KR101861711B1 - 연소로의 화염 높이 제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대향 연소형 버너로도 연소로의 출구가스온도에 따라 화염의 방향에 변화를 주어서 정상 온도로 유지할 수 있는 연소로의 화염 제어시스템을 제공하려는 것으로서, 내부에 축선 방향으로 연료관이 설치된 대향 연소형 버너에 있어서, 상기 버너의 상부에 설치된 화염의 하향 조절용 상부 급기관과, 버너의 하부에 설치된 화염의 상향 조절용 하부 급기관, 상부 및 하부 급기관에 선택적으로 압축공기를 공급하는 콤프레서, 각 급기관 상에 설치된 에어 밸브로 이루어진 연소로의 화염 높이 제어시스템을 특징으로 한다.

Description

연소로의 화염 높이 제어시스템{Flame Level Control System of Furnace}

본 발명은 대향 연소형 버너가 설치된 연소로에서 화염의 높이를 조절하여 출구가스온도를 정상 수준으로 유지할 수 있게 한 연소로의 화염 높이 제어시스템에 관한 것이다.

도 1에서와 같이 종래의 화력발전용 보일러의 연소로(1)에 설치되는 버너 중에는 화염의 기울기 조절이 가능한 틸팅 버너(2)가 있다.

상기한 종래의 틸팅 버너(2)는 접선방향으로 연료를 분사해 연소하는 접선연소(Tangential firing)형이고, 상기 틸팅 버너의 연료 노즐의 각도 변경 범위는 수평에서 상하 ± 30°이며, 로(爐) 내부의 온도조절면에서 뛰어난 속응성이 강점이다.

상기 접선 분사형 노즐에 대비되는 대향 분사(Opposed firing)형 버너에 관해서 선행기술문헌으로 알려진 공개특허 제10-2014-0082658호와 제10-2014-82659호 및 등록특허 제10-1371526호가 있다.

상기 선행기술문헌에서 보듯이 연료 노즐이 붙박이형이라 연료의 분사각도 조절이 불가능하기 때문에 틸팅 버너에 비해 로 내부 온도조절의 속응성이 뒤진다.

설계 대비 연소로의 출구온도변동은 보일러 성능에 영향을 끼치는 점을 고려할 때, 대향 연소형 노즐도 접선 연소형 틸팅 버너에 준하도록 연소로 내 화염의 방향에 변화를 줘 출구가스온도를 적정 수준으로 유지할 수 있는 방향으로의 모색이 필요하다.

(특허문헌1) 공개특허공보 제10-2014-0082658호

(특허문헌2) 공개특허공보 제10-2014-0082658호

(특허문헌3) 등록특허 제10-1371526호

본 발명은 대향 연소형 버너로도 연소로의 출구가스온도에 따라 화염의 방향에 변화를 줘 정상 온도로 유지할 수 있는 연소로의 화염 높이 제어시스템을 제공하는 데 목적이 있다.

상기의 과제를 구현하기 위해 제안하는 본 발명은 버너의 노즐 내부에 축선 방향으로 연료관이 설치된 대향 연소형 버너에 있어서, 버너의 상부에 설치된 화염의 하향 조절용 상부 급기관과, 버너의 하부에 설치된 화염의 상향 조절용 하부 급기관, 그리고 콤프레서와 각 급기관 상에 설치된 공압 밸브로 이루어진 연소로의 화염 높이 제어시스템을 특징으로 한 것이다.

본 발명에 의하면 연소로의 출구가스온도가 기준치 보다도 높은 경우에는 상부 급기관으로 압축공기를 분사하여 화염의 높이를 낮춤으로써 연소로의 출구가스온도를 기준치에 맞출 수 있고, 연소로의 출구가스온도가 낮은 경우에는 하부 급기관으로 압축공기를 분사하여 상향 화염으로 변화시킴으로써 연소로의 출구가스온도를 기준치에 달하도록 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 틸팅 버너가 장착된 연소로의 화염 방향 변화 예시도
도 2는 본 발명에 의한 대향 연소형 버너의 부분 절개 외형도
도 3은 연소로의 화염 제어시스템의 개념도
도 4는 출구가스온도를 기준치에 맞게 낮출 때의 예시도
도 5는 출구가스온도를 기준치에 맞게 높일 때의 예시도

도 2에서와 같이, 본 발명은 버너(10)의 내부 중심에는 축선방향으로 연료관(11)이 설치된 것은 대향 연소형 버너의 전형이다.

이러한 대향 연소형 버너(10)에 있어서, 상부에는 상부 급기관(12)이 그리고 하부에는 하부 급기관(13)이 연료관(11)에 평행하게 설치되어 있다.

상부 급기관(12)은 연소로 내에서 버너(10)의 화염이 위쪽으로 치우쳐 출구가스온도가 기준치보다도 높은 경우에는 압축공기를 내리 뿜어 화염을 낮춤으로써 연소로의 출구가스온도를 기준치로 조절하는 데 쓰이고, 하부 급기관(13)은 연소로 내에서 버너(10)의 화염이 기준치 아래 치우치는 바람에 출구가스온도가 기준치보다도 낮은 경우에 압축공기를 올려 뿜어 화염을 높임으로써 연소로의 출구가스온도를 기준치로 맞추는 데 활용하는 것이다.

도 3에서, 상부 급기관(12)과 하부 급기관(13)은 콤프레서(14)에서 생성되는 압축공기를 연소로의 버너(10) 위 또는 아래로 공급하며, 각각 관로 상에 설치된 에어 밸브(15)(16)로 급기량을 조절한다. 도면 부호(17)은 압축공기탱크이다.

도 4에서, 연소로(1)의 화염(f)이 평형에서 위쪽으로 치우치는 바람에 출구가스온도가 기준치 이상으로 높아진 경우에는 상부 급기관(12)을 개방하여 압축공기를 내리 뿜어서 화염의 방향을 밑으로 낮춘다. 화염이 낮아지면 출구가스온도가 저하되어 기준치에 맞춰진다.

도 5는 도 4의 경우와는 반대로 화염이 낮아 연소로(1)의 출구가스온도가 기준치를 밑돌 때 하부 급기관(13)으로 압축공기를 올려 뿜어서 화염을 높인다. 화염이 높아지면 출구가스온도가 기준치 수준으로 상승한다.

본 발명을 원용하면 연소로의 출구가스온도 상승 시 사용되는 연료의 분사량을 줄임으로써 양질의 증기를 생산해 터빈으로 이송할 수 있으며, 발전소의 정격출력을 위한 보일러의 설계조건에 적합한 연소로 출구의 최적 설계가 가능해진다.

또, 화석연료(석탄) 연소 관련 기기의 흐름과 로딩을 변화시키는 일련의 과정없이 간단하게 사용할 수 있는 점, 대향 연소형 버너가 적용된 연소로는 접선 연소형 틸팅 버너처럼 출구가스온도의 속응성을 향상시킬 수 있다.

10: (대향 연소형) 버너
11: 연료관
12: 상부 급기관
13: 하부 급기관
14: 콤프레서
15,16: 에어 밸브

Claims (1)

1. 내부에 축선 방향으로 연료관이 설치되고 노즐의 외곽에 복수의 급기관이 설치되며, 급기용 콤프레서와 급기량 조절용 에어 밸브가 구비된 대향 연소형 버너에 있어서,
   상기 급기관은 버너의 상부에 설치된 화염의 하향 조절용 상부 급기관과, 버너의 하부에 설치된 화염의 상향 조절용 하부 급기관으로 된 것을 특징으로 하는 연소로의 화염 높이 제어시스템.

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