KR101238301B1 - LOW NOx OXYGEN BUNER WITH 2 STAGE PREMIXING CYLINDRICAL CHAMBER FLUE GAS RECIRCULATION - Google Patents

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

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Abstract

본 발명은 저순도의 산소를 산화제로 이용하며, 2단 부분예혼합 분리 분사 및 연소배가스 재순환을 통해서 화염온도 및 연소실 분위기 온도제어가 가능하면서도 질소산화물의 발생을 최소화할 수 있는 보일러 및 공업로 겸용 가스연료용 저질소산화물 산소연소기에 관한 것이다.
본 발명의 저질소산화물 산소연소기는, 연료공급관을 통해 분사되는 연료와 1차 분할 분사되는 산소가 연료과농 상태로 혼합되는 1차 부분예혼합관; 상기 1차 부분 예혼합관보다 큰 직경으로 그 출구측에 확장연결되어 상기 1차 부분예혼합관에서 형성된 연료과농 혼합가스 일부가 공급되고 2차 분할 분사되는 산소와 혼합되어 연료희박 상태로 분사되는 2차 혼합 분사관; 상기 1차 부분예혼합관의 출구측 중앙으로부터 상기 2차 혼합 분사관의 출구단측으로 연장형성되어 1차 부분예혼합 가스의 일부가 2차 혼합 분사관의 출구단으로부터 연료과잉 상태로 직접 분사되도록 하는 1차 혼합가스 분리 분사노즐; 상기 1차 부분예혼합관과 2차 혼합 분사관으로 산소를 각각 분할 공급하는 산소공급실을 포함하여 구성된다.The present invention uses low-purity oxygen as an oxidant, and can control the flame temperature and the combustion chamber atmosphere temperature through two-stage partial premixed separation injection and recirculation of combustion flue gas, while also minimizing the generation of nitrogen oxides. It relates to a low nitrogen oxide oxygen burner for gas fuel.
Low nitrogen oxide oxygen burner of the present invention, the primary partial pre-mixing tube in which the fuel injected through the fuel supply pipe and the oxygen injected in the first part is mixed in a concentrated state with the fuel; It is expanded to the outlet side with a diameter larger than that of the first partial premixed tube, and the fuel and the concentrated mixed gas formed in the first partial premixed tube are supplied and mixed with the oxygen which is injected into the secondary part to be injected in a fuel lean state. Secondary mixing jet; It extends from the center of the outlet side of the primary premixing tube to the outlet end side of the secondary mixing injection tube so that a portion of the primary partial premixing gas is directly injected from the outlet end of the secondary mixing injection tube in an excess fuel state. Primary mixed gas separation injection nozzle; And an oxygen supply chamber for separately supplying oxygen to the primary partial premixed tube and the secondary mixed injection tube.

Description

2단 부분예혼합 분리 분사 및 배가스 재순환 분사 기능을 갖는 저질소산화물 산소연소기{LOW NOx OXYGEN BUNER WITH 2 STAGE PREMIXING CYLINDRICAL CHAMBER FLUE GAS RECIRCULATION}Low NOx OXYGEN BUNER WITH 2 STAGE PREMIXING CYLINDRICAL CHAMBER FLUE GAS RECIRCULATION with two stage premixed separation injection and exhaust gas recirculation injection

본 발명은 보일러 및 공업로 겸용 저질소산화물 산소연소기에 관한 것으로, 보다 자세하게는 저순도의 산소를 산화제로 이용하며, 2단 부분예혼합 분리 분사 및 연소배가스 재순환을 통해서 화염온도 및 연소실 분위기 온도제어가 가능하면서도 질소산화물의 발생을 최소화할 수 있는 가스연료용 저질소산화물 산소연소기에 관한 것이다.The present invention relates to a low nitrogen oxide oxygen combustor for a boiler and an industrial furnace, and more particularly, using low-purity oxygen as an oxidant, controlling flame temperature and combustion chamber atmosphere temperature through two-stage premixed separation injection and combustion exhaust gas recirculation. The present invention relates to a low nitrogen oxide oxy-combustor for gas fuel that can minimize 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, 실제로 적용되고 있는 보일러나 공업로 등의 열설비의 경우 연소실의 체적 및 형상에 따라 연소실내 유동특성이 상이하기 때문에, 상기의 기준에 의해 설계된 연소기의 구조 및 운전특성은 달라질 수 있음으로 해서 범용의 저질소산화물 연소기 설계는 극히 제한적일 수밖에 없다.However, since the flow characteristics in the combustion chamber are different depending on the volume and shape of the combustion chamber in the case of a thermal facility such as a boiler or an industrial furnace, the structure and operation characteristics of the combustor designed according to the above criteria may be changed. General purpose low nitrogen oxide combustor design is very 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 연소길 구조에 따라 다양한 형상으로 설계된 연소기가 적용되어 오고 있는 실정이다.Accordingly, conventionally, a combustor for a boiler and a combustor for an industrial furnace have been differentiated and used independently, and a combustor designed in various shapes according to a combustion road 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 부분예혼합 분리 분사기능과 연소가스 재순환 기능에 의해 저순도의 산소를 산화제로 이용하여 화염온도와 연소실 분위기 온도제어가 가능한 2단 부분 예혼합 분리분사 및 배가스 재순환분사 기능을 갖는 저질소산화물 연소기를 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 low-purity oxygen as an oxidant by a multi-stage partial premixed separation injection and combustion gas recirculation function, flame temperature and combustion chamber It is an object of the present invention to provide a low-nitrogen oxide combustor having a two-stage partial premixed separation injection and flue gas recirculation injection function capable of controlling the ambient temperature.

본 발명의 다른 목적은 특히 공업로와 같이 설비의 개구부를 통한 외부 공기의 침투에 의해 질소가 다량을 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 공업로 겸용 가스연료용 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 penetration of external air through the opening of a facility, such as an industrial furnace. It is to provide an oxygen combustor for a gas fuel for a boiler and an industrial furnace that can maintain a gentle and stable combustion flame regardless of the shape of a combustion chamber of a 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 부분 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 partial premixed separation injection system in which the fuel / oxygen mixture tube is integrated.

본 발명의 저질소산화물 산소연소기는, 내부로 분사되는 연료와 1차 분할 분사되는 산소가 연료과농 상태로 혼합되는 1차 부분예혼합관; 상기 1차 부분예혼합관보다 큰 직경으로 그 전방단부에 확장연결되어 상기 1차 부분예혼합관에서 형성된 연료과농 혼합가스가 공급되고 2차 분할 분사되는 산소와 혼합되어 연료희박 상태로 분사되는 2차 혼합 분사관; 상기 1차 부분예혼합관의 전방단부측 중앙으로부터 상기 2차 혼합 분사관의 출구단으로 연장형성되어 1차 부분예혼합 가스의 일부가 2차 혼합 분사관의 출구단으로부터 직접 분사되도록 하는 1차 부분예혼합가스 분리 분사노즐; 상기 1차 부분예혼합관의 외주면 전체를 감싸는 밀폐구조로서 연소기의 냉각 또는 산소의 예열과 함께 상기 1차 부분예혼합관과 2차 혼합 분사관으로 산소를 각각 분할 공급하는 산소공급실; 상기 2차 혼합 분사관의 출구단에 원주방향으로 연장된 연소기 플랜지상에 형성된 재순환 연소배가스 분사노즐; 상기 연소기 플랜지의 배면과 2차 혼합관의 외측에 형성되는 밀폐구조로서 상기 연소배가스 분사노즐로 재순환 연소배가스를 공급하는 재순환 연소배가스 공급실를 포함하여 구성된다.Low nitrogen oxide oxygen burner of the present invention, the first partial pre-mixing tube in which the fuel injected into the interior and the oxygen divided injection is mixed with the fuel in a concentrated state; 2, which is connected to the front end with a diameter larger than that of the first partial premixed tube, and is supplied with fuel and concentrated mixed gas formed in the first partial premixed tube, mixed with oxygen injected in the second part, and injected into a fuel lean state. Primary mix injection tube; A primary extending from the center of the front end side of the primary partial premixed tube to the outlet end of the secondary mixed injection tube such that a portion of the primary partial premixed gas is directly injected from the outlet end of the secondary mixed injection tube; Partial premixed gas separation injection nozzle; An oxygen supply chamber for enclosing the entire outer circumferential surface of the primary partial premixing tube and separately supplying oxygen to the primary partial premixing tube and the secondary mixing injection tube together with cooling of the combustor or preheating of oxygen; A recirculating flue gas injection nozzle formed on a combustor flange circumferentially extending at an outlet end of the secondary mixing injection pipe; A closed structure formed on the rear surface of the combustor flange and the outside of the secondary mixing pipe, and includes a recycle combustion exhaust gas supply chamber for supplying recycle combustion exhaust gas to the combustion exhaust gas injection nozzle.

상기 1차 부분예혼합관의 일측에는 화염감지기가 장착된 점화감지판의 장착되고, 그 점화감지판의 중앙에 연료공급관이 관통형성되어 1차 부분예혼합관 내부로 연료의 공급이 이루어지도록 한다. 이때 상기 연료공급관은 점화감지판이 중앙에 나사결합에 의해 결합됨에 있어 1차 부분예혼합관 내부로의 인입길이에 대한 조절이 가능하도록 구성되어, 1차 부분예혼합관 내에서 연소기 중심축 방향으로 연료노즐과 산소노즐의 상대적인 위치변경이 가능하게 된다.One side of the primary premixed pipe is equipped with an ignition detecting plate equipped with a flame detector, and a fuel supply pipe is formed in the center of the ignition detecting plate so that fuel is supplied into the primary premixed pipe. . At this time, the fuel supply pipe is configured to be able to adjust the length of the inlet to the inside of the first partial pre-mixed tube because the ignition detection plate is coupled to the center by screwing, in the direction of the combustor central axis in the first partial pre-mixed tube. The relative position of the fuel nozzle and the oxygen nozzle can be changed.

상기 1차 부분예혼합관의 동일 단면 원주면을 따라서는 산소가 접선방향을 따라 분사되도록 산소노즐이 등간격으로 형성되고, 상기 2차 혼합관의 입구측 환상확개단턱부 단면에는 등간격으로 산소노즐이 형성되되, 그 분사방향이 2차 혼합관의 중심축과 평행하게 유지되도록 한다.Oxygen nozzles are formed at equal intervals so that oxygen is injected along the tangential direction along the same circumferential circumferential surface of the primary partial pre-mixed tube, and at equal intervals on the inlet side annular expansion stepped section of the secondary mixed tube. A nozzle is formed so that the spray direction is kept parallel to the central axis of the secondary mixing tube.

따라서, 산소공급실로부터 공급되는 산소의 상기 1차 부분예혼합관에 형성된 산소노즐을 통해서 1차 부분예혼합관 내부의 접선방향을 따라 분할 분사됨과 아울러 나머지 일부는 2차 혼합 분사관을 향해 형성된 또 다른 산소노즐을 통해서 2차 혼합관의 중심축과 평행하게 산소의 분사가 이루어지게 된다. Therefore, the spray is divided along the tangential direction inside the primary partial premixing tube through the oxygen nozzle formed in the primary partial premixing tube of oxygen supplied from the oxygen supply chamber, and the other part is formed toward the secondary mixing spray tube. The oxygen is injected through another oxygen nozzle in parallel with the central axis of the secondary mixing tube.

한편, 상기 2차 혼합 분사관의 출구단에는 교축비를 달리하는 교축형 분사노즐이 교체가능하게 장착된다.On the other hand, the outlet end of the secondary mixing injection pipe is installed to replace the throttling injection nozzle with a different throttling ratio.

본 발명에 따른 2단 부분예혼합 분리 분사 및 배가스 재순환분사 기능을 갖는 저질소산화물 산소연소기는, 종래의 동축분사 방식이나 다단 직분사 방식의 연소기와는 달리 2단 부분예혼합 분리 분사관을 통해서 산소의 다단분사와 연료 분사위치의 변경을 통해 연료과농 및 연료희박 혼합특성을 인위적으로 제어하여 안정적인 연소특성을 유지함과 아울러 화염온도의 국부적 고온발생을 억제함으로써 NOx 발생량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.The low nitrogen oxide oxygen burner having the two-stage partial premixed separation injection and the exhaust gas recirculation injection function according to the present invention is different from the conventional coaxial or multistage direct injection type combustor through a two-stage partial premixed separation injection tube. Through the multi-stage injection of oxygen and the change of fuel injection position, it is possible to artificially control the fuel and concentrate and fuel lean mixing characteristics to maintain stable combustion characteristics and to minimize the generation of NOx by suppressing the local high temperature generation of flame temperature. .

또한 본 발명의 산소연소기는 산소공급실이 1차 부분예혼합관의 외주면에 형성되어 연소기, 화염감지기 및 연료공급관에 대한 냉각기능을 수행함으로써 이들 기기들에 대한 과열을 방지하는 한편으로 산소공급실 내부의 산소에 대한 예열이 이루어지도록 함으로써 연소효율 향상 및 에너지절감 효과를 거둘 수 있다.In addition, the oxygen combustion chamber of the present invention is formed on the outer peripheral surface of the primary partial premixed pipe to perform a cooling function for the combustor, flame detector and fuel supply pipe to prevent overheating of these devices, while By preheating the oxygen can improve the combustion efficiency and energy savings.

그리고, 본 발명의 산소연소기에서는 1차 부분예혼합관 내부로 관통삽입된 연료공급관의 인입길이를 변경할 수 있음과 아울러 산소공급실에서 예열된 산소를 분사함으로써 제한된 공간을 갖는 1차 및 2차 혼합관 내에서 기체연료의 혼합기 온도의 상승을 도모하여 화염안정성 및 연료효율의 개선을 이룰 수 있다.In addition, in the oxygen combustion apparatus of the present invention, the inlet length of the fuel supply pipe inserted into the primary partial premixing pipe can be changed and the primary and secondary mixing pipes having a limited space by injecting preheated oxygen from the oxygen supply chamber. It is possible to improve the flame stability and fuel efficiency by increasing the temperature of the gas fuel mixer in the reactor.

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 보일러 겸용 가스연료용 저질소산화물 산소연소기로서 활용될 수 있다.In addition, the present invention performs the function of the air injection for purging the residual gas in the combustion chamber before the operation of the combustor, and the industrial furnace and boiler combined gas capable of controlling the temperature of the combustion chamber by performing the function of recirculating and injecting the combustion exhaust gas during the normal operation It can be utilized as a low nitrogen oxide oxygen burner for fuel.

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 도2 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 cross-sectional view of the oxygen burner of Figure 1, Figure 3 and Figure 4 is a left side view and a right side, respectively, Figure 2 oxygen burner It is also.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 산소연소기에서 2단 부분예혼합 분리 분사관(1)은 원통체 형상의 1차 부분예혼합관(2)과 1차 부분예혼합관(1)의 출구측에 단턱지게 확개 연장된 원통형의 2차 혼합 분사관(3)으로 구성된다.As shown, in the oxygen burner according to the present invention, the two-stage partial premixed separation injection tube 1 is the outlet side of the cylindrical partial primary premixed tube 2 and the primary partial premixed tube 1. It consists of a cylindrical secondary mixing injection tube (3) extending to extend stepwise.

이때, 상기 1차 부분예혼합관(2)의 길이는 1차 부분예혼합관(2)의 직경보다 크고, 2차 혼합 분사관(3)의 직경은 1차 부분예혼합관(2)의 직경보다 크게 유지되도록 설계된다.At this time, the length of the primary partial pre-mixing tube (2) is larger than the diameter of the primary partial pre-mixing tube (2), the diameter of the secondary mixing jet pipe (3) of the primary partial pre-mixing tube (2) It is designed to remain larger than its diameter.

상기 1차 부분예혼합관(2)의 일측(도면상에서는 좌측)에는 원판상의 점화감지판(4)이 기밀성을 유지한 상태로 장착되며, 그 점화감지판(4)의 중앙에는 연료공급관(5)이 나사결합을 통해 인입길이의 조절이 가능하도록 1차 부분예혼합관(2)의 내부로 관통삽입된다. 상기 점화감지판(4)의 일측으로는 화염감지기(6)가 설치된다. One side (the left side in the drawing) of the primary partial pre-mixed pipe 2 is mounted with a disc-shaped ignition detecting plate 4 maintaining airtightness, and a fuel supply pipe 5 at the center of the ignition detecting plate 4. ) Is inserted through the inside of the primary premixing tube (2) so that the length of the inlet can be adjusted through screwing. One side of the ignition detecting plate 4 is provided with a flame detector (6).

한편, 외부의 산소공급장치(도면 미도시)와 연결된 산소공급구(7)가 구비된 산소공급실(8)은 일측단부가 1차 부분예혼합관(2)의 입구측(도면상 좌측) 외주면상에 용접에 의해서 접합되는 한편 타측단부는 2차 혼합 분사관(3)의 환상단턱부(9)상에 역시 용접을 통해서 접합되어 결과적으로 산소공급실(8)은 밀폐상태로 된다.Meanwhile, an oxygen supply chamber 8 having an oxygen supply port 7 connected to an external oxygen supply device (not shown) has an outer circumference at one end thereof on the inlet side (left side in the drawing) of the primary partial premixed pipe 2. While the other end is joined by welding on the surface, the other end is also joined by welding on the annular step 9 of the secondary mixing injection pipe 3, and as a result, the oxygen supply chamber 8 is closed.

상기 2차 혼합 분사관(3)의 환상단턱부(9)의 산소공급실(8)과 접한 원주상 단면을 따라서 복수 개의 축방향 분사형 2차 산소노즐(10)이 등간격으로 관통형성되어 산소공급실(8)로부터의 산소를 2차 혼합 분사관(3)으로 분사하도록 구성된다. A plurality of axially injected secondary oxygen nozzles 10 are formed at equal intervals through the oxygen supply chamber along the circumferential cross section of the annular step 9 of the secondary mixing injection tube 3 in contact with the oxygen supply chamber 8. It is configured to inject oxygen from (8) into the secondary mixed injection pipe 3.

상기 1차 부분예혼합관(2)의 출구단에는 1차 부분예혼합관(2)에서 형성된 혼합가스의 일부를 상기 2차 혼합분사관(3)의 출구단 중앙에서 분사하도록 하는 1차 부분예혼합가스 분리 분사노즐(11)과 상기 1차 부분예혼합가스 분리 분사노즐(11)의 외측에서 나머지 일부의 혼합가스를 상기 혼합 분사관(3)으로 분사하는 환형 분사노즐(12)이 각각 형성된다.At the outlet end of the primary premixing tube 2, the primary part for injecting a portion of the mixed gas formed in the primary premixing tube 2 from the center of the outlet end of the secondary mixing injection tube 3. Each of the premixed gas separation injection nozzles 11 and the annular injection nozzles 12 for injecting a part of the mixed gas to the mixing injection pipe 3 from the outside of the first partial premixed gas separation injection nozzle 11 is respectively provided. Is formed.

상기 2차 혼합관(3)의 일측으로는 2차 혼합 분사관(3)의 출구와 상기 1차 부분예혼합가스 분리 분사노즐(11)의 중간 지점에 화염이 형성되도록 하는 점화용 버너(13)가 장착된다. One side of the secondary mixing pipe (3) for the ignition burner 13 to form a flame at the middle of the outlet of the secondary mixing injection pipe (3) and the primary partial premixed gas separation injection nozzle (11) ) Is mounted.

상기 2차 혼합 분사관(3)의 출구단 외주연부상에는 복수 개의 재순환 연소가스(또는 퍼지용 공기) 분사구(16)가 원주방향을 따라 형성된 환상의 연소기 플랜지 (17)가 형성되고, 상기 연소기 플랜지(17)의 배면과 2차 혼합 분사관(3)의 외측으로는 재순환 연소배가스(또는 퍼지용 공기) 공급관(14)이 구비된 재순환 연소배가스(또는 퍼지용 공기) 공급실(15)이 형성되어 상기 재순환 연소가스 분사구(16)로 재순환 연소배가스를 공급하게 된다. On the outer circumferential edge of the outlet end of the secondary mixing injection pipe 3, an annular combustor flange 17 is formed in which a plurality of recycle combustion gas (or purge air) injection holes 16 are formed along the circumferential direction, and the combustor A recycle combustion flue gas (or purge air) supply chamber 15 having a recycle combustion flue gas (or purge air) supply pipe 14 is formed on the rear surface of the flange 17 and the outside of the secondary mixing injection pipe 3. Thus, the recycle combustion gas is supplied to the recycle combustion gas injection port 16.

이와 같이 구성된 본 발명의 산소연소기에서 연료와 산소의 혼합비는 상기 1차 부분예혼합관(2) 영역과 2차 혼합 분사관(3) 영역에서 달라지게 된다. 즉, 상기 1차 부분예혼합관(2)에서 형성된 연료과농 혼합가스의 일부는 그 출구측에 원주상으로 형성된 환형 1차 혼합가스 분사구(12)을 통해서 2차 혼합 분사관(3)으로 공급되어, 상기 2차 혼합 분사관(3)의 2차 산소노즐(10)에서 분사되는 과잉의 산소와 혼합되어 2차 혼합 분사관(3) 내에서 연료희박(또는 산소과잉) 혼합가스가 형성된다. 이와 동시에 상기 1차 부분예혼합관(2)의 출구측 중앙로부터 외측으로 연장형성된 1차 혼합가스 분리 분사노즐(11)을 통해 2차 혼합 분사관(3)의 출구단 중앙부에서 연료과잉 상태의 1차 부분예혼합가스가 직접 분사되어 저질소산화물 다단연소가 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 partial premixing tube 2 region and the secondary mixing injection tube 3 region. That is, a portion of the fuel and concentrated mixed gas formed in the primary partial premixing tube 2 is supplied to the secondary mixed injection tube 3 through the annular primary mixed gas injection port 12 formed in a circumferential shape at the outlet side thereof. The mixture is mixed with excess oxygen injected from the secondary oxygen nozzle 10 of the secondary mixing injection tube 3 to form a fuel lean (or excess oxygen) mixed gas in the secondary mixing injection tube 3. . At the same time, the fuel mixture is in an excess fuel state at the center of the outlet end of the secondary mixed injection pipe 3 through the primary mixed gas separation injection nozzle 11 extending outward from the center of the outlet side of the primary partial premixed pipe 2. The primary partial premixed gas is injected directly to ensure low nitrogen oxide multistage combustion.

한편, 상기 1차 부분예혼합관(2) 내부로 인입된 연료공급관(5)의 인입길이를 조정하게 되면 상기 1차 산소노즐(9)과의 상대적인 위치의 변경이 이루어지게 됨으로써 상기 1차 부분예혼합관(2) 내부 영역에서 연료와 1차 산소의 혼합특성을 제어할 수 있다.On the other hand, adjusting the inlet length of the fuel supply pipe (5) introduced into the primary pre-mixing pipe (2) is to change the position relative to the primary oxygen nozzle (9) to the primary part It is possible to control the mixing characteristics of the fuel and the primary oxygen in the region inside the premixing tube (2).

또한 상기 1차 산소노즐(9)의 접선 분사각도와 상기 2차 산소노즐(10)의 축방향 분사각도를 조정하여 1차 부분예혼합관(2) 및 2차 혼합 분사관(3)에서의 혼합특성을 변화시킬 수도 있다.In addition, by adjusting the tangential injection angle of the primary oxygen nozzle (9) and the axial injection angle of the secondary oxygen nozzle (10) in the primary partial premixed pipe (2) and secondary mixing jet pipe (3) It is also possible to change the mixing characteristics.

상기 산소노즐(9)을 통해 산소공급실(8)로부터 1차 부분예혼합관(2) 내부의 접선방향으로 분사되는 산소는 연소감지판(4)상에 장착된 연료공급관(5)과 화염방지기(6)와 접촉하여 이들 부재의 과열을 방지하게 된다.Oxygen injected from the oxygen supply chamber 8 through the oxygen nozzle 9 in the tangential direction inside the primary premixing tube 2 is connected to the fuel supply pipe 5 mounted on the combustion sensing plate 4 and the flame arrestor. In contact with (6), overheating of these members is prevented.

본 발명의 산소연소기에서는 상기 연소기 플랜지(17)상에 형성된 재순환 연소배가스(또는 퍼지용 공기) 분사노즐(16)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 16 formed on the combustor flange 17.

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 실시되어질 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 부분예혼합 분리 분사관
2. 1차 부분예혼합관
3. 2차 혼합 분사관
4. 점화감지판
5. 연료공급관
6. 화염감지기
7. 산소공급관
8. 산소공급실
9. 1차 산소노즐
10. 2차 산소노즐
11. 1차 혼합가스 분리 분사노즐
12. 환형 1차 혼합가스 분사구
13. 점화용 버너
14. 재순환 연소배가스 공급관
15. 재순환 연소배가스 공급실
16. 재순환 연소배가스 분사노즐
17. 연소기 플랜지1. Two stage premixed separation injection tube
2. Primary premixed pipe
3. Secondary Mixing Jet
4. Ignition sensor
5. Fuel supply pipe
6. Flame Detector
7. Oxygen supply pipe
8. Oxygen Supply Room
9. Primary oxygen nozzle
10. Second oxygen nozzle
11. Primary Mixed Gas Separation Injection Nozzle
12. Annular primary mixed gas nozzle
13. Ignition Burner
14. Recycled flue gas supply pipe
15. Recycled flue gas supply room
16. Recirculating flue gas injection nozzle
17. Combustor Flange

Claims (6)

연료공급관을 통해 분사되는 연료와 1차 분할 분사되는 산소가 연료과농 상태로 혼합되는 1차 부분예혼합관; 상기 1차 부분 예혼합관보다 큰 직경으로 그 출구측에 확장연결되어 상기 1차 부분예혼합관에서 형성된 연료과농 혼합가스 일부가 공급되고 2차 분할 분사되는 산소와 혼합되어 연료희박 상태로 분사되는 2차 혼합 분사관; 상기 1차 부분예혼합관의 출구측 중앙으로부터 상기 2차 혼합 분사관의 출구단측으로 연장형성되어 1차 부분예혼합 가스의 일부가 2차 혼합 분사관의 출구단으로부터 연료과잉 상태로 직접 분사되도록 하는 1차 혼합가스 분리 분사노즐; 상기 1차 부분예혼합관과 2차 혼합 분사관으로 산소를 각각 분할 공급하는 산소공급실을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 2단 부분예혼합 분리 분사 및 배가스 재순환 분사 기능을 갖는 저질소산화물 산소연소기.A primary partial premixing tube in which fuel injected through a fuel supply pipe and oxygen injected in a first division are mixed with fuel in a concentrated state; It is expanded to the outlet side with a diameter larger than that of the first partial premixed tube, and the fuel and the concentrated mixed gas formed in the first partial premixed tube are supplied and mixed with the oxygen which is injected into the secondary part to be injected in a fuel lean state. Secondary mixing jet; It extends from the center of the outlet side of the primary premixing tube to the outlet end side of the secondary mixing injection tube so that a portion of the primary partial premixing gas is directly injected from the outlet end of the secondary mixing injection tube in an excess fuel state. Primary mixed gas separation injection nozzle; Low nitrogen oxide oxygen burner having a two-stage partial premixed separation injection and exhaust gas recirculation injection function comprising an oxygen supply chamber for splitting and supplying oxygen to the primary partial premixed pipe and the secondary mixed injection pipe, respectively. 제1항에 있어서, 상기 1차 부분예혼합관의 동일 단면 원주상에는 등간격으로 복수개의 접선방향 산소노즐이 형성되고, 2차 혼합관의 입구측에는 축방향 산소분사노즐이 원주방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 2단 부분예혼합 분리 분사 및 배가스 재순환 분사 기능을 갖는 저질소산화물 산소연소기.The method of claim 1, wherein a plurality of tangential oxygen nozzles are formed on the same circumference of the primary partial pre-mixed tube at equal intervals, and axial oxygen injection nozzles are formed in the circumferential direction at the inlet side of the secondary mixing tube. A low nitrogen oxide oxygen burner having a two-stage partial premixed separation injection and exhaust gas recirculation injection. 제1항에 있어서, 상기 연료공급관은 1차 부분예혼합관 내부로의 인입길이 조절이 가능하도록 장착되는 것을 특징으로 하는 2단 부분예혼합 분리 분사 및 배가스 재순환 분사 기능을 갖는 저질소산화물 산소연소기.The low nitrogen oxide oxygen burner according to claim 1, wherein the fuel supply pipe is installed to control the length of inlet into the first premixed pipe. . 제1항에 있어서, 상기 산소공급실은 상기 1차 부분예혼합관의 외주면을 감싸는 밀폐구조로 형성됨을 특징으로 하는 2단 부분예혼합 분리 분사 및 배가스 재순환 분사 기능을 갖는 저질소산화물 산소연소기.The low nitrogen oxide oxygen burner according to claim 1, wherein the oxygen supply chamber has a sealed structure surrounding the outer circumferential surface of the primary partial premixed tube. 제1항에 있어서, 상기 2차 혼합 분사관의 출구단 외주면에는 재순환 연소배가스 분사노즐이 구비된 연소기 플랜지가 형성되고, 상기 연소기 플랜지의 배면과 2차 혼합관의 외측으로는 밀폐구조로서 상기 연소배가스 분사노즐로 재순환 연소배가스를 공급하는 재순환 연소배가스 공급실이 형성됨을 특징으로 하는 2단 부분예혼합 분리 분사 및 배가스 재순환 분사 기능을 갖는 저질소산화물 산소연소기.The combustor of claim 1, wherein a combustor flange having a recirculating combustion exhaust gas injection nozzle is formed on an outer circumferential surface of the outlet end of the secondary mixing injection tube, and a combustion structure is formed on the rear surface of the combustor flange and on the outside of the secondary mixing tube. A low nitrogen oxide oxygen burner having a two-stage partial premixed separation injection and flue gas recirculation injection function, characterized in that a recirculation flue gas supply chamber is formed for supplying recycle combustion flue gas to a gas injection nozzle. 제1항에 있어서, 상기 1차 부분예혼합관의 길이는 1차 부분예혼합관의 직경보다 크고, 2차 혼합분사관의 직경은 1차 부분예혼합관의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 2단 부분예혼합 분리 분사 및 배가스 재순환 분사 기능을 갖는 저질소산화물 산소연소기.The method of claim 1, wherein the length of the primary partial premixed pipe is larger than the diameter of the primary partial premixed pipe, the diameter of the secondary mixed injection pipe is characterized in that the larger than the diameter of the primary partial premixed pipe Low Nitrogen Oxygen Combustor with Short Premixed Separation Injection and Flue Gas Recirculation Injection.
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