KR100229964B1 - 유체연료 연소방법 및 연소장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적어도 2개의 연소 영역에서 유체연료, 즉 액체연료를 연소시키기 위한 방법 및 장치를 제공하려는 것이다. 유체연료는 초기의 연소 영역에서 유체연료원자화 또는 분산화 산소함유 유체와 함께 부분적으로 연소되고, 적어도 하나의 추구 연소 영역에서 산화체와 함께 완전하게 연소된다.
Description
제1도는 본 발명의 일 실시예에 따른 버너 앞부분의 개략적인 단면도.
제2도는 제1도에 도시된 버너 앞부분을 정면에서 본 단면도.
제3도는 본 발명에 따른 다른 실시예의 길다란 몸체(노즐 조립체)의 외부면에 형성된 나선형 홈의 단면도.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
3 : 길다란 몸체 5 : 제 1 하우징 수단
7 : 제 2 하우징 수단 9 : 내부통로
13 : 제 1 배출구 17 : 연소실
19 : 제 1 환형 통로 20 : 제 2 배출구
21, 33 : 냉각 재킷 23, 35 : 제 1 컴파트먼트
25, 37 : 제 2 컴파트먼트 27 : 제 2 환형통로
29 : 배출단부 개구부
본 발명은 유체연료, 즉 액체연료를 연소시키는데 사용되는 장치 및 액체연료의 연소 방법에 관한 것이다.
유리를 용융시켜서 재료들을 형성하거나, 폐기물을 소각시키거나, 또는 화학적인 반응물질들을 연소시키기 위해서, 여러종류의 버너들이 공업적인 로에서 사용되어 왔다. 미합중국 특허 제 5,104,310 호 및 브라질 특허 제 8,503,088 호에 개시된 바와같이, 이러한 버너들은 연료를 분사하기 위한 통로와 산화물을 배출시키기 위한 통로를 포함하고 있다. 연료는 가압된 공기, 가압된 증기 또는 기계적인 연료 원자화 수단에 의해서 원자화되고, 상당한 양의 산화체와 함께 연소된다. 산소가 풍부한 공기 또는 공기보다 기술적으로 순수하게 만든 산소가 산화체로서 채용되는 경우, 연소효율이 향상된다. 또한, 산소가 풍부한 공기나 순수한 산소를 취급하는데에는 에너지가 적게 소비된다. 왜냐하면, 산소가 풍부한 공기 또는 순수한 산소는 공기가 동등한 양의 산소를 포함하는 것보다 불활성 질소를 적게 포함하기 때문이다. 그러나, 순수한 산소 또는 산소가 풍부한 공기는 연소온도를 증가시키는 것으로 알려져 있다. 그러므로, 연소온도를 제어하지 못하고 산소 또는 산소가 풍부한 공기를 사용할때 발생하는 불꽃의 길이를 제어하지 못하면, 버너 및/또는 그와 연관된 로가 손상될 수 있다. 또한, 오일과 같은 연료가 산화물을 배출시키기 위한 통로내로 유입될 수 있는 불안전한 상태가 야기될 수 있다. 예를 들어, 산소 공급관내에 존재하는 오일은 산소의 존재하에서 점화될 수 있기 때문에, 폭발을 야기할 수 있다. 그러므로, 이러한 문제들을 완화시킬 수 있는 장치 및 방법들이 요구된다.
본 발명은 적어도 2개의 연소 영역에서 유체연료를 연소시키는 버너를 이용하여 연소 온도 및 불꽃 길이를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 이러한 연소 방법은 적어도 하나의 배출 개구부를 통해서 적어도 하나의 유체연료 흐름을 사출시키는 단계와, 상기 적어도 하나의 유체연료 흐름의 유동 방향에 대하여 소정각도로 적어도 하나의 제 2 배출 개구부를 통해서 유체연료 원자화 또는 분산화용 산소 함유 유체를 사출시키는 단계와, 유체연료 원자화 또는 분산화용 산소함유 유체와 함께 상기 적어도 하나의 유체연료 흐름을 챔버내에서 원자화하거나 분산시키는 단계와, 상기 챔버내에서 유체연료 원자화 또는 분산화용 산소 함유 유체와 함께 상기 유체연료 흐름을 부분적으로 연소시키는 단계와, 상기 챔버의 영역 하류에서 적어도 하나의 제 3 개구부를 통해서 화학양론적인 양 이상의 산화제를 사출시키는 단계와, 그리고 부분적으로 연소된 유체연료를 상기 챔버의 상기 하류 영역에서 상기 산화체와 함께 연소 시키는 단계로 구성된다.
본 발명은 또한 적어도 2개의 연소 영역에서 유체연료, 특히 액체연료를 연소시킬 수 있는 버너에 관한 것이다. 본 발명에 따른 버너는 오일과 같은 유체연료가 산소 배출용 통로내로 유동하는 것과 관련된 위험성을 최소화할 수 있고, 바람직한 불꽃 길이를 유지할 수 있다.
본 발명에 따른 버너는,
a) 적어도 하나의 제 1 배출구로 종결되는 적어도 하나의 내부통로를 갖춘 길다란 몸체로서, 상기 적어도 하나의 제 1 배출구가, 상기 길다란 몸체의 중심 축에 대하여 소정 각도로 유체연료 분산화 또는 원자화용 산소 함유 유체를 분사시킬 수 있고 상기 적어도 하나의 내부 통로 단면적보다 작은 단면적을 갖는 길다란 몸체와,
b) 상기 적어도 하나의 제 1 배출구의 챔버 하류부를 형성하고 제 1 환형 통로를 형성하여 상기 챔버내로 유체연료를 이동시키기 위하여 상기 길다란 몸체 주위를 에워싸고 상기 길다란 몸체의 전체 길이를 지나서 연장된 제 1 하우징 수단으로서, 상기 챔버가 유체연료의 적어도 부분적인 연소를 수용할 수 있는, 제 1 하우징 수단과, 그리고
c) 유체연료를 더욱 연소시키기 위해서 상기 챔버의 하류로 산화체를 도입할 수 있는 제 2 환형통로를 형성하도록 상기 제 1 하우징 수단을 에워싸는 제 2 하우징 수단을 포함한다.
적어도 하나의 제 1 배출구는 길다란 몸체의 중심축에 대하여 소정의 각도를 이루고 있는 다수의 보어로서 구성된다. 제 1 하우징 수단의 내벽면과 길다란 몸체의 외벽면 사이에 제공된 제 1 환형통로는 챔버내로 유체연료를 분출시키는 데 사용될 수 있다. 제 1 환형통로는 길다란 몸체의 외벽면 상에 형성된 적어도 하나의 홈에 의해서 한정되는 적어도 하나의 제 2 배출구로서 종결된다. 상기 적어도 하나의 홈은 챔버내로 소용돌이치는 유체연료를 제공하도록 길다란 몸체의 외부면상에 형성된 다수의 나선형 홈이다. 제 1 하우징 수단에 의해서 한정된 챔버와 제 2 하우징 수단에 의해서 형성된 제 2 환형통로는 오일과 같은 유체연료가 챔버와 제 2 환형통로 또는 이들중 어느하나의 내부에 축적되는 것을 방지하기 위해서 트럼펫 끝 부분 형상 또는 원뿔 형태로 배출 단부 개구부들 쪽으로 경사져서 확장된다. 오일과 같은 유체연료를 챔버와 제 2 환형통로로 유동할 수 있게 함으로써, 유체연료가 내부 통로와 제 2 환형통로로 들어가는 것이 방지된다. 이에 의해, 점화와 관련된 위험성, 및 통로들 내에서 유체연료와 산소가 반응하여 폭발을 일으킬 수 있는 위험성이 줄어들게 된다.
여기에서 사용되고 있는 용어, "실질적으로 균일한 혼합물" 이나 "균일한 혼합물"은 유체연료 및 유체연료 원자화 또는 분산화용 산소함유 유체를 포함하는 잘 혼합된 혼합물을 의미한다.
여기에서 사용되고 있는 용어, "다수의 보어" 또는 "다수의 홈"은 둘 또는 그 이상의 보어나 홈을 의미한다.
여기에서 사용되고 있는 용어, "적어도 하나의 배출구, " "적어도 하나의 보어" 또는 "적어도 하나의 홈"은 하나 또는 그 이상의 배출구, 보어 또는 홈을 의미한다.
본 발명의 한가지 실시형태에 다르면, 유체연료가 적어도 2개의 연소 영역에서 연소 된다. 상기 연소 영역에서, 유체연료는 최초 연소 영역에서 유체연료 원자화 또는 분산화용 산소함유 유체, 즉 산소가 풍부한 고속의 공기 또는 순수한 산소와 함께 부분적으로 연소된다. 다음에는, 적어도 하나의 추후 연소 영역에서 화학양론적인 양 이상의 산화체와 함께 연소된다. 처음에, 유체연료 원자화 또는 분산화용 산소함유 유체, 즉 고속의 산소 또는 산소가 풍부한 공기는 유체연료 흐름을 원자화하거나 분산시키기 위해서 유체연료 흐름의 유동방향에 대하여 소정 각도로 분사된다. 유체연료 원자화 또는 분산화용 산소함유 유체에 의해서 이루어진 유체연료의 원자화와 분산은 유체연료와 유체연료 원자화 또는 분산화용 산소함유 유체를 포함하는 실질적으로 균일한 혼합물, 즉 완전하게 혼합된 혼합물이나, 잘 혼합된 혼합물이 형성되었음을 의미한다. 실질적으로 균일한 혼합물이 형성되면, 혼합물중의 유체연료가 유체연료 원자화 또는 분산화용 산소함유 유체와 함께 부분적으로 연소된다. 유체연료의 부분적인 연소는 상당한 양의 산소가 존재하지 않는 상태에서 챔버내에서 버너를 사용하여 수행된다. 연소과정중에, 유체연료 원자화 또는 분산화용 유체는 원하는 연소온도와 불꽃 길이를 얻기 위해서 조정된다. 예를 들어, 이러한 조정은 전달되거나 모니터된 온도 또는 불꽃 조건을 기초로 하여 이루어진다.
부분적으로 연소된 유체연료는 적어도 하나의 연소 영역에서 화학양론적인 양 이상의 산화체와 함께 연소된다. 추후의 연소 영역은 추후의 연소로 인하여 높아진 온도때문에 버너가 손상되는 것을 최소화하도록 버너의 외부에 위치한다.
이러한 연소 과정의 장점은 유체연료 원자화 또는 분산화용 유체에 의해서 발생된 에너지를 이용할 수 있고 유체연료의 분산 및 연소가 향상되며 연소 온도가 낮아진다는 것이다. 이러한 장점들과 함께, NOx의 형성량이 줄어들고, 바람직한 불꽃 모양과 길이가 얻어지며, 버너의 수명이 개선된다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 연소과정을 수행할 수 있는 특별한 버너가 제공된다. 버너들은 유체연료 원자화 또는 분산화용 산소함유 유체를 배출시키기 위한 배출구 및 산화체를 배출시키기 위한 배출구내로 오일이나 다른 액체연료와 같은 유체연료가 유동하는 것을 방지시키거나 줄이는데 유용하다.
이하, 제 1도 내지 제 3도를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 바람직한 실시예를 기초로 하는 다수의 변경 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 제 1도 및 2도를 참조 하면, 버너는 길다란 몸체(3), 제 1 하우징 수단(5) 및 제 2 하우징 수단(7)을 포함한다. 길다란 몸체(3)와 하우징 수단(5, 7)은 원통형상을 갖추며, 상표명 "MONELR", "INCONELR"또는 "INCOLYR" 로서 시판되고 있는 고니켈합금 및 니켈과 같은 내화학성 및 내식성 재료로 제조될 수 있다. 이러한 고 니켈합금은 약 30 내지 80 중량 퍼센트 니켈, 약 0 내지 50 중량 퍼센트 철, 약 0 내지 50 중량 퍼센트 크롬, 약 0.5 내지 35 중량 퍼센트의 다른 금속, 즉 티타늄, 구리, 알루미늄 및/또는 몰리브덴과 같은 금속을 포함한다. 철또는 크롬의 함량은 약 1 내지 48 중량 퍼센트 범위이다.
노즐 조립체인 길다란 몸체(3)는 적어도 하나의 제 1 배출구(13)로서 종결되는 적어도 하나의 내부통로(9)를 갖추고 있다. 제 1 배출구(13)는 내부 통로의 단면적 보다 작은 단면적을 갖는다. 제 1 배출구(13)는 길다란 몸체(3)의 중심축(C)에 대하여 소정각도를 이루는 다수의 보어에 의해서 한정된다. 제 1 배출구913)는 길다란 몸체(3)의 중심축(C)으로 부터 방사상으로 이격되어 있다.
제 1 하우징 수단(5)은 연소실(17)과 제 1 환형통로(19)를 형성하도록 길다란 몸체(3)를 에워싸고 길다란 몸체(3)의 길이를 지나서 연장된다. 연소실(17)은 제 1 배출구(13)의 전방이나 하류에 위치하는 반면에, 제 1 환형통로(19)는 제 1 하우징 수단(5)의 내벽면과 길다란 몸체(3)의 외벽면 사이에 위치한다. 제 1 환형통로(19)는 적어도 하나의 제 2 배출구(20)로서 종결된다. 제 2 배출구(20)는 다수의 나선형홈에 의해서 한정된다. 다수의 나선형 홈은 제2도에 도시한 바와같이 길다란 몸체(3)의 외면상에 형성된다. 제 1 환형통로(19)의 단면적이나 직경보다 작은 단면적이나 직경을 갖는 제 2 배출구(20)는 연소실(17)과 유체 연결된다. 연소실(7)은 원뿔형이나 트럼펜 끝부분 형태의 내벽면을 갖춤에 의해서 한정된다. 달리 말하자면, 제 1 하우징 수단(5)의 배출 단부 구간은 제 1 하우징 수단의 종축으로 부터 외부로 약 10°내지 약 30°각도로 벌어져 있다.
제 1 하우징 수단(5)의 외면상에는 냉각 재킷(21)이 제공된다. 냉각 재킷(21)은 냉각 재킷(21) 외부의 소오스(source)로 부터 냉각수를 수용하기 위한 적어도 하나의 제 1 컴파트먼트(23) 및 제 1 컴파트먼트(23)로 부터 냉각수를 수용하여 배출시키기 위한 적어도 하나의 제 2 컴파트먼트(25)로 이루어져 있다. 수냉 재킷(21)은 제 1 하우징 수단의 적어도 일부분, 즉 연소실(17)을 형성하는 제 1 하우징 수단의 적어도 일부분을 덮는다. 재킷 또는 컴파트먼트는 부식을 방지하기 위해서 스테인레스 강이나 고 니켈합금으로 제조된다.
적어도 하나의 스페이서나 다른 접속수단(31)에 의해서 냉각 재킷(21) 또는 제 1 하우징 수단(5)에 연결된 제 2 하우징 수단(7)은 수냉 재킷(21)과 제 1 하우징 수단(5) 사이에 제 2 환형통로(27)를 형성하도록 수냉재킷(21) 또는 제 1 하우징 수단(5)을 에워싼다. 제 2 하우징 수단(7)의 배출 단부 구간을 원뿔이나 트럼펫 끝부분의 형태인 내벽면을 갖는다. 그와같은 내벽면은 제 2 하우징 수단(7)의 배출단부 구간을 제 2 하우징 수단(7)의 종축으로 부터 외부로 벌어지게 함으로써 얻어진다. 제 2 하우징 수단(7)의 배출 단부 구간은 연소실(17)을 덮거나 에워싼다. 그리하여, 연소실(17)로 부터 떨어진 액체 또는 오일이 제 2 환형통로(27)로 들어 가는 것이 방지된다.
제 2 하우징 수단(7)의 외면상에는 냉각 재킷(33)이 제공된다. 냉각 재킷(33)은 냉각 재킷(33) 외부의 소오스로 부터 냉각수를 수용하기 위한 적어도 하나의 제 1 컴파트먼트(35) 와 제 1 컴파트먼트(35)로 부터 냉각수를 수용하여 배출시키기 위한 적어도 하나의 제 2 컴파트먼트(37)로 이루어진다. 냉각 재킷(33)은 배출단부 개구부(29) 근처에서 제2하우징 수단의 적어도 일부분, 제 1 하우징 수단(5)에 의해서 형성된 연소실(17)을 덮는 제 2 하우징 수단의 일부분을 덮는다. 재킷이나 컴파넌트는 부식을 방지하기 위해서 스테인레스강 또는 고 니켈합금으로 제조된다.
버너를 작동시키기 위해서, 적어도 3000kcal/kg 의 가열치를 갖는 오일과 같은 유체연료, 다른 유체연료 또는 액체 폐기물이 유체연료 공급원(도시되지 않음)으로 부터 제 1 환형통로(19)로 약 2 내지 6 바아의 압력으로 운반된다. 제 1 환형통로로 운반된 유체연료는 제 2 배출구(20)로 부터 분출된다. 제 2 배출구(20)는 유체연료의 분출속도를 증가시키기 위해서 제 1 환형통로(19)보다 작은 단면적을 갖는다. 제 2 배출구(20)는 유체연료에 소용돌이 효과를 부여할 수 있는 다수의 나선형 홈들이다. 나선형 홈들은 유체연료의 분산 및 연소를 증진시킨다.
산소가 풍부한 공기나 순수한 산소와 같은 산소를 함유하고 있는 유체연료 원자화 또는 분산화 유체가, 유체연료 원자화 또는 분산화 유체(도시되지 않음)를 함유하는 공급원으로부터 내부통로(a)로 약 2 내지 6 바아의 압력으로 공급된다. 내부통로 (a)로 공급된 유체연료원자화 또는 분산화 유체는 다수의 보어와 같은 제 1 배출구(13)로부터 분출된다. 유체연료 원자화 또는 분산화 유체는 유체연료의 유동방향에 대해 소정각도를 이루어 분출된다. 이에따라, 유체연료와 교차되고, 유체연료를 분산시킨다. 제 1 배출구(13)는 길다란 몸체(3)의 중심축으로부터 측정하였는데 약 30도 내지 60도, 바람직하게는 약 40도 내지 약 50도 각도로 경사져 있다. 일반적으로, 제 1 배출구(13)는 제 2 배출구(20)로부터 배출된 유체연료흐름의 유동방향을 기준으로 측정하였을때, 약 30도 내지 약 60도, 바람직하게는 약 40도 내지 약 50도 각도로 유체연료원자화 또는 분산화용 유체를 배출한다. 원통형 보어와 같은 제 1 배출구(13)의 단면적은 유체연료원자화 또는 분산화용 산소함유 유체의 속도 또는 부피비를 증가시키기 위해서 내부통로(a)의 단면적보다 작다. 각각의 원통형 보어는 약 1mm 내지 약 3mm, 바람직하게는 약 2mm 내지 약 2.5mm 범위의 직경을 갖는다. 이것은 특히 제 1 배출(13)가 유체연료와 유체연료원자화 또는 분산화용 산소함유 유체와의 균일한 혼합물, 즉 유체연료와 유체연료 원자화 또는 분산화용 산소함유 유체와의 균일한 혼합물, 즉 유체연료와 유체 연료원자와 또는 분산화용 산소함유 유체가 잘 혼합된 혼합물의 형성을 증진시키도록 고안된 것이다. 유체연료 원자화 또는 분산화용 산소함유 유체의 속도 또는 부피비가 제 1 배출구(13)의 단면적이나 직경을 줄임으로써 증가되는 경우, 유체연료는 유체연료와 유체연료원자화 또는 분산화용 산소함유 유체를 포함하는 균일한 혼합물 즉, 유체연료와 유체연료 원자화 또는 분산화용 산소함유 유체와의 완전하게 혼합된 혼합물을 형성 하도록 원자화되거나 분산화될 수 있다. 유체연료는 유체 연료 원자화 또는 분산화용 산소함유유체의 속도 부피비에 의해서 발생된 에너지를 기초로 하여 분산된다. 보통, 유체연료 원자화 또는 분산화용 산소함유유체의 음속에서의 부피비는 적어도 약 30 Nm3/hr, 바람직하게는 약 50 Nm3/hr 내지 약 70 Nm3/hr 이다. 연소실(17)내에서 균일한 혼합물, 즉 미세한 오일액적과 산소를 함유하는 균등하게 혼합된 혼합물이 형성되면, 유체연료가 부분적으로 연소되고, 산화질소의 형성이 즐어들게 된다. 유체연료의 부분적인 연소는 버너의 팁에 고정된 불꽃을 발생시킨다. 부분적인 연소의 정도와 부분적인 연소로 인한 온도변화는 유체연료원자화 또는 분산화용 산소함유 유체의 부피비를 조정함으로써 제어될 수 있다. 부분적인 연소의 정도는 버너에 미치는 악영향을 최소화시키기 위해서 부분적인 연소의 연소온도 뿐만 아니라 추후 연소단계의 연소온도를 제어하도록 조절된다.
연소실(17)은 유체연료와, 중간에 혼합된 유체연료원자화 또는 분산화용 산소함유 유체의 부분적인 연소를 수용하기 위해서, 약 3cm3내지 8cm3, 바람직하게는 약 6cm3내지 7cm3의 공극부피를 갖는다. 연소실(17)은 원뿔이나 트럼펫 끝부분형태의 내벽면을 갖추고 있다. 달리 말하면, 연소실(17)은 연소후에 제 2 배출구(20)로부터 연소실(17)내로 떨어지는 유체연료가 연소실(17)의 내부에 축적되는 것을 방지하기 위하여 배출단부 개구부쪽으로 경사져서 확장된다. 액체연료를 연소실(17) 밖으로 유동시킴에 따라서, 액체연료가 제 1 배출구로 들어가는 것이 방지된다. 또한, 챔버가 소정각도로 확장됨으로써, 바람직한 불꽃패턴 및 불꽃 길이가 어느정도까지는 유체연료와 유체연료원자화 또는 분산화용 산소함유 유체의 분배에 영향을 끼치게 된다. 연소실(17)은 제 1 하우징 수단의 종축을 기준으로 측정하였을때 약 10도 내지 30도, 바람직하게는 약 12도 내지 약 16도 각도로 확장된다.
부분적으로 연소된 유체연료는 적어도 하나의 추후연소영역, 즉 버너의 외부영역에서 화학양론적인양 이상의 산화체와 반응하도록 연소실(17)을 떠난다. 공기, 산소가 풍부한 공기 또는 순수한 산소와 같은 산화체가 제 2 환형통로(27)를 통해서 약 0.5 내지 1 바아의 압력으로 공급된다. 제 2 환형통로(27)를 떠나는 산화체는 부분적으로 연소된 유체연료를 에워싼다. 그결과, 유체연료가 완전하게 연소된다. 제 2 환형통로(27)의 단부구간은 원뿔이나 트럼펫 끝부분 형태로 경사지게 확장된다. 제 2 환형통로(27)의 원뿔형 또는 트럼펫 끝부분 형태의 단부구간은 제 2 하우징 수단(7)의 배출단부구간을 제 2 하우징 수단의 종축을 기준으로 약 10도 내지 30도 각도로 바깥쪽으로 넓힘으로써 형성된다. 이러한 배출단부구간은 연소실(17)의 적어도 일부분을 덮거나 에워싼다. 이에 의해, 연소실(17)로부터 떨어지는 오일과 같은 유체연료가 제 2 환형통로(27)로 들어가는 것이 방지된다. 또한, 제 2 환형통로(27)의 원뿔형 또는 트럼펫 끝부분형상이 단부구간은 산화체 흐름에 바람직한 유동을 부여하는 불꽃패턴 및 불꽃 길이의 획득을 증진시킨다.
유체연료, 유체연료원자화 또는 분산화용 산소함유 유체 및 산화체를 연소시키는 동안에, 버너온도에 미치는 영향을 최소화시키기 위해서 물 또는 다른 냉각유체와 같은 냉각수가 냉각재킷(21) 및/또는 냉각재킷(33)내에서 순환된다. 가열된 냉각수는 냉각된 냉각수와 연속적으로 교체된다.
유체연료와 유체연료원자화 또는 분산화용 산소함유 유체를 분출시킴에 의해서, 유체연료는 효과적으로 분산되고 연소된다. 유체연료원자화 또는 분산화용 산소함유유체에 의해서 발생된 에너지는 유체연료를 분산시키는데 사용될 뿐만 아니라 유체연료를 부분적으로 연소시키는데 사용된다. 부분적인 연소후에는 저온에서 유체연료를 완전하게 연소시키게 된다. 유체연료의 부분적이고 완전한 연소가, 적어도 25부피 퍼센트의 산소를 함유하는 유체연료원자화 유체 및 적어도 25부피퍼센트의 산소를 갖는 산화체의 존재하에서 저온에서 수행될 수 있다. 유체연료는 버너에 상당한 손상을 입힘이 없이 연소될 수 있으며, NOx형성이 줄어든다.
비록, 본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 행당기술분야의 숙련된 당업자는 첨부된 특허청구범위의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명의 수정 및 변경이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (11)
- 적어도 2개의 연소 영역에서 유체연료를 연소시키는 동안에 버너에 의해서 만들어지는 버너불꽃길이와 연소온도를 제어하기 위한 방법으로서, 적어도 하나의 제 1 배출개구부를 통해서 적어도 하나의 유체연료흐름을 사출시키는 단계와, 적어도 하나의 제 2 배출개구부를 통해서 유체연료원자화 또는 분산화용 산소함유 유체를 상기 적어도 하나의 유체연료흐름의 유동방향에 대하여 소정각도로 사출시키는 단계와, 챔버내에서 상기 유체연료원자화 또는 분산화용 산소함유 유체를 사용하여 상기 적어도 하나의 유체 연료흐름을 원자화하거나 분산시키는 단계와, 상기 챔버내에서 상기 유체 연료원자화 또는 분산화용 산소함유 유체와 함께 상기 유체연료흐름을 부분적으로 연소 시키는 단계와, 상기 챔버의 하류영역에 위치된 적어도 하나의 제 3 개구부를 통해서 화학양론적인 양 이상의 산화체를 사출시키는 단계와, 그리고 상기 챔버의 상기 하류영역에서 상기 산화체와 함께 부분적으로 연소된 유체연료를 연소시키는 단계를 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 유체연료흐름이, 300 kal/kg 이상의 가열치를 갖는 액체연료흐름 또는 액체 폐기물 흐름인 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 유체연료원자화 또는 분산화용 산소함유 유체가 30도 내지 60도 각도로 사출되는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 유체연료원자화 또는 분산화용 산소함유유체가 30 Nm3/hr 이상의 부피비로 사출되는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 챔버는 상기 버너내에 위치하고 있고, 상기 챔버의 상기 하류영역은 상기 버너의 외부에 위치하고 있는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 유체연료원자화 또는 분산화용 산소함유기체가 , 산소가 풍부한 공기 또는 순수한 산소인 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 유체연료흐름의 상기 부분적인 연소가, 상기 챔버내에서 상기 유체연료흐름과 상기 유체연료원자화 또는 분산화용 산소함유 유체를 포함하는 균일한 혼합물을 형성함으로써 이루어지는 방법.
- a) 적어도 하나의 제 1 배출구로서 끝나는 적어도 하나의 내부통로를 갖춘 길다란 몸체로서, 상기 적어도 하나의 제 1 배출구가 상기 길다란 몸체의 중심축에 대하여 소정각도록 유체연료원자화 또는 분산화용 산소함유유체를 사출시킬 수 있으며, 상기 적어도 하나의 내부통로의 단면적 보다 작은 단면적을 갖추고 있는 길다란 몸체와,b) 상기 적어도 하나의 제 1 배출구의 챔버하류부를 형성하고 제 1 환형통로를 형성하여서 상기 챔버내로 유체연료를 이동시키기 위하여 상기 길다란 몸체를 에워싸고 상기 길다란 몸체의 길이를 지나서 연장된 제 1 하우징 수단등으서, 상기 챔버가 유체연료의 적어도 부분적인 연소를 수용할 수 있는, 제 1 하우징 수단과, 그리고c) 유체연료를 더욱 연소시키기 위해서 상기 챔버의 하류로 산화체를 도입 할 수 있는 제 2 환형통로를 형성하도록 상기 제 1 하우징 수단을 에워싸는 제 2 하우징 수단을 포함하는 버너.
- 제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 1 배출구가 상기 길다란 몸체의 중심축을기준으로 30도 내지 60도 각도를 이루는 다수의 보어인 버너.
- 제8항에 있어서, 상기 제 1 환형통로가 적어도 하나의 제 2 배출구로 종결되고, 상기 적어도 하나의 배출구는 상기 길다란 몸체의 외벽면상에서 적어도 하나의 홈에 의해서 한정되는 버너,
- 버너로서,a) 유체연료원자화 또는 분산화용 산소함유 유체연로통로로서 적어도 하나의 내부통로를 포함하는 길다란 몸체와,b) 유체연료를 부분적으로 연소시킬 수 있는 챔버를 형성하고 상기 챔버내로 유체연료를 이동시키기 위하여 상기 길다란 몸체의 길이를 따라서 내부통로를 형성 하도록 상기 길다란 몸체를 에워싸고 상기 길다란 몸체의 길이를 지나서 연장된 제 1 하우징 수단으로서, 상기 챔버가 원뿔형이나 트럼펫 끝부분 형상의 내벽면을 갖는 제 1 하우징 수단과, 그리고c) 산화체를 도입하기 위한 추가의 환형통로를 형성하도록 상기 제 1 하우징 수단을 에워싸는 제 2 하우징 수단으로서, 배출 단부구간을 포함하고 있고, 상기 배출단부구간은 상기 챔버를 적어도 부분적으로 덮거나 상기 챔버를 에워싸며, 이에 의해 상기 챔버내와 배출단부 구간에 제공된 액체가 상기 챔버와 상기 배출단부구간으로 부터 유동할 수 있는, 제 2 하우징 수단을 포함하는 버너.
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