KR100345635B1 - 인터스위칭 축열 재생 버너시스템 - Google Patents

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KR100345635B1
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닛뽄 훠네스 고교 가부시기가이샤
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    • F23L15/00—Heating of air supplied for combustion
    • F23L15/02—Arrangements of regenerators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
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    • F23C5/08—Disposition of burners
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Abstract

본 발명은 비교적 재승온이 많은 공업로 등의 열원으로서 적합한 인터스위칭 축열 재생 버너시스템에 관한 것으로, 축열체(7)를 구비하는 버너(2) 및 그 버너(2)의 급기계(給氣系)(17)와 배기계(排氣系)(16)로의 접속을 절환하는 급배절환기구(給排切換機構)(12, 13)로 구성되는 인터스위칭 축열 재생 버너를 단위 유닛으로 하여 3개 유닛 이상으로 연소 시스템(1)을 구성하고, 연소시키는 버너(2)의 대수와 정지시키는 버너(2)의 대수의 비율을 가변으로 하고, 유닛이 고정적인 쌍을 조합하지 않고 순차적으로 전 유닛이 교대로 축열연소를 반복하도록 연소가 제어된다. 본 발명에 의하면 연소량의 변경에 관계없이 버너 스로트에서 분출되는 공기유속을 가변으로 할 수 있고, 버너 용량보다 낮은 연소량으로 운전하여도 버너 스로트에서 분출되는 공기유속을 고속으로 유지할 수 있는 동시에 더욱 넓은 범위로 비정지화염을 형성할 수 있다.

Description

인터스위칭 축열 재생 버너시스템 {INTER-SWITCHING HEAT ACCUMULATING REGENERATIVE BURNER SYSTEM}
종래의 인터스위칭 축열 재생 버너시스템은 축열체를 각각 구비하는 2대로 1개의 조(組)를 이루는 버너와, 이들 1개조의 버너 사이에서 공기, 고농도 산소함유 공기, 순수 산소 등의 산화제(본 명세서에서는 이하에 간단히 연소용 공기라 칭함)의 공급과 배기를 절환하는 급배절환수단(給排切換手段)을 구비하고, 1개조의 버너를 교대로 연소시키는(연소시키는 쪽의 버너를 연소측 버너라 칭함) 동시에 연소시키고 있지 않는 쪽의 버너(배기측 버너라 칭함)로부터 노내 가스를 배출하도록 하여 축열체부터 배기가스의 열을 회수하여 다음의 연소용 공기의 예열에 사용하도록 하고 있다. 이러한 인터스위칭 축열 재생 버너시스템은 공업로(工業爐)에 대해 통상 복수 시스템, 즉 2의 배수개의 버너가 구비되고, 그 버너의 절반씩이 교대로 연소된다. 나머지 절반의 버너가 배기측 버너로서 이용되고, 거기에서 노내 가스가 배기된다.
한편, 하루에 1회 또는 1주일에 1회와 같이 재승온이 많은 노에 있어서는 운전가동율을 높이기 위해 일반적으로 금속 승온시의 연소량을 기준으로 하여 버너 용량이 결정된다. 이것은 인터스위칭 축열 재생 버너를 구비한 공업로에 있어서도 동일하며, 실제 조업시에는 버너 용량에 비하여 낮은 연소량으로 운전된다.
그러나, 연소시키는 버너의 대수와 정지시키고 있는 버너의 대수의 비율이 항상 일정하게 고정적인 쌍을 이루기 위해, 비정지화염(non-standing flame)이 형성되더라도 쌍을 이루는 버너 사이에서 화염이 변할 뿐이므로, 화염의 비정지화에는 한계가 있고, 경우에 따라서는 충분하지 않을 수도 있다.
또, 승온 운전시 및 그 후의 조업운전(노내 온도가 소정온도에 도달한 후의 운전)시에 버너의 총 연소량이 동일하게 되므로, 조업운전시에는 버너 용량에 비하여 낮은 연소량 때문에 공기속도를 높게 유지할 수 없고, 산소 농도가 낮은 노내 가스의 교반 및 노내 가스가 말려 들어가는 것이 충분히 활발해지지 않아서 장소에 따라 온도차가 있는 노내 분위기를 형성하게 되고(노내 온도분포의 평탄화가 불충분하게 됨), 국부적으로 노내 온도가 높은 영역을 형성하여 NOx 발생량이 높아지는 경향이 있다. 한편, NOx 감소를 위해 정상 운전의 고온 노내 분위기로 공기유속이 높아지도록 설계하면, NOx를 낮게 유지할 수 있으나, 승온시의 연소 용량을 높게 설정할 수 없으므로, 승온 속도를 느리게 할 수 밖에 없다. 이러한 급속 승온과 정상 운전시의 NOx 저감의 모순을 해결하기 위해, 일부의 버너를 휴지(休止)시키는 방법도 있으나, 정상 운전중에 휴지하는 버너의 과열보호, 스페이스나 일부 버너의 누락에 의한 노내 온도 불균일의 문제가 있다. 상기 모순을 해결하는 또 하나의방법으로서, 공기 노즐의 크기나 수를 변경하는 것도 생각할 수 있으나 고온 부분에서 개폐하는 밸브기구가 필요하게 되어 실용상 곤란하다.
본 발명은 버너 용량보다 낮은 연소량으로 운전하여도 버너 스로트(throat)에서 분출되는 공기 유속을 고속으로 유지할 수 있도록 한 인터스위칭 축열 재생 버너시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 본 발명은 연소량의 변경에 관계없이 버너 스로트에서 분출되는 공기 유속을 변동할 수 있게 한 인터스위칭 축열 재생 버너시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 비정지화염을 넓은 범위로 형성할 수 있는 인터스위칭 축열 재생 버너시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 인터스위칭 축열 재생 버너시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 비교적 재승온(再昇溫)이 많은 공업로 등의 열원으로서 바람직한 인터스위칭 축열 재생 버너시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 인터스위칭 축열 재생 버너시스템의 실시형태의 일예를 나타내는 개략적 원리도이다.
도 2는 본 발명의 인터스위칭 축열 재생 버너시스템의 다른 실시형태를 나타내는 개략적 원리도로서, 급속 승온시의 연소상태를 나타낸다.
도 3은 도 2의 인터스위칭 축열 재생 버너시스템의 승온 후의 정상운전시의 연소상태를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 인터스위칭 축열 재생 버너시스템의 급배절환장치의 다른 실시형태의 한 예를 나타내는 개략적인 중앙 종단면도이다.
도 5는 연통상태에 있는 도 4의 급배절환장치의 평면 횡단면도이다.
도 6은 중립상태에 있는 도 4의 급배절환장치의 평면 횡단면도이다.
도 7은 인터스위칭 축열 재생 버너시스템의 다른 실시형태를 나타내는 개략적 원리도이다.
도 8은 도 7의 버너시스템에서 시용된 급배절환장치의 종단면도이다.
도 9는 도 8의 IX-IX선에 따른 단면도이다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 인터스위칭 축열 재생 버너시스템은, 승온 운전시보다 승온 후의 통상 운전시에 연소량을 작게 하여 운전하는 버너시스템에 있어서, 축열체를 구비하는 버너와 그 버너의 급기계(給氣系)와 배기계(排氣系)로의 접속을 스위칭하는 급배절환장치(給排切換裝置)로 구성되는 인터스위칭(inter-switching) 축열 재생 버너를 단위 유닛으로 하여 3개 유닛 이상으로 연소 시스템을 구성하고, 유닛이 고정적인 쌍을 이루지 않고 순차적으로 전(全) 유닛이 교대로 축열 연소를 반복하는 동시에, 노내 온도를 상승시키는 승온 운전시와 승온 후의 운전시에 연소시키는 버너의 대수(臺數)와 배기시키는 버너의 대수의 비율을 가변으로 하고, 승온 운전시의 연소측 버너 대수보다 적은 연소측 버너 대수로 승온 후의 운전을 행하도록 한다. 여기서, 연소측 버너 대수와 배기측 버너 대수와의 관계가, 승온 운전시에는 연소측 버너 대수가 배기측 버너 대수와 동일하거나 많고, 승온 후의 통상 운전시에는 연소측 버너 대수보다 배기측 버너 대수의 쪽이 많아지도록 하는 것이 바람직하며, 또 버너 유닛의 수를 5 유닛 이상으로 하여 승온 운전시에는 연소측 버너 대수가 배기측 버너 대수보다 약간 적고, 승온 후의 통상 운전시에는 연소측 버너 대수가 배기측 버너 대수보다 훨씬 적게 하는 것이 바람직하다. 연소측 버너와 배기측 버너의 수가 달라도 공급 공기량과 배기량과의 관계는 변하지 않는다. 즉, 연소측 버너와 배기측 버너의 대수 비율이 1:1이거나 1:2이더라도, 1행정(行程) 내에서 보면, 공기의 유량과 배기량이 변하지 않는다. 단, 연소측 버너의 비율이 감소되면 그만큼만 공기 시간의 비율이 감소되어, 축열체의 속을 흐르는 유체 속도가 공기의 경우는 빠르고, 배기의 경우는 느려지며, 냉각 전열의 전열 쪽이 양호하게 되므로 축열체의 효율은 좋아지게 된다. 즉, 가열공기의 온도는 올라가고 배기온도는 내려가는 경향을 갖게 된다.
따라서, 승온 후에 버너 용량보다 낮은 연소량으로 운전할 때에도 연소측 버너수를 줄임으로써 각 버너의 버너 스로트에서 분출되는 공기유속이 고속으로 유지된다. 이 때문에 연소실 내에서의 연소가스의 순환이 활발해지고, 교반이 잘 되어 연소실 노내 온도가 평탄화되는 동시에 연소용 공기의 흐름에 수반되는 연소가스량이 증가하여 혼합기체의 산소농도가 대폭 저하한다. 나아가서 노의 스타트시에는 최대 연소량으로 승온할 수 있으므로, 최소 시간으로 조업운전을 개시할 수 있다. 또 모든 유닛의 버너가 시간을 달리하여 연소하므로, 비정지 화염을 더욱 광범위하게 형성하고, 국부적인 고온영역의 발생을 억제한 평탄한 온도분포를 형성할 수 있다. 그러나 연소용 공기의 분사속도를 고속으로 유지할 수 있을 뿐 아니라 모든 유닛의 버너가 시간을 달리하여 연소하므로, 노내 가스의 유동이 단시간에 변화하여 활발하게 되고, 국부적인 고온영역의 발생을 억제한 평탄한 온도분포를 형성할 수 있다. 따라서, 피가열물에 대한 편향된 가열이 없이 균일한 가열이 가능하게 되는 동시에 NOx의 발생이 더욱 억제된다.
또, 축열체 속을 흐르는 유체의 속도가 공기의 경우는 빨라지고, 배기의 경우는 늦어지며, 냉각 전열의 전열 쪽이 양호해지므로, 축열체의 효율은 좋아지게 된다. 그러나 동일한 연소량이라도 연소측 버너 수의 증감에 따라 버너 스로트에서 분출되는 연소용 공기 등의 속도를 변화시킬 수 있으므로, 공기 속도를 고속으로 유지할 수 있어서 일시적으로 높은 연소량이 필요한 버너의 연소량을 낮추어 정상 운전할 때에도 공기 속도를 빠르게 유지하여 NOx를 낮게 억제할 수 있다. 또한, 파일럿이나 연료 노즐에는 연속적 또는 단속적으로 냉각유체가 흐르므로 과열 소손(燒損)이 일어나기 어렵다.
또, 본 발명의 버너시스템은 연소량의 변동에 따라 연소 시스템의 연소시키는 버너의 대수(臺數)와 정지시키는 버너의 대수의 비율을 가변(可變)으로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 노로서의 연소량이 동일하더라도 연소측 버너의 수의 증감에 따라 버너 스로트에서 분출되는 연소용 공기 또는 연소가스의 속도(이것을 총칭하여 공기 속도라 칭함)를 변화시킬 수 있다. 이 때문에, 연소측 버너수의 감소에 의해 공기 속도를 고속으로 유지할 수 있고, 노내 가스의 유동을 활발하게 하여 국부적인 고온영역의 발생을 억제한 평탄한 온도분포를 형성할 수 있다. 또한, 연소측 버너수를 줄여 연소량을 낮추는 경우, 배기 압손실을 낮추어 배기용 팬(fan)의 동력을 낮출 수 있다. 특히 연소측 버너와 배기측 버너의 차이를 극단적으로 크게 하면 비정지 화염의 범위를 넓히면서 송풍기와 연돌에 의한 자연통풍으로 배기가 가능해지므로 배기용 송풍기를 생략할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명의 버너시스템을 적용한 노에 의하면, 연소량에 관계없이 노내 온도를 국부적 고온 부분이 생기지 않는 평탄한 온도분포로 형성할 수 있으므로, 피가열물에 대한 편향된 가열을 없게 하여 균일한 가열이 가능해지는 동시에 NOx의 발생이 더욱 억제된다.또한, 본 발명의 버너시스템은 축열체를 구비하는 버너와 그 버너의 급기계와 배기계에 대한 접속을 스위칭하는 급배절환장치로 구성되는 인터스위칭 축열 재생 버너를 단위 유닛으로 하여 3개 유닛 이상으로 연소 시스템을 구성하고, 축열체를 거쳐 연소 직전에 있어서의 혼합기체의 적어도 연소안정 한계온도 이상의 고온으로 예열한 연소용 공기를 공급하고, 유닛이 고정적인 쌍을 이루지 않고 순차적으로 전 유닛이 교대로 축열 연소를 반복하도록 한다. 이 경우에도 비정지 화염을 더욱 광범위하게 형성하는 것과 고속 공기분류로 인한 노내 가스의 활발한 유동에 의해 국부적인 고온영역의 발생을 억제하여 NOx를 낮게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 버너시스템은 노내 온도를 상승시키는 승온 운전시와 승온 후의 운전시에 있어서, 연소시키는 버너의 대수와 정지시키는 버너의 대수의 비율을 가변으로 하고, 승온 운전시의 연소측 버너 대수보다 적은 대수의 연소측 버너로 승온 후의 운전을 행하는 것이 바람직하다. 이 경우, 승온 후에 버너 용량보다 낮은 연소량으로 운전할 때에도 연소측 버너 수를 줄임으로써 각 버너의 버너 스로트에서 분출되는 공기 속도가 고속으로 유지된다. 이 때문에, 연소실 내에서의 연소가스의 순환이 활발해지고, 교반이 잘 이루어져서 연소실 노내 온도가 평탄화되는 동시에 연소용 공기의 흐름에 수반되는 연소가스량이 증가되어 혼합기체의 산소농도가 대폭 저하된다. 그러나 노의 기동시에는 최대 연소량으로 승온할 수 있으므로, 최소 시간으로 조업운전을 개시할 수 있다.
또, 본 발명의 버너시스템에 있어서, 전 유닛을 통해 순차적으로 배기되는 배기가스가 연소용 공기 1에 대해 1.2 내지 0.6의 범위인 것이 바람직하다. 이 경우, 바람직한 축열 재생 연소를 실현할 수 있다.
또, 본 발명의 버너시스템에 있어서, 배기가스의 일부가 배기측 버너를 통하지 않고 직접 노 외부로 뽑아 내어지고, 배기측 버너의 축열체를 거쳐 냉각된 배기가스와 합쳐진 다음에 배기되도록 하고 있다. 이 경우, 배기온도를 더욱 낮출 수 있다.
또한, 본 발명의 버너시스템에 있어서, 축열체를 거쳐 공급되는 연소용 공기는 연소 직전의 혼합기체의 적어도 연소안정한계(燃燒安定限界) 온도 이상의 고온으로 예열되어 있다. 따라서, 혼합기체의 자기착화온도(自己着火溫度) 이상의 고온에서, 또한 저산소농도의 연소용 공기와 연료가 접촉한 곳에서 산화 발열반응을 개시하므로, 매우 저속의 산화 발열반응으로 되어 노내에 도달하는 곳에서 연소하여 노내 온도분포에 국부적인 고온영역을 형성하지 않고 NOx의 발생을 억제한다.
또한, 본 발명의 버너시스템에 있어서, 연소용 공기가 정격운전 연소시에 60m/s 이상, 바람직하게는 약 60∼120m/s의 유속으로 분사된다. 이 경우, 노내에서의 연소가스의 순환이 활발해지고, 교반이 잘되어 노내 온도가 평균화되고, 피가열물에 대한 편향된 가열을 적게 하여 더욱 균일한 가열을 실현할 수 있다. 또한 노내 가스의 교반에 의해 배기가스 재순환 효과가 높아지고, 산소농도의 저하에 의한 NOx의 저감이 가능해진다.
또한, 본 발명의 버너시스템에 있어서, 급배절환장치가 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 급기계와 배기계가 항상 접속되는 3방 밸브 기능을 가지는 동시에, 나머지 하나의 포트가 축열체를 내장하는 각 버너 유닛에 직결되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 모든 유닛의 버너가 시간을 달리하며, 나아가서 절환시의 퍼지(purge) 시간을 가능한 한 없게 하여 연소하므로 넓은 범위에서 비정지 화염을 형성하면서 교대로 연소를 성립시킨다. 따라서, 전술한 인터스위칭 연소 버너시스템보다 화염의 비정지화가 진행되고, 노내 온도분포가 더욱 균일하게 된다.
또한, 본 발명의 버너시스템에 있어서, 급배절환장치는, 급기계와 배기계가 항상 접속되는 2개의 절환 포트를 구비하는 외측 하우징, 및 상기 외측 하우징 내에 수용되며 회전가능하게 설치되는 내측 하우징으로 구성되고, 또한 상기 내측 하우징은 그 회전중심 상에 버너에 항상 접속되는 포트, 상기 외측 하우징의 내면과 슬라이드 방식으로 접하여 상기 2개의 절환 포트를 임의로 폐색(閉塞)하는 시트(seat)면, 및 상기 시트면에 개구(開口)되어 상기 2개의 절환 포트의 한쪽과 선택적으로 연통가능한 밸브홀을 구비하며, 상기 내측 하우징의 회전에 의해 상기 버너가 급기계 또는 배기계 중 어느 하나에 접속되거나 또는 어느 것에도 접속되지 않는 중립위치로 절환되도록 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 버너를 급기계 또는 배기계 중 어느 하나에 접속함으로써 연소측 버너 또는 배기측 버너로 할 수 있고, 중립위치에서는 축열체에 공기 및 배기가스를 통과시키지 않고 그 상태를 유지할 수 있다. 따라서 직전까지 배기가스를 흐르게 하여 축열하는 경우에는 그 축열상태를 유지할 수 있고, 다음에 그것을 냉각하는 행정 즉 공기를 고온 예열하는 행정으로부터 시작할 수 있다.
또한, 본 발명의 버너시스템에 있어서, 급배절환장치는 유동방향이 절환되는 대상으로 되는 유로(流路)에 접속되는 포트가 형성된 변(邊)에 대해 경사면을 이루는 2개의 변에 유동이 고정되는 유로가 접속되는 다른 2개의 포트를 설치한 하우징, 상기 2개의 경사면 사이의 코너 부분에 배치되는 전환 샤프트, 상기 전환 샤프트에 지지되어 상기 2개의 경사면의 포트 사이에서 요동(搖動)하여 각 포트를 개폐하는 플랩퍼(flapper), 및 상기 전환 샤프트를 요동시키는 액추에이터를 구비하는 플랩퍼식 3방 밸브로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 플랩퍼가 요동하는 범위에서 차지하는 최소의 공간으로 이루어지고, 급기와 배기의 절환시에 퍼지하는 용적이 매우 작아져서 잔류하는 배기가스를 공기로 바꿔 넣기 위한 시간을 단축하여 불필요한 시간이 절환시간에 차지하는 비율을 작게 할 수 있다. 또, 모든 버너 유닛이 순차적으로 연소와 정지를 절환하면서 인터스위칭 연소를 성립시키므로, 노압변동(爐壓變動)이 적고 온도효율이 양호한 고온연소를 실시할 수 있다. 그리고 모든 유닛의 버너가 시간을 달리하고 또한 절환시의 퍼지 시간을 가능한 한 없애고 연소하므로, 넓은 범위에서 비정지화염을 형성하면서 교대 연소를 성립시킬 수 있고, 화염의 비정지화를 더욱 촉진하여 노내 온도분포를 더욱 균일하게 만들 수 있다.
이하, 본 발명의 구성을 도면에 나타낸 바람직한 실시형태에 기초하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 인터스위칭 축열 재생 버너시스템(이하, 간단히 버너시스템으로 칭함)의 한 실시형태를 나타낸다. 이 버너시스템(1)은 축열체(7)를 구비하는 버너(2), 및 상기 버너(2)의 급기계와 배기계에 대한 접속을 절환하는 급배절환장치(12, 13)로 구성되는 인터스위칭 축열 재생 버너를 단위 유닛으로 하여 3개 유닛 이상인 7개의 유닛으로 구성되어 있다. 또한, 도면부호 9, 10, 11은덕트(duct), 18은 노(爐)이다.
상기 버너시스템(1)은 이른바 고온연소를 실현하는 7개 유닛의 인터스위칭 축열 재생 버너(2) 및 이것들을 적절히 선택하여 연소시키는 제어계로 구성되어 있다. 7대의 버너(2)는 서로 독립적으로 연료를 분사하는 한편, 연소용 공기의 공급과 노내 가스의 배출에 병행되는 급배용 스로트(throat)(이하, 에어스로트(air throat)라 칭함)(6)에 내장된 축열체(7)를 거쳐 고온으로 예열된 연소용 공기를 노내(19)로 분사시킨다. 각 버너(2)마다 각각 독립적으로 제어가능한 급기계(집합 덕트)(17)와 배기계(집합 덕트)(16)를 설치하고, 개별적으로 연소용 공기의 공급 또는 노내 가스의 배기를 제어하도록 되어 있다. 각 버너(2)의 연료 건(gun)(5)에 연료를 공급하는 연료라인(3)에는 조작단(操作端)인 연료조절밸브(4)가 설치되어 있다. 연료조절밸브(4)로서는 예를 들면 ON-OFF 밸브를 사용하거나, 또는 자동조절밸브를 사용하여 연료조절과 ON-OFF를 겸용하도록 할 수도 있다. 반면에, 각 버너(2)에는 연료의 공급과 연동시켜 공기 공급계(17) 및 배기계(16) 중 어느 하나가 선택적으로 접속되고, 연소측 버너로서, 또는 연소시키지 않고 에어스로트(6)가 노내 가스를 배기시키는 배기측 버너로서 기능하도록 설치되어 있다. 각 연료조절밸브(4) 및 공기 공급계(17)와 배기계(16)의 급배절환장치, 예를 들면 전자식(電磁式) 밸브(12, 13)는 예를 들면 도시되지 않은 조절계(컨트롤러)에 의해 개별적으로 개폐조작된다. 또한, 각 버너(2)의 에어스로트(6)에 내장되는 축열체(7)는 그 조성 및 구조에 관하여 특별히 한정되는 것은 아니나, 세라믹으로 만들어진 벌집(honeycomb)구조의 축열체로 만드는 것이 바람직하다.
덧붙여서, 상기 가열제어는 PID제어나 퍼지제어 등의 자동연소 제어시스템의 일환으로서 조절계에서의 시퀀스(sequence)제어 또는 컴퓨터제어에 의해 실행되고, 도시되지 않은 PID 제어방식이나 퍼지 제어방식 등의 조절계에서 실행되는 자동연소제어로 목표치(온도)에 대한 편차분 및 그에 대응하는 연소량 등은 이미 결정되어 있다. 따라서, 전술한 가열·연소는 PID 제어시스템이나 퍼지 제어시스템 등의 자동연소 제어시스템으로 설정된 연소량 등을 어느 버너의 연소에 의해 얻을 것인가를 결정하여 실행하는 것이다. 조절계는 이들 설정치에 따라 각 연료조절밸브(4)의 조작 및 그것과 연동시켜 공기 공급계(17)의 전자식 밸브(13) 및 배기계(16)의 전자식 밸브(12)의 조작을 행한다.
도시되지 않았으나, 조절계는 연소측 버너와 배기측 버너를 일정한 순서에 따라 선정하여 단시간에 절환하는 제어수단으로, 시퀀스제어하는 프로그래머블 조절계나 적어도 하나의 중앙연산처리부와 프로그램을 격납하는 ROM 및 인터페이스 등으로 구성되는 마이크로컴퓨터 제어의 컨트롤러 등으로 이루어지고, 본 실시형태의 경우에는 프로그래머블 조절계가 채용되어 있다. 즉, 조절계로 이루어지는 제어시스템은 각 덕트의 급배절환장치인 전자식 밸브(12, 13)를 절환 조작함으로써 버너(2)를 배기계(16) 또는 급기계(17) 중 어느 하나에 선택적으로 접속시켜 연소측 버너 또는 배기측 버너로서 기능하도록 한다. 여기서 조절계는 연소측 버너의 대수와 배기측 버너의 대수의 비율을 가변으로 하고, 전체 유닛이 고정적인 쌍을 이루지 않는 동시에 연소용 공기의 급기량과 배기가스의 배기량이 같아지도록 순차적으로 전 유닛이 인터스위칭 축열연소를 반복하게 제어하도록 프로그램되어 있거나 또는 시퀀스가 구성되어 있다.
또한, 연소측 버너(2)의 에어스로트(6)로부터 축열체(7)를 거쳐 예를 들면 고온의 연소용 공기와 같이 높은 엔탈피(enthalpy)를 보유하는 산화제가 분사된다. 이 연소용 공기는 고온 연소를 실현하기에 충분히 높은 엔탈피, 즉 연소 직전의 혼합기체의 연소안정한계 온도 이상, 바람직하게는 자기착화 온도 이상의 고온으로 예열되어 있다. 그 온도는 연료의 종류별 및 산소농도 등에 따라 다르나, 많은 경우에 예를 들면 800℃ 이상, 바람직하게는 1000℃ 이상으로 예열되어 있으면 적합하다. 상기 연소시스템(1)에서는 세라믹으로 만든 축열체(7)에 노내 가스와 연소용 공기를 교대로 통과시켜서 고온의 연소용 공기를 얻는다. 여기서 연소 직전의 혼합기체의 연소안정한계 온도라 함은 통상 연소에 있어서의 불로우아웃(blow-out) 온도(연소가 불안정해져서 공기비의 값이나 공기 유속의 작은 변화에 의해 화염이 꺼져서 소실되는 온도)에 상응하는 것으로, 이보다 온도가 낮아지면 고온 공기로 인해 불로우아웃은 일어나지 않더라도 완전연소가 곤란해져서 최종 배기가스 농도 조성 중에 CO 성분을 수반하게 되어 연소가 급격히 불안정하게 되는 온도이다.
각 유닛의 버너(2)는 산화제로서 높은 엔탈피를 가지는 공기, 즉 혼합기체의 자기착화온도 부근 또는 그 이상의 고온(예를 들면 800∼1000℃ 또는 그 이상의 온도)까지 예열된 연소용 공기를 사용하여 고온연소를 실현하는 버너(이하 고온연소측 버너라 칭함)이다. 따라서, 이 버너(2)에는 축열체(7)가 케이싱 등에 충전되거나 또는 에어스로트(연소용 공기가 도입되는 버너 뒷 부분)(6)에 내장되어 있다. 축열체(7)는 비교적 압력손실이 낮은 것에 비례하여 열용량이 크고 내구성이 높은구조 및 재료의 사용, 예를 들면 다수의 셀 구멍을 갖는 벌집형상의 세라믹제 통체(筒體)의 사용이 바람직하다. 예를 들면, 배기가스와 같은 1000℃ 전후의 고온 유체와의 사이에서 행하는 열교환에는 코디어라이트(cordierite)나 물라이트(mullite) 등의 세라믹재료의 압출성형에 의해 제조되는 벌집형상의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또, 축열체(7)는 코디라이트, 물라이트 이외의 세라믹, 예를 들면 알루미나 또는 세라믹 이외의 소재로서, 예를 들면 내열동(耐熱銅)과 같은 금속 또는 세라믹과 금속의 복합체, 예를 들면 다공성 골격을 갖는 세라믹의 기공(氣孔) 중에 용융된 금속을 자발적으로 침투시키고, 그 금속의 일부를 산화 또는 질화시켜 세라믹화하고 기공을 완전히 메운 Al2O3-Al 복합체, SiC-Al2O3-Al 복합체 등을 사용하여 제조할 수도 있다. 또한, 벌집형상으로는 본래 6각형 뿐 아니라 4각형이나 3각형의 셀을 무수히 비운 것을 포함한다. 또한, 일체로 성형하지 않고 튜브를 묶음으로써 벌집형상의 축열체를 얻도록 할 수도 있다. 그러나 축열체(7)의 형상도 특별히 벌집형상에 한정되지 않으며, 평판형상이나 파동형판(波板) 형상의 축열재료를 통모양의 케이싱 내에 방사상으로 배치하거나, 파이프 형상의 축열재료를 축방향으로 유체가 통과하도록 통모양의 케이싱 내에 충전한 것일 수도 있다. 또는 격벽(隔壁)에 의해 둘레 방향으로 2실로 구획 형성되고, 축방향으로 유체가 통과할 수 있도록 한 통모양의 케이싱을 준비하고, 이것의 각 실에 구형(球形), 단관(短管), 단봉(短棒), 세편(細片), 너깃(nugget)형, 망상(網狀) 등의 축열재료의 덩어리를 충전함으로써 구성된 것일 수 있다. 또, 이 축열체(7)는 각버너(2,…,2)를 형성하는 내화물의 통에 내장되어 있으나, 특별히 이것에 한정되는 것은 아니며, 케이싱 등에 충전하여 덕트(9)에 설치하도록 해도 된다.
또한, 버너(2)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 직선적으로 일정한 간격을 두고 배열되어 있으나 특별히 이에 한정되지 않으며, 지그재그형으로 배열하거나 또는 전면(全面)의 도처에 배치하도록 해도 된다.
이상과 같이 구성된 버너시스템(1)은 다음과 같이 연소가 제어된다. 예를 들면 도 1의 실시형태의 버너시스템을 비교적 재승온이 많은 공업로에 설치한 적용예를 기본으로 하여 설명한다.
우선, 승온시에는 하나의 버너시스템(1)을 구성하는 7유닛의 버너(2) 중에서 절반 이상의 유닛을 연소측 버너로 하고, 나머지 유닛을 배기측 버너로 구성하여 유닛이 고정적인 쌍을 이루지 않고 순차적으로 전 유닛이 인터스위칭 축열 연소를 반복한다. 여기서, 버너(2)는 연료공급기구(연료 노즐 및 1차 연료실) 및 축열체의 용량에 따라 연소량이 제한되고, 냉기동(冷起動)(승온시)에는 축열체의 저항(압력손실)이 적을 수록 많은 연소용 공기를 공급할 수 있고(예를 들면 승온 후에 대하여 약 200%) 배기능력도 충분(예를 들면 승온 후에 대하여 약 200%)하나, 연료공급기구는 승온 중이나 승온 후에도 변함이 없다. 이에 따라 송풍기나 배풍기의 설계용량에 따라서도 상이하여 일률적으로 말할 수 없으나, 연소측 버너 4 : 배기측 버너 3으로 승온하고, 승온 후에는 연소측 버너 2 : 배기측 버너 5로 운전하는 것이 가장 합리적으로 된다. 버너 절환시의 연소측 버너와 배기측 버너의 선정은 축열행정 후에는 반드시 배기행정이 있다는 규칙성에 따라 행해진다. 예를 들면 A,B, C, D, E, F, G의 7개 유닛 중에 우선 A, B, C, D의 4개 유닛이 연소측 버너로 되고, 나머지 E, F, G의 3개 유닛이 배기측 버너로 된다. 소정의 절환시간이 경과한 후에는 B, C, D, E의 4개 유닛이 연소측 버너로 되고, 나머지 F, G, A의 3개 유닛이 배기측 버너로 된다. 이와 같이 하여 연소측 버너로 되는 4개 유닛을 하나씩 시프트(shift)시킴으로써 유닛이 고정적인 쌍을 이루지 않고 순차적으로 전 유닛이 인터스위칭 축열 연소를 반복한다. 배기량은 전량을 배기측 버너에서 배기시키도록 해도 되지만, 일부를 배기측 버너를 통하지 않고 직접 노 외부로 뽑아 내어, 배기측 버너의 축열체를 거쳐 냉각된 배기가스와 혼합되고 나서 배기되는 것도 있다. 예를 들면 연소용 공기 1에 대해 배기량 1.2 내지 0.6의 범위로 배기가스가 복수의 배기측 버너에서 분배되어 배기된다. 배기량 1.2는 축열 재생 버너로 배기가 실용상 성립되는 비율이며, 배기량 0.6은 폐열회수로 의의가 있는 한계이다. 물론 승온시(기동시)의 연소측 버너의 비율을 더욱 높여 연소량을 증가시키고 승온 속도를 높이는 것도 가능하다.
설정온도에 가깝게 되었을 때, 연소측 버너 수를 줄임으로써 연소량을 적게 하여(전 유닛에서 쌍을 구성하였을 때의 버너 용량보다 낮은 연소량으로 운전) 인터스위칭 축열 연소를 행한다. 연소측 버너 수는 예를 들면 2대로 운전한다. 이 때 나머지 5개 유닛은 배기측 버너로 된다. 또한 축열체(7)가 가열하는 상황에 있어서는, 일부 축열체(7)의 배기를 정지(停止)시키고 축열상태를 유지하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 7개 유닛의 버너(2) 중에 2개 유닛의 버너(2)를 연소시키고 있을 때, 4개 유닛의 버너(2)에서 배기하고, 1개 유닛의 버너(2)를 정지시킬 수 있다. 이러한 상태는 도 4∼도 6에 나타낸 급배절환장치를 사용하면 중립상태를 얻어 용이하게 버너(2)를 정지시킬 수 있다. 이에 따라, 축열상태를 유지한 상태로 축열체(7)의 가열을 방지할 수 있다. 그리고, 이 상태에서 급기행정으로 이행할 수 있다.
또, 연소량의 저감에 의해 급기량은 삭감되지만 4대로 운전하였을 때와 비교하여 2대로 운전할 때가 공기의 속도는 빨라지므로, 결과적으로 연소측 버너에서 분사되는 연소용 공기는 고속을 유지한 상태로 있다. 이 때문에 연소량을 떨어뜨려도 연소실 내에서의 연소가스의 순환이 활발하고, 양호하게 교반되어 연소실 노내 온도가 평탄화되는 동시에 연소용 공기의 흐름에 수반되는 연소가스량이 증가하여 혼합기체의 산소농도가 크게 저하된다. 따라서, 노내 저산소 분위기에서 희석되는 NOx를 낮게 유지할 수 있다. 그러나 일부의 버너를 솎아낸 경우와 달리 모든 유닛의 버너가 시간을 시프트하여 연소하므로, 노내 전역인 넓은 범위에서 형성되는 비정지화염에 의해 노내 온도를 균일하게 할 수 있는 동시에 파일럿이나 연료 노즐에는 연속적 또는 단속적으로 냉각유체가 흐르므로 과열 소손이 어렵다. 여기서, 연소측 버너와 배기측 버너의 비율의 조정방법으로는 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들면 연소개시로부터 배기완료까지의 1사이클을 60초로 정하면, 연소/배기를 10/50, 30/30, 50/10초와 같이 변화시키거나, 연소시간을 일정하게 하고 연소/배기를 10/10, 10/30, 10/50초와 같이 변화시키는 것도 가능하다.
여기서, 배기측 버너로부터 배출된 노내 가스는 축열체(7)를 통과할 때 당해 축열체(7)와의 사이에서 열교환을 행하고, 적어도 고온 공기용 배기팬(14)이나 밸브 등이 견딜 수 있는 온도, 예를 들면 약 400℃까지, 바람직하게는 약 200℃ 이하의 저온까지 냉각되고 나서 대기중으로 방출된다. 따라서 배기팬 등이 받는 열에 의한 손상이 완화된다. 또, 연소측 버너에서는 급기팬(15)으로부터 압송되는 연소용 공기가 축열체(7)와의 사이에서 열교환을 행하여 고온으로 예열된 다음 분출된다. 나아가서, 이 공기의 온도는 연료 또는 혼합기체의 자기착화온도 이상인 고온이다. 이 때문에 고속으로 노내(19)로 분사되어도 화염이 블로우아웃 되지 않는다. 그리고, 연소용 공기는 예를 들면 정격운전 연소시에 있어서 60m/s 이상, 바람직하게는 약 60∼120m/s의 유속으로 분사되어도 연소가 가능하다. 이 때문에 노내(19)에서의 연소가스의 순환이 활발해지고, 양호하게 교반되어 노내 온도가 평탄화되는 동시에 연소용 공기의 흐름에 수반되는 연소가스량이 증가하여 혼합기체의 산소농도가 크게 저하된다. 그리고, 혼합기체의 자기착화온도 이상의 고온에서 저산소 농도의 연소용 공기와 연료가 접촉한 노내(19)의 도처에서 매우 속도가 낮은 산화 발열반응을 개시한다. 이에 추가하여 모든 유닛의 버너가 서로 시간을 달리 하여 연소하므로, 연소가스의 유동이 단시간에 변화하여 비정지화염을 형성하고, 노내의 온도 영역이 균일화·평탄화된다. 이 때문에 노내(19) 전역이 균일한 온도로 되고 국부적으로 고온이 되는 영역이 생기지 않는다. 따라서, 피가열물에 대한 편향된 가열을 없게 하여 균일한 가열을 가능하게 하는 동시에 NOx의 발생이 억제된다. 이렇게 하여 버너 용량을 효과적으로 이용하여 노의 온도를 급상승시킨다.
또, 본 발명의 버너시스템은 전술한 예에 특별히 한정되지 않으며, 노내 온도를 상승시키는 승온 운전시와 승온 후의 운전시에 연소시키는 버너의 대수와 정지시키는 버너의 대수의 비율을 가변으로 하고, 승온 운전시의 연소측 버너 대수보다 적은 연소측 버너 대수로 승온 후의 운전을 행하도록 해도 된다. 예를 들면 승온시에는 1개의 인터스위칭 축열 재생 버너시스템을 구성하는 7개 유닛의 버너(2) 중에서 3개 유닛을 연소측 버너로 하고 나머지 4개 유닛을 배기측 버너로 하며, 유닛이 고정적인 쌍을 이루지 않고 순차적으로 전 유닛이 인터스위칭 축열연소를 반복한다.
즉, A, B, C, D, E, F, G의 7개 유닛 중 우선 A, B, C의 3개 유닛이 연소측 버너로 되고, 나머지 D, E, F, G의 4개 유닛이 배기측 버너로 된다. 그리고, 소정의 절환시간이 경과된 후에는 B, C, D의 3개 유닛이 연소측 버너로 되고, 나머지 4개 유닛이 배기측 버너로 된다. 이와 같이 하여 연소측 버너로 되는 유닛을 1개씩 시프트함으로써 전 유닛이 고정적인 쌍을 이루지 않고 순차적으로 인터스위칭 축열연소를 반복한다. 즉, 2대(유닛)의 버너로 쌍을 이루지 않게 된다. 여기서, 연소측 버너와 배기측 버너의 수가 달라도 공급 공기량과 배기량과의 관계는 크게 변하지 않으므로, 3개 유닛의 연소측 버너에 의해 발생하는 배기가스를 4개 유닛의 배기측 버너에서 3/4씩 배기되며, 축열체 속을 흐르는 유체의 속도가 공기일 경우는 빨라지고 배기가스일 경우는 느려진다. 따라서 냉각 전열의 전열 쪽이 양호해지므로, 축열체의 효율은 좋아지게 된다. 즉, 가열공기의 온도는 올라가고, 배기온도는 내려가게 된다. 또한, 정상운전시 뿐 아니라 급속한 승온시에도 배기측 버너의 수가 연소측 버너의 수보다 1대 많으므로, 배기압손실을 낮추어 배기용 송풍기의 동력을 낮출수 있다.
또한, 전술한 형태는 본 발명의 바람직한 형태의 한 예이나 이것에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변형 실시가 가능하다. 예를 들면 본 실시형태에서는 버너(2)마다 독립적인 연소용 공기 공급계·배기계를 구비한 예에 관하여 주로 설명하였으나, 각 연료 노즐로부터 분리된 노벽 등에 공기 구멍과 배기 구멍을 각각 형성하고, 축열체를 상대적으로 회전시켜 배기가스와 공기의 사이에서 열교환을 행하면서 직접 노내로 고온 예열된 연소용 공기를 연속적으로 분출하는 한편, 배기 구멍에서도 연속적으로 노내 가스를 배출하도록 할 수도 있다. 또, 전술한 설명에서는 각 버너(2)마다 독립된 연료조절밸브(4)를 구비하여 각 버너(2)가 연소를 개별적으로 제어하고 있으나, 버너(2)를 몇개의 그룹으로 묶어서 그 연소를 그룹마다 제어할 수도 있다.
또, 본 실시형태에서는 홀수 유닛으로 버너시스템(1)을 구성하는 예를 들어 주로 설명하였으나 특별히 이것에 한정되지 않고, 짝수의 유닛, 예를 들면 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같은 6개 유닛으로 버너시스템을 구성할 수도 있다. 본 발명의 버너시스템은 적어도 3개 유닛이면 구성이 가능하다. 짝수 유닛으로 구성하는 경우, 노 온도를 급상승시킬 때 등은 동수의 유닛(3 유닛)으로 연소측 버너와 배기측 버너를 형성하고, 소정 온도에 승온된 후의 운전에서는 연소측 버너 수를 배기측 버너 수보다 적게, 예를 들면 2개의 연소측 버너와 4개의 배기측 버너로 하여 연소량을 소정량으로 낮춘다. 이 경우, 승온시에는 연소측 버너와 배기측 버너의 비는 1:1의 대응이며, 공기와 배기의 유량이 동일하면 공기의 압력손실과 배기의 압력손실은 거의 동일하다. 그러나 승온 후의 운전시에는 연소측 버너를 2대로 줄이고, 연소측 버너와 배기측 버너의 비를 1:2의 대응으로 하면, 공기의 속도는 3대로 운전하였을 때와 비교하여 2대로 운전할 때가 빨라지므로, 연소량을 줄여도 연소공기는 고속을 유지할 수 있고, 노내 가스를 양호하게 교반하면서 말아 들여 노내 온도를 평균화하는 동시에 NOx를 낮게 유지할 수 있다. 더욱이 일부의 버너를 솎아낸 경우와 달리, 모든 버너가 서로 시간을 달리하여 연소하므로, 노내 온도를 균일하게 할 수 있다. 또, 파일럿이나 연료 노즐에는 연속적 또는 단속적으로 냉각유체가 흐르므로 과열소손이 일어나기 어렵다.
또한, 전술한 각 실시형태에서는 노내 온도를 상승시키는 승온 운전시와 승온 후의 운전시에 연소시키는 버너의 대수와 정지시키는 버너의 대수의 비율을 가변으로 하고, 승온 운전시의 연소측 버너 대수보다 적은 연소측 버너 대수로 승온 후의 운전을 행하도록 한 실시형태에 관하여 주로 설명하였으나 특별히 이것에 한정되지 않고, 빈번히 재승온을 반복하지 않는 노 또는 급속한 승온을 필요로 하지 않는 노에 사용하는 버너시스템에 적용하는 것도 가능하며, 이 경우에는 통상적 운전시의 비정지화염을 광범위하게 형성하여 노내 온도분포를 균일하게 하거나, 배기압력의 저감을 가능하게 할 수 있다. 예를 들면 10개 유닛의 버너로 1개의 시스템을 구성하고, 연소측 버너를 2개 유닛, 배기측 버너를 8개 유닛으로 하여 고정적인 쌍을 구성하지 않도록 연소측 버너와 배기측 버너를 시프트하면서 전 유닛을 순차적으로 인터스위칭 축열연소시킨다. 이 경우의 각 버너 유닛의 축열체 압력손실이 40mmAq이라 하면, 공기 압력손실은 40mmAq로 되고, 배기 압력손실은 10mmAq(40×2÷8)로 된다. 따라서 급기용 송풍기는 축열체 압력손실 40mmAq로 설계되지만, 배기용 송풍기는 축열체 압력손실 10mmAq로 설계가 가능해진다. 이 때문에 배기용 송풍기를 매우 작게 할 수 있고, 경우에 따라서는 급기용의 송풍기와 연돌에 의한 자연통풍으로 배기를 제공할 수 있으므로 배기용 송풍기를 생략할 수 있다.
또한, 급배절환장치는 2개의 전자식 밸브(12, 13)에 특별히 한정되지 않고, 급기계와 배기계에 항상 접속되는 어느 하나에 접속되거나 또는 어느 것에도 접속되지 않는 중립위치를 가지는 절환수단, 예를 들면 3방 밸브, 또는 중립위치를 갖지 않는 3방 밸브 등을 사용할 수도 있다. 예를 들면 도 4∼도 6에 나타낸 바와 같은 급배절환장치(20)를 사용할 수 있다. 이 급배절환장치(20)는 원통으로 이루어지는 외측 하우징(21), 상기 외측 하우징(21)의 내부에 회전가능하게 수용된 반원통형 내측 하우징(22), 상기 내측 하우징(22)을 축방향으로 가압하여 외측 하우징(21)의 저면으로 누르는 바이어스수단(23), 및 내측 하우징(22)을 회전하지 않고 요동시키는 구동모터(24)로 이루어진다.
외측 하우징(21)은 내열성 및 내마모성을 갖는 재료를 사용하여 성형된 중공(中空)의 대략 원통형 부재이고, 그 대향하는 양단면, 즉 저면과 천정면(21a, 21b)의 대략 중심에는 각각 축공(軸孔)(25, 26)이 형성되어 있는 동시에 한편의 단면, 예를 들면 저면(21a)에는 2개의 절환포트(27, 28)가 형성되어 있다. 여기서 절환포트라 함은 버너(2)에 대한 접속이 절환되는 포트를 말한다. 또, 고정포트라 함은 접속관계가 고정되어 있는 포트를 말하며, 본 실시형태의 경우, 버너에 접속된 포트를 말한다. 본 실시형태에서는 이 절환포트(27, 28)가 원형으로 만들어지는 동시에 축공(25)을 중심으로 180도 열려 대칭으로 배치되어 있다. 이들 절환포트(27, 28)는 내측 하우징(22)에 설치된 밸브홀(29)과 직경이 거의 동일하며 필요충분한 면적을 가지고 연통될 수 있다. 밸브홀(29)은 어느 하나의 절환포트(27, 28)와도 연통하지 않을 때에는 시트면(30)에 의해 폐색되고, 또한 동시에 2개의 절환포트(27, 28)와 연통되지 않는 위치관계가 되도록 설치된다. 또, 내측 하우징(22)이 맞닿는 외측 하우징(21)의 저면(21a)에는 도시되어 있지 않으나 메카니컬씰(mechanical seal)이 설치되고, 내측 하우징(22)의 외단면과의 사이에 밀봉부를 구성한다. 이상의 관계를 가지도록 절환포트(27, 28)나 밸브홀(29) 및 시트면(30)이 설정되어 있으면, 외측 하우징(21)이나 내측 하우징(22)의 형상 등은 전술한 형상에 한정되지 않는다. 절환포트(27)에는 급기계(17)가, 절환포트(28)에는 배기계(16)가, 고정포트(31)에는 버너에 접속되는 덕트가 각각 접속된다.
내측 하우징(22)은 외측 하우징(21)의 내부에 요동가능하게 설치된 반원통 부재로서, 그 한쪽 면(22a)에는 내측 하우징측 고정포트(31) 및 밸브홀(29) 등 2개의 포트가 형성되어 있다. 내측 하우징측 고정포트(31)는 내측 하우징(22)의 회전중심에 형성되는 원형 구멍으로, 상기 내측 하우징측 고정포트(31)에는 버너(2)의 축열체(7)가 내장된 유동로로 이어지는 덕트(9)가 접속된다. 상기 덕트(9)는 외측 하우징(21)의 축공(25)에 끼워져 있는 동시에 베어링(32)에 의해 회전가능하게 지지되고, 또한 요동 커플링(33) 등과 접속되고, 내측 하우징(22)의 회전중심축으로서의 역할도 달성한다. 축공(25)과 덕트(9) 사이에는 도시되어 있지 않으나 예를 들면 메카니컬씰이 구성되고, 기밀한 접촉을 확보하도록 형성되어 있다. 또한 내측 하우징(22)은 좌우 양방향으로 요동하도록 할 수도 있고, 또는 한 방향으로만회전하도록 할 수도 있다.
밸브홀(29)은 내측 하우징(22)의 요동 각도에 따라 외측 하우징(21)에 형성된 절환포트(27 또는 28)와 합치되도록 형성된 원형 포트이다. 이 밸브홀(29)은 그 요동축으로부터의 거리가 기체 절환포트(27, 28)의 요동축으로부터의 거리와 동일하게 되어 있고 내측 하우징(22)의 회전에 의해 절환포트(27 또는 28)와 전면적 또는 부분적으로 겹치도록 형성되어 있다.
전술한 내측 하우징측 고정포트(31)나 밸브홀(29)이 형성된 측면의 내측 하우징(22)의 면(22a)은 평면으로 되어 있고, 절환포트(27, 28)를 폐색할 수 있는 시트면(30)이 형성되어 있다. 밸브홀(29)은 한쪽의 절환포트, 예를 들면 도 4에 나타낸 바와 같이 절환포트(28)와 연통하고 있을 때는 상기 시트면(30)이 다른 한쪽의 절환포트(27)를 폐색하거나 또는 일부 합치하거나 하지 않고 유체 유동로가 충분히 확보되도록 되어 있다. 이 연통상태로부터 내측 하우징(22)이 회전하면 밸브홀(29)과 절환프트(28)가 합치하고 있는 부분이 적어지고 결국 0으로 되나, 이 때 절환포트(28)는 시트면(30)에 의해 폐색된다. 이와 같이, 밸브홀(29)이 어느 하나의 절환포트와도 연통하지 않을 때는 한쪽 또는 양쪽의 절환포트가 시트면(30)에 의해 폐색되도록 시트면(30)이 형성된다. 또한 본 실시형태에서는 내측 하우징(22)을 대략 반원통 형상으로 하고 있으나, 전술한 내측 하우징측 고정포트(31) 및 덕트(9), 그리고 전술한 관계를 갖는 밸브홀(29) 및 시트면(30)을 구비하는 한, 다른 형상이라도 상관없다. 예를 들면 시트면(30)의 형상을 부채꼴로 만들고 절환 도중에는 한쪽의 절환포트만 폐쇄할 수 있도록 해도 된다. 이 경우, 한쪽의 절환포트와 밸브홀이 연통하기 전에 다른쪽의 절환포트가 해방되므로, 2개의 유체 흐름의 타이밍을 시프트할 수 있다.
내측 하우징(22)은 전술한 덕트(9)와 회전축(34)에 의해 외측 하우징(21) 내에 회전가능하게 지지된다. 회전축(34)은 내측 하우징(22)의 내측 하우징측 고정포트(31)가 형성된 측면의 반대측 면(22b)에 덕트(9)와 요동중심축이 동일하도록 형성되고, 베어링(35)에 의해 축이 지지된다. 상기 회전축(34)은 밀봉재 등을 사용함으로써 축공(26)과 기밀하게 접촉된다.
또, 내측 하우징(22)은 바이어스수단(23)에 의해 외측 하우징(21)의 절환포트(27, 28)가 형성된 면, 즉 저면(21a)에 눌리는 방향으로 가압되어 기밀성이 얻어진다. 이에 따라 기밀방식으로 절환포트가 폐색되고 두 계통의 유동로, 즉 급기계와 배기계의 동시 폐색이 더욱 확실해진다. 따라서, 포트의 접촉면에서 기체의 누설이 일어나기 어렵고, 내측 하우징이 반복 요동하여 접촉면이 마찰하였을 경우에도 그 마찰부분을 자동적으로 보완할 수 있다. 바이어스수단(23)은 외측 하우징(21)의 천정면(21b)과 외측 하우징(22)의 한쪽 면(22b)의 간극에 형성되고, 시트면(30)을 절환포트(27, 28)로 눌러 밀착한다. 본 실시형태에서는 바이어스수단(23)으로서 압축 코일스프링을 사용하고 있다. 또, 이 바이어스수단(23)을 밸브홀(29)의 거의 바로 위에 위치하도록 설치하면 밸브홀(29)을 균일하게 절환포트(27, 28)에 밀착시키도록 가압할 수 있다. 이 때 내측 하우징(22)의 상부에 내측 하우징(22) 내에 오목한 스프링 수용 요부(凹部)(36)를 설치하고, 상기 요부(36)에 바이어스수단(23)을 축방향으로 설치하도록 하면 내측 하우징(22) 속으로도입되는 저온측 유체에 의해 스프링이 냉각되므로 바람직하다. 또한, 바이어스수단(23)의 상단부를 도시하지 않은 볼 등의 회전운동체로 받아들이도록 하면 요동하는 내측 하우징(22)에 원활하게 뒤따르도록 할 수 있다. 또한, 바이어스수단(23)을 설치하는 대신에 내측 하우징(22)의 자체중량에 의해 가압시킬 수도 있다.
구동모터(24)는 외측 하우징(21)의 바깥에 설치되고, 구동축(34)을 거쳐 내측 하우징(22)을 구동시킨다. 모터(24)로서 예를 들면 스테핑모터를 사용하면 정밀도가 높게 위치결정을 행할 수 있다.
이상과 같이 구성된 급배절환장치에 의하면, 도 4에 나타낸 바와 같이 밸브홀(29)이 한쪽의 절환포트(28)에 연통되어 있는 경우에는 또 한쪽의 절환포트(27)는 시트면(30)으로부터 해방되어 폐색되지 않는다. 따라서 이 절환포트(27)는 외측 하우징(21)에 의해 폐색된다. 이에 따라 내측 하우징(22)의 안쪽에 배기가스가 흐른다. 또, 내측 하우징(22)이 구동모터(24)에 의해 180도 회전됨으로써 밸브홀(29)이 절환포트(27)와 연통하였을 때는 이제까지와는 반대로 배기계(16)가 차단되고 내측 하우징(22)에 연소용 공기가 흐른다.
또, 도 6에 나타낸 바와 같이 밸브홀(29)이 중립위치에 있고 어느쪽의 절환포트와도 연통하고 있지 않을 때는 양 절환포트(27, 28)가 시트면(30)에 의해 폐색되고, 배기계(16)와 급기계(17)가 버너(2)로부터 차단된다. 상기 중립위치에서는 축열체(7)에 공기와 배기가스가 모두 통과하지 않고 그 상태를 유지하므로 직전까지 배기가스를 흘려 축열하고 있는 경우에는 그 축열상태를 유지할 수 있고, 다음에 그것을 냉각하는 행정, 즉 공기를 고온 예열하는 행정으로부터 시작할 수 있다.또한 유체에 대한 압력을 변화시키거나 또는 도중에 유체를 정지시키거나 하지 않고 유체의 유통을 차단할 수 있다.
내측 하우징(22)을 도면상 반시계방향으로 회전시키면 시트면(30)이 절환포트(28)의 위로부터 벗어나서 절환포트(28)를 해방한다. 즉, 절환포트(28)는 외측 하우징(21)에 의해 폐색되고, 배기계(16)는 차단된다. 또한 내측 하우징(22)의 회전이 진행되면 절환포트(27)와 밸브홀(29)이 중첩되고, 내측 하우징(22)의 고정포트(31)과 절환포트(27)가 내측 하우징(22)을 거쳐 연통되고, 급기계(17)가 버너(2)에 접속된다. 또한, 유동로의 절환에는 적어도 한쪽의 절환포트를 시트면(30)에 의해 폐색하면 충분하지만, 본 실시형태의 경우, 절환포트(27, 28)를 양쪽으로 동시에 폐색하는 상태를 만들도록 한다.
절환포트(27) 및 절환포트(28)를 내측 하우징(22)의 시트면(30)에 의해 동시에 폐색시키면(도 6의 상태) 연료용 공기의 공급이 중지되어 버너(2)의 연소가 정지되는 동시에 배기가스의 흐름도 중지되며, 축열체(7)의 과열이 억제된다. 이 때에도 내측 하우징(22)은 바이어스수단(23)에 의해 축방향으로 시트면(30)이 눌려지도록 가압되어 있고, 연소용 공기나 배기가스의 흐름을 차단할 수 있다. 따라서, 이 절환포트(27, 28) 및 밸브홀(29)을 폐색시키는 시간을 적절히 조절함으로써 버너(2)나 축열체(7)의 온도를 조절하는 인터벌(interval) 제어를 행할 수 있다.
이 절환수단을 사용하면, 내측 하우징(22)을 회전시킴으로써 2개의 연통상태와 폐색상태를 간편하게 절환할 수 있다. 또한, 면의 슬라이드 접촉에 의한 밀봉이므로 기체 누설(leak)이 일어나기 어렵다. 이 때문에 예를 들면 이 장치를 버너시스템에 적용하면, 연소용 공기가 배기가스 유동로 쪽으로 누설되지 않게 되어 연소의 공기비를 정확히 컨트롤할 수 있게 된다. 또한 내측 하우징(22)을 회전시킴으로써 절환포트(27, 28)와 밸브홀(29)의 중첩에 의해 유동로를 절환하도록 하고 있으므로, 유동로 절환시 흐름의 변화에 의한 충격(shock)을 감소시키거나 또는 없앨 수 있다. 따라서, 버너의 절환시에 큰 노압변동 등의 발생을 막을 수 있다.
또한, 본 발명의 버너시스템(1)은 급배절환장치로서 도 7 내지 도 9에 나타낸 바와 같은 플랩퍼식 3방 밸브(40)를 채용하고, 축열체를 내장한 버너 본체의 후단에 직결하도록 배치하는 것이 바람직하다. 이 플랩퍼식 3방 밸브(40)는 개폐되는 한쪽의 포트에 공기 공급계(41)를 연결하는 동시에 다른 쪽의 포트에 배기계(42)를 연결한다. 또, 각 덕트(41, 42)는 다시 집합관(集合管)에 의해 1개로 묶여지고 나서 배기팬(14) 및 급기팬(15)에 각각 연결된다.
여기서, 버너 본체라 함은 축열체(7)를 장착한 에어스로트(6)를 구성하는 내화 단열블록 이외에 노(18)에 부착되는 체결 플랜지나 케이싱, 경우에 따라서는 버너 타일이나 윈드박스 등을 포함한 것을 의미하고, 연료 노즐 등으로 이루어지는 적어도 1개의 연소유닛과 함께 1개 유닛의 버너(2)를 구성한다. 또한, 연소 유닛은 에어스로트(6)와 평행하게 배치되고, 노 내부(19)에 연료를 직접 분사하도록 설치된다. 이 경우, 연료와 고온의 연소용 공기의 혼합이 노 내부(19)에 있어서 완만히 행해지므로, NOx를 더욱 낮추는 데 기여한다.
플랩퍼식 3방 밸브(40)는 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 버너 본체에 직결되는 포트(43b)에 대해 비스듬히 교차하는 2개의 경사면(44a, 44c)에 다른 2개의포트(43a, 43c)를 설치한 하우징(45), 2개의 경사면(44a, 44c) 사이의 코너부분에 배치되는 전환 샤프트(46), 상기 전환 샤프트(46)에 지지되어 2개의 경사면(44a, 44c) 사이에서 요동하여 각 포트(43a, 43c)를 개폐하는 플랩퍼(47), 및 전환 샤프트(46)를 소정의 각도 내에서 요동시키는 액추에이터(48)로 구성된다. 하우징(45)에서는 포트(43b)를 개방한 시트부분이 버너 본체에 볼트 등으로 고정된다. 또, 각 포트(43a, 43c)는 하우징(45)의 경사면(44a, 44c)의 구멍에 각각 삽입되어 볼트(50)로 고정되는 원통형 밸브시트 부재(51)에 의해 형성된다. 그리고, 밸브시트 부재(51)의 플랩퍼(47)와 마주 대하는 밸브시트는 역(逆) 테이퍼형 홈에 압입 고정된 환형의 패킹(52)에 의해 구성된다. 이 밸브시트 부재(51)는 플랜지부분을 하우징(45)의 외측에서 맞대어 볼트(50)로 고정함으로써 하우징(45)의 외측에서 떼어낼 수 있게 설치된다.
플랩퍼(47)는 패킹(52)과 직경이 같은 원형 고리모양의 플랜지를 에지에 가지는 원판으로 구성되고, 그 끝부분의 보스(boss)부(53)가 베어링(54)을 거쳐 하우징(45)에 회전가능하게 지지된 전환 샤프트(46)에 고정되고, 좌우로 작은 각도, 예를 들면 26도씩 회전하도록 설치된다. 이 때 플랩퍼(47)의 요동각(搖動角)은 플랩퍼(47)가 패킹(52)에 맞닿은 후에도 플랩퍼(47)를 패킹(52)으로 약간 누르는 크기로 설정되고, 패킹(52)을 탄성변형시켜 밀봉함으로써 누설을 아주 적은 값으로 제어하도록 만든다. 여기서, 플랩퍼(47)의 위치는 도시되지 않은 근접 스위치로 검출되고, 피드백되어 제어에 사용된다.
전환 샤프트(46)는 담금 및 풀림(quench-and-temper) 처리가 행해진 경화강에 의해 구성되고, 플랩퍼(47)와 연결키(55)를 이용하여 고정된다. 또, 전환 샤프트(46)는 베어링(54)보다 내측 가까운 부위에 래버린스 씰(labyrinth seal)(56)이 설치된다. 즉, 베어링(54)과 밸브 내측 공간은 래버린스 씰(56)에 의해 분리된다. 또한 상기 래버린스(56)와 베어링(54) 사이에는 하우징 외부와 연통하는 공간(57) 및 연통공(58)이 형성되고, 밸브 내측 공간으로부터 누출된 배기가 베어링(54)을 통과하지 않고 하우징 외부로 배출되도록 형성된다. 따라서 베어링(54)이 배기가스로 직접 가열되지 않으므로, 전환 샤프트(46)를 통한 전열에 의해 배기가스로 어느 정도 가열되어도 100℃ 전후에 도달할 뿐이다. 따라서 베어링(54)의 경도유지의 측면에서 문제가 없게 되었다. 또한 도면에서의 부호 가운데, 도면부호 59는 칼라나 록업 너트 등의 고정부재, 도면부호 60은 급유구를 갖는 오일커버이고, 외측에서 그리스 주입이 가능한 급유구가 부착된 오일섬프(oil sump) 구조로 되어 있다. 이 때문에 고온상태에서 열화된 그리스를 교환할 수 있다. 또한, 외부에서 그리스 주입이 가능한 베어링 구조로 되어 있으므로 정기적인 그리스 교환에 의해 그리스의 변질문제도 해소된다.
이와 같이 구성된 플랩퍼식 3방 밸브(40)는 플랩퍼(47)가 요동하는 범위에서 점유되는 최소의 공간으로 이루어지고, 급기와 배기의 절환시에 퍼지하는 용적이 매우 작아져서 잔류하는 배기가스를 공기로 바꿔 넣기 위한 시간을 단축하여 전환시간에 차지하는 불필요한 시간의 비율을 작게 할 수 있다. 전환시간에는 퍼지 시간이 매우 단시간(예를 들면 끄고 켤 때까지 0.3초 이내인 퍼지 시간)밖에 걸리지 않고, 소화와 동시에 착화하도록 설치되어 있다. 또, 모든 버너 유닛이 순차적으로 연소와 정지를 절환하면서 인터스위칭 연소를 성립시키므로, 노압 변동이 적고 온도효율이 좋은 고온 연소를 실시할 수 있다. 본 실시형태의 버너시스템은 버너 본체의 에어스로트(6)와 플랩퍼식 3방 밸브(40)를 직결하고 있으므로, 버너 본체(2)와 급배절환장치인 3방 밸브(40)와의 사이의 덕트가 차지하는 퍼지 용적이 불필요하게 되는 부분만큼 퍼지 용적이 작아져서 잔류하는 배기가스를 공기와 교체 유입시키는 시간을 단축시킬 수 있고 고속 전환을 가능하게 한다. 이 때문에 소화와 거의 동시에 착화할 수 있다. 이로써 노압 변동을 작게 억제할 수 있다. 본 발명자의 실험에 의하면 예를 들면 이제까지 약 200mmAq의 노압 변동이 일어난 설비에 있어서 본 발명의 버너시스템을 채용하면 약 30mmAq의 노압 변동으로 억제할 수 있었다. 또, 고속 전환이 가능하므로, 고온 효율을 향상시킴으로써 고온의 예열공기를 얻어 고온 공기연소를 실현할 수 있다.
이 경우에 모든 유닛의 버너가 서로 시간을 달리하여 전환시의 퍼지 시간을 가능한 한 없애고 연소하므로 넓은 범위에서 비정지화염을 형성하면서 인터스위칭 연소를 성립시킨다. 따라서 전술한 도 1 내지 도 6에 나타낸 실시형태의 인터스위칭 연소 버너시스템보다 화염의 비정지화가 이루어지고, 노내 온도분포가 더욱 균일하게 된다.

Claims (19)

  1. 승온(昇溫) 운전시보다 승온 후의 통상 운전시에 버너시스템에서 연소량을 작게 하여 운전하는 인터스위칭 축열 재생 버너시스템으로서,
    연소 시스템을 이루는 3개 이상의 인터스위칭(inter-switching) 축열 재생 버너의 유닛을 포함하고,
    상기 인터스위칭 축열 재생 버너의 한 단위 유닛은 축열체를 구비하는 버너와 상기 버너의 급기계(給氣系)와 배기계(排氣系)로의 접속을 스위칭하는 급배절환장치(給排切換裝置)를 포함하고,
    상기 유닛이 고정적인 쌍을 이루지 않고 순차적으로 전(全) 유닛이 교대로 축열 연소를 반복하며,
    노내 온도를 상승시키는 승온 운전시와 승온 후의 운전시에 연소시키는 버너의 대수(臺數)와 정지시키는 버너의 대수의 비율을 가변으로 하고,
    승온 운전시의 연소측 버너 대수보다 적은 연소측 버너 대수로 승온 후의 운전을 행하는
    것을 특징으로 하는 인터스위칭 축열 재생 버너시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    연소량의 변동에 따라 상기 연소 시스템의 연소시키는 버너의 대수와 정지시키는 버너의 대수의 비율을 가변으로 한 것을 특징으로 하는 인터스위칭 축열 재생 버너시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    승온 운전시에는 연소측 버너의 대수가 배기측 버너의 대수와 동일하거나 많고, 승온 후의 운전시에는 연소측 버너의 대수보다 배기측 버너의 대수가 많게 되는 것을 특징으로 하는 인터스위칭 축열 재생 버너시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    전 유닛을 통해 순차적으로 배기되는 배기가스가 연소용 공기 1에 대해 1.2 내지 0.6의 범위인 것을 특징으로 하는 인터스위칭 축열 재생 버너시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    배기가스의 일부가 배기측 버너를 통하기 않고 직접 노 외부로 뽑아내어지고, 배기측 버너의 축열체를 거쳐 냉각된 배기가스와 합쳐지고 나서 배기되는 것을 특징으로 하는 인터스위칭 축열 재생 버너시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 축열체를 거쳐 공급되는 연소용 공기가 연소 직전의 혼합기체의 적어도 연소안정한계(燃燒安定限界) 온도 이상의 고온으로 예열되어 있는 것을 특징으로 하는 인터스위칭 축열 재생 버너시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 연소용 공기가 정격운전 연소시에 60m/s 이상의 유속으로 분사되는 것을 특징으로 하는 인터스위칭 축열 재생 버너시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 급배절환장치는 상기 급기계와 배기계가 항상 접속되는 3방 밸브의 기능을 가지며, 나머지 한개의 포트는 상기 축열체를 내장하는 각각의 버너 유닛에 직결되어 있는 것을 특징으로 하는 인터스위칭 축열 재생 버너시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 급배절환장치는,
    유동방향이 절환되는 대상으로 되는 유로(流路)에 접속되는 포트가 형성된 변(邊)에 대해 경사면을 이루는 2개의 변에 유동이 고정되는 유로가 접속되는 다른 2개의 포트를 설치한 하우징,
    상기 2개의 경사면 사이의 코너 부분에 배치되는 전환 샤프트,
    상기 전환 샤프트에 지지되어 상기 2개의 경사면의 포트 사이에서 요동(搖動)하여 각 포트를 개폐하는 플랩퍼(flapper), 그리고
    상기 전환 샤프트를 요동시키는 액추에이터
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 인터스위칭 축열 재생 버너시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 급배절환장치는,
    상기 급기계와 배기계가 항상 접속되는 2개의 절환 포트를 구비하는 외측 하우징 및 상기 외측 하우징 내에 수용되며 회전가능하게 설치되는 내측 하우징으로 구성되고,
    상기 내측 하우징은 그 회전중심 상에 버너에 항상 접속되는 포트, 상기 외측 하우징의 내면과 슬라이드 방식으로 접하여 상기 2개의 절환 포트를 임의로 폐색하는 시트(seat)면, 그리고 상기 시트면에 개구(開口)되어 상기 2개의 절환 포트의 한쪽과 선택적으로 연통가능한 밸브홀을 구비하며,
    상기 내측 하우징의 회전에 의해 상기 버너가 급기계 또는 배기계 중 어느 하나에 접속되거나 또는 어느 것에도 접속되지 않는 중립위치로 절환되는
    것을 특징으로 하는 인터스위칭 축열 재생 버너시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 버너 유닛이 5개 유닛 이상이고, 승온 운전시에는 연소측 버너의 대수가 배기측 버너의 대수보다 약간 적고, 승온 후의 통상 운전시에는 연소측 버너의 대수가 배기측 버너의 대수보다 훨씬 적은 것을 특징으로 하는 인터스위칭 축열 재생 버너시스템.
  12. 인터스위칭 축열 재생 버너시스템에 있어서,
    연소 시스템을 구성하기 위한 3개 이상의 인터스위칭 축열 재생 버너 유닛을 포함하고,
    상기 인터스위칭 축열 재생 버너의 단위 유닛은 축열체를 구비하는 버너와 그 버너의 급기계(給氣系)와 배기계(排氣系)로의 접속을 스위칭하는 급배절환장치(給排切換裝置)로 구성되고,
    상기 축열체를 거쳐 연소 직전에 있어서의 혼합기체의 적어도 연소안정 한계온도 이상의 고온으로 예열한 연소용 공기를 공급하고,
    상기 유닛이 고정적인 쌍을 이루지 않고 순차적으로 전 유닛이 교대로 축열 연소를 반복하는
    것을 특징으로 하는 인터스위칭 축열 재생 버너시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    연소량의 변동에 따라 상기 연소 시스템의 연소시키는 버너의 대수와 정지시키는 버너의 대수의 비율을 가변으로 한 것을 특징으로 하는 인터스위칭 축열 재생 버너시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    전 유닛을 통해 순차적으로 배기되는 배기가스가 연소용 공기 1에 대해 1.2 내지 0.6의 범위인 것을 특징으로 하는 인터스위칭 축열 재생 버너시스템.
  15. 제12항에 있어서,
    배기가스의 일부가 배기측 버너를 통하기 않고 직접 노 외부로 뽑아내어지고, 배기측 버너의 축열체를 거쳐 냉각된 배기가스와 합쳐지고 나서 배기되는 것을 특징으로 하는 인터스위칭 축열 재생 버너시스템.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 연소용 공기가 정격운전 연소시에 60m/s 이상의 유속으로 분사되는 것을 특징으로 하는 인터스위칭 축열 재생 버너시스템.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 급배절환장치는 상기 급기계와 배기계가 항상 접속되는 3방 밸브의 기능을 가지며, 나머지 한개의 포트는 상기 축열체를 내장하는 각각의 버너 유닛에 직결되어 있는 것을 특징으로 하는 인터스위칭 축열 재생 버너시스템.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 급배절환장치는, 상기 급기계와 배기계가 항상 접속되는 2개의 절환 포트를 구비하는 외측 하우징, 및 상기 외측 하우징 내에 수용되어 회전가능하게 설치되는 내측 하우징으로 구성되고, 상기 내측 하우징은 그 회전중심 상에 버너에 항상 접속되는 포트, 상기 외측 하우징의 내면과 슬라이드 방식으로 접하여 상기 2개의 절환 포트를 임의로 폐색하는 시트면, 및 상기 시트면에 개구되어 상기 2개의 절환 포트의 한쪽과 선택적으로 연통가능한 밸브홀을 구비하며, 상기 내측 하우징의 회전에 의해 상기 버너가 급기계 또는 배기계 중 어느 하나에 접속되거나 또는 어느 것에도 접속되지 않는 중립위치로 절환되는 것을 특징으로 하는 인터스위칭 축열 재생 버너시스템.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 급배절환장치는 유동방향이 절환되는 대상으로 되는 유로에 접속되는 포트가 형성된 변에 대해 경사면을 이루는 2개의 변에 유동이 고정되는 유로가 접속되는 다른 2개의 포트를 설치한 하우징, 상기 2개의 경사면 사이의 코너 부분에 배치되는 전환 샤프트, 상기 전환 샤프트에 지지되어 상기 2개의 경사면의 포트 사이에서 요동하여 각 포트를 개폐하는 플랩퍼, 및 상기 전환 샤프트를 요동시키는 액추에이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 인터스위칭 축열 재생 버너시스템.
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