KR101730003B1 - Pet-coke burner and the method of it - Google Patents

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Abstract

본 발명은 석유코크스 연료 전소 및 혼소용 연소장치 및 이의 운전방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 질소산화물의 발생을 최대한 억제하도록 하는 다단분할 구조를 갖는 석유코크스 연료 전소 및 혼소용 연소장치 및 이의 운전방법에 관한 것으로서, 연료가 공급되는 제1주입부와; 상기 제1주입부가 내삽된 채로 공기가 공급되는 제1공급부와; 상기 제1공급부가 내삽된 채로 석유코크스 및 이송가스가 주입되는 제2주입부와; 상기 제2주입부가 내삽된 채로 공기가 공급되는 제2공급부와; 상기 제2공급부가 내삽된 채로 공기가 공급되는 제3공급부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 석유코크스 연료 전소 및 혼소용 연소장치를 제공하여, 연료 농후영역 및 희박영역의 구분을 통해 질소 산화물(NOx) 저감을 유도하면서도 연소효율은 극대화되는 장점이 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a petroleum coke fuel combustion apparatus and a method for operating the same, and more particularly, to a petroleum coke fuel combustion apparatus and a petroleum combustion combustion apparatus having a multistage divided structure for minimizing the generation of nitrogen oxides A first injection unit to which fuel is supplied; A first supply unit for supplying air while the first injection unit is inserted; A second injection unit into which the petroleum coke and the transfer gas are injected while the first supply unit is inserted; A second supply part to which air is supplied while the second injection part is inserted; And a third supply unit to which air is supplied while the second supply unit is inserted, wherein the NOx purifying catalyst is provided with NOx ) Reduction, while maximizing the combustion efficiency.

Description

석유코크스 연료 전소 및 혼소용 연소장치{Pet-coke burner and the method of it}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a petroleum coke fuel burning apparatus,

본 발명은 석유코크스 연료 전소 및 혼소용 연소장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 질소산화물의 발생을 최대한 억제하도록 하는 다단분할 구조를 갖는 석유코크스 연료 전소 및 혼소용 연소장치에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a petroleum coke fuel combustion and combustion furnace for a petroleum coke fuel combustion apparatus and a crucible combustion apparatus having a multi-stage partition structure for minimizing the generation of nitrogen oxides.

현재 인류의 주된 에너지원은 탄화수소계열의 화석 연료이다. At present, the main energy source of mankind is hydrocarbon fossil fuel.

그러나 이러한 화석연료의 연소 후 생성물에 의한 환경오염 문제가 심각하게 제기되고 있다. However, environmental pollution caused by combustion products of fossil fuels is seriously raised.

주된 환경 오염원으로는 질소 산화물(NOx), 이산화탄소(CO2) 외에 연료의 불완전 연소로 인해 생기는 일산화탄소(CO)와 매연(soot) 등이 있다. The main sources of environmental pollution include nitrogen oxides (NOx), carbon dioxide (CO2), and carbon monoxide (CO) and soot resulting from incomplete combustion of fuel.

기존의 화석 연료를 사용하는 연소기는 연소시의 화학적 반응에 의해 NO 및 NO2 의 화학식을 갖는 질소 산화물(NOx)의 생성이 불가피하다. In conventional combustors using fossil fuels, it is inevitable to produce nitrogen oxides (NOx) having chemical formulas of NO and NO2 by chemical reaction at the time of combustion.

질소 산화물(NOx)의 발생을 억제하기 위한 저NOx 연소기술은 연료와 공기의 혼합형태, 공연비 등 연소기의 구조 개선을 통해 이루어지도록 발전하고 있다. The low NOx combustion technology for suppressing the generation of nitrogen oxides (NOx) is being developed by improving the structure of the combustor such as the mixture form of the fuel and the air and the air-fuel ratio.

연소과정에서 발생하는 질소 산화물은 대기 중의 다른 산소와 반응하여 스모그 및 대기의 오존 증가 등 환경문제를 발생시킨다. Nitrogen oxides generated in the combustion process react with other oxygen in the atmosphere and cause environmental problems such as smog and atmospheric ozone increase.

특히 이러한 연소과정에서 발생하는 배출물(emission)의 경우 환경 및 인체의 건강에 해를 끼치므로 각국에서는 점점 더 엄격한 기준으로 규제를 강화하고 있다.In particular, emissions from these combustion processes are harming the environment and human health, and countries are tightening regulations on an increasingly stringent level.

석유코크스는 휘발성분의 함량이 매우 낮고, 고정탄소의 함량이 매우 높기 때문에 착화성 및 반응성이 매우 떨어지고, 완전연소하기 위해서는 고온조건에서 긴 체류시간이 필요하다.  Petroleum coke has a very low content of volatile components and a very high content of fixed carbon, so it has poor ignitability and reactivity, and a long residence time at high temperature is required for complete combustion.

종래기술인 미국등록특허 제6,325,002호는 연도가스 재순환을 이용하여 탄소연료의 연소로부터 질소 산화물의 방출을 절감하는 기술을 선보이고 있다.Prior art US 6,325,002 discloses a technique for reducing emissions of nitrogen oxides from combustion of carbon fuels using flue gas recirculation.

그러나 종래기술인 미국등록특허 제6,325,002호는 연소반응의 집중영역을 최소화 하지 못함으로써 고온의 열점(HOT SPOT)이 생성되기 때문에 여전히 질소 산화물이 다량 방출되는 문제가 있다.However, the prior art U.S. Patent No. 6,325,002 fails to minimize the concentration region of the combustion reaction and thus generates a hot spot at a high temperature, so that a large amount of nitrogen oxides is still released.

이와 같은 종래의 연소기는 석탄(미분탄) 연소기를 개조하고 최적화하여 사용하고 있는 형태로 연소시스템의 안정성 확보가 어렵고 효율이 낮은 문제점이 있다.Such a conventional combustor has a problem in that it is difficult to secure the stability of the combustion system and the efficiency is low because the coal (pulverized coal) combustor is modified and optimized.

다시 말해 종래의 연소기는 유해물질(NOx)이 다량으로 발생하는 치명적인 문제점을 가지고 있는 것이다.In other words, the conventional combustor has a fatal problem that a large amount of harmful substances (NOx) are generated.

이와 같은 종래의 연소기는 에너지 효율적 사용을 저해하여 연료비 부담을 가중시키는 원인이 되며, SCR 등 후처리 설비의 유지비용을 가중시키게 되는 문제점도 안고 있다.Such a conventional combustor hinders efficient use of energy, thereby increasing the burden on the fuel cost, and also has a problem of increasing the maintenance cost of the post-treatment equipment such as the SCR.

미국등록특허 제6,325,002호United States Patent No. 6,325,002

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 석유코크스 연료의 연소시에 발생되는 질소 산화물의 발생량을 최소로 하면서도 연소 효율은 극대화하도록 하는 석유코크스 연료 전소 및 혼소용 연소장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide a petroleum coke fuel burner for minimizing the amount of nitrogen oxides generated during combustion of petroleum coke fuel, And it is an object of the present invention to provide a combustion apparatus.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 연료가 공급되는 제1주입부와; 상기 제1주입부가 내삽된 채로 공기가 공급되는 제1공급부와; 상기 제1공급부가 내삽된 채로 석유코크스 연료 및 이송가스가 주입되는 제2주입부와; 상기 제2주입부가 내삽된 채로 공기가 공급되는 제2공급부와; 상기 제2공급부가 내삽된 채로 공기가 공급되는 제3공급부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 석유코크스 연료 전소 및 혼소용 연소장치를 포함한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a fuel injector comprising: a first injection unit to which fuel is supplied; A first supply unit for supplying air while the first injection unit is inserted; A second injection unit into which the petroleum coke fuel and the transfer gas are injected while the first supply unit is inserted; A second supply part to which air is supplied while the second injection part is inserted; And a third supply unit to which air is supplied while the second supply unit is being inserted.

또한, 상기 제2공급부 또는 상기 제3공급부 중 적어도 어느 하나의 선단에는 선회부가 형성된 것을 특징으로 하는 석유코크스 연료 전소 및 혼소용 연소장치가 제공된다.The present invention also provides a combustion apparatus for a petroleum coke oven combustion and a crucible, characterized in that a swirling section is formed at the tip of at least one of the second supply section and the third supply section.

또한, 상기 제1주입부, 상기 제2주입부, 상기 제1공급부, 상기 제2공급부 및 상기 제3공급부는 단면이 원형 형상인 것을 특징으로 하는 석유코크스 연료 전소 및 혼소용 연소장치가 제공된다.Also, the first injecting portion, the second injecting portion, the first supplying portion, the second supplying portion, and the third supplying portion are circular in cross section and are provided with a combustion furnace for a petroleum coke fuel combustion and a crucible .

또한, 상기 제1공급부와 상기 제2주입부 사이 간격은 상기 제2주입부와 상기 제2공급부 사이 간격보다 작게 형성되고, 상기 제2주입부와 상기 제2공급부 사이 간격은 상기 제2공급부와 상기 제3공급부 사이 간격보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 석유코크스 연료 전소 및 혼소용 연소장치를 포함한다.The gap between the first supply part and the second supply part may be smaller than the gap between the second injection part and the second supply part, And the third supply part is formed to be smaller than the gap between the third supply part and the petroleum coke fuel burning device.

또한, 상기 제1공급부는 전체 연소 공기량의 10 내지 35%의 공기가 공급되고, 상기 제2공급부는 전체 연소 공기량의 10 내지 40%의 공기가 공급되며, 상기 제3공급부는 전체 연소 공기량의 35 내지 65%의 공기가 공급되는 것을 특징으로 하는 석유코크스 연료 전소 및 혼소용 연소장치를 포함한다.The first supply unit is supplied with 10 to 35% of the total amount of combustion air, the second supply unit supplies 10 to 40% of the total amount of combustion air, and the third supply unit supplies 35 To 65% of air is supplied to the combustion chamber for combustion of petroleum coke fuel.

또한, 제2주입부로 공급되는 이송공기는 전체 공기량의 5%내지 15%의 비율로 공급되는 것을 특징으로 하는 석유코크스 연료 전소 및 혼소용 연소장치를 포함한다.Also, the feed air supplied to the second injecting unit is supplied at a ratio of 5% to 15% of the total amount of air, and includes the petroleum coke fuel burning and combustion burning apparatus.

또한, 연료를 이용하여 연소로를 제1온도로 승온시키는 제1단계와; 상기 연소로에 석유코크스 연료를 공급하는 제2단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 석유코크스 연료 전소 및 혼소용 연소장치의 운전방법을 포함한다.The method may further include: a first step of raising the temperature of the furnace to a first temperature using fuel; And a second step of supplying petroleum coke fuel to the combustion furnace. The method for operating a petroleum coke fuel combustion and combustion furnace according to claim 1,

또한, 상기 제1온도는 섭씨 800도씨 이상 섭씨 1200도씨 이하인 것을 특징으로 하는 석유코크스 연료 전소 및 혼소용 연소장치의 운전방법을 포함한다.Also, the first temperature is at least 800 degrees Celsius and not more than 1200 degrees Celsius.

상기한 바와 같은 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.The present invention as described above has the following effects.

첫째, 제1공급부, 제2공급부 및 제3공급부를 통한 공기 다단 분할 공급 시스템을 취하고 있기 때문에 초기 연소반응의 집중영역을 최소화하여 고온의 열점(Hot spot)이 생성되는 것을 막아 질소 산화물(Thermal NOx)의 생성을 억제시킨다.First, since the multistage multi-stage feed system is provided through the first, second, and third supply units, the central region of the initial combustion reaction is minimized to prevent hot spots from being generated, ).

둘째, 연료 농후영역 및 희박영역의 구분을 통해 질소 산화물(NOx) 저감을 유도하는 장점이 있다.Second, there is an advantage of inducing NOx reduction through the separation of the fuel rich region and the lean region.

셋째, 연소기의 끝단인 노즐단부 부근에는 제2공급부나 제3공급부 중 적어도 어느 하나에 선회부가 형성되기 때문에 석유코크스 연료가 이송공기와 함께 회전형의 싸이클론 모션을 이루면서 노즐단부로 이동되기 때문에 연료가 연소로 내에서 체류시간이 보장되어 충분한 연소반응이 이루어지는 강점이 있다.Third, since the pivot portion is formed in at least one of the second supply portion and the third supply portion near the end of the nozzle, which is the end of the combustor, the petroleum coke fuel is moved to the nozzle end while forming the cyclone motion in the rotation type together with the transfer air, The residence time in the combustion furnace is ensured and a sufficient combustion reaction is performed.

넷째, 제1공급부와 제2주입부 사이 간격은 제2주입부와 제2공급부 사이 간격보다 작게 형성되고, 제2주입부와 제2공급부 사이 간격은 제2공급부와 제3공급부 사이 간격보다 작게 형성되기 때문에, 제1공급부와 제2공급부 그리고 제3공급부를 통해 공급되는 공기량이 다르게 제공됨으로써 보다 효과적인 연소가 가능하게 되는 장점이 있다.Fourth, the gap between the first supply part and the second injection part is formed to be smaller than the gap between the second injection part and the second supply part, and the gap between the second injection part and the second supply part is smaller than the gap between the second supply part and the third supply part The amount of air to be supplied through the first supply portion, the second supply portion, and the third supply portion is differently provided, so that more effective combustion can be performed.

다섯째, 연료를 연소로에서 연소시켜 연소로의 온도를 제1온도까지 승온시킨 뒤 석유코크스 연료를 공급하기 때문에 연소 효율은 극대화되고 질소 산화물의 발생은 최소화되는 효과가 있다.Fifth, since the fuel is burned in the combustion furnace to raise the temperature of the combustion furnace to the first temperature, and the petroleum coke fuel is supplied, the combustion efficiency is maximized and the generation of nitrogen oxides is minimized.

여섯째, 석유코크스 연료의 전소 및 다른 연료와의 혼소가 가능하기 때문에 연소의 안정성 향상 및 저공해 실현과 더불어 연소시스템의 안정성 및 경제성 향상이 달성되는 장점이 있다.Sixth, petroleum coke fuel can be burned and burned with other fuels, so that stability of combustion and improvement of stability and economical efficiency of combustion system can be achieved in addition to realization of low pollution.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 석유코크스 연소 시스템의 개념도이다.
도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연소기의 측면 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연소기의 전면 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연소기의 투과 사시도이다.
1 is a conceptual diagram of a petroleum coke combustion system according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a side sectional view of a combustor according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is a front cross-sectional view of a combustor according to a preferred embodiment of the present invention.
4 is a perspective view of a combustor according to a preferred embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 기술되어야 할 것이다.
In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, the definitions of these terms should be described based on the contents throughout this specification.

1. 구성요소의 설명1. Description of components

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 석유코크스 연소 시스템의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a petroleum coke combustion system according to a preferred embodiment of the present invention.

도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연소기(100)의 측면 단면도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연소기(100)의 전면 단면도이다.FIG. 2 is a side sectional view of a combustor 100 according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a front cross-sectional view of a combustor 100 according to a preferred embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연소기(100)의 투과 사시도이다.
4 is a perspective view of a combustor 100 according to a preferred embodiment of the present invention.

연소기(100)는 연소로(200)의 일측에 형성되고 있으며, 연소로(200) 내부로 석유코크스 연료를 연소시킨다.The combustor 100 is formed at one side of the combustion furnace 200 and combusts the petroleum coke fuel into the combustion furnace 200.

도 1에 나타난 바와 같이 전체 연소장치는 연소기(100) 및 연소로(200)로 구성된다. As shown in FIG. 1, the entire combustion apparatus is composed of a combustor 100 and a furnace 200.

연소로(200)는 섭씨 1500도씨 이상의 고온조건에도 견딜 수 있어야 한다. 이에 고온에 견딜 수 있는 내열재로 내부를 구성하였거나, 공기 및 냉각수를 활용하여 냉각이 가능한 구조의 사각 또는 원형의 연소로(200)면 적용 가능하다.The furnace 200 must be able to withstand high temperature conditions of more than 1500 degrees Celsius. Therefore, it can be applied to a rectangular or circular combustion furnace (200) surface which is constructed of a heat resistant material capable of withstanding high temperature or can be cooled by utilizing air and cooling water.

도 3과 같이 연소기(100)의 전면 단면의 일 형상을 살펴보면, 연소기(100)는 환형의 형태로서 중심부로부터 제1주입부(111), 제1공급부(121), 제2주입부(112), 제2공급부(122), 제3공급부(123) 순으로 다단 구조로 형성되고 있다. 즉, 도시된 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 제1주입부(111), 제1공급부(121)의 주입관(제1주입부(111)를 감싼 부분), 제2주입부(112), 제2공급부(122)의 주입관(제2주입부(112)를 감싼 부분), 제3공급부(123)의 주입관(제2주입부(112)와 제2공급부(122)의 주입관을 감싼 부분)은 동축이며, 그 내경이 순차적으로 증가한다.
한편, 제1주입부(111)에는 혼소용 액체연료가 주입된다.
3, the combustor 100 includes a first injection unit 111, a first supply unit 121, a second injection unit 112, and a third injection unit 114. The first injection unit 111, the first supply unit 121, the second injection unit 112, The second supply part 122, and the third supply part 123 in this order. 3 and 4, the first injection unit 111, the injection tube of the first supply unit 121 (the portion surrounding the first injection unit 111), the second injection unit 112 ), The injection tube of the second supply portion 122 (the portion surrounding the second injection portion 112), the injection tube of the third supply portion 123 (the injection of the second injection portion 112 and the second supply portion 122) The tube-wrapping portion) is coaxial, and its inner diameter gradually increases.
On the other hand, mixed liquid fuel is injected into the first injection portion 111.

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제1주입부(111)는 제1공급부(121)에 내삽되며, 제1공급부(121)에는 제1차 연소공기가 공급되어 제1주입부(111)로 주입된 액체연료를 연소하게 된다.The first injection unit 111 is inserted into the first supply unit 121 and the first combustion air is supplied to the first supply unit 121 to burn the liquid fuel injected into the first injection unit 111.

제2주입부(112)에는 석유코크스 연료 및 이를 이송하는 공기가 주입되게 된다.Petroleum coke fuel and air for transporting it are injected into the second injection part 112.

제2주입부(112)는 제2공급부(122)에 내삽되며, 제2공급부(122)로는 공기가 공급된다.The second injection portion 112 is inserted into the second supply portion 122, and air is supplied to the second supply portion 122.

제2공급부(122)는 제3공급부(123)에 내삽되며, 제3공급부(123)에는 공기가 공급되게 된다.The second supply part 122 is inserted into the third supply part 123, and air is supplied to the third supply part 123.

이와 같이 연소용 공기는 제1공급부(121), 제2공급부(122) 및 제3공급부(123)를 통하여 1차, 2차, 3차로 나누어 공급되는 것이다.Thus, the combustion air is divided into primary, secondary, and tertiary air through the first supply unit 121, the second supply unit 122, and the third supply unit 123.

이러한 공기 다단 분할 공급은 초기 연소반응의 집중영역을 최소화하여 고온의 열점(Hot spot)이 생성되는 것을 막아 Thermal NOx의 생성을 억제시킨다.This multi-stage supply of air minimizes the concentration area of the initial combustion reaction and prevents the generation of hot spots at high temperatures, thereby suppressing the generation of thermal NOx.

또한, 연료 농후영역 및 희박영역의 구분을 통해 질소 산화물(NOx) 저감을 유도하게 된다.In addition, nitrogen oxide (NOx) reduction is induced through the separation of the fuel rich region and the lean region.

제1공급부(121)로 공급되는 1차 공기는 화염 초기에 형성되는 고온영역을 해소하기 위하여 연소기(100) 축방향과 일직선 방향으로 공급된다.The primary air supplied to the first supply part 121 is supplied in a direction perpendicular to the axial direction of the combustor 100 to eliminate the high temperature region formed at the beginning of the flame.

제1공급부(121)로 공급되는 1차 공기가 연소기(100) 축방향과 일직선 방향으로 공급되기 때문에 고온에서 발생하는 Thermal NOx의 생성 억제가 가능해진다.Since the primary air supplied to the first supply part 121 is supplied in a direction perpendicular to the axial direction of the combustor 100, generation of thermal NOx generated at a high temperature can be suppressed.

제1공급부(121)로 공급되는 1차 공기는 전체 공기량의 10~35%를 차지하도록 공급된다.The primary air supplied to the first supply part 121 is supplied to occupy 10 to 35% of the total air amount.

제2공급부(122)와 제3공급부(123) 중 적어도 어느 하나에는 선회부(130)가 형성되는 것이 바람직하다.It is preferable that the swivel part 130 is formed on at least one of the second supply part 122 and the third supply part 123.

제2공급부(122)를 통해 공급되는 2차공기와 제3공급부(123)를 통해 제공되는 3차 공기는 선회부(130, 130') 때문에 강한 선회류를 형성하게 된다.Secondary air supplied through the second supply part 122 and tertiary air supplied through the third supply part 123 form a strong swirling flow due to the swivel parts 130 and 130 '.

이때, 제2공급부(122)를 통해 제공되는 2차공기와 제3공급부(123)를 통해 공급되는 3차공기는 선회강도 및 유량, 유속을 다르게 하여 난류강도를 증가시킬 수 있다.At this time, the secondary air supplied through the second supply part 122 and the tertiary air supplied through the third supply part 123 can increase the turbulence intensity by making the swing strength, the flow rate, and the flow velocity different.

2차 공기와 3차 공기가 화염선단부의 강한 난류 형성을 유도하기 때문에 화염안정화가 확보된다. Secondary air and tertiary air induce strong turbulence at the tip of the flame, ensuring flame stabilization.

제2공급부(122)와 제3공급부(123) 두 공기공급부의 선회부(130,130')는 같은 각도 또는 다른 각도의 선회부(130,130')를 각각 사용하는 것이 모두 가능하나, 같은 각도의 선회부를 사용할 경우 유량이나 유속 조건을 다르게 하여 선회류의 강도는 다르도록 유도해야 함을 유의해야 할 것이다.It is possible to use the swivel parts 130 and 130 'of the second supply part 122 and the third supply part 123 and the swivel parts 130 and 130' of the same angle or different angles, It should be noted that the flow rate and flow rate should be different from each other so that the strength of the swirling flow is different.

제2공급부(122)로 제공되는 2차 공기는 전체 연소 공기량의 10% 내지 40%를 차지하도록 공급되나, 이는 연소기(100)의 용량이나 연료 조건에 따라 다를 수 있다.The secondary air supplied to the second supply part 122 is supplied so as to occupy 10% to 40% of the total amount of combustion air, but this may vary depending on the capacity of the combustor 100 or the fuel condition.

제3공급부(123)로 제공되는 3차 공기는 전체 연소 공기량의 35% 내지 65%를 차지하도록 공급된다.The tertiary air supplied to the third supply part 123 is supplied so as to occupy 35% to 65% of the total amount of combustion air.

본 발명의 공기 다단 공급구조에 대하여 부언하자면, 제1공급부(121)와 제2주입부(112) 사이 간격은 제2주입부(112)와 제2공급부(122) 사이 간격보다 작게 형성되는 것도 바람직하다.The distance between the first feeding part 121 and the second feeding part 112 may be smaller than the distance between the second feeding part 112 and the second feeding part 122 desirable.

한편, 제2주입부(112)와 제2공급부(122) 사이 간격은 제2공급부(122)와 제3공급부(123) 사이 간격보다 작게 형성되는 것도 바람직하다 할 것이다.
The gap between the second injection part 112 and the second supply part 122 may be smaller than the gap between the second supply part 122 and the third supply part 123.

혼소용으로 사용되는 재생유나 중유는 압력식 또는 공기/스팀과의 혼합식 분사노즐을 통해 연소기(100)의 중앙에서 제1주입부(111)를 통하여 공급되도록 한다. The regeneration oil or heavy oil used for mixing is supplied through the first injection unit 111 at the center of the combustor 100 through a pressurized or air / steam mixed injection nozzle.

제1주입부(111)는 액체 연료를 공급하며, 석유코코스 연료 투입 이전 연소시스템 초기 가열(Heat-up)시의 액체 연료 공급부로서도 사용 가능하다.The first injection unit 111 supplies the liquid fuel and can be used as a liquid fuel supply unit at the time of initial heat-up of the combustion system before the injection of the petroleum cocos fuel.

고체연료인 석유코크스 연료는 이송가스인 공기와 함께 제2주입부(112)를 통하여 공급되는 구조를 가진다. The petroleum coke fuel, which is a solid fuel, is supplied through the second injection unit 112 together with the air as the transfer gas.

제1공급부(121)의 주변으로 석유코크스 연료와 이를 이송하는 공기가 공급된다. Petroleum coke fuel and air for transporting it are supplied to the periphery of the first supply part 121.

석유코크스 연료는 이송공기와 함께 회전형의 싸이클론(cyclone)모션을 가지고 연소기(100) 끝단인 노즐단부(1404)로 진행될 수 있도록 한다.The petroleum coke fuel is allowed to travel with the transfer air to the nozzle end 1404, which is the end of the combustor 100, with a cyclone motion of a rotational type.

이러한 싸이클론(cyclone) 모션 형태는 회전하면서 진행하는 형태를 이루므로, 연료가 연소로(200) 내에서 충분히 연소반응을 일으킬 수 있도록 체류시간이 극대화된다.Since the cyclone motion type is in a rotating and progressing mode, the residence time is maximized so that the fuel can sufficiently cause a combustion reaction in the combustion furnace 200.

이로써 연료가 연소로(200) 내에서 충분한 연소 반응을 이룰 수 있게 되므로 화염의 안정성이 유지될 수 있다. This allows the fuel to achieve a sufficient combustion reaction in the furnace 200 so that the stability of the flame can be maintained.

이 때 이송용 공기의 양은 전체 공기량의 5% 내지 15%의 비율로 공급된다.
At this time, the amount of the transferring air is supplied at a ratio of 5% to 15% of the total amount of air.

2. 연소장치의 운전 방법 설명2. Explanation of operation method of combustion device

석유코크스는 휘발분이 적고, 고정탄소량이 많기 때문에 안정적인 연소를 위해 고온으로 승온된 연소로(200) 조건이 필요하다. Since petroleum coke has little volatilization and a large amount of fixed carbon, a combustion furnace (200) condition that is heated to a high temperature is required for stable combustion.

본 발명을 통한 연소장치는 정제유 및 중유등 액체 연료를 이용하여 연소로(200) 승온을 하고, 연소로(200)가 충분히 승온되었을 때 석유코크스 연료를 공급한다.The combustion apparatus according to the present invention raises the temperature of the combustion furnace 200 using liquid fuel such as refined oil and heavy oil, and supplies the petroleum coke fuel when the combustion furnace 200 is sufficiently heated.

다시 말해서 연소로(200)의 온도가 섭씨 1000도 씨 정도 되었을 때 비로소 석유코크스 연료를 주입하는 것이 바람직한 것이다.In other words, it is preferable to inject petroleum coke fuel only when the temperature of the furnace 200 reaches about 1000 degrees centigrade.

이후 필요에 따라 석유코크스 연료 전소를 하거나 혼소 비율 조건을 설정하여 연소시스템이 운전되도록 하는 것도 바람직하다.Thereafter, it is preferable that the petroleum coke fuel burning is carried out as necessary or the combustion ratio system is set by operating the combustion system.

이러한 연소장치를 통해 형성된 높은 온도의 배기가스는 보일러와 같은 산업용 연소시스템으로 적용이 가능하다.The high temperature exhaust gas formed through such a combustion device can be applied to an industrial combustion system such as a boiler.

보다 상세하게 설명하면, 제1단계에서 연료를 이용하여 연소로(200)의 온도를 제1온도로 승온시킨다.More specifically, in the first step, the temperature of the furnace 200 is raised to the first temperature by using the fuel.

제1온도는 섭씨 800도씨 이상 섭씨 1200 도씨 이하인 범위인 것이 바람직하다.The first temperature is preferably in the range of 800 DEG C or more and 1200 DEG C or less.

연소로(200)의 온도가 제1온도로 가열되면, 연소로(200)에 코크스연료가 공급되는 제2단계로 진행된다.When the temperature of the combustion furnace 200 is heated to the first temperature, the process proceeds to the second step in which the coke fuel is supplied to the combustion furnace 200.

제2단계에서 공급된 코크스연료는 제1온도로 승온 된 연소로(200) 내에서 연소가 원활하게 이루어져 질소 산화물의 배출이 절감되는 것이다.The coke fuel supplied in the second step is smoothly combusted in the combustion furnace 200 heated to the first temperature, so that the emission of nitrogen oxides is reduced.

한편, 도 4와 같이 석유코크스 연료는 연소기(100) 내부에서 노즐단부(1404)를 향하여 이송될 때 내부에서 싸이클론 모션을 이루면서 진행하며 연소되기 때문에 체류시간이 극대화되며 연소가 원활하게 이루어지게 되어 결국 질소 산화물의 배출이 격감되는 것이다.4, when the petroleum coke fuel is transferred from the combustor 100 toward the nozzle end 1404, the coke fuel proceeds while cyclone motion is performed therein, so that the residence time is maximized and the combustion is smoothly performed As a result, the emission of nitrogen oxides is greatly reduced.

연소기(100)는 석유코크스 연료의 전소 및 정제유, 중유 등 액체연료와의 혼합 연소가 가능한 것 또한 바람직하다 할 것이다.It is also desirable that the combustor 100 is capable of burning petroleum coke fuel and mixed combustion with liquid fuel such as refined oil and heavy oil.

석유코크스 연료와 액체연료의 혼소 가능 비율 범위는 전소조건일 때는 10 대 0 이 바람직하다.The range in which the petroleum coke fuel and the liquid fuel can be mixed together is preferably in the range of 10 to 0 under the burning condition.

석유코크스 연료와 액체연료의 혼소조건일 때에는 석유코크스 연료와 액체연료가 7 대 3 의 비율로 이루어지는 것이 바람직하다.It is preferable that the petroleum coke fuel and the liquid fuel are formed at a ratio of 7 to 3 when the petroleum coke fuel and the liquid fuel are mixed together.

이와 같은 석유코크스 연료와 액체연료 간의 혼합비율은 사용환경 및 연소 조건에 따라서 전소 및 혼소가 가능하도록 얼마든지 다양한 변경 혹은 조절이 가능함은 물론이다.Of course, the mixing ratio between the petroleum coke fuel and the liquid fuel can be variously changed or adjusted so that burning and burning can be performed according to the use environment and the combustion condition.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않은 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that the present invention can be changed.

100 : 연소기
111 : 제1주입부
112 : 제2주입부
121 : 제1공급부
122 : 제2공급부
123 : 제3공급부
130, 130' : 선회부
140 : 노즐단부
200 : 연소로
100: Combustor
111:
112:
121:
122:
123: third supply unit
130, 130 ': turning part
140: nozzle end
200: Combustion furnace

Claims (8)

연소로(200) 및 상기 연소로(200)의 일측에 위치하며, 공급되는 연료 및 공기가 상기 연소로(200) 내에서 연소되도록 하는 연소기(100)를 구비하는 석유코크스 연료 전소 및 혼소용 연소장치로서,
상기 연소기(100)는,
액체연료가 주입되는 제1주입부(111);
상기 제1주입부(111)와 연통되며, 상기 연소로로 공급되는 전체 공기량의 10~35%의 1차 연소공기가 상기 연소기(100)의 축방향과 같은 일직선 방향으로 공급되는 제1공급부(121);
석유코크스 연료 및 상기 석유코크스 연료를 이송하는 공기가 공급되되, 공급되는 공기는 상기 연소로로 공급되는 전체 공기량의 5~15%로 공급되는 제2주입부(112);
상기 제2주입부(112)에 연통되며, 상기 연소로로 공급되는 전체 공기량의 10~40%의 2차 연소공기가 공급되는 제2공급부(122);
상기 제2주입부(112)에 연통되며, 상기 연소로로 공급되는 전체 공기량의 35~65% 3차 연소공기가 공급되는 제3공급부(123); 및
상기 제2공급부(122) 및 상기 제3공급부(123)의 선단에 구비되어 상기 2차 및 3차 공기가 선회류를 이루며 상기 연소로(200)로 공급되도록 하는 선회부(130);를 포함하며,
상기 제1주입부(111), 상기 제1공급부(121)의 주입관, 상기 제2주입부(112), 상기 제2공급부(122)의 주입관, 상기 제3공급부(123)의 주입관은 각 내경이 순차적으로 증가되는 동축을 이루고,
상기 각 주입관의 외주면과 내주면 사이의 각 간격은, 상기 연소기의 외측으로 갈수록 넓으며,
상기 연소로(200)로 공급되는 상기 액체연료와 상기 1차 연소공기의 연소를 통해 상기 연소로(200) 내의 온도가 기 설정된 제1온도 이상이 되면, 상기 석유코크스 연료와 상기 2차 및 3차 연소공기가 상기 연소로(200)로 공급되어 연소가 이루어지며,
상기 선회부(130)를 통과하여 선회류가 형성된 공기는 다단 분할 공급됨으로써 상기 연소로(200) 내의 열점(Hot spot) 생성 및 NOx의 생성이 억제되는,
석유코크스 연료 전소 및 혼소용 연소장치.
A combustion furnace 200 and a combustor 100 disposed at one side of the combustion furnace 200 for supplying fuel and air to the combustion furnace 200, As an apparatus,
The combustor (100)
A first injection unit 111 into which liquid fuel is injected;
The primary combustion air of 10 to 35% of the total amount of air supplied to the combustion furnace communicates with the first injection portion 111 and is supplied in a straight line direction as the axial direction of the combustor 100 121);
A second injection part 112 supplied with 5-15% of the total amount of air supplied to the combustion furnace, the air being supplied from the petroleum coke fuel and the air for transporting the petroleum coke fuel;
A second supply part 122 communicating with the second injection part 112 and supplied with secondary combustion air of 10 to 40% of the total amount of air supplied to the combustion furnace;
A third supply unit 123 communicating with the second injection unit 112 and supplied with 35 to 65% of the total amount of air supplied to the combustion furnace; And
And a swirling part 130 provided at the ends of the second supply part 122 and the third supply part 123 to supply the secondary and tertiary air to the combustion furnace 200 as a swirling flow In addition,
The injection tube of the first injection part 111, the injection tube of the first supply part 121, the injection tube of the second injection part 112, the injection part of the second supply part 122, The inner diameters of the coils are coaxially increased,
Wherein an interval between the outer circumferential surface and the inner circumferential surface of each injection tube is wider toward the outside of the combustor,
When the temperature in the combustion furnace 200 becomes equal to or higher than a predetermined first temperature through the combustion of the liquid fuel and the primary combustion air supplied to the combustion furnace 200, The secondary combustion air is supplied to the combustion furnace 200 to be burned,
The air having passed through the swirling unit 130 and having a swirling flow is supplied in a multi-stage split manner, whereby hot spot generation and NOx generation in the combustion furnace 200 are suppressed,
Petroleum coke fuel burning and burning combustion devices.
제 1 항에 있어서,
상기 선회부(130) 내측에는 다수의 선회체(131)가 구비되며, 상기 선회체(131)는 상기 제1주입부(111)의 축 방향을 기준으로 나사산 방향으로 돌출된 것이며, 상기 선회부(130)의 상기 선회체(131)에 의하여 2차 연소공기 및 3차 연소공기가 선회하면서 각각 제2주입부(112)에 주입되는,
석유코크스 연료 전소 및 혼소용 연소장치.




The method according to claim 1,
A plurality of revolving bodies 131 are provided inside the revolving unit 130. The revolving bodies 131 protrude in the thread direction with respect to the axial direction of the first injecting unit 111, The secondary combustion air and the tertiary combustion air are injected into the second injection part 112 while being rotated by the slewing body 131 of the first injection part 130,
Petroleum coke fuel burning and burning combustion devices.




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