KR100193294B1 - 액체연료용 버너 - Google Patents

Abstract

복사전도열에 유효한 길고 휘염부의 비율이 큰 화염을 얻을 수 있는 액체연료용 버너이다. 이 버너는, 선단부에 연료분출노즐(3)을 가지는 연료공급관(4)과, 지연성가스통로(5)를 형성하기 위하여 그 연료공급관(4)의 바깥쪽에 동심형태로 설치한 지연성가스공급관(6)과, 상기 연료공급관(4)의 선단부와 간극을 두고 연료공급관(4)내에 배열 설치한 오리피스부재(7)로 구성되어 있다. 그 오리피스부재(7)의 오리피스(9)와 상기 연료공급관(4)의 연료분출노즐(3)은 상호 편심되어 있다.

Description

액체연료용 버너

제1도는 본 발명의 액체연료용 버너의 제1실시예를 나타낸 요부의 단면도.

제2도는 본 발명의 제2실시예를 나타낸 요부의 단면도.

제3도는 실험에 1에서의 화염의 상태를 나타낸 설명도.

제4도는 실험에 2에서의 산소가스의 분출속도와 화염과의 관계를 나타낸 도면.

제5도는 본 발명의 제3실시예를 나타낸 요부의 단면도.

제6도는 제5도의 화살표 Ⅵ-Ⅵ방향에서 본 도면.

제7도는 실험에 4에서의 연소로에 버너를 장착시킨 상태를 나타낸 도면.

제8도는 실험에 4에서의 연소로에 있어서 버너삽입구의 노내개구단으로부터의 거리와 노내천정부의 온도와의 관계를 나타낸 도면.

제9도는 본 발명의 제4실시에를 나타낸 요부의 단면도.

제10도는 본 발명의 제5실시예를 나타낸 요부의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,21,31,41,51 : 버너 2 : 연료통로

3,23 : 분출노즐 4 : 연료공급관

5,43,44,53,54 : 가스통로 6,42,52 : 가스공급관

7 : 오리피스부재 8 : 중심선

9,29 : 오리피스 10 : 무화부

11 : 가스분출구 32 : 날개

33 : 노 34 : 버너 삽입구

A : 버너(종래제품) B : 휘염부

C : 불휘염부 D : 화염의 길이

E : 휘염부 비율 F,G : 버너

a,b : 화염 L : 길이

M : 거리 S : 간격

본 발명은, 액체연로용 버너에 관한 것으로서, 특히, 유리용율로 등의 화염으로부터의 복사전도열을 이용하는 각종 노(爐)에 적합한 액체연료용 버너에 관한 것이다.

종래로부터, 유리용융로에 있어서는, 유리를 균등하게 승온 가열시키기 위하여, 중유, 등유 등의 액체연료가 공기중에서 연소하는 버너를 사용하는 있으며, 화염을 유리에 직접 대지 않고, 복사전도열을 주체로 한용웅방법을 채용하고 있다.

그러나, 지연성(支燃性)가스로서 공기를 이용하면, 공기에는 연소에 기여하지 않는 질소가 많아서 배출가스량이 많아지고, 이에 따라 노에서 손실되는 열량도 많아져서 열효율이 악화되며, 또 유해한 NOX도 다량으로 발생한다.

그러므로, 자연성가스로서 산소를 이용하는 것이 주목된다. 지연성 가스로서 산소를 이용하면, 공기를 이용한 경우에 비하여 연소배출가스량이 약1/5로 되므로, 연수배출가스에 따라 배출되는 열량도 약1/4∼1/5로 감소하여 열효율이 높아짐과 동시에, NOX발생량이 대폭적으로 감된다.

그런데, 지연성가스로서 산소가스를 이용하는 종래의 액체연료용 버너에 의한 화염은, 화염으로부터의 복사전도열을 주체로 하는 용융수단으로 사용하기에는 매우 불리하다. 이하, 이것을 상술한다.

지연성가스로서의 산소가스를 이용하는 종래의 액체연료용 버너는, 예를들어, 미국 특허 제4,216,908호 명세서에 개시되어 있는 바와 같이, 선단부에 연료분사노즐을 가지는연료공급관과, 지연성가스통로를 형성하기 위하여 그 연료공급관의 외측에 동심형태로 설치한 지연성가스공급관과, 상기 연료분출노즐에 근접하여 상기 연료공급관내에 배설된 스월러와, 상기 연료분출노출의 주위에, 상기 지연성가스통로와 연이어 통하게 설치한 여러개의 지연성가스 분출노출로서 구성되어 있다.

그리고, 액체연료를 스윌러를 통해서 30도이상의 커다란 각도로 상기 연료분출노츨로부터 무화(霧化)의 형태로 분출시키과 동시에, 산소가스를 50m/sec∼200m/sec의 유속으로 상기 지연성가스 분출노즐부터 분출하여, 분출된 액체연료를 연소시키는 것이다.

이에 따라, 액체연로는 산소가스가 힘차게 혼합되어 고속으로 연소하며, 이결과 공기를 사용한 경우보다 600∼800℃고온의 화염길이가 짧은 화염이 형성된다. 이 고온의 화염을 피가열물에 직접 분사함으로써, 피가열물을 고온으로 가열시킬 수 있으며, 더우기 화염중에 포함되어 있는 래디칼한 물질이 피가열물에 충돌하여 안정물질인 이산화탄소나 물로 변화할때에 발열하므로 피가열물을 보다 더 고온으로 가열할 수 있다.

이와같이, 지연성가스로서 산소가스를 이용하는 종래의 버너는, 피가열물로 직접 분사하여 용융시키기에 효과적이나, 상기 지연성가스의 분출노즐로부터 분출되는 산소가스의 유속이 빠르므로 액체연료와 산소가스와의 혼합이 촉진되며, 연소속도가 빨라지므로 화염길이가 짧아진다. 더우기, 복사전도열에 유효한 휘염부(輝炎部)의 비율이 화염길이에 대하여 약 40∼60%(중유, 등유 등의 석유계 액체연료를 사용한 경우)로 작기 때문에, 화염으로부터의 복사전도열을 주제로 한 용융수단에 이용하기에는 문제가 있었다.

그리하여, 본 발명은 지연성가스로서 산소농도 50%이상의 가스를 사용하므로서, 연소효율을 높을 수 있고, 또한 NOX를 저감시킬 수 있다는 장점을 살리면서, 복사전도열에 유효한 길고 휘염부의 비율이 큰 화염을 얻을 수 있는 액체연료용 버너를 제공함을 목적으로 하는 것이다.

본 발명의 액체연료용 버너는, 선단부에 연료분출노즐을 가지는 연료공급관과, 지연성가스통로를 형성하기 위하여 그 연료공급관의 외측에 동심형태로 설치된 지연성가스공급관과, 상기 연료공급관의 선단부와 간극을 가지고 그 연료공급관내에 배설된 오리피스부재로 구성되고, 이 오리피스부재의 오리피스와 상기 연료공급관의 연료분출노즐은 상호 편심되어 있다.

또, 본 발명은 상기한 개량된 액체연료용 버너의 상기 지연성가스공급관의 지연성가스통로에, 지연성가스선회용의 날개가 설치된다.

또한, 본 발명은 상기 연료분출노즐과 상기 오리피스와의 측선방향의 거리에 대한 그 연료분출노즐의 중심선과 그 오리피스의 중심선과의 거리의 비율로서 정해진 편심율은 1.0∼4.0이다.

또, 본 발명은 상기 지연성가스통로부터 분추되는 지연성 가승의 분출속도가 1∼20m/sec이다.

또한, 본 발명의 상기 지연성가스는 그 산소농도가 50%이상이다.

상술한 바와 같이 구성된 액체연료용 버너에 의하면, 액체연료는, 오리피스를 통과하여 상기 연료공급관의 선단부와의 사이의 공극부로 확산된 후 연료분출노즐로부터 분출한다. 이때, 상기 오리피스와 상기 연료분출노즐이 상호편신되어 있으므로, 액체연료는, 종래보다 작은 분무각도로 상기 연료분출노즐로부터 분출하며, 분출한 액채연료의 비산거리가 길어진다. 한편 지연성가스는 지연성가스통로의 개구단부로부터 무화된 상태에서 액체연료를 포위하듯이 분출하며, 이 상태에서 액체연료를 연소시키므로, 화염의 길이가 길어지며, 또한 휘염부의 비율이 큰 화염이 얻어진다.

화염의 길이가 길어지는 것은, 상기 연료분사노출로부터 액체연료가 예각으로 분출함으로써, 비산거리가 길어진 액체연료가 전체길이에 걸쳐 연소하기 때문이다. 화염중의 휘염부 비율이 큰 것은, 액체연료를 한번에 연소시키는 종래의 액체연료용 버너에 비하여, 본 발명의 액체연료용 버너에서는, 액체연료와 지연성가스와의 혼합속도가 완만하여지며, 그결과 액체연료의 연소방법이 완만하게 되기 때문인 것으로 생각된다. 그리고, 지연성가스로서 공기등의 산소가스의 농도가 50%미만인 가스를 사용하면, 액체연료를 완전연소시키기 어렵고, 불완전연소에 의한 그을음이 발생하므로, 본 발명에서는 상기와 같이 지연성가스로서 산소가스의 농도가 50%이상인 산소부화(富化)가스 또는 순도가 높은 산소를 사용하는 것이 바람직하며, 산소농도가 높을수록 양호한 화염을 형성할 수가 있다.

따라서, 본 발명의 액체연료용 버너는, 길고 휘염부의 비율이 큰 화염을 얻을 수 있으므로, 복사전도열을 주체로 한 유리용융등에 이용하는 경우에 용융효과가 향상되며, 더우기 액체연료, 산소가스가 절감된다.

또, 버너의 선단부근처에서 연소화염이 가느다란 방사형의 추(追)모양으로 되므로, 연소에 따른 버너선단부로의 열부하가 적어지기 때문에, 종래의 산소가스를 이용한 액체연료용 버너에서는, 꼭 필요하였던 수냉쟈 단면도이다. 이 액체연료용 버너(1)는, 선단부에 연료통로(2)와 연이어 통하는 연료분출노즐(3)을 가지는 연료공급관(4)과, 지연성가스통로(5)를 형성하기 위하여 그 연료공급관(4)의 외측에 동심형태로 설치한 지연성가스공급관(6)과, 상기 연료공급관(4)의 선단부와 간극을 가지고 그 연료공급관(4)내에 배열 설치한 오리피스부재(7)로 구성되어 있다. 상기 연료분출노즐(3)은, 상기 연료공급관(4)의 중심선(8)상에 형성되어 있다. 상기 오리피스부재(7)에는, 여러개, 즉3개의 오리피스(9)가 상기 연료분출노즐(3)에 대하여 편심된 위치에 형성되어 있다. 상기3개의 오리피스(9)는, 각각 통일 구경으로서 상기 중심선(8)을 중심으로 하는 원주상에 등간격으로 배치되어 있다.

상기 오리피스부재(7)와 상기 연료공급관(4)의 선단부와의 사이의 공극부는 연료무화부(10)로 되며, 상기 지연성가스통로(5) 선단은 지연성가스분출구(11)이다.

액채연로로서는, 등유, 경유, 중유 등의 각종 액체연료를 이용할 수가 있다.

지연성가스로서 공기등의 산소가스농도가 50%미만인 가스를 이용하면, 액체연료를 완전연소시키기 어렵고, 불완전연소에 의한 그을음이 발생하므로, 본 발명에서는 자연성가스로서 산소가스농도가 50%이산인 산소부화가스 또는 순도가 높은 산소를 이용하는 것이 바람직하며, 산소농도가 높을수록 양호한 화염을 형성할 수가 있다.

상기 구성에 의하여, 액체연료 및 지연성가스는, 각각의 통로(2,5)에 주지의 수단으로 공급된다. 액체연료는오리피스(9)를 통과하여 연료무화부(10)에서 확산되고, 이어서 연료분출노즐(3)로부터 분출하여 지연성가스통로(5)의 지연성가스분출구(11)로부터 분출하는 지연성가스와 혼합되어 연소한다.

상기 연료분출노즐(3)로부터 분출하는 액체연료의 분무각도는, 연료분출노즐(3)의 길이(L)나 단면적에 의해서도 약간 변화하나, 주로 상기 연료분출노즐(3)과 상기 오리피스(9)와의 축선방향 거리, 즉, 연료무화부(10)의 간격(S)에 대한 그 연료분출노즐(3)의 중심선과 그 오리피스(9)의 중심선과의 거리(M)의 비율, M/S의 값(이하, 편심율이라 한다)에 의하여 변화한다는 것이 실험적으로 확인되었다. 그리고, 이 편심율을 1.0미만으로하면 연료의 비산거리는 길어지나, 상기 연료분출노즐(3)로부터 분출하는 액체연료의 분산(무화형태)이 불충분하게 되어, 액체연료의 일부가 불연소하게 된다. 한편, 편심율을 4.0을 초과하여 크게 하면 액체연료의 분산성은 좋으나, 액체연료의 분무각도가 커져서 화염길이가 짧아진다. 이와같은 사실에서, 편심율은 1.0∼4.0의 범위로 설정함으로써, 충분한 분산성을 얻은 뒤에 액체연료의 분무각도를 5∼10도로 작게 할 수 있으므로 긴 화염을 얻을 수가 있다.

제2도는 본 발명의 제2실시예를 나타낸 요부의 단면도이다.

이 실시예의 액체연료용 버너(21)는, 연료공급관(4)의 연료분출노즐(23)과 오리피스부재(7)의 오리피스(29)와의 갯수 및 위치관계가 상기 제1도의 제1실시예의 액체연료용 버너(1)와 차이가 있을 뿐, 기타의 구성은 제1실시예의 액체연료용 버너(1)와 같다.

상기 오리피스(29)는 상기 오리피스부태(7)의 중심, 즉, 상기, 연료공급관(4)의 중심선(8)상에 형성되어 있다. 상기 연료분출노즐(23)은 상기 오리피스(29)에 대하여 편심된 위치에 여러 개 형성되어 있다. 이 여러개의 연료분출노즐(23)은, 각각 동일 구경으로서 상기 중심선(8)으르 중심으로 하는 원주상에 등간격으로 배치되어 있다.

이 경우의 편심율은, 상기 연료분출노즐(23)과 상기 오리피스(29)와의 축선방향의 거리, 즉 연료무화부(10)의 간격(S)에 대한 그 연료분출노즐(23)의 중심선과 그 오리피스(29)의 중심선과의 거리(M)의 비율, M/S로 표시된다.

이 제2실시예의 경우도, 편심율을 1.0∼4.0의 범위로 설정함으로써, 충분한 분산성을 얻은 후에 분무각도를 5∼10도로 작게 할 수 있으므로 긴 화염을 얻을 수 있다.

상기 편심율으르 소정의 값으로 유지시키기 위해서는, 상기 연료분출노츨과 상기 오리피스를 각각 하나씩 설치하는 경우, 하나의 연료 분출노즐(3)에 대하여 여러개의 오리피스(9)를 설치하는 경우, 여러개의 연료분출노즐(23)에 대하여 하나의 오리피스(29)를 설치하는 경우중에서 어느 하나가 사용된다. 어느 경우나 상기 오리피스의 단면적(여러개인 경우는 합계 단면적)은, 연료분출노즐의 단면적(여러개인 경우는 합계 단면적)보다 크게 한다. 그리고, 상기 연로 분출노즐 또는 상기 오리피스를 여러개 설치하는 경우는, 모두 동일한 구경으로서 중심선(8)을 중심으로 하는 원주상에 등간격으로 배치하는 것이 양호한 화염형성면에서 바람직하다. 그러나, 편심율을 상기와 같은 소정의 범위내로 하는 한, 다른 조건이 다소 변화하여도, 혹은 도일 구경이 아니더라도, 또 등간격이 아니더라도, 액체연료의 분무각도를 종래의 버너보다도 작게할 수가 있다.

[실험예 1]

상기 연료분출노즐(3)과 오리피스(9)와의 편심에 의한 효과를 확인하기 위하여, 제1도에 나타낸 구조의 액체연료용 버너(본 발명제품) (1)와, 앞서 설명한 종래의 액채연료 버너(종래제품) (A)를 대기중에서 연소시켜서 화염의 상태를 확인하였다. 그리고, 본 발명제품(1)에 있어서의 편심율은 3.0으로 하였다.

상기 각 버너를 연로통로에는, 액체연료로서 등유를 50ℓ/h의 비율로 흘리고, 지연성가스통로에는 산소가스(산소가스농도 98%)를 100N㎥/h(여기에서, N㎥은 0℃, 1기압상태에서의 체적을 나타낸다. 이하같다.)의 비율로 흘렸다. 그리고 본 발명제품(1)과 종래제품(A)에서는, 지연성가스통로의 단면적이 상이하기 때문에, 산소가스의 분출속도는 본 발명제품(1)에서는 6m/sec, 종래제품(A)에서는 100m/sec이다. 이 결과를 표 1에 나타내었다. 또한, 형성된 화염의 상태를 제3도에 나타내였다. 제3도의 (a)는 본 발명제품(1)에 의한 화염, 제3도의 (b)는 종래제품(A)에 의한 화염이다. 화염의 온도는, 휘염부의 온도를 방사온도계로 측정한 것이다.

상기 표 1 및 제3도에서 명백한 바와 같이, 종래제품(A)에서는, 연로분출노즐로부터 퍼지려고 하는 액체연료의 분무가 그 바깥쪽을 흐르는 산소가스를 억제하듯이 화염이 형성되고 있으며, 액체연료와 산소가스가 급격하게 혼합하고 있으므로, 본 발명제품(1)의 경우보다 고온이며, 또한 짧은 화염이 얻어지고 있다. 종래제품(A)에 의한 화염은, 제3도의 (b)에서와 같이 휘염부(B)는 버너의 선단부 근방에 부분적으로 형성되고, 그 휘염부(B)보다 앞부분에는, 연료의 기화에 의하여 발생한 가스가 연소하고 있는 것으로 생각되는 청백색의 불휘염부(b)가 길게 형성되고 있었다.

한편, 본 발명제품(1)의 경우에는, 제3도(a)에서와 같이, 종래제품(A)보다 긴 화염이 얻어지며, 더우기 휘염부(B)는 화염의 전체에 미치고 있었다.

상기와 같이, 본 발명제품(1)에 따른 액체연료용 버너에 의하면, 종래제품(A)보다 복사전도열이 많은 양호한 화염이 얻어지는데, 상기 지연성 가스분출구(11)로부터 분출하는 지연성가스의 분출속도를 1∼20m/sec, 특히 2∼12m/sec의 범위로 제어함으로써, 실제 사용하기에 최적인 화염이 얻어진다. 그리고, 지연성가스의 유속을 제어하는 수단으로서는, 사용하는 지연성가스량에 맞추어서 지연성가스통로의 단면적을 조정하거나, 지연성가스통로로의 공급관에 유량조절계를 설치하는 등, 종래 공지의 각종수단을 사용할 수가 있다.

[실험예 2]

다음에, 산소가스의 분출속도와 화염과의 관계를 조사하기 위하여, 산소가스의 공급량을 일정하게 하고, 제1도와 같은 구조의 액체연료용버너(1)로서, 지연성가스통로(5)의 단면적이 여러 가지로 다른 버너를 사용하고, 산소가스를 여러가지 속도로 분출시켜 화염을 형성하였다. 이 결과를 제4도에 나타내었다. 도면중, (D)는 화염의 길이, (E)는 화염의 길이에 대한 휘염부길이의 비율(휘염부의 비율)을 나타내며, 화염의 길이(D)는 좌측의 종축에 ㎝로 표시하고, 휘염부의 비율(E)은 우측의 종측에 %로 표시한다.

제4도에서 맹백한 바와같이, 산소가스의 유속을 1m/sec 미만의 저속으로 하면, 휘염부의 비율은 높으나 화염은 짧아진다. 이것은 산소가스의 유속이 너무 늦어서 화염의 선단부에서는 액체연료와 산소가스의 혼합상태가 악화되어 불연소부분이 생기기 때문인 것으로 생각된다. 산소가스의 유속을 2m/sec이상으로 하면, 대략 양호한 화염이 얻어진다. 한편, 산소가스의 분출속도를 12m/sec이상으로 하면, 휘염부의 비율이 감소되어 진다. 특히, 산소가스의 분출속도를 20m/sec가 넘는 고속으로 하면, 화염길이는 별로 변화하지 않으나 휘염부의 비율이 크게 감소한다. 이것은, 산소가스의 유속이 너무 빨라서 액체연료와 산소가스의 혼합이 너무 촉진되고, 화염의 선단부 근방에서는 액체연료가 연소에 의하여 일부 기화하여 기화상태에서 연소하므로 휘염이 되지 못하기 때문인 것으로 생각된다.

이상의 결과에서, 본 발명의 액체연료용 버너는, 산소가스의 유속을, 실제 사용하는 견지에서 1∼20m/sec, 바람직하게는 2∼12m/sec로 제어하는 것이 바람직하다.

다음에, 제5도 및 제6도는 본 발명의 제3실시예를 나타내는 것으로서, 제5도는 지연성가스통로(3)를 형성하는 외측의 관을 절결하여 나타낸 단면도, 제6도는 제5도의 화살표 Ⅵ-Ⅵ선 방향에서 본 도면이다.

이 실시예의 액체연료용 버너(31)는, 상기 지연성가스공급관(6)의 지연성가스통로(5)에, 지연성가스선회용의 날개(32)를 설치한 것이며, 기타의 구성은 제1실시예의 액체연료용 버너(1)와 같다.

상기 지연성가스선회용의 날개(32)는, 제6도와 같이, 4매의 날개요소로 구성되어있다. 이들 4매의 날개요소는, 지연성가스통로(5)내에 등간격으로 배열 설치되고, 지연성가스통로(5)에 대하여 소정의 각도를 가지고 있다. 그리고 날개요소의 매수는, 한예로서 4매로 하였으나, 임의 매수를 사용할 수가 있다.

상기 구성에 의하여, 지연성가스통로(5)를 흐르는 지연성가스는, 날개(32)의 각 날개요소사이를 통과할 때에 선회력이 부여되어서 지연성가스분출구(11)로부터 선회상태로 분출한다. 이에 따라 화염의 길이는 거의 변하지 않으나, 고온도의 휘염부를 가지는 연소화염이 발생하여 복사전도열효과가 향상한다. 이것은, 선회력이 부여된 지연성가스가 연료분출노즐(3)로부터 무화 분출한 액체연료의 둘레를 선회하면서 액체연료와 혼합하므로, 액체연료와의 혼합이 보다 더 적절하게 행하여지기 때문에 것으로 생각된다.

[실험예 3]

다음에, 제3실시예의 액체연료용 버너를 사용하고, 액체연료, 산소가스의 유속등의 조건을 실험예 1과 마찬가지로 하고, 날개(32)의 날개요소의 지연성가스통로(5)에 대한 경사도를 바꾸어서 날개(32)의 효과를 확인하였다. 상기 날개요소의 경사도는, 지연성가스통로 평형인 상태를 경사도 0으로 하고, 지연성가스통로(5)와 수직인 상태를 90도로 하였다. 이 결과를 표 2에 나타낸다.

표 2에서 명백한 바와 같이, 경사도 0일때는, 제1도의 버너와 같은 결과이며, 경사도를 20도, 40도로 상승시켜가면, 화염길이, 휘염부는 대략 같은 상태로 화염의 온도가 높아졌다. 그러나, 경사도를 45도 이상으로 하면 변화는 없고, 오히려 날개(32)가 산소가스의 흐름에 대하여 저항하게 되므로, 산소가스의 공급압력을 높일 필요가 생긴다. 따라서, 상기 날개요소의 경사도는, 실제의 사용 상황에 따라서 40도 이하의 적절한 값으로 설정하는 것이 바람직하다.

그리고, 이상의 실험예 1 내지 3은, 대기중에서 향하였으므로, 제3도와 같이, 화염의 선단부는 부력에 의하여 위로 향하게 되었으나, 실제로 노내에서 사용하는 경우에는, 노내의 온도가 높으므로, 노내의 온도와 화염의 온도차가 작아지고 부력이 감소하여 대략 수평인 화염이 얻어진다.

[실험예 4]

계속하여, 상기 날개요소의 경사도를 0으로 한 버너와 상기 날개요소의 경사도를 40도로 한 버너를 테트스용 연소로에 장착하여 노내의 온도를 측정하였다. 비교하기 위하여, 실험예 1에서 사용한 종래제품(A)을 사용하였다.

본 실시예의 버너(31)와 종래제품(A)에서는, 제3도에서와 같이 화염의 형성상태가 다르다. 따라서 버너(31)의 경우에는, 버너선단부를 제7도의 (a)와 같이, 노(33)내로 연이어 통하는 버너삽입구(34)의 대기쪽에 배치할 수 있다는데 대하여, 종래제품(A)에서는, 버너삽입구(34)의 안에까지 삽입하지 않으면 안된다. 이 때문에 버너삽입구(34)의 내벽에 붙여진 버너타일에 손상, 마모를 주지 않도록 종래제품(A)에서는 버너성단부의 바깥둘레에 수냉 등 냉각쟈켓을 설치할 필요가 있는 것에 해하여, 버너(31)에서는, 화염이 가늘고 길게 형성되는 결과, 연소에 의한 버너선단부의 열부하가 작아저 버너선단부 근방의 냉각이 불필요하게 되는 이점도 있다.

제8도는, 상기 날개요소의 경사도를 0으로 한 버너(F)와 상기 날개요소의 경사도를 40도로 한 버너(G) 및 종래제품(A)을 사용하여 화염을 형성하고, 버너삽입구(34)의 노래 개구단으로부터 소정의 위치에 있어서의 노내의 천정부 온도를 측정한 것이다. 제8도에서 명백한 바와 같이, 종래제품(A), 버너(F), 버너(G)의 순으로 노내가 고온으로 되어 있음을 알 수 있다.

제9도는, 본 발명의 제4실시예를 나타내는 액체연료용 버너의 요부의 단면도이다.

이 실시예의 액체연료용 버너(41)는, 제1실시예의 버너의 상기 지연성가스공급관(6)의 바깥쪽에, 제2지연성가스공급관(42)을 동시형태로 설치한 것으며, 기타의 구성을 제1실시예의 액체연료용 버너(1)와 같다.

따라서, 상기 연료공급관(4)과 지연성가스공급관(6)사이에, 1차 지연성가스통로(43)가 형성되고, 상기 지연성가스공급관(6)가 상기 지연성가스공급관(42)사이에, 2차 지연성가스통로(44)가 형성된다.

제10도는, 본 발명의 제5실시예를 나타내는 액체연료용 버너의 요부의 단면도이다.

이 실시예의 액체연료용 버너(51)는, 제2실시예의 버너의 상기 지연성가스공급관(6)의 바깥쪽에, 제2지연성가스공급관(52)을 동심형태로 설치한 것이며, 기타의 구성은 제2실시예의 액체연료용 버너(21)와 같다.

따라서, 상기 연료공급관(4)과 지연성가스공급관(6)사이에 1차 지연성가스통로관(53)가 형성되고, 상기 지연성가스통로관(6)가 상기 지연성가스공급관(52)사이에 2차 지연성가스통로(54)가 형성된다.

상기와 같이 1차 지연성가스통로의 바깥 둘레에 2차 지연성가스통로를 형성함으로써, 연로분출노즐로부터 작은 각도로 분무된 연로의 둘레에 1차 지연성가스통로로부터 분출한 1차 지연성가스의 흐름이, 그 1차 지연성가스의 흐름주위에 2차 지연성가스통로로부터 분출한 2차 지연성가스의 흐름이 형성된다. 이에 따라 길고 또한 휘염부가 많은 화염이 얻어진다. 또, 1차 지연성가스의 흐름과 2차 지연성가스이 흐름과의 유량비 및 유속비를 변화시킴으로써, 화염의 길이를 변화시킬 수가 있다.

그리고, 상기 유량비 및 유속비는, 2차 지연성가스의 흐름에 대한 1차 지연성가스의 흐름비율, 즉 [1차]/[2차]로 정의한다.

이하, 제9도의 제4실시예의 액체연료용 버너를 사용한 실험예를 나타낸다.

[실험예 5]

등유 35ℓ/h, 산소 70Nm /h를 대기중에서 연소시켰을 때의 유량비를 변경한 경우의 연소특성은, 표 3에 나타낸 바와 같다. 그리고, 산소유속은 1차측이 20Nm/sec(여기에서, Nm은 0℃, 1기압상태로 환산한 값을 나태난다. 이하 같다.), 2차측이 33Nm/sec이다.

이상의 사실에서, 유량비를 0.25∼1.0의 범위, 특히 0.54정도로 하는 것이 바람직하다. 그리고, 동일조건으로 종래의 산소버너에서는, 화염길이 900㎜, 휘염부 600㎜, 최고 화염온도는 2700℃였다.

[실험예 6]

실험예 5에서의 유량비를 0.54로 하고, 유속비를 변경시킨 경우의 연소특성은 표 4와 같다. 그리고 1차 산소유속은 20Nm/sec이다.

이상의 사실에서, 유속비를 0.3∼1.0의 범위, 특히 0.6∼0.8로 하는 것이 바람직하다.

[실험예 7]

실험예 5에서의 유량비를 0.54로 하고, 1차 산소유속을 가변으로 한 경우의 연소특성은 표 5에 설명한 바와 같았다. 그리고 2차 산소유속은, 실험예 6에서 확인된 유속비의 적용범위 0.3∼1.0에 대하여 각각 가변으로 하여 행하였다.

이상의 사실에서, 1차 산소유속을 10∼40Nm/sec의 범위, 특히 10∼20Nm/sec로 하는 것이 바람직하다.

이와같이, 제4·제5실시예의 액체연료용 버너는, 상술한 연료무화부(10)와, 이 무화부(10)의 바깥둘레에 동심형태로 1차 지연성가스통로 및 2차 지연성가스통로를 형성한 구조에 의해서 액체연료의 각도가 작은 분무상태의 실현을 가능하게 하고, 또한 지연성가스공급수단의 제어에 의해서 바람직한 연료특성을 얻는 것을 가능하게 한 것이다. 즉, 유량비를 0.25∼1.0의 범위로 제어하는 것, 유속비를 0.3∼1.0의 범위로 제어하고, 또한, 1차 지연성가스유속으르 10∼40Nm/sec의 범위에서 제어하는 것에 있다.

Claims (9)

1. 선단부에 연료분출 노즐을 가지는 연료공급관과, 지연성가스통로를 형성하기 위하여 그 연료공급관의 바깥쪽에 동심형태로 설치한 지연성가스공급관과, 상기 연료공급관의 선단부와 간극을 두고 그 연료공급관내에 배열 설치한 오리피스부재로 구성되며, 그 오리피스부재의 우리피스와 상기 연료공급관의 연료분출노즐과 상호 편심되어 있는 액체연료용 버너.
2. 제1항에 있어서, 상기 지연성공급관의 지연성가스통로에, 지연성가스선회용의 날개를 설치한 액체연료용 버너.
3. 제1항에 있어서, 상기 연료분출노즐과 상기 오리피스와의 축선방향거리에 대한 그 연료분출노즐의 중심선과 그 오리피스 중심선과의 거리의 비율로 정해지는 편심율이 1.0∼4.0인 액체연료용 버너.
4. 제1항에 있어서, 상기 지연성가스통로로부터 분출하는 지연성가스의 분출속도가 1∼20m/sec인 액체연료용 버너.
5. 제1항에 있어서, 상기 지연성가스는 산소농도가 50%이상인 액체연료용 버너.
6. 제1항에 있어서, 1차 지연성가스통로를 형성하기 위한 상기 지연성 가스공급관의 바깥쪽에, 2차 지연성가스통로를 형성하기 위한 지연성가스공급관 동심형태로 설치한 액체연료용 버너.
7. 제6항에 있어서, 상기 2차 지연성가스통로의 지연성가스에 대한 1차 지연성가스통로의 지연성가스의 유량비가 0.25∼1.0인 액체연료용 버너.
8. 제6항에 있어서, 상기 2차 지연성가스통로의 지연성가스에 대한 1차 지연성가스통로의 지연성가스이 유속비가 0.3∼1.0인 액체연료용 버너.
9. 제6항에 있어서, 상기 1차 지연성가스통로의 지연성가스유속은, 0℃이고 1기압인 상태로 환산하여 10∼40m/sec인 액체연료용 버너.