KR200210397Y1 - Gas burner of condensing gas boiler - Google Patents
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Abstract
본 고안은 응축 가스 보일러에 사용되는 표면연소버너에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 완전 예혼합 연소방식을 취하고, 다공질 세라믹 타일을 사용한 표면연소버너를 채용하며, 세라믹 타일 표면에 평면화염을 형성하여 단위면적당 발열량을 상승시킴과 동시에 측면 및 하향 등 어느 방향으로도 위치시킬 수 있는 응축 가스보일러에 적합하도록 고안된 표면연소버너에 관한 것이다.The present invention relates to a surface combustion burner used in a condensation gas boiler, and more specifically, to take a pre-combustion combustion method, to adopt a surface combustion burner using a porous ceramic tile, and to form a flat flame on the surface of the ceramic tile. The present invention relates to a surface combustion burner designed to be suitable for a condensation gas boiler which can raise the calorific value per unit area and can be positioned in any direction such as side and downward.
본 고안은 일측에 형성된 유입구의 내측에 혼합 촉진판이 끼워지고, 상기 유입구를 통해 들어온 연료와 공기가 혼합되는 혼합실을 구비한 혼합실 바디와; 상기 혼합실 바디의 하부 내측에 설치되고 혼합기 유속을 규일하게 하기 위한 다수의 통공이 형성된 배플판과; 상기 배플판의 하부에 고정 설치하여 표면연소형태의 균일한 화염을 제공하기 위한 세라믹 타일과; 상기 혼합실 바디의 하부에 고정되고, 상기 세라믹 타일을 감싸도록 설치되어 상기 세라믹 타일에서 형성된 화염을 보호하기 위한 연소실을 구비한 버너바디로 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention is a mixing chamber body is inserted into the inside of the inlet formed on one side, the mixing chamber body having a mixing chamber for mixing the fuel and air introduced through the inlet; A baffle plate installed inside the lower portion of the mixing chamber body and having a plurality of through holes formed therein for uniformizing the mixer flow rate; A ceramic tile fixedly installed under the baffle plate to provide a uniform flame in the form of surface combustion; It is fixed to the lower portion of the mixing chamber body, it is installed to surround the ceramic tile is characterized in that it comprises a burner body having a combustion chamber for protecting the flame formed in the ceramic tile.
Description
본 고안은 응축 가스 보일러에 사용되는 표면연소버너에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 완전 예혼합 연소방식을 취하고, 다공질 세라믹 타일을 사용한 표면연소버너를 채용하며, 세라믹 타일 표면에 평면화염을 형성하여 단위면적당 발열량을 상승시킴과 동시에 측면 및 하향 등 어느 방향으로도 위치시킬 수 있는 응축 가스보일러에 적합하도록 고안된 표면연소버너에 관한 것이다.The present invention relates to a surface combustion burner used in a condensation gas boiler, and more specifically, to take a pre-combustion combustion method, to adopt a surface combustion burner using a porous ceramic tile, and to form a planar flame on the surface of the ceramic tile. The present invention relates to a surface combustion burner designed to be suitable for a condensation gas boiler which can raise the calorific value per unit area and can be positioned in any direction such as side and downward.
또한, 본 고안은 희박혼합비에서도 표면연소가 가능하고, 녹스(NOx) 및 일산화탄소(CO) 등의 배기가스 배출을 최소화하며, 표면연소방식도 세라믹 표면 바로 위에 형성하는 청염 및 세라믹 타일 중에 형성되는 복사화염형태를 두루 갖출 수 있도록 구성되어 여러 운전조건에 따라 선택할 수 있도록 고안된 것으로 좀 더 나아가서는 가정용 응축 가스 보일러 및 산업용 가스 보일러에 적용 가능한 고효율 저공해 응축 가스 보일러의 표면연소버너에 관한 것이다.In addition, the present invention enables surface combustion even in lean mixing ratios, minimizes emissions of NOx and carbon monoxide, and radiates that are formed in the blue flame and ceramic tiles formed directly on the ceramic surface. It is designed to be equipped with a flame type and designed to be selected according to various operating conditions. Furthermore, it relates to a surface combustion burner of a high efficiency low pollution condensing gas boiler applicable to domestic condensing gas boilers and industrial gas boilers.
일반적으로 버너는 연료를 안전하고 효율이 좋게 연소시켜서 열 또는 고온을 얻는 장치로서, 연료의 종류에 따라서 가스연소용의 가스버너, 등유나 중유 등 액체연료의 연소용인 오일버너, 석탄연소용의 미분탄버너 등이 있다.In general, a burner is a device that burns fuel safely and efficiently to obtain heat or high temperature. The burner is a gas burner for gas combustion, an oil burner for burning liquid fuel such as kerosene or heavy oil, and pulverized coal for combustion. Burner.
또한, 연료와 공기를 혼합하는 방법에서 예혼합형버너와 확산형버너로 분류한다. 가정용 또는 화학실험용인 소형버너는 연료와 공기를 미리 혼합하여 연소시키는 예혼합형이 일반적이고, 공업용 대형버너는 연료와 공기를 따로따로 연소기로 보내어 연소기 속에서 혼합하여 연소시키는 확산형이 주로 이용된다.In addition, in the method of mixing fuel and air, it is classified into a premixed burner and a diffusion burner. Small burners for home use or chemical experiments are generally premixed to burn fuel and air in advance, and large burners for industrial use are mainly used in a diffusion type in which fuel and air are separately sent to the combustor to be mixed and combusted in the combustor.
상기와 같은 예혼합형은 연료와 공기를 미리 혼합시킨 뒤에 연소시키는 형식으로 매연이 없는 고효율 연소가 이루어지는 반면, 불꽃이 버너 내부로 침입하는 역화의 가능성이 있다. 이 대표적인 것으로는 실험실용의 분젠버너가 있는데 응용분야로 가정용 및 산업용 가스보일러로 가장 많이 사용되고 있다.In the premixed type as described above, high-efficiency combustion without smoke occurs in a form of mixing the fuel and air in advance and then combusting it, but there is a possibility of backfire that the flame penetrates into the burner. The representative one is a laboratory Bunsen burner, which is most commonly used as a home and industrial gas boiler as an application field.
일반적인 분젠버너의 연소화염은 대개 공기유입이 충분치 못해 과잉연료 혼합비가 되어 예혼합화염(7)과 확산화염(8)으로 나타난다.In general, the combustion flame of Bunsen burner is not enough air inflow, resulting in excess fuel mixing ratio, resulting in premixed flame (7) and diffuse flame (8).
도 1은 종래의 가스 보일러에 사용되는 상향식 분젠버너를 보여주는 사시도이고, 도 2는 종래의 분젠버너를 여러개 사용하는 일반적인 분젠버너 연소기를 보여주는 사시도이며, 도 3은 종래의 분젠버너의 불꽃을 보여주는 상태도이며, 도 4는 종래의 분젠버너를 이용시 발생하는 응축수가 자유낙하하는 상태를 보여주는 도면이다.1 is a perspective view showing a bottom-up Bunsen burner used in a conventional gas boiler, Figure 2 is a perspective view showing a typical Bunsen burner combustor using a plurality of conventional Bunsen burner, Figure 3 is a state diagram showing a flame of a conventional Bunsen burner. 4 is a view showing a state in which the condensate generated when using a conventional Bunsen burner is free-falling.
도 1 내지 도 3을 참고하여 설명하여 보면, 우선, 상향식 분젠버너(1)는 상부에 다수의 염공(6)이 형성된 버너헤드(5)를 구비한 디퓨저(2)와, 미도시된 솔레노이드 밸브에 의해 연료가 공급되는 가스연료 공급구(3)와, 아울러 가스분출에 따른 공기의 흡입을 효과적으로 하기 위한 벤튜리(4)로 이루어진다.1 to 3, first, the bottom-up Bunsen burner 1 includes a diffuser 2 having a burner head 5 having a plurality of flame holes 6 formed thereon, and a solenoid valve not shown. And a gas fuel supply port 3 through which fuel is supplied, and a venturi 4 for effectively inhaling air due to gas ejection.
좀 더 구체적으로 살펴보면, 상기 미도시된 솔레노이드 밸브에 의해 공급된 가스(LNG 또는 LPG)연료가 분출될 때, 연료 동압의 증가에 따른 정압의 감소로 주위공기가 흡입되어 들어오게 되고, 이를 보다 촉진시키기 위하여 벤튜리 형의 흡입구를 형성한다.In more detail, when the gas (LNG or LPG) fuel supplied by the solenoid valve (not shown) is ejected, the ambient air is sucked in by the decrease in the static pressure according to the increase in the dynamic pressure of the fuel, which is further promoted. In order to form a venturi type inlet.
이후, 연료와 공기를 최대한 균일하게 혼합시키기 위하여 도 1에 도시된 바와 같은 디퓨저(2)에서 유로를 굴절시켜 연료와 공기의 혼합시간을 최대한 확보하고 유속을 균일하게 유지하게 하며 도 1에 도시된 것과 같은 염공(6)을 통하여 상방향으로 분젠화염이 형성되는 것이다.Thereafter, in order to mix the fuel and air as uniformly as possible, the diffuser 2 as shown in FIG. 1 is refracted to ensure the maximum mixing time of the fuel and air, and to maintain the flow rate uniformly. Bunzen flame is formed in the upward direction through the salt hole (6).
실제 가스 보일러의 경우, 도 2에서 보여주는 바와 같이, 상기 분젠버너(1)를 다수개 배열 설치하여 사용하며, 설치되는 분젠버너(1)의 갯수를 적게 하거나 많게 하여 열용량을 조절하게 된다.In the case of an actual gas boiler, as shown in FIG. 2, the Bunsen burners 1 are arranged and used in a plurality, and the number of Bunsen burners 1 to be installed is adjusted to reduce or increase the heat capacity.
도 3은 종래의 분젠화염형태를 보여주는 도면으로, 속불꽃인 예혼합화염(7)과 겉불꽃인 확산화염(8)으로 이루어진 여러개의 분젠화염형태를 이룬다.3 is a view showing a conventional bunzen flame form, and forms a plurality of bunzen flame forms consisting of a premixed flame (7) as the inner flame and a diffusion flame (8) as the outer flame.
그러나, 상기와 같은 분젠버너에서 연소되는 분젠화염들은 각각의 화염이 일정간격 떨어져 있으므로 버너 상단의 온도분포가 일정하지 못한 단점이 있었다.However, the Bunsen flames burned in the Bunsen burner as described above have a disadvantage in that the temperature distribution at the top of the burner is not constant because the flames are separated by a predetermined interval.
특히, 기존의 분젠버너는 연료과잉의 분젠화염 형태로서 화염면이 존재하는 예혼합화염(7)이 온도가 높은 이론 공연비에서 연소되기 때문에 이때 발생되는 높은 화염온도로 인하여 공해배기 가스인 녹스(NOx)의 배출이 많아지고, 공기 연료비의 변동에 따라 일산화탄소(CO)의 발생이 증가하게 된다.In particular, the existing Bunsen burner is a form of fuel excess bunsen flame, and thus the premixed flame (7) having the flame surface is burned at a high theoretical air-fuel ratio, and thus, the high flame temperature generated by the high flame temperature causes NOx (NOx). ) Emissions are increased, and the generation of carbon monoxide (CO) increases as the air fuel cost fluctuates.
또한, 상기와 같이 분젠버너를 여러개 사용하게 되므로 거기에서 발생하는 분젠화염(8)들도 일정간격 떨어져서 여러개 발생하게 되며, 분젠화염(8)의 상단에서 최고온도를 나타나게 된다.In addition, since the Bunsen burner is used as described above, the Bunsen flames 8 generated therefrom are also generated at a predetermined interval apart, and the maximum temperature is displayed at the top of the Bunsen flames 8.
그러므로, 상기 분젠버너의 바로 상단에서는 온도가 불균일하게 되는 단점이 있었다.Therefore, there is a disadvantage in that the temperature is uneven at the top of the Bunsen burner.
또한, 상기와 같이 불균일한 온도분포를 개선하기 위하여 열교환기를 버너에서 멀리 띄어서 설치하여 균일한 온도분포를 갖도록 제조하였으나 이런 구조의 분젠버너를 채택하는 경우에는 가스 보일러의 크기가 커지는 단점이 있었다.In addition, in order to improve the non-uniform temperature distribution as described above, the heat exchanger is installed far from the burner and manufactured to have a uniform temperature distribution. However, when the Bunsen burner having such a structure is adopted, the size of the gas boiler increases.
계속해서, 도 4에서 보여주는 바와 같이, 배기가스의 응축열을 이용하는 고효율 보일러인 응축 보일러에 상기와 같은 분젠버너를 사용하는 경우에는 상향식 화염으로서만 안정되기 때문에 응축 보일러의 열교환기 상단부에서 응축된 물방울(응축수)이 발생하여 중력에 의해 자유낙하 하게 된다.Subsequently, as shown in FIG. 4, when the Bunsen burner as described above is used in the condensing boiler, which is a high-efficiency boiler using the heat of condensation of exhaust gas, the water droplets condensed at the upper end of the heat exchanger of the condensation boiler are stabilized only as a bottom-up flame. Condensate) occurs and free fall by gravity.
이때, 응축수에 의해 화염이 꺼지게 되면서 연료가 연소되지 않고, 외부로 유출되어 안전사고를 유발하는 문제점이 있었다.At this time, while the flame is turned off by the condensate, the fuel is not burned, and there is a problem of causing a safety accident by flowing out.
상기한 이유로 인하여 하향식 또는 측향식 버너를 사용하여야 하는데, 하향식 또는 측향식 분젠버너의 경우 화염이 불안정하여 역화가 발생하는 단점이 있었으며, 균일하지 못한 온도분포 특성이 나타나는 문제점이 발생하였다.For this reason, a top-down or side-down burner should be used. In the case of a top-down or side-down bunsen burner, the flame was unstable and a backfire occurred, resulting in a problem of uneven temperature distribution.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 버너의 위치에 관계없이 안정된 화염을 형성하여 희박 공기연료비에서도 안정된 예혼합화염 이 생성될 수 있도록 하여 유해배기 물질인 녹스(NOx)와 일산화탄소(CO)의 발생을 최소화할 수 있는 응축 가스보일러의 표면연소버너를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention was devised to solve the above problems, and forms a stable flame irrespective of the position of the burner, so that the premixed flame is stable even in a lean air fuel ratio. It is an object of the present invention to provide a surface combustion burner of a condensation gas boiler that can minimize the generation of harmful exhaust materials NOx and carbon monoxide (CO).
그리고, 열교환기의 면적을 최소화하여 보일러의 크기를 감소시킴과 동시에 고효율 응축보일러의 연소버너에서 안정된 청염 및 복사화염을 제공하여 열효율을 향상시키기 위한 응축 가스보일러의 표면연소버너를 제공하는데 그 목적이 있다.The purpose of the present invention is to provide a surface combustion burner of a condensation gas boiler for minimizing the area of the heat exchanger to reduce the size of the boiler and at the same time providing stable blue flame and radiation flame in the combustion burner of the high efficiency condensation boiler to improve thermal efficiency. have.
도 1은 종래의 가스보일러에 사용되는 상향식 분젠버너를 보여주는 사시도.1 is a perspective view showing a bottom-up Bunsen burner used in a conventional gas boiler.
도 2는 종래의 분젠버너를 여러개 사용하는 경우를 보여주는 사시도.Figure 2 is a perspective view showing the case of using a plurality of conventional Bunsen burner.
도 3은 종래의 분젠버너의 불꽃을 보여주는 상태도.Figure 3 is a state diagram showing the flame of the conventional Bunsen burner.
도 4는 종래의 분젠버너를 응축보일러에 적용시 발생하는 응축수가 자유낙하하는 상태를 보여주는 도면.Figure 4 is a view showing a state in which the condensate free fall generated when applying the conventional Bunsen burner to the condensation boiler.
도 5는 본 고안의 표면연소버너를 보여주는 분해사시도.5 is an exploded perspective view showing a surface combustion burner of the present invention.
도 6은 본 고안의 표면연소버너의 단면도.6 is a cross-sectional view of the surface combustion burner of the present invention.
도 7의 (가)는 본 고안의 표면연소버너의 세라믹 타일에서 발생하는 청염을 보여주는 것이고, (나)는 복사화염을 보여주는 상태도.Figure 7 (a) is a view showing the blue flame occurring in the ceramic tile of the surface combustion burner of the present invention, (b) is a state diagram showing a radiation flame.
도 8의 (가) 내지 (라)는 온도변화와 당량비에 따른 녹스(NOx)의 배출량을 보여주는 그래프.8 (a) to (d) is a graph showing the emissions of NOx according to the temperature change and the equivalent ratio.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Explanation of symbols for the main parts of the drawings
10 : 표면연소버너 100 : 혼합실 바디10: surface combustion burner 100: mixing chamber body
102 : 유입구 104 : 통공102: inlet 104: through hole
200 : 배플(Baffle)판 300 : 혼합촉진판200: baffle plate 300: mixing promotion plate
400 : 세라믹타일 500 : 버너바디400: ceramic tile 500: burner body
600 : 연소실 700 : 혼합실600: combustion chamber 700: mixing chamber
본 고안은 일측에 형성된 유입구의 내측에 혼합 촉진판이 끼워지고, 상기 유입구를 통해 들어온 연료와 공기가 혼합되는 혼합실을 구비한 혼합실 바디와; 상기 혼합실 바디의 하부 내측에 설치되고 다수의 통공이 형성된 배플판과; 상기 배플판의 하부에 고정 설치하여 균일한 화염을 제공하기 위한 세라믹 타일과; 상기 혼합실 바디의 하부에 고정되고, 상기 세라믹 타일을 감싸도록 설치되어 상기 세라믹 타일에서 형성된 화염을 보호하기 위한 연소실을 구비한 버너바디로 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention is a mixing chamber body is inserted into the inside of the inlet formed on one side, the mixing chamber body having a mixing chamber for mixing the fuel and air introduced through the inlet; A baffle plate installed inside the lower portion of the mixing chamber body and having a plurality of through holes; A ceramic tile fixedly installed under the baffle plate to provide a uniform flame; It is fixed to the lower portion of the mixing chamber body, it is installed to surround the ceramic tile is characterized in that it comprises a burner body having a combustion chamber for protecting the flame formed in the ceramic tile.
상기 혼합 촉진판은 스월베인(swirl vane) 타입인 것을 특징으로 하고, 상기 혼합실 바디는 직사각형의 좌측 일측부가 우측상방으로 경사진 형상인 것을 특징으로 하며, 상기 배플판(baffle plate)에 형성된 통공은 원형인 것을 특징으로 한다.The mixing facilitating plate is characterized in that the swirl vane (swirl vane) type, the mixing chamber body is characterized in that the left side of the rectangle is inclined upward to the right, the through hole formed in the baffle plate (baffle plate) Is characterized by being circular.
또한, 상기 세라믹 타일은 다공질의 코디라이트(cordierite) 재질을 사용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the ceramic tile is characterized by using a porous cordierite material.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 구성 및 동작을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration and operation of the subject innovation.
도 5는 본 고안의 표면연소버너를 보여주는 분해사시도이고, 도 6은 본 고안의 표면연소버너의 단면도이고, 도 7의 (가)는 본 고안의 표면연소버너의 세라믹 타일에서 발생하는 청염을 보여주는 것이고, (나)는 복사화염을 보여주는 상태도이다.5 is an exploded perspective view showing a surface combustion burner of the present invention, Figure 6 is a cross-sectional view of the surface combustion burner of the present invention, Figure 7 (a) shows a blue flame generated in the ceramic tile of the surface combustion burner of the present invention (B) is a state diagram showing a radiation flame.
그리고, 도 8의 (가) 내지 (라)는 온도변화와 당량비에 따른 녹스(NOx)의 배출량을 보여주는 그래프이다.And, (a) to (d) of Figure 8 is a graph showing the emissions of NOx according to the temperature change and the equivalent ratio.
먼저, 도 5 내지 도 8를 참조하여 설명하면, 본 고안의 표면연소버너(10)는 일측부에 공기와 연료가 유입되도록 단면이 관형상을 갖는 유입구(102)가 형성되고 내부에는 상기 유입된 공기와 연료가 혼합되는 혼합실(700)이 구비되는 혼합실 바디(100)와, 상기 혼합실 바디(100)의 하부에 고정 설치되며 다수의 원형 통공(104)이 형성되어 있는 배플판(200)과, 상기 배플판(200)의 하부에 장착 고정되어 화염을 형성되는 세라믹 타일(400)과, 상기 혼합실 바디(100)의 저면부에 고정되고, 상기 세라믹 타일(400)에 발생되는 연소불꽃을 보호하도록 연소실(600)을 내측에 구비하는 버너바디(500)로 구성되고, 이때, 상기 혼합실 바디(100)에 형성된 유입구 (102)에는 혼합 촉진판(300)이 내측에 끼워져서 설치되어 진다.First, referring to FIGS. 5 to 8, the surface combustion burner 10 according to the present invention has an inlet 102 having a tubular cross section so that air and fuel are introduced into one side thereof, and the inlet 102 is formed therein. A mixing chamber body 100 including a mixing chamber 700 in which air and fuel are mixed, and a baffle plate 200 fixed to the lower portion of the mixing chamber body 100 and having a plurality of circular through holes 104 formed therein. And a ceramic tile 400 mounted and fixed to the lower portion of the baffle plate 200 to form a flame, and fixed to a bottom surface of the mixing chamber body 100 and combustion generated in the ceramic tile 400. It is composed of a burner body 500 provided with a combustion chamber 600 inside to protect the flame, in this case, the mixing promoting plate 300 is installed in the inlet 102 formed in the mixing chamber body 100 is installed inside It is done.
상기 혼합실 바디(100)는 미도시된 송풍기와의 연결을 용이하게 할 수 있도록 유입구(102)를 관형상으로 제조하고, 상기 유입구(102)를 통해서 들어온 공기와 연료가 골고루 혼합되고, 유속분포를 균일하게 하기 위한 구조(좌측방향으로 기울어진 형태)로 형성되어 있다.The mixing chamber body 100 is manufactured in an inlet 102 in a tubular shape so as to facilitate the connection with a blower not shown, and the air and fuel introduced through the inlet 102 are evenly mixed and flow rate distribution It is formed in a structure (tilt in the left direction) to make the uniformity.
그리고, 상기와 같은 일측이 경사진 혼합실 바디(100)의 형상과 동일한 혼합실(700)로는 충분하고 균일한 유속분포가 이루어지도록 할 수 없으므로 균일한 표면화염을 얻기 위해 다수의 원형 통공(104)이 형성된 배플판(200)을 설치하여 유속이 빠른 곳은 통공 면적을 적게하고, 유속이 작은 곳은 통공 면적을 크게 해줌으로써 균일한 유속분포를 제공할 수 있도록 함과 동시에 공기와 연료의 혼합도 촉진시킨다.In addition, the mixing chamber 700 having the same shape as the shape of the inclined mixing chamber body 100 may not allow a sufficient and uniform flow velocity distribution to be obtained, so that a plurality of circular through holes 104 may be obtained to obtain a uniform surface flame. Baffle plate (200) is formed to have a high flow rate in the place where the flow rate is small, while the small flow rate increases the hole area to provide a uniform flow rate distribution while mixing air and fuel Also promotes.
또한, 본 고안에서는 바람직한 실시예로써 배플판(baffle plate)에 원형의 통공을 형성하였으나 그 외 다른 다각형상으로 형성할 수 있음은 당업자라면 누구나 용이하게 실시할 수 있다고 할 것이다.In addition, in the present invention, as a preferred embodiment, a circular through hole is formed in a baffle plate, but any other polygonal shape may be easily implemented by those skilled in the art.
그리고, 상기 배플판의 일측에는 균일한 유속의 혼합기 생성을 위하여 유속이 빠른 곳에는 일부 통공을 적게 형성하고, 유속이 느린 곳은 많이 형성하여 균일한 혼합비를 얻을 수 있도록 통공(104)을 형성한다. 더 나아가서는 일부 통공을 개폐가능하도록 구성하여 필요에 따라 선택적으로 제어한다.And, on one side of the baffle plate to form a small portion of the hole in the flow rate is fast in order to produce a mixer of a uniform flow rate, and a small flow rate is formed in a lot to form a through hole 104 to obtain a uniform mixing ratio . Furthermore, it is configured to be able to open and close some of the through-holes to selectively control as needed.
한편, 상기 유입구(102)의 내측에 설치되는 혼합 촉진판(300)은 스월베인 (swirl vane) 형태로 제작하여 유입구 단부 내측에 설치한다. 이는 초기분사시 공기와 연료가 수직으로 만나게 될 때, 강한 와류에 의해 혼합이 촉진되어 유입구를 따라 하류로 흐를수록 대류 및 확산에 의하여 공간적으로 일정하고 균일한 혼합비를 유지시키기 위함이다.On the other hand, the mixing promoting plate 300 is installed inside the inlet 102 is made in the form of swirl vane (swirl vane) is installed inside the inlet end. This is to maintain a uniform and uniform mixing ratio by the convection and diffusion as the flow is promoted by the strong vortex when the air and fuel meet vertically during the initial injection, and flows downstream along the inlet.
또한, 상기 세라믹 타일(400)은 가로 150mm, 세로 100mm, 두께 19mm 의 직사각형판으로 이루어진 65ppi(pore per inch)의 세라믹계의 다공질 코디라이트 (cordierite) 재질을 사용한다. 이와 같은 세라믹 타일은 하향식 연소방식에서 역화를 방지하기 위해 타일 바로 위에 예혼합화염이 존재하는 청염(blue flame) 및 복사화염을 형성시키게 된다.(도 6의 (가)(나)에 도시됨)In addition, the ceramic tile 400 uses a porous porous cordierite material of 65 ppi (pore per inch) made of a rectangular plate having a width of 150 mm, a length of 100 mm, and a thickness of 19 mm. Such ceramic tiles form a blue flame and a radiant flame in which a premixed flame is present directly on the tile to prevent backfire in the top-down combustion method (as shown in (a) of FIG. 6).
그리고, 상기 다공질의 세라믹계 코디라이트(cordierite)는 높은 온도에 견디고 강도가 크고 내구성이 뛰어난 기존의 일반 세라믹 보다 열충격에 강하고 강도가 더 강한 우수한 성능을 보유하며, 또한 표면에 실리콘 카바이드(Silicon Carbide)를 코팅하여 복사효율을 증진시켜 보다 효율적인 복사화염의 형성을 가능하게 해주는 특징이 있다.In addition, the porous ceramic cordierite (cordierite) has a superior performance to the thermal shock and stronger strength than conventional ceramics that withstand high temperature, high strength and durability, and also silicon carbide (Silicon Carbide) on the surface It is characterized by coating to increase the radiation efficiency to form a more efficient radiation flame.
상기 청염은 당량비 0.5 - 0.6에서 발생하는 청색화염으로써 녹스(NOx)의 배출량이 5ppm으로 극히 최소화되는 화염이다. 그리고, 상기 복사화염은 당량비 0.6 - 0.7에서 발생하는 황색화염으로써 상기 청염과 마찬가지로 녹스(NOx)의 배출량이 15ppm으로 최소화되는 화염이다.The blue flame is a blue flame generated at an equivalence ratio of 0.5 to 0.6, and the emission of NOx is extremely minimized to 5 ppm. In addition, the radiant flame is a yellow flame generated at an equivalence ratio of 0.6 to 0.7, and, like the blue flame, the emission of NOx is minimized to 15 ppm.
참고로 국내 환경마크의 가스 보일러의 녹스(NOx)의 기준 배출량은 50ppm이나, 유럽환경연합의 CE마크의 녹스(NOx)의 배출량 기준치는 30ppm이다.For reference, the standard emissions of NOx of gas boilers of Korea's environmental mark is 50ppm, but the standard emission of NOx of CE mark of EU environmental mark is 30ppm.
위에서와 같이 본 고안의 세라믹 타일이 적용된 표면연소버너는 국내뿐만 아니라 유럽환경기준치보다도 훨씬 적은량의 배출가스(녹스(NOx))가 나오게되므로 수출증대의 가능성이 충분한 것이다.As described above, the surface combustion burner applied with the ceramic tile of the present invention has a much smaller amount of emission gas (NOx) than the European environmental standard, as well as domestic, so the possibility of export increase is sufficient.
도 7은 본 고안의 세라믹 타일에서 형성되는 평면화염연소의 형태를 보여주고 있는데, 도 (가)는 본 고안의 표면연소버너의 세라믹 타일에서 발생하는 청염을 보여주는 것이고, 도 (나)는 복사화염을 보여주는 상태도로서, 단위면적당 부하량이 587 KW/m2일 때, 당량비(Ф)가 0.6인 상태(청염)와, 단위면적당 부하량이 587 KW/m2일 때, 당량비(Ф)가 0.8인 상태(복사화염)인 경우를 일실시예로써 보여준 도면이다.Figure 7 shows the shape of the planar flame combustion formed in the ceramic tile of the present invention, Figure (a) shows the blue flame generated in the ceramic tile of the surface combustion burner of the present invention, Figure (b) is a radiant flame As a state diagram showing, when the load per unit area is 587 KW / m 2 , the equivalence ratio (Ф) is 0.6 (cleaning), and when the load per unit area is 587 KW / m 2 , the equivalence ratio (Ф) is 0.8 (Copy flame) is a view showing an example as an example.
이때, 상기 세라믹 타일에서 연소되어 이루어지는 청염 및 복사화염의 형태는 운전모드에 따라 다양하게 선택될 수 있다. 다시 말하면, 연소버너에 제공되는 공기의 양을 적게 또는 많게 공급함에 따라 청염으로도 복사화염으로도 형성할 수 있는 것이다.In this case, the shapes of the blue flame and the radiant flame which are burned in the ceramic tile may be variously selected according to the operation mode. In other words, by supplying a small amount or a large amount of air provided to the combustion burner, it can be formed as a blue flame or a radiant flame.
또한, 상기와 같은 본 고안의 표면연소버너는 바람직한 실시예로서 하향식의 경우를 설명하였으나, 그 구조의 변경없이 측향식으로도 사용할 수 있음은 물론이라 할 것이다.In addition, the surface combustion burner of the present invention as described above has been described as a top-down case as a preferred embodiment, it can be used as a side-by-side without changing the structure of course.
도 8의 (가) 내지 (라)는 본 고안의 세라믹 타일의 단위면적당 작용하는 부하량과 공기와 연료의 혼합연소비(이하, '당량비'라 함)와 온도의 지속적인 변화에 따른 유해물질인 녹스(NOx) 배출량과의 변화에 대한 실험치를 그래프로 보여주는 것이다.8 (a) to (d) is a noxious substance that is a harmful substance due to a continuous change in the load amount and the mixed combustion ratio of air and fuel (hereinafter referred to as 'equivalent ratio') and temperature (NOx) Shows a graph of the change in emissions.
우선, 도 8의 (가) 내지 (라)에 도시된 그래프의 하부에 표시된 횡방향의 수치는 당량비(Ф)로서 연료와 공기를 혼합하였을 때 완전연소가 이루어질 수 있는 비율을 나타내고, 상기 좌측의 온도는 본 고안의 세라믹 타일에서 표면으로부터 10cm 떨어진 곳의 온도를 측정했을 때의 연소가스온도를 나타내며, 그래프 우측의 수치는 상기 당량비와 연소가스온도에 따라 배출되는 녹스(NOx) 배출량의 수치를 나타낸다.First, the numerical value in the transverse direction shown in the lower part of the graph shown in (a) to (d) of FIG. 8 indicates the ratio at which complete combustion can be achieved when fuel and air are mixed as equivalent ratio (Ф). The temperature represents the combustion gas temperature when the temperature of 10 cm away from the surface of the ceramic tile of the present invention is measured, and the value on the right side of the graph represents the value of NOx emissions emitted according to the equivalent ratio and the combustion gas temperature. .
이어서, 본 고안의 세라믹 타일을 이용한 표면연소버너의 배출가스를 각각의 그래프를 예로 들어 간략하게 설명한다.Subsequently, the exhaust gas of the surface combustion burner using the ceramic tile of the present invention will be briefly described with reference to respective graphs.
(가)의 그래프에서 보여주는 바와 같이, 당량비가 0.6일 때, 세라믹 타일의 단위면적당 부하량은 235 KW/m2이고, 연소가스온도는 750℃이며, 녹스(NOx)는 3ppm이 배출되었고,As shown in the graph of (A), when the equivalence ratio is 0.6, the load per unit area of the ceramic tile is 235 KW / m 2 , the combustion gas temperature is 750 ° C, and NOx is 3 ppm.
(나)의 그래프에서는 당량비가 0.6일 때, 세라믹 타일의 단위면적당 부하량은 352 KW/m2이고, 연소가스온도 850℃이며, 녹스(NOx)는 4ppm이 배출되었고,In the graph of (b), when the equivalence ratio is 0.6, the load per unit area of the ceramic tile is 352 KW / m 2 , the combustion gas temperature is 850 ° C, and NOx is 4 ppm.
(다)의 그래프에서 보여주는 바와 같이, 당량비가 0.6일 때, 세라믹 타일의 단위면적당 부하량은 470 KW/m2이고, 연소가스온도 925℃이며, 녹스(NOx)는 5ppm이 배출되었으며,As shown in the graph of (c), when the equivalence ratio was 0.6, the load per unit area of the ceramic tile was 470 KW / m 2 , the combustion gas temperature was 925 ° C, and NOx was discharged at 5 ppm.
(라)의 그래프에서는 당량비 0.6일 때, 세라믹 타일의 단위면적당 부하량은 587 KW/m2이고, 연소가스온도 955℃이며, 녹스(NOx)의 배출량은 6ppm이 배출되었다.In the graph of (D), when the equivalence ratio was 0.6, the load per unit area of the ceramic tile was 587 KW / m 2 , the combustion gas temperature was 955 ° C., and the emission of NOx was 6 ppm.
이상에서와 같은 그래프를 살펴볼 때, 본 고안의 표면연소버너는 연료혼합비가 희박한 영역(당량비 0.6 근처)에서 균일하고 안정된 청염을 얻을 수 있었고, 최저 녹스(NOx) 및 일산화탄소(CO)만을 배출하는 저공해 버너의 역할을 할 수 있었으며, 응축 가스보일러의 표면연소버너로 사용될 때, 응축 잠열의 회수에 따라 열효율이 약 15% 이상 향상되는 효과가 있었다.Looking at the graph as described above, the surface combustion burner of the present invention was able to obtain a uniform and stable blue salt in the region where the fuel mixing ratio is rare (near equivalence ratio 0.6), and low pollution that emits only the lowest NOx and carbon monoxide (CO). When used as a burner surface burner of the condensation gas boiler, the heat efficiency was improved by about 15% or more according to the recovery of latent heat of condensation.
이상에서와 같이 기술된 본 고안은 상기에 기술된 바와 같은 바람직한 일실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 다양하게 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경실시는 본 고안의 핵심요소로 기재된 청구범위 내에 존재한다고 할 것이다.The present invention described as above is not limited to the preferred embodiment as described above, without having to depart from the gist of the present invention claimed in the claims and having ordinary skill in the art It will be appreciated that various modifications can be made by those skilled in the art, and that such modifications are within the scope of the claims as key elements of the invention.
이와 같은, 본 고안의 표면연소버너는 첫째, 단위면적당 발열량이 종래의 분젠버너에 비하여 50%이상 효율이 증가하는 효과가 있고,As such, the surface combustion burner of the present invention has the effect of increasing the efficiency of 50% or more than the conventional Bunsen burner per unit area, firstly,
둘째, 본 고안의 세라믹 표면연소버너는 평면화염으로 짧은 거리에 온도분포를 균일하게 할 수 있어 전체 보일러의 크기를 대폭 줄일 수 있으므로 열교환기의 크기가 상대적으로 줄어들어 기존의 분젠버너에 비해 매우 효율적이고, 청염 또는 복사화염이 상기 세라믹 타일의 표면에서 균일하게 분포되므로 열교환기와의 거리가 줄어들게 됨으로써 응축 가스 보일러의 크기를 소형화시킬 수 있는 장점이 있으며,Second, the ceramic surface combustion burner of the present invention can flatten the temperature distribution in a short distance with a planar flame, so that the size of the entire boiler can be greatly reduced, so that the size of the heat exchanger is relatively reduced, which is very efficient compared to the conventional Bunsen burners. , Since blue flame or radiant flame is uniformly distributed on the surface of the ceramic tile, the distance from the heat exchanger is reduced, thereby reducing the size of the condensation gas boiler.
셋째, 연료혼합비가 희박한 영역에서 안정된 청염 및 복사화염을 얻을 수 있으므로 녹스(NOx)나 일산화탄소(CO)를 적게 배출하여 환경친화적인 보일러를 생산할 수 있으며, 종래의 분젠버너에 비하여 제작공정이 단순해져 제작비가 저렴하고, 생산성이 향상되는 효과가 있다.Third, it is possible to obtain stable blue flame and radiant flame in the region where fuel mixture ratio is scarce, so that it can produce environmentally friendly boiler by releasing NOx or carbon monoxide, and the manufacturing process is simplified compared to the conventional Bunsen burner. The production cost is low, there is an effect that the productivity is improved.
특히, 본 고안의 표면연소버너는 열효율이 높은 응축 가스 보일러에 적합한 연소방식으로서 기존의 분젠버너에 비해 보다 다양한 연소형태를 구성할 수 있고, 내구성이 우수하며, 초희박 혼합비에서도 안정된 연소가 가능하므로 고효율 저공해의 응축 가스 보일러에 적용시 그 우수성을 인정받을 수 있는 장점이 있는 것이다.In particular, the surface combustion burner of the present invention is a combustion method suitable for a heat-efficient condensation gas boiler, which can compose more various combustion types than the existing Bunsen burner, has excellent durability, and enables stable combustion even in an ultra thin mixing ratio. When applied to a high efficiency low pollution condensing gas boiler, its superiority can be recognized.
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