KR101063977B1 - Fuel Injection Apparatus for Reburning and Burning System having the same - Google Patents

Fuel Injection Apparatus for Reburning and Burning System having the same Download PDF

Info

Publication number
KR101063977B1
KR101063977B1 KR1020090114115A KR20090114115A KR101063977B1 KR 101063977 B1 KR101063977 B1 KR 101063977B1 KR 1020090114115 A KR1020090114115 A KR 1020090114115A KR 20090114115 A KR20090114115 A KR 20090114115A KR 101063977 B1 KR101063977 B1 KR 101063977B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel
reburn
combustion furnace
furnace
fuel injection
Prior art date
Application number
KR1020090114115A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20110057639A (en
Inventor
손희
김관철
Original Assignee
주식회사 한양인더스트리
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 한양인더스트리 filed Critical 주식회사 한양인더스트리
Priority to KR1020090114115A priority Critical patent/KR101063977B1/en
Publication of KR20110057639A publication Critical patent/KR20110057639A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101063977B1 publication Critical patent/KR101063977B1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/48Nozzles
    • F23D14/58Nozzles characterised by the shape or arrangement of the outlet or outlets from the nozzle, e.g. of annular configuration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C5/00Disposition of burners with respect to the combustion chamber or to one another; Mounting of burners in combustion apparatus
    • F23C5/08Disposition of burners
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D1/00Burners for combustion of pulverulent fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/34Burners specially adapted for use with means for pressurising the gaseous fuel or the combustion air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/62Mixing devices; Mixing tubes
    • F23D14/64Mixing devices; Mixing tubes with injectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D2201/00Burners adapted for particulate solid or pulverulent fuels
    • F23D2201/10Nozzle tips
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D2203/00Gaseous fuel burners
    • F23D2203/007Mixing tubes, air supply regulation

Abstract

재연소 연료 분사장치 및 이를 구비한 연소 시스템이 제공된다. 개시된 재연소 연료 분사장치는 중공형상인 연소로의 일측부에 설치되어 상기 연소로 내로 주연료를 공급하는 주연료 분사모듈, 및 상기 연소로의 외주면에 적어도 하나 이상으로 배치되어 상기 연소로 내부로 재연소 연료를 분사하는 재연소연료 분사모듈을 포함하되, 상기 재연소연료 분사모듈로부터 분사되는 재연소연료는 상기 연소로 내에 경사지게 공급됨으로써 상기 연소로 내에서 회전 궤적을 형성하여 순환하는 것을 특징으로 한다.A reburn fuel injector and a combustion system having the same are provided. The disclosed reburn fuel injector is installed at one side of the hollow combustion furnace to supply the main fuel into the combustion furnace, and at least one or more disposed on the outer peripheral surface of the combustion furnace into the furnace And a reburn fuel injection module for injecting reburn fuel, wherein the reburn fuel injected from the reburn fuel injection module is inclinedly supplied into the combustion furnace to circulate by forming a rotational trajectory in the combustion furnace. do.

또한, 상기 재연소 연료 분사장치를 구비한 연소 시스템이 제공된다.Also provided is a combustion system having the reburn fuel injector.

본 발명은 연소로 내에 재연소 연료가 장시간 체류함으로 인해서 질소 산화물과의 반응확률이 높아짐으로써 유해한 오염물질의 배출을 줄일 수 있게 된다는 특징이 있다.The present invention is characterized in that it is possible to reduce the emission of harmful pollutants by increasing the probability of reaction with nitrogen oxides due to the long-term residence of the reburn fuel in the combustion furnace.

연소로, 재연소, 회전, 접선, 노즐, 선회기, 재순환 Combustion Furnace, Reburn, Rotation, Tangential, Nozzle, Slewer, Recirculation

Description

재연소 연료 분사장치 및 이를 구비한 연소 시스템{Fuel Injection Apparatus for Reburning and Burning System having the same}Fuel injection apparatus for reburning and burning system having the same

본 발명은 재연소 연료 분사장치 및 이를 구비한 연소 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 분사되는 재연소 연료가 연소로의 축방향을 기준으로 상기 연소로 내에서 회전 운동을 수행함으로써 연소로에서의 체류시간을 증가시켜 오염물질의 저감률을 증대시키는 재연소 연료 분사장치 및 이를 구비한 연소 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a reburn fuel injector and a combustion system having the same, and more particularly, to a reburn fuel injected by performing a rotational motion in the furnace based on the axial direction of the furnace. It relates to a reburn fuel injector and a combustion system having the same to increase the residence time to increase the reduction rate of pollutants.

현재 인류의 주된 에너지원은 탄화수소계열의 화석 연료이다. 그러나 이러한 화석연료의 연소 후 생성물에 의한 환경오염 문제가 심각하게 제기되고 있다. 주된 환경 오염원으로는 질소 산화물(NOx), 이산화탄소(CO2) 외에 연료의 불완전 연소로 인해 생기는 일산화탄소(CO)와 매연(soot) 등이 있다. 질소산화물은 광화학 스모그 및 산성비의 원인이 되며 동식물에 심각한 영향을 미치는 것으로 알려져 있으며, 오랫동안 많은 연구자들은 NOx를 감소시키는 다양한 방법을 연구하였다. 이로 인해 현재 시도되고 있는 저 NOx 방법으로는 배기가스 재순환, 물 또는 스팀분사, 공기 및 연료의 다단 연소, 선택적 비촉매 환원반응(SNCR, selective non-catalytic reduction), 선택적 촉매 환원반응(SCR, selective catalytic reduction) 등이 있다. 최근 선진국에서는 후연소 영역에서 NOx를 제거하는 재연소 방법이 시도되고 있으며, NOx 저감율이나 경제성에 있어서 효율성이 높다고 알려져 있다.At present, mankind's main energy source is hydrocarbon-based fossil fuels. However, the problem of environmental pollution by the product after combustion of fossil fuels has been seriously raised. The main environmental pollutants include nitrogen oxides (NOx) and carbon dioxide (CO 2 ), as well as carbon monoxide (CO) and soot caused by incomplete combustion of fuels. Nitrogen oxides are known to cause photochemical smog and acid rain and seriously affect plants and animals. For many years, many researchers have studied various ways to reduce NOx. Because of this, low NOx methods currently being tried include exhaust gas recirculation, water or steam injection, multistage combustion of air and fuel, selective non-catalytic reduction (SNCR), and selective catalytic reduction (SCR). catalytic reduction). Recently, developed countries have tried to re-burn NOx in the post-combustion area, and are known to have high efficiency in terms of NOx reduction rate and economic efficiency.

일반적으로 NOx를 저감하는 기술로는 재연소(Reburning) 방법 또는 연료 희박 재연소(Fuel lean reburning) 방법 등을 들 수 있다.In general, techniques for reducing NOx include a reburning method or a fuel lean reburning method.

재연소 방법은 3개의 반응 영역, 즉 연료 노즐 선단으로부터 일차연소(Primary combustion), 재연소(Reburn combustion), 및 연소완료(Burnout) 영역을 이룬다. 여기서 일차연소 영역은 일반적인 과잉공기 상태의 주연소 영역이고, 재연소 영역은 총연료의 10~30% 정도의 재연소 연료(Reburn fuel)를 주입하여 연료 농후 상태(Rich fuel state)를 조성함으로써 주연소 영역에서 발생한 NOx를 저감하는 영역이다. 마지막으로 연소완료 영역(Burnout zone)에는 추가적인 공기(Burnout air, Overfire air)가 공급되고, 상류의 연료 농후 상태로부터 발생한 미연 탄화수소나 일산화탄소(CO)가 산화된다.The reburn method consists of three reaction zones: primary combustion, reburn combustion, and burnout zone from the fuel nozzle tip. Here, the primary combustion zone is the main combustion zone of a general excess air state, and the reburn zone is formed by injecting about 10-30% of the reburn fuel of the total fuel to form a rich fuel state. It is an area to reduce NOx generated in a small area. Finally, additional air (Burnout air, Overfire air) is supplied to the burnout zone, and unburned hydrocarbon or carbon monoxide (CO) generated from the upstream fuel rich state is oxidized.

연료 희박 재연소는 재연소를 응용한 방법으로, 재연소 연료를 최대한 적게 분사하고 연료완료 영역의 공기 공급을 생략하여, 보다 간략한 구조와 높은 경제성을 추구하는 방법이다. 일반 재연소 방법은 연료 농후 지역인 재연소 영역에서 NOx를 저감하는데 비해, 연료 희박 재연소 방법은 전체적으로는 연료 희박 상태를 유 지하면서 국부적인 연료 농후 영역에서 NOx를 저감하는 것을 목표로 한다. 또한 재연소 연료의 양도 전체 연료량의 5~15% 정도로 작게 설정한다. 그러나 명확한 연료 농후 영역이 형성되지 않고 국부적인 연료 농후 와류내에서만 저감반응이 이루어지기 때문에, 일반 재연소에 비해 낮은 NOx 저감율을 나타낼 가능성이 크다. 또한, 후류에 연소 완료 공기의 공급을 생략하기 때문에 CO가 발생할 수 있다.Fuel lean reburn is a method of applying reburn, which seeks a simpler structure and higher economy by injecting as little reburn fuel as possible and omitting the air supply in the fuel completion area. While the general reburn method reduces NOx in the reburn zone, which is a fuel-rich region, the fuel lean reburn method aims to reduce NOx in the local fuel rich region, while maintaining a fuel lean overall. Also, the amount of reburn fuel is set to about 5 to 15% of the total amount of fuel. However, since no definite fuel rich zone is formed and the reduction reaction takes place only in the local fuel rich vortex, it is likely to show a low NOx reduction rate compared to normal reburn. In addition, CO may be generated because the supply of the burned air is omitted downstream.

상기와 같은 재연소 또는 연료 희박 재연소 방법에서는 분사된 탄화수소계열의 재연소 연료가 NOx와 저감 반응을 일으키므로, NOx의 저감율을 높이기 위해서는 먼저 재연소 연료가 연소로 내에서 체류할 수 있는 시간이 증가되야 하는 필요성이 있다.In the above reburning or fuel lean reburning method, the injected hydrocarbon-based reburning fuel causes a reduction reaction with NOx. Therefore, in order to increase the reduction rate of NOx, first, the time that the reburning fuel can stay in the combustion furnace is required. There is a need to be increased.

또한, 재연소 연료가 연소로에 계속적으로 공급되는 상태에서 연소로에 존재하는 NO의 연소 후 생성가스와 추가적으로 공급되는 재연소 연료의 혼합이 원활하게 일어나야 할 필요성이 있다.In addition, it is necessary to smoothly mix the product gas and additionally supplied reburn fuel after combustion of NO present in the furnace in the state where the reburn fuel is continuously supplied to the combustion furnace.

따라서, 재연소 방법 및 연료 희박 재연소 방법을 적용하여 재연소 메카니즘에 의한 NOx 및 CO를 저감시키고 최대의 효율성을 얻기 위한 노력이 계속적으로 요구되고 있다.Therefore, efforts to reduce the NO x and CO due to the reburn mechanism and obtain the maximum efficiency by applying the reburn method and the fuel lean reburn method are continuously required.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해서, 연소로에 분사되는 재연소 연 료가 연소로의 축방향을 기준으로 상기 연소로 내에서 회전 운동을 수행하면서 배기구 측으로 유동할 수 있도록 함으로써 질소산화물 및 일산화탄소를 저감할 수 있는 재연소 연료 분사장치 및 이를 구비한 연소 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention provides nitrogen oxides and carbon monoxide by allowing the reburned fuel injected into the furnace to flow to the exhaust port side while performing a rotational movement in the furnace based on the axial direction of the furnace. An object of the present invention is to provide a reburn fuel injector and a combustion system having the same.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명의 일 관점에 따른 재연소 연료 분사장치는 중공형상인 연소로의 일측부에 설치되어 상기 연소로 내로 주연료를 공급하는 주연료 분사모듈, 및 상기 연소로의 외주면에 적어도 하나 이상으로 배치되어 상기 연소로 내부로 재연소 연료를 분사하는 재연소연료 분사모듈을 포함하되, 상기 재연소연료 분사모듈로부터 분사되는 재연소연료는 상기 연소로 내에 경사지게 공급됨으로써 상기 연소로 내에서 회전 궤적을 형성하여 순환하는 것을 특징으로 한다.Reburn fuel injector according to an aspect of the present invention provided to achieve the above object is installed in one side of the combustion furnace of the hollow shape main fuel injection module for supplying the main fuel into the combustion furnace, and the A reburn fuel injection module disposed on at least one outer circumferential surface of a combustion furnace and injecting reburn fuel into the combustion furnace, wherein the reburn fuel injected from the reburn fuel injection module is inclinedly supplied into the combustion furnace As a result, a rotational trajectory is formed and circulated in the combustion furnace.

상기 연소로는 원통형으로 이루어지고, 상기 재연소연료 분사모듈은 상기 연소로 외주면의 접선 방향과는 일정한 예각을 유지하도록 구성될 수 있다.The combustion furnace is made of a cylindrical shape, the reburn fuel injection module may be configured to maintain a constant acute angle with the tangential direction of the outer peripheral surface of the combustion furnace.

상기 연소로의 단면은 사각형상으로 이루어지고, 상기 재연소연료 분사모듈은 상기 연소로의 벽면과는 일정한 예각을 유지할 수 있다.The cross section of the furnace is made of a rectangular shape, the reburn fuel injection module may maintain a constant acute angle with the wall surface of the furnace.

상기 재연소연료 분사모듈은 몸체, 및 상기 몸체와 연결되는 노즐로 구성되되, 상기 노즐 내부의 유로로부터 토출되는 연료는 상기 연소로 외주면의 접선 방향과는 일정한 예각을 유지할 수 있게 분사될 수 있다.The reburn fuel injection module is composed of a body and a nozzle connected to the body, the fuel discharged from the flow path inside the nozzle may be injected to maintain a constant acute angle with the tangential direction of the outer peripheral surface of the combustion furnace.

상기 재연소연료 분사모듈은 상기 연소로의 외주면 상에서 일정간격을 유지함으로써 대칭적으로 형성될 수 있다.The reburn fuel injection module may be formed symmetrically by maintaining a predetermined interval on the outer peripheral surface of the combustion furnace.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명의 다른 관점에 따른 연소 시스템은 중공 형상의 연소로, 상기 연소로 내로 주연료를 공급하는 주연료 분사모듈, 상기 연소로의 외주면에 적어도 하나 이상으로 배치되어 상기 연소로 내부로 재연소 연료를 분사하는 재연소연료 분사모듈, 및 연료탱크로부터 상기 주연료 분사모듈 및 상기 재연소연료 분사모듈로 연료를 분배하는 연료분배장치를 포함하고, 상기 재연소연료 분사모듈로부터 분사되는 재연소연료는 상기 연소로 내에 경사지게 공급됨으로써 상기 연소로 내에서 상기 재연소연료가 회전 궤적을 형성하는 것을 특징으로 한다.Combustion system according to another aspect of the present invention provided to achieve the above object is a hollow combustion furnace, the main fuel injection module for supplying the main fuel into the combustion furnace, at least one or more on the outer peripheral surface of the combustion furnace A reburn fuel injection module disposed to inject reburn fuel into the combustion furnace, and a fuel distribution device for distributing fuel from a fuel tank to the main fuel injection module and the reburn fuel injection module; The reburn fuel injected from the fuel injection module is inclinedly supplied into the combustion furnace so that the reburn fuel forms a rotational trajectory in the combustion furnace.

상기 연료분배장치는 PID(Proportional Integral Derivative) 제어방식에 의해 공급되는 연료를 분배할 수 있다.The fuel distribution device may distribute fuel supplied by a PID (Proportional Integral Derivative) control method.

상기 연소로는 원통형으로 이루어지고, 상기 재연소연료 분사모듈은 상기 연소로 외주면의 접선 방향과는 일정한 예각을 유지하도록 구성될 수 있다.The combustion furnace is made of a cylindrical shape, the reburn fuel injection module may be configured to maintain a constant acute angle with the tangential direction of the outer peripheral surface of the combustion furnace.

상기 재연소연료 분사모듈로부터 방출되는 연료의 분사속도(V1)는 상기 연소로의 축방향으로 이동하는 연소연료의 평균속도(V2)보다 크게 설정될 수 있다.The injection speed V1 of the fuel discharged from the reburn fuel injection module may be set larger than the average speed V2 of the combustion fuel moving in the axial direction of the combustion furnace.

상기 재연소연료 분사모듈로부터 방출되는 재연소연료는 상기 연소로 내부의 전단에 형성된 주화염공간 주위를 계속적으로 순환하며 재순환공간을 형성할 수 있다.The reburn fuel discharged from the reburn fuel injection module may continuously circulate around the main flame space formed at the front end of the combustion furnace and form a recirculation space.

상기 재연소연료 분사모듈로부터 방출되는 재연소연료의 양은 연소로에 공급 되는 전체연료의 10% 내지 20%의 범위에 해당한다.The amount of reburn fuel discharged from the reburn fuel injection module corresponds to a range of 10% to 20% of the total fuel supplied to the combustion furnace.

상기 재연소연료 분사모듈로부터 방출되는 재연소연료는 상기 연소로의 축방향을 기준으로 상기 연소로의 중앙 부분 내측에 배치될 수 있다.The reburn fuel discharged from the reburn fuel injection module may be disposed inside a central portion of the combustion furnace based on the axial direction of the combustion furnace.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 재연소 연료 분사장치는 연소로 내에 분사된 재연소 연료가 재순환운동을 통해 연소로 내부 전단의 주화염공간 주위에서 연료희박영역을 형성하는 동시에 연소로의 축방향을 중심으로 전체적으로 회전하는 흐름을 형성하게 되면서 스프링 모양의 형태를 띠며 천천히 배기구 방향으로 흘러가게 될 수 있어 종래의 기술에 비해 연소로 내에서 재연소 연료가 체류할 수 있는 시간이 현저히 증가될 수 있다.In the reburn fuel injector according to the present invention described above, the reburn fuel injected into the combustion furnace forms a fuel lean region around the main flame space of the internal shear of the combustion furnace through a recirculation movement, and at the same time, the center of the combustion reactor is centered. By forming a flow that rotates as a whole, it takes the form of a spring and may slowly flow in the direction of the exhaust port, so that the time for the reburn fuel to stay in the combustion furnace can be significantly increased as compared to the prior art.

또한, 연소로 내에 재연소 연료가 장시간 체류함으로 인해서 질소 산화물과의 반응확률이 높아짐으로써 유해한 오염물질의 배출을 줄일 수 있게 된다.In addition, the long-term residence of the reburn fuel in the combustion furnace increases the probability of reaction with nitrogen oxides, thereby reducing the emission of harmful pollutants.

본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 재연소 연료 분사장치 및 이를구비한 연소 시스템을 상세히 설명하기로 한다.The above objects, features and other advantages of the present invention will become more apparent by describing the preferred embodiments of the present invention in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, a reburn fuel injector and a combustion system including the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하, 본 발명의 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 재연소 연료 분사장치가 적용되는 연소로의 전체적인 시스템을 나타낸 구성도이다. 이하 도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 재연소 연료 분사장치(130)가 장착되는 연소로 시스템(100)의 전체적인 구조에 대해 설명한다.1 is a block diagram showing an overall system of a combustion furnace to which a reburn fuel injector according to the present invention is applied. Hereinafter, with reference to FIG. 1, the overall structure of the combustion furnace system 100 is equipped with a reburn fuel injector 130 according to the present invention.

연소로 시스템(100)은 중공의 연소로(110), 연소로(110)의 일측에 구비되는 주연료 분사장치(120), 연소로(110)의 외주변에 배치되는 재연소 연료 분사장치(130), 연소로(110)의 타측에 구비되는 배기부(102), 및 상기 주연료 분사장치(120)를 커버하도록 구비되는 마운트부(112)를 구비한다.Combustion furnace system 100 is a hollow combustion furnace 110, the main fuel injector 120 provided on one side of the combustion furnace 110, the reburn fuel injector disposed in the outer periphery of the combustion furnace 110 ( 130, an exhaust unit 102 provided on the other side of the combustion furnace 110, and a mount unit 112 provided to cover the main fuel injection device 120.

마운트부(112)에는 공기공급구(114)가 구비되는데, 공기공급구(114)는 공기블로워(105)로부터 공기공급관(106)을 통해 공기와 같은 산화제를 공급받는다.Mount portion 112 is provided with an air supply port 114, the air supply port 114 receives an oxidant such as air from the air blower 105 through the air supply pipe 106.

연소로(110)는 원통형상으로 이루어질 수 있지만, 반드시 원통에만 한정되는 것은 아니고 직사각형 또는 타원 등의 형상으로도 구현될 수 있을 것이다.The combustion furnace 110 may be formed in a cylindrical shape, but is not necessarily limited to a cylinder, but may also be implemented in a rectangular or ellipse shape.

주연료 분사장치(120)와 재연소 연료 분사장치(130)는 각각 분사노즐(122,132)이 연소로(110) 내부에 위치할 수 있도록 장치된다. 분사노즐(122,132)에는 미세한 분사홀들(미도시)이 형성되어 공급되는 연료가 미세입자로 원활히 분 무될 수 있게 한다. 본원발명에서 연소로(110) 내에 공급되는 연료는 가스, 액체, 또는 고체 연료 등 어느 종류든지 관계없이 적용 가능하다.The main fuel injector 120 and the reburn fuel injector 130 are respectively provided so that the injection nozzles 122 and 132 can be located inside the combustion furnace 110. Fine injection holes (not shown) are formed in the injection nozzles 122 and 132 to smoothly spray the supplied fuel into the fine particles. The fuel supplied into the combustion furnace 110 in the present invention can be applied regardless of any kind, such as gas, liquid, or solid fuel.

연소로(110)의 외부에는 연료탱크(103)가 위치하고, 연료탱크(103)는 연료공급관(103a)을 통해 연료분배장치(104)에 연결된다. 연료분배장치(104)에서는 주연료공급관(124)을 거쳐 주연료 분사장치(120)에 연결되고, 재연소 연료 공급관(134,135)을 거쳐 재연소 연료 분사장치(130)에 연결된다. 상기 연료분배장치(104)는 PID 제어를 통해 각 분사장치(120,130)로 유동하는 연료를 적절히 분배하는 것이 바람직할 수 있다. 본 발명에서는 연소로(110)에 투입되는 총 연료량의 10% 내지 20%의 범위 내에서 재연소 연료 분사장치(130)로 분사되어 운용되는 것이 바람직할 수 있다.The fuel tank 103 is located outside the combustion furnace 110, and the fuel tank 103 is connected to the fuel distribution device 104 through the fuel supply pipe 103a. In the fuel distribution device 104, the main fuel supply pipe 124 is connected to the main fuel injection device 120, and the reburn fuel supply pipes 134 and 135 are connected to the reburn fuel injection device 130. The fuel distribution device 104 may be appropriately to distribute the fuel flowing to each injector (120, 130) through the PID control. In the present invention, it may be preferable to be injected and operated by the reburn fuel injector 130 within the range of 10% to 20% of the total amount of fuel injected into the combustion furnace 110.

PID(Proportional Integral Derivative)제어는 제어변수와 기준 입력 사이의 오차에 근거하여 계통의 출력이 기준 전압을 유지하도록 하는 피드백 종류의 한종류로서 비례미분(Proportional Derivative) 제어와 비례적분(Proportional Integral) 제어를 조합한 상태의 제어방법이다. 상기 PID 제어는 자동화 시스템의 반응을 측정할 뿐 아니라 반응을 제어할 때도 사용할 수 있는 방법으로 온도, 압력, 유량, 및 회전속도 등을 제어하기 위해 쓰일 수 있다.PID (Proportional Integral Derivative) control is a kind of feedback that allows the output of the system to maintain the reference voltage based on the error between the control variable and the reference input. Proportional Derivative and Proportional Integral control. This is a control method of the combination state. The PID control can be used to control the temperature, pressure, flow rate, and rotation speed in a method that can be used not only to measure the reaction of the automation system but also to control the reaction.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 연소로에 장착된 재연소 연료 분사장치를 나타낸 도면이다. 이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 재연소 연료 분사장치(130)를 설명한다.2 is a view showing a reburn fuel injector mounted on a combustion furnace according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a reburn fuel injector 130 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2.

재연소 연료 분사장치(130)가 장착되는 원형의 연소로(110) 외주면에서의 접 선(116)을 설정한 상태에서 재연소 연료 분사장치(130)의 장착 형태를 보면, 재연소 연료 분사장치(130)는 상기 접선(116)과 제1경사각(θ1)의 각도를 갖고 배치될 수 있다. 여기에서, 제1경사각(θ1)은 0도 이상 90도 이하의 범위에서 지정될 수 있다. 바람직하게는 제1경사각(θ1)은 0도 초과 90도 미만의 범위에서 결정될 수 있다.When the reburn fuel injector 130 is mounted, the reburn fuel injector 130 is mounted in a state where the tangential line 116 of the circular combustion furnace 110 on which the reburn fuel injector 130 is mounted is set. 130 may be disposed at an angle between the tangent 116 and the first inclination angle θ 1 . Here, the first inclination angle θ 1 may be specified in a range of 0 degrees to 90 degrees. Preferably, the first inclination angle θ 1 may be determined in a range of more than 0 degrees and less than 90 degrees.

상기 제1경사각(θ1)에 의하여 재연소 연료 분사장치(130)로부터 분사되는 재연소 연료의 이동 경로는 연소로(110)의 내부공간에서 원 형상의 회전 궤적(136)을 형성하게 된다. 다시 말하면, 재연소 연료는 연소로(110) 내에 경사지게 공급됨으로써 연소로(110) 내부의 공간을 따라 장시간 체류할 수 있는 조건을 형성할 수 있게 한다. 본 발명에서 재연소 연료가 "경사지게 공급" 된다는 것에 대해 상세히 설명하면, 연소로(110) 상에 재연소 연료 분사장치(130)가 설치된 지점과 연소로(110)의 축중심을 연결하는 선을 기준으로 할 때, 재연소 연료는 연소로(110)의 축중심을 벗어나도록 분사되는 것을 의미한다. 즉, 재연소 연료는 연소로(110)의 내부 벽면을 타고 유동이 가능하도록 분사되는 것을 의미하게 된다.The movement path of the reburn fuel injected from the reburn fuel injector 130 by the first inclination angle θ 1 forms a circular rotation trajectory 136 in the internal space of the combustion furnace 110. In other words, the reburn fuel is inclinedly supplied into the combustion furnace 110 so that the reburning fuel can form a condition capable of staying for a long time along the space inside the combustion furnace 110. When the reburn fuel in the present invention is described in detail to be "sloped", the line connecting the axis of the combustion furnace 110 and the point where the reburn fuel injector 130 is installed on the combustion furnace 110. As a reference, the reburn fuel is injected to deviate from the axial center of the combustion furnace 110. In other words, the reburn fuel is injected to enable the flow on the inner wall of the combustion furnace 110.

연소로(110)의 반경방향을 기준으로 일정각도 기울어진 상태에서 재연소 연료 분사장치(130)의 토출홀(131)로 유입된 후 노즐팁(132)을 통해 재연소 연료의 분사가 진행되어 결과적으로 연소로(110) 내주면을 타고 재연소 연료가 유동함으로써 연소 공간 내에서 연료가 쉽게 미세한 연료분자로 분무화될 수 있는 환경이 조성된다.Injecting the reburn fuel through the nozzle tip 132 after entering the discharge hole 131 of the reburn fuel injector 130 in a state inclined at a predetermined angle relative to the radial direction of the combustion furnace 110 As a result, the reburn fuel flows through the inner circumferential surface of the combustion furnace 110, thereby creating an environment in which fuel can be easily atomized into fine fuel molecules in the combustion space.

재연소 연료 분사장치(130)는 연소로(110)의 외주면 상에 적어도 하나 이상이 장착될 수 있는데, 바람직하게는 외주면 상에서 일정간격을 유지함으로써 대칭적으로 배치되는 것이 바람직하다. 일 예로 재연소 연료 분사장치(130)는 도 2에서 보듯이 4개가 등각격으로 배치될 수 있고 재연소 연료 공급관(134,135)에 각각 연결되는 형태로 구성된다. 한편, 각각의 재연소 연료 분사장치(130)에는 분사되는 재연소 연료의 양이 조절될 수 있도록 개별적인 유량조절장치(미도시)가 부착될 수 있다.At least one reburn fuel injector 130 may be mounted on the outer circumferential surface of the combustion furnace 110. Preferably, the reburn fuel injector 130 is symmetrically disposed by maintaining a predetermined interval on the outer circumferential surface. As an example, as shown in FIG. 2, the reburn fuel injector 130 may be arranged at four equal intervals and connected to the reburn fuel supply pipes 134 and 135, respectively. On the other hand, each reburn fuel injector 130 may be attached to a separate flow control device (not shown) so that the amount of the reburn fuel is injected.

도 3은 도 2의 재연소 연료 분사장치가 연소로의 다른 실시예(110')에 장착된 상태를 나타낸 도면이다. 이하, 도 3을 참조하면 재연소 연료 분사장치(130)는 단면이 다각형 형상으로 이루어진 연소로(110')에서 마주보는 형태로 배치가 된다. 본 발명에서는 설명을 위해 단면이 사각형상인 것을 예를 들어 보이고 있는데, 이에 한정될 것은 아니다. 재연소 연료 분사장치(130)는 벽면과 이루는 제2경사각(θ2)이 0도 이상 90도 이하의 범위에서 지정될 수 있다. 제1경사각(θ1)과 마찬가지로 제2경사각(θ2)도 0도 초과 90도 미만의 범위에서 결정되는 것이 바람직하다.3 is a view showing a state in which the reburn fuel injector of FIG. 2 is mounted in another embodiment 110 ′ of the combustion furnace. Hereinafter, referring to FIG. 3, the reburn fuel injector 130 is disposed to face the combustion furnace 110 ′ having a polygonal cross section. In the present invention, for the purpose of illustration, the cross section is shown as an example, but is not limited thereto. The reburn fuel injector 130 may be designated in the range of the second inclination angle θ 2 formed on the wall surface of 0 degrees or more and 90 degrees or less. Similarly to the first inclination angle θ 1 , the second inclination angle θ 2 is preferably determined in a range of more than 0 degrees and less than 90 degrees.

상기의 실시예에서도 연소로(110')의 벽면과 수직방향을 기준으로 일정각도 기울어진 상태에서 재연소 연료의 분사가 진행되어 도면부호 137과 같이 연소로(110') 내에서 회전 궤적이 형성될 수 있다.Also in the above embodiment, the injection of the reburn fuel is inclined at a predetermined angle in a state perpendicular to the wall surface of the combustion furnace 110 'so that a rotational trajectory is formed in the combustion furnace 110' as shown by reference numeral 137. Can be.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 연소로에 장착된 재연소 연료 분사장치를 나타낸 도면이다. 다른 실시예에 따른 재연소 연료 분사장치(140)는 몸 체(143)와 노즐(144)로 이루어지며, 재연소 연료 공급관(134,135)으로부터 공급되는 연료가 몸체(143)의 내부의 제1유로(141)를 거쳐 노즐(144)의 제2유로(142)를 통하여 연소로(110) 내로 공급된다.4 is a view showing a reburn fuel injector mounted on a combustion furnace according to another embodiment of the present invention. The reburn fuel injector 140 according to another embodiment includes a body 143 and a nozzle 144, and the fuel supplied from the reburn fuel supply pipes 134 and 135 is a first flow path inside the body 143. Via 141, it is supplied into the combustion furnace 110 through the second passage 142 of the nozzle 144.

재연소 연료 분사장치(140)의 제2유로(142)는 접선(118)과 제3경사각(θ3)의 각도를 갖고 배치될 수 있다. 따라서, 제1유로(141)를 거친 재연소 연료가 제2유로(142)를 지나게 되므로 연소로(110)의 반경방향을 기준으로 일정각도 기울어진 상태에서 재연소 연료가 공급될 수 있게 된다.The second flow passage 142 of the reburn fuel injector 140 may be disposed at an angle between the tangent 118 and the third inclination angle θ 3 . Therefore, since the reburn fuel passing through the first flow passage 141 passes through the second flow passage 142, the reburn fuel can be supplied in a state inclined at a predetermined angle with respect to the radial direction of the combustion furnace 110.

여기에서, 노즐(144)과 몸체(143)는 분리 가능한 단품으로 구성되어질 수 있는데, 노즐(144)의 제3경사각(θ3)의 범위를 다양하게 구성함으로써 사용자가 상기 노즐(144)만 교체함으로써 재연소 연료의 분사되는 방향을 손쉽게 바꿀 수 있게 한다. 또한, 노즐(144)만을 교환 가능하도록 함으로써 경제성을 높일 수 있는 장점이 있다.Here, the nozzle 144 and the body 143 may be configured as a detachable unit, by configuring the range of the third inclination angle (θ 3 ) of the nozzle 144 in various ways, the user replaces only the nozzle 144 This makes it easy to change the injection direction of the reburn fuel. In addition, there is an advantage that it is possible to increase the economic efficiency by allowing only the nozzle 144 to be replaced.

하기의 화학식은 본원 발명에서 재연소 연료의 연소가 이루어지는 과정에서의 NO의 분해를 보여주고 있다.The following chemical formula shows the decomposition of NO in the process of combustion of the reburn fuel in the present invention.

C,CH,CH2 + NO --> HCN + ... (1) HCN + O --> NCO + H (2)C, CH, CH2 + NO-> HCN + ... (1) HCN + O-> NCO + H (2)

NCO + H --> NH + CO (3) NH + H --> N + H2 (4)NCO + H-> NH + CO (3) NH + H-> N + H2 (4)

N + NO --> N2 + O (5)N + NO-> N2 + O (5)

상기의 식(1)은 재연소 연료로 분사된 탄화수소계열의 연료가 부분산화 및 열분해하는 과정에서 발생한 CHi 계열의 라디칼들이 NO와 반응하여 HCN을 형성하고, 식(2)~(5)는 HCN이 N2로 환원되는 일련의 과정을 보이고 있다.In Formula (1), CHi-based radicals generated in the process of partial oxidation and pyrolysis of hydrocarbon fuel injected into the reburn fuel react with NO to form HCN, and Equations (2) to (5) are HCN It shows a series of processes to be reduced to N2.

도 5는 본 발명에 따라 재연소 연료가 연소로 내에서 유동하는 상태를 나타내는 개략도, 도 6은 연소로 내에서 재연소 연료의 분사속도와 연소로 축방향으로 이동하는 연소로 내 유속과의 상관 관계를 설명하기 위한 개념도, 도 7은 연소로 내에 분사된 재연소 연료의 재순환유동을 중심으로 한 연소유동상태를 나타낸 개략도, 및 도 8은 재연소 연료의 분사에 따라 연소로 축방향 거리에 따른 NOx 저감율을 도시한 그래프이다.5 is a schematic diagram showing a state in which reburn fuel flows in a combustion furnace according to the present invention, and FIG. 6 is a correlation between an injection speed of reburn fuel in a combustion furnace and a flow rate in a combustion furnace axially moving in the combustion furnace. 7 is a schematic diagram illustrating a combustion flow state centering on a recirculation flow of reburn fuel injected into a combustion furnace, and FIG. 8 is a diagram illustrating a combustion furnace axial distance according to injection of reburn fuel. It is a graph showing the NOx reduction rate.

도 1, 도 5 및 도 6을 참조하면, 연료탱크(103)와 연료분배장치(104)를 거친 연료가 마운트부(112) 상에 내재된 주연료 분사장치(120)에 의해 연소로(110)의 입구부 측에 주화염공간(162)을 형성한다. 주화염공간(162)에서 연소된 탄화수소계열의 연료들은 산화제와 반응하여 연소로(110)의 축방향을 따라 도면부호 166과 같이 배기부(102) 측으로 이동하게 된다.1, 5 and 6, the fuel 110 through the fuel tank 103 and the fuel distribution device 104, the combustion furnace 110 by the main fuel injector 120 embedded on the mount 112 The main flame space 162 is formed at the inlet side. The hydrocarbon-based fuels burned in the main flame space 162 react with the oxidant and move toward the exhaust portion 102 along the axial direction of the combustion furnace 110 as shown by reference numeral 166.

상기의 과정에서 재연소 연료 분사장치(130)로부터 분사되는 연료는 연소로(110)의 내주면을 타고 도면 부호 164와 같이 원운동을 하게 되는데, 도면부호 164와 166의 흐름을 조합하면 결국은 연소로(110) 내에서 코일 형상의 유동 형태(168)를 유지하며 진행하게 된다.In the above process, the fuel injected from the reburn fuel injector 130 moves in a circular motion as shown by reference numeral 164 on the inner circumferential surface of the combustion furnace 110. Combining the flows of the reference numerals 164 and 166 eventually causes combustion. Proceeding while maintaining the coil shaped flow form 168 in the furnace (110).

도 5에서와 같이 연소된 연료의 연소로(110) 내 회전방향의 유동을 구현하기 위해서는 재연소 연료의 분사 속도치(V1)가 연소로(110) 축방향으로 이동하는 연소연료의 평균속도치(V2) 보다는 큰 것이 바람직하다. V2가 V1보다 크게 되면 상대적 으로 연소로(110)의 축방향으로 이동하려는 성질이 더 크게 되므로 재연소 연료의 회전 운동에 악영향을 끼칠 수 있으므로 재연소 연료의 분사 속도(V1)가 V2 보다 빠를 것이 요구된다. 도 6의 도면부호 118은 재연소 연료가 분사되는 지점에서의 연소로(110) 축에 수직인 임의의 단면을 나타낸 것으로 주화염공간(162)에서 연소된 연료의 유동(165)이 상기 단면(118)에 수직한 방향으로 진입하는 것을 보이고 있다. 여기에서 도 5의 V1과 V2는 상기의 단면(118)을 기준으로 설명할 수 있다.As shown in FIG. 5, in order to implement a flow in a rotational direction in the combustion furnace 110 of the burned fuel, the injection speed value V1 of the reburned fuel moves in the axial direction of the combustion furnace 110. It is preferable that it is larger than (V2). When V2 is larger than V1, the property of moving in the axial direction of the combustion furnace 110 is relatively greater, which may adversely affect the rotational motion of the reburned fuel, so that the injection speed of the reburned fuel V1 is faster than V2. Required. Reference numeral 118 of FIG. 6 represents an arbitrary cross section perpendicular to the axis of the combustion furnace 110 at the point where the reburn fuel is injected, so that the flow 165 of the fuel burned in the main flame space 162 becomes 118) is shown entering in a direction perpendicular to. Here, V1 and V2 of FIG. 5 may be described based on the cross section 118 described above.

이상과 같이 재연소 연료 분사장치(130,140)를 각각 단독으로 사용하거나 상호 혼합하여 사용함으로써 연소로(110,110') 내에서 재연소 연료 및 주 연료가 보다 효율적으로 혼합이 가능하게 되므로 NOx 저감 효율이 극대화된다.As described above, the reburn fuel injectors 130 and 140 may be used alone or mixed with each other, so that the reburn fuel and the main fuel may be more efficiently mixed in the combustion furnace 110 and 110 ', thereby maximizing NOx reduction efficiency. do.

한편, 연소로(110) 내부로 유입되는 재연소 연료는 주화염공간(162)을 중심으로 재순환유동을 시행함으로써 연소로(110) 내에서 특이적인 거동을 수행하게 되는데, 이하 도 7과 도 8을 중심으로 재연소 연료의 재순환유동 과정에 대해 설명한다.Meanwhile, the reburn fuel introduced into the combustion furnace 110 performs a specific behavior in the combustion furnace 110 by performing a recirculation flow around the main flame space 162. Hereinafter, FIGS. 7 and 8 will be described. This section describes the recirculation flow process of reburn fuel.

먼저, 본 발명에 대한 구체적인 실험은 6t/h 급 연소로에 적용되는 멀티버너 시스템의 단위 연소기(2,000,000 kcal/hr)를 통한 재연소 실험용으로 설계되어진다. 연소로의 내벽은 수관으로 둘러싸여 있으며, 수관은 외부의 드럼과 연결되어 일정한 온도와 유량으로 연소로 내벽에 물을 공급하도록 한다. 연소로 내부에서의 열부하 조건을 100% 인 최대 조건으로 설정하여 운용하는 경우에 재연소연료비율의 증가에 따라 NOx 의 경우도 점점 감소하게 된다. 실험을 진행한 결과 재연소연료 분사장치(130)로부터 방출되는 재연소연료의 양은 연소로(110)에 공급되는 전체 연 료의 10% 내지 20%의 범위를 유지하는 경우에서 운용하는 것이 NOx 의 효율적인 저감을 위해 바람직할 수 있다. First, a specific experiment of the present invention is designed for the reburn experiment through a unit combustor (2,000,000 kcal / hr) of a multiburner system applied to a 6t / h class combustion furnace. The inner wall of the furnace is surrounded by a water pipe, which is connected to an external drum to supply water to the furnace wall at a constant temperature and flow rate. In the case of operating with the maximum load condition of 100% inside the furnace, NOx decreases gradually as the reburn fuel ratio increases. As a result of the experiment, the amount of reburned fuel discharged from the reburned fuel injector 130 is maintained in the range of 10% to 20% of the total fuel supplied to the combustion furnace 110. It may be desirable for efficient reduction.

도 7을 보면, 재연소 연료 분사장치(130)로부터 분사되는 연료의 상당 부분은 연소로(110)의 내벽과 주화염공간(162) 사이의 영역 상에서 재순환운동을 시행한다(도면부호 163 참조). 분사되는 재연소 연료는 연소로(110)의 내벽을 따라 주연료분사장치(120)가 위치한 연소로(110) 상단 방향 측으로 이동을 시작한다. 이후, 연소로(110) 상단에서 이동방향이 전환된 재연소 연료는 주화염공간(162)의 유동흐름의 영향을 받아 주연료분사장치(120)로부터 멀어지는 유동형태를 띠게 된다. 7, a substantial portion of the fuel injected from the reburn fuel injector 130 undergoes a recirculation motion on the region between the inner wall of the combustion furnace 110 and the main flame space 162 (see 163). . The injected reburn fuel starts moving along the inner wall of the combustion furnace 110 toward the upper direction of the combustion furnace 110 in which the main fuel injection device 120 is located. Subsequently, the recombustion fuel whose movement direction is changed at the upper end of the combustion furnace 110 has a flow form away from the main fuel injection device 120 under the influence of the flow flow of the main flame space 162.

이상과 같이, 재연소 연료는 주화염공간(162) 인근에서 계속적인 재순환운동 공간(163)을 형성하게 되어 결과적으로 전체적인 연료희박영역을 형성한다. 주화염공간(162)의 온도 영향을 받은 재연소 연료는 자연적인 고온 분위기에서의 재연소 과정을 진행하게 되어 질소산화물을 저감하는 거동을 수행하게 된다. 재순환운동 공간(163)을 벗어난 재연소 연료는 주화염 공간(162)에서 연소된 가스와 혼합되어 연소로(110)의 후단측으로 유동하게 된다(도면부호 167 참조).As described above, the reburn fuel forms a continuous recirculation motion space 163 near the main flame space 162, and consequently, forms an overall fuel lean area. The reburn fuel affected by the temperature of the main flame space 162 undergoes a reburn process in a natural high temperature atmosphere to reduce the nitrogen oxides. The reburn fuel leaving the recirculation space 163 is mixed with the gas burned in the main flame space 162 and flows to the rear end side of the combustion furnace 110 (see reference numeral 167).

도 8의 그래프를 보면, 가로축은 연소로(110) 내에서 주연료분사장치(120)로부터의 축방향거리(axial distance)를 나타내고, 세로축은 상기 축방향거리에서의 분사에 따른 NOx 저감률(NOx reduction rate,%)을 나타내고 있다. 여기에서는 재연소연료의 전체공급연료에 대한 비율(rff,reburn fuel fraction,재연소연료비율)을 4% 이상 13% 이하의 범위 내에서 3% 를 구간간격으로 하여 개별적인 4개 선도로 나누어 변동하는 선형그래프를 도시하고 있다.Referring to the graph of FIG. 8, the horizontal axis represents the axial distance from the main fuel injection device 120 in the combustion furnace 110, and the vertical axis represents the NOx reduction rate according to the injection at the axial distance. NOx reduction rate,%). In this case, the ratio of the total supply fuel of the reburned fuel (rff, reburn fuel fraction) is varied by dividing it into four separate lines at 3% intervals within the range of 4% to 13%. A linear graph is shown.

상기 도 8을 기초로 하여 본 발명의 특징을 해석하면 하기와 같다.The characteristics of the present invention based on FIG. 8 are as follows.

연소로의 축방향 전체길이를 1.2m로 할 때 재연소 연료가 분사되는 지점을 중간지점인 0.6m 지점으로 하여 재연소 연료를 분사하는 것으로 설정할 수 있다. 그래프를 참조하면, 가로축의 축방향거리 0.1m 에서 0.4m 범위를 진행하는 과정시에 NOx 저감률이 급격한 기울기로 증가하는 것을 확인할 수 있다(도면부호 171 참조). 일 예로 rff(reburn fuel fraction,재연소율) 비율이 13% 인 선도를 참조하면, 축방향거리 0.1m 에서 NOx 저감률이 10% 근방에 위치하다가 축방향거리 0.4m 에서 40% 정도로 NOx 저감률이 급상승하는 것을 확인할 수 있다.When the total axial length of the combustion furnace is 1.2 m, the point where the reburn fuel is injected may be set to the point where the reburn fuel is injected as the intermediate point 0.6 m. Referring to the graph, it can be seen that the NOx reduction rate increases with a steep slope in the course of progressing the axial distance of 0.1 m to 0.4 m on the horizontal axis (see reference numeral 171). As an example, referring to the diagram with a rff (reburn fuel fraction) ratio of 13%, the NOx reduction rate is located in the vicinity of 10% at an axial distance of 0.1m and the NOx reduction rate is about 40% at an axial distance of 0.4m. You can see the skyrocketing.

상기의 그래프를 전체적으로 보면, 연소로(110)의 전단과 재연소 연료의 분사지점 사이의 공간에서 NOx 저감률이 급격하게 상승하고 재연소 연료의 분사지점 이후로는 별다른 증가추이가 없는 것을 확인할 수 있다. 이는 도 7에서 볼 수 있듯이 재순환유동에 의해 재연소 연료가 연소로(110) 내부의 전단으로 유입되어 연소하는 과정에서 NOx가 상당량 감소되는 것으로 판단할 수 있다.Looking at the graph as a whole, it can be seen that the NOx reduction rate is rapidly increased in the space between the front end of the combustion furnace 110 and the injection point of the reburn fuel, and there is no increase trend since the injection point of the reburn fuel. have. As can be seen in Figure 7, it can be determined that the NOx is significantly reduced during the combustion of the reburned fuel is introduced into the front end of the combustion furnace 110 by the recirculation flow.

상술한 바와 같이, 본원발명은 연소로(110)에 공급되는 재연소 연료의 상당부분이 주화염공간(162)을 기준으로 하는 재순환유동(163)에 의해 계속적으로 연료희박공간을 형성하며 질소산화물을 저감하는 거동을 수행하게 되고 다른 일부는 주화염공간(162)으로부터 이동하는 연소가스와 혼합되어 와류를 형성하며 주화염공간(162)의 후단부에서 연료희박영역을 형성하여 추가적인 NOx 및 CO의 저감을 지원하게 된다. 특히, 본 발명에서 재연소 연료 분사위치를 적절하게 선정하여 재순환유동을 원활하게 하도록 하는 것은 NOx의 효과적인 저감을 위해 필수적인 부분으로 서, 연소로(110)의 축방향을 기준으로 재연소 연료 분사장치(130)를 연소로(110)의 중앙 부분에 배치할 수 있다. 더불어, 재순환운동이 연소로(110)의 선단 영역에서 일어나므로 상기 재연소 연료 분사장치(130)는 연소로(110)의 중앙과 주연료분사장치(120) 사이의 영역, 즉 연소로(110)의 중앙 부분 내측에 배치되는 것이 바람직하다.As described above, in the present invention, a substantial portion of the reburn fuel supplied to the combustion furnace 110 continuously forms a fuel lean space by the recirculation flow 163 based on the main flame space 162, and the nitrogen oxides. And the other part is mixed with the combustion gas moving from the main flame space 162 to form a vortex, and forms a fuel lean region at the rear end of the main flame space 162 to further add NOx and CO. Support mitigation. In particular, in the present invention, to properly select the reburn fuel injection position to facilitate the recirculation flow is an essential part for effective reduction of NOx, and the reburn fuel injector based on the axial direction of the combustion furnace 110. 130 may be disposed in the central portion of the furnace 110. In addition, since the recirculation motion occurs at the leading end region of the combustion furnace 110, the reburn fuel injector 130 is an area between the center of the combustion furnace 110 and the main fuel injection device 120, that is, the combustion furnace 110. It is preferable to arrange | position inside the center part of ().

본원 발명에 따른 재연소 연료 분사방법에 따라 실험을 진행한 결과 질소산화물의 저감 효율이 기존 재연소 방법에 비해 약 16~20% 정도 증가하는 것을 확인할 수 있다. 재연소 연료 분사시에 연소로 평균 온도는 원활한 NOx 저감을 유도하고 CO 생성을 억제하기 위해 900도 이상으로 유지되는 것이 바람직할 수 있다. 또한 본원 발명은 재연소 방법이나 연료희박 재연소 방법에 관계없이 모두에 적용 가능하다.As a result of the experiment according to the reburn fuel injection method according to the present invention it can be seen that the reduction efficiency of the nitrogen oxide is increased by about 16 to 20% compared to the existing reburn method. It may be desirable to maintain the furnace temperature at 900 degrees or higher in order to induce smooth NOx reduction and to suppress CO production during reburn fuel injection. In addition, the present invention can be applied to both the reburn method and the fuel-lean reburn method.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.While preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described specific embodiments. That is, those skilled in the art to which the present invention pertains can make many changes and modifications to the present invention without departing from the spirit and scope of the appended claims, and all such appropriate changes and modifications are possible. Equivalents should be considered to be within the scope of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 재연소 연료 분사장치가 적용되는 연소로의 전체적인 시스템을 나타낸 구성도,1 is a configuration diagram showing an overall system of a combustion furnace to which a reburn fuel injector according to the present invention is applied;

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 연소로에 장착된 재연소 연료 분사장치를 나타낸 도면,2 is a view showing a reburn fuel injector mounted on a combustion furnace according to an embodiment of the present invention;

도 3은 도 2의 재연소 연료 분사장치가 연소로의 다른 실시예에 장착된 상태를 나타낸 도면,3 is a view showing a state in which the reburn fuel injector of FIG. 2 is mounted in another embodiment of a combustion furnace;

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 연소로에 장착된 재연소 연료 분사장치를 나타낸 도면,4 is a view showing a reburn fuel injector mounted on a combustion furnace according to another embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명에 따라 재연소 연료가 연소로 내에서 유동하는 상태를 나타내는 개략도,5 is a schematic diagram showing a state in which reburn fuel flows in a combustion furnace according to the present invention;

도 6은 연소로 내에서 재연소 연료의 분사속도와 연소로 축방향으로 이동하는 연소로 내 유속과의 상관 관계를 설명하기 위한 개념도,6 is a conceptual view for explaining a correlation between the injection speed of the reburn fuel in the combustion furnace and the flow rate in the combustion furnace axially moving in the combustion furnace;

도 7은 연소로 내에 분사된 재연소 연료의 재순환유동을 중심으로 한 연소유동상태를을 나타낸 개략도, 및7 is a schematic view showing a combustion flow centered on the recycle flow of the reburn fuel injected into the combustion furnace, and

도 8은 본 발명에 따른 연소로에서의 NOx의 저감률을 설명하기 위한 그래프이다.8 is a graph for explaining a reduction rate of NOx in a combustion furnace according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 : 연소 시스템 102 : 배기부100 combustion system 102 exhaust

103 : 연료탱크 104 : 연료분배장치103: fuel tank 104: fuel distribution device

105 : 공기탱크 106 : 공기공급관105: air tank 106: air supply pipe

110,110' : 연소로 112 : 마운트부110,110 ': Combustion furnace 112: Mount

114 : 공기공급구 116 : 접선114: air supply port 116: tangential

120 : 주연료 분사장치 122,132 : 분사노즐120: main fuel injection device 122,132: injection nozzle

124 : 주연료 공급관 130 : 재연소 연료 분사장치124: main fuel supply pipe 130: reburn fuel injection device

131 : 토출홀 132 : 노즐팁131: discharge hole 132: nozzle tip

134,135 : 보조연료 공급관 136,137 : 재연소 연료의 회전134,135: auxiliary fuel supply pipe 136,137: reburn fuel rotation

141 : 제1유로 142 : 제2유로141: first euro 142: second euro

143 : 몸체 144 : 노즐 162 : 주화염공간 163 : 재순환공간 143: body 144: nozzle 162: main flame space 163: recirculation space

Claims (12)

중공형상인 연소로의 일측부에 설치되어 상기 연소로 내로 주연료를 공급하는 주연료 분사모듈; 및A main fuel injection module installed at one side of the combustion furnace having a hollow shape and supplying main fuel into the combustion furnace; And 상기 연소로의 외주면에 적어도 하나 이상으로 배치되어 상기 연소로 내부로 재연소 연료를 분사하는 재연소연료 분사모듈;을 포함하되,And a reburn fuel injection module disposed on at least one outer circumferential surface of the furnace to inject a reburn fuel into the furnace. 상기 재연소연료 분사모듈로부터 분사되는 재연소연료는 상기 연소로 내에 경사지게 공급됨으로써 상기 연소로 내에서 회전 궤적을 형성하여 순환하는 것을 특징으로 하는 연료 분사장치.The reburn fuel injected from the reburn fuel injection module is inclined into the combustion furnace to form a rotational trajectory in the combustion furnace to circulate. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 연소로는 원통형으로 이루어지고, 상기 재연소연료 분사모듈은 상기 연소로 외주면의 접선 방향과는 일정한 예각을 유지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 분사장치.The combustion furnace is made of a cylindrical, the fuel injection device characterized in that the reburn fuel injection module is configured to maintain a constant acute angle with the tangential direction of the outer peripheral surface of the combustion furnace. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 연소로의 단면은 다각형상으로 이루어지고, 상기 재연소연료 분사모듈은 상기 연소로의 벽면과는 일정한 예각을 유지하도록 구성되는 것을 특징으로 하 는 연료 분사장치.The cross section of the combustion furnace is made of a polygonal shape, wherein the reburn fuel injection module is configured to maintain a constant acute angle with the wall surface of the furnace. 제 2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 재연소연료 분사모듈은 몸체, 및 상기 몸체와 연결되는 노즐로 구성되되, 상기 노즐 내부의 유로로부터 토출되는 연료는 상기 연소로 외주면의 접선 방향과는 일정한 예각을 유지할 수 있게 분사되는 것을 특징으로 하는 연료 분사장치.The reburn fuel injection module is composed of a body and a nozzle connected to the body, wherein the fuel discharged from the flow path inside the nozzle is injected to maintain a constant acute angle with the tangential direction of the outer peripheral surface of the combustion furnace Fuel injector made. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 재연소연료 분사모듈은 상기 연소로의 외주면 상에서 일정간격을 유지함으로써 대칭적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 분사장치.The reburn fuel injection module is characterized in that the fuel injection device is formed symmetrically by maintaining a predetermined interval on the outer peripheral surface of the combustion furnace. 중공 형상의 연소로;Hollow furnace; 상기 연소로 내로 주연료를 공급하는 주연료 분사모듈;A main fuel injection module for supplying main fuel into the combustion furnace; 상기 연소로의 외주면에 적어도 하나 이상으로 배치되어 상기 연소로 내부로 재연소 연료를 분사하는 재연소연료 분사모듈; 및A reburn fuel injection module disposed on at least one outer circumferential surface of the furnace to inject reburn fuel into the furnace; And 연료탱크로부터 상기 주연료 분사모듈 및 상기 재연소연료 분사모듈로 연료 를 분배하는 연료분배장치를 포함하고,A fuel distribution device for distributing fuel from a fuel tank to the main fuel injection module and the reburn fuel injection module, 상기 재연소연료 분사모듈로부터 분사되는 재연소연료는 상기 연소로 내에 경사지게 공급됨으로써 상기 연소로 내에서 상기 재연소연료가 회전 궤적을 형성하는 것을 특징으로 하는 연소 시스템.The reburn fuel injected from the reburn fuel injection module is inclinedly supplied into the combustion furnace so that the reburn fuel forms a rotational trajectory within the combustion furnace. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 연료분배장치는 PID(Proportional Integral Derivative) 제어방식에 의해 공급되는 연료를 분배할 수 있는 것을 특징으로 하는 연소 시스템.The fuel distribution device is a combustion system, characterized in that for distributing the fuel supplied by the PID (Proportional Integral Derivative) control system. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 연소로는 원통형으로 이루어지고, 상기 재연소연료 분사모듈은 상기 연소로 외주면의 접선 방향과는 일정한 예각을 유지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 연소 시스템.The combustion furnace is made of a cylindrical shape, the recombustion fuel injection module is a combustion system, characterized in that to maintain a constant acute angle with the tangential direction of the outer peripheral surface of the combustion furnace. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 재연소연료 분사모듈로부터 방출되는 연료의 분사속도(V1)는 상기 연소로의 축방향으로 이동하는 연소연료의 평균속도(V2)보다 크게 설정되는 것을 특징 으로 하는 연소 시스템.The injection speed (V1) of the fuel discharged from the reburn fuel injection module is set to be larger than the average speed (V2) of the combustion fuel moving in the axial direction of the combustion furnace. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 재연소연료 분사모듈로부터 방출되는 재연소연료는 상기 연소로 내부의 전단에 형성된 주화염공간 주위를 계속적으로 순환하며 재순환공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 연소 시스템.The reburn fuel discharged from the reburn fuel injection module continuously circulates around the main flame space formed at the front end of the combustion furnace and forms a recirculation space. 제 10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 재연소연료 분사모듈로부터 방출되는 재연소연료의 양은 상기 연소로에 공급되는 전체연료의 10% 내지 20%의 범위에 해당하는 것을 특징으로 하는 연소 시스템.The amount of reburn fuel discharged from the reburn fuel injection module is in the range of 10% to 20% of the total fuel supplied to the furnace. 제 10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 재연소연료 분사모듈로부터 방출되는 재연소연료는 상기 연소로의 축방향을 기준으로 상기 연소로의 중앙 부분 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 연소 시스템.And the reburn fuel discharged from the reburn fuel injection module is disposed inside a central portion of the furnace based on the axial direction of the furnace.
KR1020090114115A 2009-11-24 2009-11-24 Fuel Injection Apparatus for Reburning and Burning System having the same KR101063977B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090114115A KR101063977B1 (en) 2009-11-24 2009-11-24 Fuel Injection Apparatus for Reburning and Burning System having the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090114115A KR101063977B1 (en) 2009-11-24 2009-11-24 Fuel Injection Apparatus for Reburning and Burning System having the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110057639A KR20110057639A (en) 2011-06-01
KR101063977B1 true KR101063977B1 (en) 2011-09-14

Family

ID=44393235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090114115A KR101063977B1 (en) 2009-11-24 2009-11-24 Fuel Injection Apparatus for Reburning and Burning System having the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101063977B1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101268913B1 (en) * 2012-11-05 2013-05-29 (주)플래닛 Device for generating plasma flame, and combustion facility comprising the same
WO2013191370A1 (en) * 2012-06-21 2013-12-27 (주)플래닛 Plasma flame torch, and combustion facility comprising same
KR101372939B1 (en) 2012-06-21 2014-03-19 (주)플래닛 Device for generating flame, incinerating facility therewith and gasification facility therewith
WO2017200337A1 (en) * 2016-05-20 2017-11-23 (주)그린사이언스 Plasma burner

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102102777B1 (en) * 2018-09-19 2020-04-22 한국생산기술연구원 Modular pressurized pure oxygen combustor and the method control the same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001132911A (en) 1999-11-09 2001-05-18 Nippon Steel Corp Method for blowing waste plastic for arc furnace and waste plastic combustion burner
JP2004162959A (en) 2002-11-11 2004-06-10 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Annular type spiral diffusion flame combustor
KR100689657B1 (en) 2006-01-10 2007-03-08 주식회사 지파이어 Air cooling burner device for high density fuels and operating method thereof
KR100751418B1 (en) 2007-02-08 2007-08-22 엘지전자 주식회사 Gas Burner and Heating device using the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001132911A (en) 1999-11-09 2001-05-18 Nippon Steel Corp Method for blowing waste plastic for arc furnace and waste plastic combustion burner
JP2004162959A (en) 2002-11-11 2004-06-10 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Annular type spiral diffusion flame combustor
KR100689657B1 (en) 2006-01-10 2007-03-08 주식회사 지파이어 Air cooling burner device for high density fuels and operating method thereof
KR100751418B1 (en) 2007-02-08 2007-08-22 엘지전자 주식회사 Gas Burner and Heating device using the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013191370A1 (en) * 2012-06-21 2013-12-27 (주)플래닛 Plasma flame torch, and combustion facility comprising same
KR101372939B1 (en) 2012-06-21 2014-03-19 (주)플래닛 Device for generating flame, incinerating facility therewith and gasification facility therewith
KR101268913B1 (en) * 2012-11-05 2013-05-29 (주)플래닛 Device for generating plasma flame, and combustion facility comprising the same
WO2017200337A1 (en) * 2016-05-20 2017-11-23 (주)그린사이언스 Plasma burner

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110057639A (en) 2011-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101992413B1 (en) Low NOx Burner
JP6466142B2 (en) Ultra-low nitrogen oxide combustion apparatus by internal recirculation of combustion gas and operation method thereof
KR101583509B1 (en) A Burner for generating reduced nitrogen oxide
KR100969857B1 (en) Apparatus For burning Fuel
KR101063977B1 (en) Fuel Injection Apparatus for Reburning and Burning System having the same
US7118721B2 (en) Method for treating emissions
US20070272201A1 (en) Combustion Apparatus and Combustion Method
US10760789B2 (en) Boiler and a method for NOx emission control from a boiler
KR101203189B1 (en) Burner for generating reduced nitrogen oxide through forced internal recirculation of flue gas
PL212230B1 (en) Low nox combustion
RU2195575C2 (en) Method of combustion with low noise level (versions)
KR100810033B1 (en) A pre-mixing burner device for exhaust gas recirculation
WO2010060213A1 (en) Combustion methods, apparatuses and systems
US7056478B1 (en) Emission treatment system
KR102115576B1 (en) Low NOx Burner
KR101730545B1 (en) Low NOx burner
JP3139978B2 (en) Gas turbine combustor
JP2009517626A (en) NOx-reduced coal combustion method and system using injection of heated nitrogen-containing gas
KR100786785B1 (en) A premixing burner for decreasing pollution
US6790031B2 (en) Fuel staging methods for low NOx tangential fired boiler operation
KR100955537B1 (en) Reburning System
Straitz III et al. Combat NOx with better burner design
KR102572047B1 (en) Burners and Burner Combustion Methods
KR101822997B1 (en) Low NOx burner
US8100064B2 (en) Fuel staging methods for low NOx tangential fired boiler operation

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140828

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150826

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160901

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170703

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180627

Year of fee payment: 8