KR100880576B1 - 질소산화물 저감을 위한 연소 배가스의 재순환 시스템 - Google Patents

질소산화물 저감을 위한 연소 배가스의 재순환 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연소용 공기 송풍기의 후단에 흡입기(Eductor)를 설치하여 연소용 공기가 이를 통과할 때 발생하는 흡입압을 이용하여 연소배가스의 일부가 흡입되도록 하는 수단을 구현함으로써 직접가열 또는 복사관을 사용하는 간접가열방식의 가열로 설비의 버너형식에 관계없이 적용이 가능한 질소산화물 저감을 위한 연소 배가스의 재순환 시스템에 관한 것으로서, 연소 배가스(16)를 배출하는 굴뚝(18)과 연소배가스 흡입팬(17)의 배관 중앙부에 연관 설치되어 연소 배가스(16) 중의 일부를 흡입하는 흡입기(26)와; 상기 흡입기(26)로 공기를 송풍기하는 연소공기 송풍기(10a)와; 상기 연소공기 송풍기(10a)로부터 공급된 연소공기(11)를 가열시키는 복열기(15)와; 상기 복열기(15)로부터 가열된 연소공기(12)를 산화시키는 버너(13) 및 이로부터 산화된 연소배가스(16)를 복사관(14)을 거쳐 상기 복열기(15)를 통하여 흡입하는 연소배가스 흡입팬(17)과; 상기 연소배가스 흡입팬(17)에 의하여 흡입된 연소배가스를 배출시키는 글뚝(Stack; 18)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감을 위한 연소 배가스의 재순환 시스템을 제공한다.
질소산화물, 재순환시스템, 흡입기, 버너, 복열기, 연소가스, 연료가스

Description

질소산화물 저감을 위한 연소 배가스의 재순환 시스템{RECYCLING SYSTEM FOR REDUCING THE NOX CONTAINED IN THE COMBUSTION GAS}
도 1은 복사관의 후단에서 연소배가스의 일부가 직접적으로 버너 전단으로 재순환하는 종래의 과정을 도시한 예시도;
도 2는 연소 배가스 흡입팬 후단 또는 굴뚝을 연소용 공기 송풍기의 전단과 연결하여 연소 배가스의 일부가 재순환하는 종래 시스템을 도시한 예시도;
도 3은 본 발명에 따른 질소산화물(NOx) 저감을 위한 연소 배가스의 재순환 시스템을 구성하는 흡입기(Eductor)의 작용도;
도 4는 본 발명에 따른 질소산화물 저감을 위한 연소 배가스의 재순환 시스템을 도시한 예시도;
도 5는 본 발명에 따른 질소산화물 저감을 위한 연소 배가스의 재순환 시스템의 다른 실시예를 도시한 예시도;
도 6은 본 발명에 따른 질소산화물 저감을 위한 연소 배가스의 재순환 시스템의 다른 실시예를 도시한 예시도;
도 7은 본 발명에 따른 질소산화물 저감을 위한 연소 배가스의 재순환 시스템을 적용하여 질소산화물의 재순환비 결과를 도시한 그래프도이다.
♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣
16:연소 배가스 18:굴뚝 17:연소배가스 흡입팬 26:흡입기
10a:연소공기 송풍기 11:연소공기 15:복열기 12:연소공기
13:버너 14:복사관 17:연소배가스 흡입팬 24:내측관 25:외측관
21a:공기분사노즐 23a:혼합기체 송풍관 28:재순환용 흡입 송풍기
27:댐퍼, 밸브, 오리피스
본 발명은 질소산화물 저감을 위한 연소 배가스의 재순환 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연소용 공기 송풍기의 후단에 흡입기(Eductor)를 설치하여 연소용 공기가 이를 통과할 때 발생하는 흡입압을 이용하여 연소배가스의 일부가 흡입되도록 하는 수단을 구현함으로써 직접가열 또는 복사관을 사용하는 간접가열방식의 가열로 설비의 버너형식에 관계없이 적용이 가능한 질소산화물 저감을 위한 연소 배가스의 재순환 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 액체 또는 기체 연료를 사용하는 버너의 연소 생성물중에는 환경 규제물질인 질소산화물이 포함되어 있는데, 이의 배출량에 대한 규제는 지구 환경의 보호관점에서 점점 강화되고 있다.
연소 생성물중의 질소산화물을 저감시키기 위한 기술은 크게 보아 3가지 방법으로 개발되고 있다. 즉 버너의 구조 및 연소방식 개선, 연소 배가스의 재순환, 연소 배가스중의 질소산화물 환원처리 등이 그것이다. 이러한 방법은 상호 보완적 인 것으로써, 본 발명에서는 효율적인 연소 배가스의 재순환에 의한 질소산화물 억제 방법을 고안함으로써 버너 자체의 한계 이상으로 질소산화물을 억제할 수 있는 수단을 제공한다.
액체 또는 기체 연료의 연소반응에 있어서 연소 생성물중의 질소산화물 생성량은 연소가스의 온도가 높아질수록 증가하며, 연소 생성물의 다단 연소에 의해 감소하는 경향이 있다. 이에 따라 연소 배가스의 일부를 재순환시켜 연소용 공기와 혼합하여 재연소시키면 다단 연소의 효과를 얻을 수 있어 연소생성물중의 질소산화물 생성량 억제에 효과적인 것으로 알려져 있다.
이러한 방식은 버너의 형태와 관계없이 구현이 가능하며, 버너 자체의 특성만으로는 대응이 어려운 경우에도 질소산화물 생성량 저감을 위한 효율적인 수단을 제공하는 특징이 있다.
연소배가스의 재순환 방법으로써 공지의 기술로서는, 각각의 복사관의 후단에서 연소배가스의 일부가 직접적으로 버너 전단으로 재순환하도록 하는 방법(도 1)과 연소 배가스 흡입팬 후단 또는 굴뚝(Stack)을 연소용 공기 송풍기의 전단과 연결하여 연소 배가스의 일부가 재순환하도록 하는 방법(도 2)이 알려져 있다.
도 1은 복사관(4) 후단에서 연소배가스(8)의 일부가 버너(3) 측으로 재순환(6)하도록 하는 방법으로써, 각각의 복사관(4) 마다 연결부를 필요로 하며, 버너(3)의 연소부하에 따른 연소 배가스(8)의 순환량은 별도로 제어하지 않는다.
이러한 방법에 대한 보다 진보된 기술로서는 재순환되는 연소가스의 양이 버너측의 연소부하에 비례하여 증감할 수 있도록 복사관 후단의 연결부에 흡입기(Eductor; 미도시)를 설치하는 방법도 공지되어 있다.
도 2는 각각의 복사관(14)으로부터 배출되는 연소배가스(16)를 흡입하여 굴뚝(Stack; 10)으로 배출하는 연소배가스 흡입팬(17)의 배관 중간부를 연소용 공기 송풍기(10)의 전단에 연결하여 연소 배가스의 일부를 재순환시키는 방법으로서, 이 방법은 도 1과 달리 복사관 또는 버너의 형식에 관계없이 적용이 가능하여 기존 가열로에도 쉽게 적용할 수 있다는 장점이 있다.
보다 상세하게, 도 2에 도시된 연소용 공기 송풍기의 전단과 연결하여 연소 배가스의 일부가 재순환하도록 하는 방법을 설명하면, 복사관(14)으로부터 배출되는 연소배가스(16)를 연소배가스 흡입팬(17)이 흡입하여 굴뚝(Stack; 10)으로 배출하게 되는데, 상기 연소배가스 흡입팬(17)과 굴뚝(Stack; 10) 사이의 배관 중앙부에 연통되도록 배관을 설치하고, 이 배관에 유량조절밸브(19) 및 유량계(20)를 연통 설치하여 연소공기 송풍기(10)의 공기흡입관과 연통되도록 배관을 배설함으로써 연소 배가스의 일부를 재순환시키는 방법인 것이다.
그러나, 상기 설명한 공지의 기술 중 도 1의 연소 배가스 재순환 방법은 재순환 배관계가 짧아 재순환 연소 배가스에 의한 열손실이 비교적 작지만, 연소 배가스의 재순환량을 제어할 수 있는 수단이 없기 때문에 적절한 배가스 순환량의 제어에 어려움이 있으며, 개개의 복사관 마다 이를 설치할 필요가 있어 대규모의 가열로에 있어서는 비용의 상승 정도가 커지게 되는 문제점이 있다.
이에 비하여, 공지의 기술 중 도 2의 연소 배가스 재순환방법은 버너 또는 복사관의 개조가 필요 없어 기존의 가열로에도 적용이 용이하며, 배가스의 재순환 량을 적극적인 방법으로 제어하는 수단을 제공하는 장점이 있으나, 이 방식에서는 재순환 연소 배가스의 온도가 낮기 때문에 이에 의한 열손실 정도가 도 1의 방법에 비해 커지게 되며, 고온의 산화성 연소 배가스에 의한 연소공기용 송풍기의 손상과 흡입측에 연결된 고온의 연소배가스에 의한 작업자의 안전 등이 문제로 된다.
상기한 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명은 복사관 가열방식을 사용하는 가열로 설비에 있어서 버너의 열부하가 높을 경우에는 연소배가스 순환량을 증가시켜 질소산화물 생성량의 증가를 억제하고, 버너의 열부하가 낮은 경우에는 연소배가스 순환량이 자동적으로 적어지도록 함으로써 연소 배가스중의 질소산화물 생성 억제와 연소 배가스 순환량 증가에 따른 열효율의 저하를 최적으로 제어할 수 있는 질소산화물 저감을 위한 연소 배가스의 재순환 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
더욱 상세하게는 연소 배가스의 일부를 연소용 공기와 혼합시켜 재연소시킴으로써 연소 배가스 중의 질소산화물 생성량을 억제시키는 재순환 시스템에 있어서, 연소 배가스의 재순환량이 버너의 열부하에 연동되도록 하여 질소산화물 생성량이 증가하는 고열부하 조건에서는 연소 배가스 재순환량을 증가시켜 질소산화물이 감소하도록 하고, 질소산화물 생성량이 적은 저열부하 조건에서는 연소배가스 재순환량이 감소하도록 하여 연소배가스에 의한 열손실을 억제하고자 하였으며, 이를 위하여 본 발명에서는 연소용 공기 송풍기의 전단에서 발생하는 흡입압력에 의해 연소 배가스의 일부가 연소용 공기와 혼합되는 도 2의 종래의 기술과는 달리 연 소용 공기 송풍기의 후단에 흡입기(Eductor)를 설치하여 연소용 공기가 이를 통과할 때 발생하는 흡입압을 이용하여 연소배가스의 일부가 흡입되도록 구현함으로써, 종래의 가열로 설비에도 손쉽게 적용이 가능하며, 연소 배가스의 재순환에 따른 작업자의 안전 측면에서도 보다 진보된 질소산화물 저감을 위한 연소 배가스의 재순환 시스템을 제공하고자 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 연소 배가스(16)를 배출하는 굴뚝(18)과 연소배가스 흡입팬(17)의 배관 중앙부에 연관 설치되어 연소 배가스(16) 중의 일부를 흡입하는 흡입기(26)와; 상기 흡입기(26)로 공기를 송풍기하는 연소공기 송풍기(10a)와; 상기 연소공기 송풍기(10a)로부터 공급된 연소공기(11)를 가열시키는 복열기(15)와; 상기 복열기(15)로부터 가열된 연소공기(12)를 산화시키는 버너(13) 및 이로부터 산화된 연소배가스(16)를 복사관(14)을 거쳐 상기 복열기(15)를 통하여 흡입하는 연소배가스 흡입팬(17)과; 상기 연소배가스 흡입팬(17)에 의하여 흡입된 연소배가스를 배출시키는 글뚝(Stack; 18)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감을 위한 연소 배가스의 재순환 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 흡입기(Eductor; 26)이 상기 연소공기 송풍기(10a)로부터 송풍된 연소용 공기(21)를 분사하는 공기분사노즐(21a)이 부착된 내측관(24)과; 상기 내측관(24)의 외주면에 사이공간을 형성하도록 상기 공기분사노즐(21a) 및 내측관(24)과 동일 형상으로 구성되어 연소배가스(22)를 공급하는 외측관(25) 과; 상기 내측관(24) 및 외측관(25)으로부터 공급된 연소용 공기(21) 및 연소배가스(22)의 혼합기체(23)를 배출하도록 상기 외측관(25)과 연결된 혼합기체 송풍관(23a)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감을 위한 연소 배가스의 재순환 시스템을 제공한다.
상기한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 흡입기(26)는 발생하는 흡입압(ΔP)이 흡입기(26)의 정압(Ps 1)과 연소배가스 흡입단의 정압(Ps 2)의 차이보다 커지도록 하고, 흡입기(26)로 흡입되는 연소 배가스의 양이 연소공기량과 연소배가스 혼합량의 20% 이하가 되도록 제어하여 연소용 공기와 혼합시킨 다음, 복열기(15) 및 버너(13)로 공급하는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 흡입기(26)에 연결된 연소 배가스 흡입단의 정압(Ps 2)을 높이기 위하여 상기 연소 배가스 흡입팬(17)의 후단부와 굴뚝(18) 사이의 배관에 댐퍼, 밸브 또는 오리피스(27)를 설치하거나, 상기 연소 배가스 흡입단으로부터 연소 배가스를 흡입할 수 있는 연소배가스 재순환용 흡입 송풍기(28)를 설치하는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감을 위한 연소 배가스의 재순환 시스템을 제공하게 된다.
이하, 본 발명의 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 가스 또는 액체 연료를 사용하는 직접가열로 또는 복사관 간접가열로에 있어서 연소반응의 결과물로 생성되는 연소 배가스중의 환경규제물질인 질소산화물(NOx) 발생량을 저감시키기 위한 연소시스템의 구성방법에 대한 것이다.
본 발명은 연소공기 공급배관의 중간단계에 흡입기를 설치하고 흡입기에서 발생하는 흡입압 (Suction Pressure)을 이용하여 연소 배가스의 일부를 재순환시켜 연소용 공기에 혼합하여 재연소시킴으로써 질소산화물의 생성량을 저감시키는 기능과 버너의 연소부하에 따라 흡입기에서 발생하는 흡입압이 연동됨으로써 버너의 열부하에 비례하여 연소배가스의 순환량이 자동 제어되도록 하는 기능을 동시에 구현함으로써 연소배가스중의 질소산화물 생성억제와 연소배가스 재순환량의 증가에 따른 열효율의 감소를 효과적으로 억제하도록 하는데 그 특징이 있다.
즉, 일반적으로 버너의 열부하가 증가할수록 연소가스의 온도가 높아져서 질소산화물의 생성량이 증가하며, 연소배가스의 재순환량이 증가할수록 질소산화물의 생성량은 감소하지만 이와 동시에 열효율도 감소하는 경향이 있는데, 본 발명에서는 버너의 열부하가 증가할 경우 연소공기량도 동시에 증가함에 따라 도 1에 도시된 흡입기에서 발생하는 연소배가스 흡입압력도 증가하는 특징을 이용하여 버너의 열부하와 연소배가스의 순환량이 자동적으로 연계되어 증감되도록 함으로써, 버너의 열부하가 낮을 경우에는 질소산화물의 생성량도 적어지므로 연소배가스의 순환량을 작게 하고 버너의 열부하가 커질 경우에는 연소배가스의 순환량이 증가되도록 하여 질소산화물의 생성을 억제하도록 함으로써 버너의 연소부하에 관계없이 질소산화물의 억제와 열효율을 가능한 높게 유지할 수 있도록 하는 기능을 동시에 구현하고자 한다.
도 3은 본 발명에 따른 질소산화물(NOx) 저감을 위한 연소 배가스의 재순환 시스템을 구성하는 흡입기(Eductor)의 구성 및 작용도이다.
본 발명에서는 연소배가스의 일부를 흡입시켜 연소용 공기와 혼합시키는 수단으로써 연소용 공기 송풍기 후단에 도 3과 같은 구조의 흡입기(Eductor; 26)를 설치하는 방법을 고안하였다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 흡입기(26)에서 연소용 공기(21)는 직경 d1부분에서 유속 v1으로 흐르다 갑자기 직경 d2로 확관된 부분에 도달하면 유속이 v2로 감소되기 때문에 다음과 같은 크기의 흡입압 ΔP가 발생하여 연소 배가스(22)를 흡입하게 된다.
Figure 112002028199858-pat00001
----------------------(1)
상기 수학식 (1)에서 ρ는 연소공기의 밀도, g는 중력가속도이다.
연소용 공기에 대한 연소 배가스의 혼합량을 연소공기의 α만큼이라고 가정을 하면, Q2;(1+α)Q1이 되어 상기 수학식 (1)은 다음과 같이 정리할 수 있다.
Figure 112002028199858-pat00002
-------------------------------(2)
흡입기(26)에서의 정압 (Static Pressure)을 Ps 1, 연소 배가스 후단에서의 정압을 Ps 2라고 하면, 흡입기(26)에서 발생하는 상기 수학식 (2)에 따른 ΔP의해 연소 배가스(22)가 흡입기(26) 내로 흡입되는 조건은 다음과 같다.
Figure 112002028199858-pat00003
----------------------------------------------(3)
→ 연소 배가스(22)가 흡입기(26) 내로 혼합됨
Figure 112002028199858-pat00004
----------------------------------------------(4)
→ 연소용 공기(21)가 흡입기(26)로부터 굴뚝(18) 쪽으로 일부 배출됨
이에 따라 흡입기(26)의 내외측 배관의 직경 d1, d2를 적절히 설계하면, 일정 조건에서 연소 배가스(22)의 일부가 흡입기(26) 내로 혼합되도록 하는 것이 가능하다.
한편, 상기 수학식 (2)에서 알 수 있는 바와 같이 흡입기(26)에서 발생하는 연소 배가스(22)의 흡입압 ΔP는 연소용 공기(21) 유량의 제곱에 비례하는 관계를 갖는다.
이에 따라 연소용 공기(21)의 양이 증가하면, 흡입기(26)에서의 연소 배가스(22) 흡입압력이 증가하여 연소 배가스(22)의 흡입량도 직선적으로 증가하도록 자동적으로 제어되게 된다.
일반적으로 연소용 공기(21)의 양은 버너에 공급되는 연료의 양에 일정한 비를 곱한 값을 가지므로 이러한 흡입기(26)의 특성은 연소 배가스(22)의 재순환량 제어에 적절한 특성을 제공한다.
즉, 이러한 흡입기(26)의 원리를 이용하면 질소산화물(NOx)의 생성량이 증가하는 고열부하의 버너 연소조건에서는 연소용 공기(21)의 양과 연소 배가스(22)의 흡입압도 동시에 증가하여 연소 배가스(22) 중의 질소산화물 생성량을 낮출 수 있 고, 질소산화물의 생성량이 적은 저열부하의 버너 연소조건에서는 연소용 공기(21)의 양도 감소함에 따라 흡입기(26)에서의 연소 배가스(22) 흡입량이 감소하며, 이에 더하여 일정 열부하 이하에서는 연소 배가스(22)가 전혀 흡입되지 않게 됨으로써 재순환되는 연소 배가스(22)에 의한 열손실을 억제할 수 있는 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 질소산화물 저감을 위한 연소 배가스의 재순환 시스템을 도시한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 예시도로서, 연료가스(9)의 양에 비례하는 양으로 공급되는 연소용 공기(11)는 연소공기용 송풍기(10a)에 의해 송풍되어 흡입기 (Eductor; 26)에서 연소 배가스의 일부와 혼합된 형태의 연소용 공기(11)로써 복열기(復熱機-Recuperator; 15)에 공급된 다음, 연소배가스와의 열교환을 거쳐 가열된 연소공기(12)가 버너(13)에서 연료가스와 혼합되어 연소되고, 연소생성물인 연소 배가스가 복사관(14) 표면에서의 복사열전달에 의해 피 가열체를 간접 가열시키도록 한 다음 복열기(15)에서 인입되는 연소공기(11)와 열교환하여 온도를 저하시킨 연소배가스(16)를 연소배가스 흡입팬(17)을 이용하여 흡입하여 굴뚝(Stack; 18)을 통해 외부로 배출시킨다.
이 과정에서 연소배가스 흡입팬(17) 후단의 배관 또는 굴뚝(18)에서 연소배가스의 일부를 흡입기(26)에 형성되는 부압(Suction Pressure)에 의해 흡입/재순환시켜 연소공기(11)와 혼합되도록 하여 재연소시킴으로써 연소배가스중의 NOx를 저감시키도록 하며, 유량조절밸브(19)와 유량계(11)를 이용하여 연소배가스의 재순환량을 초기 설정하거나 연속적으로 제어할 수 있도록 구성함으로써 연소배가스의 재 순환량 증가에 따른 열효율의 감소를 동시에 제어할 수 있도록 한다.
도 5는 본 발명에 따른 질소산화물 저감을 위한 연소 배가스의 재순환 시스템의 다른 실시예를 도시한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 예시도로서, 상기한 수학식 (3), (4)에서의 연소 배가스 흡입팬의 후단의 정압(Static Pressure), Ps 2를 높이는 기능을 하는 오리피스(Orifice) 또는 밸브, 댐퍼(27) 등을 설치하는 경우로써, 흡입기(26)에서 발생하는 흡입압, ΔP가 보다 작은 경우에도 연소 배가스의 재순환이 이루어지도록 하는데 특징이 있다.
도 6은 본 발명에 따른 질소산화물 저감을 위한 연소 배가스의 재순환 시스템의 다른 실시예를 도시한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 예시도로서, 연소 배가스의 후단 배관 또는 굴뚝과 연결된 배관으로부터 소형의 흡입 송풍기(28)를 이용하여 흡입기(26)로 연소 배가스를 송풍하는 방법으로 연소 배가스 재순환을 구현하는 방법이다.
이 방법은 흡입기(26)에서 발생하는 흡입압이 흡입기의 정압, Ps 1과 연소 배가스 흡입팬 후단의 정압, Ps 2의 차이보다 작은 경우에도 연소 배가스의 재순환이 가능하도록 하는데 특징이 있다.
도 5 내지 도 6에 도시된 본 발명에 따른 실시예의 경우에 있어서, 오리피 스, 밸브, 댐퍼(27) 또는 소형 흡입 송풍기(28)는 흡입기(26)의 정압, Ps 1과 연소 배가스 흡입팬 후단의 정압, Ps 2의 차이를 감소시켜 상기 수학식 (3)으로 나타낸 흡입기(26)에서의 연소 배가스 재순환조건이 이루어지도록 한다는 점을 제외하면, 본질적인 기능은 도 4의 대표 실시예와 큰 차이가 없다.
[실시예]
코크오븐가스(Coker Oven Gas)를 사용하는 용량 80,000㎉/hr의 버너와 W-형 복사관 124개로 구성된 복사관 간접 가열 방식의 가열로에 있어서, 연소공기를 최대 300㎥/min를 송풍시키는 연소 공기용 송풍기의 후단에 연소 공기 인입관 500㎜, 최소 직경부 300㎜를 갖는 흡입기를 설치하고, 연소 배가스 배출용 흡입팬의 후단 배관을 150A로 하여 연결한 연소 배가스 재순환시스템을 구성한 다음 버너의 연소 부하율에 따른 연소 배가스의 순환량과 굴뚝으로 배출되는 연소 배가스중의 질소산화물 총량을 측정하였다.
도 7은 본 발명에 따른 질소산화물 저감을 위한 연소 배가스의 재순환 시스템을 적용하여 질소산화물의 재순환비 결과를 도시한 그래프도이다.
도 7은 실시예의 결과로써, 연소용 공기와 연소배가스의 총량에 대한 연소 배가스의 양으로 정의한 순환비와 11%O2 조건으로 환산한 질소산화물의 농도 변화를 도시한 것이다.
도 7에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 실시예에서는 버너의 연소 부하율 이 약 40% 이상이 되면 연소 배가스의 흡입이 시작되어 연소 배가스를 순환시키지 않는 경우에 비해 질소산화물의 발생량을 크게 감소시키는데 효과적임을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 연소 배가스의 재순환 시스템에서 버너의 열부하가 높을 경우에는 연소배가스 순환량을 증가시켜 질소산화물 생성량의 증가를 억제하고, 버너의 열부하가 낮은 경우에는 연소배가스 순환량이 자동적으로 적어지도록 함으로써 연소 배가스중의 질소산화물 생성 억제와 연소 배가스 순환량 증가에 따른 열효율의 저하를 최적으로 제어함으로써 결과적으로 질소산화물을 크게 저감시키는 효과가 있는 것이다.

Claims (5)

  1. 연소 배가스(16)를 배출하는 굴뚝(18)과 연소배가스 흡입팬(17)의 배관 중앙부에 연관 설치되어 연소 배가스(16) 중의 일부를 공기와 혼합시켜 연소공기(11)를 공급하는 연소공기 송풍기(10a)와, 이로부터 공급된 연소공기(11)를 가열시키는 복열기(15)와, 이로부터 가열된 연소공기(12)를 산화시키는 버너(13) 및 이로부터 산화된 연소배가스(16)를 복사관(14)을 거쳐 상기 복열기(15)를 통하여 상기 굴뚝(18)으로 배출시키는 연소 배가스의 재순환 시스템에 있어서,
    연소 배가스(16)를 배출하는 굴뚝(18)과 연소배가스 흡입팬(17)의 배관 중앙부에 연관 설치되어 연소 배가스(16) 중의 일부를 흡입하는 흡입기(26)와;
    상기 흡입기(26)로 공기를 송풍기하는 연소공기 송풍기(10a)와;
    상기 연소공기 송풍기(10a)로부터 공급된 연소공기(11)를 가열시키는 복열기(15)와;
    상기 복열기(15)로부터 가열된 연소공기(12)를 산화시키는 버너(13) 및 이로부터 산화된 연소배가스(16)를 복사관(14)을 거쳐 상기 복열기(15)를 통하여 흡입하는 연소배가스 흡입팬(17)과;
    상기 연소배가스 흡입팬(17)에 의하여 흡입된 연소배가스를 배출시키는 굴뚝(Stack; 18)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감을 위한 연소 배가스의 재순환 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡입기(Eductor; 26)는 상기 연소공기 송풍기(10a)로부터 송풍된 연소용 공기(21)를 분사하는 공기분사노즐(21a)이 부착된 내측관(24)과;
    상기 내측관(24)의 외주면에 사이공간을 형성하도록 상기 공기분사노즐(21a) 및 내측관(24)과 동일 형상으로 구성되어 연소배가스(22)를 공급하는 외측관(25)과;
    상기 내측관(24) 및 외측관(25)으로부터 공급된 연소용 공기(21) 및 연소배가스(22)의 혼합기체(23)를 배출하도록 상기 외측관(25)과 연결된 혼합기체 송풍관(23a)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감을 위한 연소 배가스의 재순환 시스템.
  3. 제1항 내지 제2항에 있어서,
    상기 흡입기(26)는 발생하는 흡입압(ΔP)이 흡입기(26)의 정압(Ps 1)과 연소배가스 흡입단의 정압(Ps 2)의 차이보다 커지도록 하고, 흡입기(26)로 흡입되는 연소 배가스의 양이 연소공기량과 연소배가스 혼합량의 20% 이하가 되도록 제어하여 연소용 공기와 혼합시킨 다음, 복열기(15) 및 버너(13)로 공급하는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감을 위한 연소 배가스의 재순환 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 흡입기(26)에 연결된 연소 배가스 흡입단의 정압(Ps 2)을 높이기 위하여 상기 연소 배가스 흡입팬(17)의 후단부와 굴뚝(18) 사이의 배관에 댐퍼, 밸브 또는 오리피스(27)를 설치하는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감을 위한 연소 배가스의 재순환 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 흡입기(26)에 연결된 연소 배가스 흡입단의 정압(Ps 2)을 높이기 위하여 상기 연소 배가스 흡입단으로부터 연소 배가스를 흡입할 수 있는 연소배가스 재순환용 흡입 송풍기(28)를 설치하는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감을 위한 연소 배가스의 재순환 시스템.
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