KR101992413B1

KR101992413B1 - Low NOx Burner

Info

Publication number: KR101992413B1
Application number: KR1020170066890A
Authority: KR
Inventors: 김세원; 권민준; 김대해
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2016-06-03
Filing date: 2017-05-30
Publication date: 2019-06-25
Also published as: CN107690557B; JP2019517657A; JP6703626B2; CN107690557A; KR20170138042A

Abstract

본 발명은 연소가스의 내부 재순환 및 연료 최적화를 통한 초저질소산화물 연소장치에 관한 것으로, 본 발명은, 연소로; 일측이 상기 연소로 내에 삽입되되, 삽입된 일측 및 외주면이 상기 연소로의 내면과 소정간격 이격되어 위치하는 버너; 상기 버너의 중앙에 위치하는 주연료분사체; 상기 주연료분사체를 감싸듯이 위치하되, 그 단부가 상기 버너의 일측단부로부터 소정간격 타측으로 인입되어 위치하는 보조연료분사체; 상기 버너의 외주면에서 상기 보조연료분사체의 단부가 위치하는 근방에 위치하는 연료 재순환 포트; 및 상기 연소로 내에서 발생하는 연소가스에 포함된 CO농도를 감지하는 센서;를 포함하는 초저질소산화물 연소장치를 제공한다.The present invention relates to an ultra low NOx combustion apparatus through internal recirculation of combustion gas and fuel optimization, A burner in which one side is inserted into the combustion furnace and one side and an outer circumferential surface of the burner are spaced apart from the inner surface of the combustion furnace by a predetermined distance; A main fuel injector located at the center of the burner; An auxiliary fuel spraying body positioned so as to surround the main fuel spraying body, the end of the auxiliary fuel spraying body being located at a predetermined distance from the one end of the burner to the other side; A fuel recirculation port located in the vicinity of an end of the auxiliary fuel injector at an outer circumferential surface of the burner; And a sensor for sensing the concentration of CO contained in the combustion gas generated in the combustion furnace.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low NOx burner,

본 발명은 연소가스의 내부 재순환을 통한 초저질소산화물 연소장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연소실 내에서 발생하는 연소가스를 상기 연소실의 외부 연결통로가 아닌 연소실 내부에서 별도의 장치 없이 전달되도록 하되, 보다 효율적인 연소가스 유동을 위한 버너의 구성과 연료 분배 최적제어를 통하여 연소가스의 내부재순환을 보다 효율적으로 구현한 초저질소산화물 연소장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra low NOx combustion apparatus through internal recirculation of a combustion gas, and more particularly, to an ultra low NOx combustion apparatus which is capable of transferring combustion gas generated in a combustion chamber to an inside of a combustion chamber, And more particularly, to an ultra low NOx combustion apparatus that more effectively realizes internal recirculation of combustion gas through configuration of a burner for more efficient combustion gas flow and optimum control of fuel distribution.

현재 인류의 주된 에너지원은 탄화수소계열의 화석 연료이다. 그러나 이러한 화석연료의 연소 후 생성물에 의한 환경오염 문제가 심각하게 제기되고 있다. 주된 환경 오염원으로는 질소 산화물(NOx), 이산화탄소(CO₂) 외에 연료의 불완전 연소로 인해 생기는 일산화탄소(CO)와 매연(soot) 등이 있다.At present, the main energy source of mankind is hydrocarbon fossil fuel. However, environmental pollution caused by combustion products of fossil fuels is seriously raised. In addition to nitrogen oxides (NOx) and carbon dioxide (CO ₂ ), the main sources of environmental pollution include carbon monoxide (CO) and soot generated by incomplete combustion of fuel.

기존의 화석 연료를 사용하는 연소기는 연소시의 화학적 반응에 의해 NO 및 NO2 의 화학식을 갖는 질소 산화물(NOx)의 생성이 불가피하다. 이의 발생을 억제하기 위한 저NOx 연소기술은 연료와 공기의 혼합형태, 공연비 등 연소기의 구조 개선을 통해 이루어지도록 발전하고 있다. 연소과정에서 발생하는 질소 산화물은 대기 중의 다른 산소와 반응하여 스모그 및 대기의 오존 증가 등 환경문제를 발생시킨다. 특히 이러한 연소과정에서 발생하는 배출물(emission)의 경우 환경 및 인체의 건강에 해를 끼치므로 각국에서는 점점 더 엄격한 기준으로 규제를 강화하고 있다.In conventional combustors using fossil fuels, it is inevitable to produce nitrogen oxides (NOx) having chemical formulas of NO and NO2 by chemical reaction at the time of combustion. The low NOx combustion technology for suppressing the generation of NOx has been developed to improve the structure of the combustor such as the mixture form of the fuel and the air and the air-fuel ratio. Nitrogen oxides generated in the combustion process react with other oxygen in the atmosphere and cause environmental problems such as smog and atmospheric ozone increase. In particular, emissions from these combustion processes are harming the environment and human health, and countries are tightening regulations on an increasingly stringent level.

질소산화물의 종류에는 발생 원인에 따라 열적 질소산화물(Thermal NOx), 급속 질소산화물(Prompt NOx), 및 연료 질소산화물(Fuel NOx)로 분류될 수 있다. 열적 질소산화물은 공기 중의 질소가 산소와 1600℃ 이상의 고온에서 반응하여 생성되는 것이고, 급속 질소산화물은 탄화수소계 연료의 연소시 연소 초기에 생성되는 것이며, 연료 질소산화물은 연료 중에 함유된 질소 성분의 반응에 의해 생성된다. 이와 같은 질소 산화물의 대책에 있어서도 천연가스와 같은 기체연료에는 연료 중에 질소성분이 함유되어 있지 않기 때문에 Thermal NOx 및 Prompt NOx에 관련된 사항을 제어하는 것이 효과적일 수 있다.The types of nitrogen oxides can be classified into thermal NOx, rapid NOx, and fuel NOx depending on the cause. The thermal nitrogen oxides are produced by the reaction of nitrogen in the air with oxygen at a high temperature of 1600 ° C or higher. Rapid nitrogen oxides are generated at the initial stage of combustion in the combustion of hydrocarbon-based fuels. The fuel nitrogen oxides react with the nitrogen components contained in the fuel Lt; / RTI > Even in the countermeasures against such nitrogen oxides, it is effective to control matters related to thermal NOx and Prompt NOx because gaseous fuels such as natural gas do not contain nitrogen components in the fuel.

질소산화물은 광화학 스모그 및 산성비의 원인이 되며 동식물에 심각한 영향을 미치는 것으로 알려져 있으며, 오랫동안 많은 연구자들은 NOx를 감소시키는 다양한 방법을 연구하였다.Nitrogen oxides cause photochemical smog and acid rain and are known to have serious effects on flora and fauna. For a long time many researchers have studied various ways to reduce NOx.

이로 인해 현재 시도되고 있는 저 NOx 방법으로는 배기가스 재순환, 물 또는 스팀분사, 공기 및 연료의 다단 연소, 선택적 비촉매 환원반응(SNCR, selective non-catalytic reduction), 선택적 촉매 환원반응(SCR, selective catalytic reduction) 등이 있다. 최근 선진국에서는 후연소 영역에서 NOx를 제거하는 방법이 시도되고 있으며, NOx 저감율이나 경제성에 있어서 효율성이 높다고 알려져 있다.As a result of this, low NOx methods currently being tried include exhaust gas recirculation, water or steam injection, multi-stage combustion of air and fuel, selective non-catalytic reduction (SNCR), selective catalytic reduction (SCR) catalytic reduction). Recently, advanced countries have been attempting to remove NOx from the afterburning region, and it has been known that the efficiency of NOx reduction and economy is high.

상기와 같이 NOx를 저감하기 위한 종래의 방법으로서, 특허문헌 1에는 질소 산화물(NOx)의 발생량을 저감할 수 있게 하기 위하여 연소용 공기를 일반공기와 배가스를 혼합하여 3단계로 나누어 공급하되 각 단의 혼합비를 각각 다르게 함으로써, 다단 연소에 의한 국부고온역 생성을 최소화하고, 연소영역을 확장하여 보일러 내부의 균일가열을 이루기 위한, 액체 및 가스용 배가스 재순환 3단버너를 제공한다.As a conventional method for reducing NOx as described above, in order to reduce the amount of nitrogen oxides (NOx) generated, Japanese Patent Application Laid-Open The present invention provides a three-stage burner recirculation flue gas for liquid and gas for minimizing generation of local high temperature by multi-stage combustion and expanding the combustion region to achieve uniform heat inside the boiler.

상기 특허문헌 1에서는 배기가스를 재순환시키기 위한 요소로서 복수의 배가스 공급관, 재순환덕트, 및 댐퍼 등의 별도의 장치들을 구비함으로써 배기가스를 연소로 내로 재유입되도록 하지만, 상기 장치들이 연소로의 외부에 별도로 장치되어야 하므로 필요 공간이 많아진다는 단점이 있다.In Patent Document 1, separate devices such as a plurality of exhaust gas supply pipes, recirculation ducts, and dampers are provided as an element for recirculating the exhaust gas, so that the exhaust gas is re-introduced into the combustion furnace, There is a disadvantage in that the required space is increased.

한편, 특허문헌 2는, 본 출원인에 의해 선출원된 등록 특허를 참조하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 연소로(1') 내에서 발생하는 연소가스(3', 4')를 연소로의 외부 연결통로가 아닌 연소로(1') 내부에서 별도의 장치 없이 버너(2') 내부로 전달되도록 하는 내부 재순환 기술을 제공하지만, 연소로(1') 내의 일부 영역에서의 연소가스(4') 유동을 효과적으로 이용하고 있지는 못하며, 공급되는 연료의 양의 제어에 대하여 고려하지 않는 단점이 있다.On the other hand, in Patent Document 2, referring to the registered patent filed by the present applicant, the combustion gas 3 ', 4' generated in the combustion furnace 1 ' The internal combustion engine 1 is provided with an internal recirculation technique to be transferred into the burner 2 'without a separate device inside the combustion furnace 1' other than the external connection passage, but the combustion gas 4 ' ) Flow, and does not consider the control of the amount of fuel supplied.

KR 10-2005-0117417 AKR 10-2005-0117417A KR 10-1512352 B1KR 10-1512352 B1

이에 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해서, 연소로의 중심 영역으로 산화제를 공급하게 하는 동시에 다중 화염장이 형성된 연소로 내에서 발생하는 연소가스를 연소로의 외부 연결통로가 아닌 연소로 내부에서 별도의 장치 없이 전달되도록 하는 내부재순환 기술을 적용한 초저질소산화물 연소장치로서, 연소로 내 재순환 영역에서 유동하는 연소가스의 보다 원활한 재순환 및 연료 분배 최적 제어를 통하여 질소산화물 저감효과를 향상시키는 초저질소산화물 연소장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide an apparatus and a method for supplying an oxidizing agent to a central region of a combustion furnace, This is an ultra low NOx combustion device that uses an internal recirculation technology to deliver NOx without combustion. It is a low NOx combustion device that improves the NOx reduction effect through smoother recirculation of the combustion gas flowing in the combustion zone recirculation and optimal fuel distribution control. And an object of the present invention is to provide a device.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 연소로; 일측이 상기 연소로 내에 삽입되되, 삽입된 일측 및 외주면이 상기 연소로의 내면과 소정간격 이격되어 위치하는 버너; 상기 버너의 중앙에 위치하는 주연료분사체; 상기 주연료분사체를 감싸듯이 위치하되, 그 단부가 상기 버너의 일측단부로부터 소정간격 타측으로 인입되어 위치하는 보조연료분사체; 상기 버너의 외주면에서 상기 보조연료분사체의 단부가 위치하는 근방에 위치하는 연료 재순환 포트; 및 상기 연소로 내에서 발생하는 연소가스에 포함된 CO농도를 감지하는 센서;를 포함하며, 상기 주연료분사체를 통하여 상기 연소로로 공급되는 주연료는 기설정된 양보다 적은 양으로 공급되며, 상기 보조연료분사체를 통하여 상기 연소로로 공급되는 보조연료는 상기 주연료가 상기 기설정된 양보다 적게 공급되는 만큼 추가로 공급되어 상기 연소로 내에서 연소가 이루어지고, 상기 센서에 의해 감지되는 상기 연소로 내의 CO 농도가 기설정된 농도 이상인 경우, 공급되는 상기 주연료의 양을 증가시키며, 상기 연소에 의해 발생하여 상기 연소로의 내주면과 상기 버너의 외주면 사이로 유동하는 연소가스가 상기 보조연료분사체로 분사되는 보조연료의 유속에 의해 상기 연료 재순환 포트를 통하여 상기 버너 내부로 유입되어 재연소가 이루어지는 초저질소산화물 연소장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, A burner in which one side is inserted into the combustion furnace and one side and an outer circumferential surface of the burner are spaced apart from the inner surface of the combustion furnace by a predetermined distance; A main fuel injector located at the center of the burner; An auxiliary fuel spraying body positioned so as to surround the main fuel spraying body, the end of the auxiliary fuel spraying body being located at a predetermined distance from the one end of the burner to the other side; A fuel recirculation port located in the vicinity of an end of the auxiliary fuel injector at an outer circumferential surface of the burner; And a sensor for detecting a concentration of CO contained in the combustion gas generated in the combustion furnace, wherein the main fuel supplied to the combustion furnace through the main fuel injection body is supplied in a smaller amount than a predetermined amount, Wherein the auxiliary fuel supplied to the combustion furnace through the auxiliary fuel injection body is further supplied to the main combustion chamber in such a manner that the main fuel is supplied to a lesser amount than the predetermined amount to be burned in the combustion furnace, A combustion gas flowing between the inner circumferential surface of the combustion furnace and the outer circumferential surface of the burner, which is generated by the combustion and flows into the auxiliary fuel injector, And flows into the burner through the fuel recirculation port by the flow rate of the auxiliary fuel to be injected, It provides a low NOx combustion system.

상기 주연료분사체와 상기 보조연료분사체 사이에 위치하는 재순환 유도부를 더 포함하며, 상기 보조연료분사체는 상기 주연료분사체를 중심으로 하여 동일 원주 상에서 소정간격을 유지하도록 복수개가 배치되고, 상기 재순환 포트 측으로 유입되는 연소가스 중 일부가 상기 보조연료분사체 사이의 간격으로 유동하여 상기 재순환 유도부로 유입되어 상기 주연료분사체로 공급되는 산화제와 혼합되어 상기 주연료분사체로 공급되는 주연료와 함께 연소되는 것이 바람직하다.Wherein a plurality of auxiliary fuel injection bodies are disposed so as to be spaced apart from each other on the same circumference with the main fuel injection body as a center, and the auxiliary fuel injection body is disposed between the main fuel injection body and the auxiliary fuel injection body, A part of the combustion gas flowing into the recirculation port side flows at a distance between the auxiliary fuel injection bodies and flows into the recirculation induction part so as to be mixed with the oxidizing agent supplied to the main fuel injection body to be mixed with the main fuel supplied to the main fuel injection body It is preferable to burn.

상기 재순환 유도부는 상기 보조연료분사체를 기준으로 경사지게 배치되는 내부 재순환 슬리브, 상기 내부 재순환 슬리브의 후단으로부터 연장되는 연결 가이드, 상기 연결 가이드의 후단에 연결되어 유동하는 연소가스의 이동방향을 변경하게 하는 분사 노즐을 포함하는 것이 바람직하다.The recirculating induction unit may include an internal recirculating sleeve disposed to be inclined with respect to the auxiliary fuel injector, a connecting guide extending from a rear end of the internal recirculating sleeve, and a connecting member connected to a rear end of the connecting guide to change a moving direction of the combustion gas It is preferable to include an injection nozzle.

상기 분사 노즐은 상기 주연료분사체와 상기 재순환 유도부 사이에서 경사지게 배치됨으로써 상기 산화제의 유동 공간인 상기 주연료분사체와 상기 재순환 유도부 사이의 폭을 감소시키는 것이 바람직하다.The injection nozzle is preferably disposed between the main fuel injection body and the recirculation induction portion to reduce the width between the main fuel injection body and the recirculation induction portion.

상기 분사 노즐과 상기 주연료분사체의 외면 사이에 부설되는 재순환 촉진 돌기부;를 더 포함하며, 상기 재순환 촉진 돌기부는 상기 주연료분사체와 상기 재순환 유도부 사이로 유동하는 연소가스의 유속을 증가시키는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.And a recirculation promoting projection protruding between the injection nozzle and the outer surface of the main fuel injection body, wherein the recirculation promoting protrusion increases the flow velocity of the combustion gas flowing between the main fuel injection body and the recirculation induction portion .

상기와 같이, 본 발명에 따른 초저질소산화물 연소장치에 의하면, 연소로 내부에서 발생하는 연소가스를 내부재순환 기술을 적용하여 상기 연소실의 외부 연결통로가 아닌 연소실 내부에서 별도의 장치 없이 전달되게 한다.As described above, according to the ultra low nitrogen oxide combustion apparatus of the present invention, the combustion gas generated in the combustion furnace is transferred to the inside of the combustion chamber, not the external connection passage of the combustion chamber, by using the internal recirculation technique without any additional device.

또한, 연소가스의 원활한 유동을 유도하는 재순환 포트의 구성을 통하여 연소가스의 재순환을 최적화 함에 따라 연소로 내의 연소가스가 다단으로 유동하여 보다 원활히 연소됨으로써 초저질소산화물 운전이 가능하며, 재순환에 의한 연소가스가 산화제 및 연료와 함께 연소됨으로써 연소로 내 화염이 안정되도록 한다. In addition, since the recirculation of the combustion gas is optimized through the construction of the recirculation port for inducing the smooth flow of the combustion gas, the combustion gas in the combustion furnace flows in multiple stages and is burned more smoothly so that ultra low NOx can be operated, The gas is combusted with the oxidant and the fuel to stabilize the flame of the furnace.

또한, 공급되는 연료 분배의 최적제어를 통하여 추가적인 질소산화물의 저감이 가능하다.Further, it is possible to reduce additional nitrogen oxides through optimal control of the fuel distribution supplied.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 초저질소산화물 연소장치의 측면 개략도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 초저질소산화물 연소장치의 측면 개략도로서, 초저질소산화물 연소장치의 연소과정을 도시한다.
도 3은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 초저질소산화물 연소장치의 측면 개략도로서, 초저질소산화물 연소장치의 연소과정을 도시한다.
도 4는, 종래 연소장치의 측면 개략도이다.
도 5는, 본 발명에 따른 초저질소산화물 연소장치의 연소과정을 나타내는 순서도이다.
도 6은, NOx 발생량을 나타낸 것으로, 기존의 재순환 다단 연소 장치(특허문헌 2)로서, 재순환 포트가 미적용된 경우의 NOx 발생량 및 본 발명에 따른 초저질소산화물 연소장치로서 재순환 포트가 적용된 경우에서의 NOx 발생량을 나타낸다.
도 7은, NOx 발생량을 나타낸 것으로, 연료 분배 최적제어가 미적용된 경우와 적용된 경우의 NOx 발생량을 각각 나타낸다.1 is a side schematic view of an ultra low nitrogen oxide combustion apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a side schematic view of an ultra low nitrogen oxide combustion apparatus according to an embodiment of the present invention, showing a combustion process of an ultra low nitrogen oxide combustion apparatus.
3 is a side schematic view of an ultra low nitrogen oxide combustion apparatus according to another embodiment of the present invention, showing the combustion process of the ultra low nitrogen oxide combustion apparatus.
4 is a side schematic view of a conventional combustion device.
5 is a flowchart showing the combustion process of the ultra low nitrogen oxide combustion apparatus according to the present invention.
FIG. 6 shows the amount of NOx generated. The conventional recirculating multi-stage combustion apparatus (Patent Document 2) has an NOx emission amount when the recirculation port is not used and the NOx emission amount when the recirculation port is applied as the ultra low NOx combustion apparatus according to the present invention. Indicates the amount of NOx generated.
7 shows the NOx emission amount, which shows the NOx emission amount when the fuel distribution optimum control is not used and when it is applied, respectively.

본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 기술되는 실시예는 발명의 설명을 위해 예시적으로 제공되는 것이며, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.These and other objects, features and other advantages of the present invention will become more apparent by describing in detail preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. The embodiments described are provided by way of illustration for the purposes of illustration and are not intended to limit the scope of the invention.

본 발명의 초저질소산화물 연소장치를 이루는 각 구성요소들은 필요에 따라 일체형으로 사용되거나 각각 분리되어 사용될 수 있다. 또한, 사용 형태에 따라 일부 구성요소를 생략하여 사용이 가능하다.Each component constituting the ultra low nitrogen oxide combustion apparatus of the present invention may be used integrally or individually as needed. In addition, some components may be omitted depending on the usage pattern.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 초저질소산화물 연소장치를 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an ultra low nitrogen oxide combustion apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

초저질소산화물Ultra low nitrogen oxide 연소장치의 전체적인 구성 설명 Overall configuration of the combustion device

먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 초저질소산화물 연소장치(100)의 전체적인 구성을 살핀다.First, referring to FIG. 1, the overall configuration of an ultra low NOx combustion apparatus 100 according to an embodiment of the present invention will be described.

초저질소산화물 연소장치(100)는 연소로, 일측이 상기 연소로 내에 삽입되는버너(5), 상기 버너(5)의 중앙부에 위치하는 주연료분사체(10), 주연료분사체(10)를 감싸듯이 위치하되, 그 단부가 상기 버너(5)의 일측단부로부터 소정간격 타측으로 인입되어 위치하는 보조연료분사체(20), 상기 버너(5)의 외주면에서 상기 보조연료분사체(20)의 단부가 위치하는 지점 근방에 위치하는 연료 재순환 포트(21) 및 상기 주연료분사체(10)와 보조연료분사체(20)의 사이에 위치하는 산화제 재순환 유도부(40)를 포함한다.The ultra low nitrogen oxide combustion apparatus 100 includes a burner 5 in which one side is inserted into the combustion furnace, a main fuel injector 10 located in the center of the burner 5, a main fuel injector 10, An auxiliary fuel injector 20 whose end portion is drawn into the other side of the burner 5 at a predetermined distance from the one end of the burner 5 and an auxiliary fuel injector 20 which is located at an outer peripheral surface of the auxiliary fuel injector 20, And an oxidant recirculation induction unit 40 positioned between the main fuel injector 10 and the auxiliary fuel injector 20. The fuel recirculation port 21 is located near the end of the main fuel injector 10,

버너(5)는 일측이 연소로(1) 내에 삽입되되, 그 외주연이 연소로(1)의 내주면과 소정간격 이격되도록 위치한다.One side of the burner 5 is inserted into the combustion furnace 1, and the other peripheral edge thereof is positioned so as to be spaced apart from the inner circumferential surface of the furnace 1 by a predetermined distance.

구체적으로, 버너(5)는 그 선단부(6)가 연소로(1)로 삽입되는 삽입면(도 2에서 보아 연소로(1)의 하측면)으로부터 소정간격(a) 이격되도록 삽입되며, 이로써, 연소로 내에서 발생하는 연소가스의 재순환 영역이 구분될 수 있다. Concretely, the burner 5 is inserted such that the leading end portion 6 thereof is spaced apart from the insertion surface (lower side of the combustion furnace 1 as viewed in Fig. 2) into which the combustion chamber 1 is inserted by a predetermined distance a, , The recirculation region of the combustion gas generated in the combustion furnace can be distinguished.

주연료분사체(10)는 주연료라인(51)에 연결되는 이송부(13) 및 상기 이송부(13)에 직접 연결되는 주연료분사부(11)를 포함한다. 상기 이송부(13)는 주연료를 주연료분사부(11)까지 안전하게 이송하기 위한 것으로서 직경이 균일하게 형성될 수 있다.The main fuel injection assembly 10 includes a transfer portion 13 connected to the main fuel line 51 and a main fuel injection portion 11 connected directly to the transfer portion 13. [ The transfer part 13 is for transferring the main fuel to the main fuel injection part 11 safely, and the diameter can be uniformly formed.

주연료분사부(11)는 일 실시예로서 점점 그 직경이 확대되는 형상을 가질 수 있고공급된 주연료를 그 외주면을 통해 분사한다. 즉, 주연료분사부(11)의 외주면에 형성된 분사홀(미도시)을 통해 주연료분사부(11) 내로 진입한 연료가 각 연료 분사체(10,20) 사이의 내부 공간으로 분사된다(도 2의 도면부호 15 참조). 즉, 주연료분사부(11) 내의 연료는 유입되는 산화제 상에 상기 주연료분사부(11)의 반경 방향을 따라 분사된다.The main fuel injecting portion 11 may have a shape gradually increasing in diameter as an embodiment and injects the supplied main fuel through its outer peripheral surface. That is, the fuel that has entered the main fuel injection portion 11 through the injection hole (not shown) formed on the outer peripheral surface of the main fuel injection portion 11 is injected into the internal space between the fuel injection bodies 10 and 20 Reference numeral 15 in Fig. 2). That is, the fuel in the main fuel injection portion 11 is injected onto the incoming oxidant along the radial direction of the main fuel injection portion 11.

한편, 주연료분사체(10)의 내부를 따라 중심 산화제 분사체(85)가 배치될 수 있다. 여기에서, 중심 산화제 분사체(85)의 끝단에 노즐 삽입이 가능하게 구성함으로써 공기 공급량을 조절할 수 있게 한다. 상기 중심 산화제 분사체(85)는 산화제 공급부(80)로부터 공급되는 산화제를 주연료분사체(10)의 중심축을 따라 유동하게 한 후 연소로(1)의 화염 중심부인 1차 화염 공간(72)에 공급하게 한다. On the other hand, the central oxidant spray body 85 may be disposed along the inside of the main fuel spray body 10. Here, it is possible to insert the nozzle at the end of the central oxidizing agent spraying body 85, thereby making it possible to adjust the air supply amount. The central oxidizing agent spraying body 85 causes the oxidizing agent supplied from the oxidizing agent supplying part 80 to flow along the central axis of the main fuel spraying body 10 and thereafter flows into the primary flame space 72 which is the center of the flame of the combustion furnace 1, .

이를 통해 화염 중심부인 1차 화염 공간(72)에 화염과 산화제의 혼합 효과를 촉진하여 적염 형성을 억제함으로써 청염 형성을 유도한다. 더불어, 화염 중심부 주변의 국부적 고온 영역을 감소함으로써 질소산화물의 발생을 1차적으로 저감하게 한다.Thereby promoting the mixing effect of the flame and the oxidizer in the primary flame space 72, which is the center of the flame, and thereby suppressing the formation of the flame. In addition, it reduces the local high-temperature region around the flame center, thereby primarily reducing the generation of nitrogen oxides.

보조연료분사체(20)는 주연료분사체(10)를 중심으로 동일 원주 상에 일정한 간격으로 배치된다. 보조연료분사체(20)의 갯수는 한정되지 않으나, 6개 내지 12개의 보조연료분사체(20)가 배치되고, 바람직하게는 8개의 보조연료분사체(20)가 균등한 간격을 유지한 채 배치될 수 있다. 보조연료분사체(20)의 선단은 연소로(1) 내에 위치하는 버너(5)의 일측으로 부터 타측으로 인입되어 위치한다. The auxiliary fuel injectors 20 are arranged at regular intervals on the same circumference with the main fuel injector 10 as a center. The number of auxiliary fuel injectors 20 is not limited, but six to twelve auxiliary fuel injectors 20 are disposed, preferably eight auxiliary fuel injectors 20 are spaced equally . The leading end of the auxiliary fuel spraying body 20 is led from one side of the burner 5 located in the combustion furnace 1 to the other side.

다시말해, 보조연료분사체(20)의 선단은 버너(5)의 선단부(6)로부터 연소로의 상기 삽입면(도 1에서 보아 하측면)을 향하여 소정간격 이격되어 위치한다. In other words, the leading end of the auxiliary fuel spraying body 20 is spaced apart from the leading end 6 of the burner 5 toward the insertion surface (bottom surface as viewed in FIG. 1) of the combustion furnace at a predetermined interval.

보조연료분사체(20)로부터 분사되는 연료는 연소로(1) 내에서 연소되면서 연소로(1) 내에 회전 유동을 발생하게 한다.Fuel injected from the auxiliary fuel injection body 20 is combusted in the combustion furnace 1 and causes a rotational flow in the combustion furnace 1.

상기와 같이 버너(5)를 연소로(1) 내에 보다 깊게 삽입함으로서, 연소로(1) 내에서 발생하는 연소가스의 재순환 영역이 연소로(1) 내에서 명확하게 구분되어, 연소가스의 유동이 원활하게 되고, 상기한 보조연료분사체(20)의 위치로 인하여 후술할 연소가스의 재순환이 보다 효과적으로 이루어질 수 있다. By inserting the burner 5 deeper into the combustion furnace 1 as described above, the recirculation region of the combustion gas generated in the combustion furnace 1 is clearly divided in the combustion furnace 1, And the recirculation of the combustion gas to be described later can be more effectively performed due to the position of the auxiliary fuel injection body 20 described above.

주연료분사체(10) 및 보조연료분사체(20)는 공히 중공의 원통형 관으로서 구성될 수 있다. 주연료분사체(10)와 보조연료분사체(20) 사이의 공간으로는 산화제 공급부(80)로부터 산화제가 공급된다. 상기 산화제는 주연료분사체(10) 선단에 구비된 스월러(30)를 통해 축방향 또는 접선 방향 모멘텀이 형성된 상태로 연소로(1) 내부로 공급되거나 스월러(30)를 통함이 없이 직접적으로 연소로(1) 내로 공급될 수 있다. The main fuel injection body 10 and the auxiliary fuel injection body 20 can be configured as a hollow cylindrical tube. An oxidant is supplied from the oxidant supply part (80) to the space between the main fuel injection body (10) and the auxiliary fuel injection body (20). The oxidizing agent is supplied directly into the combustion furnace 1 through the swirler 30 provided at the front end of the main fuel injection body 10 without being supplied into the combustion furnace 1 in the state where axial or tangential momentum is formed, To the combustion furnace 1.

주연료분사체(10)와 보조연료분사체(20) 사이의 공간으로 빠르게 공급되는 산화제의 유속으로 인하여 저압상태가 된다.Pressure state due to the flow rate of the oxidant rapidly supplied to the space between the main fuel injection body 10 and the auxiliary fuel injection body 20. [

상기 주연료분사체(10) 및 보조연료분사체(20)에는 연료공급부(50)로부터 연료가 주연료(Main fuel)와 보조연료(2nd fuel)로 나뉘어져 공급된다. 구체적으로, 연료거 연료공급부(50)로부터 필터(미도시)를 거쳐 불순물이 제거되고 펌프(미도시)에 의해 펌핑된 후에 제1라인(51)과 제2라인(52)으로 분기되어 각 연료분사체(10, 20)에 연결된다. 상기 라인들(51,52)에는 각각 솔레노이드 밸브(55, 56)가 설치되어 주연료(Main fuel)와 보조연료(2nd fuel)로 공급되는 각 연료를 적절히 공급 및 차단하도록 할 수 있다.The fuel is supplied to the main fuel injection body 10 and the auxiliary fuel injection body 20 from the fuel supply part 50 while being divided into a main fuel and an auxiliary fuel (2nd fuel). Specifically, the impurities are removed from the fuel injecting fuel supply unit 50 through a filter (not shown), branched into the first line 51 and the second line 52 after being pumped by a pump (not shown) And is connected to the jetting bodies 10 and 20. Solenoid valves 55 and 56 are provided in the lines 51 and 52 so as to appropriately supply and shut off each fuel supplied as the main fuel and the auxiliary fuel.

연료 재순환 포트(21)는 버너(5)의 선단부(6)와 연소로(1)의 삽입면 사이에 위치한다. 구체적으로는 보조연료분사체(20)의 단부가 위치하는 지점에 슬릿 형태로 위치하며, 이를 통해 연소로 내에서 발생하는 연소가스가 버너(5) 내부로 유입되어 상기 보조연료분사체(20) 및/또는 후술할 산화제 재순환 유도부(40) 측으로 유동하여 연소가 이루어짐으로써, 연소가스에 포함된 질소산화물이 감소된다.The fuel recirculation port 21 is located between the leading end 6 of the burner 5 and the insertion face of the furnace 1. Specifically, the auxiliary fuel injector 20 is located in a slit shape at a position where an end of the auxiliary fuel injector 20 is positioned, through which the combustion gas generated in the combustion furnace flows into the burner 5, And / or flows to the oxidant recirculation induction unit 40 side to be described later, so that the nitrogen oxide contained in the combustion gas is reduced.

산화제 재순환 유도부(40)는 연소로(1)의 개구부(미도시) 상에서 보조연료 분사체(20)를 기준으로 경사지게 배치되는 내부 재순환 슬리브(41, Forced Internal recirculation sleeve), 내부 재순환 슬리브(41)로부터 연장되는 연결 가이드(43), 연결 가이드(43)의 후단에 연결되어 유동하는 연소가스의 이동방향을 변경하게 하는 분사 노즐(45) 및 산화제 재순환 유도부(40)의 내부 하단에 경사지게 배치되는 경사부재(47)를 포함한다.The oxidant recirculation induction unit 40 includes an internal recirculation sleeve 41, an internal recirculation sleeve 41, and an internal recirculation sleeve 41. The internal recirculation sleeve 41 is disposed on an opening (not shown) of the combustion furnace 1 and is inclined with respect to the auxiliary fuel injector 20, An injection nozzle 45 connected to the rear end of the connection guide 43 to change the moving direction of the flowing combustion gas and an inclined slope disposed at an inner lower end of the oxidant recirculation induction unit 40, Member (47).

내부 재순환 슬리브(41)는 연소가스의 최초 유입부인 버너(5)의 선단에서 후단으로 갈수록 개구부 중심을 향하도록 경사지게 배치된다. 즉, 내부 재순환 슬리브(41)의 후단으로 갈수록 점점 내부 폭이 넓어진다. 연결 가이드(43)는 내부 재순환 슬리브(41)를 통해 유입된 연소가스의 완만한 유동을 가능하게 하는 것으로서 일정한 폭을 유지한다.The inner recirculation sleeve 41 is disposed so as to be inclined toward the center of the opening toward the rear end from the front end of the burner 5 which is the initial inflow portion of the combustion gas. That is, the inner width gradually gets wider toward the rear end of the inner recirculation sleeve 41. The connecting guide 43 maintains a constant width as it allows a gentle flow of the flue gas introduced through the inner recirculation sleeve 41.

분사 노즐(45)은 내부 재순환 슬리브(41) 및 연결 가이드(43)를 통해 연소로(1)에서 유동하는 연소가스를 주연료분사체(10)와 산화제 재순환 유도부(40) 사이의 공간으로 분사하게 한다. 분사된 연소가스는 산화제와 함께 연소로(1) 내부로 유동한다. 상기 분사 노즐(45)은 주연료분사체(10)와 산화제 재순환 유도부(40) 사이에서 경사지게 배치된다. 즉, 주연료분사체(10)와 산화제 재순환 유도부(40) 사이의 폭을 감소시킴으로써 오리피스 형태의 구조를 구현한다. 상기와 같은 분사 노즐(45)의 배치 구조는 주연료분사체(10)와 보조연료분사체(20) 사이의 공간으로 공급되는 산화제의 유동 속도를 더욱 빠르게 함으로써 고속으로 연소로(1) 내로 유동하게 한다.The injection nozzle 45 injects the combustion gas flowing in the combustion furnace 1 through the internal recirculation sleeve 41 and the connection guide 43 into the space between the main fuel injection body 10 and the oxidant recirculation induction portion 40 . The injected combustion gas flows into the combustion furnace 1 together with the oxidizing agent. The injection nozzle 45 is disposed between the main fuel injection body 10 and the oxidant recirculation induction portion 40 in an inclined manner. That is, the structure of the orifice type is realized by reducing the width between the main fuel injection body 10 and the oxidant recirculation induction portion 40. The arrangement of the injection nozzles 45 as described above allows the flow rate of the oxidant supplied to the space between the main fuel injection body 10 and the auxiliary fuel injection body 20 to be further increased, .

즉, 주연료분사체(10)와 분사 노즐(45) 사이의 공간이 좁아짐으로써 베르누이 정리에 의해서 산화제의 유속이 증가하게 된다. 이와 같은 구조를 통해 연소로(1) 내에서 발생하는 유동은 모멘텀의 증가를 가능하게 한다.That is, since the space between the main fuel injection body 10 and the injection nozzle 45 is narrowed, the flow rate of the oxidant is increased by Bernoulli's theorem. Through this structure, the flow generated in the combustion furnace 1 enables an increase in momentum.

경사부재(47)는 연결 가이드(43)와 분사 노즐(45)의 경계선 상에 배치되는 구조체로서 연소가스가 유동할 수 있는 폭을 조절하여 결과적으로 유속을 조절하게 된다.The inclined member 47 is a structure disposed on the boundary line between the connection guide 43 and the injection nozzle 45. As a result, the width of the combustion gas can be controlled to control the flow rate.

공기 다단 슬리브(60)는 중공 원통 형상의 구조체로서 산화제 공급부(80)로부터 공급되는 산화제를 공기 다단 슬리브(60)의 내부 및 외부로 분리 공급하게 구성함으로써 산화제의 다단 공급을 가능하게 하고, 이를 통해 결과적으로 연소로(1) 내부에 다단 화염을 용이하게 형성하게 한다.The air multi-stage sleeve 60 is a hollow cylindrical structure, and the oxidant supplied from the oxidant supply unit 80 is separately supplied to the inside and the outside of the air multi-stage sleeve 60, thereby enabling multi-stage supply of the oxidant, As a result, the multistage flame is easily formed in the combustion furnace 1.

재순환 촉진 돌기부(90)는 공기 다단 슬리브(60)의 외주면 상에 배치된다. 구체적으로, 상기 재순환 촉진 돌기부(90)는 산화제 재순환 유도부(40)를 구성하는 분사 노즐(45) 및 공기 다단 슬리브(60) 사이의 공간을 좁히는 기능을 수행하게 된다. 상기와 같은 구조를 통해서 연소로(1)에서부터 산화제 재순환 유도부(40)를 통해 유동하는 연소가스의 유속은 재순환 촉진 돌기부(90) 인근을 지나면서 상승하게 된다. 이를 통해 산화제 재순환 유도부(40)를 통해 연소로(1)로 재유입되는 연소가스의 박리(separation)를 방지하게 되고, 결과적으로 연소가스의 재순환을 촉진한다.The recirculation promoting protrusion 90 is disposed on the outer peripheral surface of the air multi-stage sleeve 60. Specifically, the recirculation promoting protrusion 90 functions to narrow the space between the injection nozzle 45 and the air multi-stage sleeve 60 constituting the oxidant recirculation induction unit 40. The flow rate of the combustion gas flowing from the combustion furnace 1 through the oxidant recirculation induction unit 40 through the above-described structure rises as it passes near the recirculation promoting protrusion 90. This prevents separation of the combustion gas re-flowing into the combustion furnace 1 through the oxidant recirculation induction unit 40, and consequently promotes recirculation of the combustion gas.

초저질소산화물Ultra low nitrogen oxide 연소장치의 연소 과정 설명 Explanation of combustion process of combustion device

다음으로는 도 2 내지 도 3 및 도 5를 더 참조하여, 본 발명에 실시예에 따른 초저질소산화물 연소장치의 연소 과정 및 효과에 대해서 설명한다.Next, the combustion process and effect of the ultra low nitrogen oxide combustion apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2 to FIG. 3 and FIG.

초저질소산화물 연소장치로 연료 및 산화제가 공급되어 연소가 이루어진다(S100).The fuel and the oxidizer are supplied to the ultra-low nitrogen oxide combustion device to perform combustion (S100).

여기서, 공급되는 연료는 주연료와 보조연료로 나뉘어 공급되는데, 주연료는 기설정된 양(예를 들면, 산화제와의 이론당량비)보다 적게 공급되고, 보조연료는 주연료가 적게 공급되는 만큼 추가로 공급된다.Here, the supplied fuel is supplied divided into a main fuel and an auxiliary fuel. The main fuel is supplied less than a predetermined amount (for example, a theoretical equivalent ratio to the oxidant), and the auxiliary fuel is further supplied .

산화제 공급부(80)를 통해 산화제가 공급되고, 공급된 산화제 중 일부는 주연료분사체(10) 내부의 중심 산화제 분사체(85)를 통해 유동한다. The oxidant is supplied through the oxidant supply part 80 and a part of the supplied oxidant flows through the central oxidant injector 85 inside the main fuel injector 10.

이와 동시에 연료공급부(50)로부터 주연료가 제1연료라인(51)을 거쳐 주연료분사체(10)로 공급된다.At the same time, the main fuel is supplied from the fuel supply unit 50 to the main fuel injection body 10 via the first fuel line 51.

주연료분사체(10) 내를 유동하는 주연료는 주연료분사부(11)의 외주면을 통해 반경 방향으로 분사되는 과정을 거치는데, 상기와 같이 분사된 주연료는 산화제와 반응하여 예혼합 영역(78)을 형성한다. 여기에서, 상기 주연료분사부(11)는 연소로(1) 방향으로 향할수록 확개되는 형상을 가지므로 분사되는 연료가 넓은 부위에 걸친 예혼합 영역(78)을 형성할 수 있게 한다.The main fuel flowing in the main fuel injection body 10 is radially injected through the outer peripheral surface of the main fuel injection portion 11. The injected main fuel reacts with the oxidizing agent, (78). Here, the main fuel injecting portion 11 has a shape that expands as it goes toward the combustion furnace 1, so that the injected fuel can form the premixed region 78 over a wide area.

예혼합 영역(78)에 형성된 예혼합기는 주연료분사체(10)의 선단을 통하여 또는 스월러(30)를 통해 축방향 모멘텀(Axial momentum) 및 접선 방향 모멘텀(Tangential momentum)을 가진 상태로 연소로(1) 내로 분사되어, 1차 화염 공간을 이루며 연소된다.The premixer formed in the premixed region 78 is connected to the main fuel injector 10 through the front end of the main fuel injector 10 or through the swirler 30 in a state of having axial momentum and tangential momentum, Is injected into the furnace 1, and is burnt in the primary flame space.

다음으로는, 연료공급부(50)로부터 연료가 제2연료라인(52)을 거쳐 보조연료분사체(20)로 공급된다. 보조연료분사체(20)를 통해 1차 화염 공간(72)의 상부 측으로 분사되는 보조연료는 1차 화염 공간(72)에서 미반응된 산화제와 반응하는 과정을 통해 2차 화염 공간(74)을 형성한다. 1차 화염 공간(72)에서의 가연성 가스 중 일부는 스월러(30) 외곽으로 공급되는 예혼합기와 혼합되어 1차 화염의 후류로 이동하여 2차 화염 공간(74)을 형성하게 된다.Next, fuel is supplied from the fuel supply unit 50 to the auxiliary fuel injection body 20 via the second fuel line 52. [ The auxiliary fuel injected to the upper side of the primary flame space 72 through the auxiliary fuel injector 20 reacts with the unreacted oxidizing agent in the primary flame space 72 to form the secondary flame space 74 . Some of the combustible gas in the primary flame space 72 is mixed with the premixer supplied to the outside of the swirler 30 and moves to the downstream of the primary flame to form the secondary flame space 74.

주연료분사체(10)에서 분사된 연료는 연소로(1) 내에서의 다단 공기유동에 의해 1차 화염 공간(72)을 형성하게 되고 보조연료분사체(20)에서 분사된 연료는 주연료분사체(10)의 1차 화염 공간(72)에서 전달된 열에 의한 분위기 온도와 잔류 산소에 의해 부분적인 산화 반응을 하게 되어 여러 가연성 가스 종으로 전환되어 화염 후류에서 2차 화염 공간(74)을 구성하게 된다. 따라서, 상기 연료농후영역과 연료희박영역을 포함한 연소로 내에서 다단으로 구성된 화염 상태가 명확히 구분되어 조성된다.The fuel injected from the main fuel injection body 10 forms the primary flame space 72 by the multistage air flow in the combustion furnace 1 and the fuel injected from the auxiliary fuel injection body 20 is mixed with the main fuel The partial oxidation reaction is caused by the atmospheric temperature due to the heat transferred from the primary flame space 72 of the jetting member 10 and the residual oxygen and is converted into various flammable gas species so that the secondary flame space 74 Respectively. Accordingly, the multi-stage flame condition is clearly distinguished in the combustion furnace including the fuel rich region and the fuel lean region.

다시말해, 1차 연료 분사체(10)의 반경 방향을 따라 분사되는 주연료가 산화제와 예비 혼합되어 예혼합 영역(78)을 형성하고, 상기 예혼합 영역(78)으로부터 연소로(1) 내에 공급된 예혼합기가 1차 화염 공간(72)을 형성하고, 1차 화염 공간(72)의 후단으로 2차 연료 분사체(20)로부터 보조 연료를 분사하여 최종 화염의 형태를 이루도록 한다. In other words, the main fuel injected along the radial direction of the primary fuel injection body 10 is premixed with the oxidizing agent to form the premixed region 78, and from the premixed region 78 into the combustion furnace 1 The supplied pre-mixer forms the primary flame space 72 and injects auxiliary fuel from the secondary fuel injector 20 to the rear end of the primary flame space 72 to form the final flame.

상기와 같이, 연소로(1) 내에는 주연료분사체(10) 및 보조연료분사체(20)에 의해 분사되는 연료에 의해 다단 화염 공간이 형성된다. 상기 1차 화염 공간(72)의 후단부에는 2차 화염 공간(74)이 만들어진다. 2차 화염 공간(74)은 연소로(1)의 내부 측으로 더 진입한 공간에 1차 화염 공간(72)을 둘러싸는 형태로 형성된다.As described above, in the combustion furnace 1, the multi-stage flame space is formed by the fuel injected by the main fuel injection body 10 and the auxiliary fuel injection body 20. A secondary flame space 74 is formed at the rear end of the primary flame space 72. The secondary flame space 74 is formed to surround the primary flame space 72 in the space further entering the inner side of the furnace 1.

상기 1, 2차 화염 공간(72, 74)을 포함하는 다단 화염 공간에서의 연소가스(75)는 상기한 산화제의 공급에 의해 주연료분사체(10)와 보조연료분사체(20)사이에 형성되는 저압에 의해 산화제 재순환 유도부(40)로 유입되어 유동함에 따라 주연료분사체(10)와 보조연료분사체(20) 사이에 형성되는 예혼합 영역(78)측으로 유동하며 연소로(1) 내에서 연소 된다.The combustion gas 75 in the multistage flame space including the primary and secondary flame spaces 72 and 74 is supplied between the main fuel injection body 10 and the auxiliary fuel injection body 20 by the supply of the above- Flows into the oxidizing agent recirculation induction portion 40 by the low pressure and flows toward the premixed region 78 formed between the main fuel injection body 10 and the auxiliary fuel injection body 20 as it flows, Lt; / RTI >

이와 별도로 연소로(1)의 내주면과 버너(5)의 외주면 사이의 공간에는 재순환 영역이 형성된다. 이러한 재순환 영역에서 와류 형태로 연소가스(76)가 유동한다.Separately, in the space between the inner circumferential surface of the combustion furnace 1 and the outer circumferential surface of the burner 5, a recirculation region is formed. In this recirculation zone, the combustion gas 76 flows in a vortex form.

상기와 같은 연소과정을 통하여 연소로(1) 내부 재순환 영역에서 발생한 연소가스(76)는 버너(5)의 외주면 및 연소로(1)의 내주면 사이 공간인 재순환 영역을 통하여 유동한다.The combustion gas 76 generated in the internal recirculation region of the combustion furnace 1 through the above combustion process flows through the recirculation region which is a space between the outer peripheral surface of the burner 5 and the inner peripheral surface of the combustion furnace 1.

재순환 영역에서 유동하는 연소가스(76)는, 보조연료분사체(20)의 선단에서 고속으로 분사되는 연료에 의해 형성되는 저압에 의하여 연료 재순환 포트(21)로 유입된다. The combustion gas 76 flowing in the recirculation region flows into the fuel recirculation port 21 by the low pressure formed by the fuel injected at a high speed from the tip of the auxiliary fuel injector 20.

이와 같이 연료 재순환 포트(21)로 유입된 연소가스(76) 보조연료분사체(20)의 선단에서 분사되는 연료와 혼합되어 연소로(1) 내부로 공급되어 연소 될 수 있다.The combustion gas 76 introduced into the fuel recirculation port 21 can be mixed with the fuel injected from the tip of the auxiliary fuel injector 20 and supplied into the combustion furnace 1 and burned.

또한, 다른 실시예로서, 연소로(1) 내부와 산화제 재순환 유도부(40)의 외주연이 연통되도록 함으로써, 재순환 영역에서 유동하는 연소가스(76)의 일부는 산화제 재순환 유도부(40)롤 공급되는 산화제에 의한 저압에 의해 유동하여, 이격되어 위치한 각 보조연료분사체(20) 사이를 통하여 산화제 재순환 유도부(40)로 유입되고, 주연료분사체(10)의 주위로 유동하여 예혼합 영역(78)과 혼합되어 연소로(1) 내 1차 화염 공간(72)으로 공급됨으로써 연소가 이루어질 수 있다.In addition, as another embodiment, by allowing the inside of the combustion furnace 1 and the outer periphery of the oxidant recirculation induction portion 40 to communicate, a part of the combustion gas 76 flowing in the recirculation region is supplied to the oxidant recirculation induction portion 40 Flows into the oxidant recirculation induction portion 40 through the spaces between the auxiliary fuel injection bodies 20 located apart from each other and flows around the main fuel injection body 10 to flow into the premix region 78 And is supplied to the primary flame space 72 in the combustion furnace 1, so that combustion can be performed.

또한, 재순환 영역에서 유동하는 연소가스(76)의 나머지 일부는 상기와 같이, 보조연료분사체(20)의 선단에서 고속으로 분사되는 연료에 의해 형성되는 저압에 의하여, 연료 재순환 포트(21)를 통하여 연소로(1) 내로 유입되어 연소 된다. 한편, 산화제 재순환 유도부(40)로부터 산화제의 유동 공간으로 배출되는 연소가스는 재순환 촉진 돌기부(90)에 의해 그 유동 속도가 증가됨으로써 연소 가스 및 산화제의 유속을 상승시키는 동시에 박리를 방지할 수 있다. The remaining part of the combustion gas 76 flowing in the recirculation region is supplied to the fuel recirculation port 21 by the low pressure formed by the fuel injected at high speed at the tip of the auxiliary fuel injector 20, And is then combusted in the combustion furnace 1. Meanwhile, the flow rate of the combustion gas discharged from the oxidant recirculation induction unit 40 to the oxidant flow space is increased by the recirculation promoting protrusions 90, thereby increasing the flow rate of the combustion gas and the oxidizer and preventing the peeling.

상기의 과정을 거쳐 예혼합기 및 연소가스가 1차 화염 공간(72)에 유입되어 연소되는 과정을 겪게 됨으로써 연소로(1) 내에서 화염을 이루도록 한다.The premixer and the combustion gas are introduced into the primary flame space 72 through the process described above and are burned to thereby form a flame in the combustion furnace 1.

그리고, 연소로(1) 내의 CO 농도를 실시간으로 감지한다(S200).Then, the CO concentration in the combustion furnace 1 is sensed in real time (S200).

상기와 같은 연소가 이루어지는 동안, 연소로(1)에 설치되는 센서(미도시)를 통하여 연소로(1) 내의 CO 농도를 실시간으로 감지하여 모니터링 한다.During the combustion as described above, the CO concentration in the combustion furnace 1 is sensed in real time through a sensor (not shown) installed in the combustion furnace 1 and monitored.

상기와 같이 주연료를 적게 공급하여 연소를 행하기 때문에, 다소 불완전 연소가 이루어지며, CO가 발생하게 되는데, 불완전 연소로 인하여 발생하는 CO의 농도를 실시간으로 감지한다.As described above, since the main fuel is supplied in a small amount and combustion is performed, the incomplete combustion is performed somewhat, and CO is generated. The concentration of CO generated due to the incomplete combustion is detected in real time.

그리고, 연소로(1) 내의 CO 농도를 기설정된 CO 농도와 비교하여(S300), 연소로(1)내의 CO 농도가 기설정된 농도 미만이면, 그 상태로 연소 및 모니터링을 계속 수행하고, 연소로(1)내의 CO 농도가 기설정된 농도 이상이면, 공급되는 주연료의 양을 증가시킨다(S400). When the CO concentration in the combustion furnace 1 is compared with a predetermined CO concentration (S300) and the CO concentration in the combustion furnace 1 is less than a predetermined concentration, the combustion and monitoring are continued in this state, If the CO concentration in the fuel cell 1 is equal to or higher than the preset concentration, the amount of the main fuel supplied is increased (S400).

도 6은 기존의 재순환 다단 연소 장치(특허문헌 2)와 본 발명에 따른 초저질소산화물 연소장치에 있어서, NOx 발생량을 각각 나타낸다.FIG. 6 shows the amount of NOx generated in the conventional recirculation multi-stage combustion apparatus (Patent Document 2) and the ultra low nitrogen oxide combustion apparatus according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 초저질소산화물 연소장치에 있어서, 연료 분배 최적 제어의를 적용하지 않은 경우와, 연료 분배 최적 제어를 적용한 경우의 NOx 발생량을 각각 나타낸다.FIG. 7 shows the NOx generation amount when the fuel distribution optimum control is not applied and when the fuel distribution optimum control is applied, in the ultra low nitrogen oxide combustion apparatus according to the present invention.

상기 도 6 내지 도 7을 참조하면, 재순환 포트(21)의 구성 및 공급되는 연료 분배 최적제어를 통하여, 연소로(1)내의 부하를 줄이면서도, NOx 생성을 효과적으로 방지할 수 있음을 확인할 수 있다.6 to 7, it can be confirmed that the NOx generation can be effectively prevented while reducing the load in the combustion furnace 1 through the configuration of the recirculation port 21 and the supplied fuel distribution optimal control .

상기와 같이 본 발명에 따른 초저질소산화물 연소장치에 의하면, 연소로 내에서 발생하는 연소가스가 별도의 동력을 요함이 없이 산화제와 함께 연소로에 재유입되어 반응함으로써 연료 중 질소 성분의 산화에 의한 질소산화물 생성을 원천적으로 저감할 수 있고, 여기에 기존의 연소장치와는 다른 구조를 통하여 연소로 내에서 발생하는 연소가스의 다단 재순환을 통하여 연소가스의 재순환을 보다 원활하게 이루어지도록 하고, 공급되는 연료 분배 최적 제어를 통하여 보다 향상된 질소산화물 저감 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the ultra low nitrogen oxide combustion apparatus of the present invention, the combustion gas generated in the combustion furnace reacts with the oxidizing agent and flows into the combustion furnace without requiring any additional power, The generation of nitrogen oxides can be fundamentally reduced and recirculation of the combustion gas can be performed more smoothly through multi-stage recirculation of the combustion gas generated in the combustion furnace through a structure different from that of the conventional combustion device, It is possible to obtain an improved NOx reduction effect through the optimal fuel distribution control.

1: 연소로
5: 버너
10: 주연료분사체
11: 주연료분사부
21: 연료 재순환 포트
20: 보조연료분사체
30: 스월러
40: 산화제 재순환 유도부
41: 내부 재순환 슬리브
43: 연결 가이드
45: 분사 노즐
47: 경사부재
50: 연료 공급부
51: 제 1 연료라인
52: 제 2 연료라인
55, 56: 솔레노이드 밸브
60: 공기 다단 슬리브
72: 1차 화염 공간
74: 2차 화염 공간
76: 재순환 영역의 연소가스
78: 예혼합 영역
80: 산화제 공급부
85: 중심 산화제 분사체
90: 재순환 촉진 돌기부
100: 초저질소산화물 연소장치1: Combustion furnace
5: Burner
10: Main fuel injection body
11: Main fuel injection part
21: fuel recirculation port
20: auxiliary fuel jetting body
30: Swallar
40: oxidant recirculation induction unit
41: internal recirculating sleeve
43: Connection Guide
45: injection nozzle
47: inclined member
50: fuel supply unit
51: first fuel line
52: Second fuel line
55, 56: Solenoid valve
60: air multistage sleeve
72: Primary flame space
74: Second flame space
76: Combustion gas in the recirculation zone
78: Premix area
80: oxidant supplier
85: central oxidant spray body
90: Recirculation promoting protrusion
100: Ultra low nitrogen oxide combustion device

Claims

A combustion furnace (1);
A burner (5) having one side inserted into the combustion furnace (1), the inserted side and the peripheral surface being spaced apart from the inner surface of the combustion furnace (1) by a predetermined distance;
A main fuel injector 10 located at the center of the burner 5;
An auxiliary fuel injector 20 which is positioned so as to surround the main fuel injector 10 and has an end thereof drawn into the other side at a predetermined distance from one end of the burner 5;
A fuel recirculation port (21) located in the vicinity of an end of the auxiliary fuel injector (20) on the outer circumferential surface of the burner (5); And
And an oxidant recirculation induction part (40) positioned between the main fuel injection body (10) and the auxiliary fuel injection body (20)
The combustion gas inside the flame space generated by the combustion is supplied to the oxidizing agent recirculation induction unit 40 through the oxidant recirculation induction unit 40 by the low pressure formed by the oxidant supplied between the main fuel injection system 10 and the auxiliary fuel injection system 20 Is supplied to the combustion furnace (1) to perform reheat combustion,
The combustion gas flowing between the inner circumferential surface of the combustion furnace 1 and the outer circumferential surface of the burner 5 generated on the circumference side of the flame space generated by the combustion causes the combustion gas flowing from the auxiliary fuel injected to the front end of the auxiliary fuel injector 20 The fuel is injected into the combustion furnace 1 through the fuel recirculation port 21 by a flow velocity and mixed with the fuel injected from the auxiliary fuel injector 20,
Ultra low nitrogen oxide combustion device.

The method according to claim 1,
A plurality of the auxiliary fuel injectors 20 are arranged on the same circumference at regular intervals around the main fuel injector 10 and one side of the oxidant recirculation induction unit 40 is opened, The periphery of the flame space of the combustion furnace 1 communicates with one side of the recirculation induction unit 40 through the gap of the fuel injector 20 and the open portion of the oxidant recirculation induction unit 40,
A part of the combustion gas flowing into the fuel recirculation port 21 side is connected to the oxidizing agent recirculation inducing part 40 by the flow rate of the oxidizing agent supplied between the main fuel injecting body 10 and the auxiliary fuel injecting body 20 (1) and is burnt in the combustion furnace (1)
Ultra low nitrogen oxide combustion device.

3. The method according to claim 1 or 2,
The oxidant recirculation induction unit 40 includes an internal recirculation sleeve 41 that is inclined with respect to the auxiliary fuel injection body 20, a connection guide 43 that extends from the rear end of the internal recirculation sleeve 41, (45) connected to the rear end of the combustion chamber (43) for changing the moving direction of the flowing combustion gas,
Ultra low nitrogen oxide combustion device.

The method of claim 3,
The injector nozzle 45 is disposed between the main fuel injection body 10 and the oxidant recirculation induction part 40 in an inclined manner so that the main fuel injection body 10 and the oxidant recirculation induction part 40, Lt; RTI ID = 0.0 >
Ultra low nitrogen oxide combustion device.

5. The method of claim 4,
And a recirculation promoting protrusion (90) installed between the injection nozzle (45) and an outer surface of the main fuel injector (10)
Wherein the recirculation promoting protrusion increases the flow rate of the combustion gas flowing between the main fuel injection body (10) and the oxidant recirculation induction part (40).
Ultra low nitrogen oxide combustion device.

The method according to claim 1,
And a sensor for sensing the concentration of CO contained in the combustion gas generated in the combustion furnace 1,
The main fuel supplied to the combustion furnace 1 through the main fuel injection body 10 is supplied in a smaller amount than a predetermined amount,
The auxiliary fuel supplied to the combustion furnace 1 through the auxiliary fuel injector 20 is further supplied as much as the main fuel is supplied to a lesser amount than the predetermined amount so that combustion is performed in the combustion furnace 1 under,
Wherein when the CO concentration in the combustion furnace (1) sensed by the sensor is equal to or higher than a predetermined concentration,
Ultra low nitrogen oxide combustion device.