KR102080380B1 - 버너, 연소 장치, 보일러 및 버너의 제어 방법 - Google Patents

버너, 연소 장치, 보일러 및 버너의 제어 방법 Download PDF

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고지 구라마시
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Abstract

버너는, 축선을 둘러싸면서 해당 축선을 따라서 연장되며, 내측 연소용 산소 함유 가스를 화로에 공급 가능한 내측 가스 노즐과, 축선을 따르는 방향에서 보았을 때에 내측 가스 노즐을 둘러싸고, 고체 분말 연료와 반송용 가스의 혼합 유체를 화로에 공급 가능한 연료 공급 노즐과, 축선을 따르는 방향에서 보았을 때에 연료 공급 노즐을 둘러싸고, 외측 연소용 산소 함유 가스를 화로에 공급 가능한 외측 가스 노즐과, 내측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속과 외측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속의 상대적인 유속비를 조절 가능한 유속비 조절 기구를 구비하고, 연료 공급 노즐의 출구보다 하류에서, 혼합 유체의 분출류의 내측 연소용 산소 함유 가스의 분출류측과 외측 연소용 산소 함유 가스의 분출류측에 보염역이 각각 형성되도록 구성되어 있다.

Description

버너, 연소 장치, 보일러 및 버너의 제어 방법
본 개시는 버너, 연소 장치, 보일러 및 버너의 제어 방법에 관한 것이다.
고체 분말 연료를 연소시키기 위한 버너는, 일반적으로, 고체 분말 연료와 반송용 기체를 포함하는 혼합기가 흐르는 연료 공급 노즐과, 연료 공급 노즐을 둘러싸고 마련되며, 연소용 산소 함유 기체가 흐르는 기체 유로를 갖고 있다.
이러한 종류의 버너로서, 특허문헌 1이 개시하는 연소용 버너에서는, 연료 공급 노즐의 선단 외주부 근방의 고온 가스를 혼합 유체 내에 유입시키는 수단으로서, 내부 보염용 공기 노즐이 마련되어 있다. 내부 보염용 공기 노즐의 분출구로부터는, 혼합기 노즐의 중심부를 향하여 공기 분류(噴流)가 분출된다. 공기 분류에는 동반 작용이 있어, 재순환 고온 가스의 일부가 공기 분류를 따라서 혼합 기체의 흐름 내에 유입되고, 그 내부의 착화 보염 성능이 높아진다. 또한, 공기 분류에 의해 혼합 기체의 흐름의 혼란이 증가되기 때문에, 착화 후의 연소 효율 향상에도 효과가 있다.
국제 공개 제 98/03819 호
특허문헌 1이 개시하는 연소용 버너에서는, 혼합기 노즐의 선단 외주부 근방의 고온 가스를 혼합 유체 내에 유입시키는 수단으로서, 내부 보염용 공기 노즐이 채용되어 있지만, 내부 보염용 공기 노즐을 마련한 경우, 연소용 버너의 구성이 복잡해지는 동시에 내부 보염용 공기 공급 계통의 추가가 필요하다.
상기 사정을 감안하여, 본 발명의 적어도 일 실시형태의 목적은, 간단한 구성으로, 내부 보염역에 있어서의 착화 및 보염의 안정화를 도모할 수 있는 버너, 연소 장치, 보일러 및 버너의 제어 방법을 제공하는 것에 있다.
(1) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 따른 버너는,
축선을 둘러싸면서 해당 축선을 따라서 연장되며, 내측 연소용 산소 함유 가스를 화로에 공급 가능한 내측 가스 노즐과,
상기 축선을 따르는 방향에서 보았을 때에 상기 내측 가스 노즐을 둘러싸고, 고체 분말 연료와 반송용 가스의 혼합 유체를 상기 화로에 공급 가능한 연료 공급 노즐과,
상기 축선을 따르는 방향에서 보았을 때에 상기 연료 공급 노즐을 둘러싸고, 외측 연소용 산소 함유 가스를 상기 화로에 공급 가능한 외측 가스 노즐과,
상기 내측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속과 상기 외측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속의 상대적인 유속비를 조절 가능한 유속비 조절 기구를 구비하고,
상기 연료 공급 노즐의 출구보다 하류에서, 상기 혼합 유체의 분출류의 상기 내측 연소용 산소 함유 가스의 분출류측과 상기 외측 연소용 산소 함유 가스의 분출류측에 보염역이 각각 형성되도록 구성되어 있다.
연료 공급 노즐로부터 분출된 혼합 유체의 분출류와 내측 연소용 산소 함유 가스의 분출류의 사이에는 내측 순환 소용돌이가 형성된다. 내측 순환 소용돌이를 강하게 하면, 내측 순환 소용돌이에 의해 연료 공급 노즐을 향하는 내측 고온 가스 순환류의 유량이 증가하여, 내측 고온 가스 순환류의 열에 의해, 내측 연소용 산소 함유 가스의 분출류측의 내부 보염역에 있어서의 착화 및 보염의 안정화를 도모할 수 있다.
한편, 연료 공급 노즐로부터 분출된 혼합 유체의 분출류와 외측 연소용 산소 함유 가스의 분출류의 사이에는 외측 순환 소용돌이가 형성된다. 외측 순환 소용돌이를 강하게 하면, 외측 순환 소용돌이에 의해 연료 공급 노즐을 향하는 외측 고온 가스 순환류의 유량이 증가하여, 외측 고온 가스 순환류의 열에 의해, 외측 연소용 산소 함유 가스의 분출류측의 외부 보염역에 있어서의 착화 및 보염의 안정화를 도모할 수 있다.
여기서, 외부 보염역은, 내부 보염역보다, 주위로부터의 복사 등에 의해 착화나 보염이 안정되기 쉬우며, 내부 보염역 및 외부 보염역의 각각에 있어서의 착화 및 보염의 안정화에 필요한 내측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속 및 외측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속은 반드시 서로 일치하지 않는다. 이 점에서, 상기 구성 (1)에 의하면, 유속비 조절 기구에 의해, 내측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속과 외측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속의 상대적인 유속비를 조절하는 것에 의해, 내부 보염역 및 외부 보염역의 각각에 있어서의 착화 및 보염의 안정화를 도모할 수 있다.
(2) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 따른 버너는,
축선을 둘러싸면서 해당 축선을 따라서 연장되며, 내측 연소용 산소 함유 가스를 화로에 공급 가능한 내측 가스 노즐과,
상기 축선을 따르는 방향에서 보았을 때에 상기 내측 가스 노즐을 둘러싸고, 고체 분말 연료와 반송용 가스의 혼합 유체를 상기 화로에 공급 가능한 연료 공급 노즐과,
상기 축선을 따르는 방향에서 보았을 때에 상기 연료 공급 노즐을 둘러싸고, 외측 연소용 산소 함유 가스를 상기 화로에 공급 가능한 외측 가스 노즐과,
상기 내측 가스 노즐의 출구부에 배치되며, 상기 내측 연소용 산소 함유 가스의 흐름을 좁히도록 구성된 내부 보염기와,
상기 외측 가스 노즐의 출구부에 배치되며, 상기 외측 연소용 산소 함유 가스의 흐름이 상기 축선으로부터 벗어나도록 구성된 외부 보염기와,
상기 내측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속과 상기 외측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속의 상대적인 유속비를 조절 가능한 유속비 조절 기구를 구비한다.
상기 구성 (2)에서는, 내부 보염기에 의해 내측 연소용 산소 함유 가스의 흐름이 좁혀짐으로써 내측 연소용 산소 함유 가스의 분출류와 혼합 유체의 분출류 사이에 내측 순환 소용돌이가 형성되기 쉬워지는 한편, 외부 보염기에 의해 외측 연소용 산소 함유 가스의 분출류가 축선으로부터 벗어남으로써 외측 연소용 산소 함유 가스의 흐름이 퍼져서, 외측 연소용 산소 함유 가스의 분출류와 혼합 유체의 분출류 사이에 외측 순환 소용돌이가 형성되기 쉬워진다. 이에 의해, 내부 보염역 및 외부 보염역의 각각의 착화 및 보염의 안정화를 도모할 수 있다.
(3) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 구성 (1) 또는 (2)에 있어서,
상기 연료 공급 노즐의 출구부를 가로지르도록 상기 내측 가스 노즐의 출구부와 상기 외측 가스 노즐의 출구부 사이를 각각 연장하는 복수의 중간 보염기를 추가로 구비한다.
상기 구성 (3)에서는, 중간 보염기가 연료 공급 노즐의 출구부를 가로지르도록 연장되어 있으며, 외부 보염역으로부터 내부 보염역을 향하여, 중간 보염기를 따라서 고온 가스가 흐를 수 있다. 이에 의해, 내부 보염역의 온도를 상승시킬 수 있어서, 내부 보염역의 착화 및 보염의 안정화를 한층 더 도모할 수 있다.
(4) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 구성 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서,
상기 내측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속이 상기 외측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속보다 빨라지도록 구성되어 있다.
상기 구성 (4)에서는, 내측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속이 외측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속보다 빠른 것에 의해, 내부 보염역의 압력을 외부 보염역의 압력보다 낮게 할 수 있어서, 외부 보염역으로부터 내부 보염역을 향하여 흐르는 고온 가스가 흐르기 쉬워져, 내부 보염역의 착화 및 보염의 안정화를 확실하게 도모할 수 있다.
(5) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 구성 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 있어서,
상기 외측 가스 노즐은 상기 축선을 따르는 방향에서 보아 상기 연료 공급 노즐을 각각 둘러싸는 2개 이상의 외측 가스 유로를 갖고,
상기 외측 연소용 산소 함유 가스는 상기 2개 이상의 외측 가스 유로를 통하여 상기 화로에 공급 가능하다.
상기 구성 (5)에서는, 2개 이상의 외측 가스 유로를 통하여 외측 연소용 산소 함유 가스를 공급함으로써, 외측 연소용 산소 함유 가스의 유속이나 방향에 분포를 갖게 할 수 있어서, 내부 보염역 및 외부 보염역의 각각의 착화 및 보염의 안정화를 한층 더 도모할 수 있다.
(6) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 구성 (5)에 있어서,
상기 2개 이상의 외측 가스 유로 중 적어도 1개에 배치된 외측 가스 유량 조절기를 추가로 구비한다.
상기 구성 (6)에서는, 외측 가스 유량 조절기에 의해, 외측 가스 유량 조절기가 배치된 외측 가스 유로로부터 유출되는 외측 연소용 산소 함유 가스의 유량을 조절할 수 있어서, 내부 보염역 및 외부 보염역의 각각의 착화 및 보염의 안정화를 한층 더 도모할 수 있다.
(7) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 구성 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 있어서,
상기 내측 가스 노즐은, 상기 축선을 따르는 방향에서 보아 상기 축선을 각각 둘러싸는 2개 이상의 내측 가스 유로를 갖고,
상기 2개 이상의 내측 가스 유로 중 상기 축선을 따르는 방향에서 보아 가장 내측에 위치하는 최내 연소용 가스 공급 유로를 흐르는 상기 내측 연소용 산소 함유 가스의 유량을 조절 가능한 유량 조절기를 추가로 구비한다.
상기 구성 (7)에서는, 최내 연소용 가스 공급 유로를 흐르는 내측 연소용 산소 함유 가스의 유량을 조절하는 것에 의해, 고체 분말 연료의 성상에 관계없이 내부 보염역에서 환원 상태를 유지할 수 있어서, NOx의 발생을 억제할 수 있다.
(8) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 구성 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 있어서,
상기 유속비 조절 기구를 자동적으로 제어 가능한 제어 장치를 추가로 구비한다.
상기 구성 (8)에서는, 제어 장치에 의해 유속비 조절 기구를 자동적으로 제어함으로써, 내부 보염역 및 외부 보염역의 각각의 착화 및 보염의 안정화를 용이하고 또한 확실하게 도모할 수 있다.
(9) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 구성 (8)에 있어서,
상기 내측 가스 노즐의 출구부 또는 상기 외측 가스 노즐의 출구부에 마련된 압력 센서를 추가로 구비하고,
상기 제어 장치는 상기 압력 센서의 출력에 근거하여 상기 유속비 조절 기구를 제어 가능하다.
상기 구성 (9)에서는, 제어 장치가 압력 센서의 출력에 근거하여 유속비 조절 기구를 제어함으로써, 내부 보염역 및 외부 보염역의 각각의 착화 및 보염의 안정화를 용이하고 또한 확실하게 도모할 수 있다.
(10) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 구성 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 있어서,
상기 내측 가스 노즐의 출구부에 배치되며 상기 내측 연소용 산소 함유 가스의 흐름을 좁히도록 구성된 내부 보염기, 상기 외측 가스 노즐의 출구부에 배치되며 상기 외측 연소용 산소 함유 가스의 흐름이 상기 축선으로부터 벗어나도록 구성된 외부 보염기, 및 상기 연료 공급 노즐의 출구부를 가로지르도록 상기 내측 가스 노즐의 출구부와 상기 외측 가스 노즐의 출구부 사이를 각각 연장하는 복수의 중간 보염기 중 적어도 1개의 보염기와,
상기 내측 연소용 산소 함유 가스, 상기 외측 연소용 산소 함유 가스 또는 상기 혼합 유체 중 적어도 일부를, 상기 적어도 1개의 보염기의 상기 화로측 표면을 따라서 흐르도록 안내 가능한 안내 부재를 구비한다.
상기 구성 (10)에서는, 안내 부재에 의해, 내부 보염기, 외부 보염기 및 중간 보염기 중 적어도 1개의 보염기의 화로측 표면을 따라서, 내측 연소용 산소 함유 가스, 외측 연소용 산소 함유 가스 또는 혼합 유체의 일부를 흘림으로써, 적어도 1개의 보염기를 냉각할 수 있는 동시에, 보염기에 재가 부착되는 것을 억제할 수 있다.
(11) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 따른 연소 장치는,
풍상과,
상기 풍상에 의해 덮인 상기 구성 (1) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 버너를 구비한다.
상기 구성 (11)의 연소 장치는, 상기 구성 (1) 내지 (10) 중 어느 하나의 버너를 채용하는 것에 의해, 내부 보염역 및 외부 보염역의 각각의 착화 및 보염의 안정화를 도모할 수 있다.
(12) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 따른 보일러는,
화로와,
상기 화로에 장착된 풍상과,
상기 화로에 장착되며 또한 상기 풍상에 의해 덮인 상기 구성 (1) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 버너를 구비한다.
상기 구성 (12)의 보일러는, 상기 구성 (1) 내지 (10) 중 어느 하나의 버너를 채용하는 것에 의해, 내부 보염역 및 외부 보염역의 각각의 착화 및 보염의 안정화를 도모할 수 있다.
(13) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 따른 버너의 제어 방법은,
축선을 둘러싸면서 해당 축선을 따라서 연장되며, 내측 연소용 산소 함유 가스를 화로에 공급 가능한 내측 가스 노즐과,
상기 축선을 따르는 방향에서 보았을 때에 상기 내측 가스 노즐을 둘러싸고, 고체 분말 연료와 반송용 가스의 혼합 유체를 상기 화로에 공급 가능한 연료 공급 노즐과,
상기 축선을 따르는 방향에서 보았을 때에 상기 연료 공급 노즐을 둘러싸고, 외측 연소용 산소 함유 가스를 상기 화로에 공급 가능한 외측 가스 노즐과,
상기 내측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속과 상기 외측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속의 상대적인 유속비를 조절 가능한 유속비 조절 기구를 구비하고,
상기 연료 공급 노즐의 출구보다 하류에서, 상기 혼합 유체의 상기 내측 연소용 산소 함유 가스의 분출류측과 상기 외측 연소용 산소 함유 가스의 분출류측에 보염역이 각각 형성되도록 구성되며,
상기 내측 가스 노즐은, 상기 축선을 따르는 방향에서 보아 상기 축선을 각각 둘러싸는 2개 이상의 내측 가스 유로를 갖고,
상기 2개 이상의 내측 가스 유로 중 상기 축선을 따르는 방향에서 보아 가장 내측에 위치하는 최내 연소용 가스 공급 유로를 흐르는 상기 내측 연소용 산소 함유 가스의 유량을 조절 가능한 유량 조절기를 추가로 구비하는, 버너의 제어 방법에 있어서,
상기 고체 분말 연료의 연료비가 역치를 초과한 경우에, 상기 고체 분말 연료의 연료비가 역치 이하인 경우보다, 상기 유량 조절기의 개도를 작게 설정한다.
상기 구성 (13)의 버너의 제어 방법에 의하면, 연료비가 역치를 초과한 경우에, 고체 분말 연료의 연료비가 역치 이하인 경우보다, 유량 조절기의 개도를 작게 설정하는 것에 의해, 내측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속을 유지하면서, 내측 연소용 산소 함유 가스의 유량(총 유량)을 줄일 수 있다. 그 결과로서, 내부 보염역을 유지하여 NOx 생성을 억제할 수 있다.
(14) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 구성 (13)에 있어서,
상기 외측 연소용 산소 함유 가스의 유량을 조절 가능한 외측 가스 유량 조절기를 추가로 구비하고,
상기 고체 분말 연료의 연료비가 역치를 초과한 경우에, 상기 고체 분말 연료의 연료비가 역치 이하인 경우보다, 상기 외측 가스 유량 조절기의 개도를 크게 설정한다.
상기 구성 (14)에서는, 연료비가 역치를 초과한 경우에, 고체 분말 연료의 연료비가 역치 이하인 경우보다, 외측 가스 유량 조절기의 개도를 크게 설정하는 것에 의해, 외측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속의 증대를 억제할 수 있다. 그 결과로서, 외측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속과 내측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속의 차이가 확보되어, 내부 보염역을 보다 확실하게 유지하여 NOx 생성을 억제할 수 있다.
(15) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 구성 (14)에 있어서,
상기 외측 가스 노즐은 상기 축선을 따르는 방향에서 보아 상기 연료 공급 노즐을 각각 둘러싸는 2개 이상의 외측 가스 유로를 갖고,
상기 외측 연소용 산소 함유 가스는 상기 2개 이상의 외측 가스 유로를 통하여 상기 화로에 공급 가능하며,
상기 외측 가스 유량 조절기는 가장 외측의 외측 가스 유로에 있어서의 상기 외측 연소용 산소 함유 가스의 유량을 조절 가능하고,
상기 고체 분말 연료의 연료비가 역치를 초과한 경우에, 상기 고체 분말 연료의 연료비가 역치 이하인 경우보다, 상기 외측 가스 유량 조절기의 개도를 크게 설정한다.
상기 구성 (15)에서는, 외측 가스 유량 조절기가 가장 외측의 외측 가스 유로에 있어서의 외측 연소용 산소 함유 가스의 유량을 조절 가능하여, 고체 분말 연료의 연료비가 역치를 초과한 경우에, 고체 분말 연료의 연료비가 역치 이하인 경우보다, 외측 가스 유량 조절기의 개도가 크게 설정되며, 이와는 반대로, 고체 분말 연료의 연료비가 역치 이하인 경우에, 고체 분말 연료의 연료비가 역치를 초과한 경우보다, 외측 가스 유량 조절기의 개도가 작게 설정된다. 이와 같이, 고체 분말 연료의 연료비가 역치 이하인 경우에, 외측 가스 유량 조절기의 개도가 작게 설정됨으로써, 외측 연소용 산소 함유 가스의 총 유량이 감소해도, 외측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속을 유지할 수 있다. 그 결과로서, 외측 순환 소용돌이가 약해지는 것이 방지되어, 외부 보염역에 있어서의 착화 및 보염의 안정성이 확보된다.
본 발명의 적어도 일 실시형태에 의하면, 간단한 구성으로, 내부 보염역에 있어서의 착화 및 보염의 안정화를 도모할 수 있는 버너, 연소 장치, 보일러 및 버너의 제어 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 보일러의 구성을 개략적으로 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 버너를, 화로에 장착된 상태에서 개략적으로 도시하는 단면도 및 정면도,
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 버너의 기능을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 버너를, 화로에 장착된 상태에서 개략적으로 도시하는 단면도 및 정면도,
도 5는 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 버너를, 화로에 장착된 상태에서 개략적으로 도시하는 단면도 및 정면도,
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 버너의 기능을 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 버너를, 화로에 장착된 상태에서 개략적으로 도시하는 단면도,
도 8은 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 버너를, 화로에 장착된 상태에서 개략적으로 도시하는 단면도,
도 9는 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 버너를, 화로에 장착된 상태에서 개략적으로 도시하는 단면도 및 정면도,
도 10은 버너에 제어 장치를 적용한 다른 일 실시형태를 설명하기 위한 도면,
도 11은 버너에 적용 가능한 안내 부재의 구성을 설명하기 위한 도면,
도 12는 버너에 적용 가능한 안내 부재의 구성을 설명하기 위한 도면,
도 13은 버너에 적용 가능한 안내 부재의 구성을 설명하기 위한 도면,
도 14는 도 13 중의 ⅩⅣ-ⅩⅣ선을 따르는 개략적인 단면도,
도 15는 본 발명의 일 실시형태에 따른 버너의 제어 방법의 개략적인 순서를 나타내는 흐름도,
도 16은 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 버너의 제어 방법의 개략적인 순서를 나타내는 흐름도,
도 17은 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 버너의 제어 방법의 개략적인 순서를 나타내는 흐름도,
도 18은 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 버너의 제어 방법의 개략적인 순서를 나타내는 흐름도,
도 19는 버너에 제어 장치를 적용한 다른 일 실시형태를 설명하기 위한 도면,
도 20은 버너에 제어 장치를 적용한 다른 일 실시형태를 설명하기 위한 도면,
도 21은 도 5의 버너의 변형예를 설명하기 위한 도면.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 몇 가지 실시형태에 대해 설명한다. 다만, 실시형태로서 기재되어 있는 또는 도면에 도시되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은 본 발명의 범위를 이에 한정하는 취지가 아니며, 단순한 설명예에 지나지 않는다.
예컨대, 「어느 방향으로」, 「어느 방향을 따라서」, 「평행」, 「직교」, 「중심」, 「동심」 또는 「동축」 등의 상대적 혹은 절대적인 배치를 나타내는 표현은 엄밀하게 그러한 배치를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 또는 동일한 기능을 얻을 수 있을 정도의 각도나 거리를 가지고 상대적으로 변위되어 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.
예컨대, 「동일」, 「동등」 및 「균질」 등의 사물이 동등한 상태인 것을 나타내는 표현은 엄밀하게 동등한 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 또는 동일한 기능을 얻을 수 있을 정도의 차이가 존재하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.
예컨대, 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타내는 표현은 기하학적으로 엄밀한 의미에서의 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타낼 뿐만 아니라, 동일한 효과를 얻을 수 있는 범위에서, 요철부나 면취부 등을 포함하는 형상도 나타내는 것으로 한다.
한편, 하나의 구성요소를 「마련하다」, 「갖추다」, 「구비하다」, 「포함하다」, 또는 「갖다」라는 표현은 다른 구성요소의 존재를 제외하는 배타적인 표현은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 보일러(1)의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 보일러(1)는 화로(5)와, 화로(5)에 장착된 연소 장치(10)를 구비한다. 연소 장치(10)는 고체 분말 연료 및 산소 함유 가스를 화로(5)에 공급 가능하며, 고체 분말 연료가 화로(5)의 내부에서 연소하는 것에 의해 고온 가스(연소 가스)가 생성된다. 고온 가스는, 도시하지 않는 절탄기, 과열기 및 재열기 등의 열교환기를 거쳐서, 열 매체로서의 물을 가열하고, 이에 의해 얻어진 증기를 이용하여, 예컨대 도시하지 않는 터빈 발전기를 작동시킬 수 있다.
여기서, 고체 분말 연료란, 석탄, 오일 코크스, 고체상 바이오매스 등의 단체 혹은 혼합물을 분쇄한 미분 상태의 연료를 말한다.
연소 장치(10)는, 화로(5)에 장착 가능한 적어도 1개의 버너(20)와, 버너(20)를 둘러싸도록 화로(5)에 장착 가능한 풍상(22)을 구비한다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 버너(20(20a))를, 화로(5)에 장착된 상태에서 개략적으로 도시하는 단면도 및 정면도이다. 도 3은 버너(20a)의 기능을 설명하기 위한 도면이다. 도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 버너(20(20b, 20c))를, 화로(5)에 장착된 상태에서 개략적으로 도시하는 단면도 및 정면도이다. 도 6은 버너(20c)의 기능을 설명하기 위한 도면이다. 도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 버너(20(20d, 20e))를, 화로(5)에 장착된 상태에서 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 9는 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 버너(20(20f))를, 화로(5)에 장착된 상태에서 개략적으로 도시하는 단면도 및 정면도이다.
도 2, 도 4, 도 5, 및 도 7 내지 도 9에 각각 도시한 바와 같이, 버너(20(20a~20f))는, 내측 가스 노즐(24)과, 연료 공급 노즐(26)과, 외측 가스 노즐(28)과, 유속비 조절 기구(30)를 구비한다.
내측 가스 노즐(24)은 축선(32)을 둘러싸면서 해당 축선(32)을 따라서 연장되며, 내측 연소용 산소 함유 가스(34)를 화로(5)에 공급 가능하다. 축선(32)은 화로(5)의 외벽에 대해 직교하고 있어도 경사져 있어도 좋다. 내측 연소용 산소 함유 가스(34)는 예컨대 공기이다. 또한, 예컨대, 배기 가스를 재순환시키고, 이것에 산소를 혼합시켜 연소용 가스로서 이용하는 산소 연소를 적용하는 경우에는, 연소용 산소 함유 가스는 이산화탄소와 산소가 주체인 혼합 가스가 된다.
연료 공급 노즐(26)은 축선(32)을 따르는 방향에서 보았을 때에 내측 가스 노즐(24)을 둘러싸며, 고체 분말 연료와 반송용 가스의 혼합 유체(36)를 화로(5)에 공급 가능하다. 고체 분말 연료는 예컨대 미분탄이며, 반송용 가스는 예컨대 공기이다.
외측 가스 노즐(28)은 축선(32)을 따르는 방향에서 보았을 때에 연료 공급 노즐(26)을 둘러싸고, 외측 연소용 산소 함유 가스(38)를 화로(5)에 공급 가능하다. 외측 연소용 산소 함유 가스(38)는 예컨대 공기이다.
유속비 조절 기구(30)는 내측 연소용 산소 함유 가스(34)의 분출 유속(Fc)과 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 분출 유속(Fo)의 상대적인 유속비를 조절 가능하다.
그리고, 버너(20)는, 연료 공급 노즐(26)의 출구보다 하류에서, 혼합 유체(36)의 분출류의 내측 연소용 산소 함유 가스(34)측 및 외측 연소용 산소 함유 가스(38)측에, 내부 보염역(40a) 및 외부 보염역(40b)이 각각 형성되도록 구성되어 있다. 또한, 내부 보염역(40a) 및 외부 보염역(40b)은 고체 분말 연료가 착화하여 연소하는 영역이다. 내부 보염역(40a) 및 외부 보염역(40b)은 연료 공급 노즐(26)의 출구의 직하류에 형성된다.
상기한 버너(20)를 이용한 경우, 도 3 또는 도 6에 도시한 바와 같이, 연료 공급 노즐(26)로부터 분출된 혼합 유체(36)와 내측 가스 노즐(24)로부터 분출된 내측 연소용 산소 함유 가스(34) 사이에는 내측 순환 소용돌이(42a)가 형성된다. 내측 순환 소용돌이(42a)를 강하게 하면, 내측 순환 소용돌이(42a)에 의해, 연료 공급 노즐(26)을 향하는 고온 가스의 흐름(내측 고온 가스 순환류(44a))의 유량이 증가하여, 내측 고온 가스 순환류(44a)의 열에 의해, 내측 연소용 산소 함유 가스(34)측의 내부 보염역(40a)에 있어서의 착화 및 보염의 안정화를 도모할 수 있다.
한편, 연료 공급 노즐(26)으로부터 분출된 혼합 유체(36)와 외측 가스 노즐(28)로부터 분출된 외측 연소용 산소 함유 가스(38) 사이에는 외측 순환 소용돌이(42b)가 형성된다. 외측 순환 소용돌이(42b)를 강하게 하면, 외측 순환 소용돌이(42b)에 의해, 연료 공급 노즐(26)을 향하는 고온 가스의 흐름(외측 고온 가스 순환류(44b))의 유량이 증가하여, 외측 고온 가스 순환류(44b)의 열에 의해, 외측 연소용 산소 함유 가스(38)측의 외부 보염역(40b)에 있어서의 착화 및 보염의 안정화를 도모할 수 있다.
여기서, 외부 보염역(40b)은, 내부 보염역(40a)보다, 주위로부터의 복사 등에 의해 착화나 보염이 안정되기 쉽고, 내부 보염역(40a) 및 외부 보염역(40b)의 각각에 있어서의 착화 및 보염의 안정화에 필요한 내측 연소용 산소 함유 가스(34)의 분출 유속(Fc) 및 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 분출 유속(Fo)이 반드시 서로 일치하지 않는다. 이 점에서, 상기한 버너(20)에 의하면, 유속비 조절 기구(30)에 의해, 내측 연소용 산소 함유 가스(34)의 분출 유속(Fc)과 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 분출 유속(Fo)의 상대적인 유속비를 조절함으로써, 내부 보염역(40a) 및 외부 보염역(40b)의 각각의 착화 및 보염의 안정화를 도모할 수 있다.
또한, 내측 연소용 산소 함유 가스(34)의 분출 유속(Fc)과 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 분출 유속(Fo)의 상대적인 유속비를 조절 가능하면, 국제 공개 제 98/03819 호에 기재된 내부 보염용 공기 노즐을 마련하지 않아도, 내부 보염역(40a) 및 외부 보염역(40b)의 각각의 착화 및 보염의 안정화를 도모할 수 있다.
몇 가지 실시형태에서는, 내측 가스 노즐(24), 연료 공급 노즐(26), 및 외측 가스 노즐(28)은 다중관 구조를 갖고 있다. 내측 가스 노즐(24)은 통 형상의 부재에 의해 구성되며. 해당 통 형상의 부재의 내부를 내측 연소용 산소 함유 가스(34)가 유동 가능하다. 연료 공급 노즐(26)은 내측 가스 노즐(24)을 둘러싸는 2개의 통 형상의 부재에 의해 구성되며, 해당 2개의 통 형상의 부재의 사이를 혼합 유체(36)가 유동 가능하다. 외측 가스 노즐(28)은 연료 공급 노즐(26)을 둘러싸는 2개의 통 형상의 부재에 의해 구성되며, 해당 2개의 통 형상의 부재의 사이를 외측 연소용 산소 함유 가스(38)가 유동 가능하다.
내측 가스 노즐(24)의 통 형상의 부재(외벽)와 연료 공급 노즐(26)의 내측의 통 형상의 부재(내벽)는 공통이어도, 서로 접합된 것이어도 좋다. 마찬가지로, 연료 공급 노즐(26)의 외측의 통 형상의 부재(외벽)와 외측 가스 노즐(28)의 내측의 통 형상의 부재(내벽)는 공통이어도, 서로 접합된 것이어도 좋다.
또한, 본 명세서에 있어서, 통 형상이란, 도 2, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같은 원통 형상에 한정되지 않으며, 도 9에 도시한 바와 같은 다각형 통 형상도 포함하는 것으로 한다.
몇 가지 실시형태에서는, 버너(20(20a~20f))는, 도 2, 도 4, 도 5, 및 도 7 내지 도 9에 각각 도시한 바와 같이, 내부 보염기(46) 및 외부 보염기(48)를 추가로 구비한다.
내부 보염기(46)는 내측 가스 노즐(24)의 출구부에 배치되며, 내측 연소용 산소 함유 가스(34)의 흐름을 좁히도록 구성되어 있다.
외부 보염기(48)는 외측 가스 노즐(28)의 출구부에 배치되며, 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 흐름이 축선(32)으로부터 벗어나도록 구성되어 있다.
상기한 버너(20)에서는, 내부 보염기(46)에 의해 내측 연소용 산소 함유 가스(34)가 좁혀짐으로써 내측 연소용 산소 함유 가스(34)의 분출류와 혼합 유체(36)의 분출류 사이에, 내측 순환 소용돌이(42a)가 형성되기 쉬워지는 한편, 외부 보염기(48)에 의해 외측 연소용 산소 함유 가스(38)가 축선(32)으로부터 벗어남으로써 외측 연소용 산소 함유 가스(38)가 퍼져서, 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 분출류와 상기 혼합 유체(36)의 분출류 사이에 외측 순환 소용돌이(42b)가 형성되기 쉬워진다. 이에 의해, 내부 보염역(40a) 및 외부 보염역(40b)의 각각의 착화 및 보염의 안정화를 도모할 수 있다.
또한, 버너(20)가 내부 보염기(46) 및 외부 보염기(48)를 추가로 구비하고 있는 경우에는, 버너(20)에 있어서, 내부 보염역(40a) 및 외부 보염역(40b)을 각각 형성하기 위한 다른 구성은 필수는 아니다.
몇 가지 실시형태에서는, 내부 보염기(46)는 내측 가스 노즐(24)의 출구부의 주연으로부터 내측을 향하여 연장되는 판 형상의 부재에 의해 구성된다.
몇 가지 실시형태에서는, 외부 보염기(48)는 외측 가스 노즐(28)의 출구부의 주연으로부터 외측을 향하여 연장되는 판 형상의 부재에 의해 구성된다.
또한, 본 명세서에서는, 특별히 한정하지 않는 한, 내측이란, 축선(32)에 대해 교차하는 방향(직경 방향)에서 축선(32)에 가까운 측을 가리키며, 외측이란, 축선(32)으로부터 먼 측을 가리키는 것으로 한다.
몇 가지 실시형태에서는, 유속비 조절 기구(30)는 내측 연소용 산소 함유 가스(34)의 유로에 배치된 댐퍼에 의해 구성된다. 내측 연소용 산소 함유 가스(34)의 유로의 입구는 풍상(22)의 내부에 개구되며, 내측 연소용 산소 함유 가스(34)의 유로의 출구는 내측 가스 노즐(24)의 출구에 의해 구성되어 있다. 한편, 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 유로의 입구는 풍상(22)의 내부에 개구되며, 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 유로의 출구는 외측 가스 노즐(28)의 출구에 의해 구성되어 있다.
이 구성에 의하면, 내측 연소용 산소 함유 가스(34)의 유로 및 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 유로의 입구가 동일한 가스 공급원인 풍상(22)에 접속되어 있으므로, 내측 연소용 산소 함유 가스(34)의 유로에 배치된 댐퍼에 의해, 간단한 구성으로 확실하게 내측 연소용 산소 함유 가스(34)의 분출 유속(Fc)과 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 분출 유속(Fo)의 상대적인 유속비를 조절 가능하다.
몇 가지 실시형태에서는, 도 4, 도 5, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 버너(20b, 20c, 20d, 20e)는 복수의 중간 보염기(50)를 추가로 구비한다. 복수의 중간 보염기(50)는, 연료 공급 노즐(26)의 출구부를 가로지르도록 내측 가스 노즐(24)의 출구부와 외측 가스 노즐(28)의 출구부의 사이를 각각 연장하고 있다. 복수의 중간 보염기(50)는 축선(32)을 따르는 방향에서 보아 서로 이격되어 있으며, 중간 보염기(50)끼리의 사이를 통해서, 혼합 유체(36)는 연료 공급 노즐(26)로부터 분출 가능하다.
상기한 버너(20b, 20c, 20d, 20e)에서는, 중간 보염기(50)가 연료 공급 노즐(26)의 출구부를 가로지르도록 연장되어 있으며, 외부 보염역(40b)으로부터 내부 보염역(40a)을 향하여, 중간 보염기(50)를 따라서 고온 가스가 흐를 수 있다. 이에 의해, 내부 보염역(40a)의 온도를 상승시킬 수 있어서, 내부 보염역(40a)의 착화 및 보염의 안정화를 한층 더 도모할 수 있다.
몇 가지 실시형태에서는, 중간 보염기(50)는 연료 공급 노즐(26)의 출구부를 가로지르도록 배치된 판 형상의 부재에 의해 구성된다.
몇 가지 실시형태에서는, 버너(20)는, 내측 연소용 산소 함유 가스(34)의 분출 유속(Fc)이 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 분출 유속(Fo)보다 빨라지도록 구성되어 있다.
상기한 버너(20)에서는, 내측 연소용 산소 함유 가스(34)의 분출 유속(Fc)이 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 분출 유속(Fo)보다 빠른 것에 의해, 외부 보염역(40b)으로부터 내부 보염역(40a)을 향하여 흐르는 고온 가스의 유량이 증가하여, 내부 보염역(40a)의 착화 및 보염의 안정화를 확실하게 도모할 수 있다.
몇 가지 실시형태에서는, 도 5, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 외측 가스 노즐(28)은 축선(32)을 따르는 방향에서 보아 연료 공급 노즐(26)을 각각 둘러싸는 2개 이상의 외측 가스 유로(28a, 28b, 28c)를 갖는다. 이 경우, 외측 연소용 산소 함유 가스(38)는 2개 이상의 외측 가스 유로(28a, 28b, 28c)를 통하여 화로(5)에 공급된다.
상기한 버너(20c, 20d, 20e)에서는, 2개 이상의 외측 가스 유로(28a, 28b, 28c)를 통하여 외측 연소용 산소 함유 가스(38)를 공급함으로써, 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 유속이나 방향에 분포를 갖게 할 수 있어서, 내부 보염역(40a) 및 외부 보염역(40b)의 각각의 착화 및 보염의 안정화를 한층 더 도모할 수 있다.
또한, 예컨대, 2개 이상의 외측 가스 유로(28a, 28b, 28c)는 외측 가스 노즐(28)의 내부에 1개 이상의 통 형상의 부재를 배치하는 것에 의해 형성 가능하다.
몇 가지 실시형태에서는, 버너(20c, 20d, 20e)는 2개 이상의 외측 가스 유로(28a, 28b, 28c) 중 적어도 1개에 배치된 외측 가스 유량 조절기(52)를 추가로 구비한다.
상기한 버너(20c, 20d, 20e)에서는, 외측 가스 유량 조절기(52)에 의해, 외측 가스 유로(28a, 28b, 28c) 중 외측 가스 유량 조절기(52)가 배치된 외측 가스 유로로부터 유출되는 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 유량을 조절할 수 있다. 이에 의해, 내부 보염역(40a) 및 외부 보염역(40b)의 각각의 착화 및 보염의 안정화를 한층 더 도모할 수 있다.
또한, 예컨대, 외측 가스 유량 조절기(52)는 가동 베인이나 댐퍼에 의해 구성된다.
몇 가지 실시형태에서는, 도 5, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 2개 이상의 외측 가스 유로(28a, 28b, 28c)는, 축선(32)을 따르는 방향에서 보아 연료 공급 노즐(26)측에 위치하는 제 1 외측 가스 유로(28a)와, 제 1 외측 가스 유로(28a)를 거쳐서 연료 공급 노즐(26)을 둘러싸는 제 2 외측 가스 유로(28b)를 포함한다. 그리고, 버너(20c, 20d, 20e)는, 제 2 외측 가스 유로(28b)의 출구부에 설치되며, 외측 연소용 산소 함유 가스(38) 중 제 2 외측 가스 유로(28b)를 통과한 흐름을 축선(32)으로부터 서서히 벗어나게 하도록 구성된 제 2 외측 가스 안내판(54)을 추가로 구비한다.
상기한 버너(20c, 20d, 20e)에서는, 제 2 외측 가스 유로(28b)를 흐르는 외측 연소용 산소 함유 가스(38)에 의해, 외측 순환 소용돌이(42b)가 커져서, 외부 보염역(40b)의 착화 및 보염의 안정화를 한층 더 도모할 수 있다. 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 흐름이 퍼짐으로써, 내부 보염역(40a) 및 외부 보염역(40b)에 걸치는 환원역이 커져서, NOx 생성이 억제된다.
몇 가지 실시형태에서는, 제 2 외측 가스 안내판(54)은 원추대 형상의 부재에 의해 구성되어 있다.
몇 가지 실시형태에서는, 도 5, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 버너(20c, 20d, 20e)는 제 2 외측 가스 유로(28b)에 배치된 선회 부여 기구(56)를 추가로 구비한다.
상기한 버너(20c, 20d, 20e)에 의하면, 제 2 외측 가스 유로(28b)를 흐르는 외측 연소용 산소 함유 가스(38)에 선회 성분을 부여함으로써, 외측 순환 소용돌이(42b)가 커져서, 외부 보염역(40b)의 착화 및 보염의 안정화를 한층 더 도모할 수 있다. 또한, 제 2 외측 가스 유로(28b)를 흐르는 외측 연소용 산소 함유 가스(38)에 선회 성분을 부여하는 것에 의해, 외측 순환 소용돌이(42b)가 더욱 확대되어 외부 보염역(40b)의 착화 및 보염의 안정화가 더욱 촉진되는 동시에, 내부 보염역(40a) 및 외부 보염역(40b)에 걸치는 환원역이 더욱 커져서, NOx 생성이 더욱 억제된다.
또한, 선회 부여 기구(56)는 고정되어 있어도 가동이어도 좋다. 예컨대, 선회 부여 기구(56)는 고정 베인이나 가동 베인에 의해 구성된다.
몇 가지 실시형태에서는, 도 8에 도시한 바와 같이, 버너(20e)는 제 3 외측 가스 유로(28c)에 배치된 선회 부여 기구(56)를 추가로 구비한다.
도 10은 버너(20)에 제어 장치(60)를 적용한 다른 일 실시형태를 설명하기 위한 도면이다. 몇 가지 실시형태에서는, 도 10에 도시한 바와 같이, 버너(20)는 제어 장치(60)를 추가로 구비한다. 제어 장치(60)는 유속비 조절 기구(30)를 자동적으로 제어 가능하다.
상기한 버너(20)에서는, 제어 장치(60)에 의해 유속비 조절 기구(30)를 자동적으로 제어함으로써, 내부 보염역(40a) 및 외부 보염역(40b)의 각각의 착화 및 보염의 안정화를 용이하고 또한 확실하게 도모할 수 있다.
몇 가지 실시형태에서는, 버너(20)는, 도 10에 도시한 바와 같이, 내측 가스 노즐(24)의 출구부 또는 외측 가스 노즐(28)의 출구부에 마련된 압력 센서(62a, 62b)를 추가로 구비한다. 그리고, 제어 장치(60)는 압력 센서(62a, 62b)의 출력에 근거하여 유속비 조절 기구(30)를 제어 가능하다.
상기한 버너(20)에서는, 제어 장치(60)가 압력 센서(62a, 62b)의 출력에 근거하여 유속비 조절 기구(30)를 제어하는 것에 의해, 내부 보염역(40a) 및 외부 보염역(40b)의 각각의 착화 및 보염의 안정화를 용이하고 또한 확실하게 도모할 수 있다.
몇 가지 실시형태에서는, 제어 장치(60)는 컴퓨터에 의해 구성된다. 제어 장치(60)는 도시하지 않는 구동 장치를 거쳐서, 유속비 조절 기구(30)를 제어 가능하다. 구동 장치는, 예컨대, 전자 액추에이터 또는 유압 액추에이터에 의해 구성된다.
몇 가지 실시형태에서는, 도 5, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 버너(20c, 20d, 20e)는 농축기(66)를 추가로 구비한다. 농축기(66)는 연료 공급 노즐(26) 내에 배치되며, 연료 공급 노즐(26)의 출구부에서 혼합 유체(36)의 흐름의 내측 연소용 산소 함유 가스(34)측 및 외측 연소용 산소 함유 가스(38)측에 고체 분말 연료의 농도가 상대적으로 높은 영역을 형성하도록 구성되어 있다. 즉, 농축기(66)는, 혼합 유체(36)의 흐름의 내측 및 외측에, 내측과 외측의 중간보다 고체 분말 연료의 농도가 상대적으로 높은 영역을 형성하도록 구성되어 있다.
상기한 버너(20c, 20d, 20e)에서는, 농축기(66)에 의해, 내측 연소용 산소 함유 가스(34)측 및 외측 연소용 산소 함유 가스(38)측에 고체 분말 연료의 농도가 높은 영역을 형성할 수 있어서, 내부 보염역(40a) 및 외부 보염역(40b)의 각각의 착화 및 보염의 안정화를 한층 더 도모할 수 있다.
몇 가지 실시형태에서는, 농축기(66)는, 연료 공급 노즐(26)의 내벽을 둘러싸도록 배치된 부재로서, 연료 공급 노즐(26)의 내벽과 외벽 사이에, 이들 내벽 및 외벽의 각각과 간극을 두고 배치된 부재에 의해 구성된다. 해당 부재에 의하면, 혼합 유체(36)를 내벽측과 외벽측으로 분리할 수 있어서, 반송용 가스에 비해 비중이 큰 고체 분말 연료를 내벽측과 외벽측에 쏠리게 할 수 있다.
예컨대, 농축기(66)는 환 형상의 부재에 의해 구성되며, 도시하지 않는 지지 부재에 의해 지지된다.
도 11은 버너(20)에 적용 가능한 안내 부재(70)의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 안내 부재(70)는 내측 연소용 산소 함유 가스(34) 중 적어도 일부를, 내부 보염기(46)의 화로(5)측 표면을 따라서 흐르도록 안내하도록 구성된다.
상기한 안내 부재(70)에 의하면, 내부 보염기(46)의 화로(5)측 표면을 따라서 내측 연소용 산소 함유 가스(34)의 일부를 흘림으로써, 내부 보염기(46)를 냉각할 수 있는 동시에 내부 보염기(46)에 재가 부착되는 것을 억제할 수 있다.
예컨대, 안내 부재(70)는 연료 공급 노즐(26)의 출구부의 개구연으로부터 내측을 향하여 돌출되는 환 형상의 칼라부에 의해 구성된다. 내부 보염기(46)는 환 형상의 판에 의해 구성되며, 연료 공급 노즐(26)의 출구부의 내부에 배치되어 있다. 내부 보염기(46)는 안내 부재(70)보다 내측으로 돌출된 상태에서, 예컨대 지지 부재(71)에 의해 지지되어 있다. 그리고, 내부 보염기(46)와 연료 공급 노즐(26)의 내벽과의 사이에는 간극(72)이 확보되고, 내부 보염기(46)와 안내 부재(70) 사이에는 간극(73)이 확보되어 있다. 내측 연소용 산소 함유 가스(34)의 일부는 이들 간극(72, 73)을 통하여 흐르고, 내부 보염기(46)의 화로(5)측 표면을 따라서 흐를 수 있다.
또한, 본 명세서에 있어서, 환 형상이라는 표현에는 원 형상 이외에 다각 형상 등도 포함되는 것으로 한다.
도 12는 버너(20)에 적용 가능한 안내 부재(76)의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 12에 도시한 바와 같이, 안내 부재(76)는 외측 연소용 산소 함유 가스(38) 중 적어도 일부를, 외부 보염기(48)의 화로(5)측 표면을 따라서 흐르도록 안내하도록 구성된다.
상기한 안내 부재(76)에 의하면, 외부 보염기(48)의 화로(5)측 표면을 따라서 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 일부를 흘림으로써, 외부 보염기(48)를 냉각할 수 있는 동시에 외부 보염기(48)에 재가 부착되는 것을 억제할 수 있다.
예컨대, 도 12에 도시한 바와 같이, 안내 부재(76)는, 외측 가스 노즐(28)의 출구부에서, 외측 가스 노즐(28)의 내벽의 단연으로부터 외측을 향하여 돌출되는 칼라부에 의해 구성된다. 외부 보염기(48)는 환 형상의 판에 의해 구성되며, 외측 가스 노즐(28)의 출구부의 내부에 배치되어 있다. 외부 보염기(48)는 안내 부재(76)보다 외측으로 돌출된 상태에서, 예컨대 지지 부재(77)에 의해 지지되어 있다. 그리고, 외부 보염기(48)와 외측 가스 노즐(28)의 내벽과의 사이에는 간극(78)이 확보되고, 외부 보염기(48)와 안내 부재(76) 사이에는 간극(79)이 확보되어 있다. 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 일부는 이들 간극(78, 79)을 통하여 흐르고, 외부 보염기(48)의 화로(5)측 표면을 따라서 흐를 수 있다.
도 13 및 도 14는 버너(20)에 적용 가능한 안내 부재(82)의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 13은 안내 부재(82)가 적용된 버너(20)의 개략적인 정면도이며, 도 14는 도 13 중의 ⅩⅣ-ⅩⅣ선을 따르는 개략적인 단면도이다.
도 14에 도시한 바와 같이, 안내 부재(82)는 혼합 유체(36) 중 적어도 일부를, 중간 보염기(50)의 화로(5)측 표면을 따라서 흐르게 안내하도록 구성된다.
상기한 안내 부재(82)에 의하면, 중간 보염기(50)의 화로(5)측 표면을 따라서 혼합 유체(36)의 일부를 흘림으로써, 중간 보염기(50)를 냉각할 수 있는 동시에 중간 보염기(50)에 재가 부착되는 것을 억제할 수 있다.
예컨대, 도 13 및 도 14에 도시한 바와 같이, 안내 부재(82)는, 중간 보염기(50)의 화로(5)측의 표면의 일부를 덮도록, 연료 공급 노즐(26)을 가로질러서 연장되는 판에 의해 형성된다. 중간 보염기(50)는, 안내 부재(82)에 의해 덮이는 위치에 슬릿(84)을 갖고, 혼합 유체(36)의 일부는 슬릿(84)을 통과할 수 있다. 그리고, 슬릿(84)을 통과한 혼합 유체(36)는 안내 부재(82)에 충돌하여 굽혀지고, 중간 보염기(50)의 화로(5)측의 표면을 따라 흘러서, 중간 보염기(50)를 냉각할 수 있는 동시에 중간 보염기(50)에 재가 부착되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 도 13 및 도 14에 도시한 바와 같이, 안내 부재(82)가 중간 보염기(50)의 중앙부를 덮고 있는 경우, 외측 고온 가스 순환류(44b)의 양측에 외측 순환 소용돌이(42c)가 형성되어, 외부 보염역(40b)에 있어서의 착화 및 보염을 한층 더 안정시킬 수 있다.
몇 가지 실시형태에서는, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 내측 가스 노즐(24)은 축선(32)을 따르는 방향에서 보아 축선(32)을 각각 둘러싸는 2개 이상의 내측 가스 유로(24a, 24b)를 갖는다. 그리고, 버너(20d, 20e)는, 2개 이상의 내측 가스 유로(24a, 24b) 중 축선(32)을 따르는 방향에서 보아 축선(32)에 가장 가까운 최내 가스 유로(24a)를 흐르는 내측 연소용 산소 함유 가스(34)의 유량을 조절 가능한 유량 조절기(88)를 추가로 구비한다.
예컨대, 2개 이상의 내측 가스 유로(24a, 24b)는 내측 가스 노즐(24)의 내부에 1개 이상의 통 형상의 부재를 배치하는 것에 의해 형성 가능하다. 또한, 유량 조절기(88)는 최내 가스 유로(24a)를 형성하는 벽의 개구를 개폐 가능한 도어에 의해 구성 가능하다.
상기한 버너(20d, 20e)에서는, 최내 가스 유로(24a)를 흐르는 내측 연소용 산소 함유 가스(34)의 유량을 조절하는 것에 의해, 고체 분말 연료의 성상에 관계없이 내부 보염역(40a)에서 환원 상태를 유지할 수 있어서, NOx의 발생을 억제할 수 있다.
여기서, 고체 분말 연료의 성상로서는, 예컨대, 석탄의 연료비를 높일 수 있다. 석탄의 연료비는 석탄에 각각 포함되는 고정 탄소와 휘발분의 비이며, 연료비가 높을수록, 휘발분이 적다. 고 연료비의 석탄을 이용한 경우, 휘발분이 적기 때문에, 내측 연소용 산소 함유 가스(34)의 유량이 많으면, 환원이 약해져, NOx 생성량이 증가해 버린다. 그렇지만, 단지 내측 연소용 산소 함유 가스(34)의 유량을 감소시킨 경우, 내측 연소용 산소 함유 가스(34)의 분출 유속(Fc)이 저하하여, 내부 보염역(40a)의 형성이 곤란해질 우려가 있다.
그래서, 버너(20d, 20e)에서는, 석탄의 연료비가 높은 경우(고 연료비의 경우)에는, 석탄의 연료비가 낮은 경우(중저 연료비의 경우)에 비하여, 최내 가스 유로(24a)를 흐르는 내측 연소용 산소 함유 가스(34)의 유량을 줄이도록 유량 조절기(88)가 제어된다. 이에 의해, 내측 연소용 산소 함유 가스(34)의 분출 유속(Fc)을 유지하면서, 내측 연소용 산소 함유 가스(34)의 유량(총 유량)을 줄일 수 있어서, 결과적으로, 내부 보염역(40a)을 유지하여 NOx 생성을 억제할 수 있다.
도 15는 상술한 유량 조절기(88)를 구비하는 버너(20d, 20e)에 적용 가능한 제어 방법의 개략적인 순서를 나타내는 흐름도이다. 도 15에 도시한 바와 같이, 버너(20d, 20e)의 제어 방법은, 연료비를 취득하는 단계(S10)와, 연료비가 높은지의 여부를 판정하는 단계(S12)와, 고 연료비인 경우에 유량 조절기(88)의 개도를 작게 설정하는 단계(S14)와, 중저 연료비인 경우에 유량 조절기(88)의 개도를 크게 설정하는 단계(S16)를 구비하고 있다.
연료비가 높은지의 여부는, 연료비가 역치를 넘었는지의 여부로 판정할 수 있다. 예컨대, 석탄의 연료비가 높다(고 연료비)란, 연료비가 대략 2 이상인 것을 가리키고, 석탄의 연료비가 낮다(중저 연료비)란, 연료비가 대략 2 미만인 것을 가리키는 것으로 한다. 이 역치는 연료의 종류나 분말 연료의 입도에도 의존하며, 연소 시험로에서의 시험 결과 등에 근거하여 결정해도 좋다.
여기서, 내측 연소용 산소 함유 가스(34)와 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 공급원이 동일할 때에, 고 연료비의 경우에 내측 연소용 산소 함유 가스(34)의 유량을 줄이면, 상대적으로, 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 유량이 증대하게 된다. 그리고, 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 유량이 증대된 경우, 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 분출 유속(Fo)이 빨라지고, 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 분출 유속(Fo)과 내측 연소용 산소 함유 가스(34)의 분출 유속(Fc) 사이의 차이가 작아져서, 내부 보염역(40a)에 있어서의 착화 및 보염의 안정성이 저하될 우려가 있다. 특히, 중간 보염기(50)를 채용하고, 외부 보염역(40b)과 내부 보염역(40a)의 압력 차이를 이용하여, 외부 보염역(40b)으로부터 내부 보염역(40a)을 향하는 고온 가스의 흐름을 형성하고 있는 경우, 이 우려가 강해진다.
이러한 점을 고려하여, 몇 가지 실시형태에서는, 고 연료비의 경우에 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 분출 유속(Fo)이 최적이 되도록, 외측 가스 노즐(28)의 유로 면적에 충분한 크기가 미리 부여된다. 그리고, 중저 연료비의 경우에는, 외측 가스 유량 조절기(52)에 의해, 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 유량(총 유량)이 감소하게 되고, 이 감소분에 대응하는 양으로, 내측 연소용 산소 함유 가스(34)의 유량(총 유량)이 증가하게 된다.
도 16은 상술한 유량 조절기(88)를 구비하는 버너(20d, 20e)에 적용 가능한 제어 방법의 개략적인 순서를 나타내는 흐름도이다. 도 16에 도시한 제어 방법은, 고 연료비인 경우에, 외측 가스 노즐(28)의 유로 면적을 크게 하는 단계, 즉, 외측 가스 유량 조절기(52)의 개도를 크게 하는 단계(S18)와, 중저 연료비인 경우에, 외측 가스 노즐(28)의 유로 면적을 작게 하는 단계, 즉 외측 가스 유량 조절기(52)의 개도를 작게 하는 단계(S20)를 추가로 구비하고 있다.
몇 가지 실시형태에서는, 도 7에 도시한 바와 같이 외측 가스 노즐(28)이 제 1 외측 가스 유로(28a) 및 제 2 외측 가스 유로(28b)를 갖는 버너(20d)에 있어서, 중저 연료비의 경우에 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 유량을 줄일 때에, 제 2 외측 가스 유로(28b)에 있어서의 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 유량의 감소율이 제 1 외측 가스 유로(28a)에 있어서의 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 유량의 감소율보다 커지도록, 외측 가스 유량 조절기(52)가 조작된다.
도 17은 상술한 유량 조절기(88)를 구비하는 버너(20d)에 적용 가능한 제어 방법의 개략적인 순서를 나타내는 흐름도이다. 도 17에 나타낸 제어 방법에서는, 외측 가스 유량 조절기(52)의 개도를 크게 하는 단계(S18)에서, 제 2 외측 가스 유로(28b)를 위한 외측 가스 유량 조절기(52)의 개도가 커지고, 외측 가스 유량 조절기(52)의 개도를 작게 하는 단계(S20)에서, 제 2 외측 가스 유로(28b)를 위한 외측 가스 유량 조절기(52)의 개도가 작아진다.
또한, 여기서, 내측 연소용 산소 함유 가스(34)와 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 공급원이 동일할 때에, 중저 연료비의 경우에 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 유량(총 유량)을 감소시키면, 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 분출 유속(Fo)이 저하되어, 외측 순환 소용돌이(42b)가 약해질 우려가 있다. 그리고, 그 결과로서, 외부 보염역(40b)에 있어서의 착화 및 보염의 안정성이 저하될 우려가 있다.
이러한 점을 고려하여, 몇 가지 실시형태에서는, 도 8에 도시한 바와 같이, 외측 가스 노즐(28)이 제 1 외측 가스 유로(28a), 제 2 외측 가스 유로(28b), 및 제 3 외측 가스 유로(28c)를 갖는 버너(20e)에 있어서, 중저 연료비의 경우에 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 유량(총 유량)을 줄일 때에, 제 2 외측 가스 유로(28b)에 있어서의 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 유량의 감소율에 비하여, 제 3 외측 가스 유로(28c)에 있어서의 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 유량의 감소율이 커지도록, 외측 가스 유량 조절기(52)가 조작된다. 환언하면, 외측 가스 노즐(28)이 복수의 외측 가스 유로를 갖는 경우에, 최외의 외측 가스 유로에 있어서의 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 유량의 감소율이 가장 커지도록, 외측 가스 유량 조절기(52)가 조작된다. 이에 의해, 중저 연료비의 경우에, 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 분출 유속(Fo)의 감소를 억제할 수 있어서, 외측 순환 소용돌이(42b)가 약해지는 것을 억제할 수 있다.
도 18은 상술한 유량 조절기(88)를 구비하는 버너(20e)에 적용 가능한 제어 방법의 개략적인 순서를 나타내는 흐름도이다. 도 18에 도시한 제어 방법에서는, 외측 가스 유량 조절기(52)의 개도를 크게 하는 단계(S18)에서, 제 3 외측 가스 유로(28c)를 위한 외측 가스 유량 조절기(52)의 개도가 커지고, 외측 가스 유량 조절기(52)의 개도를 작게 하는 단계(S20)에서, 제 3 외측 가스 유로(28c)를 위한 외측 가스 유량 조절기(52)의 개도가 작아진다.
몇 가지 실시형태에서는, 제어 장치(60)는, 도 19 및 도 20에 도시한 바와 같이, 도시하지 않는 구동 장치를 거쳐서, 유속비 조절 기구(30), 유량 조절기(88) 및 외측 가스 유량 조절기(52)를 제어 가능하며, 도 15 내지 도 18에 도시한 제어 방법을 자동적으로 실행 가능하다. 제어 장치(60)에는, 고체 분말 연료의 연료비가 자동 또는 수동에 의해 입력 가능하다.
또한, 유속비 조절 기구(30), 유량 조절기(88) 및 외측 가스 유량 조절기(52)는 수동으로 조작하는 것이어도 좋다.
몇 가지 실시형태에서는, 도 5, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 버너(20c, 20d, 20e)는 축선(32)을 따라서 배치되는 오일 노즐(90)을 추가로 구비한다. 오일 노즐(90)은 버너(20c, 20d, 20e)의 기동 시에 이용된다.
몇 가지 실시형태에서는, 고체 분말 연료는 미분탄이며, 도 1에 도시한 바와 같이, 보일러(1)에 병설된 밀(92)이 석탄을 분쇄하는 것에 의해, 미분탄이 얻어진다. 미분탄은 송풍기(94)로부터 이송되어 온 반송용 가스에 의해 운반되어, 버너(20)의 연료 공급 노즐(26)에 공급된다. 한편, 풍상(22)에는, 송풍기(96)로부터 산소 함유 가스가 이송된다. 반송용 가스 및 산소 함유 가스는 예컨대 공기이다. 또한, 반송용 가스의 일부 및 산소 함유 가스는 가열기(98)에 의해 적당한 온도까지 가열 가능하다. 가열기(98)는 보일러(1)에 조립되어 있어도 좋다.
몇 가지 실시형태에서는, 화로(5)에 대하여, 버너(20)의 상방에, 산소 함유 가스를 공급 가능한 추가 연소용 가스 노즐(100)이 장착된다.
본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 일은 없으며, 상술한 실시형태에 변경을 가한 형태나, 이들 형태를 조합한 형태도 포함한다.
예컨대, 내부 보염기(46)는 내측 연소용 산소 함유 가스(34)의 흐름을 좁히도록 구성되어 있으면 좋고, 내부 보염기(46)의 크기, 형상 및 배치 등은 도 2 등에 예시한 것에 한정되는 일은 없다. 여기서, 도 21은 버너(20c)의 변형예인 버너(20g)의 구성을 개략적으로 도시하고 있다. 버너(20g)에서는, 내부 보염기(46)를 구성하는 판 형상 부재가 내측 가스 노즐(24)의 출구부의 주연에 대하여, 직각 이외의 각도, 예컨대 90도 초과의 둔각을 가지고 이어져 있다. 그 외에, 내부 보염기(46)를 구성하는 판 형상 부재는 외부 보염기(48)를 구성하는 판 형상 부재에 대해 일체로 이어져 있어도 좋다.
한편, 외부 보염기(48)는 외측 가스 노즐(28)의 출구부에 배치되며, 외측 연소용 산소 함유 가스(38)의 흐름이 축선(32)으로부터 벗어나도록 구성되어 있으면 좋고, 외부 보염기(48)의 크기, 형상 및 배치 등은 도 2 등에 예시한 것에 한정되는 일은 없다. 예컨대, 전술한 바와 같이 외부 보염기(48)를 구성하는 판 형상 부재는 내부 보염기(46)를 구성하는 판 형상 부재에 대해 일체로 이어져 있어도 좋고, 또한, 외측 가스 노즐(28)의 출구부의 주연에 대하여, 직각 이외의 각도, 예컨대 90도 초과의 둔각을 가지고 이어져 있어도 좋다. 나아가, 외부 보염기(48)는, 도 21에 도시한 바와 같이, 단면 L자 형상의 판 형상 부재에 의해 구성되어 있어도 좋다.
1: 보일러 5: 화로
10: 연소 장치 20: 버너
22: 풍상 24: 내측 가스 노즐
24a, 24b: 내측 가스 유로 26: 연료 공급 노즐
28: 외측 가스 노즐 28a, 28b, 28c: 외측 가스 유로
30: 유속비 조절 기구 32: 축선
34: 내측 연소용 산소 함유 가스
36: 혼합 유체 38: 외측 연소용 산소 함유 가스
40a: 내부 보염역 40b: 외부 보염역
42a: 내측 순환 소용돌이 42b: 외측 순환 소용돌이
44a: 내측 고온 가스 순환류 44b: 외측 고온 가스 순환류
46: 내부 보염기 48: 외부 보염기
50: 중간 보염기 52: 외측 가스 유량 조절기
54: 제 2 외측 가스 안내판 56: 선회 부여 기구
60: 제어 장치 62a, 62b: 압력 센서
64: 구동 장치 66: 농축기
70: 안내 부재 71: 지지 부재
72: 간극 73: 간극
76: 안내 부재 77: 지지 부재
78: 간극 79: 간극
82: 안내 부재 83: 지지 부재
84: 간극 85: 간극
88: 유량 조절기 90: 오일 노즐
92: 밀 94: 송풍기
96: 송풍기 98: 가열기
100: 추가 연소용 가스 노즐

Claims (15)

  1. 축선을 둘러싸면서 상기 축선을 따라서 연장되며, 내측 연소용 산소 함유 가스를 화로에 공급 가능한 내측 가스 노즐과,
    상기 축선을 따르는 방향에서 보았을 때에 상기 내측 가스 노즐을 둘러싸고, 고체 분말 연료와 반송용 가스의 혼합 유체를 상기 화로에 공급 가능한 연료 공급 노즐과,
    상기 축선을 따르는 방향에서 보았을 때에 상기 연료 공급 노즐을 둘러싸고, 외측 연소용 산소 함유 가스를 상기 화로에 공급 가능한 외측 가스 노즐과,
    상기 내측 가스 노즐의 출구부에 배치되며, 상기 내측 가스 노즐의 출구부의 주연으로부터 내측을 향하여 연장되는 판 형상의 부재에 의해 구성되는 동시에 상기 내측 연소용 산소 함유 가스의 흐름을 좁히도록 구성된 내부 보염기와,
    상기 외측 가스 노즐의 출구부에 배치되며, 상기 외측 연소용 산소 함유 가스의 흐름이 상기 축선으로부터 벗어나도록 구성된 외부 보염기와,
    상기 내측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속과 상기 외측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속의 상대적인 유속비를 조절 가능한 유속비 조절 기구와,
    상기 연료 공급 노즐의 출구부를 가로지르도록 상기 내측 가스 노즐의 출구부와 상기 외측 가스 노즐의 출구부 사이를 각각 연장하는 복수의 중간 보염기를 구비하고,
    상기 내측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속이 상기 외측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속보다 빨라지도록 상기 유속비 조절 기구가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는
    버너.
  2. 축선을 둘러싸면서 상기 축선을 따라서 연장되며, 내측 연소용 산소 함유 가스를 화로에 공급 가능한 내측 가스 노즐과,
    상기 축선을 따르는 방향에서 보았을 때에 상기 내측 가스 노즐을 둘러싸고, 고체 분말 연료와 반송용 가스의 혼합 유체를 상기 화로에 공급 가능한 연료 공급 노즐과,
    상기 축선을 따르는 방향에서 보았을 때에 상기 연료 공급 노즐을 둘러싸고, 외측 연소용 산소 함유 가스를 상기 화로에 공급 가능한 외측 가스 노즐과,
    상기 내측 가스 노즐의 출구부에 배치되며, 상기 내측 가스 노즐의 출구부의 주연으로부터 내측을 향하여 연장되는 판 형상의 부재에 의해 구성되는 동시에 상기 내측 연소용 산소 함유 가스의 흐름을 좁히도록 구성된 내부 보염기와,
    상기 외측 가스 노즐의 출구부에 배치되며, 상기 외측 연소용 산소 함유 가스의 흐름이 상기 축선으로부터 벗어나도록 구성된 외부 보염기와,
    상기 내측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속과 상기 외측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속의 상대적인 유속비를 조절 가능한 유속비 조절 기구와,
    상기 유속비 조절 기구를 자동적으로 제어 가능한 제어 장치와,
    상기 내측 가스 노즐의 출구부 또는 상기 외측 가스 노즐의 출구부에 마련된 압력 센서를 구비하고,
    상기 제어 장치는 상기 압력 센서의 출력에 근거하여 상기 유속비 조절 기구를 제어 가능한 것을 특징으로 하는
    버너.
  3. 축선을 둘러싸면서 상기 축선을 따라서 연장되며, 내측 연소용 산소 함유 가스를 화로에 공급 가능한 내측 가스 노즐과,
    상기 축선을 따르는 방향에서 보았을 때에 상기 내측 가스 노즐을 둘러싸고, 고체 분말 연료와 반송용 가스의 혼합 유체를 상기 화로에 공급 가능한 연료 공급 노즐과,
    상기 축선을 따르는 방향에서 보았을 때에 상기 연료 공급 노즐을 둘러싸고, 외측 연소용 산소 함유 가스를 상기 화로에 공급 가능한 외측 가스 노즐과,
    상기 내측 가스 노즐의 출구부에 배치되며, 상기 내측 가스 노즐의 출구부의 주연으로부터 내측을 향하여 연장되는 판 형상의 부재에 의해 구성되는 동시에 상기 내측 연소용 산소 함유 가스의 흐름을 좁히도록 구성된 내부 보염기와,
    상기 외측 가스 노즐의 출구부에 배치되며, 상기 외측 연소용 산소 함유 가스의 흐름이 상기 축선으로부터 벗어나도록 구성된 외부 보염기와,
    상기 내측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속과 상기 외측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속의 상대적인 유속비를 조절 가능한 유속비 조절 기구와,
    상기 연료 공급 노즐의 출구부를 가로지르도록 상기 내측 가스 노즐의 출구부와 상기 외측 가스 노즐의 출구부 사이를 각각 연장하는 복수의 중간 보염기와,
    상기 내측 연소용 산소 함유 가스, 상기 외측 연소용 산소 함유 가스 또는 상기 혼합 유체 중 적어도 일부를, 상기 내부 보염기, 상기 외부 보염기 및 상기 복수의 중간 보염기 중 적어도 1개의 보염기의 상기 화로측 표면을 따라서 흐르도록 안내 가능한 안내 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는
    버너.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 외측 가스 노즐은 상기 축선을 따르는 방향에서 보아 상기 연료 공급 노즐을 각각 둘러싸는 2개 이상의 외측 가스 유로를 갖고,
    상기 외측 연소용 산소 함유 가스는 상기 2개 이상의 외측 가스 유로를 통하여 상기 화로에 공급 가능한 것을 특징으로 하는
    버너.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 2개 이상의 외측 가스 유로 중 적어도 1개에 배치된 외측 가스 유량 조절기를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는
    버너.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 가스 노즐은 상기 축선을 따르는 방향에서 보아 상기 축선을 각각 둘러싸는 2개 이상의 내측 가스 유로를 갖고,
    상기 2개 이상의 내측 가스 유로 중 상기 축선을 따르는 방향에서 보아 가장 내측에 위치하는 최내 연소용 가스 공급 유로를 흐르는 상기 내측 연소용 산소 함유 가스의 유량을 조절 가능한 유량 조절기를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는
    버너.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 유속비 조절 기구를 자동적으로 제어 가능한 제어 장치를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는
    버너.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 내측 가스 노즐의 출구부 또는 상기 외측 가스 노즐의 출구부에 마련된 압력 센서를 추가로 구비하고,
    상기 제어 장치는 상기 압력 센서의 출력에 근거하여 상기 유속비 조절 기구를 제어 가능한 것을 특징으로 하는
    버너.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 가스 노즐의 출구부에 배치되며 상기 내측 연소용 산소 함유 가스의 흐름을 좁히도록 구성된 내부 보염기, 상기 외측 가스 노즐의 출구부에 배치되며 상기 외측 연소용 산소 함유 가스의 흐름이 상기 축선으로부터 벗어나도록 구성된 외부 보염기, 및 상기 연료 공급 노즐의 출구부를 가로지르도록 상기 내측 가스 노즐의 출구부와 상기 외측 가스 노즐의 출구부 사이를 각각 연장하는 복수의 중간 보염기 중 적어도 1개의 보염기와,
    상기 내측 연소용 산소 함유 가스, 상기 외측 연소용 산소 함유 가스 또는 상기 혼합 유체 중 적어도 일부를, 상기 적어도 1개의 보염기의 상기 화로측 표면을 따라서 흐르도록 안내 가능한 안내 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는
    버너.
  10. 풍상과,
    상기 풍상에 의해 덮인 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 버너를 구비하는 것을 특징으로 하는
    연소 장치.
  11. 화로와,
    상기 화로에 장착된 풍상과,
    상기 화로에 장착되며 또한 상기 풍상에 의해 덮인 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 버너를 구비하는 것을 특징으로 하는
    보일러.
  12. 축선을 둘러싸면서 상기 축선을 따라서 연장되며, 내측 연소용 산소 함유 가스를 화로에 공급 가능한 내측 가스 노즐과,
    상기 축선을 따르는 방향에서 보았을 때에 상기 내측 가스 노즐을 둘러싸고, 고체 분말 연료와 반송용 가스의 혼합 유체를 상기 화로에 공급 가능한 연료 공급 노즐과,
    상기 축선을 따르는 방향에서 보았을 때에 상기 연료 공급 노즐을 둘러싸고, 외측 연소용 산소 함유 가스를 상기 화로에 공급 가능한 외측 가스 노즐과,
    상기 내측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속과 상기 외측 연소용 산소 함유 가스의 분출 유속의 상대적인 유속비를 조절 가능한 유속비 조절 기구를 구비하고,
    상기 연료 공급 노즐의 출구보다 하류에서, 상기 혼합 유체의 분출류의 상기 내측 연소용 산소 함유 가스의 분출류측과 상기 외측 연소용 산소 함유 가스의 분출류측에 보염역이 각각 형성되도록 구성되며,
    상기 내측 가스 노즐은 상기 축선을 따르는 방향에서 보아 상기 축선을 각각 둘러싸는 2개 이상의 내측 가스 유로를 갖고,
    상기 2개 이상의 내측 가스 유로 중 상기 축선을 따르는 방향에서 보아 가장 내측에 위치하는 최내 연소용 가스 공급 유로를 흐르는 상기 내측 연소용 산소 함유 가스의 유량을 조절 가능한 유량 조절기를 추가로 구비하는, 버너의 제어 방법에 있어서,
    상기 고체 분말 연료의 연료비가 역치를 초과한 경우에, 상기 고체 분말 연료의 연료비가 역치 이하인 경우보다, 상기 유량 조절기의 개도를 작게 설정하는 것을 특징으로 하는
    버너의 제어 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 외측 연소용 산소 함유 가스의 유량을 조절 가능한 외측 가스 유량 조절기를 추가로 구비하고,
    상기 고체 분말 연료의 연료비가 역치를 초과한 경우에, 상기 고체 분말 연료의 연료비가 역치 이하인 경우보다, 상기 외측 가스 유량 조절기의 개도를 크게 설정하는 것을 특징으로 하는
    버너의 제어 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 외측 가스 노즐은 상기 축선을 따르는 방향에서 보아 상기 연료 공급 노즐을 각각 둘러싸는 2개 이상의 외측 가스 유로를 갖고,
    상기 외측 연소용 산소 함유 가스는 상기 2개 이상의 외측 가스 유로를 통하여 상기 화로에 공급 가능하며,
    상기 외측 가스 유량 조절기는 가장 외측의 외측 가스 유로에 있어서의 상기 외측 연소용 산소 함유 가스의 유량을 조절 가능하고,
    상기 고체 분말 연료의 연료비가 역치를 초과한 경우에, 상기 고체 분말 연료의 연료비가 역치 이하인 경우보다, 상기 외측 가스 유량 조절기의 개도를 크게 설정하는 것을 특징으로 하는
    버너의 제어 방법.
  15. 삭제
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