KR102089011B1 - 상부 연소식 열풍로 버너 - Google Patents

상부 연소식 열풍로 버너 Download PDF

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씨우주안 첸
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Abstract

본 발명은 버너 외부 윤곽, 버너 내부몰드 캐비티, 석탄가스 인입 시스템 및 연소용 공기 인입 시스템을 포함하는 상부 연소식 열풍로 버너를 공개하였다. 상기 버너의 내부몰드 캐비티는 상기 버너 외부 윤곽 중의 상기 내화재료 라이닝을 축조하여 형성되며; 상기 석탄가스 인입 시스템과 상기 연소용 공기 인입 시스템은 모두 상기 내화재료 라이닝 중에 설치된다. 석탄가스와 연소용 공기는 각각 상기 석탄가스 분출구와 상기 연소용 공기 분출구를 통해 상기 버너의 내부몰드 캐비티로 균일하게 분사되어 진입하며, 또한 상기 버너의 내부몰드 캐비티 하부에서 충분히 혼합된 후 연소가 시작된다. 고온의 연소 가스는 상기 후두구 및 상기 확장구간을 거친 후 축열체 상부표면에 균일하게 분포된다. 본 발명은 기류의 혼합이 균일하고, 연소 효율이 높으며, 구조 안정성이 양호하고, 수명이 긴 장점을 지닌다.

Description

상부 연소식 열풍로 버너 {A TOP-BURNING HOT BLAST FURNACE BURNER}
본 발명은 제련장치 분야에 관한 것으로서, 구체적으로는 상부 연소식 열풍로 버너에 관한 것이다.
열풍로는 고로 제철 생산의 주요 시설 중의 하나로서, 그 주요 작용은 고로로 열풍을 끊임없이 연속적으로 제공하는 것이다. 열풍로는 구조 형식에 따라 내연식, 외연식과 상부 연소식으로 구분할 수 있다. 내연식 열풍로와 외연식 열풍로의 고유한 결함으로 인하여, 상부 연소식 열풍로는 이미 고로 제철 생산시 가장 먼저 선택되는 형식이 되었다.
현재, 중국의 고로 제철 생산에 사용되는 상부 연소식 열풍로는 종류가 매우 많으며, 주요 결함은 다음과 같다. 석탄가스 분출구와 연소용 공기 분출구의 위치, 크기의 설정이 불합리하여, 기류의 불균일한 혼합을 초래하고, 화염 연소가 비교적 길며, 석탄가스 이용률이 낮다. 버너의 캐비티 상부는 연소 후반에 다량의 석탄가스가 잔류하여, 다량의 질소가스를 이용하여 제거해야 하며, 깨끗하게 제거하기가 어렵고, 폭발 연소가 발생하기 쉽다.
종래의 열풍로의 연소 효율이 낮은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 상부 연소식 열풍로 버너를 제공하며, 상기 상부 연소식 열풍로 버너는 기류를 균일하게 혼합할 수 있어, 연소 효율이 높고, 구조의 안정성이 양호하며, 수명이 긴 유익한 효과를 지닌다.
본 발명이 그 기술문제를 해결하기 위해 채택한 기술방안은 다음과 같다. 상부 연소식 열풍로 버너는 버너 외부 윤곽을 포함하며, 버너 외부 윤곽은 직립의 원통형 구조이고, 버너 외부 윤곽 내에 버너 내부몰드 캐비티가 포함되며, 버너 외부 윤곽의 측벽 내에 석탄가스 루프와 연소용 공기 루프가 설치되고, 석탄가스 루프는 상층 석탄가스 분출구와 하층 석탄가스 분출구를 통해 버너 내부몰드 캐비티와 연통되고, 연소용 공기 루프는 상층 연소용 공기 분출구 및 하층 연소용 공기 분출구를 통해 버너의 내부몰드 캐비티와 연통되며, 상층 석탄가스 분출구, 상층 연소용 공기 분출구, 하층 석탄가스 분출구와 하층 연소용 공기 분출구는 위에서 아래로 순차적으로 설치된다.
석탄가스 루프에 석탄가스 유입관이 연결되며, 석탄가스 루프의 내표면의 중심선은 석탄가스 루프의 외표면의 중심선과 중첩되고, 석탄가스 루프의 내표면의 중심선은 버너 외부 윤곽의 중심선과 중첩되며, 석탄가스 유입관에서 먼 방향을 따라 석탄가스 루프의 높이가 점차 감소되고, 석탄가스 루프의 유동 면적이 점차 감소된다.
다수의 상층 석탄가스 분출구는 버너 외부 윤곽의 원주방향을 따라 균일하게 분포되며, 상층 석탄가스 분출구는 시계방향을 따라 제1 석탄가스 선회 접원의 접점을 지향하고, 제1 석탄가스 선회 접원의 중심선은 버너 외부 윤곽의 중심선과 중첩되며, 제1 석탄가스 선회 접원의 직경은 1.5m~3.5m이다.
다수의 하층 석탄가스 분출구는 버너 외부 윤곽의 원주방향을 따라 분포되며, 하층 석탄가스 분출구는 시계방향을 따라 제2 석탄가스 선회 접원의 접점을 지향하고, 제2 석탄가스 선회 접원의 중심선은 버너 외부 윤곽의 중심선과 중첩되며, 제2 석탄가스 선회 접원의 직경은 1.5m~3.5m이고, 석탄가스 유입관에서 먼 방향을 따라, 이웃한 2개의 하층 석탄가스 분출구의 중심선 사이의 협각이 점차로 감소된다.
연소용 공기 루프에 연소용 공기 유입관이 연결되며, 연소용 공기 루프의 내표면의 중심선은 연소용 공기 루프의 외표면의 중심선과 중첩되고, 연소용 공기 루프의 내표면의 중심선은 버너 외부 윤곽의 중심선과 중첩되며, 연소용 공기 유입관에서 먼 방향을 따라, 연소용 공기 루프의 높이가 점차 감소되고, 연소용 공기 루프의 유동면적이 점차 감소된다.
연소용 공기 루프는 연소용 공기 수직 통로를 통해 상층 연소용 공기 분출구와 연통되고, 연소용 공기 수직 통로는 상층 연소용 공기 분출구와 일일이 대응되며, 연소용 공기 수직 통로의 유동면적은 상층 연소용 공기 분출구의 유동면적과 동일하고, 연소용 공기 유입관에서 먼 방향을 따라, 이웃한 2개의 연소용 공기 수직 통로 사이의 거리가 점차 감소된다.
다수의 상층 연소용 공기 분출구는 버너 외부 윤곽의 원주방향을 따라 균일하게 분포되며, 상기 다수의 상층 연소용 공기 분출구 중의 3분의 1 내지 4분의 1은 경사지게 설치되어 제1 석탄가스 선회 접원의 중심을 지향하고, 상기 다수의 상층 연소용 공기 분출구 중의 3분의 2 내지 4분의 3은 수평으로 설치되어 버너 외부 윤곽의 중심선을 지향하며, 상층 연소용 공기 분출구의 수량은 하층 석탄가스 분출구의 수량과 같다.
다수의 하층 연소용 공기 분출구는 버너 외부 윤곽의 원주방향을 따라 분포되고, 하층 연소용 공기 분출구는 버너 외부 윤곽의 중심선을 지향하며, 연소용 공기 유입관에서 먼 방향을 따라 이웃한 2개의 하층 연소용 공기 분출구 사이의 거리가 점차 감소된다.
상기 버너 외부 윤곽은 밖에서부터 안으로 적층 설치되는 스틸 하우징 및 내화재료 라이닝을 포함하며, 석탄가스 루프, 연소용 공기 루프, 상층 석탄가스 분출구, 상층 연소용 공기 분출구, 하층 석탄가스 분출구와 하층 연소용 공기 분출구는 모두 내화재료 라이닝에 위치한다.
상기 버너의 내부몰드 캐비티 내에 위에서 아래로 설치되는 상부 캐비티, 원기둥체 캐비티, 후두구 및 확장구간이 구비되며, 상층 석탄가스 분출구는 석탄가스 루프의 상부에 위치하고, 하층 석탄가스 분출구는 석탄가스 루프의 하부에 위치하며, 상층 연소용 공기 분출구와 하층 연소용 공기 분출구는 모두 연소용 공기 루프의 상부와 연통된다.
본 발명의 유익한 효과는 다음과 같다.
1. 석탄가스 분출구와 연소용 공기 분출구의 위치 분포, 크기가 합리적이고, 기류의 혼합이 더욱 균일하여, 효과적으로 돔 온도를 향상시키고, 석탄가스 이용률을 향상시킬 수 있는 동시에, 석탄가스 분출구 부위에 폭발 연소가 발생할 가능성 역시 감소된다.
2. 상층 연소용 공기 분출구 중 3분의 1은 상향 경사지므로, 상부 캐비티 내에 잔류하는 석탄가스를 깨끗이 제거하기에 도움이 되며, 송풍 초기에 폭발 연소가 발생할 위험이 저하된다.
3. 석탄가스 루프, 연소용 공기 루프 단면적의 최적화 및 하층 석탄가스 분출구와 하층 연소용 공기 분출구의 위치 분포, 크기의 최적화는 루프 내부, 각 분출구 부위의 기체 압력, 유속이 동일하도록 보장하여, 버너의 원기둥체 캐비티 내의 기류를 재조정하는 역할을 함으로써, 기류가 후두구 상부에서 균일하게 혼합될 수 있도록 보장한다.
4. 석탄가스 유입관, 연소용 공기 유입관과 스틸 하우징 연결부위는 벨 마우스 형식을 이용하여, 분기 통로 부위의 구조 안정성이 강화된다.
본 출원의 일부를 구성하는 명세서 첨부도면을 이용하여 본 발명에 대한 추가적인 이해를 제공하며, 본 발명의 도식적인 실시예 및 그 설명은 본 발명을 해석하기 위한 것일뿐, 결코 본 발명을 부당하게 한정하기 위한 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 상부 연소식 열풍로 버너의 구조도이다.
도 2는 도 1 중의 A-A 방향을 따라 45°회전 시킨 후의 단면도이다.
도 3은 도 1 중의 B-B 방향을 따라 45°회전 시킨 후의 단면도이다.
도 4는 도 1 중의 C-C 방향을 따라 45°회전 시킨 후의 단면도이다.
도 5는 도 1 중의 D-D 방향을 따라 45°회전 시킨 후의 단면도이다.
설명해두어야 할 점으로, 충돌하지 않는 경우, 본 출원 중의 실시예 및 실시예 중의 특징은 상호 조합이 가능하다. 이하 첨부도면을 참고하고 실시예를 결합하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
상부 연소식 열풍로 버너는 버너 외부 윤곽(10)을 포함하며, 버너 외부 윤곽(10)은 직립의 원통형 구조로, 버너 외부 윤곽(10) 내에 버너 내부몰드 캐비티(20)가 구비되고, 버너 외부 윤곽(10)의 측벽 내에 석탄가스 루프(32) 및 연소용 공기 루프(41)가 설치되며, 석탄가스 루프(32)는 상층 석탄가스 분출구(31)와 하층 석탄가스 분출구(34)를 통해 버너 내부몰드 캐비티(20)와 연통되고, 연소용 공기 루프(41)는 상층 연소용 공기 분출구(44) 및 하층 연소용 공기 분출구(43)를 통해 버너 내부몰드 캐비티(20)와 연통되며, 상층 석탄가스 분출구(31), 상층 연소용 공기 분출구(44), 하층 석탄가스 분출구(34) 및 하층 연소용 공기 분출구(43)와 버너 내부몰드 캐비티(20)의 연통 부위는 도 1에 도시된 바와 같이, 위에서 아래로 순차적으로 설치된다.
상기 상부 연소식 열풍로 버너는 상기 석탄가스 인입 시스템(30)과 연소용 공기 인입 시스템(40)을 포함하며, 상기 석탄가스 인입 시스템(30)은 상층 석탄가스 분출구(31), 석탄가스 루프(32), 석탄가스 유입관(33), 하층 석탄가스 분출구(34)로 구성되고; 상기 석탄가스 루프(32)와 상기 석탄가스 유입관(33)은 모두 하나이며, 또한 각각 상기 연소용 공기 루프(41) 및 상기 연소용 공기 유입관(42)의 상방에 위치한다. 상기 연소용 공기 인입 시스템(40)은 연소용 공기 루프(41), 연소용 공기 유입관(42), 하층 연소용 공기 분출구(43), 상층 연소용 공기 분출구(44), 연소용 공기 수직통로(45)로 구성되고; 상기 연소용 공기 루프(41) 및 상기 연소용 공기 유입관(42)은 모두 하나이며, 또한 각각 상기 석탄가스 루프(32)와 상기 석탄가스 유입관(33)의 하방에 위치한다.
본 실시예에서, 상기 버너 외부 윤곽(10)은 밖에서부터 안으로 적층 설치되는 스틸 하우징(11) 및 내화재료 라이닝(12)을 포함하며, 상기 버너 내부몰드 캐비티(20)는 상기 내화재료 라이닝(12)을 축조하여 형성된다. 상기 석탄가스 인입 시스템(30)과 상기 연소용 공기 인입 시스템(40)은 모두 상기 내화재료 라이닝(12)에 설치된다. 즉 석탄가스 루프(32), 연소용 공기 루프(41), 상층 석탄가스 분출구(31), 상층 연소용 공기 분출구(44), 하층 석탄가스 분출구(34)와 하층 연소용 공기 분출구(43)는 모두 내화재료 라이닝(12) 중에 위치한다.
상기 버너 내부몰드 캐비티(20) 내에 위에서 아래로 설치되는 상부 캐비티(21), 원기둥체 캐비티(22), 후두구(23) 및 확장구간(24)이 구비되며, 상층 석탄가스 분출구(31)는 석탄가스 루프(32)의 상부에 위치하고, 하층 석탄가스 분출구(34)는 석탄가스 루프(32)의 하부에 위치하며, 상층 연소용 공기 분출구(44)와 하층 연소용 공기 분출구(43)는 모두 연소용 공기 루프(41)의 상부와 연통된다.
상기 상부 캐비티(21)는 역반구형, 역현수선형, 역포물선형 또는 역오목형으로 설계될 수 있고; 상기 후두구(23)는 상기 원기둥체 캐비티(22)의 직경보다 작으며; 상기 후두구(23) 상부는 매끄러운 정류 구조이고; 상기 확장 구간(24)은 원뿔대 구조로서, 상부는 상기 후두구(23)와 연결되고, 하부는 열풍 출구의 대형 벽과 연결되며, 원뿔대의 각도는 60°~ 75°이다.
본 실시예에서, 석탄가스 루프(32)에 석탄가스 유입관(33)이 연결되며, 석탄가스 루프(32)의 내표면 중심선은 석탄가스 루프(32)의 외표면의 중심선과 중첩되고, 석탄가스 루프(32)의 내표면의 중심선은 버너 외부 윤곽(10)의 중심선과 중첩되며, 석탄가스 유입관(33)에서 먼 방향을 따라, 석탄가스 루프(32)의 높이가 점차 감소하고, 석탄가스 루프(32)의 유동 면적이 점차 감소된다. 즉 도 1에서, 우측으로부터 좌측을 향하는 방향을 따라, 석탄가스 루프(32)의 유동 면적이 점차 감소된다.
구체적으로, 상기 석탄가스 유입관(33)과 상기 스틸 하우징(11) 사이는 직교 또는 벨마우스 형식으로 연결될 수 있고; 상기 석탄가스 루프(32)의 폭은 불변함을 유지하며; 상기 석탄가스 루프(32)와 석탄가스 유입관(33)의 연결 부위의 석탄가스 루프(32) 단면적이 최대이고, 상기 석탄가스 루프(32)와 석탄가스 유입관(33)의 거리가 가장 먼 부위의 석탄가스 루프(32) 단면적이 최소이다.
본 실시예에서, 다수의 상층 석탄가스 분출구(31)는 버너 외부 윤곽(10)의 원주 방향을 따라 균일하게 분포되며, 상층 석탄가스 분출구(31)는 시계방향으로 제1 석탄가스 선회 접원(35)의 접점을 지향하고, 제1 석탄가스 선회 접원(35)의 중심선은 버너 외부 윤곽(10)의 중심선과 중첩되며, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 석탄가스 회전 접원(35)의 직경은 1.5m~3.5m 사이에서 조절 가능하다.
구체적으로, 상기 상층 석탄가스 분출구(31)는 상기 상층 연소용 공기 분출구(44)의 상방에 위치하고; 상기 상층 석탄가스 분출구(31)는 수평 방향을 따라 설치되어, 원주 상에 균일하게 배치되고, 수량은 10~80개이며; 상기 상층 석탄가스 분출구(31)는 시계방향으로 제1 석탄가스 선회 접원(35)의 접점 방향을 지향한다.
본 실시예에서, 다수의 하층 석탄가스 분출구(34)는 버너 외부 윤곽(10)의 원주 방향을 따라 분포되고, 하층 석탄가스 분출구(34)는 시계방향으로 제2 석탄가스 선회 접원(36)의 접점을 지향하며, 제2 석탄가스 선회 접원(36)의 중심선은 버너 외부 윤곽(10)의 중심선과 중첩되고, 제2 석탄가스 선회 접원(36)의 직경은 1.5m~3.5m 사이에서 조절 가능하며, 도 4에 도시된 바와 같이, 석탄가스 유입관(33)에서 먼 방향을 따라, 이웃한 2개의 하층 석탄가스 분출구(34)의 중심선 사이의 협각이 점차 감소된다.
구체적으로, 상기 하층 석탄가스 분출구(34)는 상기 상층 연소용 공기 분출구(44)와 상기 하층 연소용 공기 분출구(43) 사이에 위치하며; 상기 하층 석탄가스 분출구(34)는 수평방향을 따라 설치되고, 수량은 10~80개이며; 상기 하층 석탄가스 분출구(34)는 석탄가스 유입관(33) 부근에 희소하게 분포되고; 상기 하층 석탄가스 분출구(34)는 원주 방향의 분출구 단면적이 같지 않으며; 상기 하층 석탄가스 분출구(34)는 시계방향으로 제2 석탄가스 선회 접원(36)의 접점 방향을 지향한다.
본 실시예에서, 연소용 공기 루프(41)에 연소용 공기 유입관(42)이 연결되며, 연소용 공기 루프(41)의 내표면의 중심선은 연소용 공기 루프(41)의 외표면의 중심선과 중첩되고, 연소용 공기 루프(41)의 내표면의 중심선은 버너 외부 윤곽(10)의 중심선과 중첩되며, 연소용 공기 유입관(42)에서 먼 방향을 따라, 연소용 공기 루프(41)의 높이가 점차 감소되고, 연소용 공기 루프(41)의 유동면적이 점차 감소된다. 즉 도 1에서, 우측으로부터 좌측 방향을 따라, 연소용 공기 루프(41)의 유동면적은 점차 감소한다.
구체적으로, 상기 연소용 공기 유입관(42)과 상기 스틸 하우징(11) 사이는 직교 또는 벨마우스 형식으로 연결될 수 있고; 상기 연소용 공기 루프(41)의 폭은 불변함을 유지하며; 상기 연소용 공기 루프(41)와 상기 연소용 공기 유입관(42)의 연결 부위의 연소용 공기 루프(41)의 단면적이 최대이고, 상기 연소용 공기 루프(41)와 상기 연소용 공기 유입관(42)의 거리가 가장 먼 부위의 연소용 공기 루프(41)의 단면적이 최소이다.
본 실시예에서, 연소용 공기 루프(41)는 연소용 공기 수직통로(45)를 통해 상층 연소용 공기 분출구(44)와 연통되고, 연소용 공기 수직통로(45)는 상층 연소용 공기 분출구(44)와 일일이 대응되며, 연소용 공기 수직통로(45)의 유동 면적은 상층 연소용 공기 분출구(44)의 유동면적과 동일하고, 연소용 공기 유입관(42)에서 먼 방향을 따라, 이웃한 2개의 연소용 공기 수직통로(45) 사이의 거리가 점차 감소된다.
구체적으로, 상기 연소용 공기 수직통로(45)는 상기 연소용 공기 유입관(42) 부근에 희소하게 분포되고; 상기 연소용 공기 수직통로(45)와 상기 상층 연소용 공기 분출구(44)의 단면적은 동일하며; 상기 연소용 공기 수직통로(45)와 상기 상층 연소용 공기 분출구(44), 상기 하층 석탄가스 분출구(34)의 수량은 동일하다.
본 실시예에서, 다수의 상층 연소용 공기 분출구(44)는 버너 외부 윤곽(10)의 원주 방향을 따라 균일하게 분포되고, 상기 다수의 상층 연소용 공기 분출구(44) 중의 3분의 1 내지 4분의 1은 경사지게 설치되어 제1 석탄가스 선회 접원(35)의 중심을 지향하고, 상기 다수의 상층 연소용 공기 분출구(44) 중의 3분의 2 내지 4분의 3은 수평으로 설치되어 버너 외부 윤곽(10)의 중심선을 지향하며, 도 3에 도시된 바와 같이, 상층 연소용 공기 분출구(44)의 수량은 하층 석탄가스 분출구(34)의 수량과 같다.
구체적으로, 상기 상층 연소용 공기 분출구(44)는 상기 상층 석탄가스 분출구(31)와 상기 하층 석탄가스 분출구(34) 사이에 위치하며; 상기 상층 연소용 공기 분출구(44)는 원주 상에 균일하게 배치되고, 수량은 10~80개이며; 상기 상층 연소용 공기 분출구(44)는 버너 중심(버너 외부 윤곽(10)의 중심선)을 지향하고; 상기 상층 연소용 공기 분출구(44)는 3분의 2가 수평으로 배치되며; 상기 상층 연소용 공기 분출구(44)는 3분의 1은 상향으로 경사지고, 각도는 10°~ 80°로 조절 가능하다. 상기 3분의 1의 상층 연소용 공기 분출구(44)는 균일하게 분포될 수 있다.
본 실시예에서, 다수의 하층 연소용 공기 분출구(43)는 버너 외부 윤곽(10)의 원주방향을 따라 분포되고, 하층 연소용 공기 분출구(43)는 버너 외부 윤곽(10)의 중심선을 지향하며, 도 5에 도시된 바와 같이, 연소용 공기 유입관(42)에서 먼 방향을 따라, 이웃한 2개의 하층 연소용 공기 분출구(43) 사이의 거리가 점차 감소한다.
구체적으로, 상기 하층 연소용 공기 분출구(43)는 하층 석탄가스 분출구(34)의 하방에 위치하며; 상기 하층 연소용 공기 분출구(43)는 수평방향을 따라 설치되고, 수량은 10~80개이며; 상기 하층 연소용 공기 분출구(43)는 상기 연소용 공기 유입관(42) 부근에 희소하게 분포되고; 상기 하층 연소용 공기 분출구(43)는 원주방향의 분출구 단면적이 같지 않으며; 상기 하층 연소용 공기 분출구(43)는 버너 중심(버너 외부 윤곽(10)의 중심선)을 지향한다.
본 실시예에서, 상기 상층 석탄가스 분출구(31)로부터 분출되는 석탄가스 기류와 상층 연소용 공기 분출구(44)로부터 분출되는 연소용 공기 기류가 상기 원기둥체 캐비티(22)의 상부에서 "상부는 선회하고 하부는 커팅되는" 혼합 기류가 형성된다. 상기 하층 석탄가스 분출구(34)로부터 분출되는 석탄가스 기류와 상기 하층 연소용 공기 분출구(43)로부터 분출되는 연소용 공기 기류는 상기 원기둥체 캐비티(22)의 하부에서 또 다른 "상부는 선회하고 하부는 커팅되는" 혼합 기류를 형성하며; 최종적으로 전체적인 원기둥체 캐비티(22) 내에 "이중 선회 커팅(rotary cutting)"의 혼합 기류를 형성한다.
본 실시예에서, 상기 상층 석탄가스 분출구(31), 석탄가스 루프(32), 하층 석탄가스 분출구(34), 연소용 공기 루프(41), 하층 연소용 공기 분출구(43), 상층 연소용 공기 분출구(44), 연소용 공기 수직통로(45)는 모두 내화 벽돌을 축조 성형하거나 또는 전체적으로 재료를 주입하는 타설 성형을 채택할 수 있다.
상기 상부 연소식 열풍로 버너의 작동 과정은 다음과 같다.
상기 버너가 작동 시, 석탄가스가 상기 석탄가스 유입관(33)으로부터 상기 석탄가스 루프(32)로 진입하며, 단면적이 균일하게 변화되는 상기 석탄가스 루프(32)를 통해 균압이 정정된 후, 상기 상층 석탄가스 분출구(31)와 상기 하층 석탄가스 분출구(34)를 통해 상기 원기둥체 캐비티(22) 내부로 분사된다. 연소용 공기는 상기 연소용 공기 유입관(42)으로부터 상기 연소용 공기 루프(41)로 진입하여, 단면적이 균일하게 변화되는 상기 연소용 공기 루프(41)를 통해 균압이 정정된 후, 상기 상층 연소용 공기 분출구(44), 상기 연소용 공기 수직 통로(45) 및 상기 하층 연소용 공기 분출구(43)를 통해 상기 원기둥체 캐비티(22) 내부로 분사된다.
상기 상층 석탄가스 분출구(31)로부터 분출되는 석탄가스 기류와 상기 상층 연소용 공기 분출구(44)로부터 분출되는 연소용 공기 기류는 상기 원기둥체 캐비티(22)의 상부에서 "상부는 선회하고 하부는 커팅되는" 혼합 기류를 형성하며, 상부의 석탄가스 기류는 제1 석탄가스 선회 접원(35)을 기준으로 선회하면서 하행하고, 하부의 연소용 공기 기류는 비교적 큰 운동량으로 버너 중심을 향해 선회 하행하는 석탄가스 기류로 돌입하여 중심의 음압 영역의 범위를 감소시킴으로써, 공기가 방사상으로 균일하게 분포될 수 있게 된다.
상기 하층 석탄가스 분출구(34)로부터 분출되는 석탄가스 기류와 상기 하층 연소용 공기 분출구(43)로부터 분출되는 연소용 공기 기류는 상기 원기둥체 캐비티(22)의 하부에서 또 다른 "상부는 선회하고 하부는 커팅되는" 혼합 기류를 형성하며, 최종적으로 전체적인 상기 원기둥체 캐비티(22) 내부에 상, 하 "이중 선회 커팅" 혼합 기류를 형성함으로써, 공기가 방사상으로 더욱 균일하게 분포될 수 있다. 또한 상기 하층 석탄가스 분출구(34)와 상기 하층 연소용 공기 분출구(43)의 단면을 상기 석탄가스 유입관(33)과 상기 연소용 공기 유입관(42)의 원근에 따라 조정하여, 각 분출구로부터 분출되는 공기 유속이 같아지도록 보장하고, 하부의 선회 커팅 기류의 균일성을 보장할 뿐만 아니라, 상부에서 오는 선회 커팅 기류를 원활하게 정정하여, 최종적으로 혼합 공기가 상기 후두구(23) 상부에서 충분히 혼합되어 연소가 시작될 수 있도록 한다. 연소가 시작된 혼합 공기는 상기 후두구(23)의 정류장치를 통해 추가적으로 정류된 후, 상기 후두구(23) 하부 및 상기 확장구간(24)의 상부에서 충분히 연소된다. 충분히 연소된 후의 고온의 연기는 상기 확장구간(24)을 따라 축열체의 상부 표면까지 확산되어, 축열체를 가열한다. 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 구조는 기류를 더욱 균일하게 혼합하여 돔 온도를 효과적으로 높이고, 석탄가스 이용율을 높일 수 있다.
연소 말기에 석탄가스 밸브를 차단하면, 연소용 공기는 상기 상층 연소용 공기 분출구(44) 중의 3분의 1이 상향으로 경사진 분출구를 통해 상기 상부 캐비티(21) 내로 진입하여, 여기에 잔류된 석탄가스를 깨끗이 제거하며; 또한 상기 석탄가스 인입 시스템(30)을 통해 유입되는 고압 질소가스가 더해져, 전체적으로 상기 상부 연소식 열풍로 버너 내부 캐비티의 잔류 석탄가스를 깨끗이 제거할 수 있어, 송풍 초기의 폭발 연소 현상이 발생하지 않으며, 버너의 구조 안정성이 강화되고, 열풍로의 사용 수명이 향상된다.
이상의 설명은 단지 본 발명의 구체적인 실시예일뿐, 발명의 실시 범위를 한정할 수는 없으며, 따라서 이러한 동등한 어셈블리의 치환 또는 본 발명의 특허 보호범위에 따라 실시되는 동등한 변화와 수식은 모두 본 특허가 포괄하는 범주에 속함이 마땅하다. 또한, 본 발명 중의 기술 특징과 기술 특징 사이, 기술 특징과 기술 방안 사이, 기술 방안과 기술 방안 사이는 모두 자유롭게 조합 사용이 가능하다.
10: 버너 외부 윤곽 11: 스틸 하우징
12: 내화재료 라이닝 20: 버너 내부몰드 캐비티
21: 상부 캐비티 22: 원기둥체 캐비티
23: 후두구 24: 확장구간
30: 석탄가스 인입 시스템 31: 상층 석탄가스 분출구
32: 석탄가스 루프 33: 석탄가스 유입관
34: 하층 석탄가스 분출구 35: 제1 석탄가스 선회 접원
36: 제2 석탄가스 선회 접원 40: 연소용 공기 인입 시스템
41: 연소용 공기 루프 42: 연소용 공기 유입관
43: 하층 연소용 공기 분출구 44: 상층 연소용 공기 분출구
45: 연소용 공기 수직통로

Claims (10)

  1. 상부 연소식 열풍로 버너에 있어서,
    버너 외부 윤곽(10)을 포함하며, 버너 외부 윤곽(10)은 직립의 원통형 구조이고, 버너 외부 윤곽(10) 내에 버너 내부몰드 캐비티(20)가 포함되며, 버너 외부 윤곽(10)의 측벽 내에 석탄가스 루프(32)와 연소용 공기 루프(41)가 설치되고, 석탄가스 루프(32)는 상층 석탄가스 분출구(31)와 하층 석탄가스 분출구(34)를 통해 버너 내부몰드 캐비티(20)와 연통되고, 연소용 공기 루프(41)는 상층 연소용 공기 분출구(44) 및 하층 연소용 공기 분출구(43)를 통해 버너의 내부몰드 캐비티(20)와 연통되며, 상층 석탄가스 분출구(31), 상층 연소용 공기 분출구(44), 하층 석탄가스 분출구(34)와 하층 연소용 공기 분출구(43)는 위에서 아래로 순차적으로 설치되고;
    석탄가스 유입관(33)에서 먼 방향을 따라 석탄가스 루프(32)의 높이가 점차 감소되고, 석탄가스 루프(32)의 유동 면적이 점차 감소되며;
    연소용 공기 루프(41)에 연소용 공기 유입관(42)이 연결되며, 연소용 공기 유입관(42)에서 먼 방향을 따라 연소용 공기 루프(41)의 높이가 점차 감소되고, 연소용 공기 루프(41)의 유동면적이 점차 감소되는 것을 특징으로 하는 상부 연소식 열풍로 버너.
  2. 제1항에 있어서,
    석탄가스 루프(32)에 석탄가스 유입관(33)이 연결되며, 석탄가스 루프(32)의 내표면의 중심선은 석탄가스 루프(32)의 외표면의 중심선과 중첩되고, 석탄가스 루프(32)의 내표면의 중심선은 버너 외부 윤곽(10)의 중심선과 중첩되는 것을 특징으로 하는 상부 연소식 열풍로 버너.
  3. 제2항에 있어서,
    다수의 상층 석탄가스 분출구(31)는 버너 외부 윤곽(10)의 원주방향을 따라 균일하게 분포되며, 상층 석탄가스 분출구(31)는 시계방향을 따라 제1 석탄가스 선회 접원(35)의 접점을 지향하고, 제1 석탄가스 선회 접원(35)의 중심선은 버너 외부 윤곽(10)의 중심선과 중첩되며, 제1 석탄가스 선회 접원(35)의 직경은 1.5m~3.5m인 것을 특징으로 하는 상부 연소식 열풍로 버너.
  4. 제2항에 있어서,
    다수의 하층 석탄가스 분출구(34)는 버너 외부 윤곽(10)의 원주방향을 따라 분포되며, 하층 석탄가스 분출구(34)는 시계방향을 따라 제2 석탄가스 선회 접원(36)의 접점을 지향하고, 제2 석탄가스 선회 접원(36)의 중심선은 버너 외부 윤곽(10)의 중심선과 중첩되며, 제2 석탄가스 선회 접원(36)의 직경은 1.5m~3.5m이고, 석탄가스 유입관(33)에서 먼 방향을 따라, 이웃한 2개의 하층 석탄가스 분출구(34)의 중심선 사이의 협각이 점차로 감소되는 것을 특징으로 하는 상부 연소식 열풍로 버너.
  5. 제3항에 있어서,
    연소용 공기 루프(41)의 내표면의 중심선은 연소용 공기 루프(41)의 외표면의 중심선과 중첩되고, 연소용 공기 루프(41)의 내표면의 중심선은 버너 외부 윤곽(10)의 중심선과 중첩되는 것을 특징으로 하는 상부 연소식 열풍로 버너.
  6. 제5항에 있어서,
    연소용 공기 루프(41)는 연소용 공기 수직 통로(45)를 통해 상층 연소용 공기 분출구(44)와 연통되고, 연소용 공기 수직 통로(45)는 상층 연소용 공기 분출구(44)와 일일이 대응되며, 연소용 공기 수직 통로(45)의 유동면적은 상층 연소용 공기 분출구(44)의 유동면적과 동일하고, 연소용 공기 유입관(42)에서 먼 방향을 따라, 이웃한 2개의 연소용 공기 수직 통로(45) 사이의 거리가 점차 감소되는 것을 특징으로 하는 상부 연소식 열풍로 버너.
  7. 제5항에 있어서,
    다수의 상층 연소용 공기 분출구(44)는 버너 외부 윤곽(10)의 원주방향을 따라 균일하게 분포되며, 상기 다수의 상층 연소용 공기 분출구(44) 중의 3분의 1 내지 4분의 1은 경사지게 설치되어 제1 석탄가스 선회 접원(35)의 중심을 지향하고, 상기 다수의 상층 연소용 공기 분출구(44) 중의 3분의 2 내지 4분의 3은 수평으로 설치되어 버너 외부 윤곽(10)의 중심선을 지향하며, 상층 연소용 공기 분출구(44)의 수량은 하층 석탄가스 분출구(34)의 수량과 같은 것을 특징으로 하는 상부 연소식 열풍로 버너.
  8. 제5항에 있어서,
    다수의 하층 연소용 공기 분출구(43)는 버너 외부 윤곽(10)의 원주방향을 따라 분포되고, 하층 연소용 공기 분출구(43)는 버너 외부 윤곽(10)의 중심선을 지향하며, 연소용 공기 유입관(42)에서 먼 방향을 따라 이웃한 2개의 하층 연소용 공기 분출구(43) 사이의 거리가 점차 감소되는 것을 특징으로 하는 상부 연소식 열풍로 버너.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 버너 외부 윤곽(10)은 밖에서부터 안으로 적층 설치되는 스틸 하우징(11) 및 내화재료 라이닝(12)을 포함하며, 석탄가스 루프(32), 연소용 공기 루프(41), 상층 석탄가스 분출구(31), 상층 연소용 공기 분출구(44), 하층 석탄가스 분출구(34)와 하층 연소용 공기 분출구(43)는 모두 내화재료 라이닝(12)에 위치하는 것을 특징으로 하는 상부 연소식 열풍로 버너.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 버너의 내부몰드 캐비티(20) 내에 위에서 아래로 설치되는 상부 캐비티(21), 원기둥체 캐비티(22), 후두구(23) 및 확장구간(24)이 구비되며, 상층 석탄가스 분출구(31)는 석탄가스 루프(32)의 상부에 위치하고, 하층 석탄가스 분출구(34)는 석탄가스 루프(32)의 하부에 위치하며, 상층 연소용 공기 분출구(44)와 하층 연소용 공기 분출구(43)는 모두 연소용 공기 루프(41)의 상부와 연통되는 것을 특징으로 하는 상부 연소식 열풍로 버너.
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