KR101741256B1 - Burner and method for complete combustion of gas fuel - Google Patents

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Abstract

본 발명은 완전 연소 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액화석유가스(LPG)나 액화천연가스(LNG), 메탄가스, 바이오가스와 같은 기체 연료를 고온 조건에서 완전 연소시키는 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 사용하는 연료인 기체 연료와 연소 산화제인 공기의 혼합을 극대화하기 위해서 기체 연료가 연소실 내에 분출된 직후 강한 와류를 일으키면서 공기와 충돌되도록 하여, 연소실 내로 유입된 기체 연료와 공기가 원활하게 혼합되도록 함으로써, 연소실 내의 완전 연소 조건을 형성할 수 있도록 한 것이다. 본 발명에 의하면, 와류를 이용해 기체 연료와 공기의 혼합을 극대화하는 동시에 연소실 내 최적의 고온 조건을 형성하여 완전 연소를 유도할 수 있고, 결국 유해 가스 배출의 저감은 물론, 연료의 연소 효율 및 이용 효율의 향상이 가능해진다.
[색인어]
석유, 액체 유기성 폐기물, 폐유, 가스, 기체 연료, 연소 장치, 버너, 와류BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a complete combustion apparatus and method, and more particularly to an apparatus and method for completely burning gaseous fuel such as liquefied petroleum gas (LPG), liquefied natural gas (LNG), methane gas, . In particular, in order to maximize the mixture of the gaseous fuel used as the fuel to be used and the air as the combustion oxidant, the gaseous fuel is caused to collide with the air while generating strong vortex immediately after the gas fuel is injected into the combustion chamber, So that the complete combustion condition in the combustion chamber can be formed. According to the present invention, it is possible to maximize the mixing of the gaseous fuel and the air by using the vortex, and to form the optimum high-temperature condition in the combustion chamber to induce complete combustion, and consequently to reduce the emission of noxious gas, The efficiency can be improved.
[Index]
Petroleum, liquid organic waste, waste oil, gas, gaseous fuel, combustion device, burner, vortex

Description

기체 연료의 완전 연소 장치 및 방법{Burner and method for complete combustion of gas fuel}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a complete combustion apparatus and method for a gaseous fuel,

본 발명은 완전 연소 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액화석유가스(LPG)나 액화천연가스(LNG), 메탄가스, 바이오가스와 같은 기체 연료를 고온 조건에서 완전 연소시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a complete combustion apparatus and method, and more particularly to an apparatus and method for completely burning gaseous fuel such as liquefied petroleum gas (LPG), liquefied natural gas (LNG), methane gas, .

오늘날 연소 효율을 높이기 위해 사용하는 연료의 분사 방법과 더불어 연료를 연소시키는 방법, 공기를 주입하는 방법 등에 있어 다양한 연구가 진행되고 있다.Today, in addition to the fuel injection method used to improve the combustion efficiency, various studies are being conducted on the method of burning the fuel and the method of injecting the air.

특히, 액체 유기성 폐기물(폐유)을 연료로 사용하는 연소장치(버너)의 경우, 폐기물을 처리한다는 점과 이를 연료로 사용하여 에너지(열에너지 등)를획득한다는 점에서, 환경보호 및 폐기물의 재활용, 에너지 획득의 경제적인 이득 등 많은 이점을 제공한다.Particularly, in the case of a combustion apparatus (burner) using liquid organic waste (waste oil) as a fuel, it is important that the waste is treated and the energy (heat energy, etc.) And the economic benefits of energy acquisition.

상기와 같은 연소 장치에서는 대기 중에서 100％ 연소가 이루어져야만 완전한 연소 효율을 얻을 수 있고, 더불어 유해물질의 배출을 최소화할 수 있다.In the above-described combustion apparatus, only 100% combustion in the atmosphere is required to obtain a complete combustion efficiency, and the emission of harmful substances can be minimized.

종래 강압분사방식의 연소 장치는 연료 자체를 분사하여 기체화시킨 다음 연소시키는 방법을 채택하고 있는데, 이러한 연소 방법은 연료를 충분히 기체화시키는데 한계가 있고, 이로 인해 상당량의 연료가 불완전 연소되면서 연소효율이 떨어지는 문제를 갖고 있다.Conventionally, a combustion apparatus of a forced injection system adopts a method of injecting fuel to gasify it and then burning it. Such a combustion method has a limitation in sufficiently gasifying the fuel, thereby causing incomplete combustion of a large amount of fuel, This has a falling problem.

보통 연소 효율을 높이기 위해서는 충분한 공기를 주입하여 기체화를 조성할 수 있도록 해야 하고, 연소되지 않은 연료를 최대한 재연소 시켜 완전 연소를 유도해야 한다.Usually, in order to increase the combustion efficiency, it is necessary to inject enough air to form gasification, and to burn the unburned fuel as much as possible to induce complete combustion.

이때 주입되는 공기와 연소되지 않은 연료를 혼합시켜 완전 연소가 이루어지도록 하기 위해서는 주변의 환경을 자연발화가 가능한 온도 조건(예, 800℃ 이상의 온도 조건)으로 만들어주는 것이 필요하며, 이와 함께 연속적인 연료의 연소를 위하여 충분한 공기의 주입과 연료의 공급이 지속적으로 이루어져야 한다.In order to achieve complete combustion by mixing the injected air with the unburned fuel, it is necessary to make the surrounding environment a temperature condition capable of spontaneous combustion (for example, a temperature condition of 800 ° C or higher) The supply of sufficient air and the supply of fuel must be continuously performed.

등록특허 제384065호에서는 위와 같은 점들을 고려한 액체 연료의 연소 방법을 제시하고 있다.Japanese Patent No. 384065 discloses a method of burning liquid fuel taking these points into consideration.

상기 액체 연료의 연소 방법은 고점도 및 저점도의 연료를 압축공기와 함께 소정의 압력으로 노즐 몸체의 길이방향을 따라 분사시키고, 이때의 혼합기가 노즐 몸체의 길이방향을 따라 방향을 달리하면서 굴절된 구조로 되어 있는 다수개의 환형 통로를 통과하도록 함으로써, 혼합기가 각 환형 통로에서 유동방향아 꺾이는 도중에 생기는 충돌력 및 단면적의 차이로 인한 압력의 변화, 그리고 충분한 공기의 공급에 따른 연료의 미립화를 이용하여 액체 연료를 연소시키는 방법이다.The method for combusting the liquid fuel includes injecting a fuel having a high viscosity and a low viscosity along with the compressed air along a longitudinal direction of the nozzle body at a predetermined pressure, The pressure difference due to the difference in the impact force and the cross-sectional area generated during the flow direction of the mixer in each annular passage, and the atomization of the fuel due to the sufficient air supply, It is a method of burning fuel.

이러한 액체 연료의 연소 방법에서는 액체 연료의 기체화를 위해 초기 예열을 충분하게 하여 필요한 온도 이상의 온도 조건을 조성한 후 연소를 시작하고, 또 압축공기의 주입으로 인해 점차적으로 온도 보전이 낮아지더라도 연소열의 온도를 활용함으로써 액체 연료의 충분한 기체화 및 완전 연소를 만족시킬 수 있다.In such a method of burning a liquid fuel, the initial preheating is sufficient to vaporize the liquid fuel, the combustion is started after a temperature condition of a necessary temperature or higher is established, and even if the temperature conservation gradually decreases due to the injection of the compressed air, By utilizing the temperature, sufficient gasification and complete combustion of the liquid fuel can be satisfied.

이와 같은 연소 방법에서는 점도가 높은 산업 폐기물인 폐유를 연료로 사용하는 경우 이때의 폐유를 완전 연소시키는 데에는 미흡한 점이 있다.In such a combustion method, when waste oil, which is industrial waste having a high viscosity, is used as fuel, there is insufficient to completely burn the waste oil.

예를 들면, 폐유는 황, 납, 인 등 유해한 물질을 많이 함유하고 있기 때문에 정체시킨 다음 일정 온도로 예열하여 사용하고 있으며, 불완전 연소 환경에서는 불연물질인 회분을 많이 발생시키는 문제가 있다.For example, since waste oil contains a large amount of harmful substances such as sulfur, lead, and phosphorus, it is stagnant and then preheated to a certain temperature. In incomplete combustion environments, there is a problem of generating ashes which are incombustible.

이러한 회분은 기체와 공간의 형성을 억제하는 동시에 열을 가하면 고체화되어 굳어지는 성질을 가지므로, 회분 성분이 굳어지지 않도록 하는 연소 조건이 필요하다.This ash suppresses the formation of gas and space and at the same time has a property of solidifying and hardening when heat is applied, a combustion condition is required to prevent the ash component from hardening.

폐유의 연소 시 회분 발생을 억제하고 완전 연소를 도모하기 위해서는 초기 예열 후 연소가 시작되는 시점부터 예열 보존 온도가 초기 온도보다 약 1200℃ 정도까지 유지된 상태가 되어야 한다.In order to suppress ash generation during the combustion of waste oil and to achieve complete combustion, the preheat storage temperature should be maintained at about 1200 ° C from the initial temperature from the start of combustion after the initial preheat.

액체 유기성 폐기물(폐유)의 완전 연소에 있어서, 세 가지 요건, 즉 첫째 물질의 기화를 위한 온도 유지, 둘째 기화된 기체와 공기의 혼합, 셋째 혼합기체를 자연발화 온도인 800℃ 이상의 온도로 지속 유지하는 조건을 만족시켜야만 완전 연소가 실현된다.In the complete combustion of liquid organic wastes (waste oil), there are three requirements: maintaining the temperature for vaporization of the first material; second, mixing the vaporized air with the air; and third, maintaining the mixed gas at a temperature of 800 ° C The complete combustion can be realized.

한편, 연료는 고체 연료, 액체 연료, 기체 연료로 구분된다.On the other hand, the fuel is divided into a solid fuel, a liquid fuel, and a gaseous fuel.

이와 같이 연료의 종류로는 존재하는 형태에 따라 고체, 액체, 기체의 3가지 종류로 구분되지만, 이들 연료 모두 연소될 때는 기체상태에서 연소가 진행이 되며, 기체발생(기화)이 완료된 뒤 연소가 최종 완료되면 타르 또는 회분이 형성되게 된다. 특히, 탄소 성분의 기체화된 연료의 연소 과정에서, 불완전 연소된 탄소 성분의 기체는 공기 중에서 환원이 되어 고체의 분말로 떨어지게 된다.As such, the types of fuel are divided into three types according to their existing forms: solid, liquid, and gas. However, when all these fuels are combusted, combustion proceeds in the gaseous state. After completion of gas generation (vaporization) When finished, tar or ash will form. In particular, during the combustion process of the carbonized gas fuel, the gas of the incompletely burned carbon component is reduced in the air to fall into the solid powder.

오늘날 에너지 고갈 시대를 앞두고 있는 시점에서 산업 폐기물을 건류 가스화하여 에너지화하려는 정책이 이미 시행되고 있거나 시행을 앞두고 있고, 따라서 모든 기업들이 산업 폐기물로부터 획득한 가스의 에너지화를 위한 연구에 몰두하고 있는 실정이다.Nowadays, there is a policy to make industrial wastes gasified by gasification and energy conversion at a time when energy depletion is about to take place, or it is in the process of enactment. Therefore, all companies are devoting themselves to research for energy conversion of gas obtained from industrial wastes. to be.

액체 연료의 완전 연소 방법에 대해서는 등록특허 제825664호 "폐유의 완전 연소 버너 및 방법" 에서 제시되고 있다.A complete combustion method of liquid fuel is disclosed in Japanese Patent No. 825664 entitled " Complete Combustion Burner of Waste Oil and Method ".

액체 연료의 기화는 액체 연료의 완전 연소 조건을 형성하는 과정에서 진행된다. 하지만, 이 과정에서 생성된 기체와, 고체 연료의 건류 과정에서 발생된 기체와, 가스화 공정을 거쳐 생성된 액화석유가스(LPG)나 액화천연가스(LNG), 메탄가스, 바이오가스 등 기체는 연소 방법이 다를 수 밖에 없다.The vaporization of the liquid fuel proceeds in the course of forming the complete combustion condition of the liquid fuel. However, the gas produced in this process, the gas generated in the course of the solidification of the solid fuel, and the liquefied petroleum gas (LPG), liquefied natural gas (LNG), methane gas, and biogas produced through the gasification process, The way is different.

그 이유는 가스화 공정을 거쳐 제조된 액화석유가스는 쉽게 점화가 이루어지지만 강제 기화 과정에서 생성된 기체는 점화가 잘 이루어지지 않기 때문이다.The reason is that the liquefied petroleum gas produced through the gasification process is easily ignited, but the gas generated during the forced vaporization process is not ignited.

강제 기화 과정에서 생성된 기체의 점화가 잘 이루어지지 않는 이유는, 액체 연료의 기화시에 수소 성분은 기화 과정에서 이미 연소 반응이 일어나 탄소 성분을 기화시키는데 열을 공급하는 역할을 하는데, 99％ 이상의 탄소 성분으로 구성된 기체의 경우 환원이 되지 않도록 더 높은 고온 조건을 통과시켜 자연 발화가 되도록 해야만 연소가 일어나기 때문이다.The reason why the gas generated during the forced vaporization process is not performed well is that when the liquid fuel is vaporized, the hydrogen component is already supplied with the heat to vaporize the carbon component due to the combustion reaction in the vaporization process. In the case of a gas composed of carbon components, it is necessary to pass through a higher temperature condition so as not to be reduced so as to cause spontaneous combustion.

이때 연소 장치(버너 등) 내에서 기체의 이동속도가 완만하여 연소에 필요한 시간을 충분히 확보할 수 있어야 하며, 이에 완전 연소가 이루어질 수 있는 것이다.At this time, the moving speed of the gas in the combustion device (burner or the like) is gentle enough to sufficiently secure the time required for the combustion, so that the complete combustion can be achieved.

가스화 공정을 거쳐 이미 제조된 액화석유가스의 경우, 그 성분이 대략 수소 : 탄소 = 50 : 50 의 비율로 이루어져 있으며, 여기서 탄소 성분의 발열량이 수소 성분보다 배 이상 높다.In the case of liquefied petroleum gas that has already been produced through the gasification process, its component is approximately hydrogen: carbon = 50: 50, where the calorific value of the carbon component is twice as high as that of the hydrogen component.

수소 성분의 인화점은 극히 낮은 반면, 탄소 성분은 그 발화점으로 약 800℃ 이상이 되어야만 발화가 가능하다. 액화석유가스 연료의 연소 과정에서, 수소 성분이 점화되고 수소 성분의 연소열로 탄소 성분의 연소를 위한 준비 과정이 진행될 때, 탄소 성분은 팽창하게 된다.The flash point of the hydrogen component is extremely low, while the carbon component can be ignited if it is at its ignition point at about 800 ° C or more. In the combustion process of liquefied petroleum gas fuel, when the hydrogen component is ignited and the preparatory process for combustion of the carbon component proceeds with the combustion heat of the hydrogen component, the carbon component expands.

또한 연소 장치(버너 등)에서 탄소 성분은 팽창이 일어날 때 이동이 시작되지만, 수소 성분의 연소열로는 탄소 성분을 모두 연소시키지 못하기 때문에, 탄소 성분이 연소를 위한 열을 가진 채 이동하면서 미연소 상태로 대기 중에 방출된다.In addition, since the carbon component in the combustion apparatus (burner, etc.) starts to move when the expansion occurs, the combustion component of the hydrogen component does not burn all of the carbon components. Therefore, while the carbon component moves with the heat for combustion, And released into the atmosphere.

산업 폐기물의 에너지화 과정에서 건류 가스화를 해야 하는 이유는, 산업 폐기물로부터 얻은 고체 연료가 발암물질을 함유한 폐기물이고, 이러한 고체 연료의 직접 연소 시에는 엄청난 환경문제를 야기하기 때문이다.The reason for the carbonization of industrial wastes in the energy process is that the solid fuels obtained from industrial wastes are wastes containing carcinogens and the direct combustion of such solid fuels causes enormous environmental problems.

심각한 환경문제와 에너지 고갈 시대를 눈앞에 앞둔 현실에서 환경문제를 해결하면서 경제적 이익을 창출하기 위하여 고체 연료를 건류 가스화하여 에너지화하는 보다 개선된 방법이 필수적으로 요구되고 있다.In the face of severe environmental problems and energy depletion, a more advanced method of gasification and energy conversion of solid fuels is essential to solve environmental problems while creating economic benefits.

하지만, 탄소 성분이 대부분인 고체 연료의 경우, 건류 가스화된 기체의 이동 시 온도가 떨어지면서 탄소 알갱이로의 환원이 일어난다. 결국, 이러한 탄소 알갱이들이 연소 장치 내 이동통로를 막아버리는 등의 문제점이 있게 된다.However, in the case of solid fuels, which are mostly carbon, the temperature is reduced when the gasified gas is moved, resulting in the reduction to carbon grains. As a result, there arises a problem that such carbon grains block the moving passage in the combustion apparatus.

이와 같이 액체 연료의 기화 연소 방법과 제조된 가스 연료의 특수성 때문에 불완전 연소 요인이 있는 것이다. 따라서, 액화석유가스와 같이 가스화 공정을 통해 미리 제조된 가스 연료의 특수 요인을 제거하여 완전 연소를 실현할 수 있는 방법이 절실한 실정이다.In this way, there is an incomplete combustion factor due to the vaporized combustion method of the liquid fuel and the specificity of the produced gas fuel. Therefore, there is a need for a method capable of realizing complete combustion by removing special factors of gaseous fuel, such as liquefied petroleum gas, produced through a gasification process in advance.

현재 특허로 개시되어 있는 폐유의 완전 연소 버너 및 방법의 경우, 액화석유가스나 액화천연가스, 메탄가스, 바이오가스 등 가스 종류의 기체 연료를 사용하는 것이 아니라, 액체유기성 산업폐기물, 즉 폐유를 원료로 사용하는 것으로서, 연소 장치(버너) 내에서 폐유(액체 연료)가 기화하여 형성된 기체 연료는, 이미 연소 조건 중 가장 중요한 조건인 온도 800℃ 이상의 조건을 연소 장치 내에서 형성하여, 공기와 혼합 후 쉽게 자연 발화 연소하기 때문에, 완전 연소에 영향을 받지 않는다.In the case of the complete combustion burner and the method disclosed in the patent, the gaseous fuel of gas type such as liquefied petroleum gas, liquefied natural gas, methane gas and biogas is not used but liquid organic industrial waste, And the gaseous fuel formed by vaporizing the waste oil (liquid fuel) in the combustion apparatus (burner) is formed in the combustion apparatus at a temperature of 800 ° C or more, which is the most important condition already in the combustion condition, Because it is easily spontaneously ignited, it is not affected by complete combustion.

하지만, 액화석유가스나 액화천연가스, 메탄가스, 바이오가스 등의 가스 종류는 공급과 동시에 낮은 온도(30℃ 이하)에서 기화되는 성질을 가지고 있어 인화점이 매우 낮다.However, gas types such as liquefied petroleum gas, liquefied natural gas, methane gas, and biogas are vaporized at a low temperature (below 30 ° C) simultaneously with the supply thereof, and thus the flash point is very low.

또한 연소 효율 역시 액체 연료보다 현저히 낮다.The combustion efficiency is also significantly lower than that of liquid fuel.

그 이유는, 낮은 인화점에서 연소가 시작되면서 기체 연료는 급격한 팽창을 하게 되고 이로 인해 팽창된 기체 연료가 미연소 상태에서 연소실을 급히 빠져 나가버리기 때문이다.The reason for this is that as the combustion starts at the lower flash point, the gaseous fuel expands suddenly and the expanded gaseous fuel quickly escapes the combustion chamber in the unburned state.

이때 송풍팬(Fan)에서 공급되는 공기 중의 질소가 연소실 내의 열을 흡수하여 대기 중으로 급히 배출되고, 이로 인해 연소실 내 온도가 적정 온도보다 낮아지는 등 연소 조건 형성이 어려워져 미연소 가스가 발생하게 된다.At this time, nitrogen in the air supplied from the blowing fan absorbs heat in the combustion chamber and is rapidly discharged to the atmosphere. As a result, the temperature in the combustion chamber becomes lower than the proper temperature, and it becomes difficult to form combustion conditions and unburnt gas is generated .

이러한 미연소 가스는 연소실 내의 열을 흡수하여 배출되기 때문에 연소실 내의 연소 조건은 더욱 악화되고, 결국 불완전 연소를 이루게 된다. 특히, 미연소 가스가 대기 중으로 방출되면 대기를 오염시켜 호흡기 질환을 일으키는 등 많은 문제를 야기하게 된다.Since such unburned gas absorbs heat in the combustion chamber and is discharged, the combustion conditions in the combustion chamber are further deteriorated, resulting in incomplete combustion. In particular, when unburned gas is released into the atmosphere, it causes pollution of the atmosphere and causes respiratory diseases.

이와 같이 기체 연료를 사용하는 종래의 연소 장치에서 송풍팬에 의해 공급되는 차가운 공기와 기체 연료가 층을 이루어 혼합이 제대로 이루어지 않는 것은 기체 연료의 불완전 연소를 발생시키는 주 원인이 된다.In the conventional combustion apparatus using the gaseous fuel, the fact that the cold air supplied by the blowing fan and the gaseous fuel layer are not properly mixed causes the incomplete combustion of the gaseous fuel.

공기와 연료의 혼합 불량으로 인해 산소와 접촉되는 기체 연료는 연소가 잘 이루어지지만, 산소와 접촉하지 않은 기체 연료는 열을 흡수하여 미연소 상태에서 이동되므로, 연소 조건을 크게 악화시킨다. 이때 연소실의 온도를 최적의 온도 조건, 예컨대 800℃의 온도로 유지할 수 없기 때문에 연소 조건을 악화시키고 불완전 연소를 야기하게 된다.The gaseous fuel that is in contact with oxygen due to the poor mixture of air and fuel is combusted well, but the gaseous fuel not in contact with oxygen absorbs heat and is moved in the unburned state, thereby greatly deteriorating the combustion condition. At this time, since the temperature of the combustion chamber can not be maintained at an optimal temperature condition, for example, a temperature of 800 DEG C, the combustion condition is worsened and incomplete combustion is caused.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 액화석유가스나 액화천연가스, 메탄가스, 바이오가스와 같은 기체 연료를 연료로 사용하면서 연소실 내에서 기체 연료와 공기의 혼합을 극대화하여 완전 연소를 실현할 수 있는 기체 연료의 완전 연소 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to maximize the mixing of gaseous fuel and air in a combustion chamber while using gaseous fuel such as liquefied petroleum gas, liquefied natural gas, methane gas, Which is capable of realizing complete combustion, and a method for completely burning a gaseous fuel.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 바람직한 실시예로서, 연소실로 공급되는 기체 연료가 이동하는 연료공급관과; 기체 연료와 공기가 혼합된 혼합기의 자가발화가 가능한 온도로 연소실 내부를 예열하고, 상기 연료공급관의 기체 연료와 연소실로 공급되는 공기를 예열하기 위한 예열기와; 상기 연료공급관으로부터 기체 연료를 공급받아 연소실로 분출하는 노즐부와; 상기 연료실로 공급되는 공기의 공급통로를 형성하고, 예열기와 연소실, 노즐부를 둘러싸도록 설치되어 예열기와 연소실로부터 방출된 열에 의해 공기의 예열이 이루어지도록 구성되는 공기통로부;를 포함하되, 연소실 내 기체 연료와 공기의 원활한 혼합을 위해, 상기 노즐부는 연소실의 공기유입방향에 대해 수직방향이나 역방향 또는 경사방향으로 기체 연료를 분출하도록 분출방향이 설정된 연료노즐을 구비하여, 상기 연료노즐을 통해 분출된 기체 연료가 연소실로 유입된 공기와 충돌하는 동시에 와류를 형성하여 혼합되도록 된 것을 특징으로 하는 기체 연료의 완전 연소 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides, as a preferred embodiment, a fuel cell system comprising: a fuel supply pipe through which a gaseous fuel supplied to a combustion chamber moves; A preheater for preheating the inside of the combustion chamber to a temperature at which self-ignition of a mixture of gaseous fuel and air is possible, and preheating the gaseous fuel of the fuel supply pipe and the air supplied to the combustion chamber; A nozzle unit that receives the gaseous fuel from the fuel supply pipe and injects the gaseous fuel into the combustion chamber; And an air passage portion formed to surround the preheater, the combustion chamber, and the nozzle portion to form a supply passage for air supplied to the fuel chamber, and configured to preheat air by heat emitted from the preheater and the combustion chamber, In order to smoothly mix the fuel and the air, the nozzle portion is provided with a fuel nozzle having a spraying direction set so as to spray the gaseous fuel in a direction perpendicular to the air inlet direction of the combustion chamber, or in a reverse or inclined direction, And the fuel is mixed with the air introduced into the combustion chamber to form a vortex and to be mixed.

또한 본 발명은, 예열가스공급관 및 예열실을 통해 연소실로 예열가스를 공급하고, 연소실로 분출되는 예열가스를 점화기로 점화시켜, 예열가스의 연소열 및 예열실의 방출 열로 기체 연료 및 공기의 이동경로와 연소실을 예열하는 예열 단계와; 연료공급관 및 노즐부를 통해 연소실로 기체 연료를 공급하는 연료 공급 단계와; 공기통로부를 통해 연소실로 공기를 공급하는 공기 공급 단계와; 예열된 기체 연료와 공기가 연소실 내에 계속 공급되어 혼합되는 상태에서 연소실 내 온도가 혼합기의 자기발화 온도로 상승하여 혼합기의 자기발화 및 연소가 이루어지는 자기발화 및 연소 단계;를 포함하되, 노즐부의 연료노즐로부터 기체 연료를 연소실의 공기유입방향에 대해 수직방향이나 역방향 또는 경사방향으로 분출시켜, 기체 연료가 연소실로 유입된 공기와 충돌하는 동시에 와류를 형성하도록 하고, 이 와류에 의해 연소실 내 기체 연료와 공기의 강제 혼합이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 기체 연료의 완전 연소 방법을 제공한다.According to the present invention, preheating gas is supplied to the combustion chamber through the preheating gas supply pipe and the preheating chamber, the preheating gas ejected into the combustion chamber is ignited by the igniter, and the combustion heat of the preheating gas and the movement path And a preheating step of preheating the combustion chamber; A fuel supply step of supplying gaseous fuel to the combustion chamber through a fuel supply pipe and a nozzle part; An air supply step of supplying air to the combustion chamber through the air passage part; And a self-igniting and burning step in which the temperature in the combustion chamber rises to the self-ignition temperature of the mixer in a state where the preheated gaseous fuel and air are continuously supplied and mixed in the combustion chamber, The gaseous fuel is jetted in a direction perpendicular to the air inlet direction of the combustion chamber, or in an oblique direction, so that the gaseous fuel collides with the air introduced into the combustion chamber and forms a vortex, and by this vortex, So as to perform forced mixing of the gaseous fuel.

이에 따라, 상기한 과제 해결 수단에 의하여 다음과 같은 효과가 있게 된다.Accordingly, the following effects can be obtained by the above-mentioned means for solving the problems.

1) 사용하는 연료인 기체 연료와 연소 산화제인 공기의 혼합을 극대화하기 위해서 기체 연료가 연소실 내에 분출된 직후 강한 와류를 일으키면서 공기와 충돌되도록 하여, 연소실 내로 유입된 기체 연료와 공기가 원활하게 혼합되도록 함으로써, 연소실 내의 완전 연소 조건을 형성할 수 있게 된다.1) In order to maximize the mixture of the gaseous fuel used as fuel and the air as the combustion oxidizer, the gas fuel is caused to collide with the air while generating a strong vortex immediately after the gas fuel is injected into the combustion chamber so that the gaseous fuel and air introduced into the combustion chamber are mixed smoothly So that the complete combustion condition in the combustion chamber can be formed.

2) 연소실 내부를 포함하여 기체 연료와 공기가 유입되는 이동통로를 예열하는 예열기를 구비하여, 기체 연료와 공기가 어느 정도 예열된 상태에서 고온의 연소실로 공급되도록 함으로써, 팽창된 기체 연료와 공기의 혼합을 극대화하는 동시에 연소실 내 고온의 완전 연소 조건을 형성할 수 있게 된다.2) a preheater for preheating a passage through which the gaseous fuel and the air are introduced, including the inside of the combustion chamber, so that the gaseous fuel and air are supplied to the high-temperature combustion chamber in a preheated state to some extent, It is possible to maximize the mixing and to form the high-temperature complete combustion condition in the combustion chamber.

3) 와류를 이용해 기체 연료와 공기의 혼합을 극대화하는 동시에 연소실 내 최적의 고온 조건을 형성하여 완전 연소를 유도할 수 있고, 결국 유해 가스 배출의 저감은 물론, 연료의 연소 효율 및 이용 효율의 향상이 가능해진다.3) By using the vortex, it is possible to maximize the mixing of the gaseous fuel and the air and to form the optimum high temperature condition in the combustion chamber, thereby inducing the complete combustion. As a result, the combustion efficiency of the fuel and the utilization efficiency Lt; / RTI >

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 완전 연소 장치를 도시한 사시도로서,
도 1a는 화염이 방출되는 전면부를 포함하여 도시한 전면사시도이고,
도 1b는 기체 연료가 공급되는 연료주입부 및 점화기의 커넥터 등 후면부 구성을 포함하여 도시한 후면사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 완전 연소 장치의 반단면 절개 사시도로서, 내부 구성을 보여주기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 완전 연소 장치의 종단면도로서, 연소 장치 내부에서 연료가 되는 기체 연료와 공기의 이동경로 및 혼합상태, 예열가스의 공급경로를 보여주기 위한 단면도이다.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
100 : 연소 장치 110 : 연료공급관
111 : 연료주입부 111a : 입구포트
112 : 연료분출구 120 : 예열기
121 : 예열가스주입부 121a : 입구포트
122 : 예열가스공급관 123 : 예열가스분출구
124 : 예열실 125 : 예열가스 노즐
126 : 점화기 127 : 점화봉
128 : 커넥터 130 : 노즐부
131 : 노즐바디 132 : 노즐캡
133 : 연료실 134 : 연료노즐
140 : 공기통로부 141 : 하우징
142 : 공기주입구 143 : 공기유입부
144 : 중간삽입관 145 : 내부관
145a : 공기분출구 146a, 146b, 146c : 밀폐부재
148 : 공기유로 148a : 제1공기유로
148b : 제2공기유로 149 : 쉬라우드
150 : 연소실 151 : 자기발화부1A and 1B are perspective views showing a complete combustion apparatus according to the present invention,
FIG. 1A is a front perspective view including a front portion in which a flame is emitted,
FIG. 1B is a rear perspective view showing a fuel injecting portion to which gaseous fuel is supplied and a rear portion of a connector of an igniter. FIG.
FIGS. 2A and 2B are cross-sectional perspective views of a complete combustion apparatus according to the present invention, and are cross-sectional views for showing the internal structure thereof.
3 is a longitudinal sectional view of the complete combustion apparatus according to the present invention, which is a cross-sectional view for showing a moving path and mixing state of gaseous fuel and air to be fuel in the combustion apparatus, and a supply path of preheated gas.
Description of the Related Art
100: combustion device 110: fuel supply pipe
111: fuel injecting portion 111a: inlet port
112: fuel injection port 120: preheater
121: preheated gas injection unit 121a: inlet port
122: preheated gas supply pipe 123: preheated gas outlet
124: preheating chamber 125: preheating gas nozzle
126: Igniter 127: Ignition rod
128: connector 130: nozzle part
131: nozzle body 132: nozzle cap
133: fuel chamber 134: fuel nozzle
140: air passage portion 141: housing
142: air inlet 143: air inlet
144: intermediate insertion tube 145: inner tube
145a: Air blowing ports 146a, 146b, 146c:
148: air passage 148a: first air passage
148b: second air passage 149: shroud
150: combustion chamber 151: self-

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부한 도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 완전 연소 장치(100)를 도시한 사시도로서, 도 1a는 화염이 방출되는 전면부를 포함하여 도시한 전면사시도이고, 도 1b는 기체 연료가 공급되는 연료주입부(111) 및 점화기(126)의 커넥터(128) 등 후면부 구성을 포함하여 도시한 후면사시도이다.1A and 1B are perspective views showing a complete combustion apparatus 100 according to the present invention, wherein FIG. 1A is a front perspective view including a front portion in which a flame is emitted, FIG. 1B is a front perspective view showing a fuel Including the rear portion of the injector 111 and the connector 128 of the igniter 126. FIG.

첨부한 도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 완전 연소 장치(100)의 반단면 절개 사시도로서, 내부 구성을 보여주기 위한 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 완전 연소 장치(100)의 종단면도로서, 연소 장치(100) 내부에서 기체 연료(F)와 공기(A)의 이동경로 및 혼합상태, 예열가스(P.F)의 공급경로를 보여주기 위한 단면도이다.FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the complete combustion apparatus 100 according to the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of the complete combustion apparatus 100 according to the present invention. Sectional view for showing a moving path and a mixed state of the gaseous fuel F and the air A in the combustion apparatus 100 and a supply path of the preheated gas PF.

본 발명은 기체 연료를 완전 연소시키는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 사용하는 연료인 기체 연료(F)와 연소 산화제인 공기(A)의 혼합을 극대화하기 위해서 기체 연료(F)가 연소실(150) 내에 분출된 직후 강한 와류를 일으키면서 공기(A)와 충돌되도록 하여, 연소실(150) 내로 유입된 기체 연료와 공기가 원활하게 혼합되도록 함으로써, 연소실(150) 내의 완전 연소 조건을 형성할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for completely burning a gaseous fuel and more particularly to an apparatus and a method for completely burning a gaseous fuel in a combustion chamber 150 in order to maximize mixing of gaseous fuel F used as a fuel and air A as a combustion oxidizer. So that the gas fuel injected into the combustion chamber 150 and the air are smoothly mixed with each other so that the complete combustion condition in the combustion chamber 150 can be formed will be.

본 발명에서 상기한 연소실(150) 내 와류의 발생은 기체 연료(F)를 연소실(150)로의 공기유입방향에 대해서 수직방향이나 역방향 또는 소정 각도의 경사방향으로 분출시킴으로써 실현되며, 기체 연료(F)가 연료노즐(134)을 통해 연소실(150)로 분출됨과 동시에 팽창되어 공기(A)(이 역시 연소실 내에서 팽창된 상태가 됨)와 혼합되고, 이렇게 공기(A)와 혼합된 상태에서 연소실(150) 내 형성된 고온 조건에 의해 혼합기의 자기발화가 일어나면서 연소가 일어나게 된다. 연소실(150)로 분출된 기체 연료(F)는 공기(A)와 충돌하는 동시에 와류를 형성하여 공기와의 혼합이 극대화될 수 있게 된다.The generation of the vapors in the combustion chamber 150 can be realized by ejecting the gaseous fuel F in a direction perpendicular or reverse to the air inflow direction into the combustion chamber 150 or in an oblique direction at a predetermined angle, Is injected into the combustion chamber 150 through the fuel nozzle 134 and expanded at the same time to be mixed with the air A (which is also expanded in the combustion chamber) The high temperature condition formed in the heat exchanger 150 causes self-ignition of the mixer and combustion occurs. The gaseous fuel F ejected into the combustion chamber 150 collides with the air A and forms a vortex so that mixing with air can be maximized.

또한 본 발명에 따른 연소 장치(100)는 연소실(150) 내부를 포함하여 기체 연료(F)와 공기(A)가 유입되는 이동통로를 예열하는 예열기(120)를 구비하여, 기체 연료(F)와 공기(A)가 어느 정도 예열된 상태에서 고온의 연소실(150)로 공급되도록 구성된다.The combustion apparatus 100 according to the present invention includes a preheater 120 including a combustion chamber 150 to preheat a gaseous fuel F and a passage through which the air A flows, And the air (A) are supplied to the high temperature combustion chamber (150) in a preheated state to some extent.

본 발명에서 기체 연료(F)는, 액체 연료(폐유 등)가 연소 장치(100) 내 고온에서 기화되어 발생하는 기체를 말하는 것이 아니라, 액화석유가스(LPG)나 액화천연가스(LNG)와 같이 별도 가스화 공정을 거쳐 연료로 제공되는 기체를 말한다.In the present invention, the gaseous fuel (F) is not a gas generated by vaporization of a liquid fuel (waste oil or the like) at a high temperature in the combustion apparatus 100, but a gas such as a liquefied petroleum gas (LPG) or a liquefied natural gas It refers to the gas that is supplied as fuel through a separate gasification process.

우선, 본 발명에 따른 연소 장치(100)의 구성에 대해 살펴보면, 중앙에 기체 연료(F)가 공급되는 연료공급관(110)이 배치된다.First, referring to the configuration of the combustion apparatus 100 according to the present invention, a fuel supply pipe 110 to which a gaseous fuel F is supplied is disposed at the center.

그리고, 연료공급관(110)의 후미에는 기체 연료(F)가 주입되어 공급될 수 있도록 연료주입부(111)가 결합되어 설치되며, 이 연료주입부(111)의 입구포트(111a) 에는 외부의 가스공급부(LPG 가스통 등)(미도시됨)로부터 연결된 연료호스(미도시됨)가 호스연결용 피팅부품(미도시됨)을 매개로 연결된다.A fuel injection unit 111 is coupled to the rear end of the fuel supply pipe 110 so that the gaseous fuel F can be injected into the fuel injection pipe 110. The inlet port 111a of the fuel injection unit 111 A fuel hose (not shown) connected from a gas supply unit (LPG gas tank or the like) (not shown) is connected via a hose connection fitting part (not shown).

이에 가스공급부로부터 공급된 연료, 즉 LPG나 LNG, 메탄가스, 바이오가스 등의 기체 연료(F)가 연료호스 및 연료주입부(111)를 통해 연료공급관(110)의 내부로 공급될 수 있으며, 연료공급관(110)의 내부로 주입된 기체 연료(F)는 관 내부에서 길이방향(축방향)을 따라 전방으로 이동하여 공급되게 된다.The gas fuel F such as LPG, LNG, methane gas and biogas supplied from the gas supply unit can be supplied into the fuel supply pipe 110 through the fuel hose and the fuel injection unit 111, The gaseous fuel F injected into the fuel supply pipe 110 moves forward along the longitudinal direction (axial direction) within the pipe.

연료공급관(110)의 전단부에는 공급된 기체 연료(F)가 배출되는 연료분출구(112)가 형성되어 구비된다.The front end of the fuel supply pipe 110 is provided with a fuel injection port 112 through which the supplied gaseous fuel F is discharged.

또한 기체 연료(F)와 공기(A)가 혼합된 혼합기의 자기발화가 가능한 온도까지 연소실(150) 내부를 초기 예열하고 연료공급관(110)의 내부를 통해 공급되는 기체 연료(F) 및 연소실(150)로 공급되는 공기(A)를 예열하기 위한 예열기(120)가 연료공급관(110) 외곽 주변으로 설치 구성된다.The gas fuel F and the combustion gas are supplied to the inside of the combustion chamber 150 through the inside of the combustion chamber 150 to a temperature at which the mixture of the gaseous fuel F and the air A is able to self- A pre-heater 120 for pre-heating the air A supplied to the fuel supply pipe 110 is installed around the periphery of the fuel supply pipe 110.

본 발명에 따른 연소 장치(100)에서 예열기(120)는 연료로 사용하는 기체 연료(F) 및 산화제로 사용하는 공기(A)의 이동경로와 그 주변을 일정 시간 동안 예열하고 연소실(150)로 분출된 예열가스(P.F)의 연소를 통해서 연소실(150) 내부 역시 함께 예열하여 자기발화가 가능한 고온 조건을 미리 형성시켜주는데 사용 목적이 있다.The preheater 120 in the combustion apparatus 100 according to the present invention preheats the gas fuel F used as fuel and the moving path of the air A used as the oxidizer and the periphery thereof for a predetermined time, The combustion chamber 150 is also preheated through the combustion of the preheated gas PF to form a high-temperature condition capable of self-ignition.

예열기(120)는 예열가스주입부(121)를 통해 주입된 예열가스(P.F)를 하기 예열실(124)로 공급하는 예열가스공급관(122)과, 상기 예열가스공급관(122)으로부터 공급된 예열가스(P.F)가 연소실(150)로 공급되도록 예열가스노즐(125)을 통해 연소실(150)과 연통된 예열실(124)과, 상기 예열실(124)로부터 예열가스노즐(125)을 통해 연소실(150)로 분출되는 예열가스(P.F)를 점화하기 위한 점화기(126)를 포함하여 구성된다.The preheater 120 includes a preheating gas supply pipe 122 for supplying the preheating gas PF injected through the preheating gas injecting unit 121 to the preheating chamber 124 and a preheating gas supply pipe 122 for supplying the preheating gas PF supplied from the preheating gas supply pipe 122. [ A preheating chamber 124 communicating with the combustion chamber 150 through the preheating gas nozzle 125 so that the gas PF is supplied to the combustion chamber 150 and a preheating chamber 124 communicating with the combustion chamber 150 through the preheating gas nozzle 125 from the preheating chamber 124. [ And an igniter 126 for igniting the preheating gas PF sprayed to the combustion chamber 150.

보다 상세히 설명하면, 바람직한 실시예에서, 연료공급관(110)의 외곽 주변을 소정 간극을 가지고 둘러싸도록 예열가스공급관(122)이 설치된다.More specifically, in a preferred embodiment, the preheating gas supply pipe 122 is installed so as to surround the outer periphery of the fuel supply pipe 110 with a predetermined gap.

또한 예열가스공급관(122)의 외곽 주변으로는 소정 용적의 내부공간을 가지도록 예열가스공급관(122)을 둘러싸는 예열실(124)이 형성되고, 예열실(124) 내부의 예열가스공급관(122)에는 예열가스(P.F)가 예열가스공급관(122) 내부로부터 예열실(124) 내부로 분출되어 공급될 수 있도록 다수개의 예열가스분출구(123)가 형성 구비된다.A preheating chamber 124 surrounding the preheating gas supply pipe 122 is formed so as to have an inner space of a predetermined volume around the outer periphery of the preheating gas supply pipe 122 and the preheating gas supply pipe 122 A plurality of preheating gas spouts 123 are formed in the preheating chamber 124 so that the preheated gas PF can be injected into the preheating chamber 124 from the inside of the preheating gas supply pipe 122.

또한 예열실(124)의 전단부에는 예열가스(P.F)가 연소실(150)로 분출되어 공급될 수 있도록 예열가스노즐(125)이 형성되어 구비된다.A preheating gas nozzle 125 is formed at the front end of the preheating chamber 124 so that the preheating gas P.F can be injected into the combustion chamber 150 and supplied.

그리고, 예열가스공급관(122)의 후미에는 예열가스(P.F)가 주입되어 공급될 수 있도록 예열가스주입부(121)가 결합되어 설치되며, 이 예열가스주입부(121)의 입구포트(121a)에는 외부의 가스공급부로부터 연결된 예열가스용 호스(미도시됨)가 호스연결용 피팅부품(미도시됨)을 매개로 연결된다.A preheating gas injection unit 121 is coupled to the rear of the preheating gas supply pipe 122 so that the preheated gas PF can be supplied to the inlet port 121a of the preheating gas injection unit 121, A hose for preheating gas (not shown) connected from an external gas supply unit is connected through a hose connecting fitting part (not shown).

예열가스(P.F)로는 연료로 사용하는 기체 연료(F)와 동일한 가스를 사용할 수 있는데, 가스공급부로부터 별도의 호스(예열가스용 호스)를 예열가스주입부(121)로 연결하여, 예열가스(P.F)가 가스공급부로부터 예열가스용 호스 및 예열가스주입부(121)를 통해 예열가스공급관(122)으로 공급되도록 한다.As the preheating gas PF, the same gas as the gaseous fuel F used as fuel can be used. A separate hose (hose for preheating gas) is connected from the gas supply unit to the preheated gas injection unit 121, PF) is supplied from the gas supply unit to the preheating gas supply pipe 122 through the hose for preheating gas and the preheating gas injection unit 121.

예열가스공급관(122)의 내부로 공급된 예열가스(P.F)는 연료공급관(110)의 주변을 통과하여 이동하는 동안 예열가스분출구(123)를 통해 예열실(124)로 공급되며, 예열실(124)로 투입된 예열가스(P.F)는 예열가스노즐(125)을 통해 연소실(150)로 공급될 수 있게 된다.The preheating gas PF supplied to the interior of the preheating gas supply pipe 122 is supplied to the preheating chamber 124 through the preheating gas outlet 123 while moving through the periphery of the fuel supply pipe 110, 124 can be supplied to the combustion chamber 150 through the preheating gas nozzle 125. The preheating gas PF,

상기 예열가스공급관(122)은 연료공급관(110)의 후단부에서 전단부에 걸쳐 연료공급관(110)의 외곽 주변을 따라 길게 둘러싸도록 설치되며, 이때 예열실(124)은 예열가스공급관(122)의 외곽 주변을 따라 예열가스주입부(121) 바로 앞쪽부터 연소실(150) 내측으로 길게 설치된다.The preheating gas supply pipe 122 is installed to extend from the rear end portion of the fuel supply pipe 110 to the front end portion along the outer periphery of the fuel supply pipe 110. The preheating chamber 124 is connected to the preheating gas supply pipe 122, Gas injection unit 121 to the inside of the combustion chamber 150 along the outer periphery of the preheating gas injection unit 121.

본 발명의 연소 장치(100)에서 연료공급관(110)과 예열가스공급관(122)은 동축상에서 안팎으로 배치되는 이중관 구조로 설치될 수 있으며, 예열실(124) 또한 연료공급관(110)과 예열가스공급관(122)의 동축상에 위치되는 원통 구조로 설치될 수 있다.In the combustion apparatus 100 of the present invention, the fuel supply pipe 110 and the preheating gas supply pipe 122 may be installed in a double pipe structure disposed coaxially inward and outward, and the preheating chamber 124 may also include a fuel supply pipe 110, And may be installed in a cylindrical structure located on the coaxial axis of the supply pipe 122.

바람직한 실시예에서, 예열실(124)의 전단부는 원추형 구조로 형성되어 연소실(150) 내측으로 삽입된 구조로 설치될 수 있으며, 이때 전단의 경사면에 연소실(150)로 예열가스가 투입되는 예열가스노즐(125)이 형성되어 구비된다.In the preferred embodiment, the front end of the preheating chamber 124 may be formed in a conical shape and inserted into the combustion chamber 150. At this time, a preheating gas, such as a preheated gas into the combustion chamber 150, And a nozzle 125 is formed.

연료공급관(110)의 전단부에는 노즐부(130)가 고정 설치되는데, 노즐부(130)는 연료공급관(110)을 통해 공급되는 기체 연료를 연소실(150)로 투입하는 구성부로서, 상호 조립된 노즐바디(131)와 노즐캡(132)을 포함하여 구성된다.A nozzle unit 130 is fixed to the front end of the fuel supply pipe 110. The nozzle unit 130 is a component for injecting gaseous fuel supplied through the fuel supply pipe 110 into the combustion chamber 150, And a nozzle cap 132. The nozzle body 131 has a nozzle body 131 and a nozzle cap 132.

노즐바디(131)는 연료공급관(110)의 전단부 외곽측에 고정 설치되는데, 직접적으로 고정되는 부위로서 보다 명확히는 연료공급관(110)의 외측으로 설치된 예열가스공급관(122)의 외주면상에 고정되어 장착되고, 노즐캡(132)은 노즐바디(131)의 전면에 고정되어 노즐부(130)를 구성하게 된다.The nozzle body 131 is fixed on the outer side of the front end of the fuel supply pipe 110 and fixed directly to the outer peripheral surface of the preheated gas supply pipe 122 installed on the outer side of the fuel supply pipe 110 And the nozzle cap 132 is fixed to the front surface of the nozzle body 131 to form the nozzle unit 130.

상기 노즐바디(131)와 노즐캡(132)은 기체 연료(F)가 연소실(150)로 공급될 수 있도록 연료 경로를 형성하는 구성부로, 노즐부(130)를 구성하는 노즐바디(131)와 노즐캡(132)에 의해 연료공급관(110)의 전단부에는 연료분출구(112)를 통해 분출된 기체 연료(F)가 통과하게 되는 밀폐된 연료실(133)이 형성된다.The nozzle body 131 and the nozzle cap 132 constitute a fuel path for supplying the gaseous fuel F to the combustion chamber 150. The nozzle body 131 constitutes the nozzle unit 130, The sealed fuel chamber 133 through which the gaseous fuel F ejected through the fuel injection port 112 passes is formed at the front end of the fuel supply pipe 110 by the nozzle cap 132. [

즉, 노즐부(130) 내부에 밀폐된 구조의 연료실(133)이 형성되는 것으로, 연료실(133) 내에 연료공급관(110)의 연료분출구(112)가 위치되며, 상기 연료분출구(112)를 통해 연료공급관(110)의 내부와 연료실(133)의 내부가 연통되는 구조로 되어 있다.The fuel injection port 112 of the fuel supply pipe 110 is located in the fuel chamber 133 and the fuel injection port 112 of the fuel injection port 112 is positioned in the fuel chamber 133. [ The inside of the fuel supply pipe 110 and the inside of the fuel chamber 133 communicate with each other.

노즐캡(132)은 연료분출구(112)를 포함하여 연료공급관(110)의 전단부 끝단을 둘러싸도록 설치되고, 노즐바디(131)와 조합된 상태에서 노즐캡(132)의 내부공간이 밀폐된 연료실(133)을 형성하게 된다.The nozzle cap 132 is installed so as to surround the front end of the fuel supply pipe 110 including the fuel injection port 112. When the inner space of the nozzle cap 132 is sealed with the nozzle body 131 in combination with the nozzle body 132, So that the fuel chamber 133 is formed.

연료실(133)은 연료공급관(110)을 통해 공급된 기체 연료(F)가 연료분출구(112)를 통해 분출된 뒤 노즐바디(131)에 관통 형성된 연료노즐(134)로 유입되기 전에 통과하게 되는 밀폐된 공간으로서, 연료공급관(110)에서 연료분출구(112)를 통해 분출된 기체 연료(F)가 연료실(133)을 통과한 뒤 노즐바디(131)의 연료노즐(134)을 통해 연소실(150)로 투입되게 된다.The fuel chamber 133 is configured such that the gaseous fuel F supplied through the fuel supply pipe 110 is ejected through the fuel injection port 112 and then passed through the nozzle body 131 before being injected into the fuel nozzle 134 formed in the nozzle body 131 The gaseous fuel F ejected from the fuel supply pipe 110 through the fuel injection port 112 passes through the fuel chamber 133 and then flows through the fuel nozzle 134 of the nozzle body 131 to the combustion chamber (150).

노즐바디(131)와 노즐캡(132)으로 구성되는 노즐부(130)에서, 노즐바디(131)의 후면부는 후방으로 가면서 외경이 작아지는 원추형 구조로 형성되어, 노즐바디(131)의 후면부는 경사면으로 되어 있으며, 노즐캡(132)의 전면부는 전방으로 가면서 외경이 작아지는 원추형 구조로 형성되어, 노즐캡(132)의 전면부 역시 경사면으로 되어 있다.In the nozzle unit 130 including the nozzle body 131 and the nozzle cap 132, the rear portion of the nozzle body 131 is formed in a conical structure having a smaller outer diameter while being moved rearward. The rear portion of the nozzle body 131 And the front surface of the nozzle cap 132 is formed in a conical shape having a smaller outer diameter while moving forward. The front surface of the nozzle cap 132 is also an inclined surface.

도 3을 참조하면, 노즐바디(131)와 노즐캡(132)이 조합된 노즐부(130)의 전체적인 종방향 단면 형상은, 전, 후면이 각각 원추를 형성하는 경사면이고 측면(원주면)이 주변의 쉬라우드(149)와 일정 간극을 유지하는 육각 단면 형상임을 볼 수 있다.3, the overall longitudinal cross-sectional shape of the nozzle unit 130 in which the nozzle body 131 and the nozzle cap 132 are combined is an inclined plane in which the front and rear surfaces respectively form a cone, And a hexagonal cross-sectional shape maintaining a constant gap with the surrounding shroud 149.

도 3에 도시된 바와 같이, 노즐부(130)와 쉬라우드(149)는 연소 장치(100)의 전면부를 형성하는 구성부가 되는데, 연소 장치(100)의 전면부는 혼합기(기체 연료+공기)가 발화하여 발생하는 화염이 전방으로 뿜어지는 부위가 되며, 노즐부(130)의 측면과 쉬라우드(149)의 내측면 사이의 공간은 고온의 혼합기가 자기발화하여 연소되는 자기발화부(151)를 형성하게 된다. 이 자기발화부(151)에서 혼합기의 발화 및 연소가 이루어지면서 연소 장치(100)의 전방으로 화염이 뿜어지게 되는 것이다.3, the nozzle unit 130 and the shroud 149 form a front portion of the combustion apparatus 100. The front portion of the combustion apparatus 100 includes a mixer (gaseous fuel + air) And a space between the side surface of the nozzle unit 130 and the inner surface of the shroud 149 is formed by a self-igniting unit 151 Respectively. The mixture is ignited and combusted in the self-ignition part 151, and the flame is blown to the front of the combustion device 100.

노즐바디(131)에 연료실(133)로 공급된 기체 연료(F)를 연소실(150) 내부에 후방으로 투입하는 다수개의 연료노즐(134)이 형성되며, 각 연료노즐(134)은 후방으로 길게 관통하는 다수개의 홀을 노즐바디(131)에 가공함으로써 형성된다.A plurality of fuel nozzles 134 for injecting the gaseous fuel F supplied to the fuel chamber 133 into the combustion chamber 150 rearward are formed in the nozzle body 131 and the fuel nozzles 134 are disposed rearward And a plurality of long holes passing through the nozzle body 131 are formed.

연료노즐(134)은 노즐바디(131)에서 원주방향의 일정 간격으로 다수개가 설치될 수 있고, 각 연료노즐(134)이 연료실(133)과 연소실(150)을 연통시키는 홀이 된다.A plurality of fuel nozzles 134 may be installed in the nozzle body 131 at regular intervals in the circumferential direction and each fuel nozzle 134 may be a hole for communicating the fuel chamber 133 and the combustion chamber 150.

바람직한 실시예에서, 각 연료노즐(134)은 연소실(150) 내부로 투입된 기체 연료(F)의 강력한 와류가 발생될 수 있도록 도 3에 나타낸 바와 같이 연료실(133)로부터 후방 및 경사방향으로 길게 형성될 수 있다.3, each of the fuel nozzles 134 is extended from the fuel chamber 133 in a rearward and oblique direction so as to generate strong vortex of the gaseous fuel F injected into the combustion chamber 150. In the preferred embodiment, .

연소실(150) 내의 강력한 와류 발생을 유도하기 위해서는 기체 연료(F)를 연소실(150)로 분출하는 연료노즐(134)의 방향, 즉 기체 연료(F)의 분출방향이 중요하게 고려되어야 하며, 연소실(150)로 유입되는 공기(A)의 유입방향에 대해 수직방향이나 역방향 또는 소정 각도의 경사방향으로 기체 연료(F)를 분출시킬 수 있도록 연료노즐(134)의 방향이 설정되는 것이 바람직하다.The direction of the fuel nozzle 134 for ejecting the gaseous fuel F into the combustion chamber 150, that is, the direction of ejection of the gaseous fuel F, must be taken into consideration in order to generate strong vortex in the combustion chamber 150, It is preferable that the direction of the fuel nozzle 134 is set so that the gaseous fuel F can be ejected in a direction perpendicular or reverse to the inflow direction of the air A introduced into the air intake passage 150 or in a slant direction at a predetermined angle.

도시한 실시예에서는 연료노즐(134)의 방향이 연소실(150) 전방에서 후방 및 경사방향으로 기체 연료(F)를 분출하도록 설정되어 있으며, 노즐출구가 연소실(150)로 공기를 분출시키는 공기분출구(145a)를 향하도록 설치되어, 연료노즐(134)을 통해 분출된 기체 연료가 공기분출구(145a)를 통해 유입되는 공기(A)의 유입방향에 대해 경사방향으로 분출될 수 있게 되어 있다.In the illustrated embodiment, the direction of the fuel nozzle 134 is set so as to eject the gaseous fuel F in the backward and oblique directions from the front of the combustion chamber 150, and the nozzle outlet is connected to the air- So that the gaseous fuel ejected through the fuel nozzle 134 can be ejected in an oblique direction with respect to the inflow direction of the air A flowing through the air ejection port 145a.

결국, 연료노즐(134)을 통해 연소실(150) 내 후방 및 경사방향으로, 특히 공기(A)가 유입되는 공기분출구(145a)쪽을 향해 강하게 분출된 기체 연료(F)가, 연소실(150) 내에서 순간 팽창하는 동시에 연소실(150)로 유입된 공기(A)와 충돌하게 되고, 이러한 공기(A)와의 충돌로 인해 연소실(150) 내에서 후방 분출된 기체 연료(F)가 전방으로 역류 및 회전하는 형태가 되어 강한 와류를 형성하게 된다.As a result, the gaseous fuel F strongly ejected into the combustion chamber 150 rearwardly and obliquely through the fuel nozzle 134, particularly toward the air ejection port 145a through which the air A flows, The gas fuel F that is blown backward in the combustion chamber 150 due to the collision with the air A flows backward and backward in the combustion chamber 150, And it forms a strong vortex.

이러한 강한 와류 발생으로 연소실(150) 내부에서 기체 연료(F)와 공기(A)의 혼합이 극대화될 수 있게 된다.This strong vortex generation maximizes the mixing of the gaseous fuel F and the air A in the combustion chamber 150.

한편, 본 발명의 연소 장치(100)는 공기(A)를 연소실(150)로 공급하기 위한 공급경로를 형성하는 공기통로부(140)를 포함하며, 이는 예열기(120)와 연소실(150)을 둘러싸도록 설치되어 예열기(120)와 연소실(150)로부터 방출된 열에 의해 공기의 예열이 이루어질 수 있도록 구성된다.The combustion apparatus 100 of the present invention includes an air passage section 140 forming a supply path for supplying the air A to the combustion chamber 150. The combustion chamber 100 includes a preheater 120 and a combustion chamber 150 So that the preheating of the air can be performed by the heat radiated from the preheater 120 and the combustion chamber 150.

우선, 연료공급관(110) 및 예열기(120), 연소실(150), 노즐부(130)를 둘러싸도록 연소 장치(100) 외곽으로 하우징(141)이 설치되며, 하우징(141)의 후부 일측으로는 공기주입구(142)가 형성되어 구비된다.First, a housing 141 is installed outside the combustion apparatus 100 so as to surround the fuel supply pipe 110, the preheater 120, the combustion chamber 150, and the nozzle unit 130. At a rear side of the housing 141, An air inlet 142 is formed.

상기 공기주입구(142)는 송풍팬(Fan)(미도시됨)에서 공급되는 공기가 주입되는 부분으로서, 송풍팬으로부터 연결된 덕트나 관(미도시됨)이 연결되는 부분이며, 송풍팬이 공급하는 공기가 이 덕트나 관을 통해 공기주입구(142)로 주입되게 된다.The air inlet 142 is a portion to which air supplied from a blowing fan (not shown) is injected and is connected to a duct or a pipe (not shown) connected from the blowing fan, The air is injected into the air inlet 142 through the duct or the pipe.

일측에 공기주입구(142)가 형성된 상기 하우징(141)의 내부공간은 연소실(150)로 공급되는 공기의 이동경로, 즉 공기유로(148)를 형성하게 되는데, 하우징(141) 후부가 예열기(120)의 예열실(124) 주변을 둘러싸도록 설치되므로 공기주입구(142)를 통해 하우징(141) 내부로 주입된 공기가 예열실(124)로부터 방사되는 열에 의해 1차적으로 예열되도록 되어 있다.The inner space of the housing 141 in which the air inlet 142 is formed on one side forms a path of air to be supplied to the combustion chamber 150, that is, an air passage 148. The rear portion of the housing 141 is connected to the pre- The air injected into the housing 141 through the air inlet 142 is primarily preheated by the heat radiated from the preheating chamber 124. As a result,

하우징(141)의 내부공간에서 예열실(124) 주변의 공간은 공기주입구(142)로 유입된 공기가 통과하는 소정 용적의 공기유입부(143)로서, 이 공기유입부(143)로 유입된 공기가 예열기(120)의 예열실(124)로부터 방사되는 열에 1차 예열이 이루어지면서 팽창하게 된다.The space around the preheating chamber 124 in the inner space of the housing 141 is an air inlet 143 having a predetermined volume through which the air introduced into the air inlet 142 passes, The air is expanded as the first preheating is applied to the heat radiated from the preheating chamber 124 of the preheater 120.

또한 하우징(141)의 내부에는 공기유입부(143)로부터 연소실(150)로 이어지는 공기유로(148)가 형성되는데, 이 공기유로(148)를 형성하기 위해 상기 공기유입부(143) 전방으로는 하우징(141)의 내부에 위치되는 중간삽입관(144)과, 상기 중간삽입관(144)의 내부에 위치되는 내부관(145)이 설치된다.An air passage 148 extending from the air inlet 143 to the combustion chamber 150 is formed in the housing 141. The air passage 148 is formed in front of the air inlet 143 to form the air passage 148 An intermediate insertion tube 144 positioned inside the housing 141 and an internal tube 145 positioned inside the intermediate insertion tube 144 are installed.

상기 중간삽입관(144)과 내부관(145)은 동축상에 배치되는 이중관 구조로 하여 하우징(141)의 내부에 고정 설치될 수 있다. 이때 하우징(141)의 전단부와 내부관(145)의 전단부 사이가 밀폐부재(146a)에 의해 밀폐되고, 또한 중간삽입관(144)의 후단부와 내부관(145)의 후단부 사이가 밀폐부재(146b)에 의해 밀폐되어, 하우징(141)과 중간삽입관(144) 사이의 제1공기유로(148a)와 중간삽입관(144)과 내부관(145) 사이의 제2공기유로(148b)가 하나의 유로로 연결된 구조로 되어 있다.The intermediate insertion tube 144 and the inner tube 145 may be fixedly installed inside the housing 141 with a double pipe structure disposed coaxially. The front end of the housing 141 and the front end of the inner tube 145 are sealed by the sealing member 146a and the rear end of the intermediate insertion tube 144 and the rear end of the inner tube 145 are sealed The first air passage 148a between the housing 141 and the intermediate insertion tube 144 and the second air passage 148 between the intermediate insertion tube 144 and the inner tube 145 are closed by the sealing member 146b. 148b are connected by a single flow path.

즉, 하우징(141)과 중간삽입관(144)이 제1공기유로(148a)를, 중간삽입관(144)과 내부관(145)이 제2공기유로(148b)를 형성하는 바, 제1공기유로(148a)와 제2공기유로(148b)가 연통되어 하나의 공기유로(148)를 형성하게 되는 것이다.That is, the housing 141 and the intermediate insertion tube 144 form the first air passage 148a, the intermediate insertion tube 144 and the internal tube 145 form the second air passage 148b, The air passage 148a and the second air passage 148b are communicated with each other to form one air passage 148.

또한 내부관(145)은 예열실(124)의 전단부 및 노즐부(130)의 노즐바디(131)와 함께 연소실(150)을 형성하는데, 내부관(145)의 내부공간에서도 후측부가 연소실(150)을 형성하며, 그 전측부의 내측면에는 쉬라우드(149)가 고정 설치된다.The inner tube 145 forms the combustion chamber 150 together with the front end of the preheating chamber 124 and the nozzle body 131 of the nozzle unit 130. In the inner space of the inner tube 145, And a shroud 149 is fixed to the inner surface of the front portion.

쉬라우드(149)는 노즐부(130)의 측면과 소정의 간극을 가지도록 설치되며, 이 간극은 기체 연료와 공기가 혼합된 혼합기의 자기발화 및 연소가 이루지는 자기발화부(151)가 된다. 상기 자기발화부(151)에서 혼합기의 자기발화 및 연소에 의해 발생한 화염이 연소 장치(100)의 전방으로 방출되도록 되어 있다.The shroud 149 is provided so as to have a predetermined gap with the side surface of the nozzle unit 130. This gap is a self-igniting unit 151 in which a gas mixture of fuel and air is self-ignited and burned . The flame generated by self-ignition and combustion of the mixer in the self-ignition unit 151 is discharged to the front of the combustion apparatus 100. [

자기발화부(151)는 쉬라우드(149) 내측면과 노즐부(130) 측면 사이의 간극에 의해 형성되는 공간이므로 연소실(150)의 내부용적에 비하여 작은 용적으로 되어 있고, 특히 단면적이 축소된 간극 부분이므로 혼합기의 연소시 열이 쉽게 누적될 수 있는 구조가 된다. 연소시 누적되는 열에 의해 자기발화에 요구되는 고온 유지(800℃)가 가능하여, 연소실(150)로부터 공급되는 혼합기의 지속적인 자기발화 및 연소가 가능한 구조가 된다.Since the self-igniting portion 151 is formed by the gap between the inner surface of the shroud 149 and the side surface of the nozzle portion 130, the self-igniting portion 151 has a smaller volume than the inner volume of the combustion chamber 150, Since it is a gap part, it becomes a structure in which heat can be accumulated easily when the mixer is burned. (800 DEG C) required for self-ignition can be achieved by the heat accumulated in the combustion, and the structure capable of continuous self-ignition and combustion of the mixer supplied from the combustion chamber 150 becomes possible.

내부관(145)에서 연소실(150)을 형성하는 후측부에는 제2공기유로(148b)에서 연소실(150)로 공기를 분출하는 다수개의 공기분출구(145a)가 형성되며, 제1공기유로(148a)는 하우징(141) 내 예열실(124) 주변의 공기유입부(143)와 연통된 구조가 되는 바, 결국 하우징(141)의 공기주입구(142), 공기유입부(143), 제1공기유로(148a), 제2공기유로(148b), 공기분출구(145a), 연소실(150)로 이어지는 공기유로(148)를 형성하게 된다.A plurality of air outlets 145a for spraying air from the second air passage 148b to the combustion chamber 150 are formed in the rear portion of the inner tube 145 which forms the combustion chamber 150. The first air passage 148a The air inlet portion 142 of the housing 141 and the air inlet portion 143 of the housing 141 are connected to the air inlet portion 143 around the preheating chamber 124 in the housing 141. As a result, The air flow path 148 leading to the air flow path 148a, the second air flow path 148b, the air spouting port 145a, and the combustion chamber 150 is formed.

제1공기유로(148a)와 제2공기유로(148b) 내에서 공기(A)의 유동방향은 도 3에 도시된 바와 같이 서로 역방향이 되며, 제1공기유로(148a)와 제2공기유로(148b)가 모두 연소실(150) 및 노즐부(130), 자기발화부(151) 주변으로 위치되어, 제1공기유로(148a)와 제2공기유로(148b)를 이동하는 공기가 연소실(150) 및 자기발화부(151)로부터 방사되는 열에 의해 고온으로 예열된 후 공기분출구(145a)를 통해 연소실(150)로 투입될 수 있게 되어 있다.The flow direction of the air A in the first air passage 148a and the second air passage 148b are opposite to each other as shown in FIG. 3, and the first air passage 148a and the second air passage 148b are all located around the combustion chamber 150, the nozzle unit 130 and the self-igniting unit 151 so that air moving through the first air passage 148a and the second air passage 148b flows into the combustion chamber 150, And preheated at a high temperature by the heat radiated from the self-igniting unit 151, and then introduced into the combustion chamber 150 through the air outlet 145a.

특히, 하우징(141) 내부에 중간삽입관(144)과 내부관(145)이 이중관 구조로 설치되어, 제1공기유로(148a)와 제2공기유로(148b)가 내측의 연소실(150) 및 노즐부(130), 자기발화부(151) 전구간에 걸쳐 안팎의 이중으로 중첩된 유로 구조를 형성하는 바, 제1공기유로(148a)에서 전방으로 흐르는 동안 한번 예열된 공기(A)가 제2공기유로(148b)에서 그 역방향으로(후방으로) 유도되어 흐르면서 추가적으로 가열되는 형태가 되고, 결국 공기분출구(145a)를 통해 연소실(150)로 최종 공급되는 고온의 공기(A)에 의해 연소 중 연소실(150) 내 온도는 완전 연소가 가능한 고온의 조건을 유지할 수 있게 된다.Particularly, the middle insertion tube 144 and the inner tube 145 are provided in a double pipe structure in the housing 141, so that the first air passage 148a and the second air passage 148b are communicated with the inner combustion chamber 150 and / The airflow structure overlapped with the inside of the nozzle unit 130 and the whole area of the self-ignition unit 151 is formed, and the air A once preheated while flowing forward in the first air passage 148a flows into the second (A) that is finally supplied to the combustion chamber (150) through the air blowing port (145a), and the combustion air is introduced into the combustion chamber The temperature in the combustion chamber 150 can be maintained at a high temperature condition capable of complete combustion.

도시한 실시예에서는 제2공기유로(148b)에서 공기분출구(145a)를 통해 반경방향으로 공기(A)가 투입되도록 되어 있다.In the illustrated embodiment, the air A is introduced into the second air passage 148b in the radial direction through the air outlet 145a.

도 3에서 도면부호 146c는 하우징(141)의 공기유입부(143)와 연소실(150)을 구획하면서 연소실(150)을 밀폐하는 밀폐부재로서, 예열실(124)과 내부관(145)의 후단부 사이에 설치되어 연소실(150)을 후방에서 밀폐하는 역할을 하게 된다.3, reference numeral 146c denotes a sealing member that seals the combustion chamber 150 while separating the air inlet 143 of the housing 141 from the combustion chamber 150. The sealing member 146 includes a preheating chamber 124, And serves to seal the combustion chamber 150 from the rear side.

또한 도면부호 126은 점화기를 나타내고, 도면부호 127은 점화기(126)의 점화봉을, 도면부호 128은 점화기(126)의 커넥터를 각각 나타낸다.Reference numeral 126 denotes an igniter, reference numeral 127 denotes an ignition coil of the igniter 126, and reference numeral 128 denotes a connector of the igniter 126, respectively.

상기 점화기(126)는 전기 스파크 방식으로 점화하는 통상의 점화기(126)가 될 수 있는데, 하우징(141) 내부에 삽입되어 설치되며, 이때 점화봉(127)의 전단부가 연소실(150) 내부로 삽입되도록 설치된다.The igniter 126 may be a conventional igniter 126 that is ignited by an electric spark method and is inserted into the housing 141. The front end of the igniter 127 is inserted into the combustion chamber 150 Respectively.

점화기(126)는 전기 스파크가 발생하는 점화봉(127)의 끝단부가 예열실(124)의 전단부에 형성된 예열가스노즐(125)을 향하도록 설치되는 것이 바람직하며, 후단부의 커넥터(128)에는 점화전류를 인가하기 위한 케이블(미도시)이 연결된다.The igniter 126 is preferably installed such that the end of the ignition wire 127 where the electric spark is generated is directed toward the preheating gas nozzle 125 formed at the front end of the preheating chamber 124 and the connector 128 at the rear end A cable (not shown) for applying an ignition current is connected.

본 발명의 연소 장치(100)에서는 가동 초기에 점화기(126)를 이용하여 예열실(124)로 공급된 예열가스(P.F)를 점화시키게 되는데, 예열가스주입부(121), 예열가스공급관(122), 예열실(124), 예열가스노즐(125)의 경로로 연소실(150)에 공급된 예열가스(P.F)를 연료로 사용하여 상기한 점화기(126)를 작동시켜 초기 점화를 시키게 된다.In the combustion apparatus 100 of the present invention, the preheating gas PF supplied to the preheating chamber 124 is ignited by the igniter 126 at the start of operation. The preheating gas injection unit 121, the preheating gas supply pipe 122 The preheating chamber 124 and the preheating gas nozzle 125 are used as fuel for the preheating gas PF supplied to the combustion chamber 150 to operate the igniter 126 for initial ignition.

예열가스(P.F)가 예열가스노즐(125)을 통해 연소실(150)로 공급되는 상태에서, 커넥터(128)의 단자를 통해 점화기(126)로 전기신호가 인가되면, 점화기(126)가 작동하면서 점화봉(127)의 끝단에 스파크가 발생되고, 이에 예열가스노즐(125)에서 점화가 이루어지면서 예열실(124) 내부의 예열가스가 연소된다.When an electric signal is applied to the igniter 126 via the terminal of the connector 128 while the preheating gas PF is supplied to the combustion chamber 150 through the preheat gas nozzle 125, A spark is generated at the end of the ignition rod 127, and the preheating gas in the preheating chamber 124 is burned by ignition at the preheating gas nozzle 125.

이렇게 예열실(124) 내부의 예열가스(P.F)가 연소됨으로써 예열기(120)가 작동하는 바, 연료공급관(110)을 통해 공급되는 기체 연료(F)가 주변의 예열실(124)로부터 전달되는 열에 의해 예열된 후 연소실(150)로 최종 공급되게 된다.The preheater 120 is operated by burning the preheating gas PF in the preheating chamber 124 so that the gaseous fuel F supplied through the fuel supply pipe 110 is transferred from the surrounding preheat chamber 124 And is finally supplied to the combustion chamber 150 after being preheated by heat.

이와 같이 하여, 본 발명에 따른 연소 장치(100)의 구성에 대해 상세히 설명하였는 바, 다음은 연소 과정을 단계적으로 상세히 설명하기로 한다.As described above, the construction of the combustion apparatus 100 according to the present invention has been described in detail. Hereinafter, the combustion process will be described in detail.

1) 초기 예열 단계1) Initial warm-up phase

초기 예열을 위한 예열기(120)를 작동시키는 단계이다. 가스공급부로부터 예열가스용 호스를 통해 연소 장치(100)로 예열가스가 공급되도록 하는데, 연소 장치(100)로 공급된 예열가스(P.F)는 예열가스주입부(121), 예열가스공급관(122), 예열실(124)의 경로로 공급되고, 최종적으로는 예열실(124)로부터 예열가스노즐(125)을 통해 연소실(150)로 분출된다.And operating the preheater 120 for initial preheating. The preheating gas PF supplied to the combustion apparatus 100 is supplied to the preheating gas injection unit 121, the preheating gas supply pipe 122, and the preheating gas supply pipe 121. The preheating gas PF supplied from the gas supply unit to the combustion apparatus 100 through the hose for preheating gas, And finally to the combustion chamber 150 through the preheating gas nozzle 125 from the preheating chamber 124. [

이와 같이 예열가스(P.F)가 공급되는 상태에서 점화기(126)를 작동시켜 점화봉(127)의 스파크로 예열가스를 점화함으로써 예열기(120)를 작동시킨다. 이 예열기(120)의 작동으로 기체 연료(F) 및 공기(A)의 이동경로와 그 주변을 일정 시간 동안 예열하고, 연소실(150)로 분출된 예열가스(P.F)의 연소를 통해서 연소실(150) 내부 역시 예열하여 자기발화가 가능한 고온 조건을 미리 형성시켜준다.The preheater 120 is operated by igniting the preheating gas with the spark of the ignition rod 127 by operating the igniter 126 in the state where the preheating gas P.F is supplied. The preheater 120 is operated to preheat the moving path of the gaseous fuel F and the air A and the periphery thereof for a predetermined period of time and to burn the preheated gas PF spouted into the combustion chamber 150, ) Is also preheated to form a high-temperature condition capable of self-ignition.

예열기(120)의 작동은 점화기(126)를 작동시켜 연소실(150)로 분출된 예열가스(P.F)를 점화시키는 것으로부터 시작되는데, 커넥터(128)의 단자를 통해 점화기(126)로 전기신호를 인가하여 점화봉(127) 끝단에 스파크가 발생되도록 하고, 이 스파크에 의해 예열가스노즐(125)을 통해 분출되는 예열가스가 점화되도록 한다.The operation of the preheater 120 begins by igniting the preheating gas PF ejected into the combustion chamber 150 by operating the igniter 126. The electrical signal is sent to the igniter 126 through the terminal of the connector 128 So that a spark is generated at the end of the ignition rod 127 and the preheated gas ejected through the preheating gas nozzle 125 is ignited by the spark.

이렇게 예열가스(P.F)의 점화가 이루어지면, 연소실(150)과 예열실(124) 내부의 예열가스가 연소되면서, 예열실(124)로부터 전달되는 열에 의해 기체 연료(F) 및 공기(A)의 이동경로와 그 주변이 예열되고, 연소실(150) 내 고온 조건이 형성될 수 있게 된다.When the preheating gas PF is ignited, the preheating gas in the combustion chamber 150 and the preheating chamber 124 is burned, and the gas fuel F and the air A are burned by the heat transmitted from the preheating chamber 124, And the high temperature condition in the combustion chamber 150 can be formed.

2) 연료 공급 단계2) Fuel supply phase

예열이 이루어지는 상태에서, 가스공급부로부터 연료호스를 통해 연소 장치(100)로 기체 연료가 공급되도록 하며, 연소 장치(100)로 공급된 기체 연료(F)는 연료주입부(111), 연료공급관(110), 연료실(133)의 경로로 공급되어, 최종적으로는 연료실(133)로부터 연료노즐(134)을 통해 연소실(150)로 분출된다.The gaseous fuel F supplied to the combustion apparatus 100 is supplied to the fuel injecting unit 111 and the fuel supply pipe 110 through the fuel hose from the gas supply unit, 110 and the fuel chamber 133 and is eventually ejected from the fuel chamber 133 through the fuel nozzle 134 into the combustion chamber 150. [

상기의 경로를 통해 기체 연료(F)가 연소실(150)로 공급되는 동안, 예열실(124)을 포함하는 예열기(120)의 작동으로 기체 연료의 예열이 이루어지는데, 연료공급관(110)을 이동하는 동안 기체 연료의 1차적인 예열 및 팽창이 이루어지고, 연소실(150)로 분출될 때 기체 연료의 급격한 팽창이 이루어진다.While the gaseous fuel F is supplied to the combustion chamber 150 through the above pathway, preheating of the gaseous fuel is performed by operation of the preheater 120 including the preheating chamber 124, The primary preheating and expansion of the gaseous fuel is performed while the gas fuel is injected into the combustion chamber 150, and a sudden expansion of the gaseous fuel is achieved.

물론, 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 연료공급관(110)이 연소실(150) 내측 중앙을 관통하는 구조로 되어 있으므로, 후술하는 연소 단계에서는 고온 조건으로 유지되는 연소실(150)의 열이 연료공급관(110)에 전달되어, 연소 중 연료공급관(110)을 이동하는 기체 연료가 연소실(150)의 열에 의해서도 예열된다.3, since the fuel supply pipe 110 passes through the center of the inside of the combustion chamber 150, the heat of the combustion chamber 150, which is maintained at a high temperature condition in the combustion stage to be described later, So that the gaseous fuel moving through the fuel supply pipe 110 during the combustion is preheated by the heat of the combustion chamber 150.

3) 공기 공급 단계3) Air supply step

송풍팬을 가동하여 덕트를 통해 연소 장치(100)로 공기가 공급되도록 하며, 연소 장치(100)로 공급된 공기(A)는 하우징(141)의 공기주입구(142), 공기유입부(143), 제1공기유로(148a), 제2공기유로(148b)의 경로로 공급되어, 최종적으로는 제2공기유로(148b)에서 공기분출구(145a)를 통해 연소실(150)로 분출된다.The air blowing fan is operated to supply air to the combustion apparatus 100 through the duct and the air A supplied to the combustion apparatus 100 flows through the air inlet 142 of the housing 141, The first air passage 148a and the second air passage 148b and is eventually ejected from the second air passage 148b to the combustion chamber 150 through the air ejection port 145a.

상기의 경로를 통해 공기(A)가 연소실(150)로 공급되는 동안, 예열실(124)을 포함하는 예열기(120)의 작동으로 공기의 예열이 이루어지는데, 하우징(141) 내 공기유입부(143)와 제1 및 제2공기유로(148b)(예열되는 연소실로부터 열 공급이 이루어짐)에서 공기의 예열 및 팽창이 이루어지고, 이후 연소실(150)로 분출될 때 공기의 추가적인 팽창이 이루어진다(공기의 응집력이 작아짐).The preheating of the air is performed by the operation of the preheater 120 including the preheating chamber 124 while the air A is supplied to the combustion chamber 150 through the path described above, The air is preheated and expanded at the first and second air flow paths 148 and 143 (and the heat supply from the preheated combustion chamber), and thereafter the air is further expanded when it is ejected into the combustion chamber 150 The cohesion force of the coagulating agent decreases.

물론, 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 제1공기유로(148a)와 제2공기유로(148b)가 연소실(150)과 자기발화부(151) 주변으로 배치되므로, 이후의 연소 단계에서는 고온의 연소 조건으로 유지되는 연소실(150) 및 자기발화부(151)의 열이 제1 및 제2공기유로(148a,148b)로 전달되어, 상기 연소실(150) 및 자기발화부(151)의 열에 의해 제1 및 제2공기유로(148a,148b)를 통과하는 공기(A)가 예열된다.3, since the first air passage 148a and the second air passage 148b are disposed around the combustion chamber 150 and the self igniting portion 151, The heat of the combustion chamber 150 and the self igniting portion 151 maintained in the combustion condition is transferred to the first and second air flow paths 148a and 148b and the heat of the combustion chamber 150 and the self- The air A passing through the first and second air passages 148a and 148b is preheated.

이러한 공기 공급 단계는 예열 단계에 앞서 미리 실시할 수도 있다.This air supply step may be carried out before the preheating step.

4) 기체 연료와 공기의 혼합, 자연발화 개시 및 연소 단계4) Mixing of gaseous fuel and air, initiation of spontaneous ignition and combustion stage

기체 연료(F)와 공기(A)가 혼합되어 연소실(150)을 통과함으로써 자기발화가 일어나고, 이후 혼합기가 연소되는 단계이다.Gas fuel (F) and air (A) are mixed and passed through the combustion chamber (150) to cause self ignition, and then the mixture is burned.

예열가스(P.F)의 점화가 이루어지고 기체 연료(F)와 공기(A)가 연소실(150)에 공급되는 상태에서, 연료노즐(134)을 통해 연소실(150)로 분출되는 기체 연료(F)는 공기분출구(145a)를 통해 유입되는 공기(A)와 충돌되면서 강제 혼합되고, 이때 연소실(150)로의 공기유입방향에 대해 경사방향(또는 수직방향이나 역방향)으로 기체 연료(F)가 분출되면서 강한 와류가 발생한다. 이와 같이 연소실(150) 내로 분출된 기체 연료(F)와 공기(A)의 부피가 팽창함과 동시에 강한 와류에 의해 잘 혼합되면서, 연소실(150) 내 기체 연료와 공기의 혼합이 극대화될 수 있게 된다.The gaseous fuel F ejected into the combustion chamber 150 through the fuel nozzle 134 is ignited when the preheating gas PF is ignited and the gaseous fuel F and the air A are supplied to the combustion chamber 150. [ The gas fuel F is ejected in an oblique direction (or a vertical direction or a reverse direction) with respect to the air inflow direction into the combustion chamber 150 while being forcedly mixed with the air A that is introduced through the air ejection port 145a Strong vortex occurs. As the volume of the gaseous fuel F and the air A ejected into the combustion chamber 150 is expanded and mixed by the strong vortex as described above, the mixing of the gaseous fuel and air in the combustion chamber 150 can be maximized do.

또한 초기 예열 및 예열가스의 연소열 누적으로 인해 연소실(150) 내 온도가 상승하여 자기발화가 가능한 고온 조건(800℃ 이상)이 형성되면, 자기발화부(151)에서 혼합기의 자기발화가 일어나게 되고, 이에 연소 장치(100)의 전면부(자기발화부)로부터 화염이 방출된다.In addition, when the temperature in the combustion chamber 150 rises due to the accumulation of the combustion heat of the initial preheating and preheating gas and the high temperature condition (800 ° C or higher) at which the self-ignition is possible, self-ignition of the mixer occurs at the self- Thus, the flame is emitted from the front portion (the self-igniting portion) of the combustion apparatus 100.

이후 자기발화부(151)에서 연소시 누적된 열에 의해 자기발화에 요구되는 고온 유지가 가능하게 되고, 연소실(150) 내에서도 열 누적에 의해 지속적인 고온 유지가 가능해진다. 자기발화부(151)는 노즐부(130)와 쉬라우드(149) 사이의 단면적이 축소된 간극 부분이므로 연소열이 쉽게 누적될 수 있는 구조이다.The high temperature required for self-ignition can be maintained by the heat accumulated in the combustion in the self-ignition part 151, and the high temperature can be maintained by the heat accumulation even in the combustion chamber 150. Since the self-igniting portion 151 is a gap portion having a reduced cross-sectional area between the nozzle portion 130 and the shroud 149, the combustion heat can be easily accumulated.

상기한 바와 같이 연소실(150) 내에서 와류에 의해 기체 연료(F)와 공기(A)의 혼합이 극대화되고 혼합기의 자기발화가 가능한 고온 조건이 유지되면(완전 연소 조건 형성), 연소실(150) 내에서의 불완전연소가 최대한 억제되어 연소 효율이 극대화되고, 완전 연소가 실현될 수 있게 된다.As described above, when the mixture of the gaseous fuel F and the air A is maximized by the vortex in the combustion chamber 150 and the high temperature condition capable of self-ignition of the mixture is maintained (complete combustion condition is established) The combustion efficiency is maximized and the complete combustion can be realized.

고온으로 유지되는 연소실(150) 내의 충돌 와류는 서로 다른 성분으로 구성된 층을 작은 공간에서 팽창시켜 기체의 혼합을 극대화하며, 혼합기가 고온의 연소실(150)을 통과하게 되면서 자기발화가 일어나 완전 연소가 실현되게 된다. 완전 연소가 이루어지면, 질소산화물(NOx)과 일산화탄소(CO)의 발생을 억제할 수 있고, 이에 환경오염을 최소화할 수 있게 된다.The impinging vortex in the combustion chamber 150 maintained at a high temperature expands the layer composed of different components in a small space to maximize the mixing of the gases. As the mixer passes through the high temperature combustion chamber 150, self-ignition occurs, . When complete combustion is performed, generation of nitrogen oxides (NOx) and carbon monoxide (CO) can be suppressed, thereby minimizing environmental pollution.

연소 중에는 연소실(150) 및 자기발화부(151)에서 발생하는 열에 의해 연료공급관(110)의 기체 연료(F)와 하우징(141) 내 제1공기유로(148a) 및 제2공기유로(148b)의 공기(A)가 예열된 뒤 연소실(150)로 투입될 수 있다(연소실로 뜨거워진 공기가 공급). 따라서, 연소실(150) 내 혼합기의 자기발화 및 연소가 개시되고 나면 예열기(120)의 작동을 정지시켜 초기 예열을 중단한다.The gas fuel F of the fuel supply pipe 110 and the first air passage 148a and the second air passage 148b in the housing 141 are heated by the heat generated in the combustion chamber 150 and the self- The air A in the combustion chamber 150 can be preheated and then introduced into the combustion chamber 150 (air heated by the combustion chamber is supplied). Accordingly, after the self-ignition and the combustion of the mixer in the combustion chamber 150 are started, the operation of the preheater 120 is stopped to stop the initial preheating.

이와 같이 하여, 본 발명에서는 와류를 이용해 기체 연료(F)와 공기(A)의 혼합을 극대화하는 동시에 연소실(150) 내 최적의 고온 조건을 형성하여 완전 연소를 유도할 수 있고, 결국 유해 가스 배출의 저감은 물론, 연료의 연소 효율 및 이용효율의 향상이 가능해진다.Thus, in the present invention, mixing of the gaseous fuel F and the air A is maximized by using vortex, and the optimum combustion condition is formed in the combustion chamber 150 to induce complete combustion. As a result, As well as the combustion efficiency and the utilization efficiency of the fuel can be improved.

Claims (17)

연소실(150)로 공급되는 기체 연료(F)가 이동하는 연료공급관(110)과;
기체 연료(F)와 공기(A)가 혼합된 혼합기의 자기발화가 가능한 온도로 연소실(150) 내부를 예열하고, 상기 연료공급관(110)의 기체 연료(F)와 연소실(150)로 공급되는 공기(A)를 예열하기 위한 예열기(120)와;
상기 연료공급관(110)으로부터 기체 연료(F)를 공급받아 연소실(150)로 분출하는 노즐부(130)와;
상기 연소실(150)로 공급되는 공기(A)의 공급통로를 형성하고, 예열기(120)와 연소실(150), 노즐부(130)를 둘러싸도록 설치되어 예열기(120)와 연소실(150)로부터 방출된 열에 의해 공기(A)의 예열이 이루어지도록 구성되는 공기통로부(140);
를 포함하되,
연소실(150) 내 기체 연료(F)와 공기(A)의 원활한 혼합을 위해, 상기 노즐부(130)는 연소실(150)의 공기유입방향에 대해 수직방향이나 역방향 또는 경사방향으로 기체 연료(F)를 분출하도록 분출방향이 설정된 연료노즐(134)을 구비하여, 상기 연료노즐(134)을 통해 분출된 기체 연료(F)가 연소실(150)로 유입된 공기(A)와 충돌하는 동시에 와류를 형성하여 혼합되도록 된 것을 특징으로 하는 기체 연료의 완전 연소 장치A fuel supply pipe 110 through which the gaseous fuel F supplied to the combustion chamber 150 moves;
The gas fuel F of the fuel supply pipe 110 is supplied to the combustion chamber 150 through the preheating of the combustion chamber 150 at a temperature at which self-ignition of the gas mixture of the gaseous fuel F and the air A is possible, A preheater 120 for preheating air A;
A nozzle unit 130 which receives the gaseous fuel F from the fuel supply pipe 110 and sprays the gaseous fuel F into the combustion chamber 150;
The air supply passage for the air A supplied to the combustion chamber 150 is formed and is installed to surround the preheater 120, the combustion chamber 150 and the nozzle unit 130 and is discharged from the preheater 120 and the combustion chamber 150 An air passage portion 140 configured to preheat the air A by heat generated by the air passage portion 140;
, ≪ / RTI &
The nozzle unit 130 may be disposed in a direction perpendicular to the air inflow direction of the combustion chamber 150 or in a direction opposite to the direction in which the gas fuel F The gas fuel F ejected through the fuel nozzle 134 collides with the air A introduced into the combustion chamber 150 and at the same time the vortex And the mixture is allowed to mix and form. 청구항 1에 있어서,
상기 예열기(120)는,
예열가스주입부(121)를 통해 주입된 예열가스(P.F)를 하기 예열실(124)로 공급하는 예열가스공급관(122)과;
상기 예열가스공급관(122)으로부터 공급된 예열가스(P.F)가 연소실(150)로 공급되도록 예열가스노즐(125)을 통해 연소실(150)과 연통된 예열실(124)과;
상기 예열실(124)로부터 예열가스노즐(125)을 통해 연소실(150)로 분출되는 예열가스(P.F)를 점화하기 위한 점화기(126);
를 포함하며,
상기 예열가스공급관(122)은 연료공급관(110)의 외곽 주변을 둘러싸도록 설치되고, 상기 예열실(124)은 예열가스공급관(122)의 외곽 주변을 둘러싸도록 형성되며, 상기 예열가스공급관(122)에 예열가스(P.F)가 예열실(124)로 분출되어 공급되는 예열가스분출구(123)가 형성된 것을 특징으로 하는 기체 연료의 완전 연소 장치The method according to claim 1,
The pre-heater (120)
A preheating gas supply pipe 122 for supplying the preheating gas PF injected through the preheating gas injecting unit 121 to the preheating chamber 124;
A preheating chamber 124 communicating with the combustion chamber 150 through the preheating gas nozzle 125 so that the preheated gas PF supplied from the preheating gas supply pipe 122 is supplied to the combustion chamber 150;
An igniter 126 for igniting the preheating gas PF ejected from the preheating chamber 124 through the preheating gas nozzle 125 to the combustion chamber 150;
/ RTI >
The preheating gas supply pipe 122 is installed so as to surround the outer periphery of the fuel supply pipe 110. The preheating chamber 124 is formed so as to surround the outer periphery of the preheating gas supply pipe 122, , And a preheating gas jet port (123) for supplying preheated gas (PF) to the preheating chamber (124) 청구항 2에 있어서,
상기 예열가스공급관(122)과 예열실(124)이 연료공급관(110)과 동축상에 설치되는 것을 특징으로 하는 기체 연료의 완전 연소 장치The method of claim 2,
Characterized in that the preheating gas supply pipe (122) and the preheating chamber (124) are installed coaxially with the fuel supply pipe (110) 청구항 1에 있어서,
상기 노즐부(130)는,
상기 연료공급관(110)의 전단부 외곽측에 고정 설치되는 노즐바디(131)와;
상기 노즐바디(131)의 전면에 고정되는 노즐캡(132);
을 포함하되,
상기 노즐바디(131)와 노즐캡(132)이 서로 조립된 상태에서 연료공급관(110)의 연료분출구(112)를 통해 공급된 기체 연료(F)가 통과하게 되는 밀폐된 연료실(133)을 형성하고,
상기 연료실(133)로 공급된 기체 연료(F)가 연소실(150)로 분출되도록 상기 노즐바디(131)에 연료실(133)과 연소실(150)을 연통하는 연료노즐(134)이 형성된 것을 특징으로 하는 기체 연료의 완전 연소 장치The method according to claim 1,
The nozzle unit 130 includes:
A nozzle body 131 fixedly installed on the outer side of the front end of the fuel supply pipe 110;
A nozzle cap 132 fixed to the front surface of the nozzle body 131;
≪ / RTI >
The sealed fuel chamber 133 through which the gaseous fuel F supplied through the fuel injection port 112 of the fuel supply pipe 110 passes is formed in a state where the nozzle body 131 and the nozzle cap 132 are assembled together Forming,
A fuel nozzle 134 communicating with the fuel chamber 133 and the combustion chamber 150 is formed in the nozzle body 131 so that the gaseous fuel F supplied to the fuel chamber 133 is ejected into the combustion chamber 150 Characterized in that the complete combustion device of the gaseous fuel 청구항 4에 있어서,
상기 노즐캡(132)은 연료분출구(112)를 포함하여 연료공급관(110)의 전단부 끝단을 둘러싸도록 설치되어, 상기 노즐바디(131)와 조합된 노즐캡(132)의 내부공간이, 연료공급관(110)의 연료분출구(112)가 내부에 위치되는 상기 밀폐된 연료실(133)을 형성하는 것을 특징으로 하는 기체 연료의 완전 연소 장치The method of claim 4,
The nozzle cap 132 is installed to surround the front end of the fuel supply pipe 110 including the fuel injection port 112 so that the inner space of the nozzle cap 132 combined with the nozzle body 131 is filled with fuel And the fuel injection port (112) of the supply pipe (110) forms the sealed fuel chamber (133) in which the fuel injection port (112) 청구항 4에 있어서,
상기 연소실(150)은 노즐부(130)와 공기통로부(140)가 형성하는 공간으로서, 상기 연료공급관(110)이 연소실(150) 내측을 관통하는 구조로 되어 있고,
상기 공기통로부(140) 내측면에 설치된 쉬라우드(149)와 노즐부(130) 측면이 혼합기의 자기발화 및 연소, 화염 분출이 일어나는 자기발화부(151)를 형성하는 것을 특징으로 하는 기체 연료의 완전 연소 장치The method of claim 4,
The combustion chamber 150 has a structure in which the nozzle portion 130 and the air passage portion 140 are formed and the fuel supply pipe 110 passes through the inside of the combustion chamber 150,
Wherein a shroud 149 provided on an inner side surface of the air passage part 140 and a side surface of the nozzle part 130 form a self-igniting part 151 where self-ignition, combustion, Complete combustion device 청구항 6에 있어서,
상기 노즐부(130)가 그 측면을 둘러싸는 쉬라우드(149)와 소정 간극을 유지하는 구조로 설치되어, 연소열 누적이 용이하도록, 쉬라우드(149) 내측면과 노즐부(130) 측면 사이의 단면적이 축소된 간극 부분이 상기 자기발화부(151)를 형성하는 것을 특징으로 하는 기체 연료의 완전 연소 장치The method of claim 6,
The nozzle unit 130 is installed in a structure that maintains a predetermined gap with the shroud 149 surrounding the side surface of the nozzle unit 130 so that the gap between the inner surface of the shroud 149 and the side surface of the nozzle unit 130 Characterized in that a gap portion having a reduced cross-sectional area forms the self-igniting portion (151) 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
상기 연료노즐(134)은 노즐부(130) 내에서 후방 및 경사방향으로 길게 형성되어, 노즐출구에서 후방으로 분출된 기체 연료(F)가 연소실(150) 내 공기(A)와 충돌하여 전방으로 역류 및 회전하는 형태의 와류를 형성하도록 된 것을 특징으로 하는 기체 연료의 완전 연소 장치The method according to claim 1 or 4,
The fuel nozzle 134 is formed to be long in the rear and oblique directions in the nozzle unit 130 so that the gaseous fuel F ejected rearward from the nozzle outlet collides with the air A in the combustion chamber 150, So as to form a reverse flow and a rotating vortex. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
상기 연료노즐(134)은 노즐출구가 공기통로부(140)의 연소실(150) 내 공기분출구(145a)를 향하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 기체 연료의 완전 연소 장치The method according to claim 1 or 4,
Wherein the fuel nozzle (134) is formed such that the nozzle outlet is directed toward the air outlet (145a) in the combustion chamber (150) of the air passage part (140) 청구항 1에 있어서,
상기 공기통로부(140)는,
상기 연료공급관(110) 및 예열기(120), 연소실(150), 노즐부(130)를 둘러싸도록 설치되는 하우징(141)을 설치하고,
상기 하우징(141)의 내부에 공기주입구(142)로 유입된 공기(A)를 통과시켜 예열기(120)에 의해 1차 예열되도록 하는 공기유입부(143)와, 상기 공기유입부(143)를 통과한 공기(A)를 연소실(150) 및 노즐부(130) 주변으로 통과시켜 예열후 최종 연료실(133)로 공급하는 공기유로(148)를 형성하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기체 연료의 완전 연소 장치The method according to claim 1,
The air passage portion 140 includes:
A housing 141 installed to surround the fuel supply pipe 110 and the preheater 120, the combustion chamber 150, and the nozzle unit 130 is installed,
An air inlet 143 for passing air introduced into the air inlet 142 into the housing 141 and preheating the air A by a preheater 120; And an air passage (148) for passing the passed air (A) through the vicinity of the combustion chamber (150) and the nozzle part (130) and supplying it to the final fuel chamber (133) after preheating. Combustion device 청구항 10에 있어서,
상기 공기유로(148)는 하우징(141)의 내부에서 공기유입부(143) 전방으로 중간삽입관(144)과 내부관(145)을 이중관 구조로 설치함으로써 연소실(150) 및 노즐부(130) 주변에 안팎의 이중으로 중첩된 유로 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 기체 연료의 완전 연소 장치The method of claim 10,
The air passage 148 is formed in the inside of the housing 141 with the intermediate insertion pipe 144 and the internal pipe 145 in a double pipe structure in front of the air inlet 143 to form the combustion chamber 150 and the nozzle unit 130, Wherein the gas-fuel mixture is formed into a double-layered flow path structure in and around the periphery thereof. 청구항 11에 있어서,
상기 하우징(141)의 전단부와 내부관(145)의 전단부 사이가 밀폐부재(146a)에 의해 밀폐되고, 상기 중간삽입관(144)의 후단부와 내부관(145)의 후단부 사이가 밀폐부재(146b)에 의해 밀폐되어, 상기 하우징(141)과 중간삽입관(144) 사이의 제1공기유로(148a)와 상기 중간삽입관(144)과 내부관(145) 사이의 제2공기유로(148b)가 하나의 유로로 연결된 공기유로(148)를 형성하고,
상기 내부관(145)에 제2공기유로(148b)에서 연소실(150)로 공기(A)를 분출하기 위한 공기분출구(145a)가 형성되는 것을 특징으로 하는 기체 연료의 완전 연소 장치The method of claim 11,
A gap between the rear end of the intermediate insertion tube 144 and the rear end of the inner tube 145 is sealed by the sealing member 146a between the front end of the housing 141 and the front end of the inner tube 145, The first air passage 148a between the housing 141 and the intermediate insertion tube 144 and the second air passage 148b between the intermediate insertion tube 144 and the inner tube 145 are sealed by the sealing member 146b, The air flow path 148 is formed by the air flow path 148b connected by one flow path,
Characterized in that an internal air discharge port (145a) for discharging air (A) from the second air flow path (148b) to the combustion chamber (150) is formed in the internal pipe (145) 예열가스공급관 및 예열실을 통해 연소실로 예열가스를 공급하고, 연소실로 분출되는 예열가스를 점화기로 점화시켜, 예열가스의 연소열 및 예열실의 방출 열로 기체 연료 및 공기의 이동경로와 연소실을 예열하는 예열 단계와;
연료공급관 및 노즐부를 통해 연소실로 기체 연료를 공급하는 연료 공급 단계와;
공기통로부를 통해 연소실로 공기를 공급하는 공기 공급 단계와;
예열된 기체 연료와 공기가 연소실 내에 계속 공급되어 혼합되는 상태에서 연소실 내 온도가 혼합기의 자기발화 온도로 상승하여 혼합기의 자기발화 및 연소가 이루어지는 자기발화 및 연소 단계;
를 포함하되,
노즐부의 연료노즐로부터 기체 연료를 연소실의 공기유입방향에 대해 수직방향이나 역방향 또는 경사방향으로 분출시켜, 기체 연료가 연소실로 유입된 공기와 충돌하는 동시에 와류를 형성하도록 하고, 이 와류에 의해 연소실 내 기체 연료와 공기의 강제 혼합이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 기체 연료의 완전 연소 방법.The preheating gas is supplied to the combustion chamber through the preheating gas supply pipe and the preheating chamber and the preheated gas ejected to the combustion chamber is ignited by the igniter to preheat the combustion chamber and the moving path of the gaseous fuel and air through the combustion heat of the preheated gas and the discharge heat of the preheating chamber A preheating step;
A fuel supply step of supplying gaseous fuel to the combustion chamber through a fuel supply pipe and a nozzle part;
An air supply step of supplying air to the combustion chamber through the air passage part;
A self-ignition and combustion step in which the temperature in the combustion chamber rises to the self-ignition temperature of the mixer in a state where the preheated gaseous fuel and air are continuously supplied and mixed in the combustion chamber, thereby self-ignition and combustion of the mixer are performed;
, ≪ / RTI &
The gaseous fuel is jetted from the fuel nozzle of the nozzle unit in the direction perpendicular to the air inflow direction of the combustion chamber or in an oblique direction so that the gas fuel collides with the air introduced into the combustion chamber and forms a vortex, So that forced mixing of the gaseous fuel and the air is achieved. 청구항 13에 있어서,
상기 연료 공급 단계에서, 기체 연료가 예열실 및 예열가스공급관 내측의 연료공급관을 통해 공급되도록 하여 예열실의 방출 열에 의해 예열된 뒤 연소실로 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 기체 연료의 완전 연소 방법.14. The method of claim 13,
Wherein in the fuel supply step, the gaseous fuel is supplied through the fuel supply pipe inside the preheating chamber and the preheating gas supply pipe so as to be preheated by the discharge heat of the preheating chamber and then supplied to the combustion chamber. 청구항 13에 있어서,
상기 공기 공급 단계에서, 상기 공기통로부로 유입된 공기가 예열실 주변의 공기유입부를 통과하도록 하여 예열실의 방출 열에 의해 1차 예열 및 팽창이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 기체 연료의 완전 연소 방법.14. The method of claim 13,
Wherein in the air supply step, the air introduced into the air passage portion passes through the air inlet portion in the vicinity of the preheating chamber so that the primary preheating and expansion are performed by the discharge heat of the preheating chamber. 청구항 15에 있어서,
상기 공기유입부를 통과한 공기가 연소실 및 노즐부 주변의 공기유로를 통과하도록 하여, 연소실 내 혼합기의 자기발화 및 연소가 이루어지는 동안에는 연소실의 방출 열에 의해 예열된 뒤 연료실에 최종 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 기체 연료의 완전 연소 방법.16. The method of claim 15,
The air passing through the air inflow portion is passed through the air passage around the combustion chamber and the nozzle portion so that the air is preheated by the discharge heat of the combustion chamber during the self ignition and combustion of the mixture in the combustion chamber, Of total combustion of gaseous fuel. 청구항 13에 있어서,
상기 연료노즐은 노즐부 내에서 후방 및 경사방향으로 길게 형성하여, 노즐출구에서 후방으로 분출된 기체 연료가 연소실 내 공기와 충돌하여 전방으로 역류 및 회전하는 형태의 와류를 형성하도록 하는 것을 특징으로 하는 기체 연료의 완전 연소 방법.14. The method of claim 13,
Wherein the fuel nozzle is formed to be long in a rearward and an oblique direction in the nozzle portion so that the gaseous fuel injected rearward at the nozzle outlet collides with the air in the combustion chamber to form a vortex in the form of forward flow and reverse flow Complete combustion method of gaseous fuel.
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