KR19980040512U - Air two-stage combustion gas burner with primary communication - Google Patents

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Abstract

본 고안은 1차 공기와 연료가 분출되는 드로트관에 내열성 1차연소통을 연설함으로써, 1차연소역을 확장하여 1차연소역내의 연소가스 체재시간을 연장하여 질소산화물의 발생량을 극저감할 수 있도록 한 1차연소통이 장착된 2단연소형 가스버너에 관한 것으로, 연소용 공기를 1차공기와 2차공기로 나누어 분할분사하는 공기 2단연소형 가스버너에 있어서, 버너 중앙의 연료공급관 외주부에 설치되는 드로트관의 단부에 혹은 연료공급관 외주부에 1,2차 공기 격벽과 연결하여 1차연소통을 장착함으로써 1차연소역 및 2차연소역을 갖도록 하여서 된 것이다.The present invention is to extend the primary combustion zone to extend the combustion gas in the primary combustion zone by addressing the heat-resistant primary communication to the draft pipe from which the primary air and fuel are ejected, so that the generation amount of nitrogen oxides can be greatly reduced. A two-stage combustion gas burner equipped with a primary combustion communication system. An air two-stage combustion gas burner that splits and sprays combustion air into primary air and secondary air, and is provided in the outer periphery of the fuel supply pipe at the center of the burner. It is designed to have a primary combustion station and a secondary combustion station by attaching primary combustion communication to the end of the fuel pipe or to the outer periphery of the fuel supply pipe with primary and secondary air bulkheads.

Description

1차연소통이 장착된 공기 2단연소형 가스버너Air two-stage combustion gas burner with primary communication

본 고안은 1차연소통이 장착된 공기 2단연소형 가스 버너에 관한 것으로, 특히 1차 공기와 연료가 분출되는 드로트관에 내열성 1차연소통을 연결 설치함으로써 1차연소역을 확장하여 1차연소역내의 연소가스 체재시간을 연장하여 질소산화물의 발생량을 극저감할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to an air two-stage combustion gas burner equipped with a primary combustion communication, and in particular, by installing a heat-resistant primary communication connection to a draft pipe through which primary air and fuel are ejected, the primary combustion region is expanded to burn the combustion in the primary combustion region. The gas stay time is extended to reduce the amount of nitrogen oxide generated extremely.

일반적으로 가열로나 보일러등의 직접 가열시 연소설비에서는 연소시 질소산화물 발생량의 저감을 위하여 저질소산화물 버너가 폭넓게 사용되고 있으며, 공기 2단연소형 버너가 주류를 이루고 있다.In general, low-nitrogen oxide burners are widely used in combustion equipment for direct heating such as furnaces or boilers to reduce the amount of nitrogen oxides generated during combustion, and air two stage combustion burners are the mainstream.

공기 2단연소형 버너는 연소에 필요한 공기를 버너 내부에서 2단으로 나누어 공급하는 것으로써 접변의 위치 조절에 의해 1,2차 공기의 비율을 조절한다.Air two-stage combustion burner supplies the air required for combustion in two stages within the burner, and adjusts the ratio of primary and secondary air by adjusting the position of the fold.

따라서 1단에는 필요 공기량의 20 내지 70%를 공급하여 산소 부족에 의한 질소 산화물 생성억제와 연소온도 저하에 의한 질소산화물 생성억제의 두가지 효과를 도모하고, 나머지 공기를 2단에서 분사하여 미연분을 완전히 연소시키는 방법이다.Therefore, the first stage is supplied with 20 to 70% of the amount of air required to achieve two effects: inhibition of nitrogen oxide generation due to lack of oxygen and inhibition of nitrogen oxide generation due to lower combustion temperature. It is a way to burn completely.

예로서, 대한민국 실용신안 등록 제66685호에는 2단연소형 가스버너의 특성과 일반적인 종래의 공기 2단연소형 가스버너의 구조 및 특성이 자세히 수록되어 있다.As an example, Korean Utility Model Registration No. 66685 describes the characteristics of a two-stage combustion gas burner and the structure and characteristics of a conventional conventional two-stage combustion gas burner.

도 1은 종래 기술에 의한 공기 2단연소형 가스버너의 단면 구성도이다.1 is a cross-sectional configuration diagram of a conventional two-stage combustion gas burner.

상기 도 1을 참조하면 접변(15)에 의해 1차 공기통로(11)와 2차 공기통로(12)로 분할되는 공기공급구(10)를 가지고, 상기 1차 공기통로(11)로 부터 공급되는 공기가 분사되는 버너의 중앙에 연료공급관(16)이 설치된다.Referring to FIG. 1, the air supply port 10 is divided into a primary air passage 11 and a secondary air passage 12 by a side surface 15, and is supplied from the primary air passage 11. The fuel supply pipe 16 is installed in the center of the burner to which the air is injected.

1차공기는 연료공급관(16)과 드로트관(18) 사이의 환상공간으로 분사된다. 2차공기통로(12)로 유입된 공기는 2차공기노즐(14)을 통하여 분사되는 구조이다. 1차공기와 연료는 드로트(13)내에서 혼합되어 1차연소가 일어나고 공기부족에 의해 불완전 연소된 연료는 2차공기노즐(14)에서 분사되는 2차 공기에 의해 완전한 연소를 이루게 되는 것이다.The primary air is injected into the annular space between the fuel supply pipe 16 and the draw pipe 18. The air introduced into the secondary air passage 12 is sprayed through the secondary air nozzle 14. The primary air and the fuel are mixed in the draw 13 to generate primary combustion, and the fuel incompletely burned due to the lack of air is completely burned by the secondary air injected from the secondary air nozzle 14.

질소산화물 생성량의 예측을 위하여 질소산화물의 생성속도식을 이용하여 수행한 이론적인 컴퓨터 시뮬레이션의 결과에 의하면 공기 2단연소형 버너의 연소시에는 1차연소역에서의 채재시간 변화에 따라 최종적인 질소산화물의 배출량이 변화되는 것으로 나타난 바 있으며, 1차연소역에서의 체재시간을 길게 유지하는 것이 질소산화물 발생저감에 효과적인 것으로 판명된 바 있다.The results of theoretical computer simulations using nitrogen oxide production rate equations to predict the production of nitrogen oxides showed that the final nitrogen oxides were changed according to the change of filling time in the primary combustion zone during the combustion of air two stage burners. Emissions have been shown to change, and longer stays in the primary combustion zone have been shown to be effective in reducing NOx emissions.

이는 1차연소역에서의 체재시간이 길수록 2차공기와의 연소반응이 지연되어 완만한 연소가 진행되기 때문인 것으로 판단된다. 따라서 1차연소역의 확대가 질소산화물 저감에 유용할 것이라는 것을 알 수 있다.This is because the longer the residence time in the primary combustion zone, the slower the combustion reaction with the secondary air is. Therefore, it can be seen that the expansion of the primary combustion zone will be useful for the reduction of nitrogen oxides.

그러나 종래의 공기 2단연소형 버너의 경우는 도 2에 연료와 공기 혼합 상황을 도시한 바와 같이 버너의 구조가 결정되면 1차연소역(21)과 2차연소역(22)이 버너구조에 따라 미리 결정되므로 1차연소역(21)의 크기(혹은 1차 연소시간)를 확장할 수 없는 단점을 가지고 있는 것이며, 따라서 도1과 같은 종래의 공기 2단분사형 버너는 1단연소형 버너 대비 40%이상의 질소산화물 저감은 곤란한 문제를 가지고 있다.However, in the case of the conventional air two-stage burner, as shown in FIG. 2, when the structure of the burner is determined, the primary combustion station 21 and the secondary combustion station 22 are determined in advance according to the burner structure. Therefore, the primary combustion zone 21 has a disadvantage in that it cannot extend the size (or primary combustion time). Therefore, the conventional air two-stage injection burner as shown in FIG. 1 is 40% or more nitrogen oxide compared to the one-stage combustion burner. Reduction has a difficult problem.

본 고안은 상기와같은 제반 문제점을 감안하여 이를 해소하고자 발명한 것으로, 질소산화물의 발생량을 극저감할 수 있는 1차연소통이 장착된 공기 2단연소형 가스버너를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.The present invention has been invented to solve the above problems in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an air two-stage combustion gas burner equipped with a primary combustion communication that can greatly reduce the amount of nitrogen oxides generated.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징은 연소용 공기를 1차 공기와 2차공기로 나누어 분할분사하는 공기 2단연소형 가스버너에 있어서, 버너 중앙의 연료공급관 외주부에 1,2차 공기 격벽과 연결하여 1차연소통을 장착함으로써 1차연소역 및 2차연소역을 갖도록 하여서 된 것이다.In order to achieve the above object, a feature of the present invention is an air two-stage combustion type gas burner that splits and splits combustion air into primary air and secondary air, and the primary and secondary air bulkheads at the outer periphery of the fuel supply pipe at the center of the burner. It is designed to have a primary combustion station and a secondary combustion station by installing primary combustion communication in connection with

도 1은 종래의 공기 2단연소형 가스버너 단면 구성도,1 is a cross-sectional configuration of a conventional air two-stage combustion gas burner,

도 2는 종래의 공기 2단연소형 버너의 공기/연료의 혼합 상황을 나타낸 상태도,Figure 2 is a state diagram showing the air / fuel mixing situation of the conventional air two-stage burner,

도 3은 본 고안에 의한 공기 2단연소형 가스버너의 단면도,3 is a cross-sectional view of the air two-stage combustion gas burner according to the present invention,

도 4는 본 고안의 공기 2단연소형 버너의 공기/연료의 혼합상황을 나타낸 상태도,4 is a state diagram showing a mixed state of air / fuel of the air two-stage combustion burner of the present invention,

도 5는 본 고안의 공기 2단연소형 가스버너의 1차연소통 길이 변화에 따른 질소산화물 생성경향을 나타낸 그래프.5 is a graph showing the tendency of nitrogen oxide production according to the change in the primary combustion length of the two-stage combustion gas burner of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10 : 공기 공급구11 : 1차 공기통로10: air supply port 11: primary air passage

12 : 2차 공기통로13 : 드로트12: secondary air passage 13: drip

14 : 2차 공기 노즐16 : 연료공급관14: secondary air nozzle 16: fuel supply pipe

18 : 드로트관19 : 1,2차공기격벽18: draft pipe 19: 1st and 2nd air bulkhead

20 : 1차연소통21 : 1차연소역20: 1st communication 21: 1st combustion station

22 : 2차연소역22: secondary combustion station

본 고안의 도 3은 본 고안에 의한 공기 2단연소형 버너의 단면도이고, 도 4는 본 고안 버너의 공기/연료 혼합상황을 나타낸 상태도이며, 도 5는 분 고안 버너의 1차연소통 길이변화에 따라 질소산화물 생성경향을 나타내는 그래프이다.Figure 3 of the present invention is a cross-sectional view of the air two-stage combustion burner according to the present invention, Figure 4 is a state diagram showing the air / fuel mixing situation of the burner of the present invention, Figure 5 is the first combustion communication length change of the minute design burner A graph showing the trend of nitrogen oxide formation.

본 고안의 공기 2단연소형 가스버너는 종래버너의 드로트관(18)에 연하여 내열성 1차연소통(20)이 장착된다. 1차연소통(20)은 드로트관(18)을 대신하여 1,2차 공기격벽(19)에 연결하는 것도 가능하다. 이와같이 독립된 1차 연소통(20)을 장착하면 버너 토출구에서의 2차공기와 미연연료와의 직접접촉을 차단함에 의해 2차연소 속도의 지연이 가능하므로 종래 버너대비 1차 연소시간이 연장되어 질소 산화물의 발생저감이 가능한 것이다.(도4의 공기/연료 혼합 상황 상태도 참조).The air two-stage combustion type gas burner of the present invention is attached to the draw pipe 18 of the conventional burner and is equipped with a heat resistant primary combustion communication 20. The primary combustion communication 20 may be connected to the primary and secondary air partitions 19 instead of the drop pipe 18. When the independent primary combustion cylinder 20 is installed as described above, the secondary combustion speed can be delayed by blocking direct contact between secondary air and unburned fuel at the burner discharge port. Can be reduced (see also the air / fuel mixture situation in FIG. 4).

도 5는 본 고안의 공기 2단연소형 버너의 1차연소통 길이 변화에 따른 질소 산화물의 생성경향을 나타낸 것으로써, 제철소에서 발생되는 발열량 4,400Kcal/Nm3인 코크스로 가스를 이용하여 연소용량 20만 Kcal/hr의 버너에 대하여 실험한 결과이다.Figure 5 shows the tendency of nitrogen oxides according to the change in the primary combustion length of the air two-stage burner of the present invention, the combustion capacity 200,000 by using a coke oven gas of 4,400 Kcal / Nm 3 calorific value generated in steel mills This is the result of experiment on burner of Kcal / hr.

이때 실험노의 노온은 1,200℃로 유지하였다. 도 5에서 0.4m길이의 1차연소통을 설치한 버너는 1차연소통이 없는 종래의 공기 2단연소형 버너 대비 약 20%정도 추가적인 질소산화물의 저감이 가능함을 알 수 있으며, 1차 연소통의 길이가 길어질수록 질소산화물의 저감이 가능함을 알 수 있고, 1차 연소통의 길이가 길어질수록 질소산화물 저감율이 증대됨을 보인다.The furnace temperature of the experiment furnace was maintained at 1,200 ℃. In FIG. 5, the burner installed with a 0.4 m length primary combustion cylinder can reduce additional nitrogen oxide by about 20% compared to a conventional air two-stage burner without the primary combustion cylinder, and has a length of the primary combustion cylinder. It can be seen that the longer the length of the nitrogen oxide can be reduced, the longer the length of the primary combustion cylinder, the higher the nitrogen oxide reduction rate increases.

이와같은 질소산화물 저감현상은 앞에서 이론적으로 설명한 질소산화물 생성과 1차연소의 체재시간과의 관계를 검증해주는 결과라 할 수 있다.This reduction of nitrogen oxides is the result of verifying the relationship between the nitrogen oxide production theoretically described above and the residence time of the primary combustion.

본 고안의 1차연소통(20)은 여러가지 설치방법과 형태를 가질 수 있으며, 도 3의 1차연소통(20)은 단지 예로 들기 위한 기본형태를 나타낸 것이므로, 본 고안은 다른 형태의 1차연소통 및 설치방법을 근본적으로 포함한다.Primary communication communication 20 of the present invention may have a variety of installation methods and forms, since the primary communication communication 20 of Figure 3 shows only the basic form as an example, the present invention is a primary communication and other forms of It basically includes the installation method.

1차연소통(20)의 재질은 내열성이 확보되는 내열강, 내열섬유소결체, 실리카나 알루미나등의 세라믹 등 제한이 없으며, 버너가 사용되는 연소로의 온도조건에 따라 적절한 재질을 사용하면 된다.The material of the primary combustion tube 20 is not limited to heat-resistant steel, heat-resistant fiber sintered body, ceramics such as silica or alumina, etc., which ensure heat resistance, and an appropriate material may be used according to the temperature conditions of the combustion furnace in which the burner is used.

1차연소통(20)의 형태가 있어서도 축소관, 확대관, 수평관등이 사용될 수 있으며, 일부 미연연료의 조기 연소를 위한 다공관등을 포함한다.Even in the form of primary combustion communication 20, a reduction tube, expansion tube, horizontal tube, etc. can be used, and includes a porous tube for early combustion of some unburned fuel.

이상과 같은 본 고안의 가스버너는 독립된 1차연소통을 드로트관 단부등에 설치함으로써 공기 2단연소형 가스버너의 질소 산화물 발생량을 극소화할 수 있는 효과가 있다.The gas burner of the present invention as described above has the effect of minimizing the amount of nitrogen oxides generated in the air two-stage combustion gas burner by providing independent primary combustion communication at the end of the draw pipe.

Claims (1)

연소용 공기를 1차공기와 2차공기로 나누어 분할분사하는 공기 2단연소형 가스버너에 있어서,In the air two-stage combustion type gas burner that splits and sprays combustion air into primary air and secondary air, 버너 중앙의 연료공급관(16) 외주부에 설치되는 드로트관(18)의 단부에 혹은 연료공급관(16) 외주부에 1,2차 공기 격벽(19)과 연결하여 1차연소통(20)을 장착함으로써 1차연소역(21) 및 2차연소역(22)을 갖도록 하여서 됨을 특징으로 하는 1차연소통이 장착된 공기 2단연소형 가스버너.By connecting the first and second air bulkheads 19 to the end of the draw pipe 18 installed at the outer periphery of the fuel supply pipe 16 at the center of the burner or to the outer periphery of the fuel supply pipe 16, An air two-stage combustion gas burner equipped with a primary combustion communication, characterized in that it has a secondary combustion station (21) and a secondary combustion station (22).
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