KR101765885B1 - 산소 버너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산소 버너에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 동일한 화력을 유지하기 위한 연료의 양을 줄여주어 연료비를 절감할 수 있으며, 순간점화온도를 낮추어주어 매연 및 녹스(NOx) 발생량을 줄여주어 환경오염을 줄여줄 수 있는 산소 버너에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 연료를 산소와 함께 연소시켜 화염을 생성하는 산소 버너에 있어서, 노의 벽면에 설치되는 연소블럭과, 상기 연소블럭의 중심부에 구비되어 연료를 분사하는 연료관과, 상기 연료관을 감싸도록 구비되는 순수 산소를 분사하는 제1산소관과, 상기 제1산소관의 외측에 구비되어 연료관 방향으로 순수 산소를 분사하는 제2산소관과, 상기 제2산소관의 외측에 구비되어 상기 연료관 방향으로 순수 산소를 분사하는 제3산소관으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

산소 버너{oxygen berner}

본 발명은 산소 버너에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 동일한 화력을 유지하기 위한 연료의 양을 줄여주어 연료비를 절감할 수 있으며, 순간점화온도를 낮추어주어 매연 및 녹스(NOx) 발생량을 줄여주어 환경오염을 줄여줄 수 있는 산소 버너에 관한 것이다.

일반적으로 제철소의 가열로(Furnace)와 쓰레기 처리장의 소각로 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 끊인다.

이러한 종래의 산업용 버너는 도 1에 도시된 바와 같이, 연료와 공기를 혼합하여 사용한 확산화염 방식을 갖는데, 확산화염 방식의 버너(1)는 이중관의 형태를 갖으며, 그 중심에 위치한 내관은 연료를 분사하는 연료관(3)이고, 외관은 공기를 분사하는 공기관(5)이다.

따라서, 이와 같이 버너(1)의 선단부에 화염(7)이 점화되면, 연료가 공기 중에 포함된 산소와 함께 연소하면서 고열을 발생한다.

그러나, 이런 확산화염 방식의 버너는 많은 양의 매연 및 녹스(NOx)가스를 배출하여 대기를 오염시키는 문제점이 있으며, 다량의 연료를 사용하기 때문에 경제적으로 어려움이 따르며, 고온과 높은 복사에너지를 방출하는데 한계가 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 연소블럭의 중심부에는 연료를 분사하는 연료관을 구비하고, 연료관을 감싸도록 제1산소관을 구비하며, 상기 제1산소관의 외측에 연료관 방향으로 산소를 분사하도록 경사지게 제2산소관을 구비하고, 제2산소관의 외측에 연료관 방향으로 산소를 분사하도록 제3산소관을 구비함으로써, 산소의 사용에 의한 연료비를 절감할 수 있고, 화염이 내측으로 확산되도록 하여 순간 점화온도를 낮추어줌으로써 매연 및 녹스(NOx) 가스의 발생을 줄여주어 환경오염을 줄여주는 산소 버너를 제공하는 것이다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은;

연료를 산소와 함께 연소시켜 화염을 생성하는 산소 버너에 있어서, 노의 벽면에 설치되는 연소블럭과, 상기 연소블럭의 중심부에 구비되어 연료를 분사하는 연료관과, 상기 연료관을 감싸도록 구비되는 순수 산소를 분사하는 제1산소관과, 상기 제1산소관의 외측에 구비되어 연료관 방향으로 순수 산소를 분사하는 제2산소관과, 상기 제2산소관의 외측에 구비되어 상기 연료관 방향으로 순수 산소를 분사하는 제3산소관으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제2산소관은 상기 연료관과 5 ~ 60°의 각도로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제3산소관은 상기 연료관과 15 ~ 70°의 각도로 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제2산소관을 통하여 순수 산소를 분사하여 짧은 화염을 형성한 후, 순차적으로 상기 제3산소관을 통하여 순수 산소를 분사하여 긴 화염을 형성하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 제2산소관과 제3산소관에서 동시에 순수 산소를 분사하여 긴 화염을 형성하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 노 내의 점화온도가 700℃이하이면, 제1산소관을 통하여 1차로 분사하는 산소를 30 ~ 70 %로 하고, 상기 제2,3산소관을 통하여 2차로 분사하는 산소를 30 ~ 70%로 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 노 내의 점화온도가 700℃이상이면, 제1산소관을 통하여 1차로 분사하는 산소를 1 ~ 30 %로 하고, 상기 제2,3산소관을 통하여 2차로 분사하는 산소를 70 ~ 99%로 하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제2,3산소관 중 어느 일측으로만 2차로 순수 산소를 분사하는 것을 특징으로 한다.

한편, 연료를 산소와 함께 연소시켜 화염을 생성하는 산소 버너에 있어서, 노의 벽면에 설치되는 연소블럭과, 상기 연소블럭의 중심부에 구비되어 연료를 분사하는 연료관과, 상기 연료관을 감싸도록 구비되는 순수 산소를 1차로 분사하는 제1산소관과, 상기 제1산소관의 외측에 구비되어 연료관 방향으로 순수 산소를 2차로 분사하는 제4산소관으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제4산소관의 중심부에는 연료관 방향으로 분기관이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 연소블럭의 중심부에는 연료를 분사하는 연료관을 구비하고, 연료관을 감싸도록 제1산소관을 구비하며, 상기 제1산소관의 외측에 연료관 방향으로 산소를 분사하도록 경사지게 제2산소관을 구비하고, 제2산소관의 외측에 연료관 방향으로 산소를 분사하도록 제3산소관을 구비함으로써, 산소의 사용에 의한 연료비를 절감할 수 있고, 화염이 내측으로 확산되도록 하여 순간 점화온도를 낮추어줌으로써 매연 및 녹스(NOx) 가스의 발생을 줄여주어 환경오염을 줄여주는 효과가 있다.

도 1은 종래의 산소 버너의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 산소 버너의 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 산소 버너의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 산소 버너의 모든 산소관을 사용하는 작동 상태도이다.
도 5는 본 발명에 따른 산소 버너의 제2산소관만 사용하는 작동 상태도이다.
도 6은 본 발명에 따른 산소 버너의 제3산소관만 사용하는 작동 상태도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 산소 버너의 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 산소 버너에 의하여 감소되는 녹스량을 보여주는 그래프이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다.

도 2는 본 발명에 따른 산소 버너의 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 산소 버너의 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 산소 버너의 모든 산소관을 사용하는 작동 상태도이고, 도 5는 본 발명에 따른 산소 버너의 제2산소관만 사용하는 작동 상태도이고, 도 6은 본 발명에 따른 산소 버너의 제3산소관만 사용하는 작동 상태도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 산소 버너의 단면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 산소 버너에 의하여 감소되는 녹스량을 보여주는 그래프이다.

본 발명은 산소 버너에 관한 것으로 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 그 구성은 노의 벽면에 설치되는 연소블럭(100)과 상기 연소블럭(100)의 중심부에 구비되어 연료를 분사하는 연료관(110)과 상기 연료관(110)을 감싸도록 구비되어 1차로순수 산소를 분사하는 제1산소관(120)과 상기 제1산소관(120)의 외측인 상부와 하부에 구비되어 2차로 순수 산소를 분사하는 제2산소관(130)과 상기 제2산소관(130)의 외측인 상부 및 하부에 구비되어 2차로 순수 산소를 분사하는 제3산소관(140)으로 이루어진다.

여기서, 상기 연료관(110)과 제1산소관(120)은 상기 연소블럭(100)을 전후로 관통하도록 설치되어, 연료관(110)은 연료를 제1산소관(120)은 1차로 순수 산소를 노 내부로 분사하여 노 내부에 화염을 발생시키게 되는데, 상기 제2,3산소관(130,140)과 달리 지속적으로 순수 산소를 분사하여 화염을 생성하게 된다.

그리고, 상기 제2산소관(130)과 제3산소관(140)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 제1산소관(120)의 상부와 하부에만 형성될 수도 있고, 도면에 도시되지는 않았지만 필요에 따라 제1산소관(120)의 외측에 원주방향으로 일정간격으로 형성될 수도 있다.

여기서, 상기 제2산소관(130)과 제3산소관(140)은 연료관(110) 방향으로 순수 산소를 분사함으로써, 자동점화시의 온도상승을 방지하게 되고, 화염의 길이를 길게 형성하여 노 내부를 안정적으로 가열할 수 있게 된다.

보다 구체적으로 상기 제2산소관(130)은 상기 연료관(110)과 5 ~ 60°의 각도로 형성되고, 상기 제3산소관은 상기 연료관과 15 ~ 70°의 각도로 형성되는데, 전술한 바와 같이 제2,3산소관(130,140)에서 연료관(110)의 전부에 형성되는 화염을 향하여 산소를 분사하여 화염이 폭방향으로 확산되는 것을 방지하고 길게 형성되도록 하여 노 내부 전체를 고르게 가열할 수 있게 한다.

이때, 상기 제2산소관(130)과 제3산소관(140)은 순수 산소를 분사하게 되는데, 산소를 분사할 때, 시간을 두고 순차적으로 산소를 분사하게 하여 화염의 길이를 보다 길게 형성하게 된다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이 제2산소관(130)을 통하여 우선적으로 순수 산소를 분사하여 1차적으로 화염과 충돌시켜 화염이 확산되는 것을 방지하게 되며, 다시 제3산소관(140)에서 순수 산소를 분사하여 화염과 2차 충돌하도록 하여 보다 길게 화염을 형성하게 된다.

그래서, 화염의 길이를 길게 하여 노 내부 전체를 안정적으로 가열할 수 있게 되며, 또한, 자동점화시에 발생되는 열이 일정이상을 넘지 않도록 하여 연소에 의한 매연이나 녹스(NOx) 가스의 발생을 억제하게 되어 환경오염을 줄여주게 된다.

한편, 전술한 바와 같이 제2산소관(130)과 제3산소관(140)에서 시간차를 두고 순차적으로 순수 산소를 분사할 수도 있고, 제2산소관(130)과 제3산소관(140)이 동시에 순수 산소를 분사하여 화염의 길이를 조절할 수도 있다.

그리고, 사용하는 노의 크기에 따라 화염의 길이를 길게 하여야 할 경우도 있고, 화염의 길이를 짧게 유지하여야 할 경우도 있는데, 제2,3산소관(130,140) 모두를 사용하여 화염의 길이를 길게 형성할 수도 있고, 도 5에 도시된 바와 같이 제2산소관(130)만을 사용하여 화염의 길이를 짧게 형성할 수도 있고, 도 6에 도시된 바와 같이 제3산소관(140)만을 사용하여 제2산소관(130)만을 사용한 화염보다는 길고 제2,3산소관(130,140)모두를 사용한 화염의 길이보다는 짧게 형성하여 사용할 수도 있다.

한편, 상기 화염의 길이 및 화염의 온도를 조절할 때, 연료의 양을 조절하기도 하지만, 상기 제1산소관(120)에서 분사되는 산소와 제2,3산소관(130,140)에서 분사되는 산소의 양을 조절하여 화염의 온도 및 길이를 조절할 수 있게 된다.

여기서, 상기 노 내의 점화온도가 700℃이하이면, 제1산소관(120)을 통하여 분사하는 산소를 30 ~ 70 %로 하고, 상기 제2,3산소관(130,140)을 통하여 분사하는 산소를 30 ~ 70%로 하여 온도를 상승시키도록 하여, 노 내의 온도를 안정적으로 유지하도록 한다.

또한, 상기 노 내의 점화온도가 700℃이상이면, 제1산소관(120)을 통하여 분사하는 산소를 1 ~ 30 %로 하고, 상기 제2,3산소관(130,140)을 통하여 분사하는 산소를 70 ~ 99%로 하여 노 내부의 온도가 너무 높아지지 않도록 하여 안정적으로 온도를 유지하도록 한다.

그래서, 도 1의 종래처럼 연료관의 외측에 공기관(3)만을 형성할 경우에는 도 8에 도시된 바와 같이 자동점화온도가 높게 형성되어 녹스가스의 발생량이 많아지는데 반해, 본 발명의 산소 버너를 사용할 경우 자동점화온도가 종래보다 낮게 형성됨으로써, 녹스가스의 발생량을 저감시켜 주어 환경오염을 방지할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예로 도 7에 도시된 바와 같이 노의 벽면에 설치되는 연소블럭(100)과 상기 연소블럭(100)의 중심부에 구비되어 연료를 분사하는 연료관(110)과 상기 연료관을 감싸도록 구비되는 순수 산소를 분사하는 제1산소관(120)과 상기 제1산소관(120)의 외측에 상기 연료관과 15 ~ 70°의 각도로 구비되어 연료관 전방으로 순수 산소를 분사하는 제4산소관(150)으로 이루어지는데, 상기 제4산소관(150)의 중심부에는 연료관 전방으로 경사지게 형성되어 순수산소를 분사하는 분기관(155)이 더 형성되게 된다.

그래서, 상기 제4산소관(150)으로 공기를 주입하여 제4산소관(150) 및 분기관(155)으로 동시에 순수 산소를 분사하도록 하여 화염의 길이를 길게 형성하게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리 범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.

본 발명은 산소 버너에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 동일한 화력을 유지하기 위한 연료의 양을 줄여주어 연료비를 절감할 수 있으며, 순간점화온도를 낮추어주어 매연 및 녹스(NOx) 발생량을 줄여주어 환경오염을 줄여줄 수 있는 산소 버너에 관한 것이다.

100 : 연소블럭 110 : 연료관
120 : 제1산소관 130 : 제2산소관
140 : 제3산소관 150 : 제4산소관
155 : 분기관

Claims (10)

1. 연료를 산소와 함께 연소시켜 생성되는 화염이 전방으로 길게 형성되도록 하는 산소 버너에 있어서,
   노의 벽면에 설치되는 연소블럭과,
   상기 연소블럭의 중심부에 구비되어 연료를 분사하는 연료관과,
   상기 연료관을 감싸도록 구비되어 순수 산소를 지속적으로 분사하는 제1산소관으로 이루어져 연료관의 전방에 화염이 형성되되,
   상기 제1산소관의 외측인 상부와 하부에 상기 연료관과 5 ~ 60°의 각도로 구비되어 상기 연료관 전방으로 순수 산소를 분사하는 제2산소관이 구비되고, 상기 제2산소관의 외측인 상부와 하부에 상기 연료관과 15 ~ 70°의 각도로 구비되어 상기 연료관 전방으로 순수 산소를 분사하는 제3산소관이 구비되어 상기 연료관의 전방에 형성된 화염에 제2산소관을 통하여 순수 산소가 분사되어 화염이 폭방향으로 확산되는 것을 방지하고, 순차적으로 상기 제3산소관을 통하여 순수 산소를 분사하여 화염과 충돌하도록 함으로써 연료관의 전방으로 길이가 긴 화염을 형성하여 노 내부 전체를 안정적으로 가열할 수 있도록 하고,
   상기 노 내의 점화온도가 700℃이하이면, 제1산소관을 통하여 1차로 분사하는 산소를 30 ~ 70 %로 하고, 상기 제2,3산소관을 통하여 2차로 분사하는 산소를 30 ~ 70%로 하여 노 내부의 온도를 상승시키도록 하며,
   상기 노 내의 점화온도가 700℃이상이면, 제1산소관을 통하여 1차로 분사하는 산소를 1 ~ 30 %로 하고, 상기 제2,3산소관을 통하여 2차로 분사하는 산소를 70 ~ 99%로 하여 노 내부의 온도가 너무 높아지지 않도록 온도를 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 산소 버너.
   
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5. 삭제
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7. 삭제
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9. 연료를 산소와 함께 연소시켜 생성되는 화염이 전방으로 길게 형성되도록 하는 산소 버너에 있어서,
   노의 벽면에 설치되는 연소블럭과,
   상기 연소블럭의 중심부에 구비되어 연료를 분사하는 연료관과,
   상기 연료관을 감싸도록 구비되어 순수 산소를 지속적으로 분사하는 제1산소관으로 이루어져 연료관의 전방에 화염이 형성되되,
   상기 제1산소관의 외측에 상기 연료관과 15 ~ 70°의 각도로 구비되어 연료관 전방으로 순수 산소를 분사하는 제4산소관이 구비되고, 상기 제4산소관의 중심부에는 연료관 방향으로 경사지게 형성되어 연료관 전방으로 순수산소를 분사하는 분기관이 구비되어 상기 제4산소관 및 분기관을 통하여 순수 산소를 분사하여 화염과 충돌하도록 함으로써 화염이 폭방향으로 확산되는 것을 방지하고 연료관의 전방으로 길이가 긴 화염을 형성하여 노 내부 전체를 안정적으로 가열할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 산소 버너.
   
10. 삭제

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