KR20070105380A - 연소 방법 및 시스템 - Google Patents

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KR20070105380A
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타오팡 정
시아오유앙 지아
싱 리
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클린 컴버스천 테크놀러지스 엘엘씨
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Abstract

가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법은 저압 영역을 형성하기 위하여 버너에 에어/연료 스트림을 분사하는 단계와; 연소 챔버로부터의 고온의 연소 가스흐름을 버너의 저압 영역으로 지향시키는 단계와; 분사된 에어/연료 스트림을 가열하기 위해 고온의 연소 가스와 분사된 에어/연료 스트림을 혼합하고, 가열된 에어/연료 스트림을 버너로부터 연소 챔버로 분사하는 단계와; 연소 변수를 검출하는 단계와; 검출된 연소 변수에 기초하여, 원하는 NOx 감소 및 버너로부터 화염면까지의 원하는 거리중 적어도 하나를 달성하기 위해 연소를 제어하는 단계를 포함하며; 상기 에어/연료 스트림은 고온의 화염에서 급속히 액화되어 연소된다.
가루화, 편향기, 3가 에어, 버너, 센서, 제어기, 분리기

Description

연소 방법 및 시스템{COMBUSTION METHOD AND SYSTEM}
본 발명은 고형의 탄화수소 연료를 위한 연소 방법과, 연소 시스템에 관한 것이다.
석탄 등과 같은 고형의 화석연료는 특히 발전에 중요한 에너지원이다. 그러나, 석탄 연소로 인해 배출되는 오염물은 대기오염의 중요한 원인이 된다. 석탄 연소로 인한 오염물중에서, 질소 산화물(NOx)은 상당한 흥미를 유발시킨다.
연소중 발생된 두개의 주요한 NOx 소스로는 연료 NOx 및 열 NOx 가 있다. 연료 NOx 는 연소중 화학적으로 분류되는 질소(연료 질소)의 변환으로 인해 형성된 NOx 이다. 연료 질소(또는 char-N)는 여러개의 복잡한 연소 처리과정에서 배출된다. 연소의 주요한 초기 배출물은 HCN 또는 NH3 이다. HCN 은 NO 로 산화되거나 또는 N2 로 환원된다. 만일 가스가 옥시던트이거나 또는 연료가 묽다면, 연료 질소의 주요한 배출은 NO가 될 것이다. 만일 연료가 풍부할 경우라면, 석탄 차르(char) 표면상에서 CO 또는 C(차르)에 의해 N2 로 환원된다.
열 NOx 는 주변 질소의 고온산화로 인해 형성된 NOx 를 의미한다. 열 NOx 형성은 온도의 지수함수이며, 산소 농도의 제곱근 함수이다. 낮은 연소 온도 또는 낮은 산소 농도는 저-NOx 를 생성한다. 따라서, 열 NOx 의 생성은 반응온도 또는 산소 농도를 제어하므로써 제어될 수 있다. 그러나, 낮은 연소 온도 또는 낮은 산소 농도는 석탄의 불충분한 연소, 즉 느린 연소율을 유발시킨다. 연소율이 느려지면 석탄이 불충분하게 연소되고 석탄 연소가 길어지게 된다.
NOx 배출을 감소시키기 위하여 다양한 기법이 개발되었다. 이러한 기법들은 연소 온도를 감소시키거나 산소 농도를 조작하는 것이다. 첫번째 방법은 "희석에 기초한 연소 제어기법"으로 불리워지며, 두번째 방법은 "화학량론에 기초한 연소 제어기법"으로 불리워진다. 희석에 기초한 연소 제어기법은 화염 정점 온도를 감소시키기 위하여 물 또는 연도 가스 등과 같은 불활성 가스를 도입하는 것이다. 화학량론에 기초한 연소 제어기법은 화염 영역에서 산소 농도를 낮추는 단계와, 압력 감소를 발생시키며 NOx 를 감소시키는 단계를 포함한다. 이러한 실시예는 예를 들어 과연소 에어 및 작동정지된 버너 등과 같이, 저-NOx 형태의 버너 및 OS 연소 이다. 이러한 기법은 에어풍부 영역에 이어지는 연료풍부 영역(부분 연소영역)을 생성하여 연소 처리과정을 완성하기 위하여, 에어 및/또는 연료를 제공하므로써 NOx 발생을 제어한다. 이러한 저-NOx 버너는 NOx 배출을 백만 BTU당 0.65 내지 0.25로 감소시킬 수 있다. 또 다른 형태의 NOx 제어기법은 가스 재연소 이다. 재연소 기법은 NOx 배출을 백만 BTU당 0.45 내지 0.18로 낮출 수 있다.
그러나, 이러한 NOx 감소기법은 적절하지 않다. 예를 들어 이러한 기법들은 미국 청정공기 협약에 따른 배출 요구사항(백만 BTU당 0.15)에 부응할 수 없다. 또한 거의 대부분의 모든 저-NOx 연소기법에서는 연소시간이 상당히 증가해야만 한 다. 그 결과, 경제적으로 허용가능한 수준에서 석탄 연소가 완료되도록, 보일러 크기는 긴 연소 시간을 수용하도록 증가되어야만 한다. 따라서, 거의 모든 NOx 제어기법은 충분한 자본 투자를 필요로 하며, 작동 비용이 높아지게 된다.
최근의 연구에 따르면 고온의 가스로 석탄을 공급하면 비산회(飛散灰)에서의 비연소 탄소와 NOx 배출을 상당히 감소시킬 수 있다는 것을 나타내고 있다. 고온 가스에서의 연소 처리과정에 있어서, 연료 질소는 급속히 휘발되지 않으며, 연료풍부 영역에서 액화 및 연소중 질소로 환원된다.
본 발명은 종래기술과 연관된 여러가지 문제점에 대한 본 발명자의 인식에 기초한다. 이러한 문제점중 하나는 NOx 를 감소시키기 위한 종래기법이 충실한 원리에 기초하고 있음에도 불구하고, 이러한 기법에 기초한 장치는 최적의 NOx 감소를 달성할 수 없다는 점이다. 그 이유는 이러한 장치들은 최적의 NOx 감소를 위한 변화하는 작동조건에 적응하기 위하여 작동변수들을 조정할 수 없거나 또는 신속히 조정할 수 없기 때문이다. 예를 들어, 석탄의 품질이나 형태가 변할 때 또는 부하가 변화될 때, 종래기술의 장치는 이러한 변화를 인식하지 못하거나 또는 신속히 인식할 수 없으며 또한 이러한 변화에 적응하기 위하여 작동 변수를 조정할 수 없다. 그 결과, 사용되는 석탄에 대해 최적의 NOx 감소를 달성할 수 없다. 이와 동시에, 비산회(飛散灰)에서의 비연소 탄소가 증가하게 된다.
종래기술에 관한 또 다른 문제점은 석탄에 고온 가스를 공급하여 높은 연소 온도를 생성하게 되는 단계를 포함하는 기법인 경우, 변화하는 작동상태에 적응하기 위해 작동변수의 조정에 대한 불능은 버너의 벽 및/또는 연소 챔버의 벽에 너무 가까워지는 화염면으로 나타난다. 그 결과, 버너의 벽 및/또는 연소 챔버의 벽에 슬래깅(slagging)이 발생하게 된다. 예를 들어, 본 발명자의 실험에서는 작동 변수가 무연탄(7.36%의 휘발성을 갖는)으로 설정되었지만, 역청탄(17.22%의 휘발성을 갖는)이 사용되는 경우에는 과열로 인해 버너의 벽에 슬래깅이 발생되어 연소 시스템의 정지를 유발시킬 수 있다.
본 발명은 저-NOx 배출과 저-비연소 탄소와, 화석연료의 그 어떠한 형태에 대한 자동 적응성과, 슬래깅의 감소중 하나이상의 장점을 갖는 연소 방법에 관한 것이다. 이러한 연소 방법은 저압 영역을 형성하기 위하여 버너에 에어/연료 스트림을 분사하는 단계와; 연소 챔버로부터의 고온의 연소 가스흐름을 버너의 저압 영역으로 지향시키는 단계와; 분사된 에어/연료 스트림을 가열하기 위해 고온의 연소 가스와 분사된 에어/연료 스트림을 혼합하고, 가열된 에어/연료 스트림을 버너로부터 연소 챔버로 분사하는 단계와; 연소 변수를 검출하는 단계와; 검출된 연소 변수에 기초하여, 원하는 NOx 감소 및 버너로부터 화염면까지의 원하는 거리중 적어도 하나를 달성하기 위해 연소를 제어하는 단계를 포함하며; 상기 에어/연료 스트림은 고온의 화염에서 급속히 액화되어 연소되는 것을 특징으로 한다. 양호한 실시예에서, 연소는 허용불가능한 슬래깅없이 NOx 감소를 최대화하도록 제어된다. 상기 "허용불가능한 슬래깅"을 구성하는 것은 일반적인 의미로는 결정될 수 없으며, 주어진 연소 시스템을 위한 설계 요구사항으로부터 경우에 따라 결정되어야만 한다. 이러한 결정은 본 기술분야의 숙련자에 의해 이루어질 수 있다.
본 발명은 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 시스템에 관한 것이다. 연소 시스템은 에어/연료 스트림을 수용하도록 설계된 버너와; 버너에 고온의 연소 가스흐름을 전송하여 에어/연료 스트림을 가열하고 또한 연소를 위하여 버너로부터 가열된 에어/연료 스트림을 수용하도록, 상기 버너에 연결된 연소 챔버와; 연소 변수를 검출하는 센서와; 검출된 연소 변수에 기초하여, 원하는 NOx 감소 및 버너로부터 화염면까지의 원하는 거리중 적어도 하나를 달성하기 위해 연소를 제어하는 제어기를 포함한다. 양호한 실시예에 있어서, 연소는 허용불가능한 슬래깅없이 NOx 감소를 최대화하도록 제어된다.
양호한 실시예에 따르면, 버너에 있어서 분사된 에어/연료 스트림의 속도는 10 내지 60 m/sec, 양호하기로는 15 내지 50m/sec 이다. 이러한 속도는 공급 파이프를 차단하지 않고 에어/연료 스트림을 공급하도록 또한 연소 챔버에서의 압력 보다 낮은 압력을 버너에 도입하도록 설계될 수 있다. 버너 입구에서 분사 단면적은 버너 단면적의 일부, 양호하기로는 20% 내지 60% 이다. 두개의 단면적의 원하는 비율은 설정된 양의 고온 연소가스가 연소 챔버로부터 버너내로 역류될 수 있게 한다.
또 다른 양호한 실시예에서, 에어/연료 스트림은 농축된 에어/연료 스트림, 즉 연료에 대한 에어 비율이 낮은 에어/연료 스트림이다. 농축된 스트림에서 연료 고형물에 대한 에어의 비율은 0.4 내지 2.2 kg 에어/1kg연료, 양호하기로는 0.7 내지 1.8 kg 에어/1kg연료이다. 이것은 무연탄 및 역청탄 등과 같은 연료에 대한 화학양론적 비율의 단지 8% 내지 25%에 지나지 않는다.
농축된 에어/연료 스트림의 사용에는 여러가지 이유가 있다. 첫째로, 농축된 스트림은 버너 및 연소 챔버의 내부에 상당한 연료풍부 화염의 유지보수를 허용하며, 이것은 NOx 를 상당히 감소시킬 수 있다. 둘째로, 농축된 스트림은 매우 소량의 열을 사용하여 가열될 수 있다. 따라서, 농축된 스트림은 짧은 거리에서 신속히 가열될 수 있다. 셋째로, 가열된 농축 스트림은 급속 가열시 다량의 휘발물을 배출한다(농축된 스트림의 가열중에는 부분 연소가 발생된다). 배출된 휘발물은 석탄 입자의 점화 및 연소를 강화시켜, 비산회에서의 비연소 탄소를 감소시킨다. 또한, 연료풍부 기압에서 연료경계(fuel-bound) 질소를 포함하는 휘발물의 급속 배출은 NOx가 아니라 N2 에 연료경계 질소의 변형을 허용한다. 농축된 에어/연료 스트림 및 설계된 버너의 전체적인 효과에 의해, 연소는 감소된 가스의 기압에서 고온으로 실행되고 유지되며, 이것은 매우 낮은 NOx 배출 및 비산회에서 연소되지 않은 낮은 탄소에 기여하게 된다.
버너에서 에어/연료 스트림은 선회형 또는 직선형 흐름일 수 있다. 일부 전형적인 버너의 셋업은 벽점화형, 대향 점화형, 경사점화형, 및 하향 점화형이다. 버너는 연소 챔버와 동일한 수직 높이로 정렬된다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 연소 시스템은 가루화 시스템으로부터 농축된 에어/연료 스트림 및 희석된 에어/연료 스트림으로 에어/연료 스트림을 분리하도록 설계된 분리장치를 포함한다. 상기 분리장치는 농축된 에어/연료 스트림을 버너에 공급하기 위해, 버너에 연결된다. 농축된 스트림을 위한 연료 고형물에 대한 에어 비율은 가루화 시스템으로부터의 에어/연료 스트림의 비율 보다 낮다. 전형적으로, 가루화 시스템으로부터의 에어/연료 스트림에서 연료 고형물에 대한 에어의 비율은 1.25 내지 4.0 kg 에어/1kg연료 이다. 농축된 에어/연료 스트림에서 연료 고형물에 대한 에어의 비율은 0.4 내지 2.2 kg 에어/1kg연료, 양호하기로는 0.7 내지 1.8 kg 에어/1kg연료 이다.
일반적으로, 본 발명의 실시예는 연소 챔버내로 분사되는 두개 이상의 에어/연료 스트림을 포함한다. 이러한 각각의 에어/연료 스트림은 농축된 에어/연료 스트림으로서, 0.4 내지 2.2 kg 에어/1kg연료, 양호하기로는 0.7 내지 1.8 kg 에어/1kg연료 사이의 연료 고형물에 대한 에어 비율을 갖는다. 선택적으로, 이러한 각각의 에어/연료 스트림은 희석된 에어/연료 스트림으로서, 농축된 에어/연료 스트림 보다 큰 에어-연료 비율을 가질 수도 있다. 각각의 에어/연료 스트림은 연소 챔버내로 분사되기 전에, 상술한 바와 같이 가열될 수도 있고 또는 가열되지 않을 수도 있다.
예를 들어, 본 발명의 양호한 실시예는 농축되어 가열되는 주-에어/연료 스트림과, 희석된 후 가열되거나 가열되지 않는 부-에어/연료 스트림을 포함한다. 먼저 주-에어/연료 스트림이 연소 챔버내로 분사된 후, 부-에어/연료 스트림이 연소 챔버내로 분사되어, 연소를 완성하게 된다. 상기 부-에어/연료 스트림은 연소 챔버내로 공급된 전체 산소량이 적어도 완성된 연료 연소에 필요한 화학량론적 양을 형성하기에 충분한 산소를 함유하고 있다. 부-에어/연료 스트림은 주-스트림을 위하여 버너의 출구에 인접한 연소 챔버내로 공급된다. 전형적인 부-에어 및 연료 스트림은 1kg의 연료에 대해 3.5 내지 8.0 kg의 에어를 함유하고 있으며, 이것은 무연탄과 역청탄 및 오일 코크스의 완성된 연소에 필요한 화학양론적 연소 에어의 약 65 내지 90%를 나타낸다.
이러한 실시예에서, 이른바 과연소 에어 등과 같은 부가의 희석된 에어/연료 스트림이 연소 챔버내로 분사된다. 이러한 부가의 희석된 에어/연료 스트림은 가열될 수도 있고 또는 가열되지 않을 수도 있다. 일부 실시예에서, 부가의 희석된 에어/연료 스트림은 연소 챔버내로 공급된 전체 산소량이 적어도 완성된 연료 연소를 위한 화학양론적 양이 되기에 충분한 산소를 함유하고 있다.
또 다른 실시예에서, 본 발명의 양호한 실시예는 가열되거나 또는 가열되지 않는 두개 이상의 농축된 에어/연료 스트림을 포함하며, 가열되거나 또는 가열되지 않는 하나이상의 희석된 에어/연료 스트림이 각각의 농축되는 에어/연료 스트림을 뒤따른다.
버너로부터 화염면까지의 거리 및 NOx 감소중 적어도 하나를 최적화하기 위한 연소의 제어는 여러가지 방식으로 실행된다. 예를 들어, 이러한 제어는 다음과 같은 제어 변수중 적어도 하나이상, 즉 저압 영역에서의 압력과, 농축된 에어/연료 스트림의 흐름율 및 에어/연료 비율중 적어도 하나와, 희석된 에어/연료 스트림의 흐름율 및 에어/연료 비율중 적어도 하나를 제어하는 단계를 포함한다.
저압 영역에서의 압력을 제어하므로써 연소 제어가 달성될 수 있는데, 그 이유는 저압 영역에서의 압력이 연소 챔버로부터 버너의 저압 영역내로의 고온 연소 가스의 흐름율 및 에어/연료 스트림의 가열에 영향을 미치기 때문이다. 저압 영역에서의 압력은 가스를 저압 재흐름 영역에 도입하므로써 제어될 수 있다. 가스는 에어(3가 에어)인 것이 바람직하다. 3가 에어의 양이 증가될 때, 저압 영역에서의 압력도 증가되어, 연소 챔버로부터 저압 영역으로의 고온 연소 가스의 흐름 감소로 나타난다. 그 결과, 에어/연료 스트림의 가열이 감소되고, 연소 온도가 감소된다. 3가 에어의 양은 에어/연료 스트림의 에어/연료 중량비에 영향을 끼쳐서, 연소 제어를 위해 사용될 수도 있다.
연소 제어는 버너로 분사된 에어/연료 스트림의 흐름율 및 에어/연료 비율을 제어하므로써 달성될 수 있는데, 그 이유는 에어/연료 스트림의 흐름율 및/또는 농도가 저압 영역에서의 압력과 에어/연료 스트림의 액화 및 연소에 영향을 끼치기 때문이다.
본 발명의 연소 제어는 하나이상의 연소 변수에 기초한다. 대표적인 변수는 연소 온도; 압력; 이산화탄소, 일산화탄소, 산소 및 질소 등과 같은 하나이상의 선택된 가스의 농도 이다. 온도는 연소 변수로서 사용되는 것이 바람직하다. 제어는 버너 및/또는 연소 챔버내에서 연소 변수의 값을 검출한 후 이렇게 검출된 값을 설정값과 비교하므로써 실현된다. 검출값과 설정값 사이의 편차에 기초하여, 폐쇄루프 제어기 등과 같은 제어기 또는 분배된 제어 시스템은 상기 편차를 감소시키기 위하여 상술한 제어 변수중 하나이상을 조정한다. 편차가 감소되었을 때, NOx 배출이 감소되며, 및/또는 버너로부터 화염면까지의 거리는 슬래깅을 감소시키도록 유지된다. 이러한 자동 제어에 의해, 버너는 연소 시스템의 구조를 변경하지 않고서도 거의 모든 종류의 연료를 사용할 수 있다.
상기 "재흐름" 이라는 용어는 연소 챔버로부터 다시 버너까지 고온 연소 가스의 흐름을 의미한다. 연소 가스의 흐름은 연료 스트림의 대향 방향이다. 이러한 형태의 흐름을 위한 기타 다른 용어는 "역류(reflux)" 및 "재순환" 이다. 재흐름은 버너로의 에어/연료 스트림의 분사에 의한 압력감소에 의해 유발된다.
"가열"이라는 용어는 버너에서의 에어/연료 스트림의 가열을 의미한다. 가열원은 고온 연소 가스의 재흐름으로부터 제공된다. 가열은 혼합 및 열방사에 의해 실행된다. 농축된 에어/연료 스트림의 경우에 있어서, 에어/연료 스트림의 온도는 농축된 연료 스트림용 공급파이프의 출구로부터 버너까지 측정된 250mm 내지 1950mm 범위의 거리에서 700℃ 내지 1200℃에 도달한다.
"NOx" 라는 용어는 NO, NO2, NO3, N2O, N2O3, N2O4, N3O4, 및 이들의 혼합물을 포함하여, 질소 산화물을 의미한다.
"경계 질소(bound nitrogen)"라는 용어는 탄소와 수소 및 가능하다면 산소로 구성된 분자의 조성물인 질소를 의미한다.
도1은 농축된 연료 스트림을 생성하고 버너에서의 가열과 연소 챔버에서의 연소를 실행하기 위한, 본 발명의 양호한 실시예의 단면도.
도2는 에어/연료 스트림의 재흐름 및 가열을 위한 흐름 패턴을 도시한 도면.
도3 및 도4는 도1에 도시된 실시예의 버너의 단면도.
도5는 연소 챔버에 농축된 연료 스트림을 공급하고, 버너에 고온의 연소 가 스의 재흐름을 생성하고, 또한 버너로의 고온 연소가스의 재흐름을 제어하기 위한, 본 발명에 사용된 장치의 단면도.
하기에 설명되는 본 발명의 양호한 실시예는 석탄 연소에 관해, 또한 기체형 캐리어 및 옥시던트인 에어에 관해 서술되었다. 서술된 기법은 기타 다른 가루화된 고형 연료 및 기타 다른 기체형 캐리어에도 적용할 수 있다. 본 발명의 기타 다른 목적과 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조한 하기의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
도1 내지 도4는 본 발명에 따른 선회 버너의 양호한 실시예를 도시하고 있다. 버너의 일부 실시예는 도4 및 도5에 보다 상세히 서술되어 있다. 본 발명은 직선흐름형 버너를 포함하며, 이러한 버너에서 부-스트림 및/또는 기타 다른 스트림(stream)은 직선흐름 형태로 연소 챔버에 공급된다.
도1은 연소 시스템을 도시하고 있으며; 이러한 연소 시스템은 버너(3)와, 챔버(2)가 구비된 연소 장치(1)를 포함한다. 본 발명의 연소 장치는 그 내부에서 연소가 발생되는 어떠한 장치라도 무방하다. 전형적인 연소 장치는 로 및 보일러를 포함한다. 버너(3)는 연소 장치(1)의 측벽이나 벽 모서리에 장착되어, 연료 고형물 및 에어를 연소 장치(1) 외부의 소스로부터 연소 장치(1)의 연소 챔버(2)내로 공급한다. 전형적인 연료는 가루화된 탄화수소 고형물을 포함하며, 그 예로는 가루화된 석탄 또는 석유 코크스이다.
도시된 실시예에서, 연료 및 에어는 주-에어/연료 스트림과, 연료와 에어 사 이에서 혼합물의 공기역학적 제어를 위한 희석된 부-에어/연료 스트림으로서 연소 시스템에 공급된다. 주-에어/연료 스트림에 있어서, 에어는 1 이하의 화학양론적 비율로 공급된다. 연료의 연소를 완성하기 위해 사용된 에어는 도1 내지 도4에 도시된 바와 같이 부-스트림(B)(= B1 + B2) 및/또는 과연소 에어로서 연소 장치(1)에 공급된다.
도1과 도3 내지 도6에 도시된 바와 같이, 버너(3)는 농축된 주-에어/연료 스트림(a1)을 위한 분사기(8, 16)와, 부-에어/연료 스트림 분사기(13, 19)와, 자동제어 유니트(30)로 구성되어 있다. 고형가스 분리기(4)는 주-에어/연료 스트림(A)을 농축된 스트림(a1) 및 희석된 연료 스트림(a2)으로 분리하기 위해, 농축된 주-에어/연료 스트림을 위한 분사기(8)의 전방에 배치된다. 분리기(4)는 굴곡된 3방 분리기인 것이 바람직하며, 굴곡된 분리기에 한정되지 않는다. 굴곡된 3방 분리기(4)는 주-스트림 입구 파이프(5), 굴곡 파이프(6), 희석된 스트림(a2)을 위한 공급 파이프(7), 농축된 주-연료 스트림(a1)을 위한 공급 파이프(8)를 포함한다. 상기 굴곡 파이프(6)의 권취각(winding angle)은 60°내지 120°이다. 희석된 연료 스트림을 위한 파이프(7)의 내측 반경에 대한, 농축된 에어/연료 스트림을 위한 파이프(8)의 내측 반경은 0.5 내지 2.0 이다.
가루화 시스템(도시않음)으로부터의 주-에어/연료 스트림(A)은 입구 파이프(5)로부터 굴곡된 3방 분리기(4)를 통해 설정의 속도로 공급된다. 연료 분말은 흐름 속도에 부응하는 특정의 반경 및 권취각을 갖는 분리기(4)의 디자인에 의해, 분리기(4)의 외측 굴곡부에 농축될 수 있다. 이것은 주-스트림(A)을, 굴곡부 외측 영역에서의 농축된 주-스트림(a1)과 굴곡부 내측 영역에서의 희석된 스트림(a2)으로 분리한다. 농축된 스트림(a1)은 공급 파이프(8)를 통해 버너(3)로 공급된다. 공급 파이프(7)를 통해, 희석된 스트림(a2)은 버너(3)에 인접한 위치에서 포트(20)를 통해 연소 장치(1)로 공급된다. 분리기(4)의 배출 방향에서의 각도는 조정될 수 있다. 전형적인 주-스트림(A)은 연료 고형물 1kg에 대해 1.25 내지 4.0 kg의 에어를 함유하며, 이것은 연료의 연소를 완성하는데 필요한 화학양론적 연소 에어의 약 10 내지 35%를 나타낸다.
농축된 스트림(a1) 또는 희석된 스트림(a2)의 흐름율 및 농도는 플랩 밸브(27)를 조정하므로써 제어될 수 있으며, 이러한 플랩 밸브는 농축된 스트림(a1)을 위한 공급 파이프(8)와 희석된 스트림(a2)을 위한 공급 파이프(7) 사이에 배치된다. 선택적으로, 농축된 스트림(a1) 또는 희석된 스트림(a2)의 흐름율 및 농도를 제어하기 위해, 기타 다른 배치가 이루어질 수도 있다.
부-스트림은 부-스트림 바람주머니(11)로부터 제공된다. 부-스트림은 두개의 통로를 사용하여, 즉 내측의 부-스트림 통로(B1)와 외측의 부-스트림 통로(B2)에 의해 공급된다. 내측의 부-스트림 통로(B1)는 직선흐름형 부-스트림을 위한 트로 틀(9)과, 선회흐름형 부-스트림을 위한 트로틀(10)과, 에어 편향기(air deflector,12)와, 부-스트림 분출 파이프(13)를 포함한다. 외측의 부-스트림 통로(B2)는 직선흐름형 부-스트림을 위한 트로틀(14)과, 선회흐름형 부-스트림을 위한 트로틀(15)과, 에어 편향기(18)와, 부-스트림 분출 파이프(19)를 포함한다. 이러한 부품들은 원형이거나 원통형일 경우, 농축된 스트림(a1)의 공급 라인(16)의 축선을 따라 동심으로 배치된다.
바람주머니(11)로부터 공급된 내측의 부-스트림(B1)은 트로틀(9, 10)을 조정하므로써 두개의 스트림으로 분리된다. 이들중 제1스트림(b11)은 직선흐름형 에어이고, 제2스트림(b12)은 축방향 에어 편향기(12)에 의해 생성된 선회흐름형 에어 이다. 트로틀(9, 10)의 조정은 바람직한 선회 강도를 허용한다. 바람주머니(11)로부터 공급된 외측의 부-스트림(B2)은 트로틀(14, 15)을 조정하므로써 두개의 스트림으로 분리된다. 이들중 제1스트림(b21)은 직선흐름형 에어이고, 제2스트림(b22)은 축방향 에어 편향기(18)에 의해 생성된 선회흐름형 에어 이다. 트로틀(14, 15)의 조정은 바람직한 선회 강도를 허용한다. 전형적인 부-스트림(B)은 1kg의 연료에 대해 약 3.5 내지 8.0kg의 에어를 함유하며, 이것은 무연탄과 역청탄 및 오일 코크스의 완성된 연소에 필요한 화학양론적 연소 에어의 약 65 내지 90%를 나타낸다. 상기 선회 강도는 트로틀(9, 10, 14, 15)을 조정하므로써 제어된다. 선회수는 1983년, J.M. and N.A. Chigier, Robert E. Krieger Publishing Company, Inc 의 " 연소 공기역학"에 개시된 바와 같이 0.1 내지 2.0 이다.
과연소 에어는 과연소 에어 포트(21)를 통해 연소 장치(1)로 공급되어 연소 장치(1) 내부의 전체 연소 영역을 연료풍부한 상태로 형성하며, 더 많은 산소를 공급하여, 연료의 완전 연소를 도와준다. 과연소 에어의 체적비는 연료의 완전 연소에 필요한, 연소 장치(1)로 전송된 전체 에어의 0 내지 30% 이다.
양호한 실시예에서, 농축된 스트림은 버너 챔버(40)로 유입되고, 화학양론적 범위가 0.08 내지 0.25인 연료풍부 영역(C1)을 형성한다. 고온 가스의 재흐름은 농축된 스트림을 급속히 가열하여 휘발물 및 경계 질소를 액화하기 위하여, 연소 챔버(2)로부터 버너(3)에 유도된다. 연소는 연료 고형물과 연소 에어 사이에서 연속적으로 발생되어, 화염(C2)을 생성한다. 부-스트림과 간혹 과연소 에어가 연소 챔버(2)에 분사되어, 연소를 완성한다. 재흐름은 매우 낮은 압력에 의해 유발되는데, 이러한 매우 낮은 압력은 연소 장치(1)의 내부에 있는 가스 속도에 비해 매우 높은 속도로 농축된 스트림(a1)의 분사에 의해 유발된다.
연료풍부 영역(C1)에서의 농축된 연료 스트림의 급속 가열은 휘발성 연료풍부 영역을 발생시킨다. 이것은 연료 스트림의 연소성을 상당히 증가시킨다. 따라서, 점화는 매우 짧은 시간 및 범위로 유지되어 완성된다. 또한, 연료 연소는 고온으로 유지될 수 있다. 환원 가스의 기압하에서 고온 연소와 조합된 급속 가열 및 액화는 질소를 발생시킨다. 이와 매우 동일한 연소 상태는 연료 입자에 연소에 도움을 주어, 비산회에서의 비연소 탄소를 감소시킨다.
연료 농도가 높거가 또는 에어/연료의 비율이 낮을 때, 점화 시간은 짧아질 것이며, 연소 온도는 높아지고, 화염면은 버너에 더 가까워진다. 화염면이 버너의 입구에 너무 가까워졌을 때, 예를 들어 슬래깅이 발생된다. 이것은 연료 형태가 무연탄 등과 같이 휘발물의 농도가 낮은 저급 연료에서 역청탄 등과 같이 휘발물의 농도가 높은 연료로 변화될 때, 특히 중요하다. 이 경우, 에어/연료의 비율은 슬래깅을 방지하기 위해 증가되어야 한다.
본 발명은 버너(3)에서 또는 연소 챔버(2)에서 적어도 하나의 변수의 변화를 관찰하기 위해 센서(22)를 사용한다. 대표적인 변수로는 온도, 압력, 선택된 가스의 농도를 포함한다. 선택된 가스는 O2, CO, CO2, NOx, N2 , 및 HC중 하나이상 이다. 상기 센서는 버너(3)에, 또는 연소 챔버(2)에, 또는 버너(3) 및 연소 장치(1)가 교차되는 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 슬래깅이 발생할 염려가 있는 위치나 이러한 위치 근처에는 온도 센서가 배치된다. 온도 신호는 폐쇄루프 제어기(23)에 전송된다.
전형적인 제어기는 PID(비례-적분-미분) 제어기 또는 DCS(분배형 제어 시스템) 제어기이다. 신호는 설정값과 비교된다. 만일 검출된 온도 신호가 설정값 보다 커서, 연소 온도가 너무 높다거나 또는 화염면이 버너로부터의 원하는 거리 보다 가깝다는 것을 의미하면, 상기 제어기는 서보모터(24)에 명령을 전송하여, 밸브(25)의 개방을 변화시켜 연소 온도를 낮춘다. 특히, 제어기는 더 많은 3가 에 어(T)(대기압으로부터 또는 공급원으로부터 직접)를 버너(3)에 허용한다. 부가의 3가 에어는 연료 스트림을 희석시키고, 연소 가스 재흐름을 감소시켜, 버너(3)와 화염면 사이의 거리를 증가시킨다. 제어 과정은 검출된 온도가 원하는 값과 동일하거나 충분히 근접할 때까지 자동으로 지속된다. 이러한 자동 제어에 의해, 연소 시스템은 상이한 형태의 연료에 적응할 수 있으며 NOx 배출을 감소시킬 수 있다.
연소 장치(1)에 공급된 전체 에어량, 즉 주-에어(A)(=a1 + a2)에 있는 에어의 총합, 부-스트림(B)(=B1 + B2), 3가 에어(T)는 연소를 완성하는데 필요한 화학양론적 에어의 90 내지 125% 사이에 속한다. 과연소 에어 포트(21)를 통과하는 에어는 연소 장치(1)에 전송된 전체 에어의 약 0 내지 30% 이다. 과연소 에어의 양은 과연소 에어 밸브(26)의 개방을 조정하면 제어될 수 있다.
3가 에어(T)는 화염면이 버너로부터 100mm 내지 1400mm 사이에 위치되도록 제어된다. 일부 경우에 있어서, 화염면이 이러한 양호한 범위보다 버너에 가까웠을 때 슬래깅이 발생되기 쉽다.
버너(3)에 공급된 에어의 양과 에어의 공기역학적 배치는 0.75 이하의 화염(C2)의 연료풍부 영역에서 화학양론적 비율을 설정하는데 사용된다. 농축된 스트림(a1)에서 에어의 양은 고형 연료의 연소를 완성하는데 필요한 화학양론적 양의 30% 이하가 바람직하다. 이러한 양은 화학양론적 양의 20% 이하가 더욱 바람직하다.
비산회에서의 비연소 탄소와 NOx 배출은 연료풍부 영역(C1) 및 연료풍부 화 염 영역(C2)에서의 화학양론적 비율에 의존하며, 연료풍부 영역(C1)의 온도 상승률 또는 가열율에 의존한다. 예를 들어 만일 주-스트림(A)이 버너(3)에 직접 전송된다면, 스트림을 점화 온도까지 가열하는데 필요한 열은 농축된 스트림(a1)을 가열하는데 필요한 열의 두배 이상이 된다. 그 결과, 연료 스트림의 점화가 지연될 것이며, 연소 시스템에서는 연소가 완성되지 못한다. 이와 동시에, 화학양론적 비율이 1.0 보다 클 때, NOx 배출이 상당히 증가된다.
양호한 실시예에서, 본 발명은 다음과 같은 동작, 즉 종래의 주-스트림을 농축시키고, 그후 버너(3)의 내부에 있는 재흐름된 연소 가스를 사용하여 상기 농축된 스트림을 가열하고(상기 재흐름은 상당히 고속인 농축된 연료 스트림 그 자체에 의해 유도된 부압에 의해 유발된다), 제어 시스템을 사용하여 상기 재흐름을 제어하므로써, 제어된 연료풍부 화염을 생성 및 유지시킨다. 상당히 농축된 연료 스트림의 화염은 제어된 재흐름에 의해 양호하게 유지되므로써, 화학양론적 비율을 본래의 주-에어 값 이하가 되게 한다.
버너에서의 연료 분사기는 일반적으로 원형의 단면이나 환형의 단면(두개의 동심 파이에 의해 형성된) 또는 정방형이나 장방형 단면(예를 들어, 경사점화형 보일러)을 갖는다. 이러한 디자인이나 형태는 본 발명에 따른 두가지 기능, 즉 연료 스트림을 연소 장치에 공급하는 기능과, 농축된 스트림을 가열하는데 사용되는 버너에 고온의 가스 재흐름을 발생시키는 기능을 만족시킨다. 도5 및 도6은 이러한 기능을 실행하는 예시적인 디자인을 도시하고 있다. 그럼에도 불구하고, 본 발명 은 연료를 공급하고, 연소 장치(1)로부터 고온의 가스 재흐름을 발생시키는 모든 디자인 또는 형태를 포함한다. 이러한 디자인은 벽점화형 보일러, 경사점화형 보일러, 및 하향점화형 보일러에 사용될 수 있다.
도5는 3가 에어의 입구가 없는 연료 분사기를 도시하고 있다. 본 발명의 일부 실시예는 저압 재흐름 영역에서 압력을 제어하기 위해 3가 에어를 사용하였지만, 본 발명의 다른 실시예에서는 3가 에어를 사용하지 않는 버너를 포함할 수도 있음을 인식해야 한다. 도5a에서, 농축된 연료 스트림을 위한 공급 파이프(8)는 버너 파이프(16)의 중앙선에 위치된다. 도5b에서, 공급 파이프(8)는 버너 파이프(16)의 중앙선으로부터 벗어나 있다. 도5c에서, 공급 파이프(8)는 버너 파이프(16)의 주위에 배치된다. 도5d 내지 도5g에서, 공급 파이프(8)는 두개의 부분, 즉 직선형 부분과 동심 부분으로 구성되어 있으며; 버너 파이프(16)의 내부에는 고형물이 포함된다. 버너(3)에서 저압 영역의 압력을 제어하는데 3가 에어가 사용되지 않을 때, 버너의 내부로 흐르는 농축된 연료 스트림의 양 및/또는 함유량은 버너 내부의 압력을 조정하거나 및/또는 버너(3)에서 연료/에어의 중량비 및 가열을 조정하기 위해 제어된다.
도6은 3가 에어 입구를 갖는 연료 분사기를 도시하고 있다. 도6a에서, 3가 에어 입구는 버너 파이프(16)의 측벽에 배치된다. 3가 에어 파이프(17)는 버너 파이프(16)의 첫번째 2/3되는 지역에 배치된다(연료-스트림 입구로부터). 도6b에서, 3가 에어 입구(17)는 버너 파이프(16)의 전방면(여기에서, 전방은 연료 스트림의 입구이다)에 배치된다.
버너 파이프(16) 및 3가 에어 파이프(17)는 그 어떠한 형태라도 취할 수 있다. 대표적인 형태로는 원통형, 입방형, 프리즘형, 원뿔형, 타원형, 피라밋의 절두형 등이 포함된다. 또한, 도5에 도시된 모든 공급 파이프(8) 및 버너 파이프(16)는 3가 에어를 갖는 연료 분사기로서 사용될 수 있다. 양호한 형태로는 원통형, 직육면체, 프리즘형 등이 포함된다. 농축된 연료 스트림 및 3가 에어 파이프를 위한 공급 파이프의 갯수는 그 어떠한 갯수라도 무방하다. 3가 파이프(17)는 버너 중앙선에 대해 그 어떠한 각도라도 취할 수 있다.

Claims (48)

  1. 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법에 있어서,
    저압 영역을 형성하기 위하여 버너에 에어/연료 스트림을 분사하는 단계와,
    연소 챔버로부터의 고온의 연소 가스흐름을 버너의 저압 영역으로 지향시키는 단계와,
    분사된 에어/연료 스트림을 가열하기 위해 고온의 연소 가스와 분사된 에어/연료 스트림을 혼합하고, 가열된 에어/연료 스트림을 버너로부터 연소 챔버로 분사하는 단계와,
    연소 변수를 검출하는 단계와,
    검출된 연소 변수에 기초하여, 원하는 NOx 감소 및 버너로부터 화염면까지의 원하는 거리중 적어도 하나를 달성하기 위해 연소를 제어하는 단계를 포함하며,
    상기 에어/연료 스트림은 고온의 화염에서 급속히 액화되어 연소되는 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    연소를 제어하는 단계는 저압 영역의 압력을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    저압 영역의 압력을 제어하는 단계는 저압 영역의 압력을 제어하기 위해, 저압 영역에 공급된 3가 에어를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    3가 에어를 공급하는 공급 파이프는 에어/연료 스트림을 위한 입구로부터 측정된, 버너의 첫번째 2/3되는 지역에 배치되는 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    연소를 제어하는 단계는 버너에서 연소 챔버로부터 저압 영역까지 고온 연소 가스의 흐름율을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    연소를 제어하는 단계는 분사된 에어/연료 스트림의 흐름율 및 에어/연료 비율중 적어도 하나를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    에어/연료 스트림은 농축된 에어/연료 스트림인 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    농축된 스트림은 연료에 대한 에어의 중량비가 0.4 내지 2.2 범위에 속하는 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    농축된 스트림은 고온 가스를 위한 버너 입구로부터 측정되었을 때 250mm 내지 1950mm 사이의 거리에서 700℃ 내지 1200℃로 가열되는 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    농축된 스트림은 연료에 대한 에어의 중량비가 0.7 내지 1.8 범위에 속하는 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    농축된 스트림은 10 내지 60 m/s의 속도로 버너로 분사되는 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    농축된 스트림은 15 내지 50 m/s의 속도로 버너로 분사되는 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    버너로의 입구에서 분사된 에어/연료 스트림의 단면적은 버너의 단면적의 일부인 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    버너로의 입구에서 분사된 에어/연료 스트림의 단면적은 버너 단면적의 50% 이하인 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    연료는 석탄 및 오일 코크스중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  16. 제7항에 있어서,
    주-에어/연료 스트림을 농축된 에어/연료 스트림 및 희석된 에어/연료 스트림으로 분리하는 단계와, 상기 희석된 스트림을 연소 챔버에 공급하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    연소를 제어하는 단계는 연소 챔버로의 희석된 스트림의 공급을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    주-에어/연료 스트림을 농축된 스트림 및 희석된 스트림으로 분리하는 단계는 굴곡된 파이프에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    굴곡된 파이프의 권취각(winding angle)은 60°내지 120°인 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    주-스트림은 10% 내지 35%의 화학양론적 에어를 함유하는 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  21. 제1항에 있어서,
    연소 변수는 압력 센서, 온도 센서, 가스 함유량을 검출하기 위한 화학 센서 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  22. 제1항에 있어서,
    검출 단계는 버너 또는 연소 챔버에 배치되거나 상기 버너나 연소 챔버의 벽에 매립된 센서에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  23. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 부가적인 에어 및 연료 스트림을 분사하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    연소 챔버로부터 고온의 연소 가스의 부가적인 재흐름에 의해 적어도 하나의 부가적인 에어 및 연료 스트림중 하나를 가열하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  25. 제23항에 있어서,
    적어도 하나의 부가적인 에어 및 연료 스트림중 하나는 과연소 에어 이고, 상기 과연소 에어는 연소 챔버에 공급되는 전체 에어의 0 내지 30%인 것을 특징으 로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    연소를 제어하는 단계는 과연소 에어의 공급을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  27. 제23항에 있어서,
    적어도 하나의 부가적인 에어 및 연료 스트림중 하나는 희석된 부-에어 및 연료 스트림인 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    주-연료/에어 스트림을 위해 버너의 출구 외주에 인접하여 연소 챔버에 부-스트림을 공급하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  29. 제27항에 있어서,
    연소를 제어하는 단계는 부-스트림의 공급을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  30. 제27항에 있어서,
    부-스트림은 직선흐름형(straight flow) 또는 선회흐름형(swirling flow)중 하나인 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  31. 제30항에 있어서,
    선회형의 부-스트림을 내측의 부-스트림 및 외측의 부-스트림으로 분할하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    선회 강도는 0.1 내지 2.0에 속하는 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  33. 제23항에 있어서,
    주-에어/연료 스트림은 농축된 주-연료/에어 스트림이고, 적어도 부가적인 에어 및 연료 스트림중 하나는 농축된 부-에어 및 연료 스트림인 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    농축된 부-에어/연료 스트림은 가열되는 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  35. 제1항에 있어서,
    연소를 제어하는 단계는 허용 불가능한 슬래깅없이 NOx 감소를 최대화하도록 연소를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 방법.
  36. 가루화된 탄화수소 연료를 위한 연소 시스템에 있어서,
    에어/연료 스트림을 수용하도록 설계된 버너와,
    버너에 고온의 연소 가스흐름을 전송하여 에어/연료 스트림을 가열하고 또한 연소를 위하여 버너로부터 가열된 에어/연료 스트림을 수용하도록, 상기 버너에 연결된 연소 챔버와,
    연소 변수를 검출하는 센서와,
    검출된 연소 변수에 기초하여, 원하는 NOx 감소 및 버너로부터 화염면까지의 원하는 거리중 적어도 하나를 달성하기 위해 연소를 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 시스템.
  37. 제36항에 있어서,
    연소를 제어하는 단계는 저압 영역의 압력을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 제37항에 있어서,
    저압 영역의 압력을 제어하는 단계는 저압 영역의 압력을 제어하기 위해, 저압 영역에 공급된 3가 에어를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제36항에 있어서,
    연소를 제어하는 단계는 버너에서 연소 챔버로부터 저압 영역까지 고온 연소 가스의 흐름율을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제36항에 있어서,
    연소를 제어하는 단계는 분사된 에어/연료 스트림의 흐름율 및 에어/연료 비율중 적어도 하나를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제36항에 있어서,
    에어/연료 스트림은 농축된 에어/연료 스트림인 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 제36항에 있어서,
    연소 변수는 압력 센서, 온도 센서, 가스 함유량을 검출하기 위한 화학 센서중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  43. 제36항에 있어서,
    적어도 하나의 부가적인 에어 및 연료 스트림을 분사하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  44. 제43항에 있어서,
    연소 챔버로부터 고온의 연소 가스의 부가적인 재흐름에 의해 적어도 하나의 부가적인 에어 및 연료 스트림중 하나를 가열하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  45. 제43항에 있어서,
    적어도 하나의 부가적인 에어 및 연료 스트림중 하나는 희석된 부-에어 및 연료 스트림인 것을 특징으로 하는 방법.
  46. 제43항에 있어서, 주-에어/연료 스트림은 농축된 주-에어/연료 스트림이고, 적어도 부가적인 에어 및 연료 스트림중 하나는 농축된 부-에어 및 연료 스트림인 것을 특징으로 하는 방법.
  47. 제46항에 있어서,
    농축된 부-에어/연료 스트림은 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  48. 제36항에 있어서,
    제어기는 허용 불가능한 슬래깅없이 NOx 감소를 최대화하도록 연소를 제어하는 것을 특징으로 하는 연소 시스템.
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