KR200172447Y1 - 저 공해형 화로 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 고안이 속한 기술분야

본 고안은 화로의 미연분 연소영역에서 추가의 공기분사 및 체류시간의 증가로 인한 일산화탄소의 저감이 가능하고, 질소산화물 환원영역에서는 연소가스의 혼합 및 체류시간의 증가로 인한 질소산화물의 환원증대로 현저히 질소산화물을 줄일 수 있는 저 공해형 화로에 관한 것이다.

2. 고안이 해결하려고 하는 기술적 과제

화로내부는 대부분의 연소가스가 곧 바로 출구로 향하는 유동형태를 띠게 되므로 화로내부에서 연소가스의 짧은 체류시간은 화로로부터 과다한 일산화탄소나 질소산화물의 방출의 문제점이 있음.

3. 고안의 해결방법의 요지

화로의 후벽 양쪽 모서리에 측면각도 α를 갖고 평면각도 β를 갖는 공기분사구를 추가설치하여 분사량을 감소시키도록 한 본 고안에 의해 해결됨.

4. 고안의 중요한 용도

질소산화물과 일산화탄소의 발생을 분진의 특별한 증가없이 20% 이상 감소시킬 수 있는 등의 탁월한 효과가 있음.

Description

저 공해형 화로

본 고안은 다수의 질소산화물 저감형 버너와 공기분사구가 배치된 종래 보일러의 모서리 부분, 즉 상기 화로의 후벽 노즈부분에 공기분사구를 추가로 배치한 저공해형 화로에 관한 것으로서, 구체적으로, 종래 화로의 미연분 연소영역에서 추가의 공기분사 및 체류시간의 증가로 인한 일산화탄소의 저감이 가능하고, 질소산화물 환원영역에서는 연소가스의 혼합 및 체류시간의 증가로 인한 질소산화물의 환원증대로 본 화로에 설치된 질소산화물 저감형 버너와 화로내 이단연소기법의 성능을 향상시켜 화로내의 질소산화물을 연소과정에서 줄일 수 있도록 한 저 공해형 화로에 관한 것이다.

화석연료를 사용하고 있는 산업용 보일러는 화로로부터 다량의 질소산화물이 발생하는데 이러한 연소과정중에 형성되는 질소산화물을 광화학스모그를 일으키는 주 원인으로 밝혀짐에 따라 현재는 이의 배출량이 엄격히 규제되고 있다.

따라서, 연소에 의해 화학에너지를 열에너지로 변환하는 과정에 있어서 완전연소는 상기 산업용 보일러의 기본적인 요건으로 되었고, 이에 덧붙여 배기가스 속의 미연분의 종래 최대함유량의 기준에서 벗어나지 않으면서 어느정도 질소산화물을 줄일 수 있는지가 산업용 보일러의 성능을 좌우하는 매우 중요한 항목으로 부각되고 있다.

일반적으로 통용되고 있는 보일러의 화로내에서 질소산화물을 감소시키는데 필요한 기술로서는, 질소산화물 저감형 버너의 사용과 화로내 이단연소 기법 그리고 연소가스 재순환 방식등이 있는데,

이에 따른 상기 기술의 첫 번째로 질소산화물 저감형 버너를 사용하는 것으로,

상기 질소산화물 저감형 버너는, 제2도에서 나타낸 것처럼, 화로내 연소 분위기가 고온인 경우 과잉산소와 반응하여 생성되는 열적질소산화물의 발생을 억제하기 위해서 연소공기의 공급을 버너 내부에서부터 분할조절하여 연소 분위기를 저온화 하도록 하는 일종의 공기 역학적인 방법을 응용한 장치로서, 싱기 질소산화물 저감형 버너 앞부분에서는 상대적으로 저온의 연소분위기가 형성되도록 하여 질소산화물의 생성을 억제하고, 1차 연소공기를 공급하여 연료의 과잉과 화로내의 공기부족 상태를 유지하며, 이때 생성된 불완전 연소물을 2차 연소공기로써 완전연소시키게 된다.

또한 질소산화물 저감기술의 두 번째로 화로내의 이단연소기법인데,

이에따른 상기 화로내의 이단연소기법으로는, 제3도에서 나타낸 것처럼, 연소공기의 공급을 버너부와 공기분사구의 2부분으로 분할하여 공급하는 것으로써, 상기 화로의 버너부에서는 연료의 과잉과 공기부족 상태를 유지하여 질소산화물 생성을 억제하는 주 연소영역을 형성하고, 또한 화로의 버너부에서 공기분사구까지는 생성된 질소생성물을 환원시키는 환원영역이 형성되며, 공기분사구에서 화로출구까지는 충분한 공기를 분사하여 미연분을 완전연소를 시키는 미연분 완전연소 영역을 형성한다.

마지막으로 배기가스의 재순환법이 사용되고 있는데,

이에 따른 상기 배기가스의 재순환법은 연소된 배기가스의 일부를 연소용 공기와 혼합하여 버너로 유입시켜 연소하는 방법으로써, 나날이 엄격해져 가는 환경규제에 대응하기 위해서 보일러 화로내에서 상기 위의 3가지 기술들을 결합·이용하여 질소산화물을 저감시키고 있다.

제2도는 상기 질소산화물 저감형 버너와 화로내 이단연소기법을 병용하고 있는 종래 화로를 간략하게 도시한 것인데,

상기 종래 화로는 다수의 버너와 공기분사구가 화로의 전벽에 집중적으로 설치되어 있고 맞은 편의 화로 후벽에는 노즈부가 돌출형성되어 있으며, 여기에서 연소가스는 화로 후벽을 따라서 곧바로 출구로 나가는 유동형태를 갖고, 상기 화로 전벽의 상부에서는 유동이 정체되는 영역이 발생한다.

그러나, 화로내부는 대부분의 연소가스가 곧 바로 출구로 향하는 유동형태를 띠게되므로 화로 내부에서 연소가스의 짧은 체류시간은 화로로부터 과도한 일산화탄소나 질소산화물의 방출을 의미하는 것으로 연소가스의 유동형태가 문제점인 것으로 밝혀졌다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 고안은, 다수의 질소산화물 저감형 버너와 화로내 이단연소 기법을 채택한 종래 보일러 화로의 후벽 양쪽 모서리 부분, 즉 상기 화로의 노즈부분에 수평에 대해 각도 α만큼 기울어지고 측면에 대해 각도 β를 갖는 공기분사구를 추가 설치하여 화로 후벽으로 편심된 유동형태가 상당부분 중심부로 이동하게 되어 유동의 정체영역을 줄이고, 연소가스의 체류시간 증대를 야기시킴으로써, 상기 화로의 미연분 연소영역에서는 추가의 공기분사 및 체류시간의 증가로 인한 현저한 CO의 저감이 가능하고, 질소산화물 환원영역에서는 연소가스의 혼합 및 체류시간의 증가로 인한 질소산화물의 환원증대로 상기 화로에 설치된 질소산화물 저감형 버너와 화로내 이단 연소기법의 성능을 향상시켜 질소산화물의 저감에 큰 효과가 있는 저 공해형 화로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와같은 목적은, 다수의 질소산화물 저감형 버너와 화로내 이단연소기법을 채택한 종래 보일러의 화로에 있어서, 상기 화로의 후벽 양쪽 모서리부분, 즉 화로의 노즈부분에 수평에 대해 각도 α만큼 기울어지고, 측면에 대해 각도 β를 갖는 공기분사구를 추가 설치하여 화로 전벽에 설치되어 있는 공기분사구로부터 분사되는 공기와 서로 엇갈리면서 혼합되어 상기 화로후벽으로 편심된 유동형태가 상당 부분 중심부로 이동되도록 구성된 본 고안에 의해 달성될 수 있는바, 이하 첨부한 도면을 참고로 상세히 설명한다.

제1도는 본 고안의 화로에서의 배치와 작용을 나타낸 단면개략도.

제2도는 종래의 화로에서의 배치와 작용을 나타낸 단면개략도.

제3도는 본 고안에 적용되는 이단연소기법을 나타낸 단면개략도.

제4도는 본 고안에서의 질소산화물 및 일산화탄소 분진배출 특성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 화로 2 : 질소산화물 저감형 버너

3 : 화로 전벽 공기분사구 4 : 노즈부분 공기분사구

5 : 화로 전벽 6 : 화로 후벽

7,8 : 노즈부 양쪽 모서리

제1도는 본 고안의 화로에서의 배치와 작용을 나타낸 단면개략도를 나타낸 것이다.

본 고안은, 다수의 질소산화물 저강형 버너부(2)가 화로의 전벽(5) 하부에 설치되어 있고, 화로(1)내 이단연소기법에 의해 상기 질소산화물 저감형 버너부(2)의 상부에 공기분사구(3)가 설치된 산업용 보일러의 화로에 있어서, 상기 화로의 후벽(6) 양쪽 모서리부분, 즉 상기 화로의 노즈부분(7), (8)에 수평에 대해 각도 α만큼 기울어지고, 측면에 대해 각도 β를 갖는 공기분사구(4)를 추가로 설치하여. 화로 전벽(5)에 설치되어 있는 공기분사구(3)로부터 분사되는 공기와 서로 엇갈리면서 혼합되어 상기 화로 후벽(6)으로 편심된 유동형태가 상당부분 중심부로 이동되도록 구성되어져 있다.

이하, 본 고안의 저 공해형 화로의 작용에 관하여 구체적으로 설명한다.

제3도는 본 고안의 화로에 적용되는 이단연소기법을 나타낸 것이다.

상기 화로내 이단연소기법은, 연소공기의 공급을 버너(2)들과 공기분사구(4)의 2부분으로 분할하여 공급하는 것으로써, 상기 화로의 질소산화물 저감형 버너(2) 앞에서는 연료의 과잉과 공기부족 상태를 유지하여 질소산화물 생성을 억제하는 주 연소영역(a)을 형성하고, 또한 질소산화물 저감형 버너(2)에서 공기분사구(3) 까지는 상기 주 연소영역(a)에서 생성된 질소생성물을 환원시키는 환원영역(b)이 형성되며, 상기 공기분사구(3)에서 화로(1) 출구까지는 충분한 공기를 분사하여 미연분을 완전연소를 시키는 미연분 완전연소영역(c)을 형성하게 된다.

본 고안에서 추가로 설치하는 상기 공기분사구(4)는 상기 질소산화물 환원영역(b)에서 상기 미연분 완전연소영역(c)으로 이어지는 중간지점에 설치된다.

따라서, 다수의 질소산화물 저감형 버너(2)와 공기분사구(3)가 상기 화로의 전벽(5)에 설치되기 때문에 연소가스가 화로 후벽(6)을 따라서 곧바로 출구로 나가는 유동형태가 형성되고, 화로 전벽(5)의 상부에서는 유동이 정체되는 영역이 발생한다.

이러한, 연소가스의 정체 영역을 유동시키기 위하여, 상기 화로의 후벽(6) 양쪽 모서리부분, 즉 상기 화로의 후벽 노즈부분(7)(8)에 수평에 대해 각도 α만큼 기울어지고, 측면에 대해 각도 β를 갖는 공기분사구(4)를 추가로 설치하여, 화로 전벽(5)에 설치되어 있는 공기분사구(3)로부터 분사되는 공기와 서로 엇갈리면서 혼합되어 상기 화로 후벽(6)으로 편심된 유동형태가 상당부분 화로의 중심부로 이동되게하여 상기 유동 정체영역이 줄어들고, 이어서 연소가스의 체류시간도 증가되게 된다.

그리고, 본 고안의 저 공해형 화로는 제3도에서 나타낸 바와 같이,

미연분 완전연소영역(c)에서 추가의 공기분사 및 체류시간의 증가로 인한 현저한 일산화탄소(CO)의 저감이 가능해지고, 상기 질소산화물 환원영역(b)에서는 연소가스의 혼합 및 체류시간의 증가로 인한 질소산화물의 환원증대를 이루어지게 한다.

본 고안의 저 공해형 화로는 종래 화로의 미연분 연소영역에서 추가의 공기분사 및 체류시간의 증가로 인한 일산화탄소의 저감이 가능하고, 질소산화물 환원영역에서는 연소가스의 혼합 및 체류시간의 증가로 인한 질소산화물의 환원증대로 본 화로에 설치된 질소산화물 저감형 버너와 화로내 이단 연소기법의 성능을 향상시켜 화로내의 질소산화물의 저감에 큰 효과를 갖는다.

또한 제4도에서 나타낸 바와같이, 본 고안의 질소산화물 및 일산화탄소의 배출특성을 종래 보일러 화로와 비교하여 나타낸 것으로서, 본 결과에 나타낸 바와같이 본 고안의 공기분사구 배치를 사용할 경우, 질소산화물과 일산화탄소의 발생을 분진의 특별한 증가없이 20% 이상 감소시킬 수 있는 등의 탁월한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 다수의 질소산화물 저감형 버너부가 화로의 하부에 설치되고 화로내 이단연소 기법에 의해 상기 질소산화물 저감형 버너의 상부에 공기 분사구가 설치된 산업용 보일러의 화로에 있어서, 상기 화로 후벽(6) 양쪽 모서리부분인 상기 화로의 후벽 노즈부분(7), (8)에 수평에 대해 각도 α만큼 기울어지고, 측면에 대해 각도 β를 갖는 경사진 공기분사구(4)를 설치하여, 상기 공기분사구(4)에서 분사되는 공기와 상기 화로 전벽(5)의 공기분사구(3)로부터 분사되는 공기가 서로 교차 혼합되도록 구성된 것을 특징으로 하는 저 공해형 화로.