KR101744771B1

KR101744771B1 - Oxygen-fuel, Inverse diffusion flame Burner

Info

Publication number: KR101744771B1
Application number: KR1020160052654A
Authority: KR
Inventors: 유인; 이성호
Original assignee: 주식회사 컴버스텍
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2016-04-29
Publication date: 2017-06-12
Also published as: KR20160130159A

Abstract

본 발명은 순산소 역확산 화염버너에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 복사에너지와 높은 열전달 효과 화염을 만들 수 있으며, 산소의 사용으로 연료비 절감 및 환경 친화적인 산소 역확산 화염, 충돌화염, 무화염 형성 버너를 1개의 버너를 통해 동시에 제공할 수 있도록 한 순산소 역확산 화염버너에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 몸체부와, 상기 몸체부에 설치되어 연료를 공급하는 연료공급부와, 상기 몸체부에 설치되어 산소를 공급하는 산소공급부와, 상기 몸체부의 일측부에 결합 고정되는 연소블럭을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a pure oxygen backfire flame burner, and more particularly, to a fuel burner that can produce a high radiation energy and a high heat transfer effect flame. The use of oxygen reduces fuel cost and environmentally friendly oxygen despreading flame, Forming flame burner to be supplied simultaneously through a single burner.
According to an aspect of the present invention, there is provided a fuel supply system including a body, a fuel supply unit for supplying fuel to the body, an oxygen supply unit for supplying oxygen to the body, And a combustion block which is provided in the combustion chamber.

Description

(Oxygen-fuel, Inverse diffusion flame Burner)

본 발명은 순산소 역확산 화염버너에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 복사에너지와 높은 열전달 효과 화염을 만들 수 있으며, 산소의 사용으로 연료비 절감 및 환경 친화적인 산소 역확산 화염, 충돌화염, 무화염 형성 버너를 1개의 버너를 통해 동시에 제공할 수 있도록 한 순산소 역확산 화염버너에 관한 것이다.The present invention relates to a pure oxygen backfire flame burner, and more particularly, to a fuel burner that can produce a high radiation energy and a high heat transfer effect flame. The use of oxygen reduces fuel cost and environmentally friendly oxygen despreading flame, Forming flame burner to be supplied simultaneously through a single burner.

일반적으로, 제철소의 가열로(Furnace)와 쓰레기 처리장의 소각 및 일반 가정이나 산업현장에 사용되는 보일러에는 버너가 설치되며, 버너에서 분사되는 공기의 산소와 함께 연료가 연소하면서 발생하는 고온의 열을 이용하여 가열로에서는 강을 가열하고, 소각로에서는 쓰레기를 소각하며, 보일러에서는 물을 끓인다.Generally, a burner is installed in a boiler used in a furnace and a waste disposal plant in a steel mill or in a household or an industrial field, and the oxygen of the air injected from the burner and the heat generated by the combustion of the fuel It uses the heating furnace to heat the steel, the incinerator to incinerate the waste, and the boiler to boil the water.

도 1은 종래의 화염버너를 보인 것으로, 종래의 산업용 버너는 연료와 공기를 혼합하여 사용한 확산화염 방식을 갖는다.FIG. 1 shows a conventional flame burner. Conventional industrial burners have a diffusion flame system using a mixture of fuel and air.

여기서, 확산화염 방식의 버너(1)는 이중관의 형태를 가지며, 그 중심에 위치한 내관은 연료를 분사하는 연료관(3)이고, 외관은 공기를 분사하는 공기관(5)이다.Here, the diffusion flame type burner 1 has the form of a double pipe, the inner pipe located at the center of the burner 1 is a fuel pipe 3 for injecting fuel, and the outer pipe is an air pipe 5 for injecting air.

이와 같이, 버너(1)의 선단부에 화염(7)이 점화되면, 연료가 공기 중에 포함된 산소와 함께 연소하면서 고열을 발생한다.As described above, when the flame 7 is ignited on the tip end portion of the burner 1, the fuel burns together with the oxygen contained in the air and generates high heat.

그러나, 이러한 확산화염 방식의 버너는 많은 양의 오염물질 및 녹스(NOx)가스를 배출하여 대기를 오염시키는 문제점이 있으며, 다량의 연료를 사용하기 때문에 경제적으로 많은 부담이 따르고, 고온과 높은 복사에너지를 방출하는데 한계가 있어 열효율이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.However, such a diffusion flame type burner has a problem of polluting the atmosphere by discharging a large amount of pollutants and NOx gas, and it is economically burdened because a large amount of fuel is used, and a high temperature and high radiation energy And there is a problem that the thermal efficiency is lowered.

미국 특허공보 제5858302호 (1999.01.12)U.S. Patent No. 5,858,302 (Jan. 12, 1999)

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 높은 복사에너지를 만들 수 있고, 산소의 사용으로 연료비 절감 및 환경 친화적인 산소 역확산 화염, 충돌화염, 무화염 형성 버너를 1개의 버너를 통해 동시에 제공할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to overcome the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a burner that can generate high radiation energy, reduce fuel cost by using oxygen, and burn environmentally friendly oxygen despreading flame, So that it can be provided at the same time.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 몸체부와, 상기 몸체부에 설치되어 연료를 공급하는 연료공급부와, 상기 몸체부에 설치되어 산소를 공급하는 산소공급부와, 상기 몸체부의 일측부에 결합 고정되는 연소블럭을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a fuel supply system including a body, a fuel supply unit for supplying fuel to the body, an oxygen supply unit for supplying oxygen to the body, And a combustion block which is provided in the combustion chamber.

여기서, 상기 몸체부는 일측이 원통 형상으로 형성되어 일측부에는 제1플랜지가 형성되고, 타측부에는 커버부재가 결합 고정된 제1몸체가 구비되고, 상기 제1몸체의 내측에는 커버관이 구비된 것을 특징으로 한다.Here, the body portion may have a cylindrical shape at one side, a first flange formed at one side, a first body having a cover member coupled to the other side thereof, and a cover tube disposed at an inner side of the first body .

그리고, 상기 연료공급부는 일측은 몸체부의 제1몸체 내측에 원주 방향으로 위치되어 커버부재에 결합 고정되고, 타측부는 커버부재가 구비된 제1몸체의 타측으로 돌출되게 결합 고정되는 제1관이 구비되고, 상기 제1관과 연통되게 커버부재의 외측에 결합 고정되는 연료공급관이 구비되며, 상기 연료공급관의 내측과 연통되게 제1연료주입구가 구비된 것을 특징으로 한다.One end of the fuel supply unit is connected to the cover member in a circumferential direction on the inner side of the first body of the body unit and the other end of the fuel supply unit is coupled to the other side of the first body with the cover member. A fuel supply pipe connected to the outside of the cover member so as to communicate with the first pipe, and a first fuel injection port communicating with the inside of the fuel supply pipe.

또한, 상기 산소공급부는 연료공급부의 제1관과 연료공급관의 내측에 설치되는 제2관이 구비되고, 상기 제2관의 일측부에 결합 고정되되, 일측부가 연료공급관의 외측으로 돌출되게 설치되는 제1산소주입구가 구비되고, 상기 몸체부의 제1몸체 외측부에는 내측과 연통되게 제2산소주입구가 형성된 것을 특징으로 한다.The oxygen supply unit may include a first pipe of the fuel supply unit and a second pipe installed inside the fuel supply pipe. The oxygen supply unit may be coupled to one side of the second pipe, and one side of the oxygen supply unit may protrude to the outside of the fuel supply pipe A first oxygen inlet is provided and a second oxygen inlet is formed in the outer side of the first body of the body so as to communicate with the inside.

그리고, 상기 연소블럭은 일측부에 몸체부의 제1몸체에 형성된 제1플랜지에 대응되는 제2플랜지가 형성되고, 중앙부에는 연료공급부의 제1관이 결합되는 제1중앙관통공이 형성되며, 제1중앙관통공의 외측부에는 제1몸체의 내측과 연통되게 제1측부관통공이 형성된 것을 특징으로 한다.The combustion block has a first flange formed on one side of the body and a first flange corresponding to the first flange formed on the first body of the body, a first central through hole through which the first pipe of the fuel supply unit is coupled, And a first side through hole is formed in the outer side of the center pipe through hole so as to communicate with the inside of the first body.

한편, 로의 벽면에 장착되되, 중앙에 산소공급부가 전후방으로 관통 형성되며, 이 산소공급부를 에워싸는 연료공급부의 2중관 형태의 관이 전후 방향으로 형성되는 연소블럭과, 상기 산소공급부는 연소블럭의 내부에 장착되어 버너불럭의 전방으로 1차산소를 분사하는 산소공급노즐과, 상기 연료공급부는 연소블럭의 전방으로 연료를 공급하는 연료공급노즐과, 상기 제1산소공급노즐이 설치된 연소블럭의 외측에 설치되어 연소블럭의 전방 중심을 향하도록 경사지게 2차 산소를 분사하는 산소분사노즐을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.A combustion block mounted on the wall surface of the furnace and having an oxygen supply portion formed at the center thereof in the front and rear direction and a double pipe type pipe of a fuel supply portion surrounding the oxygen supply portion is formed in the front and rear direction; A fuel supply nozzle for supplying fuel to the front of the combustion block, and a fuel supply nozzle for supplying fuel to the outside of the combustion block provided with the first oxygen supply nozzle And an oxygen injection nozzle for injecting secondary oxygen obliquely so as to face the front center of the combustion block.

여기서, 상기 산소분사노즐은 등간격으로 3개 또는 4개가 형성된 것을 특징으로 한다.Here, three or four oxygen injection nozzles are formed at regular intervals.

나아가, 상기 산소분사노즐은 로 방향을 향하도록 5°~35°로 경사지게 형성된 것을 특징으로 한다.Further, the oxygen injection nozzle is formed to be inclined at 5 ° to 35 ° toward the furnace direction.

아울러, 상기 산소공급노즐로 공급되는 1차 산소는 산소분사량의 30%~70%로 분사되고, 상기 산소분사노즐로 분사되는 2차 산소는 전체의 70%~30%로 분사되는 것을 특징으로 한다.In addition, the primary oxygen supplied to the oxygen supply nozzle is injected at 30% to 70% of the oxygen injection amount, and the secondary oxygen injected to the oxygen injection nozzle is injected at 70% to 30% of the total amount .

그리고, 상기 산소공급노즐로 공급되는 1차 산소를 전체 산소분사량의 0%~30%로 하고, 상기 산소분사노즐로 분사되는 2차 산소를 전체 산소분사량의 70%~100%로 하는 것을 특징으로 한다.The primary oxygen supplied to the oxygen supply nozzle is set to 0% to 30% of the total oxygen injection amount, and the secondary oxygen injected to the oxygen injection nozzle is set to 70% to 100% of the total oxygen injection amount do.

또한, 상기 산소분사노즐로 분사되는 2차 산소는 100~450m/s의 분사속도로 분사되는 것을 특징으로 하는 순산소 역확산 화염버너.Wherein the secondary oxygen injected into the oxygen injection nozzle is injected at an injection speed of 100 to 450 m / s.

이와 같이 구성된 본 발명은 높은 복사에너지를 만들 수 있고, 산소의 사용으로 연료비 절감 및 환경 친화적인 산소 역확산 화염, 충돌화염, 무화염 형성 버너를 1개의 버너를 통해 동시에 제공할 수 있도록 하는 효과가 있다.The present invention thus constituted has the effect of enabling high radiation energy to be produced and simultaneously using oxygen to reduce the fuel cost and environmentally friendly oxygen despreading flame, impact flame, and flame formation burner simultaneously through one burner have.

도 1은 종래 기술에 따른 화염버너를 보인 도면.
도 2는 본 발명에 따른 순산소 역확산 화염버너를 보인 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 순산소 역확산 화염버너를 보인 정면도.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 순산소 역확산 화염버너의 개념도.
도 5는 본 발명의 화염버너로부터 화염형성을 보인 개념도.
도 6은 본 발명에 따른 순산소 역확산 화염버너와 일반적인 화염버너의 화염길이 방향에 따른 복사열전달 변화량의 비교를 보인 그래프.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명에 따른 순산소 역확산 화염버너의 단면도 및 산소 분사방식에 의한 화염형성을 보인 개념도.
도 8은 본 발명에 따른 순산소 역확산 화염버너의 배기가스재순환 증가에 따른 질소산화물의 발생량을 보인 그래프.1 shows a prior art flame burner;
2 is a cross-sectional view showing a pure oxygen reverse diffusion flame burner according to the present invention.
3 is a front view showing a pure oxygen reverse diffusion flame burner according to the present invention.
4A to 4C are schematic diagrams of a pure oxygen reverse diffusion flame burner according to the present invention.
5 is a conceptual view showing flame formation from the flame burner of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing a comparison of the radiative heat transfer variation according to the flame length direction of a normal flame burner according to the present invention.
7A to 7D are cross-sectional views of a pure oxygen inversion flame burner according to the present invention and a conceptual view showing flame formation by an oxygen injection method.
8 is a graph showing the amount of nitrogen oxides generated according to an increase in exhaust gas recirculation of a pure oxygen inverse diffusion flame burner according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 순산소 역확산 화염버너에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a net oxygen despreading flame burner according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 순산소 역확산 화염버너를 보인 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 순산소 역확산 화염버너를 보인 정면도이고, 도 4a 내지 도 4 c는 본 발명에 따른 순산소 역확산 화염버너의 개념도이고이고, 도 5는 본 발명의 화염버너로부터 화염형성을 보인 개념도이다.2 is a cross-sectional view showing a pure oxygen inverse diffusion flame burner according to the present invention, FIG. 3 is a front view showing a pure oxygen reverse diffusion flame burner according to the present invention, FIGS. 4A to 4C are cross- FIG. 5 is a conceptual diagram showing flame formation from the flame burner of the present invention. FIG.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 순산소 역확산 화염버너(100)는 연료를 산소와 함께 연소시켜 화염을 발생시키는 순산소 역확산 화염버너에 있어서, 몸체부(110)와, 상기 몸체부(110)에 설치되어 연료를 공급하는 연료공급부(210)와, 상기 몸체부(110)에 설치되어 산소를 공급하는 산소공급부(310)와, 상기 몸체부(110)의 일측부에 설치되는 연소블럭(410)으로 구성된다.2 to 5, a pure oxygen reverse diffusion flame burner 100 according to the present invention is a pure oxygen reverse diffusion flame burner that burns fuel with oxygen to generate a flame, A fuel supply unit 210 installed in the body 110 to supply fuel and an oxygen supply unit 310 installed in the body 110 to supply oxygen to the body 110, And a combustion block 410 installed in the combustion chamber.

여기서, 상기 몸체부(110)는 원통 형상으로 형성되되, 일측부에는 외측으로 돌출되게 제1플랜지(114)가 형성되고, 제1플랜지(114)가 형성된 타측부는 볼트 등 고정수단에 의해 결합 고정되는 커버부재(120)가 마련된 제1몸체(112)가 구비된다.A first flange 114 is formed on one side of the body 110 so as to protrude outward and a second side of the body 110 on which the first flange 114 is formed is coupled with a bolt- A first body 112 provided with a cover member 120 to be fixed is provided.

그리고, 상기 연료공급부(210)는 몸체부(110)의 제1몸체(112) 내측에 일측부가 위치되어 커버부재(120)에 밀착시킨 후 고정수단에 의해 고정되고, 타측부는 커버부재(120)가 구비된 반대 방향의 제1몸체(112) 외측으로 돌출되게 설치되는 제1관(212)이 구비된다.The fuel supply unit 210 is disposed on the inner side of the first body 112 of the body 110 and is fixed to the cover member 120 by the fixing means and the other side thereof is fixed to the cover member 120 And a first tube 212 protruding outside the first body 112 in the opposite direction.

여기서, 상기 커버부재(120)의 외측부, 즉 제1관(212)이 고정된 타측부에는 제1관(212)과 연통되게 커버부재(120)에 볼트 등 고정수단에 의해 결합 고정되는 연료공급관(220)이 구비되며, 이 연료공급관(220)의 외측부에는 제1연료주입구(222)가 구비된다.The first pipe 212 is fixed to the outer surface of the cover member 120. The first pipe 212 is fixed to the cover member 120 by bolts or the like so as to communicate with the first pipe 212, And a first fuel injection port 222 is provided at an outer side of the fuel supply pipe 220.

따라서, 상기 제1연료주입구(222)를 통하여 연료가 주입하게 되면 연료공급관(220)의 내측으로 연료가 공급되고, 이 연료공급관(220)의 내측으로 주입된 연료는 제1관(212)을 통하여 연소실 방향으로 이동하여 분사되게 된다.Accordingly, when the fuel is injected through the first fuel injection port 222, the fuel is supplied to the inside of the fuel supply pipe 220, and the fuel injected into the fuel supply pipe 220 flows into the first pipe 212 So that it is sprayed in the direction of the combustion chamber.

나아가, 상기 제1관(212)을 감싸는 형상으로 외측에 위치되되, 제1몸체(112)의 내측에 위치되는 커버관(230)이 구비된다. Further, a cover tube 230 positioned on the outer side in the shape of wrapping the first tube 212 and positioned on the inner side of the first body 112 is provided.

또한, 상기 산소공급부(310)는 몸체부(110)의 커버부재(120)에 관통되게 설치되되, 제1관(212)과 연료공급관(220)의 내측에 위치되게 제2관(312)이 구비된다.The oxygen supply unit 310 is installed to penetrate the cover member 120 of the body 110 and includes a second pipe 312 positioned inside the first pipe 212 and the fuel supply pipe 220, Respectively.

여기서, 상기 제2관(312)의 일측부, 즉 연료공급관(220)의 내측에 위치한 방향의 끝단부에 일측부가 결합 고정되고, 타측부는 연료공급관(220)의 외측으로 돌출되게 마련된 제1산소주입구(314)가 구비된다.One side of the second pipe 312 is fixed to one end of the fuel supply pipe 220 in the direction of the fuel supply pipe 220 and the other end of the first pipe 312 is connected to the first end of the fuel supply pipe 220, An oxygen inlet 314 is provided.

따라서, 상기 제1산소주입구(314)를 통하여 산소를 공급하게 되면 이 공급되는 산소는 제2관(312)을 통하여 연소실로 공급되어 분사되게 된다.Accordingly, when oxygen is supplied through the first oxygen inlet 314, the supplied oxygen is supplied to the combustion chamber through the second pipe 312 and is injected.

나아가, 상기 몸체부(110)의 제1몸체(112) 외측부에는 내측과 연통되게 구비되어 산소를 제1몸체(112)의 내측으로 공급하는 제2산소주입구(320)가 구비된다.Further, a second oxygen inlet 320 is provided on the outer side of the first body 112 of the body 110 to communicate with the inside of the first body 112 to supply oxygen to the inside of the first body 112.

따라서, 상기 제2산소주입구(320)를 통하여 산소를 공급하게 되면 이 산소는 제1몸체(112)의 내측을 통하여 연소실로 이동하여 분사공급되게 된다.Accordingly, when oxygen is supplied through the second oxygen inlet 320, the oxygen moves to the combustion chamber through the inside of the first body 112 and is injected and supplied.

그리고, 상기 연소블럭(410)은 몸체부(110)의 제1몸체(112)에 형성된 제1플랜지(114)에 대응되게 형성되어 볼트 등 고정수단에 의해 제1몸체(112)의 제1플랜지(114)에 결합 고정되는 제2플랜지(412)가 형성된다.The combustion block 410 is formed to correspond to the first flange 114 formed on the first body 112 of the body 110 and is fixed to the first flange 114 of the first body 112 by a bolt- The second flange 412 is formed to be engaged with the second flange 114.

따라서, 상기 연소블럭(410)을 정비하고자 하는 경우에는 볼트 등 고정수단에 의해 제1,2플랜지(114)(412)를 서로 고정시키는 고정수단을 풀어주게 되면 용이하게 연소블럭(410)의 정비작업을 수행할 수 있게 된다.Accordingly, when the combustion block 410 is to be maintained, the fixing means for fixing the first and second flanges 114 and 412 to each other is released by a fixing means such as a bolt, So that the user can perform the operation.

여기서, 상기 연소블럭(410)은 중앙부에 제1몸체(112)의 내측과 연통되되, 연료공급부(210)의 제1관(212)이 결합되는 제1중앙관통공(416)이 형성되고, 이 제1중앙관통공(416)의 외측부에는 일정 간격이 유지되도록 배치되게 3개 또는 4개의 제1측부관통공(418)이 형성된다.The combustion block 410 has a first central passage hole 416 communicating with the inside of the first body 112 at a central portion thereof and coupled with the first pipe 212 of the fuel supply portion 210, Three or four first side through holes 418 are formed on the outer side of the first center pipe through hole 416 so as to be spaced apart from each other.

이때, 상기 제1측부관통공(418)은 제2플랜지(412)가 형성된 방향을 기준으로 하여 타측부가 중앙부를 향하도록 경사지게 형성된다.At this time, the first side through-hole 418 is formed to be inclined such that the other side portion faces the center portion with respect to the direction in which the second flange 412 is formed.

나아가, 상기 연소블럭(410)에 형성된 다수개의 제1측부관통공(418)에는 제1몸체(112)의 내측으로 공급된 산소를 연소실로 공급하는 제3관(420)이 결합 고정된다.Further, a third pipe 420 for supplying oxygen supplied to the inside of the first body 112 to the combustion chamber is fixedly coupled to the plurality of first side through holes 418 formed in the combustion block 410.

이때, 상기 제1측부관통공(418)은 연소실 방향으로 5°~35°로 경사지게 형성되고, 제1측부관통공(418)에 제3관(420)이 설치되게 된다.At this time, the first side through holes 418 are inclined at 5 ° to 35 ° toward the combustion chamber, and the third tube 420 is installed at the first side through hole 418.

따라서, 상기 제1몸체(112)의 내측으로 공급된 산소는 제3관(420)을 통하여 연소실로 분사 공급되게 된다.Therefore, the oxygen supplied to the inside of the first body 112 is injected into the combustion chamber through the third pipe 420.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 순산소 역확산 화염버너에 대한 작용관계를 설명하면 다음과 같다.The operation of the thus configured oxygen purge flame burner according to the present invention will be described below.

본 발명에 따른 순산소 역확산 화염버너(100)는 제1연료주입구(222)를 통하여 연료를 주입시키게 되면 이 주입되는 연료는 연료공급관(220)과 제1관(212)을 순차적으로 통과하여 연소실로 분사 공급되게 된다.When the fuel is injected through the first fuel injection port 222, the injected fuel passes through the fuel supply pipe 220 and the first pipe 212 in sequence And the mixture is injected into the combustion chamber.

이 상태에서 제1,2산소주입구(314)(320)를 통하여 산소를 주입시키게 되면 주입되는 산소, 즉 제1산소주입구(314)를 통하여 주입된 산소는 제2관(312)을 통하여 연소블럭(410)의 중앙부에서 연소실로 분사되고, 제2산소주입구(320)를 통하여 주입된 산소는 제1몸체(112)의 내측으로 공급된 후 제3관(420)을 통하여 연소블럭(410)의 가장자리부에서 비스듬하게 중앙부를 향하도록 연소실로 분사되게 된다.When the oxygen is injected through the first and second oxygen injection ports 314 and 320 in this state, oxygen injected through the first oxygen injection port 314 is injected through the second pipe 312, The oxygen injected through the second oxygen inlet 320 is supplied to the inside of the first body 112 and then supplied to the inside of the combustion block 410 through the third tube 420 And is injected into the combustion chamber so as to be directed obliquely from the edge portion toward the center portion.

이렇게, 상기 연료공급부(210)와 산소공급부(310)에서 각각 공급되는 연료 및 산소가 서로 반응하여 점화장치에 의해 연소실에서 점화가 이루어지게 된다.The fuel and the oxygen supplied from the fuel supply unit 210 and the oxygen supply unit 310 respectively react with each other and are ignited by the ignition device in the combustion chamber.

이와 같이 구성된 본 발명의 순산소 역확산 화염버너(100)는 제1,2산소주입구(314)(320)를 통하여 주입되어 연소실로 분사되는 산소분사량을 제1산소주입구(314)와 제2산소주입구(320)의 비율이 3:7~7:3으로 조절하여 분사함으로써, 복사열전달량을 최대화한다. The oxygen purge backflow flame burner 100 of the present invention having the above-described structure is injected through the first and second oxygen injection ports 314 and 320 to inject the oxygen injection amount injected into the combustion chamber into the first oxygen injection port 314 and the second oxygen The ratio of the injection port 320 is adjusted to 3: 7 to 7: 3, thereby maximizing the radiant heat transfer amount.

또한, 800℃~1000℃ 이하의 저온구간에서 상기 제1산소주입구(314)를 통하여 주입되어 연소실로 분사되는 산소의 분사량을 전체 산소량의 30%~70%로 증·감 조절함으로써, 화염의 직진성(운동성)을 증가시켜 충돌 효과 및 역확산 효과를 증가시킨다.In addition, the amount of oxygen injected through the first oxygen inlet 314 and injected into the combustion chamber in the low-temperature section of 800 ° C to 1000 ° C or less is increased or decreased from 30% to 70% of the total oxygen amount, (Motility) to increase impact and reverse diffusion effect.

한편, 상기 순산소 역확산 화염버너(100)는 사용온도가 1000℃ 이상의 고온구간에서 상기 제2산소주입구(320)를 통하여 주입되어 연소실로 분사되는 산소의 분사량을 70%~100%로 증·감 조절함으로써, 분사량에 따른 운동 모멘텀의 증가로 분사되는 연료와의 충돌시 EGR(Exhaust Gas Recirculation, 배기가스 재순환) 효과를 증가시켜 MILD COMBUSTION을 형성한다, 이를 통하여 연소장 내부를 주위온도 대비 200℃~300℃ 이하의 온도장을 형성하여 NOx의 발생을 급격하게 감소한다.The oxy-fuel despread flame burner 100 is injected through the second oxygen inlet 320 at a high temperature of 1000 ° C or higher to increase the amount of oxygen injected into the combustion chamber from 70% to 100% The exhaust gas recirculation (EGR) effect is increased to form a MILD COMBUSTION when a collision with the injected fuel occurs due to an increase in the momentum according to the injection quantity, A temperature field of up to 300 ° C is formed and the generation of NOx is abruptly reduced.

즉, 상기 제1산소주입구(314)를 통하여 연소실로 분사되는 산소의 분사량을 30%~70%로 증·감 및 제2산소주입구(320)를 통하여 연소실로 분사되는 산소의 분사량을 70%~30%로 증·감을 조절함으로써, 제2산소주입구(320)를 통하여 분사되는 산소가 일정 거리를 두고 연료와 일정거리에서 충돌을 하여 넓은 범위에서 연소 반응이 형성된다.That is, the amount of oxygen injected into the combustion chamber through the first oxygen inlet 314 is increased to 30% to 70%, and the amount of oxygen injected into the combustion chamber through the second oxygen inlet 320 is increased to 70% 30%, oxygen injected through the second oxygen injection port 320 collides with the fuel at a certain distance to form a combustion reaction over a wide range.

또한, 상기 제2산소주입구(320)를 통하여 연소실로 분사되는 산소는 다수개, 즉 3개 또는 4개로 이루어진 제3관(420)을 통하여 연소실로 빠른 속도로 분사되고, 연료가 중앙에서 분사되는 구성으로 인하여 이미 로내에 형성된 많은 량의 고온의 배기가스가 화염내부로 유입되게 된다.The oxygen injected into the combustion chamber through the second oxygen inlet 320 is injected at a high speed into the combustion chamber through a third pipe 420 composed of a plurality of three or four pipes, A large amount of exhaust gas at a high temperature already formed in the furnace is introduced into the flame.

이때, 유입된 배기가스는 내부재순환에 의하여 화염의 최고 온도를 낮추고 전체적으로 주위온도 대비 200℃~300℃ 높은 균일한 온도의 연소장을 형성하는 특성이 있게 되며, 화염은 육안으로 구별이 되지 않는 무화염이 형성되게 되고, 낮아진 최고 화염온도로 인하여 녹스 발생량은 급격히 감소하게 된다.At this time, the introduced exhaust gas has a characteristic of lowering the maximum temperature of the flame by internal recirculation and forming a burn-out field at a uniform temperature which is 200 ° C to 300 ° C higher than the ambient temperature as a whole, and the flame is a non- The flame is formed, and the knock generation amount is rapidly reduced due to the lowered maximum flame temperature.

이와 같이 본 발명에 따른 순산소 역확산 화염버너(100)는 중앙부에서 연료공급부(210)를 통하여 연료가 공급분사됨과 동시에 제1산소주입구(314)를 통하여 주입된 산소가 연소블럭(410)의 중앙부에서 분사되는 상태에서 제2산소주입구(320)를 통하여 주입되어 연소실로 분사될 때 연소블럭(410)의 중앙부에서 분사되는 연료 및 산소를 감싸는 형태로 분사되기 때문에 연료확산방향이 산화제인 산소의 안쪽으로 확산되는 역확산화염 형태의 연소화염을 가지게 된다.As described above, the oxy-fuel despersion flame burner 100 according to the present invention is configured such that oxygen is injected through the fuel supply unit 210 at the central portion and oxygen injected through the first oxygen inlet 314 is injected into the combustion block 410 When the fuel is injected through the second oxygen injection port 320 and injected into the combustion chamber in a state of being injected from the central portion, the fuel is injected in a form to surround the fuel and oxygen injected from the central portion of the combustion block 410, It has a flame in the form of a despread flame spreading inward.

도 6은 본 발명에 따른 순산소 역확산 화염버너와 일반적인 화염버너의 화염길이 방향에 따른 복사열전달 변화량의 비교를 보인 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing a comparison of the amount of radiant heat transfer according to the flame length direction of a normal flame burner according to the present invention.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 순산소 역확산 화염버너(100)는 일반적인 화염버너와 비교하여 역확산화염 형태의 연소화염을 형성하는 위치에서 높은 복사열전달량을 갖게 된다.As shown in the figure, the pure oxygen reverse diffusion flame burner 100 according to the present invention has a high radiation heat transfer amount at a position where a flame is formed in an inverse diffusion flame form as compared with a general flame burner.

도 7a는 본 발명에 따른 순산소 역확산 화염버너의 단면도 및 산소 분사방식에 의한 화염형성을 보인 개념도이다.FIG. 7A is a conceptual diagram showing a cross-sectional view of a pure oxygen inverse diffusion flame burner according to the present invention and a flame formation by an oxygen injection method. FIG.

도 7a에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 순산소 역확산 화염버너(1000)의 몸체부(1100)는 탱크 형상으로 형성되어 내측에 산소분배실(1114)이 형성된 제2몸체(1112)가 구비된다.As shown in FIG. 7A, the body portion 1100 of the PTSO burner 1000 according to the present invention includes a second body 1112 formed in a tank shape and having an oxygen distribution chamber 1114 formed therein. do.

그리고, 상기 연료공급부(1210)는 몸체부(1110)의 제2몸체(1112)의 중앙을 관통하여 양측부가 외측으로 돌출되게 설치되는 연료공급노즐(1212)이 구비된다.The fuel supply unit 1210 includes a fuel supply nozzle 1212 through which the center of the second body 1112 of the body 1110 is protruded outward.

여기서, 상기 연료공급노즐(1212)은 일측 끝단부가 밀폐되고, 이 밀폐된 연료공급노즐(1212)의 방향 측면에는 연료주입구(1214)가 형성된다.Here, the fuel supply nozzle 1212 is hermetically sealed at one end, and a fuel injection port 1214 is formed in a side surface of the sealed fuel supply nozzle 1212.

또한, 상기 산소공급부(1310)는 연료공급부(1210)의 연료공급노즐(1212)의 내측에 위치되게 설치되에 1차 산소를 공급하는 산소공급노즐(1312)이 구비된다.The oxygen supply unit 1310 is disposed inside the fuel supply nozzle 1212 of the fuel supply unit 1210 and is provided with an oxygen supply nozzle 1312 for supplying primary oxygen.

여기서, 상기 산소공급노즐(1312)은 연료공급노즐(1212)의 직경보다 작게 형성되어 산소공급노즐(1312)과 연료공급노즐(1212)의 사이에 연료가 이동 가능하도록 공간이 형성된다.Here, the oxygen supply nozzle 1312 is formed to be smaller than the diameter of the fuel supply nozzle 1212, and a space is formed between the oxygen supply nozzle 1312 and the fuel supply nozzle 1212 so that the fuel can move.

나아가, 상기 몸체부(1110)의 제2몸체(1112)의 외주면에는 산소분배실(1114)과 연통되는 제3산소주입구(1314)가 형성된다.A third oxygen inlet 1314 communicating with the oxygen distribution chamber 1114 is formed on the outer surface of the second body 1112 of the body portion 1110.

따라서, 상기 제3산소주입구(1314)를 통하여 제2몸체(1112)의 내측 산소분배실(1114)로 산소가 공급되게 된다.Accordingly, oxygen is supplied to the inner oxygen distribution chamber 1114 of the second body 1112 through the third oxygen inlet 1314.

그리고, 상기 연소블럭(1410)은 몸체부(1110)의 제2몸체(1112) 일측부에 볼트 등 고정수단에 의해 결합 고정된다.The combustion block 1410 is fixed to one side of the second body 1112 of the body part 1110 by a bolt or the like fixing means.

여기서, 상기 연소블럭(1410)의 중앙부에는 연료공급부(1210)의 연료공급노즐(1212)이 관통되게 결합 고정되는 제2중앙부관통공(1412)이 형성된다.A second central through hole 1412 is formed at a central portion of the combustion block 1410 to connect the fuel supply nozzle 1212 of the fuel supply unit 1210 to the fuel supply nozzle 1212.

나아가, 상기 제2중앙부관통공(1412)이 형성된 연소블럭(1410)의 외측에 위치되게 형성되되, 제2몸체(1112)의 산소분배실(1114)과 연통되게 형성되는 제2측부관통공(1414)이 형성된다.A second side through hole (not shown) formed to be positioned outside the combustion block 1410 in which the second center through hole 1412 is formed and communicated with the oxygen distribution chamber 1114 of the second body 1112, 1414 are formed.

이때, 상기 제2측부관통공(1414)은 등간격으로 3개 또는 4개가 형성되고, 제2몸체(1112)에 결합 고정된 방향의 타측면 중앙을 향하도록 3°~35°로 경사지게 형성된다.At this time, three or four second side through holes 1414 are formed at regular intervals and inclined at 3 ° to 35 ° toward the center of the other side in a direction fixed to the second body 1112 .

아울러, 상기 연소블럭(1410)에 형성된 제2측부관통공(1414)에는 제2몸체(1112)의 산소분배실(1114)로 공급된 공기를 연소실로 2차 산소를 분사배출시키는 산소분사노즐(1416)이 구비된다.The second side through hole 1414 formed in the combustion block 1410 is connected to an oxygen injection nozzle for injecting and discharging secondary oxygen into the combustion chamber through the air supplied to the oxygen distribution chamber 1114 of the second body 1112 1416).

따라서, 상기 제2몸체(1112)의 산소분배실(1114)로 공급된 산소는 산소분사노즐(1416)을 통하여 연소실로 분사 배출되게 된다.Accordingly, the oxygen supplied to the oxygen distribution chamber 1114 of the second body 1112 is injected and discharged to the combustion chamber through the oxygen injection nozzle 1416.

도 7b에 도시된 바와 같이 상기 연료공급노즐(1212)을 통하여 연료가 공급되어 분사되고, 산소공급노즐(1312) 및 제2산소주입구(1314)를 통하여 산소가 공급되어 산소공급노즐(1312) 및 산소분사노즐(1416)을 통하여 분사되는 1,2차 산소와 서로 반응하여 점화장치에 의해 연소실에서 점화가 이루어지게 된다.Fuel is supplied and injected through the fuel supply nozzle 1212 as shown in FIG. 7B, and oxygen is supplied through the oxygen supply nozzle 1312 and the second oxygen injection port 1314 to supply the oxygen supply nozzle 1312 and And is ignited in the combustion chamber by the ignition device in reaction with the primary and secondary oxygen injected through the oxygen injection nozzle 1416. [

이와 같이 연료공급노즐(1212)을 통하여 공급되는 연료와 산소공급노즐(1312) 및 산소분사노즐(1416)을 통하여 분사되는 산소가 점화장치에 의해 점화가 이루어지게 된다.Thus, the fuel supplied through the fuel supply nozzle 1212 and the oxygen injected through the oxygen supply nozzle 1312 and the oxygen injection nozzle 1416 are ignited by the ignition device.

이러한 작용관계는 전자에서와 동일한 방법에 의해 이루어지는 것으로, 이에 대한 작용관계는 생략한다.Such a working relationship is made by the same method as in the former, and the operation relation therebetween is omitted.

도 7c는 상기 연료공급노즐(1212)과 산소공급노즐(1312)을 통하여 공급되는 연료와 산소에 의해 화염이 형성되는 것으로, 저온구간, 즉 약 800-900℃ 구간에서 연료공급노즐(1212)과 산소공급노즐(1312)을 통하여 공급되는 연료 및 산소에 의해 화염이 형성된다.7C is a view showing a state in which a fuel is supplied from the fuel supply nozzle 1212 and the oxygen supply nozzle 1312 in the low temperature section, The flame is formed by the fuel and oxygen supplied through the oxygen supply nozzle 1312.

여기서, 상기 산소공급노즐(1312)을 통하여 공급되는 산소는 0%-100%의 범위에서 분사되며 분사량에 따라 직진성(운동성)이 증가되어 연소실 내부에 쌓여있는 물질들이나 분진 등을 녹이게 된다.Here, the oxygen supplied through the oxygen supply nozzle 1312 is injected in a range of 0% -100%, and the straightness (mobility) is increased according to the injection amount, so that the materials and dust accumulated in the combustion chamber are melted.

이때, 상기 연료공급노즐(1212)과 산소공급노즐(1312)을 통하여 공급되는 연료와 산소에 의하여 형성되는 화염은 연소실의 승온 효과와 NOx 저감 효과에 영향을 미치지 않게 된다.At this time, the flame formed by the fuel and oxygen supplied through the fuel supply nozzle 1212 and the oxygen supply nozzle 1312 does not affect the heating effect of the combustion chamber and the NOx reduction effect.

도 7d는 상기 연료공급노즐(1212)과 산소분사노즐(1416)을 통하여 분사되는 연료와 산소에 의해 화염이 형성되는 것으로, 고온구간, 즉 약 1000℃ 이상에서 0%-100%의 범위로 분사되며 분사량에 따라 운동량의 증가로 연료와의 충돌시 배기가스재순환 효과가 증가되게 된다.7D is a view showing a state in which a flame is formed by the fuel and oxygen injected through the fuel supply nozzle 1212 and the oxygen injection nozzle 1416 and is injected in a range of 0% -100% And the effect of the recirculation of the exhaust gas upon the collision with the fuel is increased due to the increase of the momentum according to the injection amount.

이렇게, 상기 배기가스 재순환 효과의 증가로 인하여 연소실 내부는 1000℃ 이하의 온도를 형성하고 NOx의 발생은 급격히 감소되게 된다.Thus, due to the increase of the exhaust gas recirculation effect, the inside of the combustion chamber forms a temperature of 1000 ° C or lower, and the generation of NOx is drastically reduced.

이때, 상기 산소분사노즐을 통하여 분사되는 2차 산소를 분사 공급하는 분사속도를 100~450m/s의 고속으로 분사함으로써, EGR(배기가스 재순환) 효과를 증가시켜 주위온도 대비 200℃~300℃ 이하의 균일한 온도장을 형성하여 NOx의 배출량을 급격하게 감소시킬 수 있게 된다.At this time, the EGR (exhaust gas recirculation) effect is increased by injecting the injection speed for injecting and supplying the secondary oxygen injected through the oxygen injection nozzle at a high speed of 100 to 450 m / s, So that the NOx emission amount can be drastically reduced.

도 8은 본 발명에 따른 순산소 역확산 화염버너의 배기가스재순환 증가에 따른 질소산화물의 발생량을 보인 그래프이다.FIG. 8 is a graph showing the amount of nitrogen oxides generated as the exhaust gas recirculation increases in the oxygen-deficient flame burner according to the present invention.

이에 도시된 바와 같이 배기가스재순환에 따라 질소산화물은 비례하여 결국 배기가스재순환이 증가하면 연소장내 1000℃ 이하의 균일한 온도장이 형성되어 질소산화물 배출은 급격하게 감소하게 된다.As shown in the figure, the nitrogen oxide is proportional to the exhaust gas recirculation, so that if the exhaust gas recirculation increases, a uniform temperature field of 1000 캜 or less is formed in the combustion field, and the nitrogen oxide emission is drastically reduced.

상기에서는 본 발명에 따른 순산소 역확산 화염버너에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the embodiments, but may be variously modified within the scope of the claims, the description of the invention, And this also belongs to the scope of the present invention.

100 : 화염버너 110 : 몸체부
112 : 제1몸체 114 : 제1플랜지
120 : 커버부재 210 : 연료공급부
212 : 제1관 220 : 연료공급관
222 : 제1연료주입구 230 : 커버관
310 : 산소공급부 312 : 제2관
314 : 제1산소주입구 320 : 제2산소주입구
410 : 연소블럭 412 : 제2플랜지
416 : 제1중앙관통공 418 : 제1측부관통공
420 : 제3관 1000 : 화염버너
1110 : 몸채부 1112 : 제2몸체
1114 : 산소분배실 1210 : 연료공급부
1212 : 연료공급노즐 1214 : 제2연료주입구
1310 : 산소공급부 1312 : 산소공급노즐
1314: 제3산소주입구 1410 : 연소블럭
1412 : 제2중앙관통공 1414 : 제2측부관통공
1416 : 산소분사노즐100: Flame burner 110: Body part
112: first body 114: first flange
120: cover member 210: fuel supply unit
212: first pipe 220: fuel supply pipe
222: first fuel inlet 230: cover tube
310: oxygen supply unit 312:
314: first oxygen inlet port 320: second oxygen inlet port
410: combustion block 412: second flange
416: first central pipe passage 418: first side through hole
420: Third tube 1000: Flame burner
1110: body portion 1112: second body
1114: Oxygen distribution chamber 1210: Fuel supply part
1212: Fuel supply nozzle 1214: Second fuel inlet
1310: oxygen supply unit 1312: oxygen supply nozzle
1314: Third oxygen inlet port 1410: Combustion block
1412: second center pipe passage 1414: second side through hole
1416: Oxygen injection nozzle

Claims

A first body formed in a cylindrical shape and having a cover tube on the inside thereof, a first flange formed on one side thereof, and a cover member coupled and fixed to the other side thereof,
A first tube having one side fixedly coupled to the cover member so as to be located inside the cover tube of the first body and the other side projecting and fixed to the other side of the first body having the cover member, And a fuel supply pipe connected to the inside of the fuel supply pipe and provided with a first fuel injection port to supply fuel,
A first pipe and a second pipe installed inside the fuel pipe; a first oxygen inlet provided at one side of the second pipe so as to be protruded to the outside of the fuel pipe; A second oxygen inlet formed in the outer side of the first body to communicate with the inside of the first body,
A first central through hole to which the first pipe is coupled is formed at a central portion thereof, and a second central through hole is formed at a central portion of the second flange to be coupled to a first flange formed on the first body, And a combustion block having three or four first side through holes formed at equal intervals so as to communicate with the inside of the first body,
Wherein the first side through hole is formed to be inclined at 5 DEG to 35 DEG toward the combustion chamber, and a third pipe is provided at the first side through hole.

delete

A combustion block mounted on a wall surface of the furnace,
A fuel supply nozzle provided inside the combustion block for supplying fuel to the front of the combustion block,
An oxygen supply nozzle provided inside the fuel supply nozzle for injecting primary oxygen forward of the combustion block,
And an oxygen injection nozzle installed at an outer side of the combustion block provided with the oxygen supply nozzle so as to be inclined at 3 ° to 35 ° so as to face three or four directions at regular intervals,
The primary oxygen supplied from the oxygen supply nozzle is injected in a range of 0% -100% to dissolve the substance or dust accumulated in the combustion chamber,
The secondary oxygen injected from the oxygen injection nozzle is injected at an injection rate of 100 to 450 m / s in a range of 0% -100% to increase the exhaust gas recirculation effect to form a uniform temperature field, thereby reducing the amount of nitrogen oxides Wherein said at least one burner comprises a plurality of burners.

delete