KR101764860B1 - 고압로용 점화장치 - Google Patents

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KR101764860B1
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high pressure
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이대훈
송영훈
김관태
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한국기계연구원
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    • F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
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Abstract

본 발명의 목적은 연료와 산화제(공기 또는 산소)를 별도로 공급하지 않고 고압로 내부에서 가연성 기체의 점화를 원활하게 수행하는 고압로용 점화장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 고압로용 점화장치는, 금속 입자가 부유하고 가연성 가스를 내장하며 설정된 내부 압력을 가지는 고압로, 및 상기 고압로의 일측 설치구에 설치되어 고전압 플라즈마 방전으로 고온의 아크를 발생시켜 상기 고압로의 내부로 토출하며, 토출되는 아크 제트의 주위로 쉴드 가스를 분사하여 상기 아크 제트를 전방으로 더 밀어 내는 점화기를 포함한다.

Description

고압로용 점화장치 {IGNITION DEVICE FOR HIGH PRESSURE FURNACE}
본 발명은 고압로용 점화장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부유하는 금속 입자들로 인하여 내부에서 점화가 용이하지 않은 고압로에 적용되는 고압로용 점화장치에 관한 것이다.
알려진 바에 따르면, 가연성 가스의 점화 및 연소에 대한 가연범위는 온도와 압력에 따라 변화하게 된다.
예를 들면, 제철 산업에서 수소비중이 많은 소결가스가 발견되고 있다. 일례로써, 소결가스는 수소 함량을 30~40%로 포함할 수 있다. 이러한 소결가스는 성분에 따라 압력 조건과 발열량 등의 문제와 함께 많은 양의 부유성 금속 입자들을 가진다. 따라서 소결가스의 점화가 용이하지 않다.
따라서 종래의 고압로에는 점화장치가 구비되고, 이 점화장치는 별도로 공급되는 연료와 공기를 이용하여 점화 불꽃(pilot flame)을 형성하여 소결가스를 점화시킨다.
고압로 내부에 점화 불꽃을 형성하기 위하여 연료와 공기를 공급하는 장치 및 점화장치는 고압로 및 주변 설비를 복잡하게 한다. 또한 점화장치가 고압로 내부에 노출되므로 부유하는 금속 입자에 의하여 점화장치가 삭마(削磨)된다.
또한 점화장치가 고압로 내부에 단순히 설치되므로 점화장치에서 형성되는 점화 불꽃의 길이가 짧아진다. 이로 인하여 고압로 내부의 소결가스에 대한 점화 성능이 낮아진다.
본 발명의 목적은 연료와 산화제(예, 공기 또는 산소)를 별도로 공급하지 않고, 고압로 내부에서 가연성 기체의 점화를 원활하게 수행하는 고압로용 점화장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 연료와 산화제(예, 공기 또는 산소)를 미량 공급하여 고압로 내부에서 아크 제트에 추가 화염을 형성하므로 아크 제트와 추가 화염에 의한 추가적인 점화를 수행하는 고압로용 점화장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고압로용 점화장치는, 금속 입자가 부유하고 가연성 가스를 내장하며 설정된 내부 압력을 가지는 고압로, 및 상기 고압로의 일측 설치구에 설치되어 고전압 플라즈마 방전으로 고온의 아크를 발생시켜 상기 고압로의 내부로 토출하며, 토출되는 아크 제트의 주위로 쉴드 가스를 분사하여 상기 아크 제트를 전방으로 더 밀어 내는 점화기를 포함한다.
상기 고압로는 2 내지 5bar의 내부 압력으로 운전될 수 있다.
상기 설치구는 상기 고압로의 외부로 돌출되고, 상기 점화기는 상기 설치구 내에 설치되며, 상기 고압로의 내부로 인입되어 점화하고, 점화 후 상기 고압로의 외부로 후퇴할 수 있다.
상기 점화기는 일측에 반대측으로 가면서 점진적으로 좁아지고 단부에 토출구를 가지는 내부 통로를 형성하고, 전기적으로 접지되며, 방전기체를 유입하는 하우징, 절연부재를 개재하여 상기 하우징과 전기적으로 절연되며, 상기 내부 통로에 설치되어 상기 하우징의 내주면과의 사이에 방전갭을 형성하고 구동 전압이 인가되는 전극, 및 상기 토출구의 외측에 구비되어 상기 토출구 주위에 쉴드 가스를 분사하는 노즐을 포함할 수 있다.
상기 전극은 상기 내부 통로에 대응하도록 일측에 반대측으로 가면서 점진적으로 가늘어지고 상기 토출구를 향하는 단부를 가 지며, 상기 하우징의 내주면과 상기 전극의 외주면은 서로의 사이에 간격을 형성하며, 상기 방전갭 이후 상기 간격은 점진적으로 넓어질 수 있다.
상기 하우징은 상기 방전갭의 전방에서 상기 방전기체를 유입하는 유입구를 복수로 구비하여 원주 방향을 따라 배치할 수 있다.
상기 하우징은 상기 토출구의 외주에 구비되는 플랜지를 더 포함하고, 상기 노즐은 상기 플랜지에서 직경 방향으로 상기 토출구와 설정 거리로 이격된 위치에 구비될 수 있다.
상기 노즐은 상기 하우징의 길이 방향으로 형성되어 상기 토출구의 중심선과 나란하게 배치될 수 있다
상기 하우징은 상기 토출구를 상기 전극의 단부 보다 설정 거리만큼 더 길게 형성할 수 있다.
상기 플랜지는 상기 토출구 측에서 상기 하우징에 연결되고, 상기 전극 측으로 후퇴하도록 단차를 형성할 수 있다.
상기 점화기는 상기 아크 제트의 주위로 산화제와 연료를 분사하여 상기 아크 제트에 추가적인 화염을 형성할 수 있다.
상기 점화기는 상기 토출구의 외주에 구비되는 플랜지에 원주 방향을 따라 복수의 노즐을 구비하여 산화제와 연료를 분사할 수 있다.
상기 노즐은 상기 토출구의 전방에서, 상기 토출구의 중심선과 상기 노즐의 중심선이 교차하도록 상기 점화기에서 하우징의 길이 방향에 대하여 설정된 각도로 경사지게 형성될 수 있다.
상기 복수의 노즐은 일부 노즐에서 산화제를 분사하고, 다른 일부 노즐에서 연료를 분사하며, 산화제와 연료를 교호적으로 분사하도록 배치될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예는 고압로의 설치구에 설치되는 점화기에서 고온의 플라즈마 아크를 발생시켜 고압로의 내부로 공급하므로 연료와 공기를 별도로 공급하지 않고 고압로 내부에서 가연성 기체의 점화를 원활하게 수행할 수 있다.
이와 같이, 점화기에서 플라즈마 아크를 공급하면서 토출되는 아크 제트의 길이를 길게 하므로 고압로 내부의 가연성 가스에 대한 점화 성능이 더욱 향상될 수 있다.
또한, 토출되는 아크 제트 주위로 쉴드 가스를 공급하므로 토출되는 아크 제트에 직진성이 부여되고 아크 제트의 길이가 증대되므로 고압로 내부의 가연성 가스에 대한 점화 성능이 더욱 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 고압로용 점화장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 적용되는 점화기를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 저면을 도시한 저면도이다.
도 4는 도 1에 적용되는 점화기의 작동 상태를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 고압로용 점화장치의 작동 상태를 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5의 저면을 도시한 저면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 고압로용 점화장치를 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면, 제1실시예의 고압로용 점화장치는 고압로(10)와 점화기(20)를 포함한다.
예를 들면, 제철 공정은 고압(예를 들면, 2~5bar) 및 고온 조건(예를 들면, 800℃ 정도)의 분위기에서 진행된다. 제철 공정 초기 또는 공정 중간에 고압로(10)의 내부 온도가 운전 조건보다 낮을 수 있다.
이 경우, 고압로(10)는 공급구(12)를 구비하여 외부에서 내부로 반입되는 가연성 기체(예를 들면, 수소 및 일산화탄소)를 점화 및 연소시켜 필요한 열량을 보충하도록 구성된다. 이때, 발열량이 낮은 가연성 기체를 점화 및 연소시키는 과정에서 점화기(20)는 안정적인 착화를 가능하게 한다.
제철 공정을 진행하는 중에, 고압로(10)의 내부에는 금속 입자가 부유하고, 가연성 가스가 내장되어 있으며, 추가로 인입되는 가연성 가스에 의하여 강한 유동이 형성되고, 설정된 내부 압력과 온도가 유지된다.
일례를 들면, 고압로(10)는 2bar 내지 5bar의 내부 압력으로 운전되는 가연범위를 가지고, 별도의 연료 공급 없이 점화될 수 있도록 구성된다. 또한 고압로(10)는 4.2bar의 내부 압력으로 운전되는 가연범위를 가질 수 있다.
고압로(10)는 공급구(12)의 일측에 설치구(11)를 구비하여, 고압로(10) 내부의 점화를 위한 점화정치(20)의 설치 및 운전과 정지를 가능하게 한다. 즉 설치구(11)는 고압로(10)의 외부에서 내부로 점화기(20)를 인입 및 인출할 수 있게 하고, 점화기(20)의 운전 및 정지를 가능하게 한다.
일례로써, 설치구(11)는 관체로 형성되고 고압로(10)의 외부에 돌출 구조로 설치되어, 관통 구멍을 통하여 고압로(10)의 내부와 연통된다. 점화기(20)는 설치구(11)의 내부에 설치된다.
점화기(20)는 설치구(11)를 따라 고압로(10)의 내부로 인입되어 가연성 가스에 점화 작용하고, 점화 후, 고압로(10)의 외부로 후퇴되어 설치구(11) 내에 위치될 수 있다. 점화기(20)가 점화 후, 고압로(10)의 외부로 후퇴되므로 부유하는 금속 입자에 의한 삭마를 피할 수 있다.
점화기(20)는 설치구(11)에 설치되어 고전압 플라즈마 방전으로 고온의 플라즈마 아크를 발생시켜, 고압로(10)의 내부로 고온의 아크 제트(A)를 공급할 수 있도록 구성된다.
즉 점화기(20)는 연료와 산화제(예, 공기 또는 산소)를 별도로 공급하지 않으면서 고압로(10) 내부에서 가연성 기체의 원활한 점화를 가능하게 한다. 따라서 점화를 위한 고압로(10) 및 주변 설비가 간단하게 구성될 수 있다.
또한, 점화기(20)는 고압로(10)의 내부로 토출되는 아크 제트(A)의 길이를 길게 한다. 예를 들면, 점화기(20)는 고온의 아크 제트(A) 주위로 쉴드 가스(S)를 분사하도록 구성된다.
즉 점화기(20)는 고온의 아크 제트(A)를 공급하면서 고온의 아크 제트(A) 주위로 쉴드 가스(S)를 분사하므로 아크 제트(A)가 쉴드 가스(S)에 의하여 길게 유도되면서 점화기(20)의 인근 위치로 휘어져 내리는 앵커(anchor)를 방지할 수 있다.
따라서 점화기(20)에서 발생되는 아크 제트(A)의 길이가 증대된다. 이로 인하여, 아크 제트(A)가 고압로(10)의 내부로 깊이 진행할 수 있게 되므로 고압로(10) 내부의 가연성 가스에 대한 점화 성능이 더욱 향상될 수 있다.
점화 시에는 점화기(20)가 고압로(10)의 내부로 인입되는 데, 쉴드 가스(S)가 아크 제트(A)가 토출되는 점화기(20)의 단부를 감싸게 되므로 고압로(10) 내부에서 부유하는 금속 입자들에 의한 점화기(20)의 삭마가 방지될 수 있다.
도 2는 도 1에 적용되는 점화기를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2의 저면을 도시한 저면도이다. 도 2 및 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 점화기(20)는 고온의 플라즈마 방전으로 고온의 플라즈마 아크를 발생시키는 하우징(21)과 전극(22) 및 쉴드 가스(S)를 분사하는 노즐(23)을 포함한다.
하우징(21)은 방전기체가 유입되는 일측에서 고온의 아크 제트(A)를 토출하는 반대측으로 가면서 점진적으로 좁아지고, 최소로 좁아진 단부에 토출구(211)를 가지는 내부 통로를 형성한다. 하우징(21)은 전기적으로 접지되며, 외부에서 내측으로 방전기체를 유입한다.
전극(22)은 절연부재(24)를 개재하여 하우징(21)과 전기적인 절연 상태로 결합되며, 하우징(21)의 내부 통로에 설치되어 하우징(21)의 내주면과의 사이에 방전갭(G)을 형성한다. 전극(22)에는 고전압 출력의 구동 전압(HV)이 인가된다.
노즐(23)은 토출구(211)의 외측에 구비되어, 토출구(211) 주위에 쉴드 가스(S)를 분사한다. 또한 노즐(23)은 하우징(21)의 길이 방향으로 형성되어 토출구(211)의 중심선과 나란하게 배치된다. 즉 아크 제트(A)와 쉴드 가스의 분사는 나란하게 분사된다.
따라서 복수의 노즐(23)은 쉴드 가스(S)를 분사하여, 토출구(211)로 토출되는 고온의 아크 제트(A)를 길게 유도하여, 아크 제트(A)가 토출구(211)에 인접하는 하우징(21) 및 고압로(10)의 내벽에 휘어져 내리는 앵커(anchor)를 방지할 수 있다.
즉 고온의 아크 제트(A)는 쉴드 가스(S)의 차폐에 의하여 길이를 길게 형성하여 고압로(10)의 내부로 깊숙이 전달될 수 있다. 그리고 쉴드 가스(S)는 고압로(10) 내에서 부유하는 금속 입자가 점화기(20)의 하우징(21) 및 토출구(211)로 유입되는 것을 방지한다. 즉 점화기(20)의 하우징(21) 및 토출구(211)의 삭마가 방지될 수 있다.
또한 전극(22)은 하우징(21)의 내부 통로에 대응하도록 일측에 반대측으로 가면서 점진적으로 가늘어지고 토출구(211)를 향하는 단부(221)를 가진다. 하우징(21)은 토출구(211)를 전극(22)의 단부(221) 보다 설정 거리(D1)만큼 더 길게 형성한다.
아크 제트(A)는 교류 전원에 의해 고전압의 전극(22)과 접지된 하우징(21) 사이에서 발생하여 토출구(211)로 길게 토출되며, 노즐(23)에서 분사되는 쉴드 가스(S)에 의하여 더욱 포커싱 된 상태로 고압로(10)의 내부로 밀려 나가면서 더욱 길게 진행될 수 있다.
이 과정에서 전극(22) 단부(221)로부터 하우징(21)의 토출구(211)에 이르는 설정된 거리(D1)는 전극(22)과 하우징(21) 사이에서 일정한 전압 조건을 형성할 수 있다. 일정한 전압 조건은 아크 제트(A)의 길이를 더욱 길게 형성 및 유지시킬 수 있다.
또한 설정된 거리(D1) 및 쉴드 가스(S)는 부유하는 금속 입자가 하우징(21)의 토출구(211)와 전극(22)의 단부(221) 사이로 유입되는 것을 방지하므로 토출구(211) 및 전극(22) 단부(221)의 삭마를 방지할 수 있다.
한편, 하우징(21)의 내주면과 전극(22)의 외주면은 서로의 사이에 간격(C)을 형성하며, 방전기체의 흐름을 기준으로 할 때, 방전갭(G) 이후 간격(C)은 점진적으로 넓어진다.
즉 방전갭(G)에서 플라즈마 방전 후, 급속하게 팽창하는 고온의 아크(A)는 넓어지는 간격(C)을 통하여 토출구(211)로 포커싱 되면서 원활하게 토출될 수 있다.
하우징(21)은 방전기체의 흐름을 기준으로 할 때, 방전갭(G)의 전방에서 방전기체를 유입하는 유입구(212)를 복수로 구비하여, 원주 방향을 따라 배치하고 있다.
방전기체 공급 라인(213)은 유입구(212) 주위에 형성되는 챔버(214)에 연결되고, 챔버(214)에 연결되는 복수의 유입구(212)를 통하여, 방전기체를 하우징(21) 내부에 안정적으로 공급할 수 있다. 유입구(212)는 하우징(21)의 내주면에 접선 방향으로 형성될 수 있다.
접선 방향으로 형성되는 유입구(212)는 유입되는 방전기체가 하우징(21)과 전극(22) 사이에서 와류를 일으키게 하고, 방전기체의 와류는 플라즈마 방전으로 고온의 아크(A)를 회전 아크로 형성시킬 수 있다.
또한 전극(22)은 내부에 냉각수 회수관(261)과 냉각수 공급관(262)을 순차적으로 구비한다. 냉각수 회수관(261)은 전극(22)에 삽입되고, 냉각수 공급관(262)은 전극(22)의 내부에 삽입된다.
따라서 저온의 냉각수는 중심에 위치하는 냉각수 공급관(262)으로 공급되어 전극(22)의 깊숙한 내부에서 열을 흡수하여 고온으로 냉각수로 변화되어, 이 고온의 냉각수는 냉각수 공급관(262)의 외주에 배치되는 냉각수 회수관(261)을 통하여 외부로 배출된다.
냉각수 회수관(261)은 실링부재로 형성되어 절연부재(24)를 관통하여 전극(22)에 삽입 설치된다. 그리고 냉각수 공급관(262)은 냉각수 회수관(261)을 관통하여 전극(22) 내부에까지 이루도록 설치된다.
즉 냉각수 공급관(262)은 냉각수 회수관(261)보다 전극(22)의 내부로 더 깊이 삽입되어 전극(22)의 단부(221) 내측에 저온의 냉각수를 공급할 수 있다. 따라서 냉각수 회수관(261)은, 저온의 냉각수가 전극(22)을 냉각시킨 후 고온으로 변화된 고온의 냉각수를 배출할 수 있다.
한편, 하우징(21)은 토출구(211)의 외주에 구비되는 플랜지(25)를 더 포함한다. 플랜지(25)는 설치구(11)에 삽입되어 점화기(20)를 고압로(10)의 내부로 인입하거나 인출할 수 있게 한다.
이 경우, 노즐(23)은 플랜지(25)에서 직경 방향으로 토출구(211)와 설정 거리(D2)로 이격된 위치에 구비된다. 이 거리(D2)는 토출구(211)로 토출되는 고온 아크 제트(A)의 직경을 설정하며, 고압로(10)로 내부로 진행되는 고온 아크 제트(A)의 길이를 결정할 수 있다.
쉴드 가스 공급 라인(233)은 하우징(21) 및 플랜지(25)에 연결되어, 플랜지(25)와 하우징(21) 사이에 형성되는 챔버(251)에 연결된다. 따라서 쉴드 가스 공급 라인(233)으로 공급되는 쉴드 가스(S)는 챔버(251)를 통하여 복수의 노즐(23)로 안정적으로 공급될 수 있다.
또한 플랜지(25)는 설치구(11)에서 점화기(20)를 고정시킬 수 있도록 나사홀(252)을 구비한다. 나사홀(252)은 플랜지(25)의 원주 방향으로 따라 복수로 구비되어, 설치구(11)에서 점화기(20)를 이동시킬 수 있고, 이동된 상태에서 고정시킬 수 있게 한다.
도 4는 도 1에 적용되는 점화기의 작동 상태를 도시한 단면도이다. 도 4를 참조하면, 노즐(23)은 플랜지(25)에 수직 방향으로 형성되어 방전기체의 흐름 방향과 나란하게 형성된다. 즉 노즐(23)은 하우징(21)의 길이 방향으로 형성되어 토출구(211)의 중심선과 나란하게 배치된다.
따라서 노즐(23)로 분사되는 쉴드 가스(S)는 토출구(211)의 주위에서 거리(D2)만큼 이격된 위치에서 차폐막을 형성할 수 있다. 쉴드 가스(S)에 의한 차폐막은 토출되는 고온 아크(A)의 진행을 직선화시키고, 또한 고압로(10) 내부에서 부유하는 금속 입자가 토출구(211) 측으로 유입되는 것을 차단할 수 있다.
플랜지(25)는 하우징(21)의 토출구(211) 측에서 하우징(21)에 연결되고, 전극(22) 측으로 후퇴하도록 단차(D3)를 형성한다. 단차(D3)는 전극(22) 단부(221)와 하우징(21)의 토출구(211) 사이에 설정되는 거리(D1)의 설정을 용이하게 또는 저리(D1)를 더 증가시킬 수 있게 한다.
단차(D3) 및 거리(D1)는 전극(22)과 하우징(21) 사이에서 일정한 전압 조건을 형성할 수 있게 한다. 일정한 전압 조건은 아크 제트(A)의 길이를 더욱 길게 형성 및 유지시킬 수 있다.
이하에서 제2실시예에 대하여 설명한다. 제2실시예를 제1실시예와 비교하여, 제1실시예의 구성과 동일한 구성을 생략하고 서로 다른 구성에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 고압로용 점화장치의 작동 상태를 도시한 단면도이고, 도 6은 도 5의 저면을 도시한 저면도이다.
제1실시예는 연료와 산화제를 별도로 공급하지 않고도 아크 제트(A)의 길이를 길게 할 수 있는 경우에 적용된다.
이에 비하여, 제2실시예는 아크 제트(A2)의 길이를 길게 하기 어려운 상황에 적용되어, 연료와 산화제를 미량 공급하여 토출되는 아크 제트(A2)에 추가적인 화염(F)을 형성하여, 추가적인 점화를 더 구현한다.
예를 들면, 연료는 액화천연가스(LNG) 또는 코크스 오븐 가스(COG)일 수 있고, 산화제는 공기 또는 산소일 수도 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제2실시예에 따른 고압로용 점화장치에 적용되는 점화기(220)에서 노즐(223)은 토출구(211)의 전방에서, 토출구(223)의 중심선과 노즐(223)의 중심선이 교차하도록 하우징(21)의 길이 방향에 대하여 설정된 각도(θ)로 경사지게 형성된다.
노즐(223)이 각도(θ)로 경사짐에 따라 노즐(223)의 토출구가 플랜지(25)에서 직경 방향으로 토출구(211)와 설정 거리(D22)로 이격된 위치에 구비된다.
이 거리(D22) 및 각도(θ)는 토출구(211)에서 토출되는 고온 아크 제트(A2)에서 시작부의 직경을 설정하며, 고압로(10)로 내부로 진행되는 고온 아크 제트(A2)의 길이 중에서 추가적인 화염(F)이 형성되는 위치를 결정한다.
또한 노즐(223)은 플랜지(24)에서 원주 방향을 따라 복수로 구비되어, 일부의 노즐(231)에서는 산화제를 분사(S2)하고, 다른 일부의 노즐(232)에서는 연료를 분사(S2)하여, 아크 제트(A2)에 추가적인 화염(F)을 형성한다.
산화제를 분사하는 노즐(231)과 연료를 분사하는 노즐(232)은 원주 방향을 따라 교호적으로 배치되어 토출구(21)의 주위에 산화제와 연료를 교호적으로 분사한다. 또한 산화제를 분사하는 노즐(231)과 연료를 분사하는 노즐(232)은 분사 방향을 서로 교차시키므로 산화제와 연료를 균일하게 혼합하여 아크 제트(A2)에 분사 공급할 수 있다.
편의상, 챔버(351)와 공급 라인(352)을 하나로 도시하고 있으나, 연료와 산화제를 각각 공급하도록 별도로 형성된다. 즉 연료는 연료 공급 라인에 연결되는 챔버의 노즐(232)로 공급되고, 산화는 산화제 공급 라인에 연결되는 챔버의 노즐(231)로 공급될 수 있다.
추가로 분사(S2)되는 산화제와 연료는 아크 제트(A2)에 이르러 추가적인 화염(F)을 형성한다. 아크 제트(A2) 및 추가적인 화염(F)은 고압로(10) 내부에서 추가적으로 점화원을 형성하여 가연성 가스를 연소시킬 수 있다.
또한, 노즐(223)로 분사(S2)되는 연료 및 산화제는 아크 제트(A2)에 대하여 쉴드 가스로 또한 작용한다. 따라서 연료 및 산화제는 아크 제트(A2)를 토출구(211)의 전방으로 포커싱 하면서 동시에 추가적인 화염(F)을 형성하여 추가적인 점화원을 가능하게 한다.
이상을 통해 본 발명의 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 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 고압로 11: 설치구
20, 220: 점화기 23, 223, 231, 232: 노즐
24: 절연부재 25: 플랜지
211: 토출구 212: 유입구
213: 방전기체 공급 라인 214: 챔버
221: 단부 233: 쉴드 가스 공급 라인
251: 챔버 252: 나사홀
261: 냉각수 회수관 262: 냉각수 공급관
A, A2: 아크 제트 C: 간격
D1: 거리 D2, D22: 거리
D3: 단차 F: 화염
G: 방전갭 HV: 구동 전압
S: 쉴드 가스 S2: 분사
θ: 각도

Claims (14)

  1. 금속 입자가 부유하고 가연성 가스를 내장하며 설정된 내부 압력을 가지는 고압로; 및
    상기 고압로의 일측 설치구에 설치되어 고전압 플라즈마 방전으로 고온의 아크를 발생시켜 상기 고압로의 내부로 토출하며, 토출되는 아크 제트의 주위로 쉴드 가스를 분사하여 상기 아크 제트를 전방으로 더 밀어내는 점화기
    를 포함하며,
    상기 점화기는
    방전기체를 유입하고, 토출구의 외주에 플랜지를 구비하는 하우징,
    상기 하우징의 내주면과의 사이에 방전갭을 형성하고 구동 전압이 인가되는 전극, 및
    상기 토출구의 외측에 구비되어 상기 토출구 주위에 쉴드 가스를 분사하는 노즐
    을 포함하고,
    상기 노즐은
    상기 하우징의 플랜지에서 직경 방향으로 상기 토출구와 설정 거리로 이격되고 상기 토출구의 외측면과 이격된 위치에 구비되어,
    상기 하우징의 길이 방향으로 형성되며,
    상기 하우징은
    상기 토출구를 상기 전극의 단부 보다 설정 거리(D1)만큼 더 길게 형성하는 고압로용 점화장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고압로는
    2 내지 5bar의 내부 압력으로 운전되는 고압로용 점화장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 설치구는
    상기 고압로의 외부로 돌출되고,
    상기 점화기는
    상기 설치구 내에 설치되며, 상기 고압로의 내부로 인입되어 점화하고, 점화 후 상기 고압로의 외부로 후퇴하는 고압로용 점화장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은,
    일측에 반대측으로 가면서 점진적으로 좁아지고 단부에 상기 토출구를 가지는 내부 통로를 형성하고, 전기적으로 접지되며,
    상기 전극은
    절연부재를 개재하여 상기 하우징과 전기적으로 절연되며, 상기 내부 통로에 설치되는 고압로용 점화장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전극은
    상기 내부 통로에 대응하도록 일측에 반대측으로 가면서 점진적으로 가늘어지고 상기 토출구를 향하는 단부를 가지며,
    상기 하우징의 내주면과 상기 전극의 외주면은
    서로의 사이에 간격을 형성하며, 상기 방전갭 이후 상기 간격은 점진적으로 넓어지는 고압로용 점화장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 하우징은
    상기 방전갭의 전방에서 상기 방전기체를 유입하는 유입구를 복수로 구비하여 원주 방향을 따라 배치하는 고압로용 점화장치.
  7. 삭제
  8. 제4항에 있어서,
    상기 노즐은
    상기 토출구의 중심선과 나란하게 배치되는 고압로용 점화장치.
  9. 삭제
  10. 제4항에 있어서,
    상기 플랜지는
    상기 토출구 측에서 상기 하우징에 연결되고, 상기 전극 측으로 후퇴하도록 단차를 형성하는 고압로용 점화장치.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 노즐은
    상기 토출구의 외주에 구비되는 상기 플랜지에 원주 방향을 따라 복수로 구비되어,
    상기 쉴드 가스로 산화제와 연료를 분사하여 상기 아크 제트에 추가적인 화염을 형성하는
    고압로용 점화장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 노즐은
    상기 토출구의 전방에서, 상기 토출구의 중심선과 상기 노즐의 중심선이 교차하도록 상기 점화기에서 하우징의 길이 방향에 대하여 설정된 각도로 경사지게 형성되는 고압로용 점화장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 노즐은
    일부 노즐에서 산화제를 분사하고, 다른 일부 노즐에서 연료를 분사하며, 산화제와 연료를 교호적으로 분사하도록 배치되는 고압로용 점화장치.
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