KR19980030929U - 질소산화물 저감형 보일러 화로 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 고안이 속한 기술분야

본 고안은 질소산화물 저감형 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 배치를 변경하여 질소산화물의 환원처리 능력을 향상시키려 함

3. 고안의 해결방법의 요지

화로내에 설치된 공기분사구를 화로면에 대하여 일정한 각도의 기울기를 갖도록 배치하여 화로면에서 선회류가 형성되도록 함

4. 고안의 중요한 용도

질소산화물, 분진 등 보일러 화로에서의 연소과정을 통해 발생하는 대기 오염물질을 줄이는데 탁월한 효과가 있다.

Description

질소산화물 저감형 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 현재 사용되는 보일러의 화로내 질소산화물 감소기법은 질소산화물 저감형 버너의 사용과, 화로내 이단연소 기법과, 연소가스 재순환 방식등이 있다.

질소산화물 저감형 버너는 고온의 연소분위기에서 광잉산소와 반응하여 생성되는 열적질소산화물의 발생을 억제하기 위해서 연소공기를 분할공급하는 공기역학적인 방법을 사용한다. 이 방법은 버너 앞부분에서 상대적으로 저온의 연소분위기를 형성하여 질소산화물의 생성을 억제하도록 1차연소공기를 공급하여 연료과잉과 공기부족 상태를 유지하고, 이때 생성된 불완전 연소물을 완전연소시키기 위해서 2차 연소공기를 공급한다.

화로내 이단연소기법은 제3도에서 보듯이 연소공기를 버너부와 공기분사구(2)로 분할하여 공급한다. 화로의 버너부에서는 연료과잉과부 공기부족 상태를 유지하여 질소산화물 생성을 억제하는 주 연소영역을 형성하고, 화로의 버너부에서 공기분사구까지는 생성된 질소생성물을 환원시키는 환원영역이 형성된다. 그리고 공기분사구(2)에서 화로출구까지는 충분한 공기를 분사하여 미연분을 완전연소를 시키는 미연분 완전연소 영역을 형성한다.

마지막으로 배기가스 재순환법은 연소된 배기가스의 일부룰 연소용 공기와 혼합하여 버너로 유입시켜 연소하는 방법이다. 그러나 이 방법은 배기가스를 재순환시키기 위한 추가설비가 필요하게 됨으로써 원가상승이 크게 된다는 문제점이 있다.

일반적으로 엄격해지는 환경규제에 대응하기 위해서 보일러 화로내에 위의 방법들을 결합하여 질소산화물을 저감시키고 있다. 즉 제2도에서 보듯이 질소산화물 저감형버너가 화로내 이단연소기법을 복합적으로 채택하고 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 구조형성 등의 방식들이 행하여졌으나, 주연소영역에서의 배기가스 체류시간이 비교적 짧기 때문에 상기와 같은 방식으로 질소산화물을 저감시키기에는 부족하였으며 상기와 같은 질소산화물 환원영역에서의 공기분사구(2)의 배치로서는 질소산화물의 환원처리 능력에는 한계가 있었던 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 보일러가 갖는 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 질소산화물 환원영역에서의 질소산화물의 환원을 활성화시키기 위해 연소공기의 체류시간을 증기시키고, 연소공기와 불완전연소물과의 균일한 혼합/연소를 통해 미연분의 완전연소를 가능하게 하는 질소산화물 저감형 보일러 화로의 제공을 그 목적으로 한다.

이와 같은 목적은 화로내에 설치된 공기분사구를 화로면에 대하여 일정한 각도로 기울어지게 배치한 본 고안의 구성에 의하여 달성될 수 있는 바, 첨부도면을 참조로하여 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 이단연소기법을 나타낸 구성도.

제4도는 본 고안과 종래의 질소산화물 및 분진의 배출비교도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 질소산화물저감형 버너2 : 종래의 공기분사구

4 : 본 고안의 공기분사구

제1도는 본 고안에 따른 질소저감형 보일러 화로에서의 다수의 공기분사구(4)의 배치에 관한 바람직한 실시예를 보여주고 있다.

상기 도면에서 보는 바와 같이, 본 고안은 질소산화물 저감형 버너와 화로 출구부에 설치된 공기 분사구(4)로 구성된 화로내 이단연소기법을 사용하는 점에서는 제2도에서의 종래보일러와 같으나, 본 고안의 공기분사구(4)는 화로면에 대하여 일정한 기울기를 갖도록 화로면에 대하여 접선방향으로 경사지게 배치한 구성을 취하고 있다.

이렇게 경사진 공기분사구(4)에서 분출되는 연소공기의 분출방향에 의하여 화로면에서 선회류가 형성되게 된다.

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 환원영역으로 상승하여 유입된다. 이때, 상기 이단연소기법에 의해 분할된 2차 연소공기 및 배기가스 재순환법에 의한 배기가스의 일부가 질소산화물 환원영역의 상부에 위치한 공기분사구(4)로 공급되는데, 상기 다수의 공기 분사구(4)는 화로면에 대하여 접선방향으로 경사지게 배치되어 있으므로 공기분사구(4)와 질소산화물 저감형 버너(1) 사이에 형성되는 질소산화물 환원영역의 끝단에서 연소공기의 선회류를 형성함으로써 연소가스의 체류시간이 증가하여 질소산화물 저감효과를 향상시키게 된다.

또한 공기분사구(4)와 화로출구부에서 형성되는 미연분 완전연소영역에서의 연소가스 체류시간이 증가하고, 연소공기와 연소가스의 혼합도가 향상됨으로써 미연분의 완전연소가 촉진되어 미연분 배출에 따른 환경규제 및 효율감소를 방지할 수 있다.

즉, 공기분사구를 연소공기가 접선분출되도록 구성함으로써 질소산화물 저감에 따른 미연분 증가를 방지할 수 있으므로 질소산화물 저감을 위한 질소산화물 저감형 버너(1)의 연소조정을 질소산화물이 줄어들 수 있도록 할 수 있게 된다.

제4도는 본 고안의 질소산화물 및 분진배출 특성을 기존의 화로내 이단연소 기법과 비교하여 나타낸 것이다. 상기 도면에서와 같이 본 고안의 공기분사구의 구성을 통한 화로내 이단연소 기법을 적용할 경우에 있어서 질소산화물을 미연분인 분진의 저감과 동시에 200ppm대로 만족시킬 수 있었다.

따라서 날로 강화되는 질소산화물 규제를 기존의 공기분사구 분출방향 변경만으로 만족시킬 수 있으므로 경제적으로 큰 이익을 볼 수 있으며, 추가 설비를 하지 않음으로 인하여 유지/보수 또한 용이하게 된다.

Claims (1)

1. 질소산화물저감형 버너(1)와 공기분사기(4)로 구성된 보일러 화로에 있어서,

   상기 공기분사기(4)는 화로면에 대하여 일정한 기울기를 갖도록 화로면에 대하여 접선방향으로 경사지게 배치한 구성을 취하는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감형 보일러 화로.