KR100537700B1 - 미분탄 연소 버너 및 그에 의한 연소 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 질화물(NOx)의 발생이 적고 연소재 내의 미연소 탄소가 적은 미분탄 연소 버너 및 그에 의한 연소 방법을 제공하는 데 있다.
공기 및 미분탄의 혼합 유체를 분사하는 미분탄 노즐(10) 및 공기를 분사하는 공기 노즐(11)이 제공된 미분탄 연소 버너에 의한 연소 방법에서, 상술된 미분탄 연소 버너에 의해 형성된 연소 화염은 화염의 방사상 중심부에서 1 이하의 가스상 공기비의 영역과, 버너 제트 포트의 근처에 상기 구역의 외부에 1을 초과하는 가스상 공기비의 영역과, 화염의 하류에 1 이하의 가스상 공기비의 영역을 형성한다.

Description

미분탄 연소 버너 및 그에 의한 연소 방법 {PULVERIZED COAL COMBUSTION BURNER AND COMBUSTION METHOD THEREBY}
본 발명은 미분탄 연소 버너 및 그에 의한 연소 방법에 관한 것으로, 특히 미분탄을 공압으로 이송 및 연소하는 미분탄 연소 버너를 이용한 연소 방법에 관한 것이다.
지금까지, 통상 사용된 이러한 종류의 미분탄 연소 버너에서, 연소중 질화물(NOx)의 존재는 큰 문제점이다. 특히, 가스 연료 및 액체 연료와 비교하여 탄은 많은 양의 질소를 가진다. 따라서, 가스 연료 또는 액체 연료의 연소의 경우 보다 미분탄의 연소에 의해 발생되는 NOx를 감소시키는 것은 더욱 어려운 일이다.
미분탄 연소에 의해 생성된 NOx는 탄에 포함되어 있는 산화 질소에 의해 생성된 거의 모든 NOx, 소위 연료 NOx(fuel NOx)이다. 연료 NOx를 감소시키기 위하여, 다양한 버너 구조 및 연소 방법이 연구되어 왔다.
연소 방법의 하나로서, 화염 내의 저 산소 농도 영역을 형성하고 산소 농도가 낮을 때 활성화되는 NOx의 환원 반응을 이용하는 방법이 있다. 예를 들어, 일본 특허 출원 제1-305206호, 일본 특허 출원 제3-211304호, 일본 특허 출원 제9-170714호, 일본 특허 출원 제3-110308호 등은 저 산소 농도 분위기의 화염(환원염)을 생성하고 탄을 완전히 태우는 방법과 노즐의 중심에서 탄을 공압으로 이송하기 위한 연료 노즐과 연료 노즐의 외부에 배열된 공기 분사 노즐을 갖는 구조를 개시하고 있다. 즉, 이러한 방법에서, 저 산소 농도의 영역은 화염의 내부에 형성되어, NOx의 환원 반응은 환원염 영역에서 진행되고, 화염 내에서 발생되는 NOx의 양은 작게 되도록 억제된다.
더욱이, 일본 특허 출원 제3-211304호, 일본 특허 출원 제9-170714호 및 일본 특허 출원 제3-110308호는 미분탄 노즐의 선단에서 화염 안정 링 또는 장애물을 구비함으로써 미분탄 노즐의 선단의 하류측에서 재순환 유동의 형성을 개시한다. 즉, 고온의 가스가 재순환 유동의 내에 있기 때문에 미분탄의 점화가 진행되고 화염의 안정화는 높아질 수 있다.
통상적으로, 탄의 점화성이 다른 연료보다 좋지않기 때문에 비록 전술된 다양한 방법이 사용되어도 탄의 점화성을 높이기는 어렵다. 따라서, 탄의 연소에서, 산소의 소비는 진행하지 않고 환원 영역은 형성되기 어렵다. 환원 영역을 형성하기 위하여 미분탄 노즐 부근의 공기 노즐로부터 분사된 공기 및 연료의 혼합을 억제할 필요가 있다. 따라서, 지금까지는 통상, 연료의 혼합은 와류 유동으로 공기 노즐로부터 공급될 공기를 공급함으로써 억제된다. 그러나, 강한 와류가 공기에 부여될 때, 공기 및 연료의 혼합은 원심력으로 인해 버너로부터 분리된 [버너 스로트(throat)의 직경의 3배 이상인] 하류 부분에서는 진행하지 않아서 완전 연소를 달성하기 어렵다. 따라서, 이러한 종류의 미분탄 연소에서, NOx가 발생하기 쉽고 미연소 탄소가 미분탄의 연소재에 남아 있는 문제점이 있다.
본 발명은 전술된 문제의 관점에서 이루어지고, 본 발명의 목적은 NOx의 발생 량을 작게 하고 미분탄의 연소재 내에 남아있는 타지 않은 탄소를 작게 하는 미분탄 연소 버너와 미분탄 연소 버너에 의한 연소 방법을 구비하는 것이다.
본 발명은 미분탄과 공기의 혼합물을 분사하는 미분탄 노즐과, 상기 미분탄 노즐을 둘러싸기 위해 상기 미분탄 노즐의 외주에 제공된 공기 분사용 공기 노즐을 구비한 미분탄 연소 버너에 의한 연소 방법에 의하여 상기 목적을 구하는바, 상기 미분탄 버너에 의해 형성된 연소 화염은 화염의 반경방향 중앙 부분에 형성된 1 이하의 가스상 공기비를 갖는 영역과, 상기 미분탄 연소 버너의 분사 포트 주변의 영역 외부에 형성된 1 이상의 가스상 공기비를 갖는 영역과, 하류측에서 상기 화염 내부에 형성된 1 이하의 가스상 공기비를 갖는 영역을 갖는다.
더욱이, 미분탄과 공기의 혼합물을 분사하기 위한 미분탄 노즐과, 상기 미분탄 노즐을 둘러싸기 위해 상기 미분탄 노즐의 외부 원주 부분에 배치된 공기 분사용 공기 노즐을 구비한 미분탄 연소 버너에 의한 연소 방법에 있어서, 본 발명은 미분탄 혼합물 유체는 상기 미분탄 노즐로부터 직선류로 분사하도록 공급되며, 공기가 30° 내지 50°의 각도로 상기 미분탄 노즐로부터 상기 미분탄 노즐의 중앙축에 대해서 분리되는 방향으로 와류 계수(swirl number)가 0.8 이하인 약한 와류나 와류 없는 직선류로 상기 공기 노즐로부터 분사되고, 상기 공기 노즐로부터 공급된 공기의 분사 속도는 상기 미분탄 노즐로부터 공급된 미분탄 혼합물 유체의 분사 속도보다 크게 된다.
더욱이, 이 경우에 있어서, 공기 노즐로부터 분사된 공기의 분사 속도 대 혼합 유체의 분사 속도의 비는 2:1과 3:1 사이의 영역에 있다.
또한, 미분탄과 공기의 혼합물 분사용 미분탄 노즐과 상기 미분탄 노즐을 둘러싸기 위해 상기 미분탄 노즐의 외주에 제공된 공기 분사용 공기 노즐을 갖는 미분탄 연소 버너와, 상기 미분탄 연소 노즐의 하류측에 배치되어 2단계 연소를 수행하도록 형성되어 제2 연소 공기 공급용 공기 공급 수단을 갖는 미분탄 연소 버너가 구비된 미분탄 연소 버너에 의한 연소 방법에 있어서, 상기 방법은 상기 미분탄 노즐로부터 공급된 연료의 완전 연소에 필요한 공기량보다 작은 공기량이 상기 공기 노즐로부터 공급되고, 이와 같이 공급이 부족한 공기량은 상기 공기 공급 수단으로부터 공급되고, 상기 제2 연소 공기와 혼합되기 전에 상기 미분탄 연소 버너에 의해 형성된 연소 화염은 반경방향으로 중앙 부분에 형성된 가스상 공기비가 1 이하인 영역과 상기 미분탄 연소 버너의 분사 포트 주위의 영역 외부에 형성된 가스상 공기비가 1 이상인 영역과 하류측에서 상기 화염 내부에 형성된 가스상 공기비가 1 이하인 영역을 갖도록 만들어진다.
또한, 미분탄과 공기의 혼합물을 분출하기 위한 미분탄 노즐 및 미분탄 노즐을 둘러싸도록 미분탄 노즐의 외주에 구비된 공기 분사를 위한 공기 노즐을 갖는 미분탄 연소 버너와, 미분탄 노즐의 하류측에 배열되어 제2 연소 공기를 공급하고 2단계의 연소를 수행하도록 형성된 공기 공급 수단이 구비된 미분탄 연소 버너에 의한 연소 방법에서, 이 방법은 미분탄 노즐로부터 공급되는 연료의 완전 연소에 필요한 공기의 양보다 적은 양의 공기가 공기 노즐로부터 공급되는 단계와, 미분탄 혼합물 유체가 미분탄 노즐로부터 직선류로 분사되도록 공급되는 단계와, 공기 노즐로부터 공급된 부족한 공기 공급량이 공기 공급 수단으로부터 공급되는 단계와, 미분탄 노즐의 중심축에 대해서 30°내지 50°의 각도로 미분탄 노즐로부터 분리되는 방향으로 와류 계수가 0.8 이하인 약한 와류나 와류 없는 직선류로 공기 노즐로부터 공기가 분사되는 단계를 포함하며, 공기 노즐로부터 분사하도록 공급된 공기의 분사 속도는 미분탄 노즐로부터 공급된 미분탄 혼합물 유체의 분사 속도보다 크게 된다.
또한, 미분탄과 공기의 혼합물을 분출시키기 위한 미분탄 노즐과 미분탄 노즐을 둘러싸도록 미분탄 노즐의 외주에 배열된 공기 분사를 위한 공기 노즐이 구비된 미분탄 연소 버너에서, 본 발명은, 직선류로 미분탄 혼합 유체를 분사 및 공급하도록 하기 위하여 미분탄 노즐이 형성되고, 미분탄 노즐의 중심축에 30°내지 50°의 각도로 미분탄 노즐로부터 분리되는 방향으로 와류 계수가 0.8 이하인 약한 와류나 와류 없는 직선류로 공기 노즐로부터 공기를 분사하도록 분사 노즐이 형성되며, 공기의 분사 속도는 미분탄 노즐로부터 공급된 미분탄 혼합 유체의 분사 속도보다 크도록 형성되도록 제조된다.
또한, 미분탄과 공기의 혼합물을 분출시키기 위한 미분탄 노즐과 미분탄 노즐을 둘러싸도록 미분탄 노즐의 외주에 배열된 공기 분사를 위한 공기 노즐이 구비된 미분탄 연소 버너에서, 미분탄 노즐의 중심축에 대해서 30°내지 50°의 각도를 갖고 분사 공기를 외향으로 유동하도록 안내하는 분사 공기 안내판이 공기 노즐의 공기 분사 출구부에 구비된다.
또한, 이 경우, 분사 공기 안내판의 하류측 단부는 공기 노즐의 외주 벽의 스로트부의 연장선 상에 또는 연장선보다 방사상 외측에 위치되도록 형성된다. 또한, 안내판의 공기 유로측 벽은 공기 유동을 위해 매끄럽게 만곡된 벽 표면에 형성된다.
또한, 본 발명은, 1차 공기와 미분탄의 혼합물을 분사하기 위한 미분탄 노즐과, 미분탄 노즐의 외주에 각각 나란하게 집중식으로 배열된 2차 공기 분사를 위한 2차 공기 노즐과, 3차 공기 분사를 위한 3차 공기 노즐을 포함하는 미분탄 연소 버너에 있어서, 1차 공기와 미분탄의 혼합 유체를 직선류로 분사하고 공급하도록 미분탄 노즐이 형성되고, 와류 계수가 0.8 이하인 약한 와류나 와류없는 직선류로 3차 공기를 분사하도록 3차 공기 노즐이 형성되고, 미분탄 노즐의 중심축에 30°내지 50°의 각도로 3차 공기를 분사하도록 공기 분사 출구부가 형성되며, 공기의 분사 속도가 미분탄 노즐로부터 공급된 미분탄 혼합 유체의 분사 속도보다 크도록 형성된다.
즉, 미분탄 연소 버너를 구비하거나 또는 상술한 바와 같이 형성된 연소 방법에서, 상술한 미분탄 연소 버너에 의해 형성된 연소 화염은 버너의 분사 포트 근처에서 화염의 방사상 중심부에 형성된 1 이하의 가스상 공기비의 영역과 이 영역의 외측에 형성된 1 이상의 가스상 공기 영역을 가져서, 산소가 미분탄 화염의 중심부에서 연소 반응에 의해 소모되고 저산소 농도의 환원염이 형성된다. 연료의 농도는 환원염의 방사상 외측에서 낮기 때문에, 산소의 소모는 진행하지 않고 고산소 농도의 산화염이 형성된다. 또한, 연소는 1 이하의 가스상 공기비의 균일 공기비 영역 및 2.0 이하의 가스상 공기비의 변이 영역이 하류측의 화염 내에 형성되고, 화염의 중심부를 유동하는 미분탄과 공기 노즐로부터 분사된 공기가 화염 후단계부에서 서로 혼합된다. 산소 소모는 환원염 및 산화염의 화염 전단계에서 진행하기 때문에, 저산소 농도의 환원염은 화염 후단계부로 방사상으로 확산되며, 따라서, 대부분의 미분탄은 환원 영역을 통과해서, 화염 전단계부에서 화염의 산화에 의해 발생하는 NOx는 환원되고, 또한, 공기 분포는 균일하게 되고, 아주 낮은 가스상 공기비의 영역이 형성되지 않기 때문에, 연소 반응은 진행되고, 연소 효율을 개선하고 연소 재에서 연소되지 않은 탄소를 저감시킬 수 있다.
<제1 실시예 >
이하에 도1 및 도2를 참조해서 본 발명의 제1 실시예를 설명하기로 한다. 도1은 본 발명의 제1 실시예의 미분탄 연소 버너의 개략도이고, 도2는 도1에 도시된 미분탄 연소 버너와 비교하기 위한 종래의 버너를 도시한 개략도이다.
참조 번호 10은 미분탄을 공압으로 전달하기 위한 미분탄 노즐을 나타내며, 노즐의 상류측은 도시되지 않은 전달 도관에 연결되어 있다. 참조 번호 11은 미분탄 노즐(10)의 외측에 구비된 공기 노즐이고, 참조 번호 12는 미분탄 연소 버너로부터 분사된 미분탄 및 공기의 연소를 위한 노(盧) 공간을 나타낸다. 화살표 13은 미분탄 노즐(10)로부터 분사된 미분탄의 흐름을 나타내고 화살표 14는 공기 노즐(11)로부터 분사된 공기의 흐름을 나타낸다. 참조 번호 99는 연소를 돕기 위해 마련된 오일 건(gun)을 나타낸다.
본 제1 실시예에 있어서는, 버너로부터 공급되는 공기량이 미분탄의 완전 연소를 수행하기 위해 필요한 공기량보다 약간 더 적게 되고 필요한 공기의 잔량이 하류측에서 공급되는 방법(2단계 연소법)이 수행된다. 참조 번호 19는 이를 위한 공기 공급 수단 즉 2 단계 연소용 공기 노즐을 나타내고, 참조 번호 20은 이 공기 노즐로부터 공급되는 공기 흐름을 나타낸다. 참조 번호 18은 버너로부터 공급되는 2 단계 연소 공기 및 미분탄의 연소 영역을 나타낸다.
본 실시예에서, 공기 노즐로부터 분사된 공기는 버너로부터 분사된 다음에, 화염의 전단계부에서 화염의 중앙으로부터 분리되어 유동한 다음에, 화염의 후단계부에서 (버너 노즐 출구로부터 버너 스로트 직경의 3배 거리 이상만큼 긴 별도 위치에서) 화염의 중앙 쪽으로 유동한다. 따라서, 공기 노즐로부터 분사된 공기와 화염의 중앙에서 유동하는 미분탄의 혼합이 화염 전단계부에서 억제되고, 점화 영역(15)의 하류측에서 산소가 연소 반응에 의해 미분탄 화염의 중앙부에서 소모되어 저 산소 농도의 환원염(17)이 형성된다.
또한, 산소의 소모는 환원염(17)의 방사상 외측에서의 저 연료 농도로 인해 진행되지 않으므로, 고산소 농도의 산화염(16)이 형성된다. 또한, 화염의 후단계부에서 공기 노즐로부터 분사된 공기와 화염 중앙부에서 유동하는 미분탄의 혼합으로 인해 화염 후단계부에서 저산소 농도의 환원염을 방사상으로 확산시키는데, 이는 산소 소모가 환원염과 산화염으로 이루어진 화염 전단계부에서 진행하기 때문이다.
본 발명에 있어서, 화염의 방사상 방향은 화살표(13)를 직각으로 횡단하는 방향을 의미하며, 이 화살표는 미분탄 유동 방향을 나타낸다. 이것은 버너의 방사상 방향으로의 화염 팽창 방향이다.
이러한 방식으로, 공기 노즐로부터 분사된 공기의 유동을 화염 전단계부에서 중심축으로부터 분리시킨 다음에 화염 후단계부에서 중앙에서 유동하는 미분탄과 혼합시키기 위해서, 공기는 직선류 또는 와류 계수(swirl number)가 0.8 이하인 약한 와류가 되도록 미분탄 노즐의 중심축에 대해서 30°내지 50°의 각도로 미분탄 노즐로부터 분리되는 방향으로 분사된다. 여기서, 와류 계수는 이하의 등식으로부터 얻어질 수 있다.
와류 계수 〓 (와류 방향의 운동량) ÷ (축방향 운동량 × 스로트 외경)
도1에 도시된 제1 실시예와 비교해서, 도2에 도시된 종래의 미분탄 버너에 있어서는 공기가 0.8 이상의 와류 계수의 강한 와류력에 의해 소용돌이친 와류 유동으로 공기 노즐(11)로부터 분사되므로, 분사된 후의 공기는 중앙으로부터 분리되어 유동하며 화염 후단계부에서도 중앙부와 혼합되지 않는다. 따라서, 화염은 화염 후단계부에서도 화염 중앙부의 환원염(17)과 그 외측의 산화염(16)으로 분리된다.
도3에는 노 출구에서의 공기량과 미분탄량의 비(횡축)와 NOx 의 농도(종축)간의 관계에 대한 시험 결과가 도시되어 있다. 곡선 P는 종래의 미분탄 버너의 성능을 나타내며, 곡선 Q는 도1에 도시된 본 실시예의 미분탄 연소 버너의 성능을 나타낸다. 이 선도로부터 명백한 바와 같이 본 발명의 미분탄 연소 버너는 공기비의 크기에 상관없이 종래의 버너와 비교해서 상당히 낮은 NOX 발생비를 갖는다.
산화염(16)과 환원염(17)이 서로 분리된 형태로 유동하는 종래의 버너에 있어서는, NOX의 환원 반응이 화염 중앙부의 환원염에서 진행하며 NOX 배출은 소량이다. 그러나, NOX가 환원염의 방사상 외측으로 확산되는 산화염에서 발생하기 때문에 전체 화염으로부터의 NOX 배출량은 커지게 된다. 또한, 환원염에서 가스상 공기비(실제 공기량과 미분탄으로부터 방출되는 가스상 성분의 완전 연소를 수행하기 위해 필요한 공기량간의 비)가 너무 낮은 경우 예컨대 0.6인 경우에는, 연소 반응이 지연되고, 이에 의해 비연소 물질이 증대하며, 연소 재 속의 비연소 탄소의 증대로 인해 연소 효율을 감소시켜 연소재의 효과적인 사용에 장애가 될 염려가 있다.
제1 실시예에서와 같이, 버너로부터 공급된 공기량이 미분탄의 완전 연소를 위해 요구되는 것보다 작게되어 필요한 공기의 잔량이 하류측에서 공급되는 방법(2단계 연소 방법)의 경우에 미분탄의 연소는 진행되지 않기 때문에 2 단계 연소를 위해 공기와 혼합하는 부분에서 생성되는 NOx가 증가한다.
이에 반하여, 본 발명의 이전 실시예에서, 환원염은 화염 후단계 부분에서 방사상 방향으로 확산되어 대부분의 미분탄이 환원 영역을 통과함으로써, 화염 전단계 부분의 산화염에서 발생된 NOx는 감소한다. 더욱이, 종래의 버너와 비교되는 바와 같이, 공기 분배가 균일하게 이루어지기 때문에, 가스상 공기비가 극히 낮은 영역은 형성되지 않는다. 따라서, 연소 반응은 도2에서 도시된 종래의 버너의 예에 비해 더 많이 진행하고, 연소 효율은 개선되고 연소 재 안의 비연소 탄소는 감소된다. 더욱이, 미분탄의 연소 반응은 2 단계 연소를 위한 공기와 혼합되기 전에 진행하기 때문에, 2단계 연소를 위한 공기와의 혼합에 의해 생성되는 NOx는 작아진다.
<제2 실시예 >
도4는 본 발명의 제2 실시예를 나타낸 미분탄 버너의 개략도이다. 도5는 도4에서 도시된 미분탄 버너와의 비교를 위해 도시한 종래의 버너의 개략도이다. 본 발명의 제2 실시예는 도4를 참조하여 이하에 서술한다.
도4에서, 공기 노즐은 2개의 2차 공기 노즐(32)과 3차 공기 노즐(33)로 분리된다. 여기에서, 2차 공기 노즐(32)은 미분탄 노즐(10)과 3차 공기 노즐(33) 사이의 이격 공간을 제공하는 역할을 한다. 미분탄 노즐과 3차 공기 노즐이 서로 격리된 경우에, 버너는 연소에 의해 손상되고 2차 공기가 2차 공기 노즐(32)로부터 유동하지 않을 때는 사용될 수 없다. 따라서, 2차 공기는 냉각 가스로서 2차 공기 노즐(32)로부터 유동된다. 2차 공기량은 3차 공기량의 1/3이 될 정도면 충분하다. 후술될 안내판(21)을 따라 2차 공기를 유동시키고 미분탄 노즐(10)로부터 상기 2차 공기를 이격시키기 위해 일부 장치는 화염 안정 링(31)의 형태를 취한다. 즉, 화염 안정 링(31)의 선단부는 방사상 외향으로 연장된다. 더욱이, 벤추리(24) 및 스핀들형 장애물(25)은 미분탄 노즐(10)의 중앙 부분에 구비된다. 미분탄은 장애물(25)을 따라 외주를 향해 유동하기 때문에, 미분탄의 농도는 화염 안정 링(31)의 근처에서 상승하고, 이로써 미분탄은 화염 안정 링(31)의 근처에서 조기 점화되고 환원염(17)의 영역은 확장된다. 더욱이, 도4에서 도시된 본 실시예는 종래의 버너와 다르고 3차 공기 노즐(33)의 출구의 미분탄 노즐측에서의 벽에 안내판(21)이 제공된다.
이 안내판(21)에 의해 스로트 부분(22)에서 미분탄 노즐의 중심축과 평행하게 유동하는 3차 공기의 방향이 방사상 외향 방향으로 만곡된다. 노즐의 중심축에 대한 안내판(21)의 경사각(34)은 30°내지 50°로 설정된다. 따라서, 3차 공기는 미분탄 노즐의 중심축에 대해 30°내지 50°의 각도로 버너로부터 분사된다.
3차 공기가 3차 공기 노즐로부터 분출된 다음에, 공기는 화살표(14)로 도시된 바와 같이, 화염 전방 부분에서 화염의 중심으로부터 분리되어 유동하고, (버너의 스로트 직경의 3배의 길이를 가지는 버너 노즐 출구로부터 분리하는 부분에서) 화염 후단계 부분에서 화염 중심을 향해 유동한다. 이러한 방식으로, 화염 전단계 부분에서, 3차 공기 노즐로부터 분출되는 3차 공기와 화염의 중심에서 유동하는 미분탄의 혼합 과정 없이, 산소는 미분탄 화염의 중심 부분에서의 연소 반응에 의해 소모되고, 점화 영역(15)의 하류측에서 저 산소 농도의 환원염(17)이 형성된다.
더욱이, 산소 소모는 환원염(17)의 방사상의 외측에서 저연료 농도로 인해 진행되지 않기 때문에, 고 산소 농도의 산화염(16)이 형성된다. 더욱이, 3차 공기 노즐(33)로부터 분사된 3차 공기와 화염의 중심 부분에서 유동하는 미분탄은 화염 후단계 부분에서 혼합된다. 이때, 산소 소모는 환원염(17)과 산화염(16)으로 이루어진 화염 전단계 부분에서 진행하였기 때문에, 저 산소 농도의 환원염은 화염 후단계 위치에서 방사상 방향으로 확산한다.
환원염은 화염 후단계 부분의 화염에서 방사상으로 확산되기 때문에, 미분탄의 대부분은 환원 영역을 통과하므로 화염 전단계의 산화염에 의해 생성되는 NOx는 감소한다.
더욱이, 종래의 버너와 비교해보면, 공기의 분배는 균일하여 최저 가스상 공기비의 영역은 형성되지 않는다. 따라서, 연소 반응이 진행되어 도5에서의 종래 버너에서 보다 더 많이 연소 효율의 개선 및 연소 재에서의 비연소 탄소의 감소가 이루어진다. 더욱이, 미분탄의 연소 반응은 2 단계 연소 공기와 혼합하기 전에 진행되기 때문에, 2 단계 연소 공기와의 혼합에 의해 생성되는 NOx는 작아진다.
이러한 방식으로, 화염 전단계 부분에서 중심축으로부터 분리하고 화염 후단계에서의 중심부에서 유동하는 미분탄과 혼합하도록 3차 공기 노즐로부터 3차 공기를 유동시키기 위해, 미분탄 노즐의 중심축에 대해 30° 내지 50°의 각도로 전술된 3차 공기를 분사하고, 직선류나 약한 와류로 3차 공기를 공급하는 것이 바람직하다. 이로써, 3차 공기의 원심력이 작기 때문에, 미분탄과의 혼합은 화염 후단계 부분에서 촉진된다.
더욱이, 미분탄 노즐로부터 분사된 미분탄 유동보다 더 빠른 속도로 3차 공기를 분출하는 것이 바람직하다. 이때, 3차 공기 유동의 운동량은 미분탄 유동의 운동량보다 크므로, 3차 공기의 분사 방향이 미분탄 유동에 의해 영향을 받게 하는 것이 어려워진다. 따라서, 버너 근처에서 3차 공기와 미분탄을 혼합하는 것이 억제된다.
또한, 도4에 도시된 제2 실시예서와 같이, 안내판(21)은 미분탄 노즐의 중심축과 평행한 유동 경로를 갖는 스로트 부분(22)의 외주벽의 연장선보다 더욱 외측으로 방사상으로 연장되는 것이 바람직하다. 미분탄 유동 및 그 분사 방향과 평행한 3차 공기 유동은 스로트 부분 내의 안내판(21)에 의해 변경된다. 그러나, 안내판이 도6에 도시된 바와 같이 짧은 경우, 화살표(34)로 도시된 바와 같이 안내판에 의해 변경되지 않는 유동 방향이 형성됨으로써, 유동은 버너에 근접한 위치에서 미분탄 유동과 혼합되기 쉬워진다. 이와 같은 구성에 의해, 3차 공기와 미분탄이 점화 시기에 혼합되고, 화염 온도가 낮아져 점화가 지연됨으로써, 환원 영역이 형성되기 어려워지고, 노 출구에서의 NOx 농도는 증가된다.
또한, 공기 노즐이 본 실시예에서와 같이 복수의 공기 노즐로 방사상으로 분리된 경우, 공기 분사율이 각 공기 노즐에 따라 변경될 수 있으므로, 연소재 중의 NOx 배출량과 불연소 탄소는 공기와 미분탄의 혼합 위치와 혼합율을 조정함으로써 적절하게 만들 수 있다.
<제3 실시예 >
도7은 본 발명의 제3 실시예를 도시하는 미분탄 버너의 노즐 부분의 확대도이다. 본 실시예에 있어서, 안내판(21)은 미분탄 노즐측 상에 3차 공기 노즐(33)의 출구 벽에 마련된다. 안내판의 3차 공기 노즐 측에서의 유동 경로는 3차 공기 유동에 대하여 만곡면을 가져서 유동 경로가 완만하게 변하도록 형성된다. 또한, 도8에는 다른 미분탄 노즐 부분의 확대도가 제3 실시예로서 설명되기 위해 도시되었다.
도8에 있어서, 3차 공기 노즐에서 흐르는 3차 공기 유동로는 안내판(21)에 의해 만곡되어 있으며, 유동이 지연되는 지연 영역(35)은 스로트 부분과 안내판 사이의 접속부에 형성된다. 안내판(21)은 노 내에서의 화염으로부터의 복사에 의해 온도가 상승된다. 안내판(21)은 그 안에서 흐르는 공기의 대류 열전달과 안내판을 구성하는 재료의 열전도에 의해 냉각된다. 지연 영역(35)이 형성되면, 지연 영역 내에서의 대류 열전달이 감소되어, 안내판의 온도가 증가하고 연소 손상 가능성이 높아진다.
지연 영역은 도7에 도시된 바와 같이 유동로를 완만하게 하여 형성되지 않는다. 이때, 안내판(21)은 공기 유동의 대류 열전달에 의해 냉각될 수 있다. 또한, 안내판과 스로트 부분 사이에 있는 접속부의 구조적인 부재가 두꺼워지기 때문에, 구조적인 부재의 열전도가 더 커지게 되므로, 안내판의 온도 상승이 억제되고 그 내구성도 향상될 수 있다.
<제4 실시예 >
도9는 본 발명의 제4 실시예를 도시하는 미분탄 버너의 개략도이다. 또한, 도10은 노 측에서 취한 도9에 도시된 미분탄 버너의 전면도이다. 도9에 있어서, 참조 번호 10은 그 상류측이 도시되지 않았으나 이송관과 접속되는, 미분탄을 공압으로 이송하기 위한 미분탄 버너를 가리킨다. 참조 번호 11은 미분탄 버너를 둘러싸도록 구비된 공기 노즐을 가리킨다. 미분탄 노즐(10)은 복수의 노즐로 분할되며 공기 노즐 또한 복수의 공기 노즐로 분할될 수 있다.
또한, 참조 번호 12는 버너로부터 분사되는 미분탄과 공기의 연소를 위한 노 공간을 가리킨다. 화살표(13)는 미분탄 노즐로부터 분사되는 미분탄의 흐름을 나타내며, 화살표 14는 공기 노즐로부터 분사되는 공기의 흐름을 나타낸다. 또한, 이 실시예에 있어서, 버너로부터 분사되는 공기량이 미분탄의 완전 연소에 필요한 공기량보다 약간 적게 만들어지고, 필요한 나머지 공기량은 하류측에서 공급되는 방법(2 단계 연소 방법)이 사용된다. 참조 번호 19는 제2 연소 공기용 공기 노즐을 가리키며, 화살표 20은 2 단계 연소 공기 유동을 가리킨다. 참조 번호 18은 제2 연소 공기와 버너로부터 공급되는 미분탄의 연소 영역을 가리킨다.
본 실시예에 있어서, 공기 노즐로부터 분사되는 공기는 화염 전단계 부분의 중심으로부터 분리되어 유동한 다음, 버너로부터 분사된 후에, (버너 스로트 직경의 3배의 거리로 버너 출구로부터 이격된 위치에서) 화염 후단계 부분의 화염의 중심쪽으로 유동한다. 그러므로, 공기 노즐로부터 분사되는 공기와 화염의 중심에서 유동하는 미분탄의 혼합은 화염 전단계 부분에서 억제되고, 점화 영역(15)의 하류측에서 산소는 미분탄 화염의 중앙부에서의 연소 반응에 의해 소비되어 저 산소 농도 환원염(17)이 형성된다.
또한, 산소 농도가 낮기 때문에 산소 소비는 환원염(17)의 방사상 외측까지 진행하지 않으므로, 산소 농도가 높은 산화염(16)이 형성된다. 또한, 화염 후단계 부분에서, 공기 노즐로부터 분사된 공기와 화염의 중앙부에서 유동하는 미분탄이 혼합되면, 산소 소비가 환원염과 산화염으로 구성된 화염 전단계 부분으로 진행되었으므로, 산소 농도가 낮은 환원염은 화염 후단계 부분에서 반경 방향으로 퍼진다.
이러한 방식으로, 공기 노즐로부터 분사되는 공기를 화염 전단계 부분에서 중심축으로부터 분리되도록 유동시켜서 화염 후단계 부분의 중심에서 유동하는 미분탄과 혼합시키기 위해서 전술한 공기가 미분탄 노즐의 중심축에 대하여 30 °내지 50 °의 각도로 분사된다.
도9에 도시된 실시예에서, 화염 후단계 부분에서 방사상으로 확산되는 환원염은 화염 내측에서 확산된다. 따라서, 대부분의 미분탄이 환원 영역을 통과하기 때문에 화염 전단계의 산화염에 의해 발생된 NOx도 환원된다. 또한, 공기의 분포가 종래의 버너에 비해서 균일해지게 되어 극도로 낮은 가스상 공기비의 영역이 형성되지 않는다. 따라서, 연소 반응이 진행되면 연소 효율이 개선되서 연소 재에서 미연소 탄소가 감소된다. 또한, 미분탄의 연소 반응이 제2 단계의 연소 공기와 혼합되기 전에 진행되기 때문에 제2 단계의 연소 공기와의 혼합에 의해 발생하는 NOx가 적어지게 된다.
＜제5 실시예 ＞
도11은 제5 실시예를 도시한 것으로 미분탄 버너를 노 측에서 본 정면도이다. 도11에 도시된 미분탄 버너의 선 A-A 단면도는 도1과 같다. 이 실시예의 공기 노즐은 다수의 공기 노즐(11)로 이루어지고 미분탄 노즐(10)을 둘러싸도록 이 노즐(10) 주위에 마련되어 있다. 각 노즐(11)의 노의 출구는 미분탄 노즐의 중심 축에 대하여 30°내지 50°의 각도로 경사져 있으며, 미분탄 노즐의 중심 축에 대하여 30°내지 50°의 각도로 공기 노즐(11)로부터 분사된다.
본 실시예에서, 공기 노즐(11)로부터 분사된 공기는 화살표(14)에 도시된 것처럼 버너로부터 분사된 후에 화염 전단계부의 중심으로부터 분리되도록 유동하여 (버너의 스로트 직경의 3배 되는 거리만큼 버너 출구로부터 이격된 위치인) 화염 후단계 부분의 화염의 중심 쪽으로 유동한다. 따라서, 공기 노즐(11)로부터 분사된 공기와 화염의 중심에서 유동하는 미분탄의 혼합은 화염 전단계부에서 억제되고, 점화 영역(15)의 하류측에서 산소는 미분탄 화염의 중심부에서의 연소 반응에 의해 소비되고, 저 산소 농도의 환원염(17)이 형성된다.
또한, 저 산소 농도로 인해 환원염(17)의 방사상 외측에서 산소 소비가 일어나지 않기 때문에, 높은 산소 농도의 산화염(16)이 형성된다. 또한, 화염 후단계부에서 공기 노즐로부터 분사된 공기와 화염의 중심부에서 유동하는 미분탄이 혼합되면, 환원염 및 산화염으로 이루어진 화염 전단계부에서 산소 소비가 일어나기 때문에 저 산소 농도의 환원염이 화염 후단계부에서 방사상으로 확산된다.
이러한 방식에서, 화염 전단계부에서 중심 축으로부터 분리되도록 공기 노즐로부터 분사된 공기를 유동시키고 이를 화염 후단계 부분의 중심에서 유동하는 미분탄과 혼합시키기 위하여, 상기 공기는 미분탄 노즐의 중심 축에 대하여 30 °내지 50 °의 각도로 분사된다.
따라서, 대부분의 미분탄이 환원 영역을 통과하기 때문에 화염 전단계부의 산화염에 의해 발생된 NOx도 환원된다. 또한, 공기가 미분탄 노즐의 중심 축에 대하여 30 °미만의 각도로 공기 노즐(11)로부터 분사되는 경우에 비해서 공기의 분포가 균일해지게 되어서 극도로 낮은 가스상 공기비의 영역이 형성되지 않는다. 따라서, 연소 반응이 진행되면 연소 효율의 개선 및 연소 재에서의 미연소 탄소의 감소가 일어난다. 또한, 미분탄의 연소 반응이 2단계의 연소 공기와 혼합되기 전에 진행되기 때문에 2단계의 연소 공기와의 혼합에 의해 발생하는 NOx가 적어지게 된다.
＜제6 실시예 ＞
도12a 및 도12b는 종래의 버너와 본 발명의 실시예에 의한 미분탄 노의 내부에서의 가스 분포를 비교 도시한다. 여기서, 가스상 공기비는 가스 농도 분포로서 도시되어 있다. 전술된 바와 같이 가스상 공기비는 실제 공기량과 미분탄으로부터 가스로서 배출된 성분의 완전 연소에 필요한 공기와 비이다. 1 이하인 가스상 공기비의 영역은 낮은 산소 농도의 환원염을 나타내고, 1 이상의 영역은 산화염을 나타낸다. 가스상 공기비는 가스 성분의 농도와 각 성분의 완전 연소에 필요한 산소 원자수 및 가스 성분에 실제로 포함된 산소 원자수로부터 각 성분의 양을 얻음으로써 계산된다.
도12a 및 도12b는 원통형 노의 중심 축을 따라 취한 단면도를 각각 도시한다. 도12a 및 도12b 각각의 하부측과, 상부측 및 우측은 중심 축과 노 벽과 노 출구를 각각 나타낸다. 미분탄 버너는 도12a 및 도12b에서 노의 좌측에 장착되고, 제2 연소 공기용 공기 주입구는 미분탄 버너로부터 약 6 m 하류에서 노 측벽에 마련된다.
도12a는 도13a에 도시된 종래의 미분탄 버너가 사용된 경우의 가스상 공기비의 분포를 도시하고, 도12b는 도13b에 도시된 본 발명의 미분탄 버너가 사용된 경우의 가스상 공기비의 분포를 도시한다.
도12a 및 도13a에 도시된 종래의 미분탄 버너에서는 강한 와류가 버너의 공기 노즐로부터 분사된 공기에 부여되고, 공기는 도12a의 화살표로 도시된 것처럼 중심 축으로부터 이격되게 측벽에 근접하게 유동한다. 따라서, 버너로부터 이 버너에서 6 m 이격된 위치까지의 영역에서의 가스상 공기비는 측벽의 인접부에서의 1 이상인 산화염 및 중심 축에 근접한 1 미만의 환원염으로 분리된다.
이와 달리, 도12b 및 도13b에 도시된 상기 실시예의 미분탄 버너에서는 버너의 공기 노즐로부터 분사된 공기가 종래의 버너에 비해 약한 와류가 부여되고, 미분탄 노즐의 중심 축에 대하여 30 °내지 50 °의 각도에서 미분탄 노즐로부터 이격되는 방향으로 분사된다. 따라서, 도12b의 화살표로 도시된 것처럼 공기 노즐로부터 분사된 공기는 (버너로부터 이 버너에서 3 m 이격된 위치까지의 영역인) 버너에 근접한 중심 축으로부터 분리되도록 유동하여 상기 영역의 하류측의 중심 축 쪽으로 유동한다. 그러므로, 1 이하의 가스상 공기비를 갖는 환원염 영역은 화염 하류측의 노 내부, 즉 2단계 연소 공기용 분사 입구 이전의 영역으로 반경방향으로 퍼진다.
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따라서, 미분탄의 대부분이 환원 영역을 통과하기 때문에 화염 전단계의 산화염에 의해 발생된 NOx도 감소된다. 더욱이, 공기 분포는 도12a에 도시된 같이 종래의 버너에 비해 균일하게 되며, 그 결과 아주 낮은 가스상 공기비를 갖는 영역이 형성되지 않는다. 따라서, 연소 반응이 진행하면, 연소 효율이 향상되고 연소 내 내에서 미연소 탄소가 감소된다. 또한, 미분탄의 연소 감소가 2 단계 연소 공기와 혼합되기 전에 진행되기 때문에 제2 연소 공기와의 혼합에 의해 발생되는 NOx가 작아진다.
전술한 바와 같이, 미분탄 연소 버너 또는 연소 방법에 의해 공기는 공기 노즐로부터 분사되어 미분탄 노즐의 중앙축에 대해 외주 방향(미분탄 노즐로부터 분리되는 방향)으로 유동하게 된다. 이와 같이 분사된 공기는 화염의 전단계 부분의 중앙으로부터 분리되도록 유동한 다음, 화염의 후단계 부분(버너 스로트 직경의 3배 이상의 거리로 버너 노즐 출구로부터 분리된 위치)에서 화염의 중앙을 향해 유동한다.
또한, 점화 영역의 하류에서, 산소는 미분탄 화염의 중앙 부분에서 연소 반응에 의해 소비되고, 낮은 산소 농도를 갖는 환원염이 형성된다. 더욱이, 저 산소 농도 때문에 산소 소비가 환원염의 반경방향 외측으로 진행되지 않기 때문에, 높은 산소 농도를 갖는 산화염이 형성된다. 더욱이, 화염 후단계 부분에서, 공기 노즐로부터 분사된 공기와 화염의 중앙 부분에서 유동하는 미분탄이 혼합될 때, 산소 소비가 환원염 및 산화염으로 구성된 화염 전단계 부분 내에서 진행하기 때문에, 저 산소 농도를 갖는 환원염은 화염 후단계 부분에서 반경방향으로 퍼진다.
따라서, 미분탄의 대부분이 환원 영역을 통과하기 때문에, 화염 전단계의 산화염에 의해 발생되는 NOx도 감소되고 공기 분포가 균일하게 되어 극히 낮은 가스상 공기비를 갖는 영역은 형성되지 않는다. 그러므로, 연소 반응이 진행되면, 연소 효율을 향상시킬 수 있으며 연소 재 내의 미연소 탄소가 감소될 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 질화물(NOx)의 발생이 작고 연소 회분 내의 미연 탄소가 작게 되는 미분탄 연소 버너와 이 버너에 의한 연소 방법이 효과적으로 달성될 수 있다.
도1은 본 발명의 미분탄 연소 버너의 실시예의 수직 측단면도.
도2는 종래의 미분탄 연소 버너의 수직 측단면도.
도3은 본 발명의 미분탄 연소 버너 및 종래의 미분탄 연소 버너에 의한 시험 결과를 도시한 다이어그램.
도4는 본 발명의 미분탄 연소 버너의 다른 실시예의 수직 측단면도.
도5는 종래의 미분탄 연소 버너의 수직 측단면도.
도6은 종래의 미분탄 연소 버너의 수직 측단면도.
도7은 본 발명의 미분탄 연소 버너의 다른 실시예의 주요부의 확대 측면도.
도8은 본 발명의 미분탄 연소 버너의 다른 실시예의 주요부의 확대 측면도.
도9는 본 발명의 미분탄 연소 버너의 다른 실시예의 주요부의 수직 단면도.
도10은 도9의 미분탄 연소 버너의 정면도.
도11은 본 발명의 미분탄 연소 버너의 다른 실시예의 주요부의 정면도.
도12a 및 도12b는 각각 가스상 공기비 분포 선도.
도13a 및 도13b는 종래의 미분탄 연소 버너의 수직 측단면도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 미분탄 노즐
11 : 공기 노즐
15 : 점화 영역
16 : 산화염
17 : 환원염
21 : 안내판
31 : 화염 안정 링
32 : 2차 공기 노즐

Claims (9)

  1. 미분탄과 공기의 혼합물을 분사하기 위한 미분탄 노즐과 상기 미분탄 노즐을 둘러싸도록 상기 미분탄 노즐의 외주에 배치되어 공기를 분사하는 공기 노즐이 제공된 미분탄 연소 버너에 있어서,
    상기 미분탄 노즐은 직선류로 미분탄 혼합물 유체를 분사 공급하도록 형성되며,
    상기 공기 노즐은 상기 미분탄 노즐의 중심축에 대해 30°내지 50°의 각도로 상기 미분탄 노즐로부터 분리되는 방향으로 와류 계수가 0.8 이하인 약한 와류나 와류 없는 직선류로 공기를 분사하고, 공기의 분사 속도는 상기 미분탄 노즐로부터 공급되는 미분탄 혼합 유체의 분사 속도보다 크도록 형성되며, 상기 공기 노즐로부터 분사된 공기의 분사 속도 대 상기 혼합 유체의 분사 속도의 비율은 2:1 내지 3:1 사이의 범위이며,
    상기 미분탄 노즐의 중심축에 대해 30°내지 50°의 각도를 가지며, 분사된 공기를 방사상 외향으로 유동하도록 안내하는 안내판이 상기 공기 노즐의 공기 분사 출구에 제공되며,
    상기 안내판의 하류측 단부는 상기 공기 노즐의 외주벽의 스로트 부분의 연장선 상에 또는 연장선보다 방사상 외측에 위치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 미분탄 연소 버너.
  2. 제1항에 있어서, 상기 안내판의 공기 유로측 벽은 공기 유동에 대해 부드럽게 만곡된 벽면으로 형성되는 미분탄 연소 버너.
  3. 1차 공기와 미분탄의 혼합 유체를 분사하기 위한 미분탄 노즐과 상기 미분탄 노즐의 외주에 동심으로 각각 병치된 2차 공기를 분사하는 2차 공기 노즐과 3차 공기를 분사하는 3차 공기 노즐을 포함하는 미분탄 연소 버너에 있어서,
    상기 미분탄 노즐은 직선류로 1차 공기와 미분탄의 혼합 유체를 분사 공급하도록 형성되며,
    상기 3차 공기 노즐은 와류 계수가 0.8이하인 와류나 와류 없는 직선류로 3차 공기를 분사하도록 형성되며,
    공기 분사 출구는 상기 미분탄 노즐의 중심 축에 대해 30°내지 50°의 각도로 3차 공기를 분사하여 공기의 분사 속도는 상기 미분탄 노즐로부터 공급되는 미분탄 혼합 유체의 분사 속도보다 크도록 형성되고, 상기 3차 공기 노즐로부터 분사된 공기의 분사 속도 대 상기 혼합 유체의 분사 속도의 비율은 2:1 내지 3:1 사이의 범위이며,
    상기 미분탄 노즐의 중심축에 대해 30°내지 50°의 각도를 가지며, 분사된 공기를 방사상 외향으로 유동하도록 안내하는 안내판이 상기 3차 공기 노즐의 공기 분사 출구에 제공되어, 상기 공기 분사 포트를 형성하며,
    상기 안내판의 하류측 단부는 상기 3차 공기 노즐의 외주 벽의 스로트 부분의 연장선 상에 또는 연장선보다 방사상 외부측에 위치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 미분탄 연소 버너.
  4. 미분탄과 공기의 혼합물을 분사하기 위한 미분탄 노즐과 상기 미분탄 노즐을 둘러싸도록 상기 미분탄 노즐의 외주에 제공되어 공기를 분사하는 공기 노즐을 갖는 미분탄 연소 버너와, 상기 미분탄 연소 버너의 하류측에 배치되어 제2 연소 공기를 공급하는 공기 공급 수단이 제공되어 2 단계 연소를 수행하도록 형성된 미분탄 연소 버너에 의한 연소 방법에 있어서,
    상기 미분탄 노즐로부터 공급된 연료의 완전 연소를 위해 필요한 공기 양보다 적은 양의 공기가 상기 공기 노즐로 공급되는 단계와,
    미분탄 혼합 유체가 상기 미분탄 노즐로부터 직선류로 분사 공급되는 단계와,
    연소에 부족한 양의 공기가 상기 공기 공급 수단으로부터 공급되는 단계를 포함하며,
    공기는 상기 공기 노즐의 출구에 제공된 안내판에 의해 상기 미분탄 노즐의 중심 축에 대해 30°내지 50°의 각도로 상기 미분탄 노즐로부터 분리되는 방향으로 와류 계수가 0.8 이하인 약한 와류나 와류 없는 직선류로 상기 공기 노즐로부터 분사되며, 공기를 위한 상기 안내판은 상기 미분탄 노즐의 중심축에 대해 30°내지 50°의 각도를 가지며 분사된 공기를 방사상 외향으로 유동하도록 안내하고, 상기 안내판의 하류측 단부는 상기 공기 노즐의 외주 벽의 스로트 부분의 연장선 상에 또는 연장선보다 방사상 외부측에 위치되며,
    상기 공기 노즐로부터 공급되는 공기의 분사 속도는 상기 미분탄 노즐로부터 공급되는 미분탄 혼합 유체의 분사 속도보다 크고, 상기 공기 노즐로부터 분사된 공기의 분사 속도 대 상기 혼합 유체의 분사 속도의 비율은 2:1 내지 3:1 사이의 범위인 것을 특징으로 하는 연소 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 안내판의 공기 유로측 벽은 공기 유동에 대해 부드럽게 만곡된 벽면으로 형성되는 미분탄 연소 버너.
  6. 미분탄과 1차 공기의 혼합물을 분사하기 위한 미분탄 노즐과 상기 미분탄 노즐의 외주에 동심으로 각각 병치된 2차 공기 노즐을 분사하는 2차 공기 노즐과 3차 공기를 분사하는 3차 공기 노즐을 갖는 미분탄 연소 버너와, 상기 미분탄 연소 버너의 하류측에 배치되어 제2 연소 공기를 공급하는 공기 공급 수단이 제공되어 2 단계 연소를 수행하도록 형성된 미분탄 연소 버너에 의한 연소 방법에 있어서,
    상기 미분탄 노즐로부터 공급된 연료의 완전 연소를 위해 필요한 공기 양보다 적은 양의 공기가 상기 3차 공기 노즐로 공급되는 단계와,
    미분탄 혼합 유체가 상기 미분탄 노즐로부터 직선류로 분사 공급되는 단계와,
    연소에 부족한 양의 공기가 상기 공기 공급 수단으로부터 공급되는 단계를 포함하며,
    공기는 상기 3차 공기 노즐의 출구에 제공된 안내판에 의해 상기 미분탄 노즐의 중심 축에 대해 30°내지 50°의 각도로 상기 미분탄 노즐로부터 분리되는 방향으로 와류 계수가 0.8 이하인 약한 와류나 와류 없는 직선류로 상기 3차 공기 노즐로부터 분사되며, 공기를 위한 상기 안내판은 상기 미분탄 노즐의 중심축에 대해 30°내지 50°의 각도를 가지며 분사된 공기를 방사상 외향으로 유동하도록 안내하고, 상기 안내판의 하류측 단부는 상기 3차 공기 노즐의 외주 벽의 스로트 부분의 연장선 상에 또는 연장선보다 방사상 외부측에 위치되며,
    상기 3차 공기 노즐로부터 공급되는 공기의 분사 속도는 상기 미분탄 노즐로부터 공급되는 미분탄 혼합 유체의 분사 속도보다 크고, 상기 3차 공기 노즐로부터 분사된 공기의 분사 속도 대 상기 혼합 유체의 분사 속도의 비율은 2:1 내지 3:1 사이의 범위인 것을 특징으로 하는 연소 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101078842B1 (ko) 2009-09-16 2011-11-02 한국전력공사 순산소 미분탄 연소장치

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000257811A (ja) * 1999-03-03 2000-09-22 Hitachi Ltd 微粉炭燃焼方法及び微粉炭燃焼装置並びに微粉炭燃焼バーナ
KR100358300B1 (ko) * 1999-06-25 2002-10-25 조영 아스팔트 혼합 플랜트용 유체버너
US6702569B2 (en) * 2001-01-11 2004-03-09 Praxair Technology, Inc. Enhancing SNCR-aided combustion with oxygen addition
US6699029B2 (en) * 2001-01-11 2004-03-02 Praxair Technology, Inc. Oxygen enhanced switching to combustion of lower rank fuels
US6551098B2 (en) * 2001-02-22 2003-04-22 Rheem Manufacturing Company Variable firing rate fuel burner
US6474250B1 (en) * 2001-05-24 2002-11-05 Babcock Borsig Power, Inc. Nozzle assembly for a pulverized coal burner
CA2410725C (en) * 2001-11-16 2008-07-22 Hitachi, Ltd. Solid fuel burner, burning method using the same, combustion apparatus and method of operating the combustion apparatus
EP1504219B1 (en) * 2002-05-15 2016-08-10 Praxair Technology, Inc. Combustion with reduced carbon in the ash
US6986311B2 (en) * 2003-01-22 2006-01-17 Joel Vatsky Burner system and method for mixing a plurality of solid fuels
US7163392B2 (en) * 2003-09-05 2007-01-16 Feese James J Three stage low NOx burner and method
JP4309853B2 (ja) * 2005-01-05 2009-08-05 バブコック日立株式会社 固体燃料バーナおよび燃焼方法
DE102005032109B4 (de) * 2005-07-07 2009-08-06 Hitachi Power Europe Gmbh Kohlenstaubbrenner für niedrige NOx-Emissionen
CN100455885C (zh) * 2007-02-28 2009-01-28 哈尔滨工业大学 一种用于燃煤锅炉中低氮氧化物燃烧的方法
US7775791B2 (en) * 2008-02-25 2010-08-17 General Electric Company Method and apparatus for staged combustion of air and fuel
US20100021853A1 (en) * 2008-07-25 2010-01-28 John Zink Company, Llc Burner Apparatus And Methods
JP2013011377A (ja) * 2011-06-28 2013-01-17 Central Research Institute Of Electric Power Industry 石炭燃焼方法及び石炭燃焼システム
CN102384468A (zh) * 2011-11-18 2012-03-21 哈尔滨锅炉厂有限责任公司 分离型燃尽风褐煤燃烧器及燃烧方法
CN102679330A (zh) * 2012-06-07 2012-09-19 哈尔滨锅炉厂有限责任公司 分离燃尽风低NOx浓淡W形火焰燃烧装置
CN103062759B (zh) * 2013-01-25 2015-05-20 福建永恒能源管理有限公司 一种粉体燃烧器底置式的立式锅炉
CN103712202B (zh) * 2013-12-19 2017-01-25 江联重工集团股份有限公司 一种低氮极贫挥发分焦粉粒子球形火焰锅炉用燃烧方法
CN104235849B (zh) * 2014-10-09 2017-02-01 中冶南方(武汉)威仕工业炉有限公司 分级富氧无焰燃烧燃气烧嘴及其控制方法
CN104266190B (zh) * 2014-10-09 2016-06-22 中冶南方(武汉)威仕工业炉有限公司 富氧无焰燃气燃烧器及其控制方法
CN104406164A (zh) * 2014-11-28 2015-03-11 哈尔滨锅炉厂有限责任公司 褐煤煤粉均相燃烧器及燃烧方法
DE102017005917A1 (de) * 2017-06-23 2018-12-27 Saacke Gmbh Verbrennungsverfahren und mehrstufiger Brenner
CN107559822B (zh) * 2017-09-21 2020-06-09 哈尔滨工业大学 中心给粉旋流煤粉燃器和燃尽风布置结构

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56142311A (en) * 1980-04-03 1981-11-06 Nippon Steel Corp Roof burner of heating furnace
US4545307A (en) * 1984-04-23 1985-10-08 Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha Apparatus for coal combustion
JPS63210509A (ja) * 1987-02-27 1988-09-01 Babcock Hitachi Kk 微粉炭を燃料とする点火バ−ナ
WO1995013502A1 (en) * 1993-11-08 1995-05-18 Ivo International Oy Method and apparatus for burning pulverized fuel
KR950027250A (ko) * 1994-03-18 1995-10-16 가나이 쯔도무 미분탄 연소버너

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0754162B2 (ja) * 1986-05-26 1995-06-07 株式会社日立製作所 低ＮＯｘ燃焼用バ−ナ
JP2526236B2 (ja) * 1987-02-27 1996-08-21 バブコツク日立株式会社 超低ＮＯｘ燃焼装置
ES2050791T3 (es) 1988-03-04 1994-06-01 Northern Eng Ind Quemador para la combustion de combustible pulverizado.
JP2781222B2 (ja) 1989-09-25 1998-07-30 バブコツク日立株式会社 微粉炭燃焼装置
JP2954628B2 (ja) 1990-01-17 1999-09-27 バブコツク日立株式会社 微粉炭バーナ
EP0445938B1 (en) * 1990-03-07 1996-06-26 Hitachi, Ltd. Pulverized coal burner, pulverized coal boiler and method of burning pulverized coal
DE69129858T2 (de) * 1990-10-05 1998-12-03 Massachusetts Inst Technology Verbrennungsanlage mit vermindertem ausstoss von stickstoffoxiden
US5680823A (en) * 1995-03-22 1997-10-28 The Babcock & Wilcox Company Short flame XCL burner
JPH09170714A (ja) 1995-12-18 1997-06-30 Babcock Hitachi Kk 微粉炭焚バーナ
JP3099109B2 (ja) * 1996-05-24 2000-10-16 株式会社日立製作所 微粉炭バーナ
US5829369A (en) * 1996-11-12 1998-11-03 The Babcock & Wilcox Company Pulverized coal burner

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56142311A (en) * 1980-04-03 1981-11-06 Nippon Steel Corp Roof burner of heating furnace
US4545307A (en) * 1984-04-23 1985-10-08 Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha Apparatus for coal combustion
KR850007863A (ko) * 1984-04-23 1985-12-09 후꾸다 이꾸마사 석탄 연소 장치
JPS63210509A (ja) * 1987-02-27 1988-09-01 Babcock Hitachi Kk 微粉炭を燃料とする点火バ−ナ
WO1995013502A1 (en) * 1993-11-08 1995-05-18 Ivo International Oy Method and apparatus for burning pulverized fuel
KR950027250A (ko) * 1994-03-18 1995-10-16 가나이 쯔도무 미분탄 연소버너

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101078842B1 (ko) 2009-09-16 2011-11-02 한국전력공사 순산소 미분탄 연소장치

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