KR101485967B1 - 축열식 버너의 연소 설비 및 연소 방법 - Google Patents

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Abstract

노체(2); 노체에 설치된, 축열체(12A, 12B)를 구비하는 한 쌍의 버너(11A, 11B);를 가지고, 상기 한 쌍의 버너를 노내에서 교대로 연소시키면서, 비연소 상태의 버너로부터 노내의 연소 배기가스를 흡기하여 그 버너의 축열체에 열을 축열시키고, 연소 상태의 버너(11A)에 소정량의 연소용 가스를 공급하여 그 버너의 축열체(12B)를 냉각함과 아울러 그 축열체의 방열에 의해 그 연소용 가스를 예열하는 축열식 버너의 연소 설비(1)로서, 연소 상태의 상기 버너에, 소정량의 연소용 가스와 함께 연소에 외란을 주지 않는 비연소용 가스를 공급함으로써, 그 버너의 축열체를 냉각하는 가스 공급 장치(31)를 가진다.

Description

축열식 버너의 연소 설비 및 연소 방법{Combustion facility using heat accumulation type burners and combustion method for heat accumulation type burners}
본 발명은 축열식 버너의 연소 설비 및 연소 방법에 관한 것이다.
본원은 2009년 10월 23일에 일본 출원된 일본특허출원 2009-244381호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
공업용 노(爐)의 에너지 절약화를 위해 고안된 축열식 버너(리제너레이티브 버너)는 축열체를 구비한 한 쌍의 버너를 노측벽 등에 설치하고, 한쪽의 버너로 연료 가스와 산소를 포함하는 연소용 가스(연소용 공기)의 혼합 가스를 연소시키고 있을 때, 다른 쪽의 버너를 통하여 연소 배기가스를 축열체를 통과하여 배출시킴으로써 축열체를 가열한다. 그리고, 수십초~수분의 간격으로 그 양 버너의 상태를 빈번하게 교대시킴으로써 연소와 연소 배기가스의 배출이 교대로 행해지도록 하여, 연소 배기가스에 의해 가열된 축열체가 연소용 가스가 통과할 때에 예열된다. 이에 의해, 높은 배기 열회수 효율이 달성되어 에너지 절약화를 도모하도록 하고 있다. 이 축열식 버너를 이용한 연소 설비로서는, 예를 들면 하기 특허문헌 1에 기재된 리제너레이티브 버너 설치로를 들 수 있다.
특허문헌 1: 일본공개특허 2007-3036호 공보
그런데, 상기 연소 설비에서는 노내에서 발생하는 연소 배기가스의 전부를 축열체로 흘려 보낼 수는 없다. 즉, 연소용 가스의 공급량보다도 연소 배기가스의 발생량이 크기 때문에, 연소용 배기가스에 의해 축열체에 축열된 열을 연소용 가스의 예열에 의해 전부 방열할 수 없고, 축열체의 온도 과잉상승이 되어 소손(燒損)되어 버릴 우려가 있기 때문이다.
이 때문에, 종래에서는 축열체의 온도 과잉상승을 피하기 위해 연소 배기가스의 총 발생량의 약 20%를 이스케이프 가스(escape gas)로서 축열체를 통과시키지 않고 고온인 채로 계 밖으로 방출하고 있다. 그러나, 이스케이프 가스의 방출은 배기 열회수 효율 및 에너지 절약화의 관점에서는 바람직하지 않다.
이스케이프 가스의 방출량을 저감시키기 위해서는 축열체의 온도 과잉상승을 방지할 필요가 있다. 예를 들면, 연소 시간(방열 시간)을 비연소 시간(축열 시간)보다도 길게 하도록 시간차를 부여한 운전을 하는 수법을 생각할 수 있는데, 이 수법은 매스 밸런스(mass balance)가 취해지지 않기 때문에 불가능하다.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 이스케이프 가스의 방출량을 저감시켜 높은 배기 열회수 효율 및 에너지 절약화를 도모할 수 있는 축열식 버너의 연소 설비 및 연소 방법의 제공을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하의 수단을 채용하였다.
즉,
(1)본 발명의 축열식 버너의 연소 설비는, 노체(爐體); 노체에 설치된, 축열체를 구비하는 한 쌍의 버너;를 가지고, 상기 한 쌍의 버너를 노내에서 교대로 연소시키면서, 비연소 상태의 버너를 통하여 노내의 연소 배기가스를 흡기하여 그 버너의 축열체에 열을 축열시키는 축열식 버너의 연소 설비로서, 연소 상태의 상기 버너에, 소정량의 연소용 가스와, 연소에 외란(外亂)을 주지 않는 비연소용 가스를 공급하는 가스 공급 장치를 더 가지며, 상기 가스 공급 장치에 의해 상기 연소용 가스와 상기 비연소용 가스를 연소상태의 상기 버너에 공급함으로써, 상기 버너의 축열체를 냉각함과 아울러 그 축열체의 방열에 의해 상기 연소용 가스를 예열한다.
(2)상기 (1)에 기재된 축열식 버너의 연소 설비에서는, 상기 노체에 마련되며, 비연소 상태의 버너를 통하여 흡기되지 않고 노내에 잔존한 연소 배기가스를, 상기 버너를 통과시키지 않고 노밖으로 배기하는 배기 라인; 상기 배기 라인을 통하여 노밖으로 배기된 상기 연소 배기가스를 냉각함과 아울러 열회수하는 냉각·열회수기; 상기 열회수된 상기 연소 배기가스를 상기 비연소용 가스로서 상기 가스 공급 장치에 공급하는 비연소용 가스 공급 장치;를 가져도 된다.
(3)상기 (1)에 기재된 축열식 버너의 연소 설비에서는, 상기 노체에 마련되며, 비연소 상태의 버너를 통하여 흡기되지 않고 노내에 잔존한 연소 배기가스를, 상기 버너를 통과시키지 않고 노밖으로 배기하는 배기 라인; 상기 배기 라인을 통하여 노밖으로 배기된 상기 연소 배기가스를 냉각함과 아울러 열회수하여 수증기를 생성하는 보일러; 상기 열회수된 상기 연소 배기가스 및 상기 생성된 상기 수증기의 적어도 어느 한쪽을 상기 비연소용 가스로서 상기 가스 공급 장치에 공급하는 제2 비연소용 가스 공급 장치;를 가져도 된다.
(4)상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 축열식 버너의 연소 설비에서는, 불활성 가스를 상기 비연소용 가스로서 상기 가스 공급 장치에 공급하는 제3 비연소용 가스 공급 장치를 가져도 된다.
(5)또한, 본 발명은 축열식 버너의 연소 방법으로서, 축열체를 구비하는 한 쌍의 버너를 노내에서 교대로 연소시키면서, 비연소 상태의 버너를 통하여 노내의 연소 배기가스를 흡기하여 그 버너의 축열체에 열을 축열시키는 축열 공정; 연소 상태의 버너에 소정량의 연소용 가스와, 연소에 외란을 주지 않는 비연소용 가스를 공급하여, 그 버너의 축열체를 냉각함과 아울러 그 축열체의 방열에 의해 그 연소용 가스를 예열하는 가스 공급 공정;을 가진다.
(6)상기 (5)에 기재된 축열식 버너의 연소 방법에서는, 상기 비연소 상태의 버너를 통하여 흡기되지 않고 노내에 잔존한 연소 배기가스를, 상기 버너를 통과시키지 않고 노밖으로 배기하는 배기 공정; 상기 배기 공정에서 노밖으로 배기된 상기 연소 배기가스를 냉각함과 아울러 열회수하는 냉각·열회수 공정; 상기 열회수된 상기 연소 배기가스를 상기 비연소용 가스로서 상기 가스 공급 공정에 공급하는 비연소용 가스 공급 공정;을 가져도 된다.
(7)상기 (5)에 기재된 축열식 버너의 연소 방법에서는, 상기 비연소 상태의 버너를 통하여 흡기되지 않고 노내에 잔존한 연소 배기가스를, 상기 버너를 통과시키지 않고 노밖으로 배기하는 배기 공정; 상기 배기 공정에서 노밖으로 배기된 상기 연소 배기가스를 냉각함과 아울러 열회수하여 수증기를 생성하는 냉각·열회수 공정; 상기 열회수된 상기 연소 배기가스 및 상기 생성된 상기 수증기의 적어도 어느 한쪽을 상기 비연소용 가스로서 상기 가스 공급 공정에 공급하는 제2 비연소용 가스 공급 공정;을 가져도 된다.
(8)상기 (5) 내지 (7)에 기재된 축열식 버너의 연소 방법에서는, 불활성 가스를 상기 비연소용 가스로서 상기 가스 공급 공정에 공급하는 제3 비연소용 가스 공급 공정을 가져도 된다.
본 발명의 축열식 버너의 연소 설비 및 축열식 버너의 연소 방법에 의하면, 가스 공급 장치 및 가스 공급 공정을 가짐으로써, 종래의 소정량의 연소용 가스에 의한 축열체의 냉각과 더불어, 연소에 기여하지 않는 비연소용 가스에 의한 축열체의 냉각을 행한다. 이에 의해, 축열체의 방열량을 증가시켜 축열체의 온도 과잉상승을 방지한다. 축열체의 방열량이 증가하면, 그 방열량에 상응하는 열량을 축열체가 축열 가능하게 되기 때문에, 종래보다도 연소 배기가스를 축열체에 대해 흘려 보낼 수 있고, 그 결과, 이스케이프 가스의 방출량을 저감시킬 수 있다. 또한, 비연소용 가스는 연소에 기여하지 않으므로, 비연소용 가스의 공급량 이상으로 연소 배기가스의 발생량은 증가하지 않는다.
따라서, 본 발명에서는 이스케이프 가스의 방출량을 저감시켜 높은 배기 열회수 효율 및 에너지 절약화를 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에서의 축열식 버너를 이용한 가열로의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에서의 축열식 버너를 이용한 가열로의 구성을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 축열식 버너의 연소 설비 및 연소 방법의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시형태에서의 가열로(1)의 구성을 나타내는 도면이다.
가열로(축열식 버너의 연소 설비)(1)는 노체(2)를 가지고, 노체(2)는 내열성 콘크리트 등의 내화물에 의해 형성된 노벽으로 둘러싸여 있다. 노체(2) 내에는 강재 등의 피열처리품이 배치된다.
노체(2)의 측벽 내부로부터 외부로 돌출하여 1세트의 축열식 버너(10)가 설치되어 있다. 축열식 버너(10)는 쌍으로 된 버너(11A) 및 버너(11B)를 구비한다. 축열식 버너(10)는 쌍으로 된 버너(11A) 및 버너(11B)에 교대로 연소와 흡기를 행하게 하고 있다(도 1 및 도 2 참조). 또한, 노내에는 노내의 압력을 계측하는 노압 센서 및 노온 센서가 설치되고, 그 계측 정보는 제어 장치(모두 도시생략)로 보내진다. 제어 장치는, 가열로(1)가 구비하는 각 구성 장치의 동작을 통괄적으로 제어하는 컴퓨터 시스템을 구비하여 가열로(1)의 운전 전반을 제어한다.
버너(11A)에는 축열체(12A)가, 버너(11B)에는 축열체(12B)가 설치되어 있다. 축열체(12A) 및 축열체(12B)에는, 예를 들면 세라믹 볼을 충전한 형태나 세라믹을 허니컴 형상으로 한 형태 등이 채용된다.
버너(11A) 및 버너(11B)에는, 연료 가스를 공급하는 제1 가스 공급 라인(20)과 연소용 가스(연소용 공기)와 함께 후술하는 비연소용 가스(연소 배기가스)를 공급하는 제2 가스 공급 라인(30)이 연결되어 있다. 제1 가스 공급 라인(20)은, 축열체(12A, 12B)보다 노체(2) 측의 위치에서 각 버너(11A, 11B)와 연결되어 있다. 연소용 블로어(가스 공급 장치)(31)는, 연소용 가스와 비연소용 가스를 일정한 압력 하에서 제2 가스 공급 라인(30)에 공급한다. 즉, 버너가 연소 상태일 때, 연소용 블로어(31)로부터 소정량의 연소용 가스와 함께 연소에 외란을 주지 않는 비연소용 가스를 공급함으로써 그 버너의 축열체를 냉각할 수 있다. 제2 가스 공급 라인(30)은, 연소용 블로어(31)에 의해 압송되어 오는 가스를 축열체(12A, 12B)를 통과하여 각 버너(11A, 11B)에 공급하도록 배관되어 있다.
제1 가스 공급 라인(20)에는, 가스의 공급을 버너(11A) 혹은 버너(11B)로 전환하는 제어 밸브(22A, 22B)가 설치되어 있다. 또한, 제2 가스 공급 라인(30)에는, 연소용 블로어(31)에 의한 가스의 공급을 버너(11A) 혹은 버너(11B)로 전환하는 제어 밸브(32A, 32B)가 설치되어 있다. 이 구성에 의해, 버너(11A, 11B)는 공급된 연료 가스에 소정량의 연소용 가스를 혼합하여 연소시킴과 아울러 유량 조정에 의해 연소 상태 및 노내 온도를 제어한다.
또한, 버너(11A) 및 버너(11B)에는, 노내에서 발생한 연소 배기가스를 흡기하여 노밖으로 배기하는 배기가스 라인(40)이 연결되어 있다. 배기가스 라인(40)은, 배기 팬(41)에 의해 흡기한 가스를 축열체(12A, 12B)를 통과하여 외부로 방출시키도록 배관되어 있다. 배기가스 라인(40)에는 제어 밸브(42A, 42B)가 설치되어 있고, 배기 팬(41)에 의한 가스의 흡기원을 버너(11A)로부터 혹은 버너(11B)로부터로 전환한다.
노체(2)에는, 노내의 연소 배기가스의 일부(이스케이프 가스)를, 버너(11A, 11B)를 통과시키지 않고, 노밖으로 배기하는 이스케이프 가스 라인(배기 라인)(50)이 설치되어 있다. 이스케이프 가스 라인(50)에는, 이스케이프 가스로서 노밖으로 배기된 연소 배기가스를 냉각함과 아울러 열회수하는 냉각·열회수기(51)가 설치되어 있다. 본 실시형태의 냉각·열회수기(51)는, 연소 배기가스와 물 사이에서 열교환시켜 수증기를 생성하는 보일러의 형태를 채용한다. 또, 냉각·열회수기(51)의 형태로서는 셸&튜브형 열교환기, 플레이트 휜형 열교환기 등 주지의 것을 채용할 수 있다.
또한, 이스케이프 가스 라인(50)(escape gas line)의 냉각·열회수기(51)가 설치되는 위치보다 하류측에는, 열회수된 연소 배기가스의 일부를, 이스케이프 가스 반송 라인(61)을 통해 연소용 블로어(31)에 공급함과 아울러, 열회수된 연소 배기가스의 잔부를 외부로 방출하는 비연소용 가스 공급 장치(60)가 설치되어 있다. 비연소용 가스 공급 장치(60)는 블로어 등의 압송 수단, 연소 배기가스의 반송 유량을 제어하기 위한 유량 제어 장치 및 배관 등(모두 도시생략)을 포함하고 있다.
다음에, 상기 구성의 가열로(1)의 동작에 대해 설명한다.
노내에 철이나 스테인레스 등의 강재가 반입되면, 제어 장치로부터의 지령에 기초하여 도 1에 도시된 바와 같이 제어 밸브(22A) 및 제어 밸브(32A)를 개방하여 버너(11A)를 연소 상태로 한다. 이 때, 제어 밸브(22B) 및 제어 밸브(32B)는 폐색된다.
버너(11A)의 연소에 의해 노내가 가열되면, 그 연소 배기가스는 비연소 상태의 버너(11B)를 통하여 흡기된다. 이 때, 제어 밸브(42B)는 개방되고, 한편 제어 밸브(42A)는 폐색되어 있다. 버너(11B)를 통하여 흡기된 연소 배기가스(약 1200℃정도)는 축열체(12B)를 통과함으로써 열을 빼앗겨 차가워지고 외부로 방출된다. 이 때, 축열체(12B)는 연소 배기가스의 통과에 의한 축열에 의해 약 250℃정도에서 약 1200℃정도까지 승온한다(축열 공정).
설정 시간(예를 들면, 30초)이 경과하면, 제어 장치로부터의 지령에 기초하여 도 2에 도시된 바와 같이 버너(11A)로부터 버너(11B)로 연소를 전환한다. 즉, 제어 밸브(22A) 및 제어 밸브(32A)를 폐색하고, 한편 제어 밸브(22B) 및 제어 밸브(32B)를 개방한다. 또한, 제어 밸브(42B)를 폐색하고, 제어 밸브(42A)를 개방한다. 버너(11B)에 공급되는 연소용 가스(약 30℃정도)는 축열체(12B)를 통과할 때에 예열되어 노온에 가까운 온도까지 승온한다(가스 공급 공정 중, 연소용 가스를 예열하는 공정). 한편, 축열체(12B)는 연소용 가스의 통과에 의한 방열에 의해 약 1200℃정도에서 약 250℃정도까지 강온한다. 또한, 버너(11A)에서는 연소 배기가스를 흡기하여 축열체(12A)에 열을 축열시킨다.
이러한 연소 사이클을 반복하여 계속함으로써 노내가 가열된다.
상기 가열로(1)에서는, 연소 사이클을 반복하기 때문에 노내에서 발생하는 연소 배기가스의 전부를 축열체(12A, 12B)로 흘려 보낼 수는 없다. 그 때문에, 연소 배기가스의 총 발생량의 약 20%를 이스케이프 가스로서 축열체(12A, 12B)를 통과시키지 않고 고온(약 1200℃정도)인 채로 이스케이프 가스 라인(50)을 통해 노밖으로 배기한다(배기 공정).
이스케이프 가스 라인(50)을 통해 노밖으로 배기된 연소 배기가스는 냉각·열회수기(51)에 도입된다. 냉각·열회수기(51)에는 냉매로서 물이 공급되어 있고, 연소 배기가스는 물과의 사이에서 열교환함으로써 약 1200℃정도에서 약 300℃정도까지 냉각된다(냉각·열회수 공정). 냉각·열회수기(51)는, 연소 배기가스의 폐열을 상기와 같이 회수함으로써 수증기를 생성한다. 냉각·열회수기(51)에서 생성된 수증기는, 예를 들면 다른 열처리 설비에 수송되어 열처리 프로세스의 과정에서 사용된다.
냉각·열회수기(51)에서 열회수된 연소 배기가스는 비연소용 가스 공급 장치(60)에 도입된다. 비연소용 가스 공급 장치(60)는, 열회수된 연소 배기가스의 일부를, 이스케이프 가스 반송 라인(61)을 통해 연소용 블로어(31)에 공급함과 아울러 열회수된 연소 배기가스의 잔부를 외부로 방출한다(비연소용 가스 공급 공정).
이스케이프 가스 반송 라인(61)을 통해 연소용 블로어(31)에 공급된 저온(약 300℃정도)의 연소 배기가스는, 연소용 블로어(31)에 의해 소정량의 연소용 가스와 함께 연소 상태의 버너(11A, 11B) 중 어느 하나에 공급된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 연소 배기가스가 버너(11A)에 공급된 경우, 연소 배기가스는 연소용 가스와 함께 축열체(12A)의 냉각을 행한다(가스 공급 공정). 연소용 블로어(31)는 연소용 가스와 함께 연소 배기가스를 공급하기 때문에, 축열체(12A)에 대한 가스 공급량이 증가하여 냉각 능력이 향상된다. 즉, 축열체(12A)에는 연소에 기여하는 소정량의 연소용 가스와 더불어, 연소에 기여하지 않는 소정량의 저온의 연소 배기가스가 공급되게 되기 때문에, 축열체(12A)의 방열량이 증가하여 축열체(12A)의 온도 과잉상승이 방지된다. 축열체(12A)를 통과하여 예열된 연소 배기가스는 다시 노내로 들어오는데, 연소에 기여하지 않고 오로지 노내 온도의 유지에 기여한다. 또한, 이와 같이 연소 배기가스를 순환시킴으로써 계내의 질소 산화물(NOx)의 발생을 저감할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 연소가 버너(11A)에서 버너(11B)로 전환된 경우, 버너(11A)에서는 연소 배기가스를 흡기하여 축열체(12A)에 열을 축열시킨다. 여기서, 축열체(12A)에서의 방열량은 연소 배기가스의 공급량만큼 증가하고 있다. 축열체(12A)는 방열량에 상응하는 열량을 축열 가능하게 되기 때문에, 보다 많은 연소 배기가스를 축열체(12A)에 대해 흘려 보낼 수 있다. 그 결과, 이스케이프 가스의 방출량을 저감할 수 있다. 또한, 연소 배기가스는 연소에 기여하지 않으므로, 연소 배기가스의 공급량 이상으로 노내에서 발생하는 연소 배기가스량이 증가하는 일은 없고 계내의 매스 밸런스가 취해진다.
따라서, 본 실시형태의 가열로(1)에 의하면, 축열체(12A, 12B)를 구비하는 쌍으로 된 버너(11A, 11B)를 노내에서 교대로 연소시키면서, 비연소 상태의 버너를 통하여 노내의 연소 배기가스를 흡기하여 그 버너의 축열체에 열을 축열시킨다. 그리고, 연소 상태의 버너에 소정량의 연소용 가스를 공급하여 그 버너의 축열체를 냉각함과 아울러, 그 축열체의 방열에 의해 그 연소용 가스를 예열한다. 연소 상태의 버너(11A, 11B)에 상기 소정량의 연소용 가스와 함께 연소에 외란을 주지 않는 비연소용 가스를 공급하여, 그 버너의 축열체를 냉각하는 연소용 블로어(31)를 구비한다.
이 구성을 채용함으로써, 본 발명에서는 종래의 소정량의 연소용 가스에 의한 축열체(12A, 12B)의 냉각과 더불어, 연소에 기여하지 않는 비연소용 가스에 의한 축열체(12A, 12B)의 냉각을 행한다. 이에 의해, 축열체(12A, 12B)의 방열량을 증가시켜 축열체(12A, 12B)의 온도 과잉상승을 방지한다. 축열체(12A, 12B)의 방열량이 증가하면, 그 방열량에 상응하는 열량을 축열체(12A, 12B)가 축열 가능하게 되기 때문에, 종래보다도 연소 배기가스를 축열체(12A, 12B)에 대해 흘려 보낼 수 있고, 그 결과, 이스케이프 가스의 방출량을 저감시킬 수 있다. 또한, 비연소용 가스는 연소에 기여하지 않으므로, 비연소용 가스의 공급량 이상으로 연소 배기가스의 발생량이 증가하는 일은 없다.
또한, 본 실시형태의 가열로(1)에 의하면, 비연소 상태의 버너(11A, 11B)를 통하여 흡기되지 않고 잔존한 연소 배기가스를 노밖으로 배기하는 이스케이프 가스 라인(50); 이스케이프 가스 라인(50)을 통하여 배기된 연소 배기가스를 냉각함과 아울러 열회수하는 냉각·열회수기(51); 상기 열회수된 연소 배기가스를 상기 비연소용 가스로서 연소용 블로어(31)에 공급하는 비연소용 가스 공급 장치(60);를 더 가진다.
이 구성을 채용함으로써, 본 발명에서는 비연소 상태의 버너(11A, 11B)를 통하여 흡기되지 않고 잔존한 연소 배기가스를 이스케이프 가스 라인(50)을 통하여 노밖으로 배출한 후에 열회수하고, 온도가 내려간 상태의 연소 배기가스를 비연소용 가스로서 연소용 블로어(31)에 공급한다. 이에 의해, 축열체의 방열량을 증가시켜 축열체의 온도 과잉상승을 방지한다. 또한, 연소 배기가스의 순환에 의해 계내의 질소 산화물(NOx)의 발생을 저감할 수 있다.
이상, 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않는다. 상술한 실시형태에서 나타낸 각 구성 부재의 여러 가지 형상이나 조합 등은 일례로서, 본 발명의 주지에서 벗어나지 않는 범위에서 설계 요구 등에 기초하여 다양하게 변경 가능하다.
예를 들면, 상기 실시형태에서는 비연소용 가스로서 연소 배기가스를 이용한다고 설명하였지만, 이 구성에 한정되지 않는다.
예를 들면, 비연소용 가스로서 냉각·열회수기(51)에서 생성된 수증기를 이용해도 된다. 즉, 상술한 이스케이프 가스 라인(50)에 냉각·열회수기(51)가 설치되어 있는 대신에, 상기 배기 라인을 통하여 배기된 상기 연소 배기가스를 냉각함과 아울러 열회수하여 수증기를 생성하는 보일러가 설치되어 있어도 된다. 보일러가 설치되어 있음으로써, 여기서의 비연소용 가스 공급 장치(제2 비연소용 가스 공급 장치라고 칭함)는, 상기 열회수된 상기 연소 배기가스 및 상기 생성된 상기 수증기의 적어도 어느 한쪽을 상기 비연소용 가스로서 상기 가스 공급 장치에 공급한다.
이 구성에 의하면, 비연소 상태의 버너를 통하여 흡기되지 않고 잔존한 연소 배기가스를 배기 라인을 통하여 노밖으로 배출한 후에 열회수하여 수증기를 생성하고, 온도가 내려간 상태의 연소 배기가스 및 생성한 수증기의 적어도 어느 한쪽을, 축열체를 냉각하는 비연소용 가스로서 가스 공급 장치에 공급한다. 이에 의해, 축열체의 방열량을 증가시켜 축열체의 온도 과잉상승을 방지할 수 있다.
또한, 수증기를 이용함으로써, 상기 작용 효과에 덧붙여 수증기의 공급에 의해 노내에서의 급격한 연소를 억제할 수 있어 질소 산화물(NOx)의 발생량을 억제할 수 있다. 또한, 열회수된 연소 배기가스와 상기 수증기를 모두 비연소용 가스로서 이용해도 된다.
또한, 비연소용 가스로서 불활성 가스를 이용해도 상기 실시형태와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다. 불활성 가스로서는, 예를 들면 아르곤 가스, 헬륨 가스, 질소 가스 등을 이용할 수 있다. 또, 비연소용 가스로서 불활성 가스를 이용하는 경우는, 불활성 가스 및 불활성 가스를 공급하는 비연소용 가스 공급 장치(제3 비연소용 가스 공급 장치라고 칭함)를 별도 준비하지 않으면 안 된다. 그 때문에, 비용의 관점에서는 상술한 가열로(1)의 연소 프로세스에서 생기는 가스, 즉 비연소용 가스로서 연소 배기가스 및 수증기의 적어도 어느 한쪽을 이용하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 종래의 소정량의 연소용 가스에 의한 축열체의 냉각과 더불어, 연소에 기여하지 않는 불활성 가스에 의한 축열체의 냉각을 행한다. 이에 의해, 축열체의 방열량을 증가시켜 축열체의 온도 과잉상승을 방지할 수 있다.
본 발명의 축열식 버너의 연소 설비 및 연소 방법에 의하면, 이스케이프 가스의 방출량을 저감시켜 높은 배기 열회수 효율 및 에너지 절약화를 도모할 수 있다.
1…가열로(축열식 버너의 연소 설비), 10…축열식 버너, 11A, 11B…버너, 12A, 12B…축열체, 31…연소용 블로어(가스 공급 장치), 50…이스케이프 가스 라인(배기 라인), 51…냉각·열회수기(보일러), 60…비연소용 가스 공급 장치

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 노체(爐體);
    노체에 설치된, 축열체를 구비하는 한 쌍의 버너;를 가지고,
    상기 한 쌍의 버너를 노내에서 교대로 연소시키면서, 비연소 상태의 버너를 통하여 노내의 연소 배기가스를 흡기하여 그 버너의 축열체에 열을 축열시키는 축열식 버너의 연소 설비로서,
    연소 상태의 상기 버너에, 소정량의 연소용 가스와, 연소에 외란(外亂)을 주지 않는 비연소용 가스를 공급하는 가스 공급 장치와,
    상기 노체에 마련되며, 비연소 상태의 버너를 통하여 흡기되지 않고 노내에 잔존한 연소 배기가스를, 상기 버너를 통과시키지 않고 노밖으로 배기하는 배기 라인과,
    상기 배기 라인을 통하여 노밖으로 배기된 상기 연소 배기가스를 냉각함과 아울러 열회수하는 냉각·열회수기와,
    상기 냉각·열회수기에 의해 열회수된 상기 연소 배기가스의 일부를 상기 비연소용 가스로서 상기 가스 공급 장치에 공급함과 아울러, 상기 냉각·열회수기에 의해 열회수되고 또한 상기 가스 공급 장치에 공급되지 않은 상기 연소 배기가스의 잔부를 외부로 방출하는 비연소용 가스 공급 장치를 더 가지며,
    상기 가스 공급 장치에 의해 상기 연소용 가스와 상기 비연소용 가스를 연소상태의 상기 버너에 공급함으로써, 상기 버너의 축열체를 냉각함과 아울러 그 축열체의 방열에 의해 상기 연소용 가스를 예열하며,
    상기 가스 공급 장치는, 상기 축열체가 상기 연소 배기가스의 흡기시에 소손(燒損)되지 않고 상기 연소 배기가스의 흡기시에 받는 열량을 축열 가능하게 되도록, 연소 상태의 상기 버너의 축열체를 방열시키는 구성을 구비하는 축열식 버너의 연소 설비.
  3. 노체;
    노체에 설치된, 축열체를 구비하는 한 쌍의 버너;를 가지고,
    상기 한 쌍의 버너를 노내에서 교대로 연소시키면서, 비연소 상태의 버너를 통하여 노내의 연소 배기가스를 흡기하여 그 버너의 축열체에 열을 축열시키는 축열식 버너의 연소 설비로서,
    연소 상태의 상기 버너에, 소정량의 연소용 가스와, 연소에 외란(外亂)을 주지 않는 비연소용 가스를 공급하는 가스 공급 장치와,
    상기 노체에 마련되며, 비연소 상태의 버너를 통하여 흡기되지 않고 노내에 잔존한 연소 배기가스를, 상기 버너를 통과시키지 않고 노밖으로 배기하는 배기 라인과,
    상기 배기 라인을 통하여 노밖으로 배기된 상기 연소 배기가스를 냉각함과 아울러 열회수하여 수증기를 생성하는 보일러와,
    상기 보일러에 의해 열회수된 상기 연소 배기가스 및 상기 생성된 상기 수증기의 적어도 어느 한쪽을 상기 비연소용 가스로서 상기 가스 공급 장치에 공급함과 아울러, 상기 보일러에 의해 열회수되고 또한 상기 가스 공급 장치에 공급되지 않은 상기 연소 배기가스를 외부로 방출하는 제2 비연소용 가스 공급 장치;를 더 가지며,
    상기 가스 공급 장치에 의해 상기 연소용 가스와 상기 비연소용 가스를 연소상태의 상기 버너에 공급함으로써, 상기 버너의 축열체를 냉각함과 아울러 그 축열체의 방열에 의해 상기 연소용 가스를 예열하며,
    상기 가스 공급 장치는, 상기 축열체가 상기 연소 배기가스의 흡기시에 소손(燒損)되지 않고 상기 연소 배기가스의 흡기시에 받는 열량을 축열 가능하게 되도록, 연소 상태의 상기 버너의 축열체를 방열시키는 구성을 구비하는 축열식 버너의 연소 설비.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    불활성 가스를 상기 비연소용 가스로서 상기 가스 공급 장치에 공급하는 제3 비연소용 가스 공급 장치를 가지는 축열식 버너의 연소 설비.
  5. 삭제
  6. 축열식 버너의 연소 방법으로서,
    축열체를 구비하는 한 쌍의 버너를 노내에서 교대로 연소시키면서, 비연소 상태의 버너를 통하여 노내의 연소 배기가스를 흡기하여 그 버너의 축열체에 열을 축열시키는 축열 공정과,
    연소 상태의 버너에 소정량의 연소용 가스와, 연소에 외란을 주지 않는 비연소용 가스를 공급하여, 그 버너의 축열체를 냉각함과 아울러 그 축열체의 방열에 의해 그 연소용 가스를 예열하는 가스 공급 공정과,
    상기 비연소 상태의 버너를 통하여 흡기되지 않고 노내에 잔존한 연소 배기가스를, 상기 버너를 통과시키지 않고 노밖으로 배기하는 배기 공정과,
    상기 배기 공정에서 노밖으로 배기된 상기 연소 배기가스를 냉각함과 아울러 열회수하는 냉각·열회수 공정과,
    상기 냉각·열회수 공정에서 열회수된 상기 연소 배기가스의 일부를 상기 비연소용 가스로서 상기 가스 공급 공정에 공급함과 아울러, 상기 냉각·열회수 공정에서 열회수되고 또한 상기 가스 공급 공정에 공급되지 않은 상기 연소 배기가스의 잔부를 외부로 방출하는 비연소용 가스 공급 공정을 가지며,
    상기 가스 공급 공정에서는, 상기 축열체가 상기 연소 배기가스의 흡기시에 소손(燒損)되지 않고 상기 연소 배기가스의 흡기시에 받는 열량을 축열 가능하게 되도록, 연소 상태의 상기 버너의 축열체가 방열되는 축열식 버너의 연소 방법.
  7. 축열식 버너의 연소 방법으로서,
    축열체를 구비하는 한 쌍의 버너를 노내에서 교대로 연소시키면서, 비연소 상태의 버너를 통하여 노내의 연소 배기가스를 흡기하여 그 버너의 축열체에 열을 축열시키는 축열 공정과,
    연소 상태의 버너에 소정량의 연소용 가스와, 연소에 외란을 주지 않는 비연소용 가스를 공급하여, 그 버너의 축열체를 냉각함과 아울러 그 축열체의 방열에 의해 그 연소용 가스를 예열하는 가스 공급 공정과,
    상기 비연소 상태의 버너를 통하여 흡기되지 않고 노내에 잔존한 연소 배기가스를, 상기 버너를 통과시키지 않고 노밖으로 배기하는 배기 공정과,
    상기 배기 공정에서 노밖으로 배기된 상기 연소 배기가스를 냉각함과 아울러 열회수하여 수증기를 생성하는 냉각·열회수 공정과,
    상기 냉각·열회수 공정에서 열회수된 상기 연소 배기가스 및 상기 생성된 상기 수증기의 적어도 어느 한쪽을 상기 비연소용 가스로서 상기 가스 공급 공정에 공급함과 아울러, 상기 냉각·열회수 공정에서 열회수되고 또한 상기 가스 공급 공정에 공급되지 않은 상기 연소 배기가스를 외부로 방출하는 제2 비연소용 가스 공급 공정을 가지며,
    상기 가스 공급 공정에서는, 상기 축열체가 상기 연소 배기가스의 흡기시에 소손되지 않고 상기 연소 배기가스의 흡기시에 받는 열량을 축열 가능하게 되도록, 연소 상태의 상기 버너의 축열체가 방열되는 축열식 버너의 연소 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    불활성 가스를 상기 비연소용 가스로서 상기 가스 공급 공정에 공급하는 제3 비연소용 가스 공급 공정을 더 가지는 축열식 버너의 연소 방법.
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