KR200303196Y1 - 질소산화물 저감형 2유체 버너노즐 - Google Patents

Abstract

본 고안은 질소산화물 저감형 2유체 버너노즐에 관한 것으로, 유류버너()의 증기와 유류가 유입되어 노즐몸체(10)를 통해 분사되는 2유체 버너노즐에 있어서, 상기 노즐몸체(10)는 중심과 동일선상으로 중심노즐공(14)이 형성되고, 상기 중심노즐공(14)을 기준으로 동일반경내에서 중심에 대해 서로 다른 경사각(α,β)을 갖는 제1,2경사노즐공(16,18)이 번갈아 복수개 형성된 구조로 되어, 초기의 연소영역이 연료 과잉상태로 유지되게 함으로써 연료적 질소산화물을 생성을 저감시킬 수 있으며, 연료와 산소의 혼합이 잘 이루어짐으로써 열부하를 낮추어 열적 질소산화물을 저감시킬 수 있게 한 것이다.

Description

질소산화물 저감형 2유체 버너노즐 { 2 fluids inner-mixing burner nozzle for reducing NOx }

본 고안은 유류보일러의 버너건에 조립되는 2유체 버너노즐에 관한 것으로, 특히 2중 분사각 노즐공과 중심 노즐공을 구비한 질소산화물 저감형 2유체 버너노즐에 관한 것이다.

질소산화물(NOx)은 크게 생성기구에 따라 연소공기중의 질소분자가 고온상태에서 산화되어 발생하는 열적 질소산화물(Thermal NOx)과 연료중에 포함된 질소성분이 연소될 때 산화되어 발생하는 연료적 질소산화물(Fuel NOx) 및, 탄화수소계 연료에서 화염면과 그 근방에서 급격한 연소로 생성되는 순간적 질소산화물(Prompt NOx)로 나뉘게 된다.

상기 연료적 질소산화물은 대기에 방출될 경우, 광화학스모그의 원인으로 인체에 해를 끼칠 뿐만 아니라 산성비의 원인이 되는 유해물질이므로 갈수록 엄격한 법적규제가 뒤따를 전망이다. 그러므로, 현재 운행되는 보일러 설비들은 질소산화물 저감을 위한 방안이 수립되어야 한다.

일반적인 유류보일러는 도 1에 도시된 바와 같이, 버너건(100)의 앞쪽에 노즐몸체(110)가 장착되어 있고, 유류공급구(102)의 유류와 증기공급구(104)의 증기가 상기 버너건(100) 내부로 유입되면서 상기 노즐몸체(110)의 혼합실(112)에서 혼합되어 복수의 노즐공(114)을 통하여 혼합유체를 분사시키도록 되어 있다.

종래의 버너노즐은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 노즐몸체(110)의 혼합실(112) 중심을 기준으로 동일 반경을 따라 복수개의 노즐공(114)이 형성되어 있다.

그런데, 종래의 버너노즐은 노즐몸체(110)에 형성된 복수개의 노즐공(114)이중심에 대해 동일한 각도(θ)와 동일한 직경을 갖고 규칙적으로 배열되어 혼합유체가 일정각도로 규칙적으로 분사됨으로써 미립화하는데 한계가 있었다.

이에 본 고안은 상술한 종래의 2유체 버너노즐이 지닌 문제점을 개선하기 위한 것으로, 노즐몸체의 노즐공을 통해 혼합유체가 분사되는 각도와 분사량을 달리하여 혼합유체의 미립화를 높일 수 있는 질소산화물 저감형 2유체 버너노즐를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 유류버너 내부로 증기와 유류가 유입되어 노즐몸체를 통해 분사되는 2유체 버너노즐에 있어서, 상기 노즐몸체는 중심과 동일선상으로 중심노즐공이 형성되고, 상기 중심노즐공을 기준으로 동일반경내에서 중심에 대해 서로 다른 경사각을 갖는 제1,2경사노즐공이 교차되면서 복수개 형성된 구조로 되어 있다.

상기 제1,2경사노즐공은 중심에 대해 30∼45°경사각을 이루고, 상기 제1경사노즐공의 경사각이 제2경사노즐공의 경사각보다 2.5∼7.5°작게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 중심노즐공의 직경은 상기 경사노즐공의 직경에 비해 상대적으로 작게 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 고안에 따른 질소산화물 저감형 2유체 버너노즐에 의하면, 중심노즐공과 2중분무각을 갖는 경사노즐공이 구비되어, 초기의 연소영역이 연료 과잉상태로 유지되게 함으로써 연료적 질소산화물을 생성을 저감시킬 수 있으며, 연료와 산소의 혼합이 잘 이루어짐으로써 열부하를 낮추어 열적 질소산화물을 저감시킬 수 있게 된다.

도 1은 일반적인 버너노즐이 설치된 오일버너의 내부구성도,

도 2는 종래의 버너노즐을 도시한 평면도,

도 3은 도 2의 A-A선을 절단하여 도시한 단면도,

도 4는 본 고안에 따른 버너노즐을 도시한 평면도,

도 5는 도 4의 B-B선을 절단하여 도시한 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 노즐몸체 12 : 혼합실

14 : 중심노즐공 16 : 제1경사노즐공

18 : 제2경사노즐공 α: 제1경사노즐공의 경사각

β: 제2경사노즐공의 경사각

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 예시도면에 따라 상세하게 설명한다.

도 4는 본 고안에 따른 버너노즐을 도시한 평면도이고, 도 5는 도 4의 B-B선을 절단하여 도시한 단면도이다.

본 고안에 따른 2유체 버너노즐은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 노즐몸체(10)의 혼합실(12) 중심과 동일선상으로 중심노즐공(14)이 형성되어 있고, 상기 중심노즐공(14)을 기준으로 동일반경내에서 중심에 대해 서로 다른 경사각(α,β)을 갖는 제1,2경사노즐공(16,18)이 교차되면서 복수개 형성된 구조로 되어 있다. 여기서, 상기 제1,2경사노즐공(16,18)은 각각 4개씩 형성되어 전체 8개가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제1,2경사노즐공(18,18)은 중심에 대해 30∼45°경사각을 이루고 있고, 상기 제1경사노즐공(16)의 경사각(α)이 제1경사노즐공(18)의 경사각(β) 보다 2.5∼7.5°작게 형성되어 있다.

그리고, 상기 중심노즐공(14)의 직경은 상기 경사노즐공(16,18)의 직경에 비해 상대적으로 작게 형성되어 있다. 여기서, 중심노즐공(14)의 직경은경사노즐공(16,18)의 직경의 80％보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

본 고안의 실시예 구성에 의하면, 노즐몸체(10)의 중심에 중심노즐공(14)이 형성되어 초기의 연소영역이 연료 과잉상태로 유지되게 함으로써 연료적 질소산화물을 생성을 저감시킬 수 있으며, 또한 중심에 대해 서로 다른 경사각(α,β)을 갖는 제1,2경사노즐공(16,18)이 교차되면서 복수개 형성되어 연료와 산소의 혼합이 잘 이루어짐으로써 열부하를 낮추어 열적 질소산화물을 저감시킬 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 고안에 따른 질소산화물 저감형 2유체 버너노즐에 의하면, 중심노즐공과 2중 분무각도를 갖는 경사노즐공이 형성되어 연료적 질소산화물과 열적 질소산화물을 동시에 저감시킬 수 있으므로 환경규제치 준수를 위해 발전용 보일러 전체를 교체하지 않고 버너노즐 교체만으로 가능하게 된다. 이에 따라 발전용 보일러설비의 유지보수비를 절약할 수 있고 향후 배연탈질설비의 규모를 줄여서 운영비를 절약할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 유류버너의 내부로 증기와 유류가 유입되어 노즐몸체(10)를 통해 분사되는 2유체 버너노즐에 있어서,

   상기 노즐몸체(10)는 중심과 동일선상으로 중심노즐공(14)이 형성되고, 상기 중심노즐공(14)을 기준으로 동일반경내에서 중심에 대해 서로 다른 경사각(α,β)을 갖는 제1,2경사노즐공(16,18)이 교차되면서 복수개 형성된 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감형 2유체 버너노즐.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1,2경사노즐공(16,18)은 중심에 대해 30∼45°경사각을 이루고, 상기 제1경사노즐공(16)의 경사각(α)이 제1경사노즐공(18)의 경사각(β) 보다 2.5∼7.5°작게 형성된 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감형 2유체 버너노즐.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 중심노즐공(14)의 직경은 상기 경사노즐공(16,18)의 직경에 비해 상대적으로 작게 형성된 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감형 2유체 버너노즐.