KR101930043B1 - 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템 - Google Patents

고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101930043B1
KR101930043B1 KR1020180036816A KR20180036816A KR101930043B1 KR 101930043 B1 KR101930043 B1 KR 101930043B1 KR 1020180036816 A KR1020180036816 A KR 1020180036816A KR 20180036816 A KR20180036816 A KR 20180036816A KR 101930043 B1 KR101930043 B1 KR 101930043B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
burner
combustion
fuel gas
combustion catalyst
air
Prior art date
Application number
KR1020180036816A
Other languages
English (en)
Inventor
이경우
정유식
Original Assignee
주식회사 지엔티엔에스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 지엔티엔에스 filed Critical 주식회사 지엔티엔에스
Priority to KR1020180036816A priority Critical patent/KR101930043B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101930043B1 publication Critical patent/KR101930043B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C3/00—Stoves or ranges for gaseous fuels
    • F24C3/08—Arrangement or mounting of burners
    • F24C3/082—Arrangement or mounting of burners on stoves
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/18—Greenhouses for treating plants with carbon dioxide or the like
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • A01G9/246—Air-conditioning systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C13/00—Apparatus in which combustion takes place in the presence of catalytic material
    • F23C13/08—Apparatus in which combustion takes place in the presence of catalytic material characterised by the catalytic material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/12—Radiant burners
    • F23D14/18—Radiant burners using catalysis for flameless combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/62—Mixing devices; Mixing tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/70—Baffles or like flow-disturbing devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C3/00—Stoves or ranges for gaseous fuels
    • F24C3/04—Stoves or ranges for gaseous fuels with heat produced wholly or partly by a radiant body, e.g. by a perforated plate
    • F24C3/042—Stoves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C3/00—Stoves or ranges for gaseous fuels
    • F24C3/10—Arrangement or mounting of ignition devices
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • A01G2009/248—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like with distillation of water
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/25—Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor

Abstract

본 발명의 일 실시예는 연료가스와 공기가 유입되는 유입부와 연소가 발생되는 버너 및 연소 후 발생되는 생성물질이 배출되는 연통을 포함하는 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템에 있어서, 상기 버너는 상기 유입부의 하측에 형성되고, 상기 연료가스와 상기 공기를 혼합, 분배하는 혼합분배유닛 및 상기 혼합분배유닛으로부터 공급되는 연료가스가 연소촉매와 연소되어 열이 발생되는 연소촉매유닛을 포함하며, 상기 연통은 상기 버너의 하측에 형성되어 상기 버너의 연소에 의한 복사열, 원적외선열 및 대류열 중 하나 이상을 통해 난방되는 것을 특징으로 하는 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템을 제공한다.

Description

고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템{ECO-FRIENDLY STOVE SYSTEM APPLIED HIGH TEMPERATURE CATALYTIC COMBUSTION BURNERS}
본 발명은 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 희박 연소 및 저부하 연소가 가능하여 연료비가 절감되는 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템에 관한 것이다.
통상적으로 사용되는 난로는 전기, 목재 및 가스 등을 사용하는 방식으로 나눌 수 있다. 전기를 사용하는 난로는 설치가 용이하고 유해가스가 발생되지 않아 많이 이용되고 있으나, 전기를 이용하여 유지비가 많이 들어 효율적이지 못한 편이다.
목재를 사용하는 난로의 경우는 구조가 간단한 편이고 전기를 이용하는 난로에 비하면 효율도 우수한 편이다. 다만, 연료로 이용되는 나무가 공급이 불안정하고, 나무의 과소비로 인해 자연환경이 파괴되는 단점이 있다. 또한, 항상 화재의 위험성과 매연 유해가스 방출 등 여러가지 단점이 있어 도심 지역이나 여러 산업용으로 사용이 제한되고 있다.
가스를 이용하는 난로는 화염버너를 사용하고 있으며, 연료의 공급이 용이하고 효율이 우수하다. 비교적으로 유해 가스 배출이 적기 때문에 다양한 장소에서 많이 사용이 되고 있는 편이다. 다만, 화염버너는 일반적으로 1,000oC 이상으로 화염온도를 조절하는데 어려움이 있기 때문에 NOx 및 CO가 기준치 이상으로 배출되는 단점이 있다. 이로 인해, 가스를 이용하는 난로는 실내 사용에 일부 제한되거나, 주기적으로 환기를 해야 하는 불편함이 있다.
따라서, NOx 및 CO의 배출이 적으며, 화염이 없고 희박연소 및 완전연소가 가능한 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템이 필요한 실정이다.
한국등록특허 제1727692호(2017.04.11)
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 NOx 및 CO의 배출이 적으며, 화염이 없고 희박연소 및 완전연소가 가능한 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면은 연료가스와 공기가 유입되는 유입부와 연소가 발생되는 버너 및 연소 후 발생되는 생성물질이 배출되는 연통을 포함하는 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템에 있어서, 상기 버너는 상기 유입부의 하측에 형성되고, 상기 연료가스와 상기 공기를 혼합, 분배하는 혼합분배유닛; 및 상기 혼합분배유닛으로부터 공급되는 연료가스가 연소촉매와 연소되어 열이 발생되는 연소촉매유닛;을 포함하며, 상기 연통은 상기 버너의 하측에 형성되어 상기 버너의 연소에 의한 복사열, 원적외선열 및 대류열 중 하나 이상을 통해 난방되는 것을 특징으로 하는 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 버너 및 상기 연통은 실내에 형성되고, 상기 생성물질은 수증기가 포함되어, 실내에 수분이 공급될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 버너 및 상기 연통은 농작물을 경작하는 하우스 내에 설치되고, 상기 생성물질은 수증기 및 이산화탄소가 포함되어, 경작물에 공급될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 버너는 연료가스와 공기의 접촉혼합이 증가되도록, 난류발생기가 형성되는 예비혼합실을 더 포함될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 혼합분배유닛은 연료가스 및 공기를 송풍하는 송풍팬 및 상기 연료가스 및 공기를 혼합하는 믹서를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 연소촉매유닛은, 하우징, 상기 하우징의 전후면에 설치되어 연료가스가 하우징을 통과하도록 하는 분배판, 상기 하우징 내부에 충진되는 연소촉매 및 상기 연소촉매의 연소를 위해 열원을 발생시키는 점화기를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 연소촉매는 헥사 알루미네이트계 촉매일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 약 1,000 oC고온의 연소조건에서도 NOx, CO 및 미연가스 발생이 적은 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 천연가스 및 탄화수소가 700oC 이상의 고온에서 안정적인 연소가 가능하여 환경에 친화적이다.
아울러, 본 발명의 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템은 경작물에게 수증기와 이산화탄소를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 버너의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분배판의 도면이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 버너의 연소 상태를 나타낸다.
도 5는 일반적인 버너와 본 발명의 일 실시예에 따른 버너와의 부하별 NOx 및 CO 방출량을 비교한 그래프이다.
도 6는 본 발명의 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템을 16,000 kcal/h급으로 제작하여 NOx 및 CO의 방출량을 측정한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템을 3,000 kcal/h 급으로 제작하여 NOx 및 CO의 방출량을 측정한 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템의 개략도이다.
본 발명의 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템은 유입부(100), 버너(200) 및 연통(300)을 포함한다.
유입부(100)는 공기 유입구(110) 및 연료가스 유입구(120)를 포함할 수 있다.
공기 유입구(110) 및 연료가스 유입구(120)는 밸브(미도시)가 형성되어, 사용자가 필요에 따라서 유입되는 공기 및 연료가스의 비율을 조절할 수 있다.
버너(200)는 유입부(100)의 하측에 형성될 수 있다. 버너(200)는 유입되는 상기 공기와 상기 연료가스를 혼합하고, 연소시켜서 발열을 일으키게 된다.
버너(200)의 하측에 연통(300)이 형성될 수 있다. 연통(300)은 일반적인 중공의 관으로 형성될 수 있다. 버너(200)에서 연소 후 발생되는 생성물질은 연통(300)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 버너의 단면도이다.
버너(200)는 혼합분배유닛(210), 연소촉매유닛(220) 및 예비혼합실(230)를 포함한다.
혼합분배유닛(210)은 공급되는 연료가스 및 공기를 혼합 또는 분배하는 것으로, 내부는 중공의 형태로 형성되어, 연료가스와 공기가 통과될 수 있다.
혼합분배유닛(210)은 덕트(211), 송풍팬(212) 및 믹서(213)를 포함한다.
덕트(211)는 연료가스와 공기가 통과되는 통로 역할을 한다. 덕트(211)의 단면은 사각형 또는 원형으로 형성되되, 중공으로 형성될 수 있다.
덕트(211)의 일측에는 송풍팬(212)이 형성된다. 송풍팬(212)은 후술할 연소촉매유닛(220)을 향해 연료가스 및 공기를 송풍할 수 있다. 덕트(211)의 내측에는 믹서(213)가 형성된다. 믹서는(213) 연료가스 및 공기를 혼합할 수 있다.
믹서(213)는 다양한 형태로 형성될 수 있으나, 바람직하게는 무동력 스테틱 믹서(static mixer)로 형성될 수 있다. 상기 스테틱 믹서는 별도의 움직임 및 동력 없이도 유체, 기체 또는 분체가 고르게 믹싱될 수 있다.
연소촉매유닛(220)은 촉매연소를 위한 것이다. 촉매연소란 화학반응에서 반응속도를 높힘과 동시에 생성물을 잘 생성하도록 촉매를 가연성 기체(천연가스, 도시가스 등) 연료와 공기중의 산소에 접촉 반응시켜 연소시키는 것이다.
촉매 물질은 연소할 때 자신은 변하지 않고 연소에 참여하여 반응을 촉진시켜 주는 조력자의 역할을 하는데, 연료가스와 산소를 촉매에 순간적으로 흡착··반응시킨 후 열이 발생되고, 이때 생성된 이산화탄소와 물은 순간적으로 촉매에서 탈착된다. 이러한 반응물과 생성물의 흡착 탈착을 반복하는 과정에서 연소가 일어나는 것을 촉매 연소라 한다.
연소촉매유닛(220)은 하우징(221), 분배판(222), 연소촉매(223), 점화기(224)를 포함할 수 있다.
하우징(221)은 전방 및 후방이 개방된 형태로 형성되되, 내부에 챔버(221a)가 형성될 수 있다. 하우징(221)은 내열재인 스테인레스 또는 하스텔로이로 구성될 수 있다. 스테인레스는 내열성이 우수하고 하스텔로이는 니켈, 몰리, 철을 기본으로 하는 합금으로 고온에서 기계적 성질이 높고 내산화성이 풍부한 특성을 가지고 있다.
분배판(222)은 하우징(221)의 상측과 하측에 설치되어, 연료가스 및 공기가 하우징(221)의 일측에서 타측으로 통과될 수 있다. 분배판(222)은 하우징(221)의 단면 형상에 맞게 형성될 수 있다. 예컨데, 하우징(221)이 원형으로 형성될 경우 분배판(222)을 원형으로 형성할 수 있다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분배판의 도면이다.
도3의 (a)에서 보는 바와 같이, 분배판(222)은 사각형태로 형성될 수 있으며, 도3의 (b)에서 보는 바와 같이, 원형으로 형성될 수도 있다. 이는 하우징(221)의 단면 형상에 맞게 구비될 수 있다.
연소촉매(223)는 챔버(221a)의 내측에 충진될 수 있다. 연소촉매(223)는 알갱이 형태와 같은 펠릿 형태로 형성될 수 있다. 또한 연소촉매(223)의 형태는 그래뉼 또는 하니컴 형태로 형성될 수 있다.
연소촉매(223)는 원통형, 원기둥형, 구형 및 육면체형 등으로 형성되되, 기공이 형성될 수 있다. 이를 통해, 연료가스의 확산 방지 및 차압을 받지 않게 되므로 연료가스가 특정부위로 편중되지 않고, 일정하게 통과될 수 있다.
연소촉매(223)의 크기는 2~5mm로 형성될 수 있다. 연소촉매(223)의 크기가 너무 커지면 연소촉매(223)와 연소촉매(223)의 사이 공간이 커지게 되어 연소효율이 저하된다. 크기가 작게 형성되면 연소촉매(223)와 연소촉매(223) 사이 공간들이 작게 되어 가스의 통과율이 저하된다.
연소촉매(223)는 전이금속 계열의 헥사 알루미네이트계 촉매로 될 수 있다. 상기 헥사 알루미네이계 촉매는 가격이 저렴하여, 저비용으로 난로의 운용이 가능하다.
점화기(224)는 하우징(221)의 하부 가장자리에 형성되어, 점화열에 의해 연소촉매(223)를 연소시킬 수 있다. 점화기(224)는 스파크 점화기로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는 것이 바람직하다.
점화기(224)를 통해 연소촉매(223)에서 점화된 연료가스는 연소촉매(223) 내에서 안정적인 연소반응을 통해서 연소열 및 원적외선 발열이 일어나고, 이로 인해 실내 난방이 이뤄질 수 있다. 또한, 연통(300)을 통해서 열기가 빠져나감에 따라 대류열에 의한 난방이 이뤄질 수 있다.
예비혼합실(230)은 혼합분배유닛(210)과 연소촉매유닛(220) 사이에 형성될 수 있다. 예비혼합실(230)은 혼합분배유닛(210)과 연소촉매유닛(220)이 연통되도록 형성된다. 혼합분배유닛(210)으로부터 공기와 연료가스가 혼합되어 예비혼합실(230)로 토출된다.
공기와 연료가스의 접촉 혼합이 부족한 경우 불완전연소가 발생될 수 있다.
예비혼합실(230)에서는 연료가스와 공기가 충분한 접촉 혼합이 될 수 있도록 난류가 형성될 수 있다. 상기 난류는 연료가스와 공기의 밀도 차이에 의해 예비혼합실(230) 내에서 자연대류를 통해 이뤄질 수 있다. 바람직하게는, 예비혼합실(230)의 측벽에 난류 생성을 위한 난류생성기(미도시)가 형성될 수 있다.
본 발명의 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템은 연소 후 수증기와 이산화탄소가 생성된다. 버너(200)에서 발생된 상기 수증기는 실내의 건조함을 해결할 수 있다. 종래의 전기 난로에 비해 실내의 건조함을 해결하는데 큰 장점이 있다. 또한, 농작물을 경작하는 하우스와 같이 밀폐된 공간에서, 본 발명의 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템은 농작물에게 이산화탄소와 수분을 제공할 수 있다. 아울러, NOx와 CO의 방출량이 미미하여, 친환경적이다.
종래에는 하우스에서 난로를 설치하게 되면, 다량의 NOx와 CO에 의해 연통(300)을 하우스의 외부까지 연장하여 설치하였으나, 본 발명의 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템은 연통(300)을 하우스 내부에 형성할 수 있다.
한편, 연료가스로 메탄(도시가스)를 사용할 경우 촉매연소 온도는 약 800 ~ 900 oC 로 유지되며, 짧은 시간 내에 초기 화염에서부터 천이상태를 거쳐 촉매연소상태로 변환된다. 또한, 약 1,000 oC고온의 연소조건에서도 NOx, CO 및 미연가스 발생이 적으므로, 환기가 불필요하다.
본 발명의 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템은 용량에 따라 연소촉매(223)의 사용량이 달라지고, 약 20,000 kcal/h 일 때, 연소촉매(223)의 사용량은 약 1kg 이다. 이때의 연소가스공간속도(GHSV) 값은 약 10,000 ~ 15,000 h- 1 이다. 또한 가스가 난로 전체에서 지속적으로 흐르게 때문에, 연소촉매(223)의 발열과 원적외선 복사열, 연소 후 가스(수증기)의 흐름에 의해 생성되는 대류열까지 활용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 버너의 연소 상태를 나타내고, 도5는 일반적인 버너와 본 발명의 일실시예에 따른 버너와의 부하별 NOx 및 CO 방출량을 비교한 그래프이다.
도 4에서 보는 바와 같이 초기 점화시에 파란색 불꽃이 생성되지만, 연소촉매(223)가 예열된 후 천이상태를 지나 붉은색의 촉매연소가 일어나게 된다. 이 때까지 소요되는 시간은 연료가스의 유량에 따라 차이가 있지만 수초(秒)에서 수분(分)사이가 걸리게 된다.
일반적으로 현재 저NOx 보일러용 버너로 메탈파이버 버너가 활용되고 있다. 도 5의 (a), (c)는 메탈파이버 버너의 NOx 및 CO 방출량을 나타낸 것으로 과잉 산소비 4%를 기준으로 각각 30ppm, 200ppm이 방출되었으며, 부하의 변화에도 큰 차이는 없었다.
본 발명의 일 실시예에 따른 버너의 경우 도5의 (b), (d)에서 보는바와 같이 메탈파이버 버너와 같은 조건에서 NOx, CO 방출량은 각각 20ppm, 20ppm 미만으로 나타났다.
상기에서 보는 바와 같이, 본 발명의 버너의 경우 일반적인 버너에 비해 보다 친환경적인 것으로 나타났다.
도 6은 본 발명의 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템을 16,000 kcal/h급으로 제작하여 NOx 및 CO의 방출량을 측정한 그래프이고, 도 7은 본 발명의 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템을 3,000 kcal/h 급으로 제작하여 NOx 및 CO의 방출량을 측정한 그래프이다.
도 6의 16,000 kcal/h급으로 제작된 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템은 일반 가정용 보일러(30평형 기준)의 용량과 대응된다. 도면에 보는 바와 같이 NOx와 CO 방출량은 각각 7ppm, 9ppm으로 나타났다.
시험항목 단위 측정치 및 결과 비고
보일러 급수량 Kg/h 281.5
보일러입구 급수온도 oC 16.8
보일러출구 온수온도 oC 77.1
온수 유효 출열량 Kcal/h 16,980
배기가스 O2 % 6.8
CO ppm 7.7
NOx ppm 6.6
온도 oC 40.2
보일러 소음 dB 62.3
보일러 열효율 % 96.7 HHV 기준
상기 표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 버너의 효율을 측정한 데이터를 나타낸 것으로 보일러 조건하에서 효율을 측정하였다. 본 발명의 일 실시예에 따른 버너의 열교환 기준 열효율은 96.7%이며, 이것은 고효율 보일러용 버너 조건인 88~90%보다 우수함을 보여주고 있으며, NOx 및 CO 방출량 또한 각각 6.6ppm, 7.7ppm으로 친환경 버너로 인증 받을 수 있는 조건을 충분히 만족시키고 있다.
도 7의 3,000 kcal/h급으로 제작된 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템은 일반 가정용 소형 난로의 용량과 대응된다. 도6에서 보는 바와 같이 NOx와 CO 방출량은 각각 0.1ppm, 7ppm으로 나타났다.
따라서, 본 발명의 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템은 종래의 난로에 비해 NOx와 CO 방출량이 감소되어 친환경적이며, 이로 인해 별도의 환기를 하지 않아도 되는 장점이 있다. 아울러, 연소 후 발생되는 수증기와 이산화탄소는 농작을 위한 하우스 내에 이산화탄소와 수분을 공급하여, 농작에 용이하다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 유입부
110: 공기 유입구
120: 연료가스 유입구
200: 버너
210: 혼합분배유닛
220: 연소촉매유닛
300: 연통

Claims (7)

  1. 연료가스와 공기가 유입되는 유입부와 연소가 발생되는 버너 및 연소 후 발생되는 생성물질이 배출되는 연통을 포함하는 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템에 있어서,
    상기 버너는 상기 유입부의 하측에 16,000kcal/h 내지 20,000kcal/h의 용량을 가지도록 형성되고,
    상기 연료가스와 상기 공기를 혼합, 분배하는 혼합분배유닛;
    상기 혼합분배유닛으로부터 공급되는 연료가스가 연소촉매와 연소되어 열이 발생되는 연소촉매유닛; 및
    상기 연료가스와 상기 공기의 접촉 혼합이 증가되도록, 유동 면적이 점진적으로 증가하는 형상으로 형성됨으로써, 난류 발생기가 형성되는 예비 혼합실을 포함하고,
    상기 혼합분배유닛은, 연료가스 및 공기를 송풍하는 송풍팬; 및
    상기 연료가스 및 공기를 혼합하는 믹서를 포함하며, 상기 버너 및 상기 연통은 농작물을 경작하는 하우스 내에 설치되고, 상기 생성물질은 수증기 및 이산화탄소가 포함되어 경작물에 공급되며,
    상기 연소촉매유닛은,
    하우징;
    상기 하우징의 전후면에 설치되어 연료가스가 하우징을 통과하도록 하는 분배판;
    그래뉼 또는 하니커 형태로 형성되며, 상기 하우징 내부에 충진되는 연소촉매; 및
    상기 연소촉매의 연소를 위해 열원을 발생시키는 점화기를 포함하며,
    상기 연료가스로 메탄을 사용하여 촉매연소 온도를 800 내지 900℃로 유지하고,
    상기 연통은 상기 버너의 하측에 형성되어 상기 이산화탄소가 밀도 차에 의해 상기 연통으로 용이하게 배출되고, 상기 연통이 하측에 형성됨에 따라 상기 수증기가 상기 경작물에 용이하게 공급되며, 상기 버너의 연소에 의한 복사열, 원적외선열 및 대류열 중 하나 이상을 통해 난방되는 것을 특징으로 하는 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 연소촉매는 헥사 알루미네이트계 촉매인 것을 특징으로 하는 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템.
KR1020180036816A 2018-03-29 2018-03-29 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템 KR101930043B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180036816A KR101930043B1 (ko) 2018-03-29 2018-03-29 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180036816A KR101930043B1 (ko) 2018-03-29 2018-03-29 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101930043B1 true KR101930043B1 (ko) 2019-03-14

Family

ID=65759695

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180036816A KR101930043B1 (ko) 2018-03-29 2018-03-29 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101930043B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110073863A (zh) * 2019-05-07 2019-08-02 中科盛火(北京)热能技术有限公司 一种气肥与热力联供装置及其控制方法
JP7380300B2 (ja) 2020-02-18 2023-11-15 株式会社豊田自動織機 燃焼器、改質装置及び改質システム

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200419058Y1 (ko) * 2006-03-20 2006-06-16 황병해 이중비닐하우스용 열풍공급장치
KR20110106162A (ko) * 2010-03-22 2011-09-28 한국기계연구원 이산화탄소 발생장치 및 그를 이용한 이산화탄소 발생방법
KR101652876B1 (ko) * 2015-04-15 2016-09-01 주식회사다온알에스 촉매 연소기 및 촉매 연소를 이용한 이산화탄소 발생장치
KR101688894B1 (ko) * 2016-08-08 2016-12-23 주식회사 지엔티엔에스 고온 연소촉매를 이용한 버너
KR101727692B1 (ko) 2014-10-17 2017-04-17 차영섭 펠릿 난로

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200419058Y1 (ko) * 2006-03-20 2006-06-16 황병해 이중비닐하우스용 열풍공급장치
KR20110106162A (ko) * 2010-03-22 2011-09-28 한국기계연구원 이산화탄소 발생장치 및 그를 이용한 이산화탄소 발생방법
KR101727692B1 (ko) 2014-10-17 2017-04-17 차영섭 펠릿 난로
KR101652876B1 (ko) * 2015-04-15 2016-09-01 주식회사다온알에스 촉매 연소기 및 촉매 연소를 이용한 이산화탄소 발생장치
KR101688894B1 (ko) * 2016-08-08 2016-12-23 주식회사 지엔티엔에스 고온 연소촉매를 이용한 버너

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110073863A (zh) * 2019-05-07 2019-08-02 中科盛火(北京)热能技术有限公司 一种气肥与热力联供装置及其控制方法
CN110073863B (zh) * 2019-05-07 2024-03-26 中科盛火(北京)热能技术有限公司 一种气肥与热力联供装置及其控制方法
JP7380300B2 (ja) 2020-02-18 2023-11-15 株式会社豊田自動織機 燃焼器、改質装置及び改質システム

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4510890A (en) Infrared water heater
US4111181A (en) Combustion air system
US8591222B2 (en) Gas-fired furnace with cavity burners
AU687549B2 (en) Fluidic burner
KR101930043B1 (ko) 고온 연소촉매 버너가 적용된 친환경 난로 시스템
CN208139268U (zh) 燃气锅炉用燃烧器及燃气锅炉系统
KR20040040577A (ko) 예혼합연소방식의 표면연소 가스버너
KR100495505B1 (ko) 다단제어를 구현하는 가스연소 버너
KR101080305B1 (ko) 환경친화적인 표면연소방식의 고효율 가스버너가 장착된 고효율 가정용 가스렌지
CN106439810B (zh) 燃烧器和具有其的燃气热水器
CN203703970U (zh) 一种红外线加热装置
CN209458925U (zh) 全预混燃烧装置及全预混锅炉
CN108180507B (zh) 一种部分预混气体多孔介质燃气灶
KR200363754Y1 (ko) 복사열을 이용하는 가스 버너
KR100355353B1 (ko) 연소 장치
KR100495506B1 (ko) 냉각용 수관을 갖는 예혼합 가스연소 버너
NL9201558A (nl) Brander, in het bijzonder geschikt voor aan de wand bevestigde heetwaterketels.
CN213146557U (zh) 一种节能炉
CN217423251U (zh) 一种焦炉煤气低氮燃烧器
KR100474178B1 (ko) 분리된 염공부를 갖는 예혼합 가스연소 버너
CN212157147U (zh) 一种低NOx高热值燃气燃烧器
CN213577484U (zh) 燃烧器单元和采用该燃烧器单元的燃气热水设备
CN212227106U (zh) 一种新型柴火炉
CN208487618U (zh) 一种新型燃烧器火盖
JP2001074214A (ja) 多孔性の金属繊維織造で組織された多孔体板を利用した家庭用低公害・高効率リッチ・リーン燃焼ガスバーナー