KR20120101531A - 철 제조 설비용 버너 유닛 - Google Patents

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KR20120101531A
KR20120101531A KR1020127017672A KR20127017672A KR20120101531A KR 20120101531 A KR20120101531 A KR 20120101531A KR 1020127017672 A KR1020127017672 A KR 1020127017672A KR 20127017672 A KR20127017672 A KR 20127017672A KR 20120101531 A KR20120101531 A KR 20120101531A
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요하네스 뮌처
프리드리히 에슈만
랄프 알만스도르퍼
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풀 부르스 리프랙토리 앤드 엔지니어링 게엠베하
풀 부르스 에스.에이.
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/20Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F23D14/22Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/03005Burners with an internal combustion chamber, e.g. for obtaining an increased heat release, a high speed jet flame or being used for starting the combustion

Abstract

본 발명은 철 제조 설비용 버너 유닛(10)을 제안하며, 보다 상세하게는 재생적 또는 회복적인 열 생성기에 연결하여 사용하기 위하여, 상기 버너 유닛(10)은 혼합 영역(18), 상기 혼합 영역(18)에 가연성 연료를 공급하기 위한 복수 개의 연료 공급 채널들(32) 및 상기 혼합 영역(18)에 연소 공기를 공급하기 위한 복수 개의 공기 공급 채널들을 포함한다.
본 발명의 중요 부분에 따르면, 상기 버너 유닛(10)은 연료 공급 채널들(32) 및 공기 공급 채널들(34)을 주변적으로 교체하는 환형 공급 배열(30)을 갖는 1차 버너(42); 환형 공급 배열(30)을 통한 2차 버너(46) 및 상기 버너 유닛(10)의 중심 채널 내에 배열된 2차 버너(46)를 포함하며, 상기 중심 채널(44)은 환형 공급 배열(30)과 동일 축을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

철 제조 설비용 버너 유닛{BURNER UINT FOR STEEL MAKING FACILITIES}
본 발명은 철강 제조 설비용 버너 유닛에 관련된다. 보다 상세하게, 본 발명은 재생적 또는 회복적 열 생성기의 외부적 버너 유닛에 관련한다.
재생적 열 생성기는 예를 들면 용광로의 고로 스토브일 수 있다.
용광로의 공기 예열 단계는 뜨거운 고로 스토브로 알려진 재생적 열 생성기로 인해 전형적을 수행된다.
그러한 스토브들은 일반적으로 연소 챔버 및 열 보유 샤프트로 구성된다. 내부 연소 챔버 스토브의 경우, 상기 연소 챔버 및 열 보유 샤프트는 불량 벽돌들로 부터 구조된 벽들에 의해 다른 하나로부터 분리되어진다.
버너 유닛은 상기 연소 챔버의 바닥부분 내에 일반적으로 위치한다.
연소 공기 및 가연성 연료, 일반적인 가연성 가스들은 상기 버너 유닛에 공급되며, 연소 공기 및 연료의 혼합물은 상기 스토브의 연소 챔버 내에 태워진다.
상기 연소 챔버 내에 상으로 올라가는 연소로부터 발하는 상기 연도 가스는 체커 벽돌들로 채워진 열 보유 샤프트를 통해 지나가며, 돔을 통해 우회한다.
상기 연도 가스로부터 열은 체커 벽돌들에 의해 흡수되어진다. 상기 연도 가스들은 적어도 하나의 방전 포트 및 배기 가스 챔버를 통해 상기 스토브를 냉 하강 탈출하게 된다.
즉, 상기 체커 벽돌들은 충분한 온도로 가열되어지며, 연소 공기 및 연료의 공급은 지속적이지 못하며, 공기는 반대방향으로 상기 스토브를 통해 날려진다.
뜨거운 체커 벽돌들을 포함하는 상기 열 보유 샤프트를 통해 지나가는 가열된 공기는 상기 연소 챔버 내에 돔을 통해 우회되며, 그것은 용광로에 공급되어지도록 상기 스토브의 표면 내의 고로 아웃렛을 통해 상기 스토브에 남겨진다.
일반적으로, 상기 버너 유닛은 버너 유닛의 연소 챔버의 하단부인 스토브 내에 배열된 세라믹 버너로 구성된다.
그것은 외부적 버너 유닛들을 제공하게 하며, 상기 외부적 버너 유닛은 상기 스토브의 외부 표면에 설치된다.
하나 또는 그 이상의 외부적 버너 유닛들은 내부 세라믹 버너 대신으로 사용되어진다. 대안적으로, 그러한 외부적 버너 유닛들은 내부 세라믹 버너와 함께 사용된다면, 추가적 히터기처럼 사용될 수 있다.
이러한 외부적 버너 유닛들의 한가지 이점은 유지 또는 조절 목적으로 쉽게 접근 가능한 것이다.
또한, 그것은 다른 온도 또는 다른 연도 가스 구성요서들을 성취하기 위하여 상기 버너 유닛을 조절하는데 이점이 있다.
이것은 상기 스토브가 실험적 목적으로 사용된다면 특별한 이점이다.
결과적으로, 본 발명의 목적은 개선된 철 생산 설비용 버너 유닛을 제공하는 것으로, 상세하게는 재생적 또는 회복적 열 생성기들에 연결되는 철 생상 설비용 버너 유닛을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 청구항 1에 청구된 바와 같이, 버너 유닛에 의해 성취할 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 철 제조 설비용 버너 유닛을 제안하며, 보다 상세하게는 재생적 또는 회복적인 열 생성기에 연결하여 사용하기 위하여, 상기 버너 유닛은 혼합 영역, 상기 혼합 영역에 가연성 연료를 공급하기 위한 복수 개의 연료 공급 채널들 및 상기 혼합 영역에 연소 공기를 공급하기 위한 복수 개의 공기 공급 채널들을 포함한다.
상기 버너 유닛은 연료 공급 채널들 및 공기 공급 채널들을 주변적으로 바꾸도록 구성하는 환형 공급 배열를 갖는 1차 버너, 상기 환형 공급 배열을 통한 중앙 채널 및 상기 버너 유닛의 상기 중앙 채널 내에 배열된 2차 버너를 포함하며, 상기 중앙 채널은 상기 환형 공급 배열과 동일 축을 갖는다.
상기 1차 버너는 메인 버너로 고려되어질 수 있으며, 전형적인 버너같은 일반적인 동작하는 용적을 갖는다.
상기 2차 버너는 추가 업무, 예를 들면, 상기 1차 버너가 스위치 온 전에 상기 버너를 가열하거나 또는 상기 1차 버너의 연소를 추가하는 일을 수행하기 위한 보조 버너처럼 고려되어질 수 있다.
정말로, 상기 2차 버너는 상기 버너 유닛에 존재하는 상기 연도 가스의 구성요소를 바꾸기위하여 상기 1차 버너로부터 모든 초과 가연성 연료 또는 연소 공기 사용을 증가하기 위한 포스트 연소 버너처럼 사용될 수 있다.
반면에, 전형적인 버너 유닛들에서, 오직 연소 공기의 한가지 타닙 및 연소 공기의 한가지의 타입은 모든 시간에서 사용될 수 있으며, 연도 가스 구성요소의 조절은 어려워질 수 있다.
가연성 연료 또는 연소 공기의 다른 타입들의 혼합은 상기 버너 유닛에 공급하기 전에 수행되어질 수 있다.
이것은 일반적으로 거추장스럽고 때로는 위험하다.
상기 본 발명은 연소 조건들 및 연도 가스 온도 및/또는 구성요소를 바꾸기 위하여, 상기 버너 유닛 안에 가연성 연료 또는 연소 공기의 다른 타입들을 혼합하기 위해 허용하며, 즉, 가연성 연료 또는 연소 공기의 두 가지 다른 타입들이 상기 혼합 영역에 공급한다.
본 발명의 실시 예에 따른 버너 유닛은, 작동 모드가 연관될 때, 상기 전형적인 버너 유닛들 보다 더욱더 유동적이다.
상기 버너 유닛은 연결하는 철 제조 설비에 특정 구성요소의 가스를 직접적으로 공급하는데 사용될 수 있다.
상기 공기 공급 채널들이 산소 공급 채널들에서 참조되어질 수 있다.
정말로, 연소 공기를 대신해서, 산소 O2는 상기 혼합 영역에 상기 공기 공급 채널들를 통해 공급되어질 수 있다.
본 발명의 중요 부분에 따르면, 상기 버너 유닛은 상기 혼합 영역에 가연성 연료 또는 연소 공기를 제공하기 위한 보조 공급 채널을 더 포함하며, 상기 보조 공급 채널들은 상기 연료 공급 채널들 또는 공기 공급 채널들의 횡단부 보다 더 작은 횡단부을 가진다.
이로운 점으로, 상기 보조 공급 채널들은 상기 혼합 영역에 가연성 연료를 공급하기 위한 보조 연료 공급 채널들을 구성하며, 상기 보조 연료 공급 채널들은 상기 1차 버너의 상기 연료 공급 채널들의 횡단부보다 더 작은 횡단부를 갖는다.
유사하게, 상기 보조 공급 채널들은 상기 혼합 영역에 연소 공기를 공급하기 위한 보조 공기 공급 채널을 더 포함할 수 있으며, 상기 보조 공기 공급 채널들은 상기 1차 버너의 상기 공기 공급 채널들의 횡산부보다 더 작은 횡단부를 갖는다.
상기 보조 연료 공급 채널들 및 상기 보조 공기 공급 채널들 둘 다는 낮은 유동비 채널들이며, 반면에 상기 연료 공급 채널들 및 상기 공기 공급 채널들은 높은 유동비 채널이다.
상기 보조 공급 채널들은 상기 1차 버너의 연소 상태 교체로 인해, 상기 혼합 영역에 연소 공기 및/또는 가연성 연료를 추가 공급하는 것을 허용한다.
상기 추가적 가연성 연료 또는 연소 공기는 상기 1차 버너의 연소 상태를 조절하기 위해 상기 메인 연료 및 공기 공급 채널들을 통해 공급되는 것과 동일한 타입일 수 있다.
아마도, 상기 추가적 가연성 연료 또는 연소 공기는 상기 메인 연료 및 공기 공급 채널들을 통해 공급된 것과는 다른 타입일 수 있다.
상기 추가적 가연성 연료 또는 연소 공기는 비-화학량론적 혼합물을 1차 버너에 제공할 수 있으며, 상기 1차 버너는 상기 혼합물의 부분적 연소를 성취한다.
상기 2차 버너는 상기 혼합물의 연소를 완료하는데 사용될 수 있다.
상기 보조 공급 채널들은 상기 버너 유닛의 유동성에 기여한다.
상기 연료 공급 채널들을 통해 공급된 상기 가연성 연료는 용광로 가스 일 수 있으며, 및/또는 상기 공기 공급 채널들을 통해 공급된 연소 공기는 공기 또는 낮은 발열 가스일 수 있다.
상기 보조 연료 공급 채널들을 통해 공급된 가연성 연료는 예컨대, 천연 가스 또는 코크 오븐 가스와 같은 높은 발열 가스 일 수 있으며, 및/또는 상기 보조 공기 공급 채널들을 통해 공급된 연소 공기는 산소일 수 있다.
상기 2차 버너는 공기 및 연료 공급 라인들로 구성되며, 상기 2차 버너는 1차 버너로부터 독립적으로 사용되어질 수 있다.
공기 및 연료 공급 라인들의 한가지를 2차 버너에 제공하는 것에 포함되지 않는 것에 주의해야 한다.
정말로, 상기 2차 버너는 1차 버너에서 상기 연도 가스로부터 공기 및 연료를 수신하여 포스트 연소 버너처럼 사용되어질 수 있으며,
상기 2차 버너는 사용되어지는 연료에 의존하여 모든 적당한 타입일 수 있다.
그러한 연료는 오일, 코크 오븐 가스, 용광로 가스 또는 천연 가스를 포함하는 비전면 리스트로부터 선택되어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 보조 연료 공급 채널들 및/또는 상기 보조 공기 공급 채널들은 상기 버너 유닛의 주변 벽을 통해 지나간다.
환형 공급 챔버들은 상기 버너 유닛의 외부벽 주위에 배열될 수 있으며, 상기 환형 공급 챔버들은 상기 보조 연료 공급 채널들 및 상기 보조 공기 공급 채널들에 가연성 연료 또는 연소 공기를 제공하기 위해 배열되어진다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 보조 연료 공급 채널들 및/또는 상기 보조 공기 공급 채널들은 상기 버너 유닛의 후부벽을 통해 지나가며, 상기 보조 연료 공급 채널들 및/또는 상기 보조 공기 공급 채널들은 상기 버너 유닛의 축에 평행하게 배열된다.
상기 보조 연료 공급 채널들 및/또는 상기 보조 공기 공급 채널들은 상기 1차 및 상기 2차 버너의 환형 공급 배열 사이에 배열될 수 있다.
대안적으로, 상기 보조 연료 공급 채널들 및/또는 상기 보조 공기 공급 채널들은 상기 1차 버너의 환형 공급 배열 내에 배열되어질 수 있다.
상기 환형 공급 배열은 환형 채널에 의해 형성되며, 상기 환형 채널은 복수 개의 내부 채널들을 포함하며, 상기 내부 채널들은 상기 환형 채널을 연료 공급 채널들 및 공기 공급 채널들로 분할되며, 상기 환형 채널은 가연성 연료 또는 연소 공기 중 하나를 전달하기 위해 연결되어지며, 상기 내부 채널들은 가연성 연료 또는 연소 공기들 중 다른 하나를 전달하기 위해 사용된다.
상기 환형 채널 내에 배열된 내부 채널들을 제공함에 따라, 가스 타이트 분리부는 상기 환형 공급 배열 내에서 한 채널에서 다른 채널까지 모든 누수를 회피하기 위해 상기 연료 공급 채널들 및 상기 공기 공급 채널들 사이에 형성될 수 있다.
상기 공기 공급 채널들 및 연료 공급 채널들은 상기 중심 축에 평행하다.
다른 구성들은 제외하지 말아햐 한다.
상기 공기 및 연료 공급 채널들은 상기 중심축 주위에 뒤틀려지며, 상기 중심축은 상기 혼합 영역에 진입할 때, 가연성 연료 및 연소 공기의 소용돌이치는 것을 제공한다.
비록 일반적으로 바람직하진 않지만, 어떠한 경우에는 이러한 소용돌이가 이로울 수 있다.
소용돌이를 성취하기 위한 다른 방법들이 사용될 수 있음을 인지해야 한다.
비록 본 발명 응용이 고로 스토브와 연결된 버너 유닛을 주로 설명할 지라도, 상기 버너 유닛은 다른 철강 제조 설비, 예들들면, 미분탄 주입(PCI) 설치 또는 회보적 열 교환 지시와 같은 다른 철강 제조 설비에 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면 응용이 고로 스토브와 연결된 버너 유닛을 주로 설명할지라도, 상기 버너 유닛은 다른 철강 제조 설비, 예들들면, 미분탄 주입(PCI) 설치 또는 회보적 열 교환 지시와 같은 다른 철강 제조 설비에 사용될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여 제한되지 않는 실시 예인 다음의 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.
이 도면들에서, 동일한 참조 번호들은 동일 또는 유사한 요소를 지시하도록 사용된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 버너 유닛의 절단을 나타낸 예시도이다.
도 2는 도 1의 라인 A-A을 따라 버너 유닛을 가로지르는 부분적 절단을 보여준 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 버너 유닛의 절단된 단면도이다.
도 4는 도 3의 라인 B-B을 따라 버너 유닛을 가로지르는 부분적 절단을 보여준 도면이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 철 제조 설비용 버너 유닛을 제안하며, 보다 상세하게는 재생적 또는 회복적인 열 생성기에 연결하여 사용하기 위하여, 상기 버너 유닛은 혼합 영역, 상기 혼합 영역에 가연성 연료를 공급하기 위한 복수 개의 연료 공급 채널들 및 상기 혼합 영역에 연소 공기를 공급하기 위한 복수 개의 공기 공급 채널들을 포함한다.
상기 버너 유닛은 연료 공급 채널들 및 공기 공급 채널들을 주변적으로 바꾸도록 구성하는 환형 공급 배열를 갖는 1차 버너, 상기 환형 공급 배열을 통한 중앙 채널 및 상기 버너 유닛의 상기 중앙 채널 내에 배열된 2차 버너를 포함하며, 상기 중앙 채널은 상기 환형 공급 배열과 동일 축을 갖는다.
상기 1차 버너는 메인 버너로 고려되어질 수 있으며, 전형적인 버너같은 일반적인 동작하는 용적을 갖는다.
상기 2차 버너는 추가 업무, 예를 들면, 상기 1차 버너가 스위치 온 전에 상기 버너를 가열하거나 또는 상기 1차 버너의 연소를 추가하는 일을 수행하기 위한 보조 버너처럼 고려되어질 수 있다.
정말로, 상기 2차 버너는 상기 버너 유닛에 존재하는 상기 연도 가스의 구성요소를 바꾸기위하여 상기 1차 버너로부터 모든 초과 가연성 연료 또는 연소 공기 사용을 증가하기 위한 포스트 연소 버너처럼 사용될 수 있다.
반면에, 전형적인 버너 유닛들에서, 오직 연소 공기의 한가지 타닙 및 연소 공기의 한가지의 타입은 모든 시간에서 사용될 수 있으며, 연도 가스 구성요소의 조절은 어려워질 수 있다.
가연성 연료 또는 연소 공기의 다른 타입들의 혼합은 상기 버너 유닛에 공급하기 전에 수행되어질 수 있다.
이것은 일반적으로 거추장스럽고 때로는 위험하다.
상기 본 발명은 연소 조건들 및 연도 가스 온도 및/또는 구성요소를 바꾸기 위하여, 상기 버너 유닛 안에 가연성 연료 또는 연소 공기의 다른 타입들을 혼합하기 위해 허용하며, 즉, 가연성 연료 또는 연소 공기의 두 가지 다른 타입들이 상기 혼합 영역에 공급한다.
본 발명의 실시 예에 따른 버너 유닛은, 작동 모드가 연관될 때, 상기 전형적인 버너 유닛들 보다 더욱더 유동적이다.
상기 버너 유닛은 연결하는 철 제조 설비에 특정 구성요소의 가스를 직접적으로 공급하는데 사용될 수 있다.
상기 공기 공급 채널들이 산소 공급 채널들에서 참조되어질 수 있다.
정말로, 연소 공기를 대신해서, 산소 O2는 상기 혼합 영역에 상기 공기 공급 채널들를 통해 공급되어질 수 있다.
본 발명의 중요 부분에 따르면, 상기 버너 유닛은 상기 혼합 영역에 가연성 연료 또는 연소 공기를 제공하기 위한 보조 공급 채널을 더 포함하며, 상기 보조 공급 채널들은 상기 연료 공급 채널들 또는 공기 공급 채널들의 횡단부 보다 더 작은 횡단부을 가진다.
이로운 점으로, 상기 보조 공급 채널들은 상기 혼합 영역에 가연성 연료를 공급하기 위한 보조 연료 공급 채널들을 구성하며, 상기 보조 연료 공급 채널들은 상기 1차 버너의 상기 연료 공급 채널들의 횡단부보다 더 작은 횡단부를 갖는다.
유사하게, 상기 보조 공급 채널들은 상기 혼합 영역에 연소 공기를 공급하기 위한 보조 공기 공급 채널을 더 포함할 수 있으며, 상기 보조 공기 공급 채널들은 상기 1차 버너의 상기 공기 공급 채널들의 횡산부보다 더 작은 횡단부를 갖는다.
상기 보조 연료 공급 채널들 및 상기 보조 공기 공급 채널들 둘 다는 낮은 유동비 채널들이며, 반면에 상기 연료 공급 채널들 및 상기 공기 공급 채널들은 높은 유동비 채널이다.
상기 보조 공급 채널들은 상기 1차 버너의 연소 상태 교체로 인해, 상기 혼합 영역에 연소 공기 및/또는 가연성 연료를 추가 공급하는 것을 허용한다.
상기 추가적 가연성 연료 또는 연소 공기는 상기 1차 버너의 연소 상태를 조절하기 위해 상기 메인 연료 및 공기 공급 채널들을 통해 공급되는 것과 동일한 타입일 수 있다.
아마도, 상기 추가적 가연성 연료 또는 연소 공기는 상기 메인 연료 및 공기 공급 채널들을 통해 공급된 것과는 다른 타입일 수 있다.
상기 추가적 가연성 연료 또는 연소 공기는 비-화학량론적 혼합물을 1차 버너에 제공할 수 있으며, 상기 1차 버너는 상기 혼합물의 부분적 연소를 성취한다.
상기 2차 버너는 상기 혼합물의 연소를 완료하는데 사용될 수 있다.
상기 보조 공급 채널들은 상기 버너 유닛의 유동성에 기여한다.
상기 연료 공급 채널들을 통해 공급된 상기 가연성 연료는 용광로 가스 일 수 있으며, 및/또는 상기 공기 공급 채널들을 통해 공급된 연소 공기는 공기 또는 낮은 발열 가스일 수 있다.
상기 보조 연료 공급 채널들을 통해 공급된 가연성 연료는 예컨대, 천연 가스 또는 코크 오븐 가스와 같은 높은 발열 가스 일 수 있으며, 및/또는 상기 보조 공기 공급 채널들을 통해 공급된 연소 공기는 산소일 수 있다.
상기 2차 버너는 공기 및 연료 공급 라인들로 구성되며, 상기 2차 버너는 1차 버너로부터 독립적으로 사용되어질 수 있다.
공기 및 연료 공급 라인들의 한가지를 2차 버너에 제공하는 것에 포함되지 않는 것에 주의해야 한다.
정말로, 상기 2차 버너는 1차 버너에서 상기 연도 가스로부터 공기 및 연료를 수신하여 포스트 연소 버너처럼 사용되어질 수 있으며,
상기 2차 버너는 사용되어지는 연료에 의존하여 모든 적당한 타입일 수 있다.
그러한 연료는 오일, 코크 오븐 가스, 용광로 가스 또는 천연 가스를 포함하는 비전면 리스트로부터 선택되어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 보조 연료 공급 채널들 및/또는 상기 보조 공기 공급 채널들은 상기 버너 유닛의 주변 벽을 통해 지나간다.
환형 공급 챔버들은 상기 버너 유닛의 외부벽 주위에 배열될 수 있으며, 상기 환형 공급 챔버들은 상기 보조 연료 공급 채널들 및 상기 보조 공기 공급 채널들에 가연성 연료 또는 연소 공기를 제공하기 위해 배열되어진다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 보조 연료 공급 채널들 및/또는 상기 보조 공기 공급 채널들은 상기 버너 유닛의 후부벽을 통해 지나가며, 상기 보조 연료 공급 채널들 및/또는 상기 보조 공기 공급 채널들은 상기 버너 유닛의 축에 평행하게 배열된다.
상기 보조 연료 공급 채널들 및/또는 상기 보조 공기 공급 채널들은 상기 1차 및 상기 2차 버너의 환형 공급 배열 사이에 배열될 수 있다.
대안적으로, 상기 보조 연료 공급 채널들 및/또는 상기 보조 공기 공급 채널들은 상기 1차 버너의 환형 공급 배열 내에 배열되어질 수 있다.
상기 환형 공급 배열은 환형 채널에 의해 형성되며, 상기 환형 채널은 복수 개의 내부 채널들을 포함하며, 상기 내부 채널들은 상기 환형 채널을 연료 공급 채널들 및 공기 공급 채널들로 분할되며, 상기 환형 채널은 가연성 연료 또는 연소 공기 중 하나를 전달하기 위해 연결되어지며, 상기 내부 채널들은 가연성 연료 또는 연소 공기들 중 다른 하나를 전달하기 위해 사용된다.
상기 환형 채널 내에 배열된 내부 채널들을 제공함에 따라, 가스 타이트 분리부는 상기 환형 공급 배열 내에서 한 채널에서 다른 채널까지 모든 누수를 회피하기 위해 상기 연료 공급 채널들 및 상기 공기 공급 채널들 사이에 형성될 수 있다.
상기 공기 공급 채널들 및 연료 공급 채널들은 상기 중심 축에 평행하다.
다른 구성들은 제외하지 말아햐 한다.
상기 공기 및 연료 공급 채널들은 상기 중심축 주위에 뒤틀려지며, 상기 중심축은 상기 혼합 영역에 진입할 때, 가연성 연료 및 연소 공기의 소용돌이치는 것을 제공한다.
비록 일반적으로 바람직하진 않지만, 어떠한 경우에는 이러한 소용돌이가 이로울 수 있다.
소용돌이를 성취하기 위한 다른 방법들이 사용될 수 있음을 인지해야 한다.
비록 본 발명 응용이 고로 스토브와 연결된 버너 유닛을 주로 설명할 지라도, 상기 버너 유닛은 다른 철강 제조 설비, 예들들면, 미분탄 주입(PCI) 설치 또는 회보적 열 교환 지시와 같은 다른 철강 제조 설비에 사용될 수 있다.
이하에서는 본 발명을 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 버너 유닛 10의 횡단부을 보여준다.
상기 버너 유닛 10은 연소 챔버 14를 구비한 전면부 12 및 상기 연소 챔버 14의 혼합 영역에 가연성 연료 및 연소 공기를 공급하기 위한 공급 라인들을 포함하는 후면부 16로 구성된다.
상기 전면부 12는 상기 버너 유닛 10에서 예를들면 고온 용광로 스토브(미도시)와 같은 철 제조 설비까지 연도 가스를 공급하기 위한 개구 20을 포함한다.
상기 버너 유닛 10은 연결 플랜지 22를 통해 상기 고온 용광로 스토브에 연결되어진다.
상기 전면부 12 내에, 내연성 물질 24는 상기 연소 챔버 14 내에서 생성된 열로부터 상기 후자를 보호하도록 상기 주변 벽 28의 상기 내부 표면 26의 반대쪽 구비된다.
상기 공급 라인들로 구성된 상기 후면부 16는 도 1 및 도 2에 의해 보다 쉽게 설명되어지며, 상기 후자는 도 1의 라인 A-A을 따라부분 절단도는 보다 쉽게 설명되어질 것이다.
상기 후면부 16는 환형 공급 배열 30으로 구성되며, 상기 환형 공급 배열 30은 연료 공급 채널들 32 및 공기 공급 채널들 34로 번갈아 구성된다.
상기 연료 및 공기 공급 채널들 32, 34는 교대 방식으로 규격 부분들 내에 주변부에 배열되어진다.
상기 연료 공급 채널들 32 및 공기 공급 채널들 34는 연료 주입구 36 및 공기 주입구 38에서 상기 연소 챔버 14의 상기 혼합 영역 18까지 가연성 연료 및 연소 공기를 각각 리드(lead)한다.
상기 혼합 영역 18 내에, 상기 가연성 연료 및 연소 공기가 만나서 이에 혼합된 혼합물은 제1 연소로부터 점화되어지며, 불꽃들 40에 의해 나타나진다.
가연성 연료 및 공기 공급 채널들을 포함하는 상기 환형 공급 배열 30은 상기 버너 유닛 10의 1차 버너 42에 형성된다.
상기 환형 공급 배열 30은 중앙 채널 44을 둘러싸며, 상기 중앙 채널 44는 2차 버너 46를 받기위하여 구성되어진다.
상기 환형 공급 배열 30 및 중앙 채널 44는 상기 버넛 유닛 10의 중심 축 47를 구비한 공통 축을 가진다. 상기 중앙 채널 44는 내열성 물질 48과 함께 놓여있다.
상기 2차 버너 46는 상기 혼합 영역 18에 가연성 연료 및 연소 공기를 공급하며, 불꽃 50에 의해 나타낸바, 혼합물은 제2 연소 형태로 점화된다.
상기 2차 버너 46는 상기 버너 유닛 10의 후부벽 54 내에 소켓을 통해 상기 버너 유닛 10 내에 삽입되어진다.
상기 1차 버너 42의 상기 환형 공급 배열 30의 구조는 도 2에 도시된 바와 같이, 보다 상세히 설명될 수 있다.
상기 환형 공급 배열 30은 두 개의 공통축 파이프들에 의해 형성되어지며, 외부 파이프 56 및 내부 파이프 58 사이에 환형 채널 60이 형성되어진다.
상기 환형 채널 60 내에서, 복수 개의 내부 채널들 61은 상기 내부 파이프 58에 연결된 파이프적 요소 62를 삽입하는 것에 의해 형성되어진다.
상기 파이프적 요소 62는 상기 연료 공급 채널들 32 및 공기 공급 채널들 34를 형성하는 것에 의해 상기 내부 채널들 61 및 상기 환형 채널 60 사이에 가스 타이트 분리 벽을 형성한다.
보조 연료 공급 채널들 64 및 보조 공기 공급 채널들 66은 상기 혼합 영역 18에 추가적으로 가연성 연료 및 연소 공기를 공급하기 위하여 제공되어질 수 있다.
도 1이 상기 보조 연료 공급 채널들 64 및 상기 보조 공기 공급 채널들 사이에 보여질지라도, 보조 공급 채널들 64, 66들 중 어느 하나를 갖는 버너 유닛 10을 제공가능하다는 것은 명핵할 것이다.
상기 보조 연료 공급 채널들 64는 상기 혼합 영역 18 내에 상기 버너 유닛 10의 상기 주변 벽 28를 통해 연료 주입구 70에 연결된 환형 연료 공급 챔버 68로부터 추가 가연성 연료를 공급하기 위하여 배열되어진다.
비슷하게, 상기 보조 공기 공급 채널들 66은 상기 혼합 영역 18 내에 상기 버너 유닛의 상기 주변 벽 28을 통해 공기 주입구 74에 연결된 환형 공기 공급 챔버 72로부터 추가적인 연소 공기를 공급하기 위하여 배열되어진다.
상기 보조 연료 및 공기 공급 채널들 64, 66은 상기 1차 버너 42의 연소 상태들을 바꾸기 위한 높은 발열 가스, 예컨대, 상기 혼합 영역 18에 천연 가스 또는 코크 오븐 가스 또는 산소와 같은 발열 가스를 전달하기 위하여 배열된 낮은 유동비 채널들이다.
상기 혼합 영역 18에 공급된 상기 추가적 연료 및/또는 공기는 상기 1차 버너 42로 부분 연소를 성취하기 위한 양일 수 있으며, 상기 혼합 영역 내의 혼합물은 비-화학양론이다.
게다가 제1 연소로부터 상기 연도 가스의 연소는 상기 2차 버너 46의 보조를 통해 성취되어질 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 버너 유닛 10을 나타내며, 도 4는 도 3의 라인 B-B에 따른 부분 단면도이다.
이러한 버너 유닛은 도 1 및 도 2 내에 한나로 매우 유사하고, 보다 상세하게 설명하지 않을 것이다.
동일 참조 부재번호들은 두개의 실시 예 내에 동일한 특징으로 언급한다.
도 2 및 도 3의 상기 버너 유닛은 보조 공급 채널들의 위치 내에 제1 실시 예와 다르다.
보조 공기 공급 채널 76은 상기 환형 공급 배열 30의 공기 공급 채널들 34 및 연료 공급 채널들 32와 상기 중앙 채널 44의 내열성 물질 48 사이에 배열되어진다.
일 끝단에서, 상기 보조 공기 공급 채널 76은 상기 버너 유닛 10의 상기 후부벽 54 내에 배열된 공기 주입구 78에 연결되어지며; 반대쪽 끝단에, 상기 보조 공기 공급 채널 76은 상기 버너 유닛 10의 상기 혼합 영역 내에 개구된 포트 80을 포함한다.
비록 도 2가 보조 공기 공급 채널을 나타낼지라도, 유사 방식으로 보조 연료 공급 채널을 갖는 상기 버너 유닛 10을 제공하는 것이 가능하다는 것은 분명하다.
상기 버너 유닛 10의 전형적으로 동작하는 동안, 가연성 연료 및 연소 공기는 상기 혼합 영역 18 내에 가연성 혼합물을 형성하기 위하여 상기 연료 공급 채널들 32 및 공기 공급 채널들을 통해 일반적으로 공급된다.
상기 1차 버너 42에 의한 가연성 혼합물의 연소로부터 상기 연도 가스는 고로 스토브 내의 개구 20을 통해 공급된다.
상기 보조 연료 및 공기 공급 채널들 64, 66은 가연성 연료의 두가지의 뚜렷한 타입들 및 연소 공기의 두가지의 뚜렷한 타입들로 구성되는 가연성 혼합물을 생성하기 위해 상기 혼합 영역 18 내에 추가적인 가연성 연료 및 연소 공기의 진입을 허용한다.
상기 연도 가스 구성은 상기 버너 유닛 10의 잠재적으로 위험한 혼합 상승류에 의지하는 것 없이 변경되어질 수 있다.
상기 2차 버너는 상기 1차 버너로부터 상기 연도 가스 내의 모든 초과 구성요소를 태우는것을 허용하는 것 뿐만 아니라, 상기 버너 유닛를 가열하는 것 및 상기 1차 버너가 스위치 온되기 전 모든 하강류 장치를 가열하는 것을 허용한다.
상기 고온 용광로 스토브에 공급된 상기 연도 가스의 상기 온도, 유동 비 또는 구성요소를 조절하기 위하여, 매우 많은 버너들의 조합들 및 연소 매체는 본 발명의 버너 유닛의 혁신적인 디자인으로 인해 이용가능할 수 있다.
본 발명의 내용에서 주목해야 할 것은, 상기 연료의 "높은 유동 비" 및 "낮은 유동 비" 및 공기 공급 채널들 및 보조 연료 및 공기 공급 채널들의 표현은 서로 상대적이다.
상기 공급 채널들의 유동비 또는 부분 크기는 사용된 연소 매체에 강하게 의존할 것이다.
순전히 예를 제공하기 위한 목적으로, 상기 높은 유도 비, 연료 및 공기 공급 채널들 32, 34는 1500 cm<2> 영역 내에 부분일 수 있으며, 상기 낮은 유동 비, 보조 연료 및 공기 공급 채널들 64, 66은 200 cm<2>의 영역 내에 부분을 가질 수 있다.
테이블 1은 본 발명에 따른 버너 유닛의 작동 모드를 위한 예들의 비 포괄적 리스트를 나타낸다.
Figure pct00001
테이블 1
10 : 버너 유닛
50 : 불꽃
12 : 전면부
52 : 소켓
14 : 연소 챔버
54 : 후부벽
16 : 후면부
56 : 외부 파이프
18 : 혼합 영역
58 : 내부 파이프
20 : 개구
60 : 환형 채널
22 : 연결 플랜지
61 : 내부 채널들
24 : 내열성 물질
62 : 파이프적 요소
26 : 내부 표면
64 : 보조 연료 공급 채널들
28 : 주변 벽
66 : 보조 공기 공급 채널들
30 : 환형 공급 배열
68 : 환형 연료 공급 챔버
32 : 연료 공급 채널들
70 : 연료 주입구
34 : 공기 공급 채널들
2 : 환형 공기 공급 챔버
36 : 연료 주입구
74 : 공기 주입구
38 : 공기 주입구
76 : 보조 공기 공급 채널
40 : 불꽃
78 : 공기 주입구
42 : 1차 버너
80 : 포트
44 : 중앙 채널
46 : 2차 버너

Claims (13)

  1. 재생적 또는 회복적 열 발생기에 연결되어 사용하기 위한 철 제조 설비용 버너 유닛에 있어서,
    혼합 영역;
    상기 혼합 영역에 가연성 연료를 공급하기 위한 복수 개의 연료 공급 채널들; 및
    상기 혼합 영역에 연소 공기를 공급하기 위한 복수 개의 공기 공급 채널들;
    주변적으로 교대하는 연료 공급 채널들 및 공기 공급 채널들로 구성된 환형 공급 배열을 갖는 1차 버너;
    상기 환형 공급 배열과 공통 축을 갖는 중앙 채널; 및 상기 버너 유닛의 상기 중앙 채널에 배열된 2차 버너를 포함하며,
    상기 보조 공급 채널은 상기 혼합 영역에 가연성 연료 또는 연소 공기를 공급하며, 상기 보조 공급 채널은 상기 공기 공급 채널들 또는 상기 연료 공급 채널들의 횡단부보다 더 작은 횡단부를 갖는 것을 특징으로 하는 철 제조 설비용 버너 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보조 공급 채널들은,
    상기 혼합 영역에 가연성 연료를 공급하기 위한 보조 연료 공급 채널들로 구성되며, 상기 보조 연료 공급 채널들은 상기 1차 버너의 연료 공급 채널들의 횡단부보다 더 작은 횡단부를 갖는 것을 특징으로 하는 철 제조 설비용 버너 유닛.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보조 공급 챔버는,
    상기 혼합 영역에 연소 공기를 공급하기 위한 보조 공기 공급 채널들로 구성되며, 상기 보조 공기 공급 채널들은 상기 1차 버너의 상기 공기 공급 채널들의 횡단부보다 더 작은 횡단부을 갖는 것을 특징으로 하는 철 제조 설비용 버너 유닛.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 보조 공급 채널들은 상기 버너 유닛의 주변 벽을 통해 지나가는 것을 특징으로 하는 철 제조 설비용 버너 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 환형 공급 챔버들은,
    상기 버너 유닛의 외부 벽 주위에 배열되어지며, 상기 환형 공급 챔버는 상기 보조 공급 채널들에 공기 또는 연료를 공급하기 위하여 배열되어지는 것을 특징으로 하는 철 제조 설비용 버너 유닛.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 보조 공급 채널들은 상기 버너 유닛의 후부벽을 통해 지나가며, 상기 보조 공급 채널은 상기 버너 유닛의 축에 평행하게 배열되어지는 것을 특징으로 하는 철 제조 설비용 버너 유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보조 공급 채널들은,
    상기 1차 버너 및 상기 2차 버너의 환형 공급 배열 사이에 배열되어지는 것을 특징으로 하는 철 제조 설비용 버너 유닛.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 보조 공급 채널들은,
    상기 1차 버너의 상기 환형 공급 배열 내에 배열되어지는 것을 특징으로 하는 철 제조 설비용 버너 유닛.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 가연성 연료는 용광로이며, 및/또는 상기 연소 공기는 공기 또는 저 발열 가스인 것을 특징으로 하는 철 제조 설비용 버너 유닛.
  10. 제2항 및 제3항에 있어서,
    상기 보조 연료 공급 채널들를 통해 공급된 상기 가연성 연료은 천연 가스 또는 고크스 오븐 가스와 같은 고 발열 가스이며, 상기 보조 공기 공급 채널들을 통해 공급된 상기 연소 공기는 산소인 것으로 특징으로 하는 철 제조 설비용 버너 유닛.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 2차 버너는 공기 및 연료 공급 라인들로 구성되는 것을 특징으로 하는 철 제조 설비용 버너 유닛.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 환형 공급 배열은 환형 채널에 의해 형성되어지며, 상기 환형 채널은 복수 개의 내부 채널들로 구성되며, 상기 내부 채널들은 연료 공급 채널들 및 공기 공급 채널들을 주변적으로 바꾸도록 상기 환형 채널들로 분할되며, 상기 환형 채널은 가연성 연료 또는 연소 공기 중 하나를 전달하기 하기 위해 연결되어지며, 상기 내부 채널들은 상기 가연성 연료 또는 상기 연소 공기 중 다른 하나를 전달하기 위한 것을 특징으로 하는 철 제조 설비용 버너 유닛.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 공기 공급 채널들 및 연료 공급 채널들은 상기 버너 유닛의 중심 축에 평행하는 철 제조 설비용 버너 유닛.
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