KR19980023164U - 질소산화물저감형 보일러 화로 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 고안이 속한 기술분야

본 고안은 질소산화물저감형 보일러 화로에 관한 것이며, 좀더 상세하게는 산업용 보일러에서 화석연료 연소로 인하여 생성된 공해물질인 질소산화물을 연소과정에서부터 줄일 수 있도록 한 보일러 화로에 관한 것이다.

2. 고안이 해결하려고 하는 기술적 과제

종래의 질소산화물 환원영역에서의 공기분사구의 배치로서는 질소산화물의 환원처리 능력에는 한계가 있는 문제점이 있음.

3. 고안의 해결방법의 요지

화로내에 설치된 공기분사구를 서로 엇갈리게 배치하고 공기분사구의 출구를 하방으로 경사지게 설치함.

4. 고안의 중요한 용도

질소산화물, 분진 등의 보일러 화로에서의 연소과정을 통해 발생하는 대기오염물질을 줄이는데 탁월한 효과가 있음.

Description

질소산화물저감형 보일러 화로.

본 고안은 질소산화물저감형 보일러 화로에 관한 것이며, 좀더 상세하게는 산업용 보일러에서 화석연료 연소로 인하여 생성된 공해물질인 질소산화물을 연소과정에서부터 줄일 수 있도록 한 보일러 화로에 관한 것이다.

현재 화석연료를 사용하고 있는 산업용 보일러에서 연소과정중에 형성되는 질소산화물은 광화학 스모그를 일으키는 주원인으로서, 그 배출량에 대한 규제가 엄격해져 가고 있다.

이러한 질소산화물을 연소과정에서부터 미연에 감소시키려는 목적에서 현재까지의 보일러 화로내 질소산화물 감소기법에는, 연료와 과잉산소와의 반응에 의한 열적질소산화물(Thermal NOx)생성의 원인인 화로내 버너분사구 선단에서의 고온의 연소환경 형성을 억제하기 위해서 연소공기를 분할공급하는 공기역학적인 방법을 사용한 질소산화물저감형 버너의 채용과, 상기 질소산화물저감형 버너에의 분할된 1차 연소공기 공급으로 해서 연료과잉과 공기부족상태하에서 형성된 불완전 연소물을 공기분사구(Over Air Port, OAP)를 통해 공급되는 분할된 2차 연소공기로서 완전연소시키기 위한 이단연소기법과, 마지막으로 연소된 배기가스의 일부를 연소용 공기와 혼합하여 버너로 유입시켜 연소하는 배기가스 재순환법이 있다.

상기 질소산화물 감소기법이 활용된 보일러 화로에서는 제3도에 나타낸 바와 같이, 연료과잉과 공기부족상태를 이루면서 질소산화물의 생성이 억제되는 화로의 버너부에 형성된 주연소영역과, 상기 생성된 질소생성물을 환원시키는 화로의 버너부의 상부에서 공기분사구까지의 환원영역과, 충분한 공기를 분사하여 미연분을 완전연소시키는 상기 공기분사구에서 화로출구까지의 미연분 완전연소영역을 형성하고 있다.

종래에서는 이러한 질소산화물 감소기법을 이용함은 물론, 좀더 미연분의 발생을 줄이고 배기가스의 체류시간을 늘려 완전연소를 이루기 위해 상기 주연소영역에서의 버너의 재배치나, 화염의 재순환을 유도하는 버너실벽 구조 형성 등의 방식들이 행하여졌으나, 주연소영역에서의 배기가스 체류시간이 비교적 짧기 때문에 상기와 같은 방식으로 질소산화물을 저감시키기에는 부족하였으며 상기 질소산화물 환원영역에서의 공기분사구의 배치로서는 질소산화물의 환원처리 능력에는 한계가 있었던 문제점이 있었다.

본 고안은 이러한 질소산화물 환원영역에서의 질소산화물의 환원을 활성화시키기 위해 연소공기의 체류시간을 증기시키고, 연소공기와 불완전연소물과의 균일한 혼합/연소를 통해 미연분의 완전연소를 가능하게 하는 질소산화물저감형 보일러 화로의 제공을 그 목적으로 한다.

이와 같은 목적은 화로내에 설치된 공기분사구를 서로 엇갈리게 배치하고 공기분사구의 출구를 하방으로 경사지게 설치한 본 고안의 구성에 의하여 달성될 수 있는 바, 첨부도면을 참조로 하여 이하에 상세히 설명한다.

제1도는 본 고안의 보일러 화로 단면도로서,

(가)는 공기분사구의 배치에 관한 화로의 평면도이며,

(나)는 화로의 측면도.

제2도는 종래의 보일러 화로 단면도로서,

(가)는 공기분사구의 배치에 관한 화로의 평면도이며,

(나)는 화로의 측면도.

제3도는 본 고안의 화로에 적용되는 이단연소기법.

제4도는 본 고안과 종래의 질소산화물 및 분진의 배출비교도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1:보일러 화로2:질소산화물저감형 버너

3:공기분사구4:미연분 완전연소영역

5:질소산화물 환원영역6:주버너 연소영역

제1도 및 제3도는 본 고안에 따른 질소저감형 보일러 화로(1)에서의 다수의 공기분사구(3)에 배치에 관한 바람직한 실시예를 보여주고 있다.

본 고안의 구성은, 제1도에서 나타낸 본 고안과 제2도의 종래 구성과의 비교를 통해 설명하면, 다수의 질소산화물저감형 버너(2)(2')를 벽대항으로 배치한 점과 화로내 이단연소기법을 채택한 점에 있어서 유사하나, 화로내 다수의 공기분사구(3)(3')의 배치를 제1도 (가)에서는 서로 엇갈리도록 배치하였고 제2도 (가)는 서로 맞대응한 배치하였으며, 또한, 상기 공기분사구(3)(3')를 제2도 (나)에서는 수평으로 배치한 것에 비해, 제1도 (나)에서는 각도 α 만큼 경사지도록 배치하였다.

이하, 본 고안의 작용에 관하여 상세히 설명한다.

상기 이단연소기법에 의해 분할된 1차 연소공기가 상기 주연소영역(4)의 질소산화물저감형 버너(2)에 공급되면서 저온 연소환경하에서 발생한 배기가스가 질소산화물 환원영역(5)으로 상승하여 유입된다. 이때, 상기 이단연소기법에 의해 분할된 2차 연소공기 및 배기가스 재순환법에 의한 배기가스의 일부가 질소산화물 환원영역(5)의 상부에 위치한 공기분사구(3)로 공급되는데, 상기 다수의 공기 분사구(3)는 서로 엇갈리고 또한, 하방으로 경사진 배치를 이루고 있으므로 공기 분사구(3)를 통해 토출되는 2차 연소공기 및 일부의 배기가스는 주연소영역(4)으로부터의 배기가스의 상부로의 상승을 방해하면서 배기가스의 불완전 연소물 및 질소산화물과 활발하게 혼합되면서 비교적 균일한 분포를 이루게 된다.

상기와 같이 2차 연소공기 및 일부의 배기가스와 불완전 연소물 및 질소산화물의 균일한 혼합분포 상태하에서 주연소영역(4)으로부터의 불완전 연소물은 완전연소하게 되고 이로써 불완전 연소물의 분진 및 미연분이 감소하게 되며, 질소산화물 또한, 2차 연소공기와 반응으로 하여 활발히 환원하게 된다.

제4도는 본 고안과 종래 보일러 화로에서의 질소산화물 및 분진배출에 관한 비교를 도식화한 것이다. 비교의 결과에 의하면 질소산화물과 분진은 본 고안의 구성을 통해 20% 이상 감소되는 것으로 나타났다.

본 고안은, 질소산화물 환원영역에서의 질소산화물의 환원 처리 능력을 극대화하기 위해 연소공기의 체류시간을 증기시키고, 연소공기와 불완전연소물과의 균일한 혼합/연소를 통해 미연분의 완전연소를 가능하게 하여 질소산화물, 분진 등의 보일러 화로에서의 연소과정을 통해 발생하는 대기오염물질을 줄이는데 탁월한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 질소산화물저감형 버너(2)와 공기분사기(3)로 구성된 보일러 화로에 있어서, 상기 공기분사기(3)의 배치를 평면위치에서 서로 엇갈리게 하고, 측면위치에서 하방으로 경사지도록 구성한 것으로 특징으로 하는 질소산화물저감형 보일러 화로.