KR20020051067A - 로브형 버너를 이용한 질소산화물 저감방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 버너의 선단부측에 형성되는 연료분사구를 삼각형 또는 사각형모양의 탭(tap)을 내거나 굴곡가공하여 원주방향에 대해 로브(Lobed)구조를 형성함에 따라 질소산화물의 배출량을 저감시킬 수 있게한 로브형 버너를 이용한 질소산화물 저감방법에 관한 것으로,

즉, 연소기의 버너에 구비된 연료분사구의 노즐형태를 기존의 원형 대신 삼각형 또는 사각형 모양의 탭(tap)을 내거나 굴곡가공하여 원주방향으로 로브(Lobed) 구조를 형성함으로써, 연소기의 크기와 연소부하, 그리고 연료 종류에 따라 연소기의 적용에 따른 한계를 극복하여 질소산화물의 배출량을 저감시키게 된 것이다.

Description

로브형 버너를 이용한 질소산화물 저감방법{Reduction method for NOx emission using lobed burner}

본 발명은 로브형 버너를 이용한 질소산화물 저감방법, 보다 상세하게는 버너의 선단부측에 형성되는 연료분사구를 삼각형 또는 사각형모양의 탭(tap)을 내거나 굴곡가공하여 원주방향에 대해 로브(Lobed)구조를 형성함에 따라 질소산화물의 배출량을 저감시킬 수 있게한 로브형 버너를 이용한 질소산화물 저감방법에 관한 것이다.

일반적으로, 연소기에서 질소산화물의 배출량을 저감시키기 위한 방법으로다단연소와 배가스 재순환 및 부상화염 등의 고속분사방법, 그리고 축열연소방법 등이 도입되어 이용되고 있으로, 이중에 버너기술로서 적용가능한 기술은 고속분사방법과 축열연소등이 있다.

상기 방법에 이용되는 기존의 버너는 도 1에서와 같이 원형의 연료분사구(1) 주위에 연료의 냉각과 예비 혼합을 위한 1차 산화제 주입구(2)와 그리고 여러 개의 2차 산화제 주입구(3)가 규칙적 또는 비규칙적으로 상기 1차 산화제 주입구를 둘러싸고 있는 형태를 하고 있다.

이러한 기존 버너는 질소산화물의 배출저감을 위하여 2차 산화제 주입구의 숫자와 직경, 그리고 그들간의 간격 등을 변화시켜 사용하였다.

그러나 상기 버너기술은 기본적으로 연소시설의 규모와 연료의 종류에 따라 서로 다른 결과가 도출될 수 있기 때문에 모든 연소기에 적용할 수 없는 한계를 갖고 있으며, 이에 따라 연소기와 부하에 따라 적용할 수 있는 버너를 모두 새로 개발해야 하는 어려운 문제점이 존재하였다.

한편, 기존의 버너기술에서 대부분의 연료 분사구는 원형으로 된 노즐이 이용되고 있며, 간혹 산화제측 분사구를 원형이외의 다른 구조를 갖는 경우도 가끔 있었으나, 이것도 보통 산소가 산화제로 이용되는 경우로 한정된다.

본 발명은 종래의 연소기의 구조적인 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 그 목적은 연소기에 구비된 연료분사구의 노즐 형상을 변경하여 질소산화물의 배출을 저감시킬 수 있는 로브형 버너를 이용한 질소산화물 저감방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 연소기의 버너에 구비된 연료분사구의 노즐형태를 기존의 원형 대신 삼각형 또는 사각형 모양의 탭(tap)을 내거나 굴곡가공하여 원주방향으로 로브(Lobed) 구조를 형성함으로써, 연소기의 크기와 연소부하, 그리고 연료 종류에 따라 연소기의 적용에 따른 한계를 극복하여 질소산화물의 배출량을 저감시키게 됨을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 원형 분사구를 가진 노즐의 단면구성도,

도 2는 본 발명의 실시예의 연료분사구를 로브형으로 형성한 단면구성도,

도 3은 기존 버너와 로브형 버너의 질소산화물 배출량을 비교하여 그 실험결과를 나타낸 그래프이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 연료분사구

이하, 본 발명의 로브형 버너를 이용한 질소산화물 저감방법을 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예의 연료분사구를 로브형으로 형성한 단면구성도로서, 버너의 연료분사구(10)를 기존의 원형 대신 삼각형 또는 사각형 모양의 탭(tap)을 내거나 굴곡가공 하여 원주방향으로 로브구조를 만들어 질소산화물의 배출량을 저감시키고자 하는 것이다.

이때, 연료분사구의 로브를 곡선형으로 굴곡가공하는 것도 가능하나, 제작상의 편의성을 도모하기 위해 직선형의 뿔구조로 제작하는 것이 바람직하다.

이러한 로브구조는 강한 축방향 소용돌이(streamwise vorticity)로 3차원의 원주방향 소용돌이(azimuthal vortex)를 발생시키기 때문에 일반 원형으로 된 노즐에 비하여 혼합을 촉진시킨다.

이것은 결국 노내 최고온도를 저하시켜 질소산화물을 저감시킬 수 있는 기술이 된다.

버너의 연료분사구(10)에 채택되는 로브구조는 기본적으로 여러 개의 뿔구조를 갖고 있어야 하며, 많은 뿔구조는 연료의 혼합 등에 다소 유리하지만 너무 많은 뿔구조는 제작상의 어려움이 있으므로, 바람직 하게는 5개 이하로 한정하는 것이 좋다.

로브형 버너의 길이는 연료분사구 전체를 로브형으로 제작하면 좋으나 제작상의 어려움과 제작경비의 과다등으로 직경에 30배정도의 길이만 갖고 있으면 충분하다고 판단된다.

그러므로 로브형 버너를 이용하면 연료분사구의 출구에 강한 원주방향의 3차원 와류가 발생하기 때문에 산화제와의 혼합이 촉진된다.

또한 도 3에서와 같이 기존 버너와 로브형 버너의 질소산화물 배출량을 비교한 실험 결과로부터 판단되는 바와 같이, 로브형 버너를 이용할 경우 기존 버너에 비해 대략 5%정도의 질소산화물 배출량을 저감시킬 수 있을 것으로 확인되었다.

또한 본 발명은 연료와 산화제 분사구 모두에 로브구조를 채택하여 사용이 가능하나 연료분사구 벽면이 로브구조로 되어 있는 경우에서만 질소산화물의 배출량을 저감시킬 수 있으므로, 연료분사구만 로브구조로 형성하는 것이 바람직하다.

다.

이와 같은 본 발명의 로브형 버너를 이용한 질소산화물 저감방법은, 연료분사구의 노즐 형상을 삼각형 또는 사각형 모양의 탭(tap)을 내거나 굴곡가공 하여 원주방향으로 향하는 로브형태로 형성함으로써, 연료분사구의 축방향으로 강력한 소용돌이를 유발시켜 원주방향으로 3차원의 소용돌이를 발생되게 하여 연료의 혼합을 촉진시킴과 아울러 노내의 최고온도를 저하시켜 질소산화물을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 버너의 연료분사구(10)를 삼각형 또는 사각형 모양의 탭(tap)으로 형성하여 그 원주방향으로 향하여 로브형태로 구성하여 연료의 혼합을 촉진시키게 됨을 특징으로 하는 로브형 버너를 이용한 질소산화물 저감방법.