KR100876089B1

KR100876089B1 - Oxygen burner

Info

Publication number: KR100876089B1
Application number: KR1020080042573A
Authority: KR
Inventors: 유인; 이성호
Original assignee: 주식회사 컴버스텍
Priority date: 2008-05-07
Filing date: 2008-05-07
Publication date: 2008-12-26

Abstract

An oxygen burner is provided to form the flat shape flame having wide width, thin thickness and long length by using oxygen as oxidizer. An oxygen burner comprises in the left / right side of the fuel jet hole, the first oxygen spray(114) backward and forward the respective formed burner block(110) is mounted on the wall of furnace and the fuel jet hole(112) is formed penetrating to the front back in center; a fuel nozzle which sprays the fuel to be mounted to the fuel jet hole and be inclined to the front of the burner block; a first oxygen nozzle(130) which is mounted inside the first oxygen spray and sprays the first oxygen to the front of the burner block; and a second oxygen nozzle(120) which sprays the second oxygen to be inclined to the front center of the fuel jet hole.

Description

Oxygen burner

도 1은 본 발명에 따른 평면 화염 산소 버너를 도시한 도면.1 shows a planar flame oxygen burner according to the invention.

도 2는 본 발명에 따른 평면 화염 산소 버너의 정면도.2 is a front view of a planar flame oxygen burner according to the present invention.

도 3은 도 2의 'A'-'A'선의 단면을 도시한 도면.3 is a cross-sectional view taken along the line 'A'-'A' of FIG.

도 4는 도 2의 'B'-'B'선의 단면을 도시한 도면.4 is a cross-sectional view taken along the line 'B'-'B' of FIG.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for main parts of drawing ***

100: 산소 버너 110: 버너블럭100: oxygen burner 110: burner block

112: 연료분사구 114: 제1산소분사구112: fuel injection port 114: first oxygen injection port

120: 연료노즐 130: 제1산소노즐120: fuel nozzle 130: the first oxygen nozzle

140: 제2산소노즐 150: 하우징140: second oxygen nozzle 150: housing

154: 1차산소주입구 200: 벽면154: primary oxygen inlet 200: wall

210: 제2산소분사구210: second oxygen jet

본 발명은 산소 버너에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 산화제로 산소를 사용하여 연료의 절약이 가능하고, 제철/제강공정 등에서 사용하는 공업용 로(爐)에 사용시 로(爐)의 크기를 최소화함은 물론 로(爐)내의 소재를 균일하게 가열할 수 있는 평면화염을 형성하고 질소산화물(NOx) 등의 공해물질을 최소화할 수 있는 산소 버너에 관한 것이다.The present invention relates to an oxygen burner, and more specifically, it is possible to save fuel by using oxygen as an oxidant, and to minimize the size of the furnace when used in an industrial furnace used in steelmaking / steelmaking process. Of course, it relates to an oxygen burner that can form a planar flame capable of uniformly heating the material in the furnace and minimize pollutants such as nitrogen oxides (NOx).

일반적으로 제철제강 및 주단조 공정에서 사용하는 산업용 버너는 연료와 산화제인 공기(air)를 이용하여 화염을 형성하고, 형성된 화염의 온도에 의해 가열하고자 하는 소재의 온도를 상승시켜 후처리 공정(Post Process)의 편의를 돕기 위한 것으로서, 공업용 로(爐)에 설치된다. In general, the industrial burner used in steelmaking and casting and forging processes forms a flame using fuel and air, which is an oxidizing agent, and increases the temperature of the material to be heated by the temperature of the formed flame. It is installed in an industrial furnace to help the convenience of the process.

이와 같은 종래의 산업용 버너는 한정된 공간을 갖는 공업용 로(爐)에서 사용되며, 연료 노즐에서 연료를 공급하고, 연료 노즐과는 별도로 설치되어 있는 산화제인 공기를 공급하기 위한 공기노즐을 통해 상온(常溫)의 공기 또는 공기예열기(RECUPERATOR)를 통해 공기를 약 500℃ 정도까지 예열해주는 구성으로 인해 오염 물질이 다량 발생하고, 과다한 에너지 소비 등의 문제점도 가지고 있었다. Such a conventional industrial burner is used in an industrial furnace having a limited space, and supplies fuel from a fuel nozzle and air temperature through an air nozzle for supplying air, which is an oxidant installed separately from the fuel nozzle. Due to the configuration of preheating the air to about 500 ° C. through the air or the air preheater (RECUPERATOR), a large amount of pollutants were generated, and there was also a problem such as excessive energy consumption.

한편, 배기가스의 폐열을 이용하여 1000℃ 이상으로 공기를 예열하여 사용하는 축열식 버너의 경우에는 연료 절감효과는 일반적인 산소 버너와 유사하나, 그 설비가 복잡해서 유지보수에 어려움이 있고, 설비 투자비가 높을 뿐만 아니라 일반적인 산소 버너 대비 10배 이상의 크기를 가짐으로써 설치 면적이 커지는 등의 문 제점을 가지고 있다. On the other hand, in the case of a regenerative burner that uses preheated air above 1000 ° C by using waste heat of exhaust gas, the fuel saving effect is similar to that of a general oxygen burner, but it is difficult to maintain due to the complicated equipment and the capital investment cost. It is not only high, but also has a problem of increasing the installation area by having a size 10 times larger than that of a general oxygen burner.

또한, 일부 특수분야에서 산소 버너가 사용되고 있으나, 일반적인 공기와 연료를 사용하는 일반 버너의 화염에 비하여 800℃ 이상의 높은 단열 화염을 가지지만, 고온의 짧은 화염으로 인하여 가열소재의 국부가열로 인한 소재불량 및 버너 자체의 파손 등의 문제를 유발하는 문제점을 가지고 있다.In addition, although oxygen burners are used in some special fields, they have a high thermal insulation flame of 800 ° C or higher than the flames of general burners using general air and fuel, but due to high temperature and short flame, material defects due to local heating of heating materials And there is a problem that causes problems such as damage of the burner itself.

그리고, 일반버너 대비 30%이상의 높은 에너지 절감효과와 80%이상의 낮은 배기가스 방출에도 불구하고 많은 양의 질소산화물(NOx)이 발생되는 문제를 가지고 있어 일반적인 공업용 로에서는 사용하지 않는 실정이다.In addition, there is a problem that a large amount of nitrogen oxides (NOx) are generated in spite of a high energy saving effect of more than 30% and a low exhaust gas emission of more than 80% compared to a general burner, so it is not used in a general industrial furnace.

따라서, 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 산소를 산화제로 사용하면서도 화염의 폭은 넓고 두께는 얇으며 길이는 긴 평판 화염을 형성하는 산소 버너를 제공하는데 있다.Accordingly, to solve these problems, the present invention is to provide an oxygen burner that forms a flat flame having a wide width, a thin thickness, and a long flame while using oxygen as an oxidant.

또한, 본 발명은 로내 온도가 자동점화 온도이상에서 무화염 연소를 형성함으로써 균일한 가열과 질소산화물등 공해 물질을 최소화 하는 산소 버너를 제공하는데에도 그 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide an oxygen burner that minimizes pollutants such as uniform heating and nitrogen oxides by forming flameless combustion above the temperature of the auto ignition.

또한, 본 발명은 산소를 산화제로 사용하는 산소-연료 연소방식을 적용하여 연료 절감 효과를 극대화하는 산소 버너를 제공하는데에도 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide an oxygen burner that maximizes fuel savings by applying an oxygen-fuel combustion method using oxygen as an oxidant.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은;The present invention to achieve this object;

로(爐)의 벽면에 장착되되 중앙에 연료분사구가 전후방으로 관통 형성되며 그 연료분사구의 좌/우측에는 제1산소분사구가 전후방향으로 각각 형성되는 버너블럭과; 상기 연료분사구에 장착되어 상기 버너블럭의 전방으로 경사지게 연료를 분사하는 연료노즐과; 상기 제1산소분사구 내부에 장착되어 상기 버너블럭의 전방으로 1차 산소를 분사하는 제1산소노즐과; 상기 연료분사구의 전방 중심을 향해 경사지게 2차 산소를 분사하는 제2산소노즐;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.A burner block mounted on a wall of the furnace and having a fuel injection port penetrating back and forth at a center thereof, and first oxygen injection holes respectively formed in the front and rear directions at left and right sides of the fuel injection port; A fuel nozzle mounted on the fuel injection port for injecting fuel inclined forward of the burner block; A first oxygen nozzle mounted inside the first oxygen injection port for injecting primary oxygen toward the burner block; And a second oxygen nozzle for injecting secondary oxygen inclined toward the front center of the fuel injection port.

이때, 상기 제2산소노즐은 상기 연료분사구에서 상기 제1산소노즐보다 원거리에 설치되는 것을 특징으로 한다.At this time, the second oxygen nozzle is characterized in that installed in the fuel injection port farther than the first oxygen nozzle.

또한, 상기 연료노즐과 제1산소노즐은 내열강계열의 금속 재질 또는 실리카 카바이드계열의 세라믹 재질 중에 어느 하나의 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the fuel nozzle and the first oxygen nozzle is characterized in that made of any one material of the heat-resistant steel-based metal material or silica carbide-based ceramic material.

그리고, 상기 제1산소노즐은 연료노즐의 중심축으로 내측으로 5°, 외측으로 5°이하로 설치되는 것을 특징으로 한다.The first oxygen nozzle may be installed at an angle of 5 ° to the inside and 5 ° to the outside of the central axis of the fuel nozzle.

또한, 상기 제2산소노즐은 로(爐)의 벽면 또는 버너블럭의 상하부에 경사지게 형성되는 제2산소분사구의 내부에 설치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the second oxygen nozzle is characterized in that it is provided in the interior of the second oxygen injection port is formed to be inclined in the upper and lower portions of the wall or burner block of the furnace (爐).

이때, 상기 제2산소분사구의 전단부는 상기 연료분사구의 전단 직경의 5배 이상 떨어진 상/하부에 설치되는 것을 특징으로 한다.At this time, the front end portion of the second oxygen injection port is characterized in that it is installed in the upper / lower spaced at least five times the shear diameter of the fuel injection port.

한편, 상기 제2산소노즐은 연료노즐의 중심축 전방을 향해 15 ~ 45°경사지게 설치되는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the second oxygen nozzle is characterized in that the inclined 15 to 45 ° toward the front of the central axis of the fuel nozzle.

또한, 상기 로내의 자동점화 온도는 600 ~ 1000℃이며, 상기 로내 온도가 600℃ 이하이면 상기 1차 산소를 전체 산소의 30 ~ 70% 사용하고, 2차 산소를 전체 산소의 70 ~ 30% 사용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the auto ignition temperature in the furnace is 600 ~ 1000 ℃, when the furnace temperature is 600 ℃ or less, the primary oxygen is used 30 ~ 70% of the total oxygen, the secondary oxygen is used 70 ~ 30% of the total oxygen Characterized in that.

그리고, 상기 제2산소노즐은 RAVAL NOZZLE로 이루어지는 것을 특징으로 한다. And, the second oxygen nozzle is characterized in that consisting of a RAVAL NOZZLE.

또한, 상기 로내의 자동점화 온도는 600 ~ 1000℃이며, 상기 로내 온도가 1000℃ 이상이면 상기 1차 산소를 전체 산소의 0 ~ 5% 사용하고, 2차 산소를 전체 산소의 100 ~ 90% 사용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the auto ignition temperature in the furnace is 600 ~ 1000 ℃, if the furnace temperature is 1000 ℃ or more, the primary oxygen is used 0 ~ 5% of the total oxygen, the secondary oxygen 100 ~ 90% of the total oxygen Characterized in that.

이하, 본 발명에 따른 산소 버너를 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the oxygen burner according to the present invention will be understood by the embodiments described in detail.

이때, 도 1은 본 발명에 따른 평면 화염 산소 버너를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 평면 화염 산소 버너의 정면도이고, 도 3은 도 2의 'A'-'A'선의 단면을 도시한 도면이고, 도 4는 도 2의 'B'-'B'선의 단면을 도시한 도면이다.At this time, Figure 1 is a view showing a planar flame oxygen burner according to the present invention, Figure 2 is a front view of a planar flame oxygen burner according to the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view of the line 'A'-'A' of FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line 'B'-'B' of FIG. 2.

도 1 내지 도 4에 의하면, 본 발명에 따른 산소 버너(100)는 산화제로서 일반공기를 사용하지 않고 산소(Oxygen)를 사용한다.1 to 4, the oxygen burner 100 according to the present invention uses oxygen (Oxygen) without using general air as an oxidant.

이때, 본 발명에 따른 산소 버너(100)는 공지(公知)의 파일럿 버너 및 자외선 센서(UV Sensor)가 구비되어 연료를 점화시키고 정상적인 화염이 형성되었는지를 감시하게 된다. At this time, the oxygen burner 100 according to the present invention is provided with a known pilot burner and an ultraviolet sensor (UV sensor) to ignite the fuel and monitor whether a normal flame is formed.

이와 같은 본 발명에 따른 산소 버너(100)는 로(爐)의 벽면(200)에 장착되되 중앙에 연료분사구(112)가 전후방으로 관통 형성되며 그 연료분사구(112)의 좌/우측에는 제1산소분사구(114)가 전후방향으로 각각 형성되는 버너블럭(110)과, 상기 연료분사구(112) 내부에 장착되어 상기 버너블럭(110)의 전방으로 연료를 분사하는 연료노즐(120)과, 상기 제1산소분사구(114) 내부에 장착되어 상기 버너블럭(110)의 전방으로 1차 산소를 분사하는 제1산소노즐(130)과, 상기 버너블럭(110)의 상/하부에 각각 구비되되 상기 연료분사구(112)의 전방을 향해 경사지게 2차 산소를 분사하는 제2산소노즐(140)로 이루어진다.The oxygen burner 100 according to the present invention is mounted on the wall surface 200 of the furnace, but the fuel injection port 112 is formed in the front and rear through the center and the first / left side of the fuel injection port 112 A burner block 110 having oxygen injection holes 114 formed in front and rear directions, a fuel nozzle 120 mounted inside the fuel injection hole 112 to inject fuel in front of the burner block 110, and A first oxygen nozzle 130 mounted inside the first oxygen injection port 114 to inject primary oxygen toward the burner block 110 and upper and lower portions of the burner block 110, respectively, It consists of a second oxygen nozzle 140 for injecting secondary oxygen inclined toward the front of the fuel injection port (112).

즉, 중앙에 연료분사구(112)가 형성되고 상기 연료분사구(112)의 좌/우측에는 상기 연료분사구(112)와 평행 또는 좌/우 방향으로 일정각도를 가지고 제1 산소가 분사되는 제1산소분사구(114)가 형성되고, 상기 연료분사구(112)를 중심으로 상/하부에 제2산소분사구(210)가 제1산소분사구(114)보다 좀더 멀리 연료분사류 중심축을 향해 일정각을 가지고 분사되도록 구성된다.That is, the first oxygen injection hole 112 is formed in the center and the first oxygen is injected to the left / right side of the fuel injection port 112 at a predetermined angle in parallel or left / right direction with the fuel injection port 112 The injection hole 114 is formed, and the second oxygen injection hole 210 is injected at a predetermined angle toward the fuel injection flow central axis farther than the first oxygen injection hole 114 at the upper and lower portions of the fuel injection hole 112. It is configured to be.

이때, 상기 버너블럭(110)의 후단에는 1차 산소를 공급하기 위한 공간부(152)가 형성되는 하우징(150)이 구비되며, 그 공간부(152)의 중앙에는 연료를 공급하는 연료노즐(120)이 관통 구비된다. At this time, the rear end of the burner block 110 is provided with a housing 150 in which a space 152 for supplying primary oxygen is formed, and a fuel nozzle for supplying fuel in the center of the space 152. 120 is provided through.

한편, 상기 연료노즐(120)의 후단부는 상기 하우징(150)의 후측을 관통하며, 그 연료노즐(120)의 후단에는 연료공급관(미도시됨)이 연결되어 외부에서 연료를 공급받게 된다.On the other hand, the rear end of the fuel nozzle 120 passes through the rear side of the housing 150, the fuel supply pipe (not shown) is connected to the rear end of the fuel nozzle 120 is supplied with fuel from the outside.

그리고, 상기 하우징(150)의 일측에는 1차 산소를 공급받기 위한 1차산소주 입구(154)가 형성되고, 상기 제2산소노즐(140)의 후단에는 2차 산소를 공급받기 위한 2차산소주입구(142)가 형성된다.In addition, a primary oxygen inlet 154 is formed at one side of the housing 150 to receive primary oxygen, and a secondary oxygen inlet for receiving secondary oxygen is provided at a rear end of the second oxygen nozzle 140. 142 is formed.

이하, 각각의 구성요소들을 좀 더 구체적으로 설명한다. Hereinafter, each component will be described in more detail.

먼저, 상기 연료노즐(120)은 버너블럭(110)의 연료분사구(112) 내부에 삽입되어 연료노즐(120)의 전단부가 버너블럭(110)의 내부에 위치한다. First, the fuel nozzle 120 is inserted into the fuel injection port 112 of the burner block 110 so that the front end of the fuel nozzle 120 is located inside the burner block 110.

따라서, 연료노즐(120)이 로(爐)내 고온에 직접적으로 노출되지 않도록 세라믹 등과 같은 내화물로 이루어지는 버너블럭(110)의 내부에 위치하게 되어 로(爐)내 고온의 복사열전달에 의한 파손이 방지된다. Therefore, the fuel nozzle 120 is located inside the burner block 110 made of refractory material such as ceramics so that the fuel nozzle 120 is not directly exposed to high temperature in the furnace, and damage caused by high temperature radiant heat transfer in the furnace is prevented. Is prevented.

이와 같은 연료노즐(120)은 버너블럭(110)의 전방으로 연료를 분사해주며, 상기 연료노즐(120)은 내열강계열의 금속 재질 또는 실리카 카바이드계열의 세라믹 재질 중에 어느 하나의 재질로 이루어진다.The fuel nozzle 120 injects fuel to the front of the burner block 110, and the fuel nozzle 120 is made of any one material of a heat-resistant steel-based metal material or a silica carbide-based ceramic material.

한편, 상기 제1산소노즐(130)은 상기 연료노즐(120)의 좌/우측에 각각 배치된다.Meanwhile, the first oxygen nozzles 130 are disposed at left and right sides of the fuel nozzle 120, respectively.

이와 같은 제1산소노즐(130)은 제1산소노즐(130)의 전단부가 로(爐)내 고온에 직접적으로 노출되지 않도록 버너블럭(110)의 제1산소분사구(114) 내부에 삽입 장착되어 로(爐)내 고온의 복사열전달에 의한 파손이 방지된다. The first oxygen nozzle 130 is inserted into the first oxygen injection port 114 of the burner block 110 so that the front end portion of the first oxygen nozzle 130 is not directly exposed to the high temperature in the furnace. Damage due to high temperature radiant heat transfer in the furnace is prevented.

이때, 상기 제1산소노즐(130)은 버너블럭(110)의 전방으로 1차 산소를 분사하게 되며, 분사되는 1차 산소는 연료의 좌/우측에서 전방으로 분사된다. In this case, the first oxygen nozzle 130 injects primary oxygen to the front of the burner block 110, and the injected primary oxygen is injected to the front from the left / right side of the fuel.

물론, 상기 제1산소노즐(130)은 상기 연료노즐(120)과 동일하게 내열강계열 의 금속 재질 또는 실리카 카바이드계열의 세라믹 재질 중에 어느 하나의 재질로 이루어진다.Of course, the first oxygen nozzle 130 is made of any one material of the heat-resistant steel-based metal material or silica carbide-based ceramic material, the same as the fuel nozzle 120.

한편, 상기 제1산소분사구(114)의 내부에 구비되는 제1산소노즐(130)의 설치각(A)은 연료노즐(120)의 중심축으로 내측으로 5°, 외측으로 5°이하로 제한하거나 연료노즐(102)과 평행을 이루도록 한다. On the other hand, the installation angle (A) of the first oxygen nozzle 130 provided in the interior of the first oxygen injection port 114 is limited to 5 ° inward, 5 ° or less inward to the center axis of the fuel nozzle 120 Or parallel to the fuel nozzle 102.

이때, 상기 제1산소노즐(130)에서 분사되는 1차 산소는 긴화염의 형성과 안정적인 화염의 점화를 목적으로 하게 된다. At this time, the primary oxygen injected from the first oxygen nozzle 130 is intended to form a long flame and ignite a stable flame.

따라서, 외측으로 5°이상의 각도로 1차 산소가 분사되는 경우에는 연료중심축과 멀어짐으로 연소반응지역이 멀어지게 됨으로써 불완전 연소를 발생시킬 수 있고, 상기 제1산소노즐(130)에서 분사되는 1차 산소가 내측으로 5°이상의 각도로 분사되는 경우에는 연료와 반응지역이 가깝게 되어 짧은 화염을 형성하게 된다. Therefore, when primary oxygen is injected to the outside at an angle of 5 ° or more, the combustion reaction zone is far from the fuel central axis, thereby generating incomplete combustion, and the first oxygen nozzle 130 is injected. When secondary oxygen is injected at an angle of more than 5 ° to the inside, the fuel and the reaction zone are close together to form a short flame.

따라서, 상기 1차 산소의 분사각도를 내외측으로 5°이하를 유지하도록 함으로써, 초기 화염의 형성은 버너블럭(110)과 일정거리를 주고 전방에서 이루어지도록 함으로써 버너블럭(110)이 산소 화염으로부터 직접적인 영향을 받지 않도록 한다.Therefore, by maintaining the injection angle of the primary oxygen 5 ° or less inward and outward, the formation of the initial flame is to be made in front of the burner block 110 by a predetermined distance to the burner block 110 is directly from the oxygen flame It is not affected.

그리고, 상기 연료노즐(120)과 제1산소노즐(130)이 설치되는 버너블럭(110)의 끝단과 로(爐)의 내벽면(200)간의 거리(B)는 0 ~ 100 ㎜사이의 거리를 두어 1차 연소대 지역을 쉽게 함과 동시에 파일럿 버너(미도시됨)의 화염보호와 화염감지가 용이하게 한다.The distance B between the end of the burner block 110 in which the fuel nozzle 120 and the first oxygen nozzle 130 are installed and the inner wall surface 200 of the furnace is a distance between 0 and 100 mm. This facilitates the primary combustion zone and facilitates flame protection and flame detection of pilot burners (not shown).

한편, 상기 제2산소노즐(140)은 연료노즐(120)의 상/하부에 연료노즐(120)의 전방을 향해 구비된다.On the other hand, the second oxygen nozzle 140 is provided in the upper / lower portion of the fuel nozzle 120 toward the front of the fuel nozzle 120.

이때, 상기 제2산소노즐(140)은 도면상으로는 로(爐)의 벽면(200)에 경사지게 형성되는 제2산소분사구(210)의 내부에 설치되는 것만을 도시하였으나, 버너블럭(110)의 상하부에 경사지게 제2산소분사구(210)를 형성하고 그 내부에 설치되어 버너중심축으로 일정각과 일정거리를 두고 분사토록 설치함도 동일한 기술적 범주에 속하는 것이다.At this time, the second oxygen nozzle 140 is shown only in the interior of the second oxygen injection port 210 is formed to be inclined on the wall surface 200 of the furnace (爐), the upper and lower parts of the burner block 110 Forming the second oxygen injection sphere 210 to be inclined to and installed therein to be installed so as to spray at a predetermined angle and a predetermined distance to the burner center axis belongs to the same technical category.

이와 같은 제2산소노즐(140)은 연료노즐(120)의 중심축 전방을 향해 경사지게 설치되는데, 이 경우 상기 연료노즐(120)의 중심축 전방에서 상기 상/하측에 설치되는 제2산소노즐(140) 사이의 설치각(C)은 15 ~ 45°를 유지하도록 한다.The second oxygen nozzle 140 is installed to be inclined toward the front of the central axis of the fuel nozzle 120. In this case, the second oxygen nozzles installed at the upper and lower sides in front of the central axis of the fuel nozzle 120 ( The installation angle (C) between the 140) is to maintain 15 ~ 45 °.

한편, 상기 버너블럭(110)의 연료분사구(112) 중심으로부터 제2산소노즐(140)의 중심 사이의 거리는 연료분사구(112) 직경의 5배 이상 떨어진 위치에서 연료분사구(112) 상/하에서 2차 산소를 분사하도록 설치된다.On the other hand, the distance between the center of the second oxygen nozzle 140 from the center of the fuel injection port 112 of the burner block 110 is 2 above or below the fuel injection port 112 at a position 5 times or more away from the diameter of the fuel injection port 112. It is installed to inject secondary oxygen.

이와 같이 제2산소노즐(140)을 설치함으로써 1차 산소가 버너블럭(110) 전단의 일정거리 떨어진 곳에서 연료와 충돌함과 동시에 상/하에서 분사되는 2차 산소가 버너블럭(110)의 전방 중심부로 분사됨으로써 서로 충돌이 일어나 연료와 산소의 혼합지역이 좌/우로 넓게 퍼지게 됨으로써, 화염이 평면화염 형태로 넓게 퍼지게 된다.By installing the second oxygen nozzle 140 as described above, the primary oxygen collides with the fuel at a certain distance away from the front end of the burner block 110 and at the same time, the secondary oxygen injected from the upper and lower sides is forward of the burner block 110. By injecting into the center, the collision occurs with each other, and the fuel and oxygen mixing region spreads to the left and right, so that the flame spreads widely in the form of a flat flame.

이때, 상기 제2산소노즐(140)의 설치각이 15° 이하이면 이러한 연료와 산소간의 충돌의 감소로 좌/우로 혼합지역이 넓게 퍼져 넓은 연소영역을 형성하지 못하며, 반대로 45 °이상인 경우에는 짧은 화염이 형성되며, 로내 온도가 저온인 구간 에서 불완전 연소의 원인이 된다.At this time, when the installation angle of the second oxygen nozzle 140 is 15 ° or less, the mixing zone spreads to the left / right wide due to the reduction of the collision between fuel and oxygen, and thus does not form a wide combustion region. Flames form and cause incomplete combustion in low-temperature sections of the furnace.

또한, 상기 제2산소노즐(140)을 상기 연료분사구(120)에서 일정거리 이격되게 설치함으로써 산소, 연료간의 충돌이 버너전단 면과 떨어진 곳에서 화염을 형성하게 된다.In addition, by installing the second oxygen nozzle 140 spaced apart from the fuel injection port 120 by a predetermined distance, the collision between oxygen and fuel forms a flame away from the burner front end surface.

이 경우, 상기 제2산소노즐(140)을 상기 연료분사구(112)와의 거리가 연료노즐(120)의 직경에 비해 5배 이하의 거리상에 위치하는 경우에는 연소 형성지역이 버너와 가까이 형성됨으로 산소화염이 버너블럭(110)에 직접적인 영향을 주어 용손 등과 같은 파손 우려가 있는 동시에, 배기가스 재순환을 위한 혼입 형성지역이 좁아져 배기가스의 재순환이 원활하게 이루어지지 못해 질소산화물(NOx) 발생의 증가를 가져오게 된다. 물론, 이러한 제2산소노즐(140)의 설치 위치 및 분사각은 로체(爐體)의 크기 등에 따라 변경 설치할 수 있음은 당연하다.In this case, when the distance between the second oxygen nozzle 140 and the fuel injection port 112 is 5 times or less than the diameter of the fuel nozzle 120, the combustion forming region is formed close to the burner and thus oxygen The flame directly affects the burner block 110, which may cause damage such as melting damage, etc., and the area where the mixing is formed for the exhaust gas recirculation is narrowed. Will bring. Of course, the installation position and the injection angle of the second oxygen nozzle 140 can be changed and installed according to the size of the furnace body.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 따른 산소 버너(100)는 로내의 온도에 따라 제1 및 제2산소노즐(130,140)을 통해 분사되는 1차 및 2차 산소의 사용비율을 속도비 등을 조정하여 적정한 환경하에서 운전하게 된다.Oxygen burner 100 according to the present invention is configured as described above by adjusting the rate of use of the primary and secondary oxygen injected through the first and second oxygen nozzles (130,140) according to the temperature in the furnace Operate under appropriate conditions.

즉, 로내의 자동점화 온도는 600 ~ 1000℃로서, 상기 로내 온도가 상기 자동점화 온도인 600℃ 이하인 경우에는 질소산화물(NOx)의 발생보다는 일산화탄소(CO)의 발생 즉 불완전 연소 발생이 문제된다. 따라서, 1차 산소를 전체 산소의 30 ~ 70% 사용하고, 2차 산소를 전체 산소의 70 ~ 30% 사용하게 된다.That is, the auto ignition temperature in the furnace is 600 ~ 1000 ℃, when the furnace temperature is less than 600 ℃, the auto ignition temperature, the generation of carbon monoxide (CO), that is, the generation of incomplete combustion rather than the generation of nitrogen oxides (NOx) is a problem. Therefore, primary oxygen is used in 30 to 70% of the total oxygen, secondary oxygen is used in 70 to 30% of the total oxygen.

한편, 로내 온도가 자동점화 온도인 600℃ 이하인 경우에 1차 산소를 전체 산소의 30%이하를 사용하게 되면 연료에 대한 분사속도비가 증가하여 연료와 산소간의 혼합길이가 짧아져 짧은 화염을 형성하게 된다. On the other hand, when the furnace temperature is less than 600 ℃, which is the auto ignition temperature, when the primary oxygen is used at 30% or less of the total oxygen, the injection speed ratio to the fuel increases, and the mixing length between the fuel and oxygen is shortened to form a short flame. do.

또한, 상기 1차 산소를 전체 산소의 70%이상 사용하는 경우에는 2차 산소로 30%밖에 공급이 되지 않으므로 2차산소의 목적인 평면화염 형성이 약화되는 단점을 가지게 된다.In addition, when the primary oxygen is used more than 70% of the total oxygen, only 30% of the secondary oxygen is supplied, so that the formation of the planar flame, which is the purpose of the secondary oxygen, is weakened.

그리고, 로내 온도가 자동점화 온도인 600℃ 이하인 경우에 1차 산소의 분사속도와 2차 산소의 분사 속도비를 2:1 ~ 1:1.5로 하여 안정적인 화염형성과 평면화염을 형성하도록 한다. 1차 산소의 분사속도와 2차 산소의 분사 속도비가 2:1이상인 경우 1차 산소속도가 2차 산소 속도보다 2배 이상 크게 되어 2차 산소의 평면화염 형성의 역할이 감소됨으로써 짧은 일반 산소 화염과 유사한 화염을 형성하게 된다. 1차 산소의 분사속도와 2차 산소의 분사 속도비가 1:1.5 이상인 경우 1차 산소속도가 2차 산소 속도보다 1.5배 작게 되어 2차 산소간의 충돌효과 증대와 저온구간에서의 화염안정화를 위한 다단연소효과의 감소로 안정적인 화염 형성이 어려우며, 결과적으로 불완전 연소를 발생시키게 된다. When the furnace temperature is 600 ° C. or lower, which is the autoignition temperature, the ratio of the primary oxygen injection rate and the secondary oxygen injection rate is 2: 1 to 1: 1.5 to form stable flame formation and planar flame. When the ratio of injection rate of primary oxygen to injection rate of secondary oxygen is 2: 1 or more, the rate of primary oxygen is more than doubled than the rate of secondary oxygen, which reduces the role of planar flame formation of secondary oxygen, thus reducing the short general oxygen flame Will form a flame similar to When the ratio of the injection speed of primary oxygen and the injection speed of secondary oxygen is 1: 1.5 or more, the primary oxygen speed is 1.5 times smaller than the secondary oxygen speed, thereby increasing the collision effect between the secondary oxygen and flame stabilization in low temperature section. Reduced combustion effects make it difficult to form stable flames, resulting in incomplete combustion.

이 경우 상기 제2산소노즐(140)은 고속 분사와 먼거리까지 2차 산소를 분사토록 하기 위하여 RAVAL NOZZLE을 이용함으로써, 초음속 산소 분사가 가능하여 배기가스의 유입 및 1차 및 2차 산소와 연료간의 충돌효과를 더욱 크게 한다. In this case, the second oxygen nozzle 140 uses supersonic oxygen injection by using a RAVAL NOZZLE to inject secondary oxygen to a long distance with a high speed injection, thereby allowing the injection of exhaust gas and the inflow of exhaust gas and between primary and secondary oxygen and fuel. Make the collision effect bigger.

한편, 로내 온도가 자동점화 온도는 1000℃ 이상인 경우 일산화탄소(CO) 발생보다는 질소산화물(NOx)의 발생이 문제되므로 1차 산소를 전체 산소의 0 ~ 5%를 사용하고, 2차 산소를 전체 산소의 100 ~ 90% 사용하게 된다.On the other hand, when the internal ignition temperature is more than 1000 ° C, the generation of nitrogen oxides (NOx) is more important than the generation of carbon monoxide (CO). Therefore, primary oxygen is used in 0 to 5% of total oxygen, and secondary oxygen is total oxygen. 100 to 90% of the amount used.

이와 같은 조건하에서는 제2산소노즐(140)을 통하여 대부분의 산소가 분사되어 질소산화물(NOx)의 발생을 최소화하고, 소재의 표면을 균일하게 가열할 수 있게 된다. Under such conditions, most of the oxygen is injected through the second oxygen nozzle 140 to minimize the generation of nitrogen oxides (NOx) and to uniformly heat the surface of the material.

즉, 로내온도가 자동점화 온도는 1000℃ 이상인 경우 제2산소노즐(140)을 통하여 대부분의 산소가 분사되도록 하여 로내의 배기가스가 화염안으로 유입되는 것을 최대화하고 넓은 지역에서 연소 반응이 일어나게 함으로써 질소산화물(NOx)의 발생을 최소화함과 동시에 평면화염 또는 무화염을 형성하여 균일한 가열을 가져오도록 한다. That is, when the furnace temperature is more than 1000 ° C., the oxygen is injected through the second oxygen nozzle 140 to maximize the inflow of the exhaust gas into the flame and the combustion reaction occurs in a wide area. Minimize the generation of oxides (NOx) and at the same time to form a flat flame or flame to bring uniform heating.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the scope of the present invention is not limited thereto, and the scope of the present invention extends to the scope of the present invention to be substantially equivalent to the embodiment of the present invention. Various modifications can be made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 산소의 분사 방법을 통하여 넓은 영역에서 연소반응이 발생하게 함과 동시에 안정적인 연소반응을 통하여 평면 화염 및 무화염을 형성할 수 있으며, 산소화염이 버너블럭의 전방에 형성되어 버너블럭의 파손으로부터 보호할 수 있는 장점도 있다. As described above, according to the present invention, a combustion reaction occurs in a wide area through the injection method of oxygen, and a flat flame and an flame can be formed through a stable combustion reaction, and an oxygen flame is placed in front of the burner block. There is also an advantage that can be formed to protect from burner block breakage.

특히, 이와 같이 평면 및 무화염을 형성함으로써 종래 일반적인 산소 버너의 가장 큰 문제인 국부 과열문제를 해소함과 동시에 저온 지역에서의 불완전 연소 문제와 고온지역에서의 질소산화물(NOx)과 같은 공해 물질의 발생을 최소화하여 로 부변 환경오염을 최소화하는 장점이 있다.In particular, the formation of a planar and flameless solution solves the problem of local overheating, which is the biggest problem of conventional oxygen burners, and at the same time, incomplete combustion problem in low temperature region and generation of pollutants such as NOx in high temperature region. It has the advantage of minimizing furnace pollution by minimizing.

또한, 버너의 산화제로써 산소를 사용함으로써 연료를 절감하는 효과도 있다. In addition, fuel is also saved by using oxygen as the burner's oxidant.

Claims

A burner block mounted on a wall of the furnace and having a fuel injection port penetrating back and forth at a center thereof, and first oxygen injection holes respectively formed in the front and rear directions at left and right sides of the fuel injection port;

A fuel nozzle mounted on the fuel injection port for injecting fuel inclined forward of the burner block;

A first oxygen nozzle mounted inside the first oxygen injection port for injecting primary oxygen toward the burner block;

And a second oxygen nozzle for injecting secondary oxygen inclined toward the front center of the fuel injection port.

The method of claim 1,

The second oxygen nozzle is an oxygen burner, characterized in that installed in the fuel injection port farther than the first oxygen nozzle.

The method of claim 1,

The fuel nozzle and the first oxygen nozzle is an oxygen burner, characterized in that made of any one material of the heat-resistant steel-based metal material or silica carbide-based ceramic material.

The method of claim 1,

And the first oxygen nozzle is installed at 0 ° to 5 ° inward and 0 ° to 5 ° outward with respect to the central axis of the fuel nozzle.

The method of claim 1,

The second oxygen nozzle is installed in the interior of the second oxygen injection port which is inclined in the upper and lower portions of the wall of the furnace (burner) or the burner block.

The method of claim 5,

Oxygen burner, characterized in that the front end of the second oxygen injection port is installed in the upper / lower part at least five times the shear diameter of the fuel injection port.

The method of claim 1,

The second oxygen nozzle is an oxygen burner, characterized in that installed inclined 15 to 45 ° toward the front of the central axis of the fuel nozzle.

The method of claim 1,

The auto ignition temperature in the furnace is 600 ~ 1000 ℃, if the temperature in the furnace is 600 ℃ or less to use the primary oxygen 30 ~ 70% of the total oxygen, the secondary oxygen 70 ~ 30% of the total oxygen Oxygen burner characterized by.

The method of claim 1,

The second oxygen nozzle is an oxygen burner, characterized in that consisting of a RAVAL NOZZLE.

The method of claim 1,

The auto ignition temperature in the furnace is 600 ~ 1000 ℃, when the furnace temperature is 1000 ℃ or more, using the primary oxygen 0 ~ 5% of the total oxygen, the secondary oxygen 100 ~ 90% of the total oxygen Oxygen burner characterized by.