KR20000024473A - Combustion Method Using Flow-Dispersion Multi Swirler and Combustor Using The Same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A combustion method and a device are provided to burn without pollution and to improve the efficiency of combustion. CONSTITUTION: A fuel supplied from a fuel supply device(2) and the air supplied from an air supply part(3) and passing through a lower swirler(4) are mixed together and ignited by an ignition device(6), then flames are formed and kept. The flames are not concentrated by passing through upper swirlers(5) according to the procedure of combustion. The upper swirlers are heated and kept in high temperature state. Herein, the incompletely burned elements are burned while colliding to the lower and upper swirlers. Therefore, the amount of smoke and carbon monoxide is reduced.

Description

유동 분산형 다단 스월러를 적용한 연소방법 및 그 방법을 이용한 연소기기{Combustion Method Using Flow-Dispersion Multi Swirler and Combustor Using The Same}Combustion Method Using Flow-Dispersion Multi Swirler and Combustor Using The Same}

본 발명은 가스 및 오일 연소기에서 연소시 발생되는 일산화탄소, 질소산화물 및 매연 등 공해배출물의 저감, 연소효율의 향상 및 화염 형태의 유지와 변환을 쉽게 하기 위하여, 다수 개의 스월러를 적용하여 연소 유동을 분산시켜 연소기를 운용하는 방법과 그 방법을 적용한 연소기기에 대한 것이다.The present invention provides a combustion flow by applying a plurality of swirlers to reduce pollution emissions such as carbon monoxide, nitrogen oxides and soot generated during combustion in gas and oil combustors, to improve combustion efficiency, and to easily maintain and convert flame forms. It relates to a method of operating a combustor by dispersing and a combustor using the method.

가스 또는 오일을 연료로 사용하는 연소기기에서 안정된 연소를 위해서는 연료성분과 산화제인 공기와의 원활한 혼합이 필요하며, 화염이 일정한 위치에서 안정되게 유지되면서 연소되는 것이 필요하다. 기존 연소기기에서는 이를 위하여 연료와 공기가 혼합을 이루어 화염이 형성되기 전에, 스월러(Swirler)를 장착하여 공기를 회전시키는 방식을 택하고 있다.In the combustion apparatus using gas or oil as fuel, a smooth mixing of fuel components and air as an oxidant is required for stable combustion, and the flame needs to be combusted while being kept at a stable position. In the existing combustion equipment, a swirler is installed to rotate the air before fuel and air are mixed to form a flame.

스월러 장착의 목적은 첫째, 연소기기에 공급되는 공기 유동에 회전성분을 주어, 공기유동이 회전하도록 하는 역할을 한다. 이를 통하여 공기와 연료 성분의 혼합을 촉진시킬 수 있다. 둘째, 스월러의 형상에 따라서 공기 유동 형태가 달라지고, 이에 따라서 화염의 형상 또한 변화시킬 수 있다. 긴 형태의 화염이 필요시에는, 회전 유동 성분이 약하고 직진 방향 성분을 많이 생성할 수 있는 스월러의 사용이 필요하고, 짧고 굵은 화염이 필요한 경우는 직진 방향 성분에 비하여 회전 유동 성분을 크게 하는 스월러를 적용시킨다. 지금까지 사용되고 있는 스월러의 문제점은 다음과 같다.The purpose of the swirler is to firstly provide a rotational component to the air flow supplied to the combustor so that the air flow rotates. This may promote the mixing of air and fuel components. Second, the shape of the air flow varies according to the shape of the swirler, and thus the shape of the flame may also be changed. If long flames are required, use of a swirler that is weak in rotational flow components and can produce a large amount of straight direction components is required. Apply Waller. The problems of swirler used so far are as follows.

첫째, 하나의 스월러를 사용하는 경우, 위에 제시된 스월러의 역할을 수행하는데는 문제가 없지만, 연소가 활발히 진행되는 지점에 화염이 집중되어 있기 때문에, 고온에서 발생하기 쉬운 질소산화물 배출 가능성이 크다. 또한 연소가 집중되는 지역에서는 고온에 의한 부피 팽창에 따라, 주변에서 공급되는 공기가 화염 중심부에 도달하지 못하여, 화염의 중앙부분은 연료과다 상태로 연소되고, 화염 주변에서는 공기과다의 상태로 연소가 진행된다. 이에 따라 일산화탄소, 매연 및 질소산화물 등의 공해배출물의 생성 가능성이 커진다.First, in case of using a single swirler, there is no problem in playing the role of the swirler described above, but since the flame is concentrated at the point where combustion is actively progressed, there is a high possibility of nitrogen oxide emission that is likely to occur at high temperatures . Also, in areas where combustion is concentrated, due to the volume expansion caused by high temperature, the air supplied from the surrounding area does not reach the center of the flame, and the central portion of the flame is burned with excess fuel, and the combustion is caused with excessive air around the flame. Proceed. This increases the possibility of generating pollutants such as carbon monoxide, soot and nitrogen oxides.

둘째, 연소기기에 하나의 스월러를 장착하여 사용할 경우, 연료 및 공기량의 변화에 능동적으로 변화하는 것이 불가능하기 때문에, 공급 공기량의 변화 또는 연료량의 변화시 원하지 않는 형태로 연소가 진행될 수 있다. 연료 공급량이 줄어들거나 공급 공기량이 커질 경우, 화염이 날림에 따라 소염되는 현상이 나타나며, 연료 공급량이 커지거나 공기량이 적을 경우, 화염 크기가 줄어들거나 매연 발생이 심해진다.Second, when a single swirler is used in the combustion apparatus, since it is impossible to actively change the fuel and air amount, combustion may proceed undesirably when the supply air amount or the fuel amount is changed. When the fuel supply amount is reduced or the supply air amount is large, the flame is extinguished as the flame is blown. When the fuel supply amount is high or the air amount is low, the flame size is reduced or the smoke is more severe.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 가스 및 오일 연소기에서 연소시 발생되는 일산화탄소, 질소산화물 및 매연 등 공해배출물의 저감, 연소효율의 향상 및 화염 형태의 유지와 변환을 쉽게 하기 위하여, 다수 개의 스월러를 적용하여 연소 유동을 분산시켜 연소기를 운용하는 방법과 그 방법을 적용한 연소기기를 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to reduce pollution emissions such as carbon monoxide, nitrogen oxides and soot generated during combustion in gas and oil combustor, to improve combustion efficiency and to maintain flame form and In order to facilitate the conversion, a method of operating a combustor by dispersing combustion flow by applying a plurality of swirlers and providing a combustion apparatus using the method.

본 발명의 다른 목적은 기존 연소기기에 비하여 청정 저공해 연소가 가능하고, 더불어 연소 효율을 증진시키는 방법과 그 방법을 적용한 연소기기를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a clean low-polluting combustion as compared to the existing combustion equipment, and furthermore, to provide a method of improving combustion efficiency and a combustion apparatus using the method.

도 1은 본 발명에 따른 연소기기의 제 1 실시 예를 개략적으로 도시한 단면도이고,1 is a cross-sectional view schematically showing a first embodiment of a combustion device according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 연소기기의 제 2 실시 예를 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a second embodiment of a combustion apparatus according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명* Explanation of symbols on the main parts of the drawing

1: 연소기기 몸체 2: 연료 공급장치1: combustion body 2: fuel supply

3: 공기 공급부 4: 하부 스월러3: air supply part 4: lower swirler

5: 상부 스월러 6: 점화장치5: upper swirler 6: ignition

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 연소기기 몸체와; 상기 몸체의 소정위치에 위치하는 연료 공급장치와; 상기 몸체의 소정위치에 위치하는 공기 공급부와; 상기 몸체의 소정위치에 위치하는 하부 스월러와; 상기 하부 스월러의 상부의 소정위치에 위치하는 상부 스월러들과; 상기 몸체의 소정위치에 위치하는 점화장치로 구성되는 연소기기를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a combustion apparatus body; A fuel supply device positioned at a predetermined position of the body; An air supply unit positioned at a predetermined position of the body; A lower swirler positioned at a predetermined position of the body; Upper swirlers positioned at a predetermined position above the lower swirler; Provided is a combustion device comprising an ignition device positioned at a predetermined position of the body.

또한 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 상기 연료 공급장치에서 공급된 연료성분과 상기 공기 공급부에서 공급되어 상기 하부 스월러를 통과한 공기가 혼합되고 상기 점화장치에 의하여 점화된 후 화염이 형성되어 유지되는 단계와; 화염이 형성되어 연소가 진행되면서 상기 상부 스월러들을 통과하는 단계로 포함하는 연소 방법을 제공한다.In addition, the present invention, in order to achieve the above object, the fuel component supplied from the fuel supply device and the air supplied from the air supply unit and passed through the lower swirler is mixed and ignited by the ignition device to form a flame Maintained; Flame is formed to provide a combustion method comprising the step of passing through the upper swirler as the combustion proceeds.

또한 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 상기 상부 스월러들 및 상기 하부 스월러의 형상 및 위치를 선정하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for selecting the shape and position of the upper swirlers and the lower swirler to achieve the above object.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention that can specifically realize the above object will be described.

도 1은 본 발명이 적용되는 실시 예를 도시한 단면도로서, 가스 및 오일 연소기에서 연소시 발생되는 일산화탄소, 질소산화물 및 매연 등 공해배출물의 저감, 연소효율의 향상 및 화염 형태의 유지와 변환을 쉽게 하기 위하여, 다수 개의 스월러를 적용하여 연소 유동을 분산시켜 연소기를 운용하는 방법과 그 방법을 적용한 연소기기를 설명하면 다음과 같다.1 is a cross-sectional view showing an embodiment to which the present invention is applied, reducing pollution emissions such as carbon monoxide, nitrogen oxides and soot generated during combustion in gas and oil combustors, improving combustion efficiency, and easily maintaining and converting flame forms. To this end, a method of operating a combustor by dispersing combustion flow by applying a plurality of swirlers and a combustion apparatus to which the method is applied are as follows.

상기 연소기기는 연소가 진행되는 연소기기 몸체(1)와; 상기 몸체의 소정위치에 위치하는 연료 공급장치(2)와; 상기 몸체의 소정위치에 위치하는 공기 공급부(3)와; 상기 몸체의 소정위치에 위치하는 하부 스월러(4)와; 상기 하부 스월러의 상부의 소정위치에 위치하는 상부 스월러들(5)과; 상기 몸체의 소정위치에 위치하는 점화장치(6)로 구성된다.The combustion device includes a combustion device body 1 in which combustion proceeds; A fuel supply device 2 positioned at a predetermined position of the body; An air supply part 3 positioned at a predetermined position of the body; A lower swirler 4 positioned at a predetermined position of the body; Upper swirlers (5) positioned at a predetermined position above the lower swirler; It consists of an ignition device 6 located at a predetermined position of the body.

도 2는 본 발명에 따른 연소기기의 다른 실시 예를 나타낸 것으로서 상기 상부 스월러들(5)과 상기 하부 스월러(4) 사이에 상기 공기 공급부(3)가 위치한 것이 특징인 연소기기이다.2 shows another embodiment of the combustion device according to the present invention, characterized in that the air supply unit 3 is located between the upper swirlers 5 and the lower swirler 4.

도 1을 참조하여 본 발명에 따른 연소기기의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 1 describes the operation of the combustion apparatus according to the present invention.

상기 연료 공급장치(2)에서 공급된 연료성분과 상기 공기 공급부(3)에서 공급되어 상기 하부 스월러(4)를 통과한 공기가 혼합되고 상기 점화장치(6)에 의하여 점화된 후 화염이 형성되어 유지된다. 화염이 형성되어 연소가 진행되면서 상기 상부 스월러들(5)을 통과하면서 화염이 집중되지 않고, 작은 크기의 소화염으로 분산되면서 연소가 진행된다. 이에 따라서 상기 상부 스월러들(5)은 가열되고 고온 상태로 유지된다.The fuel component supplied from the fuel supply device 2 and the air supplied from the air supply unit 3 and passed through the lower swirler 4 are mixed and ignited by the ignition device 6 to form a flame. Is maintained. As the flame is formed and the combustion progresses, the flame is not concentrated while passing through the upper swirlers 5, and the combustion proceeds as the flame is dispersed in a small size of extinguishing flame. The upper swirlers 5 are thus heated and kept at a high temperature.

상기에서 설명한 본 발명의 효과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the effects of the present invention described above are as follows.

첫째, 화염이 연소 중앙부에 집중되지 않고, 상부 스월러들을 통과하면서 작은 소화염으로 분산되어 연소되기 때문에 질소산화물의 발생이 감소된다.First, the generation of nitrogen oxides is reduced because the flame is not concentrated in the combustion center but is dispersed and combusted into small extinguishing salts while passing through the upper swirlers.

둘째, 연소가 진행됨에 따라서 상부 스월러들이 가열되어 고온 상태로 유지된다. 따라서 하부 스월러 및 상부 스월러들 사이에서 충분히 연소되지 못한 성분들이 상부 스월러들에 충돌하면서 연소되고, 이에 따라서 매연 및 일산화탄소의 발생이 감소된다.Secondly, as the combustion proceeds, the upper swirlers are heated to maintain a high temperature. Thus, components that are not sufficiently burned between the lower and upper swirlers are burned while impinging on the upper swirlers, thereby reducing the generation of soot and carbon monoxide.

셋째, 하부 스월러에서 일부 연소된 후 및 상부 스월러들을 통과하는 사이 급격한 부피 팽창에 의해 유동의 고속화 현상이 나타나고, 이에 따라서 연소기기 내에서의 유동의 혼합 촉진이 이루어지고, 온도 분포의 균일화가 가능해진다.Third, a rapid volume expansion occurs after the partial combustion in the lower swirler and between the upper swirlers, resulting in a high velocity of the flow, thereby facilitating the mixing of the flow in the combustion apparatus, and uniformizing the temperature distribution. It becomes possible.

네째, 하부 스월러와 상부 스월러들 사이의 간격을 조정함으로 인하여 작은 소화염의 크기 및 공해배출물의 발생을 제어할 수 있다.Fourth, by adjusting the distance between the lower swirler and the upper swirler it is possible to control the size of the small digestive salt and the generation of pollution emissions.

Claims (5)

연소기기 몸체와; 상기 몸체의 소정위치에 위치하는 연료 공급장치와; 상기 몸체의 소정위치에 위치하는 공기 공급부와; 상기 몸체의 소정위치에 위치하는 하부 스월러와; 상기 하부 스월러의 상부의 소정위치에 위치하는 상부 스월러들과; 상기 몸체의 소정위치에 위치하는 점화장치로 구성되는 연소기기.A combustion device body; A fuel supply device positioned at a predetermined position of the body; An air supply unit positioned at a predetermined position of the body; A lower swirler positioned at a predetermined position of the body; Upper swirlers positioned at a predetermined position above the lower swirler; Combustor comprising an ignition device located at a predetermined position of the body. 제1항에 있어서, 상기 상부 스월러들의 위치를 조절할 수 있는 장치를 포함하는 연소기기.The combustor of claim 1, comprising a device capable of adjusting the position of the upper swirlers. 제1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 상부 스월러들과 상기 하부 스월러 사이에 위치하여, 연소 촉진 및 공해물질 저감을 위하여 공기를 공급하는 장치를 포함하는 연소기기.The combustion apparatus according to claim 1 or 2, further comprising a device located between the upper swirlers and the lower swirler to supply air for promoting combustion and reducing pollutants. 상기 연료 공급장치에서 공급된 연료성분과 상기 공기 공급부에서 공급되어 상기 하부 스월러를 통과한 공기가 혼합되고, 상기 점화장치에 의하여 점화된 후, 화염이 형성되어 유지되는 단계와; 화염이 형성되어 연소가 진행되면서 상기 상부 스월러들을 통과하면서 작은 소화염으로 분산되어 연소가 진행되는 단계를 포함하는 연소 방법.A fuel is supplied from the fuel supply device and air supplied from the air supply part and passed through the lower swirler are mixed, ignited by the ignition device, and a flame is formed and maintained; And a flame is formed and the combustion proceeds and is dispersed into a small fire extinguishing flame while passing through the upper swirlers. 제4항에 있어서, 상기 상부 스월러들의 위치를 조절하여, 화염 형태 및 공해배출물을 제어하는 단계와; 상기 상부 스월러들과 상기 하부 스월러 사이에 공기를 공급하여 화염의 형태 및 배출물을 제어하는 단계를 포함하는 연소 방법.5. The method of claim 4, further comprising the steps of controlling the position of the upper swirlers to control flame form and emissions; Supplying air between the upper swirlers and the lower swirler to control the shape and emissions of the flame.
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