KR101971606B1 - A combustor reducing nitrogen oxide recirculating exhaust gas - Google Patents

A combustor reducing nitrogen oxide recirculating exhaust gas Download PDF

Info

Publication number
KR101971606B1
KR101971606B1 KR1020170110168A KR20170110168A KR101971606B1 KR 101971606 B1 KR101971606 B1 KR 101971606B1 KR 1020170110168 A KR1020170110168 A KR 1020170110168A KR 20170110168 A KR20170110168 A KR 20170110168A KR 101971606 B1 KR101971606 B1 KR 101971606B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
air
fuel
exhaust gas
combustion
combustion chamber
Prior art date
Application number
KR1020170110168A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20190023833A (en
Inventor
이창엽
유미연
소성현
Original Assignee
한국생산기술연구원
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 한국생산기술연구원 filed Critical 한국생산기술연구원
Priority to KR1020170110168A priority Critical patent/KR101971606B1/en
Priority to PCT/KR2017/009525 priority patent/WO2018048139A2/en
Priority to CN201780016838.1A priority patent/CN108884992B/en
Priority to CN201811366787.8A priority patent/CN110056862B/en
Publication of KR20190023833A publication Critical patent/KR20190023833A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101971606B1 publication Critical patent/KR101971606B1/en

Links

Images

Classifications

    • 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 
    • F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • 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 
    • F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F23C9/06—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber for completing 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
    • F23D14/48—Nozzles
    • F23D14/58—Nozzles characterised by the shape or arrangement of the outlet or outlets from the nozzle, e.g. of annular configuration
    • 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 
    • F23C2202/00—Fluegas recirculation
    • F23C2202/30—Premixing fluegas with combustion air

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)

Abstract

본 발명은 중심에 연료노즐이 형성되며, 완전히 분리된 복수 개의 연료노즐에 의한 복수 개의 소형 연료희박/연료농후 화염(fuel lean/fuel rich flame)을 연소기 끝단 단면 전체에 형성하여, 화염에서 생성되는 배기가스가 재순환되는 질소산화물(NOx)을 최소화하는 연소기에 관한 것으로 단순한 구성으로써 주변 장치를 필요로 하지 않으면서 기본적인 연소시스템을 구현할 수 있 효과 및 소형의 분할 화염을 통한 열 분산과 화염온도 저하, 각 소형화염들의 최적화된 공연비 화염 형성 및 빠른 연소반응 유도를 통해 질소산화물(NOx)을 현저히 저감시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention is characterized in that a plurality of small fuel lean / fuel rich flames are formed on the entire combustor end surface by a plurality of fuel nozzles formed at the center of the fuel nozzle, The present invention relates to a combustor for minimizing nitrogen oxides (NOx) in which exhaust gas is recycled. With a simple configuration, it is possible to realize a basic combustion system without the need for a peripheral device, It is possible to remarkably reduce nitrogen oxides (NOx) through the formation of optimized air-fuel ratio flames and induction of fast combustion reaction of each small flame.

Description

배기가스가 재순환되는 저 질소산화물 연소기{A COMBUSTOR REDUCING NITROGEN OXIDE RECIRCULATING EXHAUST GAS}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a low-NOx (NOx)

발명은 저 질소산화물 연소기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 중심에 연료노즐이 형성되며, 완전히 분리된 복수 개의 연료노즐에 의한 복수 개의 소형 연료희박/연료농후 화염(fuel lean/fuel rich flame)을 연소기 끝단 단면 전체에 형성하여, 화염에서 생성되는 배기가스가 재순환되어 질소산화물(NOx)을 최소화하는 연소기에 관한 것이다.The present invention relates to a low NOx combustor, and more particularly to a low NOx combustor in which a plurality of small fuel lean / fuel rich flames are formed by a plurality of fully separated fuel nozzles, To a combustor which is formed on the entire end surface of the combustor so as to minimize the nitrogen oxides (NOx) by recirculating the exhaust gas generated in the flame.

질소산화물 저감을 위한 연소기는 연료 및 공기의 혼합 특성을 조절하거나 연소 영역의 산소농도와 화염 온도를 조절하는 등의 여러 가지 방법으로 연소과정에서 발생하는 질소산화물의 생성을 억제하는 시스템이다.A combustor for reducing nitrogen oxides is a system that suppresses the generation of nitrogen oxides generated in the combustion process by various methods such as controlling the mixing characteristics of the fuel and the air, or adjusting the oxygen concentration and the flame temperature in the combustion region.

이러한 과정을 통해 최적화 된 연소기는 현재 환경문제에 의한 대기오염물질에 대한 각종 규제에 대한 대응이 가능하며, 연소시스템을 이용하여 에너지를 발생시키는 거의 모든 산업에 필수적으로 적용된다.Through this process, the optimized combustor can cope with various regulations on air pollutants due to current environmental problems and it is applied to almost all industries that generate energy by using combustion system.

현재, 국내외 적으로 질소산화물은 배출농도 규제, 총량 규제, 미세먼지로의 변환 등과 관련하여 저NOx 연소기가 아닌 경우, 시장진입에 제한을 받고 있다. 더불어, 더욱 낮은 NOx 규제가 예고되어 있어, 저NOx 성능이 시장점유에 가장 큰 영향을 미치고 있는 실정이다.Currently, domestic and foreign N2OX is limited to entering the market when it is not a low NOx combustor in terms of emission concentration regulation, total amount regulation, conversion to fine dust. In addition, lower NOx regulations are anticipated, and low NOx performance has the greatest effect on market share.

환경오염 물질인 질소산화물의 저감을 위해 현재 일반적으로 적용되고 있는 연소기법들은 대표적으로 연료 및 공기 다단기술, 배기가스 재순환 기술, 연소가스 내부 재순환 기술, 재연소, OFA 등의 기술들이 있다. 그러나 이러한 연소기법들은 추가적으로 별도의 외부 장치들을 필요로 하며 복잡한 구조의 주변장치 구성을 요한다. 따라서 상기한 기술기법들의 단점을 극복하기 위해 다양한 연소기법을 통합 최적화하는 연구, 개발들이 국내외적으로 폭넓게 진행되고 있다.In order to reduce nitrogen oxide, which is an environmental pollutant, combustion techniques that are currently generally applied include technologies such as fuel and air multi-stage technology, exhaust gas recirculation technology, combustion gas internal recirculation technology, reheat combustion, OFA and the like. However, these combustion techniques require additional external devices and require a complicated structure of peripheral devices. Therefore, in order to overcome the disadvantages of the above-described techniques, research and development for integrating and optimizing various combustion techniques have been widely carried out both domestically and internationally.

한편, 중심부에 연료노즐가 형성되며 완전히 분리된 복수 개의 연료노즐에 의한 복수 개의 소형 연료희박/연료농후 화염(fuel lean/fuel rich flame)을 연소기 끝단 단면 전체에 형성된 연소기는 개시된 바 없다. On the other hand, there has not been disclosed a combustor in which a plurality of small fuel lean / fuel rich flames are formed on the entire end face of the combustor by a plurality of fuel nozzles formed with fuel nozzles at the center and completely separated from each other.

한편, 한국 등록특허공보 제10-096857호에서는 1차연료 분사체 및 상기 1차연료 분사체 주위에 배치되는 둘 이상의 2차연료 분사체를 구비하는 연료분사모듈; 상기 연료분사모듈로 산화제를 공급하는 공기주입모듈; 및 상기 연료분사모듈로 연료를 공급하는 연료공급모듈;을 포함하되, 상기 2차연료 분사체는 상기 1차연료 분사체를 중심으로 하여 원주 상에 방사상으로 배치되고, 상기 1차연료 분사체로부터 1차공간이 형성되고, 상기 1차공간과 이격되어 상기 2차연료 분사체로부터 2차공간이 형성되어져, 다단 화염이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 연소장치가 개시되어 있다. 그러나, 중심부에 연료노즐이 형성되며 복수의 연료희박/연료농후 화염이 형성되는 것은 확인할 수 없다.Korean Patent Registration No. 10-096857 discloses a fuel injection module including a primary fuel injector and two or more secondary fuel injectors disposed around the primary fuel injector. An air injection module for supplying an oxidant to the fuel injection module; And a fuel supply module for supplying fuel to the fuel injection module, wherein the secondary fuel injection body is radially disposed on a circumference around the primary fuel injection body, Wherein a primary space is formed and a secondary space is formed from the secondary fuel injection body spaced apart from the primary space to form a multistage flame. However, it can not be confirmed that a fuel nozzle is formed at the center and a plurality of fuel lean / fuel rich flames are formed.

한국 등록특허공보 제10-1512352호에서는, 연소로 내부로 주연료를 공급하는 1차연료 분사체, 상기 1차연료 분사체 주위로 적어도 하나 이상으로 배치되며, 그 선단이 상기 연소로의 내부에 진입하도록 배치되는 2차연료 분사체, 상기 연소로에서 발생한 연소가스를 유체역학적 힘에 의해 상기 연소로에 재순환시키는 재순환 유도부, 상기 1차연료 분사체와 2차연료 분사체로 연료를 공급하는 연료공급부, 상기 1차연료 분사체와 상기 2차연료 분사체 사이의 공간으로 산화제를 공급하는 산화제 공급부, 및 공기 다단을 위해 상기 1차연료 분사체를 둘러싸도록 배치되는 공기 다단 슬리브를 포함하고, 상기 산화제 공급부로부터 공급되는 산화제는 상기 공기 다단 슬리브의 내외부를 통해 다단으로 공급하는 것을 특징으로 하는 초 저질소산화물 연소장치가 개시되어 있다. 그러나, 중심부에 연료노즐이 형성되며 복수의 연료희박/연료농후 화염이 형성되는 것은 확인할 수 없다.Korean Patent Registration No. 10-1512352 discloses a fuel injection system comprising a primary fuel injector for injecting a main fuel into a combustion furnace, at least one or more fuel injectors arranged around the primary fuel injector, A recirculating induction portion for recirculating the combustion gas generated in the combustion furnace to the combustion furnace by a hydrodynamic force, a fuel supply portion for supplying fuel to the primary fuel injector and the secondary fuel injector, An oxidant supplier for supplying an oxidant to a space between the primary fuel injector and the secondary fuel injector, and an air multi-stage sleeve arranged to surround the primary fuel injector for the air multi-stage, Wherein the oxidant supplied from the supply unit is supplied in multiple stages through the inner and outer portions of the air multi-stage sleeve. It has set forth. However, it can not be confirmed that a fuel nozzle is formed at the center and a plurality of fuel lean / fuel rich flames are formed.

이와 같이, 중심에 메인연료노즐이 형성되며, 완전히 분리된 복수 개의 연료노즐에 의한 복수 개의 소형 연료희박/연료농후 화염(fuel lean/fuel rich flame)을 연소기 끝단 단면 전체에 형성하여, 배기가스가 재순환되어 질소산화물(NOx)을 최소화하는 연소기 기술은 제시된 바가 없다.Thus, a plurality of small-sized fuel lean / fuel rich flames are formed on the entire end surface of the combustor, the plurality of small fuel lean / fuel rich flames being formed by a plurality of completely separated fuel nozzles having a main fuel nozzle at the center, No combustor technology has been proposed to minimize recycled NOx.

(특허문헌 0001) 한국 등록특허공보 제10-096857호(Patent Document 0001) Korean Patent Registration No. 10-096857

(특허문헌 0002) 한국 등록특허공보 제10-1512352호(Patent Document 0002) Korean Patent Registration No. 10-1512352

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 완전히 분리된 복수개의 연료노즐에 의한 복수 개의 소형 연료희박/연료농후 화염(fuel lean/fuel rich flame)을 연소기 끝단 단면 전체에 형성하고, 전체화염은 평균적으로 에너지 효율이 최적화되는 1.0 내지 1.2 사이의 과잉공기비를 이루게 되어, 낮은 화염온도에서 최적화된 과잉공기비로 연소가 수행되는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to overcome the above-mentioned drawbacks of the inventors of the present invention by carrying out in-depth research and various experiments. The object of the present invention is to provide a fuel- lean / fuel rich flame is formed in the entire end face of the combustor, and the total flame has an excess air ratio of between 1.0 and 1.2, which is optimized on the average energy efficiency, so that the combustion is carried out at an optimized excess air ratio at a low flame temperature .

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise form disclosed. There will be.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems occurring in the prior art,

하우징; 상기 하우징 내부에 설치되며, 일측 끝단에 연료노즐이 결합된 연료유로를 복수 개 구비하는 연료공급부; 상기 연료노즐이 인입되어 통과하는 공기홀을 복수 개 구비하는 공기분사부; 상기 연료유로에 투입되는 연료를 제어하는 연료제어부; 상기 하우징 내부에 투입되는 공기를 제어하는 공기제어부; 및 상기 공기분사부는 상기 공기홀이 환형 형태로 연소실 방향으로 형성된 다공판;을 포함하고 상기 공기홀 중 하나의 내측둘레 크기와 상기 공기홀 중 다른 하나의 내측둘레 크기가 서로 상이한 것을 특징으로 하는 저 질소산화물 연소기를 특징으로 한다.housing; A fuel supply unit installed in the housing and having a plurality of fuel flow paths having fuel nozzles coupled to one end thereof; An air injecting portion having a plurality of air holes through which the fuel nozzle is drawn and passed; A fuel control unit for controlling fuel injected into the fuel passage; An air control unit for controlling air introduced into the housing; And the air injecting portion includes a perforated plate in which the air holes are formed in an annular shape in the direction of the combustion chamber, and the inner perimeter of one of the air holes and the inner perimeter of the other of the air holes are different from each other. Characterized by a nitrogen oxide combustor.

또한, 연소 후 배기가스를 상기 연소실로 재순환하기 위한 배기가스재순환부가 추가로 형성될 수 있다.Further, an exhaust gas recirculation unit for recirculating exhaust gas after combustion to the combustion chamber may be additionally formed.

또한, 상기 배기가스재순환부는 상기 연소실 후단의 열교환부를 통과한 상기 배기가스 중 일부를 연소실로 주입할 수 있다.The exhaust gas recirculation unit may inject a part of the exhaust gas that has passed through the heat exchange unit at the rear end of the combustion chamber into the combustion chamber.

또한, 상기 배기가스는 상기 공기분사부, 상기 연료제어부 및 연소실 중 어느 하나 또는 2 이상을 통해 투입될 수 있다.In addition, the exhaust gas may be introduced through one or more of the air injection unit, the fuel control unit, and the combustion chamber.

또한, 내부에 인입된 상기 공기홀을 포함하며 연소실로 상기 배기가스를 투입하는 배기가스포트가 추가로 형성될 수 있다.Further, an exhaust gas spout including the air holes introduced into the combustion chamber and injecting the exhaust gas may be additionally formed.

또한, 상기 배기가스포트는 상기 다공판면보다 돌출되어 형성될 수 있다.Also, the exhaust gas spots may be formed so as to protrude from the surface of the porous plate.

또한, 재순환되는 배기가스는 80 내지 250℃일 수 있다.Further, the recirculated exhaust gas may be 80 to 250 캜.

또한, 상기 연소실 내면 둘레방향으로 균등하게 이격되어 배기가스홀 및/또는 배기가스슬릿이 형성될 수 있다.Further, the exhaust gas holes and / or the exhaust gas slits may be formed evenly spaced in the circumferential direction of the combustion chamber.

또한, 상기 공기분사부, 상기 연료제어부 및 연소실로 투입되는 상기 배기가스의 유량비는 1: 0.01 내지 0.1:0.1 내지 0.5일 수 있다.Also, the flow rate ratio of the exhaust gas injected into the air injecting unit, the fuel control unit, and the combustion chamber may be 1: 0.01 to 0.1: 0.1 to 0.5.

이상에서 설명한 바와 같이, 상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는 단순한 구성으로써 주변 장치를 필요로 하지 않으면서 기본적인 연소시스템을 구현할 수 있다는 것이다. As described above, the effect of the present invention with the above-described configuration is that a basic combustion system can be implemented without a peripheral device as a simple constitution.

또한, 소형의 분할 화염을 통한 열 분산과 화염온도 저하, 각 소형화염들의 최적화된 공연비 화염 형성, 배기가스 재순환 및 빠른 연소반응 유도를 통해 질소산화물(NOx)을 현저히 저감시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, there is an effect that nitrogen oxides (NOx) can be remarkably reduced through heat dispersion through a small split flame, lowered flame temperature, optimized air-fuel ratio flame formation, exhaust gas recirculation, and quick combustion reaction induction.

또한, 메인연료노즐을 통한 부하량에 따른 연소조건 제어가 용이해지는 효과가 있다. Further, there is an effect that control of the combustion condition according to the amount of load through the main fuel nozzle is facilitated.

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.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above effects and include all effects that can be deduced from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.

도1은 질소산화물과 과잉공기비의 상관관계에 대한 그래프이다.
도2는 본 발명의 일실시 예에 따른 저 질소산화물 연소기의 사시도이다.
도3은 본 발명의 일실시 예에 따른 저 질소산화물 연소기의 단면도이다.
도4는 본 발명의 일실시 예에 따른 공기분사부 및 연료노즐의 단면도이다.
도5는 본 발명의 일실시 예에 따른 저 질소산화물 연소기에 대한 실시상태도이다.
도6은 본 발명의 일실시 예에 따른 저 질소산화물 연소기의 단면도 및 연소 완료공기분사구에 대한 확대도이다.
도7은 본 발명의 일실시 예에 따른 보일러의 형태이다. Figure 1 is a graph of the correlation between nitrogen oxide and excess air ratio.
2 is a perspective view of a low nitrogen oxide combustor in accordance with an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a low nitrogen oxide combustor in accordance with an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of an air injecting unit and a fuel nozzle according to an embodiment of the present invention.
5 is an operational state diagram of a low nitrogen oxide combustor according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view of a low NOx combustor in accordance with an embodiment of the present invention and an enlarged view of a burned-in air nozzle.
7 is a view of a boiler according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.The same reference numerals are used for portions having similar functions and functions throughout the drawings. Throughout the specification, when a part is connected to another part, it includes not only a case where it is directly connected but also a case where the other part is indirectly connected with another part in between. In addition, the inclusion of an element does not exclude other elements, but may include other elements, unless specifically stated otherwise.

본 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다. The present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도1은 질소산화물과 과잉공기비의 상관관계에 대한 그래프이고, 도2는 본 발명의 일실시 예에 따른 저 질소산화물 연소기의 사시도이고, 도3은 본 발명의 일실시 예에 따른 저 질소산화물 연소기의 단면도이다.FIG. 2 is a perspective view of a low-nitrogen oxide combustor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a graph showing the relationship between the nitrogen oxide and the excess air ratio in the low- Fig.

도2와 도3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 저 질소산화물 연소기는, 하우징(300); 하우징(300) 내부에 설치되며, 일측 끝단에 연료노즐(120)이 결합된 연료유로(110)를 복수 개 구비하는 연료공급부(100); 연료노즐(120)이 인입되어 통과하는 공기홀(210)을 복수 개 구비하는 공기분사부(200); 연료유로(110) 각각에 투입되는 연료를 제어하는 연료제어부(510); 및 하우징(300) 내부에 투입되는 공기를 제어하는 공기제어부(520);를 포함하고, 상기 연료유로(110)와 결합되어 상기 하우징(330)에 형성된 상기 공기분사부(200) 끝단의 중심축에 형성되는 메인연료노즐(130)을 포함할 수 있다. As shown in FIGS. 2 and 3, the low nitrogen oxide combustor of the present invention includes a housing 300; A fuel supply unit 100 installed in the housing 300 and having a plurality of fuel flow paths 110 to which fuel nozzles 120 are coupled at one end; An air injector (200) having a plurality of air holes (210) through which the fuel nozzle (120) is drawn and passed; A fuel control unit 510 for controlling the fuel injected into each of the fuel flow paths 110; And an air control unit 520 for controlling the air to be introduced into the housing 300. The air control unit 520 is coupled to the fuel passage 110 to control the center axis of the air injection unit 200 formed at the housing 330, And a main fuel nozzle 130 formed in the main fuel nozzle 130.

즉, 상기 공기홀 중 하나의 내측둘레 크기와 상기 공기홀 중 다른 하나의 내측둘레 크기가 서로 상이할 수 있다. That is, the inner peripheral size of one of the air holes and the inner peripheral size of the other of the air holes may be different from each other.

상기 하나의 연료노즐(120)과 상기 하나의 공기홀(210)은 한 쌍을 이루어 형성될 수 있다. 상기 연료노즐로 분사되는 연료와 상기 공기홀에서 분사되는 공기의 비율은 1.0 내지 1.2 사이의 과잉공기비일 수 있다.The one fuel nozzle 120 and the one air hole 210 may be formed as a pair. The ratio of the fuel injected into the fuel nozzle and the air injected from the air hole may be an excess air ratio of between 1.0 and 1.2.

상기 연료노즐(120)과 공기홀(210)의 한 쌍에 의해 화염이 형성되는 것이 소형화염(400)이다. 또한, 상기 메인연료노즐에 의해 보일러에서 요구하는 열량을 생성하기 위한 메인화염이 형성된다. A small flame 400 is formed by a pair of the fuel nozzle 120 and the air hole 210. Further, a main flame is formed by the main fuel nozzle to generate a heat amount required by the boiler.

메인화염 및 복수 개의 소형화염에 의한 전체화염은, 도1에서 보는 바와 같이 평균적으로 에너지 효율이 최적화되는 1.0 내지 1.2 사이의 과잉공기비를 이루게 되어, 낮은 화염온도에서 최적화된 과잉공기비로 연소가 수행될 수 있다.The main flame and the whole flames by a plurality of small flames have an excess air ratio of between 1.0 and 1.2, which energy efficiency is optimized on average as shown in Fig. 1, so that combustion is performed at an optimized excess air ratio at a low flame temperature .

즉, 본 발명의 저 질소산화물 연소기에서는, 메인화염과 복수 개의 소형화염(400)이 낮은 온도에서도 최적화된 공연비로 연소를 수행하여, 연소 중 생성되는 질소산화물을 현저히 저감시킬 수 있다.That is, in the low nitrogen oxide combustor according to the present invention, the main flame and the plurality of small flames 400 can perform combustion at an optimum air-fuel ratio even at a low temperature, thereby remarkably reducing the nitrogen oxide produced during combustion.

연료의 분산 개수는 메인연료노즐(130) 및 연료노즐(120)의 수와 같으며, 연료노즐(120)의 수는 입열량, 연료 종류 등의 적용조건에 따라 다를 수 있다.The number of fuel dispersions is the same as the number of the main fuel nozzles 130 and the fuel nozzles 120, and the number of the fuel nozzles 120 may vary depending on application conditions such as heat input amount, fuel type, and the like.

상기 공기홀이 형성하는 외통 중심부에 상기 메인연료노즐이 형성되고, 상기 메인연료노즐 후단에 형성되는 메인연료분출구(134), 상기 메인연료분출구의 소정부는 교축부(131)가 형성될 수 있다.The main fuel nozzle is formed in the outer cylinder center portion formed by the air hole, the main fuel injection hole 134 formed at the rear end of the main fuel nozzle, and the small portion of the main fuel injection hole may be formed with the throttling portion 131 .

상기 교축부의 입구측에 내부메인연료노즐(132) 및 내부공기노즐(133)이 형성될 수 있으며, 상기 메인연료분출구의 측면에는 공기유입구(135)가 형성될 수 있다.An inner main fuel nozzle 132 and an inner air nozzle 133 may be formed at an inlet side of the throttle portion and an air inlet 135 may be formed at a side of the main fuel injection port.

하우징(300)은 윈드박스의 기능을 수행할 수 있다.The housing 300 can perform the function of a wind box.

본 발명의 실시 예에서는, 공기제어부(520)에 의한 공기 투입이 하우징(300)의 측면에 대해 수행되는 것으로 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 공기 투입 방향은 달라질 수 있다.In the embodiment of the present invention, it is described that the air introduction by the air control unit 520 is performed on the side surface of the housing 300, but the present invention is not limited thereto and the air introduction direction may be changed.

도4는 본 발명의 일실시 예에 따른 공기분사부(200) 및 연료노즐(120)의 단면도이고, 도5는 본 발명의 일실시 예에 따른 저 질소산화물 연소기에 대한 실시상태도이다. 도5의 좌측 도면은 저 질소산화물 연소기의 단면에 대한 실시상태도이고, 도5의 우측 도면은 저 질소산화물 연소기의 정면에 대한 실시상태도이다.FIG. 4 is a cross-sectional view of an air injector 200 and a fuel nozzle 120 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a view illustrating an operation of a low nitrogen oxide combustor according to an embodiment of the present invention. 5 is an operational state diagram for a cross section of a low nitrogen oxide combustor, and the right side view of FIG. 5 is an operational state diagram for a front view of a low nitrogen oxide combustor.

도3과 도4에서 보는 바와 같이, 연료노즐(120)은, 공기유로(211)가 형성되도록 공기홀(210)의 내측둘레와 일정 거리만큼 이격된 채로 공기홀(210)을 관통할 수 있다. 또한, 중심부에 메인연료노즐(130)을 형성할 수 있다.3 and 4, the fuel nozzle 120 may penetrate the air hole 210 while being spaced apart from the inner periphery of the air hole 210 by a predetermined distance so as to form the air passage 211 . Further, the main fuel nozzle 130 may be formed at the center.

여기서, 공기유로(211)는 연료노즐(120)이 차지하는 공간을 제외한 공기홀(210)의 나머지 공간일 수 있다. 그리고, 공기홀(210)에서는, 공기유로(211)를 통해 공기가 통과하여 연소실의 방향으로 분사될 수 있다.Here, the air passage 211 may be the remaining space of the air hole 210 except for the space occupied by the fuel nozzle 120. In the air hole 210, air can be passed through the air passage 211 and injected in the direction of the combustion chamber.

상기와 같이, 공기홀(210) 간 내측둘레의 크기가 상이한 경우, 각각의 공기유로(211)의 크기가 상이하게 될 수 있다.As described above, when the sizes of the inner peripheries of the air holes 210 are different, the sizes of the air passages 211 may be different from each other.

그리고, 공기유로(211)의 크기가 상이한 것에 대해 연료유로(110)의 직경은 동일하게 형성될 수 있다.The diameter of the fuel flow path 110 may be the same as the diameter of the air flow path 211.

이에 따라, 도4에서 보는 바와 같이, 한 쌍의 연료노즐(120)과 공기홀(210)에서 분사되는 연료와 공기에 의해 형성되는 소형화염(400)은 공연비가 낮은 연료 농후화염(410)과 공연비가 높은 연료희박화염(420)으로 구분될 수 있다. 또한, 중심부에 메인연료노즐에서 분사되는 연료와 환형형태로 배치된 공기홀에서 분사된 공기에 의해 형성되는 메인화염을 형성할 수 있다.4, the small flame 400 formed by the pair of the fuel nozzles 120 and the air and the air injected from the air holes 210 is divided into a fuel rich flame 410 having a low air- And a fuel lean flame 420 having a high air-fuel ratio. Further, the main flame formed by the fuel injected from the main fuel nozzle and the air injected from the air holes arranged in an annular shape can be formed in the center portion.

즉, 소형화염(400)은 각각 동일한 양의 연료를 분사하는 연료노즐(120) 대비 공기유로(211)의 크기에 따른 공기 분사량 차이로 인해, 연료가 농후(fuel rich)하여 공연비가 낮은 연료농후화염(410)과 연료가 희박(fuel lean)하여 공연비가 높은 연료희박화염(420)으로 구분될 수 있다.That is, due to the difference in air injection quantity depending on the size of the air flow passage 211, the small flame 400 is rich in fuel so that the fuel becomes rich (fuel rich) at a low air-fuel ratio compared with the fuel nozzle 120 that injects the same amount of fuel, The flame 410 and the fuel lean can be divided into the fuel lean flame 420 having a high air-fuel ratio.

상기 연료노즐(120)의 외경(DOF)대 상기 공기홀(210)의 내경(DIA)비인 DOF/DIA는 0.99 내지 0.01일 수 있다.D OF / D IA, which is the ratio of the outer diameter (D OF ) of the fuel nozzle 120 to the inner diameter (D IA ) of the air hole 210, may be 0.99 to 0.01.

상기 연료노즐의 외경(DOF)대 상기 공기홀의 내경(DIA)비인 DOF/DIA는 0.99 내지 0.01일 수 있다. D OF / D IA, which is the ratio of the outer diameter (D OF ) of the fuel nozzle to the inner diameter (D IA ) of the air hole, may be 0.99 to 0.01.

상기 연료노즐의 외경(DOF)대 상기 공기홀의 내경(DIA)비를 벗어나면 원활한 연소조건이 형성되지 않거나, 다량의 질소산화물이 발생할 수 있다.If the ratio of the outer diameter (D OF ) of the fuel nozzle to the inner diameter (D IA ) of the air hole deviates, a smooth combustion condition may not be formed or a large amount of nitrogen oxides may be generated.

상기 연료노즐의 외경(DOF)은 동일할 수 있다. 상기 연료유로를 복수 개 구비하는 연료공급부에 대응하여 복수 개 형성된 상기 연료노즐의 외경을 일정하게 유지하면서, 상기 공기홀의 내경을 조정하여 연소조건을 제어할 수 있다. The outer diameter (D OF ) of the fuel nozzle may be the same. The combustion condition can be controlled by adjusting the inner diameter of the air hole while keeping the outer diameter of the plurality of fuel nozzles corresponding to the fuel supply unit having the plurality of fuel flow paths constant.

또한, 열부하 400,000 kcal/hr 기준으로 80% 열부하 조건에서 공급되는 연료를 LNG로 한정한 경우, 공급되는 공기의 선속도는 10 내지 50m/sec일 수 있다. 바람직하게는 30 내지 40m/sec일 수 있다. When the fuel supplied under the thermal load condition of 80,000 kcal / hr based on the heat load is limited to LNG, the linear velocity of supplied air may be 10 to 50 m / sec. Preferably 30 to 40 m / sec.

상기 조건을 벗어나면 원활한 연소조건이 형성되지 않거나, 부하조건에 맞는 질소산화물 억제를 이룰 수 없다. If the above conditions are exceeded, a smooth combustion condition is not formed or nitrogen oxide suppression suitable for a load condition can not be achieved.

연료농후화염(410)과 연료희박화염(420)을 각각 복수 개 형성하여 전체화염을 이루는 경우, 도1에서 보는 바와 같이, 전체화염은 평균적으로 에너지효율이 최적화되는 1.0 내지 1.2의 과잉공기비를 형성하게 되고, 전체화염의 온도도 낮아지게 되어, 질소산화물을 저감시킬 수 있다.When a plurality of fuel rich flames 410 and a plurality of fuel lean flames 420 are formed to form an entire flame, as shown in FIG. 1, the entire flame has an excess air ratio of 1.0 to 1.2 And the temperature of the entire flame is also lowered, so that the nitrogen oxide can be reduced.

내측둘레의 크기가 서로 상이한 두 개 이상의 공기홀(210)은, 교번적으로 배열될 수 있다.Two or more air holes 210 whose inner circumferential sizes are different from each other may be alternately arranged.

이에 따라, 연료농후화염(410)과 연료희박화염(420)이 교번적으로 배열될 수 있다.Accordingly, the fuel rich flame 410 and the fuel lean flame 420 can be alternately arranged.

소형화염(400)의 배열에 있어서, 연료농후화염(410)이 하나의 방향으로 집중되고, 연료희박화염(420)이 다른 방향으로 집중되는 경우, 소형화염(400)의 합에 의해 형성되는 전체 화염은 균일하지 않을 수 있다.In the arrangement of the small flames 400, when the fuel rich flames 410 are concentrated in one direction and the fuel leash flames 420 are concentrated in the other direction, The flame may not be uniform.

또한, 메인연료노즐로부터 분산되는 연료로부터 형성된 메인화염을 통하여 전체 화염을 균일하게 하거나 보일러 요구 발열량을 제어할 수 있다. In addition, the entire flame can be uniformed or the calorific value required of the boiler can be controlled through the main flame formed from the fuel dispersed from the main fuel nozzle.

전체 화염이 균일하지 않은 경우, 연소 효율이 저하될 수 있으므로, 연료농후화염(410)과 연료희박화염(420)을 교번적으로 배열 및 설치하여, 균일하게 형성되는 화염을 획득할 수 있다.If the entire flame is not uniform, the combustion efficiency may be lowered, so that the fuel rich flame 410 and the fuel lean flame 420 may be alternately arranged and installed to obtain a uniformly formed flame.

공기홀(210)은 환형으로 배열될 수 있다. 구체적으로, 임의의 복수 개 공기홀(210)이 공기분사부(200)의 중심으로부터 동심원 형상으로 배치될 수 있다.The air holes 210 may be arranged in an annular shape. Specifically, a plurality of arbitrary air holes 210 may be concentrically arranged from the center of the air injection portion 200.

여기서, 동일한 내측둘레 직경을 갖는 복수 개의 공기홀(210)이 하나의 동심원 상에 그 둘레를 따라 연속적으로 배치될 수 있다. 또는 서로 상이한 내측둘레 직경을 갖는 복수 개의 공기홀(210)이 하나의 동심원 상에 그 둘레를 따라 연속적으로 배치될 수 있다.Here, a plurality of air holes 210 having the same inner circumferential diameter may be continuously arranged along one circumference on one concentric circle. Or a plurality of air holes 210 having different inner circumferential diameters may be successively disposed along one circumference on one concentric circle.

연료농후화염(410) 및 연료희박화염(420)은 환형으로 배열될 수 있다.The fuel rich flame 410 and the fuel lean flame 420 may be arranged in an annular shape.

연료노즐(120) 및 공기홀(210)에 의해 형성되는 소형화염(400)은 일정하게 균일한 전체 화염을 형성하기 위해 환형으로 배열되는 것이 바람직할 수 있다.The small flame 400 formed by the fuel nozzle 120 and the air hole 210 may be preferably arranged annularly to form a uniformly uniform whole flame.

다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 연소기의 용도나 설치 위치 등의 외부 요인에 의해 육각형과 다각형으로 배열되는 것도 가능할 수 있다.However, the present invention is not limited to this, and it is also possible to arrange them in a hexagonal shape and a polygonal shape by external factors such as the use of the combustor and the installation position.

공기분사부(200)는 교체 가능할 수 있다.The air injection portion 200 may be replaceable.

연료농후화염(410) 또는 연료희박화염(420)의 공연비는 연소기의 용도, 연소기의 설치 환경, 연소기의 설치 형태 등에 의해 달라질 수 있다.The air-fuel ratio of the fuel rich flame 410 or the fuel lean flame 420 may vary depending on the use of the combustor, the installation environment of the combustor, the installation type of the combustor, and the like.

따라서, 상기와 같은 상황에 따라, 연료농후화염(410) 또는 연료희박화염(420)의 공연비를 달리하기 위해, 교체 이전의 공기분사부(200) 대비 각각의 공기홀(210) 직경이 상이한 다른 공기분사부(200)로 교체할 수 있다.Accordingly, in order to vary the air-fuel ratio of the fuel rich flame 410 or the fuel lean flame 420, the diameter of each air hole 210 is different from that of the air injector 200 before the replacement, The air injection unit 200 can be replaced.

각각의 공기홀(210) 직경이 상이한 다른 공기분사부(200)로 교체하면, 각각의 공기유로(211)가 상이하여, 각각의 연료노즐(120)에 대한 공기공급량이 달라지고, 이에 따라 각각 소형화염(400)의 공연비가 달라질 수 있다.When the air nozzles 210 are exchanged for different air injectors 200 with different diameters, the respective air passages 211 are different, and the air supply amount to each fuel nozzle 120 is changed, The air-fuel ratio of the small flame 400 may be varied.

공기홀(210)은, 보염을 위한 선회기를 구비할 수 있다.The air hole 210 may have a swivel for counterboring.

선회기는 공기홀(210)로 공기가 유입되는 부위에 설치될 수 있다. 또는, 선회기는 공기유로(211)를 형성하는 공기홀(210)의 내부면에 형성될 수 있다.The swirler can be installed at a portion where air is introduced into the air hole 210. Alternatively, the swirler may be formed on the inner surface of the air hole 210 forming the air passage 211.

본 발명의 실시 예에서는, 공기홀(210이 원형인 것으로 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 타원형 또는 다각형의 형상으로 형성될 수도 있다.In the embodiment of the present invention, the air holes 210 are circular, but the present invention is not limited thereto, and may be formed in an elliptic or polygonal shape.

본 발명의 실시 예에서는, 단순한 구성으로 소형화염(400)의 공연비를 차별화하기 위해, 각각 동일한 양의 연료를 분사하는 연료노즐(120)에 대해 한 쌍을 이루는 공기홀(210)의 직경을 상이하게 하여 공연비가 상이하도록 하였다.In the embodiment of the present invention, in order to differentiate the air-fuel ratio of the small flames 400 with a simple structure, the diameter of the air holes 210 forming a pair with the fuel nozzles 120 for injecting the same amount of fuel, So that the air-fuel ratio is different.

그러나, 이에 한정되지 않고, 각각의 연료노즐(120)은 각각 연료 농도를 차별화하여 연료를 분사할 수 있다.However, the present invention is not limited thereto, and each of the fuel nozzles 120 can inject fuel by differentiating the fuel concentration.

이를 위해서, 연료제어부(510)는, 각각의 연료유로(110)에 대해 각각 다른 양의 연료를 공급하여 각각 다른 공연비의 소형화염(400)을 형성할 수 있다.To this end, the fuel control unit 510 may supply different amounts of fuel to the respective fuel flow paths 110 to form the small flames 400 having different air-fuel ratios.

본 발명의 실시 예에서는, 소형화염(400)을 연료농후화염(410)와 연료희박화염(420)으로 구분하여 설명하고 있으나, 복수 개의 연료농후화염(410)도 각각 다른 공연비를 갖고, 복수 개의 연료희박화염(420)도 각각 다른 공연비를 가질 수 있다.Although the small flame 400 is divided into the fuel rich flame 410 and the fuel lean flame 420 in the embodiment of the present invention, the plurality of fuel rich flames 410 also have different air-fuel ratios, The fuel lean flame 420 may also have different air-fuel ratios.

도5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 메인연료노즐의 선단(LMF)은 상기 공기분사부 끝단을 기준으로 상기 메인연료노즐의 외경(DOMF)의 0.1 내지 20배 길이에 위치할 수 있다. 5, the tip end L MF of the main fuel nozzle may be 0.1 to 20 times the outer diameter (D OMF ) of the main fuel nozzle with respect to the end of the air injection part.

또한, 상기 연료노즐의 선단(LF)은 상기 공기분사부 끝단을 기준으로 상기 연료노즐의 외경(DOF)의 0.1 내지 20배 길이에 위치할 수 있다.The tip (L F ) of the fuel nozzle may be 0.1 to 20 times the outer diameter (D OF ) of the fuel nozzle with respect to the end of the air injecting portion.

도6은 본 발명의 일실시 예에 따른 저 질소산화물 연소기의 단면도 및 연소 완료공기분사구(310)에 대한 확대도이다.6 is a cross-sectional view of a low NOx combustor according to an embodiment of the present invention and an enlarged view of a combustion-completed air injection port 310. FIG.

도5에서 보는 바와 같이, 본 발명의 저 질소산화물 연소기는, 하우징(300)의 내부면과 공기분사부(200)의 외곽부위 사이의 틈으로써, 연소완료공기(상급연소공기, overfire air)(311)가 분사되는 연소완료공기분사구(310)를 더 구비할 수 있다.5, the low nitrogen oxide combustor of the present invention is a gap between the inner surface of the housing 300 and the outer portion of the air injecting portion 200, and the combustion complete air (overfire air) 311) is injected into the combustion chamber.

하우징; 상기 하우징 내부에 설치되며, 일측 끝단에 연료노즐이 결합된 연료유로를 복수 개 구비하는 연료공급부; 상기 연료노즐이 인입되어 통과하는 공기홀을 복수 개 구비하는 공기분사부; 상기 연료유로에 투입되는 연료를 제어하는 연료제어부; 상기 하우징 내부에 투입되는 공기를 제어하는 공기제어부; 및 상기 공기분사부는 상기 공기홀이 환형 형태로 연소실 방향으로 형성된 다공판;을 포함하고 상기 공기홀 중 하나의 내측둘레 크기와 상기 공기홀 중 다른 하나의 내측둘레 크기가 서로 상이한 것을 특징으로 하는 저 질소산화물 연소기를 특징으로 한다.housing; A fuel supply unit installed in the housing and having a plurality of fuel flow paths having fuel nozzles coupled to one end thereof; An air injecting portion having a plurality of air holes through which the fuel nozzle is drawn and passed; A fuel control unit for controlling fuel injected into the fuel passage; An air control unit for controlling air introduced into the housing; And the air injecting portion includes a perforated plate in which the air holes are formed in an annular shape in the direction of the combustion chamber, and the inner perimeter of one of the air holes and the inner perimeter of the other of the air holes are different from each other. Characterized by a nitrogen oxide combustor.

또한, 연소 후 배기가스를 상기 연소실로 재순환하기 위한 배기가스재순환부가 추가로 형성될 수 있다.Further, an exhaust gas recirculation unit for recirculating exhaust gas after combustion to the combustion chamber may be additionally formed.

또한, 상기 배기가스재순환부는 상기 연소실 후단의 열교환부를 통과한 상기 배기가스 중 일부를 연소실로 주입할 수 있다.The exhaust gas recirculation unit may inject a part of the exhaust gas that has passed through the heat exchange unit at the rear end of the combustion chamber into the combustion chamber.

또한, 상기 배기가스는 상기 공기분사부, 상기 연료제어부 및 연소실 중 어느 하나 또는 2 이상을 통해 투입될 수 있다.In addition, the exhaust gas may be introduced through one or more of the air injection unit, the fuel control unit, and the combustion chamber.

또한, 내부에 인입된 상기 공기홀을 포함하며 연소실로 상기 배기가스를 투입하는 배기가스포트(150)가 추가로 형성될 수 있다.In addition, an exhaust gas spout 150 containing the air holes introduced into the combustion chamber and injecting the exhaust gas may be additionally formed.

또한, 상기 배기가스포트(150)는 상기 다공판(140)면보다 돌출되어 형성될 수 있다.The exhaust 150 may protrude from the surface of the perforated plate 140.

또한, 상기 배기가스포트는 다공판 외각방향이 중심부에 비하여 돌출되어 형성될 수 있다. 상기 배기가스포트의 외각부의 폭(WFO)이 중심부의 폭(WFI)보다 클 수 있다. 바람직하게는 외각부의 폭(WFO) 대 중심부의 폭(WFI)의 비(WFI /WFO)은 0.99 내지 0.3 일 수 있다. 더욱 바람직하게는 0.8 내지 0.5일 수 있다. 상기 비를 벗어나면 내부에서 배기가스에 의한 순환 영역이 원활이 형성되지 않아 질소산화물의 억제 효과가 저하 될 수 있다. Further, the exhaust gas spout may be formed protruding from the center of the perforated plate in the outer direction. The exhaust gas may be larger than the width outer portion of the spot (W FO) the width of the center (W FI). Preferably, the ratio W FI / W FO of the width W FO of the outer portion to the width W FI of the center portion may be from 0.99 to 0.3. More preferably from 0.8 to 0.5. If the ratio is exceeded, the circulation region due to the exhaust gas is not smoothly formed inside, and the suppressing effect of nitrogen oxides may be lowered.

또한, 재순환되는 배기가스는 80 내지 250℃일 수 있다.Further, the recirculated exhaust gas may be 80 to 250 캜.

또한, 상기 연소실 내면 둘레방향으로 균등하게 이격되어 배기가스홀 및/또는 배기가스슬릿이 형성될 수 있다.Further, the exhaust gas holes and / or the exhaust gas slits may be formed evenly spaced in the circumferential direction of the combustion chamber.

또한, 상기 공기분사부, 상기 연료제어부 및 연소실로 투입되는 상기 배기가스의 유량비는 1: 0.01 내지 0.1:0.1 내지 0.5일 수 있다.Also, the flow rate ratio of the exhaust gas injected into the air injecting unit, the fuel control unit, and the combustion chamber may be 1: 0.01 to 0.1: 0.1 to 0.5.

그리고, 연소완료공기(311) 분사 방향으로 하우징(300)의 끝단에 설치되고, 연소완료공기(311)에 곡선유로를 제공하는 층류유동부(320)를 더 구비할 수 있다.The laminating flow unit 320 may be provided at the end of the housing 300 in the direction of spraying the combustion completion air 311 and may provide a curved flow path to the combustion completion air 311.

또한, 층류유동부(320)는, 하우징(300)의 끝단 둘레를 따라 결합되어 배출되는 연소완료공기(311)가 연소실 중심 방향으로 배출되도록 가이드하는 곡선형부재(321), 및 공기분사부(200) 끝단 둘레를 따라 결합되어 배출되는 연소완료공기(311)에 와류유동을 제공하는 링형부재(322)를 구비할 수 있다.The laminar flow section 320 includes a curved member 321 for guiding the combustion completion air 311 discharged along the periphery of the housing 300 to be discharged toward the center of the combustion chamber, Shaped member 322 that provides a vortical flow to the combustion-completed air 311 that is coupled and discharged along the circumference of the end of the combustion zone 311.

연소완료공기분사구(310)에서 공급된 연소완료공기(311)는, 전체화염에 대해 산화제로 작용하며, 전체화염의 외곽부분 즉, 연소실의 내부면에 근접한 경로로 진행하여 전체화염의 후류 부위에서 전체화염을 감싸는 형태로 유동하며, 전체화염 후단에 발생할 수 있는 미연탄화수소 또는 일산화탄소를 산화시키는 기능을 수행할 수 있다.The combustion completion air 311 supplied from the combustion completion air injection port 310 acts as an oxidant for the entire flame and proceeds to a path near the outer surface of the entire flame, that is, the inner surface of the combustion chamber, It flows in the form of wrapping the whole flame and can function to oxidize unburned hydrocarbons or carbon monoxide which may occur at the end of the entire flame.

도2 및 도5에서 보는 바와 같이, 하우징(300)이 원통형으로 형성되는 경우, 원형인 공기분사부(200)의 외곽 부위 주위에 링(ring) 형상으로 연소완료공기분사구(310)가 형성될 수 있다.2 and 5, when the housing 300 is formed in a cylindrical shape, a combustion-completed air injection opening 310 is formed in a ring shape around the outer periphery of the circular air injection portion 200 .

그리고, 관(tube)의 일부를 잘라내서 형성되듯이 내부면이 곡면인 곡선형부재(321)를 하우징(300)의 끝단에 링 형태로 결합하고, 단면이 원형인 링형부재(322)를 설치할 수 있다.The ring-shaped member 321 having a curved inner surface may be coupled to the end of the housing 300 in the form of a ring so that the ring-shaped member 322 having a circular cross section may be provided so as to be formed by cutting a part of the tube .

여기서, 링형부재(322)의 외곽면과 곡선형부재(321)의 내부면 사이의 공간이 연소완료공기(311)에게 곡선유로를 제공할 수 있다.Here, the space between the outer surface of the ring-shaped member 322 and the inner surface of the curved member 321 can provide a curved flow path to the combustion completion air 311. [

곡선형부재(321) 내부면의 곡률 반경과 링형부재(322) 단면의 곡률 반경은 상이할 수 있다.The radius of curvature of the inner surface of the curved member 321 and the radius of curvature of the ring member 322 may be different.

상기와 같은 곡선형부재(321), 링형부재(322) 및 곡선유로에 의해 층류유동부(320)가 형성될 수 있다.The laminar flow portion 320 may be formed by the curved member 321, the ring-shaped member 322, and the curved flow path.

층류유동부(320)를 통과한 연소완료공기(311)는, 층류유동에 의해 직진 방향으로의 유동성이 증대되어, 상기와 같은 산화제 기능을 효율적으로 수행할 수 있다.The combustion-completed air 311 that has passed through the laminar flow section 320 is increased in fluidity in the straight direction by the laminar flow, and the oxidizer function as described above can be efficiently performed.

곡선형부재(321) 내부면의 곡률 반경 또는 링형부재(322) 단면의 곡률 반경을 조절하여, 곡선유로의 크기를 변경하는 경우, 연소완료공기(311)의 유량 또는 유속을 조절할 수 있다.When the radius of curvature of the inner surface of the curved member 321 or the radius of curvature of the end surface of the ring-shaped member 322 is adjusted to change the size of the curved flow path, the flow rate or flow rate of the combustion completion air 311 can be adjusted.

연소완료공기(311)의 유량 또는 유속의 조절을 위해, 링형부재(322)가 교체가능한 것은 물론이다.It goes without saying that the ring-shaped member 322 can be replaced for the purpose of adjusting the flow rate or the flow rate of the combustion completion air 311.

본 발명의 저 질소산화물 연소기는, 연소실 내 배기가스 재순환을 위한 배기가스홀(hole) 또는 배기가스슬릿(slit)을 더 구비할 수 있다. 배기가스홀 또는 배기가스슬릿은, 하우징(300)의 측면에 설치될 수 있다.The low nitrogen oxide combustor of the present invention may further include an exhaust gas hole or an exhaust gas slit for exhaust gas recirculation in the combustion chamber. An exhaust gas hole or an exhaust gas slit may be provided on the side surface of the housing 300.

밀폐된 연소실에서의 배기가스는, 배기가스홀 또는 배기가스슬릿을 통해 압력이 높은 연소실로부터 상대적으로 압력이 낮은 하우징(300) 내부로 유입되고, 공기와 혼합되어 분사됨으로써 재순환될 수 있다.The exhaust gas in the closed combustion chamber can be recirculated through the exhaust gas hole or the exhaust gas slit by being injected from the high-pressure combustion chamber into the relatively low-pressure housing 300, mixed with air and injected.

본 발명의 실시 예에서는 배기가스홀 또는 배기가스슬릿이 하우징(300)의 측면에 설치된다고 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 배기가스홀 또는 배기가스슬릿이 공기제어부(520)에 설치되어 투입되는 공기와 혼합되어 공급될 수도 있다.Although the exhaust gas holes or the exhaust gas slits are provided on the side surfaces of the housing 300 in the embodiment of the present invention, the exhaust gas holes or the exhaust gas slits are not necessarily provided, and the exhaust gas holes or the exhaust gas slits are installed in the air control unit 520 It may be mixed with the supplied air and supplied.

도7은 본 발명의 일실시 예에 따른 보일러를 나타낸 것이다. 상기 보일러에서 연소 후 열매체 튜브(11)로 이루어진 열교환부(13)에 열교환을 진행한 배기가스는 열교환부 후단에서 분기되어 배기가스 댐퍼(10)에 의해 공급 유량을 조절되어 공기공급로(4)를 통해 유입되는 공기와 혼합될 수 있다. 7 shows a boiler according to an embodiment of the present invention. The exhaust gas which has undergone the heat exchange in the heat exchanging part 13 consisting of the post-combustion heating medium tube 11 in the boiler is branched at the rear end of the heat exchanging part and the supply flow rate thereof is regulated by the exhaust gas damper 10, Lt; RTI ID = 0.0 > air. ≪ / RTI >

연소조건에 따라 연소기로 공급되는 배기가스는 투입조건을 다양하게 변경될 수 있음은 자명하다. It is clear that the exhaust gas supplied to the combustor according to the combustion condition can be variously changed in the input conditions.

혼합된 연소용 공기는 제1압입 송풍기(3)를 통하여 연소기로 공급되며 연소용 제1공기 댐퍼(6)에 의하여 유량이 조절될 수 있다. 상기 혼합된 연소용 공기는 일부가 분기되어 연소용 제2공기 댐퍼(7)를 통하여 연소실 내부로 공급될 수 있다. 이때 연소실에는 배기가스홀 및/또는 배기가스슬릿이 형성될 수 있다. The mixed combustion air is supplied to the combustor through the first pressurized blower 3 and the flow rate can be controlled by the first air damper 6 for combustion. The mixed combustion air may be partially branched and supplied into the combustion chamber through the second combustion air damper (7). At this time, an exhaust gas hole and / or an exhaust gas slit may be formed in the combustion chamber.

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.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be.

그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 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.It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

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.The scope of the present invention is defined by the appended claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.

1: 보일러
2: 이코노마이저
3: 제1 압입 송풍기
4: 공기 공급로
5: 배기가스 순환 통로
6: 연소용 제1공기 댐퍼
7: 연소용 제2공기 댐퍼
8: 연소용 제3공기 댐퍼
9: 제2 압입 송풍기
10: 배기가스 댐퍼
11: 열매체 튜브
12: 배가스 재순환부
13: 열교환부
100 : 연료공급부
110 : 연료유로
120 : 연료노즐
130: 메인연료노즐
140: 다공판
150: 배기가스포트
200 : 공기분사부
210 : 공기홀
211 : 공기유로
300 : 하우징
310 : 연소완료공기분사구
311 : 연소완료공기
320 : 층류유동부
321 : 곡선형부재
322 : 링형부재
400 : 소형화염
410 : 연료농후화염
420 : 연료희박화염
510 : 연료제어부
520: 공기제어부1: Boiler
2: Economizer
3: First pressurized blower
4: air supply path
5: Exhaust gas circulation passage
6: first air damper for combustion
7: second air damper for combustion
8: Third air damper for combustion
9: Second pressurized blower
10: Exhaust gas damper
11: heating medium tube
12: Flue gas recirculation part
13: Heat exchanger
100: fuel supply unit
110: fuel flow path
120: Fuel nozzle
130: main fuel nozzle
140: Perforated plate
150:
200:
210: air hole
211: air flow
300: housing
310: Combustion completed air nozzle
311: Combustion complete air
320: laminar flow
321: Curved member
322: ring member
400: Small flame
410: fuel rich flame
420: Fuel Lean Flame
510: fuel control unit
520:

Claims (10)

하우징;
상기 하우징 내부에 설치되며, 일측 끝단에 연료노즐이 결합된 연료유로를 복수 개 구비하는 연료공급부;
상기 연료노즐이 인입되어 통과하는 공기홀을 복수 개 구비하는 공기분사부;
상기 연료유로에 투입되는 연료를 제어하는 연료제어부;
상기 하우징 내부에 투입되는 공기를 제어하는 공기제어부; 및
상기 공기분사부는 상기 공기홀이 환형 형태로 연소실 방향으로 형성된 다공판;을 포함하고
상기 공기홀 중 하나의 내측둘레 크기와 상기 공기홀 중 다른 하나의 내측둘레 크기가 서로 상이하며,
상기 하우징의 내부면과 상기 공기분사부의 외곽부위 사이의 틈으로써, 연소완료공기가 분사되는 연소완료공기 분사구를 더 구비하고,
상기 연소완료공기 분사 방향으로 상기 하우징의 끝단에 설치되고, 상기 연소완료공기에 곡선유로를 제공하는 층류유동부를 더 구비하며,
상기 층류유동부는, 상기 하우징의 끝단 둘레를 따라 결합되어 배출되는 상기 연소완료공기가 연소실 중심 방향으로 배출되도록 가이드하는 곡선형부재, 및 상기 공기분사부 끝단 둘레를 따라 결합되어 배출되는 상기 연소완료공기에 와류유동을 제공하는 링형부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 저 질소산화물 연소기.
housing;
A fuel supply unit installed in the housing and having a plurality of fuel flow paths having fuel nozzles coupled to one end thereof;
An air injecting portion having a plurality of air holes through which the fuel nozzle is drawn and passed;
A fuel control unit for controlling fuel injected into the fuel passage;
An air control unit for controlling air introduced into the housing; And
The air injection unit includes a perforated plate in which the air holes are formed in an annular shape in the direction of the combustion chamber
Wherein an inner circumferential size of one of the air holes and an inner circumferential size of the other one of the air holes are different from each other,
Further comprising a combustion-completed air ejecting opening through which combustion-completed air is ejected as a gap between an inner surface of the housing and an outer periphery of the air ejecting portion,
Further comprising a laminar flow section provided at an end of the housing in the combustion-completed air injection direction and providing a curved flow path to the combustion-completed air,
Wherein the laminar flow portion includes a curved member for guiding the combustion completion air discharged along the periphery of the housing to be discharged toward the center of the combustion chamber, And a ring-shaped member for providing a vortex flow in the combustion chamber.
청구항1에 있어서,
연소 후 배기가스를 상기 연소실로 재순환하기 위한 배기가스재순환부가 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 저 질소산화물 연소기.
The method according to claim 1,
Wherein an exhaust gas recirculation portion for recirculating exhaust gas after combustion to said combustion chamber is further formed.
청구항2에 있어서,
상기 배기가스재순환부는 상기 연소실 후단의 열교환부를 통과한 상기 배기가스 중 일부를 연소실로 주입하는 것을 특징으로 하는 저 질소산화물 연소기.
The method of claim 2,
Wherein the exhaust gas recirculation unit injects a part of the exhaust gas passed through the heat exchange unit at the rear end of the combustion chamber into the combustion chamber.
청구항2에 있어서,
상기 배기가스는 상기 공기분사부, 상기 연료제어부 및 연소실 중 어느 하나 또는 2 이상을 통해 투입되는 것을 특징으로 하는 저 질소산화물 연소기.
The method of claim 2,
Wherein the exhaust gas is introduced through at least one of the air injection unit, the fuel control unit, and the combustion chamber.
청구항4에 있어서,
내부에 인입된 상기 공기홀을 포함하며 연소실로 상기 배기가스를 투입하는 배기가스포트가 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 저 질소산화물 연소기.
The method of claim 4,
And an exhaust gas spout for injecting the exhaust gas into the combustion chamber is additionally formed in the combustion chamber.
청구항5에 있어서,
상기 배기가스포트는 상기 다공판면보다 돌출되어 형성된 것을 특징으로 하는 저 질소산화물 연소기.
The method of claim 5,
Wherein the exhaust gas spots are formed so as to protrude from the surface of the perforated plate.
청구항6에 있어서,
상기 배기가스포트는 다공판 외각방향이 중심부에 비하여 돌출된 것을 특징으로 하는 저 질소산화물 연소기.
The method of claim 6,
Wherein the exhaust gas spout protrudes from the center of the perforated plate in the outer direction.
청구항2에 있어서,
재순환되는 배기가스는 80 내지 250℃인 것을 특징으로 하는 저 질소산화물 연소기.
The method of claim 2,
And the recirculated exhaust gas is 80 to 250 ° C.
청구항4에 있어서,
상기 연소실 내면 둘레방향으로 균등하게 이격되어 배기가스홀 및/또는 배기가스슬릿이 형성되는 것을 특징으로 하는 저 질소산화물 연소기.
The method of claim 4,
And an exhaust gas hole and / or an exhaust gas slit are formed uniformly spaced apart from each other in the circumferential direction of the combustion chamber.
청구항9에 있어서,
상기 공기분사부, 상기 연료제어부 및 연소실로 투입되는 상기 배기가스의 유량비는 1: 0.01 내지 0.1:0.1 내지 0.5 인 것을 특징으로 하는 저 질소산화물 연소기.


The method of claim 9,
Wherein the flow rate ratio of the exhaust gas injected into the air injection unit, the fuel control unit, and the combustion chamber is 1: 0.01 to 0.1: 0.1 to 0.5.


KR1020170110168A 2016-09-07 2017-08-30 A combustor reducing nitrogen oxide recirculating exhaust gas KR101971606B1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170110168A KR101971606B1 (en) 2017-08-30 2017-08-30 A combustor reducing nitrogen oxide recirculating exhaust gas
PCT/KR2017/009525 WO2018048139A2 (en) 2016-09-07 2017-08-31 Low-nitrogen oxide combustor
CN201780016838.1A CN108884992B (en) 2016-09-07 2017-08-31 Low nitrogen oxide burner
CN201811366787.8A CN110056862B (en) 2016-09-07 2017-08-31 Low nitrogen oxide burner

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170110168A KR101971606B1 (en) 2017-08-30 2017-08-30 A combustor reducing nitrogen oxide recirculating exhaust gas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190023833A KR20190023833A (en) 2019-03-08
KR101971606B1 true KR101971606B1 (en) 2019-04-23

Family

ID=65801583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170110168A KR101971606B1 (en) 2016-09-07 2017-08-30 A combustor reducing nitrogen oxide recirculating exhaust gas

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101971606B1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003148734A (en) 2001-08-29 2003-05-21 Hitachi Ltd Gas turbine combustor and method for operating gas turbine combustor
KR100738804B1 (en) * 2006-10-10 2007-07-12 인하대학교 산학협력단 A burner for reducing pollutional material
JP2007232325A (en) * 2006-03-03 2007-09-13 Hitachi Ltd Gas turbine combustor
JP2009133508A (en) 2007-11-29 2009-06-18 Hitachi Ltd Burner, combustion device, and improving method of combustion device
JP2011058775A (en) 2009-09-14 2011-03-24 Hitachi Ltd Gas turbine combustor
JP2011226723A (en) 2010-04-22 2011-11-10 Hitachi Ltd LOW NOx COMBUSTOR
JP2012031730A (en) 2010-07-28 2012-02-16 Hitachi Ltd LOW-NOx COMBUSTION METHOD FOR GAS TURBINE COMBUSTOR
JP2013104569A (en) 2011-11-10 2013-05-30 Miura Co Ltd Thermal liquid heater

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0614721U (en) * 1991-12-19 1994-02-25 東京瓦斯株式会社 Nitrogen oxide low generation burner device
KR100397180B1 (en) * 2000-10-04 2003-09-06 한국기계연구원 Combusion air supplying method of Turbo-burner used high efficiency and low NOx boiler, Turbo-burner used high efficiency and low NOx boiler
KR101255698B1 (en) * 2010-12-21 2013-04-16 주식회사 수국 Low nitrogen oxide burner
KR101512352B1 (en) 2013-11-12 2015-04-23 한국생산기술연구원 Low NOx Burner using forced internal recirculation of flue gas and method thereof

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003148734A (en) 2001-08-29 2003-05-21 Hitachi Ltd Gas turbine combustor and method for operating gas turbine combustor
JP2007232325A (en) * 2006-03-03 2007-09-13 Hitachi Ltd Gas turbine combustor
KR100738804B1 (en) * 2006-10-10 2007-07-12 인하대학교 산학협력단 A burner for reducing pollutional material
JP2009133508A (en) 2007-11-29 2009-06-18 Hitachi Ltd Burner, combustion device, and improving method of combustion device
JP2011058775A (en) 2009-09-14 2011-03-24 Hitachi Ltd Gas turbine combustor
JP2011226723A (en) 2010-04-22 2011-11-10 Hitachi Ltd LOW NOx COMBUSTOR
JP2012031730A (en) 2010-07-28 2012-02-16 Hitachi Ltd LOW-NOx COMBUSTION METHOD FOR GAS TURBINE COMBUSTOR
JP2013104569A (en) 2011-11-10 2013-05-30 Miura Co Ltd Thermal liquid heater

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190023833A (en) 2019-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101512352B1 (en) Low NOx Burner using forced internal recirculation of flue gas and method thereof
US9869469B2 (en) Combustion burner and boiler including the same
US5836164A (en) Gas turbine combustor
US20070272201A1 (en) Combustion Apparatus and Combustion Method
US7775791B2 (en) Method and apparatus for staged combustion of air and fuel
CN108884992B (en) Low nitrogen oxide burner
RU2747009C2 (en) Gas turbine combustion chamber
CN110878948B (en) Gas turbine axial staged combustor and control method thereof
CA2188778A1 (en) Apparatus and method for reducing nox, co and hydrocarbon emissions when burning gaseous fuels
KR101583509B1 (en) A Burner for generating reduced nitrogen oxide
KR101971588B1 (en) A heating medium boiler having reburning combustor reducing nitrogen oxide
CN109899786B (en) Flameless low-nitrogen combustor and flameless low-nitrogen combustion method
JP6022389B2 (en) Gas turbine combustor
CN112204307B (en) Low NOx burner with punched plate type burner head
KR101971606B1 (en) A combustor reducing nitrogen oxide recirculating exhaust gas
KR101971596B1 (en) A combustor reducing nitrogen oxide improving main nozzle
KR102437325B1 (en) Gas combustion using fuel concentration gradient
KR102317704B1 (en) Low NOx Burner comprising recirculation ports
KR20190023844A (en) A heating medium boiler having combustor reducing nitrogen oxide
KR101849996B1 (en) A combustor reducing nitrogen oxide
JP2017072271A (en) Gas turbine combustor
US20090029302A1 (en) System of close coupled rapid mix burner cells
CN216619822U (en) Full premix flameless low NOx burner based on flue gas recirculation
KR102217216B1 (en) Low NOx Burner Having Combustion Head of Perforated Plate Type
JP2018146193A (en) Liquid fuel burner

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant