KR101278590B1 - Claus burner for sulfur recovery process - Google Patents

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KR101278590B1
KR101278590B1 KR1020120069075A KR20120069075A KR101278590B1 KR 101278590 B1 KR101278590 B1 KR 101278590B1 KR 1020120069075 A KR1020120069075 A KR 1020120069075A KR 20120069075 A KR20120069075 A KR 20120069075A KR 101278590 B1 KR101278590 B1 KR 101278590B1
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정종태
임경인
고재헌
이희문
정원석
안의섭
김성호
이석주
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지에스건설 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A claus burner for a sulfur collecting process is provided to improve the combustion efficiency by completely mixing acidic gases and combusting air through uniform distribution of the combusting air based on the center of a combusting chamber. CONSTITUTION: A claus burner(10) for a sulfur collecting process comprises an outer case(20), an inner case(30), and an orifice plate(100). The orifice plate is installed to be separated from a specific space with respect to the rear circumference of the inner case. The combusting air is supplied in a state which is uniformly spread by increasing the speed by introducing through the orifice plate and is supplied to a combusting chamber after completely mixing with the acidic gases.

Description

황회수 공정용 클라우스 버너 {Claus burner for sulfur recovery process}Claus burner for sulfur recovery process

본 발명은 클라우스 버너에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연소공기가 고르게 펼쳐진 상태로 공급되어 산성가스와 완전히 혼합이 이루어지도록 함으로써, 보다 원활한 연소가 이루어지도록 하는 황회수 공정용의 클라우스 버너에 관한 것이다.
The present invention relates to a Klaus burner, and more particularly, to a Klaus burner for the sulfur recovery process to be more smoothly combusted by the combustion air is supplied in an unfolded state to be completely mixed with the acid gas.

일반적으로, 석유화학 산업과 관련된 위험 요인은 유독성인 황화수소(H2S)를 대기 중에 방출한다는 것이다. 황화수소는 황이나 다른 연소 가능한 물질을 포함한 연료를 태우는 산업 공정으로부터 발생하는 미정제 싸우어 기류(sour gas stream) 또는 잔류 기류(테일 기류(tail gas stream))와 같은 여러 가지 배출가스에서 발견된다.In general, the risk factors associated with the petrochemical industry are releasing toxic hydrogen sulphide (H 2 S) to the atmosphere. Hydrogen sulphide is found in various emissions, such as sour gas streams or residual gas streams (tail gas streams) resulting from industrial processes that burn fuels containing sulfur or other combustible materials.

이에, 매우 유독성인 황화수소는 산업 공정에서 발생된 부산물들이 대기 중으로 유출되기 전에 제거되어야 하는 법규를 따라야 한다. 법규들은 황을 회수하고 대기 속으로 배출되는 H2S 및 SO2의 양을 줄이는 방법들의 개발을 필요로 하고 있다.Therefore, the highly toxic hydrogen sulfide must comply with regulations that must be removed before industrial products can be released into the atmosphere. Regulations require the development of methods to recover sulfur and reduce the amount of H 2 S and SO 2 released into the atmosphere.

최근에, 대기 속으로 배출되는 황 성분의 양은 H2S 및 SO2를 원소상태 황으로 변환시켜 줄이고 있다. 오늘날 산업분야에서 통상적으로 사용되는 이 방법은 변형 클라우스 공정(modified Claus process)으로 공지되어 있고, 1883년 영국 런던의 화학자인 칼 프리드리히 클라우스에 의해 처음으로 개발되었다. 이 방법은 클라우스 반응(Claus reaction)을 기초로 한다In recent years, the amount of sulfur released into the atmosphere has been reduced by converting H 2 S and SO 2 into elemental sulfur. This method, commonly used in industry today, is known as the modified Claus process and was first developed by Karl Friedrich Klaus, a chemist in London, England, in 1883. This method is based on the Claus reaction

2H2S + SO2 <--> 3/8S8 + 2H2O (1)2H 2 S + SO 2 <-> 3 / 8S 8 + 2H 2 O (1)

변형 클라우스 공정은 두 개의 과정이다: 1) 반응로에서 아래 반응식에 따라 황화수소(H2S)를 이산화황(SO2)으로 산화시키는 과정: 및The modified Klaus process consists of two processes: 1) oxidizing hydrogen sulfide (H 2 S) to sulfur dioxide (SO 2 ) according to the following scheme:

H2S + 3/2O2 <--> SO2 + H2O (2)H 2 S + 3 / 2O 2 <-> SO 2 + H 2 O (2)

2) 클라우스 반응(1)을 통해 이산화황과 잔여 황화수소의 원소상태 황으로의 반응. 제 2 단계인 황화수소와 이산화황의 원소상태 황으로의 반응은 일반적으로 연속되는 촉매반응기를 이용하여 완료하는데 이는 클라우스 반응은 평형반응이기 때문이다. 결과적으로, 여러 개의 촉매반응기를 연속하여 사용하는 것은 일반적이며 각각의 반응로를 거칠수록 더 많은 양의 원소상태 황이 제거되게 되며 더 많은 양의 황을 회수할 수 있다.2) Reaction of sulfur dioxide and residual hydrogen sulphide to elemental sulfur through Klaus reaction (1). The reaction of hydrogen sulfide with sulfur dioxide to elemental sulfur is generally completed using a continuous catalytic reactor because the Klaus reaction is an equilibrium reaction. As a result, it is common to use several catalytic reactors in series, and as each reactor goes through it, more elemental sulfur is removed and more sulfur can be recovered.

그러나, 열역학적으로 연속된 클라우스 반응기만으로는 모든 황을 회수할 수 있는 것이 아니다. 소량의 황화수소가 테일 기류에 잔류하게 되며, 테일 가스 정제의 추가 단계(이하에서 "TGCU")를 필요하게 한다. 현재 16가지의 TGCU 공정이 사용되고 있는 것으로 알려져 있으며 그 중 9가지 공정은 기술적으로 증명된 것들이다.However, thermodynamically continuous Klaus reactors alone are not able to recover all sulfur. A small amount of hydrogen sulphide remains in the tail stream, necessitating an additional step of tail gas purification (hereinafter "TGCU"). Currently, 16 TGCU processes are known to be in use, of which 9 are technically proven.

TGCU 장치들은 클라우스나 수정된 클라우스 황 회수 장치(이하에서 SRU)들과 함께 사용된다. 전형적인 SRU는 황화수소를 흡수하거나 탈착하여 황화수소를 농축시키는 아민 처리 장치를 통과하는 미정제 가스 공급류를 포함한다. 그런 후에 농축된 황화수소는 반응로로 들어가고 여기서 산소가 충분한 연소공기가 공급되는 환경에서 클라우스 버너에 의해 연소되어 아래 반응식(3) 대로 황화수소와 이산화황을 생산한다.TGCU devices are used with Klaus or modified Klaus sulfur recovery devices (SRUs). Typical SRUs include a crude gas feed stream that passes through an amine treatment unit that absorbs or desorbs hydrogen sulfide to concentrate the hydrogen sulfide. The concentrated hydrogen sulfide then enters the reactor, where it is burned by the Klaus burner in an environment in which oxygen-rich combustion air is supplied to produce hydrogen sulfide and sulfur dioxide as shown in equation (3) below.

H2S + aO2 → bH2S + cSO2 + dS(원소상태) + eCOS + fCS2 + gH2O (3)(3) &quot; H 2 S + aO 2 → bH 2 S + cSO 2 + dS (element state) + eCOS + fCS 2 + gH 2 O

다음에, 원소상태 황과 황화수소는 기류의 온도를 낮추는 응축에 의해 부분적으로 처리된 기류로부터 분리된 후, COS, CS2, 원소상태 황이 제거되는 연속적으로 촉매반응기를 통과한다. 황화수소와 이산화황은 상기 클라우스 반응(1)을 거치게 되며, COS와 CS2는 다른 반응인(4) 및 (5)를 거쳐 황화수소와 원소상태 황을 생The elemental sulfur and hydrogen sulfide are then separated from the partially treated air stream by condensation lowering the temperature of the air stream and then passed through a catalytic reactor in which COS, CS 2 , elemental sulfur are removed. Hydrogen sulfide and sulfur dioxide pass through the Klaus reaction (1), and COS and CS 2 pass hydrogen sulfide and elemental sulfur through other reactions (4) and (5)

산하게 된다. It is bought.

COS + H2O → CO2 + H2S (4)COS + H 2 O? CO 2 + H 2 S (4)

CS2+ 2H2O → CO2 + 2H2S (5)CS 2 + 2H 2 O? CO 2 + 2H 2 S (5)

이러한 클라우스 반응을 이용한 클라우스 타입의 황회수 장치의 공정 중, 클라우스 버너는, 앞서 설명한 바와 같이, 농축된 황화수소를 연소시켜서 반응식(3)과 같이 황화수소와 이산화황을 생산하게 되는데, 이때 클라우스 버너는 초기 점화시를 제외하고 열원으로 쓰이는 별도의 연료 주입이 없으므로, 아민 공정(Amine Process)이나 사워 워터 스트리핑 공정(Sour Water Stripping Process)에서 유입되는 미정제 가스인 산성가스와, 연소공기 중 산소와의 반응으로 연속적인 연소반응이 발생하게 된다.During the processing of the Klaus type sulfur recovery device using the Klaus reaction, the Klaus burner, as described above, burns the concentrated hydrogen sulfide to produce hydrogen sulfide and sulfur dioxide as in Reaction (3), where the Klaus burner is initially ignited. Since there is no fuel injection except heat, it is reacted with acid gas, which is a crude gas introduced from amine process or sour water stripping process, and oxygen in combustion air. Continuous combustion reactions occur.

따라서, 클라우스 버너의 연소실 내에서의 압력 강화 정도 및 산성가스와 연소공기가 얼마나 이상적으로 혼합되는가가 클라우스 버너에 있어서 가장 중요한 설계인자가 된다.Therefore, the degree of pressure strengthening in the combustion chamber of the Klaus burner and how ideally the acid gas and the combustion air are mixed are the most important design factors in the Klaus burner.

도 1은 종래의 클라우스 버너를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 평면도로서, 도시된 바와 같이, 종래의 클라우스 버너(10)는, 산성가스와 연소공기의 혼합부와, 연소실(50)로 구분되어 있다.FIG. 1 is a perspective view of a conventional Klaus burner, FIG. 2 is a plan view of FIG. 1, and as shown, the conventional Klaus burner 10 includes a mixture of acid gas and combustion air, and a combustion chamber 50. Separated by.

혼합부는, 외통부(20)와, 이 외통부(20) 내측에 일정간격 이격되게 설치되는 내통부(30)로 이루어지며, 외통부(20) 중간측 내면 둘레에는 양쪽 공간을 구획하는 차단막(34)으로 분리되어 있다.The mixing portion is composed of an outer cylinder portion 20 and an inner cylinder portion 30 which is spaced apart from the outer cylinder portion 20 by a predetermined interval, and the shielding membrane 34 partitioning both spaces around the inner surface of the middle portion of the outer cylinder portion 20. It is separated.

따라서, 외통부(20)의 내부 공간은 선단측의 산성가스 유입공간부와, 후단측의 연소공기 유입공간부로 구획되는바, 외통부(20)의 선단측에는 산성가스 유입공간부와 연통되는 산성가스 유입홀(24)이 형성되고, 후단측에는 연소공기 유입공간부와 연통되는 연소공기 유입홀(22)이 형성되어 있다.Therefore, the inner space of the outer cylinder portion 20 is divided into an acid gas inflow space portion at the tip side and a combustion air inflow space portion at the rear end side, and an acid gas inflow communicated with the acid gas inflow space portion at the tip side of the outer cylinder portion 20. The hole 24 is formed, and the combustion air inflow hole 22 communicating with the combustion air inflow space part is formed in the rear end side.

여기서, 내통부(30)의 후단은 개구부(32)가 형성되어 외통부(20)의 끝단과 일정간격 이격되어 있는바, 연소공기 유입홀(22)을 통해 유입된 연소공기는 연소공기 유입공간부를 통해 내통부(30)의 후단 개구부(32)를 통과하여 선단의 토출구(40)로 이동된다.Here, the rear end of the inner cylinder portion 30 is formed with an opening 32 is spaced apart from the end of the outer cylinder portion 20 by a predetermined distance, the combustion air introduced through the combustion air inlet hole 22 is the combustion air inlet space portion It passes through the rear end opening 32 of the inner cylinder part 30 and moves to the discharge port 40 of the front end.

또한, 산성가스 유입공간부에 위치하는 내통부(30)의 둘레에는 복수의 유입홀(38)이 형성되어 있는바, 산성가스 유입홀(24)을 통해 유입된 산성가스는 산성가스 유입공간부를 거쳐 상기 복수의 유입홀(38)을 통과하여 상기 연소공기와 혼합된 후, 선단의 토출구(40)로 이동된다.In addition, a plurality of inflow holes 38 are formed around the inner cylinder part 30 positioned in the acid gas inflow space part, and the acid gas introduced through the acid gas inflow hole 24 is formed in the acid gas inflow space part. After passing through the plurality of inlet holes 38 to be mixed with the combustion air, it is moved to the discharge port 40 at the tip.

이에, 내통부(30)의 선단측 토출구(40)를 통해 산성가스와 연소공기가 혼합되어 토출되면서, 산성가스와 연소공기 중의 산소가 반응하여 연소반응이 연속적으로 발생되는바, 농축된 황화수소를 연소시키게 된다.Accordingly, the acid gas and the combustion air are mixed and discharged through the discharging end 40 of the inner cylinder part 30, and the combustion reaction is continuously generated by the reaction of the acid gas and the oxygen in the combustion air. Burned out.

참고로, 상기 차단막(34)의 일측으로는 연료 주입구(36)가 형성되고, 이 연료 주입구(36)는 내통부(30)와 연통되는바, 초기 점화시에는 연료 주입구(36)를 통해 연료를 공급함으로써, 점화가 이루어지게 된다.
For reference, a fuel injection hole 36 is formed at one side of the blocking film 34, and the fuel injection hole 36 communicates with the inner cylinder part 30, and at the time of initial ignition, the fuel is injected through the fuel injection hole 36. By supplying the ignition is achieved.

그러나, 상기와 같은 종래의 클라우스 공정에 쓰이는 클라우스 버너(10)의 경우, 상대적으로 많은 양이 유입되는 연소공기가 연소실(50)의 중앙을 기준으로 양방향으로 균형 있게 분포되지 못하고 한 방향 쪽으로 편중되는 비대칭 현상이 발생될 우려가 컸었다. 이러한 연소공기의 편중으로 인하여 산성가스가 연소실 전단부에서 연소 되지 못하고 연소실 후단부까지 황화수소의 형태로 남아 있을 수 있는데, 이러한 경우 클라우스 버너의 효율이 감소할 수 있다.However, in the case of the Klaus burner 10 used in the conventional Klaus process as described above, a relatively large amount of combustion air flows in one direction without being balanced in both directions with respect to the center of the combustion chamber 50. There was a high possibility of asymmetry. Due to the bias of the combustion air, the acid gas may not be combusted at the front end of the combustion chamber but may remain in the form of hydrogen sulfide up to the rear end of the combustion chamber. In this case, the efficiency of the cloud burner may be reduced.

즉, 연소공기 유입홀(22)을 통해 연소공기 유입공간부로 공급되는 연소공기가 고르게 분포된 상태로 내통부(30)의 개구부(32)를 통과하지 못하고, 한 방향 쪽으로 편중되게 유입되어 통과하게 되는바, 한 방향 쪽으로 편중되는 비대칭 현상이 발생될 우려가 크고, 이로 인하여 산성가스와 연소공기가 완전히 혼합되지 못할 가능성이 클 것으로 판단되었으며, 이에 이를 CFD(Computational Fluid Dynamics)를 통해 산성가스와 연소공기의 혼합 및 연소실(50) 내에서의 분포도를 모사한 결과, 도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같이, 연소반응이 연소실 전단부에서 이루어 지지 않고 후단부에서 진행됨에 따라 산소(O2), 황화수소(H2S), 이산화황(SO2)의 연소 후 분포도 및 온도 구배가 이상적이지 않은 형태를 보이는 문제점이 있었다. That is, the combustion air supplied to the combustion air inlet space through the combustion air inlet 22 does not pass evenly through the opening 32 of the inner cylinder part 30 in a uniformly distributed state, and flows in one direction in a biased manner. As a result, there is a high possibility that an asymmetric phenomenon that is biased in one direction is likely to occur, and thus, there is a high possibility that the acid gas and the combustion air cannot be completely mixed, which is thus combusted with CFD (Computational Fluid Dynamics) As a result of simulating the distribution of air and the distribution in the combustion chamber 50, as shown in FIGS. 3A to 3D, as the combustion reaction does not occur at the front end of the combustion chamber but proceeds at the rear end, oxygen (O 2 ), The distribution and temperature gradients of hydrogen sulfide (H 2 S) and sulfur dioxide (SO 2 ) after combustion had a problem of not being ideal.

본 발명은 상대적으로 많은 양이 유입되는 연소공기가 연소실의 중앙을 기준으로 균형 있게 분포되도록 함으로써, 산성가스와 연소공기가 완전히 혼합되도록 하고, 이로 인하여 연소실 후단부에 치우친 위치에서 화염이 발생하는 문제를 해소하도록 하는 황회수 공정용 클라우스 버너를 제공하는데 그 목적이 있다.
According to the present invention, a relatively large amount of combustion air is introduced in a balanced manner with respect to the center of the combustion chamber, so that acid gas and combustion air are completely mixed, whereby a flame is generated at a position biased at the rear end of the combustion chamber. It is an object of the present invention to provide a burner for the recovery process of the sulfur recovery.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 황회수 공정용 클라우스 버너는, 산성가스와 연소공기 중의 산소가 반응하여 연소반응이 연속적으로 발생하도록 하는 클라우스 버너에 있어서, 상기 연소공기는 오리피스 플레이트에 의해 도입속도가 증가되어 고르게 펼쳐진 상태로 공급되어 상기 산성가스와 완전 혼합이 이루어진 후, 연소실로 공급되는 것을 특징으로 한다.Klaus burner for sulfur recovery process according to the present invention for achieving the above object, in the Klaus burner to continuously generate a combustion reaction by the reaction of the acid gas and oxygen in the combustion air, the combustion air is orifice plate It is characterized in that the introduction speed is increased to be supplied in an unfolded state and then completely mixed with the acidic gas, and then supplied to the combustion chamber.

여기서, 상기 클라우스 버너는, 산성가스 유입공간부와 연소공기 유입공간부가 차단막에 의해 양쪽으로 구획되는 외통부와; 상기 외통부에 내설되되, 선단의 토출구는 상기 연소실과 연통되고, 후단의 개구부는 상기 연소공기 유입공간부와 연통되며, 상기 산성가스 유입공간부에 위치하는 중간부위에는 복수의 유입홀이 형성된 내통부로 구성되는 것이 바람직하다.Here, the Klaus burner may include an outer cylinder portion in which an acid gas inflow space portion and a combustion air inflow space portion are partitioned to both sides by a blocking membrane; Being built into the outer cylinder portion, the discharge port of the front end is in communication with the combustion chamber, the opening of the rear end is in communication with the combustion air inlet space portion, the middle portion located in the acid gas inlet space portion to the inner cylinder portion formed with a plurality of inlet holes It is preferred to be configured.

또한, 상기 오리피스 플레이트는, 상기 내통부의 후단쪽 둘레에 대하여 일정 공간부를 사이에 두고 설치되는 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable that the said orifice plate is provided with a fixed space part interposed with respect to the rear end periphery of the said inner cylinder part.

또한, 상기 차단막의 일측에는, 점화시 필요한 연료를 상기 내통부 내부로 공급하기 위한 연료 주입구가 형성되는 것이 바람직하다.
In addition, it is preferable that a fuel injection hole for supplying fuel required for ignition into the inner cylinder part is formed at one side of the blocking film.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 황회수 공정용 클라우스 버너에 의하면, 연소공기가 노즐 기능을 갖는 내통부의 개구부로 고르게 유입되는바, 산성가스와의 완전 혼합이 이루어짐에 따라 원활한 연소반응으로 연소기능이 향상되는 효과가 제공된다.As described above, according to the sulfur recovery process Klaus burner according to the present invention, the combustion air is evenly introduced into the opening of the inner cylinder portion having a nozzle function, the combustion function by a smooth combustion reaction according to the complete mixing with the acid gas This improving effect is provided.

특히, 상대적으로 많은 양이 유입되는 연소공기가 연소실의 중앙을 기준으로 전 방향에 걸쳐 균형 있게 분포되는바, 한 방향 쪽으로 편중되는 비대칭 현상의 억제로 인하여 연소실 후단부에 치우친 위치에서 화염이 발생되는 문제점이 개선되는 효과도 제공된다.
In particular, a relatively large amount of combustion air flows in a balanced manner in all directions with respect to the center of the combustion chamber, and flames are generated at a position biased at the rear end of the combustion chamber due to the suppression of asymmetry that is biased in one direction. The effect of improving the problem is also provided.

도 1은 종래의 클라우스 버너를 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 평면구성도.
도 3a는 종래의 클라우스 버너를 CFD를 통해 연소실내에서의 산소의 분포도를 모사한 결과를 나타낸 도면.
도 3b는 종래의 클라우스 버너를 CFD를 통해 연소실내에서의 황화수소의 분포도를 모사한 결과를 나타낸 도면.
도 3c는 종래의 클라우스 버너를 CFD를 통해 연소실내에서의 이산화황의 분포도를 모사한 결과를 나타낸 도면.
도 3d는 종래의 클라우스 버너를 CFD를 통해 연소실내에서의 온도의 분포도를 모사한 결과를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 클라우스 버너를 도시한 사시도.
도 5는 도 4의 평면구성도.
도 6a는 본 발명에 따른 클라우스 버너를 CFD를 통해 연소실내에서의 산소의 분포도를 모사한 결과를 나타낸 도면.
도 6b는 본 발명에 따른 클라우스 버너를 CFD를 통해 연소실내에서의 황화수소의 분포도를 모사한 결과를 나타낸 도면.
도 6c는 본 발명에 따른 클라우스 버너를 CFD를 통해 연소실내에서의 이산화황의 분포도를 모사한 결과를 나타낸 도면.
도 6d는 본 발명에 따른 클라우스 버너를 CFD를 통해 연소실내에서의 온도의 분포도를 모사한 결과를 나타낸 도면.1 is a perspective view showing a conventional Klaus burner.
2 is a plan view of FIG.
Figure 3a is a view showing a result of simulating the distribution of oxygen in the combustion chamber of the conventional Klaus burner through CFD.
Figure 3b is a view showing a result of simulating the distribution of hydrogen sulfide in the combustion chamber of the conventional Klaus burner through CFD.
Figure 3c is a view showing a result of simulating the distribution of sulfur dioxide in the combustion chamber of the conventional Klaus burner through CFD.
Figure 3d is a view showing a result of simulating the distribution of the temperature in the combustion chamber of the conventional Klaus burner through the CFD.
Figure 4 is a perspective view of the Klaus burner according to the present invention.
5 is a plan view of FIG.
Figure 6a is a view showing a result of simulating the distribution of oxygen in the combustion chamber through a CF burner according to the present invention CFD.
Figure 6b is a view showing a result of simulating the distribution of hydrogen sulfide in the combustion chamber through the CFD of the Klaus burner according to the present invention.
Figure 6c is a view showing a result of simulating the distribution of sulfur dioxide in the combustion chamber through the CFD of the Claus burner according to the present invention.
Figure 6d is a view showing a result of simulating the distribution of the temperature in the combustion chamber through the CFD of the Claus burner according to the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 클라우스 버너를 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4의 평면구성도이다.Figure 4 is a perspective view of the Klaus burner according to the present invention, Figure 5 is a plan view of FIG.

참고로, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서, 앞선 종래에서와 동일한 부분에 대해서는 동일부호를 부여하여 설명하기로 한다.For reference, in describing the embodiments of the present invention, the same parts as in the prior art will be described with the same reference numerals.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 클라우스 버너(10)는, 산성가스와 연소공기의 혼합부와, 연소실(50)로 구분되어 있다.As shown, the Klaus burner 10 according to the present invention is divided into a mixing section of the acid gas and combustion air, and the combustion chamber (50).

혼합부는, 외통부(20)와, 이 외통부(20) 내측에 일정간격 이격되게 설치되는 내통부(30)로 이루어지며, 외통부(20) 중간측 내면 둘레에는 양쪽 공간을 구획하는 차단막(34)으로 분리되어 있다.The mixing portion is composed of an outer cylinder portion 20 and an inner cylinder portion 30 which is spaced apart from the outer cylinder portion 20 by a predetermined interval, and the shielding membrane 34 partitioning both spaces around the inner surface of the middle portion of the outer cylinder portion 20. It is separated.

따라서, 외통부(20)의 내부 공간은 선단측의 산성가스 유입공간부와, 후단측의 연소공기 유입공간부로 구획되는바, 외통부(20)의 선단측에는 산성가스 유입공간부와 연통되는 산성가스 유입홀(24)이 형성되고, 후단측에는 연소공기 유입공간부와 연통되는 연소공기 유입홀(22)이 형성되어 있다.Therefore, the inner space of the outer cylinder portion 20 is divided into an acid gas inflow space portion at the tip side and a combustion air inflow space portion at the rear end side, and an acid gas inflow communicated with the acid gas inflow space portion at the tip side of the outer cylinder portion 20. The hole 24 is formed, and the combustion air inflow hole 22 communicating with the combustion air inflow space part is formed in the rear end side.

여기서, 내통부(30)의 후단은 개구부(32)가 형성되어 외통부(20)의 끝단과 일정간격 이격되어 있는바, 연소공기 유입홀(22)을 통해 유입된 연소공기는 연소공기 유입공간부를 통해 내통부(30)의 후단 개구부(32)를 통과하여 선단의 토출구(40)로 이동된다.Here, the rear end of the inner cylinder portion 30 is formed with an opening 32 is spaced apart from the end of the outer cylinder portion 20 by a predetermined distance, the combustion air introduced through the combustion air inlet hole 22 is the combustion air inlet space portion It passes through the rear end opening 32 of the inner cylinder part 30 and moves to the discharge port 40 of the front end.

한편, 내통부(30)의 후단쪽 둘레에는 일정 공간부(31)를 사이에 두고 오리피스 플레이트(100)(Orifice Plate)가 설치되어 있다. 따라서, 연소공기 유입홀(22)을 통해 유입된 연소공기는 내통부(30) 후단의 개구부(32)로 유입되기에 앞서 먼저 오리피스 플레이트(100)에 의해 이 오리피스 플레이트(100)와 내통부(30) 사이의 공간부(31)를 통과하게 되는바, 연소공기의 도입속도가 증가됨은 물론 어느 한 쪽으로 치우친 상태로 내통부(30)의 개구부(32)로 유입되지 않고 고르게 분포된 상태로 유입되게 된다.On the other hand, an orifice plate 100 (Orifice Plate) is provided around the rear end of the inner cylinder portion 30 with a constant space portion 31 interposed therebetween. Accordingly, the orifice plate 100 and the inner cylinder portion (by the orifice plate 100) are first introduced by the orifice plate 100 before the combustion air introduced through the combustion air inlet hole 22 enters the opening 32 at the rear end of the inner cylinder portion 30. 30 is passed through the space portion 31, the introduction speed of the combustion air is increased, as well as inclined to either side of the inner cylinder portion 30 of the inner cylinder portion 30 to flow into evenly distributed state Will be.

또한, 산성가스 유입공간부에 위치하는 내통부(30)의 둘레에는 복수의 유입홀(38)이 형성되어 있는바, 산성가스 유입홀(24)을 통해 유입된 산성가스는, 산성가스 유입공간부를 거쳐 상기 복수의 유입홀(38)을 통과하여 상기 연소공기와 혼합된 후, 선단의 토출구(40)로 이동된다.In addition, a plurality of inflow holes 38 are formed around the inner cylinder part 30 positioned in the acid gas inflow space, and the acid gas introduced through the acid gas inflow hole 24 is an acid gas inflow space. After passing through the plurality of inlet holes 38 to be mixed with the combustion air, it is moved to the discharge port 40 of the tip.

이에, 내통부(30)의 선단측 토출구(40)를 통해 산성가스와 연소공기가 완전히 혼합되어 토출되면서, 산성가스와 연소공기 중의 산소가 반응하여 연소반응이 연속적으로 발생되는바, 농축된 황화수소를 연소시키게 된다.Accordingly, the acid gas and the combustion air are completely mixed and discharged through the discharging end 40 of the inner cylinder part 30, and the combustion reaction is continuously generated by the reaction of the acid gas and the oxygen in the combustion air. Will burn.

참고로, 상기 차단막(34)의 일측으로는 연료 주입구(36)가 형성되고, 이 연료 주입구(36)는 내통부(30)와 연통되는바, 초기 점화시에는 연료 주입구(36)를 통해 연료를 공급함으로써, 점화가 이루어지게 된다.For reference, a fuel injection hole 36 is formed at one side of the blocking film 34, and the fuel injection hole 36 communicates with the inner cylinder part 30, and at the time of initial ignition, the fuel is injected through the fuel injection hole 36. By supplying the ignition is achieved.

이와 같이, 상대적으로 많은 양이 유입되는 연소공기가 오리피스 플레이트(100)에 의해 고르게 펼쳐진 상태로 노즐 기능을 갖는 내통부(30)의 개구부(32)로 유입됨으로써, 산성가스와 연소공기의 산소가 완전히 혼합됨은 물론, 혼합된 산성가스와 연소공기가 연소실(50)의 중앙을 기준으로 전 방향으로 균형 있게 분포되는바, 한 방향 쪽으로 편중되는 비대칭 현상이 예방된다.As such, the relatively large amount of combustion air is introduced into the opening 32 of the inner cylinder portion 30 having the nozzle function in a state where it is evenly spread by the orifice plate 100, whereby oxygen gas and oxygen of the combustion air As well as being completely mixed, the mixed acid gas and the combustion air are distributed in all directions with respect to the center of the combustion chamber 50 in a balanced manner, thereby preventing an asymmetric phenomenon that is biased in one direction.

즉, 연소공기 유입홀(22)을 통해 연소공기 유입공간부로 공급되는 연소공기가 오리피스 플레이트(100)에 의해 도입속도가 증가됨은 물론 고르게 분포된 상태로 내통부(30)의 개구부(32)를 통과하게 되어 전 방향으로 고르게 유입되어 통과되는바, 한 방향 쪽으로 편중되는 비대칭 현상이 발생되지 않고, 이로 인하여 산성가스와 연소공기가 완전히 혼합이 이루어지게 된다.That is, the combustion air supplied to the combustion air inlet space through the combustion air inlet 22 is increased by the orifice plate 100 and the opening 32 of the inner cylinder part 30 is evenly distributed. As it passes through and evenly flows in all directions, the asymmetric phenomenon that is biased in one direction does not occur, and thus, the acid gas and the combustion air are completely mixed.

도 6a 내지 도 6d는 상기와 같은 본 발명에 따른 클라우스 버너(10)를 CFD(Computational Fluid Dynamics)를 통해 산성가스와 연소공기의 혼합 및 연소실(50) 내에서의 분포도, 온도 구배를 모사한 결과를 나타낸 도면으로서, 산소(O2), 황화수소(H2S), 이산화황(SO2)이 한 방향 쪽으로 편중되지 않고 전 방향으로 고르게 펼쳐짐으로써, 연소실(50)의 중앙부위에서 화염이 발생됨을 알 수 있었다.
6A to 6D illustrate the results of simulating the distribution and temperature gradient of the mixed gas and combustion air in the combustion chamber 50 through the CFD (Computational Fluid Dynamics) of the Klaus burner 10 according to the present invention as described above. As shown in FIG. 6, oxygen (O 2 ), hydrogen sulfide (H 2 S), and sulfur dioxide (SO 2 ) are uniformly spread out in all directions without being biased in one direction, so that a flame is generated in the central portion of the combustion chamber 50. there was.

이상에서와 같은 본 발명의 실시 예에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수도 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시 예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
Technical ideas described in the embodiments of the present invention as described above may be implemented independently, or may be implemented in combination with each other. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications, and variations will be apparent to those skilled in the art. It is possible. Accordingly, the technical scope of the present invention should be determined by the appended claims.

10 : 클라우스 버너 20 : 외통부
22 : 연소공기 유입홀 24 : 산성가스 유입홀
30 : 내통부 31 : 공간부
32 : 개구부 34 : 차단막
36 : 연료 주입구 38 : 유입홀
40 : 토출구 50 : 연소실
100 : 오리피스 플레이트10: Klaus burner 20: outer tube
22: combustion air inlet hole 24: acid gas inlet hole
30: inner cylinder 31: space
32: opening 34: blocking film
36: fuel inlet 38: inlet hole
40: discharge port 50: combustion chamber
100: orifice plate

Claims (4)

산성가스와 연소공기 중의 산소가 반응하여 연소반응이 연속적으로 발생하도록 하는 클라우스 버너에 있어서,
상기 클라우스 버너는,
산성가스 유입공간부와 연소공기 유입공간부가 차단막에 의해 양쪽으로 구획되는 외통부와;
상기 외통부에 내설되되, 선단의 토출구는 연소실과 연통되고, 후단의 개구부는 상기 연소공기 유입공간부와 연통되며, 상기 산성가스 유입공간부에 위치하는 중간부위에는 복수의 유입홀이 형성된 내통부 및;
상기 내통부의 후단쪽 둘레에 대하여 일정 공간부를 사이에 두고 설치되는 오리피스 플레이트를 포함하며,
상기 연소공기는 상기 오리피스 플레이트에 의해 도입속도가 증가되어 고르게 펼쳐진 상태로 공급되어 상기 산성가스와 완전 혼합이 이루어진 후, 상기 연소실로 공급되는 것을 특징으로 하는 황회수 공정용 클라우스 버너.
In a burner in which a combustion reaction occurs continuously by reacting acid gas with oxygen in combustion air,
The Klaus burner,
An outer cylinder portion in which the acid gas inflow space portion and the combustion air inflow space portion are partitioned to both sides by a blocking membrane;
The inner cylinder portion is installed in the outer cylinder portion, the discharge port of the front end is in communication with the combustion chamber, the opening of the rear end is in communication with the combustion air inlet space portion, the inner cylinder portion having a plurality of inlet holes formed in the intermediate portion located in the acid gas inlet space; ;
It includes an orifice plate which is installed with a predetermined space portion with respect to the rear end of the inner cylinder portion,
The combustion air is supplied to the combustion chamber after the introduction speed is increased by the orifice plate is increased evenly unfolded and completely mixed with the acid gas, it is supplied to the combustion chamber.
삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 차단막의 일측에는, 점화시 필요한 연료를 상기 내통부 내부로 공급하기 위한 연료 주입구가 형성된 것을 특징으로 하는 황회수 공정용 클라우스 버너.The method of claim 1,
One side of the blocking film, sulfur burner process burner, characterized in that the fuel injection port for supplying the fuel required for ignition into the inner cylinder portion.
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