KR100983390B1 - Oxy fuel burner using Blast Furnace Gas produced in iron and steel making process - Google Patents

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Abstract

본 발명은 순산소 연소 버너에 관한 것으로, 제철공정에서 발생되는 고로가스(BFG : Blast Furnace GAS) 등의 저열량가스 연료와 산소를 혼합하여 연소 시 화염이 빠르게 분사되어 긴 화염의 형성 및 생성됨으로써 완전 연소가 가능하고, 이로 인해 저열량가스 연료의 완전 연소가 가능하여 기존의 저열량가스 연료의 연소에 사용되는 강력한 파이롯 화염이 필요치 않으며, 화염이 안정적으로 발생되어 화염의 날림 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 화염의 유지가 용이하고, 화염의 감지가 가능할 뿐만 아니라, 화염의 불안정을 해소할 수 있는 저열량가스 연료의 순산소 연소버너를 제공하기 위한 것이다.The present invention relates to a oxy-fuel burner, a low-caloric gas fuel such as blast furnace gas (BFG: Blast Furnace GAS) in the steelmaking process is mixed with oxygen and the flame is injected rapidly during combustion to form and produce a long flame is complete Combustion is possible, which enables the complete combustion of low calorific gas fuels, eliminating the need for powerful pilot flames used for the combustion of conventional low calorific gas fuels, as well as generating stable flames to prevent flaring of flames. In addition, it is to provide a pure oxygen combustion burner of low calorie gas fuel that can easily maintain the flame, detect the flame, and can solve the instability of the flame.

제철공정, 저열량가스 연료, 고로가스(BFG), 산소(O2), 연소, 화염, 분사 Steelmaking process, low calorific gas fuel, blast furnace gas (BFG), oxygen (O2), combustion, flame, injection

Description

저열량가스 연료의 순산소 연소버너{Oxy fuel burner using Blast Furnace Gas produced in iron and steel making process}Oxy fuel burner using Blast Furnace Gas produced in iron and steel making process}

본 발명은 순산소 연소 버너에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제철공정에서 발생되는 고로가스(BFG : Blast Furnace GAS) 등의 저열량가스 연료를 완전 연소시키기 위한 저열량가스 연료의 순산소 연소버너에 관한 것이다.The present invention relates to a pure oxygen combustion burner, and more particularly, to a pure oxygen combustion burner of a low calorific gas fuel for completely burning a low calorific gas fuel such as blast furnace gas (BFG: Blast Furnace GAS) generated in a steelmaking process. .

일반적으로, 저열량가스 연료는 통상적으로 제철공정에서 얻어지는 여러 가지 부생가스 중 철광석으로부터 순수 선철을 분리하는 고로에서 발생되는 고로가스(BFG : Blast Furnace GAS)가 대표적이며, 이러한 저열량가스 연료는 정유공정 등에서도 부분적으로 얻어진다.In general, low calorific gas fuel is typically blast furnace gas (BFG: Blast Furnace GAS) generated from the blast furnace separating pure pig iron from iron ore among the various by-product gases obtained in the steelmaking process, such low calorific gas fuel Also partially obtained.

이렇게 제철공정 등에서 얻어지는 고로가스 등의 저열량가스는 가격이 매우 저렴하고, 가스의 성분, 성질에 변동이 없으며, 과열산화의 염려가 적어 제철소 내 각 방면에 연료로 적용되고 있는 실정이다.The low calorific gas such as blast furnace gas obtained in the steelmaking process is very low in price, there is no change in the composition and properties of the gas, and there is little concern of overheating oxidation.

상술한 바와 같이, 제철 공정에서 발생되는 여러 가지의 저열량가스 연료 중 고로가스(BFG)의 경우, 발열량이 700~800kcal/Nm3으로 매우 낮아 공기를 산화제로 이용하는 경우에는 단열 화염 온도(Adiabatic Flame Temperature)가 낮고, 화염 전파 속도(Flame Propagation Velocity)가 느려 자체적으로 화염이 유지되지 않고 소화된다는 문제점이 있었다.As described above, in the case of blast furnace gas (BFG) among the various low calorific gas fuels generated in the steelmaking process, the calorific value is very low at 700 to 800 kcal / Nm 3 , and when the air is used as an oxidizing agent, the adiabatic flame temperature is used. ) And low flame propagation velocity (flame propagation Velocity) has a problem that the flame itself is not maintained and is extinguished.

이렇게 저열량가스 연료는 발열량 및 화염온도가 낮으며, 화염전파 속도가 느려 공기를 산화제로 이용할 경우, 자체적으로 화염이 유지되지 않고 소화된다.The low calorific gas fuel has a low calorific value and a low flame temperature, and the flame propagation speed is low, so when air is used as an oxidant, the flame is not maintained by itself and is extinguished.

이로 인해 고로가스(BFG)를 연소시킬 경우, 강력한 파이롯 화염이 존재하거나, 공기를 고온으로 예열한 후 공기를 고온화시켜 공급하는 조건이 아니면 완전 연소가 불가능하다는 문제점이 있었다.For this reason, when blast furnace gas (BFG) is combusted, there is a problem in that there is a strong pilot flame or complete combustion is not possible unless the air is heated to a high temperature after preheating the air to a high temperature.

이에 따라 상온의 공기를 저열량가스의 산화제로 사용할 경우, 통상적으로 타 연료와 혼합하여 발열량을 높여 사용하거나, 고온화된 공기의 조건에 연료를 투입하는 방법을 이용하여야 한다는 문제점이 있었다.Accordingly, when using air at room temperature as an oxidizing agent of low calorific gas, there is a problem in that it is usually used to increase the calorific value by mixing with other fuels or to use a method of injecting fuel under conditions of high temperature air.

그러나, 고로가스(BFG)를 포함하는 저열량가스 연료를 완전히 연소시키기 위하여 산소를 산화제로 사용할 경우에도 여전히 천연가스에 비해 낮은 단열 화염 온도와 저속의 화염 전파 속도를 갖기 때문에 통상의 버너 구조를 이용하여 저열량가스 연료인 고로가스(BFG)를 연소시킬 경우, 화염 날림이 발생한다는 문제점이 있었다.However, even when oxygen is used as an oxidant to completely burn low calorific gas fuel including blast furnace gas (BFG), it has a low adiabatic flame temperature and a low flame propagation speed compared to natural gas, so that a conventional burner structure is used. When burning blast furnace gas (BFG), which is a low calorific gas fuel, there is a problem that a flame blow occurs.

즉, 산소를 산화제로 사용하여 고로가스(BFG)를 포함하는 저열량가스 연료를 연소시킬 경우, 화염이 후류로 밀리면서 소화됨으로써 화염 날림이 발생한다는 문 제점이 있었다.That is, when oxygen is used as an oxidant to burn low calorific gas fuel including blast furnace gas (BFG), there is a problem that flame is blown as the flame is extinguished to the downstream.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 제철공정에서 발생되는 고로가스(BFG : Blast Furnace GAS) 등의 저열량가스 연료를 연소시키기 위하여 산소를 산화제로 사용할 경우 화염의 안정성 및 완전 연소가 가능할 뿐만 아니라, 화염이 빠르게 분사되어 긴 화염의 형성 및 생성이 가능하고, 이로 인해 화염의 날림 방지 및 화염의 유지가 용이한 저열량가스 연료의 순산소 연소버너를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the problems described above, when using oxygen as an oxidant to burn low calorific gas fuel, such as blast furnace gas (BFG: Blast Furnace GAS) generated in the steelmaking process, the stability and flame stability Not only the combustion is possible, but also the flame is rapidly injected to form and produce a long flame, which is intended to provide a pure oxygen combustion burner of low-calorie gas fuel that is easy to prevent flames and maintain the flame.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 하부에 산소(O2)가 공급되기 위한 산소 공급구와, 상기 산소 공급구를 통해 공급되는 산소(O2)를 분사하되, 가장자리 외주연에 원주상으로 정면 보조 연소용 산소 홀이 형성되는 주 연소용 산소 홀을 갖는 산소 분사노즐; 상기 산소 분사노즐이 그 내부 중심에 일정부분 인입설치되되, 하부에 발열량 1000kcal/Nm3 이하의 저열량가스 연료(BFG)가 공급되기 위한 저열량가스 연료 공급구와, 상기 저열량가스 연료 공급구를 통해 산소 분사노즐의 원주상으로 공급되는 저열량가스 연료(BFG) 및 상기 산소 분사노즐을 통해 분사되는 산소(O2)가 혼합된 가스가 토출되기 위하여 그 단부에 외측을 향하여 직경이 감소하는 형상의 수축부가 형성되는 버너 토출구를 갖는 저열량가스 연료 분사노즐; 및 상기 저열량가스 연료 분사노즐에 인입설치되어 저열량가스 연료(BFG) 및 산소(O2)가 혼합된 가스를 착화시키기 위한 점화기; 를 포함하여 저열량가스 연료(BFG)를 완전 연소시키기 위한 저열량가스 연료의 순산소 연소버너에 있어서, 상기 산소 분사노즐의 주 연소용 산소 홀의 단부측에 외측을 향하여 직경이 작아지는 테이퍼부가 형성되되, 상기 테이퍼부에 원주상으로 적어도 하나 이상의 측면 보조 연소용 산소 홀이 관통형성되는 것을 특징으로 한다.But the injection of oxygen (O 2) supplied to the present invention In order to achieve the object, through an oxygen supply port, wherein the oxygen supply port to become an oxygen (O 2) supplied to the lower portion as described above, one on the edge of the outer periphery An oxygen injection nozzle having a main combustion oxygen hole in which a front auxiliary combustion oxygen hole is formed in a columnar shape; The oxygen injection nozzle is installed at a predetermined portion in the inner center thereof, and a low calorific gas fuel supply port for supplying a low calorific gas fuel (BFG) having a calorific value of less than 1000 kcal / Nm 3 and an oxygen injection through the low calorific gas fuel supply port In order to discharge the gas mixed with the low calorific gas fuel (BFG) and the oxygen (O 2 ) injected through the oxygen injection nozzle, a shrinkage portion having a shape of decreasing diameter toward the outside is formed at the end thereof to discharge the gas. A low calorific gas fuel injection nozzle having a burner discharge port; And an igniter installed in the low calorific gas fuel injection nozzle to ignite a gas in which low calorific gas fuel (BFG) and oxygen (O 2 ) are mixed. In the pure oxygen combustion burner of the low calorific gas fuel for completely burning the low calorific gas fuel (BFG), including a tapered portion is formed on the end side of the main combustion oxygen hole of the oxygen injection nozzle toward the outside At least one lateral auxiliary combustion oxygen hole is circumferentially formed through the tapered portion.

여기서, 상기 측면 보조 연소용 산소 홀의 형상이 다양하게 가변가능하게 이루어진다.Here, the shape of the side secondary combustion oxygen hole is made variable.

이때, 상기 저열량가스 연료 분사노즐의 외주연에 점화기를 통한 점화 시 화염의 형성 여부를 판단하기 위한 화염 감지기가 적어도 하나 이상 구비된다.In this case, at least one flame detector is provided on the outer circumference of the low calorific gas fuel injection nozzle to determine whether a flame is formed during ignition through an igniter.

더불어, 상기 저열량가스 연료 분사노즐의 내부에 설치되되, 상기 산소 분사노즐의 주 연소용 산소 홀측 전단에 근접되게 적어도 하나 이상의 화염 안정기가 구비된다.In addition, the low calorific gas fuel injection nozzle is provided inside, and at least one flame stabilizer is provided in close proximity to the main combustion oxygen hole side front end of the oxygen injection nozzle.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제철공정에서 발생되는 고로가스(BFG : Blast Furnace GAS) 등의 저열량가스 연료와 산소를 혼합하여 연소 시 화염이 빠르게 분사되어 긴 화염의 형성 및 생성됨으로써 완전 연소가 가능하고, 이로 인해 저열량가스 연료의 완전 연소가 가능하여 기존의 저열량가 스 연료의 연소에 사용되는 강력한 파이롯 화염이 필요치 않으며, 화염이 안정적으로 발생되어 화염의 날림 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 화염의 유지가 용이하고, 화염의 감지가 가능할 뿐만 아니라, 화염의 불안정을 해소할 수 있다는 등의 효과를 거둘 수 있다.The present invention is to solve the problems as described above, by mixing the low calorific gas fuel and oxygen such as blast furnace gas (BFG: Blast Furnace GAS) generated in the steelmaking process, the flame is injected rapidly during combustion to form a long flame and This allows for complete combustion, which enables complete combustion of low calorific gas fuels, eliminating the need for powerful pilot flames used to burn conventional low calorie gas fuels. Not only can it be easy to maintain the flame, it is possible to detect the flame, as well as to solve the instability of the flame can be achieved.

이하, 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 또한, 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고 단지 예시로 제시된 것이며, 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the present embodiment is not intended to limit the scope of the present invention, but is presented by way of example only, and various modifications may be made without departing from the technical gist of the present invention.

도 1은 본 발명에 의한 저열량가스 연료의 순산소 연소버너를 개략적으로 나타내는 측단면도, 도 2는 본 발명에 의한 저열량가스 연료의 순산소 연소버너의 산소 분사노즐을 개략적으로 나타내는 사시도이다.1 is a side cross-sectional view schematically showing a pure oxygen combustion burner of a low calorific gas fuel according to the present invention, Figure 2 is a perspective view schematically showing an oxygen injection nozzle of a pure oxygen combustion burner of a low calorific gas fuel according to the present invention.

도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 저열량가스 연료(BFG : Blast Furnace GAS)를 완전 연소시키기 위한 저열량가스 연료의 순산소 연소버너(1)는 산소 분사노즐(10)과 저열량가스 연료 분사노즐(30) 및 점화기(50)를 포함하는 구성으로 이루어진다.As shown in the drawings, the low-temperature gas fuel oxy-fuel burner 1 for completely burning the low calorific gas fuel (BFG) according to the present invention is an oxygen injection nozzle 10 and a low calorific gas fuel injection. It consists of a configuration including a nozzle 30 and the igniter 50.

상기 산소 분사노즐(10)은 하부 일측에 산소(O2)가 공급되기 위한 산소 공급구(11)가 형성되고, 상기 산소 공급구(11)를 통해 공급되는 산소(O2)가 토출되기 위 하여 일측 단부에 관통형성되는 주 연소용 산소 홀(12)을 포함하여 구성된다.The oxygen injection nozzle 10 has an oxygen supply port 11 for supplying oxygen (O 2 ) at one lower side thereof, and for discharging oxygen (O 2 ) supplied through the oxygen supply port (11). It is configured to include a main combustion oxygen hole 12 formed through one end.

이때, 상기 주 연소용 산소 홀(12)의 외주연에 방사상으로 적어도 하나 이상의 정면 보조 연소용 산소 홀(13)이 관통형성된다.In this case, at least one front auxiliary combustion oxygen hole 13 is radially formed through the outer circumference of the main combustion oxygen hole 12.

여기서, 상기 산소 분사노즐(10)의 주 연소용 산소 홀(12)측 단부에 외측을 향하여 직경이 감소하는 형상의 테이퍼부(14)가 형성된다.Here, the tapered portion 14 is formed at the end of the main combustion oxygen hole 12 side of the oxygen injection nozzle 10 toward the outside to reduce the diameter.

그리고, 상기 산소 분사노즐(10)의 테이퍼부(14)에 방사상으로 적어도 하나 이상의 측면 보조 연소용 산소 홀(15)이 관통형성된다.At least one side auxiliary combustion oxygen hole 15 is radially penetrated through the tapered portion 14 of the oxygen injection nozzle 10.

본 발명의 일 실시예에서는 상기 산소 분사노즐(10)의 주 연소용 산소 홀(12)과 상기 정면 보조 연소용 산소 홀(13) 및 측면 보조 연소용 산소 홀(15)이 원형으로 형성되어 있으나, 산소 공급구(11)를 통하여 공급되는 산소(O2)를 분사 및 토출시키기 용이하다면 상기 산소 분사노즐(10)의 주 연소용 산소 홀(12)과 상기 정면 보조 연소용 산소 홀(13) 및 측면 보조 연소용 산소홀이 삼각형, 사각형 또는 타원형 등 기타 다양한 형상 및 형태로 가변가능하게 이루어지는 것도 가능하다.In an embodiment of the present invention, the main combustion oxygen hole 12, the front auxiliary combustion oxygen hole 13, and the side auxiliary combustion oxygen hole 15 of the oxygen injection nozzle 10 are formed in a circular shape. When the oxygen (O 2 ) supplied through the oxygen supply port 11 is easily injected and discharged, the main combustion oxygen hole 12 and the front auxiliary combustion oxygen hole 13 of the oxygen injection nozzle 10 are provided. And it is also possible that the oxygen-assisted hole for the side-assisted combustion is made variable in a variety of other shapes and shapes, such as triangular, square or oval.

한편, 상기 산소 분사노즐(10)의 주 연소용 산소 홀(12)과 상기 정면 보조 연소용 산소 홀(13) 및 측면 보조 연소용 산소 홀(15)을 통하여 분사 및 토출되는 산소(O2)의 분사 유속은 상온 기준으로 5~25m/s으로 이루어진다.Meanwhile, oxygen (O 2 ) injected and discharged through the main combustion oxygen hole 12 of the oxygen injection nozzle 10, the front auxiliary combustion oxygen hole 13, and the side auxiliary combustion oxygen hole 15. Injection flow rate is 5 ~ 25m / s at room temperature.

본 발명의 일 실시예에서는 상기 산소 분사노즐(10)의 주 연소용 산호 홀과 상기 정면 보조 연소용 산소 홀(13) 및 측면 보조 연소용 산소 홀(15)을 통하여 분사 및 토출되는 산소(O2)의 분사 유속이 상온 기준으로 5~25m/s으로 이루어져 있으 나, 산소 공급구(11)를 통하여 공급되는 산소(O2)의 분사 및 토출이 용이하다면 산소(O2)의 분사 유속이 상온 기준으로 5~25m/s 이상 또는 이하로 이루어지는 것도 가능하다.According to an embodiment of the present invention, oxygen injected and discharged through the main combustion coral hole of the oxygen injection nozzle 10, the front auxiliary combustion oxygen hole 13, and the side auxiliary combustion oxygen hole 15 (O). 2 ) The injection flow rate of 5 ~ 25m / s based on the room temperature, but if the injection and discharge of oxygen (O 2 ) supplied through the oxygen supply port 11 is easy, the injection flow rate of oxygen (O 2 ) is It may be made of 5 ~ 25m / s or more on the basis of the room temperature.

상기 저열량가스 연료 분사노즐(30)은 상기 산소 분사노즐(10)이 그 내부 중심에 일정부분 인입설치되되, 하부 일측에 저열량가스 연료(BFG)가 공급되기 위한 저열량가스 연료 공급구(31)가 형성되고, 상기 저열량가스 연료 공급구(31)를 통하여 상기 산소 분사노즐(10)에 원주상으로 공급되는 저열량가스 연료(BFG)와 상기 산소 분사노즐(10)을 통해 분사되는 산소(O2)가 혼합된 가스를 토출하기 위한 버너 토출구(33)를 포함하여 구성된다.The low calorific gas fuel injection nozzle 30 is the oxygen injection nozzle 10 is installed in a predetermined portion in the inner center, the low calorific gas fuel supply port 31 for supplying low calorific gas fuel (BFG) to one side formed and, the oxygen through the low caloric gas fuel supply port 31 is injected through a low caloric gas fuel (BFG) with said oxygen injection nozzle 10 is supplied circumferentially to the oxygen injection nozzle 10 (O 2) It comprises a burner discharge port 33 for discharging the mixed gas.

이때, 상기 저열량가스 연료 분사노즐(30)의 저열량가스 연료 공급구(31)를 통하여 공급되는 저열량가스 연료(BFG)는 발열량 1000kcal/Nm3 이하의 저열량가스 연료(BFG)로 이루어진다.At this time, the low calorific gas fuel (BFG) supplied through the low calorific gas fuel supply port 31 of the low calorific gas fuel injection nozzle 30 is made of a low calorific gas fuel (BFG) having a calorific value of 1000 kcal / Nm 3 or less.

여기서, 한편, 상기 저열량가스 연료 분사노즐(30)의 버너 토출구(33)에서 저열량가스 연료(BFG)가 상온 기준으로 20~40m/s의 유속을 갖도록 이루어진다. 즉, 상기 산소 분사노즐(10)의 원주상에 분사 및 토출되는 저열량가스 연료(BFG)의 유속은 상온 기준으로 20~40m/s의 유속을 갖도록 이루어진다.Here, the low calorific gas fuel (BFG) at the burner discharge port 33 of the low calorific gas fuel injection nozzle 30 has a flow rate of 20 to 40 m / s based on room temperature. That is, the flow rate of the low calorific gas fuel (BFG) injected and discharged on the circumference of the oxygen injection nozzle 10 is made to have a flow rate of 20 ~ 40m / s on the basis of room temperature.

본 발명의 일 실시예에서는 상기 저열량가스 연료 분사노즐(30)의 버너 토출구(33)는 원형으로 형성되는 것이 바람직하나, 상기 저열량가스 연료(BFG)의 분사 유속이 20~40m/s의 유속으로 이루어진다면 상기 저열량가스 연료 분사노즐(30)의 버너 토출구(33)가 기타 다양한 형상으로 형성되는 것도 가능하다.In one embodiment of the present invention, the burner discharge port 33 of the low calorific gas fuel injection nozzle 30 is preferably formed in a circular shape, but the injection flow rate of the low calorific gas fuel (BFG) is 20 to 40 m / s. If the burner discharge port 33 of the low calorific gas fuel injection nozzle 30 may be formed in a variety of other shapes.

그리고, 상기 저열량가스 연료 분사노즐(30)의 외주연에 점화기(50)를 통한 점화 시 화염의 형성 및 생성 여부를 판단하기 위한 화염 감지기(17)가 적어도 하나 이상 구비된다.At least one flame detector 17 is provided at an outer circumference of the low calorific gas fuel injection nozzle 30 to determine whether a flame is formed and generated when ignited through the igniter 50.

이때, 상기 화염 감지기(17)는 저열량가스 연료 분사노즐(30)에 사각으로 설치되는 것이 바람직하나, 상기 저열량가스 연료 분사노즐(30)의 내부에서 형성 및 생성되는 화염을 감지 및 판단하기 용이하다면 상기 화염 감지기(17)가 기타 다양한 형상으로 형성되는 것도 가능하다.At this time, the flame detector 17 is preferably installed in a square in the low calorific gas fuel injection nozzle 30, if it is easy to detect and determine the flame formed and generated inside the low calorific gas fuel injection nozzle (30) It is also possible that the flame detector 17 is formed in various other shapes.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 화염 감지기(17)가 상기 저열량가스 연료 분사노즐(30)의 외주연에 설치되어 화염을 감지하도록 이루어져 있으나, 상기 저열량가스 연료 분사노즐(30)의 내부 중심축상에 설치되어 화염을 감지하도록 이루어지는 것도 가능하다. 즉, 상기 화염 감지기(17)는 상기 저열량가스 연료 분사노즐(30)의 외주연 측면에 설치되어 화염을 감지하는 것이 유리하나, 작업 현장 여건상 저열량가스 연료 분사노즐(30)의 외주연 측면에 화염 감지기(17)의 설치가 곤란할 경우, 상기 저열량가스 연료 분사노즐(30)의 내부 중심축상에 설치하여 안정적으로 화염을 감지하는 것도 가능하다.In addition, in one embodiment of the present invention, the flame detector 17 is installed on the outer periphery of the low calorific gas fuel injection nozzle 30 to detect the flame, but the inner center of the low calorific gas fuel injection nozzle 30 It is also possible to be installed on the shaft to detect the flame. That is, the flame detector 17 is advantageously installed on the outer circumferential side of the low calorific gas fuel injection nozzle 30 to detect a flame, but on the outer circumferential side of the low calorific gas fuel injection nozzle 30 on the job site conditions. If it is difficult to install the flame detector 17, it is also possible to stably detect the flame by installing on the inner central axis of the low calorific gas fuel injection nozzle (30).

한편, 상기 저열량가스 연료 분사노즐(30)의 버너 토출구(33)측 단부에 외측을 향하여 직경이 감소하는 형상의 수축부(35)가 형성된다.On the other hand, at the end portion of the burner discharge port 33 side of the low calorific gas fuel injection nozzle 30, a contraction portion 35 having a shape of decreasing in diameter toward the outside is formed.

여기서, 상기 저열량가스 연료 분사노즐(30)의 내부에 화염 안정기(Flame Holder, 18)가 구비되고, 상기 화염 안정기(18)는 상기 산소 분사노즐(10)의 주 연 소용 산소 홀(12)의 전단에 근접되게 설치되되, 적어도 하나 이상으로 구비된다.Here, a flame stabilizer 18 is provided inside the low calorific gas fuel injection nozzle 30, and the flame stabilizer 18 is a main combustion oxygen hole 12 of the oxygen injection nozzle 10. Installed close to the front end, provided with at least one.

이때, 상기 화염 안정기(18)는 봉상체형상으로 형성되되, 상기 화염 안정기(18)는 원형, 타원형, 삼각형 또는 기타 다양한 형상의 봉 형태로 가변가능하게 이루어지는 것이 바람직하다.At this time, the flame stabilizer 18 is formed in a rod-shaped body, the flame stabilizer 18 is preferably made of a variable in the form of rods of circular, oval, triangular or other various shapes.

본 발명의 일 실시예에서는 상기 저열량가스 연료 분사노즐(30)의 버너 토출구(33)가 원형으로 형성되는 것이 바람직하나, 상기 버너 토출구(33)의 형상이 기타 다양한 형상으로 가변가능하게 이루어지는 것도 가능하다.In one embodiment of the present invention, the burner discharge port 33 of the low calorific gas fuel injection nozzle 30 is preferably formed in a circular shape, but the shape of the burner discharge port 33 may be made variable in various other shapes. Do.

여기서, 상기 저열량가스 연료 분사노즐(30)의 버너 토출구(33)의 저열량가스 연료(BFG) 분사 유속은 상온 기준으로 20~40m/s으로 이루어지는 것이 바람직하나, 상기 버너 토출구(33)의 저열량가스 연료(BFG) 분사 유속이 상온 기준으로 20~40m/s 이상 또는 이하로 이루어지는 것도 가능하다.Here, the low calorific gas fuel (BFG) injection flow rate of the burner discharge port 33 of the low calorific gas fuel injection nozzle 30 is preferably made of 20 ~ 40m / s based on the room temperature, low calorific gas of the burner discharge port 33 It is also possible that the fuel (BFG) injection flow rate is 20-40 m / s or more or less based on room temperature.

상기 점화기(50)는 상기 저열량가스 연료 분사노즐(30)에 인입설치되어 상기 저열량가스 연료(BFG) 및 산소(O2)가 혼합된 가스를 착화시킨다.The igniter 50 is installed in the low calorific gas fuel injection nozzle 30 to ignite a gas in which the low calorific gas fuel BFG and oxygen O 2 are mixed.

여기서, 상기 저열량가스 연료 분사노즐(30)의 외주연에 관통설치되는 점화기(50)는 산소 분사노즐(10)의 주 연소용 산소 홀(12)에 근접되게 설치된다. Here, the igniter 50 penetratingly installed on the outer circumference of the low calorific gas fuel injection nozzle 30 is installed close to the main combustion oxygen hole 12 of the oxygen injection nozzle 10.

즉, 상기 산소 분사노즐(10)의 주 연소용 산호 홀에서 분사 및 토출되는 산소(O2)와 상기 산소 분사노즐(10)의 외측 원주상으로 공급되는 저열량가스 연료(BFG)의 혼합 시 이를 점화시키기 위하여 저열량가스 연료(BFG)와 산소(O2)가 접촉하는 시점 및 위치인 산소 분사노즐(10)의 주 연소용 산소 홀(12)에 점화기(50) 가 설치된다.That is, when the oxygen (O 2 ) injected and discharged from the main combustion coral hole of the oxygen injection nozzle 10 and the low calorific gas fuel (BFG) supplied to the outer circumferential phase of the oxygen injection nozzle 10 are mixed with each other. In order to ignite, the igniter 50 is installed in the main combustion oxygen hole 12 of the oxygen injection nozzle 10, which is a point in time and a position where the low calorific gas fuel BFG and oxygen O 2 contact each other.

이하, 본 발명에 의한 저열량가스 연료의 순산소 연소버너(1)의 작동과정을 설명한다.Hereinafter, an operation process of the pure oxygen combustion burner 1 of the low calorific gas fuel according to the present invention will be described.

먼저, 상기 산소 분사노즐(10)의 하부 일측에 형성되는 산소 공급구(11)를 통해 산소(O2)가 공급됨과 동시에 상기 산소 분사노즐(10)이 그 내부 중심에 일정부분 인입설치되는 저열량가스 연료 분사노즐(30)의 하부 일측에 형성되는 저열량가스 연료 공급구(31)를 통해 저열량가스 연료(BFG)가 공급된다.First, a low heat amount in which oxygen (O 2 ) is supplied through an oxygen supply port 11 formed at one lower side of the oxygen injection nozzle 10, and at the same time, the oxygen injection nozzle 10 is drawn in a predetermined portion into an inner center thereof. The low calorific gas fuel BFG is supplied through the low calorific gas fuel supply port 31 formed at one lower side of the gas fuel injection nozzle 30.

즉, 상기 산소 공급구(11)를 통하여 산소 분사노즐(10)의 내부에 산소(O2)가 공급되고, 상기 저열량가스 연료 공급구(31)를 통하여 저열량가스 연료(BFG)가 저열량가스 연료 분사노즐(30)의 내부 및 상기 산소 공급구(11)의 원주상으로 공급된다.That is, oxygen (O 2 ) is supplied into the oxygen injection nozzle 10 through the oxygen supply port 11, and the low calorific gas fuel (BFG) is the low calorific gas fuel through the low calorific gas fuel supply port 31. It is supplied inside the injection nozzle 30 and on the circumference of the oxygen supply port 11.

상기한 바와 같이, 상기 산소 분사노즐(10)로 공급된 산소(O2)는 주 연소용 산소 홀(12)과 상기 주 연소용 산소 홀(12)의 가장자리에 원주상으로 관통형성되는 정면 보조 연소용 산소 홀(13) 및 상기 산소 분사노즐(10)의 테이퍼부(14)에 원주상으로 관통형성되는 측면 보조 연소용 산소 홀(15)을 통하여 분사 및 토출됨과 동시에 상기 저열량가스 연료 분사노즐(30)로 공급된 저열량가스 연료(BFG)는 상기 산소 분사노즐(10)의 외부면을 따라 원주상으로 공급되면서 상기 산소 분사노즐(10)의 산소(O2)와 상기 저열량가스 연료 분사노즐(30)의 저열량가스 연료(BFG)가 혼합된다.As described above, the oxygen (O 2 ) supplied to the oxygen injection nozzle 10 is a front auxiliary circumferentially penetrating through the edge of the main combustion oxygen hole 12 and the main combustion oxygen hole 12 The low calorific gas fuel injection nozzle is injected and discharged through the side auxiliary combustion oxygen hole 15 circumferentially formed in the combustion oxygen hole 13 and the taper portion 14 of the oxygen injection nozzle 10. Low calorific gas fuel (BFG) supplied to the (30) is supplied circumferentially along the outer surface of the oxygen injection nozzle 10, the oxygen (O 2 ) and the low calorific gas fuel injection nozzle of the oxygen injection nozzle (10) The low calorific gas fuel (BFG) of 30 is mixed.

여기서, 상기 산소 분사노즐(10)의 각 홀을 통하여 분사 및 토출되는 산소(O2) 중 상기 측면 보조 연소용 산소 홀(15)과 상기 정면 보조 연소용 산소 홀(13)을 통하여 분사 및 토출되는 산소(O2)가 상기 산소 분사노즐(10)의 원주상으로 공급되는 저열량가스 연료(BFG)와 먼저 부분혼합되고, 이로 인해 상기 측면 보조 연소용 산소 홀(15)과 정면 보조 연소용 산소 홀(13) 근처에서 화염이 형성 및 생성된다.Here, among the oxygen O 2 injected and discharged through each hole of the oxygen injection nozzle 10, injection and discharge through the side auxiliary combustion oxygen hole 15 and the front auxiliary combustion oxygen hole 13. Oxygen (O 2 ) to be partially mixed with the low calorific gas fuel (BFG) supplied to the circumferential phase of the oxygen injection nozzle 10, thereby the side auxiliary combustion oxygen hole 15 and the front auxiliary combustion oxygen A flame is formed and generated near the hole 13.

이때, 상기 주 연소용 산소 홀(12)이 형성되는 산소 분사노즐(10)의 단부에 근접되게 위치하는 점화기(50)를 점화시켜 스파크(Spark)를 형성시킴으로써 혼합된 산소(O2)와 저열량가스 연료(BFG)를 착화시켜 화염을 형성 및 생성시킨다.At this time, the mixed oxygen (O 2 ) and low heat amount by igniting the igniter 50 positioned near the end of the oxygen injection nozzle 10 in which the main combustion oxygen hole 12 is formed to form a spark. Gas fuel (BFG) is ignited to form and produce a flame.

이렇게 상기 저열량가스 연료 분사노즐(30)로 공급된 후 분사 및 토출되는 저열량가스 연료(BFG)는 상기 측면 보조 연소용 산소 홀(15)과 정면 보조 연소용 산소 홀(13)을 통하여 분사 및 토출되는 산소(O2)와 먼저 부분혼합된 후 주 연소용 산소 홀(12)에서 분사되는 산소(O2)와 완전히 혼합된다.The low calorific gas fuel (BFG) injected and discharged after being supplied to the low calorific gas fuel injection nozzle 30 is injected and discharged through the side auxiliary combustion oxygen hole 15 and the front auxiliary combustion oxygen hole 13. which is completely mixed with the oxygen (O 2) and oxygen (O 2) is injected from the oxygen hole (12) for the main combustion after the first mixing section.

상기한 바와 같이, 상기 산소 분사노즐(10)의 테이퍼부(14)에 관통형성되는 측면 보조 연소용 산소 홀(15)에 의해 분사 및 토출되는 산소(O2)가 저열량가스 연료(BFG)와 부분혼합이 촉진될 뿐만 아니라, 화염이 보염되고, 이로 인해 화염의 날림을 방지하여 화염의 안정화를 이룰 수 있다.As described above, oxygen (O 2 ) injected and discharged by the side auxiliary combustion oxygen hole (15) penetrating through the tapered portion (14) of the oxygen injection nozzle (10) and low calorific gas fuel (BFG) In addition to promoting partial mixing, the flames are flamed, thereby preventing the flames from flying and stabilizing the flames.

한편, 상기 점화기(50)로 혼합된 산소(O2)와 저열량가스 연료(BFG)에 점화 시 화염의 형성 및 생성 여부가 상기 저열량가스 연료 분사노즐(30)에 구비되는 화염 감지기(17)에 의해 감지되고, 상기 점화기(50)의 점화에 의해 화염이 생성되지 않을 경우, 상기 화염 감지기(17)가 이를 감지한 후 재차 점화기(50)를 통해 점화하게 된다.On the other hand, whether or not a flame is formed and generated when igniting the oxygen (O 2 ) and the low calorific gas fuel (BFG) mixed with the igniter 50 to the flame detector 17 provided in the low calorific gas fuel injection nozzle 30. When the flame is not generated by the ignition of the igniter 50, the flame detector 17 detects this and then ignites the igniter 50 again.

그리고, 상기 산소 분사노즐(10)의 주 연소용 산소 홀(12)에서 분사 및 토출되는 산소(O2)와 상기 산소 분사노즐(10)의 원주상으로 분사 및 토출되는 저열량가스 연료(BFG)는 수축부(35)에서 완전히 혼합된다.Oxygen (O 2 ) injected and discharged from the main combustion oxygen hole 12 of the oxygen injection nozzle 10 and low calorific gas fuel (BFG) injected and discharged into the circumference of the oxygen injection nozzle 10. Is thoroughly mixed in the constriction 35.

이로 인해, 상기 수축부(35)로 인해 직경이 감소된 버너 토출구(33)를 통해 화염이 빠르게 분사되면서 긴 화염을 형성하게 된다. 즉, 상기 저열량가스 연료(BFG)는 상기 측면 보조 연소용 산소 홀(15)과 정면 보조 연소용 산소 홀(13)을 통하여 분사 및 토출되는 산소(O2)와 먼저 부분혼합됨과 동시에 수축부(35)에서 주 연소용 산소 홀(12)에서 분사 및 토출되는 산소(O2)와 완전히 혼합된 후 수축부(35)의 경사면으로 인해 직경이 감소된 버너 토출구(33)를 통해 화염이 빠르게 분사되면서 긴 화염을 형성하게 된다.As a result, the flame is injected rapidly through the burner discharge port 33 whose diameter is reduced due to the contraction part 35, thereby forming a long flame. That is, the low calorific gas fuel BFG is first partially mixed with oxygen O 2 injected and discharged through the side auxiliary combustion oxygen hole 15 and the front auxiliary combustion oxygen hole 13, and at the same time, the shrinkage portion ( The flame is rapidly injected through the burner discharge port 33 whose diameter is reduced due to the inclined surface of the contraction part 35 after being thoroughly mixed with oxygen (O 2 ) injected and discharged from the main combustion oxygen hole 12 in 35). As a result, a long flame is formed.

이때, 상기 저열량가스 연료 분사노즐(30)의 내부에 설치되되, 상기 산소 분사노즐(10)의 주 연소용 산소 홀(12)측에 위치하는 화염 안정기(18)에 의해 저열량가스 연료(BFG)와 산소(O2)의 혼합에 따른 급격한 유량 변동으로 인해 발생될 수 있 는 화염 날림(Blow Out)을 방지할 뿐만 아니라, 저열량가스 연료(BFG)의 공급 압력 불안정으로 인해 유발되는 화염의 불안정을 해소할 수 있다.In this case, the low calorific gas fuel (BFG) is installed in the low calorific gas fuel injection nozzle 30 by the flame stabilizer 18 located at the main combustion oxygen hole 12 side of the oxygen injection nozzle 10. It not only prevents blow out which can occur due to rapid flow fluctuations due to the mixing of oxygen and oxygen (O 2 ), but also prevents flame instability caused by supply pressure instability of low calorific gas fuel (BFG). I can eliminate it.

상기한 바와 같은 구조 및 형태에 의하여 강력한 파이롯 버너 없이도 화염의 유지 및 보염이 가능하고, 이로 인해 저열량가스 연료(BFG)를 안정적으로 연소시킬 수 있다.The structure and shape as described above enables the maintenance and flame of the flame without the powerful pilot burner, thereby stably burning the low calorific gas fuel (BFG).

본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부 특허청구의 범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.While the invention has been shown and described with respect to particular embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the invention as indicated by the appended claims. Anyone can grow up easily.

도 1은 본 발명에 의한 저열량가스 연료의 순산소 연소버너를 개략적으로 나타내는 측단면도, 1 is a side sectional view schematically showing a pure oxygen combustion burner of a low calorific gas fuel according to the present invention;

도 2는 본 발명에 의한 저열량가스 연료의 순산소 연소버너의 산소 분사노즐을 개략적으로 나타내는 사시도.2 is a perspective view schematically showing an oxygen injection nozzle of a pure oxygen combustion burner of a low calorific gas fuel according to the present invention;

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

1 : 저열량가스 연료의 순산소 연소버너,1: pure oxygen combustion burner of low calorific gas fuel,

10 : 산소 분사노즐, 11 : 산소 공급구,10: oxygen injection nozzle, 11: oxygen supply port,

12 : 주 연소용 산소 홀, 12: oxygen hole for main combustion,

13 : 정면 보조 연소용 산소 홀, 14 : 테이퍼부,13: oxygen hole for front auxiliary combustion, 14 taper part,

15 : 측면 보조 연소용 산소 홀, 17 : 화염 감지기,15: oxygen hole for side auxiliary combustion, 17: flame detector,

18 : 화염 안정기, 18: flame stabilizer,

30 : 저열량가스 연료 분사노즐,30: low calorific gas fuel injection nozzle,

31 : 저열량가스 연료 공급구, 33 : 버너 토출구,31: low calorific gas fuel supply port, 33: burner discharge port,

35 : 수축부, 50 : 점화기.35: contraction part, 50: igniter.

Claims (4)

하부에 산소(O2)가 공급되기 위한 산소 공급구(11)와, 상기 산소 공급구(11)를 통해 공급되는 산소(O2)를 분사하되, 가장자리 외주연에 원주상으로 정면 보조 연소용 산소 홀(13)이 형성되는 주 연소용 산소 홀(12)을 갖는 산소 분사노즐(10); 상기 산소 분사노즐(10)이 그 내부 중심에 일정부분 인입설치되되, 하부에 발열량 1000kcal/Nm3 이하의 저열량가스 연료(BFG)가 공급되기 위한 저열량가스 연료 공급구(31)와, 상기 저열량가스 연료 공급구(31)를 통해 산소 분사노즐(10)의 원주상으로 공급되는 저열량가스 연료(BFG) 및 상기 산소 분사노즐(10)을 통해 분사되는 산소(O2)가 혼합된 가스가 토출되기 위하여 그 단부에 외측을 향하여 직경이 감소하는 형상의 수축부(35)가 형성되는 버너 토출구(33)를 갖는 저열량가스 연료 분사노즐(30); 및 상기 저열량가스 연료 분사노즐(30)에 인입설치되어 저열량가스 연료(BFG) 및 산소(O2)가 혼합된 가스를 착화시키기 위한 점화기(50); 를 포함하여 저열량가스 연료(BFG)를 완전 연소시키기 위한 저열량가스 연료의 순산소 연소버너(1)에 있어서,Oxygen to the lower (O 2) is for the oxygen supply port 11, but the injection of oxygen (O 2) supplied through the oxygen supply port 11, the front secondary combustion in the outer circumference on the peripheral edge to be supplied An oxygen injection nozzle 10 having a main combustion oxygen hole 12 in which an oxygen hole 13 is formed; The oxygen injection nozzle 10 is installed at a predetermined portion in the inner center thereof, and a low calorific gas fuel supply port 31 for supplying a low calorific gas fuel (BFG) having a calorific value of 1000 kcal / Nm 3 or less at the bottom thereof, and the low calorific gas The low calorific gas fuel (BFG) supplied to the circumference of the oxygen injection nozzle 10 through the fuel supply port 31 and the oxygen (O 2 ) injected through the oxygen injection nozzle 10 are discharged. A low calorific gas fuel injection nozzle 30 having a burner discharge port 33 having a contraction portion 35 of which a diameter is reduced toward the outside thereof at an end thereof; And an igniter 50 installed in the low calorific gas fuel injection nozzle 30 to ignite a gas in which low calorific gas fuel (BFG) and oxygen (O 2 ) are mixed. In the pure oxygen combustion burner (1) of the low calorific gas fuel for completely burning the low calorific gas fuel (BFG), 상기 산소 분사노즐(10)의 주 연소용 산소 홀(12)의 단부측에 외측을 향하여 직경이 작아지는 테이퍼부(14)가 형성되되, 상기 테이퍼부(14)에 원주상으로 적어도 하나 이상의 측면 보조 연소용 산소 홀(15)이 관통형성되는 것을 특징으로 하는 저열량가스 연료의 순산소 연소버너.At the end of the main combustion oxygen hole 12 of the oxygen injection nozzle 10, a tapered portion 14 having a smaller diameter toward the outside is formed, and at least one side of the tapered portion circumferentially Oxygen combustion burner of low calorie gas fuel, characterized in that the secondary combustion oxygen hole (15) is formed through. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 측면 보조 연소용 산소 홀(15)의 형상이 다양하게 가변가능하게 이루어지는 것을 특징으로 하는 저열량가스 연료의 순산소 연소버너.Oxygen combustion burner of the low calorific gas fuel, characterized in that the shape of the side auxiliary combustion oxygen hole (15) is variable. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 저열량가스 연료 분사노즐(30)의 외주연에 점화기(50)를 통한 점화 시 화염의 형성 여부를 판단하기 위한 화염 감지기(17)가 적어도 하나 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 저열량가스 연료의 순산소 연소버너.Pure oxygen of the low calorific gas fuel, characterized in that at least one flame detector 17 for determining whether the flame is formed during the ignition through the igniter 50 on the outer periphery of the low calorific gas fuel injection nozzle 30 Combustion burner. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 저열량가스 연료 분사노즐(30)의 내부에 설치되되, 상기 산소 분사노즐(10)의 주 연소용 산소 홀(12)측 전단에 근접되게 적어도 하나 이상의 화염 안정기(18)가 구비되는 것을 특징으로 하는 저열량가스 연료의 순산소 연소버너.It is installed in the low calorific gas fuel injection nozzle 30, characterized in that at least one flame stabilizer 18 is provided close to the front end of the main combustion oxygen hole 12 side of the oxygen injection nozzle (10). Oxygen combustion burner for low calorie gas fuel.
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