KR101199261B1 - LOW NOx GAS/OIL OXYGEN BUNER WITH 2 STAGE PREMIXING CYLINDRICAL CHAMBER AND FLUE GAS RECIRCULATION - Google Patents

LOW NOx GAS/OIL OXYGEN BUNER WITH 2 STAGE PREMIXING CYLINDRICAL CHAMBER AND FLUE GAS RECIRCULATION Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A low-NOx oxygen combustor with a two-stage cylindrical premixing combustion pipe and an exhaust gas recirculation and jet function are provided to maintain stable combustion characteristics by controlling fuel-rich and fuel-lean mixing characteristics through the multi-stage jetting of oxygen and the change of the fuel jetting positions. CONSTITUTION: A low-NOx oxygen combustor comprises a two-stage cylindrical premixing combustion pipe(1) and an oxygen supply chamber(10). The two-stage cylindrical premixing combustion pipe comprises first and second cylindrical mixing pipes(2,3). The first mixing pipe burns after mixing fuel jetted from one end to the inside and firstly split and jetted oxygen in a fuel rich state. The second mixing pipe is stepped at an outlet of the first mixing pipe. The second mixing pipe completely burns after mixing the incomplete combustion gas jetted from the first mixing pipe and secondly split and jetted oxygen. The oxygen supply chamber surrounds the exterior of the two-stage cylindrical premixing combustion pipe and supplies the oxygen to the first and second mixing pipes while cooling the combustor or preheating the oxygen.

Description

2단 원통형 예혼합 연소관과 배가스 재순환 분사 기능을 갖는 저질소산화물 산소연소기{LOW NOx GAS/OIL OXYGEN BUNER WITH 2 STAGE PREMIXING CYLINDRICAL CHAMBER AND FLUE GAS RECIRCULATION}LOW NOx GAS / OIL OXYGEN BUNER WITH 2 STAGE PREMIXING CYLINDRICAL CHAMBER AND FLUE GAS RECIRCULATION}

본 발명은 보일러 및 공업로용 가스/액체연료 겸용 저질소산화물 산소연소기에 관한 것으로, 보다 자세하게는 저순도의 산소를 산화제로 이용하며, 2단 내부혼합형 연소기능을 통해서 화염온도 및 연소실 분위기 온도제어가 가능하면서도 질소산화물의 발생을 최소화할 수 있는 2단 원통형 예혼합 연소관이 구비된 저질소산화물 산소연소기에 관한 것이다.The present invention relates to a low nitrogen oxide oxygen burner for both gas and liquid fuel for boilers and industrial furnaces. More specifically, it uses low-purity oxygen as an oxidant and controls flame temperature and combustion chamber atmosphere temperature through a two-stage internal mixed combustion function. The present invention relates to a low nitrogen oxide oxy-combustor equipped with a two-stage cylindrical premixed combustion tube capable of minimizing the generation of nitrogen oxides.

일반적으로 저질소산화물 연소기는 고순도의 산소를 사용하거나, 산소분할 또는 연료분할 고속분사를 통해서 연료희박 및 연료과농 영역을 확장시켜 국부적 최고 화염온도를 저하시킬 수 있다.In general, a low nitrogen oxide combustor can reduce the local peak flame temperature by using high purity oxygen or by expanding fuel lean and fuel enrichment areas through oxygen splitting or high speed splitting of fuel.

종래 대부분의 저질소산화물 연소기는 연소실 내에 연료 또는 산화제(공기/산소) 다단분사 또는 고속 직분사를 통해 연료희박 및 연료과농 연소영역을 형성하여 국부적 최고 화염온도를 저하시킴으로써 질소산화물의 생성을 억제하는 방법을 이용하고 있다. Most conventional low nitrogen oxide combustors suppress the formation of nitrogen oxides by lowering the local maximum flame temperature by forming fuel lean and fuel-rich combustion zones through fuel or oxidant (air / oxygen) multistage injection or high-speed direct injection in the combustion chamber. The method is used.

따라서 저질소산화물 연소기의 화염 안정성 확보를 위해서는, 상기의 연료희박 및 연료과농 연소영역을 최적화하기 위한 연소기 구조설계, 즉 연료와 산화제의 혼합특성 제어를 위한 연료와 산화제의 분사유속, 연료와 산화제의 분사 분할비율 및 노즐출구 형상의 최적화가 요구된다. Therefore, in order to secure the flame stability of the low nitrogen oxide combustor, the combustor structure design for optimizing the fuel lean and the fuel and the concentrated combustion zone, that is, the injection flow rate of the fuel and the oxidant, the fuel and the oxidant Optimization of injection split ratio and nozzle exit shape is required.

그런데, 기존의 실제로 적용되고 있는 보일러나 공업로 등의 열설비의 경우 연소실의 체적 및 형상에 따라 연소실 내 유동특성이 상이하기 때문에, 상기의 기준에 의해 설계된 연소기의 구조 및 운전특성이 달라질 수 있음으로 해서 범용의 저질소산화물 연소기 설계는 극히 제한적일 수밖에 없다.By the way, in the case of existing thermal facilities such as boilers or industrial furnaces, because the flow characteristics in the combustion chamber are different depending on the volume and shape of the combustion chamber, the structure and operation characteristics of the combustor designed according to the above criteria may be different. Therefore, the design of a general purpose low nitrogen oxide combustor is extremely limited.

특히, 연료/산화제 직분사 연소방식의 경우에는 설비의 초기 운전과정에서 발생하는 비교적 저온의 연소실 분위기에서는 화염의 불안정 및 불완전 연소 등이 초래되어 안전운전 및 설비효율을 저해하는 문제점이 있다.In particular, in the case of the fuel / oxidant direct injection combustion method, there is a problem that the instability and incomplete combustion of the flame are caused in a relatively low temperature combustion chamber atmosphere generated during the initial operation of the facility, thereby impairing safe operation and facility efficiency.

이에 따라 종래에는 보일러용 연소기와 공업로용 연소기가 차별화되어 독립적으로 설계되어 사용되어 왔을 뿐만 아니라, 동일한 열설비 형식에 대해서도 연소기 구조에 따라 다양한 형상으로 설계된 연소기가 적용되어 오고 있는 실정이다.Accordingly, conventionally, a boiler combustor and an industrial furnace combustor have been differentiated and used independently, and a combustor designed in various shapes according to the combustor structure has been applied to the same type of thermal equipment.

본 발명은 상기 종래의 저질소산화물 연소기에서 지적되고 있는 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 다단 예혼합 연소 기능과 연소가스 재순환 분사기능에 의해 저순도의 산소(산소순도 90%, 질소함량 3～5%)를 산화제로 이용하여 화염온도와 연소실 분위기 온도제어가 가능한 2단 원통형 예혼합 연소관 및 배가스 재순환분사 기능을 갖는 저질소산화물 산소연소기를 제공하는데 목적을 두고 있다.The present invention has been made to solve the problems pointed out in the conventional low nitrogen oxide combustor, by using a multi-stage premixed combustion function and combustion gas recirculation injection function of low purity oxygen (oxygen purity 90%, nitrogen content 3 ~ 5%) is used as an oxidant to provide a low-soil oxide oxygen combustor with a two-stage cylindrical premixed combustion tube and flue gas recirculation injection that can control flame temperature and combustion chamber atmosphere temperature.

본 발명의 다른 목적은 특히 공업로와 같이 설비의 개구부를 통한 외부 공기의 침투에 의해 질소가 다량으로 존재하는 연소실 분위기의 경우에도 질소산화물의 발생을 최소화할 수 있음과 아울러 보일러나 공업로 등의 열설비의 연소실 형상에 무관하게 완만하고 안정적인 연소화염을 유지할 수 있는 보일러 및 공업로용 가스/액체연료 겸용 저질산화물 산소연소기를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to minimize the generation of nitrogen oxides, even in the case of a combustion chamber atmosphere in which a large amount of nitrogen is caused by the infiltration of external air through the opening of the facility, such as an industrial furnace, It is to provide a low nitrogen oxide oxy-combustor for gas and liquid fuel for boilers and industrial furnaces that can maintain a gentle and stable combustion flame regardless of the shape of the combustion chamber of the thermal facility.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위한 기술적 방편으로, 종래의 연소실내 연료/산화제 동축 직분사 방식이나 원주방향 독립 다중 직분사 방식 또는 이들 두 방식을 혼용한 다단 직분사 방식과는 달리 연소기 내에 원통형 연료/산소 혼합관이 일체화된 2단 원통형 예혼합 분리 분사 방식을 채택하는 것을 일차적인 기술적 특징으로 하고 있다.The present invention is a technical means for achieving the above object, in contrast to the conventional combustion chamber fuel / oxidant coaxial direct injection method, or circumferential independent multiple direct injection method or a multi-stage direct injection method using a combination of the two cylinders in the combustor The primary technical feature is to adopt a two-stage cylindrical premixed separation injection system in which the fuel / oxygen mixture tube is integrated.

본 발명의 저질소산화물 산소연소기는, 일측단부로부터 내부로 분사되는 연료와 1차 분할 분사되는 산소가 연료과잉 상태로 혼합되어 연소되는 원통형의 1차 혼합관과 1차 혼합관의 출구측에 단턱지게 확개 연결되어 1차 혼합관으로부터의 불완전 연소가스와 2차 분할 분사되는 산소가 혼합되어 완전연소가 이루어지도록 하는 원통형의 2차 혼합관으로 이루어지는 2단 원통형 예혼합 연소관; 상기 2단 원통형 예혼합 연소관의 외주면을 감싸는 밀폐구조로서 연소기의 냉각 또는 산소의 예열과 함께 상기 1차 혼합관과 2차 혼합관으로 산소를 각각 분할 공급하는 산소공급실; 상기 산소공급실의 외주면으로부터 원주방향으로 연장된 연소기 플랜지상에 형성된 재순환 연소배가스 분사노즐; 상기 연소기 플랜지의 배면과 산소공급실의 외면에 접하여 형성되는 밀폐구조로서 상기 연소배가스 분사노즐로 재순환 연소배가스를 공급하는 재순환 연소배가스 공급실을 포함하여 구성된다.The low nitrogen oxide oxygen burner of the present invention is stepped on the outlet side of a cylindrical primary mixing tube and primary mixing tube in which fuel injected into the interior from one side end and oxygen injected into the primary portion are mixed and burned in an excess fuel state. A two-stage cylindrical premixed combustion tube consisting of a cylindrical secondary mixing tube which is forcibly connected to the incomplete combustion gas from the primary mixing tube and the oxygen which is injected into the secondary part to complete combustion; An oxygen supply chamber for enclosing the outer circumferential surface of the two-stage cylindrical premixed combustion tube and separately supplying oxygen to the primary mixing tube and the secondary mixing tube together with cooling of the combustor or preheating of oxygen; A recycle combustion exhaust gas injection nozzle formed on a combustor flange circumferentially extending from an outer circumferential surface of the oxygen supply chamber; A closed structure formed in contact with the rear surface of the combustor flange and the outer surface of the oxygen supply chamber is configured to include a recycle combustion exhaust gas supply chamber for supplying the recycle combustion exhaust gas to the combustion exhaust gas injection nozzle.

상기 2단 원통형 예혼합 연소관의 1차 혼합관과 2차 혼합관의 동일 단면 원주면을 따라서는 접선방향 내향분사형 산소노즐이 각각 형성된다. 이때, 1차 혼합관과 2차 혼합관의 내부 연소영역으로 산소를 분사하는 각 산소노즐은 2단 원통형 예혼합 연소관의 동일 단면 원주상에 등간격을 유지한 채 다수 개가 관통형성된다. Tangentially inwardly injected oxygen nozzles are formed along the same circumferential circumferential surface of the primary and secondary mixing tubes of the two-stage cylindrical premixed combustion tube. At this time, a plurality of oxygen nozzles for injecting oxygen into the internal combustion region of the primary mixing tube and the secondary mixing tube are formed through a plurality of the oxygen nozzles while maintaining equal intervals on the same circumference of the two-stage cylindrical premixed combustion tube.

상기 1차 혼합관의 단부에는 화염감지기가 구비된 점화감지판이 장착되고, 그 점화감지판의 중앙에 연료공급관이 분리가능하게 장착되어 1차 혼합관 내부로 연료의 공급이 이루어지도록 한다. 이때, 상기 연료공급관은 점화감지판의 중앙에 나사결합 등에 의해 체결됨에 있어 1차 혼합관 내부로의 인입길이에 대한 조절이 가능하도록 구성되어, 1차 혼합관 내에서 연소기 중심축 방향으로 연료노즐과 산소노즐의 상대적인 위치변경이 가능하게 된다.An ignition detection plate equipped with a flame detector is mounted at an end of the primary mixing pipe, and a fuel supply pipe is detachably mounted at the center of the ignition detection plate so that fuel is supplied into the primary mixing pipe. At this time, the fuel supply pipe is fastened by screwing in the center of the ignition sensing plate, and is configured to be able to adjust the length of the inlet to the inside of the primary mixing pipe. The relative position of the oxygen nozzle can be changed.

한편, 상기 2단 원통형 예혼합 연소관의 출구단에는 교축비를 달리하는 교축형 분사노즐이 교체가능하게 장착된다.On the other hand, the outlet stage of the two-stage cylindrical premixed combustion tube is mounted to replace the throttling injection nozzles having a different throttling ratio.

본 발명에 따른 2단 원통형 예혼합 분리 분사 및 배가스 재순환분사 기능을 갖는 저질소산화물 산소연소기는, 종래의 동축분사 방식이나 다단 직분사 방식의 연소기와는 달리 2단 예혼합 연소관을 이용한 산소의 다단분사와 연료 분사위치의 변경을 통해 연료과농 및 연료희박 혼합특성을 인위적으로 제어하여 안정적인 연소특성을 유지함과 아울러 화염온도의 국부적 고온발생을 억제함으로써 질소산화물 (NOx) 발생량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.The low nitrogen oxide oxygen burner having a two-stage cylindrical premixed separation injection and flue gas recirculation injection function according to the present invention is different from the conventional coaxial or multistage direct injection type combustor. By altering the injection and fuel injection positions, it is possible to artificially control the mixture of fuel and concentrate and lean fuel to maintain stable combustion characteristics and to minimize the generation of NOx by suppressing the local high temperature generation of flame temperature. have.

또한 본 발명의 산소연소기는 산소공급실이 2단 원통형 예혼합 연소관의 외주면에 형성되어 연소기, 화염감지기 및 연료공급관에 대한 냉각기능을 수행함으로써 이들 기기들에 대한 과열을 방지하는 한편으로 산소공급실 내부의 산소에 대한 예열이 이루어지도록 하고, 또한 사용연료에 따라 연료공급관과 연료노즐을 변경하여 사용할 수 있는 효과가 있다.In addition, the oxygen burner of the present invention is formed on the outer peripheral surface of the two-stage cylindrical premixed combustion tube to perform the cooling function for the combustor, flame detector and fuel supply pipe to prevent overheating of these devices while the inside of the oxygen supply chamber It is possible to preheat the oxygen, and also to change the fuel supply pipe and the fuel nozzle according to the fuel used.

그리고, 본 발명의 산소연소기에서는 산소공급실에서 예열된 산소를 분사함으로써 제한된 공간을 갖는 1차 및 2차 혼합관 내에서 액체연료의 기화율을 향상시킬 수 있고, 기체연료의 혼합기 온도의 상승을 도모하여 화염안정성 및 연료효율의 개선을 이룰 수 있다.In the oxygen burner of the present invention, the vaporization rate of the liquid fuel in the primary and secondary mixing tubes having a limited space can be improved by injecting the preheated oxygen in the oxygen supply chamber, and the temperature of the gas fuel mixer is increased. This can achieve improved flame stability and fuel efficiency.

이에 더하여, 본 발명에서는 연소기 운전 전에는 연소실내 잔류가스 퍼지용 공기분사 기능을 수행하고, 정상 운전중에는 연소배가스를 재순환하여 분사할 수 있는 기능을 발휘함에 따라 연소실 온도제어가 가능한 공업로 및 보일러용 가스/액체연료 겸용 저질소산화물 산소연소기로서 활용될 수 있다.In addition, in the present invention, the gas for industrial furnaces and boilers capable of controlling the combustion chamber temperature by performing the air injection function for purging residual gas in the combustion chamber before the combustor operation and recycling and injecting the combustion exhaust gas during the normal operation. It can be utilized as a liquid nitrogen / low nitrogen oxide oxygen burner.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 산소연소기의 일부절결 사시도이다.
도2는 도1의 산소연소기에 대한 종단면도이다.
도3은 도2의 좌측면도이다.
도4는 도2의 우측면도이다.1 is a partially cutaway perspective view of an oxygen burner according to an embodiment of the present invention.
2 is a longitudinal cross-sectional view of the oxygen burner of FIG.
3 is a left side view of FIG.
4 is a right side view of FIG.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도1은 본 발명의 일실시예 산소연소기의 일부절결 사시도이고, 도2는 도1의 산소연소기에 대한 종단면도이며, 도3과 도4는 각각 도2의 산소연소기에 대한 좌측면도 및 우측면도이다.First, Figure 1 is a partially cutaway perspective view of an oxygen burner of one embodiment of the present invention, Figure 2 is a longitudinal sectional view of the oxygen burner of Figure 1, Figure 3 and Figure 4 is a left side view of the oxygen burner of Figure 2 and Right side view.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 산소연소기에서 2단 원통형 예혼합 연소관(1)은 원통체 형상의 1차 혼합관(2)과 1차 혼합관(1)의 출구측에 단턱지게 일체로 확개 연장된 원통형의 2차 혼합관(3)으로 구성된다.As shown, in the oxygen burner according to the present invention, the two-stage cylindrical premixed combustion tube 1 is integrally expanded to the outlet side of the cylindrical primary mixing tube 2 and the primary mixing tube 1 integrally. It consists of an elongated cylindrical secondary mixing tube (3).

이때, 상기 1차 혼합관(2)의 길이는 1차 혼합관(2)의 직경보다 크고, 2차 혼합관(3)의 직경은 1차 혼합관(2)의 직경보다 크게 유지되도록 설계된다.At this time, the length of the primary mixing tube (2) is designed to be larger than the diameter of the primary mixing tube (2), the diameter of the secondary mixing tube (3) is maintained larger than the diameter of the primary mixing tube (2). .

상기 1차 혼합관(2)의 일측(도면상에서는 좌측)에는 기밀성이 유지되도록 하는 원판상의 점화감지판(4)이 분리가능하게 장착되며, 그 점화감지판(4)의 중앙을 중심으로 반경방향으로 대칭되는 양편 상에 점화용 버너(5)와 화염감지기(6)가 형성되고, 점화감지판(4)의 중앙으로는 연료공급관(7)이 그 인입길이에 대한 조절이 가능하도록 장착된다. 상기 연료공급관(7)의 자유단부측에는 연료노즐 (8)이 나사결합에 의해 분리가능하게 장착되어 사용연료에 따라 그에 대응되는 형상을 갖는 연료로즐로의 교체 조립이 가능하도록 한다. One side (the left side in the drawing) of the primary mixing pipe 2 is detachably mounted with a disc-shaped ignition detecting plate 4 to maintain airtightness, and radially around the center of the ignition detecting plate 4. The ignition burner 5 and the flame detector 6 are formed on both sides symmetrically, and the fuel supply pipe 7 is mounted in the center of the ignition detection plate 4 so as to be able to adjust the inlet length. The fuel nozzle 8 is detachably mounted on the free end side of the fuel supply pipe 7 by screwing to enable replacement assembly of a fuel nozzle having a shape corresponding to the fuel used.

한편, 외부의 산소공급장치(도면 미도시)와 연결된 산소 공급관(9)이 구비된 산소공급실(10)은 일측단부가 1차 혼합관(2)의 입구측(도면상 좌측) 외주면상에 용접에 의해서 접합되는 한편 타측단부는 2차 혼합관(3)의 외주면상에 역시 용접을 통해서 접합되어 결과적으로 산소공급실(10)은 밀폐상태로 된다.Meanwhile, an oxygen supply chamber 10 having an oxygen supply pipe 9 connected to an external oxygen supply device (not shown) is welded on the inlet side (left side in the drawing) of the primary mixing pipe 2 at one end thereof. While the other end is joined by welding on the outer circumferential surface of the secondary mixing pipe 3 as a result, the oxygen supply chamber 10 is closed.

상기 1차 혼합관(2)은 상기 점화감지판(4)에 근접한 위치의 동일 단면 원주상에 등 간격으로 복수 개의 접선방향 내향분사형 1차 산소노즐(11)이 형성되어 산소공급실(9)의 산소를 1차 혼합관(2)으로 분할 분사한다.The primary mixing pipe 2 is formed with a plurality of tangential inwardly injection primary oxygen nozzles 11 at equal intervals on the same circumferential circumference of the position close to the ignition sensing plate 4, so that the oxygen supply chamber 9 Oxygen is divided and injected into the primary mixing pipe (2).

그리고, 상기 2차 혼합관(3)의 입구측 원주상 단면을 따라서 복수 개의 접선방향 내향분사형 2차 산소노즐(12)이 등 간격으로 관통형성되어 산소공급실(10)로부터의 산소를 2차 혼합관(3)으로 분할 분사하도록 구성된다. A plurality of tangentially inwardly injected secondary oxygen nozzles 12 are formed at equal intervals along the inlet-side circumferential cross section of the secondary mixing tube 3 to secondaryly mix oxygen from the oxygen supply chamber 10. And dividedly sprayed into the tube (3).

상기 산소공급실(10)의 확개원통부 외주면상에는 복수 개의 재순환 연소배가스(또는 퍼지용 공기) 분사노즐(13)이 원주방향을 따라 형성된 환상의 연소기 플랜지(14)가 형성되고, 상기 연소기 플랜지(14)의 배면과 산소공급실(10)의 외측으로는 재순환 연소배가스(또는 퍼지용 공기) 공급관(15)이 구비된 재순환 연소배가스(또는 퍼지용 공기) 공급실(16)이 형성되어 상기 재순환 연소가스 분사노즐(12)로 재순환 연소배가스를 공급하게 된다. On the outer circumferential surface of the expansion cylinder 10 of the oxygen supply chamber 10, an annular combustor flange 14 having a plurality of recirculating combustion exhaust gas (or purge air) injection nozzles 13 is formed along the circumferential direction, and the combustor flange 14 ) And a combustion flue gas (or purge air) supply chamber 16 having a recycle combustion flue gas (or purge air) supply pipe 15 is formed at the back of the back and the oxygen supply chamber 10 to inject the recycle flue gas. The recycle combustion flue gas is supplied to the nozzle 12.

이때, "ㄱ"자형 단면을 이루는 재순환 연소배가스 공급실(16) 몸체의 수직 단부는 산소공급실(10)의 외주면상에 그리고 수평단부는 연소기 플랜지(14)의 배면상에 각각 용접마감되어 도넛형태의 밀폐공간부를 형성하게 된다.At this time, the vertical end of the body of the recycle combustion flue gas supply chamber 16 having a "a" shaped cross section is welded on the outer circumferential surface of the oxygen supply chamber 10 and the horizontal end is welded on the rear surface of the combustor flange 14 to form a donut shape. The sealed space is formed.

상기 2차 혼합관(3)의 출구단에는 교축비가 2:1 이하이고, 탈부착이 가능한 교축형 분사노즐(17)이 설치된다.At the outlet end of the secondary mixing pipe 3, a throttling jet nozzle 17 having a throttling ratio of 2: 1 or less and detachable is provided.

이와 같이 구성된 본 발명의 산소연소기에서 연료와 산소의 혼합비는 상기 1차 혼합관(2) 영역과 2차 혼합관(3) 영역에서 달라지게 된다. 즉, 상기 1차 혼합관(2)에서는 연료과농 혼합비가 형성되는 반면에 상기 2차 혼합관(3)에서는 연료희박 혼합비가 형성되어 2단 원통형 예혼합 연소관(1)을 통하여 저질소산화물 다단 연소가 확실하게 이루어지게 된다.In the oxygen burner of the present invention configured as described above, the mixing ratio of fuel and oxygen is varied in the primary mixing tube 2 region and the secondary mixing tube 3 region. That is, the fuel mixture is concentrated in the primary mixing tube (2), while the fuel lean mixing ratio is formed in the secondary mixing tube (3), so that low-nitrogen oxide multistage combustion is carried out through the two-stage cylindrical premixed combustion tube (1). Will be made sure.

한편, 상기 1차 산소노즐(11)과 2차 산소노즐(12)의 접선방향 분사각도를 조정하하게 되면, 1차 혼합관(2) 및 2차 혼합관(3)에서의 혼합특성을 제어할 수 있다.On the other hand, when the tangential injection angles of the primary oxygen nozzle 11 and the secondary oxygen nozzle 12 are adjusted, the mixing characteristics of the primary mixing tube 2 and the secondary mixing tube 3 are controlled. can do.

또한, 상기 1차 혼합관(2) 내부로 인입된 연료공급관(7)의 인입길이를 조정하게 되면 연료노즐(8)과 1차 산소노즐(11)과의 상대적인 위치의 변경이 이루어지게 됨으로써 상기 1차 혼합관(2) 내부 영역에서 연료와 1차 산소의 혼합특성을 변화시킬 수 있다.In addition, when the inlet length of the fuel supply pipe 7 drawn into the primary mixing pipe 2 is adjusted, the relative position of the fuel nozzle 8 and the primary oxygen nozzle 11 is changed to thereby change the position. The mixing characteristics of the fuel and the primary oxygen in the region inside the primary mixing tube 2 can be changed.

이에 더하여, 상기 2차 혼합관(3)의 출구단에 형성된 교축형 분사노즐(17)의 교축비를 변경하여 분사유속과 상기 1차 혼합관(2) 및 2차 혼합관(3)에서의 혼합특성을 개선함으로써 전반적인 화염특성을 제어할 수 있다.In addition, by changing the throttling ratio of the throttling injection nozzle 17 formed at the outlet end of the secondary mixing pipe 3, the injection flow rate and the primary mixing pipe 2 and the secondary mixing pipe 3 By improving the mixing characteristics, the overall flame characteristics can be controlled.

한편, 본 발명의 산소연소기에서는 2단 원통형 예혼합 연소관(1)의 외주면 거의 전체 영역에 걸쳐 산소공급실(10)이 직접 접촉상태를 이루며 형성되어 있음에 따라, 이로부터 공급되는 산소의 예열이 이루어져서 연소효율 및 에너지 절감을 도모할 수 있다. 또한 1차 산소노즐(11)로부터 공급되는 산소는 상기 점화감지판 (4)에 부설된 화염감지기(6)와 연료공급관(7)과 접촉하여 이들 부재의 과열을 방지하게 된다.On the other hand, in the oxygen burner of the present invention, as the oxygen supply chamber 10 is formed in direct contact over almost the entire outer circumferential surface of the two-stage cylindrical premixed combustion tube 1, the preheating of oxygen supplied therefrom is made. Combustion efficiency and energy saving can be aimed at. In addition, oxygen supplied from the primary oxygen nozzle 11 is in contact with the flame detector 6 and the fuel supply pipe 7 attached to the ignition sensing plate 4 to prevent overheating of these members.

본 발명의 산소연소기에서는 상기 연소기 플랜지(14)상에 형성된 재순환 연소배가스(또는 퍼지용 공기) 분사노즐(13)을 통해서 통상의 산소연소기에서는 취급되지 않는 연소배가스 재순환 분사기능을 수행하게 된다.In the oxygen combustor of the present invention, a combustion flue gas recirculation injection function which is not handled in a normal oxygen combustor is performed through a recycle combustion flue gas (or purge air) injection nozzle 13 formed on the combustor flange 14.

그 외의 본 발명 산소연소기를 가동함에 있어, 연료량, 산소량, 공기량 및 공급압력 등의 조절은 통상의 유량조절밸브나 댐퍼 및 압력조정기를 통해서 이루어진다.In the operation of the oxygen combustor of the present invention, the fuel amount, the oxygen amount, the air amount, the supply pressure, and the like are controlled through a conventional flow control valve, a damper, and a pressure regulator.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명의 구성과 동작 등에 대하여 설명을 행하였는바, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시예 및 도면에 한정되는 것이 아니라, 후술되는 특허청구범위의 기재로로부터 파악되는 기술적 사상의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 해당 기술분야의 통상의 기술자에 의해 다양하게 수정 또는 변경되어 실시될 수 있을 것이다.
In the above, the configuration and operation of the present invention have been described with reference to the preferred embodiments of the present invention. However, the technical scope of the present invention is not limited to the above embodiments and drawings. Various modifications or changes may be made by those skilled in the art without departing from the scope of the technical idea that is understood.

1. 2단 원통형 예혼합 연소관
2. 1차 혼합관
3. 2차 혼합관
4. 점화감지판
5. 점화용 버너
6. 화염감지기
7. 연료공급관
8. 연료노즐
9. 산소공급관
10. 산소공급실
11. 1차 산소노즐
12. 2차 산소노즐
13. 재순환 연소배가스 분사노즐
14. 연소기 플랜지
15. 재순환 연소배가스 공급관
16. 재순환 연소배가스 공급실
17. 교축형 분사노즐1. Two stage cylindrical premixed combustion tube
2. Primary mixing tube
3. Secondary mixing tube
4. Ignition sensor
5. Ignition Burner
6. Flame Detector
7. Fuel supply pipe
8. Fuel nozzle
9. Oxygen supply pipe
10. Oxygen Supply Room
11. Primary oxygen nozzle
12. Second oxygen nozzle
13. Recirculating flue gas injection nozzle
14. Combustor Flange
15. Recycled flue gas supply pipe
16. Recycled flue gas supply room
17. Injection nozzle

Claims (7)

일측 단부로부터 내부로 분사되는 연료와 1차 분할 분사되는 산소가 연료과잉 상태로 혼합되어 연소되는 원통형의 1차 혼합관과, 1차 혼합관의 출구측에 단턱지게 확개 연장되어 1차 혼합관으로부터의 불완전 연소가스와 2차 분할 분사되는 산소가 혼합되어 완전연소가 이루어지도록 하는 원통형의 2차 혼합관으로 이루어지는 2단 원통형 예혼합 연소관; 상기 2단 원통형 혼합관의 외주면을 감싸는 밀폐구조로서 연소기의 냉각 또는 산소의 예열과 함께 상기 1차 혼합관과 2차 혼합관으로 산소를 각각 분할 공급하는 산소공급실을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 2단 원통형 예혼합 연소관과 배가스 재순환 분사 기능을 갖는 저질소산화물 산소연소기.From the one end, the fuel injected into the interior and the oxygen divided into the primary injection is mixed with the fuel in a state of combustion, and the cylindrical primary mixing tube and the expansion of the primary mixing tube is extended and extended from the primary mixing tube A two-stage cylindrical premixed combustion tube consisting of a cylindrical secondary mixing tube for mixing the incomplete combustion gas and the oxygen of the secondary split injection to complete combustion; An airtight structure surrounding the outer circumferential surface of the two-stage cylindrical mixing tube, comprising an oxygen supply chamber for separately supplying oxygen to the primary mixing tube and the secondary mixing tube together with cooling of the combustor or preheating of oxygen. Low nitrogen oxide oxygen burner with cylindrical premixed combustion tube and flue gas recirculation injection. 제1항에 있어서, 상기 1차 혼합관과 2차 혼합관의 동일 단면 원주 상에는 각각 일정한 간격으로 복수 개의 접선방향 내향분사형 산소노즐이 형성되는 것을 특징으로 하는 2단 원통형 예혼합 연소관과 배가스 재순환 분사 기능을 갖는 저질소산화물 산소연소기.The two-stage cylindrical premixed combustion tube and exhaust gas recirculation injection are formed on the same circumference circumference of the primary mixing tube and the secondary mixing tube, respectively. Low nitrogen oxide oxygen burner having a function. 제1항에 있어서,상기 산소공급실의 외주면 상에 원주방향으로 연소기 플랜지가 장착되어 이에 재순환 연소배가스 분사노즐이 형성되고, 상기 연소기 플랜지의 배면과 산소공급실의 외면에 접하여 상기 연소배가스 분사노즐로 재순환 연소배가스를 공급하는 재순환 연소배가스 공급실이 구비됨을 특징으로 하는 2단 원통형 예혼합 연소관과 배가스 재순환 분사기능을 갖는 저질소산화물 산소연소기. According to claim 1, Combustor flange is mounted in the circumferential direction on the outer circumferential surface of the oxygen supply chamber to form a recirculation combustion exhaust gas injection nozzle, recirculated to the combustion exhaust gas injection nozzle in contact with the back surface of the combustor flange and the outer surface of the oxygen supply chamber. Low nitrogen oxide oxygen combustion apparatus having a two-stage cylindrical premixed combustion tube and exhaust gas recirculation injection characterized in that the recirculation combustion exhaust gas supply chamber for supplying the combustion exhaust gas. 제1항에 있어서, 상기 2차 혼합관의 출구단은 교축비를 달리하는 교축형 분사노즐의 교체장착이 가능하도록 구성됨을 특징으로 하는 2단 원통형 예혼합 연소관과 배가스 재순환 분사기능을 갖는 저질소산화물 산소연소기. According to claim 1, wherein the outlet end of the secondary mixing tube is a low nitrogen having a two-stage cylindrical premixed combustion tube and exhaust gas recirculation injection function characterized in that it is configured to replace the throttling injection nozzle having a different throttling ratio. Oxygen Oxygen Combustor. 제1항에 있어서, 상기 1차 혼합관의 길이는 1차 혼합관의 직경보다 크고, 2차 혼합관의 직경은 1차 혼합관의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 2단 원통형 예혼합 연소관과 배가스 재순환 분사기능을 갖는 저질소산화물 산소연소기.According to claim 1, wherein the length of the primary mixing tube is larger than the diameter of the primary mixing tube, the diameter of the secondary mixing tube is a two-stage cylindrical premixed combustion tube and exhaust gas, characterized in that larger than the diameter of the primary mixing tube. Low nitrogen oxide oxygen burner with recirculation injection. 제1항에 있어서, 상기 1차 혼합관의 내부에는 사용연료에 따라 교체장착이 가능한 연료공급관과 연료노즐이 구비되는 것을 특징으로 하는 2단 원통형 예혼합 연소관과 배가스 재순환 분사기능을 갖는 저질소산화물 산소연소기. According to claim 1, wherein the inside of the primary mixing pipe is provided with a fuel supply pipe and a fuel nozzle which can be replaced and mounted according to the fuel used, the two-stage cylindrical premixed combustion tube and the low nitrogen oxide having the exhaust gas recycle injection function Oxygen burner. 제6항에 있어서, 상기 연료공급관은 1차 혼합관 내로의 인입길이 조정이 가능하도록 구성됨을 특징으로 하는2단 원통형 예혼합 연소관과 배가스 재순환 분사기능을 갖는 저질소산화물 산소연소기.

7. The low nitrogen oxide oxygen burner according to claim 6, wherein the fuel supply pipe is configured to adjust the length of inlet into the primary mixing pipe.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108916865A (en) * 2018-09-12 2018-11-30 南京博纳能源环保科技有限公司 A kind of low nitrogen gas burner

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10300018A (en) 1997-04-23 1998-11-13 Osaka Gas Co Ltd Low nox burner
KR100820227B1 (en) 2007-01-09 2008-04-07 한국에너지기술연구원 Low nox variable flame oxy-fuel burner
KR100886228B1 (en) 2007-10-30 2009-03-02 한국에너지기술연구원 Eccentric jet type low nox oxyfuel burner

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10300018A (en) 1997-04-23 1998-11-13 Osaka Gas Co Ltd Low nox burner
KR100820227B1 (en) 2007-01-09 2008-04-07 한국에너지기술연구원 Low nox variable flame oxy-fuel burner
KR100886228B1 (en) 2007-10-30 2009-03-02 한국에너지기술연구원 Eccentric jet type low nox oxyfuel burner

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108916865A (en) * 2018-09-12 2018-11-30 南京博纳能源环保科技有限公司 A kind of low nitrogen gas burner
CN108916865B (en) * 2018-09-12 2024-05-03 南京博纳能源环保科技有限公司 Low-nitrogen gas burner

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