KR100560814B1 - Two-staged low NOx burner equipped with single biased primary air nozzle - Google Patents

Two-staged low NOx burner equipped with single biased primary air nozzle Download PDF

Info

Publication number
KR100560814B1
KR100560814B1 KR1020030095886A KR20030095886A KR100560814B1 KR 100560814 B1 KR100560814 B1 KR 100560814B1 KR 1020030095886 A KR1020030095886 A KR 1020030095886A KR 20030095886 A KR20030095886 A KR 20030095886A KR 100560814 B1 KR100560814 B1 KR 100560814B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nozzle
fuel
primary air
air
combustion
Prior art date
Application number
KR1020030095886A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20050065776A (en
Inventor
조길원
김철민
이용국
김기홍
박흥수
Original Assignee
재단법인 포항산업과학연구원
주식회사 포스코
주식회사 케너텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 재단법인 포항산업과학연구원, 주식회사 포스코, 주식회사 케너텍 filed Critical 재단법인 포항산업과학연구원
Priority to KR1020030095886A priority Critical patent/KR100560814B1/en
Publication of KR20050065776A publication Critical patent/KR20050065776A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100560814B1 publication Critical patent/KR100560814B1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
    • F23D14/24—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other at least one of the fluids being submitted to a swirling motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/48—Nozzles
    • F23D14/58—Nozzles characterised by the shape or arrangement of the outlet or outlets from the nozzle, e.g. of annular configuration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2203/00—Gaseous fuel burners

Abstract

본 발명은 2단 연소식 저질소산화물 버너에 관한 것으로, 연료노즐에서 분사된 연료를 1차 공기노즐을 통해 분사되는 1차 공기에 의해 1차 연소시키고 계속하여 2차 공기노즐을 통해 분사되는 2차 공기에 의해 완전 연소시키는 2단 연소식 버너에 있어서, 상기 1차 공기노즐(31)은 1개로만 구성되고 버너의 단면 중앙에 형성된 상기 연료노즐(12)의 일측에서 1차 공기를 분사시키도록 배치되고, 상기 2차 공기노즐(32)은 상기 1차 공기노즐(31)에서 분사된 1차 공기와 연료노즐(12)에서 분사된 연료의 1차 연소가 수행되는 연소실의 주위를 따라 여러 개가 배치됨을 특징으로 하며, 이에 의하면 연료와 공기의 비대칭 분사 연소방식을 적용하여 질소산화물의 생성을 억제시킬 수 있는 우수한 효과를 갖는다.The present invention relates to a two-stage combustion low nitrogen oxide burner, wherein the fuel injected from the fuel nozzle is first burned by primary air injected through the primary air nozzle, and then the secondary fuel nozzle is injected through the secondary air nozzle. In the two-stage combustion type burner completely burned by the primary air, the primary air nozzle 31 is composed of only one, and the primary air is injected from one side of the fuel nozzle 12 formed at the center of the cross section of the burner. The secondary air nozzle 32 is arranged along the periphery of the combustion chamber in which the primary combustion of the primary air injected from the primary air nozzle 31 and the fuel injected from the fuel nozzle 12 is performed. The dog is arranged, and according to this, the asymmetric injection combustion method of fuel and air has an excellent effect of suppressing the generation of nitrogen oxides.

버너, 2단 연소, NOx, 편심, 1차 공기노즐Burner, Two Stage Combustion, NOx, Eccentric, Primary Air Nozzle

Description

편심 1차 공기노즐을 갖는 2단 연소식 저질소산화물 버너{Two-staged low NOx burner equipped with single biased primary air nozzle}Two-staged low NOx burner equipped with single biased primary air nozzle}

도1은 종래기술에 따른 공기 2단 연소형 가스버너의 구성을 나타낸 도면;1 is a view showing the configuration of an air two-stage combustion type gas burner according to the prior art;

도2는 종래기술에 따른 공기 2단 연소형 버너의 연소동작상태를 나타낸 도면;2 is a view showing a combustion operation state of an air two stage combustion burner according to the prior art;

도3은 본 발명에 따른 편심 1차 공기노즐을 갖는 2단 연소식 저질소산화물 버너의 구성을 나타낸 도면이다.3 is a view showing the configuration of a two-stage combustion low nitrogen oxide burner having an eccentric primary air nozzle according to the present invention.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※※ Explanation of symbols about main part of drawing ※

10 : 연료도입구 11 : 연료관10: fuel introduction port 11: fuel pipe

12 : 연료노즐 20 : 공기도입구12: fuel nozzle 20: air inlet

30 : 공기챔버 31 : 1차 공기노즐30: air chamber 31: primary air nozzle

32 : 2차 공기노즐 40 : 연소실32: secondary air nozzle 40: combustion chamber

50 : 냉각공기투입구 51 : 냉각공기공급관50: cooling air inlet 51: cooling air supply pipe

본 발명은 2단 연소식 저질소산화물 버너에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료와 공기의 비대칭 분사 연소방식을 적용하여 질소산화물의 생성을 억제시킬 수 있도록 된 편심 1차 공기노즐을 갖는 2단 연소식 저질소산화물 버너에 관한 것이다.The present invention relates to a two-stage combustion low nitrogen oxide burner, and more particularly, to a two-stage lead having an eccentric primary air nozzle capable of suppressing generation of nitrogen oxides by applying an asymmetric injection combustion method of fuel and air. The news is about low nitrogen oxide burners.

일반적으로 가열로나, 보일러와 같이 가스버너를 사용하는 설비에서는 열효율 못지 않게 환경오염의 방지를 위하여 질소산화물의 발생량을 억제하는 것이 중요하다.In general, in a facility using a gas burner such as a heating furnace or a boiler, it is important to suppress the amount of nitrogen oxide generated to prevent environmental pollution as well as thermal efficiency.

가스연료 사용시에는 공기중의 질소와 산소가 고온에서 반응하여 생성되는 소위 열적 '질소산화물(Thermal NOx)'이 대부분을 차지하며, 이 열적 질소산화물의 발생량은 연소조업 조건은 물론, 버너의 구조에 큰 영향을 받는다.When gas fuel is used, most of the so-called thermal NOx, which is produced by the reaction of nitrogen and oxygen in the air at a high temperature, accounts for most of the thermal nitrogen oxides. It is greatly affected.

상기 질소산화물의 생성억제를 위하여 각종 저질소 산화물 버너가 제안되어 사용되고 있는데, 대체적으로 공기 2단 연소형 버너가 주류를 이루고 있다.Various low-nitrogen oxide burners have been proposed and used to suppress the production of the nitrogen oxides, and the air two stage combustion burners generally have the mainstream.

이와 같은 공기 2단 연소형 가스버너는 연소에 필요한 공기를 버너 내부에서 2단으로 나누어 공급하는 것이다.The air two-stage combustion gas burner is to supply the air required for combustion divided into two stages in the burner.

대개 공기 2단 연소형 가스버너에서는 1단에 필요 공기량의 20∼70%를 공급하여 산소부족에 의한 질소산화물 생성억제와 연소온도 저하에 의한 질소산화물 생성억제의 효과를 도모하고, 나머지 연소용 공기를 2단에서 분사하여 미연분을 완전하게 연소시킬 수 있도록 구성된다.In general, an air two-stage combustion gas burner is supplied with 20 to 70% of the required air volume in one stage to promote the effect of suppressing nitrogen oxide generation due to lack of oxygen and suppressing nitrogen oxide generation due to lower combustion temperature, and the remaining combustion air. It is configured to completely burn the unburnt by spraying in two stages.

도1은 종래기술에 따른 공기 2단 연소형 가스버너의 구성을 나타낸 도면이며, 도2는 종래기술에 따른 공기 2단 연소형 버너의 연소동작상태를 나타낸 도면이다.1 is a view showing the configuration of a conventional two-stage combustion gas burner, Figure 2 is a view showing a combustion operation state of the conventional two-stage combustion type burner.

공기도입구(1)로부터 공급되는 공기의 분할된 통로를 갖는 공기챔버(2)와, 버너의 중앙에 설치된 연료노즐(3)과, 연료노즐(3)의 주위를 따라 구성되어 공기챔버(2)로부터 공급되는 공기가 분사되는 1차 공기노즐(4)과, 상기 1차 공기노즐(4)의 주위를 따라 설치되고, 1차 공기노즐(3)과는 분리된 공기통로로부터 공기를 분사하여 1차 연소역에서 불완전 연소된 연료를 2차로 완전 연소시키는 2차 공기노즐(5)로 구성된 것이다.An air chamber (2) having a divided passage of air supplied from the air inlet (1), a fuel nozzle (3) installed at the center of the burner, and an air chamber (2) formed around the fuel nozzle (3) Is installed along the periphery of the primary air nozzle (4) and the primary air nozzle (4), from which the air supplied from the air is injected, and injecting air from the air passage separated from the primary air nozzle (3). It consists of a secondary air nozzle (5) for the second complete combustion of the incompletely burned fuel in the primary combustion zone.

도면의 부호중 설명되지 않은 부호 6은 연료의 공급경로에 대한 냉각을 위한 공기를 공급하기 위한 냉각공기도입구, 7은 냉각공기노즐이다.Reference numeral 6, which is not described in the drawings, denotes a cooling air inlet for supplying air for cooling the fuel supply path, and 7 denotes a cooling air nozzle.

상기한 종래의 공기 2단 연소형 가스버너는 공기도입구(1)를 통해 공급되는 연소형 공기가 분할된 공기통로를 통해 나뉘어 공급되며, 분할 공급되는 공기중 1차 공기노즐(4)을 거쳐 분사되는 공기는 버너의 중앙에 설치된 연료노즐(3)에서 분사되는 연료와 혼합되어 1차 연소가 진행된다. 계속하여, 1차 연소과정에서 불완전연소된 연료는 2차 공기노즐(5)로부터 분사되는 공기와 혼합되어 완전연소를 이루게 된다. 따라서, 공기 2단연소를 통해 급속연소가 방지됨으로써 질소산화물의 발생이 억제된다.The conventional air two-stage combustion type gas burner is dividedly supplied through a divided air passage in which combustion type air supplied through the air inlet (1) is provided, and through the primary air nozzle (4) of the divided air supply. The injected air is mixed with the fuel injected from the fuel nozzle 3 installed at the center of the burner, and the primary combustion proceeds. Subsequently, the incompletely burned fuel in the primary combustion process is mixed with the air injected from the secondary air nozzle 5 to achieve complete combustion. Therefore, the rapid combustion is prevented through the two stages of air combustion, the generation of nitrogen oxides is suppressed.

그러나, 이와같은 종래의 2단 연소형 가스버너는 연료노즐(3)의 주위를 따라 1차 공기노즐(4)이 구성되어 있어, 버너의 중앙부에서 연료가 분사됨에 따라 연료와 공기의 균일 혼합이 일어나고, 1차 공기로서 연소용 공기의 일부만 공급되므로 1차 연소역은 연료과농이 된다. 특히 중심부근의 연료는 공기와의 혼합이 지연되어 긴 화염이 형성되며, 화염이 커다란 하나의 화염으로 형성됨으로써, 외부로의 방열 속도가 느려져 질소산화물의 감소율을 저하시키게 된다.However, such a conventional two-stage combustion gas burner has a primary air nozzle 4 formed around the fuel nozzle 3, and as fuel is injected from the center of the burner, uniform mixing of fuel and air is prevented. Occurs, and only a part of the combustion air is supplied as the primary air, so the primary combustion zone becomes fuel-rich. In particular, the fuel near the center of the fuel is delayed mixing with air to form a long flame, the flame is formed by a single large flame, slows the rate of heat radiation to the outside to reduce the reduction rate of nitrogen oxides.

따라서, 종래의 2단 연소형 버너는 1단 연소형 버너 대비 30% 정도의 질소산화물 저감은 가능하지만, 공기 2단 분사라는 원리 하나만으로는 질소산화물 100ppm 이하의 저공해 연소는 불가능하였다. 특히, 고온의 공기를 사용하는 경우는 질소산화물 발생량이 매우 증가하는 문제가 있는 것이었다.Therefore, the conventional two-stage burner can reduce nitrogen oxide by about 30% compared to the one-stage burner, but low-polluting combustion of less than 100 ppm of nitrogen oxides is impossible only by the principle of air two-stage injection. In particular, in the case of using high-temperature air, there was a problem that the amount of nitrogen oxide generation is greatly increased.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 1차 공기를 편심분사하되 연료와 비대칭적으로 분사하여 공기 2단연소 효과와 1차 공기의 편심분사에 의해 1차 연소구역에서의 농담연소를 증진시킴으로써 질소산화물의 생성을 억제할 수 있도록 된 편심 1차 공기노즐을 갖는 2단 연소식 저질소산화물 버너를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above-mentioned problems, the primary air eccentric injection but asymmetrical injection with the fuel asymmetrical injection of the air by the two-stage combustion effect of the primary air and eccentric injection of the primary air combustion in the primary combustion zone It is an object of the present invention to provide a two-stage combustion low nitrogen oxide burner having an eccentric primary air nozzle capable of suppressing the production of nitrogen oxides by enhancing the nitrogen oxides.

상기한 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서, 본 발명은, 연료노즐에서 분사된 연료를 1차 공기노즐을 통해 분사되는 1차 공기에 의해 1차 연소시키고 계속하여 2차 공기노즐을 통해 분사되는 2차 공기에 의해 완전 연소시키는 2단 연소식 버너에 있어서, 상기 1차 공기노즐은 1개로만 구성되고 버너의 단면 중앙에 형성된 상기 연료노즐(12)의 일측에서 1차 공기를 분사시키도록 배치되며, 상기 2차 공기노즐은 상기 1차 공기노즐에서 분사된 1차 공기와 연료노즐에서 분사된 연료의 1차 연소가 수행되는 연소실의 주위를 따라 여러 개가 배치됨을 특징으로 하는 편심 1차 공기노즐을 갖는 2단 연소식 저질소산화물 버너를 마련함에 의한다.As a technical configuration for achieving the above object, the present invention, the fuel injected from the fuel nozzle is first burned by the primary air injected through the primary air nozzle and subsequently injected through the secondary air nozzle In a two-stage combustion burner that is completely combusted by secondary air, the primary air nozzle is configured to inject primary air from one side of the fuel nozzle 12 formed of only one and formed at the center of the cross section of the burner. The secondary air nozzles are eccentric primary air nozzles, characterized in that arranged along the periphery of the combustion chamber in which the primary combustion of the primary air injected from the primary air nozzle and the fuel injected from the fuel nozzle is performed. By providing a two-stage combustion low nitrogen oxide burner having a.

또한, 본 발명의 1차 공기노즐은 상기 연료노즐의 방향에 대하여 그 연료노즐의 끝단으로 갈수록 연료노즐의 중심 쪽으로 근접되게 형성됨을 특징으로 한다.In addition, the primary air nozzle of the present invention is characterized in that the closer to the center of the fuel nozzle toward the end of the fuel nozzle with respect to the direction of the fuel nozzle.

또한, 본 발명의 1차 공기노즐은 타원형으로 형성됨을 특징으로 한다.In addition, the primary air nozzle of the present invention is characterized in that it is formed in an elliptical shape.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명자 등은 장기간에 걸쳐 버너의 개발 연구를 수행하여 왔으며, 질소산화물 저감을 위하여 비당량연소가 유용함을 확인한 바 있다. 즉, 대한민국 실용신안등록 제90010호(명칭: 라디안트 튜브 버너용 가스연료 분사노즐)와, 제276859호(명칭: 축열식 버너용 연료 및 공기 분사장치)에는 연료노즐내 연료분사구의 적정한 배치 내지는 연료노즐의 편심배치, 2차 공기 노즐의 분사구 크기 조절 등으로 추가적인 질소산화물 저감이 가능함을 확인한바 있으며, 현재 산업현장에 다수 적용되고 있다.The present inventors have been conducting research on the development of a burner for a long time, and have confirmed that non-equivalent combustion is useful for reducing nitrogen oxides. That is, Korean Utility Model Registration No. 90010 (name: gas fuel injection nozzle for radiant tube burner) and No. 276859 (name: fuel and air injection device for regenerative burner) provide proper arrangement or fuel injection of fuel injection holes in the fuel nozzle. It has been confirmed that additional nitrogen oxides can be reduced by eccentric arrangement of nozzles and nozzle size adjustment of secondary air nozzles, and are currently being applied to a number of industrial sites.

본 발명은 종래기술에 따른 2단 연소형 버너의 문제점을 해결하면서 실용신안등록 제276859호에 개시된 분사장치의 설비 적용과정에서의 개량을 포함하는 것이다.The present invention includes improvements in the equipment application process of the injector disclosed in Utility Model Registration No. 276859, while solving the problems of the two-stage combustion type burner according to the prior art.

상기 실용신안등록 제276859호는 공기 2단 연소를 기본으로 하여, 연료노즐을 버너축심에서 편심되도록 배치하고 1차 공기노즐을 연료노즐과 동심상에서 2차 공기노즐보다는 연료노즐에 근접하도록 배치하며, 대공노즐과 소공노즐로 이루어지는 2차 공기노즐을 버너중심과 동심원상의 1차 공기노즐 외주에 배치함으로써 비화학양론연소의 효과를 극대화하는 구성이다.The Utility Model Registration No. 276859 is based on two stages of air combustion, arranging the fuel nozzle to be eccentric at the burner shaft center, and arranging the primary air nozzle closer to the fuel nozzle than the secondary air nozzle concentrically with the fuel nozzle. A secondary air nozzle consisting of a large air nozzle and a small air nozzle is disposed at the outer periphery of the primary air nozzle in the burner center and concentric circles to maximize the effect of non-stoichiometric combustion.

그러나, 상기 실용신안등록 제276859호의 구성은 다수개의 1차 공기노즐을 배치함으로써 제작상의 곤란성과 버너 타일의 내구성 문제가 제기된다. 또한, 다수개의 1차공기노즐에서 공기가 분사됨에 의해 버너 스로트 내부의 급속연소, 상대적으로 좁은 면적을 통한 1차 공기의 분사로 1차 공기 모멘텀 감소에 따른 화염크기의 증가문제가 지적되어 개량을 필요로 한다. 또한, 다수개의 1차 공기노즐을 사용함에 따라 버너타일내 파일럿 버너의 배치가 곤란한다. 특히, 축열버너로 사용하는 경우, 공기고속분사시에는 공기의 영향으로 파일럿 버너의 화염이 크게 흔들려 화염검지가 곤란하여 연소제어상 안전의 문제가 제기된다.However, the configuration of the Utility Model Registration No. 276859 poses difficulties in manufacturing and durability of burner tiles by arranging a plurality of primary air nozzles. In addition, due to the injection of air from a plurality of primary air nozzles, rapid combustion in the burner throat and injection of primary air through a relatively small area pointed out the problem of increasing the flame size due to the decrease of the primary air momentum. need. In addition, the use of a plurality of primary air nozzles makes it difficult to arrange the pilot burner in the burner tile. In particular, when used as a regenerative burner, the flame of the pilot burner is greatly shaken due to the influence of air during the high-speed air injection, which makes it difficult to detect the flame, which poses a problem of safety in combustion control.

따라서, 본 발명은 1차 공기를 편심분사하되 연료와 비대칭적으로 분사하도록, 1차 공기가 한 개의 노즐에서 분사되도록 하여 상대적인 1차 공기의 모멘텀을 증가시킴으로써 화염크기를 제어 가능토록 하고, 1차 공기노즐이 없는 쪽에 파일럿 버너를 배치할 수 있도록 구성된다.Therefore, the present invention allows the primary air to be injected from one nozzle to eccentrically spray the primary air but asymmetrically with the fuel, so that the flame size can be controlled by increasing the relative momentum of the primary air, and the primary The pilot burner can be placed on the side without air nozzle.

즉, 공기 2단연소 효과와 1차 공기의 편심분사에 의해 1차 연소구역에서의 농담연소를 증진시켜 질소산화물의 생성을 억제한다.That is, by the air two-stage combustion effect and the eccentric injection of the primary air, the dark combustion in the primary combustion zone is enhanced to suppress the production of nitrogen oxides.

또한, 연소공기의 고속분사로 인하여 노내가스의 재순환 유도가 원활하게 이루어질 수 있도록 함으로써, 질소산화물의 저감효과를 향상시키고 화염검지 및 제어성과 제작 및 사용관련 문제점을 해소한다.In addition, the high-speed injection of the combustion air to facilitate the induction of the recirculation of the gas in the furnace, thereby improving the nitrogen oxide reduction effect and solve the problems related to flame detection and controllability and fabrication and use.

도3은 본 발명에 따른 편심 1차 공기노즐을 갖는 2단 연소식 저질소산화물 버너의 구성을 나타낸 도면이다.3 is a view showing the configuration of a two-stage combustion low nitrogen oxide burner having an eccentric primary air nozzle according to the present invention.

본 발명의 버너는 연료를 제공하는 연료관(11)과, 공기를 제공하는 공기챔버(30)와, 상기 연료관(11)에서 연료를 공급받아 분사하기 위한 연료노즐(12) 및 상기 공기챔버(30)에서 공기를 공급받아 분사하기 위한 1개의 1차 공기노즐(31)과 다수개의 2차 공기노즐(32)을 갖는다.The burner of the present invention includes a fuel pipe 11 for providing fuel, an air chamber 30 for providing air, a fuel nozzle 12 for injecting fuel from the fuel pipe 11, and the air chamber. It has one primary air nozzle 31 and a plurality of secondary air nozzles 32 for supplying and injecting air at 30.

상기 연료관(11)에는 연료도입구(10)를 통해 연료가 제공되며, 상기 공기챔버(30)에는 공기도입구(20)를 통해 공기가 제공된다.The fuel pipe 11 is provided with fuel through the fuel inlet 10, and the air chamber 30 is provided with air through the air inlet 20.

보다 상세하게는, 상기 연료관(11)은 공기챔버(30)를 관통하여 도면에서 볼 때 공기챔버(30)의 좌, 우 양측으로 더 연장되며, 좌측 연장 부위에 상기 연료도입구(10)가 형성되고, 우측 연장 부위에 연료노즐(12)이 형성된다. 이 연료노즐(12)은 버너 단면의 중앙에 위치하도록 형성된다. In more detail, the fuel pipe 11 penetrates the air chamber 30 and further extends to both the left and right sides of the air chamber 30 as shown in the drawing, and the fuel inlet 10 extends to the left extension portion. Is formed, and the fuel nozzle 12 is formed in the right extension part. This fuel nozzle 12 is formed so that it may be located in the center of a burner cross section.

또한, 상기 연료관(10)을 감싸도록 설치된 냉각공기공급관(51)은 그 냉각공기공급관(51)의 좌측 단부 쪽에 형성된 냉각공기투입구(50)를 통해 냉각공기를 공급받아 상기 연료관(10)의 외부를 냉각시킨 후 그 연료관(10)의 연료노즐(12) 쪽으로 냉각공기를 분사시키도록 연료노즐(12)의 선단까지 연장 형성된다.In addition, the cooling air supply pipe 51 installed to surround the fuel pipe 10 receives the cooling air through the cooling air inlet 50 formed on the left end side of the cooling air supply pipe 51 and the fuel pipe 10 After cooling the outside of the fuel pipe 10 is formed extending to the tip of the fuel nozzle 12 to inject cooling air toward the fuel nozzle 12.

상기 연료노즐(12)의 선단 부위에는 연소실(40)이 형성되며, 이 연소실(40)에는 상기 공기챔버(30)와 연결된 1개의 1차 공기노즐(31)을 통해 1차 공기가 분사되며, 상기 1차 공기노즐(31)에서 분사된 1차 공기는 연료노즐(12)을 통해 분사되는 연료를 1차 연소시킨다.A combustion chamber 40 is formed at a tip portion of the fuel nozzle 12, and primary air is injected into the combustion chamber 40 through one primary air nozzle 31 connected to the air chamber 30. Primary air injected from the primary air nozzle 31 primaryly burns fuel injected through the fuel nozzle 12.

상기 1차 공기노즐(31)은 타원형상을 갖도록 형성되어 상기 연료노즐(12)의 일측에 위치된다. 타원형상은 편심분사 및 공기의 담소연소에 기여한다. 1개의 1차 공기노즐(31)이 연료노즐(12)의 일측에 위치하게 됨으로써 상기한 실용신안등록 제276859호의 구성이 가지는 제작상의 곤란성, 버너 스로트 내부의 급속연소, 1차 공기 모멘텀 감소에 따른 화염크기의 증가, 버너 타일내 파일럿 버너의 배치의 곤란성 등이 모두 해결된다.
또한, 상기 1차 공기노즐(31)에서 분사되는 1차 공기의 분사방향은 상기 연료노즐(12)에서 분사되는 연료의 분사방향과 소정의 각도를 갖도록 형성되며, 이는 상기 1차 공기노즐(31)의 방향이 연료노즐(12)의 방향에 대하여 그 연료노즐(12)의 끝단으로 갈수록 연료노즐(12)의 중심 쪽으로 근접되게 형성됨을 의미한다.The primary air nozzle 31 is formed to have an elliptical shape and is located at one side of the fuel nozzle 12. The elliptical phase contributes to eccentric injection and biliary combustion of air. Since one primary air nozzle 31 is positioned on one side of the fuel nozzle 12, it is possible to reduce the manufacturing difficulties, rapid combustion inside the burner throat, and reduction of primary air momentum. The increase in the flame size, the difficulty in arranging the pilot burner in the burner tile, etc. are all solved.
In addition, the injection direction of the primary air injected from the primary air nozzle 31 is formed to have a predetermined angle with the injection direction of the fuel injected from the fuel nozzle 12, which is the primary air nozzle 31 Direction of the fuel nozzle 12 toward the end of the fuel nozzle 12 with respect to the direction of the fuel nozzle 12 is closer to the center of the fuel nozzle 12.

그리고, 상기 2차 공기노즐(32)은 상기 공기챔버(30)에서 공기를 공급받아 상기 연소실(40)의 끝단 쪽으로 2차 공기를 분사시키도록 형성되며, 이러한 2차 공기노즐(32)은 상기 연료노즐(12)을 중심으로 하여 원주 방향을 따라 일정 간격 떨어지도록 여러 개가 형성되며, 특히 상기 2차 공기노즐(32)은 연료노즐(12)과 평행하게 형성된다.In addition, the secondary air nozzle 32 is formed to inject the secondary air toward the end of the combustion chamber 40 receives the air from the air chamber 30, the secondary air nozzle 32 is Several pieces are formed so as to be spaced apart at regular intervals in the circumferential direction with respect to the fuel nozzle 12, and in particular, the secondary air nozzle 32 is formed in parallel with the fuel nozzle 12.

상기한 구성으로 된 본 발명의 작용을 설명한다.The operation of the present invention having the above configuration will be described.

먼저, 연료노즐(12)의 일측에 1차 공기노즐(31)이 구성되며, 이러한 1차 공기노즐(31)은 연료노즐(12)의 주위를 따라 여러 개가 배치되는 종래의 것과는 달리 1개가 연료노즐(12)의 일측에만 배치되어 1차 공기를 연료노즐(12)의 일측으로 편심 분사시킨다.First, the primary air nozzle 31 is configured on one side of the fuel nozzle 12, and one of the primary air nozzles 31 is different from the conventional one in which several fuel cells 12 are disposed along the periphery of the fuel nozzle 12. It is disposed only on one side of the nozzle 12 to inject the primary air eccentrically to one side of the fuel nozzle 12.

삭제delete

또한, 1차 공기노즐(31)은 연료노즐(12)의 방향에 대하여 그 연료노즐(12)의 끝단으로 갈수록 연료노즐(12)의 중심 쪽으로 근접되게 소정의 분사각도를 형성함으로써 1차 공기를 편심되게 분사시키는 역할을 수행한다.In addition, the primary air nozzle 31 forms a predetermined injection angle closer to the center of the fuel nozzle 12 toward the end of the fuel nozzle 12 with respect to the direction of the fuel nozzle 12 to generate the primary air. It plays the role of eccentric spraying.

이렇게 1차 공기노즐(31)을 통해 분사된 1차 공기는 연료노즐(12)에서 분사되는 연료와 혼합되어 1차 연소가 발생된다.The primary air injected through the primary air nozzle 31 is mixed with the fuel injected from the fuel nozzle 12 to generate primary combustion.

이때, 1차 공기노즐(31)을 통해 공급되는 1차 연소에 필요한 공기는 소정의 분사각도로 연료노즐(12)의 일측으로만 공급되므로 상기 연료노즐(12)의 주변을 따라 연료가 과잉으로 공급되는 공간과 연료가 부족한 공간이 형성되며, 이는 비당량연소를 가능하게 한다. 또한, 종래 버너보다 향상된 1차 공기의 모멘텀에 의해 1차 연소구역에서 연소가스 자기 재순환이 일어난다.At this time, since the air required for the primary combustion supplied through the primary air nozzle 31 is supplied only to one side of the fuel nozzle 12 at a predetermined injection angle, fuel is excessively along the periphery of the fuel nozzle 12. Spaces for supply and spaces for fuel are created, which allows non-equivalent combustion. In addition, combustion gas self-recirculation takes place in the primary combustion zone by the momentum of primary air improved over conventional burners.

따라서, 연료노즐(12)에서 분사되는 연료와 연소가스와의 혼합을 촉진하여 고온연소 영역에서의 산소농도 저하와 화염의 국부고온방지로 질소산화물의 생성을 보다 억제시킬 수 있다.Therefore, it is possible to promote the mixing of the fuel injected from the fuel nozzle 12 with the combustion gas, thereby reducing the concentration of oxygen in the high-temperature combustion region and preventing the local high temperature of the flame to further suppress the generation of nitrogen oxides.

이와 같이 1차 연소과정을 통해 불완전연소된 연료는 2차 공기노즐(32)로부터 분사되는 공기와 혼합되어 완전한 연소를 이루게 된다.As such, the fuel incompletely burned through the primary combustion process is mixed with the air injected from the secondary air nozzle 32 to achieve complete combustion.

또한, 본 발명에서는 1차 공기노즐(31) 및 2차 공기노즐(32)의 고속분사(예컨대, 120m/sec)를 통해 연소영역에 연소가스를 재유입시켜 노내가스의 재순환유도를 원활하게 함으로서, 연소공기중의 산소농도를 떨어뜨려 질소산화물의 발생을 억제시킴은 물론, 노내온도 균일화를 유도하여 피가열소재의 균일 가열성을 향상시킬 수 있다.In addition, in the present invention, by reinjecting the combustion gas into the combustion zone through the high-speed injection (eg 120m / sec) of the primary air nozzle 31 and the secondary air nozzle 32 to facilitate the recirculation induction of the furnace gas In addition, by reducing the oxygen concentration in the combustion air to suppress the generation of nitrogen oxides, it is possible to improve the uniform heating of the material to be heated by inducing the uniformity of the furnace temperature.

이와같은 본 발명을 적용하면, 비대칭 연소를 통해 국부적인 화염피크(peak) 온도저하 및 연소역에서의 산소농도 희박형성으로 질소산화물 생성억제기능을 강화시킬 수 있다.Applying the present invention as described above, it is possible to enhance the function of suppressing nitrogen oxide production by a local flame peak temperature reduction and lean formation of oxygen concentration in the combustion zone through asymmetrical combustion.

특히, 단공 구조의 1차 공기노즐을 사용함에 의해 1차 공기의 모멘텀이 증대되어 비당량연소 효과 이외에도 제작 및 운전에서 발생된 종래 기술의 문제점들을 해소할 수 있는 것이다.In particular, by using the primary air nozzle of the single-hole structure, the momentum of the primary air is increased to solve the problems of the prior art generated in manufacturing and operation in addition to the non-equivalent combustion effect.

한편, 본 발명자 등은 천연가스를 연료로 하여 연소용량 350만kcal/h 의 버너를 제작하여 축열연소를 수행한 결과 질소산화물의 발생농도가 40∼100ppm으로서 평균 70ppm 이하의 저공해 연소가 가능함을 확인하였다.On the other hand, the present inventors produced a burner having a combustion capacity of 3.5 million kcal / h using natural gas as a fuel, and confirmed that it was possible to perform low-pollution combustion of nitrogen oxides with an average concentration of 70 ppm or less with a generation concentration of nitrogen oxides of 40 to 100 ppm. It was.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 편심 1차 공기노즐을 갖는 2단 연소식 저질소산화물 버너에 의하면, 연료노즐의 일측에 1개의 1차 공기노즐을 배치시켜 1차 공기를 연료노즐의 일측으로 편심 분사시킴으로써 1차 연소구역에서의 농담연소를 증진시켜 질소산화물의 생성을 억제할 수 있는 우수한 효과를 갖는다.As described above, according to the two-stage combustion low nitrogen oxide burner having the eccentric primary air nozzle according to the present invention, one primary air nozzle is disposed on one side of the fuel nozzle so that the primary air is eccentric to one side of the fuel nozzle. By spraying, it has an excellent effect of suppressing the production of nitrogen oxides by enhancing the light burning in the primary combustion zone.

Claims (3)

연료노즐에서 분사된 연료를 1차 공기노즐을 통해 분사되는 1차 공기에 의해 1차 연소시키고 계속하여 2차 공기노즐을 통해 분사되는 2차 공기에 의해 완전 연소시키는 2단 연소식 버너에 있어서,In a two-stage combustion burner in which the fuel injected from the fuel nozzle is first burned by the primary air injected through the primary air nozzle and then completely burned by the secondary air injected through the secondary air nozzle. 상기 1차 공기노즐(31)은 1개로만 구성되고 버너의 단면 중앙에 형성된 상기 연료노즐(12)의 일측에서 1차 공기를 분사시키도록 배치되며, 상기 2차 공기노즐(32)은 상기 1차 공기노즐(31)에서 분사된 1차 공기와 연료노즐(12)에서 분사된 연료의 1차 연소가 수행되는 연소실의 주위를 따라 여러 개가 배치됨을 특징으로 하는 편심 1차 공기노즐을 갖는 2단 연소식 저질소산화물 버너.The primary air nozzle 31 is composed of only one and arranged to inject the primary air from one side of the fuel nozzle 12 formed in the center of the cross section of the burner, the secondary air nozzle 32 is the first Two stages with eccentric primary air nozzles, characterized in that several are arranged along the periphery of the combustion chamber in which primary combustion of primary air injected from the primary air nozzles 31 and fuel injected from the fuel nozzles 12 is performed. Combustion low nitrogen burner. 제1항에 있어서, 상기 1차 공기노즐(31)은 상기 연료노즐(12)의 방향에 대하여 그 연료노즐(12)의 끝단으로 갈수록 연료노즐(12)의 중심 쪽으로 근접되게 형성됨을 특징으로 하는 편심 1차 공기노즐을 갖는 2단 연소식 저질소산화물 버너.The method of claim 1, wherein the primary air nozzle 31 is characterized in that the closer to the center of the fuel nozzle 12 toward the end of the fuel nozzle 12 with respect to the direction of the fuel nozzle 12 Two stage combustion low nitrogen oxide burner with eccentric primary air nozzle. 제2항에 있어서, 상기 1차 공기노즐(31)은 타원형으로 형성됨을 특징으로 하는 편심 1차 공기노즐을 갖는 2단 연소식 저질소산화물 버너.The two-stage combustion low nitrogen oxide burner having an eccentric primary air nozzle according to claim 2, wherein the primary air nozzle is formed in an elliptical shape.
KR1020030095886A 2003-12-23 2003-12-23 Two-staged low NOx burner equipped with single biased primary air nozzle KR100560814B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030095886A KR100560814B1 (en) 2003-12-23 2003-12-23 Two-staged low NOx burner equipped with single biased primary air nozzle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030095886A KR100560814B1 (en) 2003-12-23 2003-12-23 Two-staged low NOx burner equipped with single biased primary air nozzle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050065776A KR20050065776A (en) 2005-06-30
KR100560814B1 true KR100560814B1 (en) 2006-03-14

Family

ID=37256931

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030095886A KR100560814B1 (en) 2003-12-23 2003-12-23 Two-staged low NOx burner equipped with single biased primary air nozzle

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100560814B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101269145B1 (en) 2007-12-17 2013-05-29 주식회사 케너텍 Regenerative burner injecting two-staged fuel and air

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100832303B1 (en) * 2007-01-09 2008-05-26 한국에너지기술연구원 Exhaust gas recirculation oxyfuel burner capable of controlling flame with low nox

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101269145B1 (en) 2007-12-17 2013-05-29 주식회사 케너텍 Regenerative burner injecting two-staged fuel and air

Also Published As

Publication number Publication date
KR20050065776A (en) 2005-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6461145B1 (en) Flat flame burners
US10240779B2 (en) Low NOx burner for ethylene cracking furnaces and other heating applications
CN104964282A (en) Double-preheating environmental protection combustor for tube heating furnace and applications thereof
CA2693624C (en) Reactor employing high-temperature air combustion technology
WO2003038339A9 (en) Furnace having increased energy efficiency and reduced polluant formation
RU2387924C2 (en) Method of staged fuel combustion in oxygen-containing atmosphere by using pre-heated reagents
KR101230912B1 (en) Low nitrogen oxide burner
KR100676868B1 (en) COMBUSTION SYSTEM USING A BURNER GENERATING AN ULTRA LOW NOx EMISSIONS
KR101328255B1 (en) Burner using more than two gases having a different burning speed
KR100560814B1 (en) Two-staged low NOx burner equipped with single biased primary air nozzle
CN105209825B (en) Using high temperature FGR and the super low NOx combustion apparatus of Coanda effect
KR101289411B1 (en) Low pollutant emission combustion using high-temperature fgr and nozzle of coanda effect
KR101729201B1 (en) Oxy fuel burner
CN107990315B (en) Central ignition low-nitrogen emission fuel gun for process heating furnace burner
JPH07145916A (en) Oxygen burner
KR101471636B1 (en) Pellet Combustion Device and Method for Low-Emission
CN214949015U (en) Low-nitrogen combustor
KR200157863Y1 (en) Boiler furnace of nitrogen oxide reduction type
KR200157849Y1 (en) Air 2 stage injection type flame splitting gas burner
JP3052262B2 (en) Combustion furnace and its low NOx combustion method
KR20010065375A (en) Three step combustion type burner of an oxide rare combustion type
CN115978534A (en) Ultralow-nitrogen combustor and combustion method thereof
KR950003880Y1 (en) Nozzle for burner
SU1695038A2 (en) Screened furnace chamber
CN115419916A (en) Aero-engine backflow combustion chamber adopting MILD combustion and backflow combustion method

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130308

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140307

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150310

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160308

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170406

Year of fee payment: 12

LAPS Lapse due to unpaid annual fee