KR101236689B1 - Low nitrogen oxide burner - Google Patents

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KR101236689B1
KR101236689B1 KR1020120073286A KR20120073286A KR101236689B1 KR 101236689 B1 KR101236689 B1 KR 101236689B1 KR 1020120073286 A KR1020120073286 A KR 1020120073286A KR 20120073286 A KR20120073286 A KR 20120073286A KR 101236689 B1 KR101236689 B1 KR 101236689B1
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이종태
박재언
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주식회사 수국
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Abstract

PURPOSE: A low NOx(Nitrogen Oxide) burner is provided to reduce the discharged amount of NOx by maximizing the surface area of flame with multiple flame guide parts. CONSTITUTION: A low NOx burner(1000) comprises a burner body(1100) and multiple flame guide parts(1200). The burner body has an air feeding passage(1110) and is mounted on a burner mounting hole(2100) of a combustion chamber. The flame guide parts are connected to the air feeding passage; guide flame to a combustion chamber; and are adjacently arranged to each other in order to form a circumference. The flame guide part comprises a tube(1210), a fuel supply pipe(1220), a diffuser(1230), and multiple fuel nozzles(1240).

Description

저녹스형 버너 {LOW NITROGEN OXIDE BURNER}Low Knox Burner {LOW NITROGEN OXIDE BURNER}

본 발명은 가스용 버너에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 질소산화물의 생성을 저감할 수 있는 저녹스형 버너에 관한 것이다.The present invention relates to a gas burner, and more particularly to a low-nox burner capable of reducing the production of nitrogen oxides.

일반적으로 질소산화물은 연료에 존재하는 화학적으로 결합된 질소성분이 연소과정에서 산화되어 생성되는 퓨얼 녹스(Fuel NOx)와, 연소용 공기중의 질소가 고온에서 유리되어 연소용 공기중의 질소 분자를 산화시켜 생성하는 써말 녹스(Thermal NOx)와, 탄화수소계열의 화석 연료가 고농도 상태로 고온 영역에 노출되었을 때 급속히 생성되는 프롬프트 녹스(Prompt NOx) 등으로 구분된다.In general, nitrogen oxides are produced by fuel NOx produced by the oxidation of chemically bound nitrogen components in the fuel during combustion, and nitrogen in the combustion air is released at high temperature to remove nitrogen molecules in the combustion air. Thermal NOx produced by oxidation, and prompt NOx produced rapidly when hydrocarbon-based fossil fuel is exposed to high temperature in high concentration state.

이러한 질소 산화물 중에서 특히, 퓨얼 녹스는 연소기술에 의해 제어될 수 없고, 이에 따라 저녹스형 버너는 써말 녹스와 프롬프트 녹스의 두 가지 질소산화물의 생성을 방지하는데 그 기술적 과제를 가지고 있다.Among these nitrogen oxides, in particular, the fuel rusty can not be controlled by the combustion technology, and therefore, the low-nox burner has a technical problem in preventing the formation of two nitrogen oxides, thermal and prompt knox.

종래의 저녹스형 버너에는 배기가스를 회수하여 화염에 혼입하는 배기가스 재순환방식(Flue Gas Recirculation)의 저녹스형 버너, 연소용 공기를 1,2차로 나누어 화염을 분할함으로써 화면 표면적을 극대화시킨 분할화염버너, 화염 표면적을 증가시키기 위한 방법으로 화염을 막 형태로 만든 박막화염버너 등이 있으며, 이러한 종래의 저녹스형 버너는 화염 온도 저감에 의해 써말 녹스 생성을 감소시키는 기술을 도모하여 왔다. 이러한 저녹스형 버너의 충분한 연소공간을 확보하기 위해서는, 외부에서 인입된 배기가스량만큼 연소실의 부피를 늘려주어야 하기 때문에 최근의 보일러 콤팩트화 설계 경향과는 맞지 않는다.Conventional low-nox burners have a low-nox burner of the Flue Gas Recirculation that recovers and mixes the exhaust gases into flames. There is a flame burner, a thin film flame burner in which the flame is formed in a film form as a method for increasing the flame surface area, and such a conventional low-nox burner has been attempted to reduce the thermal rust generation by reducing the flame temperature. In order to secure a sufficient combustion space of such a low-nox burner, it is necessary to increase the volume of the combustion chamber by the amount of exhaust gas introduced from the outside, which is inconsistent with recent boiler compaction design trends.

이에 따라, 본 출원인은 앞서 고속화염의 생성, 연료 및 공기의 급속한 혼합작용, 연소가스의 자기재순환(Flue Gas Self Recirculation)등을 구현함으로써 써말 녹스와 프롬프트 녹스의 생성을 동시에 방지할 수 있는 저녹스형 버너를 개발하였다(등록번호 10-0784881).Accordingly, the present applicant implements a high speed flame, a rapid mixing of fuel and air, and a Flue Gas Self Recirculation, and thus, a low knox capable of simultaneously preventing thermal and prompt knox production. A type burner was developed (Registration No. 10-0784881).

그러나 이러한 저녹스형 버너는 용량이 커지면서 화염의 직경도 따라서 커지므로 하나의 커다란 화염이 만들어지면서 화염의 온도가 높아지게 된다. 이 경우 연소용 공기 및 연료를 분할 공급하는 설계를 적용하면 분할화염으로 인하여 써말 녹스를 더욱 저감할 수 있으나, 설계와 제작에 추가적인 시간과 비용이 투입되고, 질소산화물의 배출량도 아직 개선의 여지가 많이 남아 있는 것이 현실이다. 이에 기존의 저녹스형 버너를 최대한 활용하여 대용량의 현장에 투입하면서도 질소산화물의 배출량은 더욱 저감할 수 있는 저녹스형 버너의 개발이 필요하다.However, the low-nox burner has a larger capacity, and thus a larger flame diameter, so that a single large flame is created and the flame temperature increases. In this case, the application of the split supply of combustion air and fuel can further reduce the thermal rust due to the split flame, but additional time and cost will be invested in the design and manufacture, and the emissions of nitrogen oxides will still be improved. It is a reality that much remains. Therefore, it is necessary to develop a low-nox burner that can utilize the existing low-nox burner to the fullest and to reduce the amount of nitrogen oxides even while putting it in a large capacity site.

본 발명의 목적은, 화염 표면적을 극대화시켜 복사전열을 증대함으로써 연소과정에서의 써말 녹스의 발생을 더욱 저감한다.An object of the present invention is to further reduce the generation of thermal rust during combustion by maximizing the flame surface area to increase radiant heat transfer.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 저녹스형 버너는 공기가 급기되는 급기통로가 형성되며 연소실의 버너 장착공에 장착되는 버너 본체와, 급기통로와 연결되고 연소실로 화염을 안내하며 서로 인접하여 원주상을 이루도록 배치되는 복수의 화염유도부를 포함하며, 화염유도부는 버너 장착공에 삽입되는 튜브와, 튜브의 중심부에 배치되어 연료를 공급하는 연료공급관과, 연료공급관의 선단에 위치하여 튜브와의 사이에 분사로를 형성하는 디퓨저와, 연료공급관의 선단에 위치하여 연소실로 연료를 분출하는 복수의 연료노즐을 구비한다.In order to achieve the above object, the low-nox burner according to the embodiment of the present invention is formed with an air supply air supply passage and the burner main body mounted in the burner mounting hole of the combustion chamber, connected to the air supply passage and flame into the combustion chamber And a plurality of flame guide parts arranged to form a circumferential shape adjacent to each other, and the flame guide part includes a tube inserted into a burner mounting hole, a fuel supply pipe disposed at the center of the tube to supply fuel, and a tip of the fuel supply pipe. And a diffuser positioned at the distal end of the fuel supply pipe, and a plurality of fuel nozzles disposed at the tip of the fuel supply pipe to eject fuel into the combustion chamber.

본 발명의 실시예에 따른 저녹스형 버너는 복수의 화염유도부 중 적어도 하나가 원주상의 중심에 위치한다면, 중심에 위치한 화염유도부를 통해 연료 또는 공기 중 적어도 하나가 공급되지 않는다.In the low-nox burner according to the embodiment of the present invention, if at least one of the plurality of flame guide parts is located at the circumferential center, at least one of fuel or air is not supplied through the flame guide part located at the center.

본 발명의 실시예에 따른 저녹스형 버너는 복수의 화염유도부가 인접하여 이루어진 원주상의 외곽방향으로만 연료가 분출된다.In the low-nox burner according to the embodiment of the present invention, fuel is ejected only in the circumferential outer direction in which a plurality of flame guide parts are adjacent to each other.

본 발명의 실시예에 따른 저녹스형 버너는 복수의 연료노즐이 연료공급관의 선단에 방사상으로 배치되며, 인접하는 2개 이상의 화염유도부에 구비된 복수의 연료노즐 중에서 적어도 2개 이상의 연료노즐이, 인접하는 2개 이상의 화염유도부 사이에 형성되는 빈 공간 내 같은 지점을 향하여 연료를 분출한다.In the low-nox burner according to the embodiment of the present invention, a plurality of fuel nozzles are disposed radially at the tip of the fuel supply pipe, and at least two or more fuel nozzles are provided among the plurality of fuel nozzles provided in two or more adjacent flame guide parts. The fuel is ejected toward the same point in the empty space formed between two or more adjacent flame guides.

본 발명에 따른 저녹스형 버너는 복수의 화염유도부에 의하여 화염 표면적이 극대화됨으로써, 연소과정에서의 질소산화물 배출량을 극도로 저감한다.In the low-nox burner according to the present invention, the flame surface area is maximized by the plurality of flame guide parts, thereby extremely reducing nitrogen oxide emissions during the combustion process.

도 1은 본 발명에 따른 저녹스형 버너의 정면도.
도 2는 본 발명에 따른 저녹스형 버너의 화염유도부의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 저녹스형 버너의 복수 화염유도부의 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 저녹스형 버너의 복수 화염유도부의 정면도.
1 is a front view of a low-nox burner according to the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view of the flame guide of the low-nox burner according to the present invention.
3 is a cross-sectional view of a plurality of flame induction portion of the low-nox burner according to the present invention.
4 is a front view of a plurality of flame induction portion of the low-nox burner according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that, in the drawings, the same components are denoted by the same reference symbols as possible. Further, the detailed description of known functions and configurations that may obscure the gist of the present invention will be omitted. For the same reason, some of the components in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically illustrated.

도 1은 본 발명에 따른 저녹스형 버너가 설치된 모습을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 저녹스형 버너의 화염유도부를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a state in which a low-nox burner is installed according to the present invention, Figure 2 is a view showing a flame induction portion of the low-nox burner according to the present invention.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 저녹스형 버너(1000)는 버너 본체(1100)와 복수의 화염유도부(1200)를 포함하며, 화염유도부(1200)는 튜브(1210)와 연료공급관(1220)과 디퓨저(1230)와 연료노즐(1240)을 포함한다. 버너(1000)는 연소실(2000)의 버너 장착공(2100)에 복수의 화염유도부(1200)가 삽입됨으로써 장착된다. 버너 본체(1100)는 송풍기(미도시)를 통해 공기가 급기되는 급기 통로(1110)가 형성되어 있고, 화염유도부(1200)는 급기통로(1110)와 연결되는 튜브(1210)와, 튜브(1210)의 중심부에 구비된 연료공급관(1220)과, 튜브(1210) 선단과의 사이에 분사로(1250)를 형성하며 복수의 공기분출공(1231)을 구비하는 디퓨저(1230)와, 연료공급관(1220)의 선단에 마련되어 연소실(2000)로 연료를 분출하는 복수의 연료노즐(1240)을 포함한다.As shown in Figure 1 and 2, the low-nox burner 1000 according to the present invention includes a burner body 1100 and a plurality of flame guide portion 1200, the flame guide portion 1200 is a tube 1210 And a fuel supply pipe 1220, a diffuser 1230, and a fuel nozzle 1240. The burner 1000 is mounted by inserting a plurality of flame guide parts 1200 into the burner mounting hole 2100 of the combustion chamber 2000. The burner body 1100 is provided with an air supply passage 1110 through which air is supplied through a blower (not shown), and the flame guide portion 1200 includes a tube 1210 and a tube 1210 connected to the air supply passage 1110. A fuel supply pipe 1220 provided at the center of the fuel cell, a diffuser 1230 having a plurality of air ejection holes 1231, and a spray path 1250 formed between the tip of the tube 1210 and the fuel supply pipe ( A plurality of fuel nozzles 1240 provided at the front end of the 1220 to eject the fuel to the combustion chamber (2000).

버너 본체(1100)에는 속이 빈 원통형상의 튜브(1210)가 인입되어 있고, 튜브(1210)는 연소실(2000) 내로 인입된다. 디퓨저(1230)는 연료공급관(1220)의 선단에 마련되며, 디퓨저(1230)의 외주와 튜브(1210)의 선단 사이에는 연소실(2000)로 공기가 분사되는 분사로가 형성된다. 튜브(1210)의 선단은 내경 방향으로 절곡되어 분사로(1250)의 단면을 최소화하여 연소실(2000)로 공급되는 공기의 유속을 극대화할 수 있다. 연료공급관(1220)은 튜브(1210)의 중심부에 배치되어 그 선단이 디퓨저(1230)의 중심을 관통하여 연소실(2000) 내로 인입되고, 연소실(2000) 내로 인입된 연료공급관(1220)의 선단에는 복수의 연료노즐(1240)이 연료공급관(1220)으로부터 퍼져나가는 형태로 방사상으로 형성되어 있다. 여기서 연료노즐(1240)은 연료공급관(1220)의 축선방향에 따라 서로 다른 위치에 배치되어 연료의 분출이 넓은 영역에 걸쳐 균일하게 이루어지도록 하며, 인접하는 2개 이상의 화염유도부(1200)에 구비된 복수의 연료노즐(1240) 중에서 적어도 2개 이상의 연료노즐(1240)이 인접하는 화염유도부(1200) 사이에 형성되는 빈 공간 내 같은 지점을 향하여 집중적으로 연료를 분출하도록 할 수 있다. 또한 각 연료노즐(1240)은 디퓨저(1230)의 외주측에 형성된 공기의 분사로(1250)까지 길게 연장되어 형성되었으며, 분사로(1250)를 통해 연소실(2000)로 공급되는 공기와 직교하는 방향으로 연료를 분출한다. 이러한 분사로(1250)와 연료노즐(1240)에 의하여 공기와 연료의 급속혼합작용을 구현할 수 있다. 한편 디퓨저(1230)에는 급기 통로의 공기가 연소실(2000)로 분출되는 복수의 공기분출공(1231)이 형성되어 있다. 이러한 복수의 공기분출공(1231)을 통해 급기되는 공기는 복수의 고속기류를 형성하고, 이러한 복수의 고속기류에 의해 그 주변에 와류가 생성되며, 이러한 와류에 의해 연료와 공기를 균일하게 혼합할 수 있다. 탄화수소계열의 화석 연료가 고농도 상태로 고온 영역에 노출되었을 때 급속히 생성되는 프롬프트 녹스는 공기와 연료의 이러한 급속하고 고른 혼합에 의하여 그 발생이 현저히 낮아지게 된다. A hollow cylindrical tube 1210 is introduced into the burner body 1100, and the tube 1210 is introduced into the combustion chamber 2000. The diffuser 1230 is provided at the tip of the fuel supply pipe 1220, and an injection path for injecting air into the combustion chamber 2000 is formed between the outer circumference of the diffuser 1230 and the tip of the tube 1210. The tip of the tube 1210 is bent in the inner diameter direction to minimize the cross section of the injection path 1250 to maximize the flow rate of air supplied to the combustion chamber (2000). The fuel supply pipe 1220 is disposed at the center of the tube 1210 and the front end of the fuel supply pipe 1220 penetrates into the combustion chamber 2000 through the center of the diffuser 1230, and is connected to the front end of the fuel supply pipe 1220 introduced into the combustion chamber 2000. The plurality of fuel nozzles 1240 are radially formed to spread from the fuel supply pipe 1220. Here, the fuel nozzle 1240 is disposed at different positions along the axial direction of the fuel supply pipe 1220 so that the fuel is ejected uniformly over a wide area, and is provided in two or more adjacent flame guide parts 1200. At least two or more fuel nozzles 1240 among the plurality of fuel nozzles 1240 may be intensively ejected toward the same point in the empty space formed between the adjacent flame guide portion 1200. In addition, each fuel nozzle 1240 is formed to extend to the injection path 1250 of the air formed on the outer peripheral side of the diffuser 1230, the direction orthogonal to the air supplied to the combustion chamber 2000 through the injection path 1250 Ejects fuel. By the injection path 1250 and the fuel nozzle 1240 it is possible to implement a rapid mixing action of air and fuel. The diffuser 1230 is provided with a plurality of air blowing holes 1231 through which air in the air supply passage is blown out to the combustion chamber 2000. The air supplied through the plurality of air blowing holes 1231 forms a plurality of high speed air streams, and vortices are generated around the plurality of high speed air streams, and the vortices uniformly mix fuel and air. Can be. Prompt rust, which is rapidly produced when hydrocarbon-based fossil fuels are exposed to high temperatures in high concentrations, is significantly reduced by this rapid and even mixing of air and fuel.

한편, 복수의 연료노즐(1240)을 통해 연료가 고속으로 분출되고, 분사로(1250)를 통해 공기가 고속으로 분출되어 거의 직각에 가깝게 교차되면서 혼합되고, 이 혼합된 기체가 점화플러그(미도시)에 의해 점화되어 연소실(2000)에는 축소된 후에 확대되는 장구 형태의 화염이 형성되면서 연소가스가 발생한다. 즉, 분사로(1250)에 의해 화염의 속도가 매우 빠른 고속화염이 형성되고, 이에 의해 화염은 그 폭이 점점 축소된 후에 다시 점점 확대되는 형태로 형성된다. 또한 튜브(1210)의 일부가 연소실(2000) 내로 일정 길이만큼 인입되어 있으므로, 고속화염과 화염의 최소직경부에 의한 낮은 압력이 화염의 후단부 깊숙이 미치게 된다. 화염의 최소직경부에서는 화염의 전파속도가 매우 빠르고, 화염 후단부의 연소가스는 화염의 최소직경부측으로 유도되는데, 이에 따라 연소실(2000)의 연소가스는 화염 둘레 영역에서 재순환된다. 연소용 공기 중의 질소가 고온에서 유리되어 연소용 공기중의 질소 분자를 산화시켜 생성하는 써말 녹스는 상대적으로 온도가 낮은 이러한 연소가스의 재순환에 의하여 그 발생이 현저히 낮아지게 된다.
On the other hand, the fuel is ejected at high speed through the plurality of fuel nozzles 1240, the air is ejected at high speed through the injection path 1250 and mixed while being nearly crossed at right angles, the mixed gas is spark plug (not shown) The combustion gas is generated while the flame is formed in the shape of an janggu which is ignited by and then enlarged in the combustion chamber 2000 and then enlarged. That is, a high speed flame having a very high flame speed is formed by the injection furnace 1250, whereby the flame is formed in a form in which the width is gradually reduced and then gradually enlarged. In addition, since a portion of the tube 1210 is introduced into the combustion chamber 2000 by a predetermined length, the low pressure caused by the high speed flame and the minimum diameter of the flame extends deep into the rear end of the flame. The flame propagation speed is very fast at the minimum diameter of the flame, and the combustion gas at the rear end of the flame is directed to the minimum diameter of the flame, whereby the combustion gas of the combustion chamber 2000 is recycled in the area around the flame. Thermal rust, which is produced by oxidizing nitrogen molecules in the combustion air by releasing nitrogen in the combustion air at a high temperature, is significantly lowered by the recycling of such relatively low temperature combustion gases.

도 3은 본 발명에 따른 저녹스형 버너의 복수 화염유도부의 단면을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 저녹스형 버너의 복수 화염유도부의 정면을 나타낸 도면이다.3 is a cross-sectional view showing a plurality of flame induction part of the low-nox burner according to the present invention, Figure 4 is a view showing the front of the plurality of flame induction part of the low-nox burner according to the present invention.

도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 저녹스형 버너(1000)는 하나의 버너 본체(1100)에 복수개의 화염유도부(1200)가 연결되어 급기통로(1110)를 형성한다. 화염유도부(1200)는 서로 인접하여 하나의 원주상을 이루도록 배치되는데, 복수의 화염유도부(1200)중 적어도 하나가 이러한 원주상의 중심에 위치하는 경우에는, 중심에 위치한 화염유도부(1200)로 연결되는 급기통로(1110) 또는 연료공급관(1220)을 차단하거나, 중심에 위치한 화염유도부(1200)의 연료노즐(1240) 또는 공기분출공(1231) 및 분사로(1250)를 제거함으로써, 중심에 위치한 화염유도부(1200)를 통해서는 연료 또는 공기 중 적어도 하나가 분출되지 않도록 할 수 있다. 또한 원주상에 배치되는 복수의 화염유도부(1200)의 연료노즐(1240) 개수를 줄이거나 연료노즐(1240)간의 각도를 특정하게 배치함으로써 원주상의 외곽방향으로만 연료가 분출되도록 할 수 있다. 이러한 복수의 화염유도부(1200)에 의하여 유도된 화염들은 서로 합쳐지는 현상이 없이 독립적으로 분할 유지됨으로써 표면적이 극대화된다. 특히 전체 화염의 형상이 중심부에서 합쳐지지 않음으로써 각각의 개별 화염의 복사열전달이 충분히 이루어진다. 연소용 공기 중의 질소가 고온에서 유리되어 연소용 공기중의 질소 분자를 산화시켜 생성하는 써말 녹스는 표면적이 극대화된 화염에 의한 복사전열 증대로 인하여 그 발생이 현저히 낮아지게 된다.
As shown in Figure 3 to 4, the low-nox burner 1000 according to the present invention is connected to a plurality of flame guide portion 1200 to one burner body 1100 to form an air supply passage (1110). The flame induction part 1200 is disposed to form one circumference adjacent to each other. When at least one of the plurality of flame induction parts 1200 is located at the center of the circumference, the flame induction part 1200 is connected to the flame induction part 1200 located at the center. Blocking the air supply passage 1110 or the fuel supply pipe 1220, or by removing the fuel nozzle (1240) or air blowing holes (1231) and injection path (1250) of the flame guide portion 1200 located in the center, Through the flame induction part 1200, at least one of fuel or air may not be ejected. In addition, by reducing the number of fuel nozzles 1240 of the plurality of flame guide portion 1200 arranged on the circumference or by arranging the angle between the fuel nozzles 1240 specifically, the fuel can be ejected only in the outer circumferential direction. The flames induced by the plurality of flame guides 1200 are divided and maintained independently without being merged with each other to maximize the surface area. In particular, the shape of the entire flame does not merge at the center, resulting in sufficient radiant heat transfer of each individual flame. Thermal rust, which is produced by oxidizing nitrogen molecules in combustion air by releasing nitrogen in combustion air at a high temperature, is significantly lowered due to an increase in radiant heat caused by a flame whose surface area is maximized.

본 발명의 실시예에 따른 저녹스형 버너의 녹스 배출량 측정결과는 다음의 표 1과 같다. 질소산화물의 측정농도는 천연가스(도시가스) 연소시 측정한 값이며, 보일러 부하율 100±5% 범위 내에서 저녹스형 버너의 인정기준은 질소산화물 50 ppm 미만이다.Knox emissions measurement results of the low-nox burner according to the embodiment of the present invention are shown in Table 1 below. The measured concentration of nitrogen oxides is the value measured when burning natural gas (city gas), and the standard of low-nox burner within the range of 100 ± 5% of boiler load rate is less than 50 ppm of nitrogen oxides.

구분
division
버너 용량
[ton/hr]
Burner capacity
[ton / hr]
화염유도부Flame Guidance Department 측정결과Measurement result
수량
[개]
Quantity
[dog]
직경 [mm]Diameter [mm] 노즐
[개]
Nozzle
[dog]
O2
[%]
O2
[%]
NOx
[ppm]
NOx
[ppm]
NOx
(O2 4%) [ppm]
NOx
(O2 4%) [ppm]
비교예Comparative example 3.53.5 1One 218218 99 3.53.5 2626 25.325.3 실시예 1Example 1 3.53.5 77 121121 99 4.374.37 3636 36.836.8 실시예 2Example 2 3.53.5 77 135135 66 3.933.93 2929 28.928.9 실시예 3Example 3 3.53.5 77 135135 44 3.733.73 1414 13.813.8

비교예는 2007년 5월 4일 환경관리공단으로부터 본 출원인이 인정검사를 받은 기존의 저녹스형 버너이다. 실시예 1은 비교예보다 작은 직경의 화염유도부(1200)를 복수개 포함한다. 실시예 2는 실시예 1보다 연료노즐(1240)의 개수가 적어 인접하는 화염유도부(1200) 사이에 형성되는 빈 공간의 같은 지점을 향하여 집중적으로 연료를 분출하는 화염유도부(1200)를 복수개 포함한다. 실시예 3은 복수의 화염유도부(1200)에 구비된 복수의 연료노즐(1240)이 복수의 화염유도부(1200)가 인접하여 이루어진 원주상의 중심에 위치하는 화염유도부(1200)를 향하도록 위치한다면, 상기 원주상의 중심에 위치하는 화염유도부(1200)를 향하는 연료노즐(1240)을 통해 연료가 분출되지 않도록 연료노즐(1240)의 개수를 표 1과 같이 화염유도부(1200) 하나당 6개에서 4개로 줄이고, 원주상의 중심에 배치된 화염유도부(1200)를 통해서는 연료와 공기가 분출되지 않도록 하였다.The comparative example is a conventional low-nox burner that the applicant has received an accreditation test from the Environmental Management Corporation on May 4, 2007. Example 1 includes a plurality of flame guide portion 1200 of a smaller diameter than the comparative example. Embodiment 2 includes a plurality of flame guide portion 1200 to eject the fuel intensively toward the same point of the empty space formed between the adjacent flame guide portion 1200 because the number of fuel nozzles 1240 is less than the first embodiment . In the third embodiment, if the plurality of fuel nozzles 1240 provided in the plurality of flame guide parts 1200 are positioned to face the flame guide part 1200 located at the circumferential center formed by the plurality of flame guide parts 1200 adjacent thereto. The number of fuel nozzles 1240 is 6 to 4 per flame induction part 1200 as shown in Table 1 so that fuel is not ejected through the fuel nozzle 1240 toward the flame induction part 1200 located at the center of the circumference. Reduced to the dog, through the flame guide portion 1200 disposed in the center of the columnar to prevent the fuel and air is ejected.

실시예 1의 배출가스 측정결과, 비교예보다 작은 직경의 화염유도부(1200)를 복수개 사용하여 동일 용량에 투입 시 질소산화물 배출량은 산소농도 4% 기준에서 36.8ppm으로 비교예의 25.3ppm보다는 오히려 증가했음을 알 수 있다. 이는 화염유도부(1200)를 복수개 사용함으로써 분사로(1250)의 단면적이 증대되어 공기의 분출 속도가 낮아지기 때문인 것으로 분석된다. 낮아진 공기의 분출 속도에 의하여 연료와 공기의 혼합 능력이 저하되고, 자기재순환하는 순환량이 줄어들어 실시예 1의 프롬프트 녹스 및 써말 녹스의 발생량은 비교예의 경우보다 증가하게 된다.As a result of the measurement of the exhaust gas of Example 1, when using the flame induction part 1200 having a smaller diameter than the comparative example, the nitrogen oxide emission was increased to 36.8 ppm at the 4% oxygen concentration, rather than 25.3 ppm of the comparative example. Able to know. This is because the cross-sectional area of the injection path 1250 is increased by using a plurality of flame induction part 1200 is lowered the rate of blowing of air. Due to the lower air blowing rate, the mixing capacity of fuel and air is lowered, and the amount of self-recirculating circulation is reduced, so that the amount of prompt knox and thermal knox of Example 1 is increased than that of the comparative example.

실시예 2의 배출가스 측정결과, 실시예 1보다 연료노즐(1240)의 개수가 적은 화염유도부(1200)를 복수개 사용하여 동일 용량에 투입 시 질소산화물의 배출량은 산소농도 4% 기준에서 28.9ppm으로 실시예 1의 36.8ppm보다는 감소했으나 여전히 비교예의 25.3ppm보다는 높음을 알 수 있다. 이는 연료노즐(1240)의 개수를 줄여 화염끼리 뭉쳐지는 현상을 실시예 1보다 감소시키긴 했지만 여전히 중심부에 형성되는 화염이 주변화염에 의하여 복사열전달을 방해받기 때문인 것으로 분석된다. 또한 디퓨저(1230)의 직경을 키워서 연소가스 내부 재순환량이 증대되도록 하였지만, 중심화염의 온도저하를 달성하는 데에는 한계가 있는 것으로 분석된다.As a result of the measurement of the exhaust gas of Example 2, when using the flame induction part 1200 having a smaller number of fuel nozzles 1240 than in Example 1 and inputting the same capacity, the amount of nitrogen oxides was 28.9 ppm at an oxygen concentration of 4%. It can be seen that although it was reduced from 36.8 ppm of Example 1, it was still higher than 25.3 ppm of Comparative Example. This is because the number of fuel nozzles 1240 is reduced by the number of flames are aggregated together than in Example 1, but it is analyzed that the flame formed at the center is disturbed by radiant heat transfer by the surrounding flame. In addition, although the diameter of the diffuser 1230 was increased to increase the internal gas recycle amount, it is analyzed that there is a limit in achieving the temperature decrease of the central flame.

실시예 3의 배출가스 측정결과, 동일 용량에 투입시 질소산화물 배출량은 산소농도 4% 기준에서 13.8ppm으로 실시예 1 과 실시예 2는 물론 비교예의 경우보다도 훨씬 감소했음을 알 수 있다. 이는 전체 화염이 중심부에서 합쳐지는 현상을 방지하여 개별 화염의 복사열전달이 충분히 이루어지기 때문인 것으로 분석된다.As a result of the measurement of the exhaust gas of Example 3, it can be seen that the nitrogen oxide emissions at the same capacity were 13.8 ppm at an oxygen concentration of 4%, which was much lower than those of the first and second examples as well as the comparative example. This is because the total flame is prevented from coalescing in the center, and the radiant heat transfer of the individual flames is sufficiently performed.

측정결과 실시예 1내지 3은 질소산화물의 배출량이 모두 50ppm 미만인 저녹스형 버너로 확인되었다. 특히 실시예 3은 50ppm 미만의 인정기준을 훨씬 초과달성한 14ppm 미만의 이른바 초저녹스형 버너이다. 외부 FGR 방식 (배기가스 재순환방식, Flue Gas Recirculation)을 채택하지 않은 상태에서 14ppm 미만으로 질소산화물을 배출하는 버너는 아직까지 없었으며, 이러한 저녹스형 버너(1000)가 상용화될 경우 지구 환경 보호에 더욱 이바지할 수 있을 것으로 기대된다.
As a result, Examples 1 to 3 were identified as low-nox burners having a total amount of nitrogen oxides less than 50 ppm. In particular, Example 3 is a so-called ultra-low-nox burner of less than 14 ppm which far exceeds the acceptance criteria of less than 50 ppm. There is no burner that emits nitrogen oxides below 14 ppm without adopting the external FGR method (Flue Gas Recirculation), and if the low-nox burner 1000 is commercialized, It is expected to contribute more.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명이 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of the present invention in order to facilitate description of the present invention and to facilitate understanding of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

1000: 버너 1100: 버너 본체
1110: 급기통로 1200: 화염유도부
1210: 튜브 1220: 연료공급관
1230: 디퓨저 1231: 공기분출공
1240: 연료노즐 1250: 분사로
2000: 연소실 2100: 버너 장착공
1000: burner 1100: burner body
1110: air supply passage 1200: flame guidance unit
1210: tube 1220: fuel supply tube
1230: diffuser 1231: air blower
1240 fuel nozzle 1250 injection furnace
2000: combustion chamber 2100: burner mounting hole

Claims (4)

공기가 급기되는 급기통로가 형성되며, 연소실의 버너 장착공에 장착되는 버너 본체와,
상기 급기통로와 연결되고, 상기 연소실로 화염을 안내하며, 서로 인접하여 원주상을 이루도록 배치되는 복수의 화염유도부를 포함하며,
상기 화염유도부는 상기 버너 장착공에 삽입되는 튜브와, 상기 튜브의 중심부에 배치되어 연료를 공급하는 연료공급관과, 상기 연료공급관의 선단에 위치하여 상기 튜브와의 사이에 분사로를 형성하는 디퓨저와, 상기 연료공급관의 선단에 위치하여 상기 연소실로 연료를 분출하는 복수의 연료노즐을 구비하고,
상기 복수의 연료노즐은 상기 연료공급관의 선단에 방사상으로 배치되며, 인접하는 2개 이상의 화염유도부에 구비된 상기 복수의 연료노즐 중에서 적어도 2개 이상의 연료노즐이 상기 인접하는 2개 이상의 화염유도부 사이에 형성되는 빈 공간 내 같은 지점을 향하여 연료를 분출하도록 배치되는 저녹스형 버너.
An air supply air path for supplying air, and a burner main body mounted in the burner mounting hole of the combustion chamber,
It is connected to the air supply passage, and guides the flame to the combustion chamber, and comprises a plurality of flame guide portion disposed to form a circumferential adjacent to each other,
The flame guide portion is a tube inserted into the burner mounting hole, a fuel supply pipe disposed at the center of the tube to supply fuel, and a diffuser positioned at the tip of the fuel supply pipe to form an injection path between the tube; And a plurality of fuel nozzles positioned at the tip of the fuel supply pipe to eject fuel to the combustion chamber.
The plurality of fuel nozzles are disposed radially at the tip of the fuel supply pipe, and at least two or more fuel nozzles of the plurality of fuel nozzles provided in two or more adjacent flame guide parts are disposed between the two or more adjacent flame guide parts. Low-nox burners arranged to eject fuel towards the same point in the void that is formed.
제1항에 있어서,
상기 복수의 화염유도부 중 적어도 하나가 상기 원주상의 중심에 위치한다면, 상기 중심에 위치한 화염유도부를 통해 연료 또는 공기 중 적어도 하나가 공급되지 않는 저녹스형 버너.
The method of claim 1,
If at least one of the plurality of flame guide portion is located in the center of the circumferential, low-nox burner is not supplied with at least one of the fuel or air through the flame guide portion located in the center.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 복수의 화염유도부에 구비된 복수의 연료노즐이 상기 원주상의 중심에 위치하는 화염유도부를 향하도록 위치한다면, 상기 원주상의 중심에 위치하는 화염유도부를 향하는 연료노즐을 통해 연료가 분출되지 않는 저녹스형 버너.
The method according to claim 1 or 2,
If the plurality of fuel nozzles provided in the plurality of flame guide parts are positioned to face the flame guide part located at the center of the circumference, fuel is not ejected through the fuel nozzles facing the flame guide part located at the center of the circumference. Low-nox burner.
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