KR100448566B1 - 2-Staged swirl circulation nozzle - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 버너 등에 사용되는 압력분무식노즐에 관한 것으로, 중앙 내부에 관통형성된 내부와류실과 연결되는 내부분사공을 갖는 돌출부와 내부 및 외부와류실로 연료를 분기하는 연료분기구를 가지는 주혼합노즐과, 상기 주혼합노즐의 돌출부에 순차적으로 삽입결합되며 그 돌출부 주위의 공간은 외부와류실 및 외부분사공을 이루는 보조혼합노즐 및 분무판과, 상기 주혼합노즐의 배면에 결합되어 내부 및 외부와류실로 연료를 공급하는 연료공급구를 구비한 뒷판으로 구성되며, 상기 연료분기구의 외측으로 연료순환구가 상기 주혼합노즐, 보조혼합노즐 및 뒷판에 각각 구비되어 있어,BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressure spray nozzle for use in a burner, etc., comprising: a main mixing nozzle having a projection having an internal injection hole connected to an internal vortex chamber formed through a central portion thereof and a fuel injection mechanism for branching fuel to the internal and external vortex chambers; And, the insertion portion of the main mixing nozzle is sequentially coupled to the projection space around the projection portion of the auxiliary mixing nozzle and the spray plate forming the outer vortex chamber and the external injection hole, and the inner and outer vortex is coupled to the back of the main mixing nozzle It is composed of a back plate having a fuel supply port for supplying fuel to the fuel outlet, the fuel circulation port is provided on the main mixing nozzle, the auxiliary mixing nozzle and the back plate, respectively, outside the fuel distribution mechanism,
연료를 상기 내부분사공 및 외부분사공으로 분사하여 2중 화염구조를 형성시킴으로서 질소산화물을 저감할 수 있을 뿐 아니라, 상기 연료순환구 외측에 설치된 밸브의 압력을 조절하여 분사되는 연료량과 순환되는 연료량을 조절하여 보일러 부하변동에 따른 연료량의 조절을 용이하게 할 수 있는 2단 와류 순환식노즐에 관한 것이다.By injecting fuel into the internal injection hole and the external injection hole to form a double flame structure, not only can nitrogen oxide be reduced, but also the amount of fuel injected and the amount of fuel circulated by adjusting the pressure of a valve installed outside the fuel circulation port It relates to a two-stage vortex circulation nozzle that can be adjusted to facilitate the adjustment of the fuel amount according to the change in boiler load.
Description
본 발명은 버너 등에 사용되는 압력분무식 노즐에 관한 것으로서, 특히 2중 화염구조를 형성하는 새로운 구조의 2단 와류 순환식노즐에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to pressure spray nozzles for use in burners and the like, and more particularly to a two-stage vortex circulation nozzle of a novel structure forming a double flame structure.
최근의 유류버너의 성능 평가는 환경오염물질인 이른바 질소산화물(NOX)의배출량을 얼마만큼 감소시킬 수 있느냐에 초점이 맞추어져 있다. 유류 연소에서의 질소산화물은 대부분 연소용 공기 중에 포함되어 있는 질소가 고온의 연소분위기에서 과잉산소와 반응하면서 생성되는 열적 질소산화물이다. 이러한 질소산화물은 광화학 스모그를 일으키는 주원인이 된다.Performance of recent oil burners on whether the focus may reduce how much the emission of the so-called nitrogen oxide (NO X) environmental pollutants tailored. Nitrogen oxides in oil combustion are mostly thermal nitrogen oxides produced by the reaction of excess nitrogen in the combustion atmosphere of nitrogen contained in combustion air. These nitrogen oxides are the main cause of photochemical smog.
질소산화물을 저감시키기 위하여 현재 사용되고 있는 기술은 크게 연소방법적 측면에 관한 기술과 노즐구조개선 측면에 관한 기술로 나눠볼 수 있다.The technologies currently used to reduce nitrogen oxides can be broadly divided into techniques related to combustion method and techniques related to nozzle structure improvement.
연소방법적 측면에 관한 기술로는, 연소된 배기가스의 일부를 버너로 유입시켜 연소용 공기와 혼합한 후 연소하는 배기가스 재순환법, 버너에서 연소용 공기와 연료의 혼합특성을 제어함으로써 질소산화물의 생성을 억제시키는 방법 등이 있다.In terms of the combustion method, nitrogen oxides are controlled by injecting a part of the burned exhaust gas into a burner and mixing the combustion air with the combustion air, and controlling the mixing characteristics of the combustion air and fuel in the burner. There is a method for suppressing the production of.
그리고 노즐구조 개선 측면에 관한 기술로는, 연료 분사 및 노즐 구조에 따라 분할화염 및 바이어스(농담) 연소를 통하여 질소산화물을 저감하는 방법 등이 있다.The technique related to the aspect of the nozzle structure improvement includes a method of reducing nitrogen oxide through split flame and bias (quick) combustion according to fuel injection and nozzle structure.
그러나, 배기가스 재순환법과 연소용 공기의 혼합특성을 제어하여 질소산화물을 저감하는 기술들은 버너의 전체적인 구조와 관련된 사항으로서, 질소산화물의 저감 효과는 상당히 크지만 추가적인 설비가 필요하거나 재보수 및 교환에 있어 경제적인 부담이 증가하는 단점이 있다. 반면에 노즐구조를 개선하여 질소산화물을 저감시키는 기술은 설비 추가를 최소화할 수 있어 기존의 유류버너에도 용이하게 적용할 수 있으므로 최근에는 노즐구조 개선에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.However, technologies for reducing nitrogen oxides by controlling the exhaust gas recirculation method and the mixing characteristics of combustion air are related to the overall structure of the burner, and the reduction effect of nitrogen oxides is considerably large, but additional equipment is required or the maintenance and replacement is required. There is a disadvantage in that the economic burden increases. On the other hand, the technology for reducing the nitrogen oxides by improving the nozzle structure can minimize the addition of equipment, so that it can be easily applied to the existing oil burner.
종래에 널리 사용되고 있는 분무노즐의 대표적인 예로서, 도 1에 압력분무노즐(10)이 개시되어 있다.As a representative example of a spray nozzle widely used in the related art, a pressure spray nozzle 10 is disclosed in FIG. 1.
상기 압력분무노즐(10)은 연료공급구(15)로 공급된 연료가 이에 연결된 나선 형상의 다수개의 연료주입구(13)를 통하여 회전력을 보유한 채 와류실(14) 내로 주입되고, 연료분사공(12)으로 분사되어 하나의 화염을 형성하는 1단 와류 압력분무식 노즐이었다.The pressure spray nozzle 10 is injected into the vortex chamber 14 with fuel supplied to the fuel supply port 15 and retaining rotational force through a plurality of spiral fuel inlets 13 connected thereto. It was a one-stage vortex pressure atomizing nozzle sprayed at 12) to form a flame.
이러한 간단한 구조를 갖는 압력분무노즐(10)은 연료주입구(13) 외측에 설치된 펌프(미도시)의 압력을 조절하여 보일러의 부하변동에 따른 연료량을 조절하게 된다. 그러나, 상기의 압력분무노즐에서는 보일러의 부하가 감소할 경우 펌프의 압력을 감소시켜 연료량을 조절하여야 하는데, 펌프의 압력이 임계치 이상의 저압일 경우 연료의 분무상태가 나빠지게 되어 분진이나 질소산화물 등의 환경오염물질이 다량 발생하게 되는 단점이 있었다.The pressure spray nozzle 10 having such a simple structure adjusts the pressure of a pump (not shown) installed outside the fuel injection hole 13 to adjust the fuel amount according to the load change of the boiler. However, in the above pressure spray nozzles, when the load of the boiler decreases, the pressure of the pump must be reduced to control the fuel amount. When the pressure of the pump is lower than the threshold value, the spraying state of the fuel becomes worse, such as dust or nitrogen oxide. There was a disadvantage that a large amount of environmental pollutants are generated.
상기의 단점을 개선하기 위하여 최근에는 압력분무 순환식노즐이 각광을 받고 있다.In order to improve the above disadvantages, the pressure spray circulation nozzle has been in the spotlight recently.
도 2는 그러한 압력분무 순환식노즐(100)의 대표적인 구조를 도시하고 있다.2 shows a representative structure of such a pressure spray circulating nozzle 100.
상기 압력분무 순환식 노즐(100)은 뒷판(150)의 연료공급구(155)로 공급된 연료가 혼합노즐(130)의 배면에 설치된 연료공급구(135) 및 다수개의 나선형상의 연료주입구(133)를 통하여 와류실(134)로 공급되며, 와류실(134)에 공급된 연료 중 일정량은 분무판(110)의 분사공(112)으로 분사되고 나머지 량은 연료공급구(135,155) 외측에 설치된 연료순환구(136,156)를 통하여 순환되는 1단 와류 압력분무 순환식노즐이다.The pressure spray circulation nozzle 100 has a fuel supply port 135 and a plurality of spiral fuel injection holes 133 in which fuel supplied to the fuel supply port 155 of the rear plate 150 is installed on the rear surface of the mixing nozzle 130. Supplied to the vortex chamber 134, a predetermined amount of fuel supplied to the vortex chamber 134 is injected into the injection hole 112 of the spray plate 110, and the remaining amount is installed outside the fuel supply holes 135 and 155. It is a first stage vortex pressure spray circulation nozzle circulated through the fuel circulation ports (136, 156).
이러한, 순환식 1단 노즐은 연료순환구 외측에 설치된 밸브(미도시)의 압력을 조절하여 보일러의 부하변동에 따른 연료량을 조절하므로 연료공급구 외측에 설치된 펌프의 압력을 일정하게 유지할 수 있고, 따라서 보일러 부하가 감소하더라도 연료의 분무상태를 일정하게 유지할 수 있다는 장점이 있다.The first stage circulating nozzle adjusts the pressure of the valve (not shown) installed outside the fuel circulation port to adjust the fuel amount according to the load change of the boiler, so that the pressure of the pump installed outside the fuel supply port can be kept constant. Therefore, there is an advantage that the spray state of the fuel can be kept constant even if the boiler load is reduced.
그러나, 상기한 종래의 유류버너용 1단 와류 압력분무 노즐들은, 액체 연료에서 발생되는 공해물질의 일종인 질소산화물(NOX)을 다량 방출하여 환경을 오염시킨다는 문제점이 있었다.However, the conventional single stage vortex pressure spray nozzles for oil burners have a problem of polluting the environment by releasing a large amount of nitrogen oxide (NO X ), which is a kind of pollutant generated from liquid fuel.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 2중 화염구조를 만들어 줌으로써 질소산화물을 저감시키고, 연료순환구 외측에 설치된 밸브를 통하여 연료량을 조절함으로써 보일러 부하변동에 따른 연료량의 조절을 용이하게 할 수 있는 2단 와류 순환식노즐을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, by reducing the nitrogen oxides by making a double flame structure, by controlling the fuel amount through a valve installed outside the fuel circulation port it is easy to control the fuel amount according to the change in boiler load It is an object of the present invention to provide a two-stage vortex circulation nozzle that can be used.
도 1은 종래의 압력분무노즐의 사시도,1 is a perspective view of a conventional pressure spray nozzle,
도 2는 종래의 1단 압력분무 순환식노즐의 단면구성도,2 is a cross-sectional view of a conventional single-stage pressure spray circulating nozzle;
도 3은 본 발명에 따른 2단 와류 순환식노즐의 전체 단면구성도,Figure 3 is an overall cross-sectional configuration of the two-stage vortex circulation nozzle according to the present invention,
도 4는 본 발명에 따른 주혼합노즐의 정면도, 단면도 및 배면도,4 is a front view, a sectional view and a rear view of the main mixing nozzle according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 뒷판의 정면도 겸 배면도 및 단면도,5 is a front view and a rear view and a cross-sectional view of the back plate according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 보조혼합노즐의 정면도, 단면도 및 배면도,6 is a front view, a sectional view and a rear view of the auxiliary mixing nozzle according to the present invention;
도 7은 본 발명에 따른 2단 와류 순환식노즐의 다른 실시예를 나타내는 전체 단면구성도,Figure 7 is an overall cross-sectional view showing another embodiment of the two-stage vortex circulation nozzle according to the present invention,
도 8은 도 7의 실시예에 따른 2단 와류 순환식노즐에 사용된 순환식뒷판의 정면도, 단면도 및 배면도,8 is a front view, a cross-sectional view and a rear view of the circulation type back plate used in the two-stage vortex circulation nozzle according to the embodiment of FIG.
도 9는 본 발명에 따른 2단 와류 순환식노즐의 또 다른 실시예를 나타내는 전체 단면구성도,Figure 9 is an overall cross-sectional view showing another embodiment of a two-stage vortex circulation nozzle according to the present invention,
도 10은 도 9의 실시예에 따른 2단 와류 순환식노즐에 사용된 순환식주혼합노즐의 정면도, 단면도 및 배면도,10 is a front view, a cross-sectional view and a rear view of the circulating main mixing nozzle used in the two-stage vortex circulation nozzle according to the embodiment of FIG.
도 11은 본 발명에 따른 2단 와류 순환식노즐로부터 발생하는 화염의 형상과 분사공의 형태를 도시한 개략도이다.11 is a schematic view showing the shape of the flame and the shape of the injection hole generated from the two-stage vortex circulation nozzle according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
210...주혼합노즐, 212...내부분사공,210 main mixed nozzle, 212 internal parts,
213...연료주입구, 214...내부와류실,213 fuel inlet, 214 internal whirlpool,
215...외부화염용연료공입공, 216...연료순환구,215 fuel injection for external flames, 216 fuel circulation port,
217...돌출부, 218...연료분기구,217 ... protrusions, 218 ...
220...뒷판, 225...연료공급구,220 back panel, 225 fuel supply port,
226...뒷판 연료순환구, 230...보조혼합노즐,226 ... rear fuel return port, 230 ... auxiliary mixed nozzle,
233...외부화염용연료주입구, 234...외부와류실,233 fuel injection port for external flames, 234 external whirlpool chamber,
235...외부화염용연료공급구, 240...분무판,235 fuel supply port for external flame, 240 spray plate,
242...외부분사공, 247...분무실,242 ... external parts, 247 ... spray room,
320...순환식 뒷판, 324...오목부,320, circulating backplate, 324 ...
329...내부화염용연료순환구, 410...순환식주혼합노즐,329 ... fuel cycle for internal flames, 410 ...
419...내부화염용연료순환구.419 ... Fuel circulators for internal flames.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 2단 와류 순환식노즐은,In order to achieve the above object, the two-stage vortex circulation nozzle of the present invention,
중앙 내부에 관통형성된 내부와류실과 연결되는 내부분사공을 갖는 돌출부와, 상기 내부와류실 외주면의 원주방향을 따라 상기 내부와류실의 외측에 일정 간격으로 형성된 외부화염용연료공입공 및 상기 내부와류실에 그 외주면의 접선방향으로 다수개 연결된 연료주입구에 각각 연결된 연료분기구와 상기 연료분기구의 외측에 상기 원주방향을 따라 일정 간격으로 형성된 다수의 연료순환구를 가지며 상기 돌출부로부터 연장되어 있는 몸체부를 구비하는 주혼합노즐;A projection having an internal injection hole connected to the inner vortex chamber formed through the center, and an external flame fuel injection hole and the internal vortex chamber formed at regular intervals on the outside of the inner vortex chamber along the circumferential direction of the outer vortex chamber outer circumferential surface. A body portion extending from the protruding portion having fuel fuel outlets connected to a plurality of fuel inlets connected in a tangential direction of the outer circumferential surface thereof, and a plurality of fuel circulation ports formed at regular intervals along the circumferential direction on the outside of the fuel injection mechanism; Main mixing nozzle provided;
상기 주혼합노즐의 연료순환구 및 연료분기구에 각각 연결되는 뒷판 연료순환구와 연료공급구를 가지며, 상기 주혼합노즐의 배면에 결합되는 뒷판;A back plate having a back plate fuel circulation port and a fuel supply port respectively connected to the fuel circulation port and the fuel distributor of the main mixing nozzle, the back plate being coupled to the rear surface of the main mixing nozzle;
상기 주혼합노즐의 돌출부가 삽입되는 외부와류실을 그 중심부에 구비하여 주혼합노즐의 돌출부 측에 결합되며, 상기 주혼합노즐의 연료순환구 및 외부화염용연료공입공과 각각 연결되는 연료순환구 및 외부화염용연료공급구와, 상기 외부와류실에 그 외주면의 접선방향으로 다수개 연결되며 다른 일측은 상기 외부화염용연료공급구에 연결되는 연료주입구를 가지는 보조혼합노즐;The outer vortex chamber into which the protrusion of the main mixing nozzle is inserted is provided at the center thereof, and is coupled to the protrusion side of the main mixing nozzle, and the fuel circulating port connected to the fuel circulation port and the external flame fuel injection hole of the main mixing nozzle, respectively. And an auxiliary mixing nozzle having an external flame fuel supply port and a plurality of fuel injection ports connected to the outer vortex chamber in a tangential direction of the outer circumferential surface thereof, and the other side of which is connected to the external flame fuel supply port;
상기 주혼합노즐의 돌출부가 삽입되는 외부분사공을 그 중심부에 구비하여 상기 보조혼합노즐과 함께 주혼합노즐의 돌출부 측에 결합되는 분무판을 포함하여 구성되어 있다.And a spray plate coupled to the protruding portion of the main mixing nozzle together with the auxiliary mixing nozzle at the center thereof with an external injection hole into which the protruding portion of the main mixing nozzle is inserted.
상기 내부분사공과 외부분사공의 분사각은 서로 다른 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 내부분사공이 외부분사공보다 돌출되어 있는 것이 좋다.Preferably, the injection angles of the internal injection hole and the external injection hole are different from each other, and more preferably, the internal injection hole protrudes more than the external injection hole.
상기 보조혼합노즐의 외부와류실 전단부의 내주면은 돌출부 쪽으로 돌출되어 있는 것이 바람직하다.The inner circumferential surface of the outer turbulence chamber front end of the auxiliary mixing nozzle preferably protrudes toward the protrusion.
한편, 상기 뒷판은 그 정면 중앙에 주혼합노즐의 내부와류실과 연결되는 오목부를 가지고, 상기 오목부와 뒷판 연료순환구를 연결하는 내부화염용 연료순환구가 형성되어 있는 순환식뒷판인 것이 바람직하다.On the other hand, the back plate is preferably a circulating back plate having a recess connected to the inner vortex chamber of the main mixing nozzle at the front center thereof, and the fuel circulation port for the internal flame connecting the recess and the back plate fuel circulation port is formed. .
그리고, 상기 주혼합노즐도 내부와류실과 연료순환구를 연결하는 내부화염용연료순환구가 형성되어 있는 순환식주혼합노즐인 것이 좋다.The main mixing nozzle may also be a circulating main mixing nozzle having an internal flame recirculating fuel connection port connecting the inner vortex chamber and the fuel circulation port.
상기 분무판은 그 외부분사공 양측에 오목부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.Preferably, the spray plate is provided with recesses on both sides of the external injection hole.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 2단 와류 순환식노즐(200)의 전체 단면구성도이고, 도 4 및 도 6은 각각 본 발명에 따른 주혼합노즐(210), 보조혼합노즐(230)의 정면도, 단면도 및 배면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 뒷판(220)의 정면도 겸 배면도와 단면도이고, 도 11은 본 발명에 따른 2단 와류 순환식노즐(200)로부터 발생하는 화염의 형상과 분사공의 형태를 도시한 개략도이다.3 is an overall cross-sectional view of the two-stage vortex circulation nozzle 200 according to the present invention, and FIGS. 4 and 6 are front views of the main mixing nozzle 210 and the auxiliary mixing nozzle 230 according to the present invention, respectively. 5 is a front view and a rear view of the back plate 220 according to the present invention, and FIG. 11 is a shape of a flame generated from the two-stage vortex circulation nozzle 200 according to the present invention. It is a schematic diagram which shows the shape of the injection hole.
도 3에서 돌출부(217)를 구비한 주혼합노즐(210)의 배면에는 뒷판(220)이, 주혼합노즐의 돌출부 측에는 보조혼합노즐(230)과 분무판(240)이 주혼합노즐의 돌출부에 삽입결합되어 있다. 이하, 각각의 구성을 설명하기로 한다.In FIG. 3, a back plate 220 is provided at the rear of the main mixing nozzle 210 having the protrusion 217, and an auxiliary mixing nozzle 230 and a spray plate 240 are provided at the protrusion of the main mixing nozzle at the protruding side of the main mixing nozzle. It is inserted and coupled. Hereinafter, each configuration will be described.
도 4에 도시된 바와 같이, 주혼합노즐(210)은 그 정면 중심으로 돌출부(217)가 형성되어 있고, 상기 돌출부(217)의 내부공간은 주혼합노즐(210)의 몸체부(211) 중심으로 연장되어 주혼합노즐(210)의 배면부까지 관통형성되는 내부와류실(214)을 형성한다.As shown in FIG. 4, the main mixing nozzle 210 has a protrusion 217 formed at the front center thereof, and the inner space of the protrusion 217 is the center of the body portion 211 of the main mixing nozzle 210. Extends to form an inner vortex chamber 214 that penetrates to the rear surface of the main mixing nozzle 210.
상기 내부와류실(214)의 형태는 전체적으로 원추형을 이루거나, 또는 도 4와 같이 돌출부는 원통형이고 주혼합노즐(210)의 몸체 내부공간 부분은 원추형이 되거나, 또는 상술한 도 2의 종래의 1단 압력분무 순환식노즐과 같이 전단의 원추형 공간과 후단의 원통형공간이 합쳐진 것과 같은 형태를 가질 수도 있다. 요컨대, 공급되는 연료가 와류 가능하도록 그 단면이 원형의 형태를 가지는 것이 바람직하다.The inner vortex chamber 214 has a conical shape as a whole, or as shown in FIG. 4, the protrusion is cylindrical and the inner space portion of the body of the main mixing nozzle 210 is conical, or the conventional 1 of FIG. 2 described above. However, it may have the same shape as the conical space at the front end and the cylindrical space at the rear end, like the pressure spray circulation nozzle. In short, it is preferable that the cross section has a circular shape so that the fuel supplied can be vortexed.
상기 돌출부(217)의 전단에는 상기 내부와류실(214)과 연결되는 내부분사공(212)이 형성되어 있다. 상기 돌출부(217)의 반대쪽, 즉 주혼합노즐(10) 배면 측의 내부와류실(214) 외주면 둘레와 일정간격 이격되어 동심원 형태의 연료분기구(218)가 형성되어 있다,An inner injection hole 212 connected to the inner vortex chamber 214 is formed at the front end of the protrusion 217. The convex fuel distributor 218 is formed on the opposite side of the protrusion 217, that is, spaced apart from the periphery of the outer circumferential surface of the inner vortex chamber 214 on the rear side of the main mixing nozzle 10.
상기 연료분기구(218)에는 그 동심원의 원주 방향(또는 내부와류실 외주면의 원주방향)을 따라 일정간격 이격되어 다수개 형성된 외부화염용연료공입공(215)과, 내부와류실(214)에 연결되는 연료주입구(213)가 연결된다.The fuel injection mechanism 218 is spaced apart at regular intervals along the circumferential direction of the concentric circle (or the circumferential direction of the outer circumferential surface of the inner vortex chamber) and formed in the plurality of external flame fuel injection holes 215 and the inner vortex chamber 214. The fuel inlet 213 to be connected is connected.
상기 외부화염용연료공입공(215)은 돌출부(217) 방향으로 관통형성되어 있고, 상기 연료주입구(213)는 상기 내부와류실(214)에 그 외주면의 접선방향으로 다수개 연결되며 다수개의 연료주입구(213)는 나선 형상을 이룬다.The external flame fuel injection hole 215 is formed through the protrusion 217, the fuel inlet 213 is connected to the inner vortex chamber 214 in the tangential direction of the outer peripheral surface and a plurality of fuel The injection port 213 forms a spiral shape.
상기 연료분기구(218) 및 외부화염용연료공입공(215)의 외측에는 연료순환구(216)가 상기 연료분기구 동심원의 원주방향(또는 내부와류실 외주면의 원주방향)으로 일정간격 이격되어 다수개 형성된다.On the outside of the fuel injection mechanism 218 and the external fuel injection hole 215, a fuel circulation port 216 is spaced apart at regular intervals in the circumferential direction of the fuel injection mechanism concentric circle (or the circumferential direction of the outer circumferential surface of the inner vortex chamber). A plurality is formed.
도 5를 참조하면, 상기 뒷판(220)은 상기 주혼합노즐의 연료순환구(216) 및 연료분기구(218)에 각각 연결되는 뒷판 연료순환구(226)와 연료공급구(225)를 가지고 있다.Referring to FIG. 5, the back plate 220 has a back plate fuel circulation port 226 and a fuel supply port 225 respectively connected to the fuel circulation port 216 and the fuel distributor 218 of the main mixing nozzle. have.
상기 연료공급구(225)는 상기 연료분기구 동심원의 원주방향을 따라 일정간격 이격되어 형성되거나, 도 5와 같이, 원형 단면을 등분하여 각 단면에 동일개수 만큼씩 형성시킬 수도 있다.The fuel supply holes 225 may be formed to be spaced apart at regular intervals along the circumferential direction of the concentric circle of the fuel distributor, or as shown in FIG.
도 6에 도시된 바와 같이, 보조혼합노즐(230)은 그 중심부에주혼합노즐(210)의 돌출부(217)가 삽입되는 관통공이 형성되어 있어 상기 돌출부와 관통공 사이의 공간은 외부와류실(234)을 형성한다. 보조혼합노즐(230)의 배면부에는 상기 주혼합노즐의 외부화염용연료공입공(215)에 연결되는 동심원 형태의 외부화염용연료공급구(235)가 형성되어 있고, 그와 연결되는 다수개의 연료주입구(233)가 상기 외부와류실(234)에 그 외주면의 접선방향으로 다수개 연결되어 있다. 상기 외부화염용연료공급구(235)의 외측으로는 연료순환구(236)가 상기 동심원의 원주방향으로 일정간격 이격되어 다수개 형성되어 있다.As shown in FIG. 6, the auxiliary mixing nozzle 230 has a through hole in which the protrusion 217 of the main mixing nozzle 210 is inserted in the center thereof, so that the space between the protrusion and the through hole is an external vortex chamber ( 234). The rear portion of the auxiliary mixing nozzle 230 is formed with a concentric circular external fuel supply port 235 connected to the external flame fuel injection hole 215 of the main mixing nozzle, a plurality of fuels connected thereto A plurality of injection holes 233 are connected to the outer vortex chamber 234 in the tangential direction of the outer circumferential surface thereof. A plurality of fuel circulation holes 236 are spaced apart at regular intervals in the circumferential direction of the concentric circles to the outside of the external flame fuel supply port 235.
도 3에서, 상기 주혼합노즐의 돌출부가 삽입되는 외부분사공(242)을 그 중심부에 구비한 분무판(240)이 보조혼합노즐(230)과 결합되어 있는 것이 도시되어 있다. 상기 분무판(240)과 보조혼합노즐(230) 및 주혼합노즐의 돌출부(217) 사이 공간은 분무실(247)을 형성한다. 상기 분무실(247), 외부와류실(234) 및 외부분사공(242)은 모두 연결되어 있다.In FIG. 3, it is illustrated that the spray plate 240 having the central injection nozzle 242 into which the protrusion of the main mixing nozzle is inserted at its center is coupled with the auxiliary mixing nozzle 230. The space between the spray plate 240, the auxiliary mixing nozzle 230, and the protrusion 217 of the main mixing nozzle forms a spray chamber 247. The spray chamber 247, the outer vortex chamber 234, and the external injection hole 242 are all connected.
도 3 및 도 11을 참고하여, 본 발명의 구성에 따른 작용을 설명하기로 한다.3 and 11, the operation according to the configuration of the present invention will be described.
본 발명에 있어서, 연료는 상기 뒷판(220)의 연료공급구(225)로 주입되어 주혼합노즐(210)의 연료분기구(218)에서 외부화염용연료공입공(215)과 주혼합노즐의 연료주입구(213)로 분기된다. 외부화염용연료공입공(215)으로 공급된 연료는 보조혼합노즐(230)의 외부화염용연료공급구(235) 및 그에 연결된 연료주입구(233)를 거쳐 외부와류실(234)로 공급되고, 주혼합노즐(210)의 연료주입구(213)로 분기된 연료는 내부와류실(214)로 공급된다.In the present invention, the fuel is injected into the fuel supply port 225 of the back plate 220, the fuel injection hole 215 of the external flame fuel injection hole 215 and the main mixing nozzle of the main mixing nozzle 210 It is branched to the fuel inlet 213. Fuel supplied to the external flame fuel injection hole 215 is supplied to the external vortex chamber 234 via the external flame fuel supply port 235 of the auxiliary mixing nozzle 230 and the fuel injection port 233 connected thereto, The fuel branched to the fuel inlet 213 of the main mixing nozzle 210 is supplied to the internal swirl chamber 214.
내부와류실(214)로 공급된 연료는 내부분사공(212)으로 분사된다. 외부와류실(234)로 공급된 연료는 외부와류실의 출구측에서 다시 외부분사공(242)으로 분사되는 연료와 순환되는 연료로 분기되며, 순환되는 연료는 분무실(247)을 거쳐서 보조혼합노즐, 주혼합노즐, 뒷판의 연료순환구(236,216,226)를 거쳐 노즐 외부의 탱크(미도시)로 배출된다.The fuel supplied to the internal swirl chamber 214 is injected into the internal injection hole 212. The fuel supplied to the outer vortex chamber 234 branches into the fuel injected into the external injection hole 242 and the circulated fuel at the outlet side of the outer vortex chamber, and the circulated fuel is submixed through the spray chamber 247. It is discharged to a tank (not shown) outside the nozzle via the nozzle, the main mixing nozzle, and the fuel circulation ports 236, 216, 226 of the back plate.
상기 주혼합노즐의 연료주입구(213)와 보조혼합노즐의 연료주입구(233)는 상기 내부 및 외부와류실(214,234) 외주면의 접선방향으로 다수개가 나선형상을 이루며 연결되어 있기 때문에, 공급되는 연료가 나선 진행방향으로 회전력을 보유하게 된다.Since the fuel inlet 213 of the main mixing nozzle and the fuel inlet 233 of the auxiliary mixing nozzle are connected in a tangential direction to the circumferential direction of the outer circumferential surfaces of the inner and outer vortex chambers 214 and 234, the supplied fuel is supplied. It holds the rotational force in the spiral running direction.
따라서, 내부 및 외부와류실(214,234)로 공급되어 내부 및 외부분사공(212,242)으로 분사되는 연료는 선회속도와 축방향속도를 가지게 되므로, 내부 및 외부와류실(214,234)에서 와류를 일으켜, 도 11에 도시된 바와 같이, 원추상의 화염을 형성하게 된다.Therefore, the fuel supplied to the inner and outer vortex chambers 214 and 234 and injected into the inner and outer injection holes 212 and 242 has a turning speed and an axial speed, thus causing vortices in the inner and outer vortex chambers 214 and 234. As shown in Fig. 11, a conical flame is formed.
도 3에 도시된 바와 같이, 외부분사공(242)의 직경은 상대적으로 내부분사공(212)의 직경보다 크며, 내부분사공(212)으로부터는 내부화염(나)이, 외부분사공(242)으로부터는 외부화염(가)이 형성된다.As shown in FIG. 3, the diameter of the external injection hole 242 is relatively larger than the diameter of the internal injection hole 212, and the internal flame (B) from the internal injection hole 212 is the external injection hole 242. ), External flame (a) is formed.
상술한 바와 같이, 유류 연소에서의 질소산화물은 대부분 연소용 공기 중에 포함되어 있는 질소가 고온의 연소분위기에서 과잉산소와 반응하면서 생성되는 열적 질소산화물이므로, 질소산화물의 저감을 위해서는 연료과잉, 공기부족의 상태를 만들어주어야 할 필요가 있다. 본 발명에서는 외부화염(가)에 의하여 내부화염(나)의 연소에 필요한 공기를 차단시켜 내부화염(나)의 분위기를 연료과잉 상태로 만들어 줌으로써 내부화염(나)의 연소시 발생할 수 있는 열적 질소산화물의 양을 저감시키게 되는 것이다.As described above, nitrogen oxides in oil combustion are mostly thermal nitrogen oxides produced by reaction of excess nitrogen contained in combustion air with excess oxygen in a high temperature combustion atmosphere. You need to create the state of. In the present invention, by blocking the air necessary for the combustion of the internal flame (b) by the external flame (a) to make the atmosphere of the internal flame (b) to the excess fuel state thermal nitrogen that can occur during the combustion of the internal flame (b) The amount of oxide is reduced.
그리고, 연료과잉 상태의 연소에 의해 발생되는 불완전연소물질이나 중간생성물은 외부화염의 연소로 발생하는 연소공기나 질소산화물과 화학반응하여 완전연소 또는 질소산화물의 환원이 이루어지므로 추가적인 질소산화물의 발생없이 완전연소하게 되어 분진 등의 발생을 줄일 수 있게 된다.The incomplete combustion material or intermediate product generated by the combustion of the fuel excess state is chemically reacted with combustion air or nitrogen oxides generated by the combustion of external flame, and thus, the complete combustion or reduction of nitrogen oxides is carried out without generating additional nitrogen oxides. It can be completely burned to reduce the occurrence of dust and the like.
본 발명에서는, 내부, 외부분사공(212,242)의 직경 차이와 분무압력의 차이로 인하여 자연스럽게 내부화염(나) 및 외부화염(가)의 분사각은 차이가 나게 되므로, 분할화염을 형성하여 질소산화물 저감효과를 얻을 수 있다.In the present invention, the injection angle of the internal flame (b) and the external flame (a) is naturally different due to the difference in diameter and spray pressure of the internal and external injection holes (212,242), forming a split flame to form nitrogen oxides Reduction effect can be obtained.
한편, 보일러 부하변동에 따른 내부화염용연료, 외부화염용연료와 순환량의 조절은 연료순환구(216,22,236) 출구측의 압력, 즉 탱크와 연료순환구 사이에 설치된 밸브(미도시)측의 압력과 외부와류실(234) 및 분무실(247), 내부와류실(214)과의 압력 차이를 조절함으로써 이루어진다. 본 발명에서 유로의 형상과 단면적은 결정되어 있으므로, 연료의 순환량과 분사량은 내,외부와류실(214,234) 및 분무실(247)과 순환구 출구측의 압력 차이에 따라 결정되기 때문이다.On the other hand, the control of the internal flame fuel, the external flame fuel and the circulation amount according to the change in the boiler load is the pressure at the outlet of the fuel circulation ports 216, 22, 236, that is, the valve (not shown) installed between the tank and the fuel circulation port. The pressure difference between the outer vortex chamber 234, the spray chamber 247, and the inner vortex chamber 214 is adjusted. Since the shape and the cross-sectional area of the flow path are determined in the present invention, the amount of fuel circulated and the amount of injection are determined by the pressure difference between the inner and outer vortex chambers 214 and 234 and the spray chamber 247 and the outlet port outlet.
상기 외부분사공(242)의 분사각을 내부분사공(212)보다 크게 하여, 양 분사공의 분사각을 다르게 하면, 도 11과 같이 보다 확실하게 외부화염(가)과 내부화염(나)이 구분되어 내부화염(나)의 연소에 필요한 공기를 확실하게 차단할 수 있게 되고, 따라서, 내부화염(나)의 연소로 인한 질소산화물의 양을 더욱 더 줄일 수 있게 되므로, 양 분사공의 분사각을 다르게 하는 것이 바람직하다.When the injection angle of the external injection hole 242 is made larger than the internal injection hole 212, and the injection angles of both injection holes are different, the external flame (A) and the internal flame (B) are more reliably shown in FIG. As a result, it is possible to reliably block the air necessary for the combustion of the internal flames (B), and thus to further reduce the amount of nitrogen oxides due to the combustion of the internal flames (B). It is desirable to do differently.
또한, 내부분사공(212)를 외부분사공(242)보다 약간 더 앞으로 돌출시키면 양 화염의 분리효과는 더욱 확실하게 되고 내부화염(나)과 외부화염(가)이 혼합되는 경향을 줄일 수 있어, 질소산화물 저감 효과는 더욱 좋아지므로 도 3과 같이 내부분사공(212)을 외부분사공(242)보다 돌출시키는 것이 좋다.In addition, when the inner injection hole 212 protrudes slightly forward than the outer injection hole 242, the separation effect of both flames is more sure and can reduce the tendency of the internal flame (b) and the external flame (a) is mixed. Since the nitrogen oxide reduction effect is further improved, it is preferable to protrude the internal injection hole 212 than the external injection hole 242 as shown in FIG. 3.
상기 보조혼합노즐(230)의 외부와류실 전단부의 내주면은 돌출부(16) 쪽으로 돌출되어 있는 것이 바람직한데, 이는 내주면 전단부의 돌출부분과 주혼합노즐의 돌출부(217) 사이가 보다 좁은 유로를 형성하므로, 외부와류실(234)에서 와류된 연료의 흐름이 더욱 빨라지고, 외부분사공(242)으로의 분출량과 상기 연료순환구(236)로의 순환량이 더욱 확실하게 분기될 수 있기 때문이다.It is preferable that the inner circumferential surface of the outer swirl chamber front end of the auxiliary mixing nozzle 230 protrudes toward the protruding portion 16. Since the protruding portion of the front end of the inner circumferential surface and the protrusion 217 of the main mixing nozzle form a narrower flow path, This is because the flow of fuel vortexed in the outer vortex chamber 234 is faster, and the amount of ejection to the external injection hole 242 and the amount of circulation to the fuel circulation port 236 can be more surely branched.
한편, 외부와류실(234)에서 분기되어 나온 연료가 분무실(247)의 오목부의 형상을 따라 흘러서 연료순환구(236,216,226)로 흐르도록 하기 위하여 상기 분무판(240)은 그 외부분사공(242) 양측으로 오목부를 가지는 것이 바람직하다.On the other hand, in order to allow the fuel branched from the outer vortex chamber 234 to flow along the concave portion of the spray chamber 247 to flow to the fuel circulation ports 236, 216, 226, the spray plate 240 has its outer spray hole 242. It is preferable to have recesses on both sides.
이하 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 7은 본 발명에 따른 2단 와류 순환식노즐의 다른 실시예를 나타내는 전체 단면구성도이고, 도 8은 도 7의 실시예에 따른 2단 와류 순환식노즐(300)에 사용된 순환식뒷판(320)의 정면도, 단면도 및 배면도이다.7 is an overall cross-sectional view showing another embodiment of the two-stage vortex circulation nozzle according to the present invention, Figure 8 is a circulating back plate used in the two-stage vortex circulation nozzle 300 according to the embodiment of FIG. Front, sectional, and back views of 320 are shown.
본 실시예에서, 상기 순환식뒷판(300)은 그 정면 중앙에 주혼합노즐(310)의 내부와류실(314)과 연결되는 오목부(324)와, 상기 오목부와 뒷판 연료순환구(326)를 연결하는 내부화염용연료순환구(329)를 가지고 있다. 상기 내부화염용연료순환구는 연료공급구(325)와는 연결되어 있지 않다.In this embodiment, the circulation back plate 300 has a recess 324 connected to the inner vortex chamber 314 of the main mixing nozzle 310 at the front center thereof, and the recess and the back plate fuel circulation port 326. It has a fuel circulation port (329) for the internal flame connecting (). The internal fuel circulation port is not connected to the fuel supply port 325.
본 실시예는 연료분기구(318)에서 분기되어 내부와류실(314)로 공급된 연료가 내부분사공(312)으로 분사되는 연료와 순환되는 연료로 다시 분기되는 것이며, 이를 통하여 외부화염용연료 뿐만 아니라 내부화염용연료의 양도 동시에 조절가능하게 된다.In this embodiment, the fuel branched from the fuel injection mechanism 318 and supplied to the inner swirl chamber 314 is branched back into the fuel injected into the internal injection hole 312 and the fuel circulated. In addition, the amount of fuel for internal flames can be controlled at the same time.
도 9는 본 발명에 따른 2단 와류 순환식노즐의 또 다른 실시예를 나타내는 전체 단면구성도이고, 도 10은 도 9의 실시예에 따른 2단 와류 순환식노즐(400)에 사용된 순환식주혼합노즐(410)의 정면도, 단면도 및 배면도이다.9 is an overall cross-sectional view showing another embodiment of the two-stage vortex circulation nozzle according to the present invention, Figure 10 is a circulating column used in the two-stage vortex circulation nozzle 400 according to the embodiment of FIG. Front, sectional and back views of the mixing nozzle 410 are shown.
본 실시예에서는, 상기 내부화염용연료순환구가 순환식뒷판이 아닌 주혼합노즐에 형성되어 있다. 도 9 및 도 10에서, 상기 내부화염용연료순환구(419)는 외부화염용연료공입공(415)이나 연료주입구(413)와는 연결되어 있지 않으며, 연료순환구(416)에 대응되어 다수개가 내부와류실(414)에 연결되어 있다.In this embodiment, the internal flame fuel circulation port is formed in the main mixing nozzle instead of the circulation type back plate. 9 and 10, the internal flame fuel outlet 419 is not connected to the external flame fuel inlet 415 or the fuel inlet 413, and a plurality of fuel inlets 416 correspond to the fuel circulation port 416. It is connected to the internal vortex chamber 414.
본 발명에서 외부화염용연료만 순환시켜 연료량을 조절하는 경우에는, 보일러 부하변동에 따른 연료량의 조절에는 한계가 있다. 특히 보일러 부하변동에 따라 연료순환구(416,426,436)로의 순환량을 증가시키고 외부분사공(412)으로의 분사량을 감소시킬 경우에는 외부화염(가)이 약해지게 되고, 따라서, 내부화염(나)에는 보다 많은 공기가 공급되게 되어 질소산화물이 증가하게 되는 단점이 있다.In the present invention, in the case of controlling the fuel amount by circulating only the external flame fuel, there is a limit to the adjustment of the fuel amount according to the change in boiler load. In particular, when the amount of circulation to the fuel circulation ports 416, 426, 436 is increased and the amount of injection to the external injection hole 412 is reduced according to the change in the boiler load, the external flame (A) becomes weaker. There is a disadvantage in that a lot of air is supplied to increase the nitrogen oxides.
따라서, 내부화염용연료순환구(319,419)를 주혼합노즐(410) 또는 뒷판(310)에 설치하여 내부화염용연료 및 외부화염용연료를 동시에 조절함으로써, 질소산화물 저감 효과를 양호하게 유지하고 보일러 부하변동에 따른 연료량 조절을 더욱 용이하게 하는 상기 도 7및 도 9의 실시예가 더욱 바람직하다.Therefore, the internal flame fuel outlets 319 and 419 are installed in the main mixing nozzle 410 or the back plate 310 to simultaneously control the internal flame fuel and the external flame fuel, thereby maintaining a good nitrogen oxide reduction effect and maintaining the boiler. Further preferred is the embodiment of FIGS. 7 and 9 above which makes it easier to adjust the fuel amount according to the load variation.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 2단 와류 순환식 노즐은, 노즐구조를 개선하여 2중 화염구조를 형성시킴으로써 질소산화물을 저감하여 환경오염의 소지를 줄일 수 있을 뿐 아니라, 추가적인 설비의 제공이 없이 노즐구조의 개선만으로 질소산화물을 저감할 수 있어, 보다 경제적인 유류버너를 제작할 수 있다는 효과가 있다.As described above, the two-stage vortex circulating nozzle of the present invention can improve the nozzle structure to form a double flame structure to reduce nitrogen oxides, thereby reducing the possibility of environmental pollution, and providing additional equipment. Without this, it is possible to reduce nitrogen oxides only by improving the nozzle structure, thereby producing an oil burner more economically.
또한, 본 발명은 연료순환구와 내부화염용연료순환구를 설치하고, 연료순환구 외측에 설치된 밸브의 압력과 내,외부와류실 및 분무실의 압력차를 조절하여 분사되는 연료량과 순환되는 연료량을 조절함으로써, 보일러 부하변동에 따라 필요한 연료의 양을 용이하게 조절할 수 있고, 낮은 보일러 부하에서도 분무상태를 일정하게 유지할 수 있어 환경오염물질 배출을 줄일 수 있다는 효과가 있다.In addition, the present invention is provided with a fuel circulation port and a fuel circulation port for the internal flame, by adjusting the pressure difference of the valve installed outside the fuel circulation port and the pressure difference between the internal and external vortex chamber and the spray chamber, the amount of fuel injected and the amount of fuel circulated By adjusting, it is possible to easily adjust the amount of fuel required according to the change in boiler load, it is possible to maintain a constant spray state even at low boiler load has the effect of reducing the emission of environmental pollutants.
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