KR20050003694A - 강제 혼합식 버너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강제 혼합식 버너에 관한 것으로, 그 목적은 오일과 가스 연료를 겸용으로 사용할 수 있으며 연료의 완전연소를 도모할 수 있도록 하는 것이다.

이를 위해 본 발명에 따른 강제 혼합식 버너에 의하면, 가스를 연료로 사용하는 경우 연소가스의 일부가 연소가스 공급관(20)의 분출구(22)를 통해 반경방향으로 분출되고 나머지 일부는 제1디퓨저(30)의 분출구(31) 및 제2디퓨저(60)를 통해 보다 폭넓게 분산되면서 강제 공급되는 연소공기와 혼합된다. 그리고 오일을 연료로 사용하는 경우 연소오일 역시 제2디퓨저(60)를 통해 프레임판넬(10)의 에어덕트(11) 내에서 폭넓게 분산되면서 강제 공급되는 연소공기와 고르게 혼합된다. 이에 따라 노즐의 교체 없이도 가스와 오일 연료를 겸용으로 사용할 수 있는 장점이 있고, 또한 연료가 보다 완전하게 연소되어 녹스(NOx) 발생이 효과적으로 방지되며 연료를 절약할 수 있는 작용효과가 있다.

Description

강제 혼합식 버너{FORCED MIXING TYPE BURNER}

본 발명은 강제 혼합식 버너에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오일(oil) 또는 가스(gas)를 연소연료로 선택하여 겸용으로 사용할 수 있는 강제 혼합식 버너에 관한 것이다.

일반적으로 종래 강제 혼합식 버너는 오일 또는 가스만을 단독 연료로 사용한다. 이에 따라 버너연료를 오일에서 가스로 또는 가스에서 오일로 바꾸고자 하는 경우에는 버너 전체를 교환해야 함으로써 상당한 경제적 낭비를 초해하여 왔다.

이러한 문제점을 해소하기 위해, 최근에는 오일과 가스 연료를 겸용으로 사용할 수 있는 보일러용 버너가 출원 등록(등록실용신안공보 등록번호 실1991-0001752호)되어 있다.

등록실용신안공보 실1991-0001752호에 개시된 종래 유류 및 가스겸용 보일러 버너는, 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 아답터(1)와 연결된 "T"자 형상 연료공급구(2)의 일단에는 기름펌프(3)와 여과기(4)가 착설된 유류공급관(5)이 연결되고, 연료공급구(2)의 타단에는 가스공급관(6)이 체결되어 있다. 그리고 아답터(1)는 유류분사구(7a)가 통공된 유류노즐(7)과, 다수의 가스분사구(8a)가 통공된 가스노즐(8)을 교체하여 결합할 수 있도록 구성되어 있다.

따라서 기름을 연료로 사용하고자 하는 경우에는 아답터(1)에유류분사구(7a)가 통공된 유류노즐(7)을 나사방식으로 결합한 후 버너에 전원을 공급한다. 이에 따라 기름펌프(3)의 작동으로 유류노즐(7)에는 기름연료가 공급되어 연소된다.

반면에 가스를 연료로 사용하고자 하는 경우에는 아답터(1)에 나사 결합되어 있는 유류노즐(7)을 분리하고, 여기에 가스분사구(8a)가 천공된 가스노즐(8)을 나사 결합한 후 버너에 전원을 공급한다. 이에 따라 가스노즐(8)에 가스연료가 공급되고 점화봉에 의해 점화되어 연소된다.

그러나 이러한 종래 유류 및 가스겸용 보일러 버너에서는 유류 및 가스 연료를 선택적으로 사용할 수 있는 장점이 있으나, 연료가 바뀔 때마다 아답터(1)에 결합된 유류노즐(7) 및 가스노즐(8)을 매번 교체해야 하는 사용상의 불편함이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 노즐의 교체 없이도 가스연료와 오일연료를 겸용으로 사용할 수 있으며, 디퓨저를 통해 연료의 완전연소를 도모하여 연료를 절약하고 공해발생을 효과적으로 방지할 수 있는 강제 혼합식 버너를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 유류 및 가스 겸용 보일러용 버너의 사시도이다.

도 2는 종래 유류 및 가스 겸용 보일러용 버너의 아답터 구조를 보인 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 강제 혼합식 버너의 전체적인 구조를 보인 측단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 버너의 프레임판넬 내부구조를 발췌하여 보인 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 버너의 제2디퓨저 장착구조를 발췌하여 보인 분해사시도이다.

도 6은 도 5의 화살표 Ⅵ방향에서 평면도로, 제1디퓨저 구조를 보인 것이다.

도 7과 도 8은 본 발명에 따른 버너의 연소상태를 개략적으로 보인 것이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

10..프레임판넬 11..에어덕트

20..연소가스 공급관 30..제1디퓨저

40..연소오일 공급관 50..오일 분출관

51..스프레이 노즐 60..제2디퓨저

61..슬릿

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은;

오일과 가스 연료를 겸용으로 사용할 수 있는 강제 혼합식 혼소용 버너에 있어서, 강제 혼합식 혼소용 버너는 내부에 에어덕트가 형성되어 연소공기를 화실로 안내하는 통 형상의 프레임판넬과, 이 프레임판넬의 에어덕트내에 길이방향으로 수용 설치되며 하단에는 다수개의 분출홀이 일정한 간격으로 천공된 원판상의 제1디퓨저가 마련되어 연소가스를 공급하는 연소가스 공급관과, 이 연소가스 공급관의 내부에 일정한 간격을 유지하도록 내장 설치되며 하단은 제1디퓨저의 중앙부위를 관통하여 프레임판넬 내부와 연계된 연소오일 공급관과, 연소오일 공급관내에 배치되며 하단에는 스프레이 노즐이 장착되어 연소오일을 분출하는 오일 분출관과, 이 제1디퓨저의 하부에 소정의 간격을 유지하도록 배치되며 오일 분출관 또는 연소가스 공급관을 통해 공급되는 연료가 분산되면서 연소공기와 혼합되도록 다수의 슬릿이 방사상으로 마련된 제2디퓨저를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 연소가스 공급관의 하단부에는 연소가스를 반경방향으로 분출하도록 원주를 따라 다수개의 분출구가 천공되어, 연소가스의 일부는 분출구들을 통해 반경방향으로 분출되며, 나머지 일부는 제1디퓨저의 분출홀들을 통해 하측방향으로 분출되는 것을 특징으로 한다.

또한, 제2디퓨저는 연소공기와의 마찰저항을 최소화하기 위해 가장자리를 따라 하측으로 밴딩된 가이드부가 형성되고 중앙부위에 소정의 직경을 갖는 관통구가 천공된 금속 원판으로 이루어지며, 제2디퓨저의 슬릿들은 관통구를 중심으로 제2디퓨저의 일부를 방사상으로 랜스 가공하면서 이를 하측으로 밴딩한 랜스 가공부에 의해 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 제1디퓨저와 제2디퓨저 사이에는 파이프 형태의 스페이서가 복수개 마련되며, 제2디퓨저는 스페이서를 관통하여 제1디퓨저에 결합되는 다수개의 볼트를 통해 고정된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 강제 혼합식 혼소용 버너는 오일과 가스 연료를 겸용으로 사용할 수 있도록 구성된 것으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 화실(火室)로 연소공기를 안내하도록 내부에 에어덕트(11)가 형성된 프레임판넬(10)과, 이 프레임판넬(10)내에 길이방향으로 수용 배치되며 하단에는 제1디퓨저(30)가 마련된 연소가스 공급관(20)과, 연소가스 공급관(20)의 내부에 일정한 간격을 유지하도록 내장 설치되는 연소오일 공급관(40)과, 이 연소오일 공급관(40)내에 배치되어 연소오일을 분출하는 오일 분출관(50)과, 제1디퓨저(30)의 하부에 소정의 간격을 유지하도록 배치되어 공급되는 연료를 분산시키는 제2디퓨저(60)를 갖추고 있다.

프레임판넬(10)은 연소공기의 공급이 보다 원활하게 이루어지도록 통 형상으로 이루어져 있다. 이러한 프레임판넬(10)의 상류측에는 송풍기(미도시)로부터 연소공기가 공급되도록 윈드 박스(WIND BOX;미도시)가 배치되고, 프레임판넬(10)의 하류측은 화실까지 연장되어 있다.

연소가스 공급관(20)은 소정의 내경을 갖는 금속파이프로, 프레임판넬(10) 내부에 배치된다. 즉, 연소가스 공급관(20)의 상단은 플랜지(21)를 통해 연소가스 공급원(미도시)과 연결되며, 연소가스 공급관(20)의 하단은 프레임판넬(10)의 에어덕트(11) 내부에 길이방향으로 수용 배치되어 있다.

그리고 도 4와 도 6을 참조하면, 제1디퓨저(30)는 다수개의 분출홀(31)이 일정한 간격으로 천공된 원판 상으로 이루어져 있으며, 연소가스 공급관(20)의 하단개구부에 배치된다. 본 발명의 실시 예에 따른 제1디퓨저(30)에는 분출홀(31)을 4mm 직경을 가지면서 18개 천공하였다. 또한, 연소가스 공급관(20)의 하단부에는 연소가스를 반경방향으로 분출하도록 원주를 따라 다수개의 분출구(22)가 천공되어 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 연소가스 공급관(20)에는 분출구(22)를 18mm 직경을 가지면서 6개 천공하였다.

따라서 연소가스의 일부는 분출구(22)들을 통해 반경방향으로 분출되게 되며, 나머지 일부는 제1디퓨저(30)의 분출홀(31)들을 통해 하측방향으로 분출되게 된다. 또한, 연소가스 공급관(20)의 외측에는 가스 착화봉(23)이 배치되어 있어서, 이 가스 착화봉(23)에서 발생되는 불꽃에 의해 점화가 된다.

그리고 연소오일 공급관(40)은 앞서 기술한 바와 같이, 연소가스 공급관(20)의 내부에 일정한 간격을 유지하도록 동심방향으로 수용 설치되며 하단은 제1디퓨저(30)의 중앙부위를 관통하여 프레임판넬(10) 내부와 연계된다. 이러한 연소오일 공급관(40) 내부에는 하단에 스프레이 노즐(51)이 장착되어 연소오일을 분출하는 오일 분출관(50)이 배치된다. 즉, 오일 분출관(50)의 상단부는 연소오일 공급원(미도시)과의 연통을 제어하는 밸브(도 3참조;53,54)측과 연결되며, 오일 분출관(50)의 하단부는 연소오일 공급관(40)을 관통하여 배치된다. 또한, 스프레이 노즐(51)에는 오일 착화봉(52)이 근접되게 배치되어 있어서, 오일 착화봉(52)에서 발생되는 불꽃에 의해 점화가 된다.

한편, 제2디퓨저(60)는 오일 분출관(50) 또는 연소가스 공급관(20)을 통해 공급되는 연료를 분산시켜 연소공기와의 혼합을 보다 원활하게 하는 것으로, 도 4와 도 5에 도시한 바와 같이, 제1디퓨저(30)의 하부에 소정의 간격을 유지하도록 배치되며 다수의 슬릿(61)이 방사상으로 마련된 금속원판으로 제작되어 있다.

즉, 제2디퓨저(60)의 가장자리는 연소공기와의 마찰저항을 최소화하기 위해 소정의 곡률을 갖도록 하측으로 밴딩된 가이드부(62)로 이루어져 있고, 제2디퓨저의 중앙부위에는 소정의 직경을 갖는 관통구(64)가 천공되어 스프레이 노즐(51)에서 분출되는 연소오일이 프레임판넬(10) 내부로 분무되게 된다. 또한, 제2디퓨저(60)의 슬릿(61)들은 관통홀(64)을 중심으로 제2디퓨저(60)의 일부를 방사상으로 랜스(lancing) 가공하면서 이를 하측으로 밴딩한 랜스 가공부(63)에 의해 형성된 것이다.

이러한 제2디퓨저(60)는 3개의 스페이서(70)를 매개로 제1디퓨저(30)의 하부에 장착된다. 이를 위해, 제1디퓨저(30)에는 3개의 암나사홀(32;도 5와 도 6참조)이 120도의 간격을 유지하도록 가공되며, 제2디퓨저(60)에도 암나사홀(32)들과 대응하도록 3개의 볼트 관통홀(65)이 천공되어 있다. 따라서 제1디퓨저(30)와 제2디퓨저(60) 사이에 파이프 형태의 스페이서(70)를 배치한다. 그리고 고정볼트(80)를 볼트 관통홀(65)과 스페이서(70)를 관통시킨 후 각각 암나사홀(32)에 조이면, 제2디퓨저(60)는 제1디퓨저(30)와 소정의 간격이 유지되면서 견실하게 장착된다.

다음에는 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 강제 혼합식 혼소용 버너의 작동 및 이에 따른 효과를 설명하는데, 우선 도 7을 참조하여 오일을 연료로 한 강제 혼합식 버너의 작동을 설명한다.

먼저, 송풍기(미도시)가 작동함에 따라 연소공기는 윈드박스(미도시)와 프레임판넬(10)의 에어덕트(11)를 통해 화실내로 강제 공급된다(화살표 방향 참조). 그리고 오일 분출관(50)과 스프레이 노즐(51)을 통해 분출되는 오일은 연소공기와 혼합되면서 연소된다. 즉, 오일 착화봉(52)을 통해 점화되면, 이것에 의해 연소공기와 혼합된 분무오일이 연소된다.

이 때, 스프레이 노즐(51)을 통해 분출되는 오일은 제2디퓨저(60)에 부딪침과 동시에 슬릿(61)들을 통해 반경방향으로 고르게 분산된다. 이에 따라 강제 공급되는 연소공기와 연소오일이 고르게 혼합됨으로써, 연료가 완전 연소되며 공해발생 역시 방지된다.

다음에는 도 8을 참조하여 가스를 연료로 한 경우의 강제 혼합식 버너의 작동을 설명한다.

이 경우에도 송풍기(미도시)가 작동함에 따라 연소공기는 윈드박스(미도시)와 프레임판넬(10)의 에어덕트(11)를 통해 화실내로 강제 공급된다.

그리고 연소가스는 가스 공급원(미도시) → 연소가스 공급관(20)을 통해 프레임판넬(10)의 에어덕트(11)내로 분출되면서 연소공기와 혼합되고, 계속하여 화실에서 연소된다(화살표 방향 참조). 즉, 가스 착화봉(23)을 통해 분출구(22)로 분출되는 연소가스에 점화되면, 이것이 씨불 역할을 하면서 연소공기와 혼합된 연소가스가 연소된다.

이 때, 연소가스 공급관(20)을 통해 공급되는 연소가스의 일부는 6개의 분출구(22)를 통해 반경방향으로 분출되면서 연소공기와 고르게 혼합되며, 나머지 일부는 제1디퓨저(30)에 천공된 18개의 분출홀(31)을 통해 하측방향으로 분출되면서제2디퓨저(60)의 랜스 가공부(63)에 부딪친다. 계속하여 제2디퓨저(60)의 랜스 가공부(63)에 부딪친 다수개의 슬릿(61)들을 통해 반경방향으로 보다 폭넓게 분산된다. 이에 따라 강제 공급되는 연소공기와 연소가스가 고르게 혼합됨으로써, 연료가 완전 연소되며 아울러 공해발생이 방지된다.

실제, 연소가스 공급관(20) 하단에서 발생되는 화염은 크게 6개로 분할되면서 아울러 제2디퓨저(60)에 의해 보다 더 폭넓게 분산되는 화염의 불안정을 보상한다. 또한, 제2디퓨저(60)에 의해 분산되는 화염은 상측에서의 화염에 직접적인 영향을 받으면서 안정화되어 완전연소가 이루어지고, 아울러 화염 표면적이 극대화된다. 따라서 표면적이 극대화된 화염에 의해 화실내에서의 복사 열전달이 촉진되며 화염온도가 저하되고, 이로 인해 화실내에서의 화염온도가 종래에 비해 상당하게 떨어져 질소산화물 즉 녹스의 생성이 월등하게 줄어든다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 강제 혼합식 버너에 의하면, 가스를 연료로 사용하는 경우 연소가스의 일부가 연소가스 공급관의 분출구를 통해 반경방향으로 분출되고 나머지 일부는 제1디퓨저의 분출구 및 제2디퓨저를 통해 보다 폭넓게 분산되면서 강제 공급되는 연소공기와 혼합된다. 그리고 오일을 연료로 사용하는 경우 연소오일 역시 제2디퓨저를 통해 프레임판넬의 에어덕트 내에서 폭넓게 분산되면서 강제 공급되는 연소공기와 고르게 혼합된다. 이에 따라 노즐의 교체 없이도 가스와 오일 연료를 겸용으로 사용할 수 있는 장점이 있고, 또한 연료가 보다 완전하게 연소되어 녹스(NOx) 발생이 효과적으로 방지되며 연료를절약할 수 있는 작용효과가 있다.

Claims (4)

1. 오일과 가스 연료를 겸용으로 사용할 수 있는 강제 혼합식 버너에 있어서,

   상기 강제 혼합식 버너는,

   내부에 에어덕트(11)가 형성되어 연소공기를 화실로 안내하는 통 형상의 프레임판넬(10)과,

   상기 프레임판넬(10)의 에어덕트(11)내에 길이방향으로 수용 설치되며 하단에는 다수개의 분출홀(31)이 일정한 간격으로 천공된 원판상의 제1디퓨저(30)가 마련되어 연소가스를 공급하는 연소가스 공급관(20)과,

   상기 연소가스 공급관(20)의 내부에 일정한 간격을 유지하도록 내장 설치되며 하단은 상기 제1디퓨저(30)의 중앙부위를 관통하여 상기 프레임판넬(10) 내부와 연계된 연소오일 공급관(40)과,

   상기 연소오일 공급관(40)내에 배치되며 하단에는 스프레이 노즐(51)이 장착되어 연소오일을 분출하는 오일 분출관(50)과,

   상기 제1디퓨저(30)의 하부에 소정의 간격을 유지하도록 배치되며 상기 오일 분출관(50) 또는 상기 연소가스 공급관(20)을 통해 공급되는 연료가 분산되면서 연소공기와 혼합되도록 다수의 슬릿(61)이 방사상으로 마련된 제2디퓨저(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 강제 혼합식 버너.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 연소가스 공급관(20)의 하단부에는 연소가스를 반경방향으로 분출하도록 원주를 따라 다수개의 분출구(22)가 천공되어,

   상기 연소가스의 일부는 상기 분출구(22)들을 통해 반경방향으로 분출되며, 나머지 일부는 상기 제1디퓨저(30)의 분출홀(31)들을 통해 하측방향으로 분출되는 것을 특징으로 하는 강제 혼합식 버너.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제2디퓨저(60)는 연소공기와의 마찰저항을 최소화하기 위해 가장자리를 따라 하측으로 밴딩된 가이드부(62)가 형성되고 중앙부위에 소정의 직경을 갖는 관통구(64)가 천공된 금속 원판으로 이루어지며,

   상기 제2디퓨저(60)의 슬릿(61)들은 상기 관통구(64)를 중심으로 상기 제2디퓨저(60)의 일부를 방사상으로 랜스 가공하면서 이를 하측으로 밴딩한 랜스 가공부(63)에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 강제 혼합식 버너.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 제1디퓨저(30)와 제2디퓨저(60) 사이에는 파이프 형태의 스페이서(70)가 복수개 마련되며,

   상기 제2디퓨저(60)는 상기 스페이서(70)를 관통하여 제1디퓨저(30)에 결합되는 다수개의 볼트(80)를 통해 고정된 것을 특징으로 하는 강제 혼합식 버너.