KR100820227B1 - Low nox variable flame oxy-fuel burner - Google Patents

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KR100820227B1
KR100820227B1 KR1020070002614A KR20070002614A KR100820227B1 KR 100820227 B1 KR100820227 B1 KR 100820227B1 KR 1020070002614 A KR1020070002614 A KR 1020070002614A KR 20070002614 A KR20070002614 A KR 20070002614A KR 100820227 B1 KR100820227 B1 KR 100820227B1
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노동순
이은경
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한국에너지기술연구원
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Abstract

A low NOx variable flame oxy-fuel burner is provided to employ an oxygen supplying port of receiving fuel and a fuel supplying port of receiving oxygen, in which the oxygen supplying port and the fuel supplying port are eccentrically installed. A combustion tube(104) is installed in a burner tile. A recycle exhaust gas purge pipe(100) is integrated with the combustion tube and has one side formed with an exhaust gas supplying port(101). An oxygen tube(110) is installed between the exhaust gas purge pipe and the combustion tube to inject oxygen to the first end of the combustion tube. A fuel supplying tube(120) is installed between the exhaust gas purge pipe and the combustion pipe to inject the end of the combustion tube from the fuel supplying port. A burner is installed in the exhaust gas purge pipe and the combustion tube to generate a combustion reaction.

Description

화염가변형 가스연료용 저질소산화물 산소연소기{Low NOx variable flame oxy-fuel burner} Low NOx variable flame oxy-fuel burner for flame variable gas fuel

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 산소연소기의 단면도1 is a cross-sectional view of an oxygen burner according to an embodiment of the present invention

도 2는 도 1의 좌측면도FIG. 2 is a left side view of FIG. 1

도 3은 도 1의 우측면도3 is a right side view of FIG.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100: 배가스 퍼지관 101: 배가스 공급구100: exhaust gas purge pipe 101: exhaust gas supply port

102: 설치플랜지 103: 연결플랜지102: installation flange 103: connection flange

104: 연소관 105: 연소노즐104: combustion tube 105: combustion nozzle

110: 산소관 111: 산소공급구110: oxygen tube 111: oxygen supply port

112: 산소노즐 120: 연료공급관112: oxygen nozzle 120: fuel supply pipe

121: 워엄휠 122: 워웜기어121: worm wheel 122: worm gear

123: 연료노즐 124: 연료공급구123: fuel nozzle 124: fuel supply port

130: 점화용 연료공급관 131: 점화용 연료공급구130: fuel supply pipe for ignition 131: fuel supply port for ignition

132: 점화용 버너 140: 화염감시기132: ignition burner 140: flame monitor

141: 화염감지센서 150: 고정부재141: flame detection sensor 150: fixed member

151: 실링부재 152: 가시창 151: sealing member 152: visible window

153: 연결플랜지 154: 연결플랜지153: connection flange 154: connection flange

200: 버너타일200: burner tile

본 발명은 화염가변형 가스연료용 저질소산화물 산소연소기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 산소연소기가 갖는 운전 제약성을 개선하고 저온 및 고온 분위기 즉, 전 운전범위에 대하여 질소산화물 생성을 극소화하면서 화염의 형상 및 연소특성(배출물, 화염의 휘도 등)을 자유자재로 제어가 가능한 화염가변형 가스연료용 저질소산화물 산소연소기에 관한 것이다.The present invention relates to a low nitrogen oxide oxygen burner for variable flame gas fuel, and more particularly, to improve the operating constraints of the existing oxygen burner and to minimize the production of nitrogen oxide over low temperature and high temperature atmosphere, that is, the entire operating range, The present invention relates to a low nitrogen oxide oxy-combustor for flame variable gas fuel, which can freely control its shape and combustion characteristics (emissions, flame brightness, etc.).

산업용/상업용 열설비에 사용되는 산소연소기는 연소효율이 높고 공해물질 생성을 최소화하며 다양하고 안정적인 화염특성을 구현할 수 있는 성능과 아울러 구조적 단순성과 내구성이 요구된다.Oxygen combustor used in industrial / commercial heat facilities requires high combustion efficiency, minimizes the generation of pollutants, and provides structural simplicity and durability as well as performance to realize various and stable flame characteristics.

종래의 저질소산화물 산소연소기는 산소 또는 연료를 다단으로 분할하여 분사하는 방식을 적용하며 각각의 분할비율에 따라 공간적으로 다양한 혼합비를 갖는 연료희박 (산소과농) 및 연료과농 (산소희박) 혼합기 영역을 형성시켜 국부적 최고화염온도를 저하시키는 개념이다. Conventional low nitrogen oxide oxygen burner is divided into the injection of oxygen or fuel in multiple stages, and the fuel lean (oxygen enrichment) and fuel lean (oxygen lean) mixer region having a spatially varying mixing ratio according to each split ratio. It is the concept of lowering the local peak flame temperature by forming.

이러한 연소방식에 있어서, NOX 생성과 화염의 안정성은 노즐출구 형상 및 분할비율 뿐만 아니라 분위기 및 산소의 온도에 의해서 성능이 변동되므로 최적의 성능을 유지하기 위한 운전제어가 요구된다. In this combustion method, the stability of NO X produced the flame, so as well as the outlet nozzle shape and the performance division ratio variation by the atmosphere and temperature of the oxygen is operational control for maintaining optimum performance is desired.

한편 연료 고속 직분사 연소방식을 적용하는 저질소산화물 산소연소기의 경우에 있어서는, 운전초기에는 분위기 온도가 낮아서 노즐구조상 화염안정성과 연소효율이 낮아 연료 고속 직분사 운전이 불가능하기 때문에 일정한 분위기 온도에 도달하기까지는 높은 연소성과 안정된 화염을 유지할 수 있도록 연료-산소 혼합기능을 갖는 노즐구조가 요구된다.On the other hand, in the case of the low nitrogen oxide oxy-combustor adopting a fuel high-speed direct injection combustion method, the atmosphere temperature is low at the beginning of operation, and thus the flame stability and combustion efficiency are low due to the nozzle structure, so that the fuel high-speed direct injection operation is impossible, thus reaching a constant atmosphere temperature. Until now, a nozzle structure having a fuel-oxygen mixing function is required to maintain a high combustibility and a stable flame.

이때 고온화염영역이 불가피하게 확장되어 그로 인해 NOX가 과다하게 생성될 수 있다. In this case, the high temperature flame region is inevitably expanded, thereby causing excessive generation of NO X.

상기의 문제점을 극복하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 기존의 저질소산화물 산소연소기가 갖는 운전 제약성을 개선하고 저온 및 고온 분위기 즉, 전 운전범위에 대하여 NOx 생성을 극소화하면서 화염의 형상. 및 배출물 또는 화염의 휘도 등의 연소특성을 간단한 방법으로 자유자재로 제어가 가능한 화염가변형 가스연료용 저질소산화물 산소연소기를 제공하는 데에 있다.An object of the present invention devised to overcome the above problems, the shape of the flame while improving the operating constraints of the existing low nitrogen oxide oxygen burner and minimizes NOx generation over low and high temperature atmosphere, that is, the entire operating range. And it is to provide a low nitrogen oxide oxygen burner for flame variable gas fuel which can freely control the combustion characteristics such as emission or flame brightness.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 버너타일에 설치되는 연소관; 상기 연소관과 일체로 형성되고, 일측에 재순환 배가스 공급구가 설치되는 재순환 배가스 퍼지관; 상기 배가스 퍼지관 및 상기 연소관 내에 설치되어 상기 연소관의 일단부로 산소공급구로부터 공급받은 산소를 분출하는 산소노즐이 설치된 산소관; 상기 배가스 퍼지관 및 상기 연소관 내에 설치되어 상기 연소관의 일단부로 연료공급구로부터 공급받은 연료를 분출하는 연료노즐이 설치된 연료공급관; 및 상기 배가스 퍼지관 및 상기 연소관 내에 설치되어 상기 연소관의 일단부에서 연소반응을 발생시키는 점화용 버너를 포함하고, 상기 연료노즐 또는 상기 산소노즐의 출구단면은 슬롯형상을 가지고, 회전가능한 화염가변형 가스연료용 저질소산화물 산소연소기이다.The present invention for achieving the above object is a combustion tube installed in the burner tile; A recycle exhaust gas purge tube formed integrally with the combustion tube and having a recycle exhaust gas supply port installed at one side thereof; An oxygen tube installed in the exhaust gas purge tube and the combustion tube and provided with an oxygen nozzle for ejecting oxygen supplied from an oxygen supply port to one end of the combustion tube; A fuel supply pipe installed in the exhaust gas purge pipe and the combustion pipe, and having a fuel nozzle configured to eject fuel supplied from a fuel supply port to one end of the combustion pipe; And an ignition burner installed in the exhaust gas purge pipe and the combustion pipe to generate a combustion reaction at one end of the combustion pipe, wherein the outlet end of the fuel nozzle or the oxygen nozzle has a slot shape and a rotatable flame variable gas. Low nitrogen oxide oxygen burner for fuel.

상기 퍼지관의 단면적은 상기 연소관의 단면적보다 큰 것을 특징으로 한다.The cross-sectional area of the purge tube is characterized in that larger than the cross-sectional area of the combustion tube.

또, 상기 연소관의 일단부에 화염감지센서가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.In addition, a flame detection sensor is further provided at one end of the combustion tube.

또, 연소상태를 관찰할 수 있는 가시창이 상기 산소관의 길이방향으로 연장되어 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, the visible window which can observe the combustion state is characterized in that it is formed integrally extending in the longitudinal direction of the oxygen tube.

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또, 상기 연료노즐 또는 상기 산소노즐의 회전은 상기 연료공급관 또는 산소관을 회전수단에 의해 회전하는 것에 이루어지는 것을 특징으로 한다.The fuel nozzle or the oxygen nozzle may be rotated by rotating the fuel supply pipe or the oxygen pipe by a rotating means.

또, 상기 회전수단은 상기 연료공급관 또는 산소관에 형성된 워엄휠과, 상기 워엄휠에 치합되어 회전하는 워엄기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.The rotating means may include a worm wheel formed in the fuel supply pipe or the oxygen pipe, and a worm gear that is engaged with the worm wheel and rotates.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described. In adding reference numerals to components of the following drawings, it is determined that the same components have the same reference numerals as much as possible even if displayed on different drawings, and it is determined that they may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. Detailed descriptions of well-known functions and configurations will be omitted.

본 발명은, 연소기는 연소관의 단부에 연료노즐, 산소노즐, 재순환 배가스 노즐과 점화용 버너 및 화염감지센서를 포함하여 이루어지며, 상기 연료노즐 또는 산소노즐의 출구단면이 슬롯 형태를 하고, 독립적으로 회전이 가능한 연료노즐 또는 산소즐과 원형 단면형태를 갖는 산소노즐 또는 연료노즐을 재순환 배가스 노즐 내부에 편심이 되도록 각각 설치된다. In the present invention, the combustor includes a fuel nozzle, an oxygen nozzle, a recirculating exhaust gas nozzle, an ignition burner, and a flame detection sensor at an end of the combustion tube, and the outlet end of the fuel nozzle or the oxygen nozzle has a slot shape, and is independently Rotating fuel nozzles or oxygen nozzles and oxygen nozzles or fuel nozzles having a circular cross-sectional shape are respectively installed so as to be eccentric in the recycle exhaust gas nozzle.

이 때, 산소노즐 중심과 연료노즐 중심간의 간격은 전 온도범위에서 안정화염이 형성될 수 있도록 고정되고, 슬롯형 출구단면을 갖는 연료노즐 또는 산소노즐을 고정된 위치에서 임의의 각도로 회전할 수 있도록 하여 연료 또는 산소의 분사형태가 공간적으로 변하면서 상대적으로 일정한 분사형태를 유지하는 원형단면을 갖는 산소노즐 또는 연료노즐의 분사형태와 공간적으로 다양한 혼합특성을 갖도록 하므로써 연소기 하류방향으로 다양한 연료-산소 혼합비를 갖는 혼합가스 영역을 형성시키도록 하는 것이다.At this time, the interval between the center of the oxygen nozzle and the center of the fuel nozzle is fixed to form a stabilized salt in the entire temperature range, it is possible to rotate the fuel nozzle or oxygen nozzle having a slot-type outlet cross-section at any angle in a fixed position. It is possible to have various mixing characteristics in the downstream direction of the combustor so that the injection shape of the fuel or oxygen can have spatially diverse mixing characteristics with the injection shape of the oxygen nozzle or fuel nozzle having a circular cross section which maintains a relatively constant injection shape while spatially changing the fuel or oxygen injection form. It is to form a mixed gas region having a mixing ratio.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 산소연소기의 단면도이고, 도 2는 도 1의 좌측면도이며, 도 3은 도 1의 우측면도이다. 본 실시예는 연료노즐이 슬롯형태를 가지고 있다.1 is a cross-sectional view of an oxygen burner according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a left side view of Figure 1, Figure 3 is a right side view of FIG. In this embodiment, the fuel nozzle has a slot shape.

산소연소기는 버너타일(200)에 설치된다.Oxygen burner is installed in the burner tile (200).

상기 버너타일(200)에 설치되는 부분은 상기 산소연소기의 연소관(104)이며, 상기 버너타일(200)에 형성된 홀에 상기 연소관(104)이 삽입되고, 상기 연소관(104)과 일체인 설치플랜지(102)에 의해 상기 버너타일(200)에 고정된다.The burner tile 200 has a portion installed in the combustion tube 104 of the oxygen burner, the combustion tube 104 is inserted into a hole formed in the burner tile 200, the installation flange integral with the combustion tube 104 It is fixed to the burner tile 200 by 102.

상기 연소관(104)과 일체로 하여 연통되는 배가스 퍼지관(100)이 형성된다.An exhaust gas purge pipe 100 is formed in communication with the combustion tube 104 integrally.

상기 배가스 퍼지관(100)의 일측에는 배가스 공급구(101)가 형성된다.An exhaust gas supply port 101 is formed at one side of the exhaust gas purge pipe 100.

그리고, 상기 배가스 퍼지관(100)의 단면적은 상기 연소관(104)의 단면적보다 크다. In addition, the cross-sectional area of the exhaust gas purge pipe 100 is larger than the cross-sectional area of the combustion pipe 104.

상기 배가스 퍼지관(100)의 후측으로는 고정부재(150)가 설치되고, 상기 고정부재(150)와 상기 배가스 퍼지관(100)의 각각에 형성된 연결플랜지(103,154)에 의해 연결된다.A fixing member 150 is installed at the rear side of the exhaust gas purge pipe 100, and is connected by connecting flanges 103 and 154 formed on each of the fixing member 150 and the exhaust gas purge pipe 100.

상기 고정부재(150)에는 산소관(110), 연료공급관(120)이 설치되고, 상기 산소관(110) 및 상기 연료공급관(120)은 상기 배가스 퍼지관(100) 및 상기 연소관(104)의 내부를 지나 상기 연소관(104)의 단부까지 연장된다.An oxygen pipe 110 and a fuel supply pipe 120 are installed in the fixing member 150, and the oxygen pipe 110 and the fuel supply pipe 120 are connected to the exhaust gas purge pipe 100 and the combustion pipe 104. It extends through the interior to the end of the combustion tube (104).

상기 산소관(110)과 상기 연료공급관(120)은 상기 산소관(104)의 중심축선 상에 대하여 편심되어 도 3에 도시된 바와 같이 설치된다.The oxygen pipe 110 and the fuel supply pipe 120 are eccentric with respect to the central axis of the oxygen pipe 104 and are installed as shown in FIG. 3.

상기 산소관(110)에는 산소공급구(111)이 일체로 형성되며, 도 3에 도시된 바와 같이, 연소상태를 파악하기 위해 상기 산소관(110)의 연장방향으로 가시 창(140)을 설치하고, 상기 산소공급구(111)는 상기 산소관(110)에 수직한 방향으로 연결하였다.An oxygen supply port 111 is integrally formed in the oxygen tube 110, and as shown in FIG. 3, a visible window 140 is installed in an extension direction of the oxygen tube 110 to grasp a combustion state. And, the oxygen supply port 111 is connected in a direction perpendicular to the oxygen tube 110.

또, 상기 연료공급관(120)에는 연료를 공급하는 연료공급구(124)가 형성되어, 도시되지 않은 연료공급원으로부터 연료를 공급받는다.In addition, the fuel supply pipe 120 is provided with a fuel supply port 124 for supplying fuel, and receives fuel from a fuel supply source (not shown).

상기 산소관(110) 및 상기 연료공급관(120)의 단부에는 각각 산소노즐(112) 및 연료노즐(123)이 설치되어 있다.Oxygen nozzles 112 and fuel nozzles 123 are installed at ends of the oxygen pipe 110 and the fuel supply pipe 120, respectively.

상기 연료노즐(123)은 슬롯 형태로 되어 있으며, 회전가능하다.The fuel nozzle 123 has a slot shape and is rotatable.

상기 연료노즐(123)의 회전은 상기 연료공급관(120)의 회전에 의해 이루어지고, 상기 연료공급관(120)을 회전시키는 회전수단은 상기 연료공급관(120)의 원주에 형성된 워엄휠(121)과, 상기 워엄휠(121)과 치합되어 도시되지 않은 구동수단에 의해 회전하는 워엄기어(122)를 포함하여 이루어진다.Rotation of the fuel nozzle 123 is made by the rotation of the fuel supply pipe 120, the rotating means for rotating the fuel supply pipe 120 and the worm wheel 121 formed on the circumference of the fuel supply pipe 120 and It includes a worm gear 122 is engaged with the worm wheel 121 and rotated by a driving means (not shown).

이 때, 상기 연료공급관(120)과 상기 고정부재(150) 사이에 가스가 누출되지 않으면서, 상기 연료공급관(120)이 회전가능하도록 실링부재(151)가 설치된다.At this time, a sealing member 151 is installed to allow the fuel supply pipe 120 to be rotatable without gas leaking between the fuel supply pipe 120 and the fixing member 150.

그리고, 상기 고정부재(150)에는 상기 연소관(104)의 단부의 연소상태를 감지하는 화염감시기(140)가 설치되고, 상기 화염감시기(140)는 상기 연소관(104)의 단부의 화염감지센서(141)와 전기적으로 연결된다. 또, 연소상태를 관찰할 수 있는 가시창(152)이 상기 산소관(110)의 길이방향으로 연장되어 일체로 형성된다.In addition, a flame detector 140 is installed on the fixing member 150 to detect a combustion state of the end of the combustion tube 104, and the flame detector 140 has a flame detection sensor at an end of the combustion tube 104. 141). In addition, the visible window 152 that can observe the combustion state is formed integrally extending in the longitudinal direction of the oxygen tube (110).

본 발명의 실시예에 따른 작동방법은 다음과 같다.Operation method according to an embodiment of the present invention is as follows.

먼저, 분위기 온도가 낮은 운전초기에는 슬롯형 출구단면을 갖는 연료노즐 (123)의 슬롯의 길이방향이 연료노즐(123) 및 산소노즐(112) 중심축을 연결하는 연 결선과 평행하도록 조절하여, 슬롯 길이방향 끝단과 산소노즐(112) 선단과의 거리를 단축하므로써 연료-산소와의 혼합율을 높혀 화염이 상기 연소관(104)의 연소노즐(105) 선단으로부터 가까운 위치에서 안정적으로 착화 유지되는 효과가 있다.First, in the initial operation of low ambient temperature, the slot direction of the slot of the fuel nozzle 123 having the slot-type outlet section is adjusted so as to be parallel to the connection line connecting the central axis of the fuel nozzle 123 and the oxygen nozzle 112, By shortening the distance between the longitudinal end and the tip of the oxygen nozzle 112, the mixing ratio between fuel and oxygen is increased, so that the flame is stably held at a position close to the tip of the combustion nozzle 105 of the combustion tube 104. .

또, 연소가 지속되어 분위기 온도가 충분히 상승되면, 슬롯형 출구단면을 갖는 연료노즐(123)의 슬롯 길이방향이 상기 연료노즐(123) 및 산소노즐(112) 중심축을 연결하는 연결선과 수직이 되도록 회전각도를 조절하여 90도 회전시킨다.In addition, when combustion is continued and the ambient temperature is sufficiently raised, the slot length direction of the fuel nozzle 123 having the slotted outlet section is perpendicular to the connecting line connecting the central axis of the fuel nozzle 123 and the oxygen nozzle 112. Adjust the rotation angle to rotate 90 degrees.

따라서, 슬롯 길이방향 끝단과 상기 산소노즐(112) 선단과의 거리를 충분히 멀게 하여 연료-산소와의 혼합율을 전반적으로 낮추므로써 하류방향 일정한 위치에서 국부적으로 최적의 혼합비가 형성되도록 하고 그 외의 넓은 영역에서는 가연한계범위의 혼합비 영역 즉, 연료과잉(산소희박) 또는 산소과잉(연료희박) 영역들이 넓게 혼재되도록 하는 것이다.Therefore, the distance between the slot longitudinal end and the tip of the oxygen nozzle 112 is sufficiently far to lower the overall fuel-oxygen mixing ratio, so that the optimum mixing ratio is formed locally at a constant position in the downstream direction and the other wide area. In the above, the mixing ratio region of the flammable limit, that is, the fuel excess (oxygen lean) or oxygen excess (fuel lean) regions is widely mixed.

따라서 화염온도가 최고가 될 수 있는 최적 혼합비 영역을 줄이므로써 상대적으로 온도가 낮은 연소화염이 형성되게 하여 질소화합물(NOx) 생성을 억제하는 효과가 있다.Therefore, by reducing the optimum mixing ratio region where the flame temperature can be the highest, it is possible to form a combustion flame having a relatively low temperature, thereby suppressing the generation of nitrogen compounds (NOx).

특히, 각 노즐로부터의 분사속도를 증가시키면 분사된 연료 및 산소는 연소반응에 참여하기 전에 연소가스와 혼합이 촉진되어 최종 연소단계에서는 연료와 산소의 농도는 더욱 낮아져 화염온도가 낮아지게 되고 이로써 NOx 생성을 극소화하는 효과가 있다.In particular, if the injection speed from each nozzle is increased, the injected fuel and oxygen are promoted to mix with the combustion gas before participating in the combustion reaction, and the concentration of fuel and oxygen is lowered in the final combustion stage, thereby lowering the flame temperature and thus NOx. It has the effect of minimizing production.

궁극적으로 분위기 온도가 충분히 높은 경우에는 슬롯형 출구단면을 갖는 연료노즐(123)의 회전각도를 조절하므로써 다양한 형태의 연소화염을 형성시킬 수 있 다. Ultimately, when the ambient temperature is sufficiently high, various types of combustion flames may be formed by adjusting the rotation angle of the fuel nozzle 123 having the slot-type outlet section.

아울러 상기 배가스 퍼지관(100)에 고온의 배가스가 공급되면, 단면적이 상대적으로 작은 상기 연소관(104)내로 배가스가 정류되어 연소관 출구에서 산소 및 연료와 각각 혼합되어 가연혼합비에서의 산소농도를 저하시켜 화염온도를 낮추고 따라서 질소산화물의 생성을 크게 억제할 수 있다.In addition, when a high temperature exhaust gas is supplied to the exhaust gas purge tube 100, the exhaust gas is rectified into the combustion tube 104 having a relatively small cross-sectional area and mixed with oxygen and fuel at the outlet of the combustion tube to lower the oxygen concentration at the combustible mixing ratio. It is possible to lower the flame temperature and thus greatly suppress the production of nitrogen oxides.

또한, 일반의 공기 연소기로 운전하고자 할 경우에는, 재순환 배가스의 공급을 통상의 공기로 전환하고 산소노즐을 통해 미량의 산소를 공급(산소부화 효과) 하므로써 화염 안정성을 유지시킬 수 있으므로 한대의 연소기로 공기/산소 연소기 겸용으로 사용할 수 있는 장점이 있다. In addition, when operating with a general air combustor, it is possible to maintain the flame stability by switching the supply of recycle exhaust gas to normal air and supplying a small amount of oxygen (oxygen enrichment effect) through an oxygen nozzle. There is an advantage that can be used as a combined air / oxygen combustor.

그리고, 상기 연소노즐(123) 대신 상기 산소노즐(112)을 슬롯형태로 하여 상기와 같은 연소를 실행하는 것도 가능하다.In addition, it is also possible to perform the combustion as described above by using the oxygen nozzle 112 in the form of a slot instead of the combustion nozzle 123.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. As described above, it has been described with reference to the preferred embodiment of the present invention, but those skilled in the art various modifications and changes of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below I can understand that you can.

본 발명을 통하여, 기존의 산소연소기가 갖는 운전 제약성을 개선하고 저온 및 고온 분위기 즉, 전 운전범위에 대하여 NOx 생성을 극소화하면서 화염의 형상. 및 배출물 또는 화염의 휘도 등의 연소특성을 간단한 방법으로 자유자재로 제어가 가능한 화염가변형 가스연료용 저질소산화물 산소연소기를 제공할 수 있다.Through the present invention, the shape of the flame while improving the operating constraints of the existing oxygen burner and minimizing NOx generation over a low temperature and high temperature atmosphere, that is, the entire operating range. And it is possible to provide a low nitrogen oxide oxy-combustor for flame variable gas fuel which can freely control the combustion characteristics such as the emission or the brightness of the flame in a simple manner.

Claims (9)

버너타일에 설치되는 연소관;Combustion tube installed in the burner tile; 상기 연소관과 일체로 형성되고, 일측에 재순환 배가스 공급구가 설치되는 재순환 배가스 퍼지관;A recycle exhaust gas purge tube formed integrally with the combustion tube and having a recycle exhaust gas supply port installed at one side thereof; 상기 배가스 퍼지관 및 상기 연소관 내에 설치되어 상기 연소관의 일단부로 산소공급구로부터 공급받은 산소를 분출하는 산소노즐이 설치된 산소관;An oxygen tube installed in the exhaust gas purge tube and the combustion tube and provided with an oxygen nozzle for ejecting oxygen supplied from an oxygen supply port to one end of the combustion tube; 상기 배가스 퍼지관 및 상기 연소관 내에 설치되어 상기 연소관의 일단부로 연료공급구로부터 공급받은 연료를 분출하는 연료노즐이 설치된 연료공급관; 및A fuel supply pipe installed in the exhaust gas purge pipe and the combustion pipe, and having a fuel nozzle configured to eject fuel supplied from a fuel supply port to one end of the combustion pipe; And 상기 배가스 퍼지관 및 상기 연소관 내에 설치되어 상기 연소관의 일단부에서 연소반응을 발생시키는 점화용 버너를 포함하고, An ignition burner installed in the exhaust gas purge pipe and the combustion pipe to generate a combustion reaction at one end of the combustion pipe, 상기 연료노즐의 출구단면은 슬롯형상을 가지고, 회전가능한 화염가변형 가스연료용 저질소산화물 산소연소기.An outlet section of the fuel nozzle has a slot shape, rotatable low nitrogen oxide oxygen burner for flame variable gas fuel. 제1항에 있어서, 산소공급구로 연료를 공급하고, 상기 연료공급구로 산소를 공급하는 것을 특징으로 하는 화염가변형 가스연료용 저질소산화물 산소연소기.The low nitrogen oxide oxygen burner according to claim 1, wherein a fuel is supplied to an oxygen supply port and oxygen is supplied to the fuel supply port. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 산소관과 상기 연료공급관은 상기 연소관의 중심축에 대하여 편심되어 설치되는 것을 특징으로 하는 화염가변형 가스연료용 저질소산화물 산소연소기.The low nitrogen oxide oxygen burner according to claim 1 or 2, wherein the oxygen pipe and the fuel supply pipe are eccentrically installed with respect to the central axis of the combustion pipe. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 퍼지관의 단면적은 상기 연소관의 단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 화염가변형 가스연료용 저질소산화물 산소연소기.The low nitrogen oxide oxygen burner according to claim 1 or 2, wherein the cross-sectional area of the purge tube is larger than that of the combustion tube. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연소관의 일단부에 화염감지센서가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 화염가변형 가스연료용 저질소산화물 산소연소기.The low nitrogen oxide oxygen burner according to claim 1 or 2, further comprising a flame sensor at one end of the combustion tube. 제1항 또는 제2항에 있어서, 연소상태를 관찰할 수 있는 가시창이 상기 산소관의 길이방향으로 연장되어 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 화염가변형 가스연료용 저질소산화물 산소연소기.The low nitrogen oxide oxygen burner according to claim 1 or 2, wherein a visible window for observing the combustion state is formed integrally by extending in the longitudinal direction of the oxygen pipe. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101044226B1 (en) 2009-09-10 2011-06-27 한국에너지기술연구원 Low NOx cross injection flameless oxyfuel burner
KR101199261B1 (en) 2011-05-12 2012-11-09 한국에너지기술연구원 LOW NOx GAS/OIL OXYGEN BUNER WITH 2 STAGE PREMIXING CYLINDRICAL CHAMBER AND FLUE GAS RECIRCULATION
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2532065A (en) * 2014-11-07 2016-05-11 Kiln Flame Systems Ltd Burner
CZ2017140A3 (en) 2017-03-13 2018-08-01 Htt Engineering, Spol. S R.O. A combined burner for blowing oxidizing gas and fuel into the melting furnace
CN107023283A (en) * 2017-05-27 2017-08-08 成都理工大学 Combustion system for combustion in situ simulated test

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001094843A1 (en) * 2000-06-08 2001-12-13 Clearstack Combustion Corporation Low nitrogen oxides emissions using three stages of fuel oxidation and in-situ furnace flue gas recirculation
KR20060061635A (en) * 2004-12-02 2006-06-08 한국기계연구원 Oxyfuel burner with flue gas recirculation
KR20060061634A (en) * 2004-12-02 2006-06-08 한국기계연구원 Oxyfuel burner with high speed injection

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08170808A (en) * 1994-12-15 1996-07-02 Nippon Electric Glass Co Ltd Setting structure of liquid fuel-oxygen burner
JP3761621B2 (en) * 1996-03-12 2006-03-29 大陽日酸株式会社 Oxygen burner and glass melting method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001094843A1 (en) * 2000-06-08 2001-12-13 Clearstack Combustion Corporation Low nitrogen oxides emissions using three stages of fuel oxidation and in-situ furnace flue gas recirculation
KR20060061635A (en) * 2004-12-02 2006-06-08 한국기계연구원 Oxyfuel burner with flue gas recirculation
KR20060061634A (en) * 2004-12-02 2006-06-08 한국기계연구원 Oxyfuel burner with high speed injection

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101044226B1 (en) 2009-09-10 2011-06-27 한국에너지기술연구원 Low NOx cross injection flameless oxyfuel burner
KR101199261B1 (en) 2011-05-12 2012-11-09 한국에너지기술연구원 LOW NOx GAS/OIL OXYGEN BUNER WITH 2 STAGE PREMIXING CYLINDRICAL CHAMBER AND FLUE GAS RECIRCULATION
KR101238301B1 (en) 2011-05-12 2013-02-28 한국에너지기술연구원 LOW NOx OXYGEN BUNER WITH 2 STAGE PREMIXING CYLINDRICAL CHAMBER FLUE GAS RECIRCULATION

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