KR101365864B1

KR101365864B1 - 버너 및 연료 분배 장치

Info

Publication number: KR101365864B1
Application number: KR1020127018838A
Authority: KR
Inventors: 밍군 왕; 콩빈 지앙; 웨이 신; 진준 구오; 동 마
Original assignee: 창젱 엔지니어링 씨오., 엘티디.
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2014-02-21
Also published as: AU2009357329B2; CN102265089B; BR112012018834A2; WO2011075874A1; AU2009357329A1; EP2518403B1; EP2518403A4; CN102265089A; PL2518403T3; JP2013515939A; JP5529291B2; US9541283B2; EP2518403A1; KR20120104384A; US20130145973A1; BR112012018834B1

Abstract

본 발명은 버너를 위한 연료 분배 장치(9)를 제공하며, 입구단(9a), 출구단(9b) 및 그것들 사이에 연장하는 분배 채널(9c)뿐만 아니라 입구단(9a)으로부터 분배 채널(9c) 안으로 연장하는 n 연료 공급 튜브들(5)을 포함하고, 상기 출구단(9b)은 n 그룹들의 분배 개구들과 제공되고, 각각의 그룹들은 출구단(9b)의 원주를 따라 균일하게 분포되는 m 분배 개구들을 포함하며, 각각의 연료 공급 튜브들(5)로부터 연장하는 m 공급 분기관들(8)은 각각의 그룹의 m 분배 개구들에 개별적으로 통하며, 상기 m, n은 2와 같거나 더 큰 양수인 것을 특징으로 한다. 연료 분배 장치의 이러한 설계는 하나의 또는 몇몇의 연료 공급 튜브들의 고장 시 연료 분배 장치의 출구단에 미분탄들 같은 연료의 균일한 분포를 확보하도록 버너의 잉여를 개선한다. 게다가, 본 발명은 또한 이 연료 분배 장치를 이용하는 버너를 제공한다.

Description

버너 및 연료 분배 장치{A FUEL DISTRIBUTION DEVICE AND A BURNER}

본 발명은 버너에 관련된 것으로서, 특히 연료 분배 장치를 구비하는 버너 및 미분탄 같은 것을 위한 연료 분배 장치에 관련된다.

가스화 장치의 불안정한 작동을 야기할 수 있는 다양한 요인들이 있으며, 한가지 공통된 상태는 석탄 물질의 예기치 않은 공급 중단으로 분말 채널(powder channel)의 출구에 석탄의 불균일한 분배가 야기된다는 것을 발견했다. 결과적으로, 공간의 산소-석탄 비율은 급격하게 상승하고 가스화 장치는 국지적으로 과열될 것이며, 그 결과 작동 동안 가스화 장치에 손상 또는 시스템의 운전 중지의 연속을 이르게 할 것이다. 이것은 가스화 장치의 비용 효율성 및 안정성, 안전성 상에 심하게 부정적인 영향을 야기할 것이다.

알려진 가스화 석탄 기술에서, Texaco Co.는 그것의 연료 같은 석탄-물 슬러리(slurry)를 이용하는 것 및 정상의 위치에 배치된 단일의 버너를 제공하며, 연소 물질들을 운송하기 위한 세 개의 채널들을 포함한다: 산소를 위한 중앙 채널, 석탄-물 슬러리를 위한 제 2 채널 및 산소를 위한 다시 가장 바깥쪽의 채널. 제 2 채널 안에 공급하는 석탄-물 슬러리가 갑자기 중단될 때, 버너 노즐들에서 석탄 슬러리의 흐름은 급격히 감소할 것이고 불가피하게 시스템의 운행 중지를 초래할 것이다. 게다가, 석탄 공급의 중단은 곧 산소-석탄 비율의 증가를 야기하며, 다음에는 노(furnace)의 온도 증가 및 그 안에 산화 부식의 악화를 야기하여, 노 벽 및 버너 상에 불리한 영향들을 야기할 것이다.

Shell Co.는 연료로써 미분탄을 이용하는 버너를 가스화하도록 미분탄을 제공한다. 미분탄을 연소하는 장치는 네 개의 분리된 버너들로 구성되며, 원주 방향을 따라 균일하게 노 공동의 중앙 또는 하부 부분에 배치되며, 이 네 개의 버너들은 노 공동 안에 서로 대항되는 불꽃들을 만들어내고, 결과물로써 합성 가스는 가스화하는 노의 상단으로부터 방출되는 동시에 슬래그(slag)는 하단으로부터 방출된다. 이 장치에서, 각각의 버너는 독립적인 공급 도관 및 대응하는 제어 시스템을 구비하여, 하나의 공급 도관의 공급이 중단되면, 거기에 대칭적으로 대항된 다른 버너가 운전 중지될 수 있으며 대항된 위치들 안에 남은 두 버너들은 노 안에 온도 영역의 균일성을 지키도록 여전히 운행할 것이며, 비정상적인 연소에 의한 요소들의 손상을 방지할 것이다. 그러나, 노 공동 안에 네 버너들의 균일한 배치는 정밀한 버너들의 설치 및 제작을 요구한다; 더욱이, 위에 언급된 배치는 석탄 공급의 중단들이 동시에 비대칭적인 위치들 안에 위치된 버너들의 두 개의 공급 도관 안에 일어난다는 문제에 대한 해결책을 줄 수 없으며, 비정상적인 연소를 야기하여, 산소-석탄 비율이 급격하게 증가되고, 노의 온도가 증가되며, 따라서 산화 부식이 악화되며, 노 벽 및 버너는 더욱 손상될 것이다.

이 출원의 출원인은 CN 발명 특허 공보 제 CN1710333A호 하에 가연성 분말을 위한 와류형 버너를 나타냈으며, 분말 채널의 원주 방향을 따라 균일하게 분포되고 버너의 분말 채널 안에 배치된 2-5 분말 튜브들을 포함한다. 본 발명의 목적은 증가 또는 감소하는 튜브들을 통해 분말들의 공급 양을 조절하는 것에 의해 버너의 작업량을 조절하기 위한 것이며, 다중-구획 냉각 메커니즘에 의해 냉각 영향들을 최적화하는 것에 의해 버너의 사용 기간을 연장하기 위한 것이다. 그러나 상기 분말 버너 안에 유사한 문제들이 또한 존재할 것이며, 하나의 또는 몇몇의 분말 튜브들이 고장 나거나 또는 그것의 공급이 중단되는 경우, 불균일한 연소가 분말 채널의 출구에 일어나고, 노의 더 높은 온도를 야기하며, 다음에는 노 벽 및 버너를 파괴할 것이다.

본 발명의 주요 목적은 버너, 특히 미분탄 버너를 위한 연료 분배 장치를 제공하여 종래 기술들 안에 결함들을 극복하는 것이다. 연료 분배 장치는 하나의 또는 몇몇의 연료 공급 파이프들의 고장 또는 그것의 공급 중단의 경우에도 장치의 출구단에 연료의 균일한 분배를 제공하도록 설계된다.

따라서, 본 발명은 버너를 위한 연료 분배 장치를 제공하며, 입구단, 출구단 및 그것들 사이에 연장하는 분배 채널뿐만 아니라 입구단으로부터 분배 채널 안으로 연장하는 n 연료 공급 튜브들을 포함하고, 상기 출구단에는 n 그룹들의 분배 개구들이 제공되고, 각각의 그룹들은 출구단의 원주 방향을 따라 균일하게 분포되는 m 분배 개구들을 포함하며; 각각의 연료 공급 튜브들은 그것들로부터 연장하는 m 공급 분기관들로 나뉘고, 각각의 연료 공급 튜브들로부터 연장하는 m 공급 분기관들은 각각의 그룹의 m 분배 개구들에 개별적으로 통하며, n, m은 2와 같거나 더 큰 양수이다. 따라서, 360°/m의 간격 각도는 각각의 공급 튜브들로부터 연장하는 m 공급 분기관들의 두 개의 인접한 분기관들의 개별적인 출구들 사이에 형성된다. 하나 이상의 n 연료 공급 튜브들이 고장 나거나 그것의 연료 공급이 중단되는 경우, 연료 분배 장치의 그러한 구성은 나머지 연료 공급 튜브들의 개별적인 m 공급 분기관들에 의해 연료 분배 장치의 출구단에 미분탄 같은 연료의 균일한 분배를 유지할 수 있다.

바람직하게, n 그룹들의 분배 개구들 중 두 개의 m 분배 개구들은 360°/n x m의 간격 각도가 n x m 분배 개구들의 두 개의 인접한 개구들 사이에 형성되도록 출구단의 원주 방향을 따라 엇갈려 배치된다. 출구단은 360°/n x m의 간격 각도가 n x m 공급 분기관 출구들의 두 개의 인접한 출구들 사이에 형성되도록 n 연료 공급 튜브들 중의 두 개로부터 연장하는 개별적인 m 공급 분기관들의 출구들을 배치하도록 구성된다. 더 바람직하게, 상기 n x m 분배 개구들은 출구단에 원주 방향을 따라 균일하게 같은 원주 안에 분포되도록 구성되며, 미분탄 같은 연료의 더 균일한 분포를 제공하도록 출구단에 n x m 공급 분기관들의 출구들에 대해 더 균일한 분포를 제공한다.

본 발명에서, 연료 공급 튜브로부터 미분탄 같은 연료들이 균일하게 m 대응하는 공급 분기관들로 나뉘게 하는 목적을 위해, 연료 분할 메커니즘은 각각의 연료 공급 튜브들 및 대응하는 m 공급 분기관들 사이에 바람직하게 배치된다.

본 발명의 일 태양에 따라, 분배 채널은 버너의 내부 냉각 쟈켓 및 외부 냉각 쟈켓 사이에 형성될 수 있으며, 각각의 n 연료 공급 튜브들로부터 연장하는 개별적인 m 공급 분기관은 내부 냉각 쟈켓의 외부에 대해 순차적으로 휘감긴다. 공급 분기관들이 내부 냉각 쟈켓의 외부 주위에 배치된 이후, 미분탄 같은 연료는 미분탄 및 산화제 같은 연료의 혼합을 가속화하기 위해 더 강력한 와류를 형성하도록 주입 동안 접선 속도를 유리하게 얻을 것이다. 만약 미분탄이 연료로 사용된다면, 미분탄이 분기관들을 차단 또는 더 큰 흐름 저항을 형성하는 것을 방지하도록 휘감긴 분기관들 사이에 나사산 피치를 선택할 때, 냉각 쟈켓들의 직경들이 고려되어야 한다는 것은 당업자에 의해 이해될 것이다.

이 발명은 점화기에 대해 연속하여 동축으로 바깥쪽으로 배치되는 연료 분배 장치 및 산화제 채널, 점화기를 포함하는 연료 분배 장치 버너를 제공하며, 상기 연료 분배 장치는 입구단, 출구단 및 그것들 사이에 연장하는 분배 채널뿐만 아니라, 입구단으로부터 분배 채널 안으로 연장하는 n 연료 공급 튜브들을 구비하며, 상기 출구단은 그것들 상에 배치되는 n 그룹들의 분배 개구를 구비하며, 각각의 그룹들은 출구단의 원주 방향을 따라 균일하게 분포되는 m 분배 개구들을 포함하며, 각각의 연료 공급 튜브들은 그것으로부터 연장하는 m 공급 분기관들로 나뉘며, 각각의 연료 공급 튜브들로부터 연장하는 m 공급 분기관들은 각각의 그룹의 m 분배 개구들에 개별적으로 통하며, m, n은 2와 같거나 큰 양수이다.

본 발명의 일 태양에 따라, 위에 기술된 버너에서, 출구단은 두 개의 n 그룹들 중의 개별적인 m 분배 개구들이 출구단의 원주 방향을 따라 엇갈려 배치되도록 구성되며, 360°/n x m의 간격 각도가 n x m 분배 개구들의 두 개의 인접한 분배 개구들 사이에 형성되도록 한다.

본 발명의 다른 태양에서, 출구단에 미분탄 같은 연료의 균일한 분배의 목적을 위해, n x m 분배 개구들은 출구단에 n x m 공급 분기관들의 출구들의 균일한 분포를 제공하도록 원주 방향을 따라 같은 원주 안에 균일하게 분포되도록 더 바람직하게 구성된다.

본 발명에서, 내부 냉각 쟈켓이 산화제 채널 및 연료 분배 장치 사이에 배치되며, 외부 냉각 쟈켓이 연료 분배 장치의 외부에 배치되고, 따라서 냉각 채널이 흐름 매개체가 물 또는 다른 적합한 냉각체인 각각의 쟈켓의 내부 공간 안에 형성되는 것이 바람직할 것이며, 연소하는 긴 기간 동안, 화염에 의해 유발되는 버너의 손상은 크게 감소될 것이므로, 버너의 사용 기간에 유익할 것이다.

본 발명의 일 태양에서, 내부 냉각 쟈켓 및 외부 냉각 쟈켓은 모두 개별적으로 그 안에 배치된 배플(baffle)에 의해 내부 공동 및 외부 공동으로 나뉘는, 고리 모양의 공동을 구비하도록 구성되고, 외부 공동은 냉각제 입구와 통하며 내부 공동은 냉각제 출구와 통하여, 냉각제가 외부 구획으로부터 냉각 쟈켓들 안의 내부 구획 안으로 흐른다.

본 발명에 따른 버너에서, 고리 모양의 지지판은 연료 분배 장치의 출구단에 배치되며, n x m 분배 개구들은 n x m 공급 분기관들을 출구단에 고정하기 위해 판 안에 배치된다.

본 발명에 따른 연료 분배 장치 및 버너에서, 하나 이상의 공급 튜브들이 고장이 나거나 그것에 의해 공급이 중단되는 경우, 남은 공급 튜브들 및 대응하는 공급 분기관들은 정상적인 연료 공급을 여전히 유지할 수 있다. 한편, 남은 공급 분기관들의 출구들은 버너의 중심축 주위에 분배 장치의 출구단에 대칭적으로 분포되어, 가연성의 분말과 같은 연료가 분배 장치의 출구단에서 대부분 균일하게 분출되므로, 불은 균일하게 유지되며 같은 것의 형상은 변하지 않을 것이며, 불균일 연소에 의해 유발되는 장치에 대한 손상 또는 시스템의 운행 중지를 피할 것이다.

본 명세서 내에 포함되어 있음.

본 발명은 부수하는 도면들을 결합하여 상세히 설명될 것이며, 유사한 참조 부호들은 유사한 구성요소에 지정될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미분탄 버너의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 미분탄 분배 장치의 구조를 개략적으로 도시하며, 미분탄 공급 튜브들의 구체적인 배치 및 그것들의 각각으로부터 연장하는 개별적인 공급 분기관들을 나타낸다.
도 3은 도2에 도시된 미분탄 분배 장치의 출구단에서 미분탄 공급 분기관들의 분포를 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 미분탄 분배 장치의 입구단에서 분배 입구들의 분포를 개략적으로 도시한다.
도 5는 도2에 도시된 내부 냉각 쟈켓 주위에 및 그것으로부터 개별적인 공급 분기관들 및 미분탄 공급 튜브들을 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 미분탄 연료 분배 장치의 입구단에서 미분탄 공급 튜브들의 분포를 개략적으로 도시한다.
도 7은 도 6에 도시된 미분탄 분배 장치의 출구단에서 분배 출구들의 분포를 개략적으로 도시한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미분탄 버너(powdered coal burner)의 구조를 개략적으로 도시하며, 그것으로부터 미분탄 버너가 그것의 중앙 부분에 배치된 점화기(1)를 포함하는 것을 볼 수 있다. 점화기는 (도시되지 않은) 산화제 및 연소 가스를 위한 두 개의 별개의 채널들 및 전기 점화기를 개별적으로 구비한다. 산화제 채널(oxidant channel; 12)은 점화기(1) 외부에 배치되며, 이는 산화제 입구(3) 및 산화제 채널(12)을 밀폐하기 위한 산화제 채널 덮개(2)를 구비하고, 상기 산화제 입구(3)를 통해 산화제가 산화제 채널(12) 안으로 흐른다. 버너에서 화염의 더 큰 열복사 때문에, 미분탄 버너는 산화제 채널(12)에 대해 연속적으로 동축으로 바깥쪽으로 배치된 내부 냉각 쟈켓(inner cooling jacket; 14) 및 외부 냉각 쟈켓(outer cooling jacket; 16)을 유리하게 포함한다. (도 2 및 도 5를 참조하여) 미분탄 분배 장치(9)는 내부 냉각 쟈켓(14) 및 외부 냉각 쟈켓(16) 사이에 배치되며, 입구단(9a), 출구단(9b) 및 그것들 사이에 연장하는 분배 채널(9c)을 구비한다. 입구단(9a)은 분배 채널 덮개(19)에 의해 밀폐되며, 외부 냉각 쟈켓(16)에 내부 냉각 쟈켓(14)을 연결하는 지지판(11)은 미분탄 분배 장치(9)의 출구단에 바람직하게 배치된다. 미분탄이 이 실시예에서 버너의 연료로 사용되는 반면, 가연성의 가스, 석유(oil) 또는 다른 가연성의 분말들 또한 이 버너를 위한 연료로써 사용될 것이라는 것은 당업자들에 의해 이해될 것이다.

본 발명에 따라, 미분탄 분배 장치(9)는 입구단(9a)에서 덮개(19)를 통해 연장하는 n 미분탄 공급 튜브들(5)을 포함하며, 각각의 미분탄 공급 튜브(5)는 분배 채널(9c) 안에 배치된 미분탄 분할 메커니즘(6)을 통해 m 공급 분기관들로 나뉜다. n 그룹들의 분배 개구들이 출구단(9c)의 위치에서 고리 모양의 지지판(11) 상에 배치되고, 각각은 출구단의 원주 방향을 따라 균일하게 m 분배 개구들을 포함한다. 각각의 미분탄 공급 튜브들(5)로부터 연장하는 각각의 m 공급 분기관(8)들은 특정한 각도에 의해 내부 냉각 쟈켓(14) 주위에 순차적으로 휘감기고, 이어서 각각의 그룹의 m 분배 개구들에 개별적으로 통한다. n, m은 2와 같거나 그보다 큰 양수이다. 이와 관련하여, 360°/m의 간격 각도는 같은 미분탄 공급 튜브(5)로부터 연장하는 두 개의 인접하는 공급 분기관들(8) 사이에 형성된다. 본 발명에서, 고리 모양의 지지판(11) 상에 n x m 분배 개구들은 고리 모양의 지지판(11)의 원주 방향을 따라 같은 원주 안에 균일하게 제공되어, n 공급 튜브들(5)의 n x m 공급 분기관들의 출구들은 출구단(9b)의 원주 방향을 따라 균일하게 분포되며, 360°/n x m의 간격 각도는 두 개의 인접한 공급 분기관들(8)의 출구들 사이에 형성된다.

실시예에서, 내부 냉각 쟈켓(14)은 배플(baffle; 13)이 안에 배치되는 고리 모양의 공동을 형성하도록 내부 냉각 쟈켓 덮개(21)에 의해 밀폐되고, 내부 및 외부 냉각 채널들을 형성하기 위해서, 그것을 냉각제 출구(20)에 통하는 내부 공동 및 냉각제 입구(4)에 통하는 외부 공동으로 나뉘며, 냉각제는 내부 냉각 쟈켓(14)의 상단에서 입구(4)로부터 외부 냉각 채널 안으로 흐른 다음 내부 냉각 채널을 통해 출구(20)의 밖으로 흐른다. 미분탄 분배 장치(9)의 외부에 배치된 외부 냉각 쟈켓(16)은 내부 냉각 쟈켓(14)과 유사한 구조이며, 내부 공동에 통하는 냉각제 출구(17) 및 외부 공동에 통하는 냉각제 입구(7), 외부 공동 및 내부 공동으로 고리 모양의 공동을 나누는 배플(15)을 구비한다. 연결 플랜지(10)는 외부 냉각 쟈켓(16)의 외부에 장착되며, (도시하지 않은) 노체와 밀폐 연결을 구비한다. 상기 냉각 쟈켓들 안에, 물 또는 다른 적합한 냉각제가 매개체가 될 수 있을 것이라는 것은 당업자에 의해 이해될 것이다.

냉각 쟈켓들의 이러한 구성 때문에, 버너의 출구단에 인접한 냉각제들은 채널들의 단면적이 감소하는 방향을 따라 흘러, 버너가 고온 가스 및 화염의 복사에 의해 손상되는 것을 막도록 냉각제의 난류 속도 및 유속은 대류 열-교환 효과 및 냉각 효과를 향상하도록 상승될 것이며, 따라서 버너의 사용 기간이 연장될 것이다.

도 2 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 미분탄 분배 장치(9)가 도시된다. 이 실시예에서, m, n = 3, 즉, 세 개의 미분탄 공급 튜브들(5)이 미분탄 분배 장치(9)의 입구단(9a)에 배치되고 분배 채널(9c) 안으로 연장하며, 분배 채널 덮개(19) 상에 원주 안에 배치된 세 개의 개구들 A, B, C를 통해 개별적으로 연장하고(도 4를 보라), 360°/3 = 120°의 간격 각도가 두 개의 인접한 각각이 미분탄 분할 메커니즘(6)을 통해 세 개의 공급 분기관(8)들로 나뉘는 분탄 공급 튜브들 사이에 형성된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 세 그룹들의 분배 개구들이 미분탄 분배 장치(9)의 출구단(9b)에 고리 모양의 지지판(11) 상에 배치되며, 각각은 세 개의 분배 개구를 포함하며, 즉, 그룹 Ⅰ: A1, A2, A3, 그룹 Ⅱ: B1, B2, B3, 그룹 Ⅲ: C1, C2, C3이고, 상기 세 그룹의 분배 개구들은 A1, C2, B2, A3, C1, B1; A2, C3, B3의 순서로 원주를 따라 균일하게 교대로 분포되고, 360 / 3 x 3 = 40°의 간격 각도가 예를 들어 A1, B3와 같이 두 개의 인접한 분배 개구들 사이에 형성된다. 미분탄 분배 장치(9) 구성에서, 세 개의 미분탄 공급 튜브들(5) 중의 하나로부터 연장하는 세 개의 공급 분기관들(8)의 제 1 그룹은 그룹 Ⅰ의 분배 개구들 A1, A2, A3에 통하며, 특정한 각도에 의해 개별적으로 순차적으로 내부 냉각 쟈켓(14) 주위에 권선된 후 지지판(11)에 고정되고, 남은 두 개의 미분탄 공급 튜브들(5)로부터 연장하는 다른 공급 분기관들(8)은 그룹 Ⅱ의 분배 개구들 B1, B2, B3 및 그룹 Ⅲ의 분배 개구들 C1, C2, C3 에 개별적으로 통하며, 특정한 각도에 의해 개별적으로 순차적으로 내부 냉각 쟈켓(14) 주위에 권선된 후 지지판(11)에 고정되어, 공급 분기관들(8)의 출구들이 미분탄 분배 장치(9)의 출구단에 원주를 따라 균일하게 분포되도록 한다.

그러한 구성으로, 하나의 미분탄 공급 튜브(5)가 고장 나거나 그로 인하여 공급이 중단되는 경우, 예를 들어, 개구 A를 통해 연장하는 하나의 튜브의 석탄 공급이 중단되면, 개구들 B, C를 통해 연장하는 남은 두 개의 미분탄 공급 튜브들은 여전히 정상적으로 작동할 수 있으며, 미분탄 분배 장치(9)의 출구에서, 두 개의 미분탄 공급 튜브들 B, C로부터 연장하는 6 개의 공급 분기관들은 점화기(1)의 중심축에 대해 대칭적이고 원주 상에 배치된 분배 개구들 B1, B2, B3, C1, C2, C3의 위치들에서 여전히 잘 작동한다; 또는, 두 개의 미분탄 공급 튜브들이 고장 나거나 그로 인하여 공급들이 중단된다면, 예를 들어 개구들 A, B를 통해 연장하는 두 개의 공급 튜브들이 고장 난다면, 개구 C를 통해 연장하는 미분탄 공급 튜브는 여전히 잘 작동할 것이며, 미분탄 분배 장치(9)의 출구단에서, 미분탄 공급 튜브 C로부터 연장하는 세 개의 공급 분기관들(8)은 점화기(1)의 중심축에 대해 대칭적이고 원주 안에 배치된 분배 개구들 C1, C2, C3의 위치들에서 여전히 잘 작동한다. 따라서, 버너의 불의 형상은 세 개의 미분탄 공급 튜브들 중 하나 또는 두 개의 고장 시에도 변하지 않을 것이며, 불균일한 연소에 의해 유발되는 가스화 장비에 대한 손상들 또는 시스템의 운행 중지를 막기 위해서이다. 정상적인 작동에서, 각각의 공급 분기관들(8)로부터 분출되는 미분탄은 별개의 작은 화염을 생성하기 위해 내부 측면으로부터 산화제와 만나서 혼합할 것이며, 따라서 인접한 작은 화염들은 서로 만나서 균일한 불의 루프(loop)를 생성하여 노 온도의 균일성을 초래한다.

도 6 내지 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미분탄 분배 장치를 도시한다. 이 실시예에서, n = 2, m = 4, 즉, 두 개의 미분탄 공급 튜브들(5)이 미분탄 분배 장치(9)의 입구단(9a)에 배치되고 분배 채널(9c)을 통해 연장하며, 분배 채널 덮개(19) 상에 원주 안에 배치된 두 개의 개구들 D, E를 통해 개별적으로 연장하며, 360°/ 2 = 180°의 간격 각도가 각각이 미분탄 분할 메커니즘(6)을 통해 4 개의 공급 분기관들(8)로 나뉘는 두 개의 인접한 미분탄 공급 튜브들 사이에 형성된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 두 그룹들의 분배 개구들이 미분탄 분배 장치(9)의 출구단(9b)에서 고리 모양의 지지판(11) 상에 배치되고, 각각은 네 개의 분배 개구들을 포함하며, 즉, 그룹 Ⅰ: D1, D2, D3, D4, 및 그룹 Ⅱ: E1, E2, E3, E4이고, 두 그룹들의 분배 개구들은 D1, E1, D2, E2, D3, E3, D4, E4의 순서로 원주를 따라 균일하게 교대로 분포되어, 360 / 2 x 4 = 45°의 간격 각도가 예를 들어 D1, E1과 같이 두 개의 인접한 분배 개구들 사이에 형성된다. 미분탄 분배 장치(9)를 구성하는 과정에서, 두 개의 미분탄 공급 튜브들(5) 중의 하나로부터 연장하는 네 개의 공급 분기관들(8)의 제 1 그룹은 그룹 Ⅰ의 D1, D2, D3, D4 분배 개구들에 통하고, 특정한 각도에 의해 개별적으로 및 순차적으로 내부 냉각 쟈켓(14) 주위에 권선된 후 지지판(11) 상에 단단히 장착된다; 그런 다음, 다른 미분탄 공급 튜브(5)로부터 연장하는 네 개의 공급 분기관들(8)의 제 2 그룹은 그룹 Ⅱ의 E1, E2, E3, E4 분배 개구들에 통하고 특정한 각도에 의해 개별적으로 및 순차적으로 내부 냉각 쟈켓(14) 주위에 권선된 후 지지판(11) 상에 단단히 장착되어, 8 개의 공급 분기관들(8)의 출구들은 미분탄 분배 장치(9)의 출구단에 원주를 따라 균일하게 분포된다.

상기 구성에 의해, 하나의 미분탄 공급 튜브(5)가 고장 나거나 그에 의해 석탄 공급이 중단되는 경우, 예를 들어 개구 D를 통해 연장하는 공급 튜브의 공급이 중단되는 경우, 미분탄 분배 장치(9)는 여전히 잘 작동할 수 있으며, 미분탄 분배 장치(9)의 출구단(9b)에서, 개구 E를 통해 연장하는 네 개의 공급 분기관들은 점화기(1)의 중심축에 대해 대칭적이고 원주 안에 배치된 분배 개구들 E1, E2, E3, E4의 위치들에서 여전히 잘 작동한다; 또는 개구 E에 미분탄 공급 튜브가 고장 나는 경우, D에서 공급 튜브는 여전히 잘 작동할 수 있으며, 따라서 미분탄 채널의 출구단에서, 개구 D에 미분탄 공급 튜브로부터 연장하는 네 개의 공급 분기관들 D1, D2, D3, D4는 점화기(1)의 중심축에 대해 대칭적이고 원주 안에 여전히 분포되도록 도시된다. 따라서, 버너의 불의 형상은 상기 언급한 경우들의 각각에서 변하지 않을 것이며, 불균일한 연소에 의해 유발되는 가스화 장비에 대한 손상들 또는 시스템의 운행 중지를 막기 위해서이다. 정상적인 작동에서, 각각의 공급 분기관들(8)로부터 분출되는 미분탄은 별개의 작은 화염을 생성하기 위해 내측으로부터 산화제와 만나 혼합할 것이며, 다수의 인접한 작은 화염들은 균일한 불의 테에 흡수되어, 노 온도의 균일성을 초래한다.

본 발명에서, 미분탄 분배 장치(9) 안에 미분탄 공급 튜브들(5) 및 대응하는 미분탄 공급 분기관들(8)은 상기 상세하게 기술된 실시예들에 제한되지 않는다.

발명의 개시는, 각각의 미분탄 공급 튜브(5)로부터 연장하는 m 공급 분기관들(8)이 점화기(1)의 중심축에 대해 대칭하고 미분탄 분배 장치의 출구단에 원주 안에 균일하게 분포되는 그것의 출구들을 구비하도록 구성되는 한, 본 발명의 사상 안에 모든 그러한 실시예들을 포함하도록 의도된다.

본 발명에 따른 미분탄 버너의 작동은 다음과 같다: 우선 미분탄이 고압 불활성 가스에 의해 인입되고, 미분탄 분배 장치(9) 내 적어도 두 개의 미분탄 공급 튜브들(5) 안으로 운반되고, 이어서 대응하는 미분탄 공급 분기관 안으로 들어가고 미분탄 분배 장치의 출구들로부터 분출되는, 다수의 하부-흐름들(sub-flows)로 미분탄 분할 메커니즘들에 의해 균일하게 나뉘며, 산화제 채널로부터 분출된 산소와 혼합되고 그에 의해 스월(swirl)이 형성된 후 점화기에 의해 점화되므로, 강하고 짧은 불이 형성된다. 점화기는 불이 안정되면 일단 운행 정지된다; 미분탄 버너의 작동이 끝나면, 우선 미분탄의 공급이 산화제의 공급 중단에 의해 이어서 중단된다. 버너의 작동 동안, 물 또는 유사 잔여물인 냉각제는 내부 냉각 쟈켓 및 외부 냉각 쟈켓을 순환한다.

본 발명을 실시하기 위한 전형적인 실시예들이 상기 기술됨에도 불구하고, 본 발명의 범위는 그것에 제한되지 않고, 현재 공개 안에 당업자들에 의해 쉽게 만들어질 수 있는 어떠한 변형 또는 대용품은 본 발명의 범위가 되는 것으로 간주될 것이다. 게다가, 상세 설명에 상세히 기술되지 않는 것들은 당업자에 의해 잘 알려진 것으로 여긴다.

1: 점화기
5: 연료 공급 튜브들
8: 공급 분기관들
9: 연료 분배 장치
9a: 입구단
9b: 출구단
9c: 분배 채널
11: 지지판
12: 산화제 채널
14: 내부 냉각 쟈켓
16: 외부 냉각 쟈켓

Claims

입구단(9a), 출구단(9b) 및 그것들 사이에 연장하는 분배 채널(9c)뿐만 아니라 상기 입구단(9a)으로부터 상기 분배 채널(9c) 안으로 연장하는 n개의 연료 공급 튜브들(5) 안으로 입구단(9a)으로부터 연장하는 n개의 연료 공급 튜브들(5)을 포함하고,
상기 출구단(9b)에는 n개 그룹들의 분배 개구들이 제공되고, 각각의 그룹들은 출구단(9b)의 원주를 따라 균일하게 분포되는 m개의 분배 개구들을 포함하며;
상기 연료 공급 튜브들(5)은 그것들로부터 연장하는 m개의 공급 분기관들(8)로 나뉘고, 각각의 연료 공급 튜브들(5)로부터 연장하는 상기 m개의 공급 분기관들(8)은 각각의 그룹의 m개의 분배 개구들에 개별적으로 통해 있으며, m, n은 2와 같거나 더 큰 양수인 것을 특징으로 하는 버너를 위한 연료 분배 장치(9).
제1항에 있어서,
어떠한 두개의 n개의 그룹의 m 개의 분배 개구들이 상기 출구단(9b)의 원주 방향을 따라 교대로 배치되어서, 360°/(n x m)인 간격 각도가 n x m 개의 분배 개구들의 두 개의 인접한 분배 개구들 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 분배 장치.
제2항에 있어서,
상기 n x m 개의 분배 개구들은 출구단(9b)의 원주 방향을 따라 동일한 원주 내로 균일하게 분포되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 분배 장치.
제1항에 있어서,
연료 분할 메커니즘(6)은 각각의 연료 공급 튜브들(5) 및 그것들로부터 연장하는 각각의 m 개의 공급 분기관들(8) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 연료 분배 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분배 채널(9c)은 버너의 외부 냉각 쟈켓(16) 및 내부 냉각 쟈켓(14) 사이에 형성되며, n개의 연료 공급 튜브들(5)의 각각으로부터 연장하는 개별적인 m개의 공급 분기관들(8)이 순차적으로 내부 냉각 쟈켓(14)의 외부 주위에 감기는 것을 특징으로 하는 연료 분배 장치.
제 1항에 있어서,
상기 연료는 분말로 된 석탄인 것을 특징으로 하는 연료 분배 장치.
점화기(1), 산화제 채널(12) 및 연속적으로 상기 점화기(1)에 대해 동축으로 바깥쪽으로 배치되는 연료 분배 장치(9)를 포함하며,
상기 연료 분배 장치(9)는 입구단(9a), 출구단(9b) 및 그것들 사이에 연장하는 분배 채널(9c)뿐만 아니라 상기 입구단(9a)으로부터 상기 분배 채널(9c) 안으로 연장하는 n 연료 공급 튜브들(5)을 구비하며,
상기 출구단(9b)에는 n개의 그룹들의 분배 개구들이 제공되고, 각각의 그룹들은 출구단(9b)의 원주를 따라 균일하게 분포되는 m개의 분배 개구들을 포함하고;
각각의 연료 공급 튜브들(5)은 그것으로부터 연장하는 m개의 공급 분기관들(8)로 나뉘고, 각각의 연료 공급 튜브들(5)로부터 연장하는 상기 m개의 공급 분기관들(8)은 각각의 그룹의 m개의 분배 개구들과 개별적으로 통해 있으며, m, n은 2와 같거나 더 큰 양수인 것을 특징으로 하는 버너.
제7항에 있어서,
상기 연료 분배 장치(9) 및 상기 산화제 채널(12) 사이에 배치되는 내부 냉각 쟈켓(14) 및 상기 연료 분배 장치(9) 외부에 배치되는 외부 냉각 쟈켓(16)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 버너.
제7항에 있어서,
어떠한 두개의 n개의 그룹의 m 개의 분배 개구들이 상기 출구단(9b)의 원주 방향을 따라 교대로 배치되어서, 360°/(n x m)인 간격 각도가 n x m 개의 분배 개구들의 두 개의 인접한 분배 개구들 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 버너.
제9항에 있어서,
상기 n x m 개의 분배 개구들은 출구단(9b)의 원주 방향을 따라 같은 원주 안에 균일하게 분포되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 버너.
제8항에 있어서,
상기 내부 냉각 쟈켓(14) 및 상기 외부 냉각 쟈켓(16)은 배플에 의해 내부 공동 및 외부 공동으로 나뉘는 고리 모양의 공동으로 구성되고, 상기 외부 공동은 냉각제 입구와 통하고 내부 공동은 냉각제 출구와 통하는 것을 특징으로 하는 버너.
제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
고리 모양의 지지판(11)이 연료 분배 장치(9)의 출구단(9b) 상에 배치되고, n x m 개의 분배 개구들이 출구단(9b)에 n x m 개의 공급 분기관들(8)을 고정하기 위해 배치되는 것을 특징으로 하는 버너.
제7항에 있어서,
상기 연료는 분말로 된 석탄인 것을 특징으로 하는 버너.