KR20120007299A - 스팀 혼합 수성가스 연소 버너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경유, 중유, 벙크유, 폐유 등 액체연료를 사용하는 연소버너로써 연료에 수증기를 혼합하여 수성가스화 연소를 통한 열효율을 대폭적으로 상승시키고자 함의 목적이다. 지금까지 연료에 물을 혼합하여 에멀젼화 연소 또는 수증기를 주입하여 연소시키는 기존의 방식들이 있으나 지금까지는 버너의 구조가 복잡하고 수증기 및 연료의 열적조건 등이 맞지 않음으로 인해 수성 가스화 연소시키는 목적을 달성하기 어려웠다.

본 발명은 그동안 열적 조건을 맞출 수 없었던 까닭에 버너(보일러)의 효율을 상승시킬 수 없었던 문제를 해소하여 버너의 효율이 크게 대폭적으로 상승되도록 한 연소버너 및 노즐이다.

또한 본 발명은 사용자 입장에서의 불편성을 고려하여 매우 간단한 구조가 이루도록 연구된 버너이다.

연소, 버너, 스팀, 수성가스, 연소효율, 보일러, 수증기.

Description

스팀 혼합 수성가스 연소 버너{ Steam Mixing Heat Water Gas Heat Burner}

액체 연료 연소

지금까지 액체 연료를 효율적으로 연소시키기 위해 연료의 무화 방법, 수증기 또는 물의 공급, 연소공기의 공급 방식 변경 등 다양한 형태로 연구되어 왔다.

본 발명의 배경 기술은 연료의 수증기 혼합에 기인한 수성가스화 및 미수성가스화 수증기의 확산에 따른 공기접촉 효과 상승 등이 이용된다.

액체연료를 무화하여 연소시키거나 연소중에 적정량의 스팀을 공급하여 연소효율이 개선된다는 기술이 알려져 있는바, 연료를 스팀과 함께 효과적으로 무화시켜 수성가스화의 촉진 또는 스팀과 연료를 혼합하여 연소실에 공급하는 방법이 이미 오래 전부터 연구되어 왔었다.

하지만 지금까지 보일러의 효율을 대폭적으로 상승시킬 수 있는 버너와 노즐을 발명할 수 없었다. 본 발명은 액체 연료의 수성가스화 연소를 이루어 보일러의 효율을 대폭적으로 증가시킨다. 본 발명에서는 지금까지와는 달리 사용자 입장을 고려하여 구조가 매우 간단하고 새로운 형태의 버너와 노즐이 창안되어진다.

본 발명의 목적달성을 위하여 먼저 보일러의 기동시는 별도의 보조 보일러를 이용하여 수증기를 발생시켜 버너로 유일시키며 주 보일러가 정상 증기 압력에 도달하면 주 보일러 증기의 일부를 인출하여 버너에 공급하여 버너 내부에서 오일과 증기가 혼합 분사됨으로써 분사후 수성가스화를 기하여 연소시킨다.

오일과 스팀이 노즐을 통하여 분사 직후 짧은 순간 축소 확대관의 형태로써 오일과 스팀이 팽창되는 작은 공간 (9 : 오일 증기 혼합 확장 인출구)을 두고 이 후 더욱 혼합의 촉진 및 수성가스화를 위한 경사면 확장공간( 7 : 오일 증기 혼합 분사 경사 안내면)을 이용하여 수성가스화 및 무화를 촉진시킨다.

이러한 시스템을 이루기 위한 보조 수단으로써 증기 압력 조절 장치, 보조 보일러, 배합율 조정 밸브, 연료펌프, 연소온도 조절장치 등의 보조 수단의 장치들이 추가 되어진다.

본 버너와 노즐을 사용하여 보일러에서 연료의 연소 시는 연료중의 탄소와 수증기가 반응하여 수성가스화 되는 비율이 높아져 발열량의 대폭적 증가가 따르므로 연료가 가진 발열량보다 높게 나타나며, 또한 본 발명에서 수성가스화를 기하지 않은 수증기 혼합 방식의 유증기화 연소 방식에 있어서도 일부 수성가스화 및 수증기의 확산효과가 일어나므로 연료비가 훨씬 줄어들며 그것은 물이 연료화 되는 효과가 있고 연료 자체가 가진 발열량 보다 훨씬 높게 나타난다.

또한 불완전 연소물질인 그을음의 발생을 줄이고, 대기오염 발생물질인 아황산가스, 질소산화물 등의 발생을 줄이고, 연료 분사모터를 사용하지 않아 전기 사용량을 줄이고 그로인한 연료 분사모터의 소음공해를 없이할 수 있다.

도1은 노즐과 버너가 전체적으로 보일러에 장착되어 구성된 형태를 나타내기 위한 예시도이며 본 발명에서의 버너와 노즐의 구성 형태는 각각 다음과 같이 이루어진다.

가. 증기, 오일 안내 및 가열

보일러의 초기 기동시 보조 보일러로 부터의 스팀 또는 정상운전 중 주 보일러로부터 공급 받은 스팀을 오일과 함께 노즐까지 인도 및 더욱 가열시키기 위하여 버너 외측 케이스(1) 내부에 오일 증기 안내 및 가열관(3)을 설치하며 그 내부로 오일관과 스팀관을 지나게 하여 외부에서 히터(2)를 두어 가열하는 구조로 이루어져 오일과 증기가 충분히 서로 가열된 후 오일 증기 혼합 노즐(6) 로 유입되는 구조로 이루어져 분사 이후 오일 증기 혼합 확장 인출구(9)와 오일 증기 혼합 분사 경사 안내면(7)에서 고온의 오일과 수증기가 혼합 분사됨으로써 수성가스화를 촉진 연소가 이루어지는 구조로 구성되어진다.

나. 수성가스화 촉진 및 안내

오일 증기 혼합 노즐(6) 로부터 오일과 수증기과 혼합 분사되어 나온 이후 오일 증기 혼합 확장 인출구(9)를 통하여 증기의 순간적 감압으로 인한 확장효과를 이용하여 증기와 오일을 더욱 믹싱(이때 적당한 공간 면적을 이용하여 그 효과를 극대화시킨다) 시키며 이후 오일 증기 혼합 분사 경사 안내면(7)을 통하여 고온의 수증기와 오일이 섞여 수성가스화가 촉진되며 경사면을 통하여 적당한 각도로 확장되어 노내로 유입되고 이때 노내에서 질소산화물의 감소 및 공기와의 접촉면 확대를 위하여 오일 증기 선회 안내판(8)을 오일 증기 혼합 분사 경사 안내면(7)의 말단부에 분사되는 스팀과 오일이 선회하여 노내로 유입될 수 있도록 구성된다.

다. 버너의 고정 및 구조

지금까지의 버너의 구조와는 달리 사용자 입장에서의 편리성을 고려하여 버너의 구조를 매우 간단하게 하기 위하여 버너의 고정을 버너 몸체 고정판(5)을 보일러의 구조에 맞게 미리 장착하여 버너를 고정하는 방식으로써 매우 간단한 구조가 되도록 구성하였다. 또한 도3과 같이 부품 (3),(4),(7)을 일체형으로 구성함으로써 사용자 입장에서 타르등의 고착 및 청소의 필요시 분해 조립이 쉽게 이루어지도록 구성하였다.

라. 보일러 발생 스팀을 이용한 구조

보일러 작동시 스팀발생기에서 생성된 스팀을 이용하여 가동하고, 일정시간 경과(약 20-30분)후 도 5와 같이 주 보일러 자체에서 생성된 스팀을 사용하여 스팀 생산 경비를 최소화 함으로서 경제적 효과 증대할 수 있다.

본 발명은 산업용 보일러 열풍기 등과 같은 열기기의 연소시스템으로 사용될 수 있으며, 연료의 발열량을 지금까지의 생각에서는 상상되지 않을 정도로 매우 크게 증대시킨다. 이는 물이 연료화되는 효과가 이루어지며, 그리고 폐유소각시설 등 과 같은 가연성 액체 페기물의 소각처리에도 이용될 수 있고, 특히 유해 배기가스 배출 감소에 매우 뛰어나게 된다.

도 1은 버너 장치의 상세도

도 2는 도1의 우측면도

도 3은 내부 일체형 구조의 도시도

도 4는 버너의 제작 규격도 예제

도 5는 스팀이용 시스템

※ 중요 구성품 번호

1 : 버너 외측 케이스 2 : 히터 3 : 오일 증기 안내 및 가열관

4 : 오일 증기 혼합 노즐 블록 5 : 버너 몸체 고정판

6 : 오일 증기 혼합 노즐 7 : 오일 증기 혼합 분사 경사 안내면

8 : 오일 증기 선회 안내판 9 : 오일 증기 혼합 확장 인출구

Claims (3)

1. 오일과 스팀을 버너 외측 케이스(1) 내부에서 히터(2)를 설치하여 오일 안내 및 가열관(3)을 통하여 가열시키고 버너 몸체 고정판(5)에 장착되어 오일 증기 혼합 노즐(6)과 오일 증기 혼합 확장 인출구(9), 오일 증기 혼합 분사 경사 안내면(7), 오일 증기 선회 안내판(8)을 통하여 수성가스화 연소 및 질소 산화물의 감소를 동시에 이룩하도록 구성되어진 버너.
2. 오일 스팀 가열 안내관(3), 오일 증기 혼합 노즐 블록(4), 오일 증기 혼합 분사 경사 안내면(7)을 일체의 구조로 하여 버너 몸체 고정판(5)에 장착되어 매우 간단한 구조가 되도록 한 도3과 같은 형상의 일체형 버너 내부 구조물.
3. 스팀을 사용한 버너의 효율성 향상을 위한 도 5와 같이 초기 가동시 스팀발생기의 스팀생산후 주(main) 보일러의 스팀을 이용한 시스템

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