KR100907712B1 - 고효율 가스 연소용 버너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고효율 가스 연소용 버너에 관한 것으로, 중심부에 액체 연료가 공급 연소되는 액체 연료노즐과 와류기가 설치되고, 상기 액체 연료노즐을 중심으로 반경방향의 바깥쪽에 다수개의 제1 가스노즐군이 일정한 간격을 두고 배치되며, 상기 제1 가스노즐의 반경 방향 바깥쪽에 다수개의 제2 가스노즐군이 일정한 간격을 두고 동심원상으로 배치되는 한편, 상기 제1가스노즐군의 반경 방향 내부에 제1공기 유입통로가 설치되고, 상기 제2가스노즐군의 반경 방향 바깥쪽에 제2공기 유입통로가 설치되어 이루어진 고효율 가스 연소용 버너에서, 상기 제2공기 유입통로의 선단에 공기의 흐름을 집중시켜 주는 공기 노즐이 설치되고, 상기 공기 노즐의 공기소통로가 원주방향을 따라 일정한 간격을 두고 배치된 제2가스노즐군의 개별 가스노즐 사이 사이에 배치되어 있으며, 상기 공기 노즐의 바깥에 공기의 흐름을 균일하게 유지해 주기 위한 가이드 링이 동심원상으로 설치되어 이루어져 있다. 이러한 구조로 이루어진 본 발명의 가스 연소용 버너는 제1가스노즐에서 분사되는 가스 연료는 중심의 액체 연료와 함께 연소하면서 직진성을 유지하게 되고, 제2가스노즐에서 분사되는 가스 연료는 공기노즐과 가이드 링에 의해 정리되어 공급되는 와류 공기의 흐름에 의해 화염이 직진성을 갖게 되어 제1가스노즐과 제2가스노즐에 의해 만들어지는 화염에 의해 가열되는 보일러에 연전달 효율이 높아지는 효과를 얻을 수 있게 된다.

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Description

고효율 가스 연소용 버너{A BURNER FOR BURNING GAS}

본 발명은 제철소의 조업과정에서 발생하는 여러 가지 종류의 가스를 연소하기 위한 여러 개의 가스 노즐이 동심원상으로 배치되어 이루어진 고효율 가스 연소용 버너에 관한 것으로, 특히 제1가스노즐과 제2가스노즐에서 발생되는 화염이 번지지 않고 직진성을 갖게 하여 열전달 효율을 높일 수 있게 한 고효율 가스 연소용 버너에 관한 것이다.

일반적으로 제철소에서 철광을 제련하는 과정에서 부산물로 여러 가지 종류의 가스가 부산물로 생성되는데, 이러한 가스를 통상적으로 "부생(附生)가스"라 한다.

이러한 부생가스를 그냥 대기로 방출하면 대기를 오염시킬 뿐만 아니라 부생가스가 함유하고 있는 에너지를 버리게 된다.

따라서 부생가스로 인한 대기 오염문제를 해결함과 더불어 부생가스가 갖고 있는 에너지를 회수하기 위해, 부생가스를 연소시켜 제철소에서 필수적으로 필요한 보일러를 가동시키는데 사용하고 있다.

이러한 부생가스를 효율적으로 연소하기 위한 특허 공개 10-2003-37809호의 "제철소 부생가스 연소용 버너" 및, 특허 공개 10-2004-20619 "제철소의 부생가스 연소용 버너장치"와 같은 여러 종류의 가스 버너가 제안되어 있다.

한편, 제철소에서 제련과정에서 발생하는 가스는 고로 가스, 전로 가스, 코크스 가스 및 CFG(COREX FURNACE GAS) 등과 같은 여러 종류가 있다.

그리고 이러한 여러 종류의 가스는 각기 성질이 약간씩 다르고, 발생원이 다르기 때문에 하나의 가스노즐에 의해 연소하게 할 수가 없고, 각기 서로 다른 가스노즐에 의해 연소하게 하여야 하기 때문에, 제철소에서 발생하는 가스를 연료로 사용하는 가스버너는 다수개의 버너를 갖춘 구조로 되어 있으면서, 그 버너의 배열도 다양한 구조로 되어 있다.

따라서, 통상적인 제철소의 부생가스를 연소하기 위한 가스버너는 공급가스가 부족할 경우에 사용하기 위한 액체연료를 연소시키는 액체연료 연소노즐을 중심으로 하여, 제1 가스노즐과 제2 가스노즐이 소정의 간격을 두고 동심원상으로 배치된 구조로 되어 있다.

그리고 상기 제1 가스노즐과 제2 가스노즐에 각기 여러 가지 서로 다른 가스가 공급되게 함과 더불어, 가스의 연소에 필요한 공기도 제1 가스노즐과 제2 가스노즐 사이에 분배 공급되게 하여 제1 가스노즐과 제2 가스노즐에 의해 분사되는 가스가 효과적으로 연소하게 하고 있다.

그런데 통상적으로 제1 가스노즐의 중심에는 보완연료로서 액체연료가 함께 연소하게 때문에 제1 가스노즐을 통하여서는 전체 가스량의 약 30%만 공급되고, 제2 가스 노즐을 통하여 나머지 가스가 공급되게 구성되어 있는데, 제1 가스노즐에서 연소되는 가스는 액체 연료와 함께 연소하면서 직진성을 갖게 되어 버너의 전면에 배치된 보일러에 화염이 제대로 가해져서 연전달을 효과적으로 수행할 수가 있지만, 제2 가스노즐에서 연소되는 가스의 화염은 제대로 뻗어나가지 못하고 화염이 중간에서 소실되어 보일러의 연소실에 정확하게 열전달을 하지 못한다는 문제점이 있었다.

이러한 문제점은 가스버너의 열효율을 떨어트리게 될 뿐만 아니라 제2 가스노즐에서 분사되는 가스가 제대로 연소하지 못하고 대기로 배출되기 때문에 대기가 오염되는 등의 문제도 함께 따르게 된다.

이에 본 발명을 상기한 바와 같은 종래의 제철소 부생가스 연소용 가스 버너에 따른 문제를 해소하여, 반경 방향으로 다수개의 가스 버너열을 갖춘 가스버너에서 반경의 바깥쪽에 배치된 가스버너에서 배출되는 가스의 연소효율을 높일 뿐만 아니라, 가스가 연소될 때 발생하는 화염이 제대로 보일러에 전해져 효율적으로 열전달을 할 수 있게 한 고효율 가스연소용 버너를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고효율 가스 연소용 버너는, 중심부에 액체 연료가 공급 연소되는 액체 연료노즐과 와류기가 설치되고, 상기 액체 연 료노즐을 중심으로 반경방향의 바깥쪽에 다수개의 제1 가스노즐군이 일정한 간격을 두고 배치되며, 상기 제1 가스노즐의 반경 방향 바깥쪽에 다수개의 제2 가스노즐군이 일정한 간격을 두고 동심원상으로 배치되는 한편, 상기 제1가스노즐군의 반경 방향 내부에 제1공기 유입통로가 설치되고, 상기 제2가스노즐군의 반경 방향 바깥쪽에 제2공기 유입통로가 설치되어 이루어진 고효율 가스 연소용 버너에 있어서, 상기 제2공기 유입통로의 선단에 공기의 흐름을 집중시켜 주는 공기 노즐이 설치되고, 상기 공기 노즐의 공기소통로가 원주방향을 따라 일정한 간격을 두고 배치된 제2가스노즐군의 개별 가스노즐 사이 사이에 배치되어 있으며, 상기 공기 노즐의 바깥에 공기의 흐름을 균일하게 유지해 주기 위한 가이드 링이 동심원상으로 설치되어 이루어져 있다.

이러한 구조로 이루어진 본 발명의 고효율 가스 연소용 버너는 제1가스노즐에서 연소되는 화염은 중심의 액체 연료의 화염과 함께 분사되면서 와류기에 의해 직진성을 유지하게 되고, 제2가스노즐에서 분사되는 화염은 공기노즐과 가이드에 의해 공급되는 와류 공기의 흐름에 의해 직진성을 갖게 한다.

따라서, 본 발명에 따른 고효율 가스연소용 버너의 제1가스노즐과 제2가스노즐에 의해 만들어지는 화염은 중간에서 확산하거나 소실되지 않고 보일러의 연소실에 제대로 전달되게 한다.

그러므로 본 발명에 따른 고효율 가스연소용 버너는 연료의 연전달 효율을 최대한 으로 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

이하 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 첨부한 예시도면을 참조하여 자세히 설명한다.

도면1은 본 발명에 따른 고효율 가스연소용 버너의 내부구조를 개략적으로 나타낸 종단면도이고, 도면 2는 본 발명에 따른 고효율 가스연소용 버너의 우측면도로서, 가스버너의 반경 방향 바깥쪽에 공기노즐과 가이드가 설치된 상태를 나타낸 것이고, 도면 3은 본 발명에 따른 공기노즐과 가스노즐의 배치 상태를 나타낸 정면도, 도면 4는 본 발명에 따른 가이드의 구조를 나타낸 사시도이다.

이들 도면에 도시하여 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 고효율 가스연소용 버너(10)는 선단의 화염분사구(11)가 보일러의 연소실(20)에 맞추어진 상태에서 중간 부분이 윈드박스(21)에 의해 지지되어 있다.

그리고 상기 고효율 가스연소용 버너(10)의 내부구조는 원통형으로 이루어진 외통(12)의 내부에 경사지게 배치된 분리판(13)이 설치되고, 상기 외통(12)의 반경 방향 내부에 내통(14)이 배치되면서 이 내통(14)의 선단이 분리판(13)에 고정 설치되어 고효율 가스연소용 버너(10)의 내부를 여러 개의 구획으로 나누고 있다.

따라서, 상기 분리판(13)을 중심으로 하여 연소실(20)에서 먼 쪽이 제1가스체임버(15)를 이루고, 상기 외통(12)과 내통(14) 사이의 공간이 제2가스 체임버(16)를 이루며, 상기 내통(14)의 내부 공간이 제1공기통로(17)를 이루게 되어 있 다.

또한, 상기 제1가스 체임버(15)의 내부 한쪽에는 제1가스 노즐(31)과 동심원상으로 보안용 가스 연료노즐(18)이 1개 마련되어 있고, 상기 외통(12)의 바깥쪽에는 제2공기통로(19)가 구비되어 있다.

한편, 상기 분리판(13)에 제1가스체임버(15)와 연통된 제1가스노즐(31)과 제2가스노즐(32)이 동심원상으로 설치되고, 상기 내통(14)의 중심에 오일 등과 같은 액체 연료를 연소하는 액체연료노즐(33)이 설치되어 있다.

또, 상기 제1공기통로(17)에는 외통(12)과 내통(14)을 반경 방향으로 관통하여 설치된 공기유입구(34)가 설치되어 있으며, 상기 제2공기통로(19)의 입구에 공기유입량을 조절하는 공기조절 댐퍼(35)가 설치되어 있다.

그리고, 상기 제1가스체임버(15)와 제2가스체임버(16)에는 각각 가스유입로(15a,16a,18a)가 갖추어져, 이들 가스유입로(15a,16a,18a)를 통하여 유입되는 서로 다른 종류의 가스를 주입하여 연소시키게 되어 있다.

또한, 상기 제2가스체임버(16)의 반경 방향 바깥에는 도면 2에 도시한 바와 같은 공기 노즐(41)이 설치되고, 상기 공기 노즐(41)의 반경 방향 바깥에는 가이드링(42)이 설치되어 있다.

상기 공기 노즐(41)은 도면 3에 도시한 바와 같이, 제2가스노즐(32)을 하나씩 둘러싸면서, 개개의 제2가스노즐(32) 사이 사이에 공기 통로(43)가 배치되어 있으며, 상기 공기 통로(43)는 직진 방향에 대하여 경사지게 형성되어 공기의 흐름을 가속시킴과 더불어 회전하여 직진성을 갖게 할 수가 있다.

상기 공기통로(43)의 경사각도는 20 ~ 25도의 범위 이내로 형성시키는 것이 바람직하며, 가장 바람직한 경사각도는 22도이다.

상기 공기통로(43)를 이러한 각도로 만드는 것이 가장 공기의 흐름을 좋게 하면서 직진성을 갖게 된다.

또한, 공기 노즐(41)의 몸체와 제2가스노즐(32)사이의 공간은 제3가스노즐(45)의 역할을 하게 되어 이를 통하여 연소가스가 분출된다.

한편, 상기 가이드 링(42)은 도면 4에 도시하여 나타낸 바와 같이, 내부에 소정의 간격을 두고 다수개의 가이드 핀(44)이 형성되어 있으며, 상기 가이드 핀(44) 역시 직진 방향에 대하여 소정의 각도로 경사지게 배치되어 공기의 흐름을 회전시키면서 직진성을 갖게 하는데, 상기 가이드 핀(44)의 경사각도 역시 공기통로(43)의 각도와 동일한 각도를 유지하게 하는 것이 바람직하다.

이러한 구조로 이루어진 본 발명의 가스버너는 상기 제1가스 체임버(15)를 통하여 공급 연소되는 가스는 제1가스노즐(31)과 제2가스노즐(32)을 통하여 분산공급되어 연소하는데, 그 연소의 효과를 증대시키기 위해 제1가스노즐(31)을 통하여 약 30% 정도의 가스만 공급되고 제2가스노즐(32)을 통하여 나머지 70%의 가스가 공급되어 연소하게 한다.

이때, 상기 제1가스노즐(31)을 통하여 공급 연소되는 가스의 화염은 제1가스노즐(31)이 원통형으로 배치되어 있는 구조적인 이유 때문에 원통형을 이루게 되는데, 이 원통형 화염은 액체연료노즐(33)에서 연소되는 액체 보완연료의 분산형 화염과 합하여짐과 더불어 액체연료노즐(33)의 선단에 설치된 와류기(36)에 의해 분사되는 공기의 흐름이 합하여지면서 직진성을 갖게 되어 곧게 뻗어나가게 된다.

그리고, 상기 제2가스노즐(32)을 통하여 공급 연소되는 가스의 화염은 반경의 바깥으로 분산 되어질 염려가 있는데, 이때 상기 공기노즐(41)의 공기통로(43)를 통하여 회전하면서 공급되는 공기의 흐름에 편승 되어 직진성을 갖게 됨과 더불어, 상기 공기노즐(41)의 바깥쪽에서 원통형의 공기통로를 형성시켜 줌으로써, 제2가스노즐(32)을 통하여 점화 배출되는 화염이 바깥으로 흐트러지지 않게 곧게 뻗어나가 보일러의 연소실(20)까지 전달되게 한다.

따라서, 본 발명에 따른 고효율 가스연소용 버너는 제1가스너즐(31)에서 발생하는 화염은 물론 제2가스노즐(32)에서 발생하는 화염도 중간에서 소실되지 않고 전부 그대로 보일러의 연소실에 전달되어 가스버너의 연소효율을 최대한으로 증대시킬 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기한 바와 같이 제2가스노즐(32)에서 발생하는 화염이 완전한 직진성을 가지도록 하기 위해 상기 공기노즐(41)의 공기통로(43)와 가이드 링(42)의 가이드 핀(44)은 동일한 방향을 향하여 경사지게 하도록 배치하는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명에 따른 고효율 가스연소용 버너의 내부구조를 개략적으로 나타낸 종단면도,

도 2는 본 발명에 따른 고효율 가스연소용 버너의 우측면도로서, 가스버너의 반경 방향 바깥쪽에 공기노즐과 가이드가 설치된 상태를 나타낸 것이고,

도 3은 본 발명에 따른 공기노즐과 가스노즐의 배치 상태를 나타낸 정면도,

도 4는 본 발명에 따른 가이드의 구조를 나타낸 사시도이다.

Claims (6)

1. 중심부에 액체 연료가 공급 연소되는 액체 연료노즐과 와류기가 설치되고, 상기 액체 연료노즐을 중심으로 반경방향의 바깥쪽에 다수개의 제1가스노즐군이 일정한 간격을 두고 배치되며, 상기 제1가스노즐의 반경 방향 바깥쪽에 다수개의 제2가스노즐군이 일정한 간격을 두고 동심원상으로 배치되는 한편, 상기 제1가스노즐군의 반경 방향 내부에 제1공기유입통로가 설치되고, 상기 제2가스노즐군의 반경 방향 바깥쪽에 제2공기유입통로가 설치되어 이루어진 고효율 가스 연소용 버너에 있어서,

   상기 제2공기유입통로의 선단에 공기의 흐름을 집중시켜 주는 공기노즐이 설치되고, 상기 공기노즐의 공기소통로가 원주방향을 따라 일정한 간격을 두고 배치된 제2가스노즐군의 개별 가스노즐 사이 사이에 배치되어 있으며, 상기 공기노즐의 바깥에 공기의 흐름을 균일하게 유지해 주기 위한 가이드 링이 동심원상으로 설치됨과 아울러,

   상기 공기노즐에 공기통로가 형성되고, 상기 공기통로가 제2가스노즐군의 개개 노즐사이를 둘러싸도록 배치된 것을 특징으로 하는 고효율 가스 연소용 버너.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 공기통로가 20 ~ 25도의 범위 내에서 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 고효율 가스 연소용 버너.
4. 제3항에 있어서, 상기 공기통로가 22도의 각도로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 고효율 가스 연소용 버너.
5. 삭제
6. 삭제

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