KR20020024430A - 저 질소산화물 미분탄 석탄 버너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저 질소산화물 미분탄 석탄 버너에 관한 것으로, 미분탄 파쇄기에 연결되어 1차 공기유로를 형성함과 동시에 미분탄을 이송, 분사하는 노즐관과, 상기 노즐관의 내부에 개재되어 분사되는 미분탄을 점화시키는 점화봉과, 상기 노즐관내의 미분탄과 공기의 유로 변경부위에 설치되어 이들을 관내의 중앙으로 집중시킬수 있는 벤츄리와, 상기 노즐관내의 유로 소정위치에 설치되어 벤츄리에 의해 집중된 미분탄을 다시 확산시키는 확산구와, 상기 노즐관의 단부에 미분탄과 공기의 난류를 형성하여 이들의 혼합을 촉진시킬 수 있는 보염기와, 상기 점화봉의 외부로 형성되어 노즐관의 내부로 흐르는 미분탄의 물리적 탄도궤적에 대응할 수 있는 방호구와, 상기 노즐관의 외부로 형성된 제 2 차 및 제 3 차 공기유로를 포함하여 이루어진 것이다.

따라서, 본 발명은 상기의 구성에 의하여 노즐관의 내부를 흐르는 1차 공기 및 미분탄의 유속특성을 난류화시키고 그 분사영역을 질소산화물이 최소로 생성될 수 있는 분포로 형성함으로서 공해물질을 저감시킴과 동시에 미분탄 버너의 노즐을 형성하는 노즐관의 내부로 별도의 구조체를 형성하여 기기 내부의 피로파괴를 막음으로서 구조적 안정성을 동시에 충족 시킬 수 있는 효과를 갖는다.

Description

저 질소산화물 미분탄 석탄 버너{Low Nitrogen Oxide Coal Firing Burner }

본 발명은 저 질소산화물 미분탄 석탄 버너에 관한 것으로, 상세하게는 다중의 입구형상을 갖는 벤츄리를 이용하여 미분탄 및 1차공기의 난류화 정도및 분포특성을 변화시킴으로서 기기 운전중에 발생하는 유해한 질소 산화물을 저감 시킴과 동시에 버너의 내부를 통과하는 미분탄의 물리적 특성에 대응할 수 있는 구조체를 내부에 형성하여 석탄 버너의 내구성을 높힐 수 있는 저 질소산화물 미분탄 석탄 버너에 관한 것이다.

일반적으로, 석탄 화력 발전소에서 사용되는 종래의 저 질소 산화물 석탄 버너의 구성은 도 1에 나타낸 바와 같이 미분탄이 공급되는 노즐관 (20)과, 2차 연소 공기가 공급되는 2차 공기 유로(30)와, 3차 연소공기가 공급되는 3차 공기 유로(40)로 구성된다.

이러한 저 질소 산화물 석탄 버너의 구성에서 특히, 노즐관(20)의 내부에는 미분탄의 분사되는 편향을 조절하기 위한 댐퍼(21)와, 원추형 확대기(60),점화봉 (50)및 단일 에지가 구비된 보염기(80)가 노즐관(20)의 출구에 설치되어 있고, 노즐관(20)의 주위를 감싸는 2차와 3차 공기 유로(30),(40)에는 선회류(旋廻流)를 형성 시키기 위한 스훨 베인(100)이 형성된 구조이다.

저 질소 산화물 석탄 버너의 노즐이 수행하는 기본적인 기능은 일반 버너의 석탄 노즐과 마찬가지로 노즐관(20)을 통해 공기와, 미분탄의 혼합물을 연소로로 분사하는 것이다.

그러나, 미분탄을 분사하는 석탄노즐은 미분탄의 분사형태와 출구의 유동조건에 따라 버너의 연소 특성은 민감하게 변화하며, 이러한 변화 특성을 이용하여 미분탄 연소중에 발생하는 질소산화물을 저감시킬 수 있다.

이때, 저 질소산화물 석탄 버너를 이용하여 미분탄을 연소시키면 화염 내의 질소산화물을 환원시켜 질소산화물의 생성을 억제할 수 있다.

이와 같은 화염내의 질소산화물 저감을 화염내 2차 연소라 하는데, 2차 연소를 이용한 저 질소산화물 버너의 특허로는 미합중국 특허 제 5,832,847호 제 5,829,367호 제 5,829,369 등이 제안되어 있다.

2차 연소의 기능은 미분탄중의 질소 성분을 질소산화물로 환원시키지 않고 질소 분자로 전환 시키는데 있다. 미분탄 중의 질소 성분은 연소 초기 단계에서 열분해 과정을 통해 시안화 수소(HCN)와 암모니아(NH3)의 형태로 방출되며,시안화 수소(HCN)와 암모니아(NH3)가 산화 되면서 질소산화물(NOx)로 전환된다.

따라서, 시안화 수소와(HCN)와 암모니아(NH3)가 질소 산화물로 전환되는 것을 억제하기 위해서는 연소중 순간적인 산소 결핍 상태를 만들어 미분탄의 재연소를 위한 환원영역을 형성시켜야 하는데, 이러한 환원영역은 연료 과농 상태의 연소를 통해 확대할 수 있으며, 화염내의 환영역 후류에 충분한 공기를 추가로 공급하여 연소를 종결시키면 완전한 2차 연소를 이룰 수 있게 되어 연소효율의 저하를 방지할 수 있다.

이러한 2차 연소를 이용하여 질소산화물의 발생을 줄이면서 뛰어난 내구성을 갖는 석탄 버너를 만들기 위해서는 다음의 3가지 조건을 충족 시켜야 한다.

첫째, 저 질소산화물 석탄 버너에 필요한 연료의 과농 연소 상태를 만들기위해서는 미분탄이 공급되는 석탄 노즐로 부터 미분탄이 단위 부피당 밀도가 높은 과농상태(過濃狀態)로 분사될 수 있도록 하여야 한다.

상기 과농상태를 만들기 위해서는 미분탄 파쇄기에서 공급되는 미분탄 공급용 공기의 양을 줄이는 방법을 사용할 수 있지만 이송 공기의 양을 줄이게 되면 미분탄이 원활하게 이송되지 못하고 이송 파이프나 석탄 노즐의 바닥에서 침전될 수 있다.

따라서, 미분탄의 이송을 원활히 하면서 동시에 석탄 노즐의 출구에서는 연료의 과농 상태를 형성할 수 있는 석탄 노즐이 필요하다.

즉, 이송용 공기의 양은 그대로 유지하면서 석탄 노즐의 출구에서 분사되는 미분탄이 고농도를 갖도록 하는 것이다. 이와 더블어 화염의 안정화와 미분탄 중의 질소 성분을 일시에 추출하기 위해서는 연료 과농 영역의 표면적이 가능한 한 넓어야 한다.

둘째, 미분탄의 안정적인 점화가 이루어 지기 위해서는 연료인 미분탄과 산소의 혼합이 잘 이루어질 수 있도록 석탄 노즐 출구에서의 난류 무질서도를 증가시킬 수 있어야 한다.

셋째, 고체 입자인 미분탄이 공기 중에 부유되어 석탄노즐의 관내를 이동하면 필연적으로 석탄노즐 내부 구조물의 유로 변경부위에 물리적 마모를 유발시키게 되는데 특히, 미분탄의 유로가 변경되는 곡관 부위에서 심하게 마모될 수 있으므로, 석탄 노즐 내부 구조물의 마모를 방지할 수 있어야 한다.

석탄 노즐이 첫번째 조건을 만족하기 위해 석탄 노즐 입구의 반경 방향으로갈수록 미분탄의 유출 농도가 짙어져서 분사되는 미분탄이 환형(環形)의 띠와 같은 형상을 가져야 한다.

이러한 분포를 형성하기 위해서는 도 2에 나타낸 것과 같이 미분탄의 입자 직경이 클수록 노즐관(20)을 지난 후에 심하게 나타나는 미분탄의 편향(偏向)현상을 해소하여야 하는데 상기와 같은 편향을 해소하기 위하여 미합중국 특허 제 5,937,770호에서는 벤츄리와 분포기를 이용하는 방법이 제안되어 있다.

그러나, 미합중국 특허 제 5,937,770호의 벤츄리로는 미분탄을 석탄 노즐의 중앙 부근으로 밀집시킬순 있지만 완전한 혼합을 이루지 못할 뿐 아니라 점화기의 공간적 점유에 의한 간섭으로 많은 미분탄 입자가 밴츄리 목(throat)의 상부로 여전히 집중되는 문제점을 가진다.

또한, 석탄노즐의 유로 변경부를 형성하는 노즐관(20)과 점화봉(50)에 미분탄이 직접적으로 탄도궤적을 형성함으로서 누적된 피로파괴에 의해 강도의 저하 및 마모를 가져오게 되고 이것은 설비의 잦은 교체와 내구성 및 신뢰성의 저하를 가져오는 한 요인이 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 저 질소 산화물 미분탄 석탄 버너의 최적의 운전을 위한 구조적 특성을 충족함과 동시에 선행된 기술에서 나타나는 미분탄 입자의 중앙 집중 현상을 해소하고, 미분탄 입자의 관성력 방향 조절, 난류의 확산 및 제 2차 유동을 이용하여 미분탄의 석탄 노줄 내 혼합을 촉진시킬 수 있는 저질소산화물 미분탄 석탄 버너를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 미분탄 입자가 이동하는 탄도궤적의 방향을 변환하여 석탄 노즐의 내구성을 높힐 수 있는 저 질소산화물 미분탄 석탄 버너를 제공하는 것에 있다.

도 1은 종래의 저 질소산화물 석탄 버너의 구조를 나타낸 구성도,

도 2(a),(b)는 종래 미분탄 석탄 버너에 있어서 노즐관의 곡관 부위에

대한 미분탄 탄도입자 직경에 따른 편향을 보여주는 미분탄 궤적

선도,

도 3은 본 발명에 따른 저 질소산화물 미분탄 석탄 버너의 구성도,

도 4는 본 발명에 적용되는 벤츄리의 사시도,

도 5(a) 도 4의 B-B'선 단면도,

도 5(b) 도 4의 C-C'선 단면도,

도 6은 본 발명에 적용되는 방호구의 일 실시예를 나타낸 사시도,

도 7(a)는 본 발명에 적용되는 방호구의 일 실시예를 나타낸 단면도,

도 7(b)는 본 발명에 적용되는 방호구의 다른 실시예를 나타낸

단면도,

도 8은 본 발명에 적용되는 방호구의 장착상태를 나타낸 사시도,

도 9는 도 3의 A-A'선 단면도,

도 10은 본 발명에 적용되는 보염기의 구조를 나타낸 사시도,

도 11은 본 발명에 적용되는 보염기의 결합상태를 나타낸 단면도.

도 12은 본 발명에 적용되는 단일 에지를 구비한 보염기와

다중 에지가 구비된 보염기에 있어서 난류크기를 나타낸

비교 도표,

도 13는 본 발명의 구성에 의한 노즐관 출구에서의 미분탄 농도

분포도 이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 미분탄 파쇄기 200 : 노즐관

210 : 댐퍼(Damper) 300 : 제 2 차 공기 유로

400 : 제 3 차 공기 유로 500 : 점화봉

600 : 벤츄리 610 : 오목입구

620 : 볼록입구 700 : 확산구

710 : 경사면 800 : 보염기

810 : 에지(Edge) 900 : 방호구

910 : 결합공 1000 : 스훨 베인

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 미분탄 파쇄기에 연결되어 1차 공기유로를 형성함과 동시에 미분탄을 이송, 분사하는 노즐관과, 상기 노즐관의 내부에 개재되어 분사되는 미분탄을 점화시키는 점화봉과, 상기 노즐관내의 미분탄과 공기의 유로 변경부위에 설치되어 이들을 관내의 중앙으로 집중시킬 수 있는 벤츄리와, 상기 노즐관내의 유로 소정위치에 설치되어 집중된 미분탄을 다시 확산시키는 확산구와, 상기 노즐관의 단부에 미분탄과 공기의 난류를 형성하여 이들의 혼합을 촉진시킬 수 있는 보염기와, 상기 점화봉의 외부로 형성되어 미분탄의 물리적 탄도궤적에 대응할 수 있는 방호구와, 상기 노즐관의 외부로 형성된 제 2 차 및 제 3 차 공기유로를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징은 환형의 링 내부로 유체흐름의 단속을 이루는 다수의 에지를 구비하고 이러한 에지들의 후방으로 또 다른 에지들이 다수개 형성되어 공기 및 미분탄의 흐름을 난류화 시키는 보염기에 있다.

본 발명의 또 다른 특징은 공기와 미분탄 유입되는 벤츄리의 입구가 오목입구와 볼록입구로 동시에 등분되어 형성된 벤츄리관에 있다.

본 발명의 또 다른 특징은 상기 점화봉의 외부에 형성된 방호구의 단면형상이 마름모 또는 유선형으로 이루어진 것이다.

이하, 본 발명의 목적과 기술적 사상에 가장 근접할 수 있는 실시예를 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3는 본 발명을 전체적으로 나타낼 수 있는 구성도로서, 본 발명 기술적 사상을 여기에 한정하는 것은 아니다.

석탄을 일정한 직경으로 분말화 하여 미분탄으로 만드는 미분탄 파쇄기(100)에 미분탄의 노즐을 형성하는 노즐관(200)이 연결되는데, 노즐관(200)은 원형의 단면을 이루는 관의 형태를 이루며, 도면에 도시한 바와 같이 유로의 방향을 변환하도록 일정각도의 밴딩된 형태를 취하게 되고, 이러한 노즐관(200)의 내부에 1차 공기와 미분탄이 함께 공급되어 별도의 송풍장치(도시않됨)에 의해 일정한 압력으로 흐르게 된다.

노즐관(200)의 외부로는 수평 및 수직의 관 또는 격벽에 의해 제 2 및 제 3 차 공기유로(300),(400)가 서로 근접되게 형성되며 노즐관(200)의 단부로 이루어지는 미분탄 분사구 및 제 1 공기유로의 단부 주위공간을 분사되는 공기가 감싸게 된다.

또한, 노즐관(200)의 내부에는 내부를 흐르는 미분탄의 유속 특성을 변환시키는 벤츄리(600)가 개재 된다. 이러한 벤츄리(600)의 형상은 도 4에서와 같이 상세히 나타낼 수 있다.

벤츄리(600)의 내부는 하나의 독립된 유체유로를 형성하게 되는데, 기본적으로 길이 방향의 단면으로는 입구와 출구를 형성하고 그 사이에 축소유로를 형성하게 된다.

유체가 유입되는 입구의 형상은 완만한 곡선을 그리는 곡면으로 형성되고, 벤츄리(600) 길이방향 중심에 대해 오목입구(610)와 볼록입구(620)를 동시에 구비한다.

이러한 형태는 벤츄리(600)의 입구를 정면으로 본 상태에서 원형의 중심을 기준으로 각각의 입구 형태가 소정의 각도로 등분 또는 부등분된 형상을 갖게되고, 벤츄리(600)에 유입되는 미분탄 및 1차 공기는 각기 다른 입구의 복합적 형상에 의해 난류화된 상태에서 벤츄리(600)의 내부를 통과하게 된다.

도 5(a)및 도 5(b)는 이러한 입구의 각기 다른 형태를 도시한 것이다.

한편, 전술한 제 2 및 제 3 공기유로(300),(400)에는 내부를 흐르는 공기의 흐름을 미분탄의 분사조건에 알맞게 변환시키는 스훨 베인(1000)이 각각 설치되어 공기의 흐름을 선형 또는 나선형 와류로 바꾸어 분사되는 미분탄에 산소의 접촉면적을 증가시킴으로서 연소의 효율성을 높히도록 한다. 한편, 노즐관(200)의 내부 수평방향에는 유로의 중심축을 따라 점화봉(500)이 가로질러 설치되는데, 일단은 노즐관(200)의 외부에 노출되어 위치하고 또 다른 일단은 노즐관(200)의 연소로측 단부에 같은 공간을 점유하도록 되어 있다.

상기 점화봉(500)의 길이방향에는 확산구(700)가 형성되며 벤츄리

(600)의 내부에서 흐른 미분탄 및 공기의 흐름 중심을 공동화(空桐化) 시키는 기능을 갖는다.

이것은 전술한 저 질소 산화물 석탄 버너의 최적의 필요조건에서 그 이유를 찾을 수 있다.

즉, 노즐관(200)의 분사구에서 형성되는 미분탄의 입자 분포에서 일정한 압력으로 분출되는 미분탄의 중심은 확산구(700)의 물리적 탬핑

효과에 의해 입자의 분포밀도가 낮아지게 되고 중심의 주위에는 입자의 분포밀도가 높아지게 되어 환형의 미분탄 과농대(過濃帶)를 이루게 되는 것이다.

이러한 확산구(700)는 벤츄리(600)와 마찬가지로 소정의 각도를 구비하고 있으며 이는 양단이 일정각으로 경사면(710)을 구비한 형태이다.

한편, 노즐관(200)의 곡관부에는 도 6에서와 같이 유로 길이방향으로 가로 질러 설치된 점화봉의 외부로 방호구(900)가 형성된다.

방호구(900)의 형상은 도 6 내지 도 8에서 명확하게 나타낼 수 있으며, 이는 마름모의 단면을 갖고 일정길이로 연장한 다면체의 형상을 이룰 수 있고 , 또는 단면이 하나의 부드러운 폐곡선의 형태를 취하는 삼면체로 이루어질 수 있다.

이러한 방호구(900)의 길이방향 중심에는 방호구(900)의 설치를 위한 결합공(910)이 형성되어 있는데, 상기 결합공(910)의 내부로 점화봉(500)의 일단을 끼워 방호구(900)를 설치하도록 되어 있다.

상기 방호구(900)의 단면 형상에서 점화봉(500)이 끼워지는 결합공

(910)의 중심점 수직방향을 기준으로 상부와 하부의 단부 길이 영역은 결합공(910)의 직경의 0.5배에서 노즐관(200)의 반경까지 점유될 수 있다.

한편, 최종적으로 미분탄이 분사되는 노즐관(200)의 단부에는 외부로 2차 공기유로(300)의 댐퍼(210)가 형성되고, 내부로는 보염기(800)가 설치

되는데, 보염기(800)의 구조는 도 10에서와 같이 고리 형태의 링 내부로 그 중심을 향해 다수의 에지(810)들이 형성되고 이러한 에지(810)들은 링의 중심점 길이방향으로 하나 또는 둘 이상의 에지(810)들이 형성된 구조이다.

이러한 2차 및 그 이상의 에지들(810)은 처음에 형성된 에지(810)들에 대향하여 일정각도로 교차된 형태를 취하며 그 각도 기준점은 보염기(800) 구조체의 중심점을 기준으로 한다.

도 11은 이러한 보염기(800)의 설치상태를 확대하여 나타낸 것으로, 노즐관

(200)의 내부에 끼워져 설치되거나 또는 단부에 고정된다.

상기와 같은 제반 구성요소 즉,벤츄리(600)와확산구(700),보염기(800)의 물리적 구조에 의해 미분탄 및 공기가 흐르는 노즐관(200)의 내부 유로의 구조을 변화시킬 수 있으며, 그 유로의 공간적 형상은 하나의 유로에서 벤츄리(600)에 의해 가속된 미분탄 및 공기의 흐름이 확산구(700)에 의해 중심에 공동영역(空洞領域)을 갖도록 주위로 분리되어 흐르다가 다시 노즐관(200)의 단부에 형성된 보염기(800)에 의해 난류화 (흐름의 무질서도)정도를 증가시키게 된다.

이상에서와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 연료를 이루는 미분탄의 이송경로를 설명하면, 미분탄 파쇄기(100)에서 생성된 미분탄은 송풍장치(도시않됨)에 의해 제 1차 공기와 함께 노즐관(200)

으로 이송되고 이러한 미분탄 각각의 탄도 입자는 노즐관(200)의 유로변경부위 즉, 밴딩된 곡관부위에서 충돌하게 되어 유로방향을 변환하게 된다.

이때, 곡관의 유로변경 부위에는 벤츄리(600)가 형성되어 있어 그 오목 및 볼록입구(610),(620)에 의해 그 내부로 미분탄의 탄도 입자가 모아지게 된다.

벤츄리(600)의 입구에 형성된 오목입구와 볼록입구(610),(620)는 인입되는 미분탄 및 1차 공기를 처음으로 난류화 시키고 벤츄리(600)의 내부로 모아진 1차 공기 및 미분탄의 탄도입자는 그 좁아진 유로체적에서 유속을 증가시킨 상태에서 벤츄리(600)를 탈출시에는 확산하게 된다.

한편, 노즐관(200)의 유로변경 부위에서 미분탄의 탄도입자는 도 9 에서와 같이 점화봉(500)의 외부로 형성된 방호구(900)에 의해 갈라지면서 곡관부위에 충돌하게 되는데, 이와 같이 충돌되는 입자는 방호구(900)에 의해 형성된 물리적 방호막에 의해 점화봉(500)에 손상을 줄 수가 없다.

또한, 부가적인 작용으로서 방호구(900)에 의해 갈라진 미분탄의 탄도 진입각도는 노즐관(200)의 곡관부위 즉, 유로 변경 부위에서 내주면에 대해 비스듬이 경사진 각도를 이룸으로서 점화봉(500) 자체의 피로파괴를 원천적으로 봉쇄함과 동시에 노즐관(200)의 내벽에 대한 피로파괴의 강도도 낮춤으로서 그 내구성을 증가시킬 수 있다.

이어서, 상기 벤츄리(600)에서 확산된 미분탄은 노즐관(200)에 형성된확산구(700)의 경사면(710)을 접하면서 갈라지게 되고, 이러한 상태는 노즐관(200)의 내부에서 미분탄의 흐름분포를 형성함에 있어 중심의 밀도가 비교적 낮은 공동영역을 형성함과 동시에 주위로는 밀도가 높은 과농영역을 형성하게 된다.

여기서, 미분탄 및 공기의 흐름은 무질서도가 증가된 난류상태로 노즐관(200)의 단부로 보내지며 최종적으로 보염기(800)에 도달하게 된다.

노즐관(200)의 내부를 흐르는 미분탄은 보염기(800)에 형성된 다수의 에지

(810)들에 의해 유속저항을 받게 되고, 처음 접하는 에지(810)에서 난류화를 진행시키다가 후방의 제 2 열 또는 그 이상의 에지(810)들에 의해 난류화를 가속시키게 된다.

이와 같이 노즐관(200)의 내부 유로에서 난류화된 미분탄 및 공기의 흐름은 노의 연소실 내부로 분사되는데, 최종적으로 연소실에서 형성되는 미분탄의 탄막은 도 13 에서와 같이 중심의 미분탄 농도가 낮고 주위로 농도가 높은 미분탄의 연소재 분사영역을 형성한다.

도 12는 이러한 난류화 정도를 비교한 도표로서 앞서 설명한 기존 보염기와 본 발명 보염기의 작용을 직관적으로 나타낸 비교예이다.

이를 보면 종래의 미분탄 석탄 노즐에 구비된 보염기의 난류화 정도 보다 본 발명에 의한 보염기의 난류화 정도가 증가됨을 알 수 있으며, 에지들 간의 간극이 적을수록 그 성향은 더욱 높아짐을 확인할 수 있다.

한편, 미분탄 버너의 공기 순환 경로를 설명하면 다음과 같다.

제 1 차 공기유로는 앞에서 설명한 노즐관(200)에 의해 형성되고 이는 미분탄을 공급하는 에너지원의 역활을 동시에 갖는다.

제 2 차 및 제 3 차 유로(300),(400)는 노즐관(200)의 외부로 공간을 구획하는 구조체(관 또는 격벽)에 의해 유로를 형성하는데, 공기 공급장치(도시않됨)에

의해 공기가 제 2 차 및 제 3 차 공기유로(300),(400)를 통해 이동하면 각각의 유로 내부에 형성된 스훨 베인(1000)에 형성된 블레이드(1200)에 접촉하면서 균일한 유속분포를 난류로 변화시키고 이와 같은 상태에서 2,3차 공기는 노즐관(200)에서 분사되는 1차 공기와 미분탄의 영역 주위를 감싸며 난류화된 입자에 공기를 공급하여 2차 연소를 수행한다.

이때, 미분탄은 노즐관(200)으로 이루어 지는 1 차 공기에 의해 처음 연소되다가 여기서 미처 연소되지 못한 미분탄은 제 2 차 및 제 3 차공기유로(300),(400)에서 공급되는 공기에 의해 완전하게 재연소 되어 질소산화물의 배출을 억제하게 되는 것이다.

이와 같은 상태는 앞에서 설명한 기존에 연소중에 발생하는 시안화 수소(HCN)와 암모니아(NH3)가 산화하여 질소산화물로 전환되는 것을 본 발명에 의해 형성된 미분탄의 과농영역에 의해 생성을 억제하다가

최종적으로 공기를 충분히 공급하여 연소를 종결시킴으로서 질소산화물의 배출을 저감 시킴을 확인할 수 있는 것이다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 발명은 노즐관의 내부를 흐르는 1차 공기 및 미분탄의 유속특성을 난류화시키고 그 분사영역을 질소산화물이 최소로 생성될 수 있는 분포로 형성함으로서 공해물질을 저감시킬 수 있는 효과를 갖는다.

따라서, 요즘 부각되는 환경에 대한 기간설비의 환경기준에 충분히 대응할 수 있는 요건을 충족시킬 수 있고, 본 발명의 다른 효과로는 미분탄 석탄 버너의 노즐을 형성하는 노즐관의 내부로 별도의 구조체를 형성하여 기기 내부의 피로파괴를 막음으로서 구조적 안정성을 동시에 충족시킬 수 있는 것이다.

Claims (7)

1. 미분탄 파쇄기에 연결되어 1차 공기유로를 형성함과 동시에 미분탄을 이송 및 분사하는 노즐관과, 상기 노즐관의 내부에 개재되어 분사되는 미분탄을 점화시키는 점화봉과, 상기 노즐관내의 미분탄과 공기의 유로 변경부위에 설치되어 이들을 관내의 중앙으로 집중시킬수 있는 벤츄리와, 상기 노즐관내의 유로 소정위치에 설치되어 벤츄리에 의해 집중된 미분탄을 다시 확산시키는 확산구와, 상기 노즐관의 단부에 미분탄과 공기의 난류를 형성하여 이들의 혼합을 촉진시킬 수 있는 보염기와, 상기 점화봉의 외부로 형성되어 노즐관의 내부로 흐르는 미분탄의 물리적 탄도궤적에 대응할 수 있는 방호구와, 상기 노즐관의 외부로 형성된 제 2 차 및 제 3 차 공기유로를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 저 질소 산화물 미분탄 석탄 버너.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 공기와 미분탄이 흐르는 벤츄리의 입구는 오목입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 저 질소 산화물 미분탄 석탄 버너.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 공기와 미분탄이 흐르는 벤츄리의 입구는 볼록입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 저 질소 산화물 미분탄 석탄 버너.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 벤츄리의 입구는 볼록입구와 오목입구가2개,3개 또는 4개가 선택적으로 결합됨을 특징으로 하는 저 질소 산화물 미분탄 석탄 버너.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 보염기는 고리 형태의 링 내부로 그 중심을 향해 다수의 에지들이 형성되고 이러한 에지들은 링의 중심점 길이 방향으로 하나 또는 둘 이상의 에지들이 형성됨을 특징으로 하는 저 질소 산화물 미분탄 석탄 버너.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 점화봉의 외부에 형성된 방호구는 노즐관의 유로 길이방향으로 일정길이를 형성하고 그 단면형상이 마름모 또는 유선형으로 이루어짐을 특징으로 하는 저 질소 산화물 미분탄 석탄 버너.
7. 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 방호구는 점화봉이 끼워지는 결합공의 중심점 수직방향을 기준으로 상부와 하부의 단부 길이는 점화봉이 끼워지는 결합공 직경의 0.5배에서 노즐관의 반경까지의 영역임을 특징으로 하는 저 질소 산화물 석탄 버너.