KR100221702B1 - 질소산화물 저감 버너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 질소산화물저감형 버너에 관한 것으로, 버너 내부의 구조 특히, 연소용 공기가 통과하는 통로에 있어 유동 공기류의 선회가 원활하게 이루어지도록 하는 만곡형 공기분리통 및 만곡형 레지스터지지대를 설치함으로서, 또한 연료를 분사하는 노즐부재를 전진후퇴형 오일건으로 함으로서 분진의 특별한 증가 없이 질소산화물 배출의 감소를 실현하는 버너를 제공하도록 한다.

Description

질소산화물 저감 버너

제1도는 본 발명의 단면도.

제2도는 본 발명의 화염구조 및 화로온도 분포도.

제3도는 본 발명에 따른 공기비 변화에 대한 질소산화물 및 분진 배출 특성도.

제4도는 본 발명에 따른 부하 변화에 대한 질소산화물 및 분진 배출 특성도.

제5도는 종래 버너의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 확산형 보염기 2 : 연료 노즐

3 : 외부선회용 베인 4 : 내부선회용 베인

5 : 일차 공기 공급통 6 : 연소용 공기 분리통

7 : 만곡형 공기 분리통 8 : 전진후퇴용 오일건(oil gun)

9 : 버너 타일 10 : 만곡형 레지스터 지지대

본 발명은 화석 연료를 사용하는 산업용 및 사업용 버너에 관한 것으로서, 연료와 연소용 공기의 연소에 의해 생성되는 열적질소산화물(Thermal NOx)을 저감시키도록 발명된 것이다.

화석 연료의 연소 과정에서 생성되어 배출되는 공해물질 중 질소산화물은 광화학적 스모그의 주원인이 되기 때문에 이에 대한 배출량 규제가 날로 엄격해지고 있다.

열적질소산화물은 화로 내부의 고온에 의해 생성되는데 현재 열적질소산화물 저감을 위해 주로 사용하고 있는 기법은 연소배기가스의 일부를 연소용 공기와 혼합하여 버너로 유입하는 배기가스 재순환법, 연소공기의 일부를 연소후류지역에 공급하는 이단연소법 및 연소용 공기와 연료의 혼합 특성을 제어함으로서 열적질소산화물 생성을 저감시키는 저 질소산화물(NOx) 버너가 있다.

종래의 저 질소산화물(NOx) 버너는 초기연소영역에서 공기 부족 상태를 형성하고 이차연소 영역에서 완전 연소가 이루어지도록 선회 연소용 공기를 분리 공급하여 연소 영역 온도를 낮추어 열적질소산화물을 저감하고 있다.

그러나 레지스터 지지대 및 연소용 공기 분리통을 통과할 때 연소 공기의 유동선회류가, 급격한 통로단면 변화에 기인된 와류 형성으로 인하여 화염이 불안정해지고, 초기연소 영역과 2차 연소 영역의 정확한 위치 조정이 불가하였으므로 그 효과가 충분히 발휘되지 못했다.

본 발명은, 상기와 같은 종래의 버너가 갖고 있는 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 열적질소산화물 저감의 효과를 극대화할 수 있도록 초기 연소 영역용 공기와 분리된 이차연소용 공기를 공급하고 만곡형 공기 분리통과 레지스터 지지대 및 전진후퇴형 오일건을 설치하여 안정연소 및 연소 영역의 위치 조절을 가능케 하는 구조를 가지는 저 질소산화물(NOx) 버너를 제공하는 데 목적이 있다.

이하, 본 발명의 구성을 첨부된 도면을 통해 상세히 설명한다.

제1도는 원통형의 버너 본체의 내부 구성에 대한 단면도를 나타낸 것으로 중심부에서부터, 봉형 부재의 단부에 확산형 보염기(1)와 연료 노즐(2)을 장착한 전진후퇴형오일건(8), 중심부에서 주위부로 일차공기 공급통(5), 만곡형 레지스터 지지대(10), 만곡형 공기분리통(7), 내부선회용 베인(4), 외부선회용 베인(3) 그리고, 버너타일(9)로서 구성되어 있다.

다음에 설명하는 본 발명의 작용과 효과를 먼저 제1도와 그리고 종래의 버너구조를 나타낸 제5도의 비교를 통해서 살펴보면 다음과 같다.

종래의 버너에서의 연료용 공기분리통(6)와 레지스터지지대를 만곡형 공기분리통(7), 만곡형 레지스터지지대(10)로 변형 설치하므로서 외부선회용 베인(3) 및 내부선회용 베인(4)을 통해 연소공기류가 선회유동의 깨어짐이 없이 유동의 형태를 유지하며 원만하게 통로를 통과되도록 한다.

따라서 종래의 버너에서 문제가 된 연소화염의 불안정의 원인인 연소공기류의 유동 형태 붕괴를 막을 수 있다.

연소용 공기는 외부선회용 베인(3)을 통과하여 일차적으로 선회가 가해지고 이 선회공기류의 일부는 내부선회용 베인(4)을 거쳐 재차 선회되어 일차 연소영역에 공급되며, 나머지 공기는 연소용 공기분리통(6)과 버너타일(9) 사이의 통로를 통하여 상기 일차 연소 영역 공급용 공기와 완전히 분리되어 이차 연소 영역에 공급된다.

액체 연료는 연료 노즐(2)을 통하여 화로 내로 분사되며, 이 연료가 일차연소공급용 연소 공기(이차 공기)와 혼합되어 일차연소영역을 형성하고, 이때 이차 공기가 공기과잉영역과 공기희박영역으로 구분되어 공급되므로 국부적인 연료과농 및 희박지역이 형성되어 일차연소영역의 온도가 저하되게 된다.

그리고 일차연소영역에서 연소되지 않는 연료는 후류의 이차연소영역에서 연소용 공기분리통(6)과 버너타일(9) 사이의 통로를 통하여 공급되는 이차 연소영역공급용 연소공기(삼차공기)와 혼합되어 완전 연소가 된 후 배출된다.

이와 같이 일차연소영역과 이차연소영역의 분리 형성이 가능해지고, 일차연소영역의 연료과농상태 형성 및 국부적인 과농과 희박 상태의 존재로 연소온도를 크게 낮출 수 있고, 이차연소 영역에서의 완전 연소 및 온도 저하에 따라 열적질소산화물 생성이 최소로 억제된다.

그리고 전진후퇴형오일건(8)을 장착함으로서 연소용 공기의 다단 공급과 함께 연소 영역의 위치를 조정할 수 있게 되어 연료 및 연소용 공기의 혼합 조절을 통해 화로의 온도를 낮출 수 있다.

본 발명의 효과를 제2도와 제3도 및 제4도에 나타내었다.

제2도에 나타낸 바와 같이 본 발명은 외부선회용 베인(3)과 내부선회용 베인(4)을 통과한 연소공기류가 만곡형 공기분리통(7) 및 만곡형 레지스터 지지대(10)에 의해 연소공기류가 원만하게 선회하여 화로 내로 공급된다.

또한, 이와 같은 연소용 공기의 다단 공급과 함께 전진 후퇴가 가능한 오일건(8)을 장착함으로서 용이하게 연소상태 및 오염물질배출의 정도를 조절할 수 있다.

제3도와 제4도에 도시되어 있는 바와 같이 기존 버너에서 형성되는 열적질소산화물을 분진의 특별한 증가 없이 20%이상 감소시킬 수 있다.

본 발명의 버너는 사용 연료에 관계없이 질소산화물을 저감시킬 수 있으므로 기존 설비의 개 보수 및 신규 보일러에 특별한 질소산화물 저감 설비를 설치하지 않고 본 발명의 버너를 설치함으로서 강화되는 공해물질 배출규제에 추가설비 없이 질소산화물 배출허용 기준을 만족시킬 수 있다.

Claims (1)

1. 확산형 보염기(1), 연료 노즐(2), 외부 선회용 베인(3). 내부 선회용 베인(4), 일차 공기 공급통(5), 연소용 공기 분리통(6), 오일건, 버너타일(9), 레지스터지지대로 구성되어 있는 질소산화물 저감형 버너에 있어서, 상기 연소용 공기 분리통과 레지스터지지대의 단면 형상을 만곡형으로 형성하고, 오일건을 전진후퇴형으로 한 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감버너.