KR20020044432A - 연료와 공기의 혼합을 개선한 소둔로 점화장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소둔로 점화장치(10)에서 연소용 공기와 연료의 충분한 혼합이 이루어지며, 연소시 복사관(15)내 연소불균형을 제거하여 질소산화물(NOx)의 생성을 줄이고, 복사관(15) 및 폐가스덕트(16)의 수명을 연장할수 있도록 하기 위한 것으로, 파이롯 버너와 선회기를 구비한 메인버너를 가지는 소둔로 점화장치에 있어서, 파이롯 버너(11)와 메인버너(12)를 감싸도록 형성된 적어도 1개 이상의 1차 연소용 공기통로를 가지는 연소통(20)과, 연소통(20)의 내경에 접하여 설치되는 1차 노즐 및 2차 노즐이 형성된 1차 선회기(13) 및 연소통(20)과 소둔로의 복사관(15) 사이에서 상기 복사관의 내경 및 연소통(20)의 외경에 접하여 설치되는 1차 및 2차 노즐이 형성된 2차 선회기(13)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 소둔로 점화장치(10)에 관한 것이다.
Description
본 발명은 소둔로의 점화장치에 관한것으로서, 더욱 상세히는 연료와 연소용공기의 혼합을 증가시켜 연소효율을 높이며, 복사관 및 폐가스덕트의 수명을 연장시키는 소둔로의 점화장치에 관한 것이다.
도 1은 소둔로에 설치된 연소장치의 구성을 나타낸 도면이다.
일반적으로 소둔로의 점화장치(10)는 파이롯 버너(11)와 메인버너(12)로 구성되어 있는데, 파이롯 버너(11)는 메인버너(12)에 불씨를 당겨주는 역할을 하며, 이에 따라 메인버너(12)의 점화가 행해지고, 이 화염이 복사관(15)의 내부를 지나가면서 복사관(15)을 가열하고, 이 열로 복사관(15) 주위를 지나는 철판을 가열하여 열처리가 행하여 진다. 점화장치(10)에서는 파이롯 버너(11)의 선회기(13) 선단에 부착된 연료분사구를 통해 연료가 분사되고, 연소용 공기가 열교환기(14)를 통해 예열되어 공기공급관(19)을 통해 파이롯 버너(11)의 선회기(13) 선단쪽으로 공급되면, 연료와 연소용 공기가 혼합되어 연소가 행하여진다. 이 연소용 공기는 복사관(15)을 지나 방출되는 폐가스를 흡입하는 폐가스 팬(17)에 의하여 그 흡입압력으로 열교환기(14)를 통해 유입되면서 공급되어진다. 열교환기(14)에서는 연소 후 배출되는 폐가스의 폐열로 연소용 공기가 약 400℃ 정도로 예열이 된다. 연소된 폐가스는 폐가스 팬(17)에 의해 흡입되어 폐가스 덕트(16)를 지나 연돌(18)로 빠져나간다.
이러한 복사관(15)내에서의 연소과정 중에는 메인버너(12)의 선회기(13) 선단측에서 집중적으로 연소가 이루어지는데, 이때 공기공급관(19)을 통하여 유입되는 공기는 메인버너(12)의 하부에서 유입됨으로 연료와 공기의 균일한 혼합이 충분하지 않게 된다. 따라서 연료분사구(17) 선단에서의 급격한 연소로 인하여 연소온도가 급격히 상승하며 이는 질소산화물(NOx)의 증가 요인이 된다. 또한 이러한 집중연소로 인하여 복사관(15)의 특정부위의 온도가 상승되어 복사관(15)의 수명을 단축시키는 문제가 발생하게 된다. 특히 선회기(13) 구조의 단순함으로 인하여 공기와 연료의 혼합이 충분치 않게 되고, 이에 따라 복사관(15)내에서의 연소가 완전히 되지 못하고 폐가스덕트(16) 내부까지 연소가 이루어져 연소효율이 떨어지며, 폐가스덕트(16)내에서의 연소로 폐가스덕트(16)의 고열로 인한 쳐짐, 터짐, 갈라짐 등이 발생하게 된다.이로 인해 폐가스덕트(16)의 수명을 저하시키는 문제가 발생한다.
또한 폐가스덕트(16)의 터짐,갈라짐으로 인하여 이 부위로 대기중 공기가 유입되어 열교환기(14) 전단부의 공기 흡입량이 줄어들어 결국 메인버너(12)로 공급될 연소용 공기 공급량이 줄어 불완전연소를 더욱 가중시키게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 연소용 공기와 연료의 충분한 혼합이 이루어지며, 또한 단계적인 연소로 연소시 복사관 내 연소불균형을 제거하여 질소산화물(NOx)의 생성을 줄이고, 복사관 및 폐가스덕트의 수명을 연장할수 있는 소둔로의 점화장치를 제공하는 것이다.
도 1은 소둔로에 설치된 점화장치의 구성도
도 2는 본 발명의 점화장치의 단면도
도 3은 본 발명의 1차 선회기 단면도
도 4는 본 발명의 2차 선회기 단면도
도 5는 본 발명의 파이롯 버너 선회기의 사시도
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명*
10: 점화장치11: 파이롯 버너
12: 메인버너13: 선회기
13a: 선회기 골부13b: 선회기 산부
14: 열교환기15: 복사관
16: 폐가스덕트17: 폐가스 팬
18: 연돌19: 공기공급관
20: 연소통21: 1차 연소용 공기통로
30: 1차 선회기31: 선회판
32: 1차 노즐33: 2차 노즐
34: 파이롯 버너 삽입구35: 선회기 지지대
40: 2차 선회기50: 연료 분사대
51: 연료 분사구
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 파이롯 버너와 선회기를 구비한 메인버너를 가지는 소둔로 점화장치에 있어서, 파이롯 버너(11)와 메인버너(12)를 감싸도록 형성된 적어도 1개 이상의 1차 연소용 공기통로를 가지는 연소통(20)과, 연소통(20)의 내경에 접하여 설치되는 1차 노즐 및 2차 노즐이 형성된 1차 선회기(13) 및 연소통(20)과 소둔로의 복사관(15) 사이에서 상기 복사관의 내경 및 연소통(20)의 외경에 접하여 설치되는 1차 및 2차 노즐이 형성된 2차 선회기(13)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 소둔로 점화장치(10)를 제공한다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 소둔로 점화장치(10)의 구성을 나타낸 도면이다. 본 발명의 소둔로 점화장치(10)는 파이롯 버너(11) 및 메인버너(12)에 대하여 이들을 감싸는 연소통(20)을 형성하며, 연소통(20)에는 공기공급관(19)을 통하여 유입된 연소용 공기를 연소통(20)으로 유도하는 1차 연소용 공기통로(21)가 형성된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 이러한 1차 연소용 공기통로(21)를 공기공급관(19)에서 일직선상으로 상,하,좌,우에 원형으로 총 4개 형성했다.
연소통(20)의 내부에는 연소통(20)의 내경에 접하도록 1차 선회기(30)가 설치되며 연소통(20)의 외경에는 복사관(15)의 내경에 접하도록 2차 선회기(40)가 설치된다.
도 3은 본 발명의 소둔로 점화장치(10)의 1차 선회기(30)의 단면을 나타낸 것이다. 1차 선회기(30)는 메인버너(12)를 둘러싼 구조로, 메인버너(12)를 중심으로 다수의 선회판(31)이 형성되어 있고, 각 선회판(31)은 일정방향으로 비스듬히 배설되어 서로간에 틈을 형성한다. 이 틈을 통해 공기는 경사진 방향으로 나아가게 된다. 이 틈을 1차 노즐(32)이라 한다. 또한 각각의 선회판(31)에는 연소용 공기가 일직선 방향으로 나아갈 수 있도록 원형의 2차 노즐(33)이 형성된다. 중앙 메인버너(12)가 설치된 상부의 선회판(31)은 파이롯 버너(11)가 삽입될 수 있도록 삽입구(34)가 형성된다.
도 4는 본 발명의 소둔로 점화장치(10)의 2차 선회기(40)의 단면을 나타낸 것으로 2차 선회기(40) 역시 1차 선회기와 같은 구조로 연소통(20)을 중심으로 1차 노즐(32)과 2차 노즐(33)을 구비한다.
1차 선회기(30)와 2차 선회기(40)는 그 외주를 따라 선회기 지지대(35)가 형성되어 각각 연소통(20)과 복사관(15)의 내주면에 결합될 수 있다.
도 5는 본 발명의 소둔로 점화장치(10)의 메인버너(12) 선단부를 나타낸 것이다. 메인버너(12)의 선단부는 선회기(13)와 연료분사구를 갖춘 연료분사대로 구성되어 있는 데, 본 발명의 메인버너(12)는 종래의 단순면으로 형성된 선회기(13) 대신 외주면을 따라 골부(13a)와 산부(13b)가 경사지도록 형성된 선회기(13)를 갖는다. 이 홈을 따라 연소용 공기는 선회하며 확산될 수 있는 것이다. 나아가 본 발명에서는 메인버너(12)의 연료분사대(50)에 구비된 연료분사구(51)는 종래의 1개소인 것에 대하여 연료분사대(50)의 측면으로 1개 이상의 연료분사구(51)를 추가로 형성시켜 연료의 분사가 여러 방향으로 가능하도록 하였으며, 이로 인해 확산되어 온 연소공기와의 혼합이 보다 개선되도록 하는 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 연료분사대(50)의 상,하,좌,우 및 선단에 연료분사구(51)를 각각 설치하였다.
이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용을 첨부된 도면을 참고로 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 소둔로 점화장치(10) 내에서의 연소는 연소통(20)내에서의 1차 연소와 연소통(20) 외부에서의 2차 연소로 다단으로 연소가 진행된다.
도1을 참고로 폐가스 팬(17)의 부압으로 열교환기(14)를 통하여 유입된 공기는 공기공급관(19)을 통하여 복사관(15)으로 유입된다. 복사관(15)으로 유입된 연소용 공기는 바로 선회기(13)측으로 확산되지 않고 먼저 연소통(20)의 1차 연소용공기통로(21)를 통하여 연소통(20) 내부로 확산되어 들어오고, 다시 연소통(20)의 내경에 설치된 1차 선회기(30)를 통하여 확산된다. 이때 공기공급관(19)을 통하여 공급된 연소용 공기는 일부는 연소통(20)의 상,하,좌,우측에 형성된 1차 연소용 공기통로(21)를 통하여 연소통(20) 내부로 확산되고, 나머지는 2차 선회기(40)를 통하여 연소통(20)의 외부 선단측으로 확산된다. 연소통(20) 내로 유입된 1차 연소용 공기는 1차 선회기(30)를 지나면서 1차 노즐(32)의 부여 각도에 따라 나선형태로 확산되며, 2차 노즐(33)로 직분사 되게 된다. 그리고, 메인버너(12)의 선회기(13) 전단의 연료분사구로 분사되는 연료와 혼합이 되어 1차 연소를 이룬다. 이러한 1차 연소에 있어서 메인버너 선회기(13)에 형성된 골부(13a)와 산부(13b)로 인해 연소용 공기가 더욱 강하게 확산이 되며 연료 분사구(51)에서 상,하,좌,우 및 전방으로 분사되는 연료와 완전 혼합을 유지한다. 이때 2차 노즐(33)의 직분사된 공기압력으로 연소통(20) 선단측에서 압력이 증가되어 화염의 길이를 더욱 길게 형성한다. 이것은 종래에 비하여 연소구간을 길게하는 것을 의미하며 또한 종래의 연료와 연소용 공기의 혼합 불량에 의한 불완전연소를 해소하는 것을 의미한다.
이러한 상태에서 연소통(20) 외부에서는 2차 선회기(40)를 통하여 유입된 공기에 의하여 2차 연소가 진행된다. 이때 복사관(15)의 하부측의 공기공급관(19)으로부터 바로 공기가 유입되는 종래의 경우와는 달리 연소용 공기가 연소통(20) 상,하부로 걸쳐 설치된 2차 선회기(40)를 통하여 유입됨으로 균일하게 연소용공기가 혼합되어 연소가 진행된다. 이때 전술한 바와같이 선회기(13) 선단에서의 집중적 연소를 막으면서 연소구간을 길게함으로서 질소산화물(NOx)의 생성을 줄일수 있게되며, 이에 따라 복사관(15)의 터짐, 갈라짐, 부풀어 오름, 변형 등을 방지할 수 있게 된다.
또한 1차 연소에 있어서 선회기(13)에서 연료와 연소용 공기의 혼합 후 1차 선회기(30)에서 또다시 혼합을 이룸으로서 그 연소는 좀 더 완전연소에 근접을 하게 되고 연소효율을 증가시키게 된다.
상기와 같이 본 발명에 의한 소둔로 점화장치에 의하면, 연료와 공기의 혼합을 촉진시켜 복사관에서의 완전연소를 이루어 폐가스 덕트에서의 2차 연소 유발을 사전에 감소시킬 수 있으며 폐가스 덕트의 수명을 연장시킴은 물론, 질소산화물(NOx) 생성을 억제하고 복사관 수명을 연장하여 연소효율을 증가시킬 수 있다.
Claims (3)
- 파이롯 버너(11)와 선회기(13)를 구비한 메인버너(12)를 가지는 소둔로 점화장치(10)에 있어서,상기 파이롯 버너(11)와 메인버너(12)를 감싸도록 형성되어 적어도 1개 이상의 1차 연소용 공기통로(21)가 구비된 연소통(20);상기 연소통(20)의 내경에 접하여 설치되고 상기 메인버너(12)를 중심으로 선회판(31)이 비스듬히 배설되어 1차 노즐(32)이 형성된 1차 선회기(30) 및;상기 연소통(20)과 소둔로의 복사관(15) 사이에서 상기 복사관(15)의 내경 및 상기 연소통(20)의 외경에 접하여 설치되고 상기 연소통(20)을 중심으로 선회판(31)이 비스듬히 배설되어 2차 노즐(33)이 형성된 2차 선회기(40)로 구성된 것을 특징으로 하는 소둔로 점화장치(10).
- 제 1항에 있어서,상기 선회판(31)에는 2차 노즐(34)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 소둔로 점화장치(10).
- 제 1항에 있어서,상기 메인버너(12)는 표면에 골부(13a)와 산부(13b)가 구비된 선회기(13)와; 측면에 적어도 1개이상의 연료분사구(51)가 구비된 연료분사대(50)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 소둔로 점화장치(10).
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