KR200448947Y1

KR200448947Y1 - Low nitrogen oxide burner

Info

Publication number: KR200448947Y1
Application number: KR2020090013612U
Authority: KR
Inventors: 이종태; 박재언
Original assignee: 주식회사 수국
Priority date: 2009-10-19
Filing date: 2009-10-19
Publication date: 2010-06-09

Abstract

본 고안은 저녹스형 버너에 관한 것으로서, 공기를 연소실 내로 안내하며, 선단부가 내경방향으로 절곡된 튜브와; 상기 튜브의 중심부에 배치되어 연료를 공급하는 연료공급관과; 상기 연료공급관에 마련되어, 상기 튜브의 절곡된 선단부와의 사이에 상기 연소실 내로 공기를 공급하는 급기통로를 형성하는 디퓨저와; 상기 연소실을 향하며 상기 연료공급관의 축선에 대해 경사지게 형성되어 상기 급기통로를 통해 공급되는 공기를 향해 연료를 분출하는 연료분사구를 가지며, 상기 연료공급관의 선단부에 방사상으로 배치되는 복수의 연료분출관을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a low-nox burner, comprising: a tube for guiding air into a combustion chamber and a tip end bent in an inner diameter direction; A fuel supply pipe disposed at the center of the tube to supply fuel; A diffuser provided in the fuel supply pipe and forming an air supply passage for supplying air into the combustion chamber between the bent tip of the tube; A fuel injection port formed toward the combustion chamber and inclined with respect to the axis of the fuel supply pipe to eject fuel toward the air supplied through the air supply passage, and including a plurality of fuel injection pipes disposed radially at the tip of the fuel supply pipe; Characterized in that.

이에 의해, 본 고안에 따른 저녹스형 버너는 고속화염의 생성, 연료 및 공기의 급속한 혼합작용, 연소가스의 자기재순환(Self Recirculation) 등을 구현함으로써 Thermal NOx와 Prompt NOx 의 생성을 동시에 저감할 수 있으며, 버너를 통해 배출되는 연료와 공기의 혼합시 공기의 압력에 방해받지 않고 연료를 충분히 분출하여 연료와 공기의 혼합효율을 높일 수 있어 저압의 연료 공급 압력으로도 저녹스 효과를 얻을 수 있다.As a result, the low-nox burner according to the present invention can simultaneously reduce generation of thermal NOx and prompt NOx by implementing a high speed flame, rapid mixing of fuel and air, and self recirculation of combustion gas. In addition, when the fuel and the air discharged through the burner are not disturbed by the pressure of the air when the fuel is sufficiently ejected to increase the fuel and air mixing efficiency can be obtained a low-nox effect even at a low pressure fuel supply pressure.

또한, 본 고안은 보다 컴팩한 연소실 구조를 구현할 수 있게 함으로써 그 생성되는 화염의 컴팩트화를 도모할 수 있고, 이러한 컴팩트한 화염에 의해 그 연소효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. In addition, the present invention can achieve a more compact combustion chamber structure, thereby making it possible to compact the flame generated, and has the advantage of improving the combustion efficiency by such a compact flame.

저녹스, 버너, 튜브, 연료공급관, 연료분사구 Low Knox, Burner, Tube, Fuel Line, Fuel Injection Hole

Description

LOW NITROGEN OXIDE BURNER}

본 고안은 저녹스형 버너에 관한 것으로, 보다 상세하게는 질소산화물(NO_X)의 생성을 저감할 수 있는 저녹스형 버너에 관한 것이다. The present invention relates to a low knox type burner, and more particularly, to a low knox type burner capable of reducing the generation of nitrogen oxides (NO _X ).

일반적으로 질소산화물(NOx)은 연료에 존재하는 화학적으로 결합된 질소 성분이 연소과정에서 산화되어 생성되는 Fuel NOx와, 연소용 공기중의 질소가 고온에서 유리되어 연소용 공기중의 질소 분자를 산화시켜 생성하는 Thermal NOx와, 탄화수소계열의 화석 연료가 고농도 상태로 고온 영역에 노출되었을 때 급속히 생성되는 Prompt NOx 등으로 구분된다.In general, nitrogen oxides (NOx) oxidize nitrogen molecules in combustion air by releasing fuel NOx generated by oxidizing chemically bonded nitrogen components in the fuel during combustion and nitrogen in combustion air at high temperature. Thermal NOx produced by the fluorocarbons, and prompt NOx generated rapidly when the hydrocarbon-based fossil fuel is exposed to high temperature in a high concentration state.

이러한 질소 산화물 중에서 특히, Fuel NOx는 연소기술에 의해 제어될 수 없고, 이에 따라 저녹스형 버너는 Thermal NOx와 Prompt NOx 의 두 가지 질소산화물의 생성을 저감하는데 그 기술적 과제를 가지고 있다. Among these nitrogen oxides, in particular, the fuel NOx cannot be controlled by the combustion technology, and thus the low-nox burner has a technical problem in reducing the generation of two nitrogen oxides, thermal NOx and prompt NOx.

이러한 종래의 저녹스형 버너는 산소 포함비율도 매우 낮고, 화염온도보다 상대적으로 낮은 온도를 가져서 일종의 불활성 기체라 할 수 있는 배기가스를 연도와 연결한 공급관을 통하여 회수하여 화염에 혼입하는 장치가 고안된 배기가스 재 순환방식(Flue Gas Recirculation)의 저녹스형 버너, 화염을 분할하여 화면 표면적을 극대화시켜 복사전열의 증대를 노린 분할화염버너, 화염 표면적을 증가시키기 위한 방법으로 화염을 막 형태로 만든 박막화염버너 등이 있으며, 이러한 종래의 저녹스형 버너는 화염 온도 저감에 의해 Thermal NOx의 생성을 감소시키는 기술을 도모하여 왔다. This conventional low-nox burner has a very low oxygen content and has a temperature lower than the flame temperature, and has a device designed to recover the exhaust gas, which is a kind of inert gas, through the supply pipe connected with the flue and to incorporate it into the flame. Low-nox burner of flue gas recirculation, split flame burner aiming to increase radiant heat by maximizing screen surface by dividing flame, thin film made of flame in film form as a way to increase flame surface area There is a flame burner and the like, and such a conventional low-nox burner has been designed to reduce the production of Thermal NOx by reducing the flame temperature.

하지만, 상기의 연소가스 재순환방식의 저녹스 버너는, 충분한 연소공간을 확보하기 위해서 외부에서 인입된 배기가스량 만큼 연소실의 부피를 늘려줘야 하므로 보일러 제조원가를 낮추거나 설치공간을 최소화하여 총비용을 줄이려는 보일러 콤팩트화 설계와 같은 최근의 설계 경향과 역행되는 결과를 초래하였다. However, the low-nox burner of the combustion gas recirculation method needs to increase the volume of the combustion chamber by the amount of exhaust gas introduced from the outside in order to secure a sufficient combustion space, thereby reducing the total cost by reducing the boiler manufacturing cost or minimizing the installation space. This has resulted in the opposite of recent design trends, such as compact design.

그외에도 종래의 저녹스형 버너는, 화염온도를 저하시킬수록 Thermal NOx생성을 저감하기는 하지만, 연료중의 탄소가 공기중의 산소와 반응하여 일산화탄소를 일차적으로 생성한 후 다시 공기중의 산소와 반응하여 이산화탄소가 생성되는 연소과정의 특성상 1200 ℃ 이하의 낮은 화염온도 조건에서는 일산화탄소가 이산화탄소로 변환하는 비율이 급격히 떨어져서 일산화탄소 생성이 증가하게 되는데, 이러한 일산화탄소는 가연성 기체로서 연도 및 연돌을 지나 대기 중으로 배출되는 과정에서 폭발이 발생할 수 있는 위험성을 내포하고 있는 단점이 있었다. In addition, the conventional low-nox burner reduces thermal NOx production as the flame temperature is lowered. However, carbon in the fuel reacts with oxygen in the air to produce carbon monoxide first, and then again with oxygen in the air. Due to the nature of the combustion process in which carbon dioxide is reacted, carbon monoxide is rapidly converted to carbon dioxide at a low flame temperature of 1200 ° C. or less, and carbon monoxide is produced as a combustible gas. There was a drawback that contains the risk of explosion in the process.

이에 따라, 종래의 저녹스형 버너는 적극적으로 Prompt NOx의 생성 저감 대책을 고려하지 않고 Thermal NOx 생성 저감 대책만 고려함에 따라 전체적인 질소산화물(NOx) 저감 효과가 낮은 단점이 있다.Accordingly, the conventional low-nox burner has a disadvantage in that the overall NOx reduction effect is low by considering only thermal NOx generation reduction measures without actively considering the reduction measures for prompt NOx generation.

따라서, 본 출원인은 이러한 문제점을 해결하기 위해 Thermal NOx와 Prompt NOx 의 생성을 동시에 저감할 수 있는 저녹스형 버너를 출원한 바 있으며, 이러한 저녹스형 버너는 한국등록특허 10-0784881의 "저녹스형 버너"에 제시되어 있다. Therefore, the present applicant has applied for a low-nox burner that can simultaneously reduce the generation of thermal NOx and prompt NOx in order to solve this problem. Type burner ".

그러나, 이러한 종래의 저녹스형 버너는 연료공급관의 선단에 방사상으로 배치되는 연료공급관의 연료노즐이 연소실을 향하지 않고 급기통로를 통해 공급되는 공기와 직교하는 방향으로 마련되어, 급기통로를 통하여 공급되는 공기와 연료노즐을 통하여 분출되는 연료가 교차됨으로써, 공기와 연료의 혼합이 최대한 빠른 시간 내에 이루어져 Prompt NOx(공기와 가스연료가 공기비 0.6이상의 조건으로 완전하게 혼합되지 않을 때 연료과농상태가 존재하게 되고 이것이 화염온도 900℃~1000℃영역에서 만들어지는 NOx)를 근원적으로 저감할 수 있지만 공기의 흐름이 연료분출을 방해하기 때문에 연료분출량을 확보하기 위해 연료 공급압력을 공기의 압력만큼 높여야 하는 문제점이 있었다.However, such a conventional low-nox burner has a fuel nozzle of a fuel supply pipe disposed radially at the tip of the fuel supply pipe in a direction orthogonal to the air supplied through the air supply passage without facing the combustion chamber, and thus the air supplied through the air supply passage. By intersecting the fuel ejected through the fuel nozzle and the fuel nozzle, the mixture of air and fuel is made as soon as possible, so that the fuel and the concentrated state exist when the air and gas fuel are not completely mixed under the condition of air ratio of 0.6 or more. NOx, which is made in the flame temperature range of 900 ℃ ~ 1000 ℃, can be fundamentally reduced, but since the flow of air interferes with the fuel injection, there is a problem that the fuel supply pressure must be increased as much as the air pressure to secure the fuel injection amount. .

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 고속화염의 생성, 연료 및 공기의 급속한 혼합작용, 연소가스의 자기재순환(Self Recirculation) 등을 구현함으로써 Thermal NOx와 Prompt NOx 의 생성을 동시에 저감할 수 있으며, 버너를 통해 배출되는 연료와 공기의 혼합시 공기의 압력에 방해받지 않고 연료를 충분히 분출하여 연료와 공기의 혼합효율을 높일 수 있어 저압의 연료 공급 압력으로도 저녹스 효과를 얻을 수 있는 저녹스형 버너를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention was devised to solve the above problems, and simultaneously generates thermal NOx and prompt NOx by implementing high speed flame, rapid mixing of fuel and air, and self recirculation of combustion gas. When fuel and air are mixed through the burner, the fuel can be discharged without being disturbed by the pressure of the air to increase the mixing efficiency of the fuel and air. The purpose is to provide a low-nox burner that can be used.

본 고안은 보다 컴팩한 연소실 구조를 구현할 수 있게 함으로써 그 생성되는 화염의 컴팩트화를 도모할 수 있고, 이러한 컴팩트한 화염에 의해 그 연소효율을 향상시킬 수 있는 저녹스형 버너를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention enables the compact combustion chamber structure to be compact, thereby achieving compactness of the generated flame, and providing a low-nox burner capable of improving the combustion efficiency by the compact flame. There is this.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 공기를 연소실 내로 안내하며, 선단부가 내경방향으로 절곡된 튜브와; 상기 튜브의 중심부에 배치되어 연료를 공급하는 연료공급관과; 상기 연료공급관에 마련되어, 상기 튜브의 절곡된 선단부와의 사이에 상기 연소실 내로 공기를 공급하는 급기통로를 형성하는 디퓨저와; 상기 연소실을 향하며 상기 연료공급관의 축선에 대해 경사지게 형성되어 상기 급기통로를 통해 공급되는 공기를 향해 연료를 분출하는 연료분사구를 가지며, 상기 연료공급관의 선단부에 방사상으로 배치되는 복수의 연료분출관을 포함하는 것을 특 징으로 한다.The present invention for achieving the above object, and guides the air into the combustion chamber, the front end is bent in the inner diameter direction; A fuel supply pipe disposed at the center of the tube to supply fuel; A diffuser provided in the fuel supply pipe and forming an air supply passage for supplying air into the combustion chamber between the bent tip of the tube; A fuel injection port formed toward the combustion chamber and inclined with respect to the axis of the fuel supply pipe to eject fuel toward the air supplied through the air supply passage, and including a plurality of fuel injection pipes disposed radially at the tip of the fuel supply pipe; It is characterized by.

또한, 상기 연료분출관에는 상기 튜브 내부를 따라 유동하는 공기가 상기 연료분출관 내로 유입되도록 관통공이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the fuel injection pipe is characterized in that the through-hole is formed so that air flowing along the inside of the tube flows into the fuel injection pipe.

또한, 상기 연료분출관에 관통 결합되어, 상기 튜브 내부를 따라 유동하는 공기를 상기 연소실로 공급하는 공기유입관을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that it further comprises an air inlet pipe coupled to the fuel injection pipe, the air flowing along the inside of the tube to the combustion chamber.

또한, 상기 연료공급관의 중심부에 관통 결합되어 상기 연소실 내로 공기를 분출하는 공기분출관을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that it further comprises an air blowing pipe penetrates through the center of the fuel supply pipe for blowing air into the combustion chamber.

또한, 상기 디퓨저의 판면에는, 상기 튜브 내부를 따라 유동하는 공기를 상기 연소실로 공급하는 복수의 공기분출공이 관통 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the plate surface of the diffuser is characterized in that the plurality of air blowing holes for supplying air flowing along the inside of the tube to the combustion chamber is formed through.

또한, 상기 연료공급관의 선단부와 상기 연료분출관 사이의 상기 연료공급관에 관통 형성되어 상기 연료공급관을 유동하는 연료를 상기 연소실에 공급하는 보조 연료분사구가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, an auxiliary fuel injection port is formed through the fuel supply pipe between the front end of the fuel supply pipe and the fuel injection pipe to supply the fuel flowing through the fuel supply pipe to the combustion chamber.

상기와 같은 본 고안은, 고속화염의 생성, 연료 및 공기의 급속한 혼합작용, 연소가스의 자기재순환(Self Recirculation) 등을 구현함으로써 Thermal NOx와 Prompt NOx 의 생성을 동시에 저감할 수 있으며, 버너를 통해 배출되는 연료와 공기의 혼합시 공기의 압력에 방해받지 않고 연료를 충분히 분출하여 연료와 공기를 혼합효율을 높일 수 있어 저압의 연료 공급 압력으로도 저녹스 효과를 얻을 수 있다.The present invention as described above, by generating a high-speed flame, rapid mixing of fuel and air, self recirculation of combustion gas, etc. can simultaneously reduce the production of thermal NOx and prompt NOx, through the burner When the discharged fuel and air are mixed, the fuel can be ejected sufficiently without being disturbed by the pressure of the air to increase the mixing efficiency of the fuel and the air, thereby achieving a low-nox effect even at a low pressure fuel supply pressure.

이하, 본 고안의 실시 예에 대하여 상세히 설명하지만, 본 고안은 그 요지를 이탈하지 않는 한 이하의 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to the following embodiments unless departing from the gist of the present invention.

설명에 앞서, 여러 실시 예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시 예를 설명하고, 그 이외의 실시 예에서는 제1 실시 예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.Prior to the description, in the various embodiments, the first embodiment will be described with reference to the same reference numerals for components having the same configuration, and in other embodiments, only the configuration different from the first embodiment will be described. Shall be.

도 1은 본 고안의 제1 실시 예에 따른 저녹스형 버너의 구조를 보여주는 단면도이고, 도 2는 본 고안의 제1 실시 예에 따른 저녹스형 버너의 구조를 보여주는 사시도이고, 도 3은 본 고안의 제1 실시 예에 따른 저녹스형 버너가 연소실에 장착된 상태를 보여주는 도면이다.1 is a cross-sectional view showing the structure of a low-nox burner according to a first embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view showing the structure of a low-nox burner according to a first embodiment of the present invention, Figure 3 A low knox burner according to a first embodiment of the present invention is a view showing a state in which it is mounted in the combustion chamber.

도 1 및 도 3을 참조하면, 본 고안의 제1 실시 예에 따른 저녹스형 버너는, 공기를 연소실 내로 안내하는 튜브(10)와, 튜브(10)의 중심부에 배치되어 연료를 공급하는 연료공급관(20)과, 연료공급관(20)에 마련되어 튜브(10)의 선단부와의 사이에 급기통로(32)를 형성하는 디퓨저(30)와, 연료공급관(20)의 선단부에 방사상으로 배치되는 복수의 연료분출관(40)을 포함한다.1 and 3, the low-nox burner according to the first embodiment of the present invention includes a tube 10 for guiding air into a combustion chamber and a fuel disposed at the center of the tube 10 to supply fuel. A diffuser 30 provided in the fuel supply pipe 20 and the fuel supply pipe 20 to form an air supply passage 32 between the tip of the tube 10 and a plurality of radially disposed at the tip of the fuel supply pipe 20. The fuel injection pipe 40 of the.

튜브(10)는 일부가 연소실(50) 내로 일정길이만큼 인입되어, 송풍기(14)를 통해 유입되는 공기를 연소실(50) 내로 안내한다. 튜브(10)의 선단부에는 둘레를 따라 내경방향으로 절곡된 절곡부(12)가 형성되어 있으며, 절곡부(12)를 형성함으로 인해 후술되는 디퓨저(30)의 외측 가장자리와 튜브(10)의 선단부 사이에 형성되는 급기통로(34)의 폭을 좁게 함으로써 공기의 급기속도를 높일 수 있게 된다.A portion of the tube 10 is introduced into the combustion chamber 50 by a predetermined length to guide the air flowing through the blower 14 into the combustion chamber 50. The front end of the tube 10 is formed with a bent portion 12 bent in the inner diameter direction along the circumference, and by forming the bent portion 12 the outer edge of the diffuser 30 to be described later and the front end of the tube 10. By narrowing the width of the air supply passage 34 formed therebetween, the air supply speed of air can be increased.

연료공급관(20)은 튜브(10)의 중심부를 관통하도록 배치되어 연소실(50) 내부로 불꽃이 점화되도록 연료를 공급하는 역할을 한다. 연료공급관(20)의 선단부에는 연료분출관(40)이 방사상으로 돌출되어 있으며, 각각의 연료분출관(40)의 선단부에는 외부로 연료를 분출하는 연료분사구(42)가 형성된다. 따라서, 방사형으로 배치된 각각의 연료분사구(42)가 연료를 분출하므로 연료의 분출작용이 균일하게 이루어질 수 있다.The fuel supply pipe 20 is disposed to penetrate the center of the tube 10 to supply fuel so that a spark is ignited into the combustion chamber 50. A fuel injection pipe 40 protrudes radially at the tip end of the fuel supply pipe 20, and a fuel injection port 42 for ejecting fuel to the outside is formed at the tip end of each fuel injection pipe 40. Therefore, since each fuel injection port 42 disposed radially ejects the fuel, the ejection action of the fuel can be made uniform.

더욱이, 연료공급관(20)의 선단부와 연료분출관(40) 사이의 연료공급관(20)에 관통 형성되어 연료공급관(20)을 유동하는 연료를 연소실(50)에 공급하는 보조 연료분사구(22)가 형성될 수 있다.Furthermore, the auxiliary fuel injection port 22 is formed through the fuel supply pipe 20 between the front end of the fuel supply pipe 20 and the fuel injection pipe 40 to supply the fuel flowing through the fuel supply pipe 20 to the combustion chamber 50. Can be formed.

디퓨저(30)는 튜브(10)의 선단 내경부에 배치되도록 연료공급관(20)에 마련되며, 튜브(10)의 절곡부(12)와의 사이에 연소실(50) 내로 공기를 공급하는 급기통로(34)를 형성한다. 급기통로(34)는 튜브의 절곡부(12)에 의해 공기가 유동하는 공간이 좁아짐으로써 공기의 급기속도를 극대화할 수 있고, 이에 의해 고속화염을 보다 용이하게 생성할 수 있다.The diffuser 30 is provided in the fuel supply pipe 20 so as to be disposed at the inner diameter of the distal end of the tube 10, and an air supply passage for supplying air into the combustion chamber 50 between the bent portion 12 of the tube 10 ( 34). The air supply passage 34 may maximize the air supply speed of the air by narrowing a space in which air flows by the bent portion 12 of the tube, thereby making it possible to more easily generate a high speed flame.

또한, 디퓨저(30)의 판면에는, 공기를 연소실(50)로 공급하는 복수의 공기분출공(32)이 관통 형성된다. 복수의 공기분출공(32)을 통해 급기되는 공기는 다수의 고속기류를 형성하고, 이러한 다수의 고속기류에 의해 그 주변에 와류가 생성되며, 와류에 의해 연료와 공기의 보다 균일한 혼합을 도모할 수 있다.In addition, a plurality of air blowing holes 32 for supplying air to the combustion chamber 50 are formed in the plate surface of the diffuser 30. The air supplied through the plurality of air blowing holes 32 forms a plurality of high speed air streams, vortices are generated around the plurality of high speed air streams, and the vortices allow a more uniform mixing of fuel and air. can do.

상기 디퓨저(30)는 튜브(10)의 형상에 대응하는 형상으로 이루어지며, 튜브(10)가 원형의 관 형태일 경우 디퓨저(30)는 원형으로 형성될 수 있고, 튜브(10)가 다각형의 관 형태일 경우 디퓨저(30)는 다각형으로 형성될 수 있다.The diffuser 30 is formed in a shape corresponding to the shape of the tube 10, when the tube 10 is in the form of a circular tube, the diffuser 30 may be formed in a circular shape, the tube 10 of the polygon In the case of tubular diffuser 30 may be formed in a polygon.

연료분출관(40)에는 연료공급관(20)의 축선에 대해 경사지게 형성되어 급기통로(34)를 통해 공급되는 공기를 향해 연료를 분출하는 연료분사구(42)가 형성된다.The fuel injection pipe 40 is formed to be inclined with respect to the axis of the fuel supply pipe 20, the fuel injection port 42 for ejecting the fuel toward the air supplied through the air supply passage 34 is formed.

즉, 방사형으로 배열된 연료분출관(40)에 각각 마련된 연료분사구(42)를 연소실(50)을 향해 경사지게 형성하면, 급기통로(34)를 통해 고속으로 공급되는 공기의 흐름에 방해받지 않고 연료를 분출할 수 있다. 따라서, 저녹스형 버너의 정격용량을 발휘하기 위하여 공기압력이 가해진 만큼 연료 공급압력을 높이지 않아도 되므로 저압용 저녹스형 버너를 구현할 수 있다.That is, when the fuel injection holes 42 respectively provided in the radially arranged fuel injection pipes 40 are inclined toward the combustion chamber 50, the fuel is not disturbed by the flow of air supplied at high speed through the air supply passage 34. Can be ejected. Therefore, since the fuel supply pressure does not have to be increased as the air pressure is applied in order to achieve the rated capacity of the low-nox burner, the low-nox burner for low pressure can be realized.

다음에는 상기와 같이 구성된 본 고안의 제1 실시 예에 따른 저녹스형 버너의 작용에 대해 설명한다.Next will be described the operation of the low-nox burner according to the first embodiment of the present invention configured as described above.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 고안은 연료공급관(20)의 선단부에 마련된 복수의 연료분사구(42) 및 복수의 보조 연료분사구(22)를 통해 연료가 고속으로 분출되고, 급기통로(34)를 통해 공기가 고속으로 분출되어, 공기 및 연료가 예각을 이루면서 혼합되고, 이 혼합된 기체가 점화플러그(미도시)에 의해 점화되어 축소된 후에 확대되는 장구꼴 형태의 화염을 형성한다.1 to 3, the present invention is a fuel is ejected at a high speed through a plurality of fuel injection port 42 and a plurality of auxiliary fuel injection port 22 provided at the front end of the fuel supply pipe 20, the air supply passage 34 Air is ejected at high speed through the air, and the air and the fuel are mixed at an acute angle, and the mixed gas is ignited by an ignition plug (not shown) to form an elongated flame which is enlarged after being reduced.

즉, 튜브(10)의 절곡부(12)에 의해 화염의 속도가 매우 빠른 고속화염이 형성되고, 이에 따라 화염은 그 폭이 점점 축소된 후에 화염의 다시 점점 확대되는 형태로 형성되는 것이다. That is, the high speed flame having a very high flame speed is formed by the bent portion 12 of the tube 10, and thus the flame is formed in a form in which the flame is gradually enlarged after the width thereof is gradually reduced.

이를 구체적으로 설명하면, 송풍기(14)로부터 공급되는 공기가 디퓨저(30) 및 튜브(10)의 절곡부(12) 사이의 급기통로(34)를 통과함에 따라 그 진행방향으로 단면적이 축소되어 공기의 급기속도가 증가되고, 이러한 튜브(10)의 절곡부(12) 구조에 의해 화염의 시작부분이 내경방향으로 모아져 축소영역(63)을 형성하고, 그런 다음 화염의 흐름방향을 따라 연소가 진행되면 화염온도가 급격히 상승하여 부피가 급격히 팽창하여 일정거리 이후부터는 화염이 확장되는 확장영역(65)을 형성한다. Specifically, as the air supplied from the blower 14 passes through the air supply passage 34 between the diffuser 30 and the bent portion 12 of the tube 10, the cross-sectional area is reduced in the traveling direction so that the air is reduced. The air supply speed of the gas is increased, and the start of the flame is gathered in the inner diameter direction by the structure of the bent portion 12 of the tube 10 to form the reduced region 63, and then combustion proceeds along the flow direction of the flame. When the flame temperature rises rapidly, the volume expands rapidly to form an extended region 65 in which the flame expands after a certain distance.

그리고, 튜브(10)는 그 일부가 연소실(50) 내로 일정길이(61)만큼 인입된 구조로 인해, 고속화염과 화염의 최소직경부(51)에 의한 낮은 압력의 영향이 화염 끝부분에 가깝도록 전진 배치한 효과로 화염의 후단부(53) 깊숙이 영향을 미치도록 된다.In addition, due to the structure in which a part of the tube 10 is drawn into the combustion chamber 50 by a predetermined length 61, the influence of the low pressure caused by the high speed flame and the minimum diameter 51 of the flame is close to the flame end portion. The rear end portion 53 of the flame is deeply affected by the effect of advancing so as to move forward.

화염의 최소직경부(51)에서는 그 화염의 전파속도가 매우 빠르고, 화염의 후단부(53)에서 온도가 낮은 연소가스가 화염의 최소직경부(51)측으로 유도되고, 이에 따라 연소가스는 재순환영역(55)에서 재순환되며, 이 재순환영역(55)에서 연소가스는 화염의 최소직경부(51)에서 빠른 속도로 흡인되었다가 화염의 확장영역(65)에서 갑자기 느린 속도로 진행됨에 따라 화염과의 보다 균일한 혼합을 달성할 수 있다. In the minimum diameter portion 51 of the flame, the flame propagation speed is very fast, and at the rear end portion 53 of the flame, a combustion gas having a low temperature is directed toward the minimum diameter portion 51 of the flame, whereby the combustion gas is recycled. In the recirculation zone 55, the combustion gas is sucked at a high speed in the minimum diameter portion 51 of the flame and then suddenly slow in the expansion zone 65 of the flame. A more uniform mixing of can be achieved.

즉, 본 고안은 연소반응으로 산소가 소진되어 산소농도가 낮을 뿐만 아니라 연소실과의 복사전열에 의한 열손실 때문에 화염온도에 비해 그 온도가 상대적으로 낮아져 있는 배기가스(연소가스)를 화염측으로 흡인을 유도하여 화염온도를 저하시킬 수 있고, 특히 화염의 속도가 높을수록 순환되는 배기가스의 양이 많아져 화염의 온도도 그에 대응하여 낮아지기 때문에 Thermal NOx 생성을 저감할 수 있고, 또한 본 고안은 연소가스 및 화염의 균일한 혼합을 도모함으로써 국부적으로 온도가 낮아진 영역에서 불완전연소로 인해 일산화탄소가 생성됨을 최소화할 수 있다. In other words, the present invention draws exhaust gas (combustion gas) whose temperature is relatively lower than the flame temperature due to the heat loss due to radiant heat from the combustion chamber as well as low oxygen concentration due to exhaust of oxygen by combustion reaction. It is possible to reduce the flame temperature by induction, and in particular, as the speed of the flame increases, the amount of exhaust gas circulated increases and the temperature of the flame decreases correspondingly, so that the generation of thermal NOx can be reduced. And by uniformly mixing the flames, it is possible to minimize the generation of carbon monoxide due to incomplete combustion in the region where the temperature is locally lowered.

이와 같이, 본 고안은 화염의 형태가 축소된 후에 다시 확대되는 형태로 생성됨에 따라, 연소가스를 화염측에 자기재순환(Self Recirculation)시켜 혼합함으로써 연소효율을 저하시키지 않으면서도 화염의 온도를 저하시킬 수 있으며, 이러한 화염 온도의 저하작용에 의해 Thermal NOx 생성을 저감함과 더불어 일산화탄소의 생성을 저감할 수 있다. As such, the present invention is produced in a form in which the shape of the flame is reduced and then expanded again, thereby reducing the temperature of the flame without lowering the combustion efficiency by mixing the combustion gas with a self recirculation to the flame side. In addition, due to the action of lowering the flame temperature it is possible to reduce the production of thermal NOx and to reduce the production of carbon monoxide.

이러한 연소가스의 자기재순환에 동반하는 고온의 흐름에 의해 튜브(10)가 열화될 위험이 있으므로, 디퓨저(30)를 지탱하는 관과 튜브(10) 사이의 공기속도가 극대화되도록 하면 속도가 빠를수록 열전달 계수가 높아지는 효과에 의하여 튜브(10)의 냉각효과를 극대화시킬 수 있으므로 관의 내경을 적정한 직경으로 설정하여 튜브(10)의 열화를 피할 수 있는 특징이 있다.There is a risk of deterioration of the tube 10 due to the high temperature flow accompanying the self-recirculation of the combustion gas, so that the faster the air velocity between the tube and the tube 10 supporting the diffuser 30 is maximized Since the cooling effect of the tube 10 can be maximized by the effect of increasing the heat transfer coefficient, the inner diameter of the tube can be set to an appropriate diameter to avoid deterioration of the tube 10.

또한, 본 고안의 제1 실시 예에서와 같이 방사형으로 배열된 연료분출관(40)에 각각 마련된 연료분사구(42)를 연소실(50)을 향해 경사지게 형성함으로써, 급기통로(34)를 통해 고속으로 공급되는 공기의 흐름에 방해받지 않고 연료를 충분히 분출할 수 있으며, 이로 인해 연료와 공기를 혼합효율을 높일 수 있어 저압의 연료 공급 압력으로도 저녹스 효과를 얻을 수 있다.In addition, as in the first embodiment of the present invention by forming the fuel injection port 42 provided in each of the radially arranged fuel injection pipe 40 inclined toward the combustion chamber 50, through the air supply passage 34 at high speed The fuel can be ejected sufficiently without being disturbed by the flow of the supplied air, thereby increasing the mixing efficiency of the fuel and the air, thereby achieving a low-nox effect even at a low pressure fuel supply pressure.

도 4는 본 고안의 제2 실시 예에 따른 저녹스형 버너의 구조를 보여주는 도면이다.4 is a view showing the structure of a low-nox burner according to a second embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 제2 실시 예에 따른 저녹스형 버너는 제1 실시 예의 저녹스형 버너에 대하여 동일한 구성 및 작용을 가지며, 연료공급관(20)의 선단부에 방사형으로 배치된 연료분출관(40)에 공기가 유입되는 관통공(44)이 형성된다. 관통공(44)은 디퓨저(30)를 거쳐 튜브(10) 내부와 연통하도록 연료공급관(40)에 관통 형성되어 있다.Referring to FIG. 4, the low knox type burner according to the second embodiment has the same configuration and operation as that of the low knox type burner of the first embodiment, and the fuel injection pipe radially disposed at the tip of the fuel supply pipe 20 ( 40 is formed with a through hole 44 through which air is introduced. The through hole 44 is formed through the fuel supply pipe 40 so as to communicate with the inside of the tube 10 via the diffuser 30.

이러한 구조는 연소량을 조절하는 버너에 적용되어 녹스 발생을 억제할 수 있는 구조로서, 저압의 연료공급압력으로도 최대연소량(정격연료량)을 달성할 수 있다.Such a structure is applied to a burner for adjusting the combustion amount to suppress the generation of rust, and can achieve a maximum combustion amount (rated fuel amount) even at a low pressure fuel supply pressure.

즉, 연소량을 조절하는 저녹스형의 버너의 경우, 저연소 운전시 연료분출 속도가 낮아지게 되고 이 낮아진 분출속도와 연료분사구의 형상 때문에 공기의 흐름과 연료의 흐름이 같은 방향으로 흐르는 현상이 발생되어 혼합효율이 급격히 저하되는데, 이는 Prompt NOx 발생의 증가를 가져오게 되므로 이를 방지하기 위한 고안으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 공기의 흐름 중 일부가 연료분출관(40)의 내부로 유입될 수 있는 관통공(44)을 형성하게 되면 연료분출관(40)의 내부에서 연료와 공기가 어느 정도 미리 혼합된 상태로 연료분사구(42)를 통하여 방사형으로 분출되고, 일부는 공기의 흐름 방향으로 관통공(44)을 통해 분출되어 연료과농상태의 영역에 제트기류처럼 뿜어지면서 연소과농상태의 영역이 900℃~1000℃온도 영역으로 진입하기 전에 완전 혼합시키기 때문에 저연소 운전상태에서도 Prompt NOx 발생을 억제할 수 있다.That is, in the case of the low-nox burner that controls the combustion amount, the fuel injection speed is lowered during the low combustion operation, and the air flow and the fuel flow flow in the same direction due to the lower ejection speed and the shape of the fuel injection port. The mixing efficiency is sharply lowered, which leads to an increase in the generation of Prompt NOx, which is designed to prevent this. As shown in FIG. 4, some of the air flow may be introduced into the fuel injection pipe 40. When the through hole 44 can be formed, the fuel and the air are radially ejected through the fuel injection port 42 in a state where fuel and air are mixed to some extent in the inside of the fuel injection pipe 40, and part of the air flows in the air flow direction. It is ejected through the through hole 44 and is sprayed like a jet stream to the fuel and concentrated zones, and the combustion and concentrated zones are thoroughly mixed before entering the 900 ° C to 1000 ° C temperature range. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of prompt NOx even in the low combustion operation state.

도 5는 본 고안의 제3 실시 예에 따른 저녹스형 버너의 구조를 보여주는 도면이다.5 is a view showing the structure of a low-nox burner according to a third embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 제3 실시 예에 따른 저녹스형 버너는 제1 실시 예의 저녹스형 버너에 대하여 동일한 구성 및 작용을 가지며, 연료공급관(20)의 선단부에 방사형으로 배치된 연료분출관(40)에 관통 결합되어 연소실(50,도 3 참조)로 공기를 공급하는 공기유입관(46)을 더 포함한다.Referring to FIG. 5, the low knox type burner according to the third embodiment has the same configuration and operation as that of the low knox type burner of the first embodiment, and the fuel injection pipe radially disposed at the tip of the fuel supply pipe 20 ( 40 is further included through the air inlet pipe 46 for supplying air to the combustion chamber (50, see Fig. 3).

즉, 연료분사구(42)의 끝 부분의 각이 직각이 아니므로 연료분사구(42)에서 분출된 연료가 급기통로(34)를 통해 공급되는 공기의 흐름방향과 같은 방향으로 흐르게 되는데, 이러한 현상은 공기와 연료의 혼합효율이 낮아진다. 연소량을 조절하는 버너의 경우 최소연소량 운전시 혼합효율이 매우 낮아지므로 이를 방지하는 고안으로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 연료분출관(40)에 공기통로를 위한 공기유입관(46)을 추가하면, 저연소 운전시 공기유입관(46)을 통하여 분출되는 공기가 연료과농상태의 영역에 제트기류처럼 뿜어지면서 연료과농상태 없이 완전 혼합되어 저연소에서도 Prompt NOx 발생을 억제할 수 있다.That is, since the angle of the end portion of the fuel injection port 42 is not at right angles, the fuel ejected from the fuel injection port 42 flows in the same direction as the flow direction of air supplied through the air supply passage 34. The mixing efficiency of air and fuel is lowered. In the case of the burner that controls the amount of combustion, the mixing efficiency is very low during the operation of the minimum combustion amount, so as to prevent this, as shown in FIG. 5, the air inlet pipe 46 for the air passage is added to the fuel injection pipe 40. When the low combustion operation is performed, the air blown out through the air inlet pipe 46 is sprayed like a jet stream in the fuel and concentrated state while being completely mixed without the fuel and concentrated state to suppress the generation of Prompt NOx even at low combustion.

도 6은 본 고안의 제4 실시 예에 따른 저녹스형 버너의 구조를 보여주는 도면이다.6 is a view showing the structure of a low-nox burner according to a fourth embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 제4 실시 예에 따른 저녹스형 버너는 제1 실시 예의 저녹 스형 버너에 대하여 동일한 구성 및 작용을 갖지만, 연료공급관(20)의 선단부에 방사형으로 배치된 연료분출관(70)이 연소실(50,도 3 참조)을 향해 경사지게 절곡되어 있고, 이에 따라 연료분출관(70)을 통하여 연료를 분출하는 연료분사구(72)도 경사지게 형성된다.Referring to FIG. 6, the low knox type burner according to the fourth embodiment has the same configuration and operation as the low knox type burner of the first embodiment, but is radially disposed at the tip of the fuel supply pipe 20. ) Is bent inclined toward the combustion chamber 50 (refer to FIG. 3), and accordingly, the fuel injection port 72 for ejecting fuel through the fuel injection pipe 70 is also inclined.

이러한 구조는 반전 연소식 보일러에 적용될 수 있다. This structure can be applied to reverse combustion boilers.

즉, 900℃~1000℃되는 화염온도영역에서 연료과농상태가 존재하면 발생되는 Prompt NOx 발생을 억제하려면 공기와 연료가 연소영역에 진입하기 전에 완전히 혼합시켜야 한다. 이를 위하여 공기와 연료가 직각으로 교차하도록 하면 공기와 연료의 완전한 혼합을 달성할 수 있지만, 화염의 열류가 연소실 후부로 빠져나가는 일반적인 보일러와 달리 반전 연소식 보일러의 경우에는 연소실에서 반전되어오는 열류가 연관을 빠져나가기 위해서 튜브의 선단부에 가까이 지나가게 되는데, 연료공급관에 방사형으로 배치된 연료분출관의 연료분사구에서 분출된 연료 중 일부가 이 열류의 흐름에 유인되어 미쳐 연소되기 전에 연관으로 빠져나가는 현상이 발생하게 된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 연료분출관(70)을 절곡하여 연료분사구(72)의 분출방향을 경사지게 하는 구조로 형성하면 연료분사구(72)에서 분출된 연료가 연소실에서 반전되어 되돌아오는 열류에 유인되어 미처 연소되기 전에 연관(미도시)으로 빠져나가는 미연소 손실 현상을 방지할 수 있어 반전 연소식 보일러에도 저녹스 효과를 발휘할 수 있다.That is, in order to suppress the generation of prompt NOx generated when the fuel and the concentrated state exist in the flame temperature range of 900 ° C to 1000 ° C, air and fuel must be thoroughly mixed before entering the combustion zone. To achieve this, cross the air and fuel at right angles to achieve a complete mixture of air and fuel, but unlike a conventional boiler where the heat flow of flame escapes to the back of the combustion chamber, in the case of an inverted combustion boiler, the heat flow reversed from the combustion chamber In order to escape the tube, it passes close to the tip of the tube, and some of the fuel ejected from the fuel injection port of the fuel pipe is radially arranged in the fuel supply pipe, which is attracted to the flow of heat and escapes into the tube before being burned. This will occur. As shown in FIG. 6, when the fuel injection pipe 70 is formed to be inclined to incline the ejection direction of the fuel injection port 72, the fuel ejected from the fuel injection port 72 is reversed in the combustion chamber and returned to the heat flow. It is possible to prevent the unburned loss phenomenon that is pulled out into the furnace (not shown) before being attracted and burned, so that the low-nox effect can be obtained even in the reverse combustion boiler.

도 7 내지 도 10은 본 고안의 제1 실시 예 내지 제4 실시 예에 따른 저녹스 형 버너에 공기분출관을 추가한 구조를 보여주는 도면이다.7 to 10 is a view showing a structure in which an air blowing pipe is added to the low-nox burner according to the first to fourth embodiments of the present invention.

도 7 내지 도 10을 참조하면, 제1 실시 예 내지 제4 실시 예에 따른 저녹스형 버너는 각각 연료공급관(20)의 중심부를 관통하여 연소실 내로 공기를 분출하는 공기분출관(80)을 더 포함할 수 있다.7 to 10, each of the low-nox burners according to the first to fourth embodiments further includes an air blowing pipe 80 for blowing air into the combustion chamber through the center of the fuel supply pipe 20. It may include.

즉, 직경이 큰 튜브의 경우에는 튜브(10)의 급기통로(34) 및 연료분사구(42,72)를 통해 생성되는 화염의 직경 또한 커지므로 화염 중심부의 온도가 고온으로 올라갈 수 있다. 따라서 화염의 중심부로 공기를 개별적으로 공급하도록 공기분출관(80)이 마련되며, 공기분출관(80)을 통해 공기가 급기됨에 따라 화염의 중심부는 그 온도를 적절히 낮출 수 있다. That is, in the case of a large diameter tube, the diameter of the flame generated through the air supply passage 34 and the fuel injection holes 42 and 72 of the tube 10 also increases, so that the temperature of the center of the flame may rise to a high temperature. Therefore, the air blower pipe 80 is provided to supply air to the center of the flame individually, and as the air is supplied through the air blower pipe 80, the center of the flame can appropriately lower its temperature.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 저녹스형 버너는, 고속화염의 생성, 연료 및 공기의 급속한 혼합작용, 연소가스의 자기재순환(Self Recirculation) 등을 구현함으로써 Thermal NOx와 Prompt NOx 의 생성을 동시에 저감할 수 있으며, 버너를 통해 배출되는 연료와 공기의 혼합시 공기의 압력에 방해받지 않고 연료를 충분히 분출하여 연료와 공기의 혼합효율을 높일 수 있어 저압의 연료 공급 압력으로도 저녹스 효과를 얻을 수 있다.As described above, the low-nox burner according to the present invention implements the generation of thermal NOx and prompt NOx by implementing a high speed flame, rapid mixing of fuel and air, and self recirculation of combustion gas. At the same time, it is possible to reduce the fuel efficiency by mixing the fuel and air discharged through the burner. You can get it.

본 고안은, 본 고안에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환 변형이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.The present invention is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings because various substitutions and modifications can be made within the scope without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art. .

도 1은 본 고안의 제1 실시 예에 따른 저녹스형 버너의 구조를 보여주는 단면도1 is a cross-sectional view showing the structure of a low-nox burner according to a first embodiment of the present invention

도 2는 본 고안의 제1 실시 예에 따른 저녹스형 버너의 구조를 보여주는 사시도Figure 2 is a perspective view showing the structure of a low-nox burner according to a first embodiment of the present invention

도 3은 본 고안의 제1 실시 예에 따른 저녹스형 버너의 작용을 보여주는 도면3 is a view showing the operation of the low-nox burner according to the first embodiment of the present invention

도 4는 본 고안의 제2 실시 예에 따른 저녹스형 버너의 구조를 보여주는 도면4 is a view showing the structure of a low-nox burner according to a second embodiment of the present invention

도 5는 본 고안의 제3 실시 예에 따른 저녹스형 버너의 구조를 보여주는 도면5 is a view showing the structure of a low-nox burner according to a third embodiment of the present invention

도 6은 본 고안의 제4 실시 예에 따른 저녹스형 버너의 구조를 보여주는 도면6 is a view showing the structure of a low-nox burner according to a fourth embodiment of the present invention

도 7 내지 도 10은 본 고안의 제1 실시 예 내지 제4 실시 예에 따른 저녹스형 버너에 공기분출관을 추가한 구조를 보여주는 도면7 to 10 is a view showing a structure in which an air blowing pipe is added to the low-nox burner according to the first to fourth embodiments of the present invention

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10: 튜브 12: 절곡부10: tube 12: bend

20: 연료공급관 22: 보조 연료분사구 20: fuel supply pipe 22: auxiliary fuel injection port

30: 디퓨저 32: 공기분출공30: diffuser 32: air blower

34: 급기통로 40,70: 연료분출관 34: supply passage 40, 70: fuel injection pipe

42,72: 연료분사구 44: 관통공42, 72: fuel injection hole 44: through hole

46: 공기유입관 50: 연소실 46: air inlet pipe 50: combustion chamber

80: 공기분출관 80: air blowing pipe

Claims

delete

A tube for guiding air into the combustion chamber and a tip end bent in an inner diameter direction;

A fuel supply pipe disposed at the center of the tube to supply fuel;

A diffuser provided in the fuel supply pipe and forming an air supply passage for supplying air into the combustion chamber between the bent tip of the tube;

A fuel injection port formed toward the combustion chamber and inclined with respect to the axis of the fuel supply pipe to eject fuel toward the air supplied through the air supply passage, and including a plurality of fuel injection pipes disposed radially at the tip of the fuel supply pipe; ,

The fuel injection pipe is a low-nox burner, characterized in that the through-holes communicated with the inside of the tube is formed so that the air flowing along the inside of the tube flows into the fuel injection pipe.

A fuel supply pipe disposed at the center of the tube to supply fuel;

A plurality of fuel ejection pipes which are inclined with respect to the axis of the fuel supply pipe to eject the fuel toward the combustion chamber and eject the fuel toward the air supplied through the air supply passage, and are arranged radially at the distal end of the fuel supply pipe;

Low-nox burner characterized in that it is coupled to the fuel injection pipe, the air inlet pipe for supplying air flowing along the inside of the tube to the combustion chamber.

The method of claim 2 or 3,

Low-nox burner, characterized in that further comprises an air blowing pipe penetrates through the center of the fuel supply pipe for blowing air into the combustion chamber.

The method of claim 2 or 3,

Low-nox burner, characterized in that the plate surface of the diffuser is formed through the plurality of air blowing holes for supplying air flowing along the inside of the tube to the combustion chamber.

The method of claim 2 or 3,

And an auxiliary fuel injection port formed through the fuel supply pipe between the front end of the fuel supply pipe and the fuel injection pipe to supply the fuel flowing through the fuel supply pipe to the combustion chamber.