KR100417940B1 - 접촉 연소 시스템 작동 방법 - Google Patents

접촉 연소 시스템 작동 방법 Download PDF

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KR100417940B1 KR10-2001-7007856A KR20017007856A KR100417940B1 KR 100417940 B1 KR100417940 B1 KR 100417940B1 KR 20017007856 A KR20017007856 A KR 20017007856A KR 100417940 B1 KR100417940 B1 KR 100417940B1
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하트더글라스제이.
루위스로버트디.
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Abstract

본 발명은 복수의 윈드박스(20)를 갖는 동시에, 이들 각각의 윈드박스가 복수의 구획(32, 48)을 가지며, 이들 구획을 통해서 연료와 공기가 고체연료 연소로 내로 도입되는 형식의, 고체연료 연소로(10) 작동 방법에 관한 것이다. 본 방법은 일차 공기와 연료를 노의 중앙에 위치하는 제 1 가상원(92)에 대해 접선 방향으로 노 내로 동일 구획(32, 48)을 통해 공급하여 회전 화구를 생성하는 단계를 포함한다. 또한, 본 방법은 상기 노(10) 내로 오버파이어(overfire) 공기 및 오프셋 공기를 공급하는 단계를 포함하고, 상기 오프셋 공기는 상기 노(10)에 공급되는 공기의 일부분으로서, 상기 제 1 가상원(92)과 동심이며 이 제 1 가상원보다 직경이 큰 제 2 가상원(96)을 지지하도록 공급되는 공기이다. 양호하게는, 상기 노 내로 공급되는 전체 공기는 하기의 관계식에 따라 분급된다: 전체 공기(100%) = [최대 40%까지의 오프셋 공기] + [최대 50%까지의 오버파이어 공기] + [적어도 20% 의 일차 공기 및 연료용 공기의 혼합된 소배분]

Description

접촉 연소 시스템 작동 방법{Method of operating a tangential firing system}
미분 고체연료는 접촉 연소(tangential firing) 방법에 의해 노 내에서 장시간에 걸쳐 부유 상태로 성공적으로 연소된다. 이 접촉 연소 기술은 노의 네 코너부로부터 노 내부로 미분 고체연료와 공기를 상기 노의 중앙에서의 가상원에 대해 접선 방향으로 도입할 것을 요한다. 이러한 형태의 연소는 미분 고체연료와 공기의 양호한 혼합, 안정된 화염 상태, 및 상기 노 내에서의 연소 가스의 긴 체류 시간 등의 다수의 장점을 갖는다.
최근들어, 공기 오염의 최소화에 더욱 더 관심이 모아지고 있다. 이 때문에, 특히 NOX제어 문제와 관련해서, 질소 산화물은, 열(thermal) NOX와 연료 NOX로 지칭되는 두 가지의 개별적인 메카니즘에 의해 화석 연료의 연소중에 생성되는 것으로 알려져 있다. 열 NOX는 연소 공기 중의 산소와 질소 분자의 열적 고정(thermal fixation)의 결과이다. 열 NOX의 형성률은 국부적인 화염 온도에 매우 민감하고 국부적인 산소 농도에 대해서는 다소 덜 민감하다. 실질적으로 모든 열 NOX는 가장 높은 온도의 화염 영역에서 형성된다. 이어서, 상기 열 NOX의 농도는 연소 가스의 열적 켄칭(thermal quenching)에 의해 고온 영역에서의 레벨로 "동결(frozen)" 된다. 따라서, 연도 가스(flue gas) 열 NOX의 농도는 최고 화염 온도의 평형 레벨 특성과 연도 가스 온도의 평형 레벨 사이에 있다.
한편, 연료 NOX는 석탄 및 중유와 같은 특정 화석 연료에 유기적으로 결합되어 있는 질소의 산화에 의해 형성된다. 연료 NOX의 형성률은 일반적으로 화석 연료와 공기 스트림의 혼합율에 의해, 특히 국부적인 산소 농도에 의해 크게 좌우된다. 그러나, 연료 질소로 인한 연도 가스 NOX농도는, 통상적으로 예를 들면 화석 연료 내의 모든 질소의 완전한 산화로 인한 레벨의 20 내지 60% 정도인, 일부일 뿐이다. 따라서, 상기한 바로부터, 전체 NOX형성량은 국부적인 산소 레벨과 최고 화염 온도, 양자의 함수라는 것이 보다 분명해진다.
다년간에 걸쳐, 표준 접촉 연소 기술에 대한 다양한 개선이 이루어지고 있다. 이들 개선의 대다수, 특히 최근에 제안된 개선은 주로 사용에 따른 배출을 얼마나 저감시키는가에 관심이 모아지고 있다. 상기 개선중 하나는, 본 출원인에게 1991년 6월 4일자로 특허된, 발명의 명칭이 "집합 동심식(Clustered Concentric) 접촉 연소 시스템"인 미국 특허 제5,020,454호의 주제가 되는 연소 시스템이다. 미국 특허 제5,020,454호에 따르면, 특히 화석 연료 연소로에 사용하기에 적합한 집합 동심식 접촉 연소 시스템이 제공되어 있다. 상기 집합 동심식 접촉 연소 시스템은 윈드박스(windbox)를 포함한다. 상기 윈드박스에는 제 1 군의 연료 노즐이 장착되어, 집합된(clustered) 연료를 노 내에 분사하며, 이로 인해 노 내에 제 1 연료 농후(fuel rich) 영역을 생성한다. 또한, 제 2 군의 연료 노즐이 상기 윈드박스 내에 장착되어, 집합된 연료를 노 내로 분사하도록 작동하고, 노 내에 제 2 연료 농후 영역을 생성한다. 또한, 오프셋 공기 노즐(offset air nozzle)이 상기 윈드박스 내에 장착되어, 오프셋 공기를 노 내로 분사하도록 작동하고, 상기 오프셋 공기는 상기 노 내로 분사된 집합 연료로부터 멀어지는 방향으로 노의 벽을 향하도록 되어 있다. 또한, 밀착결합 오버파이어 공기 노즐(close coupled overfire air nozzle)이 상기 윈드 박스 내에 장착되어, 밀착결합 오버파이어 공기를 노 내로 분사하도록 작동한다. 또한, 분리 오버파이어 공기 노즐(separated overfire air nozzle)이, 상기 밀착결합 오버파이어 공기 노즐로부터 분리되도록 또한 상기 윈드박스의 종방향 축선에 정렬되도록, 상기 노의 버너 영역에 장착된다. 상기 분리 오버파이어 공기 노즐은 분리 오버파이어 공기를 노 내로 분사하도록 작동한다.
다른 개선은 1992년 9월 15일자로 특허된, 발명의 명칭이 "보일러 노 연소 시스템(Boiler Furnace Combustion System)"인 미국 특허 제5,146,858호의 요지가 되는 연소 시스템이다. 미국 특허 제5,146,858호에 따르면, 수직축을 갖는 사각-배럴형 보일러 노의 측벽 또는 코너에 배치되고, 그 축은 노에 대해 동축인 가상의 원통면에 대해 접선방향을 향하는 메인 버너를 포함하는 형태의 보일러 노 연소 시스템이 제공된다. 또한, 이러한 형태의 보일러 노 연소 시스템에서는 공기 노즐이 메인 버너보다 높게 보일러 노 내에 배치되고, 따라서 메인 버너 연소 영역의 환원 분위기 또는 저산소 농도 분위기에서 남아 있는 미연소 연료가 상기 공기 노즐을 통해 송풍된 추가 공기에 의해 완전하게 연소될 수 있다. 미국 특허 제5,146,858호의 보일러 노 연소 시스템은 특히, 두 그룹의 공기 노즐이 각각 고레벨과 저레벨로 배치된 것이 특징이다. 특히, 저 레벨의 공기 노즐들은 보일러 노의 코너부에 설치되고, 이들 노즐의 축은 전술한 제 1 가상 동축 원통면보다 큰 직경을 갖는 제 2 가상 동축 원통면에 대해 접선방향을 지향하고 있다. 한편, 고 레벨의 공기 노즐들은 보일러 노의 측벽 표면의 중심에 설치되어 있고, 이들 노즐의 축은, 제 2 가상 동축 원통면보다 직경이 작은 제 3 가상 동축 원통면에 대해 접선 방향을 향하고 있다.
또 다른 개선은 본 출원인에게 1993년 3월 23일자로 특허된 발명의 명칭이 "NOX제어용 신형 오버파이어 공기 시스템(Advanced Overfire Air System for NOXControl)"인 미국 특허 제5,195,450호의 요지가 되는 연소 시스템이다. 미국 특허 제5,195,450호에 따르면, 특히 화석 연료 연소로에 사용하기에 적합한 형태의 연소 시스템에 사용되도록 설계된 NOX제어용 신형 오버파이어 공기 시스템이 제공되어 있다. 상기 NOX제어용 신형 오버파이어 공기 시스템은 복수의 밀착결합 오버파이어 공기 구획실(compartment)과 복수의 분리 오버파이어 공기 구획실로 이루어지는 다단의 오버파이어 공기 구획실을 포함한다. 상기 밀착결합 오버파이어 공기 구획실은 노 내의 제 1 레벨에서 지지되고, 상기 분리 오버파이어 공기 구획실은 상기 밀착결합 오버파이어 공기 구획실에 대해 이격되어 정렬되도록 노 내의 제 2 레벨에서 지지되어 있다. 상기 오버파이어 공기는 밀착결합 오버파이어 공기 구획실과 분리 오버파이어 공기 구획실에 공급되는 바, 이러한 공급은, 상기 두 구획실 사이에 소정의 가장 양호한 오버파이어 공기 분포가 형성되고, 분리 오버파이어 공기 구획실로부터 나오는 오버파이어 공기가 노의 평면에서 수평한 분무형 또는 부채형 분포를 달성하며, 또한 오버파이어 공기가 상기 분리 오버파이어 공기 구획실로부터 종래의 속도보다 현저히 빠른 속도로 유출되도록, 이루어진다.
각각의 미분 고체연료 노즐에서 발생하는 화염은 전체적인 열 및 물질 전달 과정을 통해 안정화된다. 노의 중심에 위치하는 단일의 회전하는 화염 엔벨로프, 즉 "화구(火球:fireball)"는 노 전체에 걸쳐 점진적이지만 완전하고 균일한 미분 고체연료와 공기의 혼합을 제공한다.
상술한 바와 같은 NOX배출량을 제어하기 위한 노력은, 종종 저 NOX작동과 관련된 화학양론 상태(stoichiometric regimes)에서 작동하는 노의 측벽의 마모 및 부식을 개선하기 위한 노력과 병행하여 이루어지고 있다. 측벽을 따라서의 화학양론 상태를 감소시키게 되면, 노의 상기 영역들의 부식이 개시되거나 가속된다.
따라서, 상술한 세개의 미국 특허의 기술에 따라 구성된 연소 시스템이 그 설계 목적에 맞게 작동되는 것으로 나타났지만, 그럼에도 불구하고 이러한 연소 시스템에 대하여 개선의 요구가 종래부터 있음은 명백하다. 특히, 질소 산화물과 같은 바람직하지 않은 배출물을 보다 유연하게 제어할 수 있는 신규하고 개선된 접촉 연소 시스템에 대한 요구 또한 종래부터 있음이 명백하다. 또한, 노의 수벽(waterwalls)을 따라 발생하는 부식에 대한 저항을 강화하는 신규하고 개선된 접촉 연소 시스템에 대한 요구 또한 종래부터 있음이 명백하다.
총괄해 보면, 신규하고 개선된 접촉 연소 시스템에 대해 종래에 요망되고 있는 것은, 이것을 미분 고체연료 연소로에 채용했을 때, 바람직하지 않은 배출물을 최적으로 감소시키는 것이다.
본 발명은 미분(微粉) 고체연료 연소로(pulverized solid fuel-fired furnaces)의 작동 방법에 관한 것이며, 또한 다양한 고체연료에 적용할 수 있고 상기 미분 고체연료 연소로에 사용될 때 양호한 배출 제어 작동을 제공할 수 있는, 상기 미분 고체연료 연소로용의 연료 및 공기 구획 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 구성된 저 NOX접촉 연소 시스템의 연료 및 공기 구획 장치를 사용하는 미분 고체연료 연소로를 수직 단면도로 나타낸 개략 도시도.
도 2는 본 발명에 따라 구성되고, 미분 고체연료 연소로 분야에 사용하기에 특히 적합한 저 NOX접촉 연소 시스템의 연료 및 공기 구획 장치를 수직 단면도로 도시한 개략 도시도.
도 3은 본 발명에 따라 구성된 저 NOX접촉 연소 시스템의 연료 및 공기 구획 장치에 사용되는 화염 점화 팁을 포함하는 미분 고체연료 노즐의 측면도.
도 4는 본 발명에 따라 구성된 저 NOX접촉 연소 시스템의 연료 및 공기 구획 장치에 사용되는, 도 3에 도시된 화염 점화 팁을 포함하는 미분 고체연료 노즐의 단면도.
도 5는 본 발명에 따라 구성된 저 NOX접촉 연소 시스템의 연료 및 공기 구획 장치에 사용되는 오프셋 연소의 작동 원리를 도시하는 연소 원의 평면도.
도 6은 본 발명에 따라 구성된 저 NOX접촉 연소 시스템의 연료 및 공기 구획 장치를 포함하는 미분 고체연료 연소로의 평면도로서, 저 NOX접촉 연소 시스템의 연료 및 공기 구획 장치에 사용되는 분리 오버파이어 공기의 조절가능한 요잉(yaw)의 작동 원리를 도시하는 도면.
도 7은 본 발명에 따라 구성된 저 NOX접촉 연소 시스템의 연료 및 공기 구획 장치를 포함하는 미분 고체연료 연소로의 측면도로서, 저 NOX접촉 연소 시스템의 연료 및 공기 구획 장치에 사용되는 분리 오버파이어 공기의 조절가능한 경사운동(tilting)의 작동 원리를 도시하는 도면.
도 8은 본 발명에 따라 구성된 저 NOX접촉 연소 시스템의 연료 및 공기 구획 장치를 포함하는 미분 고체연료 연소로의 수직 단면 개략 도시도로서, 0.6 이상의 스월 수(swirl number)가 사용될 때, 메인 윈드박스를 통해 미분 고체연료 연소로 내로 분사되는 미분 고체연료 및 공기의 유동 방향을 도시하는 도면.
도 9는 본 발명에 따라 구성된 저 NOX접촉 연소 시스템의 연료 및 공기 구획 장치를 포함하는 미분 고체연료 연소로의 개략 평면도.
도 10은 본 발명에 따라 구성되고, 미분 고체연료 연소로 분야에 사용하기에 특히 적합한 저 NOX접촉 연소 시스템의 다른 연료 및 공기 구획 장치의 개략 수직 단면도.
도 11은 도 1에 도시된 미분 고체연료 연소로의 윈드박스의 최상위의 오프셋 공기 구획의 확대 평면도.
도 12는 도 1에 도시된 미분탄(pulverized coal) 연소로의 일 변형예로서, 선택된 윈드박스 장치를 갖는 변형예의 수직 단면을 도시하는 개략 사시도.
도 13은 도 12에 도시된 연소로의 코너부 윈드박스중 하나의 확대 사시도로서, 회전 화구를 개략적으로 도시하는 도면.
도 14는 선택된 윈드박스 장치를 갖는, 도 1에 도시된 미분탄 연소로의 다른 변형예에서의 연소로의 코너부 윈드박스중 하나의 확대 사시도로서, 회전 화구를 개략적으로 도시하는 도면.
그러므로, 본 발명의 목적은 미분 고체연료 연소로에 사용하기에 특히 적합한 신규하고 개선된 접촉 연소 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 신규한 적용예 또는 개선예에서 사용하기에 적합한 것을 특징으로 하는, 미분 고체연료 연소로용의 신규하고 개선된 연료 및 공기 구획 장치를 구비한 접촉 연소 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 설치가 비교적 용이하고, 작동이 비교적 간단하며, 제작비용이 비교적 저렴한 것을 특징으로 하는, 미분 고체연료 연소로용의 신규하고 개선된 연료 및 공기 구획 장치를 구비한 접촉 연소 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 노의 측벽을 따라 발생하는 부식 또는 마모에 대한 저항성이 강화된 것을 특징으로 하는, 미분 고체연료 연소로용의 신규하고 개선된 연료 및 공기 구획 장치를 구비한 접촉 연소 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 선택된 윈드박스 구성으로 노의 작동을 가장 양호하게, 즉 최적으로 만들기 위해, 노 내에 공급된 전체 공기가 네 개의 공기 성분으로 배분되도록 작동되는 노용 접촉 연소 시스템이 제공된다. 일반적으로, 전체 공기는 하기의 관계에 따라 공급되는 것이 바람직하다.
(C) 전체 공급 공기(100%) = [최대 40% 까지의 오프셋 공기] + [최대 50% 까지의 오버파이어 공기] + [적어도 20%의 일차 공기 및 연료용 공기의 혼합된 소배분(sub-allocation)]
여기서, 전체 공기(100%) = V[오프셋 공기] + X[오버파이어 공기] + Y[일차 공기] + Z[연료용 공기]
여기서, V, X, Y, 및 Z 는 전체 공기 내에서 관련된 공기 성분의 각각의 퍼센트(%) 조성이고, 전체 공기는 네개의 성분으로서 일차 공기, 연료용 공기, 오버파이어 공기, 및 오프셋 공기로 이루어진다.
도면, 특히 도 1을 참조하면, 참조번호 10으로 도시된 미분 고체연료 연소로가 도시되어 있다. 상기 미분 고체연료 연소로(10)는 도 2에서 참조번호 12로 도시된 연료 및 공기 구획 장치와 협력적으로 연관될 수 있으며, 상기 연료 및 공기 구획 장치(12)는 본 발명에 따라 미분 고체연료 연소로(10)에 설치될 수 있고, 미분 고체연료 연소로(10)에 설치되었을 때는 질소 산화물의 배출을 제한하도록 작동한다. 본원에 설명되지 않은 미분 고체연료 연소로(10)의 구성요소들의 구성 및 작동 방식의 보다 상세한 설명에 대해서는, 1988년 1월 12일자로 에프. 제이. 베르테(F.J.Berte)에게 특허되고 본 출원인에게 양도된 미국 특허 제4,719,587호를 참조할 수 있다.
도 1을 참조하면, 도 1에 도시된 미분 고체연료 연소로(10)는 참조번호 14로 도시된 버너 영역을 포함한다. 연료 및 공기 구획 장치(12)의 구조 및 작동 방식의 설명과 관련하여 이하에 보다 상세히 기술하듯이, 미분 고체연료 연소로(10)의 버너 영역(14)에서는 당업자에게 잘 알려져 있는 방식으로 미분 고체연료와 공기의 연소가 개시된다. 미분 고체연료 및 공기의 연소에 의해 발생되는 고온 가스는 미분 고체연료 연소로 내에서 위쪽으로 상승한다. 고온 가스가 미분 고체연료 연소로(10) 내에서 상향 이동하는 중에, 당업자에게 잘 알려져 있는 방식으로, 상기 고온 가스는 미분 고체연료 연소로(10)의 네개의 벽에 종래의 방식으로 배치된 튜브(명료한 도시를 위해 도면에는 도시되지 않음)를 통과하는 유체에 열을 빼앗긴다. 그후, 고온 가스는 상기 미분 고체연료 연소로(10)의 참조번호 16으로 도시된 수평 통로를 통해 흐르고, 참조번호 18로 도시된 미분 고체연료 연소로(10)의 후방 가스 통로를 지나서 미분 고체연료 연소로(10)를 빠져나온다. 상기 수평 통로(16)와 후방 가스 통로(18)는 당업자에게 잘 알려져 있는 방식으로 증기를 발생시켜 과열시키기 위한 다른 열교환 표면(도시되지 않음)을 공통으로 포함한다. 그후, 상기 증기는 터빈/발전기 세트(도시되지 않음)의 하나의 구성요소인 터빈(도시되지 않음)으로 유동되고, 이에 따라 증기는 터빈(도시되지 않음) 및 이 터빈과 공지의 방법으로 관련되는 발전기(도시되지 않음)를 구동하기 위한 원동력을 제공하고, 그에 따라 발전기(도시되지 않음)로부터 전기가 발생된다.
상술한 배경에 따라, 도 1에 도시된 방식으로 구성된 미분 고체연료 연소로(10)와 협동하도록 설계된 본 발명에 따른 연료 및 공기 구획 장치(12)를 설명하기 위해 특히, 도 1과 도 2를 참조한다. 특히, 연료 및 공기 구획 장치(12)는 도 1의 미분 고체연료 연소로(10)와 같은 노에 사용되도록 설계되어 있으며, 따라서, 상기 연료 및 공기 구획 장치(12)는 그렇게 사용될 때 바람직하지 않은 배출을 최적으로 감소시키도록 작동한다.
도 1과 도 2를 참조하면 가장 잘 이해되는 바와 같이, 연료 및 공기 구획 장치(12)는 양호하게는 각각 도 1과 도 2에서 참조번호 20으로 도시된 메인 윈드박스 형태의 복수의 하우징을 포함한다. 각각의 메인 윈드박스(20)는 당업자에게 공지된 방식으로, 미분 고체연료 연소로(10)의 버너 영역(14)의 네개의 코너부 중 하나에서 종래의 지지 수단(도시되지 않음)에 의해 지지되고, 상기 메인 윈드박스(20)의 종방향 축선은 미분 고체연료 연소로(10)의 종방향 축선에 실질적으로 평행하게 연장된다.
연료 및 공기 구획 장치(12)에 대한 설명을 계속하면, 도 2에 도시된 실시예에 따르면, 메인 윈드박스(20)는 각각 참조번호 22와 24로 도시된 한쌍의 단부 공기 구획을 포함한다. 도 2를 참조할 때 가장 잘 이해될 수 있듯이, 한쌍의 단부 공기 구획중 하나, 즉 참조번호 22로 도시된 단부 공기 구획은 메인 윈드박스(20)의 하단에 제공된다. 참조번호 24로 도시되는 다른 단부 공기 구획은 메인 윈드박스(20)의 상부에 제공된다. 또한, 도 2에 도시된 바에 따르면, 각각 참조번호 26, 28 및 30으로 도시된 복수의 직통 공기 구획과, 각각 참조번호 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44 및 46으로 도시된 복수의 오프셋 공기 구획이 메인 윈드박스(20) 내에 제공된다. 단부 공기 구획(22, 24) 각각 및 직통 공기 구획(26, 28, 30) 각각의 내부에는, 직통 공기 노즐이 상기 목적에 부합하도록 임의의 종래 형태의 장착 수단을 사용하여 장착되어 지지된다. 그러나, 본원에서 보다 상세하게 설명될 오프셋 공기 노즐은 각각의 오프셋 공기 구획(32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46) 내부에 상기 목적에 사용하기에 적합한 임의의 종래 형태의 장착 수단을 사용하여 장착되어 지지된다.
공기 공급 수단(하기에 보다 상세하게 설명됨)은 각각의 단부 공기 구획(22, 24)과, 각각의 직통 공기 구획(26, 28, 30)과, 각각의 오프셋 공기 구획(32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46)에 작동 연결되어, 미분 고체연료 연소로(10)의 버너 영역(14) 내로 공기를 공급한다. 이를 위해, 공지된 형태의 공기 공급 수단은 팬(도시되지 않음)과, 한편으로는 상기 팬에 또한 다른 한편으로는 단부 공기 구획(22, 24), 직통 공기 구획(26, 28, 30), 및 오프셋 공기 구획(32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46)에 각각 별도의 밸브 및 제어기(도시되지 않음)를 통해서 유체 유동 관계로 접속되어 있는 덕트(도시되지 않음)를 포함한다.
메인 윈드박스(20)를 다시 참조하면, 도 2에 도시된 실시예에 따르면, 메인 윈드박스(20)에는 각각 참조번호 48, 50, 52, 54, 56 으로 도시되는 복수의 연료 구획이 제공된다. 연료 구획(48, 50, 52, 54, 56)의 각각의 내부에는 연료 노즐이 장착되어 지지되며, 이들 연료 노즐은 도 3에서 참조번호 58로 도시되어 있다. 상기 목적을 위해 사용되기에 적당한 종래 공지 형태의 장착 수단은 연료 구획(48, 50, 52, 54, 56) 각각에 연료 노즐(58)을 장착하는데 사용된다. 연료 노즐(58)은 통상 화염부착(flame attachment) 미분 고체연료 노즐 팁을 구비하며, 이 노즐 팁은 도 4에서 참조번호 60으로 도시된다. 도 2에 도시된 각각의 연료 구획(48, 50, 52, 54, 56)은 예를 들어, 석탄 구획과 같은 미분 고체연료 구획으로서 작동할 수 있다. 그러나, 연료 구획(48, 50, 52, 54, 56)은 다른 형태의 미분 고체연료, 즉 미분 고체연료 연소로(10)의 버너 영역(14) 내에서 연소될 수 있는 다른 종류의 미분 고체연료용으로 사용하기에도 적합하다는 것이 이해되어야 한다.
도 1에 개략적으로 도시되고 참조번호 62로 도시된 상기 미분 고체연료 공급 수단은 연료 구획(48, 50, 52, 54, 56) 내에 장착되어 지지된 연료 노즐(58)에 작동 연결되어 있으며, 그로 인해 상기 미분 고체연료 공급 수단(62)은 미분 고체연료를 연료 구획(48, 50, 52, 54, 56)에, 보다 상세하게는 이들 연료 구획 내에 장착 지지되어 있는 연료 노즐(58)에 공급하고, 그로부터 미분 고체연료 연소로(10)의 버너 영역(14)에 분사한다. 이를 위해, 미분 고체연료 공급 수단(62)은 도 1에서 참조번호 64로 도시된 분쇄기와 참조번호 66으로 도시된 미분 고체연료 덕트를 포함한다. 상기 분쇄기(64)는 소정의 최소 미세도(fineness)를 갖는 미분 고체연료를 생성하도록 설계되고, 따라서 동적 분급기로서 공지되어 있는 형태의 회전식 분급기(도시되지 않음)를 포함한다.
소정의 미세도를 갖는 미분 고체연료는, 상기 분쇄기(64)로부터 상기 미분 고체연료 덕트(66)를 통하여, 연료 구획(48, 50, 52, 54, 56) 내에 장착 지지된 연료 노즐(58)로 수송되며, 상기 미분 고체연료 덕트(66)는 한편으로 상기 분쇄기(64)에 유체 유동 관계로 연결되고 다른 한편으로는 별도의 밸브 및 제어기(도시되지 않음)를 통해 연료 구획(48, 50, 52, 54, 56)에 유체 유동 관계로 연결되어 있다. 전술한 바와 같이 도면 설명을 명료히 하기 위해 도시되어 있지 않지만, 분쇄기(64)는 공기 공급 수단의 팬(도시되지 않음)에 작동 연결되고, 공기는 이 공기 공급 수단의 팬(도시되지 않음)으로부터 분쇄기(64)로 공급된다. 이로 인해, 분쇄기(64)로부터 상기 연료 구획(48, 50, 52, 54, 56) 내에 장착 지지된 연료 노즐(58)에 공급된 미분 고체연료는, 분쇄기 분야의 당업자에에 잘 알려져 있는 방식으로 미분 고체연료 덕트(66)를 통해 공기 스트림에 수송된다.
도 4에 도시된 화염부착 미분 고체연료 노즐 팁(60)을 참조하면, 이 노즐 팁(60)의 주 기능은, 노즐 팁(60)으로부터 미분 고체연료 연소로(10)의 버너 영역(14)에 분사되는 미분 고체연료의 점화를, 종래 형태의 미분 고체연료 노즐팁으로 점화할 수 있는 경우보다 접근한 장소에서, 즉 노즐 팁으로부터 2 ft (61 cm) 이내에서 실시하는 것이다. 이러한 미분 고체연료의 신속한 점화에 의해, 안정적인 휘발 성분의 화염을 발생시키는 동시에, 미분 고체연료 농후 스트림 내의 NOX생성을 최소화한다.
도 3과 도 4를 참조하면 가장 잘 이해될 수 있듯이, 화염부착 미분 고체연료 노즐 팁(60)은, 도 3에서 참조번호 70으로 도시된 일반적으로 직사각형의 상자로 구성된다. 이 직사각형 상자(70)는 그 양측부에 도 3에서 도면부호 72와 74로 도시되는 개방 단부를 가지며, 이들 개방 단부를 통해서 미분 고체연료/일차 공기 스트림이 각각 화염부착 미분 고체연료 노즐 팁(60)으로 출입된다. 직사각형 상자(70) 주위에는, 도 3에서 76으로 도시되는 통로가 약간 떨어져서 위치되며, 이 통로는 추가 공기 즉, 연소 보조 공기용 통로이다.
도 2에 도시된 바에 따르면, 메인 윈드박스(20)에는 도 2에서 참조번호 88로 도시된 보조 연료 구획이 제공될 수 있다. 상기 보조 연료 구획(88)은 그 내부에적절히 제공된 보조 연료 노즐에 의해, 보조 연료를 상기 노즐을 통해서 미분 고체연료 연소로(10)의 버너 영역(14)에 분사하도록 작동된다. 이러한 보조 연료의 분사가 요망될 때, 보조 연료는 미분 고체연료가 아닌 연료, 즉 오일 또는 가스로 된다. 예를 들어, 미분 고체연료 연소로(10)가 시동되는 동안, 상기 보조 연료를 분사하는 것이 바람직하다고 생각된다. 도 2에서는, 메인 윈드박스(20)가 단일의 보조 연료 구획(88)만을 구비하는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 본질로부터 일탈함이 없이 상기 메인 윈드박스(20)에는 추가의 보조 연료 구획(88)이 제공될 수도 있다. 이를 위해, 추가적인 보조 연료 구획(88)을 설치하는 것이 요망될 때는, 하나 이상의 직통 공기 구획(26, 28, 30)을 보조 연료 구획(88)으로 대체함으로써 달성될 수 있다.
하기에는, 오프셋 연소의 작용 원리에 대해서 설명한다. 이를 위해, 특히 도 5를 참조한다. 도 5를 참조하여 가장 잘 이해될 수 있듯이, 미분 고체연료 구획(48, 50, 52, 54, 56)을 통해 미분 고체연료 연소로(10)의 버너 영역(14)으로 분사되는 미분 고체연료와 일차 공기 스트림은, 도 5에서 참조번호 90으로 개략적으로 도시된 바와 같이, 미분 고체연료 연소로(10)의 버너 영역(14)의 중앙에 위치하고 도 5에서 참조번호 92로 도시된 소직경의 가상원을 향하게 된다. 미분 고체연료 및 일차 공기 스트림과는 달리, 오프셋 공기 구획(32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46)을 통해 미분 고체연료 연소로(10)의 버너 영역(14)으로 분사되는 연소 보조 공기, 즉 이차 공기는, 도 5에서 참조번호 94로 개략적으로 도시하듯이, 전술한 소직경의 가상원(92)과 마찬가지로, 미분 고체연료 연소로(10)의 버너 영역(14)의 중앙에 위치하는 것이 필요하며 상기 소직경의 가상원(92)과 동심이고, 도 5에 참조번호 96으로 도시되는 큰 직경의 가상원을 향하게 된다.
하기에는 오프셋 공기 구획(32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46)에 대해 설명한다. 오프셋 공기 구획(32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46)은 모두 동일하므로, 하기에서는 단지 하나의 오프셋 공기 구획 즉, 최상위의 오프셋 공기 구획(46)에 대해서만 상세하게 설명되며, 나머지 오프셋 공기 구획(32, 34, 36, 38, 40, 42, 44)의 구성 및 작동은 동일한 것으로 이해되어야 한다. 도 10과 도 11에 도시된 바와 같이, 최상위의 오프셋 공기 구획(46)은 윈드박스(20) 내에 적절하게 장착되고, 윈드박스(20)는 연소로(10)의 버너 영역(14) 내에 적절하게 위치된다. 또한, 상기 윈드박스(20)와 구성 및 작용이 동일한 다른 윈드박스가 연소로(10)의 네개의 코너부 각각에 적절하게 위치되므로, 본질적으로 두 쌍의 윈드박스가 존재하고, 그 각 한 쌍의 윈드박스(20)중 하나의 윈드박스가 다른 윈드박스에 대해 대각선상에 대향하여 배치되는 구성을 형성하며, 그중 하나의 대각선이 도 8에서 가상의 대각선(DL)으로 도시되고, 연소로(10)의 수직 중심(VC)을 통과한다.
특히 도 11에 도시된 바와 같이, 최상위의 오프셋 공기 구획(46)에는 노즐 팁(408)을 포함하는 오프셋 공기 노즐(406)이 장착된다. 상기 노즐 팁(408)은 각각 참조번호 410으로 도시되는 요잉 제어 베인(yaw control vane)과, 상기 오프셋 공기 노즐(406)을 통과하는 공기 유동의 양을 변화시키도록 작동하는 댐퍼 수단(412)과, 경사각을 변화시키도록 작동하는 경사 구동 수단(414)을 포함하며, 상기 노즐 팁(408)은 수평으로, 즉 윈드박스(20)에 의해 한정되는 수직축선에 수직하게 노즐 팁(408)을 통과하는 수평면에서 요동한다. 또한, 노즐 팁(408)은 연소로(10)의 버너 영역(14) 내에서 오프셋 공기 노즐(406) 부근에 안정적인 화염을 형성하도록 작동하는 점화 수단(416)과, 오프셋 공기 노즐(406)의 부근에서 연소로(10)의 버너 영역(14)내의 화염의 부존재를 검출하도록 작동하는 화염 스캐너(418)를 포함한다.
다음으로, 요잉 제어 베인(410)의 기능을, 도 5에 도시된 소직경의 원(92)과 보다 큰 직경의 가상원(96)에 대해 최상위의 오프셋 공기 구획(46)을 통해 오프셋 공기를 공급하는 것과 관련하여 설명한다. 연료 구획(48, 50, 52, 54, 56)을 통해 연소로(10)의 버너 영역(14)으로 분사되는 연료는, 연소로(10)의 수직 중심(VC)과 동축인 소직경의 원(92)쪽으로 안내된다. 상기 소직경의 원(92)은 연소로(10)의 버너 영역(14)내의 중앙에 위치된다. 그리고, 연료와 달리, 오프셋 공기 구획(32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46)을 통해 연소로(10)의 버너 영역(14)으로 분사되는 공기는, 요잉 제어 베인(410)의 작용 결과로서, 큰 직경의 가상원(96)을 향하고 있으며, 상기 큰 직경의 가상원(96)은 소직경의 원(92)과 동심이며, 소직경의 원(92)과 마찬가지로, 연소로(10)의 버너 영역(14)의 중앙에 위치하고 있다. 따라서, 노즐 팁(408) 내에 조립되는 요잉 제어 베인(410)의 작용에 의해, 오프셋 공기 구획(32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46)을 통해 연소로(10)의 버너 영역(14)으로 분사되는 공기는, 큰 직경의 가상원(96)을 향하여, 즉 연소로(10)의 버너 영역(14) 내로 분사되는 연료로부터 이격되어 연소로(10)의 벽쪽을 향하고 있음을 알 수 있다. 또한, 오프셋 공기 구획(32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46)을 통해서 연소로(10)의 버너 영역(14)으로 분사되는 공기는, 회전 화구와 연소로(10)의 벽 사이에 개입되는 공기로서 작용하여 이들 벽을 덮게 됨으로써, 이들 벽을 작동시에 연소로(10) 내에 존재하는 환원 분위기로부터 보호한다.
메인 윈드박스(20)를 통한 이차 공기 유동을 수평방향으로 약간 오프셋시키게 되면, 연소의 초기 단계중에 미분 고체연료 및 일차 공기 스트림에 사용되는 공기를 적게 할 수 있다. 이는 또한, 미분 고체연료 및 일차 공기의 연소 영역 내부 및 그 상방의 미분 고체연료 연소로(10)의 수벽 부근에 산화 환경을 형성한다. 이로 인해, 재의 부착량 및 점착 강도를 감소시키는 효과가 있으며, 그 결과 미분 고체연료 연소로(10)의 하부에서의 벽 송풍기(wall blower)의 사용 횟수를 감소시킬 수 있으며, 동시에 열 흡수를 증대시킬 수 있다. 또한, 미분 고체연료 연소로(10)의 수벽을 따라서 O2레벨이 증대함으로써, 특히 고농도의 황, 철, 또는 알칼리 금속(K, Na)을 갖는 미분 고체연료가 연소될 때의 부식 전위를 감소시킬 수 있다. 황화(sulfidation) 또는 다른 메카니즘에 의한 부식은, 미분 고체연료 연소로(10)의 수벽(waterwalls)에 미분 고체연료와 일차 공기 스트림이 직접 충돌할 가능성을 최소화함으로써 실제로 상당히 제어될 수 있다. 이러한 가능성은, 미분 고체연료 연소로(10)내에서 연소되는 미분 고체연료의 미세도의 제어를 개선하는 것에 더하여, 미분 고체연료 연소로(10)의 종래의 열 방출 파라미터 및 기하학적 형상에 의해 좌우된다.
연료 및 공기 구획 장치(12)에 대한 설명을 계속하면, 도 2에 도시된 실시예에 따르면, "밀착결합(close coupled)" 오버파이어 공기 구획으로 지칭되는 종류의 하나 이상의 오버파이어 공기 구획이, 예를 들어 소정의 용적 및 운동량과 같은 일정한 소정의 특성을 갖는 오버파이어 공기를 공급하도록 제공될 수 있다. 이러한 배치의 일예로서, 도 2에서 볼 수 있듯이, 연료 및 공기 구획 장치(12)에는 참조번호 98과 100으로 지칭되는 한쌍의 밀착결합 오버파이어 공기 구획이 포함되며, 이들 밀착결합 오버파이어 공기 구획은 메인 윈드박스(20)의 상부에 설치되고, 단부 공기 구획(24)과 실질적으로 병렬 관계로 배치되어 있다. 그리고, 밀착결합 오버파이어 공기 노즐이, 종래 공지된 형태의 적당한 장착 수단(도시되지 않음)에 의해 밀착결합 오버파이어 공기 구획(98, 100) 각각의 내부에 장착 지지되어 있다. 각각의 밀착결합 오버파이어 공기 구획(98, 100)은 동일 공기 공급 수단(도시되지 않음)에 연결되어 있으며, 상기 공기 공급 수단에는, 전술한 바와 같이, 각각의 직통 공기 구획(26, 28, 30)과, 각각의 오프셋 공기 구획(32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46)에 더하여, 각각의 단부 공기 구획(22, 24)이 작동 연결되어 있다. 그로 인해, 상기 공기 공급 수단(도시되지 않음)은 연소 보조 공기의 일부를 밀착결합 오버파이어 공기 구획(98, 100) 각각에 공급하여 이들 밀착결합 오버파이어 공기 구획을 통해 미분 고체연료 연소로(10)의 버너 영역(14)으로 분사시킨다.
연료 및 공기 구획 장치(12)의 구성에 관하여 더 설명하자면, 일반적으로 "분리(separated)" 오버파이어 공기 구획으로 지칭되는 종류의 하나 이상의 오버파이어 공기 구획이, 예를 들어 소정의 용적 및 운동량과 같은 일정한 소정의 특성을 갖는 오버파이어 공기를 공급하도록 제공될 수 있다. 이러한 배치의 일예로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 연료 및 공기 구획 장치(12)는, 미분 고체연료 연소로(10)의 각 코너부에, 메인 윈드박스(20)의 상부와 미분 고체연료 연소로(10)의 도 1에서 점선 102로 도시된 출구면 사이에 위치하도록 조립되어 있는 분리 오버파이어 공기 수단을 포함할 수 있다. 도 1과 도 2에 도시된 실시예에 따르면, 연료 및 공기 구획 장치(12)는 통상적으로, 도 1과 도 2에서 참조번호 104로 도시된 분리 오버파이어 공기의 레벨을 포함한다. 이 분리 오버파이어 공기의 레벨(104)은, 종래 공지 형태의 적당한 지지 수단(도시되지 않음)에 의해 미분 고체연료 연소로(10)의 버너 영역(14)에 적당히 지지되고, 메인 윈드박스(20)의 상부로부터, 보다 상세히는 그 밀착결합 오버파이어 공기 구획(100)으로부터 적당히 이격되어, 메인 윈드박스(20)의 종방향 축선에 실질적으로 정렬되어 있다. 그리고, 분리 오버파이어 공기의 레벨(104)은, 미분 고체연료의 연소에 의해 발생한 가스가 메인 윈드박스(20)의 상부로부터 상기 노(10)의 상부까지 이동하는 시간, 즉 체류 시간이 0.3초를 초과하도록 메인 윈드박스(20)의 상부와 상기 노의 출구면(102) 사이에 적절하게 배치된다.
분리 오버파이어 공기의 레벨(104)에 대한 설명을 계속하면, 도 1과 도 2에 도시된 실시예에 따르면, 분리 오버파이어 공기의 레벨(104)은 도 2에서 참조번호 108, 110, 112로 도시되는 세개의 분리 오버파이어 공기 구획을 포함한다. 분리 오버파이어 공기 레벨(104)의 각 분리 오버파이어 공기 구획(108, 110, 112)내에는, 각각 분리 오버파이어 공기 노즐이 요잉 운동(yaw movement) 및 경사 운동(tilting movement)할 수 있도록 종래 공지 형태의 적당한 장착 수단(도시되지 않음)에 의해 장착 지지되어 있다. 도 6을 참조하면 가장 잘 이해될 수 있듯이, 요잉 운동은 수평면에서의 운동, 즉 도 6에서 참조번호 120 으로 도시되는 화살표에 따른 운동이다. 한편, 경사 운동은 도 7에 도시된 바와 같이, 수직 평면에서의 운동 즉, 도 7에서 참조번호 122로 도시된 화살표에 따르는 운동이다.
분리 오버파이어 공기의 레벨(104)에 대한 설명을 마무리하면, 각각의 분리 오버파이어 공기 구획(108, 110, 112)은 동일 공기 공급 수단(도시되지 않음)에 유체 유동 관계로 작동 연결되며, 상기 공기 공급 수단에는 전술한 바와 같이, 각각의 단부 공기 구획(22, 24)과, 각각의 직통 공기 구획(26, 28, 30)과, 각각의 오프셋 공기 구획(32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46)과, 각각의 밀착결합 오버파이어 공기 구획(98, 100)이 작동 연결되고, 상기 공기 공급 수단(도시되지 않음)은 연소 보조 공기의 일부를 상기 분리 오버파이어 공기 구획(108, 110, 112) 각각에 공급하여 이 구획을 통하여 미분 고체연료 연소로(10)의 버너 영역(14) 내로 분사한다.
분리 오버파이어 공기의 레벨(104)의 분리 오버파이어 공기 구획(108, 110, 112)의 요잉 및 경사 운동 능력을 이용함으로써, 연소 공기와 연소로 가스 혼합 공정을 조정할 수 있다.
이제, 본 발명에 따라 구성된 연료 및 공기 구획 장치(12)의 작동 방식에 대해 상세히 설명한다. 상기 연료 및 공기 구획 장치(12)는 도 1에 도시된 미분 고체연료 연소로(10)와 같은 미분 고체연료 연소로에 사용되도록 설계되어 있다. 연료 및 공기 구획 장치(12)의 작동 방식에 따르면, 적절한 미세도 레벨을 갖는 미분 고체연료가 분쇄기(64)로부터 공급된다. 미분 고체연료는 분쇄기(64)로부터 미분 고체연료 구획(48, 50, 52, 54, 56)으로 덕트(66)를 통한 공기 스트림 내에서 운송된다. 상기 미분 고체연료는 공기 스트림에 동반되어 있는 동안에, 화염부착 미분 고체연료 노즐 팁(60)을 통해 미분 고체연료 연소로(10)의 버너 영역(14)으로 분사되며, 상기 노즐 팁(60)은 이 목적을 위해 각각의 미분 고체연료 구획(48, 50, 52, 54, 56)에 적당하게 설치된다.
연료 및 공기 구획 장치(12)의 작동 방식을 계속 설명하면, 이차 공기 형태의 소정 양의 연소 보조 공기가, 각각의 단부 공기 구획(22, 24)과, 각각의 직통 공기 구획(26, 28, 30)과, 각각의 오프셋 공기 구획(32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46)을 통해 미분 고체연료 연소로(10)의 버너 영역(14)으로 분사되며, 이로 인해 미분 고체연료 연소로(10)의 버너 영역(14)내의 소위 일차 연소 구역에 소정의 화학양론량, 즉 부족 당량 상태(substoichiometric regime)를 만든다. 여기에서 사용되는 화학양론비(stoichiometry)라는 용어는, 미분 고체연료의 완전 연소에 필요한 이론적인 공기량을 의미하는 것으로 정의된다.
전술했듯이 일차 연소 구획으로 분사되는 연소 보조 공기에 더하여, 미리 정해진 양의 연소 보조 공기가 밀착결합 오버파이어 공기 형태로, 밀착결합 오버파이어 공기 구획(98, 100)을 통해 미분 고체연료 연소로(10)의 버너 영역(14) 내로 분사되고, 그로 인해 미분 고체연료 연소로(10)의 버너 영역(14)내의 상기 일차 연소 구역보다 상방의 다른 연소 구역에 존재하는 화학양론비가 소정의 값으로 된다.
본 발명에 따라 구성된 연료 및 공기 구획 장치(12)의 작동 방식을 좀더 설명하면, 미리 정해진 양의 연소 보조 공기가 분리 오버파이어 공기 형태로, 미분 고체연료 연소로(10)의 버너 영역(14)에 분사된다. 보다 상세히 말하면, 미리 정해진 양의 연소 보조 공기가 분리 오버파이어 공기의 형태로, 분리 오버파이어 공기의 레벨(104)의 각각의 분리 오버파이어 공기 구획(108, 110, 112)을 통해 미분 고체연료 연소로(10)의 버너 영역(14)으로 분사되고, 이로 인해 미분 고체연료 연소로(10)의 버너 영역(14)내의 일차 연소 영역 및 다른 연소 영역의 양 영역보다 상방의 다른 연소 구역내의 화학양론비가 소정의 값으로 된다.
본 발명의 접촉 연소 시스템은 예를 들어, 질소 산화물의 감소와 같은 하나 이상의 작동 파라미터를 향상시키거나 최적으로 하기 위해, 양호한 공기 분배 장치에 따라 공기를 공급하도록 구성되어 있다. 본 발명의 접촉 연소 시스템의 양호한 공기 분배 장치의 몇가지 예시적인 변형을 설명하기 위해, 도 1 내지 도 10에 도시된 연소로와는 다른 변형예를 참조하면, 이 다른 변형예의 윈드박스 장치는 도 1 내지 도 9에 도시된 연소로와 기본적으로 유사한 방식으로 접촉 연소를 통해 회전 화구를 형성하도록 작동되지만, 도 1 내지 도 10에 도시된 연소로의 윈드박스 장치와 상이하다. 따라서, 본 발명의 양호한 방식으로 공기를 분배하도록 본 발명에 따라 작동되는 화석 연료 연소로가 도시된 도 12 및 도 13을 참조한다. 상기 화석 연료 연소로는 동심 접촉 연소 시스템과 복수의 벽을 포함하며, 이들 벽은 그 안에 버너 영역을 포함한다. 상기 동심 접촉 연소 시스템은 도 12에서 200으로서 도시되고 미분탄 연소로일 수 있는 화석 연료 연소로(204)의 버너 영역(202)을 형성하는 연소실 내에서 작동된다. 상기 버너 영역(202)은 그 중심을 통해 수직으로 연장되는 종방향 축선(CL)을 한정한다.
버너 영역(202)을 형성하는 연소실은 네개의 코너부를 가지며, 이들 각 코너부는 인접하는 다른 코너부로부터 실질적으로 동일한 거리를 떨어져 있으며, 따라서 연소실은 실질적으로 정방형의 횡단면을 갖고 있다. 네개의 윈드박스(206)가 각 연소실의 네개의 코너부중 관련된 하나의 코너부에 각각 배치되어 있다. 각각의 윈드박스(206)는 복수의 구획을 포함하며, 이들 구획은 특히 도 13을 참조하여 보다 상세히 설명된다. 도 13은 윈드박스(206)중 하나, 즉 제 1 윈드박스(206a)의 일부분을 도시하고 있으며, 상기 윈드박스(206a)는 설명을 위해서 대표로 도시된 것이며 다른 윈드박스들은 이 대표 윈드박스와 구성 및 작용이 동일한 것으로 이해되어야 한다.
상기 제 1 윈드박스(206a)는 일련의 구획(208)을 포함하며, 이들 각 구획(208)을 통해서 연료, 공기 또는 연료와 공기 양자를 도입하여, 공기와 연료의 혼합체가 상기 일련의 구획(208)을 통하여 연소실내로 도입된다. 일련의 구획(208)은 수직한 배열을 갖고 노(204)의 저부 절반까지 연장되며, 이로 인해 일련의 구획(208)은 최상위 구획(208TM)으로부터 최하위 구획까지의 범위에서 상하로 연속하여 배열되고 있다.
제 1 윈드박스(206a)는 연소실 내로 공기를 분사하기 위한 밀착결합 오버파이어 공기 노즐(210)을 최상위 구획(208TM)에 포함한다. 제 1 윈드박스(206a)는 도 13에 도시된 바와 같이 복수의 연료 노즐(212)을 추가로 포함하며, 이들 각 노즐(212)은 연료를 연소실 내에서 접촉 연소시키기 위해 그 관련한 하나의 구획(208)내에 적당히 장착된다. 하기에 연료 노즐 212A, 212B, 212C 로서 명시되는 세개의 연료 노즐(212)이 구획(208)내에 장착된 배치 상태로 대표 도시되어 있다. 이들 연료 노즐(212A, 212B, 212C)은 연료를 화구(RB)에 접하는 연료 연소 방향으로 연소시키며, 화구(RB)는 버너 영역(202)내를 상향으로 흐르는 동안 버너 영역(202)의 종방향 축선(CL)의 주위를 회전 또는 선회한다. 하기에서 연료 연소 방향(FO)으로 명시되는 접촉 연료 연소 방향은 대각선(DD)으로부터의 각도이다. 대각선(DD)은 연소실의 대각선상에 나란히 대향하고 있는 각각 한쌍의 코너부를 통과하는 평면(214)내에 놓인다.
단부 공기 노즐(218)은 최상위 구획(208TM) 바로 아래의, 관련 구획(208) 내에 배치된다. 제 1 윈드박스(206a)는 공기를 최상위 공기 구획(208TM)으로부터 회전 화구(RB)에 접선방향으로 연소실 내로 도입하기 위한 오프셋 공기 노즐(220)을 부가로 포함한다. 상기 오프셋 공기 노즐(220)은, 대각선(DD)으로부터 연료 연소 방향(FO)과 동일한 측으로 오프셋되는 공기 오프셋 방향(AO)을 따라 공기를 도입시킨다(즉, 대각선(DD)으로부터 연료 연소 방향(FO)으로의 방향 및 공기 오프셋 방향(AO)으로의 방향은 도 13에 도시된 바와 같이 반시계방향으로 동일하다). 또한, 공기 오프셋 방향(AO)은 통상적으로 연료 연소 방향(FO)과 동일 오프셋 각도로 설정되어 있다. 오프셋 연소된 연료와 공기는 연소실 내에 선회 또는 회전하는 화구(RB)를 형성하여 유지한다. 또한, 임의의 다른 구획(208)을 통해 도입된 공기뿐 아니라, 오프셋 공기 노즐(220)을 통해 집합 도입된 공기는, 버너 영역(202)내에서 연료를 완전 연소시키기에 필요한 양보다 작은 양이며, 따라서 구획(208)과 관련된 버너 영역(202)의 부분은 부족 당량 연소상태를 특징으로 한다.
이제, 본 발명의 양호한 공기 분배 장치의 일 변형예에 따라 도 12 및 도 13에 도시된 연소로의 작동에 대해서는 하기에 상세하게 설명된다. 이러한 설명을 용이하게 하기 위해, 몇가지 정의된 용어가 연소 과정중에 제공되는 공기의 성질을 특징짓도록 이하에 사용된다. 이 용어는 네개의 공기 성분 즉, 일차 공기, 연료용 공기, 오버파이어 공기, 및 오프셋 공기이다. 일차 공기는 연료 노즐 팁을 통해 연료를 동반 및 수송(entrain and transport)하는 공기 부분이다. 예를 들어, 상기 일차 공기는 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 고체연료 노즐 팁(60)의 개방 단부(74)를 통해 미분 고체연료를 수송하는 공기이다. 연료용 공기는, 연료 노즐 팁이 배치되어 있는 구획과 동일 구획을 통해서 공급되는 공기 부분으로서, 통상적으로 일차 공기와 동일한 각도 방위로 공급되는 추가의 연소 보조 공기를 포함한다. 예를 들어, 도 3에 도시되어 있는 고체연료 노즐 팁(60)의 통로(76)를 통해 공급되는 공기가, 상기 연료용 공기이다. 오버파이어 공기는 최상위 연료 구획보다 상방, 예를 들어 최상위 연료 구획(212A)보다 상방 위치로부터 공급되는 공기 부분이다. 오프셋 공기는, 도입된 연료, 일차 공기, 및 연료용 공기에 의해 지지되는 소직경의 원과 동심인 대직경의 가상원을 지지하는 각도 방위로 공급되는 공기 부분이다. 예를 들어, 도 5에 도시되는 대직경의 가상원(96)을 형성하여 지지하도록 공급되는 이차 공기가, 이 오프셋 공기이다.
본 발명의 몇가지 양호한 공기 분배 장치에 따르면, 상기 노 내에 공급되는 전체 공기의 네 성분 각각은 전체 공기의 양호한 퍼센트 배분을 포함한다. 전체 공기의 네 성분의 각각의 배분은, 상기 노의 특정 윈드박스 장치에 적절하게 맞춰진다. 본 발명에 따른 양호한 공기 분배 장치의 일 변형예는 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같은 윈드박스 장치에 적당하고, 하기의 주요 특징, 즉 (1) 오프셋 공기가, 최상위 구획(208TM)에서 오프셋 공기 노즐(220)을 통해 공급되는 것처럼, 최상위 구획의 비교적 인접한 위 또는 아래에서 또는 최상위 구획을 통해서 공급되는 것, (2) 오버파이어 공기(즉, 최상위 연료 구획 위의 공기)가 예를 들어 밀착결합 오버파이어 공기와 같이 공급되는 것을 특징으로 한다. 이러한 일 변형예에 있어서, 네 공기 성분 사이의 퍼센트 배분은 하기와 같은 것이 양호하다.
(A) 일차 공기 : 16 내지 24% 사이
연료용 공기 : 12 내지 25% 사이
오버파이어 공기 : 4 내지 45% 사이
오프셋 공기 : 4 내지 35% 사이
여기서, 상기 노 내로 공급되는 전체 공기는 100%이다.
이와 같은 양호한 공기 분배 장치는, 최상위 구획에 인접하는 오프셋 공기와 오버파이어 공기의 상기 두가지 주된 특징에 더하여, 다른 특징을 갖는 윈드박스 장치에도 적합하다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 이와 같은 양호한 공기 분배 장치는, 추가적으로 오프셋 공기가 모든 연료(석탄) 노즐에 인접하여 공급되는 도 2에 도시 및 설명된 바와 같은 윈드박스 장치에 적합하다.
본 발명에 따른 양호한 공기 분배 장치의 다른 변형예는, (1) 오프셋 공기가, 최상위 구획(208TM)에서 오프셋 노즐(220)을 통해 공급되는 것처럼, 최상위 구획의 비교적 인접한 위 또는 아래에서 공급되거나 최상위 구획을 통해 공급되는 것, (2) 밀착결합 오버파이어 공기(즉, 최상위 연료 구획에 비교적 근접하는 상방의 오버파이어 공기)가 공급되는 것을 특징으로 하는 윈드박스 장치에 적당하다. 이러한 변형예에서는, 네 공기 성분 사이의 퍼센트 배분은 하기와 같은 것이 양호하다.
(B) 일차 공기 : 12 내지 25% 사이
연료용 공기 : 12 내지 25% 사이
오버파이어 공기 : 10 내지 45% 사이
오프셋 공기 : 5 내지 40% 사이
여기서, 상기 노 내로 공급되는 전체 공기는 100%이다.
따라서, 양호한 공기 분배 장치의 일 변형예 및 다른 변형예에 도시 및 설명된 바와 같이, 본 발명의 접촉 연소 시스템에 의해 상기 노에 공급되는 전체 공기는, 선택된 윈드박스 장치를 갖는 노의 작동을 가장 양호하게 또는 최적으로 하기 위해 네개의 공기 성분으로 배분된다. 일반적으로, 전체 공기는 하기의 관계에 따라 공급되는 것이 바람직하다.
(C) 공급되는 전체 공기(100%) = [최대 40%까지의 오프셋 공기] + [최대 50%까지의 오버파이어 공기] + [적어도 20%의 일차 공기 및 연료용 공기의 혼합 소배분]
여기서, 전체 공기(100%) = V[오프셋 공기] + X[오버파이어 공기] + Y[일차 공기] + Z[연료용 공기]
여기서, V, X, Y, 및 Z 는 전체 공기 내의 관련 공기 성분 각각의 퍼센트(%) 조성이다.
도 14는 도 12 및 도 13를 참조하여 설명된 형식의 접촉 연소 시스템의 변형예를 도시하며, 여기에서는 단일 레벨의 분리 오버파이어 공기가 추가로 공급된다. 도 14에 도시된 변형예에서, 연소 시스템은 네개의 코너부를 갖는 버너 영역(302)을 형성하는 연소실내에서 작동하며, 네개의 코너부 각각은 인접하는 다른 코너부로부터 실질적으로 동일한 거리를 떨어져 있고 따라서 연소실은 실질적으로 정사각형 단면을 갖고 있다. 네개의 윈드박스(306)는 각각 연소실의 네개의 코너부중 관련된 하나의 코너부에 위치된다. 각각의 윈드박스(306)는 복수의 구획을 포함하며, 이들 구획은 이하에서 도 14를 참조하여 보다 상세히 설명된다. 도 14는 윈드박스(306)중 하나, 즉 제 1 윈드박스(306a)의 일부분을 도시하고 있고, 이 윈드박스는 대표 윈드박스로서 도시되어 있으며, 다른 윈드박스들은 이 대표 윈드박스와 구성 및 작용이 동일한 것으로 이해되어야 한다.
제 1 윈드박스(306a)는 일련의 구획(308)을 포함하며, 이들 구획을 통하여 연료, 공기 또는 연료와 공기 양자를 도입하고, 이로 인해 공기와 연료의 혼합체가 상기 일련의 구획을 통해 연소실로 도입된다. 일련의 구획(308)은 수직한 배열을 갖고 연소로의 저부 절반까지 연장되고, 이로 인해 일련의 구획(308)은 최상위 구획(308TM)으로부터 최하위 구획까지의 범위에서 상하로 연속하여 배열되어 있다.
제 1 윈드박스(306a)는 연소실 내로 공기를 분사하기 위한 밀착결합 오버파이어 공기 노즐(310)을 최상위 구획(308TM)에 포함한다. 제 1 윈드박스(306a)는 도 14에 도시된 바와 같이 복수의 연료 노즐(312)을 추가로 포함하며, 이들 각 노즐(312)은 연료를 연소실내에서 접촉 연소시키기 위해 각각의 구획(308)에 적절하게 장착된다. 하기에 연료 노즐 312A, 312B, 312C 로서 명시되는 세개의 연료 노즐(312)이, 각각 구획(308)내에 장착된 배치 상태로 대표되어 도시되고 있다. 이들 연료 노즐(312A, 312B, 312C)은 연료를 화구(RB)에 접선방향으로 연료 연소 방향으로 연소시키며, 화구(RB)는 버너 영역(302)내를 상향으로 흐르는 동안 버너 영역(302)의 종방향 축선(CL) 주위로 회전 또는 선회한다. 하기에 연료 연소 방향(FO)으로 명시되는 접촉 연료 연소 방향은 대각선(DD)으로부터의 각도이다. 대각선(DD)은 연소실의 대각선상에 나란히 대향하고 있는 각각 한쌍의 코너부를 통과하는 평면(314)에 놓인다.
단부 공기 노즐(318)은 최상위 구획(308TM) 바로 아래의 관련 구획(308) 내에 배치된다. 제 1 윈드박스(306a)는 공기를 최상위 공기 구획(308TM)으로부터 회전 화구(RB)에 접선방향으로 연소실 내로 도입하기 위한 오프셋 공기 노즐(320)을 부가로 포함한다. 오프셋 공기 노즐(320)은 대각선(DD)으로부터 연료 연소 방향(FO)과 동일한 측으로 오프셋되어 있는 공기 오프셋 방향(AO)을 따라 공기를 도입시킨다 (즉, 대각선(DD)으로부터 연료 연소 방향(FO)으로의 방향 및 공기 오프셋 방향(AO)으로의 방향은 도 14에 도시된 바와 같이 동일하고 반시계 방향이다). 제 1 윈드박스(306a)는 분리 오버파이어 공기 구획(322) 내에 배치된 공기 노즐을 통해 공급되는 단일 레벨의 분리 오버파이어 공기를 포함한다.
오프셋 연소된 연료와 공기는 연소실 내에 선회 또는 회전하는 화구(RB)를 형성하여 유지한다. 또한, 임의의 다른 구획(308)을 통해 도입된 공기에 더하여, 오프셋 공기 노즐(320)을 통해 집합 도입된 공기는, 버너 영역(302) 내로 분사된 연료의 완전 연소에 필요한 양보다 적은 양이 되고, 그 결과 구획(308)에 관련된 버너 영역(302) 부분은 부족 당량 연소상태를 특징으로 한다.
본 발명에 따른 양호한 공기 분배 장치의 다른 변형예는, 예를 들어 도 14에 도시된 바와 같은 분리 오버파이어 공기를 갖는 윈드박스 장치에 적합하고, 하기의 특징, 즉 (1) 오프셋 공기가, 최상위 구획(308TM)에서 오프셋 공기 노즐(320)을 통해 공급되는 것처럼, 최상위 구획의 비교적 인접한 위 또는 아래에서, 또는 최상위 구획을 통해 공급되는 것, (2) 오버파이어 공기(즉, 최상위 연료 구획 위의 공기)가 공급되는 것, 및 (3) 분리 오버파이어 공기가 공급되는 것을 특징으로 한다. 이러한 변형예에서는, 네가지 공기 성분의 퍼센트 배분은 하기와 같은 것이 양호하다.
(D) 일차 공기 : 14 내지 22% 사이
연료용 공기 : 9 내지 22% 사이
오버파이어 공기 : 30 내지 46% 사이
오프셋 공기 : 5 내지 37% 사이
여기서, 상기 노 내로 공급되는 전체 공기는 100%이다.
본 발명에 따른 양호한 공기 분배 장치의 다른 변형예는 도 14에 도시된 윈드박스 장치 변형예와 같은 분리 오버파이어 공기를 갖는 윈드박스 장치로서, (1) 오버파이어 공기(즉, 최상위 연료 구획 위의 공기)를 공급하는 것, (2) 분리 오버파이어 공기를 공급하는 것에 추가하여, (3) 오프셋 공기를 (도 14에 도시된 윈드박스 장치에서와 같이 최상위 구획(308TM)에서의 오프셋 노즐(320)을 통해서 공급하는 대신에) 오버파이어 공기 최상위 구획의 비교적 인접한 아래에서 공급하는 것을 특징으로 하는 윈드박스 장치에 적합하다. 이러한 변형예에 있어서, 네 공기 성분 사이의 퍼센트 배분은 하기와 같은 것이 양호하다.
(E) 일차 공기 : 17 내지 26% 사이
연료용 공기 : 10 내지 24% 사이
오버파이어 공기 : 15 내지 40% 사이
오프셋 공기 : 5 내지 40% 사이
여기서, 상기 노 내로 공급되는 전체 공기는 100%이다.
본 발명에 따른 양호한 공기 분배 장치의 또다른 변형예는, 도 14에 도시된 윈드박스 장치와 유사한 특징, 즉 (1) 오버파이어 공기(즉, 최상위 연료 구획 위의 공기)를 공급하는 것, (2) 분리 오버파이어 공기를 공급하는 것과, 추가적인 특징, 즉 (3) 오프셋 공기를 (도 14에 도시된 윈드박스 장치에서와 같이 최상위 구획(308TM)에서의 오프셋 노즐(320)을 통해 공급하는 대신에) 오버파이어 공기 최상위 구획의 비교적 인접한 아래에서 공급하는 것, 및 (4) 분리 오버파이어 공기를 고 레벨 및 저 레벨의 적어도 두 레벨을 통해 공급하는 것을 특징으로 하는 윈드박스 장치에 적당하다. 이러한 윈드박스 장치의 예가 도 10에 도시되어 있으며, 여기에서의 연료 및 공기 구획 장치(12)는, 도 1 내지 도 9에 도시된 윈드박스(20)에는 단일 레벨의 분리 오버파이어 공기가 합체되어 있는 대신에, 도 10에 도시되어 있는 노(10)의 윈드박스(20A)가 미분 고체연료 연소로(10)의 각각의 코너부에 합체된 두개의 분리된 레벨의 분리 오버파이어 공기를 포함한다는 점을 제외하고는, 도 1 내지 도 9에 도시된 윈드박스(20)에 관해 설명된 윈드박스 장치의 모든 특징을 갖고 있다. 설명을 돕기 위해, 윈드박스(20)에 대해 도 2에 도시된 구성요소와 동일한 도 10에 도시된 윈드박스(20A)의 구성요소는 동일한 참조번호로 도시된다.
도 10에 도시된 윈드박스(20A)의 연료 및 공기 구획 장치(12)는, 두 개의 분리된 레벨의 분리 오버파이어 공기, 즉 참조번호 104로 도시된 저 레벨의 분리 오버파이어 공기와 참조번호 106으로 도시된 고 레벨의 분리 오버파이어 공기를 사용한다. 저 레벨의 분리 오버파이어 공기(104)와 고 레벨의 분리 오버파이어 공기(106)는 메인 윈드박스(20)의 상부와 상기 노의 출구면(102) 사이에 적절하게 배치되고, 미분 고체연료의 연소에 의해 발생된 가스가 메인 윈드박스(20)의 상부로부터 고 레벨의 분리 오버파이어 공기(106)까지 이동하는데 걸리는 시간, 즉 체류 시간은 소정 시간, 예를 들어 0.3초를 초과한다.
고 레벨의 분리 오버파이어 공기(106)는 참조 번호 114, 116, 및 118로 도시되는 세개의 분리 오버파이어 공기 구획을 포함한다. 고 레벨의 분리 오버파이어 공기(106)의 각각의 분리 오버파이어 공기 구획(114, 116, 118) 내에, 각각 분리 오버파이어 공기 노즐이 종래 공지 형태의 장착 수단(도시되지 않음)에 의해 장착 관계로 지지되고, 이로 인해 각 분리 오버파이어 공기 노즐은 요잉 운동과 경사 운동을 할 수 있다. 고 레벨의 분리 오버파이어 공기(106)의 각각의 분리 오버파이어 공기 구획(114, 116, 118)은 동일한 공기 공급 수단에 유체 유동 관계로 작동 연결되고, 이로 인해 상기 공기 공급 수단은 연소 보조 공기의 일부를 이들 분리 오버파이어 공기 구획(114, 116, 118) 각각에 공급하고, 이들 분리 오버파이어 공기 구획(114, 116, 118) 각각을 통해 미분 고체연료 연소로(10)의 버너 영역(14)으로 도입한다. 이러한 변형예에 있어서, 네가지 공기 성분 사이의 퍼센트 배분은 하기와 같은 것이 양호하다.
(F) 일차 공기 : 21 내지 25% 사이
연료용 공기 : 13 내지 15% 사이
오버파이어 공기 : 30 내지 50% 사이
오프셋 공기 : 7 내지 20% 사이
여기서, 상기 노 내로 공급되는 전체 공기는 100%이다.
따라서, 본 발명에 따르면, 미분 고체연료 연소로에 사용하기에 특히 적합한 신규하고 개선된 접촉 연소 시스템이 제공된다. 또한, 본 발명에 따르면, 양호한 공기 분배 장치를 사용하여, 노의 작동을 향상 또는 최적화시킬 수 있는 것을 특징으로 하는, 신규하고 개선된 미분 고체연료 연소로용의 접촉 연소 시스템이 제공될 수 있다. 마지막으로, 본 발명에 따르면, 설치가 비교적 용이하고, 작동이 비교적 간단하며, 제조가 비교적 저렴한 것을 특징으로 하는, 미분 고체연료 연소로용의 신규하고 개선된 연료 및 공기 구획 장치를 구비한 접촉 연소 시스템이 제공된다.
이상 본 발명의 몇가지 실시예를 기술하였으나, 그 변형예(그 몇가지는 이미 설명되어 있다)가 당업자에 의해 용이하게 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 청구범위는 본원에서 설명된 변형예 및 본 발명의 정신 및 범위 내의 다른 모든 변형예를 포함하는 것이다.

Claims (6)

  1. 복수의 윈드박스를 구비하고, 이들 각각의 윈드박스가 복수의 구획을 구비하며, 상기 구획을 통하여 연료 및 공기가 노 내로 도입되고, 상기 구획들중 하나는 다른 구획들보다 높이 위치하는 최상위 구획인, 고체연료 연소로 작동 방법에 있어서,
    고체연료를 상기 노 내로 공급하는 단계와,
    상기 노에 공급되는 공기의 일부분이며, 상기 노의 상기 윈드박스의 선택된 구획 내에 배치된 연료 노즐 팁을 통해서 상기 연료를 동반 및 수송하는 일차 공기를 상기 노 내로 공급하는 단계와,
    상기 노에 공급되는 공기의 일부분이며, 상기 연료 노즐 팁이 배치되지만 연료는 전혀 동반하지 않는 구획들을 통해 상기 노에 공급되는 연료용 공기를 상기 노 내로 공급하는 단계로서, 상기 일차 공기와 상기 연료용 공기는 상기 노 내에 공급되는 연료와 상호작용하여 회전 화구를 형성하도록 상기 노의 중앙에 위치된 제 1 가상원에 대해 접선 방향으로 상기 노 내로 공급되는, 연료용 공기 공급 단계와,
    상기 노에 공급되는 공기의 일부분이며 상기 최상위 연료 구획 위의 위치로부터 상기 노에 공급되는 오버파이어 공기를 상기 노 내로 공급하는 단계와,
    상기 노에 공급되는 공기의 일부분이며, 상기 제 1 가상원과 동심이고 제 1 가상원보다 큰 직경을 갖는 제 2 가상원을 지지하도록 상기 노에 공급되는 오프셋 공기를 상기 노 내로 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 노에 공급되는 전체 공기는 하기의 관계식에 따라 일차 공기, 연료용 공기, 오버파이어 공기, 및 오프셋 공기로 이루어지고,
    전체 공기(100%) = [최대 40%까지의 오프셋 공기] + [최대 50%까지의 오버파이어 공기] + [적어도 20% 의 일차 공기 및 연료용 공기의 혼합된 소배분]
    여기서, 전체 공기(100%) = V[오프셋 공기] + X[오버파이어 공기] + Y[일차 공기] + Z[연료용 공기]이고, V, X, Y, 및 Z 는 전체 공기 내의 관련 공기 성분의 각각의 퍼센트(%) 조성인 고체연료 연소로 작동 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 오프셋 공기를 상기 노 내로 공급하는 단계는 상기 오프셋 공기를 상기 윈드박스의 최상위 구획, 상기 윈드박스의 최상위 구획의 인접한 위, 및 상기 윈드박스의 최상위 구획의 인접한 아래중 선택된 하나의 위치에서 공급하는 단계를 포함하고, 상기 전체 공기는 하기의 퍼센트(%) 조성 즉,
    일차 공기 : 16 내지 24% 사이
    연료용 공기 : 12 내지 25% 사이
    오버파이어 공기 : 4 내지 45% 사이
    오프셋 공기 : 4 내지 35% 사이
    의 조성으로 이루어지는 고체연료 연소로 작동 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 오프셋 공기를 상기 노 내로 공급하는 단계는 상기 오프셋 공기를 상기 윈드박스의 최상위 구획, 상기 윈드박스의 최상위 구획의 인접한 위, 및 상기 윈드박스의 최상위 구획의 인접한 아래중 선택된 하나의 위치에서 공급하는 단계를 포함하고, 상기 전체 공기는 하기의 퍼센트(%) 조성 즉,
    일차 공기 : 12 내지 25% 사이
    연료용 공기 : 12 내지 25% 사이
    오버파이어 공기 : 10 내지 45% 사이
    오프셋 공기 : 5 내지 40% 사이
    의 조성으로 이루어지는 고체연료 연소로 작동 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 오프셋 공기를 상기 노 내로 공급하는 단계는 상기 오프셋 공기를 상기 윈드박스의 최상위 구획, 상기 윈드박스의 최상위 구획의 인접한 위, 및 상기 윈드박스의 최상위 구획의 인접한 아래중 선택된 하나의 위치에서 공급하는 단계를 포함하고, 상기 전체 공기는 하기의 퍼센트(%) 조성 즉,
    일차 공기 : 14 내지 22% 사이
    연료용 공기 : 9 내지 22% 사이
    오버파이어 공기 : 30 내지 46% 사이
    오프셋 공기 : 5 내지 37% 사이
    의 조성으로 이루어지는 고체연료 연소로 작동 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 오프셋 공기를 상기 노 내로 공급하는 단계는 상기 오프셋 공기를 상기 윈드박스의 최상위 구획, 상기 윈드박스의 최상위 구획의 인접한 위, 및 상기 윈드박스의 최상위 구획의 인접한 아래중 선택된 하나의 위치에서 공급하는 단계를 포함하고, 상기 전체 공기는 하기의 퍼센트(%) 조성 즉,
    일차 공기 : 17 내지 26% 사이
    연료용 공기 : 10 내지 24% 사이
    오버파이어 공기 : 15 내지 40% 사이
    오프셋 공기 : 5 내지 40% 사이
    의 조성으로 이루어지는 고체연료 연소로 작동 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 오프셋 공기를 상기 노 내로 공급하는 단계는 상기 오프셋 공기를 상기 윈드박스의 최상위 구획, 상기 윈드박스의 최상위 구획의 인접한 위, 및 상기 윈드박스의 최상위 구획의 인접한 아래중 선택된 하나의 위치에서 공급하는 단계를 포함하고, 상기 전체 공기는 하기의 퍼센트(%) 조성 즉,
    일차 공기 : 21 내지 25% 사이
    연료용 공기 : 13 내지 15% 사이
    오버파이어 공기 : 30 내지 50% 사이
    오프셋 공기 : 7 내지 20% 사이
    의 조성으로 이루어지는 고체연료 연소로 작동 방법.
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