KR100314281B1 - Low emission & High efficiency demestic rich-lean combustion gas burner using knitted metal fiber mat - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다공성인 금속섬유직조 조직의 다공체판을 이용한 가정용 저공해·고효율 리치·린 연소 가스버너에 관한 것으로, 그 목적은 분젠식 연소(bunsen Combustion)와 예혼합 희박연소(Premixed Lean Combustion)에서 얻을 수 있는 각각의 장점 모두, 즉 기존 분젠방식의 가스버너는 공해성 및 열효율성이 떨어지는 반면에 버너의 화염 안정성이 우수한 점을 또한, 전1차 공기공급방식인 예혼합 희박연소 가스버너(Premixed Lean Combustion Gas burner)는 연소용 공기범위가 적을 시 화염의 안정성이 떨어지나 공해성 및 열효율성이 우수한 점을 각각 선정하여 연소시키는 리치·린 연소(Rich-Lean Combustion) 방법을 혼합하여 채용시킴으로서 공해물질(NOx 및 CO, 등) 저감화와 가스버너의 화염 안정화를 기할 수 있는 다공성인 금속섬유직조 조직의 다공체판을 이용한 가정용 저공해·고효율 리치·린 연소 가스버너를 제공하는 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low pollution, high efficiency rich, lean combustion gas burner using a porous porous plate of a metal fiber woven structure, the object of which is obtained in bunsen combustion and premixed lean combustion. All of the advantages that can be achieved, namely that existing Bunsen gas burners are less polluting and thermally efficient, but the flame stability of the burners is excellent. Also, premixed lean burners (premixed lean burners) are the primary air supply method. Combustion Gas burner is a combination of rich and lean combustion method that uses a combination of rich and lean combustion methods that select and combust flames when the air range for combustion is low, but which has excellent pollution and thermal efficiency. NOx, CO, etc.) Low pollution for household using porous porous plate of metal fiber woven tissue which can reduce flame and stabilize gas burner It is to provide a high efficiency rich lean combustion gas burner.
본 발명은 연료공급구(1)를 통해 유입된 연료를 분사하는 가스노즐(2)과, 상기 가스노즐(2)에 의해 분사된 가스가 유입되도록 버너 지지대(8)에 격번으로 각각 설치되는 다수개의 분젠식 리치연소 스릿(5) 및 스테인리스 금속섬유직조 조직의 다공체판(7)을 연소표면 재질로 사용하는 예혼합 희박연소 스릿(6)과, 상기 리치연소 스릿(5)과 예혼합 희박연소 스릿(6)의 가스연료 유입구(9)에 일측면이 접촉되도록 버너 지지대(8) 일측에 설치되고 가스연료 유입구(9)가 위치하는 부위에 각각의 가스노즐(2)로부터 가스연료와 1차 공기가 유입되도록 구멍(41)이 형성된 가림판(4)과, 상기 분젠식 리치연소 스릿(5) 및 예혼합 희박연소 스릿(6) 하부에 위치하도록 버너 지지대(8) 하단부에 설치되고, 다수개의 공기구(31)가 형성된 공기급기판(3)으로 구성된 다공체판을 이용한 가정용 저공해·고효율 리치·린 연소 가스버너에 있어서; 상기 가림판에 형성된 구멍과 연통되는 분젠식 리치연소 스릿과 예혼합 희박연료 스릿에 형성된 가스연료 유입구를 타원형으로 형성하여 연료 및 공기의 유입을 용이하게 한 다공성인 금속섬유직조 조직의 다공체판을 이용한 가정용 저공해·고효율 리치·린 연소 가스버너를 제공함에 있다.According to the present invention, a plurality of gas nozzles (2) for injecting fuel introduced through the fuel supply port (1) and a plurality of burner supports (8) are installed in alternating order so that the gas injected by the gas nozzles (2) flows in. Premixed lean burn slit (6) using two bunsen type rich burnt slit (5) and porous plate (7) of stainless steel metal fiber woven fabric as the combustion surface material, and the rich burnt slit (5) and premixed lean burn Gas fuel and primary are installed from each gas nozzle (2) at one side of the burner support (8) so that one side is in contact with the gas fuel inlet (9) of the slit (6) and the gas fuel inlet (9) is located. It is installed at the lower end of the burner support 8 so as to be positioned below the shield plate 4 having the holes 41 formed therein so that the air flows therein, and the bunsen rich combustion slit 5 and the premixed lean burn slit 6. Using a porous plate composed of an air supply board (3) formed with two air holes (31) In one household low pollution, high efficiency rich lean combustion gas burner; Bunzen-type rich combustion slit communicating with the hole formed in the shielding plate and the gas fuel inlet formed in the premixed lean fuel slit have an elliptical shape to facilitate the inflow of fuel and air. To provide low pollution, high efficiency rich, lean combustion gas burner for home use.
Description
본 발명은 다공성인 금속섬유직조 조직의 다공체판을 이용한 가정용 저공해·고효율 리치·린 연소 가스버너에 관한 것으로, 버너의 화염 안정성이 우수하여 가스보일러 등의 가정용 가스연소기기용 버너로 주로 사용되고 있는 분젠식 가스버너의 리치연소(Rich Combustion) 스릿(Slit)과, 버너의 연소표면재질을 다공성인 금속섬유직조 조직의 다공체판(Knitted Metal Fiber Mat)을 사용하여 연소시에 발생하는 공해물질(NOx 및 CO 등)의 배출량을 크게 저감시키고 저공해이면서도 고효율인 예혼합식 가스버너의 예혼합 희박연소(Premixed Lean Combustion) 스릿(Slit)을 각각 예혼합 희박연소(Premixed Lean Combustion) 스릿(Slit)과 리치연소(Rich Combustion) 스릿(Slit)의 순서로 나란히 교대로 배열시켜, 저공해성 및 열효율이 우수한 예혼합 희박연소 화염의 안정성을 높히고, 공해물질의 배출량을 크게 낮춤과 동시에 연소성이 우수한 다공체판을 이용한 가정용 저공해·고효율 리치·린 연소 가스버너에 관한 것이다.The present invention relates to a low-pollution, high-efficiency rich, lean-burning gas burner for home use using porous porous sheets of metal fiber woven tissue, and has excellent flame stability of the burner. Pollutants (NOx and CO) generated during combustion using rich combustion slit of gas burner and burned surface material of burner using porous metal plate of porous metal fiber woven tissue The premixed lean combustion slit of the premixed lean combustion bus slit of the premixed lean combustion gas burner, which is significantly reduced and the low pollution and high efficiency, respectively. Rich Combustion) By arranging alternately side by side in the order of slit, it improves the stability of premixed lean-burn flame which is excellent in low pollution and thermal efficiency, The present invention relates to a low-pollution, high-efficiency rich, lean-burning gas burner for home use using a porous plate that has significantly reduced emissions and has excellent combustibility.
지금까지 가정용 가스보일러 등의 가스연소기기에 널리 사용되고 있는 가스버너의 대부분은 버너의 화염안정성과 역화현상 등이 발생할 위험성이 적다는 등의 장점을 지니고 있는 분젠식 가스버너를 주로 채용하고 있으나, 이러한 분젠식 가스버너는 구조적으로 버너의 화염이 길고 화염온도가 높을 뿐만 아니라, 또 연소에 필요한 공기량이 이론공기량보다 훨씬 더 많은 량의 과잉공기가 필요하기 때문에 고온의 배기가스 배출로 인한 열손실량과 공해물질(NOx 및 CO 등)의 배출량이 많아서 가스연소기기의 효율 극대화와 공해물질 저감화 등을 기하는 데에는 어느 정도 한계성을 지니고 있었다.Most of the gas burners that are widely used in gas combustion devices such as domestic gas boilers are mainly adopting Bunsen gas burners, which have advantages such as low flame stability and low risk of backfire. Bunsen gas burners are not only structurally long in flames and high in flame temperatures, but they also require much more excess air than the theoretical air, resulting in heat loss and pollution due to high exhaust emissions. Due to the large amount of emissions (NOx and CO), there were some limitations in maximizing the efficiency of gas combustion equipment and reducing pollutants.
또한, 공해물질(NOx 및 CO 등)을 저감시키고 화염온도를 저하시키기 위한 방법으로, 가스버너 연소표면재질로 사용되는 다공성인 금속섬유직조 조직의 다공체판(Knitted Metal Fiber Mat)을 이용하는 예혼합 희박연소(Premixed Lean Combustion)가 있으며, 상기 근래에 개발된 예혼합 희박연소(Premixed Lean Combustion)방식의 가스버너 연소표면재질로 사용되는 다공성인 금속섬유직조 조직의 다공체판(Knitted Metal Fiber Mat)은 직경 50㎛이하의 금속성 재질을 섬유조직과 같이 직조로 짠 것으로서, 이를 가스버너의 연소표면재질로 사용하고 연소표면에서 가연성인 예혼합가스를 완전연소시킴과 동시에, 그 연소열로서 금속섬유직조 조직의 다공체판(Knitted Metal Fiber Mat)인 가스버너의 연소표면을 가열시킴으로서 가스버너의 연소표면으로부터 강력하고 균일한 고체 복사에너지를 획득할 수 있고, 또 연소용 과잉공기량의 감소 및 연소배기가스의 온도를 저하시킴으로 인하여 배기가스의 열손실량이 줄어듬으로서 열효율이 증대하게 됨과 동시에 공해물질(NOx 및 CO 등)의 배출량을 억제시키는 효과를 얻을 수 있으며, 연소부하의 범위(턴다운비:TDR)가 기존 일반 가스연소기기의 경우인 (TDR=5:1)에 비하여 상당히 넓을 뿐만 아니라 화염의 안정성도 월등히 우수하고 구조가 간단하여, 세라믹이나 스테인리스 등과 함께 가스연소기기의 열효율 향상과 공해물질 저감화를 위한 가정용, 상업용, 산업용 등의 가스버너용 연소표면재질로 널리 사용되고 있는 경향이 있다.In addition, as a method for reducing pollutants (such as NOx and CO) and lowering the flame temperature, a premixed lean using a porous metal plate of a porous metal fiber woven tissue used as a gas burner combustion surface material is used. Premixed Lean Combustion and the recently developed Premixed Lean Combustion type gas burner porous surface plate (Knitted Metal Fiber Mat) of porous metal fiber woven tissue used as combustion surface material Woven with a metallic material of 50 µm or less in a woven fabric like a textile structure, it is used as the combustion surface material of the gas burner and completely burns the premixed gas which is combustible at the combustion surface, and the porous body of the metal fiber woven structure as the heat of combustion. By heating the combustion surface of the gas burner, which is a knitted metal fiber mat, a strong and uniform solid radiant energy is generated from the combustion surface of the gas burner. In addition, by reducing the amount of excess air for combustion and lowering the temperature of the combustion exhaust gas, the heat loss amount of the exhaust gas is reduced, thereby increasing the thermal efficiency and reducing the emissions of pollutants (NOx, CO, etc.). The range of combustion load (turndown ratio: TDR) is considerably wider than that of conventional gas combustion equipment (TDR = 5: 1), and the flame stability is excellent and the structure is simple. Along with stainless steel, there is a tendency to be widely used as a combustion surface material for gas burners such as home, commercial, and industrial for improving thermal efficiency and reducing pollution of gas combustion equipment.
특히, 세라믹이나 스테인리스 및 금속섬유직조 조직인 다공체판(Knitted Metal Fiber Mat) 등을 가스버너용 연소표면재질로 사용하는 재질중에서는 다공성의 금속섬유직조 조직인 다공체판(Knitted Metal Fiber Mat)의 소재가 열처리효과에 의하여 버너 뒷면의 온도가 착화온도이하로 낮아지기 때문에, 이를 가스버너의 연소표면재질로 사용하여 예혼합가스를 연소시키는 경우에는 버너화염이 다공체판의 작은 구멍을 통하여 역류할 우려성이 없다는 등의 안전한 소재로 알려져 있어, 다공성의 금속섬유직조 조직인 다공체판(Knitted Metal Fiber Mat)을 이용한 가스버너는 역화현상 등에 대한 별도의 대책이 필요로 하지 않는다는 장점이 있어 공해물질(NOx 및 CO 등)을 저감시키고 화염온도를 저하시키기 위한 방법의 하나로 사용되고 있었다.Particularly, among the materials using ceramic, stainless steel, and knitted metal fiber mats, which are woven from metal fiber fabrics, as the combustion surface material for gas burners, the material of porous metal fiber woven, knitted metal fiber mats, is heat treated. Because of the effect, the temperature on the back side of the burner is lowered below the ignition temperature, so if the premixed gas is burned using this as the combustion surface material of the gas burner, there is no possibility that the burner flame flows back through the small hole of the porous plate. Known as a safe material of gas burners, gas burners using porous metal fiber woven fabrics (Knitted Metal Fiber Mat) do not require any special countermeasures against flashback, so they do not require pollutants (such as NOx and CO). It has been used as one of the methods for reducing and lowering the flame temperature.
그러나, 이러한 연소에서는 연소에 필요한 공기공급방식이 전1차 방식이기 때문에 1차 공기가 높은 공기비가 됨과 동시에 낮은 연소온도로 인하여 Prompt NOx와 Thermal NOx 양쪽 모두의 생성을 막을 수 있으나, 화염온도가 낮을 경우에는 버너화염의 불안정화를 야기시킬 수 있고, 제작경비가 많이 소요됨과 동시에, 제작에어려움이 있으며, 단순한 구조로 설계되는 가정용 가스연소기기에서는 예혼합 희박연소(Premixed Lean Combustion)의 안정적인 통제가 다소 곤란한 경우가 발생될 수 있었다.However, in this combustion, since the air supply method required for combustion is the first-order method, the primary air becomes a high air ratio and the low combustion temperature prevents the production of both Prompt NOx and Thermal NOx, but the flame temperature is low. In case of burner flame, it may cause destabilization of burner flame, it takes much manufacturing cost, it is difficult to manufacture, and stable control of Premixed Lean Combustion is somewhat used in household gas combustion equipment designed with simple structure. Difficult cases could arise.
또한, 상기와 같은 문제점을 해소하고자 최근, 외국의 일부국가에서 현재 개발되어 사용하고 있는 리치·린 연소 가스버너(Rich-Lean Combustion Gas burner), 즉 리치연소(Rich Combustion)와 예혼합 희박연소(Premixed Lean Combustion)를 혼합한 리치·린 연소 가스버너(Rich-Lean Combustion Gas burner)가 있으나, 상기 외국의 리치·린 가스버너의 대부분은 리치연소(Rich Combustion) 스릿(Slit)과 예혼합 희박연소(Premixed Lean Combustion) 스릿(Slit) 모두, 스릿(Slit) 전체가 스테인리스 재질로 제작되어 있을 뿐만 아니라 구조도 대단히 복잡하며, 특히 예혼합 희박연소(Premixed Lean Combustion)를 행하는 스릿(Slit)도 스테인리스 재질로 제작되어 있기 때문에, 만일에 연소용 공기가 부족하게 되면 역화현상 등이 발생하는 등의 위험성이 따르게 될 우려가 있으며, 또한 제작상에 있어서도 제작경비가 많이 소요되는 고가이면서도 제작이 용이하지 않는 등 여러 가지 문제점이 있었다.In addition, in order to solve the above problems, a rich-lean combustion gas burner (Rich Combustion) and premixed lean burn ( There is a Rich-Lean Combustion Gas burner incorporating a Premixed Lean Combustion, but most of the foreign Rich-Lean Gas burners are Rich Combustion slit and premixed lean burn. (Premixed Lean Combustion) All of the slit, not only is the whole slit made of stainless steel, but also the structure is very complicated, especially the slit for premixed lean combustion. Because of the lack of combustion air, there is a risk of backfire, and the like. This required expensive, yet there were several problems such production is not that easy.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 분젠식 연소(bunsen Combustion)와 예혼합 희박연소(Premixed Lean Combustion)에서 얻을 수 있는 각각의 장점 모두, 즉 기존 분젠방식의 가스버너는 공해성 및 열효율성이 떨어지는 반면에 버너의 화염 안정성이 우수한 점을 또한, 전1차 공기공급방식인 예혼합 희박연소 가스버너(Premixed Lean Combustion Gas burner)는 연소용 공기범위가 적을 시 화염의 안정성이 떨어지나 공해성 및 열효율성이 우수한 점을 각각 선정하여 연소시키는 리치·린 연소(Rich-Lean Combustion) 방법을 혼합하여 채용시킴으로서 공해물질(NOx 및 CO, 등) 저감화와 가스버너의 화염 안정화를 기할 수 있는 다공성인 금속섬유직조 조직의 다공체판을 이용한 가정용 저공해·고효율 리치·린 연소 가스버너를 제공하는 것이다.The present invention has been made in consideration of the above problems, and its object is that all of the advantages that can be obtained in bunsen combustion (Presented Lean Combustion) and pre-mixed Lean Combustion, that is, the conventional bunsen gas burner In addition to the low pollution and thermal efficiency, the burner's flame stability is excellent. Also, the pre-mixed lean combustion gas burner, which is the primary air supply method, has the flame stability when the combustion air range is low. Low-pollution, high pollution efficiency and thermal efficiency, respectively, by using a combination of rich and lean combustion (Rich-Lean Combustion) method to reduce the pollution (NOx, CO, etc.) and gas burner flame stabilization It is to provide a low-pollution, high-efficiency rich, lean-burning gas burner for home use using porous porous plates made of porous metal fiber fabrics.
본 발명은 연료공급구(1)를 통해 유입된 연료를 분사하는 가스노즐(2)과, 상기 가스노즐(2)에 의해 분사된 가스가 유입되도록 버너 지지대(8)에 격번으로 각각 설치되는 다수개의 분젠식 리치연소 스릿(5) 및 스테인리스 금속섬유직조 조직의 다공체판(7)을 연소표면 재질로 사용하는 예혼합 희박연소 스릿(6)과, 상기 리치연소 스릿(5)과 예혼합 희박연소 스릿(6)의 가스연료 유입구(9)에 일측면이 접촉되도록 버너 지지대(8) 일측에 설치되고 가스연료 유입구(9)가 위치하는 부위에 각각의 가스노즐(2)로부터 가스연료와 1차 공기가 유입되도록 구멍(41)이 형성된 가림판(4)과, 상기 분젠식 리치연소 스릿(5) 및 예혼합 희박연소 스릿(6) 하부에 위치하도록 버너 지지대(8) 하단부에 설치되고, 다수개의 공기구(31)가 형성된 공기급기판(3)으로 구성된 다공체판을 이용한 가정용 저공해·고효율 리치·린 연소 가스버너에 있어서; 상기 가림판에 형성된 구멍과 연통되는 분젠식 리치연소 스릿과 예혼합 희박연료 스릿에 형성된 가스연료 유입구를 타원형으로 형성하여 연료 및 공기의 유입을 용이하게 한 다공성인 금속섬유직조 조직의 다공체판을 이용한 가정용 저공해·고효율 리치·린 연소 가스버너를 제공함에 있다.According to the present invention, a plurality of gas nozzles (2) for injecting fuel introduced through the fuel supply port (1) and a plurality of burner supports (8) are installed in alternating order so that the gas injected by the gas nozzles (2) flows in. Premixed lean burn slit (6) using two bunsen type rich burnt slit (5) and porous plate (7) of stainless steel metal fiber woven fabric as the combustion surface material, and the rich burnt slit (5) and premixed lean burn Gas fuel and primary are installed from each gas nozzle (2) at one side of the burner support (8) so that one side is in contact with the gas fuel inlet (9) of the slit (6) and the gas fuel inlet (9) is located. It is installed at the lower end of the burner support 8 so as to be positioned below the shield plate 4 having the holes 41 formed therein so that the air flows therein, and the bunsen rich combustion slit 5 and the premixed lean burn slit 6. Using a porous plate composed of an air supply board (3) formed with two air holes (31) In one household low pollution, high efficiency rich lean combustion gas burner; Bunzen-type rich combustion slit communicating with the hole formed in the shielding plate and the gas fuel inlet formed in the premixed lean fuel slit have an elliptical shape to facilitate the inflow of fuel and air. To provide low pollution, high efficiency rich, lean combustion gas burner for home use.
도 1 은 본 발명의 구조 배열을 보인 평면도 예시도1 is a plan view showing a structural arrangement of the present invention
도 2 는 도 1 의 입면도FIG. 2 is an elevation view of FIG. 1
도 3 은 본 발명의 리치 연소 스릿의 구조를 보인 예시도3 is an exemplary view showing the structure of the rich combustion slit of the present invention.
도 4 는 본 발명의 예혼합 희박 연소 스릿의 구조를 보인 예시도4 is an exemplary view showing the structure of the premixed lean burn slit of the present invention.
도 5 는 본 발명의 작동설명을 위한 예시도5 is an exemplary view for explaining the operation of the present invention;
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
(1) : 연료공급구 (2) : 가스노즐(1): fuel inlet (2): gas nozzle
(3) : 공기급기판 (4) : 가림판(3): Air supply board (4): Blanking plate
(5) : 리치연소 스릿(Rich Combustion Slit)(5) Rich Combustion Slit
(6) : 희박연소 스릿(Premixed Lean Combustion Slit)(6): Premixed Lean Combustion Slit
(7) : 다공체판(Knitted Metal Fiber Mat)(7): Knitted Metal Fiber Mat
(8) : 버너 지지대 (9) : 가스 연료 유입구(8): burner support (9): gas fuel inlet
(31) : 공기구 (41) : 구멍31: air port 41: hole
(51) : 염공 (52) : 보조염공(51): Flame Attack (52): Auxiliary Flame
(71) : 다공체판 양측면부(71): Both sides of the porous plate
도 1 은 본 발명의 구조 배열을 보인 평면도 예시도를, 도 2 는 도 1 의 입면도를, 도 3 은 본 발명의 리치 연소 스릿의 구조를 보인 예시도를, 도 4 는 본 발명의 예혼합 희박 연소 스릿의 구조를 보인 예시도를, 도 5 는 본 발명의 작동설명을 위한 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 연료공급구(1)를 통해 유입된 연료를 분사하는 가스노즐(2)과, 상기 가스노즐에 의해 분사된 가스가 유입되도록 버너 지지대에 격번으로 각각 설치되는 다수개의 분젠식 리치연소 스릿(5) 및 예혼합 희박연소 스릿(6)과, 상기 리치연소 스릿(5) 및 예혼합 희박연소 스릿(6)과 가스노즐(2) 사이에 위치하도록 버너 지지대(8)에 설치되는 가림판(4)과, 상기 분젠식 리치연소 스릿(5) 및 예혼합 희박연소 스릿(6) 하부에 위치하도록 버너 지지대(8) 하단부에 설치되는 공기급기판(3)으로 구성되어 있다.1 is a plan view showing a structural arrangement of the present invention, FIG. 2 is an elevation view of FIG. 1, FIG. 3 is an exemplary view showing a structure of the rich combustion slit of the present invention, FIG. 4 is a premixed lean of the present invention. Exemplary view showing the structure of the combustion slit, Figure 5 shows an exemplary view for explaining the operation of the present invention, the present invention is a gas nozzle (2) for injecting fuel introduced through the fuel supply port (1) and In addition, a plurality of bunsen type rich combustion slit 5 and premixed lean burn slit 6 which are installed on the burner support alternately so that the gas injected by the gas nozzle flows in, and the rich combustion slit 5 and the example A shielding plate 4 installed on the burner support 8 so as to be located between the mixed lean burn slit 6 and the gas nozzle 2, the bunsen rich burn slit 5 and the premixed lean burn slit 6 The air supply board (3) is installed at the lower end of the burner support (8) to be located at the lower part. It is.
상기 다수개의 분젠식 리치연소 스릿(5)과 예혼합 희박연소 스릿은 버너 지지대에 교대로 즉, 버너 지지대(8) 일측에 분젠식 리치연소 스릿(5)이 설치되면, 그 일측에 예혼합 희박연소 스릿(6)이 설치되고, 상기 예혼합 희박연소 스릿(6)의 일측에 분젠식 리치연소 스릿(5)이 설치되는 방식으로 버너 지지대(8)에 다수개의 분젠식 리치연소 스릿(5)과 예혼합 희박연소 스릿(6)이 각각 격번으로 설치되어 있다.The plurality of Bunsen rich combustion slit 5 and the premixed lean burn slit alternately on the burner support, that is, if the Bunsen rich combustion slit 5 is installed on one side of the burner support 8, the premixed lean burn lean A plurality of bunsen rich combustion slit 5 are installed on the burner support 8 in such a manner that a combustion slit 6 is installed and a bunsen rich combustion slit 5 is installed on one side of the premixed lean burn slit 6. And the premixed lean burn slit 6 are provided alternately.
상기 예혼합 희박연소 스릿(6)의 연소표면에 부착되는 다공성인 금속섬유직조 조직의 다공체판(7)은 스테인리스 금속재질로, 상기에 기재된 바와 같이 직경 50㎛이하의 금속성 재질을 섬유조직과 같이 직조로 짠 것으로서, 다공체판(7)의 양단부가 스릿(6)의 양측면에 접촉되도록 스릿(6)의 일측면에서 스릿(6)의 상부를 지나 스릿(6)의 또다른 측면에 연결되도록 '∩' 자 형상으로 덮어 씌운다음, 스릿(6)의 양측면과 이에 접촉되는 다공체판(7)의 양측면을 밀착시키고, 스릿(6) 양측면과 다공체판(7)의 양측면(71)을 각각 스포트 용접하여 스릿(6)의 양측면을 통해 혼합가스연료가 누설되지 않도록 다공체판(7)을 스릿(6)의 상부에 고정하여 다공체판(7)의 상부표면에서 버너의 주화염이 형성되도록 한다.The porous body plate 7 of the porous metal fiber woven structure attached to the combustion surface of the premixed lean burn slit 6 is made of stainless metal, and as described above, a metallic material having a diameter of 50 μm or less is formed like a fiber structure. Woven, woven, so that both ends of the porous plate 7 are in contact with both sides of the slit 6 and connected from one side of the slit 6 past the top of the slit 6 to another side of the slit 6 After covering the 덮어 'shape, both sides of the slit 6 and both sides of the porous plate 7 in contact therewith are brought into close contact, and both sides of the slit 6 and both sides 71 of the porous plate 7 are spot welded, respectively. The porous plate 7 is fixed to the upper portion of the slit 6 so that the mixed gas fuel is not leaked through both sides of the slit 6 so that the main flame of the burner is formed on the upper surface of the porous plate 7.
상기 가스노즐(2)은 연료공급구(1)에 의해 이송된 가스를 버너 지지대(8)에 설치된 각각의 스릿(5,6)내로 유입시키는 것으로, 스릿의 종류에 따라 직경 및 스릿(5,6)의 가스 연료 유입구(9)와 일정거리를 유지하도록 조정·설치되어 있다.The gas nozzle 2 introduces the gas transferred by the fuel supply port 1 into the respective slits 5 and 6 installed in the burner support 8, and the diameter and the slits 5, depending on the type of the slits. It is adjusted and installed so as to maintain a constant distance from the gaseous fuel inlet 9 of 6).
상기 가림판(4)은 버너 지지대(8)에 각각 설치된 스릿(5,6)의 가스 연료 유입구(9)에 일측면이 접촉되도록 버너 지지대(8) 일측에 설치되는 것으로, 스릿(5,6)의 가스 연료 유입구(9)가 위치하는 부위에 구멍(41)이 형성되어 있다. 즉, 상기 가스노즐(2)에 의해 분사된 가스는 가림판(4)의 구멍(41)을 통해 스릿(5,6)의 가스 연료 유입구(9)로 각각 유입되고, 가스의 유입시 일정량의 공기가 가스와 같이 가스 연료 유입구(9)를 통해 스릿으로 유입되도록 되어 있다.이때, 상기 스릿(5,6)에 형성되어 있는 가스 연료 유입구(9)는 가림판(4)의 구멍(41)을 통해 유입되는 가스연료의 유입 및 공기의 공급이 용이하도록 도 2,3,4 에 도시된 바와 같이 타원형으로 형성되어 있으며, 상기 타원형의 가스연료 유입구(9)에 가림판(4)의 구명(41)이 접촉된다.The shielding plate 4 is installed at one side of the burner support 8 so that one side is in contact with the gas fuel inlet 9 of the slit 5 and 6 installed at the burner support 8, respectively. The hole 41 is formed in the position where the gaseous fuel inlet 9 of () is located. That is, the gas injected by the gas nozzle 2 is introduced into the gas fuel inlet 9 of the slit 5, 6 through the holes 41 of the shielding plate 4, respectively. Air is introduced into the slit through the gas fuel inlet 9 as gas. At this time, the gas fuel inlet 9 formed in the slit 5, 6 is a hole 41 of the shielding plate 4. 2, 3, and 4 are formed in an elliptical shape so as to facilitate the inflow of gas fuel and the supply of air, and the life of the obstruction plate 4 in the elliptical gas fuel inlet 9 ( 41) is contacted.
또한, 상기 가림판(4)의 구멍(41)크기와 가스노즐(2)의 직경, 가스노즐(2)과 가림판(4)과의 거리는 스릿(5,6)의 종류에 따라 서로 다르게 형성 및 설치되어 있다. 즉, 상기 리치연소 스릿(5)은 가스노즐(2)에 의해 리치연소 스릿(5)의 타원형으로 형성된 가스 연료 유입구(9)로 가스가 유입될 시, 분젠식 리치연소상에 필요한 공기비가 약 0.4∼0.6 이 되도록 가림판(4)의 구멍(41)크기와 가스노즐(2)의 직경이 형성되고, 가스노즐(2)과 가림판(4)이 일정거리를 유지하도록 설치된다. 또한, 예혼합 희박연소 스릿(6)은 전1차 공기공급방식이므로, 가스노즐(2)에 의해 예혼합 희박연소 스릿(6)의 탄원형으로 형성된 가스 연료 유입구(9)로 가스가 유입될 시, 분젠식 리치연소상에 필요한 공기비가 약 1.4∼1.7 이 되도록 가림판(4)의 구멍(41)크기와 가스노즐(2)의 직경이 형성되고, 가스노즐(2)과 가림판(4)이 일정거리를 유지하도록 설치되어 있다.In addition, the size of the hole 41 of the screen plate 4, the diameter of the gas nozzle 2, the distance between the gas nozzle 2 and the screen plate 4 is formed differently depending on the type of the slit (5, 6) And installed. That is, when the rich combustion slit 5 is introduced into the gas fuel inlet 9 formed in the elliptical shape of the rich combustion slit 5 by the gas nozzle 2, the air ratio required for the Bunsen rich combustion combustion is low. The size of the hole 41 of the shielding plate 4 and the diameter of the gas nozzle 2 are formed so as to be 0.4 to 0.6, and the gas nozzle 2 and the shielding plate 4 are provided so as to maintain a constant distance. In addition, since the premixed lean burn slit 6 is a primary air supply system, gas may flow into the gas fuel inlet 9 formed in the pneumatic form of the premixed lean burn slit 6 by the gas nozzle 2. The size of the holes 41 of the shielding plate 4 and the diameter of the gas nozzle 2 are formed so that the air ratio required for the Bunsen type rich combustion phase is about 1.4 to 1.7, and the gas nozzle 2 and the shielding plate 4 are formed. ) Is installed to maintain a certain distance.
상기 가림판(4)의 구멍(41)을 통해 예혼합 희박연소 스릿(6)으로 유입된 연료가스와 전1차 공기량은 타원형상을 구비하는 스릿의 가스연료 유입구(9)를 경유, 스릿의 벤츄리관을 흐르면서 원활하게 완전 예혼합가스로 형성되고, 일정한 속도로 다공체판(7)을 통해 균일하게 분출되어진다.The fuel gas and the primary air amount introduced into the premixed lean burn slit 6 through the holes 41 of the shielding plate 4 pass through the gas fuel inlet 9 of the slit having an elliptical shape. As it flows through the venturi tube, the gas is smoothly formed as a premixed gas, and is uniformly ejected through the porous plate 7 at a constant speed.
상기 공기급기판(3)은 리치연소 스릿(5)과 예혼합 희박연소 스릿(6) 하부에 위치하도록 버너 지지대(8) 하단부에 설치되는 것으로, 다수개의 공기구(31)가 형성되어 있다. 이때 상기 다수개의 공기구(31)는 가림판(4)의 구멍(41)을 통해 연소용 1차 공기비가 약 0.4∼0.6 정도만 유입된 리치연소 스릿(5)으로 연소상에 필요한 나머지 2차 공기의 유입이 용이하도록 공기구(31)의 크기와 위치 및 개수가 조정·형성되어 있다.The air supply board 3 is installed at the lower end of the burner support 8 so as to be positioned below the rich combustion slit 5 and the premixed lean burn slit 6, and a plurality of air holes 31 are formed. At this time, the plurality of air holes 31 are rich combustion slit 5 into which only about 0.4 to 0.6 of the primary air ratio for combustion flows through the holes 41 of the shielding plate 4, and thus The size, position, and number of the air holes 31 are adjusted and formed so that the inflow may be easy.
상기와 같이 본 발명은 연료공급구(1)를 통하여 공급되는 가스연료가 가스노즐(2)에서 분사되고, 이때 분젠식 리치연소(Rich Combustion) 및 예혼합 희박연소상에 필요한 1차 공기비가 각각 약 0.4∼0.6 및 약 1.4∼1.7 정도가 유입되도록 가스노즐(2)의 길이와 직경, 공기급기판(3)의 공기구(31)크기, 가림판(4)의 구멍(41) 크기를 각각 조정한 다음에, 분젠식 리치연소(Rich Combustion)의 스릿(5)과 예혼합 희박연소 스릿(6)을 각각 예혼합 희박연소(Premixed Lean Combustion)스릿(Slit)과 리치연소(Rich Combustion) 스릿(Slit)의 순서로 나란히 교대로 배열 즉, 가스버너의 화염온도를 낮춤으로서 Prompt NOx와 Thermal NOx 양쪽 모두의 생성을 저하시키기 위하여 구상한 예혼합 희박연소(Lean Combustion) 자체의 불안정한 화염을 안정시키기 위하여 예혼합 희박연소 스릿(6)에 하나 건너 교대로 화염이 안정된 분젠식 리치연소 스릿(5)를 설치하여 화염이 안정되고 연소성이 우수하며 공해물질(NOx 및 CO 등)의 배출량이 적은 가스버너가 되도록 구성하였다.As described above, in the present invention, the gas fuel supplied through the fuel supply port 1 is injected from the gas nozzle 2, and the primary air ratios required for the Bunsen Rich Combustion and the premixed lean burn are respectively. Adjust the length and diameter of the gas nozzle 2, the size of the air holes 31 of the air supply board 3, and the size of the holes 41 of the shielding plate 4 so that about 0.4 to 0.6 and about 1.4 to 1.7 flow in. Then, the premixed lean combustion slit (Slit) and the rich combustion slit (Slit 5) and the premixed lean burn slit 6 of the Bunsen Rich Combustion are respectively In order to stabilize the unstable flames of the Lean Combustion itself, which are designed to reduce the production of both Prompt NOx and Thermal NOx by alternating the arrangements side by side in the order of Slit). Alternate flames one by one in premixed lean burn slit (6) Installing a stable rich combustion seurit Bunsen formula (5) to the flame is stable and has excellent combustibility, and was configured such that a small gas burner emissions of pollutants (NOx and CO, etc.).
또한, 리치·린 연소 가스버너(Rich-Lean Combustion Gas burner)의 안정된 화염형상을 위하여 분젠식 리치연소(Rich Combustion) 및 예혼합 희박연소(Lean Combustion)에 필요한 연소용 공기는, 각 분젠식 리치연소(Rich Combustion) 스릿(Slit)에 형성된 타원형의 가스연료 유입구(9) 및 이에 연결되어 가림판(4)에 뚫어져 있는 구멍을 통하여 연소용 1차 공기비가 약 0.4∼0.6정도만 적절히 유입되고, 나머지는 스릿(5)과 스릿(6) 사이의 공간을 통하여 연소용 2차 공기로 유입되도록 공기급기판(3)의 공기구(31) 크기와 갯수를 각각 조정하였다. 또한, 상기 예혼합 희박연소 스릿(6)은 타원형의 가스연료 유입구(9) 및 이에 연결된 가림판(4)의 구멍을 통하여 예혼합 희박연소에 필요한 공기비 약 1.4∼1.7 정도의 연소용 공기 모두가 1차 공기로만 유입되어 예혼합 희박연소(Lean Combustion)를 행하므로, 예혼합 희박연소 스릿(6)의 아랫부분에 위치한 공기급기판(3)에는 공기구가 형성되어 있지 않다.In addition, the combustion air required for Rich Combustion and Lean Combustion for the stable flame shape of the Rich-Lean Combustion Gas burner is each Bunsen Rich. Only about 0.4 to 0.6 of the primary air ratio for combustion is properly introduced through the oval gas fuel inlet 9 formed in the Rich Combustion slit and a hole connected to the obstruction plate 4. The size and number of air holes 31 of the air supply board 3 were respectively adjusted so as to flow into the secondary air for combustion through the space between the slit 5 and the slit 6. In addition, the premixed lean burn slit 6 includes all the air for combustion having an air ratio of about 1.4 to 1.7 required for the premixed lean burn through the hole of the elliptical gas fuel inlet 9 and the screening plate 4 connected thereto. Since only the primary air flows in to perform premixed lean combustion, the air supply board 3 located at the lower portion of the premixed lean burn slit 6 is not provided with air holes.
또한, 상기 금속섬유직조 조직의 다공체판(7)을 사용한 예혼합 희박연소 가스버너(Premixed Lean Combustion Gas burner)는 기존 분젠식 가스버너에 비하여 1차측으로 높은 공기비율을 가진 공기가 유입되어야 하나, 공기공급이 너무 낮아지게 되면 화염의 길이가 길어져서 동일한 연소실을 사용할 경우에 가스버너의 화염이 열교환기에 닿게 됨에 따라 CO가 발생하게 되므로, 가스연료의 입열량과 연소용 공기의 유입량을 적절히 조정하여 최적의 연소상태가 일어나도록 구성하여야 한다.In addition, the premixed lean combustion gas burner (Premixed Lean Combustion Gas burner) using the porous plate 7 of the metal fiber woven structure should be introduced into the air having a high air ratio to the primary side compared to the existing bunsen gas burner, If the air supply is too low, the length of the flame is increased, and when the same combustion chamber is used, CO is generated as the flame of the gas burner touches the heat exchanger. Therefore, the heat input of the gas fuel and the inflow of combustion air are properly adjusted. The optimum combustion condition should be configured.
이와 같이 양 경우 모두 송풍기로 부터 공급되는 연소용 공기는 분젠식 가스버너의 부족한 공기공급을 위해 공기급기판(3)으로부터 2차 공기가 일부 유입되고, 나머지의 연소용 1차 공기는 가림판(4)의 구멍(41) 및 타원형의 가스연료 유입구(9)를 통해 유입되도록 하여 연소용 공기와 연료가스가 각각 일정한 비율로 혼합되어지도록 구성되어 있으므로, 유체흐름상의 변화 및 균일한 공급을 실현시켜 버너의 화염이 안정되고 치우침이 없으며, 또 혼합가스연료의 분출속도분포가 일정하게 유지되도록 설계되어 있다.In this case, in both cases, the combustion air supplied from the blower is partially supplied with secondary air from the air supply board 3 for supplying insufficient air to the Bunsen gas burner, and the remaining primary air for the combustion is an obstruction plate ( 4) through the hole 41 and the elliptical gas fuel inlet (9), so that the combustion air and fuel gas are mixed at a constant ratio, thereby realizing changes in the fluid flow and uniform supply It is designed so that the flame of burner is stable, there is no bias, and the spray rate distribution of mixed gas fuel is kept constant.
상기 타원형의 가스연료 유입구(9)내로 유입된 공기와 연료가스는 각 스릿(5,6)의 벤츄리관을 통과하면서 서로 혼합되고, 혼합된 혼합가스는 리치연소 스릿(5)의 상부에 형성된 길다란 주화염의 염공(51)과 보조염공(52), 예혼합 희박연소 스릿(6)의 상부에 설치된 다공체판(7)을 통해 토출되며, 별도 설치된 점화장치(도시없음)에 의해 점화된다.Air and fuel gas introduced into the elliptical gas fuel inlet 9 are mixed with each other while passing through the venturi tubes of the respective slit 5 and 6, and the mixed gas is formed on the upper portion of the rich combustion slit 5. It is discharged through the porous body plate 7 installed on the flame hole 51 and auxiliary flame hole 52 of the main flame, the premixed lean burn slit 6, and is ignited by a separate ignition device (not shown).
(변형예, 응용예)(Variation example, application example)
본 발명은 구성과 작용의 실시예에 국한된 것이 아니고 그 설계 변경적 구성요소와 파생작용 및 성능 효과도 모두 본 발명의 청구범위에 포함된다.The present invention is not limited to the embodiments of construction and operation, and its design modification components and derivative and performance effects are all included in the claims of the present invention.
이와 같이 본 발명은 분젠식 리치연소 스릿과 예혼합 희박연소 스릿을 격번으로 설치하여 종래의 가스버너에 비하여 압력강하 및 열손실이 적으며, 버너화염의 안정성과 균일성 및 화염전이성 등이 향상됨과 아울러 종래의 가스버너의 형상보다도 구조가 간단하며, 연소시에 역화하기 힘들고, 가공성도 용이하다는 등의 잇점이 있을 뿐만 아니라, 전체적으로 버너의 제반성능이 크게 향상됨과 동시에 화염이 안정되어 연소시에 발생하는 연소소음도 크게 감소될 수 있고, 공해물질(NOx 및 CO 등) 저감화할 수 있다.As described above, the present invention installs the Bunsen rich combustion slit and the premixed lean burn slit alternately, which results in less pressure drop and heat loss than conventional gas burners, and improves the stability, uniformity and flame transition of the burner flame. In addition, the structure of the gas burner is simpler than the shape of the conventional gas burner, it is difficult to backfire during combustion, and is easy to process. In addition, the overall performance of the burner is greatly improved and the flame is stabilized. Combustion noise can be greatly reduced, and pollutants (NOx and CO, etc.) can be reduced.
또한, 본 발명의 리치 연소(Rich Combustion)를 행하는 스릿(Slit)은 저가이면서도 대단히 간단한 구조로 제작되는 기존 분젠식 스릿(Slit)을 거의 그대로 사용할 뿐만 아니라, 1차 공기비가 약 0.4∼0.6 정도가 유입되도록 조정함과 동시에 이의 경우와 마찬가지로 예혼합 희박연소(Premixed Lean Combustion)를 행하는 스릿(Slit)은 공기공급방식이 전1차 방식으로서 1차 공기비가 약 1.4∼1.7정도가 유입되도록 공기급기판(3)의 구멍크기, 가스노즐(2)의 길이 및 가스노즐(2)의 직경, 혼합가스연료 유입구에 접촉되는 가림판 구멍(41) 크기를 각각 조정 배열하도록 되어 있어, 현재 고가이면서도 복잡한 구조로 설계 제작되고 있는 외국의 리치·린 연소 가스버너(Rich-Lean Combustion Gas burner)에 비하여 제작을 용이하게 할 수 있으며, 저가화로 인해 경제성을 향상시킴과 동시에, 성능을 향상시키는 등 효과가 있다.In addition, the slit for rich combustion according to the present invention not only uses the existing bunsen slit, which is manufactured in a low cost and extremely simple structure, but also has a primary air ratio of about 0.4 to 0.6. As in this case, the slit, which performs premixed lean combustion, adjusts to the inflow and at the same time, the air supply system is the first air supply system so that the primary air ratio is about 1.4 to 1.7. The hole size of (3), the length of the gas nozzle (2), the diameter of the gas nozzle (2), and the size of the blind plate hole (41) in contact with the mixed gas fuel inlet, respectively, are arranged to be arranged. Compared to the foreign Rich-Lean Combustion Gas Burner designed and manufactured, it is easier to manufacture and improves the economics due to the low price and performance. It is effective to improve.
또한, 연소용 공기나 연료가스가 한쪽으로 치우쳐서 흐르게 되면 부분마다 당량비가 달라지게 되어 결국에는 버너표면의 화염도 치우치게 되는 결과를 초래하게 되어 버너의 연소성능이 나빠지게 되므로, 가능한한 짧은 길이와 적은 공간에서 혼합가스 흐름상에 치우침이 발생되지 않도록 타원형의 가스연료 유입구를 통해 연료가스와 공기를 유입하고, 각 스릿의 벤츄리관내에서 연료와 공기가 완전히 혼합되도록 되어 있다.In addition, if the combustion air or fuel gas flows to one side, the equivalence ratio is different for each part, and eventually the flame on the burner surface is skewed, resulting in poor combustion performance of the burner. Fuel gas and air are introduced through the elliptical gas fuel inlet to prevent bias in the mixed gas flow in the space, and the fuel and air are completely mixed in the venturi pipe of each slit.
또한, 예혼합가스를 사용하는 연소기에 있어서는 버너의 연소표면이 천공되어진 형태인 것을 주로 사용하고 있는 경우에는 단위면적당의 고부하연소를 유도하기 위하여 일부에서 버너의 연소표면소재를 세라믹이나 스테인리스상에 천공되어진 형태인 것을 사용하는 경우가 있기 때문에 연소시에 소음이 다소 발생하게 되는 문제점이 초래될 수 있으므로, 본 발명은 이를 해결하기 위한 방법으로서 버너의 연소표면재질로 다공성인 금속섬유직조 조직의 다공체판(Knitted Metal Fiber Mat)(7)을 사용하여 버너의 연소표면으로부터 연료가스의 분출속도 분포를 일정하게 해 주는 등 많은 효과가 있다.In addition, in the combustor using premixed gas, if the combustion surface of the burner is mainly used, the combustion surface material of the burner is partially drilled on ceramic or stainless steel to induce high load combustion per unit area. Since there may be a problem that the noise is slightly generated during combustion because it may be used in the form, the present invention is a porous surface plate of a porous metal fiber woven structure as a combustion surface material of the burner as a method for solving this problem The use of (Knitted Metal Fiber Mat) (7) has many effects, such as the constant distribution of fuel gas velocity from the burner's combustion surface.
Claims (2)
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|---|---|---|---|
| KR1019990036842A KR100314281B1 (en) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | Low emission & High efficiency demestic rich-lean combustion gas burner using knitted metal fiber mat |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR1019990036842A KR100314281B1 (en) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | Low emission & High efficiency demestic rich-lean combustion gas burner using knitted metal fiber mat |
Publications (2)
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| KR1019990036842A KR100314281B1 (en) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | Low emission & High efficiency demestic rich-lean combustion gas burner using knitted metal fiber mat |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100927884B1 (en) * | 2006-10-24 | 2009-11-23 | 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드 | Powder Solid Fuel Burners And Solid Fuel Combustion Methods |
-
1999
- 1999-09-01 KR KR1019990036842A patent/KR100314281B1/en not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100927884B1 (en) * | 2006-10-24 | 2009-11-23 | 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드 | Powder Solid Fuel Burners And Solid Fuel Combustion Methods |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20010025808A (en) | 2001-04-06 |
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