KR100189706B1 - 유류 버너용 연료 이단연소 노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 유류버너용 연료이단 연소노즐(1)은, 일정각도로 경사지며 주연료유입공(3) 및 주증기유입공(4)이 통하는 주화염용 분출공(2)이 다수가 형성되고 보조연료유입공(6) 및 보조증기유입공(7)이 통하며 상기 주화염용 분출공(2)과는 상이한 경사각도, 더욱 구체적으로는 더 큰 경사각도를 가지도록 보조화염용 분출공(5)이 다수가 형성되며, 보조화염용 분출공(5)의 직경이 주화염용 분출공(2)의 직경보다 작은 구조로서, 종래의 노즐에서 생성되는 질소산화물을 약 20% 더 감소킬 수 있다.

Description

유류 버너용 연료 이단연소 노즐

제1도는 본 발명의 연료 이단연소 노즐로서, (a)는 정면도, (b)는 개략단면도, (c)는 배면도이다.

제2도의 (a)는 본 발명이 적용된 유류 버너의 연소에 따른 화염형상이며, (b)는 화실내 온도분포를 나타낸 것이다.

제3도는 질소산화물 배출특성을 나타낸 그래프이다.

제4도는 종래의 질소산화물 감소용 분할 노즐로서, (a)는 반단면도이고 (b)는 주화염용 분출공이 보이는 정면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 유류버너용 연료이단 연소노즐 2 : 주화염용 분출공

3 : 주연료유입공 4 : 주증기유입공

5 : 보조화염용분출공 6 : 보조연료유입공

7 : 보조증기유입공 가) 1차 연소지역

나) 2차 연소지역 다) 완전 연소지역

본 발명은 유류 버너에 사용되는 노즐에 관한 것으로 액체연료 연소로 발생되는 공해물질의 일종인 질소산화물을 감소시키기 위한 유류버너용 연료이단연소 노즐에 관한 것이다.

현재 산업용으로 사용되고 있는 유류 버너에 있어서 연소후 발생되는 질소산화물은 대기중에서 광화학 스모그를 일으키는 주 원인이므로 국제적으로 규제폭이 강화되고 있다. 따라서 질소산화물의 배출량을 감소시키는 것이 유류버너의 성능을 좌우하는 매우 중요한 사항으로 부각되고 있으며 이의 실현을 위해 버너 노즐에서의 이단연소를 실현함으로써 연료과잉연소가 가능한 새로운 개념의 노즐을 고안한 것이다.

종래에 사용되고 있는 유류 버너의 질소산화물 감소기법은 연소용 공기중에 함유된 질소가 고온의 연소분위기에서 과잉산소와 반응하면서 생성되는 '열적 질소산화물'을 감소시키기 위해 고온의 연소지역에서는 과잉산소가 부족하도록 연료과잉 - 공기부족 상태로 유지하면서 질소의 반응을 억제하고 공기부족에 의해 발생되는 불안전 연소물을 노내온도가 상대적으로 낮아지는 화로 뒤쪽에서 충분한 연소용 공기를 주입하여 완전연소기키는 방법이 주로 사용되고 있다.

즉 버너 앞에서 연료과잉-공기부족 상태를 형성하기 위한 방법으로 현재 실용화되어 있는 기법은 배기가스 재순환법(연소된 배기가스의 일부를 연소용 공기와 혼합하여 버너로 유입시켜 연소하는 방법), 화로내 이단연소(연소공기의 일부분을 버너위에 설치된 구멍으로 직접 보내어 버너지역에서 불완전 연소된 연소가스를 완전연소시키는 기법)등의 설비추가에 의한 질소산화물 감소기법과 버너에서 연소용공기와 연료의 혼합특성을 제어함으로써 질소산화물의 생성을 감소시키는 제4도에 도시한 바와같은 노즐(1')을 사용하는 '저 질소산화물 버너'로 구분할 수 있다.

전자는 질소산화물 감소효과가 높으나 기존설비에 질소산화물 감소용 추가설비가 요구되므로 경제적인 부담이 크며 보수, 유지에 지속적인 노력이 요구된다. 후자는 버너 내부에서의 질소산화물 기법이 응용되므로 전자에 비해 추가설비가 필요없이 선호도가 높아지는 추세이다.

이러한 저질소산화물버너의 노즐로 본 출원인이 대한민국특허출원 제 93-19126호의 유류버너용 연료이단연소노즐이라는 명칭으로 주화염과 보조화염으로 분할화염이 형성되는 노즐을 제안한 바 있으나, 상기의 노즐은 주화염이 바깥부분에 형성되게 되므로서 주화염의 연소온도가 비교적 높게 된다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 이러한 문제점을 극복하여 저 질소산화물 버너를 실현할 수 있도록 연료분무 노즐을 분할화염이 형성될 때, 바깥부분의 작은 보조화염용 분출공에서 분사된 연료로 1차적인 보조화염을 형성하여 주화염에 유입되는 산소의 양을 더욱 줄이고, 주화염용 분출공에서 분사된 연료를 과농연소상태로 연료과잉 분위기를 형성할 수 있도록 발명된 것이다.

본 발명은 주화염용 분출공과 보조화염용 분출공의 분사각이 상이하게 형성시키되 보조화염용 분출공이 바깥쪽에 위치한 것으로, 첨부된 도면을 참고로하여 이하에 상세히 기술되는 본 발명의 실시예에 의하여 명백히 이해할 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 유류버너용 연료이단 연소노즐(1)은, 일정각도로 경사지며 주연료유입공(3) 및 주증기유입공(4)이 통하는 주화염용 분출공(2)이 다수 형성되고 주화염용 분출공(2)보다 직경이 작은 보조화염용 분출공(5)이 다수 형성된 제4도에 도시한 종래의 노즐(1)에 있어서, 보조연료유입공(6) 및 보조증기유입공(7)이 통하며 상기 주화염용 분출공(2)과는 상이한 경사각도, 더욱 구체적으로는 큰 경사각도를 가져 주화염용 분출공(2)의 외측에 위치한 것으로 구성된다.

본 발명의 실시예에서는 제1도에 도시한 바와 같이 보조연료유입공(6)은 주연료유입공(3)과 동일반경상에 위치하도록 형성하고 보조증기유입공(7)은 주증기유입공(4)과 동심원을 갖도록 형성하여 보조화염의 연료와 증기가 노즐의 중간에서 혼합될 수 있도록 하였으며, 보조화염용 분출공(5)은 주화염용 분출공(2)보다 분사각을 크게하여 주화염보다 화실 앞쪽에 보조화염이 형성되도록 하였으며, 보조화염용 분출공(5)의 직경을 작게하여 좁고 깊게 보조화염이 1차적으로 형성되게 하였다.

제2도에 본 발명 노즐의 형성되는 연소지역을 표시하였으며 (a) 연소지역은 보조 화염이 좁고 길게 형성되는 지역이고 (b) 연소지역은 보조 화염보다 화실안쪽으로 깊게 형성되는 주 화염지역이다.

(가)(나)지역의 연료과잉으로 불완전연소된 연소가스는 보조화염과 주화염이 만나면서 시작되는 (다) 연소지역에서 완전연소 된다.

즉 화실내 온도분포와 비교해 보면, 강한 선회에 의해서 유입되는 선회연소공기로 보조화염이 형성되고 나머지 연소공기로 주화염이 형성되므로서 주화염 및 보조화염을 과농연료 상태로 1차 연소하면서 1차 질소산화물 생성을 억제하고 연소 분위기 온도가 1000℃이하로 유지되는 (다) 연소지역에서의 2차 연소로 2차 질소산화물 생성을 억제할 수 있게된다.

즉, 본 발명에 따른 노즐(1)은 우선 바깥부분의 보조화염 분출공(5)에서 분사된 연료로 1차적인 보조화염을 형성하여 주화염에 유입되는 산소의 양을 더욱 줄이고, 안부분의 큰 주화염용 분출공(2)에서 분사된 연료와 적게 유입된 공기로 과농연소 상태를 만들어 화염의 온도를 줄여서 질소산화물의 생성을 억제하게 되는 것이다.

즉 본 출원인의 종래의 이단연소노즐보다 주화염부분의 연소상태 온도를 더욱 저하시킬 수 있으므로 그만큼 질소산화물의 생성을 억제할 수 있게되는 것이다.

본 발명의 효과로는 질소산화물 감소용 버너에 종래의 노즐과 본 발명의 노즐을 사용한 결과를 그래프로 나타낸 제 3도에서 알수 있듯이 종래의 노즐에서 생성되는 질소산화물을 약 20% 더 감소시킬 수 있다.

이와같이 본 발명을 유류 버너에 사용하게 되면 연료중에 함유된 질소량이 0.5wt%이상의 고 질소 연료의 연소시 질소산화물 감소목적의 추가설비 부담없이 공해배출 허용기준을 만족시킬 수 있다. 또한 대도심에 먼저 강화되는 배출허용기준에 의거 기존 설비의 개.보수 필요시 본 발명의 노즐만 변경하여도 질소산화물 배출 허용기준을 만족시킬 수 있으므로 설치, 유지가 무척 간편하고 추가설비의 부담이 없는 매우 경제적인 발명이다.

Claims (1)

1. 일정각도로 경사지며 주연료유입공(3) 및 주증기유입공(4)이 통하는 주화염용 분출공(2)이 다수가 형성되고, 보조연료 유입공(6) 및 보조증기 유입공(7)이 통하며 상기 주화염용 분출공(2)과는 상이한 경사각도를 가지도록 보조화염용 분출공(5)이 다수가 형성된 노즐(1)에 있어서, 상기 보조화염용 분출공(5)의 경사각이 주화염용 분출공(2)의 경사각보다도 커서 주화염용 분출공(2)의 외측에 위치하는 것을 특징으로하는 유류 버너용 연료 이단연소 노즐.