KR20020047323A - 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량버너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연소구역에 인접한 방사상의 표면을 가열하는 방사상의 벽을 갖춘 버너의 작동 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 연료와 공기의 연료가 희박한 혼합물을 제공하는 단계와; 주노즐로부터 상기 연소구역으로 외부방향을 향하여, 전체적으로 방사상의 방향에 상기 주노즐을 실제로 둘러싼 상기 방사상의 벽을 가로질러 흐르는 연료와 공기의 혼합물을 유발하는 단계; 분리된 둥근 화염이 생성시키기 위해 혼합물의 화염속도를 초과한 초기속도로 상기 주노즐로부터 외부방향으로 흐르는 연료와 공기의 혼합물을 유발하는 단계 및; 상기 방사상의 표면으로부터 상기 구역의 대응면에 노의 위치에서 제 2연료를 제공하는 단계;를 구비하되, 상기 제 2연료는 상기 연료와 공기의 혼합물 공급시스템과 상기 제 2연료노즐시스템으로 상기 연소구역에 제공되어진 전체 연료의 일부로 이루어진다.

Description

질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너{High capacity/low NOx radiant wall burner}

방사상인 버너에서 질소산화물의 감소와 절감은 항상 바람직한 목적으로 여겨져 왔다. 더욱이, 산업분야에서는 유해한 영향을 끼치는 질소산화물의 생성없이 개별적인 방사상인 버너의 열생성용량을 증대시키는 것이 항상 바람직한 목적으로 고려되어 왔다. 유체연료와 공기의 흐름을 유발하여 생성된 주예혼합물을 사용하는 방사상인 버너는 공지되어 있으나, 종래 버너는 총연료의 약 80% 이하를 함유한 연료와 공기의 예혼합물을 생산할 수 없다. 이 예혼합물이 고온에서 연소하여서 과잉생산된 질소산화물과 다른 오염물질들을 생성한다. 더욱이, 화염으로 연도가스를이동하는 것과 같이 다른 목적을 위해 이용할 수 있는 제 2연료량은 연료와 공기의 주예혼합물이 연소를 위해 필요한 연료의 양을 포함하기 때문에 매우 제한되었다. 따라서 산업분야에서는, 초기연소동안에 많은 공기가 사용되어 연소온도를 낮추고, 많은 제 2연료가 사용되어 화염에서 떨어져 있는 노공간으로 순환할 수 있어서 연도가스의 많은 양과 예혼합되어 추가로 연소온도를 낮추도록, 주예혼합물이 연료가 희박해지는 방사상인 버너의 용도에 버너의 효율을 향상시키는 수단을 필요로 한다. 또한 산업분야에서는 더 큰 열생성용량을 갖는 방사상인 버너를 필요로 한다.

본 발명은 산업용 버너와, 특히 종종 버너타일로 이루어진 노(爐) 또는 이와 유사한 장치의 벽의 주변부를 가열하는 방사상의 벽을 갖춘 버너의 분야에 관한 것으로, 상기 가열된 주변부는 노의 복사에 위해 열을 분산시킨다. 더욱 특별하게로는, 본 발명은 방사상인 버너의 효율성과 효용량 및 질소산화물의 감소율이 향상되게 하는 방법과 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 개념과 원리를 실현한 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너와 이와 관련된 부속품들을 부분적으로 절개하여 도시한 측면도이고,

도 2는 도 1에 도시된 버너의 주요 구성부재를 절개하여 도시한 확대도,

도 3은 도 2의 3-3선 단면도,

도 4는 본 발명의 개념과 원리를 실현한 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너와 이와 관련된 부속품들을 부분적으로 절개하여 도시한 측면도,

도 5는 도 2의 5-5선 단면도,

도 6은 약간 상이한 형상을 갖는 주노즐용 끝캡을 제외한 도 5와 유사한 도면,

도 7은 도 6의 원형부분의 확대상세도,

도 8은 슬롯의 주입부의 형상을 제외한 도 7과 유사한 상세도,

도 9는 본 발명의 개념과 원리를 실현한 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너의 다른 실시예와 이와 관련된 부속품들을 부분적으로 절개하여 도시한 측면도,

도 10은 본 발명의 개념과 원리를 실현한 질소산화물의 방출을 줄이는 고용량 방사사의 벽을 갖춘 고용량 버너의 또 다른 실시예와 이와 관련된 부속품들을 부분적으로 절개하여 도시한 측면도,

도 11은 본 발명의 다양한 실시예와 유용하게 연결될 수 있는 제 2연료노즐의 하류부의 확대단면도,

도 12는 본 발명의 개념과 원리를 실현한 버너의 다른 실시예의 개략도,

도 13은 도 1의 버너의 작동원리를 도해한 개략도,

도 14는 본 발명의 개념과 원리를 실현한 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너의 또 다른 실시예와 이와 관련된 부속품들의 개략적인 측면도,

도 15는 본 발명의 개념과 원리를 실현한 다른 버너의 작동원리를 도해한 개략도,

도 16은 도 9에 도시된 버너의 주연료전달스퍼트와 제 2연료전달시스템의 확대단면도,

도 17은 도 10의 원형부분의 확대상세도이다.

본 발명은 연료와 공기의 주예혼합물이 당해분야의 숙련자들에 위해서 종전에 가능하다고 여겨진 것보다 훨씬 높은 공기함유량과 상응하게 휠씬 더 낮은 연료함유량을 갖도록 된, 전술된 문제점을 경감하고 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너조립체를 제공하여서 방사상인 버너설비를 강화시킨다. 또한, 본 발명의 버너는 이전의 공지된 버너보다 더 큰 열량을 발생할 수 있다. 본 발명의 개념과 원리에 따르면, 고용량 방사상인 버너는 이격된 주입단과 배출단을 갖추고서 가늘고 긴 버너도관을 구비한 버너튜브구조체를 구비한다. 이 도관은 연소된 총유체연료의 일부와 주입단에서 배출단을 통해 흐르는 산소로 이루어진 연료가 희박한 가스성 혼합물을 안내하도록 적합하게 배치된다. 주버너노즐은 도관의 배출단에 구비되며, 이 버너노즐은 중심축과, 그 내부에 동심축으로 위치된 체임버 둘레로 뻗은 벽 및, 도관의 배출단에서 이격된 하류단을 구비한다. 주버너노즐은체임버내에 도관으로부터 연료가 희박한 연료와 공기의 혼합물을 수용하고, 실제 재순환없이 벽에 있는 다수의 구멍을 통해 축에 교차방향인 연소구역내로 최소압력강하와, 가스성 혼합물의 화염속도보다 빠른 속도로 방향이 재설정하도록 적합하게 배치된다. 상기 구멍도 벽 둘레로 분포되어 있어서, 구멍을 통해 연소구역내로 방향이 설정된 연료와 공기의 혼합물은 일반적으로 노즐에서 분리된 둥글고 편평한 패턴의 형상으로 형성되고 벽을 둘러싸며 버너타일의 방사상의 표면을 가로질러 외부로 뻗는다. 이상적으로는, 연료가 희박한 가스성 혼합물은 노에 전달된 총연료를 연소하기 위해 필요한 모든 산소를 포함한다.

본 발명의 버너는 또한 노즐의 축에 전체적으로 평행한 방향으로 뻗은 가늘고 긴 연료튜브를 구비한다. 이 연료튜브는 하류단부와 연료튜브의 하류단부에 위치된 적어도 하나의 제 2연료포트를 구비한 제 2연료노즐을 갖춘다. 각각의 제 2연료포트는 방사상의 표면에서 둥글고 편평한 패턴의 대응면에 있고, 연소구역에서 충분히 이격되어 연소구역으로 주입되기 전에 연도가스와 혼합되도록 허용하는 노내의 위치에 제 2연료를 전달하기 위해 위치되고 배치한다.

본 발명에 의하면, 가늘고 긴 연료튜브는 주연료노즐의 외부에 위치되며, 제 2연료포트는 적어도 제 2연료의 일부가 전술된 적당한 위치에 도달할 수 있는 패턴을 관통할 수 있는 속도와 방향으로 제 2연료를 전달하도록 위치되고 배치된다. 선택적으로는, 가늘고 긴 연료튜브는 주연료노즐을 통하여 뻗으며, 방사상의 표면에서 연료와 공기의 패턴의 대응면에 있는 위치로 직접 제 2연료를 전달하는 하류단을 통과하도록 돌출되어 있다.

바람직하기로는, 버너튜브구조체는 연료와 공기의 연료가 희박한 혼합물을 만들기 위해 공기의 흐름을 유발하는 가스성 연료의 흐름을 사용하는 벤츄리관으로 이루어진다. 이상적으로는, 혼합물은 가스성 연료와 공기의 혼합물로 이루어진다.

본 발명의 다른 형상에서는, 버너튜브구조체는 병렬흐름을 위해 다수의 벤츄리관으로 이루어지되, 각 벤츄리관은 공기흐름을 유발하는 가스성 연료의 흐름을 사용할 수 있도록 적합하게 배치되어서, 연료와 공기의 매우 연료가 희박한 혼합물과 같은 혼합물을 생성한다.

더욱 특별하기로는, 본 발명에 따른 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너는 연소구역에 인접한 노의 벽에 삽입된 내화성 버너타일의 중심경로에 장착하기에 적합한 가늘고 긴 노즐조립체를 구비한다. 이 타일은 바람직하게는 경로를 둘러싸고 연소구역에 인접하게 위치된 방사상의 표면을 갖춘다. 이 노즐조립체는 경로를 통해 뻗도록 된 가늘고 긴 하류부와 가늘고 긴 상류부를 갖춘 가늘고 긴 버너튜브를 구비하되, 이러한 부분들은 각각의 중심에 배치된 길이방향으로 뻗은 축을 갖춘다. 또한, 노즐조립체는 버너튜브로 주입하는 연료와 공기의 연료가 희박한 가연성 혼합물의 물질원을 공급하는 연료와 공기의 혼합물 공급시스템과, 연료와 공기의 연료가 희박한 가연성 혼합물을 수용하는 연료공급시스템에 유체가 상호연통되게 연결된 버너튜브의 상류부의 상류단 및, 이 상류단에서 버너튜브의 하류부의 하류단을 따라 연료와 공기의 연료가 희박한 가연성 혼합물을 흐르게 하는 도관을 제공하는 버너튜브를 구비한다.

추가로, 본 발명의 노즐조립체는 방사상의 표면에 인접한 버너튜브의 하류부의 하류단에 위치된 주노즐을 구비하며, 내부체임버를 갖춘 이 주노즐은 튜브를 따라 흐르는 연료와 공기의 연료가 희박한 가연성 혼합물을 수용하는 버너튜브의 하류부의 하류단에 유체가 상호연통하게 한다. 이 주노즐은 체임버내로 연료와 공기의 혼합물의 방향을 재설정되도록 배치되고, 버너튜브의 하류부의 축에 대해서 방사상의 바깥방향으로 연소구역 내로, 그리고 전체적으로 방사상의 표면을 가로질러 실제적인 재순환없이 흐르게 한다. 주노즐은 체임버 둘레로 뻗은 벽과 벽에 방사상으로 뻗은 일련의 개구부를 구비한다. 개구부는 혼합물의 화염속도보다 빠른 초기속도로 방사상의 방향과, 이 방사상의 방향에 노즐을 실제로 에워싸는 원형 패턴으로 가연성 연료와 공기의 혼합물을 분배하도록 배치되어서, 분리된 둥근 화염이 혼합물이 연소되면서 만들어진다. 마지막으로, 바람직하기로는 버너조립체는 버너튜브의 하류부의 길이방향으로 뻗은 가늘고 긴 연료튜브를 구비하며 방사상의 표면에서부터 연소구역의 대응면에 있는 노의 위치로 제 2연료의 흐름을 안내하도록 배열되고 배치된 적어도 하나의 연료포트를 갖춘 제 2연료노즐시스템을 구비한다. 제 2연료는 연료와 공기의 혼합물 공급시스템과 제 2연료노즐시스템으로 연소구역에 공급된 총연료의 실제적인 부분을 구성한다.

본 발명의 더욱 바람직한 형태에 따르면, 버너의 연료와 공기의 공급시스템은 가압된 유체연료원에 연결될 수 있는 연료주입구를 갖춘 배출기와, 주입구에 유체가 상호연통되게 연결되고서 공기원과 유체가 상호연통되게 공간을 통해서 유체연료를 배출하도록 위치된 유체연료스퍼드(spud) 및, 버너튜브의 상류부의 상류단에 장착된 전체적으로 종형상부를 구비한다.

본 발명에 한 형태에서, 버너튜브의 일부의 축이 보충되어서 버너튜브는 실제로 일직선으로 된다. 그러므로, 주노즐과 버너튜브 및 배출기는 실제로 보조축을 따라 정렬된다. 본 발명의 다른 대안에서, 상류부의 축은 하류부의 축에 대해서 임의의 각도로 배치되어서, 주노즐과 버너튜브의 하류부는 하류부의 축을 따라서 실제로 정렬되며, 배출기와 버너튜브의 상류부는 상류부의 축을 따라 실제로 정렬된다.

본 발명의 한 형태에서, 가늘고 긴 연료튜브는 주노즐의 외부에 위치된다. 바람직하기로는, 본 발명의 이러한 형태에서, 제 2연료노즐시스템은 주노즐의 외부에 위치된 다수의 가늘고 긴 연료튜브를 구비한다. 바람직하게는, 제 2연료튜브의 포트는 적어도 제 2연료의 일부가 연료와 공기의 혼합물패턴을 관통하고 연소없이 노의 바람직한 위치에 도달하게 되도록 위치된다.

본 발명의 다른 형태에서, 주노즐은 그 내부에 구멍을 갖춘 끝캡을 구비하여서, 연료튜브가 체임버를 통하여 뻗어 있고, 그 하류부는 공동부를 통해 돌출한다. 연료튜브의 하류부내에 있는 포트는 노의 바람직한 위치에 인접하게 위치된다. 바람직하기로는, 다수의 포트가 연료튜브의 하류부에 구비되며 노내에 위치는 연료튜브의 하류부를 둘러싼다.

본 발명의 개념과 원리에 따르면, 방사상의 표면은 실제로 편평하거나 컵형상이다. 바람직하게는, 끝캡은 체임버에 대해서 볼록하게 될 것이다.

본 발명의 다른 형태에서, 제 2연료노즐이 주노즐을 통해 뻗으며 배출장치(eductor)가 연료와 공기의 주혼합물을 예혼합하도록 되어 있는 곳으로,제 2연료시스템은 바람직하게는 배출장치를 우회하여 배치된다. 전술된 바와 같이, 이는 임의의 각도로 버너튜브의 상류부와 하류부의 축을 배치함으로써 이루어진다. 다른 방안으로는, 제 2연료시스템은 버너튜브의 하류부의 벽을 통해 측면으로 뻗은 관부재를 구비하며, 이러한 관부재는 연료튜브의 상류단에 유체가 연통되게 연결된다.

본 발명의 더욱 바람직한 형태에서, 바람직하게 노즐벽의 개구부는 버너튜브의 하류부의 축에 실제로 평행한 방향으로 뻗은 가늘고 긴 슬롯을 구비한다. 바람직하게는, 노즐의 벽은 그들 사이에 있는 원주형상으로 이격된 일련의 막대(bar)를 구비하되, 이 막대들은 체임버에서 재순환구역의 형성을 억제하도록 체임버에 인접하게 둥근 표면을 갖춘다. 이상적으로는, 버너가 체임버내에 위치된 전체적으로 종형상의 하류부를 갖춘 내부차폐막(internal baffle)을 구비한다. 이 종형상부는 벽에 인접하게 위치된 외부로 원주형상으로 뻗은 선단을 구비한다. 덧붙여, 슬롯은 상류단과 하류단을 구비하고, 종형상부의 외부선단은 슬롯의 하류단보다 슬롯의 상류단에 더욱 인접하게 위치된다. 이상적으로는, 종형상부의 외부선단은 슬롯의 상류단으로부터 슬롯의 하류단까지의 거리의 약 1/4 정도에서 위치된다. 더욱이, 슬롯은 상류단의 표면을 구비하는 것이 바람직한데, 이는 체임버내에 재순환구역의 형성을 억제하도록 유체흐름의 방향을 경사져 있다.

본 발명의 바람직한 형태에서, 연료와 공기의 혼합물 공급시스템과 제 2연료시스템은 제 2연료량이 연소구역에 공급된 총연료의 약 20% 이상, 바람직하게는 적어도 약 30% 및, 이상적으로는 적어도 약 50 내지 60%로 이루어지도록 배치된다.본 발명의 더욱 바람직한 형태에서, 연료와 공기의 주혼합물이 슬롯을 벗어나는 속도와 혼합물의 화염속도 사이의 관계는, 분리된 화염의 상류끝이 방사상의 타일이 균일하게 가열되게 하는 노즐로부터 1 내지 3in 사이로 위치도록 한다.

본 발명의 다른 바람직한 양상에 따르면, 버너튜브의 상류부와 하류부의 축이 임의의 각도로 벌어져 있으면, 바람직하게 버너튜브는 하류부와 상류부를 상호연결하는 만곡부를 구비하고, 제 2연료시스템은 버너튜브의 만곡부의 벽을 통해 뻗은 관부재를 구비한다. 이 관부재는 연료튜브의 상류단에 유체가 연통되게 연결된다. 이상적으로, 조립체는 관부재와 연료튜브가 본질적으로 버너튜브의 하류부의 축을 따라서 뻗게 하고 배출장치는 임의의 각도로 벗어나 있다. 이러한 조립체에 의해, 연료와 공기의 주혼합물용 배출장치는 제 2연료시스템으로 우회되어서 버너의 전체적인 길이방향의 크기가 줄어든다.

추가로, 본 발명은 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너를 작동시키는 방법을 제공한다. 이 방법은 (1) 연소구역이 버너타일의 방사상의 면에 인접되어, 중심축을 갖춘 가늘고 긴 노즐로부터 방사상의 방향으로 벽을 에워싼 둥근 편평한 패턴의 형태로 노즐을 에워싼 연소구역으로 그리고 혼합물이 노즐을 빠져나갈 때 혼합물의 속도보다 느린 혼합물의 화염속도에서의 구성성분으로 연소될 총연료의 일부와 공기로 이루어진 연료가 희박한 가연성 혼합물의 흐름을 전달하는 단계와; (2) 방사상의 방향으로 노즐을 에워싸며 방사상의 면에 인접하게 위치된 둥글고 편평한 분리된 화염을 만들도록 혼합물을 점화시키는 단계 및; (3) 제 2연료가 화염에 주입되기 전에 연도가스와 혼합되도록 방사상의 면에서 화염의 대응면에 있고 화염에서 충분히 떨어져 이격된 위치에서 제 2연료의 공급을 제공하는 단계;를 포함한다.

더욱 특별하기로, 바람직하게 이 방법은 (1) 연료와 공기의 연료가 희박한 가연성 혼합물을 제공하는 단계와; (2) 주노즐로부터 외부로 연소구역내로, 전체적으로 방사상의 표면을 가로질러 본질적으로 방사상의 방향으로 주노즐을 에워싼 워형 패턴으로 연료와 공기의 혼합물이 흐르게 하는 단계; (3) 분리된 둥근 화염은 혼합물이 연소하면서 만들어지도록, 혼합물의 화염속도를 초과한 초기속도로 주노즐로부터 외부로 연료와 공기의 혼합물이 흐르게 하는 단계 및; (4) 제 2연료가 연료와 공기의 혼합물 공급시스템과 제 2연료노즐시스템으로 연소구역에 공급된 총연료의 실제 부분을 구성하되, 방사상의 표면으로부터 구역의 대응면에 있는 노의 위치로 제 2연료를 공급하는 단계;를 포함한다.

본 발명에 따르면, 제 2연료는 바람직하게 연소구역에 공급된 총연료의 약 20% 이상, 바람직하게는 적어도 약 30%, 그리고 이상적으로는 적어도 약 50 내지 60% 정도로 이루어진다.

본 발명의 한 형태에 있어서, 제 2연료는 주노즐을 통하여 뻗은 제 2연료노즐을 사용하여 연료와 공기의 주패턴의 대응면에 있는 위치로 공급된다. 다른 대안으로는, 제 2연료는 연소없이 패턴을 관통하게 제트연료를 분사하는 제 2연료노즐을 사용하여 위치로 공급된다.

본 발명은 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너를 제공한다. 중요한 한 양상에서, 본 발명은 주화염의 연료로 연료와 공기의 연료가 희박한 혼합물을 사용하는, 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너에 초점을 맞춘 것이다. 적어도 부분적으로 연료와 공기의 연료가 희박한 혼합물은 느리게 연소를 하고 감소된 연소속도를 가지기 때문에, 이 연료와 공기의 연료가 희박한 혼합물이 턴다운(turn down)비의 향상을 돕는다. 또한, 연료와 공기의 연료가 희박한 혼합물은 종종 질소산화물의 생산을 증가시키는 제 2공기의 필요성을 줄이거나 완전히 제거하도록 작용한다. 하지만, 더욱 희박한 연료와 공기의 연소혼합물은 주버너의 전반적인 용량을 감소시키는 경향이 있으며, 이전에 약 5.5in의 외부노즐직경을 갖는 이러한 버너의 최대용량은 고작 1.2MMBtu/hr 정도로 여겨졌다. 한편 본 발명에 따르면, 약 2.0MMBtu/hr 이상의 용량이 악영향을 끼치는 질소산화물의 방출이 없는 과정으로 되었다. 사실 본 발명의 버너가 고배출을 성취하기 위해 사용될 때, 종종 질소산화물의 수준이 향상되어진다. 용량의 증대와 화염속도의 감소에 기인해서, 연료가 수소성분이 우세할지라도 본 발명의 버너는 방사상의 타일에 균등한 가열을 제공하고, 화염역류의 가능성이 줄어들게 한다. 이와 관련하여, 버너에 사용된 연료의 종류는 임계한도로 규정되지 않으며, 본 발명의 개념과 원리에 따르면, 본 발명의 버너는 천연가스와, 수소, 천연가스와 수소의 혼합물 등에 국한되지 않고 이들을 포함한 연소용으로 사용가능한 종류의 유체연료 혹은 연료혼합물을 사용한다.

본 발명의 개념과 원리를 기초로 한 버너의 한 실시예가 도 1로 도해되며, 참조번호 20으로서 나타내진다. 바람직하기로는, 버너(20)는 가늘고 긴 버너튜브(24)와, 주버너노즐(26), 제 2연료시스템(28) 및, 방사상의 방향으로 노즐(26)을 전체적으로 둘러싼 연소구역(32)에 최종분배를 위해 노즐(26)로 이송하는 버너튜브(24)에 연료와 공기의 연료가 희박한 가연성 혼합물을 제공하는 연료와 공기의 혼합물 공급시스템(30)을 구비한 전체적으로 가늘고 긴 노즐조립체(22)로 구성된다. 도 1에 부분적으로 도시된 바와 같이, 버너(20)는 공급원(도시되지 않음)과 주연료공급라인(39)에서 버너(20)로 유체, 바람직하게는 가스성 연료를 수용하고 전달하는, 머플러(34;muffler)와 공기제어기(36) 및 주입구(40)를 갖춘 연료가스관조립체(38)를 구비한 산업용 버너에 일반적으로 관련된 종래의 모든 부재들을 구비한다. 편리를 위해서, 제 2시스템(28)은 도시된 바와 같이 주입구(40)와 연결된다. 가스성 연료로는 천연가스 혹은 천연가스와 수소의 혼합물이 바람직하다.

공급시스템(30)으로부터 노즐(26)로 연료와 공기의 연료가 희박한 혼합물의 흐름을 유발하는 도관을 구비한 버너튜브(24)는 도 1에 도시된 바와 같이, 가늘고 긴 상류부(42)와 가늘고 긴 하류부(44)를 구비한다. 이들 부분(42,44)들은 이들의 길이방향으로 뻗은 각각 중심에 위치된 축(46,48)을 갖춘다. 하류부(44)는 노와 이와 유사한 장치의 벽(58)에 배치된 내화버너타일(56)에 구비된 중심경로(54)를 통해 뻗도록 되어 있다.

타일(56)은 통로(54)를 둘러싼 방사상의 표면(60)을 구비하고, 작동중에 구역(32)내에서 발생하는 연소로 가열되도록 연소구역(32)에 인접하게 된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 표면(60)은 본질적으로 편평하나, 다른 형상이 당해분야의 숙련자들에게 널리 알려져 있다. 그러므로, 도 1에 도시된 바와 같이, 주노즐(26)은 방사상의 표면(60)에 인접한 버너튜브(24)의 하류부(44)의 하류단(52)에 위치된다.

도 1을 참조로 하면, 바람직하게 버너튜브(24)는 부분들(42,44)을 상호연결시키는 만곡부(62; 혹은 엘보우)를 구비한다. 따라서, 축(48)을 따라서 정렬된 노즐(26)과 하류부(44)와, 축(46)을 따라서 정렬된 상류부(42)와 공급시스템(30)과 함께, 축(46,48)들은 임의의 각도로 벌어져 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 노즐(26)은 안쪽으로 만곡되어 전체적으로 나팔형상의 끝캡(64)을 구비하되, 그 안에 중심에 위치된 구멍(66)을 갖는다. 또한, 노즐(26)은 그 둘레로 완전하게 뻗은 벽(68)을 구비한다. 그러므로, 끝캡(64)과 벽(68)은 버너튜브(24)로부터 연료와 공기의 연료가 희박한 혼합물을 수용할 수 있도록 버너튜브(24)의 하류부(44)의 하류단(52)내로 유체가 연통되는 노즐(26) 내부의 체임버(70)를 한정한다. 도 2에서 보여준 바와 같이, 끝캡(64)은 체임버(70)에 대해서 볼록형상이다. 그러므로, 노즐(26)은 실질적인 재순환없이 연료와 공기의 연료가 희박한 혼합물의 방향을 설정하도록 배열되며, 축(48)에 대해서 외부방사상의 방향으로 노즐(26)로부터 떨어지게 외부로 흐르게 한다. 그러므로, 주혼합물은 연소구역(32)내로, 그리고 방사상의 표면(60)을 가로질러 흐른다. 이 때문에, 노즐(26)은 방사상으로 뻗은 일련의 개구부(72)를 원주둘레로 뻗도록 구비하되, 바람직하게는 가늘고 긴 축방향으로 뻗은 슬롯의 형태이다. 축(48)에 본질적으로 평행한 방향으로 뻗은 이러한 가늘고 긴 슬롯(72)은 바람직하게 도 3에 도시된 바와 같이 일련의 원주둘레로 이격된 막대(74)로 한정된다. 바람직하게 본 발명의 매우 중요한 응용예에서, 노즐(26)은 약 5.5in의 외경으로 된 원통형상이다. 막대(74)는 방사상의 방향으로 약 0.5in의 폭을 가지므로 체임버(70)의 내경은 약 4.5in 정도이다. 노즐(26)은 대략 90개 정도의 슬롯을 가지며, 이는 약 2in의 길이와 약 0.055in의 폭을 가진다. 전술된 바에 의하면, 이러한 크기들은 현 응용예에 바람직하되, 노즐과 슬롯의 크기는 본 발명에서 중대한 특성을 지니지 않는다. 예컨대, 재개조된 응용예에서, 노즐의 직경은 전체적으로 현 노즐경로의 크기로서 한정되며, 슬롯의 크기와 형상은 노의 효율과 연료의 특징 및 매개변수로 한정된다. 이러한 새로운 노의 구조에서, 더욱 자유롭게 노즐의 직경이 특별히 한정되지 않는다. 슬롯의 크기와 형상에 있어서, 충분한 면적은 연료와 공기의 혼합물의 체적흐름을 조정하도록 되어야 하고 혼합물의 화염속도를 초과하고, 방사상의 표면을 균일하게 가열시키도록 화염의 분리된 상류단을 위치시키는 탈출속도를 제공해야 한다. 당해분야의 숙련자들에게 알려져 있는 바와 같이, 최적크기는 사용가능한 연료의 특성 및 변수와, 노의 열효율 및, 연료와 공기의 주혼합물의 총유량과 매개변수들과 같은 변수들에 의존하고, 그 결과 주어진 응용예를 위한 슬롯의 크기는 압력강하와 최소화하고 노즐내의 재순환구역의 존재를 최소화하도록 종종 경험적으로 결정되어질 필요가 있다.

제 2연료시스템(28)은 관(76)이 엘보우(62)를 통해 튜브(24)로 삽입되게 하는 부속품(78)을 통해 연결된 소정의 길이의 관(76)을 구비한다. 튜브(24)내에서, 관(76)은 축(48)을 따라 튜브(24)의 하류부의 길이방향으로 뻗은 가늘고 긴 제 2연료튜브(80)의 상류단과 유체가 연통되게 연결된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 연료튜브(80)는 체임버(70)을 관통하게 뻗으며, 끝캡(64)내에 구멍(66)을 통해 돌출한 하류단(82)을 구비한다. 도 11을 참조로 하면, 끝은 노의 공간내에 외부방향으로 제 2연료의 흐름을 유도하는 하나 이상의 포트(83)를 구비한다. 튜브(80)는 또한 연소구역에 공급된 총연료의 실제 부분만으로 바람직하게 이루어진 제 2연료의 흐름을 제어하는 내부오리피스(85)를 구비한다.

도 5를 참조로 하면, 바람직하기로 버너조립체(22)는 노즐(26)의 체임버(70)내에 장착된 차폐막(84)을 구비할 수 있다. 차폐막(84)은 차폐막(84)을 적당하게중심에 위치하도록 용접 혹은 이와 유사한 방법으로 벽(68)의 내부표면(88)에 부착되는 일련의 탭(86; 하나만 도시됨)를 구비한다. 바람직하게 차폐막(84)은 벽(68)의 내부표면(88)에 인접하게 위치되고서 외부 둘레로 뻗은 선단(90)을 갖춘 종형상의 하류부(89)를 구비한다. 슬롯(72)은 바람직하게 상류단(92)과 하류단(94)을 구비하고, 차폐막(84)의 축은 선단(90)이 하류단(94)보다는 상류단(92)에 근접해 있도록 위치되는 것이 바람직하다. 이상적으로는, 선단(90)은 상류단(92)으로부터 하류단(94)까지의 거리의 약 1/4되는 지점에서 위치된다. 즉, 슬롯(72)의 길이가 2in 일 때, 선단(90)은 슬롯(70)의 끝(92)에서 축방향으로 0.5in 지점에 위치되는 것이 바람직하다. 선단(90)의 축위치를 고려하면, 당해분야의 숙련자들이 알 수 있듯이, 이는 본 발명의 범주의 임계한도는 아니다. 이러한 견지로써, 선단(90)의 최적의 축위치는 재순환구역의 압력강하와 발달이 최소화되도록 단순하게 위치된다.

연료와 공기의 혼합물 공급시스템(30)은 공기원과 벤츄리주입벨(100)을 연통하는 공간(98)을 통해 분사가스를 배출하는 제 1노즐 혹은 스퍼드(96)를 구비한 종래의 배출기 혹은 벤츄리관(95)의 형태이다. 이 부재들은 도 1에 도시된 머플러(34)의 내부에 장착되고 도시되진 않는다. 한편, 스퍼드(96)와 공간(98) 및 주입벨(100)은 버너(20)의 작동을 도해한 도 13에서 개략적으로 도시된다. 적당한 스퍼드(96)의 상세도는 도 17로 도해되는데, 스퍼드(96)는 연료공급라인(39;도 1에 도시함)과 다수의, 바람직하게는 3개의 분사오리피스(120)에 연결된 내부연료체임버(118)를 구비한다. 스퍼드(96)의 끝판(121)에 천공된 오리피스(120)는 노즐(26)에 적당한 유속을 제공하는 크기로 되어 있다. 스퍼드는 분사오리피스(120)를 통과하고 공기가 비말동반되는 공간(98)을 통과해서 배출되는 압축가스의 공급부에 연결된다. 연료가스와 비말동반된 공기는 축(46)에 대해서 전체적으로 평행한 방향으로 주입된다. 연료가스로부터의 운동에너지가 주입벨(100)내로 그리고 버너의 벤츄리관부를 통해 연소공기를 둘러싸며 배출시키는 데에 이용되는 에너지를 공급한다. 바람직한 연료가 희박한 혼합물인 연료와 비말동반된 공기의 혼합물은 주입벨(100)의 개구끝 혹은 입구(99)로 유입되고 받아들여진다.

버너튜브(24)의 상류부(42)는 벤츄리목부(50)와 확산부(51)를 구비한다. 주입벨(100)은 공간(98)에서 벤츄리목부(50)로 부드럽고 균일한 흐르는 연소공기용 통로를 제공하도록 되어 있다. 주입벨(100)의 하류부에 위치된 벤츄리목(50)은 본질적으로 일직선튜브로 구성되어 있다. 튜브의 구조매개변수와 특별하게는 이의 길이와 직경은 연소공기의 흡기능에서 임계역할을 하기 때문에 중요하다. 벤츄리목의 하류단은 확산기(52)에 장착된다. 바람직하기로 확산기(52)는 목(50)에서 긴반경을 갖는 엘보우(62)로 점차적으로 이송하는 가늘고 긴 원뿔형상부의 형태로 되어 있다. 긴반경을 갖는 엘보우(62)는 2가지의 기능을 제공한다. 첫번째는, 제 2연료시스템(28)은 벤츄리목부(50)를 우회하도록 편리하게 위치시키도록 벤츄리관을 떨어지게 한다. 이러한 구조적 특성은 제 2연료수직관이 목의 중심선을 따라 위치되는 구조와 비교하여 공기의 흡기능을 실제로 향상시키도록 한다. 이 구조는 연소공기의 흡기능을 증가시켜서 낮은 화염온도가 질소산화물의 방출을 실제로 감소하게 한다. 두번째로, 엘보우(62)는 버너의 전체적인 길이를 감소시키는 방법을 제공한다. 많은 응용예에서, 버너의 전체적인 길이가 노의 공간의 구속에 제한된다. 상이한각도를 갖춘 엘보우를 사용하여서 특별한 소비자의 필요성에 맞쳐질 수 있게 된다. 특별한 길이를 갖는 튜브의 형태인 하류부(44)는 엘보우의 하류부에 장착된다. 공기와 연료의 혼합물이 긴반경을 갖는 엘보우에서 빠져나갈 때에, 공기와 연료의 혼합물의 흐름패턴은 매우 뒤틀린다. 가스흐름이 버너노즐(26)로 들어가기 전에, 하류부(44)는 가스흐름의 형태를 균일하게 분배하도록 한다. 버너노즐을 통해 균일하게 분배된 흐름은 좋은 화염을 위해서 중요하다.

작동시에, 차폐막(84)에 결합된 슬롯(72)은 혼합물의 화염속도를 초과한 초기속도에서 방사상의 방향으로 실제적인 재순환없이 그리고 최소한의 압력강하로 연료와 공기의 연료가 희박한 혼합물을 분배한다. 이 바람직한 화염속도조건은 슬롯과, 연료와 공기의 혼합물의 총유량 및, 이 혼합물의 압력으로 제공된 총유속면적에 의존하여 경험적으로 결정된다. 또한, 슬롯(72)은 방사상의 방향으로 노즐(26)을 둘러싼 순환패턴(102)을 영역(32)에서 형성하도록 노즐(26)에서 방사상으로 외부를 향해서 연료와 공기의 주혼합물의 방향을 설정하게 배치시킨다. 바람직하기로, 슬롯(72)을 매개로 분배된 연료와 공기의 연료가 희박한 혼합물은 연소구역(32)내에서 연소될 총연료의 80% 보다 적게 포함한다. 더욱 바람직하기로는, 연료와 공기의 연료가 희박한 혼합물은 연소구역(32)내에서 연소될 총연료의 70%보다 적게 포함한다. 그리고 이상적으로는, 연료와 공기의 연료가 희박한 혼합물은 연소구역(32)내에서 연소될 총연료의 50%보다 적게 포함한다. 혼합물의 초기속도에 의해서, 순환패턴(102)은 바람직하게는 연소가 발생되었을 때에 노즐(26)로부터 분리된 화염을 제공하고, 노즐(26)에서 대략 1 내지 3in 사이에 위치된최상류단(104)을 갖춘다.

동시에, 연료와 공기의 주혼합물은 노즐(26)에서부터 방사상으로 방향을 설정시키며, 노즐(26)의 끝캡(64)에서 축방향으로 돌출한 튜브(80)의 하류단(82)을 가로지르는 제 2연료는 노내에 연료튜브(80)의 하류단(82)을 둘러싼 인접한 위치(106)에서 포트(83)로써 방향을 설정되거나, 패턴(102)에서 그리고 방사상의 표면(60)의 대응면에서 아래방향으로 흐른다. 이 흐름은 도 13에서 화살표(108)로써 표시된다. 연료가 연소구역(32)에서 떨어진 노의 공간을 통해서 순환하기 때문에, 연도가스를 비말동반하고 결국에는 연소반응을 하는 주연소구역(32)으로 회귀한다. 비말동반된 연도가스의 존재로 화염온도를 낮추어서 질소산화물의 생성을 감소시킨다. 본 발명에 따르면, 제 2연료는 연소구역에 공급된 총연료의 바람직하기로 약 20% 이상, 더 바람직하기로는 적어도 약 30% 이상, 그리고 이상적으로는 50 내지 60% 이상이 좋다.

다른 형태를 갖춘 끝캡은 도 6에서 참조번호 164로 표시된다. 이 경우에, 끝캡(164)은 전체적으로 원뿔형상이다. 끝캡(64)의 형태 및 크기와는 다르게, 도 6의 노즐(126)은 본질적으로 도 5의 노즐(26)과 동일하다. 바람직하기로, 본 발명의 다른 중요한 응용예에서, 노즐(126)은 원통형상이며 약 3.375in의 외경을 갖는다. 막대(174)는 대략 방사상의 방향으로 1/4in의 너비이므로, 체임버(170)의 내경은 약 2.875in 이다. 노즐(126)은 약 60개의 슬롯(172)을 가지며, 각 슬롯은 약 2in의 길이와 0.058in의 너비를 가진다.

도 5 내지 도 6에서, 슬롯(72,172)의 하류단표면(92,192)은 편평한 것처럼도시되며 본질적으로 벽(68,168)에 수직한 평면에 위치된다. 다른 방안으로는, 이 표면들은 도 8에 도해된 바와 같이 유체흐름의 방향으로 경사지며, 이 경사단표면은 참조번호 292로 나타낸다. 이 경사면(292)은 체임버(270)내에 재순환구역의 형성을 억제하게 한다. 이와 같은 특징과 도 3을 참조로 하면, 막대(74)의 내부선단(112)은 바람직하게 둥근형상이여서, 체임버(70)내에서 재순환구역의 형성을 억제하게 한다.

그러므로, 주버너노즐(26)은 방사상의 방향으로, 전체적으로는 노벽에 평형하고 노즐(26)에서 실제적인 재순환없이 최소한의 압력강하로 방사상의 표면(60)을 가로질러서 버너노즐(26)을 빠져나가게 가연성 공기와 연료의 혼합물을 허락하는 다수의 슬롯을 구비한다. 이런 슬롯의 너비와 깊이 및 길이는 버너의 필수적인 연소능에 필요하고 적당한 탈출면적을 제공하고 화염의 역류없이 버너의 작동을 확실하게 하도록 당해분야의 숙련자들에게 의해서 최적화되었다. 버너노즐(26)의 내부에 위치된 내부차폐막(84)은 버너노즐(26)의 영역에서 재순환구역의 형성을 방지하는 방식으로 공기와 연료의 혼합물의 방향을 재설정하도록 되어 있다. 버너노즐(26)에 인접하게 재순환구역의 형성을 방지함은 버너노즐(26)로부터 주화염의 분리를 도와서 질소산화물의 방출을 감소시키기 때문에 중요하다. 주버너노즐(26)에서 주화염의 분리가 더 많은 연도가스가 화염에서 비말동반되게 한다. 이로써 질소산화물의 방출을 낮추는 화염온도에서 감소된다. 차폐막(84)과 유사한 내부차폐막은 미국특허출원 제 4,702,691호에 게재되었는 바, 내부차폐막(84)은 본 발명의 원리와 개념에 따라 다른 방식으로 사용된다. 그러므로, 차폐막(84)은 노즐(26)내에서 압력강하를 최소화하고 재순환구역의 생성으로 버너노즐(26)를 통해 공기와 연료의 혼합물의 흡입에 필요한 에너지량을 감소시키는 데에 이용된다. 그러므로, 전반적인 구조가 공기와 연료의 더 희박한 혼합물로 인해 많은 연소공기를 흡입하는 버너노즐과 배출기를 제공한다.이러한 공기와 연료의 더 희박한 혼합물은 질소산화물의 방출을 줄이는 화염온도의 감소를 초래한다.

추가로, 질소산화물의 방출은 전술된 연료의 단계화된 개념을 사용하여 감소되었다. 이 단계화된 연료는 방사상의 타일로부터 연소구역의 대응면상에 노의 위치로 전달된다. 연료는 벤츄리엘보우부를 통하고 버너하류부와 노즐의 중심을 통하여 삽입된 수직관을 사용하여 단계화된다. 단계화된 연료의 노즐은 버너노즐의 끝판의 중심을 통해 돌출한다. 단계화된 연료의 수직관의 포트는 바람직하기로 단계화된 연료가 노벽과 주화염으로부터 이격된 위치로 주입되도록 설계된다. 단계화된 연료는 주화염내에서 비말동반되기 전에 노가스와 혼합된다. 연소전에, 노의 연도가스와 단계화된 연료의 혼합은 질소산화물의 방출을 줄이도록 화염온도를 줄인다. 실제 주입각도는 제 2연료가 노가스의 양을 줄이도록 실제적인 질소산화물을 비말동반할 충분한 시간을 부여하기 위한 주연소구역으로부터 없어지는 한 정확하지는 못하다. 실제로, 제 2연료는 노벽에서 외부방향으로, 내부방향으로 혹은 평행한 각도로 수직관을 떠난다.

본 발명의 개념과 원리를 실현한 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너의 다른 실시예는 도 4로 도해되되, 참조번호 220으로 나타낸다. 버너(220)와 버너(20)간의 본질적인 차이는 단지 버너(24)의 상류부(42a)가 원추형상이라기 보다는 원통형상이라는 점이다. 추가로, 노즐(26a)은 방사상으로 분리된 주연료와 공기의 연료가 희박한 혼합물을 위한 흐름면적을 증가시키는 일련의 구멍(114)을 구비한다. 또한, 도 4는 오목형상이거나 컵형상인 방사상의 표면(60a)을 갖춘 타일(56a)로 연결한 본 발명의 버너의 사용을 도해한다.

본 발명의 개념과 원리를 실현한 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너의 다른 선택적인 실시예는 도 9로 도해되되, 참조번호 320으로 나타낸다. 버너(320)에서, 버너튜브(24b)의 상류부(42b)는 하류부(44b)의 축방향으로 배열된다. 그러므로, 버너튜브(24b)는 일직선이다. 이 경우에, 제 2연료시스템(28b)은 스퍼드(96b)로부터 종형상부(100b)를 통하여 뻗은 관부재(76b)를 구비한다. 스퍼드(96b)와 관부재(76b)의 상세한 배치는 관부재(76b)의 상류단(76b')에 직접 연통한 체임버(118b)를 볼 수 있는 도 16에 도해된다. 스퍼드(96b)는 종형상부(100b)의 상류단(99b)으로 공기의 흐름을 유발하는 위치에서 관부재(76b)의 상류단(76b') 둘레로 배열된 다수의 주연료배출포트(120b)를 구비한다. 관부재(76b)는 포트(83b)를 구비한 하류부(82b)를 갖춘 제 2연료튜브(80b)로 연결된다. 이 포트(83b)는 방사상의 표면(60b)으로부터 연소구역(32b)의 대응면의 위치(106b)로 제 2연료를 전달하는 역할을 한다. 본 실시예가 기능적으로 완전하게 작동할 수 있다 할지라도, 이 실시예의 단점은 관부재(76b)가 배출기의 목을 통해 뻗고 이의 흐름면적이 줄어든다는 것이다. 따라서, 전술된 바와 같이, 공기의 흐름을 유발하는 배출기의 용량이 줄어들어서 본 실시예를 사용하여 매우 희박한 주연료를 생산하기가 더욱 어려워진다.

본 발명의 개념과 원리를 실현한 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너의 또 다른 선택적인 실시예는 도 10으로 도해되되, 참조번호 420으로 나타낸다. 도 9의 버너(320)와 유사한 버너(420)에서, 버너튜브(24c)의 상류부(42c)는 하류부(44c)의 축방향으로 배열된다. 다시 말하자면, 축들(46c,48c)이 겹쳐지고, 버너튜브(24c)는 일직선이며, 주노즐(46c)과, 버너튜브(24c), 종형상부(100c) 및, 배출기 스퍼드(96c)는 본질적으로 겹쳐진 축(46c,48c)을 따라서 배열된다. 도 10의 스퍼드(96c)는 도 11의 참조번호 96과 동일시된다. 한편 버너(420)에서, 스퍼드(96c)와 종형상부(100c)로 구비된 배출기시스템을 우회토록 된 제 2연료시스템(28c)으로 버너(320)의 문제점이 해소된다. 이로 인하여, 시스템(28c)은 버너튜브(24c)의 상류부(42c)의 외부로 배치된 제 2연료관부재(76c)를 구비한다. 도 10에 도시된 바에 의하면, 관부재(76c)는 일직선인 길이부(116)와 각이 진 길이부(118)를 구비한다. 길이부(118)는 길이부(116)에 대해서 각이지게 배치되며 하류부(44c)의 벽(120)을 관통하여 뻗는다. 길이부(118)의 하류단(도 10에서 도시되지 않음)이 제 2연료튜브(80c)의 상류단과 유체가 연통되게 연결된다. 튜브(80c)는 도 11에서 묘사된 튜브(80)와 동일하다. 도 1의 버너(20)와 도 4의 버너(220)의 제 2연료시스템(28,28a)는 각각 도 9의 버너(320)의 단점을 없애기 위해 배출기시스템을 완전히 우회하도록 되어 있다.

도 10의 버너(420)의 구조와 유사한 구조가 도 12에 개략적으로 도시된다. 도 12의 버너구조에서, 제 2연료시스템(28d)은 상류부(42d)를 우회한 다수의 부재(76d)를 구비한다. 이들 각각의 부재(76d)는 일직선인 길이부(116d)와 각이진길이부(118d)를 구비한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 길이부(118d)는 하류부(44d)의 벽(120d)을 관통하여 뻗고 길이부(118d)의 하류단(118d')은 튜브(80d)의 상류단과 유체가 연통되게 연결되는데, 하류단(82d)이 노즐(26d)과 끝캡(64d)을 관통하여 뻗는다.

본 발명의 개념과 원리를 실현한 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너의 또 다른 선택적인 버너가 도 14로 개략적으로 도해되되, 참조번호 520으로 나타낸다. 버너(520)는 본질적으로 연소구역(32e)에 최종분배를 위해 노즐(26e)로 전달하는 버너튜브(24e)에 연료와 공기의 연료가 희박한 가연성 혼합물을 제공하는 연료와 공기의 혼합물 공급시스템(30e)이 하나 이상의 배출기 혹은 벤츄리관(95e)을 구비하는 경우를 제외하고, 기능적인 측면에서 도 1의 버너(20)와 동일하다. 버너(520)에 연결되어 사용되는 다수의 벤츄리관 시스템은 상기 계류중인 특허출원 제 09/874,383호로 완전히 기술되고 도해되었는데, 다양한 벤츄리관을 구비한다. 다시 말하자면, 하류부(44e)로 연료와 공기의 주혼합물을 전달하도록 조합되며 집진기의 형태로 되어 있는 다수의 벤츄리관은 2개 혹은 3개 혹은 4개 심지어는 8개 이상이며, 실제 갯수는 버너가 사용되는 공간의 물리적인 크기로 제한된다. 즉, 다수의 벤츄리관의 사용은 전반적인 시스템의 길이부를 감소시킬 수 있으며 연료와 공기의 매우 희박한 혼합물을 생산할 수 있다. 버너(520)에서, 중심에 위치된 제 2연료시스템(28e)은 벤츄리관(95e)을 완전히 우회하게 되어 있다.

본 발명의 개념과 원리를 실현한 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너의 다른 선택적인 실시예는 도 15로 개략적으로 도해되되, 참조번호 620으로 나타낸다. 이 경우에 있어서, 제 2연료시스템(28f)의 가늘고 긴 연료튜브(80f)는 노즐(26f)의 외부로 배치된다. 각 튜브(80f)는 도 11에 도해된 끝부(82)와 유사한 하류단부(82f)를 갖춘다. 즉, 각 부(82f)는 제 2연료의 일부가 노내에 있으나, 도 1의 버너(20)와 연결되어 전술된 방식으로 노즐(26f)로 창출된 패턴(102f)에서 아래로 흐르고, 방사상의 표면에서 패턴(102f)의 대응면의 위치(106f)로 전달되도록 되어 있고 위치된 하나 이상의 포트(83f)를 구비한다(도 15에 도시되지 않음). 제 2연료는 적당한 방향으로 전달되게 하는 위치(106f)로, 그리고 불연성 조건에 위치(106f)로 도달하기 위해서 연소없이 패턴(102f)을 관통하는 충분한 속도로써 포트(83f)로 전달된다. 이 투과흐름은 도 15에 화살표(108f)로 표시된다. 연료가 연소구역(32f)에서 떨어진 위치(106f)에 인접한 노의 공간을 통해 순환하므로, 연도가스를 비말동반하고 심지어는 연소반응을 일으키는 주연소구역(32f)으로 돌려보낸다. 이러한 비말동반은 화살표(110f)로 나타낸다. 단계처리된 연료수직관은 바람직하기로 단계처리된 연료가 2 내지 15psig의 압력범위와 수평면에서 임의의 각도로 기울어져 주입되게 되어 있다. 주입된 연료의 일부가 주화염과 혼합되나, 실제 일부는 주화염덮개를 통해서 그리고 주화염내로 재비말동반되기 전에 노가스와 혼합되는 주화염에서 노의 하류로 관통한다. 종래에는, 미국 특허출원 제 5,108,302호로 도시된 바와 같이, 유사한 제 2연료 외부노즐들이 튜브의 끝을 개방시켜서 제 2연료가스가 주화염과 간단하게 혼합된다. 한편, 본 경우에서는, 제 2가스는 포트(83f)로 세밀하게 계량화되고 주화염의 관통이 발생하도록 연료에 압력을 가한다.

요약하자면, 따라서 본 발명은 고용량이며 질소산화물의 방출을 줄이고 부분적으로 예혼합되어 단계처리된 연료버너를 제공한다. 바람직하기로는, 버너는 벤츄리관부를 구비하고 버너의 주노즐로 연료와 공기의 희박한 예혼합된 혼합물을 충분히 전달하게 최적화되었다. 벤츄리관부의 배출단에 위치된 주버너노즐은 가연성 혼합물이 방사상의 방향 및 전체적으로 노벽에서 평행하게 주노즐을 빠져나가게 하는 방사상의 방향으로 설정된 배출슬롯을 구비한다. 본 발명의 개념과 원리에 따르면, 이들 슬롯의 너비와 높이 및 길이는 버너의 고연소능을 위해 필요한 총배출면적을 제공하며, 종종 수소를 많이 함유한 연료혼합물의 사용에 따른 화염역류의 문제점없이 버너를 사용하도록 최적화된다. 주버너노즐로 만들어진 화염은 주화염이라 불려진다. 주버너노즐의 배출슬롯의 구조와, 형성된 재순환구역없이 예혼합된 연료와 공기의 흐름의 순환을 돕는 적어도 하나의 내부차폐막의 사용이 버너에서 떨어진 어느 정도의 거리에서 일반적으로 유지된다. 주화염의 "분리"는 주화염내로 비말동반된 노연도가스의 상당량에 의해 이뤄져서, 질소산화물의 방출을 줄인다. 주화염용 연료와 공기의 연료혼합물의 사용은 주버너에서 화염을 "분리"하는 중요한 매개변수이다. 연료와 주가스의 희박한 혼합물은 바람직하게는 버너팁에서 화염의 부착을 어렵게 하는 가연조건의 범위내에 있게 된다. 단계처리된 연료와 함께 주화염의 보충분은 적당한 연소용 적합한 범위에 있는 가연성 혼합물을 만드는데 필요한 추가연료를 제공한다.

부가적으로, 질소산화물의 방출은 추가로 단계처리된 연료의 주입으로 감소된다. 연료는 단계처리된 연료팁(tip)을 장착한 측면부착수직관을 사용하여 단계별로 처리시킬 수 있다. 또한, 연료는 벤츄리버너팁조립체를 통해 삽입되며, 버너팁의 끝판을 통해 돌출한 중앙수직관을 사용하여 단계별로 처리시킬 수 있다. 한편, 바람직하게는 연료는 버너의 벤츄리관부를 우회하나 여전히 주노즐을 통해 지나고 노즐끝판을 통해 돌출하는 제 2연료튜브를 사용하여 단계별로 처리시킬 수 있다.

단계처리된 연료는 바람직하게는 방사상의 타일에서 주연소구역의 대응면의 위치로 2 내지 15psig 의 압력범위로 노내로 주입시킨다. 부가적으로, 제 2연료는 수평면에서 임의의 각도로 기울어지고 주화염에서 떨어져 노내로 주입된다. 단계처리된 연료는 주화염에서 비말동반되기 전에 노가스와 혼합된다. 단계처리된 연료가 주입되고 압력이 주공정이나, "제 2공정", 혹은 나머지 공정중에서 사용되는 이러한 방식 때문에, 단계처리되고 성립된 화염은 노타일과 벽의 균일한 가열을 초래하도록 (특히 탄화수소연료를 사용하면) 짧고 확연하게 노의 타일에서 떨어지게 만들어진다. 다수의 포트를 사용하여 주연료를 주버너팁에 전달하기 때문에, 중앙수직관은 소음의 방출을 줄이게 된다. 다수의 연료포트의 사용은 소음을 생성하는 제트분사를 고주파로 변화시킨다.

전형적인 예혼합된 버너들이 성공적으로 사용되지 않았으나, 많은 기술과 기본적인 이론들이 이 명세서로 기술된 새로운 구조에 의해서 작업능력과 연료의 범위를 확대하여서 높은 연소효율과 매우 낮은 질소산화물의 방출 및 높은 안정성을 즉시로 성취한다. 새로운 구조는

1. 버너직경의 증가없이 고연소효율과;

2. 매우 낮은 질소산화물의 방출;

3. 짧은 화염프로파일(profile);

4. 분리된 주화염;

5. 타일과 노벽에 매우 균일한 가열;

6. 희박한 주연료와 공기의 혼합물로 인한 높은 턴다운의 비율;

7. 전체 작동조건하에서 높은 안정성;

8. 탄화수소를 많이 함유한 연료혼합물을 사용하는 작동;

9. 저소음 생성;

10. 가장 범용적으로 구매할 수 있는 타일에서 효과적이며 효율적인 작동;

11. 질소산화물의 방출을 줄이기 위한 단계처리된 연료사용;

12. 질소산화물의 방출을 줄이기 위한 연도가스 재순환을 유발하는 제 2연료 및;

13. 간료성;과 같은

성능적 특성들을 나타낸다.

Claims (64)

1. 연소구역에 인접한 노의 벽의 경로에 설치하기 접합한 가늘고 긴 노즐조립체를 구비하되, 상기 노벽은 상기 경로를 둘러싼 방사상의 표면을 제공하고 상기 구역에 인접하게 위치되며, 상기 노즐조립체는 상기 경로와 가늘고 긴 상류부를 통해 뻗도록 된 가늘고 긴 하류부를 구비한 가늘고 긴 버너튜브와;

   각각 중심에 위치되어 길이방향으로 뻗은 축을 갖춘 상기 부분들을 구비하고, 상기 버너튜브내로 주입하는 연료와 공기의 연료가 희박한 가연성 혼합물원을 제공하며, 버너튜브의 상류부의 상류단은 연료와 공기의 연료가 희박한 가연성 혼합물을 수용하는 연료공급시스템에 유체가 연통되게 연결되며, 상기 튜브는 상류단에서 버너튜브의 하류부의 하류단으로 상기 연료와 공기의 연료가 희박한 가연성 혼합물의 흐름용 도관을 제공하는 연료와 공기의 혼합물 공급시스템;

   상기 방사상의 표면에 인접한 버너튜브의 상기 하류부의 하류단에 위치되되, 튜브를 따라 연료와 공기의 연료가 희박한 가연성 혼합물을 수용하는 버너튜브의 하류부의 하류단으로 유체가 연통되게 그 안에 내부체임버를 구비하고, 체임버내에 연료와 공기의 혼합물의 방향을 재설정하고 버너튜브의 하류부의 상기 축에 대해서 방사상으로 외부방향으로, 상기 구역내로, 그리고 전체적으로 상기 방사상의 표면을 가로질러서 방향을 설정하게 되도록 배열되며, 체임버 둘레로 뻗은 벽과 주노즐의 벽에 일련의 방사상으로 뻗은 개구부들을 구비하되, 상기 개구부들은 혼합물의 화염속도를 초과하는 초기속도에서 그리고 방사상의 방향으로 상기 노즐을 본질적으로 둘러싼 원형패턴으로 상기 가연성 연료와 공기의 혼합물을 분배하도록 되게 배열되어서, 분리된 둥근 화염은 혼합물이 연소할 때에 만들어지도록 하는 주노즐 및;

   버너튜브의 상기 하류부의 길이방향으로 뻗은 가늘고 긴 연료튜브를 구비하고 상기 방사상의 표면에서 상기 구역의 대응면의 노내의 위치에서 제 2연료의 흐름의 방향을 설정하도록 배치되고 배열된 적어도 하나의 연료가스포트를 갖추며, 상기 제 2연료는 상기 연료와 공기의 혼합물시스템과 제 2연료노즐시스템으로 상기 연소구역으로 공급된 총연료의 실제적인 부분으로 이루어지는 제 2연료노즐시스템;을 구비한 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
2. 제 1항에 있어서, 상기 연료와 공기의 혼합물 공급시스템은 압축된 유체연료원에 연결할 수 있는 연료주입구를 구비한 배출구와, 상기 주입구로 연통한 유체로 연결되며 공기원에 연통한 유체내에 공간을 통해 유체연료를 배출하게 위치된 유체연료스퍼드 및, 버너튜브의 상류부의 상기 상류단에 장착된 전체적으로 종형상부를 구비하되, 상기 종형상부는 배출된 유체연료를 수용하는 위치에 입구를 구비하여, 공기가 그 방향을 따라 흐르며 버너튜브의 상류단내로 동일하게 방향을 설정하는 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
3. 제 2항에 있어서, 상기 축들은 겹쳐져서 상기 버너튜브가 본질적으로 일직선이고, 상기 주노즐과 상기 버너튜브 및 상기 배출구는 상기 축들을 따라서 본질적으로 배열되는 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
4. 제 2항에 있어서, 상류부의 축은 하류부의 축에 대해서 임의의 각도로 벌어지게 배치되므로서, 상기 주노즐과 상기 버너튜브의 하류부는 상기 하류부의 축을 따라서 본질적으로 배열되고, 상기 배출구와 상기 버너튜브의 상류부는 상기 상류부의 축을 따라서 본질적으로 배열되는 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
5. 제 1항에 있어서, 상기 가늘고 긴 연료튜브는 상기 주노즐 외부에 위치된 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
6. 제 1항에 있어서, 상기 제 2연료노즐시스템은 다수의 상기 가늘고 긴 연료튜브를 구비하되, 상기 연료튜브는 상기 주노즐 외부에 위치된 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
7. 제 5항에 있어서, 상기 포트는 연료와 공기의 혼합물을 관통하고 연소없이 노내에 상기 위치로 도달하게 제 2연료의 적어도 일부로 유발하도록 되고 위치된 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
8. 제 1항에 있어서, 상기 주노즐은 이 안에 있는 구멍을 갖춘 끝캡을 구비하며, 상기 연료튜브는 상기 체임버를 통해 뻗으며 이의 하류부는 상기 구멍을 통해 돌출하고, 상기 포트는 상기 버너튜브의 하류부에 있고 노내에 상기 위치에 인접하게 위치되는 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
9. 제 8항에 있어서, 다수의 상기 포트는 연료튜브의 상기 하류부와 연료튜브의 상기 하류부를 둘러싼 노내에 상기 위치로 구비되는 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
10. 제 1항에 있어서, 상기 방사상의 표면은 본질적으로 편평한 형상인 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
11. 제 1항에 있어서, 상기 방사상의 표면은 오목형상인 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
12. 제 11항에 있어서, 상기 방사사의 표면은 컵형상인 질소산화물의 방출을 줄이는 고용량 방사상의 버너를 갖춘 고용량 버너.
13. 제 8항에 있어서, 상기 제 2연료시스템은 버너튜브의 상기 하류부의 벽을 통해 뻗은 관부재를 구비하되, 상기 관부재는 연료튜브의 상류단에 연통하게 유체를 연결하는 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
14. 제 8항에 있어서, 상기 끝캡은 상기 체임버에 대해서 볼록형상인 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
15. 제 1항에 있어서, 상기 개구부는 버너튜브의 하류부의 축에 본질적으로 평행한 방향으로 뻗은 가늘고 긴 슬롯을 포함하는 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
16. 제 15항에 있어서, 상기 주노즐의 벽은 상기 슬롯들 사이에 있는 원주방향으로 이격된 일련의 막대를 포함하되, 상기 막대는 체임버내에 재순환구역의 형성을 억제하는 상기 체임버에 인접한 둥근 표면을 갖춘 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
17. 제 1항에 있어서, 상기 버너는 상기 체임버내에 위치된 전체적으로 종형상인 하류부를 갖춘 차폐막을 구비하되, 상기 종형상부는 상기 주노즐의 벽에 인접하게 배치된 외부원주방향으로 뻗은 선단을 갖춘 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
18. 제 15항에 있어서, 상기 버너는 상기 체임버내에 위치된 전체적으로 종형상인 하류부를 갖춘 차폐막을 구비하되, 상기 종형상부는 상기 주노즐의 벽에 인접하게 배치된 외부원주방향으로 뻗은 선단을 갖춘 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
19. 제 18항에 있어서, 상기 슬롯은 상류단과 하류단을 구비하고, 상기 종형상부의 상기 외부선단은 슬롯의 하류단보다 슬롯의 상류단으로 더욱 인접하게 위치된 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
20. 제 19항에 있어서, 상기 종형상부의 외부선단은 슬롯의 상류단에서 슬롯의 하류단까지의 거리에서 약 1/4 정도로 위치된 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
21. 제 18항에 있어서, 상기 슬롯은 유체흐름의 경사방향이 체임버내에 재순환구역의 형성을 억제하는 상류단을 구비한 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
22. 제 1항에 있어서, 상기 연료와 공기의 혼합물 공급시스템과 제 2연료시스템은 배열되어서, 상기 제 2연료량은 연소구역에 공급된 총연료의 약 20%보다 많게 이루어진 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
23. 제 22항에 있어서, 상기 연료와 공기의 혼합물 공급시스템과 상기 제 2연료시스템은 배열되어서, 상기 제 2연료량은 연소구역에 공급된 총연료의 적어도 30%로 이루어진 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
24. 제 23항에 있어서, 상기 연료와 공기의 혼합물 공급시스템과 상기 제 2연료시스템은 배열되어서, 상기 제 2연료량은 연소구역에 공급된 총연료의 적어도 약 50%로 이루어진 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
25. 제 1항에 있어서, 상기 제 2연료노즐시스템은 적어도 약 2psig의 압력하에서 연도가스원에 가늘고 긴 연료튜브를 연결하도록 배열된 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
26. 제 25항에 있어서, 상기 제 2연료노즐시스템은 적어도 약 3psig의 압력하에서 연도가스원에 가늘고 긴 연료튜브를 연결하도록 배열된 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
27. 제 26항에 있어서, 상기 제 2연료노즐시스템은 적어도 약 5psig의 압력하에서 연도가스원에 가늘고 긴 연료튜브를 연결하도록 배열된 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
28. 제 27항에 있어서, 상기 제 2연료노즐시스템은 적어도 약 10psig의 압력하에서 연도가스원에 가늘고 긴 연료튜브를 연결하도록 배열된 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
29. 제 28항에 있어서, 상기 제 2연료노즐시스템은 적어도 약 15psig의 압력하에서 연도가스원에 가늘고 긴 연료튜브를 연결하도록 배열된 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
30. 제 1항에 있어서, 상기 분리된 화염의 최상류단은 상기 노즐에서부터 적어도 약 1in에 위치되는 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
31. 제 30항에 있어서, 상기 분리된 화염의 최상류단은 상기 노즐에서부터 겨우 3in에 위치되는 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
32. 제 4항에 있어서, 상기 주노즐은 이 안에 있는 구멍을 갖춘 끝캡을 구비하고, 상기 연료튜브는 상기 체임버를 통해 뻗으며 이의 하류부는 상기 구멍을 통해 돌출하고, 상기 포트는 상기 버너튜브의 하류부에 있고 노내에 상기 위치에 인접하게 위치되는 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
33. 제 32항에 있어서, 상기 버너튜브는 상기 하류부와 상류부에 연결하는 만곡부를 구비하며, 상기 제 2연료시스템은 버너튜브의 상기 만곡부의 벽을 통해 뻗은 관부재를 구비하되, 상기 관부재는 연료튜브의 상류단에 연통하는 유체를 연결시키는 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
34. 제 33항에 있어서, 상기 관부재와 상기 연료튜브는 본질적으로 버너튜브의 상기 하류부의 축을 따라 뻗는 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
35. 제 3항에 있어서, 상기 주노즐은 이 안에 있는 구멍을 갖춘 끝캡을 구비하고, 상기 연료튜브는 상기 체임버를 통해 뻗으며 이의 하류부는 상기 구멍을 통해 돌출하고, 상기 포트는 상기 버너튜브의 하류부에 있고 노내에 상기 위치에 인접하게 위치되는 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
36. 제 35항에 있어서, 상기 제 2연료시스템은 연료튜브의 상류단과 유체가 연통되게 연결되는 관부재를 구비하되, 상기 관부재는 상기 종형상부를 통하고 상기 스퍼드를 통하여 뻗으며, 상기 스퍼드는 유체연료를 배출하는 다수의 오리피스를 구비하되, 상기 오리피스는 상기 관부재 둘레로 배열된 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
37. 제 1항에 있어서, 상기 연료는 천연가스로 이루어진 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
38. 제 1항에 있어서, 상기 연료는 탄화수소로 이루어진 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
39. 연소구역에 인접한 방사상의 벽을 균일하게 가열하기 위해서,

    연료와 공기의 연료가 희박한 가연성 혼합물을 제공하는 단계와;

    주노즐에서부터, 상기 연소구역내로 그리고 전체적으로 방사상의 방향으로 상기 주노즐을 본질적으로 둘러싸는 순환패턴으로 상기 방사상의 표면을 가로질러서 연료와 공기의 흐름을 흐르게 하는 단계;

    분리된 둥근 화염은 혼합물이 강녀되는 때에 만들어지므로, 혼합물의 화염속도를 초과하는 초기속도로 상기 주노즐에서 외부방향으로 연료와 공기의 혼합물을 흐르게 하는 단계 및;

    상기 연료와 공기의 혼합물 공급시스템과 상기 제 2연료노즐시스템으로 상기 연소구역에 공급된 총연료의 실제적인 일부량으로 이루어지며, 상기 방사상의 표면에서 상기 구역의 대응면의 노내에 위치로 제 2연료를 흐르게 하는 단계;를 포함하는 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너의 작동방법.
40. 제 39항에 있어서, 상기 제 2연료는 연소구역에 공급된 총연료의 약 20% 이상으로 이루어진 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너의 작동방법.
41. 제 40항에 있어서, 상기 제 2연료는 연소구역에 공급된 총연료의 적어도 약 30%로 이루어진 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너의 작동방법.
42. 제 41항에 있어서, 상기 제 2연료는 연소구역에 공급된 총연료의 적어도 약 59%로 이루어진 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너의 작동방법.
43. 제 39항에 있어서, 상기 제 2연료는 상기 주노즐을 통해 뻗은 제 2연료노즐을 사용한 상기 위치로 공급되는 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너의 작동방법.
44. 제 39항에 있어서, 상기 제 2연료는 연소없이 상기 패턴을 관통하는 분사연료를 방출하는 제 2연료노즐을 사용한 상기 위치로 공급되는 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너의 작동방법.
45. 이격된 주입단과 배출단을 갖춘 가늘고 긴 버너도관을 구비하되, 상기 도관은 연소된 총유체연료의 일부와 상기 주입단에서 상기 배출단을 따르는 산소로 이루어진 연료가 희박한 가스성 혼합물의 방향을 설정하는 적당하게 배열된 버너튜브구조체와;

    상기 도관과, 중심축을 갖춘 상기 버너노즐 및, 중심축에 중심을 맞춰 위치된 체임버와 도관의 상기 배출단에서 이격된 하류단 둘레로 뻗은 벽의 배출단에 있고, 상기 체임버내에 도관으로부터 상기 혼합물을 수용하고, 상기 벽내에 그리고 상기 축에 교차하는 방향으로 연소구역내로 다수의 구멍을 통해서 실제적인 재순환없이 최소한의 압력강하와 가스성 혼합물의 화염속도보다 빠른 속도로 방향을 재설정하되, 상기 구멍은 상기 벽 둘레로 분배되어 있어서, 상기 구멍을 통해 연소구역내로 방향을 설정된 혼합물은 전체적으로 노즐로부터 분리된 둥글고 편평한 화염의 형상으로 상기 벽을 둘러싸며 방사상의 표면을 가로질러 외부방향으로 뻗는 주버너노즐 및;

    상기 주노즐을 통해 상기 축을 따라 뻗되, 상기 하류단에 있는 구멍을 통해 축방향으로 상기 주노즐의 외부로 돌출하고, 상기 구역에 대해서 이격된 관계로 위치된 하류단부를 구비하며, 연료튜브의 상기 하류단부상에 제 2연료노즐이 있어서, 상기 제 2연료노즐이 상기 방사상의 표면에서 상기 둥글고 편평한 화염의 대응면에서 그리고 상기 연소구역에 주입되기 전에 연도가스와 혼합된 제 2연료를 허용하는 상기 구역에서 충분히 떨어진 노의 위치로 제 2연료를 전달하는 지점에 위치된 적어도 하나 이상의 제 2연료포트를 구비하는 가늘고 긴 연료튜브;를 구비한 방사상의 버너용 버너조립체.
46. 제 45항에 있어서, 상기 혼합물은 가스성 연료와 공기의 혼합물로 이루어지며, 상기 버너튜브구조체는 상기 혼합물을 창출하기 위해서 공기의 흐름을 유발하는 상기 가스성 연료의 흐름을 이용하는 벤츄리관을 구비하는 방사상의 버너용 버너조립체.
47. 제 45항에 있어서, 상기 혼합물은 가스성 연료와 공기의 혼합물로 이루어지며, 상기 버너튜브구조체는 연료와 공기의 연료가 매우 희박한 혼합물인 상기 혼합물을 생성하기 위해서 평행한 흐름을 위해 배열된 다수의 벤츄리튜브를 구비하며, 공기의 흐름을 유발하는 상기 가스성 연료의 흐름을 이용하도록 적당하게 배치된 각각의 상기 벤츄리관을 구비한 방사상의 버너용 버너조립체.
48. 이격된 주입단과 배출단을 갖춘 가늘고 긴 버너도관을 구비하되, 상기 도관은 연소된 총유체연료의 일부와 상기 주입단이 배출단을 따르는 산소로 이루어진 연료가 희박한 가스성 혼합물의 방향을 설정하는 적당하게 배열된 버너튜브구조체와;

    상기 도관과, 중심축을 갖춘 상기 버너노즐 및, 중심축에 중심을 맞춰 위치된 체임버와 도관의 상기 배출단에서 이격된 하류단 둘레로 뻗은 벽의 배출단에서, 상기 체임버내에 도관으로부터 상기 혼합물을 수용하고, 상기 벽내에 그리고 상기 축에 교차하는 방향으로 연소구역내로 다수의 틈새를 통해서 실제적인 재순환없이 최소한의 압력강하와 가스성 혼합물의 화염속도보다 빠른 속도로 방향을 재설정하되, 상기 틈새는 상기 벽 둘레로 분배되어 있어서, 상기 틈새를 통해 연소구역내로 방향을 설정된 혼합물은 전체적으로 노즐로부터 분리된 둥글고 편평한 화염의 형상으로 상기 벽을 둘러싸며 방사상의 표면을 가로질러 외부방향으로 뻗는 주버너노즐 및;

    상기 축에 전체적으로 평행한 방향으로 뻗되, 상기 하류단부를 갖추고, 연료튜브의 상기 하류단부 상에 제 2연료포트를 구비한 제 2연료노즐이 있어서, 상기 제 2연료포트는 상기 방사상의 표면에서 상기 둥글고 편평한 화염의 대응면에서 그리고 상기 연소구역에 주입되기 전에 연도가스와 혼합된 제 2연료를 허용하는 상기 구역에서 충분히 떨어진 노의 위치로 제 2연료를 전달하도록 위치되고 배열된 가늘고 긴 연료튜브;를 구비한 방사상의 버너용 버너조립체.
49. 제 48항에 있어서, 상기 혼합물은 가스성 연료와 공기의 혼합물로 이루어지며, 상기 버너튜브구조체는 상기 혼합물을 창출하기 위해서 공기의 흐름을 유발하는 상기 가스성 연료의 흐름을 이용하는 벤츄리관을 구비하는 방사상의 버너용 버너조립체.
50. 제 50항에 있어서, 상기 혼합물은 가스성 연료와 공기의 혼합물로 이루어지며, 상기 버너튜브구조체는 연료와 공기의 연료가 매우 희박한 혼합물인 상기 혼합물을 생성하기 위해서 평행한 흐름을 위해 배열된 다수의 벤츄리튜브를 구비하며, 공기의 흐름을 유발하는 상기 가스성 연료의 흐름을 이용하도록 적당하게 배치된 각각의 상기 벤츄리관을 구비한 방사상의 버너용 버너조립체.
51. 제 48항에 있어서, 상기 가늘고 긴 연료튜브는 상기 주연료노즐의 외부로 위치되며, 상기 제 2연료포트는 적어도 제 2연료의 일부가 상기 지점에 도달한 상기 패턴을 관통할 수 있는 속도와 방향으로 제 2연료를 전달하기 위해 위치되고 배열된 방사상의 버너용 버너조립체.
52. 상기 벽을 둘러싼 둥글고 편평한 패턴의 형태와 혼합물의 화염속도가 노즐을 빠져나온 화염의 속도와 같이 혼합물의 속도보다 느린 곳의 조성에서 상기 노즐을 둘러싼 연소구역에 중심축을 갖춘 가늘고 긴 노즐에서 방사상의 방향으로 연소된총연료의 일부와 공기로 이루어진 연료가 희박한 가연성 혼합물의 흐름을 전달하는 단계와;

    방사상의 방향으로 상기 노즐을 둘러싸며 상기 방사상의 표면에 인접하게 위치된 둥글고 편평한 분리된 화염을 만들도록 상기 혼합물을 점화하는 단계 및;

    제 2연로가 상기 화염으로 들어가기 전에 연도가스와 혼합되도록 상기 화염에서 방사상의 방향으로 충분히 이격된 상기 화염의 대응면의 위치로 제 2연료를 공급하는 단계;를 포함한 방사상의 버너용 작동방법.
53. 제 1항에 있어서, 상기 연료와 공기의 혼합물 시스템은 상기 총연료의 연소에 필요한 공기의 상기 모든 혼합물을 제공하도록 배열된 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
54. 제 2항에 있어서, 상기 연료와 공기의 혼합물 시스템은 상기 총연료의 연소에 필요한 공기의 상기 모든 혼합물을 제공하도록 배열된 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
55. 제 39항에 있어서, 상기 연료와 공기의 혼합물 시스템은 상기 총연료의 연소에 필요한 모든 공기를 구비한 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너의 작동방법.
56. 제 45항에 있어서, 상기 연료가 희박한 가스성 혼합물은 총연료의 연소에 필요한 모든 산소를 포함한 방사상의 버너용 버너조립체.
57. 제 47항에 있어서, 상기 연료가 희박한 가스성 혼합물은 총연료의 연소에 필요한 모든 공기를 포함한 방사상의 버너용 버너조립체.
58. 제 48항에 있어서, 상기 연료가 희박한 가스성 혼합물은 총연료의 연소에 필요한 모든 산소를 포함한 방사상의 버너용 버너조립체.
59. 제 50항에 있어서, 상기 연료가 희박한 가스성 혼합물은 총연료의 연소에 필요한 모든 산소를 포함한 방사상의 버너용 버너조립체.
60. 제 52항에 있어서, 상기 연료가 희박한 가연성 혼합물은 상기 총연료의 연소에 필요한 모든 공기를 포함한 방사상의 버너용 버너조립체.
61. 제 1항에 있어서, 상기 방사상의 표면은 상기 노벽내로 삽입된 내화성 버너타일의 일부이며, 상기 경로는 상기 타일을 관통하여 뻗는 질소산화물의 방출을 줄이는 방사상의 벽을 갖춘 고용량 버너.
62. 제 45항에 있어서, 상기 방사상의 표면은 상기 노의 벽내로 삽입된 내화성 버너타일의 일부이며, 상기 주버너노즐은 상기 타일에 경로를 통해 뻗는 방사상의 버너용 버너조립체.
63. 제 48항에 있어서, 상기 방사상의 표면은 노의 벽내로 삽입된 내화성 버너타일의 일부이며, 상기 주버너노즐은 상기 타일에 경로를 통해 뻗는 방사상의 버너용 버너조립체.
64. 제 52항에 있어서, 상기 방사상의 표면은 노의 벽내로 삽입된 내화성 버너타일의 일부이며, 상기 가늘고 긴 노즐은 상기 타일에 경로를 통해 뻗는 방사상의 버너를 위한 작동방법.