KR20110127312A - Flameless oxidation burner for industrial furnace - Google Patents

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KR20110127312A
KR20110127312A KR1020100046715A KR20100046715A KR20110127312A KR 20110127312 A KR20110127312 A KR 20110127312A KR 1020100046715 A KR1020100046715 A KR 1020100046715A KR 20100046715 A KR20100046715 A KR 20100046715A KR 20110127312 A KR20110127312 A KR 20110127312A
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burner
industrial furnace
flameless
control valve
exhaust gas
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KR1020100046715A
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김원배
양제복
이병철
김정옥
윤충열
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한국에너지기술연구원
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Abstract

PURPOSE: A flameless oxidation burner for industrial furnace is provided that in case the operation sequence of burner is changed, the temperature of the air provided with the fuel is rised, and the flame of burner maintains. CONSTITUTION: A flameless oxidation burner(300) for industrial furnace comprises a burner tile(308), a burner body(336), a heat storage body heat exchanger(358), a fuel nozzle pipe(326), and an ignition burner. The burner tile is inserted into the industrial furnace. The burner tile has a fuel nozzle hole(314), an air nozzle hole(312), and an ignition hole. A plurality of air nozzle holes is formed in the fuel nozzle around hole of the center. The ignition hole is communicated to the inclined direction with the fuel nozzle hole. One end of the burner body is integrally combined with the burner tile. The heat storage body heat exchanger is installed about the longitudinal direction of the burner body in a direction vertical to in the other end of the burner body. The fuel nozzle pipe is inserted through the burner body into the fuel nozzle hole. The igniting burner is inserted into ignition hole.

Description

공업로용 무화염 버너{Flameless oxidation burner for industrial furnace}Flameless burner for industrial furnace {Flameless oxidation burner for industrial furnace}

본 발명은 공업로용 무화염 버너에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종래기술의 버너에 사용되는 보염기를 포함하지 않으면서 안정적인 화염을 얻을 수 있고, 유지보수가 간편하며 특히 축열체의 교체 및 점검이 용이한 공업로용 무화염 버너에 관한 것이다.
The present invention relates to a flameless burner for an industrial furnace, and more particularly, to obtain a stable flame without including the flame retardant used in the burner of the prior art, easy to maintain, in particular replacement and inspection of the heat storage body It relates to an easy flameless burner for an industrial furnace.

에너지 다소비기기인 공업로의 에너지 효율 향상을 위한 수단으로는 여러 가지가 고려되고 있으며, 특히 연소기기의 새로운 설계방식을 통해 에너지를 절약하려는 노력이 시도되고 있다. 이를 위하여 사용되는 수단 중의 하나인 최근 기술로 연소기기의 연소용 공기의 온도를 높임으로써 에너지절약을 꾀할 수 있는데, 이를 위하여 직접적인 열교환 방식에 의해 배가스와 열교환함으로 효과를 거둘 수가 있다. 무화염 연소시스템은 이를 이용하고 이와 관련하여 연소반응을 잘 이뤄지도록 하여 NOx를 저감시킬 수 있는 방법이다. As a means for improving energy efficiency of industrial furnaces, which are somewhat energy-consuming, various considerations have been considered. In particular, efforts have been made to save energy through a new design method of combustion equipment. One of the means used for this is the recent technology to increase the temperature of the combustion air of the combustion device to save energy, for this purpose can be achieved by heat exchange with the exhaust gas by a direct heat exchange method. Flame-free combustion systems use this and make it possible to reduce the NOx by making the combustion reaction well.

이에 대한 연구는 2000년 즈음하여 시작되서, 현재는 이를 이용, 보급되고 있기는 하지만, 버너 운전시 이용방법 및 고장에 대한 대처능력 등이 떨어져 국내 보급에 어려움이 있다.Research about this started in 2000, and it is used and disseminated at present, but it is difficult to disseminate domestically due to poor use method and coping ability for burner operation.

이 중 가장 큰 문제인 기기의 내구성에 취약점이 있어서, 이 부분에 대한 기술보완을 통해서 제작이나 조립 그리고 보수을 위해 간단한 구조로 설계하였다. 또, 시장성을 고려하여 가격을 저렴하게 하는 것을 목표로 하였다. 특히 상용화의 성공을 위해서는 장기간의 시운전을 거쳐 연소시스템에 대한 신뢰성을 얻는 것이 중요하므로, 내구성은 상당히 중요한 인자이다.One of the biggest problems is the durability of the device, which is designed with a simple structure for manufacturing, assembly and repair through technical supplement to this part. Moreover, it aimed at making price low in consideration of marketability. In particular, for the success of commercialization, it is important to obtain reliability of the combustion system through a long period of trial run, so durability is a very important factor.

또, 종래기술에 따른 버너는 버너노즐과 주위에 화염이 꺼지지 않도록 유지해주는 보염기로 구성되어 있다. 이러한 버너는 연료와 연소용 공기가 버너 출구에 위치한 각각의 연료 및 공기 분출 노즐를 통하여 분출되어 서로 혼합하여 연소가 일어난다. 연소가 연속적으로 일어나고 계속적으로 유지되기 위해서 화염을 유지시키는 보염기가 버너타일을 중심으로 설치되어 있다. 따라서, 이런 보염기의 존재로 인하여, 버너의 구조가 복잡해지고 제작단가가 올라가는 문제점이 있다.In addition, the burner according to the prior art is composed of the burner nozzle and the flame retarder to keep the flame from being turned off. Such burners are fueled and combustion air is ejected through the respective fuel and air ejection nozzles located at the burner outlet and mixed with each other to generate combustion. In order to continuously burn and maintain combustion, a flame maintaining flame is installed around the burner tile. Therefore, due to the presence of such flame retardant, there is a problem that the structure of the burner is complicated and the manufacturing cost increases.

그리고, 기존 무화염 버너 시스템에서는 축열체가 시스템의 내부에 들어가 버너 본체와 한 몸을 이루고 있는 시스템이여서 축열체에 손상이 생기거나 수리를 할 경우에는 전부를 해체하여야 하는 아주 불편한 구조로 되어 있어 용이하게 검사를 할 수 없게 되어 있다. 더구나, 특히 이 버너 시스템은 축열체가 아주 고온(900℃ 이상)에서 작용하는 관계로 일반적인 축열체를 이용하지 않는 버너와 비교하면 축열체의 열화 현상을 점검하기 위한 육안 검사를 수시로 하여야 하는데 아주 큰 어려움이 있다.
In addition, the existing flameless burner system is a system in which the heat accumulator enters the inside of the system and forms a body with the burner main body, and thus, when the heat accumulator is damaged or repaired, it is very inconvenient to disassemble everything. The test is not allowed. Moreover, in particular, this burner system requires a visual inspection to check the deterioration phenomenon of the heat accumulator as compared to a burner which does not use a normal heat accumulator because the heat accumulator operates at a very high temperature (over 900 ° C). There is this.

본 발명의 목적은, 종래기술의 버너에 사용되는 보염기를 포함하지 않으면서 안정적인 화염을 얻을 수 있고, 유지보수가 간편하며 특히 축열체의 교체 및 점검이 용이한 공업로용 무화염 버너를 제공하는 데에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a flameless burner for an industrial furnace that can obtain a stable flame without including the flame retardant used in the burner of the prior art, and is easy to maintain and, in particular, to replace and inspect the heat storage body. It's there.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 연료가스를 분출하는 연료노즐홀 하나와, 상기 연료노즐홀의 주위로 공기를 분출하는 복수의 공기노즐홀을 가지며, 보염기는 전혀 설치되어 있지 않은 것이 특징이다.The present invention for achieving the above object is characterized by having one fuel nozzle hole for ejecting fuel gas and a plurality of air nozzle holes for ejecting air to the surroundings of the fuel nozzle hole, the flame retarder is not provided at all to be.

상기와 같은 특징을 가지는 공업로용 무화염 버너는, 중심부에 형성되는 연료노즐홀과, 상기 연료노즐홀의 주위로 형성되는 복수의 공기노즐홀과, 상기 연료노즐홀에 대하여 경사진 방향으로 연통하도록 형성되는 점화홀을 가지고, 공업로에 삽입설치되는 버너타일; 일단이 상기 버너타일과 일체로 결합되는 버너본체; 상기 버너본체의 길이방향에 대하여, 수직한 방향으로 상기 버너본체의 타단에 축열체 열교환기; 상기 버너본체를 관통하여 상기 연료노즐홀에 삽입설치되는 연료노즐관; 및 상기 점화홀에 삽입설치되는 점화용 버너를 포함하고, 상기 축열체 열교환기는 기체를 유통시킬 수 있는 상부스크린과 하부스크린 사이의 공간에 장입되는 축열체와, 상기 버너본체의 반대측으로 형성되는 버퍼공간을 가지며, 상기 버퍼공간에는 배기가스배출관과 공기입력관이 각각 연통되도록 설치된다.The flameless burner for an industrial furnace having the above characteristics is configured to communicate in a direction inclined with respect to the fuel nozzle hole formed in the center, a plurality of air nozzle holes formed around the fuel nozzle hole, and the fuel nozzle hole. A burner tile having an ignition hole formed and inserted into an industrial furnace; A burner body having one end integrally coupled with the burner tile; A heat storage body heat exchanger at the other end of the burner body in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the burner body; A fuel nozzle pipe inserted into the fuel nozzle hole through the burner body; And an ignition burner inserted into the ignition hole, wherein the heat storage body heat exchanger includes a heat storage body inserted into a space between an upper screen and a lower screen through which gas can flow, and a buffer formed on an opposite side of the burner body. It has a space, and the buffer space is installed so that the exhaust gas discharge pipe and the air input pipe communicate with each other.

상기 연료노즐관은, 중심부에 연료가 유통되는 연료주입관과, 상기 연료주입관의 주위로 배치되서 상기 연료주입관을 냉각시키는 냉매가 흐르는 공간이 형성되는 냉각관을 포함하는 것을 특징으로 한다.The fuel nozzle tube may include a fuel injection tube in which fuel is distributed in a central portion thereof, and a cooling tube disposed around the fuel injection tube and having a space in which a refrigerant flows to cool the fuel injection tube.

또, 상기 축열체는 세라믹 재질인 것을 특징으로 한다.In addition, the heat storage body is characterized in that the ceramic material.

또, 상기 축열체 열교환기의 일측에는 내부의 축열체를 교체할 수 있도록 개폐도어가 설치되는 것을 특징으로 한다.In addition, one side of the heat storage body heat exchanger is characterized in that the opening and closing door is installed to replace the internal heat storage body.

또 다른 발명은, 상기 공업로용 무화염 버너가 공업로본체의 양측에 n개(n은 자연수)씩 짝수개로 설치되고, 상기 공업로용 무화염 버너의 공기입력관에는 공기제어밸브가 각각 설치되고, 배기가스배출관에는 배기가스제어밸브가 각각 설치되며, 상기 공기제어밸브와 상기 배기가스제어밸브를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 설치되는 공업로이다.In still another aspect of the present invention, the number of flameless burners for industrial furnaces is installed on both sides of the industrial furnace main body in an even number, and an air control valve is installed on each of the air input pipes of the flameless burners for industrial furnaces. The exhaust gas discharge pipe is provided with an exhaust gas control valve, and the industrial furnace is installed, including a control unit for controlling the air control valve and the exhaust gas control valve.

이러한 공업로는, 일측의 공업로용 무화염 버너의 공기제어밸브는 개방상태이고 배기가스제어밸브는 폐쇄상태인 연소모드로, 타측의 공업로용 무화염 버너의 공기제어밸브는 폐쇄상태이고 배기가스제어밸브는 개방상태인 배기모드로 설정되서 일측의 공업로용 무화염 버너에 의한 연소가 이루어지고 타측의 공업로용 무화염 버너를 통해 배기되면서 축열체에 배기가스의 열이 저장되는 일측연소단계와, 타측의 공업로용 무화염 버너의 공기제어밸브는 개방상태이고 배기가스제어밸브는 폐쇄상태인 연소모드로, 일측의 공업로용 무화염 버너의 공기제어밸브는 폐쇄상태이고 배기가스제어밸브는 개방상태인 배기모드로 설정되서 타측의 공업로용 무화염 버너에 의한 연소가 이루어지고 일측의 공업로용 무화염 버너를 통해 배기되면서 축열체에 배기가스의 열이 저장되는 타측연소단계를 포함하고, 상기 일측연소단계와 상기 타측연소단계는 교호적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공업로의 운전방법에 의해 운전된다.
In this industrial furnace, the air control valve of the flameless burner on one side of the furnace is open and the exhaust gas control valve is in the closed mode, and the air control valve of the flameless burner of the industrial side of the other side is closed and exhausted. The gas control valve is set to the exhaust mode in the open state so that combustion by the flameless burner of one industrial furnace is performed and exhausted through the flameless burner of the industrial furnace of one side, while the heat of exhaust gas is stored in the heat storage body. In the combustion mode, in which the air control valve of the flameless burner on the other side of the industrial furnace is open and the exhaust gas control valve is in the closed state, and the air control valve of the flameless burner of the industrial furnace of the other side is closed and the exhaust gas control. The valve is set to the exhaust mode in the open state so that combustion by the flameless burner of the industrial furnace on the other side is carried out and exhausted through the flameless burner of the industrial furnace on one side, and is discharged to the heat storage body. The other side combustion step of storing the heat of the gas gas, the one side combustion step and the other side combustion step is operated by the industrial furnace operating method, characterized in that the alternating.

본 발명에 따른 공업로용 무화염 버너는, 종래기술의 버너에 사용되는 보염기를 포함하지 않으면서 안정적인 화염을 얻을 수 있고, 버너의 유지보수가 간편하며 특히 축열체의 교체 및 점검이 용이하다. The flameless burner for an industrial furnace according to the present invention can obtain a stable flame without including the flame retardant used in the burner of the prior art, the maintenance of the burner is easy, and particularly the replacement and inspection of the heat storage body is easy. .

또, 본 발명에 따른 공업로용 무화염 버너는 수리로 인한 휴지시간을 대폭적으로 줄일 수 있어 이러한 버너를 적용하는 공업로의 효율이나 생산성 향상에도 아주 큰 기여를 할 수 있다.In addition, the flameless burner for an industrial furnace according to the present invention can significantly reduce downtime due to repair, and can greatly contribute to the improvement of efficiency and productivity of the industrial furnace to which such a burner is applied.

그리고, 이러한 공업로용 무화염 버너를 이용한 공업로는 2개의 버너를 교호적으로 작동시키면서, 배기가스에 포함된 열을 작동이 되지 않는 측의 버너에 내장된 축열체에 저장하는 것에 의해, 버너의 작동순서가 바뀌는 경우에 연료와 함께 공급되는 공기의 온도를 높일 수 있어서 버너의 화염유지가 가능할 뿐 아니라, 에너지 효율도 높일 수 있다.
The industrial furnace using the flameless burner for industrial furnaces operates the two burners alternately, and stores the heat contained in the exhaust gas in the heat storage body built into the burner on the non-operating side. In the case of changing the operating sequence of the air, the temperature of the air supplied with the fuel can be increased, thereby not only maintaining the flame of the burner, but also improving the energy efficiency.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공업로용 무화염 버너의 개략적인 정단면도이다.
도 2는 도 1의 공업로용 무화염 버너의 개략적인 평단면도이다.
도 3은 도 1의 공업로용 무화염 버너의 개략적인 좌측면도이다.
도 4는 도 1의 공업로용 무화염 버너를 설치한 공업로의 개략적인 단면도이다.1 is a schematic front sectional view of a flameless burner for an industrial furnace according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the flameless burner for an industrial furnace of FIG. 1.
3 is a schematic left side view of the flameless burner for an industrial furnace of FIG. 1.
4 is a schematic cross-sectional view of an industrial furnace provided with the flameless burner of the industrial furnace of FIG. 1.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In adding reference numerals to components of the following drawings, it is determined that the same components have the same reference numerals as much as possible even if displayed on different drawings, and it is determined that they may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. Detailed descriptions of well-known functions and configurations will be omitted.

본 발명에 따른 공업로용 무화염 버너(300)는 축열체(362)를 버너 시스템과 분리된 축열체 열교환기(358)를 이용하는 것을 주요 특징으로 한다.The flameless burner 300 for an industrial furnace according to the present invention is characterized by using a heat accumulator heat exchanger 358 in which a heat accumulator 362 is separated from a burner system.

상기 공업로용 무화염 버너(300)는 크게, 버너타일(308)과, 상기 버너타일(308)과 일체로 결합되는 버너본체(336)와, 상기 버너본체(336)에 결합되는 축열체 열교환기(358)을 포함하여 이루어진다.The flameless burner 300 for an industrial furnace includes a burner tile 308, a burner body 336 integrally coupled to the burner tile 308, and a heat storage body heat exchanger coupled to the burner body 336. And 358.

상기 버너타일(308)은 공업로본체(200)에 결합되며, 화염이 발생되는 부분으로써, 대략 원통형으로 형성되고, 상기 버너타일(308)의 외주면에는 상기 버너본체(336)와 연결을 위한 연결플랜지(306)와 상기 공업로본체(200)의 공업로플랜지(206)와 체결되는 장착플랜지(304)가 형성되며, 상기 연결플랜지(306)와 상기 장착플랜지(304)는 상기 버너타일(308)의 외주면을 감싸는 버너타일케이싱(302)에 일체로 형성된다.The burner tile 308 is coupled to the industrial furnace body 200, the flame is generated, is formed in a substantially cylindrical shape, the outer peripheral surface of the burner tile 308 for connection to the burner body 336 A flange 306 and a mounting flange 304 are coupled to the industrial furnace flange 206 of the industrial furnace body 200, and the connection flange 306 and the mounting flange 304 are the burner tile 308. It is formed integrally with the burner tile casing 302 surrounding the outer peripheral surface.

상기 버너타일(308)의 길이방향으로 축중심에는 연료노즐홀(314)가 형성되고, 상기 연료노즐홀(314)을 중심으로 하여 방사상으로 공기노즐홀(312)이 복수개 형성된다. 본 발명의 실시예에서는 상기 공기노즐홀(312)을 6개 형성하였다. 상기 공기노즐홀(312)에는 단면적이 상기 공기노즐홀(312)보다 큰 공기공급홀(310)이 일체로 형성되며, 상기 공기공급홀(310)은 상기 버너본체(336)의 내부와 연통된다. 상기 연료노즐홀(314)의 내에는 연료노즐관(326)이 삽입되며, 상기 연료노즐관(326)은 상기 버너본체(336) 내부를 지나 외부까지 연장된다.A fuel nozzle hole 314 is formed at an axis center in the longitudinal direction of the burner tile 308, and a plurality of air nozzle holes 312 are radially formed around the fuel nozzle hole 314. In the embodiment of the present invention, six air nozzle holes 312 are formed. An air supply hole 310 having a cross-sectional area larger than the air nozzle hole 312 is integrally formed in the air nozzle hole 312, and the air supply hole 310 communicates with the inside of the burner body 336. . A fuel nozzle tube 326 is inserted into the fuel nozzle hole 314, and the fuel nozzle tube 326 extends through the burner body 336 to the outside.

그리고, 상기 연료노즐홀(314)와 연통하도록 상기 연료노즐홀(314)의 길이방향에 경사진 방향으로 점화용 버너(pilot burner)(320)가 점화홀(316) 내에 설치된다. 상기 점화용 버너(320)에는 점화용 공기공급구(322)와 점화용 연료공급구(324)가 형성되서, 상기 점화용 공기공급구(322)와 상기 점화용 연료공급구(324)를 통해 공급된 연료와 공기의 혼합가스를 발화시켜, 공업로용 무화염 버너(300)를 착화시키는 역할을 한다. 상기 공업로(100)의 시동시에 공급되는 공기가 저온상태일 때, 상기 점화홀(316)과 일체이고 상기 연료노즐홀(314)에 연통되는 점화노즐홀(318)로 화염 및 열이 공급되서 상기 연료노즐홀(314)에서 착화상태를 유지할 수 있다.In addition, a ignition burner 320 is installed in the ignition hole 316 in a direction inclined in the longitudinal direction of the fuel nozzle hole 314 so as to communicate with the fuel nozzle hole 314. An ignition air supply port 322 and an ignition fuel supply port 324 are formed in the ignition burner 320, through the ignition air supply port 322 and the ignition fuel supply port 324. By igniting the mixed gas of the supplied fuel and air, serves to ignite the flameless burner 300 for the industrial furnace. When the air supplied at the start of the industrial furnace 100 is in a low temperature state, flame and heat are supplied to the ignition nozzle hole 318 which is integral with the ignition hole 316 and communicates with the fuel nozzle hole 314. As a result, the fuel nozzle hole 314 may maintain an ignition state.

상기 버너본체(336)는 전체적으로 대략 'ㄱ'자형으로 절곡되도록 형성시켜, 후술(後述)하는 축열체(362)와 배기가스의 접촉시간을 증가시키도록 한다. 상기 버너본체(336)의 일단에는 상기 연결플랜지(306)와 연결되는 타일플랜지(340)가 형성되고, 상기 버너본체(336)의 타단에는 축열체 열교환기(358)와 연결되는 열교환기플랜지(342)가 형성된다.The burner body 336 is formed to be bent in a generally '-' shape, so as to increase the contact time between the heat storage body 362 and the exhaust gas (to be described later). At one end of the burner body 336, a tile flange 340 is connected to the connection flange 306, and at the other end of the burner body 336, a heat exchanger flange connected to the heat storage body heat exchanger 358 ( 342 is formed.

상기 버너본체(336)의 내부는 단열재가 설치되며, 상기 버너타일(308)의 반대측의 상기 버너본체(336)에는 상기 연료노즐관(326)이 노출되고, 제1열전쌍(350)이 설치되는 제1관통홀(344)과, 내부를 관찰하는 관찰창(354)이 형성된 고정플레이트(348)이 형성된다.The burner body 336 is provided with a heat insulating material, the burner body 336 opposite to the burner tile 308 is exposed to the fuel nozzle pipe 326, the first thermocouple 350 is installed The fixing plate 348 is formed with a first through hole 344 and an observation window 354 for observing the inside.

상기 연료노즐관(326)은 연료주입구(334)를 통해 연료가스가 공급되는 연료주입관(332)과, 상기 연료주입관(332)을 감싸서 냉매주입구(330)을 통해 공급되는 냉매에 의해 상기 연료노즐관(326)의 온도상승을 억제하는 냉각관(328)을 포함한다. 상기 연료주입구(334) 및 상기 냉각주입구(330)는 상기 버너본체(336)의 외부에 설치된다. 따라서, 이러한 냉각관(328)에 의해 상기 연료노즐관(326)이 배기 모드나 연소 모드시 항상 고온에 노출되어 있어 가스 연료 공급에 이상 현상이나 노즐의 손상을 막을 수 있다. 상기 냉매로는 상온의 공기 또는 냉각수 등을 사용할 수 있다.The fuel nozzle pipe 326 is formed by the fuel injection pipe 332 through which the fuel gas is supplied through the fuel injection hole 334, and the refrigerant supplied through the refrigerant injection hole 330 by surrounding the fuel injection pipe 332. And a cooling pipe 328 for suppressing the temperature rise of the fuel nozzle pipe 326. The fuel inlet 334 and the cooling inlet 330 are installed outside the burner body 336. Accordingly, the fuel nozzle pipe 326 is always exposed to high temperature in the exhaust mode or the combustion mode by the cooling tube 328, thereby preventing abnormality in gas supply and damage to the nozzle. As the refrigerant, air or cooling water at room temperature may be used.

그리고, 상기 제1열전쌍(350)은 공기공급홀(310) 내부의 온도를 측정하며, 상기 축열체(362)를 통해 버너본체(336) 내부에 공급되는 공기의 온도를 측정하기 위해 상기 열교환기플랜지(342) 주위에 제2열전쌍(352)이 제2관통홀(346)에 설치된다.The first thermocouple 350 measures a temperature inside the air supply hole 310 and measures the temperature of the air supplied into the burner body 336 through the heat storage body 362. The second thermocouple 352 is installed in the second through hole 346 around the flange 342.

상기 축열체 열교환기(358)의 상단에는 분리플랜지(355)가 설치되서, 상기 버너본체(336)의 열교환기플랜지(342)와 체결된다. 이 때, 체결은 볼트와 너트 등의 공지의 수단에 의해 이루어질 수 있다.A separation flange 355 is installed at an upper end of the heat storage body heat exchanger 358 to be coupled to the heat exchanger flange 342 of the burner body 336. At this time, the fastening may be made by known means such as bolts and nuts.

상기 축열체 열교환기(358)는 외부와의 열을 차단하는 단열재(360,374,376)와, 축열체(362)의 상한 및 하한을 공기만 유통가능하도록 폐쇄하여 축열체(362)를 가두는 상부스크린(356)과 하부스크린(364)과, 하측에서 상기 축열체(362)에 공기를 공급하거나 상기 축열체(362)를 통과한 배기가스를 배출시키는 공기입력관(384) 및 배기가스배출관(382)를 포함한다.The heat accumulator heat exchanger 358 is a heat insulating material (360,374,376) that blocks heat from the outside, and the upper screen and the upper screen of the heat accumulator (362) by closing only the air flow through the upper screen (2) 356 and lower screen 364, and an air input pipe 384 and an exhaust gas discharge pipe 382 for supplying air to the heat storage body 362 or exhausting exhaust gas passing through the heat storage body 362 from the lower side. It includes.

상기 축열체(362)로는 세라믹볼을 사용하며, 상기 축열체 열교환기(358)의 일측에는 상기 축열체(362)의 교체를 위한 개폐도어(368)가 도어고정볼트(372)에 의해 고정된다. 상기 개폐도어(368)에는 손잡이(370)가 일체로 형성된다.A ceramic ball is used as the heat storage body 362, and an opening / closing door 368 for replacing the heat storage body 362 is fixed to a door fixing bolt 372 at one side of the heat storage body heat exchanger 358. . A handle 370 is integrally formed on the opening / closing door 368.

상기 하부스크린(364)의 하측으로는 버퍼공간(378)이 형성되며, 상기 버퍼공간(378)에 있는 공기 또는 배기가스의 온도를 측정하기 위해 제3열전쌍(366)이 제3관통홀(382)에 설치된다.A buffer space 378 is formed below the lower screen 364, and the third thermocouple 366 includes a third through hole 382 to measure the temperature of air or exhaust gas in the buffer space 378. It is installed in).

그리고, 상기 버퍼공간(378)에 상기 공기입력관(384) 및 상기 배기가스배출관(382)이 각각 연통되며, 상기 공기입력관(384) 및 상기 배기가스배출관(382)에는 각각 공기제어밸브(402)와 배기가스제어밸브(404)가 각각 설치된다.The air input pipe 384 and the exhaust gas discharge pipe 382 communicate with the buffer space 378, respectively, and an air control valve is connected to the air input pipe 384 and the exhaust gas discharge pipe 382, respectively. 402 and an exhaust gas control valve 404 are respectively provided.

또, 상기 공기입력관(384) 및 상기 배기가스배출관(382)의 압력을 측정하기 위해 상기 공기입력관(384) 및 상기 배기가스배출관(382)에 압력계(386,388)가 각각 설치된다.In addition, pressure gauges 386 and 388 are provided in the air input pipe 384 and the exhaust gas discharge pipe 382 to measure the pressure of the air input pipe 384 and the exhaust gas discharge pipe 382, respectively.

본 발명의 실시예에 따른 상기 공업로용 무화염 버너(300)는 기본적으로 상술한 바와 같이 구성된다. 그리고, 도 4를 참조하여 상기 공업로용 무화염 버너(300)를 장착한 공업로(100)의 구성에 대해 설명한다.The flameless burner 300 for an industrial furnace according to an embodiment of the present invention is basically configured as described above. Next, with reference to FIG. 4, the structure of the industrial furnace 100 equipped with the said flameless burner 300 for industrial furnaces is demonstrated.

상기 공업로(100)는 공업로본체(200)의 양측에 서로 대향하도록 상기 공업로용 무화염 버너(300,301)를 베이스(380) 위에 설치한다. 이 때, 2개의 공업로용 무화염 버너(300,301)는 동일한 구성을 가지며, 마찬가지로, 상기 공업로용 무화염 버너(301)에는 공기제어밸브(406)와 배기가스제어밸브(408)가 설치된다. 그리고, 상기 공기제어밸브(402,406)는 도시되지 않은 공기공급수단과 연결되고, 상기 배기가스제어밸브(404,408)는 도시되지 않은 배기가스흡입수단과 연결된다. 상기 공기공급수단과 상기 배기가스흡입수단은 블로워 등을 이용하여 구성될 수 있다. The industrial furnace 100 installs the flameless burners 300 and 301 for the industrial furnace on the base 380 so as to face each other on both sides of the industrial furnace body 200. At this time, the two flameless burners 300 and 301 for the industrial furnace have the same configuration. Similarly, the flameless burner 301 for the industrial furnace is provided with an air control valve 406 and an exhaust gas control valve 408. . The air control valves 402 and 406 are connected to an air supply means, not shown, and the exhaust gas control valves 404 and 408 are connected to an exhaust gas suction means, not shown. The air supply means and the exhaust gas suction means may be configured using a blower or the like.

또, 상기 공업로본체(200)는 단열재(204)와, 상기 단열재(204)를 감싸고 상기 공업로플랜지(206)가 일체로 형성된 공업로케이싱(202)과, 배기를 위한 연통(208)과, 설치를 위한 설치수단(210)을 포함한다. 상기 설치수단(210)으로는 이동의 용이성을 위하여 바퀴를 가지는 설치로드 등으로 구성될 수 있다.In addition, the industrial furnace main body 200 is an industrial furnace casing 202, the industrial furnace flange 206 is integrally formed to surround the heat insulating material 204, the heat insulating material 204, the communication 208 for exhaust and , Installation means 210 for installation. The installation means 210 may be configured as an installation rod having a wheel for ease of movement.

이하, 본 발명에 따른 공업로용 무화염 버너(300)가 장착된 공업로(100)의 작동원리를 설명한다.Hereinafter, the operating principle of the industrial furnace 100 equipped with the flameless burner 300 for an industrial furnace according to the present invention will be described.

상기 공업로용 무화염 버너(100)의 연료는 주로 천연가스를 이용하며 약 40 ~ 60 ㎧로 분출되며, 연소용 공기는 약 100㎧로 분출되어 두 가지의 유체가 서로 혼합되어 연소가 일어나도록 한다. 특히, 기존 버너와 달리 아주 빠른 속도로 분출되는 연소용 공기에 의해 유체역학적으로 재순환영역을 형성하여 화염의 보염역할을 하게 된다.The fuel of the flameless burner 100 for the industrial furnace mainly uses natural gas and is ejected at about 40 to 60 kPa, and the combustion air is ejected at about 100 kPa so that the two fluids are mixed with each other so that combustion occurs. do. In particular, unlike the existing burners, the recirculation zone is formed hydrodynamically by the combustion air which is ejected at a very high speed, thereby acting as a flame flame.

이 때 형성되는 재순환영역으로 인하여 연소가스가 상기 연료노즐홀(314)의 주위로 흡입되어, 연소가 계속적으로 유지되어 화염안정성이 확보되며, 국부적인 온도과열 현상이 발생하지 않고 전체적으로 공업로(100) 내의 온도분위기는 평탄한 온도분포를 유지하게 되어 NOx값이 비교적 낮은 수치를 나타나게 된다.At this time, the recirculation zone is formed so that combustion gas is sucked around the fuel nozzle hole 314 so that combustion is continuously maintained to ensure flame stability, and the overall industrial furnace (100) does not occur. The temperature atmosphere in the c) maintains a flat temperature distribution, resulting in a relatively low NOx value.

따라서, 상기와 같은 연료와 공기의 유체역학적 작용에 의하여 상기 공업로용 무화염 버너(100)는 로내 온도가 연료의 자기발화온도 이상을 유지하면 화염의 보염기능이 필요없는 상태로 연소가 가능하다. 다만, 시동시와 같이 자연발화온도 이하에서는 화염안정성을 위하여 점화기능을 가진 상기 점화용 버너(320)가 연소유지역할을 하게 된다.Therefore, the flameless burner 100 for the industrial furnace may be burned in a state in which the flame flame function is not required if the in-furnace temperature of the industrial furnace is maintained above the self-ignition temperature of the fuel by the hydrodynamic action of the fuel and air as described above. . However, the ignition burner 320 having the ignition function is to the combustion oil zone to the flame stability at or below the spontaneous ignition temperature, such as when starting.

본 발명의 실시예에 따른 공업로(100)는 공업로본체(200)에 2대의 공업로용 무화염 버너(300)가 한 조를 이루어 연소 작용을 교대로 일정 간격으로 일어나 공업로본체(200) 내로 열에너지를 공급하게 된다. In the industrial furnace 100 according to the embodiment of the present invention, two flameless burners 300 for industrial furnaces are formed on the industrial furnace body 200 to alternately perform combustion operations at regular intervals. It supplies heat energy to the inside.

일방의 공업로용 무화염 버너(300)에서 먼저 연소가 개시된다. 먼저, 일방의 공업로용 무화염 버너(300)에 공기를 공급하기 위하여 상기 공기제어밸브(402)가 개방되고, 상기 배기가스제어밸브(404)는 폐쇄된다. 그리고, 타방의 공업로용 무화염 버너(301)의 공기제어밸브(406)는 폐쇄되고, 배기가스제어밸브(408)는 개방된다.In one industrial furnace flameless burner 300, combustion is started first. First, the air control valve 402 is opened and the exhaust gas control valve 404 is closed to supply air to one of the flameless burners 300 for an industrial furnace. Then, the air control valve 406 of the other flameless burner 301 for the industrial furnace is closed, and the exhaust gas control valve 408 is opened.

최초 기동시에는 일방의 공업로용 무화염 버너(300) 내의 축열체(362)는 열을 축척하고 있는 상태가 아니므로, 상기 공기공급수단에 의해 공급되는 공기가 그대로 연소용으로 사용된다. 따라서, 최초의 기동시에는 상기 점화용 버너(320)에 의해 연료가 착화되서 연소되기 시작한다. 이러한 연소작용에 의해 발생된 배기가스는 타방의 공업로용 무화염 버너(301)를 지나 상기 배기가스제어밸브(408)를 통과하여 상기 배기가스흡입수단으로 방출하게 된다. 이 때, 타방의 공업로용 무화염 버너(301)의 축열체에 열이 축척된다.At the time of initial start-up, since the heat accumulator 362 in the flameless burner 300 for one industrial furnace does not accumulate heat, the air supplied by the said air supply means is used for combustion as it is. Therefore, at the first start, fuel is ignited by the ignition burner 320 and starts to burn. The exhaust gas generated by the combustion action passes through the other flameless burner 301 for the industrial furnace and passes through the exhaust gas control valve 408 to be discharged to the exhaust gas suction means. At this time, heat is accumulated in the heat storage body of the flameless burner 301 for other industrial furnaces.

일정시간 후에, 다시 일방의 공업로용 무화염 버너(300)로의 연료의 공급을 차단하고, 타방의 공업로용 무화염 버너(301)로의 연료의 공급을 개시한다. 그리고, 일방의 공업로용 무화염 버너(300)의 상기 공기제어밸브(402)를 폐쇄하고, 상기 배기가스제어밸브(404)를 개방하며, 타방의 공업로용 무화염 버너(301)의 공기제어밸브(406)는 개방되고, 배기가스제어밸브(408)는 폐쇄된다.After a certain time, the supply of fuel to one of the flameless burners 300 for the industrial furnace is again cut off, and the supply of the fuel to the flameless burner 301 for the other industrial furnace is started. Then, the air control valve 402 of the flameless burner 300 for one industrial furnace is closed, the exhaust gas control valve 404 is opened, and the air of the flameless burner 301 for the other industrial furnace is opened. The control valve 406 is open and the exhaust gas control valve 408 is closed.

타방의 공업로용 무화염 버너(301)의 축열체에는 열이 축적되어 있으므로, 상기 공기제어밸브(404)를 지나 공급되는 공기는 상기 축열체에 의해 가열되어 공급되므로, 연료가스의 혼합에 의해 연소가 일어나게 된다. 따라서, 이 경우에는 점화용 버너는 작동되지 않게 된다. 이 때 공급되는 공기는 850~950℃이며, 노내의 온도는 1100~1300℃이다.Since heat is accumulated in the heat storage body of the flameless burner 301 for the other industrial furnace, the air supplied through the air control valve 404 is heated and supplied by the heat storage body, so that the fuel gas is mixed. Combustion will occur. In this case, therefore, the ignition burner is not operated. Air supplied at this time is 850-950 degreeC, and the temperature in a furnace is 1100-1300 degreeC.

일정시간이 지난 후 버너의 역할은 서로 바뀌게 된다. 즉, 일방의 공업로용 무화염 버너(300)가 연소하면 타방의 공업로용 무화염 버너(301)로 배기되고, 반대로 타방의 공업로용 무화염 버너(301)가 연소하면 일방의 공업로용 무화염 버너(300)로 배기되는 작동이 교대로 반복되면서 연소는 계속적으로 일어난다.After a certain time, the burner's role is reversed. That is, if one flame burner 300 for an industrial furnace burns, it will be exhausted by the flame burner 301 for the other industrial furnace, and if the flame burner 301 for the other industrial furnace burns, one flame will burn. Combustion continues as the operation exhausted to the flameless burner 300 alternately repeats.

이 때, 연소가 이루어지는 버너에서는 공기제어밸브가 개방되고 배기가스제어밸브는 폐쇄되는 연소모드로 제어되고, 배기가 이루어지는 버너에서는 공기제어밸브가 폐쇄되고 배기가스제어밸브가 개방되는 배기모드로 제어된다.At this time, in the burner where the combustion takes place, the air control valve is opened and the exhaust gas control valve is controlled in a combustion mode in which the burner is exhausted. In the burner where the exhaust is performed, the air control valve is closed and the exhaust gas control valve is controlled in the exhaust mode. .

최후에 공업로(100)의 작동을 종료시키거나, 상기 공업로본체(200) 내의 과도한 배기가스를 배출시킬 경우에는, 연통(208)에 의해 배기시킨다.Finally, when the operation of the industrial furnace 100 is terminated or when excessive exhaust gas in the industrial furnace body 200 is discharged, it is exhausted by the communication 208.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
As described above, it has been described with reference to the preferred embodiment of the present invention, but those skilled in the art various modifications and changes of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below I can understand that you can.

100: 공업로 200: 공업로본체
202: 공업로케이싱 204,338,360,374,376: 단열재
206: 공업로플랜지 208: 연통
300,301: 공업로용 무화염 버너 302: 버너타일케이싱
304: 장착플랜지 306: 연결플랜지
308: 버너타일 310: 공기공급홀
312: 공기노즐홀 314: 연료노즐홀
316: 점화홀 318: 점화노즐홀
320: 점화용 버너 322: 점화용 공기공급구
324: 점화용 연료공급구 326: 연료노즐관
328: 냉각관 330: 냉매주입구
332: 연료주입관 334: 연료주입구
336: 버너본체 340: 타일플랜지
342: 열교환기플랜지 344: 제1관통홀
346: 제2관통홀 348: 고정플레이트
350: 제1열전쌍 352: 제2열전쌍
354: 관찰창 356: 상부스크린
358: 축열체 열교환기 362: 축열체
364: 하부스크린 366: 제3열전쌍
368: 개폐도어 370: 손잡이
372: 도어고정볼트 378: 버퍼공간
380: 베이스 382: 배기가스배출관
384: 공기입력관 386,388: 압력계
402,406: 공기제어밸브 404,408: 배기가스제어밸브100: industrial furnace 200: industrial furnace body
202: industrial casing 204,338,360,374,376: insulation
206: industrial furnace flange 208: communication
300,301: flameless burner for industrial furnace 302: burner tile casing
304: mounting flange 306: connecting flange
308: burner tile 310: air supply hole
312: air nozzle hole 314: fuel nozzle hole
316: ignition hole 318: ignition nozzle hole
320: ignition burner 322: ignition air supply port
324: ignition fuel supply port 326: fuel nozzle pipe
328: cooling tube 330: refrigerant inlet
332: fuel injection pipe 334: fuel injection port
336: burner body 340: tile flange
342: heat exchanger flange 344: first through hole
346: second through hole 348: fixed plate
350: first thermocouple 352: second thermocouple
354: observation window 356: top screen
358: heat storage body heat exchanger 362: heat storage body
364: lower screen 366: third thermocouple
368: opening and closing door 370: handle
372: door fixing bolt 378: buffer space
380: base 382: exhaust gas discharge pipe
384: Air input pipe 386, 388: Pressure gauge
402,406: air control valve 404,408: exhaust gas control valve

Claims (6)

중심부에 형성되는 연료노즐홀과, 상기 연료노즐홀의 주위로 형성되는 복수의 공기노즐홀과, 상기 연료노즐홀에 대하여 경사진 방향으로 연통하도록 형성되는 점화홀을 가지고, 공업로에 삽입설치되는 버너타일;
일단이 상기 버너타일과 일체로 결합되는 버너본체;
상기 버너본체의 길이방향에 대하여, 수직한 방향으로 상기 버너본체의 타단에 축열체 열교환기;
상기 버너본체를 관통하여 상기 연료노즐홀에 삽입설치되는 연료노즐관; 및
상기 점화홀에 삽입설치되는 점화용 버너를 포함하고,
상기 축열체 열교환기는 기체를 유통시킬 수 있는 상부스크린과 하부스크린 사이의 공간에 장입되는 축열체와, 상기 버너본체의 반대측으로 형성되는 버퍼공간을 가지며, 상기 버퍼공간에는 배기가스배출관과 공기입력관이 각각 연통되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 설치되는 공업로용 무화염 버너.
A burner inserted into an industrial furnace having a fuel nozzle hole formed at the center, a plurality of air nozzle holes formed around the fuel nozzle hole, and an ignition hole formed to communicate in an inclined direction with respect to the fuel nozzle hole. tile;
A burner body having one end integrally coupled with the burner tile;
A heat storage body heat exchanger at the other end of the burner body in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the burner body;
A fuel nozzle pipe inserted into the fuel nozzle hole through the burner body; And
An ignition burner inserted into the ignition hole,
The heat storage body heat exchanger has a heat storage body that is charged in the space between the upper screen and the lower screen through which the gas can flow, and a buffer space formed on the opposite side of the burner body, wherein the exhaust gas discharge pipe and the air input pipe are provided in the buffer space. The flameless burner for the industrial furnace, characterized in that the installation is so as to communicate with each.
제1항에 있어서, 상기 연료노즐관은, 중심부에 연료가 유통되는 연료주입관과, 상기 연료주입관의 주위로 배치되서 상기 연료주입관을 냉각시키는 냉매가 흐르는 공간이 형성되는 냉각관을 포함하는 것을 특징으로 하는 공업로용 무화염 버너.
The fuel nozzle tube of claim 1, wherein the fuel nozzle tube includes a fuel injection tube in which fuel is distributed in a central portion thereof, and a cooling tube disposed around the fuel injection tube and having a space in which a refrigerant for cooling the fuel injection tube flows. Flameless burner for industrial furnace, characterized in that.
제1항에 있어서, 상기 축열체는 세라믹 재질인 것을 특징으로 하는 공업로용 무화염 버너.
The flameless burner of claim 1, wherein the heat storage body is made of a ceramic material.
제1항에 있어서, 상기 축열체 열교환기의 일측에는 내부의 축열체를 교체할 수 있도록 개폐도어가 설치되는 것을 특징으로 하는 공업로용 무화염 버너.
The flameless burner of claim 1, wherein an opening / closing door is installed at one side of the heat storage heat exchanger so as to replace an internal heat storage body.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 한의 공업로용 무화염 버너가 공업로본체의 양측에 n개(n은 자연수)씩 짝수개로 설치되고,
상기 공업로용 무화염 버너의 공기입력관에는 공기제어밸브가 각각 설치되고, 배기가스배출관에는 배기가스제어밸브가 각각 설치되며,
상기 공기제어밸브와 상기 배기가스제어밸브를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 설치되는 공업로.
The flameless burner of any one of Claims 1-4 is installed in an even number by n pieces (n is natural number) in the both sides of an industrial furnace main body,
Air control valves are installed in the air input pipes of the flameless burners for industrial furnaces, and exhaust gas control valves are installed in the exhaust gas discharge pipes, respectively.
And an control unit for controlling the air control valve and the exhaust gas control valve.
제5항의 공업로의 운전방법에 있어서,
일측의 공업로용 무화염 버너의 공기제어밸브는 개방상태이고 배기가스제어밸브는 폐쇄상태인 연소모드로, 타측의 공업로용 무화염 버너의 공기제어밸브는 폐쇄상태이고 배기가스제어밸브는 개방상태인 배기모드로 설정되서 일측의 공업로용 무화염 버너에 의한 연소가 이루어지고 타측의 공업로용 무화염 버너를 통해 배기되면서 축열체에 배기가스의 열이 저장되는 일측연소단계와,
타측의 공업로용 무화염 버너의 공기제어밸브는 개방상태이고 배기가스제어밸브는 폐쇄상태인 연소모드로, 일측의 공업로용 무화염 버너의 공기제어밸브는 폐쇄상태이고 배기가스제어밸브는 개방상태인 배기모드로 설정되서 타측의 공업로용 무화염 버너에 의한 연소가 이루어지고 일측의 공업로용 무화염 버너를 통해 배기되면서 축열체에 배기가스의 열이 저장되는 타측연소단계를 포함하고,
상기 일측연소단계와 상기 타측연소단계는 교호적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공업로의 운전방법.In the operating method of the industrial furnace of claim 5,
The air control valve of the flameless burner for one industrial furnace is open and the exhaust gas control valve is in the closed mode. The air control valve of the flameless burner for the other industrial furnace is closed and the exhaust control valve is open. One-side combustion step that is set to the exhaust mode in the state is burned by the flameless burner for the industrial furnace on one side and exhausted through the flameless burner for the industrial furnace on the other side, the heat of the exhaust gas is stored in the heat storage body;
The air control valve of the flameless burner of the industrial furnace on the other side is open and the exhaust gas control valve is in the combustion mode.The air control valve of the flameless burner of the industrial furnace on the one side is closed and the exhaust gas control valve is open. It is set to the exhaust mode in a state that the combustion by the flameless burner for the industrial furnace on the other side is exhausted through the flameless burner for the industrial furnace on the other side includes the other combustion step of storing the heat of the exhaust gas in the heat storage body,
And said one side combustion step and said other side combustion step are made alternately.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106402870A (en) * 2016-11-23 2017-02-15 北京京诚凤凰工业炉工程技术有限公司 Air-gas double heat accumulation type burner

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