KR100875147B1 - 매트 형태 연소촉매를 사용하는 촉매연소 버너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 매트 형태 연소촉매를 사용하는 촉매연소 버너에 관한 것으로, 그 목적은 매트 형태의 연소촉매를 사용하고, 연소용 공기를 예혼합 형태로 보내는 촉매연소 버너에 있어서, 촉매 층 외부에 외부단열재를 설치하여 연소반응이 안정적으로 일어날 수 있는 반응온도 이상으로 촉매의 온도가 유지되도록 제어할 수 있는 매트 형태 연소촉매를 사용하는 촉매연소 버너를 제공하는 것이다.

본 발명은 혼합가스를 공급하는 혼합가스 공급라인부와, 파이버매트 연소촉매부가 내부에 설치된 촉매버너 몸체부로 이루어진 예혼합타입의 촉매연소 버너에 있어서; 상기 파이버매트 연소촉매부의 외측에 위치하도록 촉매버너 몸체부내에 외부단열재를 설치하여 연소촉매부의 온도를 제어하도록 되어 있다.

촉매연소버너, 매트촉매, 예혼합, 촉매설치방법, 단열

Description

매트 형태 연소촉매를 사용하는 촉매연소 버너{Catalytic Burner Using Mat Type Combustion Catalyst}

본 발명은 매트 형태 연소촉매를 사용하는 촉매연소 버너에 관한 것으로, 촉매층의 온도를 반응온도 이상으로 유지되도록 제어하고 촉매층을 다층으로 형성하여 버너의 연소효율을 극대화하고, 연소촉매 사용량을 최소화할 수 있는 매트 형태 연소촉매를 사용하는 촉매연소 버너에 관한 것이다.

촉매연소 장치는 가연성 가스가 고체인 촉매와 접촉 반응되어 연소되도록 만든 것으로, 연소 반응이 촉매의 표면에서 이루어지기 때문에 기존의 화염연소 버너에 비하여 낮은 온도에서 연소 반응이 이루어지고, 연료의 농도가 낮은 경우에도 안정적으로 연소 반응이 이루어지기 때문에, 섬유 또는 플라스틱과 같이 낮은 온도의 열을 필요로 하는 곳에서 효과적으로 활용되고 있다.

하지만, 촉매연소 장치에서 안정적인 연소 반응으로 높은 연소효율을 얻기 위해서는, 촉매연소 반응이 직접 일어나는 촉매 층의 온도를 촉매연소 개시 반응온도 이상으로 반드시 유지되도록 해야 된다.

또한 촉매연소 반응은 기체와 고체의 접촉에 의해 일어나므로 촉매연소 장치에서는 다양한 형태로 만들어진 연소촉매가 가연성가스와 접촉이 잘 되도록 해주는 구조로 만들어져 있어야 연소반응이 잘 일어나며 높은 연소효율을 얻을 수 있다.

상기한 촉매연소 장치로는 촉매 층의 온도 유지방법과 기체와 고체의 접촉 방식에 따라 다양한 종류로 구성될 수 있는데, 그 구체적인 예로써 한국 특허 제151641호, 한국 특허 제254832호, 한국 특허 제257551호, 한국특허 제371208호, 한국 특허 제392702호 및 한국특허 550653호에 기술된 구조 등이 알려져 있다.

촉매연소장치에서 사용되는 연소촉매는 하니컴, 펠릿, 매트 등 다양한 형태로 만들어 지고 있는데, 연소열의 이용방법에 따라 연소촉매의 형태가 결정된다. 즉, 하니컴 형태의 연소촉매를 이용하는 촉매연소장치는 열풍을 주로 이용하는 반면, 매트형태의 연소촉매를 이용하는 매트 촉매연소 버너는 열풍보다는 복사전열 형식으로 열을 이용하고 있다. 화염이 없이 연소반응이 일어나 가열되는 물질을 촉매버너에 인접하여 설치할 수 있기 때문에 매트 촉매연소 버너는 연소부하가 낮지만 전열효율이 매우 뛰어난 특징을 갖고 있다.

공장에서 사용되고 있는 매트형태 연소촉매를 이용한 촉매연소 버너는 대부분 확산방식으로 연소공기가 공급되고 있다. 이 촉매연소 버너는 노출 공간에서 연소가 이루어지면 연소효율과 전열효율이 매우 높지만, 밀폐공간에서는 산소의 공급이 원활하지 못하기 때문에 강제적으로 연소공기를 공급해 주거나(한국특허 제 151641호) 미리 연료와 공기가 혼합된 가스를 공급하여 연소시키고 있다(한국특허 제371208호).

그러나, 상기한 노출된 공간에서 또는 외부에서 강제적으로 공기를 공급해주어 연소반응이 일어나도록 하는 확산식 촉매연소 버너는 산소의 확산속도에 의해 반응속도가 지배되기 때문에 연소부하가 커지면 연소효율이 낮아져서 용도에 많은 제한을 받고 있다.

그래서 매트형태 촉매연소 버너에서도 하니컴 형태의 연소촉매를 사용하는 촉매연소장치와 같이 공기와 연료를 미리 혼합하여 공급하여 연소시키는 방식이 일부 사용되고 있다. 이와 같이 연료와 공기를 미리 혼합하여 공급하는 예혼합 촉매연소 장치는 촉매 층의 온도가 촉매의 내열온도 범위에서 촉매연소 반응 개시온도 이상을 유지하도록 해야만 한다. 만일 촉매 층의 온도가 촉매연소 반응 개시온도 보다 낮아지면 불완전 연소반응이 일어나서 연소효율이 매우 낮아지거나, 연소반응이 일어나지 않게 되고, 촉매 층의 온도가 너무 높으면 촉매의 수명이 짧아진다.

하니컴 연소촉매를 사용하는 일반적인 형태의 예혼합 촉매연소 버너는 과잉공기비 1.1-2.0 범위 내에서 운전되고 있으나, 예혼합식 파이버매트 촉매연소 버너(한국특허 제371208호)는 촉매를 보호하기 위해 높은 과잉공기비(대략 3.5-4.0정도)로 운전하여 촉매 층의 온도가 내열온도 이상으로 올라가지 않도록 하고 있다.

또한, 상기한 예혼합 촉매연소 버너는 높은 과잉공기비에 따른 빠른 선속도로 인해 촉매연소 반응이 잘 진행되지 못하고 이로 인해 완전연소가 잘 일어나지 않는다. 이를 극복하기 위해서는 연소촉매를 많이 사용하여 연료가 촉매와 많이 접 촉하여 반응이 잘 일어나도록 해야 한다. 하지만, 매트 촉매연소 버너의 제작에서 연소촉매를 많이 사용하면 촉매연소 버너의 제작비용의 급격한 상승을 초래하는데, 이것은 연소촉매의 구입비용이 전체 제작비에서 아주 높은 비중을 차지하기 때문이다.

실제 매트 형태로 만들어진 연소촉매는 백금 또는 로듐과 같은 귀금속 등을 사용하기 때문에 가격이 비싸고, 버너의 제작에서 연소촉매를 많이 사용해야 되기 때문에 매트 촉매연소 버너의 가격이 높을 수밖에 없다. 이로 인해 매트 촉매연소 버너가 산업적으로 널리 사용되지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 매트 형태의 연소촉매를 사용하고, 연소용 공기를 예혼합 형태로 보내는 촉매연소 버너에 있어서, 촉매 층 외부에 외부단열재를 설치하여 연소반응이 안정적으로 일어날 수 있는 반응온도 이상으로 촉매의 온도가 유지되도록 제어할 수 있는 매트 형태 연소촉매를 사용하는 촉매연소 버너를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 별도의 장치를 설치하지 않고도 촉매 층에서 발생된 열의 외부 배출을 제어하여 촉매 층 전체의 온도를 일정온도 이상으로 유지할 수 있는 매트 형태 연소촉매를 사용하는 촉매연소 버너를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 촉매층을 무기질섬유, 하니컴 또는 금속망 등을 포함하는 다층으로 형성하여 연소가스의 체류시간을 증가시키고 이를 통해 연소효율을 향상시킬 수 있는 매트 형태 연소촉매를 사용하는 촉매연소 버너를 제공하는 것 이다.

본 발명은 혼합가스 공급라인부와 촉매버너 몸체부로 이루어진 예혼합타입의 촉매연소 버너에 있어서, 상기 촉매버너 몸체부의 파이버 매트 촉매층 외측에 외부단열재가 설치되도록 구성되어 있다.

상기 혼합가스 공급라인은 공기를 공급하는 송풍기와, 상기 송풍기로부터 발생된 공기의 공급량을 조절하는 공기조절 밸브와, 연료가스는 안전을 위해 비상시 가스의 공급을 막을 수 있도록 설치된 솔레노이드 밸브와, 연료가스의 공급량을 조절하는 연료가스 조절밸브와, 상기 공기조절밸브를 경유한 연소용 공기와 연료가스 조절밸브를 경유한 연료 가스를 균일하게 혼합하여 촉매버너 몸체부로 공급하는 혼합기를 포함하도록 되어 있다.

또한, 상기 공기조절밸브와 솔레이노이드밸브 및 연료가스 조절밸브는 제어장치에 의해 조절되도록 되어 있다. 즉, 연료가스와 공기의 혼합비는 제어장치를 통해 조절되도록 구성되어 있다.

상기 촉매버너 몸체부는 일측에 개구가 형성된 촉매연소 버너 몸체부와, 상기 촉매연소 버너 몸체부내에 설치되고 혼합가스 공급라인과 연결되어 연료와 공기의 혼합가스가 균일하게 분배되도록 분사시키는 혼합기 노즐과, 상기 촉매연소 버너 몸체부의 개구 내부 측에 설치되고 촉매연소 반응에 의해 열을 발생시키며 다층으로 형성된 파이버매트 형태의 연소촉매부와, 상기 연소촉매부의 일부 영역에 설 치되어 상기 연소촉매부의 온도를 감지하는 열전대와, 상기 연소촉매부 후면에 위치하도록 촉매연소 버너몸체부내에 설치되고 연소촉매부에서 발생된 연소열이 혼합기 노즐 쪽으로 이동하는 것을 억제하는 보온단열재와, 상기 보온단열재의 내부에 설치되며 혼합가스의 초기 예열과 안정적인 연소를 위해 필요한 온도로 높여주기 위한 전열선과, 상기 촉매연소 버너 몸체부의 개구에 위치하도록 설치되어 연소촉매부를 보호하는 보호철망과, 상기 보호철망과 연소촉매부 외부에 위치하도록 촉매연소 버너 몸체부내에 설치되는 외부단열재를 포함하도록 되어 있다.

이때, 상기 연소촉매부는 촉매가 담지된 촉매층과 촉매가 담지되지 않은 체류층으로 이루어진 다층구조를 구비한다.

이와 같이 본 발명은 매트 형태의 촉매연소 버너의 구조에서 연소촉매부 외부에 외부단열재를 설치하여 연소촉매부의 온도를 제어함으로써, 연소반응이 안정적으로 일어날 수 있는 온도를 유지하고, 이를 통해 높은 연소효율을 얻을 수 있다.

또한 본 발명은 별도의 장치를 설치하지 않고도 연소촉매부 전체의 온도를 반응이 일어날 수 있는 일정온도 이상으로 유지할 수 있다.

또한, 본 발명은 연소촉매부가 촉매가 담지되지 않은 체류층을 포함하는 다층구조를 이루도록 되어 있어, 연료가스가 연소촉매부에서 오랫동안 체류할 수 있으며, 이를 통해 연소효율을 높일 수 있다.

또한, 본 발명은 연료가스의 체류시간 조절을 통해 연소효율을 향상시키도록 되어 있어, 연소효율 증대를 위한 촉매의 사용량을 절감할 수 있으며, 이를 통해 연소촉매부의 구입비용 및 버너의 제작비용을 절감할 수 있는 등 많은 효과가 있다.

도 1 은 본 발명의 한 실시예에 따른 매트 형태의 연소촉매를 사용하는 파이버매트 촉매연소 버너의 구조를 보인 개략도이고, 도 2 는 외부에 노출된 촉매 층 앞단에 외부단열재를 설치한 경우와 설치하지 않은 경우 촉매 층의 온도 변화를 나타낸 그래프이고, 도 3 은 세라크울과 알루미나 매트에 백금이 담지된 연소촉매의 반응특성을 비교하여 나타낸 그래프이다.

본 발명은 혼합가스 공급라인부와 촉매버너 몸체부로 이루어진 예혼합타입의 촉매연소 버너에 있어서, 상기 촉매버너 몸체부의 연소촉매부 외측에 외부단열재가 설치되도록 구성되어 있다.

상기 혼합가스 공급라인(2)은 공기를 공급하는 송풍기(11)와, 상기 송풍기로부터 발생된 공기의 공급량을 조절하는 공기조절 밸브(12)와, 연료가스는 안전을 위해 비상시 가스의 공급을 막을 수 있도록 설치된 솔레노이드 밸브(16)와, 연료가스의 공급량을 조절하는 연료가스 조절밸브(14)와, 상기 공기조절밸브를 경유한 연소용 공기와 연료가스 조절밸브를 경유한 연료 가스를 균일하게 혼합하여 촉매버너 몸체부(3)로 공급하는 혼합기(13)를 포함하도록 되어 있다.

또한, 상기 공기조절밸브(12)와 솔레이노이드밸브(16) 및 연료가스 조절밸브(14)는 제어장치(15)에 의해 조절되도록 되어 있다. 즉, 연료가스와 공기의 혼합비는 제어장치를 통해 조절되도록 구성되어 있다.

상기 촉매버너 몸체부(3)는 일측에 개구가 형성된 버너몸체(21)와, 상기 버너몸체(21)내에 설치되고 혼합가스 공급라인(2)과 연결되어 연료와 공기의 혼합가스가 균일하게 분배되도록 분사시키는 혼합기 노즐(36)과, 상기 버너몸체(21)의 개구 내부 측에 설치되고 촉매연소 반응에 의해 열을 발생시키며 다층으로 형성된 파이버매트 형태의 연소촉매부(32)와, 상기 연소촉매부(32)의 일부 영역에 설치되어 상기 연소촉매부의 온도를 감지하는 열전대(33)와, 상기 연소촉매부 후면에 위치하도록 버너몸체(21)내에 설치되고 연소촉매부(32)에서 발생된 연소열이 혼합기 노즐(36) 쪽으로 이동하는 것을 억제하는 보온단열재(34)와, 상기 보온단열재의 내부에 설치되며 혼합가스의 초기 예열과 안정적인 연소를 위해 필요한 온도로 높여주기 위한 전열선(35)과, 상기 버너몸체의 개구에 위치하도록 설치되어 연소촉매부(32)를 보호하는 보호철망(22)과, 상기 보호철망(22)과 연소촉매부(32) 사이에 위치하도록 버너몸체(21)내에 설치되는 외부단열재(31)를 포함하도록 되어 있다.

이때, 상기 연소촉매부(32)는 촉매가 담지된 촉매층(32a)과 촉매가 담지되지 않은 체류층(32b)으로 이루어진 다층구조를 구비한다.

상기 매트 형태 연소촉매부(32)의 촉매층(32a)은 알루미나 파이버, 세라크울과 같은 무기질 섬유 또는 페클알로이(Fecralloy) 금속섬유를 사용하고, 촉매 활성물질은 백금, 팔라듐, 로듐 또는 금속산화물(산화철, 산화망간, 산화구리, 산화코 발트 등)중에서 선택된 하나 또는 하나 이상을 사용한다.

또한, 상기 연소촉매부의 체류층(32b)은 알루미나 파이버, 세라크울과 같은 무기질 섬유 또는 페클알로이(Fecralloy) 금속섬유를 사용하거나, 하니컴, 또는 금속 망 등과 같이 촉매 이외의 다른 물질을 사용한다.

상기와 같은 연소촉매부(32)는 촉매층(32a)과 체류층(32b)을 구비하는 두 층 이상으로 이루어지도록 구성되어 있다.

상기에서와 같이 본 발명은 버너 케이스와 보호철망 내부에는 철망 쪽으로부터 가정 먼저 외부단열재(31)가 설치되고, 그 안쪽에 촉매연소 반응에 의해 열을 발생시키는 파이버 매트 형태의 연소촉매부(32)가 설치되며, 상기 연소촉매부에는 온도를 측정할 수 있는 열전대(33)를 설치하여 연소촉매부의 온도를 제어할 수 있도록 되어 있다.

또한, 연소촉매부에서 발생된 열이 혼합기 노즐 쪽으로 이동하는 것을 억제시키기 위해 보온단열재(34)가 연소촉매부 다음에 설치되어 있으며, 보온단열재 내부에는 촉매연소 버너의 예열에 사용되는 전열선(35)이 설치되어 있다.

또한, 상기 연료가스와 공기가 혼합된 가스를 분사시키는 혼합기 노즐(36)은 혼합가스 공급라인부와 연결되도록 버너몸체 내부에 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 매트 형태의 연소촉매부를 사용하는 촉매버너에서 연소에 의해 발생된 열은 연소가스가 가지고 나가는 현열, 연소기 케이스와 같은 주변 을 통한 열손실, 외부에 노출된 매트 촉매에서 적외선 형태로 방출되는 복사열 형태로 배출되며, 복사열은 스테판-볼츠만 법칙에 의해 온도의 4승에 비례한다.

그러나, 상기 파이버매트 타입의 촉매버너는 연소기 단면이 넓기 때문에 복사 전열에 의해 배출되는 열량이 대부분을 차지하는 것으로 알려져 있으며, 본 발명은 이와 같이 배출되는 열량을 외부단열재로 제어하여 표면의 온도제어를 가능하게 한 것이다.

이하 본 발명을 실시예에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예 1

본 발명에 따라 만들어진 촉매연소 버너(1)는 다공성 알루미나 섬유에 백금을 1.0 wt% 담지한 파이버매트 형태의 연소촉매부를 사용한다.

이때, 상기 파이버 매트 형태의 연소촉매부(32) 두께는 20㎜, 외부와 노출된 연소촉매부 앞단에 설치되는 외부단열재(31)의 두께는 10㎜, 보온단열재(34)의 두께는 40㎜로 설치하였다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 대한 연소촉매부의 표면온도와 내부온도를 측정하고, 이를 연소촉매부 외측에 외부단열재가 설치되지 않은 연소촉매부와 대비하였으며, 그 결과는 도 2 와 같다.

도 2 는 동일한 실험조건에서 외부와 노출된 촉매 층 앞단에 외부단열재를 설치한 경우와 설치하지 않은 경우 촉매 층의 온도 변화를 나타낸 그래프이다. 촉매연소 버너에서 촉매 층의 온도는 연소 효율을 결정하는 중요한 인자로서, 예열 온도와 연소가스의 반응열에 의해 결정된다. 즉, 연소반응에 의해 생성된 연소열은 연소가스가 갖고 나가는 현열과 연소촉매의 복사열에 의해 외부로 빠져나가는데, 본 발명에서와 같이 연소촉매부 외부에 외부단열재를 설치하면 표면온도가 낮아져서 복사열이 작아지고 이로 인해 촉매 층에 축적되는 열량이 많아져 촉매 층의 온도가 높아짐을 알 수 있었다.

촉매연소 반응에서 연소효율은 연소반응 속도와 체류시간 등에 의해 결정되기 때문에 매트형태 연소촉매를 사용하는 촉매버너에서 외부단열재를 사용하여 촉매 층의 온도를 올리면 연소효율이 좋아진다는 것을 알 수 있다.

앞에서 언급한 바와 같이 실시예 1에서는 촉매연소부 외부단열재의 두께를 10 mm로 하였는데, 이것은 연소 부하와 촉매 층의 두께를 고려하여 결정한 것이고, 촉매연소 버너의 활용 조건에 따라 촉매연소부 외부단열재의 두께를 0.5 ㎜에서 30 ㎜ 까지 두껍게 설치할 수 있다.

연소에 의해 발생된 열을 가능한 많이 복사 전열방식으로 활용하기 위해서는 외부단열재의 두께를 얇게 하는 것이 좋지만, 외부단열재의 두께가 너무 얇아지면 촉매연소부와 외부단열재 사이 온도 차이가 적어 외부단열재 설치에 따른 효과가 줄어들어 외부단열재의 설치 의미가 퇴색된다.

반대로 외부단열재를 두껍게 설치하면 낮은 촉매연소부 외부온도로 인해 복사 전열량의 감소로 촉매층의 온도가 높이 올라간다. 이로 인해 연소촉매를 적게 사용하여도 높은 연소효율을 얻을 수 있지만, 다른 문제가 발생할 수 있다. 즉, 동 일한 부하로 연소시킬 때 외부단열재를 너무 두껍게 설치하여 복사 전열량을 너무 감소시키면, 촉매연소부의 온도가 연소촉매의 내열온도 이상으로 올라갈 수도 있는데, 이렇게 되면 연소촉매의 활성을 잃기 쉽고, 활성은 유지되더라도 연소촉매의 수명 단축을 가져올 수 있게 된다.

또한 발생된 연소열이 복사전열보다는 연소가스 현열과 같이 다른 방식으로 더 많은 열이 외부로 빠져나가기 때문에 촉매연소버너를 사용하는 의미가 퇴색될 수 있다.

따라서 촉매연소버너의 외부에 설치되는 외부단열재는 연소효율, 열 이용특성, 촉매의 수명 등을 고려하여 결정하여야 한다. 연소부하가 높을 때에는 연소촉매를 보호하기 위해 외부단열재의 두께를 얇게 하는 것이 바람직하지만, 연소부하가 낮을 때에는 연소촉매를 적게 사용하면서도 연소효율을 높일 수 있기 때문에 외부단열재의 두께를 증가시키는 것이 바람직하다.

실시예 2

도 3 은 촉매가 담지 되지 않은 세라크울과 백금촉매가 담지된 알루미나 매트 촉매를 이용하여 고정층 반응기에서 프로판 연소반응 특성결과를 도시한 것으로, 백금이 담지된 알루미나 촉매의 경우에는 200℃에서도 연소반응이 진행됨을 알 수 있다. 세라크울의 경우에는 촉매작용이 거의 없어 630℃ 정도 되어야 반응이 일어나기 시작한다.

하지만 99.5% 이상 높은 연소 효율을 얻기 위해서는 촉매연소의 경우에도 촉 매 층의 온도를 500℃ 이상으로 올려주어야만 한다는 것을 알 수 있으며, 일반적으로 촉매연소 버너에서는 촉매 층의 온도를 600℃ 내외로 유지시켜 사용하고 있다.

한편, 세라크울의 경우 세라크울층의 온도가 650℃ 정도 되면 도 3으로부터 연소반응이 진행된다는 것을 알 수 있다. 따라서 연소에 의해 발생된 열을 잘 이용하여 촉매연소부의 온도를 650℃ 이상으로 유지시키고, 이곳에 세라크울과 같은 물질을 넣어주면 반응가스가 세라크울을 통과하면서 연소반응이 진행된다는 것을 알 수 있다. 이것은 결국 촉매연소버너에서 연소촉매의 사용량을 줄이고도 같은 연소특성을 얻을 수 있다는 것을 의미한다. 즉 가격이 비싼 연소촉매 대신에 가격이 저렴한 세라크울을 사용하여도 동일한 연소효율을 얻을 수 있다는 것이다.

이상의 실험결과로부터 매트 형태 연소촉매를 사용하는 촉매연소 버너의 제작에 있어서 연소촉매를 설치할 때 촉매연소부를 하나의 층으로 만들지 않고 연소촉매 사이에 세라크울과 같이 공간속도를 높여줄 수 있는 물질을 넣어 두개 이상의 층 이상으로 만들면 반응가스가 촉매 층에 체류되는 시간이 길어져서 연소촉매의 사용량을 줄이거나, 동일한 연소촉매를 사용한 경우에는 전환율을 상당히 높일 수 있음을 알 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그 와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1 은 본 발명의 한 실시예에 따른 매트 형태의 연소촉매를 사용하는 파이버매트 촉매연소 버너의 구조를 보인 개략도이고,

도 2 는 외부에 노출된 촉매 층 앞단에 외부단열재를 설치한 경우와 설치하지 않은 경우 촉매 층의 온도 변화를 나타낸 그래프이고,

도 3 은 세라크울과 알루미나 매트에 백금이 담지된 연소촉매의 반응특성을 비교하여 나타낸 그래프이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

(1) : 예혼합식 파이버 매트 촉매연소 버너

(2) : 혼합가스 공급 라인부 (3) : 촉매연소 버너 몸체부

(11) : 송풍기 (12) : 공기조절 밸브

(13) : 혼합기 (14) : 연료가스 조절밸브

(15) : 제어 장치 (16) : 솔레노이드 밸브

(21) : 버너몸체 (22) : 보호철망

(31) : 외부단열재 (32) : 연소촉매부

(33) : 열전대 (34) : 보온단열재

(35) : 전열선 (36) : 혼합기 노즐

Claims (6)

1. 혼합가스를 공급하는 혼합가스 공급라인부와, 파이버매트 연소촉매부가 내부에 설치된 촉매버너 몸체부로 이루어진 예혼합타입의 촉매연소 버너에 있어서;

   상기 파이버매트 연소촉매부의 외측에 위치하도록 촉매버너 몸체부내에 외부단열재가 설치되고,

   상기 파이버매트 연소촉매부는 촉매가 담지된 촉매층과 촉매가 담지되지 않은 체류층으로 이루어진 다층구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 매트 형태 연소촉매를 사용하는 촉매연소 버너.
2. 청구항 1 에 있어서;

   상기 외부단열재 0.5∼30 ㎜ 두께를 구비하는 것을 특징으로 하는 매트 형태 연소촉매를 사용하는 촉매연소 버너.
3. 청구항 1 에 있어서;

   상기 혼합가스 공급라인은 공기를 공급하는 송풍기와, 상기 송풍기로부터 발생된 공기의 공급량을 조절하는 공기조절 밸브와, 연료가스는 안전을 위해 비상시 가스의 공급을 막을 수 있도록 설치된 솔레노이드 밸브와, 연료가스의 공급량을 조절하는 연료가스 조절밸브와, 상기 공기조절밸브를 경유한 연소용 공기와 연료가스 조절밸브를 경유한 연료 가스를 균일하게 혼합하여 촉매버너 몸체부내로 공급하는 혼합기를 포함하는 것을 특징으로 하는 매트 형태 연소촉매를 사용하는 촉매연소 버너.
4. 청구항 1 에 있어서;

   상기 촉매 버너몸체부는 일측에 개구가 형성된 촉매연소 버너몸체와,

   상기 버너몸체내에 설치되고 혼합가스 공급라인과 연결되어 연료와 공기의 혼합가스가 균일하게 분배되도록 분사시키는 혼합기 노즐과,

   상기 버너몸체의 개구 내부 측에 설치되고 촉매연소 반응에 의해 열을 발생시키며 다층으로 형성된 파이버매트 형태의 연소촉매부와;

   상기 연소촉매부의 일부 영역에 설치되어 상기 연소촉매부의 온도를 감지하는 열전대와,

   상기 연소촉매부 후면에 위치하도록 촉매연소 버너몸체내에 설치되고 연소촉매부에서 발생된 연소열이 혼합기 노즐 쪽으로 이동하는 것을 억제하는 보온단열재와,

   상기 보온단열재의 내부에 설치되며 혼합가스의 초기 예열과 안정적인 연소를 위해 필요한 온도로 높여주기 위한 전열선과,

   상기 버너몸체의 개구에 위치하도록 설치되어 연소촉매부를 보호하는 보호철망과,

   상기 보호철망과 연소촉매부 외부에 위치하도록 버너몸체내에 설치되는 외부 단열재를 포함하는 것을 특징으로 하는 매트 형태 연소촉매를 사용하는 촉매연소 버너.
5. 삭제
6. 청구항 1 에 있어서;

   상기 연소촉매부의 체류층은 무기질 섬유, 페클알로이(Fecralloy) 금속섬유, 하니컴, 금속망, 금속철망 중 하나인 것을 특징으로 하는 매트 형태 연소촉매를 사용하는 촉매연소 버너.

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