KR20130036088A

KR20130036088A - 저녹스형 증폭 버너

Info

Publication number: KR20130036088A
Application number: KR1020110100400A
Authority: KR
Inventors: 박죽랑
Original assignee: 주식회사 은하에어테크
Priority date: 2011-10-01
Filing date: 2011-10-01
Publication date: 2013-04-10
Also published as: KR101311821B1

Abstract

본 발명은 물과 기름이 혼합된 에멀전연료를 가수성 가스화하여 연소시킴으로써 연료를 절감하고, 열효율이 우수하며, 환경오염물질을 적게 배출함으로써 연료와 환경친화적인 저녹스형 증폭 버너에 관한 것이다.
본 발명에 의한 저녹스형 증폭 버너는 기름과 물이 혼합된 에멀전연료가 수납된 개질화탱크;와, 상기 개질화탱크의 에멀전연료를 연료관으로 압송하는 혼합유펌프;와, 상기 혼합유펌프로부터 에멀전연료를 공급받아 연소실로 에멀전연료를 분사하는 점화노즐;과, 상기 연소실로 공기를 공급하는 송풍팬;과, 연료관의 단부에 설치되어 에멀전연료를 이송관 또는 유입관으로 선택적으로 공급하는 방향전환밸브;와, 일측 단부는 상기 방향전환밸브에 체결되고 타측 단부는 연소실 내부에 위치한 점화노즐에 체결되는 이송관;과, 체결수단을 통해 상기 연소실에 체결되는 화염관;과 상기 화염관의 외부를 권취하는 파이프 형태의 코일;과, 일측단부는 상기 방향전환밸브와 체결되고 타측단부는 상기 코일과 체결되는 유입관;과, 일측단부는 상기 코일과 체결되고 타측단부는 연소실 내부에 위치한 2차점화노즐에 체결되는 리턴관;을 포함하여 구성된다.

Description

저녹스형 증폭 버너 {Low NOx burner}

본 발명은 물과 기름이 혼합된 에멀전연료를 가수성 가스화하여 연소시킴으로써 연료를 절감하고, 열효율이 우수하며, 환경오염물질을 적게 배출함으로써 연료와 환경친화적인 저녹스형 증폭 버너에 관한 것이다.

버너는 기름을 연소시켜 물을 데우거나 난방을 하거나 대상물을 가열하는 등에 사용되는 가열장치이다.

이러한 버너는 고가의 기름을 연료로 사용하고 있기 때문에 연료비용이 과다하게 소요되고, 화석연료를 연소시키면서 여러 가지 환경오염물질이 배출되는 문제점이 있다.

산업이 발전하면서 전 세계적으로 원유의 소비량이 급격하게 늘어나고 있다. 그러나, 매장되어 있는 원유의 양은 기껏해야 40~50년 소비량을 넘지 못하는 것으로 추정되고 있다.

더욱이, 이러한 매장량 중 상당수는 지금보다도 많은 비용을 들여야만 채굴할 수 있고, 산업규모가 커질수록 소비량도 훨씬 증가할 것으로 예상되어 원유의 고갈속도는 더욱 빨라질 것이다.

그에 따라 원료사용량을 절감할 수 있는 기술이 다각적으로 검토되고 있고, 그의 일환으로 기름에 물을 혼합하여 구성된 에멀전연료의 사용이 증가되고 있다.

에멀전연료는 서로 섞이지 않는 물과 기름을 유화제를 통해 혼합하고 기름입자를 분산시켜 기름 입자가 물 입자를 감싸는 형태로서 열을 가하면 기름 입자가 연소되면서 열이 물 입자에 전도되어 물 입자가 수증기로 상 변화되며 수 백배로 팽창되기 때문에 순수 기름에 비해 열효율이 우수하고 공해물질인 질소산화물(NOx)이 적게 생성되는 장점이 있다.

이러한 에멀전연료는 물과 기름의 혼합비가 규정된 혼합비로 일정하게 정해져 있고 유,수 분리가 되지 않도록 보관하여야 하는 등 여러 가지 까다로운 제약사항이 있다.

현재까지는 이러한 에멀전연료를 일반적인 버너에 사용하고 있기 때문에 이러한 에멀전연료의 특성을 최대한 활용하지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 물과 기름이 혼합된 에멀전연료를 사용하되, 규정된 물과 기름의 혼합비를 벗어나 물의 혼합량을 늘려 원유 사용량을 절감할 수 있고, 질소산화물이 보다 적게 배출되며, 에멀전연료가 일부 유,수 분리된 상태라 하더라도 사용할 수 있는 저녹스형 증폭버너를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 저녹스형 증폭 버너는 기름과 물이 혼합된 에멀전연료가 수납된 개질화탱크;와, 상기 개질화탱크의 에멀전연료를 연료관으로 압송하는 혼합유펌프;와, 상기 혼합유펌프로부터 에멀전연료를 공급받아 연소실로 에멀전연료를 분사하는 점화노즐;과, 상기 연소실로 공기를 공급하는 송풍팬;과, 연료관의 단부에 설치되어 에멀전연료를 이송관 또는 유입관으로 선택적으로 공급하는 방향전환밸브;와, 일측 단부는 상기 방향전환밸브에 체결되고 타측 단부는 연소실 내부에 위치한 점화노즐에 체결되는 이송관;과, 체결수단을 통해 상기 연소실에 체결되는 화염관;과 상기 화염관의 외부를 권취하는 파이프 형태의 코일;과, 일측단부는 상기 방향전환밸브와 체결되고 타측단부는 상기 코일과 체결되는 유입관;과, 일측단부는 상기 코일과 체결되고 타측단부는 연소실 내부에 위치한 2차점화노즐에 체결되는 리턴관;을 포함하여 구성된다.

다른 형태로서의 본 발명의 저녹스형 증폭 버너는 기름과 물이 혼합된 에멀전연료가 수납된 개질화탱크;와, 상기 개질화탱크의 에멀전연료를 연료관으로 압송하는 혼합유펌프;와, 상기 혼합유펌프로부터 에멀전연료를 공급받아 연소실로 에멀전연료를 분사하는 점화노즐;과, 상기 연소실로 공기를 공급하는 송풍팬;과, 연료관의 단부에 설치되어 에멀전연료를 이송관 또는 유입관으로 선택적으로 공급하는 방향전환밸브;와, 일측 단부는 상기 방향전환밸브에 체결되고 타측 단부는 연소실 내부에 위치한 점화노즐에 체결되는 이송관;과, 파이프 형태로서 체결수단을 통해 상기 연소실에 화염관;이 체결되고, 상기 화염관의 외부에 형성되어 내부에 축방향으로 소정 개수의 관형태로 코일이 형성된 코일관;과, 상기 코일관의 코일이 서로 연통되도록 코일의 단부에 체결되는 연결관;과, 일측단부는 상기 방향전환밸브와 체결되고 타측단부는 상기 코일과 체결되는 유입관;과, 일측단부는 상기 코일과 체결되고 타측단부는 연소실 내부에 위치한 2차점화노즐에 체결되는 리턴관;을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 코일 또는 리턴관의 내부에는 관 단면적이 점점 좁아지도록 관 내부로 돌출된 증폭구가 소정 개수 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 화염관과 코일관은 일체형으로 성형된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 화염관의 내벽에는 관 내부르 돌출편이 돌출 형성되되, 상기 각각의 돌출편은 화염관 내부에서 스크류형태를 이루도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 돌출편은 돌출편의 법선이 화염관의 축선과 경사지도록 비스듬하게 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 개질화탱크 하부에는 초음파 진동자가 설치된 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 저녹스형 증폭 버너는 규정된 물과 기름의 혼합비를 벗어나 물의 혼합량을 늘려 원유 사용량을 절감할 수 있고, 환경공해물질인 질소산화물(NOx)의 배출이 적으며, 에멀전연료가 일부 유,수 분리된 상태라 하더라도 사용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 버너를 도시한 도면.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 의한 저녹스형 증폭 버너의 요부를 도시하고 작동상태를 순차적으로 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 증폭 버너 중 증폭부의 일 실시예를 도시한 사시도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 증폭 버너 중 증폭부의 다른 실시예를 도시한 사시도.
도 8은 화염관 내부의 돌출편을 도시한 단면도.

이하 첨부한 도면에 의하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 1은 종래의 버너를 도시한 도면이고, 도 2 내지 도 4는 본 발명에 의한 저녹스형 증폭 버너의 요부를 도시하고 작동상태를 순차적으로 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 증폭 버너 중 증폭부의 일 실시예를 도시한 사시도이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 증폭 버너 중 증폭부의 다른 실시예를 도시한 사시도이며, 도 8은 화염관 내부의 돌출편을 도시한 단면도이다.

본 발명에 의한 저녹스형 증폭 버너는 도 1과 같은 일반적인 형태의 버너 연소실 단부에 코일이 권취된 화염관을 더 설치하여 구성된 것이다.

일반적인 버너는 도 1에 도시한 바와 같이 에멀전연료가 수납되는 개질화탱크(10)와, 상기 개질화탱크(10)의 에멀전연료를 노즐(44)로 압송하는 혼합유펌프(43)와, 상기 혼합유펌프(43)로부터 에멀전연료를 공급받아 연소실(42)로 에멀전연료를 분사하는 점화노즐(44)과, 상기 연소실(42)로 공기를 공급하는 송풍팬(45)으로 구성된다.

본 발명에 의한 저녹스형 증폭버너는 상기와 같이 구성되는 일반적인 버너의 연소실(42) 단부에 증폭부(100)를 설치한 것이다.

상기 증폭부(100)는 도 5에 도시한 바와 같이, 화염관(110)이 체결수단을 통해 버너의 연소실(117) 단부에 체결되고, 파이프 형태의 코일(106)이 상기 화염관(110)의 외부를 수차례 권취하며 구성된다.

그리고 도 2에 도시한 바와 같이, 개질화탱크(10)로부터 에멀전연료가 공급되는 연료관(101)에는 방향전환밸브(102)가 설치되고, 상기 방향전환밸브(102)에는 이송관(103)과 유입관(108)이 각각 체결된다.

이때, 상기 개질화탱크(10) 하부에는 초음파 진동자(331)를 설치함으로써 개질화탱크(10) 내부의 에멀전연료를 지속적으로 진동시켜 에멀전연료가 유,수분리되는 것을 방지한다.

상기 방향전환밸브(102)는 사용자의 조작 또는 센서(미도시)의 감지에 의한 컨트롤러에 의해 조작된다.

상기 방향전환밸브(102)에 체결된 이송관(103)의 단부는 연소실(117) 내부의 점화노즐(104)에 체결되고, 상기 방향전환밸브(102)에 체결된 유입관(105)은 화염관(110)의 외부를 권취하는 코일(106)의 일측 단부와 체결된다.

그리고 코일(106)의 타측단부는 리턴관(107)이 체결되는데 리턴관(107)은 화염관(110) 내부에 위치하는 2차점화노즐(108)에 체결된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 저녹스형 증폭 버너의 동작에 대하여 설명한다.

버너의 운전 초기에는 도 2에 도시한 바와 같이 방향전환밸브(102)는 연료관(101)을 이송관(103)으로 연결하여 에멀전연료가 연소실(117) 내부의 점화노즐(104)을 통해 분사되도록 한다.

점화노즐(104)에서 에멀전연료가 분사되어 연소되면서 열이 화염관(110)을 통해 배출되면서 화염관(110) 외부를 권취하고 있는 코일(106)을 가열한다.

이때, 코일(106)의 온도가 일정 온도에 도달하면 사용자가 방향전환밸브(102)를 조작하거나 또는 코일(106)에 설치된 센서(미도시)의 감지에 의해 컨트롤러가 방향전환밸브(102)를 조작함으로써 도 3에 도시한 바와 같이, 연료관(101)의 에멀전연료를 유입관(105)으로도 이송시킨다.

상기와 같이 유입관(105)으로 에멀전연료가 공급되면서 에멀전연료는 화염관(110) 외부를 권취하는 코일(106)을 통과하면서 급격하게 가열되어 에멀전연료가 가수성 가스로 상변화된다.

즉, 물과 기름이 혼합된 에멀전연료는 코일(106)을 통과하면서 가스로 상 변화되면서 C,H,O 탄화수소가스 외에 물(H₂O)은 2H₃ + O 즉, 수성가스로 변화된다.

상기와 같이 코일(106)을 통과하면서 가수성 가스로 상 변화된 에멀전연료는 리턴관(107)을 통해 연소실(117) 내부의 2차점화노즐(108)을 통해 분사되고 가수성가스에 의해 더욱 높은 열량을 발생시키면서 완전 연소된다.

그리고, 코일(106)의 온도가 에멀전연료를 가수성가스로 완벽하게 상 변화시킬 수 있는 온도(약 750)에 이르면 도 4에 도시한 바와 같이 사용자의 조작 또는 컨트롤러의 조작에 의해 방향전환밸브(102)는 에멀전연료를 유입관(105)으로만 공급하도록 한다.

그리고 도 4에 도시한 바와 같이 코일(106) 또는 리턴관(107)의 내부에 관 내경이 점차 좁아지다가 내경이 갑자기 넓어지는 형태로 증폭구(111)를 설치하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 에멀전연료가 코일(106) 또는 리턴관(107)을 통해 유동하다가 증폭구(111)를 통해 점점 좁은 면적의 유로를 유동하다가 확산구(112)로 배출되며 갑자기 넓은 내경을 통과하게 되면 에멀전연료가 확산되면서 기름 입자와 물 입자가 더욱 잘게 쪼개져 확산된다.

즉, 개질화탱크(10)로부터 공급되는 에멀전연료가 일부 유,수 분리되더라도 상기와 같은 증폭구(111)를 통과하면서 확산되어 물 입자와 기름 입자가 더욱 잘 혼합됨으로써 연료가 완전 연소되도록 한다.

도 6은 본 발명 증폭부(100)의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.

증폭부(100)의 다른 실시예는 도 6과 같이, 화염관(110)의 외부에 코일관(113)을 체결하되, 상기 코일관(113)의 관벽 내부에는 장공 형태의 코일(114)이 방사상으로 형성되고, 상기 각각의 코일(114)이 연통되도록 도 7과같이 코일의 단부를 'U'형태의 연결관(115)으로 연결하며, 연결관(115)으로 각각 연통된 코일(114)의 양 단부에는 유입관(105)과 리턴관(107)을 연결한다.

상기와 같이 구성된 다른 실시예의 증폭부(100)는 에멀전연료가 유입관(105)으로 유입되면 화염관(110) 외부에 형성된 코일관(113) 내부의 코일(114)을 유동하여 가수성 가스로 상 변화되어 리턴관(107)을 통해 2차점화노즐(108)로 분사된다.

이때, 상기 코일(114) 및 리턴관(107)의 내부에도 도 4와 같은 증폭구(111)를 설치하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 중폭부(100)는 주조방법으로 생산이 가능하기 때문에 도 5에 도시한 증폭부(100)에 비해 생산비용을 대폭 절감할 수 있고, 생산공정이 간단하다

또한, 코일관(113)은 화염관(110)과 일체형으로 제작하거나 화염관(110)과 별도의 파트로 제작되어 조립할 수도 있다.

그리고 도 8에 도시한 바와 같이, 화염관(110)의 내부에는 돌출편(116)들을 형성한다.

상기와 같이 화염관(110) 내부에 돌출편(116)을 형성하되, 도 8과 같이 각각의 돌출편(116)이 화염관(110) 내부에서 스크류 형태를 이루도록 구성한다.

2차점화노즐(108)을 통해 가수성 가스로 상변화된 에멀전연료가 분사되어 연소실(117) 및 화염관(110)을 통과하며 연소되는데, 돌출편(116)을 화염관(110) 내부로 돌출시킴으로써 에멀전연료가 연소실(109) 및 화염관(110) 내부를 유동하는 시간을 지연시킴으로써 완전 연소되도록 유도한다.

또한, 상기 돌출편(116)들이 화염관(110) 내부에서 스크류 형태를 이루도록 함으로써 화염이 일정하게 분사되도록 한다.

그리고, 상기 각각의 돌출편(116)들은 돌출편(116)의 법선이 화염관(110)의 축선과 경사지도록 구성함으로써 화염이 돌출편(117)과 충돌하며 발생하는 소음이 최소화되도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 증폭 버너는 에멀전연료를 가수성 가스화하여 연소시키기 때문에 규정된 물과 기름의 혼합비를 벗어나 물이 더 많이 혼합된 에멀전연료를 사용할 수 있고, 환경공해물질인 질소산화물(NOx)의 배출이 적으며, 에멀전연료가 일부 유,수 분리된 상태라 하더라도 사용할 수 있는 효과가 있다.

이상, 본 발명에 의한 저녹스형 증폭 버너에 대해 설명하였다.

상기 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 증폭부
101 : 연료관
102 : 방향전환밸브
103 : 이송관
104 : 점화노즐
105 : 유입관
106 : 코일
107 : 리턴관
108 : 2차점화노즐
109 : 연소관
110 : 화염관
111 : 증폭구
112 : 확산구
113 : 코일관
114 : 코일
115 : 연결관
116 : 돌출편
117 : 연소실

Claims

기름과 물이 혼합된 에멀전연료가 수납된 개질화탱크(10);와,
상기 개질화탱크(10)의 에멀전연료를 연료관(101)으로 압송하는 혼합유펌프(43);와,
상기 혼합유펌프(43)로부터 에멀전연료를 공급받아 연소실(117)로 에멀전연료를 분사하는 점화노즐(104);과,
상기 연소실(117)로 공기를 공급하는 송풍팬(45);과,
연료관의 단부에 설치되어 에멀전연료를 이송관(103) 또는 유입관(105)으로 선택적으로 공급하는 방향전환밸브(102);와,
일측 단부는 상기 방향전환밸브(102)에 체결되고 타측 단부는 연소실(117) 내부에 위치한 점화노즐(104)에 체결되는 이송관(103);과,
체결수단을 통해 상기 연소실(117)에 체결되는 화염관(110);과
상기 화염관(110)의 외부를 권취하는 파이프 형태의 코일(106);과,
일측 단부는 상기 방향전환밸브(102)와 체결되고 타측 단부는 상기 코일(106)과 체결되는 유입관(105);과,
일측 단부는 상기 코일(106)과 체결되고 타측 단부는 연소실(117) 내부에 위치한 2차점화노즐(108)에 체결되는 리턴관(107);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 저녹스형 증폭 버너.
기름과 물이 혼합된 에멀전연료가 수납된 개질화탱크(10);와,
상기 개질화탱크(10)의 에멀전연료를 연료관(101)으로 압송하는 혼합유펌프(43);와,
상기 혼합유펌프(43)로부터 에멀전연료를 공급받아 연소실(117)로 에멀전연료를 분사하는 점화노즐(104);과,
상기 연소실(117)로 공기를 공급하는 송풍팬(45);과,
연료관(101)에 설치되어 에멀전연료를 이송관(103) 또는 유입관(105)으로 선택적으로 공급하는 방향전환밸브(102);와,
일측 단부는 상기 방향전환밸브(102)에 체결되고 타측 단부는 연소실(117) 내부에 위치한 점화노즐(104)에 체결되는 이송관(103);과,
파이프 형태로서 체결수단을 통해 상기 연소실(117)에 화염관(110);이 체결되고, 상기 화염관(110)의 외부에 형성되어 내부에 축방향으로 소정 개수의 관형태로 코일(114)이 형성된 코일관(113);과,
상기 코일관(113)의 코일(114)이 서로 연통되도록 코일의 단부에 체결되는 연결관(115);과,
일측단부는 상기 방향전환밸브(102)와 체결되고 타측단부는 상기 코일(114)과 체결되는 유입관(105);과,
일측단부는 상기 코일(114)과 체결되고 타측단부는 연소실(117) 내부에 위치한 2차점화노즐(108)에 체결되는 리턴관(107);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 저녹스형 증폭 버너.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 코일(106)(114) 또는 리턴관(107)의 내부에는 관 단면적이 점점 좁아지도록 관 내부로 돌출된 증폭구(111)가 소정 개수 형성된 것을 특징으로 하는 저녹스형 증폭 버너.
제2항에 있어서,
상기 화염관(110)과 코일관(113)은 일체형으로 성형된 것을 특징으로 하는 저녹스형 증폭 버너.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 화염관(110)의 내벽에는 관 내부로 돌출편(116)이 돌출 형성되되, 상기 각각의 돌출편(116)은 화염관(110) 내부에서 스크류형태를 이루도록 구성된 것을 특징으로 하는 저녹스형 증폭 버너.
제5항에 있어서,
상기 돌출편(116)은 돌출편(116)의 법선이 화염관(110)의 축선과 경사지도록 비스듬하게 형성된 것을 특징으로 하는 저녹스형 증폭 버너.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 개질화탱크(10) 하부에는 초음파 진동자(331)가 설치된 것을 특징으로 하는 저녹스형 증폭 버너.