KR19980030927U - 화로내 이단연소 보일러 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 고안이 속한 기술분야

본 고안은 화로내 이단연소 보일러에 관한 것이며, 좀더 상세하게는 산업용 보일러에서 화석연료 연소로 인하여 생성된 공해물질인 질소산화물을 연소과정에서부터 줄일 수 있도록 한 보일러에 관한 것이다.

2. 고안이 해결하려고 하는 기술적 과제

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

3. 고안의 해결방법의 요지

공기분사기를, 평면배치에 있어 화로면에 대해 90˚ 미만의 일정한 각도로 기울어지게 하고, 측면배치에 있어 하향으로 기울어지게 배치함.

4. 고안의 중요한 용도

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

Description

화로내 이단연소 보일러

본 고안은 화로내 이단연소 보일러에 관한 것이며, 좀더 상세하게는 산업용 보일러에서 화석연료 연소로 인하여 생성된 공해물질은 질소산화물을 연소과정에서부터 줄일 수 있도록 한 보일러에 관한 것이다.

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

이러한 질소산화물을 연소과정에서부터 미연에 감소시키려는 목적에서 현재까지의 보일러 회로내 질소산화물 감소기법에는, 연료와 과잉산소와의 반응에 의한 열적질소산화물(Thermal NO_X)생성의 원인인 화로내 버너분사구 선단에서의 고온의 연소환경 형성을 억제하기 위해서 연소공기를 분할공급하는 공기역학적인 방법을 사용한 질소산화물저감형 버너의 채용과, 상기 질소산화물저감형 버너에의 분할된 1차 연소공기 공급으로해서 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 감소기법의 활용된 보일러 화로에서는 제3도에 나타낸 바와 같이, 연료과잉과 공기부족상태를 이루면서 질소산화물의 생성이 억제되는 화로의 버너부에 형성된 주연소영역(6)과, 상기 생성된 질소생성물을 환원시키는 화로의 버너부의 상부에서 공기분사구까지의 질소산화물 환원영역(5)과, 충분한 공기를 분사하여 미연분을 완전연소시키는 상기 공기분사구에서 화로출구까지의 미연분 완전연소영역(4)을 형성하고 있다.

종래에서는 이러한 질소산화물 감소기법을 이용함은 물론, 좀더 미연분의 발생을 줄이고 배기가스의 체류시간을 늘려 완전연소를 이루기위해 상기 주연소영역에서의 버너의 재비치나, 화염의 재순환을 유도하는 버너실벽 구조형성 등의 방식들이 행하여졌으나, 주연소영역(6)에서의 배기가스 체류시간이 비교적 짧기 때문에 상기와 같은 방식으로 질소산화물을 저감시키기에는 부족하였으며 상기 질소산화물 환원영역에서의 공기분사구의 배치로서는 질소산화물의 환원처리 능력에는 한게가 있었던 문제점이 있었다.

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

이와 같은 목적을 상기 공기분사구를 평면배치에 있어 화로면에 대해 90˚ 미만의 일정한 각도로 그리고 측면배치에 있어서도 하향으로 기울어지게 배치한 본 고안의 구성에 의하여 달성될 수 있는 바, 첨부도면을 참조로하여 이하에 상세히 설명한다.

제1도는 본 고안의 보일러 화로 단면도로서,

(가)는 공기분산구의 배치에 관한 화로의 평면도이며,

(나)는 화로의 측면도.

제2도는 종래의 보일러 회로 단면도로서,

(가)는 공기분사구의 배치에 관한 화로의 평면도이며,

(나)는 화로의 측면도.

제3도는 본 고안의 화로에 적용되는 이단연소기법.

제4도는 본 고안과 종래에 질소산화물 및 분진의 배출비교도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 보일러 화로2 : 질소산화물저감형 버너

3 : 공기분사구4 : 미연분 완전연소영역

5 : 질소산화물 환원영역6 : 주버너 연소영역

제1도는 본 고안의 보일러 화로 단면도로서, (가)도는 공기분사구의 배치에 관한 화로의 평면도이며, (나)도는 그 측면도를 나타낸 것이고, 제2도는 종래의 보일러 화로 단면도로서, (가)도는 종래의 공기분사구에 배치에 관한 화로의 평면도이며, (나)도는 그 측면도를 나타낸 것이다.

제1도에 나타낸 바와 같이, 질소산화물 저감형버너(2), 공기분사구(3)으로 구성된 질소저감형 보일러 회로(1)에 있어서, 본 고안이 종래 구성과 다른 점은 제1도(가)에 나타낸 바와같이, 상기 공기분사구(3)을 화로면에 대하여 90˚ 미만의 일정한 각도로 기울기를 갖도록 배치하고, 이와 아울러 제1도 (나)도에 나타낸 바와같이 경사지게 배치한 구성이다.

이하, 본 고안의 작용에 관하여 상세히 설명한다.

본 고안에서는 상기 공기분사구(3)를 평면배치에 있어 화로면에 대해 90˚ 미만의 일정한 각도로 그리고 측면배치에 있어서도 하향으로 기울어지게 배치함으로서 각각의 공기분사구(3)에서 분출되는 연소공기가 분출방향 아래쪽으로 선회류를 형성하게 된다.

이러한 본 고안의 공기분사구 배치로 제3도에서 볼 수 있는 바와 같이 질소산화물 저감형 버너(2)와 공기분사구(3) 사이에 형성되는 질소산화물 환원영역(5)의 보다 넓은 영역에 연소공기 선회류를 형성함으로써 연소가스의 충분한 혼합을 이루고 연소가스 체류시간이 보다 증가하여 주 연소영역(4)에서 발생한 질소산화물의 환원을 향상시킨다. 또한, 공기분사구(3)와 화로출구부에서 형성되는 미연분 완전연소영역(4)에서의 연소가스 체류시간이 증가하고 연소공기와 연소가스의 혼합도가 향상됨으로써 미연분의 완전연소가 촉진되고 미연분 배출에 따른 환경규제 및 효율감소를 방지할 수 있다.

제4도는 본 고안의 질소산화물 및 분진배출 특성을 종래의 화로의 경우와 실험하여 수치로서 비교한 결과를 그래프화한 것이다. 결과에 따르면 본 고안의 화로내 이단연소기법을 적용할 경우, 질소산화물의 발생량이 200ppm대로 억제되는 것으로 나타났으며 동시에 미연분인 분진이 저감되는 것으로 나타났다.

본 고안은, 공기 분사구의 분출 방향 변경만으로 질소산화물 저감에 탁월한 효과가 있는 바, 시설의 설치가 용이하여 설치비가 저렴하며, 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)를, 평면배치에 있어 화로면에 대해 90˚미만의 일정한 각도로 기울어지게 하고, 측면배치에 있어 하향으로 기울어지게 배치한 것을 특징으로 하는 화로내 이단연소 보일러.