KR102616621B1 - 상부 연소 스토브 - Google Patents

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KR102616621B1
KR102616621B1 KR1020187016463A KR20187016463A KR102616621B1 KR 102616621 B1 KR102616621 B1 KR 102616621B1 KR 1020187016463 A KR1020187016463 A KR 1020187016463A KR 20187016463 A KR20187016463 A KR 20187016463A KR 102616621 B1 KR102616621 B1 KR 102616621B1
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스테판 탈러
스테판 케슬러
에릭 샤우브
호세인 사'도딘
유리 루프트
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풀 부르스 도이칠란드 게엠베하
풀 부르스 에스.에이.
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Abstract

버너 쉘에 의하여 둘러싸이고 원형의 단면을 갖는 버너; 버너로 접선 방향으로 공기를 주입하기 위하여 배치되고, 하나 이상의 공기 분배 챔버에 연결되는 복수의 공기 노즐; 버너로 접선 방향으로 가스를 주입하기 위하여 배치되고, 하나 이상의 가스 분배 챔버에 연결되는 복수의 가스 노즐을 포함하고, 공기 노즐은 하나 이상의 경사 또는 수직 적층된 공기 노즐 어레이에 배치되되, 각각의 경사 또는 수직 적층된 어레이는 하나의 경사진 또는 수직의 공기 분재 챔버에 연결되고; 가스 노즐은 하나 이상의 경사 또는 수직 적층된 가스 노즐 어레이에 배치되되, 각각의 경사 또는 수직 적층된 어레이는 하나의 경사진 또는 수직의 가스 분배 챔버에 연결되고; 및 경사진 또는 수직의 공기 분배 챔버 및 경사진 또는 수직의 가스 분배 챔버는 버너 쉘의 원주를 따라 배치되는 상부 연소 열풍 스토브를 위한 버너 어셈블리.

Description

상부 연소 스토브
본 발명은 일반적으로 용광로 작동에서 사전 가열 블라스트를 위한 열풍 스토브(재생식 공기가열 장치)를 위한 버너 어셈블리에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 버너가 스토브의 상부에 배치되는 일명 상부 또는 돔 연소 스토브에 관한 것이다.
재생식 가열 분야, 특히 열풍 스토브 분야에서, 사전에 가열된 내화물, 일반적으로 체커 벽돌로 불리는 곳을 통하여 공기를 통과시키면서 공기를 가열하는 것은 잘 알려져 있다. 체커 벽돌을 가열하는 것은 공기 존재 하에서 일반적으로 천연가스 또는 코크 오븐 가스가 풍부한 용광로로부터의 상부 가스를 가열하고, 결과 연도 가스가 체커 벽돌을 통과하면서 수행된다.
연소 매질(가스 및 공기)의 연소는 열풍 스토브 내의 분리된 샤프트(버너 샤프트)에서 또는 최근에는 소위 상부 또는 돔 연소 열풍 스토브의 상부 돔에서 일반적으로 수행된다.
잘 알려진 일반적인 상부 연소 열풍 스토브는 연소 챔버로의 노즐을 통하여 사전에 혼합되거나 또는 각각 개별적인 가스 및 공기가 주입되는 열풍 스토브의 상부에 배치되는 버너를 포함한다. 이와 같은 알려진 구성은 연소 매질의 고리형 분배를 갖는 원통형 연소 챔버를 갖는다. 이와 같은 구성에서, 각 매질(공기 및 가스)은 일반적으로 버너의 쉘 내에 통합된 연관된 노즐을 갖는 자체의 원형 도체 시스템을 갖는다. 이와 같은 형태의 전형적인 예는 WO 00/58526, US 4,054,409, CN 201 288 198 Y 또는 WO 2015/09401 1에서 기술된다. 이와 같은 시스템의 주된 단점은 쉘의 구조가 원주 방향의 도체의 존재에 의하여 약해진다는 것이다. 나아가, 이와 같은 구조는 엄청난 양의 서로 다른 형태의 벽돌을 요구하고, 따라서 엄청난 조립 작업이 필요하다.
본 발명의 목적은 바람직하게는 우수하고, 또는 보다 더 개선된 연소 능력을 제공함에 의하여 상기한 단점들 중 적어도 일부를 극복할 수 있는 버너 구조를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 버너 어셈블리의 바람직한 구체예가 장착된 열풍 스토브의 상부의 단면도이고; 및
도 2는 본 발명에 따른 버너 어셈블리의 바람직한 구체예의 부분 단면 상면도이다.
상기한 문제의 적어도 일부를 극복하기 위하여, 본 발명은 제1 면에서, 상부 연소 열풍 스토브를 위한 버너 어셈블리를 제안하고, 이는 버너 쉘에 의하여 둘러싸이고, 원형의 단면을 갖는 버너; 버너로 접선방향으로 공기를 주입하기 위하여 (버너 쉘 내에) 배치되고, 하나 이상의 (분리된) 공기 분배 챔버에 연결되는 복수의 공기 노즐; 버너로 접선 방향으로 가스를 주입하기 위하여 (버너 쉘 내에) 배치되고, 하나 이상의 (분리된) 가스 분배 챔버에 연결되는 복수의 가스 노즐을 포함한다. 알려진 해결방법에 대비하여, 공기 노즐은 하나 이상의 경사 또는 수직 적층된 공기 노즐 어레이에 배치되고, 각 경사 또는 수직 적층된 어레이는 하나의 경사진 또는 수직의 공기 분배 챔버에 연결되고; 가스 노즐은 하나 이상의 경사 또는 수직 적층된 가스 노즐 어레이에 배치되고, 각 경사 또는 수직 적층된 어레이는 하나의 경사진 또는 수직의 가스 분배 챔버에 연결되고; 및 공기 분배 챔버 및 가스 분배 챔버는 버너 쉘의 원주를 따라 배치(즉 분배)된다.
제2 면에 있어서, 본 발명은 상부 연소 열풍 스토브에 관한 것이고, 이는 스토브 쉘; 상기 스토브 쉘 내에 배치되는 일 체적의 체커 벽돌; 버너 쉘에 의하여 둘러싸이고, 원형의 단면을 가지며 스토브 쉘의 상부에 축방향으로 배치되는 버너; 버너로 접선 방향으로 공기를 주입하기 위하여 배치되고, 하나 이상의 (분리된) 공기 분배 챔버에 연결되는 복수의 공기 노즐; 버너로 접선 방향으로 가스를 주입하기 위하여 배치되고, 하나 이상의 (분리된) 가스 분배 챔버에 연결되는 복수의 가스 노즐을 포함한다. 다시, 알려진 해결방법에 대비하여, 공기 노즐은 하나 이상의 경사 또는 수직 적층된 공기 노즐의 어레이에 배치되고, 각 경사 또는 수직 적층된 어레이는 하나의 경사진 또는 수직의 공기 분배 챔버에 연결되고; 가스 노즐은 하나 이상의 경사 또는 수직 적층된 가스 노즐 어레이에 배치되고, 각 경사 또는 수직 적층된 어레이는 하나의 경사진 또는 수직의 가스 분배 챔버에 연결되고; 및 공기 분배 챔버 및 가스 분배 챔버는 버너 쉘의 원주를 따라 배치(즉 분배)된다.
따라서, 버너 쉘에 의하여 둘러싸이는 버너는 필연적으로 상부는 돔 형상의 커버로 폐쇄되고, 하부는 개방되는 원통형 내측(및 일반적으로는 또한 외측) 체적을 정의하고, 상기 하부는 더 설명될 바와 같이 열풍로에 부착되기 위하여 구성된다.
공기 및 가스 분배 챔버는 버너 쉘 내에 배치될 수 있고, 또는 이들은 상기 쉘의 외측에 부착될 수 있다. 바람직한 변형에서, 공기 및 가스 분배 챔버는 버너 쉘의 벽 내, 이에 한정되지는 않지만 바람직하게는 버너 쉘의 두께에 대하여 중심 위치에 배치된다. 각 공기 및 가스 분배 챔버의 하나 이상이 버너 쉘의 원주를 따라 배치되는 경우, 이들은 일반적으로 교번적(공기-가스-공기-가스...)으로 배치될 것이고, 다른 배치에서는 두개씩 교대로(공기-공기-가스-가스...) 등의 배치가 또한 본 발명의 범위 내에서 고려될 수 있다. 서로 다른 매질(공기 또는 가스)로 주입되는 임의의 두개의 분리된 분배 챔버가 상호 연결되지 않는다(공기 및 가스는 버너의 주 연소 챔버 내에서만 모인다.)는 것은 명확해 보이지만, 동일 매질을 이송하는 임의의 두개의 경사진 또는 수직의 분배 챔버 또한 버너 쉘 내에서 상호연결되지 않는다.
다시 말해, 동일 매질을 이송하는 두개 이상의 경사진 또는 수직의 분배 챔버가 존재하는 경우, 이들은 서로 분리되고, 버너 쉘 내에서 이들 사이에 어떠한 유체상 연결을 갖지 않는다. 따라서, 본 발명의 버너 어셈블리가 두개 이상의 경사진 또는 수직의 공기 분배 챔버 및 두개 이상의 경사진 또는 수직의 가스 분배 챔버를 포함하는 경우, 상기 두개 이상의 경사진 또는 수직의 공기 분배 챔버 중 어떠한 것도 버너 쉘 내에서 유체상의 상호 연결을 갖지 않고, 상기 두개 이상의 경사진 또는 수직의 가스 분배 챔버의 어떠한 것도 버너 쉘 내에서 유체상의 상호연결을 갖지 않는다.
경사진 또는 심지어는 실질적으로 수직인 적층된 노즐 및 버너의 원주를 따라 접선 방향의 가스 및 공기 주입의 특정 조합은 연소 매질의 향상된 층화(layering) 및 연소와 함께 선회 유동을 가능하게 한다. 보다 중요하게는, 원주방향의 수평 분배 챔버를 갖는 알려진 해결방법과 비교하여 분배 챔버가 버너 쉘 내에 배치됨에도 불구하고 버너의 구조적 안정성이 크게 개선되면서도 이와 같은 유리한 연소 조건이 달성된다는 것이다. 실제로, 분배 챔버는 경사지거나 또는 수직이고, 버너의 원주를 따라 배치 또는 분배되고, 버너 쉘은 구분되는 수의 분배 챔버 사이에 경사진 또는 수직의 하부에서 상부로의 연속적인 벽 구역을 포함한다. 나아가, 버너 쉘의 벽 구조는 이의 건설을 위하여 필요한 벽돌 형태화 및 조립 작업의 관점에서 현저히 단순화된다.
본 발명에 다른 버너 어셈블리가 환형 또는 동축 분배 챔버 또는 버너 쉘 내의 분배 챔버 사이의 어떠한 다른 형태의 상호연결도 포함하지 않으므로, 본 발명에서는 알려진 해결방법의 약한 내측 고리형 벽돌이 회피된다. 따라서, 본 발명에 따르면 버너는 이의 구조적 안정성을 보장하기 위하여 추가적인 구조적 수단을 요구하지 않는다. 상기 공기 및 가스 분배 챔버의 높이는 일반적으로 버너의 원통형 내측 체적, 또는 연소 챔버 또는 보다 구체적으로 주 연소 챔버의 약 0.3 내지 약 1 배, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 0.9 배, 보다 바람직하게는 약 0.6 내지 약 0.8 배이다. 버너의 크기 및 의도된 용량에 따라, 연소 매질 당 분배 챔버의 수는 일반적으로 1 내지 10 사이, 바람직하게는 2 내지 4 사이이고, 이 숫자는 필요하거나 바람직한 경우, 10을 초과할 수도 있다.
일반적으로, 분배 챔버는 경사진 또는 수직의 샤프트이고, 바람직하게는 둥근 또는 다각형의 단면을 갖고, 복수의 수직 방향으로(및 경사진 경우에는 비스듬한 방향으로) 이격된 버너로의 개구를 갖고, 상기 개구는 연소 매질을 버너로 주입하기 위한 노즐이다. 실질적으로 수직인 분배 챔버의 경우, 이들은 일반적으로 실질적으로 직선의 샤프트이다. 분배 챔버가 경사진 경우, 이들은 만곡된 형태를 가질 수 있고, 이때 곡선은 실질적으로 버너 쉘의 원형 형태를 따른다(또는 이에 상응한다.). 경사의 각도 및 샤프트의 길이(즉 버너의 높이)에 따라, 분배 챔버는 각각 나선형 또는 헬릭스(helix)형 또는 이의 일부 형태를 가질 것이다. 구조(공기 및 가스 분배 챔버의 수, 경사 각도 및 버너의 높이)에 따라, 분배 챔버는 복수의 얽힌 헬릭스를 나타낼 수 있다. 이와 같은 버너 쉘 내의 경사진(헬릭스 형태의)분배 챔버의 원주 각도는 90 °까지일 수 있고, 필요한 경우 더 클 수 있다. 그러나, 어떠한 경우라도, 버너 쉘의 안정성은 버너 쉘의 상부로부터 하부까지의 연속적인 (경사진 또는 수직의) 벽 구역에 의하여 보호된다.
따라서, 어떠한 경우에도, 분배 챔버와 관련된 노즐은 적층된 (겹쳐진) 어레이를 나타내고, 노즐의 배출부는 정확히 수직으로 형성되거나, 또는 수직으로부터 60 ° 까지의 각도로, 바람직하게는 50 ° 까지의 각도로, 특히 예를 들어 약 0 ° 내지 약 45 ° 범위의 각도로 상호 오프셋되게(경사지게) 형성된다. 노즐의 수직이 아닌 어레이(노즐 배출부가 수직에 대하여 일정 각으로 배치됨)의 경우, 연관된 분배 챔버는 유사하게 배향되거나 또는 수직이고, 후자의 경우, 노즐 도체는 선택된 상호 오프셋된 위치에 노즐 배출부를 갖도록 배치된다. 적층된 노즐의 다른 비정렬된 변형, 예를 들어 지그재그 셋업 등이 또한 가능하다. 본 발명에 따른 경사진 또는 수직의 분배 챔버를 가짐에 따른 장점은 버너 쉘의 최대 안정성을 보장하는 것이다. 더욱이, 분배 챔버가 경사지거나 또는 수직이고, 일반적으로 노즐 어레이의 전체 높이에 걸쳐져 있어, 분배 챔버로부터 노즐 배출부로의 노즐 도체는 수평으로 수행될 수 있고, 이는 다시 버너 쉘의 디자인 및 조립을 단순화한다.
필요한 경우, 특히 경사진 또는 수직의 분배 챔버의 수직 높이가 연관된 노즐의 적층된 어레이의 수직 높이보다 낮을 경우, 노즐 도체는 물론 수평이 아닐 수 있고, 심지어는 직선이 아닐 수 있다. 노즐 및/또는 노즐 도체의 단면은 임의의 적절한 형태일 수 있다. 노즐의 수는 버너의 크기 및 의도된 용량에 다라 적절히 선택될 수 있다. 일반적으로 적층된 어레이 당 노즐의 수는 2 내지 20, 가장 주로는 3 내지 10의 범위일 수 있고, 그 수는 필요하거나 또는 바람직한 경우 20을 초과할 수 있다.
특히 바람직한 구체예에서, 버너 어셈블리 또는 열풍 스토브는 버너 밑에, 즉 열풍 스토브 내에서 버너와 체커 벽돌 체적 사이에 배치된 콘형 쉘에 의하여 둘러싸이는 원뿔대형 2차 연소 챔버를 더 포함한다. 실제로, 이 2차 연소 챔버는 상부에 꼭대기 면을 갖도로 배향된 직원뿔의 절두체 형상을 갖고, 바람직하게는 원뿔 개구각(즉, 원뿔의 정반대 면 사이에 측정되는 각)이 50 ° 내지 70 °를 갖는다.
연소 매질의 연소는 일반적으로 버너(또한 연소 챔버 또는 주 연소 챔버로 불림) 내에서 일어난다. 본 발명에 따른 원통형 버너 및 특히 노즐 어레이의 구조 때문에, 매질의 연소는 연소 매질의 층화된 선회 유동 내에서 달성된다. 원뿔대형 2차 연소 챔버의 제공에 의하여, 이제 일반적으로 연소된 매질의 선회 유동은 콘형 쉘의 내측을 따라 회전을 계속하고, 이에 따라 이의 직경을 증가시키고, 결국 버너(주 연소 챔버)에 대하여 수직(축방향) 부분 역류를 형성하게 된다. 이와 같은 연도 가스의 역류는 버너 내에서 연소 매질의 강력한 혼합을 증진시키고, 도입되는 연소 매질이 너무 차가운 경우에도 버너 내의 온도를 발화점 초과의 값으로 유지하는 것을 가능하게 한다.
따라서, 버너(주 연소 챔버) 및 2차 연소 챔버(원뿔대형 부분)의 치수는 바람직하게는 역류 구역이 요구되는 로드 범위에 걸쳐 안정적으로 형성될 수 있도록 선택된다. 일반적으로, 원뿔대형 부분의 높이는 주 연소 챔버 높이의 0.3 내지 5 배, 바람직하게는 0.5 내지 2 배로 선택될 것이다.
버너 쉘 및 콘형 쉘은 일체형으로 제조될 수 있고, 또는 바람직하게는 버너 쉘은 스토브 쉘 또는 원뿔대형 2차 연소 챔버에 플랜지 또는 다른 수단에 의하여 탈착가능하게 부착된다. 플랜지 어셈블리 또는 다른 수단에 의하여 버너를 부착하는 것은 버너가 수리 또는 서비스를 위하여 지상으로 내려지거나 또는 단순히 동일 규격의 버너로 대체될 수 있는 장점이 있고, 또한 다른 규격의 버너(예를 들어 더 큰 용량/ 더 많은 노즐 등)로 대체될 수 있다는 점에도 보다 큰 장점이 있다. 이와 같은 대체 또는 개량은 더욱이 빠르고, 이에 의하여 스토브 또는 심지어는 공장의 가동 중단 시간을 감소시킨다.
실제로, 기술된 버너 어셈블리는 일반적으로 두개 이상의 공기 분배 챔버 및 두개 이상의 가스 분배 챔버를 포함할 것이다. 따라서, 그와 같은 버너 어셈블리는 바람직하게는 매니폴드형 공기 주입 파이프 및 가스 주입 파이프를 더 포함하고, 이들은 버너 쉘 내에 통합되거나 또는 버너 쉘 외측에 배치되고, 공기 및 가스 분배 챔버를 공기 및 가스 공급부 각각에 유체상으로 연결한다. 상기한 바와 같은 2개씩 교대로 배치되는 공기-공기-가스-가스...배치와 같은 두개의 이웃하는 분배 챔버가 동일 매질을 이송하는 구성에서, 두개의 각각의 챔버는 통합된 주입 파이프에 의하여 연결될 수 있다.
바람직하게는, 전체 스토브 쉘 단면적에 걸쳐 연도 가스의 분배를 증진시키기 위하여 체커 벽돌 상에 순환 영역(주로 원통형 공간 또는 헤드룸)이 제공된다. 이와 같은 순환 영역은 따라서 상기한 버너 어셈블리 밑에 위치하게 된다.
열풍 스토브는 샤프트가 없는 열풍 스토브일 수 있고, 즉 체커 벽돌의 주 체적이 실질적으로 스토브 단면의 전체를 차지하고, 고온 열풍 다운파이프는 스토브 쉘 외측에 배치된다. 열풍 스토브는 또한 내측 샤프트 또는 고온 열풍 다운파이프를 갖는 열풍 스토브일 수 있다.
제3 면에 있어서, 본 발명은 또한 상기한 버너 어셈블리를 상부 연소 또는 버너 샤프트 타입의 열풍 스토브인 기존의 임의 타입의 열풍 스토브를 개조, 보수 또는 개량하기 위하여 사용하는 것을 포함한다. 본 발명은 또한 기존의 열풍 스토브를 개조, 보수 또는 개량하는 방법에 관한 것이고, 이는 상기 열풍 스토브로부터 기존의 버너 어셈블리를 제거하고, 상기한 버너 어셈블리를 바람직하게는 플랜지 어셈블리에 의하여 상기 열풍 스토브에 장착하는 단계를 포함한다.
본 발명의 추가적인 세부사항 및 장점은 첨부된 도면과 함께 수개의 비제한적 구체예의 상세 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 용광로의 재생기(열풍 스토브) 작동을 위하여 공기를 가열하기 위한 장치의 바람직한 구체예의 상부 부분의 단면을 보여준다.
버너(10)는 원형의 단면인 버너 쉘(11)을 갖고, 열풍 스토브(1)의 상부에 플랜지 어셈블리(11)에 의하여 축방향으로 장착되고, 열풍 스토브(1)는 열의 저장 및 교환을 위한 재생산성 체커 벽돌의 주 체적과 체커 벽돌이 없는 순환 영역 또는 헤드룸(30)을 포함한다.
버너(또는 연소 챔버)(10)는 돔(140)에 의하여 상부가 폐쇄되고, 연소 매질 공기(12) 및 가스(13)를 위한 분리된 주입용 배열을 갖는다. 주입용 배열은 공기 및 가스 주입 파이프(125, 135)를 포함하고, 공기 및 가스 연결 파이프(123, 124, 133, 134)는 주입 파이프를 수직의 공기 및 가스 분배 챔버(121, 122, 131, 132)에 각각 연결한다. 공기 및 가스는 버너(10)에 복수의 교번적으로 위치하는 수직의 공기 노즐(120) 및 가스 노즐(130) 어레이를 통하여 공급된다. 수직의 노즐 어레이 수는 두개 이상(도 1 및 도 2에는 4개의 어레이가 도시됨)일 수 있고, 주로 버너의 크기(직경)에 따라 결정된다. 하나의 어레이 내의 노즐 수는 일반적으로 2 내지 10의 범위 또는 그 이상(도 1에는 각 어레이당 5개 노즐이 도시됨)이다.
도 2에서 확인되는 바와 같이, 수직의 공기 및 가스 분배 챔버(121, 122, 131, 132)는 많은 수의 적층된 노즐을 갖는 어레이(및 이에 따라 현저한 높이를 갖는 버너)를 충진하는 것을 가능하게 하고, 또한 더 중요하게는 이들은 버너 쉘(11)의 지지 벽 구조를 위한 충분한 공간을 형성한다. 버너 쉘 내에서 분배 챔버 사이에는 버너 쉘 구조를 약화시킬 수 있는 어떠한 유체상의 수평 연결이 없고, 각 수직 분배 챔버는 두개의 인접한 분배 챔버가 동일한 연소 매질을 이송한다고 하여도 인접하는 분배 챔버와 분리된다. 실제로, 기존의 해결방법은 연소 매질의 고리형 분배에 기초하고, 이는 버너 쉘로서 조립되는 엄청난 수의 서로 다른 형태의 벽돌을 요구할 뿐만 아니라, 또한 좋지 않은 전체적인 건설 안정성을 초래한다.
대안으로, 공기 및 가스 분배 챔버(121, 122, 131, 132)는 또한 버너의 수직축에 대하여 경사질 수 있고, 이에 의하여 각 분배 챔버는 헬릭스(helix)의 영역을 형성한다. 도 2에 도시된 단면은 또한 교번적인 가스-공기 챔버를 갖는 그와 같은 경사진 분배 챔버 구조를 관통하는 영역일 수 있다. 도 1에서, 경사진 구조는 일반적으로(그러나, 필연적이지는 않음) 분배 챔버의 경사각과 동일한 경사각으로 적층된 노즐(120, 130)을 가질 수 있다.
노즐(120, 130)은 버너(10)로 연소 매질의 실질적으로 접선 방향의 주입이 이루어지도록 배치된다. 이와 같은 버너 내의 접선 방향으로의 주입은 버너 쉘(11) 내의 하나의 각도로 전체 노즐을 배향함에 의하여(도 2에 도시된 바와 같이) 또는 적절한 디자인을 갖는 노질의 배출부 부분을 제공함에 의하여 영향을 받을 수 있다. 원주 상의 교번적인 공기 및 가스 노즐 어레이의 분배 및 버너 높이에 걸친 각 어레이 내의 노즐(120, 130)의 수는 공장의 크기에 따라 조절될 수 있다. 보다 중요하게는, 버너 내의 접선 방향의 교번적인 가스 및 공기 주입이 연소 매질의 교번적 층들의 선회 유동을 형성하고, 이는 버너의 연소 챔버 내에서의 혼합 및 연소를 위하여 유리하다.
따라서, 본 발명의 버너 구조 및 노즐 배치는 축 방향 및 접선 방향 모두에서 연소 챔버 내에서 고속 선회 유동이 생성되도록 디자인된다.
특히 바람직한 구체예에서, 이와 같은 버너(10)는 원뿔형(실제로는 원뿔대형) 2차 버너(20)와 조합되고, 2차 버너는 체커 벽돌(40) 위로 생성된 연도 가스를 위한 분배 장치일 뿐만 아니라, 버너(10)로의 연장된 연소 챔버로서 역할을 한다. 실제로, 2차 연소 챔버의 원뿔대형 형태 때문에, 버너(10) 내에서 생성되는 선회 유동은 콘형 쉘(21)을 따라 하방으로 유동함에 따라 폭이 넓어지고, 이에 따라 버너(10) 방향으로의 축방향 내측(부분적) 역류를 생성하게 된다. 원뿔형 2차 연소 챔버(20)로부터 버너(10)로의 연도 가스의 강한 역류는 연소 매질의 추가적인 혼합의 효과가 있을 뿐만 아니라, 도입되는 연소 매질을 가열하여, 이들의 점화 가능성을 증가시키게 된다.
연소 매질이 일반적으로 버너(10)를 떠나기 전에 모두 연소되지만, 2차 연소 챔버(20) 내에서의 선회 유동은 필요한 경우, 특히 연소 단계의 스타트-업 동안 완전 연소를 달성할 수 있도록 한다.
1 열풍 스토브
2 스토브 쉘
10 버너 또는 연소 챔버 또는 주 연소 챔버
11 버너 쉘
111 플랜지 어셈블리
12 공기
120 공기 노즐
121 , 122 공기 분배 챔버
123, 124 공기 연결 파이프
125 공기 주입 파이프
13 가스
130 가스 노즐
131 , 132 가스 분배 챔버
133, 134 가스 연결 파이프
135 가스 주입 파이프
140 돔
20 원뿔형 2차 버너 또는 2차 연소 챔버
21 콘형 쉘
30 순환 영역 또는 헤드룸
40 체커 벽돌
SF 선회 유동
BF 역류

Claims (14)

  1. 원형의 단면을 갖고 버너 쉘에 의하여 둘러싸인 버너;
    버너에 공기를 버너의 원형 단면에 대한 접선 방향으로 주입하고, 하나 이상의 공기 분배 챔버에 연결되는 복수의 공기 노즐;
    버너에 가스를 버너의 원형 단면에 대한 접선 방향으로 주입하고, 하나 이상의 가스 분배 챔버에 연결되는 복수의 가스 노즐;을 포함하고,
    상기 공기 노즐은 공기 노즐의 하나 이상의 버너의 수직 축에 대하여 경사진 또는 수직 적층된 어레이에 배치되고, 각 경사 또는 수직 적층된 어레이는 하나의 버너의 수직 축에 대하여 경사진 또는 수직의 공기 분배 챔버에 연결되고;
    상기 가스 노즐은 가스 노즐의 하나 이상의 버너의 수직 축에 대하여 경사진 또는 수직 적층된 어레이에 배치되고, 각 경사 또는 수직 적층된 어레이는 하나의 버너의 수직 축에 대하여 경사진 또는 수직의 가스 분배 챔버에 연결되고; 및
    상기 경사진 또는 수직의 공기 분배 챔버 및 경사진 또는 수직의 가스 분배 챔버는 버너 쉘의 원주를 따라 분포하는 것을 특징으로 하는 상부 연소 열풍 스토브를 위한 버너 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 버너의 수직 축에 대하여 경사진 또는 수직의 공기 및 가스 분배 챔버는 버너 쉘 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 버너 어셈블리.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적층된 어레이 당 노즐의 수는 2 내지 20 사이인 것을 특징으로 하는 버너 어셈블리.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 버너의 수직 축에 대하여 경사진 적층된 어레이는 버너의 수직축에 대하여 60 °까지의 각도로 경사진 것을 특징으로 하는 버너 어셈블리.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 콘형 쉘에 의하여 둘러싸이고, 상기 버너 하부에 배치되는 원뿔대형(frustoconical)의 2차 연소 챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 버너 어셈블리.
  6. 제5항에 있어서, 상기 버너는 플랜지 어셈블리 수단에 의하여 원뿔대형 2차 연소 챔버의 콘형 쉘에 탈착가능하게 부착되는 것을 특징으로 하는 버너 어셈블리.
  7. 제5항에 있어서, 원뿔대형 2차 연소 챔버의 개구각(aperture angle)은 50 ° 내지 70 ° 사이인 것을 특징으로 하는 버너 어셈블리.
  8. 제5항에 있어서, 원뿔대형 부분의 높이는 주 연소 챔버 높이의 0.3 내지 5 배로 선택되는 것을 특징으로 하는 버너 어셈블리.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 두개 이상의 공기 분배 챔버 및 두개 이상의 가스 분배 챔버를 포함하고, 버너 쉘 외부에 배치되고, 공기 및 가스 분배 챔버를 공기 및 가스 공급부 각각에 유체가 유동하도록 연결하는 매니폴드형 공기 주입 파이프 및 가스 주입 파이프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 버너 어셈블리.
  10. 스토브 쉘; 상기 스토브 쉘 내에 배치되는 일 체적의 체커 벽돌; 및 제1항 또는 제2항에 따른 버너 어셈블리를 포함하되, 상기 버너는 스토브 쉘의 상부에 축방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 상부 연소 열풍 스토브.
  11. 제10항에 있어서, 상기 체적의 체커 벽돌 상부에 순환 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상부 연소 열풍 스토브.
  12. 삭제
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기존 열풍 스토브의 개조(refurbish), 보수(renovate) 또는 개량(upgrade)에 사용되는 것을 특징으로 하는 버너 어셈블리.
  14. 기존 버너 어셈블리로 기존 열풍 스토브를 개조, 보수 또는 개량하는 방법이되, 상기 열풍 스토브로부터 기존의 버너 어셈블리를 제거하는 단계, 및 제1항 또는 제2항에 따른 버너 어셈블리를 상기 열풍 스토브에 장착하는 단계를 포함하는 방법.
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