KR101328255B1 - 연소속도가 다른 복수의 가스를 사용하는 버너 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 연소속도가 다른 2 이상의 가스를 사용하는 버너에서 NOx 생성이 저감되는 구조를 제공하는 것으로, 연소속도가 다른 복수의 가스를 사용하는 버너로서, 각 가스를 분사하는 노즐 중 상대적으로 높은 연소속도를 가지는 제 1 가스를 분사하는 제 1 가스 분사 노즐은 버너 외곽부에서 제 1 가스를 분사하는 외곽 노즐을 포함하며, 상기 외곽 노즐은 다른 노즐보다 분사 방향으로 돌출된 연소속도가 다른 복수의 가스를 사용하는 버너를 제공한다.

Description

연소속도가 다른 복수의 가스를 사용하는 버너{Burner Using More Than Two Gases Having a Different Burning Speed}
본 발명은 연소속도가 다른 복수의 가스를 사용하는 버너에 대한 것으로, 구체적으로는 연소속도가 상이한 복수의 가스를 사용하면서도 NOx 발생이 저감 가능한 버너에 대한 것이다.
버너형상은 완전 연소가 가능하고 저 NOx 등의 환경규제에 대응해야 하며 사용자의 사용하고자 하는 연소로의 구조와 운전조건에 맞도록 설계되어야 하는데, 연료/산화제 종류에 따라 크게 차별화된다. 통상적으로 이용되는 고체, 액체, 기체연료는 각각의 열분해 특성과 연소반응률, 즉 연소속도에 적합하도록 분사속도의 노즐을 구성하게 된다.
즉, 연료의 연소속도에 따라 버너분사 유속이 결정되며, 낮은 NOx 배출량을 갖는 구조가 되어야 한다. 산화제는 통상 공기가 이용되나, 용융로와 같이 고온이 요구되는 조건에서는 산소를 첨가한 산소부화된 공기나 순산소를 산화제로 이용하게 된다. 사용하고자 하는 연소로의 운용패턴(장단기 사용 여부, 가동/중단 빈도수), 운용온도, 공기비 등의 조건에 따라 선택하는 버너 형상을 바뀌어야 한다.
통상적으로 연소배가스가 소재와 직접 접촉이 가능한 직접가열방식의 가열로, 연소배가스가 소재와 직접 접촉하지 않고 연소열에 의해 가열된 복사관(radiant tube)의 복사열에 의해 가열되는 간접가열방식의 열처리로, 가열로와 같이 고온 조건이 아니지만 장기운용성이 중요한 보일러용 버너 등에 따라 버너구조, 연소용량 등에 있어 차별화된다.
스팀을 생산하는 보일러용 버너에 대한 것으로 보일러용 버너의 통상적 구조가 도 1 에 도시되어 있다. 가스연료는 연료 파이프(2)를 통해 가스 링(2a)에 공급되고 이 가스연료는 여러 개의 가스 노즐(3)을 통해 보일러 내로 공급된다. 공기는 공기 파이프(4)를 통해 공급되고 챔버에서 그대로 보일러 내로 공급된다.
버너 중심부에는 통상적으로 선회기(Swirler, 5)가 부착되어 있어 공기에 선회를 줌으로써 화염안정화에 기여하게 된다. 선회기(5) 부근에는 파일롯 버너 또는 점화기(6)가 있어 화염 착화에 이용된다. 버너는 보일러 외벽에 플레이트(7)에 의해 부착된다.
통상적으로 중유 보일러용 버너인 경우에는 오일을 가스버너에서는 NOx 저감을 위해 물을 외부에서 파이프(9)를 통해 공급하고 이는 선회기(5) 중심부에서 분사하게 된다. 버너는 보일러 내벽(10)에 돌출되지 않도록 부착된다. 공기는 1차 공기와 2차 공기로 통상 분리공급되는데, 그 양을 제어하는 에어 레지스터(11)가 구비될 수 있다.
한편, 연소속도가 다른 복수의 가스를 사용하는 버너는 도 2 에 도시되어 있다. 통상적으로 가스의 조성이 다르면 연소속도가 다르며, 보통 수소가 많은 경우에 빠르고 탄화수소계 연료의 경우에는 대략 비슷한 속도를 갖는다. 연소속도가 빠른 연료의 경우에는 연소성이 좋기 때문에 고속으로 분사하여도 화염이 소화될 염려가 없으나, 연소속도가 느린 연료의 경우에는 고속으로 분사하면 화염 날림이 발생하면서 소화된다.
복수의 가스를 사용하는 버너의 경우는 도 2와 같이 고 연소속도의 연료노즐(13)이 버너 외곽에서 공급되고 이 연료노즐(13)을 둘러싸고 저 연소속도의 연료 노즐(16)이 배치된다. 공기 통로(4)로 공급되는 공기는 보일러 벽면에서 가장 근접한 곳에서 공급된다. 버너 중심에서 보면, 선회기(5)가 있고, 그 부근에 파일로 버너 또는 점화기(6)가 존재한다. 그 외곽 방향으로 고 연소속도 가스의 1차 노즐(14)이 다수 존재하고 그 외곽으로 고 연소속도 가스의 2차 노즐(13)을 품은 저 연소속도 가스의 노즐(16)이 구성된다. 물론 고 연소속도 가스의 2차 노즐(13)과 저 연소속도 가스의 노즐(16)은 원형으로 구성할 수 있으나 다양한 형태로 구성이 가능하다.
중심에는 물공급 파이프(9)가 있어 선회기(5)를 부착하고 중심에서는 물을 분사하여 NOx 저감을 하는 경우도 있다.
하지만, 이와 같은 구성의 버너도 NOx 저감이 충분하지 못하여 환경 오염을 유발한다는 문제가 있다.
본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 연소속도가 다른 2 이상의 가스를 사용하는 버너에서 NOx 생성이 저감되는 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 고 연소속도 가스를 분리 연소함으로써, 고온 영역의 온도와 체적에 의해 발생량이 정의되는 NOx 발생량을 감축시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 버너의 중앙부는 연료 결핍영역으로, 버너의 외곽부는 연료 과잉영역으로 만드는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 다음과 같은 버너를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 연소속도가 다른 복수의 가스를 사용하는 버너로서, 각 가스를 분사하는 노즐 중 상대적으로 높은 연소속도를 가지는 제 1 가스를 분사하는 제 1 가스 분사 노즐은 버너 외곽부에서 제 1 가스를 분사하는 외곽 노즐을 포함하며, 상기 외곽 노즐은 다른 노즐보다 분사 방향으로 돌출된 연소속도가 다른 복수의 가스를 사용하는 버너를 제공한다.
이때, 각 가스를 분사하는 노즐 중 상대적으로 낮은 연소속도를 가지는 제 2 가스를 분사하는 제 2 가스 분사 노즐은 상기 외곽 노즐에 인접하여 배치되며, 상기 외곽 노즐은 다른 노즐보다 외곽에 배치될 수 있다.
또, 본 발명에서 상기 제 1 가스 분사 노즐은 버너 중앙부에서 제 1 가스를 분사하는 중앙 노즐을 포함하며, 상기 제 2 가스 분사 노즐은 상기 중앙 노즐과 외곽 노즐 사이에 배치되며, 상기 버너는 테이퍼면을 포함하는 보일러 내벽에 장착되며, 상기 중앙 노즐, 상기 제 2 가스 분사 노즐은 분사 방향으로 동일 위치에서 테이퍼면 내측에 위치하며, 상기 외곽 노즐은 분사 방향에서 상기 보일러 내벽의 테이퍼면까지 돌출될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 외곽 노즐은 버너 중심축에 대하여 소정의 각을 가지며 경사지게 가스를 분출하도록 구성될 수 있다.
나아가, 버너 중앙부로 공급되는 1 차 공기와, 버너 외곽부로 공급되는 2차 공기의 공기량을 조절하는 공기량 조절부를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 각 가스를 분사하는 노즐 중 적어도 일부는 버너 중앙부에 배치되며, 상기 공기량 조절부는 측면에 구멍이 형성되어 있는 복수의 원통을 포함하는 에어 레지스터로, 상기 에어 레지스터의 각 원통의 구멍의 위치에 따라서 구멍을 통과하는 공기량을 조절하도록 구성되며, 상기 중앙부에 배치된 노즐로 제공되는 1차 공기와 외곽 노즐로 제공되는 2차 공기의 유속이 상이하도록 구성될 수 있다.
또한, 연소속도가 다른 복수의 가스는 상대적으로 높은 연소속도를 가지는 제 1 가스와 상대적으로 낮은 연소속도를 가지는 제 2 가스로 이뤄지며, 상기 제 1 가스 분사 노즐과 제 1 가스 공급부 사이에는 제 1 가스 챔버가 구비되며, 상기 제 2 가스를 제 2 가스 분사 노즐과 제 2 가스 공급부 사이에는 제 2 가스 챔버가 구비되며, 제 1 가스가 공급되지 않을 때, 상기 제 1 가스 분사 노즐로 제 2 가스가 분사되도록, 상기 제 1 가스 챔버와 상기 제 2 가스 챔버는 개폐수단이 구비된 연결부로 연통될 수 있다.
나아가, 본 발명은 버너 중앙에 구비된 파이프, 상기 파이프에 연결된 선회기; 및 상기 선회기에 인접한 위치에 배치되는 파일럿 버너 혹은 점화기;를 포함할 수도 있다.
다르게, 본 발명은 연소속도가 다른 복수의 가스를 사용하는 버너로서, 각 가스를 분사하는 노즐; 및 버너 외곽부와 버너 중앙부로 공급되는 공기량을 조절하는 공기량 조절부를 포함하며, 외곽부에서는 연료 과잉상태에서 연소가 발생하도록, 상기 노즐 중 상대적으로 높은 연소속도를 가지는 제 1 가스를 분사하는 노즐은 버너 최외곽에 배치되는 외곽 노즐을 포함하는 연소속도가 다른 복수의 가스를 사용하는 버너를 제공한다.
이때, 상기 외곽 노즐은 다른 노즐보다 분사 방향으로 돌출될 수 있다.
연소과정 중 NOx 생성에 영향을 많이 미치는 고 연소속도 가스를 외곽에 공급하여, 고 연소속도 가스에 연료 과잉 구간을 형성하게 함으로써, NOx 발생량을 감축시킬 수 있다.
또한, 외곽에 배치된 고 연소속도 가스의 노즐을 돌출시킴으로써 공간적으로 다단 연소의 개념을 갖고 고 연소속도 가스를 분리 연소시킴으로써 고온 영역의 온도와 체적(체류시간)에 의해 발생량이 정의되는 NOx 발생량을 감축시킬 수 있다.
또, 본 발명에서 공기는 중앙으로 공급되는 1차 공기와 외곽으로 공급되는 2차 공기로 분리하고, 중앙부로 많은 공기를 분사하고, 외곽부로 적을 양을 분사하는 공연비 조절로 버너 중심축에는 연료희박, 외부에는 연료 과잉 구간으로 정의되면서 그 NOx 생성량을 줄일 수 있다.
나아가, 본 발명의 버너에 파일롯 버너 또는 점화기가 부착되어 있어 안정적 연소가 가능하다. 상대적으로 높은 연소속도의 가스를 연소시킬 때에는 이를 사용하지 않아도 되며, 상대적으로 낮은 연소속도의 가스만 사용하는 경우에는 사용할 필요가 있다.
도 1 및 도 2 는 종래의 버너의 측단면도 및 정면도이다.
도 3 은 본 발명의 연소속도가 다른 복수의 가스를 사용하는 버너의 일 실시예를 도시한 도면으로, 도 3 (a)는 측단면도이며, 도 3(b) 는 정면도이다.
도 4 는 본 발명의 연소속도가 다른 복수의 가스를 사용하는 버너의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 5 는 본 발명의 연소속도가 다른 복수의 가스를 사용하는 버너의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여, 본 발명의 구체적 실시예에 대하여 설명하도록 한다.
본 발명은 연소속도가 다른 복수의 가스를 사용하는 버너를 설명함에 있어서, 연소속도가 다른 2종의 가스를 사용하는 버너를 중심으로 설명하나, 연소속도가 다른 3종 이상의 가스를 사용하는 경우에도 본 발명이 적용될 수 있음은 물론이다.
도 3 에는 본 발명의 연소속도가 다른 복수의 가스를 사용하는 버너의 일 실시예가 도시되어 있으며, 구체적으로 도 3(a) 에는 버너의 측단면도가 도시되어 있으며, 도 3(b) 에는 버너의 정면도가 도시되어 있다.
본 발명의 버너는 상대적으로 연속 속도가 높은 제 1 가스와, 상대적으로 연소속도가 낮은 제 2 가스를 사용하는 버너에 대한 것으로, 도 3(a) 및 도 3(b)에서 보이듯이, 버너(100)는 보일러 내벽(170) 에 장착되며, 2개의 서로 다른 가스가 공급되는 가스 파이프(120, 130) 및 공기 파이프(110)가 보일러 내벽(170) 반대측에 배치된다.
버너(100)는 상대적으로 연소속도가 높은 제 1 가스와 상대적으로 연소속도가 낮은 제 2 가스를 사용하는 것으로, 일예로, 연소속도가 높은 COG(Coke Oven Gas)와 연소속도가 낮은 BFG(Blast Furnace Gas)를 사용할 수 있다.
본 발명에서 버너(100)는 보일러 내벽(170)에 장착되며, 보일러 내벽(170)은 버너 장착부에 인접해서 테이퍼면(171)을 포함한다.
본 발명은 제 1 가스를 공급하는 제 1 가스 파이프(130)가 제 1 가스 챔버(133)에 연결되며, 이 제 1 가스 챔버(133)는 버너 외곽으로 배치되어 있는 여러 개의 외곽 노즐(131)과 버너 중앙부에 배치되는 복수 개의 중앙 노즐(132)을 포함하는 제 1 가스 분사 노즐(135)에 연결된다.
한편, 제 2 가스를 공급하는 제 2 가스 파이프(120)는 상기 제 1 가스 챔버(133)의 보일러 내벽(170) 측으로 위치하는 제 2 가스 챔버(123)에 연결되며, 이 제 2 가스 챔버(123)는 상기 제 1 가스 분사 노즐(135)의 중앙 노즐(132)과 외곽 노즐(131) 사이에 배치되는 제 2 가스 분사 노즐(121)에 연결된다.
여기서, 제 2 가스 분사 노즐(121)이 중앙 노즐(132)과 외곽 노즐(131) 사이에 배치된다는 것은, 중앙 노즐(132)과 외곽 노즐(131)의 연결선 상 중앙에 제 2 가스 분사 노즐(121)이 배치되는 경우뿐만 아니라, 도 3(b)와 같이, 버너 중심(C)에서부터 제 2 가스 분사 노즐(121)의 거리(r1)가 버너 중심(C)에서부터 외곽 노즐(131) 사이의 거리(r2)와 버너 중심에서부터 중앙 노즐(132) 사이의 거리(r3) 사이인 것을 포함한다(r2> r1> r3).
본 발명에서는 제 1 가스 분사 노즐(135)의 외곽 및 중앙 노즐(131, 132)과 제 2 가스 분사 노즐(121)은 버너 중심(C)을 중심으로 대칭적으로 복수 개가 배치된다. 외곽 및 중앙 노즐(131, 132) 및 제 2 가스 분사 노즐(121)의 각각 개수는 도 3(b) 에서는 8개이나, 8개에 한정되는 것은 아니며, 그보다 많은 수를 가질 수도 있으며, 필요에 따라서는 더 적은 수를 가질 수도 있다.
또한, 상기 제 2 가스 챔버(123)에서 보일러 내벽(170) 측으로는 공기 챔버(113)가 배치될 수 있으며, 이 공기 챔버(113)는 공기 파이프(110)로부터의 공기를 플레이트(160) 너머로 제공하여, 이렇게 제공된 공기는 제 1 및 제 2 가스 분사 노즐(135, 121)에서 분사된 제 1 및 제 2 가스와 반응하여 연소한다. 여기서 공기는 연소를 위한 산소를 포함하는 가스를 의미하는 것으로, 다량의 산소를 제공하기 위한 순산소 연서를 위한 산소를 포함하는 가스이므로 본 발명에서는 공기라고 부르도록 한다.
공기 챔버(113)와 분사부(175)는 플레이트(160)에 의해서 구획된다. 분사부(175)에는 상술한 제 1 가스 및 제 2 가스 분사 노즐(121, 135)이 배치된다.
본 발명에서, 도 3(b)에서 보이듯이, 외곽 노즐(131)은 다른 분사 노즐, 즉, 중앙 노즐(132) 및 제 2 가스 분사 노즐(121)보다 외곽에 배치된다. NOx를 야기하며 상대적으로 높은 연소속도를 가지는 제 1 가스를 최외곽에서 분사함으로써, 공기가 희박한 최외곽에 높은 연소속도를 가지는 제 1 가스가 분사되어 연료 과잉 상태에서 연소하게 되며, 그에 의해서 NOx의 발생량이 저감될 수 있다.
또한, 본 발명에서 외곽 노즐(131)은 다른 분사 노즐, 즉, 중앙 노즐(132) 및 제 2 가스 분사 노즐(121)보다 돌출 형성된다. 이로 인하여 인접한 제 2 가스 분사 노즐(121)에서 연소가 일어난 후에 외곽 노즐(131)의 연소가 발생하게 되며, 그에 따라서, 연료 과잉 상태에서 제 1 가스를 연소시키는 것이 가능하다. 즉, 다단 연소의 개념을 갖고, 제 1 가스를 분리 연소시킴으로써, 고온 영역의 온도와 체적(체류시간)에 의해 발생량이 정의되는 NOx 발생량을 감축시킬 수 있다.
본 발명에서, 버너(100)의 노즐은 보일러 내벽(170)의 테이퍼면(171)보다 내측까지 연장되나, 외곽 노즐(131)의 경우에는 다른 노즐인 중앙 노즐(132)이나 제 2 가스 분사 노즐(121)보다 소정의 길이(l)만큼 돌출되어 테이퍼면(171)까지 연장된다. 테이퍼면(171) 이상으로 돌출되는 경우에, 과열로 인하여 외곽 노즐(131)에 손상이 올 수 있다.
한편, 제 2 가스 분사 노즐(121)과 중앙 노즐(132) 사이에는 버너 중앙부와 외곽부로 공급되는 공기량을 조절하는 공기량 조절부로서, 에어 레지스터(115)가 배치된다. 에어 레지스터(115)는 측면에 구멍이 형성되어 있는 복수의 원통을 포함하며, 각 원통의 구멍(116)의 위치에 따라서 구멍을 통과하는 공기량을 조절하도록 구성된다. 즉, 내측 원통(115a)과 외측 원통(115b)의 구멍(116)이 일치되는 경우에는 공기 파이프(110)로부터의 공기가 다량 통과하며, 중앙부로의 공기 공급량이 증대되는 구조이나, 이러한 구조가 아닌 다른 구조를 가지더라도 중앙부와 외곽부의 공기 공급량을 조절할 수 있으면 충분하다.
이러한 에어 레지스터(115)를 통하여 중앙부에는 다량의 공기(빠른 유속)를 제공하게 하며, 외곽부에는 그보다 적은 공기(느린 유속)를 제공할 수 있으며, 따라서, 중앙부에서는 연료 희박 상태를 만들고, 외곽부에서는 연료 과잉 상태를 만들 수 있다.
또한, 제 2 가스 분사 노즐(121)은 중앙 노즐(132)과 외곽 노즐(131) 사이에서 외곽 노즐(131)에 인접하여 외곽부에 배치되며, 이는 제 2 가스 분사 노즐(121)에 의해서 연소가 발생한 후에 외곽 노즐(131)에 의해서 연소가 발생하게 하여, 외곽 노즐(131)이 연료 과잉 상태에서 연소하는 것을 돕는다.
제 1 가스 분사 노즐(135) 및 제 2 가스 분사 노즐(121)의 형상을 본 발명의 도 3(a), (b)의 경우에는 원형의 단면을 가지는 것으로 도시하였으나, 본 발명에서 노즐의 형상은 이에 한정되지 않고, 원형, 슬롯형, 다각형 등의 다양한 형상을 가질 수 있다.
한편, 버너 중심(C)에는 파이프(140)가 배치되며, 이 파이프(140)의 단부에는 선회기(145)가 부착된다. 파이프(140)로는 가스연료 사용시에는 물을 분사하여, NOx를 저감할 수 있으며, 가스가 없는 경우에는 오일을 공급하여 오일을 이용한 연소를 진행할 수도 있다. 선회기(145)의 경우에 오일 연소를 하지 않는 경우에 제거할 수 있다. 또, 상기 파이프(140) 및 선회기(145)에 인접한 위치에 초기 점화를 위하여 파일롯 버너 혹은 점화기(150)가 위치된다.
도 4에는 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 4 에서 버너(100)는 제 1 가스 분사 노즐(135)의 외곽 노즐(131)의 노즐팁에 버너 중심축에 대하여 소정의 각을 주어, 즉, 외곽 방향으로 각도를 주어 제 1 가스가 외곽 방향으로 향하게 되어 있다는 점을 제외하고는 도 3 의 실시예와 동일하다.
도 4의 실시예에서는 외곽 노즐(131)의 노즐팁이 외곽 방향으로 소정의 각(θ)을 가지고 경사짐으로써, 제 1 가스를 외곽측으로 제공하게 되며, 이는 연소속도가 높은 제 1 가스가 연료과잉 상태에서 연소하는 것을 촉진시켜 NOx 저감에 도움이 될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 또 다른 실시예가 도 5 에 도시되어 있다.
도 5 에서 보이듯이 본 발명의 또 다른 실시예의 기본 구성은 도 4 의 실시예와 동일하므로, 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.
도 5 에서 버너(100)의 제 1 가스 챔버(133)는 제 2 가스의 제 2 가스 파이프(120)와 연결관(126)으로 연결되어 있다. 본 발명에서는 2 이상의 다른 연소속도를 가지는 가스를 사용하는 버너인데, 하나의 가스만을 사용하는 경우에는 다른 가스를 공급하는 노즐은 과열로 인한 손상의 우려가 있다. 특히, 본 발명에서 제 1 가스를 분사하는 제 1 가스 분사 노즐(135) 중 외곽 노즐(131)은 다른 노즐에 비하여 분사 방향으로 돌출되어 있으며, 그에 따라서, 과열이 다른 노즐에 비하여 잘될 수 있다.
특히, COG나 BFG와 같은 부생가스를 사용하는 경우에 공급량이 상이할 수 있으며, 때에 따라서는 본 발명과 같은 다종 가스를 사용하기 위한 버너로 단일 가스를 사용할 수도 있다.
본 발명에서는 단일 가스를 사용하는 경우에도 분사 노즐의 손상이 발생하지 않도록, 제 1 가스 챔버(133)를 제 2 가스 파이프(120)와 연결관(126)으로 연결하고, 이 연결관(126)을 통하여 제 1 가스 챔버(133)로 유입되는 제 2 가스를 조절하는 밸브(125)를 포함하며, 이는 제 1 가스를 사용하지 않을 때, 제 2 가스를 제 1 가스 챔버(133)로 제공하여, 제 1 가스 분사 노즐(135)에서 제 2 가스를 분사하게 한다.
제 1 가스 분사 노즐(135) 중 외곽 노즐(131)은 돌출되어 있어서, 과열의 위험성이 다른 노즐에 비하여 높으나, 제 2 가스가 외곽 노즐(131)로 분사됨으로써, 제 2 가스에 의한 노즐팁의 냉각이 이루어짐으로써, 외곽 노즐(131)의 과열로 인한 손상을 예방될 수 있다.
실시예
본 발명에 의한 NOx 저감을 확인하기 위하여 다음과 같은 실험을 하였다. 비교예와 발명예 1, 2 모두 제 1 가스로는 연소속도가 상대적으로 높은 COG 가스를 사용하였으며, 제 2 가스로는 연소속도가 상대적으로 낮은 BFG 가스를 사용하였다.
비교예는 도 2 에 도시된 버너를 사용하였으며, 발명예 1 은 도 2 에 도시된 버너와 동일한 구조를 가지되, 고 연소속도의 2차 노즐(13)이 다른 노즐에 비하여 돌출되는 구조를 사용하였으며, 발명예 2 에서는 도 3 에서 도시된 버너를 사용하였다.
제 1 가스 제 2 가스 발생 NOx(ppm) NOx 감소율(%)
비교예 COG BFG 72 0
발명예1 COG BFG 65 10
발명예2 COG BFG 46 36
상기 표 1 에서 확인할 수 있듯이, 버너 외곽부에 배치된 제 1 가스 노즐이 돌출되는 것만으로 대략 10%의 NOx 감소가 발생하였으며, 도 3 과 같은 구조를 가지는 경우에 대략 40%정도의 NOx 감소가 발생하는 것을 확인할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 버너에 대하여 구체적인 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명은 실시예로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 본 발명의 실시예에서는 2종의 가스를 사용하는 것을 중심으로 본 발명을 설명하였으나, 3종 이상의 가스를 사용하는 경우에도 동일하게 적용할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 원형의 버너를 중심으로 설명하였으나, 타원형 혹은 각형의 버너를 사용하는 경우에도 본 발명이 적용될 수 있음은 물론이다.
100: 버너 110: 공기 파이프
115: 에어 레지스터 120: 제 2 가스 파이프
121: 제 2 가스 분사 노즐 123: 제 2 가스 챔버
130: 제 1 가스 파이프 131: 외곽 노즐
132: 중앙 노즐 133: 제 1 가스 챔버
135: 제 1 가스 분사 노즐 140: 파이프
145: 선회기 150: 점화기
160: 플레이트 170: 보일러 내벽
171: 테이퍼면 175: 분사부

Claims (10)

  1. 연소속도가 다른 복수의 가스를 사용하는 버너로서,
    각 가스를 분사하는 노즐 중 상대적으로 높은 연소속도를 가지는 제 1 가스를 분사하는 제 1 가스 분사 노즐은 버너 외곽부에서 제 1 가스를 분사하는 외곽 노즐을 포함하며,
    상기 외곽 노즐은 다른 노즐보다 분사 방향으로 돌출되며,
    각 가스를 분사하는 노즐 중 상대적으로 낮은 연소속도를 가지는 제 2 가스를 분사하는 제 2 가스 분사 노즐은 상기 외곽 노즐에 인접하여 배치되며,
    상기 외곽 노즐은 다른 노즐보다 외곽에 배치되고,
    상기 제 1 가스 분사 노즐은 버너 중앙부에서 제 1 가스를 분사하는 중앙 노즐을 포함하며, 상기 제 2 가스 분사 노즐은 상기 중앙 노즐과 외곽 노즐 사이에 배치되며,
    상기 버너는 테이퍼면을 포함하는 보일러 내벽에 장착되며,
    상기 중앙 노즐, 상기 제 2 가스 분사 노즐은 분사 방향으로 동일 위치에서 테이퍼면 내측에 위치하며,
    상기 외곽 노즐은 분사 방향에서 상기 보일러 내벽의 테이퍼면까지 돌출되는 연소속도가 다른 복수의 가스를 사용하는 버너.
  2. 연소속도가 다른 복수의 가스를 사용하는 버너로서,
    각 가스를 분사하는 노즐 중 상대적으로 높은 연소속도를 가지는 제 1 가스를 분사하는 제 1 가스 분사 노즐은 버너 외곽부에서 제 1 가스를 분사하는 외곽 노즐을 포함하며,
    상기 외곽 노즐은 다른 노즐보다 분사 방향으로 돌출되며,
    버너 중앙부로 공급되는 1 차 공기와, 버너 외곽부로 공급되는 2차 공기의 공기량을 조절하는 공기량 조절부를 더 포함하며,
    상기 각 가스를 분사하는 노즐 중 적어도 일부는 버너 중앙부에 배치되며,
    상기 공기량 조절부는 측면에 구멍이 형성되어 있는 복수의 원통을 포함하는 에어 레지스터로, 상기 에어 레지스터의 각 원통의 구멍의 위치에 따라서 구멍을 통과하는 공기량을 조절하도록 구성되며, 상기 중앙부에 배치된 노즐로 제공되는 1차 공기와 외곽 노즐로 제공되는 2차 공기의 유속이 상이하도록 구성되는 연소속도가 다른 복수의 가스를 사용하는 버너.
  3. 연소속도가 다른 복수의 가스를 사용하는 버너로서,
    각 가스를 분사하는 노즐 중 상대적으로 높은 연소속도를 가지는 제 1 가스를 분사하는 제 1 가스 분사 노즐은 버너 외곽부에서 제 1 가스를 분사하는 외곽 노즐을 포함하며,
    상기 외곽 노즐은 다른 노즐보다 분사 방향으로 돌출되며,
    연소속도가 다른 복수의 가스는 상대적으로 높은 연소속도를 가지는 제 1가스와 상대적으로 낮은 연소속도를 가지는 제 2 가스로 이뤄지며,
    상기 제 1 가스 분사 노즐과 제 1 가스 공급부 사이에는 제 1 가스 챔버가 구비되며, 상기 제 2 가스를 제 2 가스 분사 노즐과 제 2 가스 공급부 사이에는 제 2 가스 챔버가 구비되며,
    제 1 가스가 공급되지 않을 때, 상기 제 1 가스 분사 노즐로 제 2 가스가 분사되도록, 상기 제 1 가스 챔버와 상기 제 2 가스 챔버는 개폐수단이 구비된 연결부로 연통되는 연소속도가 다른 복수의 가스를 사용하는 버너.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외곽 노즐은 버너 중심축에 대하여 소정의 각을 가지며 경사지게 가스를 분출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 연소속도가 다른 복수의 가스를 사용하는 버너.
  5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    버너 중앙부로 공급되는 1 차 공기와, 버너 외곽부로 공급되는 2차 공기의 공기량을 조절하는 공기량 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연소속도가 다른 복수의 가스를 사용하는 버너.
  6. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    각 가스를 분사하는 노즐 중 상대적으로 낮은 연소속도를 가지는 제 2 가스를 분사하는 제 2 가스 분사 노즐은 상기 외곽 노즐에 인접하여 배치되며,
    상기 외곽 노즐은 다른 노즐보다 외곽에 배치되는 것을 특징으로 하는 연소속도가 다른 복수의 가스를 사용하는 버너.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    버너 중앙에 구비된 파이프,
    상기 파이프에 연결된 선회기; 및
    상기 선회기에 인접한 위치에 배치되는 파일럿 버너 혹은 점화기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소속도가 다른 복수의 가스를 사용하는 버너.
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