KR102317001B1 - Oil Gun of Burner for NOx Reduction - Google Patents
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Abstract
본 발명은 버너단으로 연료유가 분무되어 연소될 때 발생하는 질소산화물을 저감시키는 장치의 구조 단순화와, 연소 온도 조절의 속응성을 높여 효과적으로 질소산화물을 저감할 수는 버너의 질소산화물 저감용 오일 건 분사장치를 제공하려는 것으로서, 오일 라인과 무화 라인이 설치되고 오일 라인단과 무화 라인단에 선회기가 설치된 공지의 오일 건 상에 설치된 온도 센서와;
상기 오일 건 내에 설치된 물/증기 분사라인과;
상기 물/증기 분사라인 상에 설치된 밸브와;
상기 오일 건의 외부에 설치되어 설정 온도 이상으로 상승된 화염의 온도를 온도 세 센서가 감지하여 인가되는 신호로 상기 밸브의 개폐/개도폭을 조절하는 콘트롤러; 로 이루어진 버너의 질소산화물 저감장치를 특징으로 한다.The present invention is an oil gun for reducing nitrogen oxides of a burner that can effectively reduce nitrogen oxides by simplifying the structure of a device for reducing nitrogen oxides generated when fuel oil is sprayed to the burner stage and burning, and increasing the quick response of combustion temperature control To provide an injector, comprising: a temperature sensor installed on a known oil gun in which an oil line and an atomization line are installed, and a swirler is installed at an oil line end and an atomization line end;
a water/steam injection line installed in the oil gun;
a valve installed on the water/steam injection line;
a controller installed on the outside of the oil gun and controlling the opening/closing width of the valve with a signal applied by three temperature sensors sensing the temperature of the flame raised above a set temperature; It is characterized by a nitrogen oxide reduction device of the burner consisting of.
Description
본 발명은 버너단으로 연료유가 분무되어 연소될 때 발생하는 질소산화물을 저감하는 장치의 구조 단순화, 화염 온도 조절의 속응성(速應性) 제고에 역점을 둔 버너의 질소산화물 저감장치에 관한 것으로, 특히 질소산화물 저감용 오일 건 분사장치를 특징으로 한 것이다. The present invention relates to a nitrogen oxide reduction device for a burner with an emphasis on simplifying the structure of a device for reducing nitrogen oxides generated when fuel oil is sprayed to the burner stage and burning, and improving the quick response of flame temperature control. , in particular, it is characterized by an oil gun injection device for reducing nitrogen oxides.
도 1에 도시한 화력발전소의 발전용 오일 보일러와 도 2에 예시한 석탄 보일러의 버너(1)(2)에는 오일 건(3. Gun)이 설치되어 있다. 상기 오일 건은 연료 라인과 무화 라인, 노즐 팁으로 구성된다.An oil gun (3. Gun) is installed in the oil boiler for power generation of the thermal power plant shown in FIG. 1 and the
연소가스에는 미세먼지와 이산화질소, 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx)이 혼재하며, 이러한 유해성분 중에서 대기 오염에 가장 큰 영향을 끼치는 질소산화물은 탄화수소와 광화학적으로 반응하여 스모그, 오존을 유발하고, 황산화물과 함께 산성비의 주성분이다. Combustion gas contains a mixture of fine dust, nitrogen dioxide, sulfur oxides (SOx), and nitrogen oxides (NOx). It is the main component of acid rain along with sulfur oxides.
질소산화물은 연료 중의 질소 성분에 의한 연료적 질소산화물과 화염의 온도에 의한 열적 질소산화물로 구분되며, 1300℃ 이상의 고온에서는 열적 질소산화물의 생성이 급증한다. 연소 중에 생성되는 열적 질소산화물은 약 1,300℃ 이상의 고온에서 공기 중의 질소가 산화되어 발생하며, 화염 온도가 증가할수록 생성속도도 빨라진다.Nitrogen oxide is divided into fuel nitrogen oxide by nitrogen component in fuel and thermal nitrogen oxide by flame temperature, and thermal nitrogen oxide production rapidly increases at a high temperature of 1300° C. or higher. Thermal nitrogen oxides generated during combustion are generated by oxidation of nitrogen in the air at a high temperature of about 1,300°C or higher, and the rate of formation increases as the flame temperature increases.
N2 + O → NON 2 + O → NO
N + O2 → NO + ON + O 2 → NO + O
이렇듯 질소산화물이 환경적으로 이슈화되면서 질소산화물의 저감 대책 마련이 시급하다.As nitrogen oxide becomes an environmental issue, it is urgent to prepare measures to reduce nitrogen oxide.
열적 질소산화물 저감방안의 일환으로써 도 3에 예시한 바와 같이, 오일 건(3) 내에 오일 라인(5)과 무화 라인(6)을 나란히 설치하여 물/증기의 선택적인 분사로 화염 온도를 떨어뜨리는 화염 온도 강하법이 있는 데, 질소산화물의 수치를 확인한 후에 화염의 온도를 낮추는 동안의 시차 때문에 속응성(速應性)이 낮다. As a part of the thermal NOx reduction method, as illustrated in FIG. 3, the
다른 대안으로는 선택적 촉매환원(SCR: Selective Catalytic Reduction)를 사용하여 질소산화물을 질소(N2)와 수증기(H2O)로 변환시키는 것이다. 상기 SCR장치는 이산화질소((NO2)에 대한 처리효율은 좋으나 일산화질소(NO)의 처리효율이 낮아 탈질에 비효과적이라고 한다. Another alternative is to convert nitrogen oxides into nitrogen (N 2 ) and water vapor (H 2 O) using Selective Catalytic Reduction (SCR). The SCR device is said to be ineffective for denitration because the treatment efficiency for nitrogen dioxide ((NO 2 ) is good, but the treatment efficiency for nitrogen monoxide (NO) is low.
이 점을 고려하여 제안된 것이 선행기술로 알려진 공개특허 제10-2019-0095669호이다. 이 선행기술은 연소가스에 직접 고전압 나노펄스를 인가하여 나노펄스 스트리머 방전을 생성하는 나노펄스 스트리머 처리기와; 1~100ns의 폭을 가진 고전압 나노펄스를 생성하여 나노펄스 스트리머 처리기에 제공하는 고전압 나노펄스 생성기와; 상기 나노펄스 스트리머 처리기를 통과한 상기 연소가스에 대하여 선택적 촉매 환원반응을 수행하는 선택적 촉매환원기와; 선택적 촉매환원기에 환원제를 제공하는 환원제 공급부로 이뤄진 질소산화물 저감장치이다.What is proposed in consideration of this point is Patent Publication No. 10-2019-0095669 known as the prior art. This prior art includes a nanopulse streamer processor for generating a nanopulse streamer discharge by directly applying high voltage nanopulses to combustion gas; a high-voltage nano-pulse generator that generates high-voltage nano-pulses having a width of 1 to 100 ns and provides them to a nano-pulse streamer processor; a selective catalytic reduction unit for performing a selective catalytic reduction reaction with respect to the combustion gas that has passed through the nanopulse streamer processor; It is a nitrogen oxide reduction device consisting of a reducing agent supply unit that provides a reducing agent to the selective catalytic reducer.
상기 선행기술에 의한 연소가스의 질소산화물 저감장치는 구조가 복잡해서 제작난이도가 높고, 유지 보수의 어려움도 크며, 고가장치라 초기 시설비 부담이 크다.The nitrogen oxide reduction device of the combustion gas according to the prior art has a complex structure, so the manufacturing difficulty is high, the maintenance difficulty is high, and the initial facility cost burden is high because it is an expensive device.
또, 연료분사노즐 주위를 순차적으로 감싸도록 배치한 1차 공기공급통과 2차 공기공급통 사이에 선회베인형으로 부터 선회한 공기가 흩어지지 않고 만곡부를 가진 채로 연소실로 유입되도록 하는 적어도 2개의 만곡로틀 지지판과 안내부재들로 형성되고, 만곡로를 형성하는 어느 하나의 안내부재에 공기출구의 개폐도를 조절하는 가변부재를 설치하여 연료의 연소가스 및 연소영역의 위치를 조절하여 연료의 연소에서 생성되는 열적 질소산화물을 저감시키는 공개실용신안 제20-1996-23813호도 선행기술문헌으로 알려져 있고, 연소공기가 통과하는 통로에서 유동공기류가 원활하게 선회되도록 하는 만곡형 공기분리통 및 만곡형 레지스터 지지대를 설치하여 질소산화물의 배출을 감소시키는 등록특허 제10-0221702호도 선행기술로 알려져 있다.In addition, at least two curves that allow the air swirling from the orbiting vane type to flow into the combustion chamber with the curved portion without being scattered between the primary air supply cylinder and the secondary air supply cylinder arranged to sequentially wrap around the fuel injection nozzle. It is formed of a throttle support plate and guide members, and a variable member for controlling the opening/closing degree of the air outlet is installed in any one guide member forming the curved path to control the position of the combustion gas and the combustion region of the fuel to burn the fuel. Published Utility Model No. 20-1996-23813, which reduces thermal nitrogen oxides generated in Registered Patent No. 10-0221702, which reduces the emission of nitrogen oxides by installing a resistor support, is also known as prior art.
이 밖에도, 2단 연소기법에 관련된 연소용 공기가 안정적으로 선회할 수 있도록 외부 선회용 베인과 내부 선회용 베인을 만곡형 공기분리통에 의해 완전 분리 설치하여 질소산화물 및 화염의 안정을 기하고, 외부 선회용 베인과 내부 선회용 베인의 선회도를 조절하여 연료와 공기의 혼합비를 조절해 화염의 온도를 낮춤으로써 질소산화물의 생성을 억제하는 공개특허 제10-1997-0075647호와, 2단 연소형 버너의 가장자리에 형성된 1차 공기노즐 내에 연료노즐을 배치하고 2차 공기는 버너의 중앙에서 분사되도록 하여 화염의 분할 연소로 질소산화물의 발생량을 최소화한 등록실용신안 제20-0157849호가 선행기술로 알려져 있는가 하면, 확산형 보염기· 연료노즐· 외부 및 내부 선회용 베인· 1차 공기공급통· 연소용 공기분리통· 확산분리통· 버너타일로 이뤄지고 1차 연소영역에서의 연료과잉상태를 국부적인 과잉 및 희박영역의 형성 그리고 연소온도 저하에 의해 질소산화물이 감소되도록 한 등록특허 제10-0181527호도 선행기술문헌으로 알려져 있다. In addition, the external and internal swinging vanes are completely separated by a curved air separator so that the combustion air related to the two-stage combustion technique can rotate stably to stabilize nitrogen oxides and flames, Patent Publication No. 10-1997-0075647, which suppresses the generation of nitrogen oxides by controlling the degree of rotation of the external swinging vane and the internal swinging vane to control the mixing ratio of fuel and air to lower the temperature of the flame; Registered Utility Model No. 20-0157849, which minimizes the amount of nitrogen oxide generated by split combustion of flames by placing a fuel nozzle in the primary air nozzle formed at the edge of the small burner and injecting secondary air from the center of the burner, is a prior art. If known, it is composed of diffusion flame retarder, fuel nozzle, external and internal swirl vanes, primary air supply cylinder, combustion air separator, diffusion separator, and burner tile. Patent Registration No. 10-0181527, which reduces nitrogen oxides by the formation of phosphorus excess and lean regions and reduction of combustion temperature, is also known as a prior art document.
이들 선행기술은 한결같이 구조가 복잡하고, 운전난이도가 높으며, 유지 보수도 어렵고, 무엇보다도 질소산화물의 수치를 확인한 후에 화염의 온도를 낮추기 때문에 속응성이 낮은 게 큰 문제다. These prior technologies have a complex structure, high operating difficulty, difficult maintenance, and above all, low responsiveness because the flame temperature is lowered after checking the nitrogen oxide level is a big problem.
본 발명의 목적은 버너단으로 연료유가 분무되어 연소될 때 발생하는 질소산화물을 저감시키는 장치의 구조 단순화와, 연소 온도 조절의 속응성을 높여 효과적으로 질소산화물을 저감할 수는 버너의 질소산화물 저감용 오일 건 분사장치를 제공하려는 것이다. An object of the present invention is to simplify the structure of a device for reducing nitrogen oxides generated when fuel oil is sprayed to the burner stage and burn, and to increase the quick response of combustion temperature control to effectively reduce nitrogen oxides in the burner. It is intended to provide an oil gun injector.
상기한 본 발명의 과제는, 공기통 내에 오일 라인과 무화 라인이 설치되고, 오일 라인단과 무화 라인단에 선회기가 설치된 오일 건에 있어서, 상기 오일 건 내에 물/증기 분사라인을 설치하고, 상기 공기통의 후단으로 노출된 물/증기 분사라인 상에 온도 센서를 설치하여 외장형 콘트롤러에 전기적으로 연결하며, 상기 물/증기 라인 상에 상기 콘트롤러에 통제되는 밸브를 설치하며, 상기 온도센서에 감지되는 화염의 온도가 질소산화물의 생성이 급증하는 고온(예:1300℃)를 상회하면 그 감지신호가 콘트롤러에 인가되어 밸브를 개방, 최적량의 물/증기가 공급되어 질소산화물의 생성이 억제되는 수준으로 화염의 온도를 강하시킬 수 있게 한 버너의 질소산화물 저감장치로 구현할 수 있다. In the oil gun in which an oil line and an atomization line are installed in the air cylinder, and a swirler is installed at the oil line end and the atomization line end, a water/steam injection line is installed in the oil gun, A temperature sensor is installed on the water/steam injection line exposed to the rear end and electrically connected to an external controller, a valve controlled by the controller is installed on the water/steam line, and the temperature of the flame detected by the temperature sensor When the generation of nitrogen oxide exceeds the high temperature (eg: 1300℃), the detection signal is applied to the controller to open the valve, and the optimum amount of water/steam is supplied to suppress the generation of nitrogen oxide. It can be implemented as a nitrogen oxide reduction device of a burner that can lower the temperature.
본 발명에 의한 질소산화물 저감장치를 버너에 설치하면 화염의 온도를 실측하고 그 온도에 부합하는 물/증기를 시의 적절하게 분사하여 열적 질소산화물이 발생하는 1300℃ 이하가 되도록 화염의 온도를 제어할 수 있으므로 속응성면에서 종래의 버너 질소산화물 저감장치를 능가하며, 질소산화물 저감을 위한 OPA, SCR, SNCR 등을 활용한 질소산화물 저감장치에 비해 구조가 단조로워 제작과 유지 보수가 용이하고, 염가 제공도 가능해 수요자의 경제적 부담이 덜어지는 효과가 있다.When the nitrogen oxide reduction device according to the present invention is installed on the burner, the temperature of the flame is measured and water/steam corresponding to the temperature is sprayed in a timely manner to control the flame temperature to be 1300° C. or less where thermal nitrogen oxides are generated. It surpasses the conventional burner nitrogen oxide reduction device in terms of quick response, and has a monotonous structure compared to a nitrogen oxide reduction device using OPA, SCR, SNCR, etc. This has the effect of reducing the economic burden on consumers.
도 1은 오일 연소형 버너의 개념도
도 2는 석탄 연소형 버너의 개념도
도 3은 오일 라인과 분무 라인이 설치된 종래 버너의 개념도
도 4는 온도 센서-콘트롤러-밸브를 구비한 본 발명의 버너 구성도1 is a conceptual diagram of an oil-fired burner;
2 is a conceptual diagram of a coal-fired burner;
3 is a conceptual diagram of a conventional burner in which an oil line and a spray line are installed;
4 is a configuration diagram of a burner of the present invention having a temperature sensor-controller-valve;
이하, 바람직한 일실시예를 바탕으로 작성한 도 4를 참조하여 구체적으로 본 발명의 기술구성을 설명한다.Hereinafter, the technical configuration of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 4 created based on a preferred embodiment.
도 4에서와 같이 본 발명의 기술구조는, 버너단에 설치된 공기통(4) 내에 오일 라인(5)과 무화 라인(6)으로 이루어진 오일 건(3)이 설치되고, 오일 라인단과 무화 라인단에 선회기(7)가 설치되어 있다.4, in the technical structure of the present invention, the
또한 본 발명은, 상기 오일 건(3) 내에 물/증기 분사라인(8)이 설치되어 있고, 상기 오일 건(3)의 후단에는 온도 센서(9)가 설치되어 있으며, 공기통(4)의 외부에는 콘트롤러(11)도 설치되어 있다.In addition, in the present invention, a water/
온도 센서(9)는 로의 내부 온도를 실측한 신호를 콘트롤러(11)에 인가하여 밸브(10)의 개폐 및 개도폭 조절로 물/증기의 공급과 차단, 공급량을 조절하도록 하는 것이다.The
밸브(10)는 콘트롤러(11)에 의해 통제되도록 설치한다.The
오일 라인(5)과 무화 라인(6) 및 물/증기 라인(8)은 고내열성 금속 튜브이며, 각각의 단부에는 노즐이 설치되어 있다. The
버너가 가동하면 오일 라인(5)으로 급유되어 연소되면서 로 내의 화염 온도가 상승하고, 무화 라인(6)으로 공급되는 공기는 오일이 분무되기 좋게 회돌이 시킨다.When the burner is operated, oil is supplied to the
그러다가 로 내의 화염 온도가 질소산화물이 급증하는 기준이 되는 규정온도(예; 1300℃)를 상회하면 즉각 그 사실을 온도 센서(9)가 감지하고, 그 감지신호를 콘트롤러(11)에 인가한다.Then, when the flame temperature in the furnace exceeds the prescribed temperature (eg, 1300° C.) that is the standard for the rapid increase of nitrogen oxides, the
이에 콘트롤러(11)는 온도 센서(9)의 감지신호에 따라 즉각 밸브(10)를 개방시켜 화염 온도의 상승분에 상응하는 양의 물/증기를 분사라인(8)으로 공급해 로 내부로 분사하게 함으로써 화염의 온도를 규정온도 이하로 떨어뜨리게 한다.Accordingly, the
이와 같은 질소산화물 저감장치를 오일 건에 설치하면 로 내의 화염 온도가 설정치를 초과하는 즉시, 실측한 신호가 콘트롤러에 인가되어 초과 상승 온도에 부합하도록 밸브를 개도시킨다.If such a nitrogen oxide reduction device is installed in the oil gun, as soon as the flame temperature in the furnace exceeds the set value, the measured signal is applied to the controller to open the valve to match the excess temperature rise.
이와 동시에 물/증기 분사라인을 통해 로 내부로 화염의 온도 초과 상승분에 상응하는 양의 물/증기를 분사해 열적 질소산화물이 급증하는 온도기준인 1300℃ 이하로 냉각시킬 수 있게 한 본 발명은 속응성 면에서 종래의 버너 질소산화물 저감장치를 능가한다.At the same time, the present invention, in which water/steam corresponding to the temperature increase of the flame is sprayed into the furnace through the water/steam injection line to cool it to 1300℃ or less, the temperature standard at which thermal nitrogen oxides rapidly increase. It outperforms the conventional burner nitrogen oxide reduction device in terms of consistency.
또, 질소산화물 저감용 SCR과 OPA(Open Frontal Area. 배기가스 후처리장치), SNCR(Selective Catalytic. 무촉매 환원장치) 등을 활용한 질소산화물 저감장치에 비해 구조가 단조로워 제작과 유지 보수가 용이하고, 염가 보급도 가능하다.In addition, the structure is monotonous compared to nitrogen oxide reduction devices using SCR for reducing nitrogen oxides, OPA (Open Frontal Area. Exhaust gas post-treatment device), and SNCR (Selective Catalytic. Non-catalytic reduction device), making it easier to manufacture and maintain. and cheap distribution is possible.
3: 오일 건
5: 오일 라인
6: 무화 라인
8: 물/증기 라인
9: 온도 센서
10: 밸브
11: 콘트롤러
12: 물/수증기 탱크3: oil gun
5: Oil line
6: atomization line
8: water/steam line
9: Temperature sensor
10: valve
11: controller
12: water/steam tank
Claims (1)
상기 오일 건 내에 설치된 물/증기 분사라인과;
상기 물/증기 분사라인 상에 설치된 밸브와;
상기 오일 건의 외부에 설치되어 설정 온도 이상으로 상승된 화염의 온도를 온도 센서가 감지하여 인가되는 신호로 상기 밸브의 개폐/개도폭을 조절하는 콘트롤러; 로 이루어진 것을 특징으로 한 버너의 질소산화물 저감장치.a temperature sensor installed on a known oil gun in which an oil line and an atomization line are installed, and a swirler is installed at an oil line end and an atomization line end;
a water/steam injection line installed in the oil gun;
a valve installed on the water/steam injection line;
a controller installed on the outside of the oil gun and controlling the opening/closing width of the valve with a signal applied by the temperature sensor sensing the temperature of the flame raised above the set temperature; Nitrogen oxide reduction device of the burner, characterized in that consisting of.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |