KR100940430B1 - Radiant tube burner - Google Patents
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Abstract
라디언트 튜브 버너(radiant tube burner)에 있어서, 연소 배기 가스 중의 NOx의 양을 대폭적으로 저감시키는 동시에, 연소통의 수명이 저하하는 것을 억제한다. 연소용 공기를 안내하는 라디언트 튜브(10)의 내부에 설치한 연료 가스 공급관(20)의 선단(先端)에 있어서의 직진 분출구(21)로부터 직진 방향으로 분출시킨 연료 가스와 연소용 공기를 연소통(30) 내에서 혼합시켜서 연소시키는 라디언트 튜브 버너에 있어서, 직진 분출구(21)보다 후방에 있어서의 연료 가스 공급관의 선단부(先端部)에 연료 가스를 방사(放射) 방향으로 분출시키는 방사 분출구(22)를 설치하고, 이 방사 분출구(22)의 후방 부근에 있어서의 연료 가스 공급관의 외주(外周)에 억지판(抑止板)(23)을 설치함과 더불어, 이 억지판(23)보다도 후방 위치에 있어서의 연료 가스 공급관(20)에 연료 가스를 방사 방향으로 분출시키는 1차 분출구(25)를 설치하였다.In a radiant tube burner, the amount of NOx in the combustion exhaust gas is greatly reduced, and the life of the combustion cylinder is suppressed from being lowered. Fuel gas and combustion air ejected in a straight direction from the straight jet port 21 at the tip of the fuel gas supply pipe 20 provided inside the radiant tube 10 for guiding the combustion air are opened. In the radiant tube burner which mixes and combusts in the communication 30, the radiating jet port which blows a fuel gas in the radial direction to the front-end | tip part of the fuel gas supply pipe in the back rather than the straight jet port 21 is carried out. (22) is provided, and an interference plate (23) is provided on the outer periphery of the fuel gas supply pipe in the vicinity of the rear of the radial jet port (22). In the fuel gas supply pipe 20 in the rear position, a primary ejection port 25 for ejecting fuel gas in a radial direction was provided.
Description
본 발명은 라디언트 튜브 버너에 관한 것이며, 특히, 연소용 공기를 안내하는 라디언트 튜브의 내부에 연료 가스를 공급하는 연료 가스 공급관을 설치하고, 이 연료 가스 공급관의 선단(先端)에 가스를 직진 방향으로 분출시키는 직진 분출구(injection orifice)를 설치함과 더불어, 이 연료 가스 공급관의 선단 측에 상기 직진 분출구로부터 분출된 연료 가스와 연소용 공기를 혼합시켜서 연소시키는 연소통이 설치되어 있는 라디언트 튜브 버너에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
본 발명의 특징은, 상기 라디언트 튜브 버너에 있어서, 간단한 구성에 의해 연소 배기 가스 중에 있어서의 NOx의 양을 크게 저감시킬 수 있도록 하는 동시에, 상기 연소통 온도가 상승하여서 수명이 감소되는 것을 억제하는 데에 있다. 또한, 상기 연소 배기 가스 중에 있어서의 NOx는, 특별히 양해를 구하지 않는 한, 연료 가스 중의 질소분(N2)이 산화되어 발생하는 NOx(연료(fuel) NOx)와, 연료 공기 중에 포함되어 있는 질소(N2)와 산소(O2)가 고온 상태에서 반응하여 생성되는 NOx(서멀(thermal) NOx) 둘다를 포함한 것을 의미한다.A feature of the present invention is that, in the radiant tube burner, it is possible to greatly reduce the amount of NOx in combustion exhaust gas by a simple configuration, and to suppress that the combustion cylinder temperature rises and the life is reduced. There is. The NOx in the combustion exhaust gas is NOx (fuel NOx) generated by oxidizing the nitrogen content (N 2 ) in the fuel gas, and nitrogen contained in the fuel air (unless otherwise specified). N 2 ) and oxygen (O 2 ) are meant to include both NOx (thermal NOx) produced by the reaction at high temperature.
종래로부터 여러 종류의 라디언트 튜브 버너가 사용되고 있으며, 최근에는 환경 보호 관점에서, 라디언트 튜브 버너에 의해 연료 가스를 연소시키는 경우에 있어서, 연소 후의 연소 배기 가스 중에 함유되어 있는 NOx의 양을 줄이는 방법이 검토되고 있다.Conventionally, various types of radiant tube burners have been used, and in recent years, from the viewpoint of environmental protection, in the case of burning fuel gas by a radiant tube burner, a method of reducing the amount of NOx contained in the combustion exhaust gas after combustion. This is under review.
그리고, 연소 배기 가스 중에 함유되어 있는 NOx의 양을 줄이기 위하여, 종래 일본국 특개소 63-116011호 공보 및 일본국 특개평 11-201417호 공보에는 라디언트 튜브 내에, 연소용 공기를 공급하는 연소용 공기 공급관을 설치함과 더불어 이 연소용 공기 공급관의 내부에 연료 가스를 공급하는 연료 가스 공급관을 설치한 라디언트 튜브 버너가 개시되어 있다.In order to reduce the amount of NOx contained in the combustion exhaust gas, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 63-116011 and Japanese Patent Laid-Open Publication No. 11-201417 disclose combustion for supplying combustion air in a radiant tube. A radiant tube burner having an air supply pipe and a fuel gas supply pipe for supplying fuel gas to the inside of the combustion air supply pipe is disclosed.
여기서, 이 라디언트 튜브 버너에는, 연소용 공기 공급관 내를 통해 공급되는 1차 연소용 공기와 상기 연료 가스 공급관을 통해서 공급되는 연료 가스를 연료 가스가 과잉 상태로 연소통 내에서 혼합시켜서 불완전 연소시킨 후, 상기 연소용 공기 공급관의 외측(外側)을 통해서 공급되는 2차 연소용 공기를 혼합시켜서 완전 연소시키도록 하고 있다. 그리고, 이와 같이 2단계로 연소시키면, 화염 온도가 높아지는 것이 억제되고, 연소 배기 가스 중의 NOx의 양이 저감된다.In this radiant tube burner, primary combustion air supplied through the combustion air supply pipe and fuel gas supplied through the fuel gas supply pipe are mixed with the fuel gas in an excessive state in the combustion cylinder to perform incomplete combustion. Thereafter, the secondary combustion air supplied through the outside of the combustion air supply pipe is mixed to be completely burned. And if it burns in two steps in this way, flame temperature will not become high and the quantity of NOx in combustion exhaust gas will be reduced.
그러나, 이와 같이 라디언트 튜브 내에 연소용 공기를 공급하는 연소용 공기 공급관을 별도로 설치할 경우, 그 제조 비용이 높아지는 동시에, 연소를 더욱 다단계로 실행하여 연소 배기 가스 중의 NOx의 양을 더 저감시키는 것이 매우 곤란하게 된다는 문제가 있었다.However, in the case of separately installing a combustion air supply pipe for supplying combustion air in the radiant tube, it is very high that the production cost is increased and the combustion is carried out in multiple stages to further reduce the amount of NOx in the combustion exhaust gas. There was a problem of becoming difficult.
또한, 종래, 일본국 특개평 6-257737호 공보 및 일본국 특개 2000-146118호 공보에는, 연료 가스를 공급하는 연료 가스 공급관의 선단 측에 연소통을 설치하고, 이 연소통의 선단부를 테이퍼 형상으로 수축시키는 동시에, 이 연소통에 복수개의 구멍을 설치한 라디언트 튜브 버너가 개시되어 있다.In addition, Japanese Patent Laid-Open No. 6-257737 and Japanese Patent Laid-Open No. 2000-146118 disclose that a combustion cylinder is provided on the tip side of a fuel gas supply pipe for supplying fuel gas, and the tip of the combustion cylinder is tapered. And a radiant tube burner having a plurality of holes provided in the combustion cylinder.
그리고, 이 라디언트 튜브 버너에는, 라디언트 튜브 내를 통해서 연소통 내에 공급되는 1차 연소용 공기와 상기 연료 가스 공급관을 통해서 공급되는 연료 가스를, 연료 가스가 과잉 상태로 이 연소통 내에서 혼합시키고, 이와 같이 혼합된 가스의 일부를 이 연소통의 테이퍼 형상으로 수축된 선단부로 인도하여 연소시키는 한편, 상기 테이퍼 형상으로 수축된 선단부에 인도되지 않은 잉여 가스를 상기 구멍을 통해서 연소통의 외주 측으로 인도하여, 이 연소통의 외주 측에 인도된 2차 연소용 공기와 혼합시켜서 연소시키도록 하고 있다.The radiant tube burner mixes the primary combustion air supplied into the combustion cylinder through the radiant tube and the fuel gas supplied through the fuel gas supply pipe in the combustion cylinder in an excess state. A portion of the gas thus mixed is led to the tapered tip of the combustion cylinder and then burned, while surplus gas not guided to the tapered tip of the combustion cylinder is passed through the hole to the outer peripheral side of the combustion cylinder. It delivers and combusts by mixing with the secondary combustion air guide | induced to the outer peripheral side of this combustion cylinder.
그러나, 상기 라디언트 튜브 버너와 같이, 연소통 선단부를 테이퍼 형상으로 수축시키는 동시에, 이 연소통에 복수개의 구멍을 설치하는 작업은 번거로워서, 연소통의 제조 비용이 높아진다고 하는 문제가 있었다. 또한, 상기와 같이 선단부로 인도되지 않은 잉여 가스를 연소통 외주 측으로 인도하여, 2차 연소용 공기와 혼합시켜서 연소시키면, 연소통 온도가 크게 상승해서, 연소통 수명이 단축된다고 하는 문제도 있었다.However, as in the radiant tube burner, the operation of contracting the tip of the combustion cylinder into a tapered shape and providing a plurality of holes in the combustion cylinder is cumbersome, resulting in a high production cost of the combustion cylinder. Moreover, when the surplus gas which is not guide | induced to the front-end | tip part is guide | induced to the outer peripheral side of a combustion cylinder, and mixes and combusts with secondary combustion air, there existed a problem that a combustion cylinder temperature rose largely and the combustion cylinder life was shortened.
본 발명은, 종래의 라디언트 튜브 버너의 상기와 같은 여러 문제를 해결하는 것을 과제로 하는 것이다.This invention makes it a subject to solve the above various problems of the conventional radiant tube burner.
즉, 본 발명은 간단한 구성에 의해, 연소 배기 가스 중의 NOx의 양을 크게 저감할 수 있으면서, 연소통의 온도가 상승하여 수명이 저하되는 것을 억제하는 것을 과제로 하는 것이다.That is, this invention makes it a subject to suppress that the temperature of a combustion cylinder rises and a life falls, while the quantity of NOx in combustion exhaust gas can be greatly reduced by a simple structure.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 연소용 공기를 안내하는 라디언트 튜브 내부로 연료 가스를 공급하는 연료 가스 공급관(20)을 설치하고, 이 연료 가스 공급관(20) 선단에 연료 가스를 직진 방향으로 분출시키는 직진 분출구(21)를 설치하는 동시에, 이 연료 가스 공급관(20)의 선단 측에 상기 직진 분출구(21)로부터 분출된 연료 가스와 연소용 공기를 혼합시켜서 연소시키는 연소통(30)을 설치한 라디언트 튜브 버너에 있어서, 상기 직진 분출구(21)보다 후방에 있어서의 연료 가스 공급관(20) 선단부에 연료 가스를 방사 방향으로 분출시키는 방사 분출구(22)를 설치하고, 이 방사 분출구(22)의 후방 부근에 있어서의 연료 가스 공급관(20) 외주에 억지판(抑止板)(23)을 설치하는 동시에, 이 억지판(23)보다도 후방 위치에 있어서의 연료 가스 공급관(20)에 연료 가스를 방사 방향으로 분출시키는 1차 분출구(25)를 설치하였다.In order to solve the above problems, the present invention provides a fuel gas supply pipe (20) for supplying fuel gas into a radiant tube for guiding combustion air, and provides fuel gas at the tip of the fuel gas supply pipe (20).
여기서, 상기 라디언트 튜브 버너에서, 연료 가스 공급관에 설치된 상기 1차 분출구(25)로부터 연료 가스를 방사 방향으로 분출시키는 데 있어서는, 이 1차 분출구로부터 분출된 연료 가스가 적절하게 연소되어 노(爐) 내부로 인도되도록 하기 위하여, 이 1차 분출구(25)로부터 방사 방향으로 분출되는 연료 가스를 전방으로 경사지도록 하여서 분출시키는 것이 바람직하다.Here, in the radial tube burner, in ejecting the fuel gas in the radial direction from the
또한, 연소 배기 가스 중의 NOx의 양을 저감시키는 동시에, 연소통의 온도가 크게 상승하는 것을 방지하기 위해서는, 이 1차 분출구(25)에서 분출되는 연소 가스의 양을 전체 연료 가스의 5∼30vol%의 범위로 하는 것이 바람직하다.In addition, in order to reduce the amount of NOx in the combustion exhaust gas and to prevent the temperature of the combustion cylinder from significantly increasing, the amount of the combustion gas ejected from the
또한, 상기 라디언트 튜브 버너에서, 상기 방사 분출구(22)와 1차 분출구(25)에서 분출되는 연료 가스의 연소가 라디언트 튜브(10) 내부에서 균일하게 실행되도록 하기 위해서는 연료 가스 공급관에 방사 분출구(22)와 1차 분출구(25)를 각각 복수개 설치하는 동시에, 방사 분출구(22)의 원주 방향 위치와 1차 분출구(25)의 원주 방향 위치를 서로 엇갈리게 형성하는 것이 바람직하다.In addition, in the radiant tube burner, in order to allow the combustion of the fuel gas ejected from the
또한, 본 발명의 라디언트 튜브 버너에서, 종래와 같이 연소통 내에서 혼합시킨 연료 가스와 연소용 공기를 연소통 외주 측으로 인도할 필요가 없기 때문에, 종래와 같이 연소통 선단부를 테이퍼 형상으로 수축시키거나, 이 연소통에 복수개의 구멍을 설치할 필요가 없고, 연소통을 거의 일정한 지름의 통 형상으로 형성할 수 있다.Further, in the radiant tube burner of the present invention, since the fuel gas and combustion air mixed in the combustion cylinder do not need to be guided to the combustion cylinder outer circumferential side as in the prior art, the combustion cylinder tip is shrunk to a tapered shape as in the prior art. Alternatively, it is not necessary to provide a plurality of holes in the combustion cylinder, and the combustion cylinder can be formed into a cylindrical shape having a substantially constant diameter.
본 발명의 라디언트 튜브 버너에서는 라디언트 튜브(10) 내로 인도된 연소용 공기가 상기 연료 가스 공급관에 설치된 1차 분출구로부터 분출된 연료 가스와 혼합되어 연소하여, 상기 연소용 공기의 산소 농도가 저하된다. 그리고, 이와 같이 산소 농도가 저하된 연소용 공기가 억지판을 넘어서 연료 가스 공급관의 선단 외주 측으로 인도되어, 연료 가스 공급관에 설치된 상기 방사 분출구로부터 분출된 연료 가스와 혼합되어 연소통 외주 측에서 연소하고, 더욱 산소 농도가 저하된 연소용 공기가 연소통 선단 측으로 인도된다. 이어서, 상기 연소통 내로 인도된 연소용 공기가 적은 상태에서, 연료 가스 공급관 선단에 설치된 직진 분출구로부터 연료 가스가 이 연소통 내로 도입되어, 연료 가스가 불완전 연소 상태에서 이 연소통의 선단으로 인도되어, 이 연료 가스가 연소통의 외주 측으로부터 인도된 연소용 공기와 혼합되어 연소한다.In the radiant tube burner of the present invention, the combustion air guided into the
이와 같이, 본 발명의 라디언트 튜브 버너에서는, 1차 분출구로부터 분출된 연료 가스와, 방사 분출구로부터 분출된 연료 가스와, 직진 분출구로부터 분출된 연료 가스를 3단계로 연소시키도록 하였기 때문에, 종래의 라디언트 튜브 버너에 비해 화염 온도가 높아지는 것이 한층 더 억제되어, 연소 배기 가스 중의 NOx의 양이 더 저감된다. 또한, 연소통 외주 측에서 연소되는 연료 가스의 양을 조정하여, 연소통 온도가 상승하는 것을 억제할 수도 있으므로 연소통의 수명을 연장시킬 수 있다.Thus, in the radiant tube burner of the present invention, the fuel gas ejected from the primary ejection outlet, the fuel gas ejected from the radial ejection outlet, and the fuel gas ejected from the straight ejection outlet are burned in three stages. It is further suppressed that the flame temperature is higher than the radiant tube burner, and the amount of NOx in the combustion exhaust gas is further reduced. In addition, since the amount of fuel gas combusted on the outer side of the combustion cylinder can be adjusted to suppress the increase in the temperature of the combustion cylinder, the life of the combustion cylinder can be extended.
이하에, 본 발명의 실시형태에 관련한 라디언트 튜브 버너를 첨부 도면에 기초하여 구체적으로 설명한다. 또한, 본 발명에 관련한 라디언트 튜브 버너는 하기의 실시형태에 나타낸 것에 한정되지 않고, 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에서, 적절하게 변경해서 실시할 수 있는 것이다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the radiant tube burner which concerns on embodiment of this invention is demonstrated concretely based on an accompanying drawing. In addition, the radiant tube burner which concerns on this invention is not limited to what was shown to the following embodiment, It can change and implement suitably in the range which does not change the summary of invention.
이 실시형태의 라디언트 튜브 버너에서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 라디언트 튜브(10)의 후부(後部) 측에 연소용 공기를 라디언트 튜브(10) 내로 공급하는 연소용 공기 공급구(11)가 설치되어 있는 동시에, 이 라디언트 튜브(10) 중심부로 연료 가스를 공급하는 연료 가스 공급관(20)이 설치되어 있다.In the radiant tube burner of this embodiment, as shown in FIG. 1, the combustion
그리고, 상기 연료 가스 공급관(20)의 선단에 연료 가스를 직진 방향으로 분출시키는 직진 분출구(21)가 설치됨과 더불어, 이 직진 분출구(21)보다 후방에 있어서의 연료 가스 공급관(20) 선단부에 연료 가스를 방사 방향으로 분출시키는 방사 분출구(22)가 복수개 설치되어 있다. 또한, 상기 방사 분출구(22)로부터 방사 방향으로 분출되는 연료 가스를 전후 방향의 적당한 각도로 경사진 방사 방향으로 분출시킬 수 있다.In addition, a
또한, 이 방사 분출구(22)의 후방 부근에 있는 연료 가스 공급관(20)의 외주에, 연소용 공기가 방사 분출구(22)로 직접 인도되는 것을 억지(抑止)하는 억지판(23)이 설치됨과 더불어, 점화 플러그 또는 파일럿 버너 등의 착화 수단(12)이 상기 억지판(23)으로부터 앞쪽으로 돌출되어 상기 방사 분출구(22) 부근에 위치하도록 설치되어 있다. 또한, 상기 억지판(23)에 구멍(도시하지 않음)을 만들어서, 소량의 연소용 공기를 인도할 수도 있다.In addition, on the outer circumference of the fuel
또한, 상기 억지판(23)보다 후방 위치에 있어서의 연료 가스 공급관(20)에 지름이 약간 큰 돌출부(24)가 설치되어 있고, 이 돌출부(24)에 연료 가스를 방사 방향으로 전방 경사지도록 분출시키는 1차 분출구(25)가 복수개 설치되어 있다. 그 결과, 연료 가스가 1차 분출구(25)를 따라 적절하게 분출된다.Moreover, the
또한, 이 실시형태에서는 상기와 같이 1차 분출구(25)로부터 분출되는 연료 가스를 적절하게 전방으로 보내기 위하여 1차 분출구(25)를 방사 방향으로 전방 경사지도록 하였지만, 반드시 전방 경사지도록 분출시킬 필요는 없고, 후방 경사지도록 분출시키는 것도 가능하다. 또한, 상기와 같은 돌출부(24)를 설치하지 않고, 연료 가스 공급관(20)에 직접 1차 분출구(25)를 설치하는 것도 가능하다.In addition, in this embodiment, although the
또한, 이 실시형태의 라디언트 튜브 버너에서는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 직진 분출구(21)에서 분출된 연료 가스가 도입되는 원통 형상의 연소통(30)을, 상기 억지판(23)으로부터 선단 측으로 연장되어 나온 복수개의 부착 부재(26)에 의해 상기 연료 가스 공급관(20)의 선단 측에 유지시켜서, 억지판(23)과 이 연소통(30) 사이에 충분한 공간부를 마련하도록 하고 있다. 또한, 이 실시형태에서는 억지판(23)으로부터 연장되어 나온 3개의 평형강(flat bar)으로 이루어진 부착 부재(26)에 의해 연소통(30)을 유지시켰으나, 연소통(30)을 유지시키는 부착 부재(26)의 개수나 종류는 특별히 한정되지 않으며, 다른 형태의 것이라도 좋다.Moreover, in the radiant tube burner of this embodiment, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
또한, 이 실시형태에서는 상기 연소통(30)으로 거의 일정한 지름의 원통 형상으로 이루어진 것을 사용하고 있다.In addition, in this embodiment, the said
그리고, 상기와 같이 구성된 라디언트 튜브 버너를 가열로(加熱爐)(1) 내에서 돌출하도록 해서, 이 라디언트 튜브 버너를 가열로(1)의 벽면(1a)에 부착한다.Then, the radiant tube burner configured as described above is projected in the
여기서, 상기 라디언트 튜브 버너에서 연료 가스를 연소용 공기와 혼합시켜 연소시키는 데 있어서는 상기 연소용 공기 공급구(11)를 통해 연소용 공기를 라디언트 튜브(10) 내로 도입시키는 동시에, 상기 연료 가스 공급관(20)을 통해 인도된 연료 가스를 상기 1차 분출구(25), 방사 분출구(22) 및 직진 분출구(21)로부터 라디언트 튜브(10) 내로 분출시켜서, 이 연료 가스를 상기 연소용 공기와 혼합시킨다. 그리고, 방사 분출구(22) 부근에 설치된 상기 착화 수단(12)에 의해 착화시켜서 연소시킨다.In the radiant tube burner, when the fuel gas is mixed with combustion air and combusted, the combustion air is introduced into the
여기서, 상기 연료 가스를 연소용 공기와 혼합시켜서 연소시키는 처음에는, 이 라디언트 튜브(10) 내의 온도가 낮지만, 상기와 같이 연소시켜서 라디언트 튜브(10) 내의 온도가 상승하면 상기 1차 분출구(25)로부터 분출된 연료 가스와 연소용 공기가 혼합된 위치에서 연소가 실시되어, 상기 연소용 공기의 산소 농도가 낮아진다.At this time, the temperature in the
그리고, 이와 같이 산소 농도가 낮아진 연소용 공기가 상기 억지판(23)을 넘어서 연료 가스 공급관(20) 선단의 외주 측으로 인도되고, 이 연료 가스 공급관(20)의 선단부에 설치된 상기 방사 분출구(22)로부터 분출된 연료 가스와 혼합되어 연소통(30) 외주 측에서 연소되고, 더욱 산소 농도가 낮아진 연소용 공기가 연소통(30) 선단 측으로 인도된다.Then, the combustion air having a lower oxygen concentration is led to the outer circumferential side of the tip of the fuel
한편, 상기 연소통(30)에서는 상기 억지판(23)에 의해 연소용 공기가 억지되어서, 이 연소통(30) 내로 도입되는 연소용 공기가 적어지게 된다. 그리고, 이와 같이 연소용 공기가 적어진 상태에서, 이 연소통(30) 내로 연료 가스 공급관(20) 선단에 설치된 직진 분출구(21)로부터 연료 가스가 도입되어서, 연료 가스가 불완전 연소 상태로 연소통(30) 선단으로 인도되고, 이 불완전 연소 상태의 연료 가스가 연소통(30) 외주 측으로부터 인도된 상기 연소용 공기와 혼합되어서 연소하게 된다.On the other hand, in the
그리고, 이와 같이 연료 가스가 3단계로 연소되는 결과, 화염 온도가 높아지는 것이 억제되고, 연소 배기 가스 중의 NOx의 양이 저감된다.As a result of the combustion of the fuel gas in three stages as described above, the increase in the flame temperature is suppressed and the amount of NOx in the combustion exhaust gas is reduced.
여기서, 상기 실시형태의 라디언트 튜브 버너에서, 연료 가스 공급관(20)에 설치된 방사 분출구(22)와 1차 분출구(25)의 개수 및 그 원주 방향의 위치에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 연료 가스 공급관(20)에 방사 분출구(22)와 1차 분출구(25)를 각각 3개 설치할 경우, 도 3에 나타내는 바와 같이, 연료 가스 공급관(20)의 원주 방향에 있는 방사 분출구(22)와 1차 분출구(25)의 위치를 서로 엇갈리게 하는 것이 바람직하다. 즉, 이와 같이 연료 가스 공급관(20)의 원주 방향에 있는 방사 분출구(22)와 1차 분출구(25)의 위치를 엇갈리게 하면, 1차 분출구(25)로부터 분출된 연료 가스가 연소되는 원주 방향의 위치와, 방사 분출구(22)로부터 분출된 연료 가스가 연소되는 원주 방향의 위치가 다르며, 원주 방향의 넓은 위치에서 연소가 실시되어서, 라디언트 튜브(10) 내부의 원주 방향에서의 온도 격차가 적어진다. 그 결과, 라디언트 튜브(10) 내의 일부의 온도가 크게 상승하여 NOx의 발생량이 증가하거나 연소통(30)이 열화(劣化)되는 것이 방지된다.Here, in the radiant tube burner of the above embodiment, the number of the
또한, 상기와 같이 연료 가스 공급관(20)에 설치된 1차 분출구(25), 방사 분출구(22) 및 직진 분출구(21)에서 연료 가스를 분출시키는데 있어서, 1차 분출구(25)나 방사 분출구(22)로부터 분출시키는 연료 가스의 비율이 많으면 연소통(30)의 온도가 너무 높아져서 연소통(30)이 쉽게 열화되게 된다. 한편, 1차 분출구(25)나 방사 분출구(22)에서 분출시키는 연료 가스가 적어서, 많은 연료 가스가 직진 분출구(21)로부터 분출되어 연소통(30) 선단에서 연소되면, 이 연소에 의한 화염 온도가 매우 높아져서, NOx가 쉽게 발생하게 된다.In addition, in order to eject fuel gas from the
이 때문에, 상기 1차 분출구(25)로부터 분출되는 연료 가스의 전체 연료 가스에 대한 체적 비율을 5∼30vol% 범위, 방사 분출구(22)로부터 분출되는 연료 가스의 전체 연료 가스에 대한 체적 비율을 5∼30vol% 범위로 조정하고, 그 나머지를 상기 직진 분출구(21)로부터 분출되는 것이 바람직하다.For this reason, the volume ratio with respect to the total fuel gas of the fuel gas blown out from the said
여기서, 상기 라디언트 튜브 버너에 있어서, 연료 가스로서, 수소가 50Vol%, 메탄이 20Vol%의 비율로 포함된 모의 COG(코크스 가스)를 이용하여, 연소 용량 137000kcal/h, 노 내 온도 약 940℃, 공기 비율 1.15의 조건에서, 상기 방사 분출구(22)로부터 분출되는 연료 가스의 체적 비율을 17.5vol%로 하고, 상기 1차 분출구(25)와 직진 분출구(21)로부터 분출되는 연료 가스의 체적 비율을 변경시켜서 연소시키는 실험을 실행하였다. 또한, 상기 모의 COG에는 질소분이 포함되어 있지 않기 때문에, 상기 연료 NOx의 생성량은 0vol%이다. 이 때문에, 이 실험에서 생성되는 NOx의 양은, 연소에 의해 발생된 서멀 NOx의 양이다.In the radiant tube burner, as a fuel gas, a simulated COG (coke gas) containing 50 Vol% of hydrogen and 20 Vol% of methane is used, and the combustion capacity is 137000 kcal / h and the furnace temperature is about 940 ° C. , The volume ratio of the fuel gas ejected from the
그리고, 상기 1차 분출구(25)로부터 분출되는 연료 가스의 체적 비율의 변화에 따른 연소 배기 가스 중의 NOx의 농도 변화 및 연소통의 온도 변화를 조사하여, 그 결과를 도 4에 나타내었다. 또한, 도 4에는 NOx의 농도 변화를 실선으로, 연소통의 온도 변화를 파선으로 나타내었다. 또한, 연소 배기 가스 중의 NOx의 농도는 산소 농도를 11vol%가 되도록 환산한 값으로 나타내었다.Then, the change in the concentration of NOx in the combustion exhaust gas and the change in the temperature of the combustion cylinder according to the change in the volume ratio of the fuel gas ejected from the
이 결과, 1차 분출구(25)로부터 분출되는 연료 가스의 체적 비율이 커짐에 따라, 연소 배기 가스 중의 NOx의 농도가 감소하는 반면, 연소통의 온도가 상승하였다. 그리고, 1차 분출구(25)로부터 분출되는 연료 가스의 체적 비율을 5∼30vol%의 범위로 한 경우에는 NOx의 농도가 감소함과 더불어 연소통의 온도 상승이 특별히 문제가 되는 경우가 없고, 특히, 1차 분출구(25)로부터 분출되는 연료 가스의 체적 비율을 8∼18vol%의 범위로 하는 것이 바람직하였다.As a result, as the volume ratio of the fuel gas ejected from the
또한, 연료 가스로서, 수소가 50vol%, 메탄이 20vol%의 비율로 포함되는 상기 모의 COG(코크스 가스)를 이용한 경우, 종래의 라디언트 튜브 버너에서는 통상 NOx 농도가 120∼150volppm인데 대하여, 본 발명의 라디언트 튜브 버너에서는 NOx 농도를 약 52volppm까지 저감할 수 있다는 큰 효과를 발휘하였다.In addition, when the simulated COG (coke gas) containing 50 vol% of hydrogen and 20 vol% of methane is used as the fuel gas, in the conventional radiant tube burner, the NOx concentration is usually 120 to 150 volppm. Radiant tube burners showed a significant effect of reducing NOx concentration to approximately 52 volppm.
또한, 연료 NOx에 대해서는, "연소 장치의 기술"(일간공업 신문사 발행, 일본 버너 연구회편, P211∼213)에, 2단계 연소가 연료 NOx의 억제에 유효한 것이 기재되어 있으며, 본 발명의 라디언트 튜브 버너에서도, 연료 NOx의 억제에 유효한 것은 분명하다. In addition, about fuel NOx, "the description of a combustion apparatus" (Daily Kogyo Shimbun, Japan burner research meeting, P211-213) describes that two-stage combustion is effective for suppressing fuel NOx, The radiant of this invention Even in the tube burner, it is obvious that it is effective for suppressing fuel NOx.
도 1은 본 발명의 하나의 실시형태에 관련한 라디언트 튜브 버너를 가열로에 부착한 상태를 나타내는 개략 단면 설명도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic cross section explanatory drawing which shows the state which attached the radiant tube burner which concerns on one Embodiment of this invention to a heating furnace.
도 2는 동일 실시형태에 관련한 라디언트 튜브 버너에 있어서, 억지판으로부터 연장된 3개의 평강봉으로 이루어진 부착 부재에 의해 연소통을 유지시킨 상태를 나타내는 개략 설명도.Fig. 2 is a schematic explanatory view showing a state in which a combustion cylinder is held by an attachment member consisting of three flat steel bars extending from an interference plate in a radiant tube burner according to the same embodiment.
도 3은 동일 실시형태에 관련한 라디언트 튜브 버너에 있어서, 연료 가스 공급관에 설치된 방사 분출구와 1차 분출구의 원주 방향의 위치 관계를 나타내는 단면 설명도.Fig. 3 is a cross-sectional explanatory diagram showing a positional relationship in the circumferential direction of a radial jet port provided in a fuel gas supply pipe and a primary jet port in a radiant tube burner according to the same embodiment.
도 4는 동일 실시형태에 관련한 라디언트 튜브 버너를 이용한 실험에 있어서, 1차 분출구에서 분출되는 연료 가스의 체적 비율 변화에 따른 연소 배기 가스 중의 NOx(서멀 NOx)의 농도 변화 및 연소통의 온도 변화의 관계를 나타내는 모식도.Fig. 4 shows the change in the concentration of NOx (thermal NOx) in the combustion exhaust gas and the temperature change in the combustion cylinder according to the change in the volume ratio of the fuel gas ejected from the primary ejection opening in the experiment using the radiant tube burner according to the same embodiment. Schematic diagram showing the relationship of.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
1: 가열로1: heating furnace
1a: 벽면1a: wall panel
10: 라디언트 튜브10: radiant tube
11: 연소용 공기 공급구11: combustion air supply
12: 착화 수단12: ignition means
20: 연료 가스 공급관20: fuel gas supply pipe
21: 직진 분출구21: straight spout
22: 방사 분출구22: radiation outlet
23: 억지판23: Inhibitor
24: 돌출부24: protrusion
25: 1차 분출구25: primary outlet
26: 부착 부재26: attachment member
30: 연소통30: combustion cylinder
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