KR20110043511A

KR20110043511A - 보일러의 작동 방법

Info

Publication number: KR20110043511A
Application number: KR1020100103114A
Authority: KR
Inventors: 장-클라우드 필라드; 패트릭 무스캇
Original assignee: 파이브즈 필라드
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2010-10-21
Publication date: 2011-04-27
Also published as: FR2951525B1; EP2314921A2; FR2951525A1; EP2314921A3

Abstract

본 발명은 산업용 보일러(1)의 작동방법에 관한 것이며 적어도 하나의 버너(4)를 포함하며 용광로(2)의 하단 부분에 위치한 액체 및/또는 기체의 연료 그리고 공기 추가 주입 시스템(5)의 여러 개의 주입 노즐이(6) 버너 전체의 하단 부분에 배치되어 있다. 본 발명에 따르면 버너(4) 전체는 화학양론 혹은 5% 이상의 과잉 공기에서 그리고 버너(4)에 의해 유입된 공기로 작동한다. 그리고 주입 시스템(5)은 15% 이상의 과잉 공기를 점한다.

Description

보일러의 작동 방법{Method of Operating Boiler}

본 발명은 보일러의 작동 방법, 그리고 작동하기에 적합한 형태를 갖춘 보일러의, 특히 공칭 기준 안에서, 이 방식에 따른 작동 방법에 관한 것으로서, 용광로의 가장 하단에 배치된 액체 및/또는 기체를 연료로 쓰는 적어도 하나의 버너, 그리고 버너의 아래쪽에 위치한 여러 개의 분사노즐을 추가한 공기주입을 위한 시스템을 가진 유형의 산업용 보일러에 대한 것이다.

일본특허공보 제 5720770호에서 공표하고 있는 바를 살펴보면, 버너는 화학양론 즉 화학반응이 일어날 때 원래의 원자가 없어지거나 새로운 원자가 생겨나지 않으며 각 원자의 양은 전 반응 동안 보존된다는 사실 또는 공기가 결손된다는 사실을 기초하여 작동을 한다.

이러한 보일러들의 공칭 작동은 일반적으로 다음과 같다. 질소 산화물의 배출을 허용할 수 있는 한계치 내로 줄이기 위해서(오늘날, 유럽의 규제는 중유 형태의 연료에서 3%의 산소에 최고 400 또는 450 mg/Nm³로 규정하고 있다), 버너는 공기가 부족한 상태에서 작동하며 (일반적으로 10~35%의 공기의 부족은 화학양론적 공기에 해당하는 약 0.9와 0.65사이를 포함한 공기의 비율(유량)에 해당 한다), 그리고 추가된 공기는 공기 추가 주입 노즐시스템에 의해 주입된다(Over Firing Air , 즉 OFA 라 불린다). 이러한 공기의 부족은 과도한 연료사용과 동시에 산화를 가능하게 하는 공기 추가 주입 시스템의 사용에도 불구하고 탄소와 일산화탄소의 높은 불완전 연소비율을 초래한다. 불연소되는 많은 양을 고려할 때, 연소 지점, 바로 이 부분에 유입된 공기의 양은 25~35%의 과잉분의 공기에 해당한다 (보일러 안의 과잉공기 비율은 공기(버너와 추가시스템에서 발생한)의 비율과 연료 부분에서 비교하면 동등하다). 만약 일산화탄소의 비율이 공기 추가 주입 시스템의 훌륭한 반응성의 결과 때문에 매우 감소하고 불완전 연소물의 비율이 미세하게만 감소한다면, 그것은 결과적으로 대량의 탄소먼지의 발생을 야기하게 되며(일반적으로 3%의 산소에서 150에서 500 mg/Nm³사이에 포함된다), 이것은 유럽의 규제보다 훨씬 위에 속한다(3%의 산소에 50 mg/Nm³).이로 인해서 굉장히 비싼 집진기의 사용이 필요하게 되는 것이다. 또한 공기 추가 주입 시스템에 의해 주입된 대량의 공기를 감안해보면, 버려진 산소의 양도 매우 중요하며(화학양론에 비교하여 3에서 5%) 그리고 보일러의 효율 또한 감소한다.

본 발명은 최적화와, 더불어 발생된 질소 산화물의 비율, 일산화 탄소와 불완전 연소 탄소의 배출을 모두 감소시키면서 그리고 보일러의 효율을 증가시키는 것을 지향한다. 다시 말해서 탄소의 흔적을 줄이는 것이다(이산화 탄소의 폐기).

본 발명에 따르면, 분사 노즐에 의한 주입된 공기의 축 운동량의 값의 합계는 버너에 의해 생산된 연기의 상승 운동량의 값보다 크거나 동일하다.

이것은 확산과 보일러 용광로의 가스의 배출 전 연기 안에서 분사 노즐에 의해 유입된 공기의 혼합을 촉진시키고, 따라서 일산화 소의 산화와 불완전연소 탄소 배출의 최적의 감소를 도와준다.

흥미로운 실행에 있어서, 모든 버너는 전반적으로 화학양론에 근접하게 작동을 할 것인데, 그 이상이거나 동등한 화학 양론적 공기분에 공기의 비율이 0.85(0.85와 1.05사이, 정확하지 않는 대략의 측정값으로, 따라서 전체의 버너는 화학양론 하위 값 혹은 15% 이상의 공기의 결핍부터 동작을 할 수 있을 것이다)를 시작으로, 5%이상의 과도한 양의 공기까지이다. 특히, 버너에 의해 유입된 공기와 주입 시스템이 15%이상의 과도한 공기를 나타낼 것이다.

이러한 방법으로, 화학양론에 근접하게 작동하는 낮은 질소 산화물을 배출하는 버너를 사용하면 질소 산화물의 생산은 규제에 의해 강요된 기준 내에 들어 갈 수 있으며, 일산화탄소와 불완전 연소 탄소의 배출은 미세하게 남아있게 되는데, 왜냐하면:

o 낮은 화학양론(15% 이상의 공기부족, 화학양론적 공기 분의 공기의 비율 0,85에서 1)에서의 작동은, 노즐에 의해 주입된 공기에 의한 산화를 통해 일산화탄소와 버너에서의 과도한 연료 사용에 의한 불완전 연소물의 양의 매우 큰 감소를 가능하게 한다.

o 화학양론 혹은 과도하지 않은 공기(화학양론적 공기 분의 공기의 비율비 1에서 1.05)의 작동의 경우: 오염물질의 양은 버너의 불완전함에 의한 것만은 아니며(그것의 성능이 100%가 될 수는 없다), 그리고 이 과도한 수치100%는 불완전 연소에서는 더 이상 발견할 수 없다.

이러한 경우들에서, 버너에 의한 불완전 연소물과 일산화탄소의 감소에서 보여지듯이, 공기 추가 주입 시스템에 의해 추가적으로 주입된 공기의 양은 최소한이 되어야 하며, 그것은 집진기의 사용 없이 일산화탄소와 불완전 연소 탄소의 비율을 줄이는 것을 가능하게 한다. 당연히, 보일러 내에 주입된 공기 전체의 양이 마찬가지로 감소하면, 후자의 효율성이 향상됨을 볼 수 있다. 결국은, 최고의 에너지 효율성의 보일러를 가지는 것과 집진기 사용을 생략하는 것이 보일러의 에너지 소비의 감소를 가능하게 하고 따라서 이산화탄소의 폐기를 줄이는 것이다.

본 발명은 최적화와, 더불어 발생된 질소 산화물의 비율, 일산화 탄소와 불완전 연소 탄소의 배출을 모두 감소시키면서 그리고 보일러의 효율을 증가시키는 것을 지향한다. 다시 말해서 탄소의 흔적을 줄이는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 보일러의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 보일러의 버너의 투시도이다.
도 3은 도 2의 버너를 그 축을 중심으로 그려진 도면을 개략화 한 단면도이며,
도 4는 공기 추가 주입 시스템의 노즐의 배열 개략도로, 이 주입 시스템의 도면에 따른 것이다.
도 5는 부가적인 추가 공기 주입 시스템의 노즐의 배열 개략도로, 이 주입 시스템의 도면을 따른 것이다. 그리고
도 6은 도 1의 보일러의 추가 공기 주입 시스템의 노즐의 개략화 한 단면도로, 중심축을 따라 그려진 도면을 따른 것이다.

도 1은 보일러(1)가 용광로(2)를 포함하며 내벽면(3)에 의해 경계가 결정됨을 도시한다. 이 보일러(1)는 적어도 하나의 버너(4)와 여러 개의 분사 노즐(6)의 추가 공기 주입 시스템(5)을 가지고 있다. 이 예시에서, 보일러(1)는 또한, 여러 개의 분사노즐(6)을 가진 부가적인 추가 공기 주입시스템(7)을 포함한다.

보일러(1)는 여러 층의 버너(4)를 포함할 수 있으며, 각각의 층들은 여러 개의 버너(4)를 가질 수 있다. 버너(4)들은 액체 및/또는 기체 연료를 사용한다. 각 버너(4)는 서로 각각 독립적으로 혹은 버너(4)들을 위한 공기 상자의 공유에 의해 공기를 공급받을 수 있다.

도 2에 설명된 바와 같이, 사용된 버너(4)들은 낮은 질소산화물 배출 버너들이며, 예를 들면, 유럽 특허공보 제774620호, 제893651호와 제1058052호에 기술된 것과 같다.

더 정확하게는, 액체 및/또는 가스 연료사용 버너들(4)은 일차 공기의 중앙 공급관(8)을 포함하며, 연료 주입 수단(9, 9a) 은 중앙공급관(8)에 위치하며, 불꽃 안정장치(10)는 공기 중앙 공급관 하단 끝부분에 위치하며, 그리고 여러 개의 보조 공기 공급장치가 있다.

프랑스특허공보 제2894854호, 제2902350호와 유럽특허공보 제1797963호에 기술된 소결 금속으로 된 중유 분무기의 사용은 연료 방울의 지름 평균의 감소를 가능하게 하며, 그것은 중유의 더 빠른 연소와 그리고 이에 따른 불완전 연소 탄소와 특히 세노스피어(cenospheres)탄소의 낮은 배출을 가능하게 한다.

또한, 특히 질소산화물 배출을 줄이기 위하여, 일차 공기회로가 버너에 의해 주입된 공기의 최대 60%를 점하는 것이 바람직하다. (상관적으로, 이차 공기회로는 따라서 최소한 40%를 점한다.)

중앙 공기공급관(8)은 일차공기회로를 만들어 낸다. 특히 중앙공급관(8)은 수직 원형 단면 부분을 가진다. 또한, 특히 공기의 순환방향으로 수렴하는 원뿔 모양의 측면 형태를 가진다. (반 꼭지각 5°미만의) 이 경미한 원추형은 연기들(12)의 방향 전환을 쉽게 하기 위한 공기분사기(8a)의 품질을 향상시킨다. 특히, 이 중앙공급관(8)은 용광로 내에서 보일러(1)의 내벽면(3)과 비교하여 버너(4)를 포함하여 적어도 5 cm거리로 돌출해있다. 내벽면과 거리를 두고 용광로에서 일차 공기가 주입되는 것은 이 내벽면(3)과 반대쪽에 발생한 연기들(12)의 방향 전환을 쉽게 하는 것을 가능하게 하는데, 따라서 후자의 수준까지 난류를 감소시키고 그리고 화염으로부터 다시 순환한 연기의 유량은 증가를 가능하게 하는 것이다. 그렇지만, 중앙공급관(8)을 버너(4)가 (자발적인 공기의 누출에 해당하는 최소한의 유량 공기에 의해) 멈추었을 때 완전히 식히는 것을 가능하게 하기 위해서는, 돌출 부분이 50cm이상이 되는 것이 좋다. 원추형에 결합된, 이 돌출부는 재순환 연기들의 산소 비율을 줄인다.

이차 공기회로는 서로 다른 이차 공기의 공급관(11)에 의해 구성되며, 그것들은 중앙 공기 공급관(8)의 주변에 배열되어 있으며, 그리고 균일한 각도 분배를 가지는 방법으로 나누어져 있다. 특히, 이차 공기 공급관(11)은 두 개씩 그룹이 지어져 있다. 이 결합은 한편으로는 이차 공기와 연기(12) 사이의 접촉 표면을 크게 향상시키고, 그리고 다른 한편으로는 같은 쌍에서 두 개의 이차 공기 공급관으로부터 두 개의 공기분사기(13)에 의한 화염에서 연기의 재순환을 가능하게 한다. 그 결과, 연기(12)의 재순환은 향상되었고, 화염안의 산소 비율은 질소산화물의 배출이 그러한 것처럼 감소하였다. 특히, 버너(4)는 4쌍과 12쌍 사이의 이차 공급관(11)을 가진다. 도 2에서 도시된 바와 같이 이 예시에서, 버너(4)는 여섯 쌍을 가지고 있다.

특히, 각각의 이차 공기 공급관(11)은 수직 원형 단면 부분을 가진다. 마찬가지로 특히, 각 공급관들(11)은 공기의 순환방향으로 수렴하는 원뿔 모양의 측면 형태를 가진다. (반 꼭지각 5°미만의) 이 경미한 원추형은 공기 분사기(13)의 품질을 향상시킨다. 일차 공기 중앙공급관(8)과 마찬가지로, 그리고 특이 이 후자는, 각 이차 공기공급관은 용광로 내에서 보일러(1)의 내벽면(3)과 비교하여 버너(4)를 포함하여 적어도 5 cm거리로 돌출해있다. 내벽면(3)과 거리를 두고 용광로(2)에 이차 공기가 주입되는 것은 이 내벽면(3)과 반대쪽에 발생한 연기들(12)의 방향 전환을 쉽게 하는 것을 가능하게 하는데, 따라서 후자의 수준까지 난류를 감소시키고 그리고 화염으로부터 다시 순환한 연기의 유량의 증가를 가능하게 하는 것이다. 그렇지만, 공급관을 버너가 (자발적인 공기의 누출에 해당하는 최소한의 유량 공기에 의해) 멈추었을 때 완전히 식히는 것을 가능하게 하기 위해서는, 돌출 부분이 50cm이상이 되는 것이 좋다. 원추형에 결합된, 이 돌출부는 재순환 연기들의 산소 비율을 줄인다.

도 3에서 보여지는 것과 같이, 버너(4)의 공기의 공급은 버너(4)의 내부 하중의 손실을 줄이는 것을 가능하게 한다. 버너(4)는 닫힌 위치와 열린 위치 사이의 미닫이 중심 쉘판(16)과 연결된 공기 입구(15)에 의해 상자(14)(또는 공급 개별 선)와 연결되어 있다. 열린 위치에서, 공기입구(15)는 환히 트여 있었고, 그리고 일차, 이차 공기회로는 공급된다. 닫힌 위치에서는, 공기입구(15)는 막혀 있으나, 하지만 이 두 순환의 냉각을 위해 이용된 자발적인 공기의 유출의 통행을 가능하게 한다. 버너(4)는 일차 공기 중앙 공급관(8)에 구현된 입구(18)에 결합된 분리 쉘판을 역시 포함하고 있다. 이 분리 쉘판(17)은 미닫이로 만들어 졌으며, 두 공기 회로의 공급관계를 분리하고 조정하는 것을 가능하게 한다. 일차 회로는 입구를 지나온 공기의 일부에 의해 공급되며, 이차 회로는 보충된 부분에 의해서 공급된다. 이 공기의 보충 부분은 고리모양의 관(19) 그리고 각각 짝을 이룬 이차 공기 공급관(11)(또는 만약에 이차공급관(11)이 짝을 이루지 않고 있다면 각 공급관(11)에 의해 공급한 여러 개의 상자(20)(해체가 가능한)의해 인도된다. 이 다른 상자들(20)은 모든 주변에 원뿔형의 공간의 구성 및 모든 이차 공기 공급관(11)을 공급하면서 하나의 고유한 상자에 의해 재배치 되는 것이 가능하다.

이 설정에 의한 내부 하중의 손실제한(주로 이차 공기 회로)은 한편으로는 이차 공기의 출력속도를 높이고(따라서 버너(4)의 기능들을 향상시킨다) 그리고, 다른 한편으로는, 연소 공기 팬의 에너지 소비를 감소시키는 것을 가능하게 한다. (따라서 이산화탄소의 배출을 줄이는 것이다) 따라서 본 발명에서, 저질소산화물 배출버너(4)는 화학양론의 범주 내에서나 혹은 또는, 5% 이상의 과잉 공기량에서 작동한다. 그러므로, 불완전 연소와 일산화탄소의 비율은 특별히 낮으며, 과도한 연료의 사용은 불러오지 않는다.

화학양론의 범주 내에서나 5% 이상의 과도한 양의 공기에서 작동을 하는 여러 단계의 버너를 가지고 있는 경우에, 보일러(1)의 성능을 더욱 더 향상시키기 위해서는, 연료의 유량이 낮은 단계에서의 버너(4)보다 훨씬 중요하므로 버너들의 단계들 사이에서 연료의 유량의 차이를 가지는 것이 바람직하다. 이 조치는 실행의 가장 낮은 단계에서 불완전 연소물의 최적의 재연소를 가능하게 하는데, 한편으로는, 불완전 연소물의 고온 영역에서의 체류시간이 가장 높으며, 그리고 한편으로는, 가장 높은 단계에서 가장 낮은 불완전 연소물의 재연소를 가능하게 하는 적정한 수준의 과잉 공기량에서 실행하게 한다. 따라서, 중간단계의 버너들을 위한 공칭 유량을 비교하여보면, 가장 낮은 단계의 버너는 2에서 6%로 증가되었고, 그리고 가장 높은 단계의 버너는 2에서 6%로 감소하였다. 그것은 질소산화물의 배출과 불완전 연소의 현저한 증가의 부재, 그리고 버너에서 동일한 전체적인 화학양론의 조건들을 위한 것에 대한 전체 이윤은 다음과 같다.

또한, 불완전 연소 탄소 비율의 약화를 감안해보면, 가장 뜨거운 화염 부분의 축에서 그 후자 기반으로 하여 뚫린 연기회로(21)를 통하여 용광로(2) 안에 연기의 한 부분(대략 10%)을 재주입하는 것은 가능하다(보일러의 중앙 도면에서, 두 개의 반대부분의 내벽면에 버너들이 있을 때). 이 연기의 재주입은 불꽃과 재주입된 연기의 교차점에서 질소산화물의 배출열을 감소시키고, 그리고 과열기의 입구에 연기의 유량과 온도를 해결한다.

공기 추가 주입 시스템(5)은 (일반적으로Over Firing Air 즉 OFA 라 부른다) 공기가 화염을 초래하지 않는 거리에서 모든 전체 버너(4)들의 위에 위치한다.

본 발명에 따르면, 버너(4)에 의해 그리고 추가 공기 주입 시스템(5)에 의해 보일러에 주입된 공기는 버너에 의해서 주입된 연료의 연소를 위해 화학양론에 비교하여 15%이상의 과도한 공기를 점하게 된다. 또한, 이 시스템(5)에 의해 주입된 공기는 버너(4)에 의해 주입되는 과도한 양의 공기값에 따라서 화학양론에 비교하여 공기의 10에서 15%사이를 점하게 된다.

추가 공기 주입 시스템(5)은 전체 버너(4)들에 의해 생산된 연기상승 운동량의 값에 따라 이상이거나 동등한 이 시스템에서 배출된 공기 축운동의 양(말하자면 공기 배출의 축에 따른 정해진 구성요소들)에 따라 설정되었다.

추가 공기 주입 시스템(5)은 같은 공기 공급상자에 의한 공기로 모두 공급된 여러 개의 분사노즐(6)을 가진다. 특히, 분사 노즐(6)들은 버너(4)에 의해 생산된 연기가 순환하는 피복선(23)에서 추가된 공기의 균일한 분포의 방식으로 배치되고, 위치가 정해지고 설정되었다.

특히, 분사 노즐(6)들은 1에서 2미터 두께의 수평의 판으로, 공기가 같은 단계에 주입되도록 구성된 모두 같은 단계에 위치한다. 노즐들은 보일러(1)의 내벽면(3)의 수직축 혹은 용광로의 네 귀퉁이를 가로질러 그리고 용광로의 세로축을 향하여 방향이 잡혔을 수 있다. 그것은 특히 용광로의 모퉁이 근처에 위치한 버너들로 수평으로 데우는 형식과 그리고 회전 유동으로 생산하는 방식을 지향하는 보일러의 경우가 특히 그러하다. 이런 경우에는 노즐들(6)은 용광로의 모서리 부근에 내벽면에 의해 구성되며, 어긋난 상태로 버너(4)에 의해 발생한 불꽃의 회전의 작용방식을 지향하며 용광로의 수직축을 향해 위치한다.

특히, 분사 노즐(6)은 서로 마주보고 있는 두 개의 내벽면(3)에 배열되며, 이 내벽면들은 버너(4)들을 가지고 있기도 하고, 그것들이 수직으로 배열되어 있기도 하다. 용광로(23)에 노즐(6)에 의해 주입된 공기의 분포를 최적화 하기 위하여, 공기 주입 시스템(5)은 적어도 두 형태의 노즐(6)을 가지며, 각 노즐의 형태들은 이 형태의 노즐의 배출 부분에 의해 노즐(6)의 형태가 특징화 된다.

분사 노즐(6)로부터 발생한 공기분사의 침투는 문제의 공기의 축 운동양을 따르고(그리고 이 운동양은 축유량에 의한 축속도와 동등하다), 피복(23)에서의 공기의 분배는 다른 유형의 노즐들의 정해진 위치에 의해서 구현되었다. 따라서 축 운동양이 많은 분사 노즐과 적은 양의 그것도 존재한다. 그리고 그 둘 사이의 중간적인 운동양의 노즐도 경우에 따라서는 존재한다.

특히, 주입 부분에 있어서 고른 공기의 분포를 가지는 것을 목표로 한다면, 두개의 마주보고 있는 두 내벽면(3)에 의해 두 노즐에 통한 공기 분사의 축 운동량의 총계는 그 내벽면(3)을 따라 현저하게 지속적이다. (마주보고 있는 노즐들은 동축이거나 약간 어긋날 수 있다) 도 4에서 보여진 구현 방법의 설명에는 시스템(5)은 두 가지 유형의 노즐만을 가지고 있으며, 한 가지 유형의 노즐(6a)는 두 번째 유형의 노즐(6b)과 마주보고 있다. 첫 번째 유형의 노즐(6a)에 의한 공기의 분사의 축 운동량(많은 운동량의 노즐)은 노즐(6)을 배열한 마주보는 두 개의 분리된 내벽면에서 중앙의 지도에 이 공기가 다다르는 것을 가능하게 한다. 따라서, 6a 유형의 노즐에 의한 공기 분사의 축 운동량은 500에서 1000 kg.m/s²사이에 속한다.

두 번째 유형의 노즐(6b)에 의한 공기 분사의 축운동량은(적은 운동량의 노즐) 노즐을 포함한 내면벽(3)과 내면벽(3)의 중간쯤에 정확하게 위치한 지도와 중앙지도(24)에 의해 규정된 공간에서 이 공기의 침투를 제한한다. 이 유형의 노즐(6b)은 내면벽(3)의 근처의 공기의 유입을 가능하게 한다.

특히, 같은 목표에서는, 공기의 주입은 같은 내벽면 위에, 노즐(6a, 6b)가 그들의 유형에 따라 교차한다. 이 교차는 한 가지 노즐 그리고 한가지 유형 그리고 또 다른 한가지 유형의 노즐, 같은 유형의 두 노즐 그리고 두 노즐과 또 다른 유형, 또는 하나의 노즐과 하나의 유형 그리고 두 노즐과 하나의 유형이 될 수 있다. 도 4에 설명된 실현 방법에서처럼, 교차는 일대 일로 된다.

특히, 만약 용광로의 출구(40)가 중앙지도(24)에 비교하여 비대칭적 방법으로 위치해 있다면(도 1에서 보여주는 것처럼) 중앙평면의 옆에 위치한 노즐(6)의 운동량은 다른 쪽에 위치한 노즐들(6)과는 아주 조금 다르며, 이것은 출구(40) 부분에서 공기분사의 분포의 향상을 위한 것이다. 이 운동량은 옆쪽에 위치한 것 혹은 용광로의 내면벽에 가장 가까운 곳에 있는 출구의 부분에 위치한 것들보다 경미하게 조금 더 많다.

이 시스템(5)의 구상은 상승연기의 운동량(22)에 동등하거나 이상인 추가 공기의 총 축운동양의 요구, 각 유형의 노즐은 결정된 계획을 달성하기 위한 각 유형의 고유한 공기의 침투를 가능하게 하고 각각의 고유한 축운동량과 적어도 두 가지 유형의 노즐의 존재의 요청을 존중한다. (반대편의 내벽면 만약에 하나의 내벽면이 노즐들을 배열하고 있다면, 중앙평면의 만약 두개의 마주보는 내벽면이 노즐들을 배열하고 있다면, 중앙평면과 비교하여 지도는 어긋나있고 만약에 보일러 용광로의 출구가 버너(4)의 부분의 용광로의 중앙도(24)와 비교하여 중심이 맞지 않다)

노즐의 각 유형별의 축 공기운동양의 비율, 각 유형별 노즐의 고유한 수, 노즐 사이간의 거리와 수직의 분사 부분의 하단부에 가장 균일한 공기의 분포를 가지기 위해서 결정된 노즐들을 포함한 내벽면의 두 끝부분의 두개의 분리된 노즐 사이의 거리를 갖는다.

따라서 추가 주입 시스템(5)에 의해 들어온 공기는 보일러(1)를 통해 일산화탄소의 배출비율을 그리고 최소한의 비율에서의 불완전연소 탄소의 비율을 큰 폭으로 줄이는 것을 가능하게 한다.

불완전연소 탄소의 비율을 가장 큰 폭으로 줄이기 위해서는 노즐(6)을 포화 혹은 고가열 증기의 주입의 방법에 적합한 형태로 부합시켜야 한다. 여기서 이 증기는 추가 공기 주입 시스템(5) 노즐에 의해 주입된다. 증기는 버너의 미립자화한 것과 같은 압력을 가진다(일반적으로 6에서 14 bar, 그리고 150~300°C) 증기는 속도와 혼란을 크게 증가시켜 확장해서 그것의 추가된 공기를 연기와 혼합을 하고, 모노탄소와 물을 발생해서 불완전연소 탄소와 반응을 한다. 이를 위해서 주입된 증기가 버너에 의해 도입된 연료의 대략 3에서 8%사이에 해당하는 것이 바람직하다.

이 예시에서, 배출감소의 향상을 위해서, 보충 추가 공기 주입 시스템(7)을 이 노즐의 이차 단계에서 구성하였다. 이 보충 시스템(7)은 주 시스템(5)과 비교하여 노즐(6c)의 큰 감소를 가져왔다. (특히, 동등한 것 이상의 노즐(6)의 수량과 주 시스템(5)의 큰 운동량) 이 보충 시스템(7)은 아마도 첫 단계의 노즐의 작동 조건에 영향을 미치지 않고 작동이 가능할 것이다. (특히, 이 시스템의 각각의 노즐(6c)은 독립적으로 각각 잘리거나 열리거나 할 수 있을 것이다.) 특히, 분사 보충 시스템(7)에 의해 분사된 공기는 같은 부분이거나 혹은 하단 부분에 분사되었고, 어떤 부분에 있어서는 미세하게 우위를 차지한다(주요 단계의 평균 도 2,5m 이하) 보충 시스템(7)는 특히 주요 시스템(5)의 노즐(6a, 6b)의 배열 규칙에서 특히, 단 한 가지 유형의 노즐(6c)과 그의 배열만을 가질 수 있다. 그러나 두 번째 단계에서의 노즐들(6c)의 축이 도 4와 5에서 설명된 것처럼 하나가 다른 하나의 위에 배치되는 것처럼 두 개의 연이은 노즐(6a, 6b)의 축에 의해 정의된 중앙평면에 있는 것이 바람직하다.

도 6은 주 시스템(5)의 이 실시예의 공기추가의 소개의 노즐(6a)를 나타낸다. 이러한 노즐(6)은 보일러의 내면벽(3)을 뚫으면서 공기 추가 공급관(25)을 포함한다(지금, 동일한 방법으로) 지금, 그래서 공기가 노즐(6)의 출구에서 축 흐름을 가지고, 그것은 기관 마무리 공정기능을 가진다 (더욱 자세히, 세로의 평판). 부하 손실 제한 속도의 압력 차이의 변화에 집중을 하기 위해서, 공급관(25)은 원통형 배출관(28)에 의한 하부가 확장된 원뿔수렴형태(27)를 가지며, 용광로(2)안에서 뚫려 있으며, 그리고 기관 마무리 공정기능(26)을 가진, 상류 부분 기관 원통형 공기 흡입관(29)이다. 흡입관(29)과 배출관(28)의 사이의 지름 비율은 2 또는 그 이상이다. 흡입관(29)은 미닫이 형태로 조립된 쉘판(31)과 연합된 공기의 입구(30)를 가진다. 이 쉘판(31)은 닫힘 위치 사이에서 유동적인데, 공기의 입구(30)는 최소한의 양의 냉각 공기를 지나 보내기 위하여 막혀있으며, 그리고 열림 위치에서 공기의 입구(30)는 앞이 트여있다.

마지막으로, 구현된 실 예에서, 노즐(6)은 추가 공기 공급관(25)의 축에 근접해 있는 증기 삽입의 관(32)을 가진다.

결국은, 각 노즐(6)은 도 6에서 소개하는 것과 같이 유동축의 출구의 주변에 회전 흐름을 가진 공기의 유입을 가능하게 하는 이차 전기 회로를 또한 포함할 수 있다. 따라서 노즐에서의 공기분사는 노즐(6)의 중앙 공기 공급관(25)으로부터의 중심축 공기 흐름(노즐(6)의 축과 비교하여)을 가지며, 그리고 고리형태의 이차 공기 공급관(노즐의 이차 공기회로를 구성하며) 으로부터의 접선 구성요소 공기의 흐름(노즐의 축과 비교하여) 은 중앙 공기 공급관(25)을 둘러싼다.

노즐(6)은 특히 간단하다. 유일한 조절법은 공기유랑에 해당되며 그리고 그것은 쉘판의 개방각과 연관되어있다. 특히, 이 개방각은 보일러의 구조의 기능에 의해 조정된다. 그리고 어떤 다른 제어 요소는 필요하지 않으며, 공기유출의 속도는 공기노즐에서 전원 공급 상자와 용광로 사이의 압력의 차이에 의해서 결정되며, 감소된 내부 하중의 손실감소는 최소화된다. 노즐(6) 같은 공기상자 안에서 공급을 받고, 노즐의 출국에서의 공기속도는 모든 노즐들(6)과 매우 동일하다(일반적으로, 따뜻한 공기를 기준으로 명목상으로는 70 m/s 이상이다)

배출 공기유량은 배출관의 통과 부분에 의해 강요된다(모든 경우에도 쉘판의 개방각에 의거하여). 그리고 같은 유형의 모든 노즐들은 같은 공기유량을 발생시킨다. 공기유량의 균형은 같은 유형의 노즐을 위해서 쉘판의 개방각에 의해 생성된다.

그리고 노즐의 분사에 의해 현저히 같은 공기유량을 발생한다. 노즐(6a, 6b)는 따라서 다른 배출부분을 가지게 될 것이다. 원형 유동의 공기를 분사하는 노즐의 경우, 특히 회전각은 고정되어있고 조절을 할 수 없다.

추가 공기 주입 시스템(6)의 공기 공급상자의 경우에는 버너(4)의 공기 공급상자(14)와 구분되며, 노즐(6)에서 배출되는 공기유량의 조절은 각 노즐(6)의 측면(31)에서 쉽게 구현 될 수 있다.

공기 공급상자의 경우에는 노즐(6)과 버너(4)와 공기를 나누어 쓰며(일반적으로 존재하는 보일러의 정비의 경우), 노즐의 공기유랑의 조절은 보일러(1)(그리고 버너)의 기준에 의하여 각 노즐(6) (일반적인 센서를 가지고 측정된 유량)을 지나는 공기유량을 바탕으로 실현되며, 그리고 그 사이의 비율을 수정하면서, 한편으로는 다른 노즐들을 지난 공기유량의 총량 그리고 다른 한편으로는 버너(4)의 공기유량(상자의 전체 공기유량과 다른 노즐(6)을 거친 공기의 유량의 합계의 같은 차이점)으로 실현된다. 이 비율은 버너(4)의 주요 쉘판(16)의 이동을 통해 쉽게 조정이 가능하다.

또한, 여러 층의 버너(4)를 가진 보일러의 경우에는, 한 부분을 이용하거나(적어도 절반 이상) 또한 제일 상부 층 버너의 전체를 (그리고 경우에 따라서는 하부층의 경우) 노즐(6)과 같은 방법으로 이용할 수 있다. 이를 위해, 특히, 보일러의 각 버너(4)는 연료의 주입방법 은 갖추어져 있으며 보일러(1)가 적어도 단지 공기로만 공급된 상부층의 버너(4)의 부분으로 외형적으로도 작동하기 위해서 최대의 유랑은 충분이 높다. (말하자면, 꺼진 연료 공급으로)

Claims

적어도 하나의 버너(4)를 포함하며, 용광로(2)의 가장 아랫부분에 위치한 액체 및/또는 기체의 연료를 사용하며 그리고 추가 공기 주입 시스템(5)이 있으며 여러 분사노즐(6)이 모든것들이 버너(4)의 하단 부분에 위치하며, 분사노즐(6)에 의해 주입된 공기 축운동량의 값의 합계로 특성화 하며 버너(4)에 의한 상승 연기 제품의 운동양의 값은 그 이상이거나 동등한 것을 특징으로 하는 산업용 보일러(1)의 작동 방법.
제1항에 있어서,
모든 버너들(4)은 화학양론 혹은 5%이상의 공기 과잉 상태에서 작동하며, 버너(4) 전체에 의해 주입된 공기 그리고 주입 시스템(5) 은 15%이상의 공기 과잉을 점하는 것을 특징으로 하는 산업용 보일러(1)의 작동 방법.
제1항에 있어서,
모든 버너들(4)은 화학양론적 공기 분의 공기의 비율로 얻어진 0.85와 1.05 사이에서 작동하는 것을 특징으로 하는 산업용 보일러(1)의 작동 방법.
제3항에 있어서,
모든 버너(4) 및 주입 시스템(5)에 의해 주입된 공기는 15% 이상의 과잉공기인 것을 특징으로 하는 산업용 보일러(1)의 작동 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
노즐(6)에서 배출되는 공기는 어떤 노즐(6)이던지 동일한 속도를 갖는 것을 특징으로 하는 산업용 보일러(1)의 작동 방법.
제5항에 있어서,
주입 시스템(5)에 의해 주입된 공기는 노즐(6)로부터 두 개의 내면벽(3)에 의해 보일러(1) 내에서 반대편 (1)에 분사되는 것을 특징으로 하는 산업용 보일러(1)의 작동 방법.
제6항에 있어서,
공기 주입 시스템(5)은 적어도 제1 노즐(6a) 및 제2 노즐(6b)을 포함하며, 같은 유형의 각 노즐은 공기유량이 명확히 같고 고유의 노즐형상을 갖는 것을 특징으로 하는 산업용 보일러(1)의 작동 방법.
제7항에 있어서,
두 노즐이 이룬 표면이 현저히 지속적임에 의하여, 주입된 공기가 생성한 주입된 공기의 축 운동량의 합계와 같은 것을 특징으로 하는 산업용 보일러(1)의 작동 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서,
제1 노즐(6a)에 의해 주입된 공기의 축 운동량은 이 공기가 중앙 평면(24)에 도달하는 것을 가능하게 하며 반대쪽의 두 내벽면(3)을 분리하고 노즐(6a)이 배열되는 것을 특징으로 하는 산업용 보일러(1)의 작동 방법.
제7항 또는 제9항에 있어서,
제2 노즐(6b)에 의해 주입된 공기의 축운동량은 내벽면(3)에 의해 한정된 공간 안에서 이 공기의 침투를 제한하고, 내벽면(3)의 중간 부분과 중앙평면(24)에 노즐(6b)이 배열되는 것을 특징으로 하는 산업용 보일러(1)의 작동 방법.
제10항에 있어서,
유형이 다른 하나 하나, 둘 둘, 하나 둘과 같은 다른 유형의 노즐들의 교차로 인하여 공기가 주입되는 것을 특징으로 하는 산업용 보일러(1)의 작동 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
보일러(1)는 용광로의 모서리 근처에 위치한 버너(4)로 접선 방향의 난방을 하고, 추가 공기 주입 시스템(5)에 의한 공기의 유입 노즐(6)로부터 용광로의 모서리 근처에서 내벽면에 의해 배치된, 그리고 버너(4)에 의해 야기된 화염을 회전 배치하는 것을 특징으로 하는 산업용 보일러(1)의 작동 방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
각 노즐(6)에 의해 주입된 공기 분사는 중앙 공급관을 둘러싼 고리형태의 공급관에 의해 발생한 중앙 공기 공급관과 접선 구성요소 흐름의 의해 발생한 중심축 흐름을 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 보일러(1)의 작동 방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
노즐(6)에 의해서 보일러 안에 주입된 수증기는 추가 공기 주입시스템(5)에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 산업용 보일러(1)의 작동 방법.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
각 버너(4)는 버너(4)에 의해 유입된 공기의 최소 40%의 일차 공기회로와 이차 공기회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 보일러(1)의 작동 방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
버너(4)는 노즐(6) 추가 공기 주입 시스템 (5) 공유 공급상자에 의한 공기의 공급, 버너(4) 사이의 공기의 분배, 그리고 노즐(6) 보일러(1)의 외관에 관하여 주쉘판(16)의 동시 이동에 의한 규정되고, 주쉘판(16) 버너(4)의 공기의 입구의 개폐에 부합하여 버너(4) 일차 회로들과 이차 회로 후자 공유를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 보일러(1)의 작동 방법.
제15항 또는 제16항에 있어서,
버너(4)의 일차 공기와 이차 공기 중 적어도 하나는 용광로(2) 안에 유입된 (2) 내벽면(3)의 5 내지 50cm 사이의 거리를 갖고 버너(4)가 배치되는 것을 특징으로 하는 산업용 보일러(1)의 작동 방법.
제15항 또는 제17항에 있어서,
이차 공기의 공급관(11)에 의해 발생된 이차회로에 의해 유입된 이차 공기의 유동은 일차회로의 주변의 각각의 배분과 둘둘, 하나 그리고 다른 곳에 접근하는 것을 특징으로 하는 산업용 보일러(1)의 작동 방법.