KR101726344B1 - 멀티연료 공급용 연소기 - Google Patents

멀티연료 공급용 연소기 Download PDF

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KR101726344B1 KR1020160052899A KR20160052899A KR101726344B1 KR 101726344 B1 KR101726344 B1 KR 101726344B1 KR 1020160052899 A KR1020160052899 A KR 1020160052899A KR 20160052899 A KR20160052899 A KR 20160052899A KR 101726344 B1 KR101726344 B1 KR 101726344B1
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Abstract

본 발명은 하나의 연소기에서 하나 이상의 연료를 선택 공급함은 물론 하나 이상의 산화제를 선택 공급함으로써, 가열로에서 이송되는 재료에 따라 연소기의 가열온도를 안정화시키고, 다양한 연소 조건에 대응할 수 있는 멀티연료 공급용 연소기에 관한 것이다.
이를 위해 멀티연료 공급용 연소기는 상호 동심을 이루면서 감싸되, 공기가 이송되는 하우징과, 하우징에 삽입되고 제1기체연료가 이송되는 제1연료관과, 제1연료관에 삽입되고 제1기체연료와 다른 기체 상태의 제2기체연료가 이송되는 제2연료관과, 제2연료관에 삽입되고 액체 상태의 액체연료가 이송되는 제3연료관을 포함한다. 이때, 하우징과 제1연료관에서 각각 이격된 상태로 제1연료관의 외주면을 따라 상호 이격 배치되고 순산소가 이송되는 산소공급관을 더 포함한다.
그리고, 토출헤드는 산소공급관이 결합된 상태로 하우징에 결합되고 공기와 순산소 중 적어도 어느 하나로 이루어진 산화제가 분사되는 산화제헤드와, 공기가 분사되도록 산화제헤드의 중심에 삽입되고 제1기체연료와 제2기체연료와 액체연료 중 적어도 어느 하나로 이루어진 연료가 분사되는 연료헤드로 구성된다.

Description

멀티연료 공급용 연소기{COMBUSTOR SUPPLYING MULTI FUEL}
본 발명은 멀티연료 공급용 연소기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 하나의 연소기에서 하나 이상의 연료를 선택 공급함은 물론 하나 이상의 산화제를 선택 공급함으로써, 가열로에서 이송되는 재료에 따라 연소기의 가열온도를 안정화시키고, 다양한 연소 조건에 대응할 수 있는 멀티연료 공급용 연소기에 관한 것이다.
일반적으로, 철강 또는 비철강 산업 분야에 있어 단조나 압연 또는 열처리를 목적으로 소재(素材)를 가열하거나 용융하기 위해 액체 또는 기체 연료와 공기의 연소 반응을 통하여 발생되는 열에너지를 이용하게 된다. 이와 같은 소재 가공을 위해 필요한 열에너지를 발생하기 위해 연소기가 사용된다.
연소기는 통상적으로 그 중심부에는 연료를 분사하는 연료분사구가 형성되고, 그 연료분사구의 둘레에는 연소 반응을 일으키기 위해 공기를 분사하는 공기분사공이 형성되어, 연소기의 선단부에 화염이 점화되면, 연료가 공기 중에 포함된 산소와 함께 연소하면서 고열(高熱)이 발생하는 원리를 이용하는 것이다.
하지만, 종래의 연소기는 가열온도에 따라 하나의 연료에 대한 분사량을 조절함에 따라 가열로의 가열 조건에 대응하는 연료의 분사량을 조절하기 어렵다. 또한, 연료의 분사량이 조절될 때에는 연료가 불완전 연소하거나 화염의 형상이 변경되어 오염물질이 다량 발생되고, 과도한 에너지 소비가 발생될 수 있다. 특히, 질소산화물(NOx)의 발생 특성상 예열공기의 온도가 높아지면 단열화염온도가 높아지게 되며, 결과적으로 질소산화물의 발생이 많아지게 된다.
대한민국 공개특허공보 제2004-0107160호(2004. 12. 20. 공개, 발명의 명칭 : 축열식 연소시스템의 연료공급장치)
본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하나의 연소기에서 하나 이상의 연료를 선택 공급함은 물론 하나 이상의 산화제를 선택 공급함으로써, 가열로에서 이송되는 재료에 따라 연소기의 가열온도를 안정화시키고, 다양한 연소 조건에 대응할 수 있는 멀티연료 공급용 연소기를 제공함에 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 멀티연료 공급용 연소기는 공기가 이송되는 하우징; 상기 하우징의 중심과 동심을 이루도록 상기 하우징에 삽입되고, 제1기체연료가 이송되는 제1연료관; 상기 제1연료관과 동심을 이루도록 상기 제1연료관에 삽입되고, 상기 제1기체연료와 다른 기체 상태의 제2기체연료가 이송되는 제2연료관; 상기 제2연료관과 동심을 이루도록 상기 제2연료관에 삽입되고, 액체 상태의 액체연료가 이송되는 제3연료관; 상기 하우징과 상기 제1연료관에서 각각 이격된 상태로 상기 제1연료관의 외주면을 따라 상호 이격 배치되고, 순산소가 이송되는 산소공급관; 및 상기 산소공급관이 결합된 상태로 상기 하우징에 결합되고 상기 공기와 상기 순산소 중 적어도 어느 하나로 이루어진 산화제가 분사되는 산화제헤드와, 상기 공기가 분사되도록 상기 산화제헤드의 중심에 삽입되고 상기 제1기체연료와 상기 제2기체연료와 상기 액체연료 중 적어도 어느 하나로 이루어진 연료가 분사되는 연료헤드로 구성되는 토출헤드;를 포함한다.
여기서, 상기 산화제헤드에는, 상기 제3연료관과 동심을 이루도록 상기 산화제헤드에 관통 형성되고, 상기 공기가 분사되도록 상기 토출헤드가 삽입되는 제1공기공급부; 상기 산화제헤드의 가장자리에 상호 이격된 상태로 관통 또는 함몰 형성되고, 상기 공기가 분사되는 제2공기공급부; 상기 제1공기공급부와 상기 제2공기공급부 사이에서 상기 제1공기공급부를 중심으로 하는 가상의 원에 대한 원주 방향을 따라 상호 이격된 상태로 관통 형성되고, 상기 산소공급관이 결합되는 산소관설치부; 및 상기 산소공급관의 내경보다 작은 직경으로 상기 산소관설치부에 구비되고, 상기 산소관설치부로부터 상기 토출헤드의 전방을 향해 경사지게 상기 순산소가 분사되는 산소토출유로부;가 포함된다.
여기서, 상기 토출헤드는, 상기 제1연료관과 동심을 이루도록 상기 제1연료관과 결합되고, 상기 제1기체연료가 분사되는 제1연료헤드부; 상기 제1연료헤드부와 동심을 이루도록 상기 제2연료관과 결합되고, 상기 제1연료헤드부에 삽입된 상태에서 상기 제2기체연료가 분사되는 제2연료헤드부; 및 상기 제2연료헤드부와 동심을 이루도록 상기 제3연료관과 결합되고, 상기 제2연료헤드부에 삽입된 상태에서 상기 액체연료를 미스트 형태로 분사하는 제3연료헤드부;를 포함한다.
본 발명에 따른 멀티연료 공급용 연소기는 상기 하우징을 관통하여 고체 상태의 고체연료가 이송되는 고체연료관;을 더 포함하고, 상기 산화제헤드에는, 상기 제1공기공급부에서 이격되어 상기 제2공기공급부 또는 상기 산소관설치부 사이에서 관통 형성되고, 상기 고체연료관이 결합되며, 상기 산화제의 분사 영역 중심으로 상기 고체연료가 분사되는 고체관설치부;가 더 포함된다.
여기서, 상기 연료의 연소 조건에 따라 상기 제3연료헤드부에는 상기 공기와 상기 순산소 중 적어도 어느 하나가 공급된다.
여기서, 상기 토출헤드에서 분사되는 상기 연료의 분사 속도는 75m/s 내지 150m/s 이다.
여기서, 상기 연료가 100% 공기 연소인 경우, 연소기의 가열온도가 기설정된 온도조건 이하이면, 상기 제1공기공급부는 전체 공기 사용량의 28.2% 내지 29.25%에 해당되는 상기 공기를 35m/s 내지 115m/s의 분사 속도로 분사하고, 상기 제2공기공급부는 전체 공기 사용량의 65.8% 내지 68.25%에 해당되는 상기 공기를 50m/s 내지 100m/s의 분사 속도로 분사한다.
여기서, 상기 연료가 100% 공기 연소인 경우, 연소기의 가열온도가 기설정된 온도조건 이상이면, 상기 제1공기공급부는 상기 공기를 분사하지 않고, 상기 제2공기공급부는 상기 공기를 75m/s 내지 150m/s 의 분사 속도로 분사한다.
여기서, 상기 연료가 100% 공기 연소인 경우, 상기 연료헤드에서는 전체 공기 사용량의 2.5% 내지 6%에 해당되는 상기 공기가 분사된다.
여기서, 상기 연료가 100% 산소 연소인 경우, 상기 제1공기공급부와 상기 제2공기공급부는 상기 공기를 분사하지 않고, 상기 산소관설치부에 구비된 상기 산소토출유로부는 상기 순산소를 100m/s 내지 370m/s 의 분사 속도로 분사한다.
여기서, 상기 연료가 100% 산소 연소인 경우, 상기 연료헤드에서는 전체 산소 사용량의 2.5% 내지 12.5%에 해당되는 상기 순산소가 분사된다.
여기서, 상기 연료가 산소부화 연소인 경우, 연소기의 가열온도가 기설정된 온도조건 이하이면, 상기 제1공기공급부는 전체 산소 사용량의 28.2% 내지 29.25%가 되도록 상기 공기를 35m/s 내지 115m/s의 분사 속도로 분사하고, 상기 제2공기공급부는 상기 공기를 분사하며, 상기 산소관설치부에 구비된 상기 산소토출유로부는 상기 순산소를 분사하되, 상기 제2공기공급부에서 분사되는 상기 공기 중의 산소와 상기 순산소의 합은 전체 산소 사용량의 65.8% 내지 68.25%를 나타낸다.
여기서, 상기 연료가 산소부화 연소인 경우, 연소기의 가열온도가 기설정된 온도조건 이상이면, 상기 제1공기공급부는 상기 공기를 분사하지 않고, 상기 제2공기공급부는 상기 공기를 분사하며, 상기 산소관설치부의 상기 산소토출유로부는 상기 순산소를 분사한다.
여기서, 상기 연료가 산소부화 연소인 경우, 상기 제2공기공급부에서 분사되는 상기 공기와 상기 순산소 사이에는 0:100 부터 100:0까지의 사용비가 적용된다.
여기서, 상기 공기와 상기 순산소의 비가 100:0 인 경우, 산소부화율은 2.5% 내지 6%인 것이 사용된다.
여기서, 상기 공기와 상기 순산소의 비가 0:100 인 경우, 산소부화율은 30% 내지 70%인 것이 사용된다.
여기서, 산소부화율은 2.5% 내지 70%인 것을 사용되되, 연소기의 가열온도가 기설정된 온도조건보다 낮고, 상기 연료보다 상기 순산소의 단가가 상대적으로 높은 경우, 상기 산소부화율을 낮게 설정하고, 연소기의 가열온도가 기설정된 온도조건보다 높고, 상기 연료보다 상기 순산소의 단가가 상대적으로 낮은 경우, 상기 산소부화율을 높게 설정한다.
여기서, 상기 연료가 산소부화 연소인 경우, 상기 연료헤드에서는 전체 산화제 사용량의 2.5% 내지 6%에 해당되는 상기 산화제가 분사된다.
여기서, 전체 산화제 사용량은 상기 공기 중에 함유된 0.20% 내지 0.21%의 산소와 상기 순산소를 포함한다.
여기서, 상기 연료헤드는 하나 이상의 상기 연료가 분사되고, 상기 연료가 100% 공기 연소인 경우, 상기 연료의 공급열량의 합이 10000kcal인 것을 기준으로 상기 공기는 10.5Nm3 내지 12.6Nm3을 공급하며, 상기 연료가 100% 산소 연소인 경우, 상기 연료의 공급열량의 합이 10000kcal인 것을 기준으로 상기 순산소는 2.15Nm3 내지 2.65Nm3을 공급하고, 상기 연료가 산소부화 연소인 경우, 상기 연료의 공급열량의 합이 10000kcal인 것을 기준으로 상기 공기 중의 산소와 상기 순산소의 합을 2.15Nm3 내지 2.65Nm3으로 공급한다.
본 발명에 따른 멀티연료 공급용 연소기에 따르면, 하나의 연소기에서 하나 이상의 연료를 선택 공급함은 물론 하나 이상의 산화제를 선택 공급함으로써, 가열로에서 이송되는 재료에 따라 연소기의 가열온도를 안정화시키고, 다양한 연소 조건에 대응할 수 있다.
또한, 본 발명은 연소기에서 형성되는 화염 내로 배기가스의 유입을 최대화하고, 안정된 화염을 형성할 수 있다. 또한, 연소기의 가열온도에 대응하여 연료의 불완전 연소를 해소하고, 배기가스의 재순환율을 극대화시키며, 질소산화물(NOx)의 배출을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 산소토출유로부의 구성에 따라 순산소와 연료의 충돌을 통해 충돌 화염을 형성함으로써, 배기가스의 재순환율을 향상시키고, 질소산화물(NOx)의 배출을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 연료의 분사 구조에 따라 산화제와의 혼합을 편리하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 고체연료와 산화제의 혼합을 용이하게 하고, 고체연료의 연소를 편리하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 액체연료를 미립화 분사할 수 있고, 액체연료의 연소효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 연소기의 턴 다운 비(turn down ratio)를 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 연료의 분사 속도를 통해 연료와 산화제로부터 안정된 화염이 형성되도록 하고, 연료의 불완전 연소를 해소할 수 있다.
또한, 본 발명은 연료의 연소 조건에 따라 연료에 혼합되는 산화제를 한정하고, 연소기의 가열온도에 따라 발생되는 불완전 연소를 해소하며, 일산화탄소의 발생 및 다단 연소에 따른 질소산화물의 배출을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 액체연료를 사용하지 않는 경우, 연료헤드를 통한 산화제의 공급을 통해 랜싱 유체(lancing air)를 연료에 공급할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티연료 공급용 연소기를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티연료 공급용 연소기를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티연료 공급용 연소기에서 산소조인트부의 단면 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티연료 공급용 연소기에서 하우징의 단면 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티연료 공급용 연소기에서 토출노즐을 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티연료 공급용 연소기에서 토출노즐을 도시한 정면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 멀티연료 공급용 연소기의 일 실시예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티연료 공급용 연소기를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티연료 공급용 연소기를 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티연료 공급용 연소기에서 산소조인트부의 단면 상태를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티연료 공급용 연소기에서 하우징의 단면 상태를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티연료 공급용 연소기에서 토출노즐을 도시한 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티연료 공급용 연소기에서 토출노즐을 도시한 정면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티연료 공급용 연소기는 하우징(50)과, 제1연료관(30)과, 제2연료관(20)과, 제3연료관(10)과, 산소공급관(40)과, 토출헤드(80)를 포함하고, 고체연료관(60)을 더 포함할 수 있다.
상기 하우징(50)은 공기가 이송된다. 하우징(50)은 중공의 함체이고, 내부에 공기가 이송되는 공기유로부(51)가 구비된다. 개구된 하우징(50)의 선단부에는 토출헤드(80)가 결합된다. 또한, 하우징(50)의 둘레에는 공기유로부(51)와 연통되어 공기가 공급되는 공기조인트부(52)가 구비된다. 공기조인트부(52)에는 공기유로부(51)에 공급되는 공기의 공급량을 조절하는 공기조절부(53)가 접속될 수 있다. 또한, 하우징(50)의 둘레에는 가열로(100)와의 결합을 위한 고정플랜지부(54)가 구비될 수 있다.
여기서, 공기유로부(51)와 공기조인트부(52)는 후술하는 제1공기공급부(811)와 제2공기공급부(812) 중 적어도 어느 하나에서 공기가 분사되도록 한다. 이때, 공기유로부(51)와 공기조인트부(52)는 다양한 형태를 통해 후술하는 제1공기공급부(811)와 제2공기공급부(812) 중 적어도 어느 하나에서 공기가 분사되도록 할 수 있다.
일예로, 도시되지 않았지만, 공기유로부(51)는 제1공기유로부와 제2공기유로부로 구분되어 각각 후술하는 제1공기공급부(811)와 제2공기공급부(812)에 연결되고, 상기 공기조인트부(52)는 제1공기공급부(811)와 제2공기공급부(812)에 대응하여 제1공기조인트부와 제2공기조인트부로 구분되어 각각 제1공기공급부(811)와 제2공기공급부(812)에 연결될 수 있다. 또한, 제1공기조인트부와 제2공기조인트부에는 각각 공급되는 공기의 공급량을 조절하기 위한 조절부(미도시)가 결합될 수 있다.
미설명부호 55는 공기유로부(51)의 압력에 따라 공기유로부(51)의 공기를 배출시키는 공기빼기부이다.
상기 하우징(50)에서 이송되는 공기는 상온(섭씨 10도 내지 섭씨 18도) 이상이고 섭씨 800도 이하로 예열된 공기를 사용할 수 있다.
상기 제1연료관(30)은 하우징(50)의 중심과 동심을 이루도록 하우징(50)에 삽입된다. 제1연료관(30)은 중공의 관이고, 내부에는 제1기체연료가 이송되는 제1연료유로부(31)가 구비된다. 제1연료관(30)의 일단부에는 토출헤드(80)가 결합되고, 타단부에는 제1연료유로부(31)에 제1기체연료를 공급하는 제1조인트부(32)가 구비된다. 제1조인트부(32)에는 제1기체연료의 공급량을 조절하는 제1조절부(33)가 접속될 수 있다.
제1기체연료는 2000kcal/Nm3 내지 6000kcal/Nm3의 발열량을 갖는다. 일예로, 제1기체연료는 코크스 오븐 가스, 부생 가스, 저급 연료, 합성 가스, 이들의 혼합물 등으로 이루어질 수 있다.
상기 제2연료관(20)은 제1연료관(30)과 동심을 이루도록 제1연료관(30)에 삽입된다. 제2연료관(20)은 중공의 관이고, 내부에는 제1기체연료와 다른 기체 상태의 제2기체연료가 이송되는 제2연료유로부(21)가 구비된다. 제2연료관(20)의 일단부에는 토출헤드(80)가 결합되고, 타단부에는 제2연료유로부(21)에 제2기체연료를 공급하는 제2조인트부(22)가 구비된다. 제2조인트부(22)에는 제2기체연료의 공급량을 조절하는 제2조절부(23)가 접속될 수 있다.
제2기체연료는 6000kcal/Nm3 내지 20000kcal/Nm3의 발열량을 갖는다. 일예로, 제2기체연료는 액화천연가스(LNG), 액화석유가스(LPG), 이들의 혼합물 등으로 이루어질 수 있다.
상기 제3연료관(10)은 제2연료관(20)과 동심을 이루도록 제2연료관(20)에 삽입된다. 제3연료관(10)은 중공의 관이고, 내부에 액체 상태의 액체연료가 이송되는 제3연료유로부(11)가 구비된다. 제3연료관(10)의 일단부에는 토출헤드(80)가 결합되고, 타단부에는 제3연료유로부(11)에 액체연료를 공급하는 제3조인트부(12)가 접속될 수 있다. 제3조인트부(12)에는 내부와 제3연료유로부(11)를 점검하도록 탈부착되는 점검구(14)가 구비될 수 있다. 제3조인트부(12)에는 액체연료의 공급량을 조절하는 제3조절부(13)가 접속될 수 있다.
상기 액체연료는 9000kcal/Nm3 내지 11000kcal/Nm3의 발열량을 갖는다. 일예로 액체연료는 중유, 경유, 이들의 혼합물 등으로 이루어질 수 있다.
상기 산소공급관(40)은 하우징(50)과 제1연료관(30)에서 각각 이격된 상태로 제1연료관(30)의 외주면을 따라 상호 이격 배치된다. 산소공급관(40)은 둘 이상이 등간격으로 이격 배치될 수 있다. 산소공급관(40)은 중공의 관이고, 내부에 순산소가 이송되는 산소유로부(41)가 구비된다. 산소공급관(40)의 일단부에는 토출헤드(80)가 결합되고, 타단부에는 산소유로부(41)에 순산소를 공급하는 산소조인트부(42)가 구비된다. 산소조인트부(42)는 하우징(50)에 결합되는 중공의 함체이고, 둘 이상의 산소공급관(40)이 등간격으로 분기할 수 있도록 한다. 산소조인트부(42)에는 순산소의 공급량을 조절하는 산소조절부(43)가 접속될 수 있다.
상기 고체연료관(60)은 하우징(50)을 관통한다. 고체연료관(60)은 고체 상태의 고체연료가 이송된다. 고체연료관(60)은 중공의 관 형상이고, 내부에 고체연료가 이송되는 고체연료유로부(61)가 구비된다. 고체연료관(60)의 일단부에는 토출헤드(80)가 결합되고, 타단부에는 고체연료유로부(61)에 고체연료를 공급하는 고체조인트부가 구비될 수 있다. 고체조인트부에는 고체연료의 공급량을 조절하는 고체조절부(63)가 접속될 수 있다.
고체연료관(60)은 하우징(50)의 선단부 중심을 향해 경사지게 구비되어 고체연료의 이송을 편리하게 하고, 고체연료가 고체연료유로부(61)에 정체되는 것을 방지할 수 있다.
상기 토출헤드(80)는 상기 하우징(50)에 결합되고, 공기와 순산소와 제1기체연료와 제2기체연료와 액체연료와 고체연료가 분사되도록 한다. 토출헤드(80)는 산화제헤드(81)와 연료헤드(82)로 구성된다.
상기 산화제헤드(81)는 산소공급관(40)이 결합된 상태로 하우징(50)에 결합된다. 산화제헤드(81)는 공기와 순산소 중 적어도 어느 하나로 이루어진 산화제가 분사된다. 산화제헤드(81)는 고체연료관(60)이 결합되고, 고체연료가 분사될 수 있다.
산화제헤드(81)에는 제1공기공급부(811)와 제2공기공급부(812)와 산소관설치부(813)가 포함되고, 산소토출유로부(411)가 더 포함될 수 있다.
상기 제1공기공급부(811)는 제3연료관(10)과 동심을 이루도록 산화제헤드(81)에 관통 형성된다. 제1공기공급부(811)는 공기유로부(51)의 공기가 분사되도록 한다. 제1공기공급부(811)에는 연료헤드(82)가 삽입된다.
상기 제2공기공급부(812)는 산화제헤드(81)의 가장자리에 상호 이격된 상태로 관통 또는 함몰 형성된다. 제2공기공급부(812)는 둘 이상이 등간격으로 이격 배치될 수 있다. 제2공기공급부(812)는 공기유로부(51)의 공기가 분사되도록 한다.
제2공기공급부(812)는 둘 이상이 등간격으로 이격 배치됨에 따라 연소기에서 형성되는 화염 내로 배기가스의 유입을 최대화하고, 배기가스의 재순환율을 극대화시키며, 질소산화물(NOx)의 배출을 최소화시킬 수 있다.
상기 산소관설치부(813)는 제1공기공급부(811)와 제2공기공급부(812) 사이에서 제1공기공급부(811)를 중심으로 하는 가상의 원에 대한 원주 방향을 따라 상호 이격된 상태로 관통 형성된다. 산소관설치부(813)는 산소공급관(40)에 대응하여 둘 이상이 등간격으로 이격 배치될 수 있다. 산소관설치부(813)는 산소공급관(40)과 결합된다.
상기 산소토출유로부(411)는 산소공급관(40)의 내경보다 작은 직경으로 산소관설치부(813)에 구비된다. 산소토출유로부(411)는 산소관설치부(813)로부터 토출헤드(80)의 전방을 향해 경사지게 순산소가 분사된다.
산소토출유로부(411)는 하우징(50)의 중심축을 기준으로 산소공급관(40)에서 하우징(50)의 중심축을 향해 3도 내지 45도 경사지게 형성될 수 있다. 산소토출유로부(411)의 경사각이 허용 범위를 벗어나는 경우, 순산소의 분사 영역을 특정하기 어렵고, 연료와 순산소의 혼합 불균형으로 불완전 연소를 초래하고, 질소산화물(NOx)의 증가를 나타내며, 배기가스의 재순환율이 낮아질 수 있다. 하지만, 산소토출유로부(411)의 경사각에 대한 허용 범위를 한정함으로써, 순산소의 분사 영역을 특정시키고, 연료와 순산소가 균일하게 혼합되도록 하여 불완전 연소를 방지하고, 질소산화물의 감소 효과를 나타내며, 배기가스의 재순환율이 높아지도록 한다.
산소토출유로부(411)는 산소공급관(40)에 대응하여 둘 이상이 등간격으로 배치됨에 따라 토출헤드(80)의 전방으로 기설정된 간격만큼 이격된 부분에서 연료와 순산소의 충돌에 의해 충돌 화염을 형성하고, 배기가스의 재순환율을 극대화시키며, 질소산화물(NOx)의 배출을 최소화시킬 수 있다.
상기 산화제헤드(81)에는 고체관설치부(814)가 더 포함될 수 있다. 상기 고체관설치부(814)는 고체연료관(60)의 부가 구성과 더불어 산화제헤드(81)에 구비된다. 고체관설치부(814)는 제1공기공급부(811)에서 이격되어 제2공기공급부(812) 또는 산소관설치부(813) 사이에서 이격되어 관통 형성된다. 고체관설치부(814)에는 고체연료관(60)이 결합된다. 고체관설치부(814)는 산화제의 분사 영역으로 고체연료가 분사되도록 한다.
상기 연료헤드(82)는 공기가 분사되도록 산화제헤드(81)의 중심에 삽입된다. 연료헤드(82)는 제1기체연료와 제2기체연료와 액체연료 중 적어도 어느 하나로 이루어진 연료가 분사된다.
연료헤드(82)는 제1연료헤드부(823)와 제2연료헤드부(822)와 제3연료헤드부(821)를 포함한다.
상기 제1연료헤드부(823)는 제1연료관(30)과 동심을 이루도록 제1연료관(30)과 결합된다. 제1연료헤드부(823)는 제1기체연료가 분사된다. 제1연료헤드부(823)는 제1기체연료의 분사 방향으로 내부 직경이 확장되도록 하여 제1기체연료의 분사를 원활하게 하고, 제1기체연료의 연소를 안정화시킬 수 있다.
제1연료헤드부(823)에서 분사되는 제1기체연료의 분사 속도는 75m/s 내지 150m/s 로 설정할 수 있다.
상기 제2연료헤드부(822)는 제1연료헤드부(823)와 동심을 이루도록 제2연료관(20)과 결합된다. 제2연료헤드부(822)는 제1연료헤드부(823)에 삽입된 상태에서 제2기체연료가 분사된다. 제2연료헤드부(822)는 제2기체연료의 분사 방향으로 내부 직경이 축소되도록 하여 제2기체연료의 분사를 원활하게 하고, 제2기체연료의 연소를 안정화시킬 수 있다.
제2연료헤드부(822)에서 분사되는 제2기체연료의 분사 속도는 75m/s 내지 150m/s 로 설정할 수 있다.
상기 제3연료헤드부(821)는 제2연료헤드부(822)와 동심을 이루도록 제3연료관(10)과 결합된다. 제3연료헤드부(821)는 제2연료헤드부(822)에 삽입된 상태에서 액체연료를 미스트 형태로 분사한다.
제3연료헤드부(821)에서 분사되는 액체연료의 분사 속도는 75m/s 내지 150m/s 로 설정할 수 있다.
제3연료헤드부(821)에는 연료의 연소 조건에 따라 연소기의 턴 다운 비(turn down ratio)가 높아지도록 별도의 공급수단(미도시)에 의해 공기와 순산소 중 적어도 어느 하나가 공급될 수 있다. 별도의 공급수단(미도시)은 제3연료관(10) 또는 제3연료헤드부(821)에 공기와 순산소 중 적어도 어느 하나를 공급할 수 있다.
일예로, 제3연료헤드부(821)에 액체연료가 공급되는 경우, 제3연료헤드부(821)에는 연료의 연소 조건에 따른 산화제가 공급됨에 따라 액체연료를 미스트 형태로 형성할 수 있고, 액체연료의 미립화 분사를 원활하게 한다. 다른 예로, 제3연료헤드부(821)에 액체연료가 공급되지 않는 경우, 제3연료헤드부(821)에는 연료의 연소 조건에 따른 산화제가 공급됨에 따라 랜싱 유체(lancing air)를 연료에 공급할 수 있다.
좀더 자세하게, 연료가 100% 공기 연소되는 경우, 제3연료헤드부(821)는 연료와 공기를 분사한다. 또한, 연료가 100% 산소 연소되는 경우, 제3연료헤드부(821)는 순산소를 분사한다. 또한, 연료가 산소부화 연소되는 경우, 제3연료헤드부(821)는 공기와 순산소 중 적어도 어느 하나를 분사한다.
상술한 바와 같이 토출헤드(80)에서 분사되는 각 연료의 분사 속도를 75m/s 내지 150m/s으로 한정할 수 있다. 이때, 연료의 분사 속도의 허용 범위를 벗어나는 경우, 불완전 연소를 초래하고, 질소산화물(NOx)의 증가를 나타내며, 배기가스의 재순환율이 낮아질 수 있고, 액체연료의 경우, 미분화가 불안정한 단점이 있다. 하지만, 연료의 분사 속도의 허용 범위를 한정함으로써, 연료의 공급량을 안정화시켜 불완전 연소를 방지하고, 질소산화물(NOx)의 감소 효과를 나타내며 배기가스의 재순환율이 높아지도록 한다. 또한, 액체연료의 경우에는 연료의 미분화가 안정된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티연료 공급용 연소기는 연결관(70)을 더 포함할 수 있다. 상기 연결관(70)은 하우징(50)의 측면에 관통 형성된다. 연결관(70)은 중공의 관 형상이고, 하우징(50)의 선단부 중심을 향해 경사지게 형성된다.
이때, 산화제헤드(81)에는 연결관설치부(815)가 더 포함될 수 있다. 상기 연결관설치부(815)는 제1공기공급부(811)에서 이격되어 제2공기공급부(812) 또는 산소관설치부(813) 사이에 이격되어 관통 형성된다. 연결관설치부(815)는 연결관(70)이 결합된다. 연결관설치부(815)는 연결관(70)에 산화제의 분사 영역으로 고체연료가 분사되도록 한다.
연결관(70) 및 연결관설치부(815)에는 화염의 온도, 가열로(100)의 온도 등과 같이 연소기 및 가열로(100)의 상태를 감지하기 위한 센서류가 설치되거나 점화플러그가 설치될 수 있다.
지금부터는 연료의 연소 조건에 따른 산화제의 사용에 대하여 설명한다.
첫째, 연료가 100% 공기 연소인 경우에 대하여 설명한다.
선택되는 연료의 종류에 따라 연료헤드(82)에서는 연료가 분사되도록 한다.
일예로, 제1연료헤드부(823)와 제2연료헤드부(822)에는 연료가 공급되지 않고, 제3연료헤드부(821)에는 액체연료가 공급되는 경우, 연료의 미립화를 위해 연료헤드(82)의 제3연료헤드부(821)에는 공기가 공급된다. 이때, 제3연료헤드부(821)에서는 전체 공기 사용량의 2.5% 내지 6%에 해당되는 공기가 액체연료와 혼합된 상태로 분사된다.
다른 예로, 제1연료헤드부(823) 또는 제2연료헤드부(822)에는 연료가 공급되고, 제3연료헤드부(821)에는 액체연료가 공급되지 않을 경우, 연료헤드(82)의 제3연료헤드부(821)에는 공기가 공급된다. 이때, 제3연료헤드부(821)에서는 전체 공기 사용량의 2.5% 내지 6%에 해당되는 공기가 직접 분사되어 랜싱 유체(lancing air)를 형성할 수 있다.
여기서, 공기 사용량의 허용 범위를 벗어나는 경우, 연료의 미립화가 어렵거나 랜싱 유체를 형성하기 어렵다. 하지만, 공기 사용량의 허용 범위를 한정함으로써, 제3연료헤드부(821)에서 연료의 미립화를 안정화시키거나, 랜싱 유체를 안정되게 공급할 수 있다.
그리고, 연소기의 가열온도가 기설정된 온도조건(섭씨 800도 내지 섭씨 1000도 이하)이하이면, 제1공기공급부(811)는 전체 공기 사용량의 28.2% 내지 29.25%에 해당되는 공기를 35m/s 내지 115m/s의 분사 속도로 분사하고, 제2공기공급부(812)는 전체 공기 사용량의 65.8% 내지 68.25%에 해당되는 공기를 50m/s 내지 100m/s의 분사 속도로 분사한다.
또한, 연소기의 가열온도가 기설정된 온도조건(섭씨 800도 내지 섭씨 1000도 이하)이상이면, 제1공기공급부(811)는 공기를 분사하지 않고, 제2공기공급부(812)는 공기를 75m/s 내지 150m/s 의 분사 속도로 분사한다.
여기서, 공기 사용량과 공기의 분사 속도의 허용 범위를 벗어나는 경우, 불완전 연소를 초래하고, 질소산화물(NOx)의 증가를 나타내며, 배기가스의 재순환율이 낮아질 수 있다. 하지만, 공기 사용량과 공기의 분사 속도의 허용 범위를 한정함으로써, 공기의 공급량을 안정화시켜 불완전 연소를 방지하고, 질소산화물(NOx)의 감소 효과를 나타내며 배기가스의 재순환율이 높아지도록 한다.
둘째, 연료가 100% 산소 연소인 경우에 대하여 설명한다.
선택되는 연료의 종류에 따라 연료헤드(82)에서는 연료가 분사되도록 한다.
일예로, 제1연료헤드부(823)와 제2연료헤드부(822)에는 연료가 공급되지 않고, 제3연료헤드부(821)에는 액체연료가 공급되는 경우, 연료의 미립화를 위해 연료헤드(82)의 제3연료헤드부(821)에는 순산소가 공급된다. 이때, 제3연료헤드부(821)에서는 전체 산소 사용량의 2.5% 내지 12.5%에 해당되는 순산소가 액체연료와 혼합된 상태로 분사된다.
다른 예로, 제1연료헤드부(823) 또는 제2연료헤드부(822)에는 연료가 공급되고, 제3연료헤드부(821)에는 액체연료가 공급되지 않을 경우, 연료헤드(82)의 제3연료헤드부(821)에는 순산소가 공급된다. 이때, 제3연료헤드부(821)에서는 전체 산소 사용량의 2.5% 내지 12.5%에 해당되는 순산소가 직접 분사되어 랜싱 유체(lancing air)를 형성할 수 있다.
여기서, 순산소 사용량의 허용 범위를 벗어나는 경우, 연료의 미립화가 어렵거나 랜싱 유체를 형성하기 어렵다. 하지만, 순산소 사용량의 허용 범위를 한정함으로써, 제3연료헤드부(821)에서 연료의 미립화를 안정화시키거나, 랜싱 유체를 안정되게 공급할 수 있다.
그리고, 제1공기공급부(811)와 제2공기공급부(812)는 공기를 분사하지 않고, 산소관설치부(813)에 구비된 산소토출유로부(411)는 순산소를 100m/s 내지 370m/s 의 분사 속도로 하우징(50)의 중심을 향해 분사한다.
여기서, 순산소의 분사 속도의 허용 범위를 벗어나는 경우, 불완전 연소를 초래하고, 질소산화물(NOx)의 증가를 나타내며, 배기가스의 재순환율이 낮아질 수 있다. 하지만, 순산소의 분사 속도의 허용 범위를 한정함으로써, 순산소의 공급량을 안정화시켜 불완전 연소를 방지하고, 질소산화물(NOx)의 감소 효과를 나타내며 배기가스의 재순환율이 높아지도록 한다.
셋째, 연료가 산소부화 연소인 경우에 대하여 설명한다.
선택되는 연료의 종류에 따라 연료헤드(82)에서는 연료가 분사되도록 한다.
일예로, 제1연료헤드부(823)와 제2연료헤드부(822)에는 연료가 공급되지 않고, 제3연료헤드부(821)에는 액체연료가 공급되는 경우, 연료의 미립화를 위해 연료헤드(82)의 제3연료헤드부(821)에는 산화제가 공급된다. 산화제는 공기와 순산소 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이때, 제3연료헤드부(821)에서는 전체 산화제 사용량의 2.5% 내지 6%에 해당되는 산화제가 액체연료와 혼합된 상태로 분사된다. 여기서, 전체 산화제 사용량은 공기 중에 함유된 0.20% 내지 0.21%의 산소와 순산소를 포함한다.
다른 예로, 제1연료헤드부(823) 또는 제2연료헤드부(822)에는 연료가 공급되고, 제3연료헤드부(821)에는 액체연료가 공급되지 않을 경우, 연료헤드(82)의 제3연료헤드부(821)에는 산화제가 공급된다. 이때, 제3연료헤드부(821)에서는 전체 산화제 사용량의 2.5% 내지 12.5%에 해당되는 산화제가 직접 분사되어 랜싱 유체(lancing air)를 형성할 수 있다.
여기서, 산화제 사용량의 허용 범위를 벗어나는 경우, 연료의 미립화가 어렵거나 랜싱 유체를 형성하기 어렵다. 하지만, 산화제 사용량의 허용 범위를 한정함으로써, 제3연료헤드부(821)에서 연료의 미립화를 안정화시키거나, 랜싱 유체를 안정되게 공급할 수 있다.
그리고, 연소기의 가열온도가 기설정된 온도조건(섭씨 800도 내지 섭씨 1000도 이하)이하이면, 제1공기공급부(811)는 전체 산소 사용량의 28.2% 내지 29.25%가 되도록 공기를 35m/s 내지 115m/s의 분사 속도로 분사하고, 제2공기공급부(812)는 공기를 50m/s 내지 100m/s의 분사 속도로 분사하며, 산소관설치부(813)에 구비된 산소토출유로부(411)는 순산소를 100m/s 내지 370m/s 의 분사 속도로 분사하되, 제2공기공급부(812)에서 분사되는 공기 중의 산소와 순산소의 합은 전체 산소 사용량의 65.8% 내지 68.25%를 나타낸다.
또한, 연소기의 가열온도가 기설정된 온도조건(섭씨 800도 내지 섭씨 1000도 이하)이상이면, 제1공기공급부(811)는 공기를 분사하지 않고, 제2공기공급부(812)는 공기를 분사하며, 산소관설치부(813)의 산소토출유로부(411)는 순산소를 분사한다.
연료가 산소부화 연소인 경우, 제2공기공급부(812)에서 분사되는 공기와 순산소 사이에는 0:100 부터 100:0 까지의 사용비가 있다.
연료의 산소부화 연소에 있어서, 공기와 순산소의 비가 100:0 인 경우, 산소부화율은 2.5% 내지 6%인 것이 사용된다., 공기와 순산소의 비가 0:100 인 경우, 산소부화율은 30% 내지 70%인 것이 사용된다.
그러면, 산소부화율은 2.5% 내지 70%인 것을 사용되되, 연소기의 가열온도가 기설정된 온도조건보다 낮고, 연료보다 순산소의 단가가 상대적으로 높은 경우, 산소부화율을 낮게 설정하고, 연소기의 가열온도가 기설정된 온도조건보다 높고, 연료보다 상기 순산소의 단가가 상대적으로 낮은 경우, 상기 산소부화율을 높게 설정한다.
넷째, 연료헤드(82)는 하나 이상의 연료가 분사된다.
이때, 연료가 100% 공기 연소인 경우, 연료의 공급열량의 합이 10000kcal인 것을 기준으로 공기는 10.5Nm3 내지 12.6Nm3을 공급한다. 또한, 연료가 100% 산소 연소인 경우, 연료의 공급열량의 합이 10000kcal인 것을 기준으로 상기 순산소는 2.15Nm3 내지 2.65Nm3을 공급한다. 또한, 상기 연료가 산소부화 연소인 경우, 상기 연료의 공급열량의 합이 10000kcal인 것을 기준으로 상기 공기 중의 산소와 상기 순산소의 합을 2.15Nm3 내지 2.65Nm3으로 공급한다.
상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.
10: 제3연료관 11: 제3연료유로부 12: 제3조인트
13: 제3조절부 14: 점검구 20: 제2연료관
21: 제2연료유로부 22: 제2조인트 23: 제2조절부
30: 제1연료관 31: 제1연료유로부 32: 제1조인트부
33: 제1조절부 40: 산소공급관 41: 산소유로부
411: 산소토출유로부 42: 산소조인트부 43: 산소조절부
50: 하우징 51: 공기유로부 52: 공기조인트부
53: 공기조절부 54: 고정플랜지부 55: 공기빼기부
60: 고체연료관 61: 고체연료유로부 63: 고체조절부
70: 연결관 80: 토출헤드 81: 산화제헤드
811: 제1공기공급부 812: 제2공기공급부 813: 산소관설치부
814: 고체관설치부 815: 연결관설치부 82: 연료헤드
821: 제3연료헤드부 822: 제2연료헤드부 823: 제1연료헤드부
100: 가열로

Claims (20)

  1. 내부에 공기가 이송되는 공기유로부가 구비된 중공의 하우징;
    상기 하우징의 중심과 동심을 이루도록 상기 하우징에 삽입되고, 내부에 제1기체연료가 이송되는 제1연료유로부가 구비된 중공의 제1연료관;
    상기 제1연료관과 동심을 이루도록 상기 제1연료관에 삽입되고, 내부에 상기 제1기체연료와 다른 기체 상태의 제2기체연료가 이송되는 제2연료유로부가 구비된 중공의 제2연료관;
    상기 제2연료관과 동심을 이루도록 상기 제2연료관에 삽입되고, 내부에 액체 상태의 액체연료가 이송되는 제3연료유로부가 구비된 중공의 제3연료관;
    상기 하우징과 상기 제1연료관에서 각각 이격된 상태로 상기 제1연료관의 외주면을 따라 복수 개가 상호 이격 배치되고, 내부에 순산소가 이송되는 산소유로부가 구비된 중공의 산소공급관;
    상기 하우징의 둘레에 결합되어 상기 공기유로부에 상기 공기를 공급하는 공기조인트부;
    상기 제1연료관에 결합되어 상기 제1연료유로부에 상기 제1기체연료를 공급하는 제1조인트부;
    상기 제2연료관에 결합되어 상기 제2연료유로부에 상기 제2기체연료를 공급하는 제2조인트부;
    상기 제3연료관에 결합되어 상기 제3연료유로부에 상기 액체연료를 공급하는 제3조인트부;
    상기 하우징에 결합되어 상기 산소유로부에 상기 순산소를 공급하는 산소조인트부; 및
    상기 산소공급관이 결합된 상태로 상기 하우징에 결합되고 상기 공기와 상기 순산소 중 적어도 어느 하나로 이루어진 산화제가 분사되는 산화제헤드와, 상기 산화제헤드의 중심에 삽입되고 상기 제1기체연료와 상기 제2기체연료와 상기 액체연료 중 적어도 어느 하나로 이루어진 연료가 분사되는 연료헤드로 구성되는 토출헤드;를 포함하고,
    상기 산화제헤드에는,
    상기 제3연료관과 동심을 이룬 상태에서 상기 공기가 분사되도록 상기 산화제헤드에 관통 형성되고, 상기 연료헤드가 삽입되는 제1공기공급부;
    상기 산화제헤드의 가장자리에 상호 이격된 상태로 관통 또는 함몰 형성되고, 상기 공기가 분사되는 제2공기공급부;
    상기 제1공기공급부와 상기 제2공기공급부 사이에서 상기 제1공기공급부를 중심으로 하는 가상의 원에 대한 원주 방향을 따라 상호 이격된 상태로 관통 형성되고, 상기 산소공급관이 결합되는 산소관설치부; 및
    상기 산소공급관의 내경보다 작은 직경으로 상기 산소관설치부에 구비되고, 상기 산소관설치부로부터 상기 토출헤드의 전방을 향해 경사지게 상기 순산소가 분사되는 산소토출유로부;가 포함되며,
    상기 연료헤드는,
    상기 제1연료관과 동심을 이루도록 상기 제1연료관과 결합되고, 상기 제1기체연료가 분사되는 제1연료헤드부;
    상기 제1연료헤드부와 동심을 이루도록 상기 제2연료관과 결합되고, 상기 제1연료헤드부에 삽입된 상태에서 상기 제2기체연료가 분사되는 제2연료헤드부; 및
    상기 제2연료헤드부와 동심을 이루도록 상기 제3연료관과 결합되고, 상기 제2연료헤드부에 삽입된 상태에서 상기 액체연료를 미스트 형태로 분사하는 제3연료헤드부;를 포함하고,
    상기 제3연료헤드부에는, 상기 연료의 연소 조건에 따라 상기 액체연료를 미스트 형태로 형성하기 위해 상기 공기와 상기 순산소 중 적어도 어느 하나가 공급되는 것을 특징으로 하는 멀티연료 공급용 연소기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하우징을 관통하여 고체 상태의 고체연료가 이송되는 고체연료관;을 더 포함하고,
    상기 산화제헤드에는,
    상기 제1공기공급부에서 이격되어 상기 제2공기공급부 또는 상기 산소관설치부 사이에서 관통 형성되고, 상기 고체연료관이 결합되며, 상기 산화제의 분사 영역 중심으로 상기 고체연료가 분사되는 고체관설치부;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 멀티연료 공급용 연소기.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 토출헤드에서 분사되는 상기 연료의 분사 속도는 75m/s 내지 150m/s 인 것을 특징으로 하는 멀티연료 공급용 연소기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 연료가 100% 공기 연소인 경우,
    연소기의 가열온도가 기설정된 온도조건 이하이면,
    상기 제1공기공급부는 전체 공기 사용량의 28.2% 내지 29.25%에 해당되는 상기 공기를 35m/s 내지 115m/s의 분사 속도로 분사하고,
    상기 제2공기공급부는 전체 공기 사용량의 65.8% 내지 68.25%에 해당되는 상기 공기를 50m/s 내지 100m/s의 분사 속도로 분사하는 것을 특징으로 하는 멀티연료 공급용 연소기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 연료가 100% 공기 연소인 경우,
    연소기의 가열온도가 기설정된 온도조건 이상이면,
    상기 제1공기공급부는 상기 공기를 분사하지 않고,
    상기 제2공기공급부는 상기 공기를 75m/s 내지 150m/s 의 분사 속도로 분사하는 것을 특징으로 하는 멀티연료 공급용 연소기.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 연료가 100% 공기 연소인 경우,
    상기 연료헤드에서는 전체 공기 사용량의 2.5% 내지 6%에 해당되는 상기 공기가 분사되는 것을 특징으로 하는 멀티연료 공급용 연소기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 연료가 100% 산소 연소인 경우,
    상기 제1공기공급부와 상기 제2공기공급부는 상기 공기를 분사하지 않고,
    상기 산소관설치부에 구비된 상기 산소토출유로부는 상기 순산소를 100m/s 내지 370m/s 의 분사 속도로 분사하는 것을 특징으로 하는 멀티연료 공급용 연소기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 연료가 100% 산소 연소인 경우,
    상기 연료헤드에서는 전체 산소 사용량의 2.5% 내지 12.5%에 해당되는 상기 순산소가 분사되는 것을 특징으로 하는 멀티연료 공급용 연소기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 연료가 산소부화 연소인 경우,
    연소기의 가열온도가 기설정된 온도조건 이하이면,
    상기 제1공기공급부는 전체 산소 사용량의 28.2% 내지 29.25%가 되도록 상기 공기를 35m/s 내지 115m/s의 분사 속도로 분사하고, 상기 제2공기공급부는 상기 공기를 분사하며, 상기 산소관설치부에 구비된 상기 산소토출유로부는 상기 순산소를 분사하되,
    상기 제2공기공급부에서 분사되는 상기 공기 중의 산소와 상기 순산소의 합은 전체 산소 사용량의 65.8% 내지 68.25%를 나타내는 것을 특징으로 하는 멀티연료 공급용 연소기.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 연료가 산소부화 연소인 경우,
    연소기의 가열온도가 기설정된 온도조건 이상이면,
    상기 제1공기공급부는 상기 공기를 분사하지 않고,
    상기 제2공기공급부는 상기 공기를 분사하며,
    상기 산소관설치부의 상기 산소토출유로부는 상기 순산소를 분사하는 것을 특징으로 하는 멀티연료 공급용 연소기.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 연료가 산소부화 연소인 경우,
    상기 제2공기공급부에서 분사되는 상기 공기와 상기 순산소 사이에는 0:100 부터 100:0까지의 사용비가 적용되는 것을 특징으로 하는 멀티연료 공급용 연소기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 공기와 상기 순산소의 비가 100:0 인 경우,
    산소부화율은 2.5% 내지 6%인 것이 사용되는 것을 특징으로 하는 멀티연료 공급용 연소기.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 공기와 상기 순산소의 비가 0:100 인 경우,
    산소부화율은 30% 내지 70%인 것이 사용되는 것을 특징으로 하는 멀티연료 공급용 연소기.
  17. 제14항에 있어서,
    산소부화율은 2.5% 내지 70%인 것을 사용되되,
    연소기의 가열온도가 기설정된 온도조건보다 낮고, 상기 연료보다 상기 순산소의 단가가 상대적으로 높은 경우, 상기 산소부화율을 낮게 설정하고,
    연소기의 가열온도가 기설정된 온도조건보다 높고, 상기 연료보다 상기 순산소의 단가가 상대적으로 낮은 경우, 상기 산소부화율을 높게 설정하는 것을 특징으로 하는 멀티연료 공급용 연소기.
  18. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 연료가 산소부화 연소인 경우,
    상기 연료헤드에서는 전체 산화제 사용량의 2.5% 내지 6%에 해당되는 상기 산화제가 분사되는 것을 특징으로 하는 멀티연료 공급용 연소기.
  19. 제18항에 있어서,
    전체 산화제 사용량은 상기 공기 중에 함유된 0.20% 내지 0.21%의 산소와 상기 순산소를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티연료 공급용 연소기.
  20. 제1항, 제4항, 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료헤드는 하나 이상의 상기 연료가 분사되고,
    상기 연료가 100% 공기 연소인 경우, 상기 연료의 공급열량의 합이 10000kcal인 것을 기준으로 상기 공기는 10.5Nm3 내지 12.6Nm3을 공급하며,
    상기 연료가 100% 산소 연소인 경우, 상기 연료의 공급열량의 합이 10000kcal인 것을 기준으로 상기 순산소는 2.15Nm3 내지 2.65Nm3을 공급하고,
    상기 연료가 산소부화 연소인 경우, 상기 연료의 공급열량의 합이 10000kcal인 것을 기준으로 상기 공기 중의 산소와 상기 순산소의 합을 2.15Nm3 내지 2.65Nm3으로 공급하는 것을 특징으로 하는 멀티연료 공급용 연소기.
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