템을 적용한 경우의 매연 발생량에 대한 실험결과를 나타낸 것이다.

상기 결과는 연료로서 증유를 사용하는 시간당 증유연소량 4.150㎏의 버너에 관한 것으로서 퍼지스팀 주배관(4)에 공급되는 스팀 압력은 12㎏_f/㎠ 이고 감압변(22)에서는 3㎏_f/㎠으로 압력을 저하시킨 경우에 관한 것이다.

제3도의 (a)는 제1도와 같은 종래 구성에 의한 퍼지를 행한 경우의 매연농도이며 제3도의 (b)는 본 고안의 구성에 의한 퍼지시의 매연농도를 나타낸 것이다.

종래의 구성에서는 12㎏_f/㎠의 스팀으로 퍼지를 행하였고, 본 고안의 실시에서는 퍼지 초기 3㎏_f/㎠으로 감압된 스팀을 이용하고 이후 3분간은 12㎏_f/㎠의 공급스팀을 이용하도록 하여 퍼지를 종료하였다.

본 실시예에서 보여지는 바와 같이 종래의 구성에서의 매연농도는 링겔만(Ringelmann) 매연농도 기준으로 4도 이상으로 나타내는 반면 본 발명의 퍼지시스템을 적용한 경우는 1도 이하로서 대폭적으로 매연농도가 낮아짐을 알 수 있다.

참고로 매연농도 2도 이하는 매연발생이 없는 것으로 간주되는 것이다.

이상과 같은 본 발명의 퍼지시스템에 의하면 퍼지의 경과에 따라 저압과 고압의 스팀을 적절히 공급함에 의해 기름연소 버너의 소화조작시 본래 퍼지의 목적을 충분히 달성하면서 매연발생을 극소화할 수 있는 유익한 특징이 있는 것이다.

본 발명은 단지 설명하기 위하여 예로 든 스팀 이외의 다른 퍼지매체를 사용하는 경우에도 동일한 원리로서 적용이 가능하다.

Claims (1)

1. 기름연소 버너가 사용되는 연소설비의 퍼지매체 공급계통에 있어서, 퍼지매체 주배관(4)상에 제1차단변(20)을 설치하며 상기 제1차단변(20)의 전후에 연결되는 보조배관(23)을 설치하고 상기 보조배관(23)상에 제2차단변(21)과 압력조절장치(22)을 직렬로 설치하되 퍼지 초기에는 제1차단변(20)이 차단되어 퍼지매체가 제2차단변(21)과 압력조절장치(22)를 통과하도록 하고 일정기간 경과후에는 제2차단변(21)이 차단되어 퍼지매체가 제1차단변(20)을 통과하도록 절환되는 것을 특징으로 하는 기름연소버너의 퍼지매체공급시스템.