KR20020011548A - 2차 연료주입방식을 이용한 촉매 연소식 버너 - Google Patents

2차 연료주입방식을 이용한 촉매 연소식 버너 Download PDF

Info

Publication number
KR20020011548A
KR20020011548A KR1020000044882A KR20000044882A KR20020011548A KR 20020011548 A KR20020011548 A KR 20020011548A KR 1020000044882 A KR1020000044882 A KR 1020000044882A KR 20000044882 A KR20000044882 A KR 20000044882A KR 20020011548 A KR20020011548 A KR 20020011548A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
catalyst
combustion
fuel
secondary fuel
gas
Prior art date
Application number
KR1020000044882A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100374508B1 (ko
Inventor
강성규
서용석
송광섭
조성준
정남조
유인수
유상필
Original Assignee
손재익
한국에너지기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 손재익, 한국에너지기술연구원 filed Critical 손재익
Priority to KR10-2000-0044882A priority Critical patent/KR100374508B1/ko
Publication of KR20020011548A publication Critical patent/KR20020011548A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100374508B1 publication Critical patent/KR100374508B1/ko

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/12—Radiant burners
    • F23D14/18—Radiant burners using catalysis for flameless combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
    • F23D14/24—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other at least one of the fluids being submitted to a swirling motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/32—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid using a mixture of gaseous fuel and pure oxygen or oxygen-enriched air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2203/00—Gaseous fuel burners
    • F23D2203/10—Flame diffusing means
    • F23D2203/107—Flame diffusing means coated with catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/14—Special features of gas burners
    • F23D2900/1412—Special features of gas burners for radiant burners

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)

Abstract

본 발명은 산화철을 환원시키는 환원로의 환원공정에 알맞은 분위기 온도 및 환원가스를 생성 공급하는 연소식 버너에 있어서, 특성에 따라 다양한 가스조성 및 적정 분위기 온도의 조건을 효과적이면서 지속적으로 유지될 수 있도록 촉매를 이용한 촉매연소식 버너를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따르면, 촉매를 이용하여 환원가스와 열을 제공하는 연소식 버너에 있어서, 연소연료와 공기가 혼합된 혼합가스를 표면 연소시키는 다수 개의 촉매부재(51, 53)와, 상기 다수 개의 촉매부재(51, 53)의 사이에 위치하여 1차적으로 표면 연소된 가스에 2차 연료를 공급하는 2차연료 공급기(63)와, 상기 각각의 촉매부재(51, 53)를 지지하는 다수 개의 지지체(41, 43)를 포함하며, 초기 촉매부재(41)를 통과한 혼합가스는 산소 과농상태의 혼합가스로 존재하고, 상기 산소 과농상태의 혼합가스는 상기 2차연료 공급기(63)에서 공급된 2차연료와 혼합되어 다른 촉매부재(43)를 통과하면서 환원가스로 연소되어 분사되는 촉매를 이용한 연소식 버너가 제공된다.

Description

2차 연료주입방식을 이용한 촉매 연소식 버너{Catalytic combustion burner of secondary fuel supply type}
본 발명은 환원공정에 알맞은 분위기 온도 및 환원가스를 생성 공급하는 연소식 버너에 관한 것이며, 특히, 환원공정의 특성에 따라 다양한 가스조성과 적정 분위기 온도의 조건을 효과적이면서 지속적으로 제공할 수 있는 2차 연료주입방식을 이용한 촉매 연소식 버너에 관한 것이다.
환원공정은 그 특성상 가스조성과 적정 분위기 온도가 적용과정에 따라 다양한 조건을 갖기 때문에 이러한 조건을 어떻게 효과적이면서 지속적으로 유지 및 제공할 수 있느냐 하는 문제가 전체 환원공정 시스템의 특성을 결정한다. 특히, 가스성분 중에 환원성가스와 산소의 농도는 생산 또는 작업진행 중인 제품에 영향을 미칠 수 있으므로, 이를 경제적으로 제조하고 효과적으로 제어할 수 있는 기술 개발이 필요하다.
한편, 일반적으로 가스버너용 노즐의 분사방식은 크게 예혼합 분사방식과 확산 분사방식으로 나눌 수 있으며, 예혼합 분사방식은 노즐을 따라 연료가스(또는 공기)를 분출하고, 그 운동량에 의해 공기(또는 연료가스)를 흡입하여 흡입관 내부에서 연료가스와 공기를 혼합하고, 그 혼합가스를 노즐 선단에서 분출하여 연소하는 방식이다. 이와 같은 예혼합 분사방식은 탄소분이 많은 연료의 열분해를 방지하기 위해서나 고부하 연소를 위해 사용되지만, 일반적으로 사용되는 예혼합 분사방식의 노즐은 공기량의 10 ~ 50%를 1차적으로 흡입하는 공기로부터 제공받는 예혼합형 버너가 대부분이다.
그리고, 확산 분사방식은 예혼합 분사방식과는 달리 미리 혼합과정은 없으며, 가스만 노즐을 따라 분출하고 연소로 외측에서 혼합된 공기에 의해 연소된다. 따라서, 탄소분이 적어 분해하기 어려운 연료에 적합하다. 또 예혼합형에 비해 조절이 간단하여 그 사용범위도 넓다는 장점이 있다.
한편, 연소용 공기는 연료가스의 운동량에 의해 흡입되는 경우와 연료의 분사구 주위에 설치된 공기 분사구에 의해 강제적으로 가압 분출되는 경우가 있다.
그러나, 종래에 사용된 분사방식 및 노즐의 구조는 대부분이 화염반응용으로 설계되어 있어서, 표면연소 반응이 주로 발생하는 촉매를 이용한 연소방식에 적용하기에는 적합하지 않는 구조이다.
그리고, 종래의 환원공정은 환원가스 발생과 에너지원의 발생시스템이 이원화되어 있어 비효율적일 뿐만 아니라, 환원가스 제조과정에서는 발열 및 흡열반응의 미 완결로 인한 잔존 산소의 정제공정을 거쳐야 됨으로, 경제성이 결여되는 단점이 있다.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 촉매 연소를 이용한 환원가스의 제조 및 에너지 발생장치가 일원화되며 잔존산소가 거의 존재하지 않아 다른 정제과정이 필요치 않는 2차 연료주입방식을 이용한 촉매 연소식 버너를 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 환원로용 2차 연료주입방식을 이용한 촉매 연소식 버너를 나타낸 개략도이고,
도 2a는 도 1에 도시된 선회기를 나타낸 정면도이고,
도 2b는 도 1에 도시된 선회기의 날개를 나타낸 측단면도이고,
도 3은 당량비 1인 공기량 조건에서 도 1에 도시된 촉매 연소식 버너의 선회기의 날개각도가 공기와 연료의 혼합에 미치는 영향을 나타낸 그래프이며,
도 4는 도 1에 도시된 촉매 연소식 버너의 연료와 공기 당량비에 대한 산소량과 당량비에 대한 촉매층온도를 나타낸 그래프이다.
♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠
11 : 공기공급관 13 : 1차연료 공급관
20 : 선회기 30 : 케이스
31 : 확장구간 33 : 연소구간
41 : 제 1 지지체 43 : 제 2 지지체
51 : 제 1 촉매층 53 : 제 2 촉매층
63 : 2차연료 주입관 100 : 촉매 연소식 버너
앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 촉매를 이용하여 환원가스와 열을 제공하는 연소식 버너에 있어서, 연소연료와 공기가 혼합된 혼합가스를 표면 연소시키는 다수 개의 촉매부재와, 상기 다수 개의 촉매부재의 사이에 위치하여 1차적으로 표면 연소된 가스에 2차연료를 공급하는 2차연료 공급기와, 상기 각각의 촉매부재를 지지하는 다수 개의 지지체를 포함하며, 초기 촉매부재를 통과한 혼합가스는 산소 과농상태의 혼합가스로 존재하고, 상기 산소 과농상태의 혼합가스는 상기 2차연료 공급기에서 공급된 2차연료와 혼합되어 다른 촉매부재를 통과하면서 환원가스로 연소되어 분사되는 촉매를 이용한 연소식 버너가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 초기 촉매부재를 통과하도록 공급되는 연소연료와 공기는 각각의 배관을 통해 공급되는데, 상기 공기를 공급하는 공기배관의 내부에 상기 연소연료를 공급하는 연료배관이 위치하며, 상기 공기배관의 단부에는 중공이 형성된 선회기가 설치되고, 상기 선회기의 중공에는 상기 연료배관의 단부가 연결된다.
또한, 본 발명의 상기 선회기는 내부 날개와 외부 날개로 형성된 환형 2단 선회기로서, 상기 내부날개와 외부날개는 상호 엇각으로 설치되어 회전한다.
또한, 본 발명의 상기 내부날개와 상기 외부날개는 각도는 50°~80°의 각도로 설치된다.
또한, 본 발명의 상기 촉매부재와 상기 지지체는 각각 2개씩으로서, 상기 연소연료와 공기가 혼합된 혼합가스는 제 1 지지체를 통과한 후에 상기 초기 촉매부재를 통과하여, 상기 2차연료 공급기로부터 2차연료를 공급받아 제 2 지지체와 마지막 촉매부재를 통과하여 분사된다.
또한, 본 발명의 상기 촉매부재는 Pb(NO3)2의 금속재질로서, 상기 Pb(NO3)2의 금속의 둘레에는 ZrO2가 코팅된다.
또한, 본 발명의 상기 지지체는 허니콤의 구조를 가지는 헥사알루미네이트의 재질로 구성된다.
또한, 본 발명의 상기 2차연료 공급기는 그 연료분사구들이 상기 연소식 버너의 내부면을 따라 일정한 간격으로 형성되며, 상기 산소 과농상태의 혼합가스의 진행방향에 직각방향으로 상기 2차연료를 분사한다.
아래에서, 본 발명에 따른 2차 연료주입방식을 이용한 촉매 연소식 버너의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.
도면에서, 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 환원로용 2차 연료주입방식을 이용한 촉매 연소식 버너를 나타낸 개략도이고, 도 2a는 도 1에 도시된 선회기를 나타낸 정면도이고, 도 2b는 도 1에 도시된 선회기의 날개를 나타낸 측단면도이고, 도 3은 당량비 1인 공기량 조건에서 도 1에 도시된 촉매 연소식 버너의 선회기의 날개각도가 공기와 연료의 혼합에 미치는 영향을 나타낸 그래프이며, 도 4는 도 1에 도시된 촉매 연소식 버너의 연료와 공기 당량비에 대한 산소량과 당량비에 대한 촉매층온도를 나타낸 그래프이다.
도 1 와 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 2차 연료주입방식을 이용한 촉매 연소식 버너(100)는 크게 노즐부(101)와 연소부(102)로 나눌 수 있으며, 노즐부(101)는 공기를 공급하는 공기공급관(11)과, 공기공급관(11)의 내부 중심에 위치한 1차연료 공급관(13) 및, 공기공급관(11)과 1차연료 공급관(13)의 단부에 설치되며 1차연료 공급관(13)이 개방되도록 중공이 형성된 환형의 선회기(20)를 포함하며, 공기공급관(11)의 단부에는 케이스(30)가 연결된다. 그리고, 케이스(30)는 원형 단면적이 점차 확장되는 확장구간(31)과, 이런 확장구간(31)에 연장되어 일정한 단면적(150mm×150mm)의 내부공간을 가지는 연소구간(33) 즉 연소부(102)로 구분된다.
그리고, 이런 케이스(30)의 연소구간(33) 내부에는 2개의 촉매층(51, 53)과, 촉매층(51, 53)을 지지하는 지지체(41, 43)가 각각 설치되며, 연소구간(33) 내부로 2차연료를 주입하는 2차연료 주입관(63)이 설치된다. 이런 2개의 촉매층(51, 53)과 2개의 지지체(41, 43) 및 2차연료 주입관(63)의 설치위치를 살펴보면, 제 1 촉매층(51)은 확장구간(31)과 연소구간(33)의 연결부로부터 소정의 거리만큼 떨어져 설치되고, 제 1 지지체(41)는 제 1 촉매층(51)과 접하여 공기공급관(11)을 향하는 쪽에 위치한다. 또한, 제 2 촉매층(53)은 연소구간(33)의 단부 즉, 환원가스가 토출되는 케이스(30)의 단부에 설치되며, 제 2 지지체(43) 또한 제 1 지지체(41)와 동일한 위치관계로 설치되어 제 2 촉매층(53)을 지지한다. 한편, 제 1 촉매층(51)과 제 2 지지체(43)의 사이에는 2차연료 주입관(63)이 설치되는데, 2차연료 주입관(63)으로부터 공급되는 2차연료가 연소구간(33)의 내부로 골고루 공급되도록 2차연료 주입관(63)의 분사구(65)는 연소구간(33)의 내부면을 따라 균일한 간격으로 배치된다.
한편, 선회기(20)는 내부 날개(21)와 외부 날개(23)를 가지는 2단 선회기(20)로서, 공기의 흐름이 난류를 형성하여 1차연료의 혼합 정도를 향상시키도록 하기 위해 내부 날개(21)와 외부 날개(23)는 엇각으로 설치되어 회전한다.
또한, 제 1, 제 2 지지체(41, 43)는 각각의 촉매층(51, 53)의 전방에 설치되며 1250℃에서도 20m2/g를 갖는 고 표면적 헥사알루미네이트로 제작된 금속 재질의 허니콤(honeycomb)구조로서, 고온에 견딜 수 있으며, 특히, 세라믹에 비해 촉매층의 표면연소 반응에 따라 발생할 수 있는 열충격에 강하다. 금속 허니콤은 평판과 굴곡 박판을 조합하여 벌집구조와 유사하게 설계되어 공기와 연료의 혼합가스가 촉매층에 유입될 때 표면연소 반응이 잘 일어나도록 형성된다. 이런 지지체(41, 43)는 촉매의 표면 연소반응을 안정화시켜 환원로 내부로 유입되는 온도를 일정하게 유지시킬 수 있는 일종의 축열체의 역할과 촉매로 유입되는 가스의 혼합을 증대시키는 역할을 한다. 그리고, 허니콤 구조의 지지체(41, 43)는 하나의 원판으로 압출하지 않고 작은 조각을 세라믹페이퍼로 연결하여 고온에서도 열충격에 강하도록 제작된다.
그리고, 제 1, 제 2 촉매층(51, 53)은 Pb(NO3)2를 사용하며, 지지체(41, 43)와 잘 접착될 수 있도록 ZrO2를 촉매층(51, 53)의 둘레에 코팅한 후에 공기 분위기에서 500℃로 5시간 가열하여 소성한다. 그리고, 촉매 활성물질은 코팅층 위에 2.0wt%에 상당하는 Pb(NO3)2의 귀금속 촉매를 코팅하여 120℃에서 6시간 동안 건조하여 제작한다.
또한, 2차연료 주입관(63)은 제 1 촉매층(51)에서 산화 분위기 연소를 통해 얻은 잉여공기의 진행방향에 대하여 직각으로 제 2 연료를 공급하며, 여기에서 환원 연소조건에 적합한 연료 과농 혼합가스가 형성된다. 그리고, 2차연료 주입관(63)이 위치한 연소구간(33)의 내부에서 2차 유동장(secondary flow)이 형성되며 잉여공기와 2차연료와의 혼합 효과를 증대시킨다.
또한, 케이스(30)의 둘레에는 단열재(39)가 감싸여져서 버너(100)의 단열효과를 높인다.
이상과 같이 구성된 2차 연료주입방식을 이용한 촉매 연소식 버너의 작동에 대하여 상세히 설명하겠다.
1차연료는 제트분사방식으로 1차연료 공급관(13)을 통해 노즐부(101)로 분사되고, 공기는 공기공급관(11)을 따라 공급되며 선회기(20)의 회전력에 의해 회전하면서 노즐부(101)로 분사된다. 이렇게 분사된 공기의 회전성에 의해 공기는 1차연료와 혼합되어 혼합가스를 형성한다. 한편, 선회기(20)의 내부 날개(21)와 외부 날개(23)의 각도에 따라 제 1 촉매층(51)의 설치위치가 결정되는데, 이 관계는 아래에서 상세히 설명하겠다.
한편, 혼합가스는 제 1 지지체(41)를 통과하여 제 1 촉매층(51)으로 유동하면서 표면연소 반응에 의한 산화 분위기의 연소가 이루어진다. 이런 산화 분위기 연소에 의해 혼합가스에는 미연공기가 존재하게 되고, 미연공기가 존재한 혼합가스는 2차연료 주입관(63)으로부터 공급되는 2차연료와 재 혼합되어 환원연소 조건에적합한 연료과농 혼합가스가 이루어진다. 이런 연료과농 혼합가스는 제 2 지지체(43)를 통과하여 제 2 촉매층(53)을 통과하게 되고, 제 2 촉매층(53)에 의해 표면 연소되면서 최종적으로 본 발명의 촉매 연소식 버너(100)가 설치된 환원로의 내부에 환원가스와 열을 공급하게 된다.
본 발명의 2차 연료주입방식을 이용한 촉매 연소식 버너의 크기 및 촉매가 장착될 위치를 결정하고, 최적의 조건을 갖기 위한 촉매 연소식 버너의 가스분무 노즐에 대한 실험 결과를 상세히 설명하겠다.
먼저, 제 1 촉매층(51)의 위치 설정에 따른 선회기(20)의 날개각도(θ)의 조건실험에 대하여 설명하겠다.
선회기(20)의 내외부 날개(21, 23) 각도를 50°, 60°, 70°의 세 종류로 조정하여 1차연료와 공기의 혼합 정도를 측정하였으며, 이런 실험결과에 대한 신뢰도를 높이기 위해 가시화, 농도측정, 속도측정을 시행하였다.
가시화 현상은 연기 생성장치(smog generator)로 유입된 연료가 연기와 함께 노즐의 연료부로부터 분사되어 회전하는 공기와 혼합되어지는 과정에서 발생하는 현상으로, 단층형성장치(laser source)를 이용하여 혼합 영역 내에 단층을 구성한 후에 이 단층에 형성된 혼합 형상을 관측한다.
그리고, 공기와 연료의 혼합정도를 알기 위한 농도측정은 자동이동장치에 가스채취라인을 고정한 후에 원하는 단층 내에서 10mm 간격으로 이동하면서 채취한 가스를 온라인 방식으로 가스분석기에서 측정한다.
그리고, 핫와이어(hot-wire)를 이용한 속도측정은 자동이동장치에 속도측정을 위한 프로브(probe)를 고정한 후에 프로브를 통해 얻어진 값을 속도로 보정(calibration)하는 방법을 이용하여 측정하였다.
이와 같은 가시화, 농도측정, 속도측정을 수행하기 위한 실험조건으로는 1차연료로 LNG(CH490.2%, C2H66.5%, C3H82.3%, 기타)를 사용하며 분사되는 연료와 공기의 유량은 이론 공기비에 가까운 조건을 설정하였다.
이론 공기비에 가까운 조건에서 40, 50, 60L/min으로 유입되는 각각의 공기조건에 대하여 선회기(20)의 날개각도(θ)를 50°, 60°, 70°로 변화시키면서 공기와 연료의 혼합정도를 측정하였다.
도 3에 도시된 바와 같이, 동일한 유입공기의 조건에서 날개각도(θ)가 50°인 경우에는 공기의 회전이 연료와의 혼합에 미치는 효과가 그다지 크게 나타나지 않고, 1차연료 공급관(13)과 공기공급관(11)의 단부로부터의 거리가 증가하여도 혼합이 잘 이루어지지 않는다는 것을 알 수 있다. 그러나, 날개각도(θ)가 클수록 잘 혼합되며 거리도 공기와 연료가 분사되어진 1차연료 공급관(13)과 공기공급관(11)의 단부와 가까운 곳에서 이루어지게 됨을 알 수 있다. 이러한 결과를 통해 공기의 회전이 클수록 공기와 연료의 혼합이 잘 됨을 알 수 있으며, 동일한 날개각도(θ)에서는 유입되는 공기의 유량이 클수록 공기의 회전이 큰 것을 알 수 있다.
다음에서는 본 발명의 2차 연료주입방식을 이용한 촉매 연소식 버너의 연소특성에 대한 실험이다.
앞에서의 1차연료와 공기의 혼합 정도 실험조건을 기준으로 선회기(20)의 날개각도(θ)를 70°로 설정하고, 제 1 촉매층(51)을 공기공급관(11)으로부터 100mm지점에 설치하였다. 그리고, 케이스(30)의 내부의 온도분포 및 촉매의 반응온도를 열전대(K-type)로 측정하였다. 제 1 촉매층(51)을 통과한 혼합가스의 CO, CO2, THC(Total Hydro Carbon) 등의 성분을 NDIR분석기(non-dispersive infrared analyzer)와 FID분석기(flame ionization analyzer)로 측정한 결과를 도 4의 그래프로 도시하였다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 촉매층(51)을 통과한 연소가스와 2차연료가 혼합된 과농 혼합가스의 온도를 310℃로 유지하고 당량비를 변화하였을 때에 측정되어진 촉매층온도와 잔존 산소량에 대한 연소특성을 실험하였다.
당량비가 1.16인 경우에는 과농 혼합가스 중에 잔존 산소의 농도가 감소되어 거의 소멸되었으며, 또한 산소 농도가 거의 0(zero)에 가까운 수치를 보이기 위해서는 촉매층의 온도가 최소한 750℃이상의 온도를 유지하여야 함을 알 수 있다.
앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 2차 연료주입방식을 이용한 촉매 연소식 버너는 촉매 연소를 이용한 환원가스의 제조 및 에너지 발생장치가 일원화됨으로써, 버너를 소형화 할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 2차 연료주입방식을 이용한 촉매 연소식 버너는 잔존하는 산소의 양이 거의 없어 산소를 정제하는 공정이 필요치 않다는 장점이 있다.
이상에서 본 발명의 2차 연료주입방식을 이용한 촉매 연소식 버너에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (9)

  1. 촉매를 이용하여 환원가스와 열을 제공하는 연소식 버너에 있어서,
    연소연료와 공기가 혼합된 혼합가스를 표면 연소시키는 다수 개의 촉매부재와,
    상기 다수 개의 촉매부재의 사이에 위치하여 1차적으로 표면 연소된 가스에 2차연료를 공급하는 2차연료 공급기와,
    상기 각각의 촉매부재를 지지하는 다수 개의 지지체를 포함하며,
    초기 촉매부재를 통과한 혼합가스는 산소 과농상태의 혼합가스로 존재하고, 상기 산소 과농상태의 혼합가스는 상기 2차연료 공급기에서 공급된 2차연료와 혼합되어 다른 촉매부재를 통과하면서 환원가스로 연소되어 분사되는 것을 특징으로 하는 촉매를 이용한 연소식 버너.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 초기 촉매부재를 통과하도록 공급되는 연소연료와 공기는 각각의 배관을 통해 공급되는데, 상기 공기를 공급하는 공기배관의 내부에 상기 연소연료를 공급하는 연료배관이 위치하며, 상기 공기배관의 단부에는 중공이 형성된 선회기가 설치되고, 상기 선회기의 중공에는 상기 연료배관의 단부가 연결되는 것을 특징으로 하는 촉매를 이용한 연소식 버너.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 선회기는 내부 날개와 외부 날개로 형성된 환형 2단 선회기로서, 상기 내부날개와 외부날개는 상호 엇각으로 설치되어 회전하는 것을 특징으로 하는 촉매를 이용한 연소식 버너.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 내부날개와 상기 외부날개는 각도는 50°~80°의 각도로 설치되는 것을 특징으로 하는 촉매를 이용한 연소식 버너.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 촉매부재와 상기 지지체는 각각 2개씩으로서, 상기 연소연료와 공기가 혼합된 혼합가스는 제 1 지지체를 통과한 후에 상기 초기 촉매부재를 통과하여, 상기 2차연료 공급기로부터 2차연료를 공급받아 제 2 지지체와 마지막 촉매부재를 통과하여 분사되는 것을 특징으로 하는 촉매를 이용한 연소식 버너.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 촉매부재는 Pb(NO3)2의 금속재질로서, 상기 Pb(NO3)2의 금속의 둘레에는 ZrO2가 코팅되는 것을 특징으로 하는 촉매를 이용한 연소식 버너.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 지지체는 허니콤의 구조를 가지는 헥사알루미네이트의 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 촉매를 이용한 연소식 버너.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 2차연료 공급기는 그 연료분사구들이 상기 연소식 버너의 내부면을 따라 일정한 간격으로 형성되며, 상기 산소 과농상태의 혼합가스의 진행방향에 직각방향으로 상기 2차연료를 분사하는 것을 특징으로 하는 촉매를 이용한 연소식 버너.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 2차연료 공급기는 그 연료분사구들이 상기 연소식 버너의 내부면을 따라 일정한 간격으로 형성되며, 상기 산소 과농상태의 혼합가스의 진행방향에 직각방향으로 상기 2차연료를 분사하는 것을 특징으로 하는 촉매를 이용한 연소식 버너.
KR10-2000-0044882A 2000-08-02 2000-08-02 환원가스를 공급하는 촉매 연소식 버너 KR100374508B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2000-0044882A KR100374508B1 (ko) 2000-08-02 2000-08-02 환원가스를 공급하는 촉매 연소식 버너

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2000-0044882A KR100374508B1 (ko) 2000-08-02 2000-08-02 환원가스를 공급하는 촉매 연소식 버너

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020011548A true KR20020011548A (ko) 2002-02-09
KR100374508B1 KR100374508B1 (ko) 2003-03-04

Family

ID=19681466

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2000-0044882A KR100374508B1 (ko) 2000-08-02 2000-08-02 환원가스를 공급하는 촉매 연소식 버너

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100374508B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100491330B1 (ko) * 2002-04-02 2005-05-25 한국에너지기술연구원 단계별 혼합 방식의 고압 촉매/화염 복합 연소식 버너
KR100823929B1 (ko) * 2006-09-28 2008-04-22 엘지전자 주식회사 엘앤지 겸용 수소 촉매 연소 버너
KR101240465B1 (ko) * 2006-10-24 2013-03-08 에스케이이노베이션 주식회사 역화 발생이 없는 촉매-화염 복합 연소장치
KR20200004578A (ko) * 2018-07-04 2020-01-14 홍남곤 휴대용 촉매 연소 버너
CN111351042A (zh) * 2020-04-09 2020-06-30 丁桂林 一种燃气红外催化纤维层及其制备方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220001799U (ko) 2021-01-14 2022-07-21 박경호 케이블 타이

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63163716A (ja) * 1986-12-26 1988-07-07 Hitachi Ltd 触媒燃焼器
JPH05306808A (ja) * 1990-05-10 1993-11-19 Toshiba Corp 触媒燃焼装置
JP2632635B2 (ja) * 1993-02-25 1997-07-23 株式会社ヒラカワガイダム 水管群を有するボイラの燃焼装置と該燃焼装置を使用するボイラの燃焼方法
US5829248A (en) * 1997-06-19 1998-11-03 Environmental Engineering Corp. Anti-pollution system
JP3875395B2 (ja) * 1998-03-24 2007-01-31 財団法人石油産業活性化センター 触媒燃焼装置
EP0962697B1 (en) * 1998-06-05 2003-11-26 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Combustion control method

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100491330B1 (ko) * 2002-04-02 2005-05-25 한국에너지기술연구원 단계별 혼합 방식의 고압 촉매/화염 복합 연소식 버너
KR100823929B1 (ko) * 2006-09-28 2008-04-22 엘지전자 주식회사 엘앤지 겸용 수소 촉매 연소 버너
KR101240465B1 (ko) * 2006-10-24 2013-03-08 에스케이이노베이션 주식회사 역화 발생이 없는 촉매-화염 복합 연소장치
KR20200004578A (ko) * 2018-07-04 2020-01-14 홍남곤 휴대용 촉매 연소 버너
CN111351042A (zh) * 2020-04-09 2020-06-30 丁桂林 一种燃气红外催化纤维层及其制备方法
CN111351042B (zh) * 2020-04-09 2021-10-22 丁桂林 一种燃气红外催化纤维层及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR100374508B1 (ko) 2003-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2171356B1 (en) Cool flame combustion
CN101818901B (zh) 预混合式直接喷射盘
CN101069039B (zh) 用于在预混合燃烧器中燃烧氢气的方法和设备
CA2155374C (en) Dual fuel mixer for gas turbine combuster
US5816049A (en) Dual fuel mixer for gas turbine combustor
JP3960166B2 (ja) ガスタービン燃焼器およびガスタービン燃焼器の運転方法
US6339925B1 (en) Hybrid catalytic combustor
JP3207353B2 (ja) ガスタービンエンジン用ドライ低エミッション燃焼器
JP2008089298A (ja) 天然ガススワール安定化ノズル及び方法に対する液体燃料による機能強化
JP2009079893A (ja) ガスタービン燃焼器およびガスタービン燃焼器の運転方法
US8465276B2 (en) Burner for fluid fuels and method for operating such a burner
CN115451432B (zh) 一种燃气轮机燃烧室燃料的微混喷嘴组件及系统
JP2006189252A (ja) ガスタービン燃焼器およびガスタービン燃焼器の運転方法
KR100374508B1 (ko) 환원가스를 공급하는 촉매 연소식 버너
JPH10196958A (ja) ガスタービンエンジンの燃焼器内で燃料を燃焼する方法
KR100820227B1 (ko) 화염가변형 가스연료용 저질소산화물 산소연소기
JP3675163B2 (ja) 管状火炎バーナ
JP7270111B2 (ja) 燃焼器の運転効率と排出性能を最大化できる燃焼装置
KR100886228B1 (ko) 편심 분사형 가스연료용 저질소산화물 산소연소기
US5735466A (en) Two stream tangential entry nozzle
CN115451433A (zh) 一种用于燃气轮机燃烧室的燃料喷嘴预混系统
JP3873119B2 (ja) 円筒内旋回燃焼器
US5887795A (en) Premix fuel injector with low acoustics
KR101041466B1 (ko) 다수 연료혼합장치가 구비된 가스터빈 저공해 연소기
KR101240465B1 (ko) 역화 발생이 없는 촉매-화염 복합 연소장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130220

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140211

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150216

Year of fee payment: 13

LAPS Lapse due to unpaid annual fee