KR100855719B1 - 녹스 저감형 버너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연소실 내부로 공기를 공급하는 공기공급관과, 상기 공기공급관의 내부에 길이방향으로 설치되며, 선단이 상기 연소실에 인접하도록 연장형성되는 연료공급관과, 중공원통형상으로 형성되며 상기 연료공급관에 대응하는 직경으로 형성되어 상기 연료공급관의 선단에 연결되는 연결부와, 상기 연결부의 선단을 폐쇄하도록 형성되며 상기 연결부보다 큰 직경으로 형성되어 내부에 공간이 마련되는 확관부로 구성되는 연료확산부와, 상기 확관부의 외경둘레를 따라 상호 이격하여 배치되며, 상기 확관부의 내부공간과 연통되도록 돌출형성되는 복수의 연료노즐과, 상기 연료공급관의 선단과 상기 연료확산부의 사이에 형성되되 상기 확관부에 밀착되는 플레이트로, 외측이 상기 공기공급관의 선단 내측에 인접하도록 형성되어 상기 공기공급관과의 사이에 급기통로를 형성하는 디퓨저와, 상기 확관부를 관통하여 형성되는 복수의 보조공기공급관과, 상기 보조공기공급관이 형성된 위치에 대응되는 상기 디퓨저에 상기 보조공기공급관에 대응되는 크기로 천공되어 상기 보조공기공급관과 연통되는 보조공기공급공으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 연료공급관의 선단에 탈착 가능하며 연료공급관의 직경보다 큰 직경을 갖는 연료확산부를 설치하여 연료확산부의 직경을 조절함으로써 노즐의 단면적 크기에 상관없이 노즐의 개수를 증가시켜 종래보다 효율적으로 녹스의 발생을 저감시킬 수 있고, 버너의 용도에 따라 노즐의 크기를 조절해야 할 경우, 연료확산부를 교체하여 노즐의 크기를 조절할 수 있는 효과가 있다.

녹스, 버너, 저감형 버너, 저녹스 버너

Description

녹스 저감형 버너 {BURNER FOR REDUCING NOX}

본 발명은 녹스 저감형 버너에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스공급관에 연료확산부를 설치하여 연료노즐의 개수를 증가시키고, 화염의 고온부에 공기를 주입하여 녹스 발생을 감소시키는 녹스 저감형 버너에 관한 것이다.

일반적으로 질소산화물은 통상 NOx라고 표기하는데, 화석 연료 연소시 다량 발생된다.

이러한 질소산화물, 즉 녹스(NOx)는 연소용 공기 중에 질소가 고온에서 유리되어 연소용 공기 중의 질소분자를 산화시켜 생성되는 Thermal NOx, 연료에 존재하는 화학적으로 결합된 질소 성분이 연소과정에서 산화되어 생성되는 Fuel NOx 및 연소시 연료에서 발생되는 탄화수소가 연소용 공기 중의 질소와 반응하여 생성되는 Prompt NOx 등으로 구별된다.

일반적인 버너에서 이러한 녹스를 저감시키는 방식은 배기가스 재순환방식, 2단 연소방식 및 분할화염방식으로 대별된다.

여기서 분할화염방식은 연료노즐의 개수를 증가시켜 화염을 분할함으로써, 화염 표면적을 극대화시켜 복사전열의 증대에 의해 화염의 온도가 낮아져 녹스가 저감되는 방식이다.

도 1에는 종래의 분할화염방식을 이용한 녹스 저감형 버너의 부분 단면도가 도시되어 있다.

이 도면을 참조하여 설명하면, 종래의 녹스 저감형 버너는 연소실에 공기를 공급하는 공기공급관(20)과, 공기공급관(20)의 내부에 설치되어 연소실에 연료를 공급하는 연료공급관(10)과, 연료공급관(10)의 선단에 형성되는 복수의 노즐(30)과, 연료공급관(10)에 끼워져 설치되며 공기공급관(20)과의 사이에 급기통로를 형성하는 디퓨저(40)와, 공기공급관(20)의 선단에 설치되어 연소실을 보호하는 연소실보호판넬(50)로 구성된다.

상기와 같은 구성을 갖는 종래의 녹스 저감형 버너는 연료가 연료공급관(10)을 통해 공급되어 노즐(30)을 통하여 방출되고, 공기는 공기공급관(20)에 의해 공급되어 급기통로를 통해 방출되어 연료와 공기가 혼합된다.

이때, 노즐(30)에 인접하여 설치된 점화수단(미도시)에 의해 화염이 형성되게 된다.

이러한 종래의 녹스 저감형 버너는 노즐(30)의 개수를 증가시켜 화염을 분할함으로써, 화염 표면적을 극대화시켜 화염의 온도를 낮춤으로 녹스의 발생을 저감시키고 있다.

종래의 녹스 저감형 버너는 연료공급관에 노즐을 형성시키기 때문에, 노즐의 단면적 크기에 따라 노즐의 개수가 제한되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 녹스 저감형 버너는 용도에 따라 노즐의 크기를 조절해야 할 경우, 연료공급관 전체를 교체하여야 하는 번거로움이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 연료공급관의 선단에 탈착 가능하며 연료공급관의 직경보다 큰 직경을 갖는 연료확산부를 설치하여 연료확산부의 직경을 조절함으로써 노즐의 단면적 크기에 상관없이 노즐의 개수를 증가시켜 종래보다 효율적으로 녹스의 발생을 저감시킬 수 있고, 버너의 용도에 따라 노즐의 크기를 조절해야 할 경우, 연료확산부를 교체하여 노즐의 크기를 조절할 수 있는 녹스 저감형 버너를 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 연소실 내부로 공기를 공급하는 공기공급관과, 상기 공기공급관의 내부에 길이방향으로 설치되며, 선단이 상기 연소실에 인접하도록 연장형성되는 연료공급관과, 중공원통형상으로 형성되며 상기 연료공급관에 대응하는 직경으로 형성되어 상기 연료공급관의 선단에 연결되는 연결부와, 상기 연결부의 선단을 폐쇄하도록 형성되며 상기 연결부보다 큰 직경으로 형성되어 내부에 공간이 마련되는 확관부로 구성되는 연료확산부와, 상기 확관부의 외경둘레를 따라 상호 이격하여 배치되며, 상기 확관부의 내부공간과 연통되도록 돌출형성되는 복수의 연료노즐과, 상기 연료공급관의 선단과 상기 연료확산부의 사이에 형성되되 상기 확관부에 밀착되는 플레이트로, 외측이 상기 공기공급관의 선단 내측에 인접하도록 형성되어 상기 공기공급관과의 사이에 급기통로를 형성하는 디퓨저와, 상기 확관부를 관통하여 형성되는 복수의 보조공기공급관과, 상기 보조공기공급관이 형성된 위치에 대응되는 상기 디퓨저에 상기 보조공기공급관에 대응되는 크기로 천공되어 상기 보조공기공급관과 연통되는 보조공기공급공에 의해 달성된다.

또한, 상기 연료확산부와 상기 디퓨저는 일체형으로 형성될 수 있다.

이에 의해, 연료공급관의 선단에 탈착 가능하며 연료공급관의 직경보다 큰 직경을 갖는 연료확산부를 설치하여 연료확산부의 직경을 조절함으로써 노즐의 단면적 크기에 상관없이 노즐의 개수를 증가시켜 종래보다 효율적으로 녹스의 발생을 저감시킬 수 있고, 버너의 용도에 따라 노즐의 크기를 조절해야 할 경우, 연료확산부를 교체하여 노즐의 크기를 조절할 수 있는 효과가 있다.

또한, 연료확산부 및 디퓨저에 공기를 공급할 수 있는 보조공기공급관과 보조공기공급공을 형성하여 공기를 화염의 고온부에 직접 공급하여 화염의 온도을 낮춤으로써 녹스의 발생을 저감시키는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 녹스 저감형 버너는, 도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 연소실 내부로 공기를 공급하는 공기공급관(100)과, 연소실의 내부로 연료를 공급하는 연료공급관(200)과, 연료공급관(200)의 선단에 연결되는 연료확산부(300)와, 연료확산부(300)에 형성되는 복수의 연료노즐(400)과, 연료확산부(300)와 일체형으로 형성되는 디퓨저(500)로 구성된다.

먼저, 공기공급관(100)은 송풍기(미도시)에 의해 외부의 공기를 연소실로 공급하고, 그 선단에는 연소실을 보호하기 위한 연소실보호판넬(700)이 형성된다.

이때, 공기공급관(100)의 선단은 내측을 향하여 경사지게 형성되어 디퓨저(500)와의 사이에 형성되는 급기통로(620)를 최소화하여 공기의 공급속도를 최대화한다.

그리고, 연료공급관(200)은 소정의 직경을 갖는 금속파이프로, 공기공급관(100)의 내부에 길이방향으로 배치된다.

즉, 연료공급관(200)의 일단은 가스연료공급원(미도시)과 연결되며, 타단은 연소실과 인접하도록 공기공급관(100)의 선단까지 연장된다.

여기서, 연료공급관(200)의 선단 외측에는 연료확산부(300)와의 결합을 위한 나사산이 형성된다.

한편, 연료확산부(300)는, 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 확관부(310) 와, 연결부(320)로 구성된다.

먼저, 연결부(320)는 중공원통형상으로 형성되며, 연료공급관(200)의 직경에 대응하는 직경으로 형성되어 내측면에 연료공급관(200)의 선단 외측에 형성된 나사산에 대응하는 나사산이 형성된다.

그리고, 확관부(310)는 연결부(320)보다 큰 직경으로 형성되어 연결부(320)의 개방된 일측을 폐쇄하도록 형성되며, 내부에 공간이 마련되도록 소정의 두께를 갖도록 형성된다.

여기서, 연결부(320) 내측면에 형성된 나사산과 연료공급관(200)의 선단 외측에 형성된 나사산에 의해 연료공급관(200)과 연료확산부(300)가 상호 결합되는 것이다.

또한, 디퓨저(500)는 공기공급관(100) 선단의 단면에 대응하는 단면을 갖는 플레이트로, 연결부(320)에 의해 관통되어 확관부(320)에 밀착되어 설치된다.

이때, 연결부(320)와 연료공급관(200)이 상호 나사결합으로 연결되기 때문에, 디퓨저(500)는 연료공급관(200)과 연료확산부(300)의 사이에 설치되게 된다.

그러므로, 도 7에 도시된 바와 같이, 디퓨저(500)와 공기공급관(100)의 선단과의 사이에는 공기가 공급되는 급기통로(620)가 형성되어 연소실 내부로 공기를 공급하게 되는 것이다.

본 실시예에서는 연료확산부(300)와 디퓨저(500)가 별개의 것으로 설명하지만, 반드시 이에 한정되지 않는다.

예를 들어, 도 3의 A-A선에 따른 측 단면도인 도 6을 참조하여 설명하면, 연결부(320)와 맞닿는 확관부(310)의 단면을 외측으로 연장형성시킴으로 디퓨저(500)를 형성시켜 연료확산부(300)와 디퓨저(500)를 일체화할 수 있다.

이에 의해, 디퓨저(500)를 별도로 제작하여 설치하는 등의 번거로움을 해소시킬 수 있게 된다.

또한, 연료노즐(400)은 복수개로 마련되어 확관부(310)의 외경둘레를 따라 일정간격으로 상호 이격하어 배치되며, 확관부(310)의 외부로 돌출형성된다.

이때, 복수개의 연료노즐(400)은 확관부(310)의 내부공간과 연통되도록 형성되어 각 연료노즐(400)은 일정한 양의 연료를 균일하게 분사한다.

또한, 확관부(310)에 형성되는 보조공기공급관(600)과, 디퓨저(500)에 형성되는 보조공기공급공(610)을 더 포함할 수 있다.

보조공기공급관(600)은 확관부(310)를 공기의 진행방향으로 관통하여 형성되는데, 상호 이격하여 배치되도록 복수개가 형성된다.

이때, 보조공기공급관(600)은 Pipe의 형태로 형성되어 확관부(310)의 내부공간과 차단되도록 확관부(310)에 형성된다.

그리고, 보조공기공급공(610)은 보조공기공급관(600)이 형성된 위치에 대응되는 디퓨저(500)에 보조공기공급관(600)에 대응되는 크기로 천공되어 보조공기공급관(600)과 연통되도록 형성된다.

상기와 같은 보조공기공급관(600) 및 보조공기공급공(610)에 의해 공기가 연소실의 내부로 공급된다.

이하에서는, 이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 녹스 저감형 버너의 작용에 대하여 도 7을 참조하여 설명한다.

공기공급관(100)을 통해 공기가 공급되어 급기통로(620)를 통하여 연소실 내부로 공기가 공급되고, 연료공급관(200)을 통해 연료가 공급되어 복수의 연료노즐(400)을 통하여 균일하게 연료가 연소실의 내부로 공급된다.

이때, 연료노즐(400)에 인접하게 설치된 점화수단(미도시)에 의해 점화가 이루어지고, 도 7에 도시된 바와 같이 화염이 연소실의 내부에 형성된다.

녹스를 저감하는 방식 중의 하나인 분할화염방식을 사용한 종래의 녹스 저감형 버너는, 도 1을 참조하면, 연료공급관(10) 자체에 노즐(30)을 형성시키기 때문에 그 개수가 한정되어 화염분할 또한 제한되어 녹스가 효휼적으로 저감되지 못하는 문제점이 있었다.

하지만, 본 발명에 따른 녹스 저감형 버너는 연료공급관(200)의 선단에 별도의 연료확산부(300)를 설치하고 그 외경둘레를 따라 연료노즐(400)을 형성하기 때문에, 연료확산부(300)의 크기에 따라 연료노즐(400)를 증가시킬 수 있고, 그에 따라 화염의 분할이 증가하여 녹스가 효율적으로 저감되는 뛰어난 효과가 있다.

또한, 연료확산부(300) 및 디퓨저(500)에 보조공기공급관(600) 및 보조공기공급공(610)을 형성하여 연소실 내부의 화염에 직접적으로 공기를 공급할 수 있어 화염의 온도가 낮아져 녹스가 저감된다.

이때, 연료확산부(300)가 두께를 갖고 있기 때문에, 보조공기공급관(600) 또한 연료확산부(300)의 두께에 대응하는 길이를 갖고 있어, 보조공기공급관(600)을 통해 공급되는 공기에 직진류가 형성되어 화염 고온부의 온도를 보다 효율적으로 낮출 수 있는 효과가 있다.

그리고, 일반적인 산업용 버너의 경우, 그 용도에 따라 노즐의 크기 등을 조절해야 하는 경우가 발생하는데, 이 경우 종래에는 노즐의 크기 등에 따라 별도의 버너를 사용하여야 하는 불편함이 있었다.

하지만, 본 발명에 따른 녹스 저감형 버너는 노즐의 크기 등을 조절하여야 할 때, 연료확산부(300)만을 교체하는 것으로 노즐의 크기를 조절할 수 있어 뛰어난 편리성이 확보된다.

본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함되는 것은 자명하다.

도 1은 종래기술에 대한 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 녹스 저감형 버너의 연료확산부 및 디퓨저의 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 녹스 저감형 버너의 연료확산부 및 디퓨저의 평면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 녹스 저감형 버너의 연료확산부 및 디퓨저의 저면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 녹스 저감형 버너의 연료확산부 및 디퓨저의 측면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 녹스 저감형 버너의 연료확산부 및 디퓨저의 A-A선에 따른 측 단면도이다.

도 7은 본 발명에 따른 녹스 저감형 버너의 부분 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 연료공급관 20 : 공기공급관

30 : 노즐 40 : 디퓨저

50 : 연소실보호판넬 100 : 공기공급관

200 : 연료공급관 300 : 연료확산부

310 : 확관부 320 : 연결부

400 : 연료노즐 500 : 디퓨저

600 : 보조공기공급관 610 : 보조공기공급공

620 : 급기통로 700 : 연소실보호판넬

Claims (2)

1. 연소실 내부로 공기를 공급하는 공기공급관과;

   상기 공기공급관의 내부에 길이방향으로 설치되며, 선단이 상기 연소실에 인접하도록 연장형성되는 연료공급관과;

   중공원통형상으로 형성되며 상기 연료공급관에 대응하는 직경으로 형성되어 상기 연료공급관의 선단에 연결되는 연결부와, 상기 연결부의 선단을 폐쇄하도록 형성되며 상기 연결부보다 큰 직경으로 형성되어 내부에 공간이 마련되는 확관부로 구성되는 연료확산부와;

   상기 확관부의 외경둘레를 따라 상호 이격하여 배치되며, 상기 확관부의 내부공간과 연통되도록 돌출형성되는 복수의 연료노즐과;

   상기 연료공급관의 선단과 상기 연료확산부의 사이에 형성되되 상기 확관부에 밀착되는 플레이트로, 외측이 상기 공기공급관의 선단 내측에 인접하도록 형성되어 상기 공기공급관과의 사이에 급기통로를 형성하는 디퓨저와;

   상기 확관부를 관통하여 형성되는 복수의 보조공기공급관과;

   상기 보조공기공급관이 형성된 위치에 대응되는 상기 디퓨저에 상기 보조공기공급관에 대응되는 크기로 천공되어 상기 보조공기공급관과 연통되는 보조공기공급공으로 구성되는 것을 특징으로 하는 녹스 저감형 버너.
2. 제1항에 있어서,

   상기 연료확산부와 상기 디퓨저는 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 녹스 저감형 버너.

Images