KR102609506B1 - Combustion burner and combustion boiler including the same - Google Patents

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KR102609506B1
KR102609506B1 KR1020230080860A KR20230080860A KR102609506B1 KR 102609506 B1 KR102609506 B1 KR 102609506B1 KR 1020230080860 A KR1020230080860 A KR 1020230080860A KR 20230080860 A KR20230080860 A KR 20230080860A KR 102609506 B1 KR102609506 B1 KR 102609506B1
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손창범
서동규
배재준
정영식
김영배
신은주
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주식회사 대열보일러
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Abstract

본 발명의 일 실시예는 내부에 연료가스가 유동하는 연료유로, 상기 연료유로의 둘레에 상기 연료유로를 감싸도록 배치되며, 상기 연료유로와 이격되는 공간을 통해 공기가 유동하는 공기유로, 상기 연료유로 단부에 배치되어 연료가스가 분사되는 분사 노즐 및 상기 공기유로에 형성되는 내부재순환유로를 포함하고, 상기 연료유로 및 상기 공기유로는 횡방향을 따라 연장 형성되어, 상기 횡방향을 따라 길고 횡방향에 수직인 두께 방향을 따라 좁은 형상의 평면 화염이 형성되는, 연소 버너를 제공한다.One embodiment of the present invention includes a fuel oil inside which fuel gas flows, an air flow channel disposed around the fuel oil channel to surround the fuel oil channel, and air flowing through a space spaced apart from the fuel oil channel, and the fuel oil channel. It includes an injection nozzle disposed at the end of the flow path through which fuel gas is injected, and an internal recirculation flow path formed in the air flow path, wherein the fuel flow path and the air flow path are formed to extend along the transverse direction, and are long along the transverse direction. A combustion burner is provided in which a narrow, flat flame is formed along a thickness direction perpendicular to the.

Description

연소 버너 및 이를 포함하는 연소 보일러{COMBUSTION BURNER AND COMBUSTION BOILER INCLUDING THE SAME}Combustion burner and combustion boiler including the same {COMBUSTION BURNER AND COMBUSTION BOILER INCLUDING THE SAME}

본 발명은 연소 버너 및 이를 포함하는 연소 보일러에 관한 것이다.The present invention relates to a combustion burner and a combustion boiler including the same.

현재 인류의 주된 에너지원은 탄화수소계열의 화석 연료이다. 그러나 이러한 화석연료의 연소 후 생성물에 의한 환경오염 문제가 심각하게 제기되고 있다. Currently, humanity's main energy source is hydrocarbon-based fossil fuels. However, the problem of environmental pollution caused by products after combustion of fossil fuels is being seriously raised.

주된 환경 오염원으로는 질소 산화물(NOx), 이산화탄소(CO2) 외에 연료의 불완전 연소로 인해 발생하는 일산화 탄소(CO)와 매연(soot) 등이 있다. Main environmental pollutants include nitrogen oxides (NOx) and carbon dioxide (CO2), as well as carbon monoxide (CO) and soot generated from incomplete combustion of fuel.

기존의 화석 연료를 사용하는 연소기는 탄화수소와 공기의 열화학적 반응에 의해 이산화탄소(CO2), 질소 산화물(NOx)의 생성이 불가피하다.Combustors using existing fossil fuels inevitably produce carbon dioxide (CO2) and nitrogen oxides (NOx) due to thermochemical reactions between hydrocarbons and air.

연소과정에서 발생하는 이산화탄소, 질소산화물은 온실효과를 유발하는 물질로서, 지구온난화에 의한 환경문제를 발생시킨다. 이러한 온실가스의 저감을 위해 각국에서는 탄소중립계획을 발표하여 신재생에너지, 연료전환, 탄소세 등을 통해 산업전반에 걸쳐 탄소배출규제를 강화하고 있다.Carbon dioxide and nitrogen oxides generated during the combustion process are substances that cause the greenhouse effect and cause environmental problems due to global warming. To reduce greenhouse gases, each country has announced a carbon neutrality plan and is strengthening carbon emissions regulations across industries through new and renewable energy, fuel conversion, and carbon taxes.

이에, 최근에는 클린 에너지로 주목받고 있는 수소연료에 대한 관심이 커지고 있다. 수소는 무색, 무취의 기체이며, 기존 메탄(CH₄)이 주 성분인 천연가스에 비해 8배 가볍다. 또한, 수소의 열량은 상업적인 천연가스의 3배에서 3.5배 이상 낮으며, 수소의 연소시 2개의 수소 분자가 1개의 산소분자와 결합해 물을 발생시키기 때문에, 수소는 연소시 물만 배출하는 친환경 연료로 평가받는다.Accordingly, interest in hydrogen fuel, which has recently attracted attention as clean energy, is growing. Hydrogen is a colorless and odorless gas, and is eight times lighter than natural gas, whose main ingredient is methane (CH₄). In addition, the calorific value of hydrogen is 3 to 3.5 times lower than that of commercial natural gas, and when hydrogen is burned, two hydrogen molecules combine with one oxygen molecule to generate water, making hydrogen an eco-friendly fuel that emits only water during combustion. It is evaluated as

다만, 산업용 보일러·버너에서 수소를 연소시키면, 적어도 1,600℃ 이상의 고온에서 연소가 이뤄진다. 이때, 가벼운 기체인 수소는 높은 화염 속도를 만들고, 국소적으로 화염 온도를 증가시켜 대기 중의 질소(N₂)와 반응해 기존 천연가스 연소에 비해 높은 수준의 NOx를 발생시킬 수 있다.However, when hydrogen is burned in an industrial boiler or burner, combustion occurs at a high temperature of at least 1,600℃. At this time, hydrogen, a light gas, can create a high flame speed and locally increase the flame temperature, reacting with nitrogen (N₂) in the atmosphere and generating a higher level of NOx compared to existing natural gas combustion.

상세하게는, 수소의 화염 온도는 메탄의 화염 온도보다 대략 170℃ 높으며, 이로 인해 Thermal NOx 발생량 또한 약 20% 증가하는 것으로 알려져 있다.In detail, the flame temperature of hydrogen is approximately 170°C higher than that of methane, and it is known that this increases the amount of thermal NOx generated by about 20%.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 수소연소의 특성을 극복할 수 있는 연소 버너 및 이를 포함하는 연소 보일러를 제공하는 것이다.The present invention is intended to solve the problems of the prior art described above, and the purpose of the present invention is to provide a combustion burner that can overcome the characteristics of hydrogen combustion and a combustion boiler including the same.

본 발명의 일 측면은 내부에 연료가스가 유동하는 연료유로, 상기 연료유로의 둘레에 상기 연료유로를 감싸도록 배치되며, 상기 연료유로와 이격되는 공간을 통해 공기가 유동하는 공기유로, 상기 연료유로 단부에 배치되어 연료가스가 분사되는 분사 노즐 및 상기 공기유로에 형성되는 내부재순환유로를 포함하고, 상기 연료유로 및 상기 공기유로는 횡방향을 따라 연장 형성되어, 상기 횡방향을 따라 길고 횡방향에 수직인 두께 방향을 따라 좁은 형상의 평면 화염이 형성되는, 연소 버너를 제공한다.One aspect of the present invention is a fuel oil in which fuel gas flows, an air passage disposed around the fuel passage to surround the fuel passage, and in which air flows through a space spaced apart from the fuel passage, and the fuel oil. It includes an injection nozzle disposed at an end through which fuel gas is injected, and an internal recirculation passage formed in the air passage, wherein the fuel passage and the air passage are formed to extend along the transverse direction, and are long along the transverse direction. A combustion burner is provided in which a narrow, flat flame is formed along a vertical thickness direction.

일 실시예에 있어서, 상기 연료가스는, 수소가스, 천연가스, 암모니아가스, 바이오가스, 부생가스 중 하나 이상의 혼합가스일 수 있다.In one embodiment, the fuel gas may be a mixed gas of one or more of hydrogen gas, natural gas, ammonia gas, biogas, and by-product gas.

일 실시예에 있어서, 상기 공기유로의 선단부는 내경이 감소하도록 형성되는 경사면을 포함할 수 있다.In one embodiment, the tip of the air passage may include an inclined surface formed to reduce the inner diameter.

일 실시예에 있어서, 상기 분사 노즐은, 연료가스를 종방향 및 두께방향 중 하나 이상의 방향으로 분사할 수 있다.In one embodiment, the injection nozzle may inject fuel gas in one or more of the longitudinal direction and the thickness direction.

일 실시예에 있어서, 상기 연료유로 하부에는 가스 공급관이 연결되고, 상기 공기유로 하부에는 공기 공급관이 연결될 수 있다.In one embodiment, a gas supply pipe may be connected to the lower portion of the fuel passage, and an air supply pipe may be connected to the lower portion of the air passage.

일 실시예에 있어서, 상기 연료유로 및 상기 공기유로 내부에는 복수의 기공이 형성되는 정류판이 배치될 수 있다.In one embodiment, a rectifying plate in which a plurality of pores are formed may be disposed inside the fuel passage and the air passage.

일 실시예에 있어서, 상기 내부재순환유로는, 상기 공기유로의 두께방향 측에 배치될 수 있다.In one embodiment, the internal recirculation passage may be disposed on a thickness direction side of the air passage.

일 실시예에 있어서, 상기 내부재순환유로는, 상기 공기유로 외측으로 돌출하도록 형성되는 제 1 돌출부 및 상기 제 1 돌출부에서 상기 분사 노즐 반대측으로 연장되는 제 1 연장부를 구비하는 외측 가이드부를 포함할 수 있다.In one embodiment, the internal recirculation passage may include an outer guide portion having a first protrusion formed to protrude outside the air passage and a first extension portion extending from the first protrusion to a side opposite to the spray nozzle. .

일 실시예에 있어서, 상기 내부재순환유로는, 상기 공기유로 내측으로 돌출하도록 형성되는 제 2 돌출부 및 상기 제 2 돌출부에서 상기 분사 노즐 측으로 연장되는 제 2 연장부를 구비하는 내측 가이드부를 포함할 수 있다.In one embodiment, the internal recirculation passage may include an inner guide portion having a second protrusion formed to protrude inside the air passage and a second extension portion extending from the second protrusion toward the spray nozzle.

일 실시예에 있어서, 연소 버너를 포함하는, 연소 보일러를 제공한다.In one embodiment, a combustion boiler is provided, comprising a combustion burner.

일 실시예에 있어서, 상기 연소 버너를 복수 구비하고, 상기 연소 버너는 횡방향으로 상호간에 인접하도록 배치될 수 있다.In one embodiment, a plurality of combustion burners may be provided, and the combustion burners may be arranged to be adjacent to each other in the horizontal direction.

일 실시예에 있어서, 상기 연소 버너를 복수 구비하고, 상기 연소 버너는 두께방향으로 상호간에 소정거리 이격하여 배치될 수 있다.In one embodiment, a plurality of combustion burners may be provided, and the combustion burners may be arranged to be spaced a predetermined distance apart from each other in the thickness direction.

본 발명의 일 실시예에 의한 수소 연소 버너는 평면 화염을 형성하므로, 얇은 화염체적으로 인한 고온반응영역의 분산효과와 함께 연소실 내부 배기가스가 자연와류를 형성하여 화염이 근본적으로 저온화될 수 있다.Since the hydrogen combustion burner according to an embodiment of the present invention forms a flat flame, the exhaust gas inside the combustion chamber forms a natural vortex along with the dispersion effect of the high temperature reaction area due to the thin flame volume, thereby fundamentally lowering the temperature of the flame. .

본 발명의 일 실시예에 의한 수소 연소 버너는 횡방향(y축)으로 길고, 두께방향(x축)으로 짧은 평판 형상을 채용하고 있으므로, 수소 연소 버너를 복수배치하는 경우에 상호간에 인접하게 적층함에 따라 보일러의 설치 면적을 최소화할 수 있다.The hydrogen combustion burner according to an embodiment of the present invention adopts a flat plate shape that is long in the transverse direction (y-axis) and short in the thickness direction (x-axis), so when multiple hydrogen combustion burners are arranged, they are stacked adjacent to each other. As a result, the installation area of the boiler can be minimized.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above, and should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 수소 연소 보일러의 개략도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 의한 수소 연소 버너의 사시도이다.
도 3 은 도 2 의 수소 연소 버너를 A-A' 를 따라 절취하여 얻어진 단면도이다.
도 4 는 도 2 의 수소 연소 버너를 B-B' 를 따라 절취하여 얻어진 단면도이다.
도 5 는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 분사 노즐의 사시도 및 단면도이다.
도 6 은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 분사 노즐의 사시도 및 단면도이다.
도 7 은 본 발명의 제 3 실시예에 의한 분사 노즐의 사시도 및 단면도이다.
도 8 및 도 9 는 본 발명의 일 실시예에 의한 복수의 수소 연소 버너가 횡방향으로 인접한 상태의 사시도 및 단면도이다.1 is a schematic diagram of a hydrogen combustion boiler according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view of a hydrogen combustion burner according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a cross-sectional view obtained by cutting the hydrogen combustion burner of Figure 2 along AA'.
FIG. 4 is a cross-sectional view obtained by cutting the hydrogen combustion burner of FIG. 2 along BB'.
Figure 5 is a perspective view and cross-sectional view of a spray nozzle according to the first embodiment of the present invention.
Figure 6 is a perspective view and cross-sectional view of a spray nozzle according to a second embodiment of the present invention.
Figure 7 is a perspective view and cross-sectional view of a spray nozzle according to a third embodiment of the present invention.
8 and 9 are a perspective view and a cross-sectional view of a plurality of hydrogen combustion burners horizontally adjacent to each other according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms and, therefore, is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be “connected” to another part, this includes not only cases where it is “directly connected,” but also cases where it is “indirectly connected” with another member in between. . Additionally, when a part is said to “include” a certain component, this does not mean that other components are excluded, but that other components can be added, unless specifically stated to the contrary.

본 명세서에서 사용되는 '제 1' 또는 '제 2' 와 같은 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들 또는 단계들을 설명하기 위해 사용될 수 있으나, 해당 구성 요소들 또는 단계들은 서수에 의해 한정되지 않아야 한다. 서수를 포함하는 용어는 하나의 구성 요소 또는 단계를 다른 구성 요소들 또는 단계들로부터 구별하기 위한 용도로만 해석되어야 한다.As used herein, terms containing ordinal numbers such as 'first' or 'second' may be used to describe various components or steps, but the components or steps should not be limited by the ordinal numbers. . Terms containing ordinal numbers should be interpreted only to distinguish one component or step from other components or steps.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 수소 연소 보일러의 개략도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 의한 수소 연소 버너의 사시도이다.Figure 1 is a schematic diagram of a hydrogen combustion boiler according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a perspective view of a hydrogen combustion burner according to an embodiment of the present invention.

설명의 편의를 위해, 본 발명에서의 3축 방향은 도 1 및 도 2와 같이 정의된다. z축은 수소 연소 버너(100)의 분사 노즐(130)이 향하는 방향, 내지 수소 연소 버너(100)의 종방향으로 정의될 수 있다. 또한, y축은 복수의 수관(10)이 배치된 방향, 내지 수소 연소 버너(100)가 동일한 단면 형상으로 연장되는 횡방향으로 정의될 수 있다. 그리고, x축은 상기 종방향 및 횡방향 모두에 대해 수직인 방향으로 분사 노즐(130)의 두께 방향, 내지 화염의 두께 방향으로 정의될 수 있다.For convenience of explanation, the three axis directions in the present invention are defined as shown in FIGS. 1 and 2. The z-axis may be defined as the direction in which the injection nozzle 130 of the hydrogen combustion burner 100 faces or the longitudinal direction of the hydrogen combustion burner 100. Additionally, the y-axis may be defined as the direction in which the plurality of water pipes 10 are arranged or the horizontal direction in which the hydrogen combustion burner 100 extends with the same cross-sectional shape. In addition, the x-axis may be defined as the thickness direction of the spray nozzle 130 or the thickness direction of the flame in a direction perpendicular to both the longitudinal and transverse directions.

도 1 에 도시된 바와 같이, 수소 연소 버너(100)는 연소실(20) 입구에 인접하여 배치되고, 연소실(20) 내의 일부 공간은 복수의 수관(10)이 통과한다. 본 발명에서, 버너(100)에 포함된 연료 유로(110) 및 공기 유로(120)는 모두 상기 횡방향(y축)을 따라 연장 형성되어, 상기 수소 연소 버너(100)는 상기 횡방향(y축)을 따라 길고 상기 횡방향(y축)에 수직인 두께 방향(x축)을 따라 좁은 형상의 평면 화염을 분사할 수 있다.As shown in FIG. 1, the hydrogen combustion burner 100 is disposed adjacent to the inlet of the combustion chamber 20, and a plurality of water pipes 10 pass through a portion of the space within the combustion chamber 20. In the present invention, the fuel flow path 110 and the air flow path 120 included in the burner 100 are formed to extend along the transverse direction (y-axis), so that the hydrogen combustion burner 100 extends in the transverse direction (y-axis). It is possible to spray a flat flame that is long along the axis and narrow along the thickness direction (x-axis) perpendicular to the transverse direction (y-axis).

연소실(20)는 연료와 공기가 공급되어 연소가 일어나는 구성으로서, 수소 연소 버너(100)에 의해 그 내부로 공급되는 연료와 공기의 연소가 일어나기 위한 공간이 마련된다. 따라서, 연소실(20)은 연소에 의한 고온을 견딜 수 있는 재질로 구성되는 것이 바람직하며, 수순환을 통하여 고온의 화염으로부터 보호하고, 열전달을 이용하여 스팀을 만들 수 있다.The combustion chamber 20 is a configuration in which fuel and air are supplied and combustion occurs, and a space is provided for combustion of the fuel and air supplied therein by the hydrogen combustion burner 100. Therefore, the combustion chamber 20 is preferably made of a material that can withstand high temperatures caused by combustion, protects from high-temperature flames through water circulation, and can create steam using heat transfer.

도 1을 참조하면, 연소된 배기가스는 복수의 수관(10)을 통과하고, 열전달에 의해 수증기가 가열된다. 수소 연소 버너(100)에 의해 화염이 분사되면 복수의 수관(10) 내의 물 및/또는 수증기가 가열된다. 이러한 화염 생성을 위해 수소 연소 버너(100)는 공기와 연료 가스를 혼합하고 혼합된 가스를 연소시킨다.Referring to FIG. 1, the burned exhaust gas passes through a plurality of water pipes 10, and the water vapor is heated by heat transfer. When flame is sprayed by the hydrogen combustion burner 100, the water and/or water vapor in the plurality of water pipes 10 is heated. To generate this flame, the hydrogen combustion burner 100 mixes air and fuel gas and combusts the mixed gas.

도 3 은 도 2 의 수소 연소 버너를 A-A'를 따라 절취하여 얻어진 단면도이고, 도 4 는 도 2 의 수소 연소 버너를 B-B'를 따라 절취하여 얻어진 단면도이다.FIG. 3 is a cross-sectional view obtained by cutting the hydrogen combustion burner of FIG. 2 along A-A', and FIG. 4 is a cross-sectional view obtained by cutting the hydrogen combustion burner of FIG. 2 along B-B'.

도 2 내지 도 4 에 도시된 바와 같이, 수소 연소 버너(100)는 연료 유로(110), 공기 유로(120), 분사 노즐(130), 연료 공급관(140), 공기 공급관(150) 및 내부재순환유로(160)를 포함하도록 구성된다.As shown in FIGS. 2 to 4, the hydrogen combustion burner 100 includes a fuel passage 110, an air passage 120, an injection nozzle 130, a fuel supply pipe 140, an air supply pipe 150, and internal recirculation. It is configured to include euros (160).

연료 유로(110)는 두께방향(x축)보다 횡방향(y축)이 긴 직사각형 단면을 갖고, 종방향(z축)으로 길게 연장되도록 형성된다. 연료 유로(110)의 내부에는 연료 공급관(140)에서 공급받은 연료 가스가 종방향(z축)을 따라 유동하게 된다.The fuel passage 110 has a rectangular cross-section that is longer in the transverse direction (y-axis) than the thickness direction (x-axis) and is formed to extend long in the longitudinal direction (z-axis). Inside the fuel passage 110, fuel gas supplied from the fuel supply pipe 140 flows along the longitudinal direction (z-axis).

본 명세서에서 서술하는 연료 가스는 수소 가스에 한정되는 것은 아니며 수소 가스 및 부생 가스, 바이오 가스, 암모니아가스, 천연 가스 중 하나 이상을 포함하는 혼합가스가 될 수 있다. The fuel gas described in this specification is not limited to hydrogen gas and may be a mixed gas containing one or more of hydrogen gas and by-product gas, bio gas, ammonia gas, and natural gas.

또한, 연료 유로(110)의 내부에는 그 내면에 접하도록 형성된 제 1 정류판(111)이 설치될 수 있다. 상세하게는, 제 1 정류판(111)에는 연료 가스가 통과할 수 있는 복수의 기공이 형성된다.Additionally, a first rectifying plate 111 formed to be in contact with the inner surface of the fuel passage 110 may be installed. In detail, a plurality of pores through which fuel gas can pass are formed in the first baffle plate 111.

이들 기공은 균일한 간격으로 골고루 분산되게 배치되며, 서로 동일한 직경을 갖도록 형성될 수 있다. 따라서, 동일한 직경으로 형성된 제 1 정류판(111)의 기공을 통해 연료 분사 노즐(130) 쪽으로 진행하는 연료 가스의 흐름이 균일하게 이루어질 수 있다.These pores are evenly distributed at regular intervals and may be formed to have the same diameter. Accordingly, the flow of fuel gas toward the fuel injection nozzle 130 through the pores of the first baffle plate 111 formed with the same diameter may be uniform.

아울러, 공기 유로(120)는 연료 유로(110)의 둘레를 감싸도록 형성되며, 연료 유로(110)와 마찬가지로 직사각형 단면을 갖고, 종방향(z축)으로 길게 연장되도록 형성된다. In addition, the air flow path 120 is formed to surround the circumference of the fuel flow path 110, has a rectangular cross-section like the fuel flow path 110, and is formed to extend long in the longitudinal direction (z-axis).

상세하게는, 공기 유로(120)의 내부에 연료 유로(110)가 위치하며, 공기 유로(120)의 내주면과 연료 유로(110)의 외주면 사이는 소정간격 이격되도록 배치되어, 상기 소정간격을 통하여 공기가 연소실 내부로 공급된다.In detail, the fuel flow path 110 is located inside the air flow path 120, and the inner circumferential surface of the air flow path 120 and the outer circumferential surface of the fuel flow path 110 are arranged to be spaced at a predetermined distance, and the predetermined interval is provided. Air is supplied into the combustion chamber.

공기 유로(120)의 내부에는 공기 공급관(150)에서 공급받은 공기(대기), 산소 가스 등이 흐를 수 있다.Air (atmosphere), oxygen gas, etc. supplied from the air supply pipe 150 may flow inside the air passage 120.

즉, 상기 연료 유로(110) 및 상기 공기 유로(120)는 횡방향(y축)을 따라 연장 형성되어, 상기 수소 연소 버너(100)로부터 평면 화염이 분사될 수 있다. 평면 화염은 얇은 화염체적으로 인한 고온반응영역의 분산효과와 함께 연소실(20) 내부 배기가스가 자연와류를 형성하여 근본적으로 저온화될 수 있다.That is, the fuel flow path 110 and the air flow path 120 are formed to extend along the horizontal direction (y-axis), so that a flat flame can be sprayed from the hydrogen combustion burner 100. The flat flame can be fundamentally lowered in temperature by forming a natural vortex in the exhaust gas inside the combustion chamber 20 along with the dispersion effect of the high temperature reaction area due to the thin flame volume.

또한, 공기 유로(120)의 내부에는 그 내면에 접하도록 형성된 제 2 정류판(121)이 설치될 수 있다. 상세하게는, 제 2 정류판(121)의 중앙에는 연료 유로(110)가 삽입되고, 연료 유로(110)의 주변으로는 공기가 통과할 수 있는 복수의 기공이 형성된다.Additionally, a second baffle plate 121 formed to be in contact with the inner surface of the air flow path 120 may be installed. In detail, a fuel passage 110 is inserted in the center of the second baffle plate 121, and a plurality of pores through which air can pass are formed around the fuel passage 110.

이들 기공은 균일한 간격으로 골고루 분산되게 배치되며, 서로 동일한 직경을 갖도록 형성될 수 있다. 따라서, 연료 유로(110)의 주위에 균일하게 분포되고 동일한 직경으로 형성된 제 2 정류판(121)의 기공을 통해 공기 유로(120)의 선단 쪽으로 진행하는 공기의 흐름이 균일하게 이루어질 수 있다.These pores are evenly distributed at regular intervals and may be formed to have the same diameter. Accordingly, the flow of air toward the tip of the air flow path 120 through the pores of the second baffle plate 121, which is uniformly distributed around the fuel flow path 110 and formed with the same diameter, can be achieved uniformly.

공기 유로(120)의 하부에는 상기 연료 유로(110)와 상기 공기 유로(120)의 틈새를 통해 연료 또는 공기가 누설되는 것을 방지하기 위한 실링부(122)가 형성될 수 있다. 실링부(122)는 공기 유로(120)의 하단부를 지지하며, 내주면은 연료 유로(110)와 밀착되도록 형성될 수 있다. 상세하게는, 실링부(122)의 내주면에는 원주방향을 따라 연장되는 원주홈(122a)이 형성될 수 있고, 상기 원주홈(122a)에는 오링과 같은 실링수단(122b)이 안착될 수 있다.A sealing portion 122 may be formed at the lower portion of the air passage 120 to prevent fuel or air from leaking through a gap between the fuel passage 110 and the air passage 120. The sealing portion 122 supports the lower end of the air passage 120, and its inner peripheral surface may be formed to be in close contact with the fuel passage 110. In detail, a circumferential groove 122a extending along the circumferential direction may be formed on the inner peripheral surface of the sealing portion 122, and a sealing means 122b such as an O-ring may be seated in the circumferential groove 122a.

바람직하게는, 도 4 에 도시된 바와 같이, 공기 유로(120)의 선단부(123)는 내경이 좁아지도록 형성될 수 있다. 이를 위해, 공기 유로(120)의 선단부(123)는 공기 유로(120)의 내주면에서 선단 및 연료 유로(110)의 중심측을 향하여 경사진 경사면(123a)을 포함할 수 있다.Preferably, as shown in FIG. 4, the tip 123 of the air passage 120 may be formed to have a narrow inner diameter. To this end, the tip 123 of the air channel 120 may include an inclined surface 123a inclined from the inner peripheral surface of the air channel 120 toward the center of the tip and the fuel channel 110.

상세하게는, 연료 유로(110) 및 공기 유로(120)를 통하여 연소실(20) 내부로 공급되는 연료 가스 및 공기의 혼합기가 선단부(123)의 경사면(123a)에 부딪히면서 경사면(123a)의 주변 영역과 주위의 흐름 사이에 전단층이 형성된다.In detail, the mixture of fuel gas and air supplied into the combustion chamber 20 through the fuel passage 110 and the air passage 120 hits the inclined surface 123a of the tip 123, and the surrounding area of the inclined surface 123a A shear layer is formed between the flow and the surrounding flow.

형성된 전단층의 내측, 즉 종방향(z축)을 따라서 연소 화염이 형성되고, 전단층의 외측에서는 수소 연소 버너(100)의 외측을 향하여 와류(vortex)가 발생하게 된다. 이로써, 연소실(20) 내에서의 연소에 의해 발생하는 배기가스가 상기 와류를 따라 유동하는 배기가스 재순환 유동 영역이 형성된다.A combustion flame is formed inside the formed shear layer, that is, along the longitudinal direction (z-axis), and a vortex is generated outside the shear layer toward the outside of the hydrogen combustion burner 100. As a result, an exhaust gas recirculation flow area is formed in which the exhaust gas generated by combustion in the combustion chamber 20 flows along the vortex.

바람직하게는, 공기 유로(120)에 대한 연료 유로(110)의 종방향(z축) 위치는 가변될 수 있다. 이에, 본 발명에서는 연료 가스(예를 들면 수소 가스 및 천연가스)의 혼합비에 대응하여 공기 유로(120)에 대한 연료 유로(110)의 종방향(z축) 위치 조절을 하여 화염 길이를 조절할 수 있게 된다.Preferably, the longitudinal (z-axis) position of the fuel flow path 110 with respect to the air flow path 120 can be varied. Therefore, in the present invention, the flame length can be adjusted by adjusting the longitudinal (z-axis) position of the fuel passage 110 with respect to the air passage 120 in response to the mixing ratio of fuel gas (e.g., hydrogen gas and natural gas). There will be.

아울러, 공기 유로(120)를 흐르는 공기의 유속은 경사면(123a)을 지나면서 상승하게 되고, 공기의 높은 분사속도에 의해 역화현상이 저감될 수 있다.In addition, the flow rate of air flowing through the air passage 120 increases as it passes the inclined surface 123a, and the backfire phenomenon can be reduced by the high injection speed of air.

도 5 는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 분사 노즐의 사시도 및 단면도이고, 도 6 은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 분사 노즐의 사시도 및 단면도이고, 도 7 은 본 발명의 제 3 실시예에 의한 분사 노즐의 사시도 및 단면도이다.Figure 5 is a perspective view and a cross-sectional view of a spray nozzle according to a first embodiment of the present invention, Figure 6 is a perspective view and a cross-sectional view of a spray nozzle according to a second embodiment of the present invention, and Figure 7 is a third embodiment of the present invention. This is a perspective view and cross-sectional view of the injection nozzle.

도 5 에 도시된 바와 같이, 분사 노즐(130)은 연료 유로(110)의 종방향(z축) 단부에 배치되며, 연료 유로(110)를 통해 공급된 연료를 공기유로(120) 또는 연소실(20) 내부에 분사할 수 있다. 공기유로(120) 또는 연소실(20) 내부로 유입된 공기의 일부는 분사 노즐(130)에서 분사되는 연료와 혼합하면서 연소를 형성하게 된다.As shown in FIG. 5, the injection nozzle 130 is disposed at the longitudinal (z-axis) end of the fuel passage 110, and directs the fuel supplied through the fuel passage 110 into the air passage 120 or the combustion chamber ( 20) Can be sprayed inside. A portion of the air flowing into the air passage 120 or the combustion chamber 20 mixes with the fuel injected from the injection nozzle 130 to form combustion.

한편, 분사 노즐(130)은 종방향(z축) 및 두께방향(x축) 중 하나 이상의 방향으로 연료를 분사하도록 구성될 수 있다.Meanwhile, the injection nozzle 130 may be configured to inject fuel in one or more of the longitudinal direction (z-axis) and the thickness direction (x-axis).

분사 노즐(130)은 연료 유로(110)의 선단에 장착되며 연료 유로(110)와 연통되는 장착부(131), 상기 장착부(131)에서 종방향(z축)으로 관통되는 종방향 관통공(132) 및 상기 장착부(131)에서 두께방향(x축)으로 관통되는 두께방향 관통공(133)을 포함하도록 구성될 수 있다. 이 때, 종방향 관통공(132) 및 두께방향 관통공(133) 각각은 횡방향(y축)을 따라 복수 구비될 수 있으며, 인접한 관통공(132, 133)과 소정 간격으로 이격되도록 배치될 수 있다.The injection nozzle 130 is mounted at the tip of the fuel passage 110 and includes a mounting portion 131 in communication with the fuel passage 110, and a longitudinal through hole 132 penetrating in the longitudinal direction (z-axis) from the mounting portion 131. ) and may be configured to include a thickness direction through hole 133 penetrating in the thickness direction (x-axis) from the mounting portion 131. At this time, each of the longitudinal through holes 132 and the thickness direction through holes 133 may be provided in plurality along the transverse direction (y-axis), and may be arranged to be spaced apart from the adjacent through holes 132 and 133 at a predetermined interval. You can.

아울러, 도 6 에 도시된 바와 같이, 분사 노즐(230)은 종방향(z축)으로 관통되는 종방향 관통공(232)만을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 종방향 관통공(232)은 횡방향(y축)을 따라 복수 구비될 수 있으며, 인접한 종방향 관통공(232)과 소정거리 이격하여 배치될 수 있다. 이 경우, 종방향 관통공(232)에서 분사된 연료 가스와 공기는 서로 동일한 방향으로 유동하게 되므로, 연료 가스와 공기가 완만하게 혼합될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 6, the spray nozzle 230 may include only a longitudinal through hole 232 penetrating in the longitudinal direction (z-axis). At this time, the longitudinal through-holes 232 may be provided in plurality along the horizontal direction (y-axis), and may be arranged to be spaced a predetermined distance apart from the adjacent longitudinal through-holes 232. In this case, the fuel gas and air injected from the longitudinal through hole 232 flow in the same direction, so the fuel gas and air can be gently mixed.

아울러, 도 7 에 도시된 바와 같이, 분사 노즐(330)은 두께방향(x축)으로 관통되는 두께방향 관통공(332)만을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 두께방향 관통공(332)은 횡방향(y축)을 따라 복수 구비될 수 있으며, 인접한 관통공(332)과 소정거리 이격하여 배치될 수 있다. 이 경우, 연료 가스는 공기의 유동 방향에 대해 거의 수직하게 분사되므로, 연료 가스와 공기가 급속하게 혼합되고 화염의 종방향(z축)길이가 짧아질 수 있다.In addition, as shown in FIG. 7, the spray nozzle 330 may include only a thickness direction through hole 332 penetrating in the thickness direction (x-axis). At this time, the thickness direction through hole 332 may be provided in plurality along the transverse direction (y-axis) and may be arranged to be spaced a predetermined distance from the adjacent through hole 332. In this case, the fuel gas is injected almost perpendicular to the direction of air flow, so the fuel gas and air are rapidly mixed and the longitudinal (z-axis) length of the flame can be shortened.

연료 공급관(140)은 연료 유로(110)의 내부에는 연료 가스를 공급한다. 연료 공급관(140)에서 공급되는 연료 가스는 100% 수소 가스에 한정되는 것은 아니며 수소 가스 및 BFG, COG, LDG 등의 부생 가스, 바이오 가스, 암모니아가스, 천연 가스 중 하나 이상을 포함하는 혼합가스가 될 수 있다. The fuel supply pipe 140 supplies fuel gas to the inside of the fuel passage 110. The fuel gas supplied from the fuel supply pipe 140 is not limited to 100% hydrogen gas, and may be a mixed gas containing one or more of hydrogen gas, byproduct gas such as BFG, COG, and LDG, biogas, ammonia gas, and natural gas. It can be.

상세하게는, 연료 공급관(140)은 연료 유로(110)의 하부에 형성된 개방부(112)에 접속하도록 구성될 수 있다. 연료 공급관(140)에서 공급된 연료 가스는 연료 유로(110)를 통해 분사 노즐(130)로 유동하게 된다.In detail, the fuel supply pipe 140 may be configured to be connected to the opening 112 formed in the lower part of the fuel passage 110. Fuel gas supplied from the fuel supply pipe 140 flows to the injection nozzle 130 through the fuel passage 110.

공기 공급관(150)은 공기 유로(120)의 내부에 공기를 공급한다. 공기 공급관(150)에는 공기(대기)뿐만 아니라 산소 가스 또는 불활성 가스 등이 흐를 수 있다.The air supply pipe 150 supplies air to the inside of the air passage 120. In the air supply pipe 150, not only air (atmosphere) but also oxygen gas or inert gas may flow.

상세하게는, 공기 공급관(150)은 공기 유로(120)의 하부에 형성된 개방부(124)에 접속하도록 구성될 수 있다. 공기 공급관(150)에서 공급된 공기는 공기 유로(120)의 내주면과 연료 유로(110)의 외주면 사이의 공간을 통해 공기 유로(120)의 선단으로 유동하게 된다.In detail, the air supply pipe 150 may be configured to be connected to the opening 124 formed in the lower part of the air flow path 120. The air supplied from the air supply pipe 150 flows to the tip of the air passage 120 through the space between the inner peripheral surface of the air passage 120 and the outer peripheral surface of the fuel passage 110.

내부재순환유로(160)는 연소실(20) 내부에서의 연소에 의해 발생하는 배기가스를 수소 연소 버너(100) 측으로 재순환시키는 구성으로서, 공기 유로(120)의 둘레에 내부와 외부가 연통되도록 형성될 수 있다.The internal recirculation passage 160 is a configuration that recirculates the exhaust gas generated by combustion inside the combustion chamber 20 to the hydrogen combustion burner 100, and is formed around the air passage 120 so that the inside and the outside communicate. You can.

한편, 후술할 바와 같이, 수소 연소 버너(100)가 복수개 구비되는 경우, 공기 유로(120)의 횡방향(y축) 양측면은 서로 인접하도록 배치되기 때문에, 내부재순환유로(160)는 공기 유로(120)의 두께방향(x축)의 양측면에 형성됨이 바람직하다.Meanwhile, as will be described later, when a plurality of hydrogen combustion burners 100 are provided, since both sides of the lateral direction (y-axis) of the air passage 120 are arranged adjacent to each other, the internal recirculation passage 160 is an air passage ( 120) is preferably formed on both sides of the thickness direction (x-axis).

도 4 에 참조된 바와 같이, 내부재순환유로(160)는 공기 유로(120)의 두께방향(x축) 측면에 형성되는 내부와 외부가 연통되도록 형성되는 관통슬릿(161), 공기 유로(120)의 외면에서 상기 관통슬릿(161) 외측으로 돌출하도록 형성되는 외측 가이드부(162) 및 공기 유로(120)의 내면에서 상기 관통슬릿(161)의 내측으로 돌출하도록 형성되는 내측 가이드(163)를 포함할 수 있다.As referred to in FIG. 4, the internal recirculation passage 160 includes a through slit 161 formed on the side of the air passage 120 in the thickness direction (x-axis) so that the inside and the outside communicate, and an air passage 120. It includes an outer guide portion 162 formed to protrude outward from the through slit 161 from the outer surface of the air passage 120 and an inner guide 163 formed to protrude from the inner surface of the air flow path 120 to the inside of the through slit 161. can do.

상세하게는, 외측 가이드부(162)는 공기 유로(120)의 두께방향(x축) 외측으로 돌출하는 제 1돌출부(162a) 및 상기 제 1 돌출부(162a)의 단부에서 종방향(z축) 하측, 즉 분사 노즐(130)의 반대측으로 연장되는 제 1연장부(162b)를 포함하도록 구성된다. 공기 유로(120)의 외면을 따라 상측으로 유동하는 배기가스는 외측 가이드부(162)에 의해 종방향(z축) 상측으로의 흐름이 억제되어 외측 가이드부(162)의 내면을 따라 관통슬릿(161) 내측으로 유동하게 되므로, 배기가스의 내부재순환을 촉진하게 된다. In detail, the outer guide portion 162 has a first protrusion 162a that protrudes outward in the thickness direction (x-axis) of the air passage 120 and a longitudinal direction (z-axis) at the end of the first protrusion 162a. It is configured to include a first extension portion 162b extending downward, that is, to the opposite side of the spray nozzle 130. The exhaust gas flowing upward along the outer surface of the air passage 120 is suppressed from flowing upward in the longitudinal direction (z-axis) by the outer guide portion 162, and a through slit is formed along the inner surface of the outer guide portion 162 ( 161) Since it flows inward, internal recirculation of exhaust gas is promoted.

내측 가이드부(163)는 공기 유로(120)의 두께방향(x축) 내측으로 돌출하는 제 2돌출부(163a) 및 상기 제 2 돌출부(163a)의 단부에서 종방향(z축) 상측, 즉 즉 분사 노즐(130)측으로 연장되는 제 2연장부(163b)를 포함하도록 구성된다. 내측 가이드부(163)는 공기 유로(120)의 두께방향(x축) 내측으로 돌출하여, 공기가 유동하는 공간을 좁히게 된다. The inner guide portion 163 has a second protrusion 163a that protrudes inward in the thickness direction (x-axis) of the air passage 120 and an upper side in the longitudinal direction (z-axis) from the end of the second protrusion 163a, that is, It is configured to include a second extension portion 163b extending toward the spray nozzle 130. The inner guide portion 163 protrudes inside the air passage 120 in the thickness direction (x-axis), narrowing the space through which air flows.

이에, 공기 유로(120)를 흐르는 공기의 유속은 내부재순환유로(160)의 내측 가이드부(163) 부근을 지나면서 상승하게 되어 공기 유로(120) 내부의 압력은 더욱 낮아지게 되고, 배기가스의 내부재순환을 촉진하게 된다.Accordingly, the flow rate of air flowing through the air passage 120 increases as it passes near the inner guide portion 163 of the internal recirculation passage 160, so that the pressure inside the air passage 120 further decreases, and the exhaust gas This promotes internal recirculation.

이하에서는 본 발명에 따른 수소 연소 버너(100)의 작동에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the hydrogen combustion burner 100 according to the present invention will be described.

먼저, 공기(AIR)가 공기 공급관(150)을 통하여 공기 유로(120)로 유입된다. 이때, 공기 유로(120)으로 유입되는 공기는 공기 유로(120)의 내부에 설치된 제 2정류판(60)에 의해 흐름이 균일하게 이루어질 수 있다.First, air (AIR) flows into the air flow path 120 through the air supply pipe 150. At this time, the air flowing into the air passage 120 may flow uniformly by the second baffle plate 60 installed inside the air passage 120.

동시에, 연료 가스(FUEL)가 연료 공급관(140)을 통하여 연료 유로(110)로 유입된다. 이때, 연료 유로(110)으로 유입되는 연료 가스는 연료 유로(110)의 내부에 설치된 제 1정류판(60)에 의해 흐름이 균일하게 이루어질 수 있다.At the same time, fuel gas (FUEL) flows into the fuel passage 110 through the fuel supply pipe 140. At this time, the fuel gas flowing into the fuel passage 110 may flow uniformly by the first flow plate 60 installed inside the fuel passage 110.

연료 가스는 연료 유로(110)의 선단에 위치한 분사 노즐(130)을 통해 종방향(z축) 및 폭방향(x축) 중 하나 이상의 방향을 통해 분사되어 공기 유로(120)에서 분사되는 공기와 혼합되어 연소실(20)에 제공되고, 이에 수소 연소 버너(100)는 평면 화염을 형성하게 된다.Fuel gas is injected in one or more of the longitudinal direction (z-axis) and the width direction (x-axis) through the injection nozzle 130 located at the tip of the fuel passage 110, and is injected into the air injected from the air passage 120. They are mixed and provided to the combustion chamber 20, and the hydrogen combustion burner 100 forms a flat flame.

연소실(20) 내부에서의 연소에 의해 발생하는 배기가스는 공기 유로(120)의 두께방향(x축) 양측면에 형성된 내부재순환유로(160)를 통해 다시 연소실(20) 내부로 다시 공급된다. The exhaust gas generated by combustion inside the combustion chamber 20 is supplied back into the combustion chamber 20 through the internal recirculation passage 160 formed on both sides of the air passage 120 in the thickness direction (x-axis).

상세하게는, 벤츄리 효과에 의해 공기 유로(120) 내부를 흐르는 공기에 의해 공기 유로(120) 내부의 압력은 공기 유로(120) 외부의 압력보다 낮아지게 된다. 즉, 공기 유로(120)를 통하여 연소실(20) 내부로 유입되는 공기에 의해, 공기 유로(120)내부에는 음압이 형성된다. 이로 인해, 연소실(20) 내부에서 발생하는 배기가스가 내부재순환유로(160)을 통하여 공기 유로(120)로 유입될 수 있다. 내부재순환유로(160)을 통하여 공기 유로(120)로 유입된 배기가스는 내부의 공기와 혼합된다. 혼합된 기체는 공기 유로(120)을 따라 연소실(20) 내부로 다시 공급된다. 이와 같이, 본 발명에서는 내부재순환유로(160)를 통해 배기가스를 재순환시켜 NOx의 농도를 저감시킬 수 있게 된다.In detail, the pressure inside the air passage 120 becomes lower than the pressure outside the air passage 120 due to the air flowing inside the air passage 120 due to the Venturi effect. That is, a negative pressure is formed inside the air passage 120 by the air flowing into the combustion chamber 20 through the air passage 120. Because of this, exhaust gas generated inside the combustion chamber 20 may flow into the air passage 120 through the internal recirculation passage 160. The exhaust gas flowing into the air passage 120 through the internal recirculation passage 160 is mixed with the internal air. The mixed gas is supplied back into the combustion chamber 20 along the air flow path 120. As such, in the present invention, the concentration of NOx can be reduced by recirculating the exhaust gas through the internal recirculation passage 160.

도 8 및 도 9 는 본 발명의 일 실시예에 의한 복수의 수소 연소 버너가 횡방향으로 인접한 상태의 사시도 및 단면도이다.8 and 9 are a perspective view and a cross-sectional view of a plurality of hydrogen combustion burners horizontally adjacent to each other according to an embodiment of the present invention.

도 8 및 도 9 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 연소 보일러는 복수의 수소 연소 버너(100)를 포함하도록 구성될 수 있다. As shown in FIGS. 8 and 9, a hydrogen combustion boiler according to an embodiment of the present invention may be configured to include a plurality of hydrogen combustion burners 100.

예를 들면, 도면에는 3 개의 수소 연소 버너(100a, 100b, 100c)가 횡방향(y)으로 서로 인접하도록 배치되어 있으나, 이러한 개수는 실시예에 불과하고 수소 연소 보일러(1)의 설계 용량에 따라 가변될 수 있다. 예를 들어, 하나의 수소 연소 버너(100)가 담당하는 단위 용량이 Co이고, 수소 연소 보일러(1)의 설계 용량이 Ct라고 하면, 상기 수소 연소 버너의 수는 "Ct/Co"의 정수 단위 올림 연산으로 계산될 수 있을 것이다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 수소 연소 보일러(1)에서는 수소 연소 버너(100)를 복수 구비함으로서 수소 연소 보일러의 용량을 다양하게 구성할 수 있다.For example, in the drawing, three hydrogen combustion burners (100a, 100b, 100c) are arranged adjacent to each other in the horizontal direction (y), but this number is only an example and depends on the design capacity of the hydrogen combustion boiler (1). It may vary depending on the For example, if the unit capacity covered by one hydrogen combustion burner 100 is Co and the design capacity of the hydrogen combustion boiler 1 is Ct, the number of hydrogen combustion burners is an integer unit of "Ct/Co" It may be calculated using a rounding operation. That is, the hydrogen combustion boiler 1 according to an embodiment of the present invention includes a plurality of hydrogen combustion burners 100, so that the capacity of the hydrogen combustion boiler can be configured in various ways.

바람직하게는, 수소 연소 버너(100)의 적층이 용이하도록, 수소 연소 버너(100)의 횡방향(y 축) 양 측면에는 인접한 수소 연소 버너(100) 상호간에 체결가능한 체결부가 형성될 수 있다. 체결부는 예를 들면 요철구조가 될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 구조가 적용될 수 있음은 물론이다.Preferably, to facilitate stacking of the hydrogen combustion burners 100, fastening portions that can be fastened between adjacent hydrogen combustion burners 100 may be formed on both sides of the hydrogen combustion burner 100 in the transverse direction (y-axis). For example, the fastening part may have a convex-convex structure, but it is not limited to this, and of course, various structures can be applied.

도시된 바와 같이, 수소 연소 버너(100a, 100b, 100c)가 횡방향(y축)으로 서로 인접하도록 배치되면, 평면 화염이 횡방향(y축)을 따라 연장 형성될 수 있다. 아울러, 이 경우 연료 공급관(140) 및 공기 공급관(150)은 횡방향(y축)으로 연장되어, 각각의 수소 연소 버너(100)에 접속하도록 구성될 수 있다.As shown, when the hydrogen combustion burners 100a, 100b, and 100c are arranged adjacent to each other in the transverse direction (y-axis), a flat flame may be formed extending along the transverse direction (y-axis). In addition, in this case, the fuel supply pipe 140 and the air supply pipe 150 may be configured to extend in the horizontal direction (y-axis) and be connected to each hydrogen combustion burner 100.

즉, 연료 공급관(140)은 수소 연소 버너(100a, 100b, 100c) 각각의 연료유로(110a, 110b, 110c)와 연통되어, 각각의 연료유로(110a, 110b, 110c)에 연료 가스를 공급하게 된다. 아울러, 공기 공급관(150)은 수소 연소 버너(100a, 100b, 100c) 각각의 공기유로(120a, 120b, 120c)와 연통되어, 공기유로(120a, 120b, 120c)에 공기를 공급하게 된다.That is, the fuel supply pipe 140 is in communication with the fuel passages 110a, 110b, and 110c of the hydrogen combustion burners 100a, 100b, and 100c, respectively, to supply fuel gas to the respective fuel passages 110a, 110b, and 110c. do. In addition, the air supply pipe 150 is in communication with the air passages 120a, 120b, and 120c of the hydrogen combustion burners 100a, 100b, and 100c, respectively, and supplies air to the air passages 120a, 120b, and 120c.

한편, 수소 연소 버너(100)가 두께방향(x축)으로 복수 배치될 수 있으나, 이 경우 수소 연소 버너(100)의 두께방향(x축)에 형성된 재순환유로(160a, 160b, 160c)를 고려하여 두께방향(x축)으로 일정거리 이격하여 배치됨이 바람직하다.Meanwhile, a plurality of hydrogen combustion burners 100 may be arranged in the thickness direction (x-axis), but in this case, consider the recirculation passages 160a, 160b, and 160c formed in the thickness direction (x-axis) of the hydrogen combustion burner 100. Therefore, it is desirable to arrange them at a certain distance apart in the thickness direction (x-axis).

본 발명의 일 실시예에 의한 수소 연소 버너(100)는 횡방향(y축)으로 길고, 두께방향(x축)으로 짧은 평판 형상을 채용하고 있으므로, 수소 연소 버너(100)를 복수배치하는 경우에 상호간에 인접하게 적층함에 따라 보일러의 설치 면적을 최소화할 수 있다.Since the hydrogen combustion burner 100 according to an embodiment of the present invention adopts a flat plate shape that is long in the horizontal direction (y-axis) and short in the thickness direction (x-axis), when multiple hydrogen combustion burners 100 are arranged By stacking them adjacent to each other, the installation area of the boiler can be minimized.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present invention described above is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. For example, each component described as single may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims described below, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.

1 수소 연소 보일러
10 수관
20 연소실
100 수소 연소 버너
110 연료유로
120 공기유로
130 분사노즐
140 가스 공급관
150 공기 공급관
160 내부재순환유로1 Hydrogen fired boiler
10 water pipe
20 combustion chamber
100 hydrogen combustion burner
110 fuel oil
120 air flow path
130 spray nozzle
140 gas supply pipe
150 air supply pipe
160 Internal recirculation flow path

Claims (12)

복수의 수소 연소 버너를 포함하는 수소 연소 보일러로서,
상기 수소 연소 버너는,
내부에 연료가스가 유동하는 연료유로;
상기 연료유로의 둘레에 상기 연료유로를 감싸도록 배치되며, 상기 연료유로와 이격되는 공간을 통해 공기가 유동하는 공기유로;
상기 연료유로 단부에 배치되어 연료와 공기가 완만하게 혼합되는 분사 노즐; 및
상기 공기유로의 두께방향 측에 배치되는 내부재순환유로; 를 포함하고,
상기 연료유로 및 상기 공기유로는 횡방향을 따라 연장 형성되어, 상기 횡방향을 따라 길고 횡방향에 수직인 두께 방향을 따라 좁은 형상의 평면 화염이 형성되며,
상기 연료가스는, 수소가스와 천연가스, 암모니아가스, 바이오가스 및 부생가스 중 하나 이상의 혼합가스이고,
상기 연료가스의 혼합비에 대응하여 상기 공기유로에 대한 상기 연료유로의 종방향 위치는 가변 가능하며,
상기 공기유로의 하부에는 상기 연료유로에 밀착되어 연료 또는 공기가 누설되는 것을 방지하기 위한 실링부가 형성되고,
상기 수소 연소 버너는 횡방향으로 상호간에 인접하도록 배치되며,
상기 수소 연소 버너는 두께방향으로 상호간에 소정거리 이격하여 배치되고,
상기 수소 연소 버너의 횡방향 양 측면에는 인접한 수소 연소 버너와 체결가능한 체결부가 형성되며,
상기 내부재순환유로는,
상기 공기유로 외측으로 돌출하도록 형성되는 제 1 돌출부 및 상기 제 1 돌출부에서 상기 분사 노즐 반대측으로 연장되는 제 1 연장부를 구비하는 외측 가이드부와,
상기 공기유로 내측으로 돌출하도록 형성되는 제 2 돌출부 및 상기 제 2 돌출부에서 상기 분사 노즐 측으로 연장되는 제 2 연장부를 구비하는 내측 가이드부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수소 연소 보일러.A hydrogen combustion boiler comprising a plurality of hydrogen combustion burners,
The hydrogen combustion burner,
A fuel oil passage in which fuel gas flows;
an air passage disposed around the fuel passage to surround the fuel passage, and through which air flows through a space spaced apart from the fuel passage;
an injection nozzle disposed at an end of the fuel oil path to gently mix fuel and air; and
an internal recirculation passage disposed on a thickness direction side of the air passage; Including,
The fuel flow path and the air flow path are formed to extend along the transverse direction, so that a flat flame is formed that is long along the transverse direction and narrow along a thickness direction perpendicular to the transverse direction,
The fuel gas is a mixed gas of one or more of hydrogen gas, natural gas, ammonia gas, biogas, and by-product gas,
The longitudinal position of the fuel passage relative to the air passage is variable in response to the mixing ratio of the fuel gas,
A sealing portion is formed at the lower part of the air passage in close contact with the fuel passage to prevent fuel or air from leaking,
The hydrogen combustion burners are arranged to be adjacent to each other in the transverse direction,
The hydrogen combustion burners are arranged at a predetermined distance apart from each other in the thickness direction,
A fastening portion that can be fastened to an adjacent hydrogen combustion burner is formed on both transverse sides of the hydrogen combustion burner,
The internal recirculation flow path is,
an outer guide portion including a first protrusion formed to protrude outside the air passage and a first extension portion extending from the first protrusion to a side opposite to the spray nozzle;
A hydrogen combustion boiler, characterized in that it includes an inner guide portion having a second protrusion formed to protrude inside the air passage and a second extension portion extending from the second protrusion toward the injection nozzle. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 공기유로의 선단부는 내경이 감소하도록 형성되는 경사면을 포함하여 높은 분사속도에 의해 역화현상이 저감되는 것을 특징으로 하는, 수소 연소 보일러.According to claim 1,
A hydrogen combustion boiler, characterized in that the tip of the air passage includes an inclined surface formed to reduce the inner diameter, thereby reducing the backfire phenomenon by high injection speed. 제 1 항에 있어서,
상기 분사 노즐은,
연료가스를 종방향 및 두께방향 중 하나 이상의 방향으로 분사하는 것을 특징으로 하는, 수소 연소 보일러.According to claim 1,
The spray nozzle is,
A hydrogen combustion boiler, characterized in that fuel gas is sprayed in one or more of the longitudinal direction and the thickness direction. 제 1항에 있어서,
상기 연료유로 하부에는 가스 공급관이 연결되고, 상기 공기유로 하부에는 공기 공급관이 연결되는 것을 특징으로 하는, 수소 연소 보일러.According to clause 1,
A hydrogen combustion boiler, characterized in that a gas supply pipe is connected to the lower part of the fuel oil passage, and an air supply pipe is connected to the lower part of the air passage. 제 1항에 있어서,
상기 연료유로 및 상기 공기유로 내부에는 복수의 기공이 형성되는 정류판이 배치되는 것을 특징으로 하는, 수소 연소 보일러.According to clause 1,
A hydrogen combustion boiler, characterized in that a rectifying plate in which a plurality of pores are formed is disposed inside the fuel passage and the air passage. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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