KR20130087624A - 로(爐) 상단연소식 열풍로 - Google Patents

Abstract

버너 덕트내의 원하는 위치에서 착화점을 안정시킬 수 있고, 명멸 현상의 발생을 해소하여 연소 효율이 높은 버너 및 버너 덕트를 구비한 로(爐) 상단연소식 열풍로를 제공한다. 축열실(4)와, 버너 시스템을 구비하여 축열실(4)의 상부에 배치된 연소실(3)으로 구성된 로 상단연소식 열풍로(10)로써, 이 버너 시스템은, 연료 가스관(1c)와 연소용 에어관(1b), (1d)를 구비하는 버너(1)과, 버너(1)의 버너 출구(1a)와 연통되는 버너 덕트(2)로 구성되고, 버너 덕트(2)는 버너덕트 출구(2b)를 개재하여 연소실(3)에 연통되어 있고, 버너 덕트(2)의 도중에서 버너덕트 출구(2b)에 걸쳐서 버너 덕트(2)의 구경(D1)이 확대된 구경 확대부(2c)가 형성되어 있고, 버너 덕트(2)를 연소실(3)측으로 흐르는 혼합 가스(MG)의 소용돌이류(ED)가 상기 구경 확대부(2c)에서 형성되도록 이루어져있다.

Description

로(爐) 상단연소식 열풍로{TOP-FIRING HOT BLAST STOVE}

본 발명은, 버너 시스템에 특징을 가지는 로(爐) 상단연소식 열풍로에 관한 것이다.

열을 축적한 축열실에 에어를 유통하여 열풍이 발생하게 하고, 이를 용광로에 공급하는 축열식 열풍로에는, 원통 외피내에 연소실과 축열실을 병설한 내연식 열풍로나, 연소실과 축열실을 별개의 원통 외피내에 설치하고, 쌍방의 외피 일단에서 양실을 연통시킨 외연식 열풍로 등이 있지만, 이 외연식 열풍로와 동등한 성능을 가지면서 외연식 열풍로보다도 설비비를 저감할 수 있는 축열식 열풍로로서, 축열실의 상방에 버너가 통하는 연소실이 설치된 로 상단연소식 열풍로가 특허문헌 1에 개시되어 있다.

여기서, 도 7의 모식도를 참조하여 종래의 로 상단연소식 열풍로의 구성을 설명한다. 도면에 나타낸 바와 같이, 종래의 로 상단연소식 열풍로(F)는 축열실(T)의 상방에 연소실(N)이 배치되고, 소위 연소시에는, 이 연소실(N)에 대하여 버너(B)로부터 공급된(X1 방향) 연료 가스와 연소용 에어의 혼합 가스가 버너 덕트(BD)를 통과하는 과정에서 착화되고, 연소되어 고온의 연소 가스가 되어 연소실(N)에 유입된다. 이 버너 덕트(BD)는 연소실(N)에 대하여 평면에서 보아 복수개소에 설치되어 있고, 고온의 연소 가스는 연소실내에서 크게 선회하면서 하방으로 유하하고, 연소 가스가 축열실(T)를 유하하는 과정(X2 방향)에서 그 열이 축열실(T)에서 축열되고, 축열실(T)를 통과한 연소 가스는 연도(E)를 개재하여 배기된다. 또한, 버너(B)와 버너 덕트(BD)를 통합하여 본 명세서에서는 버너 시스템이라고 칭한다.

한편, 도시하지 않은 용광로에 열풍을 공급하는 소위 송풍시에는, 버너 덕트(BD)내의 차단밸브(V)를 폐쇄 제어하고, 송풍관(S)를 개재하여 예를 들면 150도정도의 에어를 축열실(T)에 공급하고, 에어가 축열실(T)내를 상승하는 과정에서 예를 들면 1200도정도의 열풍으로 되고, 이 열풍이 열풍관(H)를 개재하여 용광로에 공급되게 된다(X3 방향).

그런데, 상기의 로 상단연소식 열풍로에 장비되는 버너의 연소 효율을 향상시키는 것은 당해 기술분야에 있어서의 중요한 해결 과제의 하나인데, 이 연소효율향상을 위해서는, 연료 가스와 연소용 에어가 충분히 혼합된 혼합 가스를 얻는 것은 물론, 착화점을 안정시키는 것이 매우 중요하다는 것이 알려져 있다. 또한, 착화점이 안정되어 있지 않으면, 버너 덕트내나 연소실내에서 착화점이 움직여버리고, 이것이 진동 연소의 원인이 된다는 것도 알려져 있다.

이 착화점의 안정을 도모하기 위해, 특허문헌 2에서는, 버너와 버너 포트(버너 덕트)의 사이에 링형의 돌기를 설치하고, 이 돌기 근방을 착화점으로서 착화 위치를 안정시키는 열풍로용 가스버너가 개시되어 있고, 이 열풍로용 가스버너의 구조를 도 8에 나타내고 있다.

상기 도면에서, 버너(B)를 개재하여 공급된 연료 가스와 연소용 에어는, 버너(B)내 또는 버너 덕트(BD)내에서 혼합되어 혼합 가스를 생성한다. 버너 덕트(BD)내의 도중위치에는 링형의 돌기(R)이 설치되어 있고, 이 돌기(R)에 의해 버너 덕트(BD)의 구경이 좁혀져 있고, 버너 덕트(BD)는 이 돌기(R)보다도 가스 흐름 방향의 상류측 공간(BD1)과 연소실(N)측의 하류측 공간(BD2)을 가지게 된다.

이와 같이 버너 덕트(BD)내에 링형의 돌기(R)을 설치하여 구경을 좁히는 것으로, 이 돌기(R) 근방이 착화점으로 되기 쉽고, 따라서 이 근방이 소위 보염부를 형성하게 된다. 또한, 이 돌기(R)에 의해 가스의 난류가 생성되게 되어 연료 가스와 연소용 에어의 혼합이 한층 더 촉진된다.

그런데, 버너 덕트(BD)의 도중위치에 도시한 바와 같은 돌기(R)을 설치하여 보염부를 형성하면, 상류측 공간(BD1)의 하류측에는 구경을 좁히는 돌기(R)이 존재하고 있기 때문에, 만일 상류측 공간(BD1)내에서 착화가 일어나면, 상류측 공간(BD1)내의 기체가 승온하여 급격하게 체적팽창하고, 이 급격한 기체의 체적팽창에 의해 상류측 공간(BD1)내의 압력이 상승하는 것으로, 버너(B)로부터의 연료 가스나 연소용 에어의 공급이 저해되고, 이것이 실화로 연결되어버린다고 하는 문제가 있다.

가스 공급이 저해되어 실화하면 상류측 공간(BD1)내의 압력이 저하되고, 저해되어 있던 연료 가스나 연소용 에어의 공급이 재개해서 다시 착화하게 된다.

이와 같이, 버너 덕트(BD)의 도중위치에 돌기(R)을 설치하는 것으로, 착화와 실화를 반복하는 소위 명멸 현상이 생기게 되고, 이것이 새로운 해결 과제로 되어 있다.

특허문헌1 : 일본국 특허공개소화 48-4284호 공보 특허문헌2 : 일본국 특허공개소화 52-89502호 공보

본 발명은 상기 문제에 감안해서 이루어진 것으로, 버너 덕트내의 원하는 위치에서 착화점을 안정시킬 수 있고, 명멸 현상의 발생을 해소하여 연소 효율이 높은 버너 시스템을 구비한 로 상단연소식 열풍로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 로 상단연소식 열풍로는, 열풍용 에어가 공급되는 송풍관을 구비한 축열실과, 용광로에 열풍을 공급하는 열풍관과 버너 시스템을 구비하여 축열실의 상부에 배치된 연소실로 구성되고, 버너 시스템에서 연소실로 공급된 연료 가스와 연소용 에어의 혼합 가스의 연소에 의해 축열실이 승온되고, 열풍용 에어가 축열실을 통과하는 과정에서 생성된 열풍을 열풍관을 개재하여 용광로에 공급하는 로 상단연소식 열풍로로써, 상기 버너 시스템은, 연료 가스관과 연소용 에어관을 구비하는 버너와, 버너의 버너 출구와 연통되는 버너 덕트로 구성되고, 버너 덕트는 버너덕트 출구를 개재하여 연소실에 연통되어 있고, 버너 덕트의 도중에서부터 버너덕트 출구에 걸쳐서 버너 덕트의 구경이 확대된 구경 확대부가 형성되어 있으며, 버너 덕트를 연소실측으로 흐르는 혼합 가스의 소용돌이류가 상기 구경 확대부에서 형성되도록 이루어져 있는 것이다.

본 발명의 로 상단연소식 열풍로는 그 버너 시스템을 구성하는 버너 덕트를 개량하여, 버너 덕트의 도중에서 연소실에 연통되는 버너덕트 출구에 걸쳐서 버너 덕트의 구경이 확대된 구경 확대부를 구비한 점에 특징이 있고, 연료 가스와 연소용 에어의 혼합 가스가 이 구경 확대부를 흐를 때에 여기서 소용돌이류를 생성하게 되고, 이 소용돌이류가 인접하는 연소실내의 고온분위기를 끌어들이는 것으로 구경 확대부를 고온으로 유지하고, 따라서, 구경 확대부가 보염부로서 안정된 착화점위치를 형성할 수 있는 것이다. 또한, 구경 확대부에서 생기는 소용돌이류는, 혼합 가스의 소용돌이류는 물론이고, 상기 구경 확대부에서 혼합 가스가 착화해서 생긴 연소 가스의 소용돌이류도 포함된다.

구경 확대부는 연소실에 면해있으므로, 그 가스 흐름의 하류측에는 종래 기술과 같이 구경이 좁혀진 영역이 존재하지 않고, 따라서, 실화와 착화를 반복하는 명멸 현상은 발생할 수 없다.

또한, 상기한 바와 같이 구경 확대부가 보염부가 되므로, 여기를 안정된 착화점으로 제어할 수 있다.

그리고, 이 버너 덕트의 구조는 그 일부의 구경을 확대할 뿐인, 지극히 간단한 구조개량이므로, 제작 비용이 증가하는 일도 없다.

또한, 버너로부터 공급되는 연료 가스와 연소용 에어는, 버너 내에서 혼합 가스로 되어도 되고(소위 프레믹스 방식), 버너 덕트내에 유입 후에 혼합 가스로 되어도 된다(소위 노즐 믹스). 예를 들면, 버너가 동심에서 3공식의 다중관구조로써, 각각의 관로내를 연료 가스와 연소용 에어가 유통되는 형태에 있어서, 각각의 관로가 버너 덕트측을 향해서 경사지고, 버너 덕트내에 들어간 후에 혼합되는 형태나, 각각의 관로내에 선회용 날개 등이 설치되어 있고, 관로내에서 형성된 가스의 나선류가 버너내 또는 버너 덕트내에서 혼합 가스로 되는 형태 등을 들 수 있다.

또, 버너 덕트 중, 버너 출구의 근방에는 버너 덕트의 구경이 축소된 구경 조리개부가 설치되고, 이 구경 조리개부에서 연료 가스 및 연소용 에어의 혼합 가스가 형성되는 형태이어도 된다.

본 실시예는, 연료 가스와 연소용 에어의 혼합을 보다 더 촉진하기 위해, 버너 덕트에 있어서의 버너 출구의 근방, 즉 연소실에서 먼 위치에 구경 조리개부를 설치한 것이다.

이 구경 조리개부의 실시예로서는, 종래 기술과 마찬가지로 링형의 돌기를 들 수 있지만, 가스의 혼합성을 높이는 관점에서, 버너측에서 연소실측을 향하여 그 내공이 점차 직경 축소된 형태의 링형의 돌기 등을 적용할 수 있다.

또, 「버너 출구의 근방」이란, 버너출구위치나, 버너 덕트의 도중에 설치되는 차단밸브보다도 버너측으로 되는 임의의 위치를 의미하고 있으며, 종래 기술과 같이 연소실에 가까운 위치를 배제하는 의미이다. 또한, 버너 출구의 근방에 구경 조리개부를 설치하더라도, 구경 조리개부의 상류측에서의 착화는 일어나지 않기 때문에, 명멸 현상은 발생하지 않는다.

본 실시예의 버너 덕트에 의하면, 구경 조리개부에서 연료 가스와 연소용 에어의 혼합이 보다 더 촉진되고, 충분히 혼합된 혼합 가스가 보염부로 되어 있는 구경 확대부에 도입되어 여기에서 착화되고, 연소된다.

또한, 버너 덕트의 직경을 D라고 하였을 때, 구경 확대부의 버너덕트 출구까지의 길이가 0.3D∼1.4D의 범위로 되어 있는 실시예가 바람직하다.

본 발명자들은, 종래 구조의 버너 시스템과 본 발명의 로 상단연소식 열풍로를 구성하는 버너 시스템 각각의 연소 효율을 비교하는 실험을 행하였다.

보다 구체적으로는, 연소 효율의 고저를 미연 CO가스량으로 특정하는 것으로, 본 발명의 열풍로를 구성하는 버너 덕트의 특징구성인 구경 확대부의 길이, 즉 구경 확대부의 버너덕트 출구까지의 길이를 파라메타로서 각 실험 모델에서의 미연 CO가스량을 각각 측정한 것이다.

이 실험의 결과, 버너 덕트의 직경을 D라고 하였을 때, 구경 확대부의 버너덕트 출구까지의 길이가 0.3D∼1.4D범위의 경우에 미연 CO량(비율)이 가장 적어지는 것이 실증되고 있다.

상기 실험 결과는 연소 효율의 최적치를 부여하는 구경 확대부의 길이 범위를 특정하는 것인데, 본 발명자들에 의하면, 구경 확대부의 길이가 1.4D보다도 길어지면 구경 확대부에 있어서의 보염 성능이 저하되어 착화 위치의 안정성이 저하될 수 있는 것, 및 구경 확대부의 길이가 0.3D보다도 짧아지면, 연소실내에서 크게 선회하는 연소 가스가 횡풍으로 되어 구경확대부내에 미치고, 이것이 실화의 원인으로 될 수 있다고 하는 관점에서도 본 실험에서 특정된 구경 확대부의 길이가 최적인 길이로 되고 있다.

이상의 설명으로부터 이해할 수 있듯이, 본 발명의 로 상단연소식 열풍로에 의하면, 그 구성 요소인 버너 시스템을 구성하는 버너 덕트에 있어서, 그 도중에서 연소실에 연통되는 버너덕트 출구에 걸쳐서 구경이 확대된 구경 확대부를 설치함으로써, 연료 가스와 연소용 에어의 혼합 가스가 이 구경 확대부를 흐를 때에 여기에서 소용돌이류를 생성하게 되고, 이 소용돌이류가 인접하는 연소실내의 고온분위기를 끌어들이는 것으로 구경 확대부를 고온으로 유지하고, 따라서 구경 확대부를 보염부로서 착화점을 안정하게 하는 동시에, 명멸 현상을 해소하여 연소 효율을 높일 수 있다.

도 1은, 본 발명의 로 상단연소식 열풍로의 일 실시예를 나타낸 모식도로서, 혼합 가스, 연소 가스, 열풍용 에어 및 열풍의 각 흐름을 함께 나타낸 도면이다.
도 2는, 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 화살표 방향에서 본 도면이다.
도 3은, 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 화살표 방향에서 본 도면으로, 연소실내에 있어서의 연소 가스의 흐름을 함께 나타낸 도면이다.
도 4는, 버너 덕트의 일 실시예의 종단면도이다.
도 5는, 버너 덕트의 다른 실시예의 종단면도이다.
도 6은, 버너 덕트의 구경 확대부의 길이와 미연 CO량의 관계에 관한 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7은, 종래의 로 상단연소식 열풍로의 일 실시예를 나타낸 모식도로서, 혼합 가스, 연소 가스, 열풍용 에어 및 열풍의 각 흐름을 함께 나타낸 도면이다.
도 8은, 종래의 버너 덕트 구조를 나타낸 모식도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 로 상단연소식 열풍로의 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 로 상단연소식 열풍로의 일 실시예를 나타낸 모식도로서, 혼합 가스, 연소 가스, 열풍용 에어 및 열풍의 각 흐름을 함께 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 화살표 방향에서 본 도면이고, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 화살표 방향에서 본 도면으로, 연소실내에 있어서의 연소 가스의 흐름을 함께 나타낸 도면이다. 또한, 도 4는 버너 덕트의 일 실시예의 종단면도이다.

도 1에 나타내는 로 상단연소식 열풍로(10)은, 축열실(4)의 상방에 연소실(3)이 배치되고, 이 연소실(3)에는 버너(1)로부터 공급된(X1 방향) 연료 가스와 연소용 에어의 혼합 가스가 버너 덕트(2)를 통과하는 과정에서 착화되고, 연소하여 고온의 연소 가스로 되어 연소실(3)에 유입되는 것이다. 또한, 버너(1)과 버너 덕트(2)로 버너 시스템이 구성된다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 버너 덕트(2)는 연소실(3)에 대해서 평면에서 보아 4개소 설치되어 있고, 각 버너 덕트(2)는 모두, 연소실(3)에의 연소 가스의 유입 방향이 평면에서 보아 원형의 연소실(3)의 중심(O)를 통하지 않는 편심 위치에서 연소실(3)에 연결되어 있고, 그 결과로서, 각 버너 덕트(2)에서 연소실(3)내에 유입된 연소 가스는 다른 인접하는 버너 덕트(2)에서 연소실(3)내에 유입된 연소 가스와 간섭하여 각각의 연소 가스의 흐름 방향이 전환되어, 연소실(3)내에는 도시한 바와 같은 큰 연소 가스의 선회류(X4)가 형성되게 된다.

이 연소 가스는, 도 3에 도시한 바와 같이 평면적으로는 선회하면서, 종단면적으로는 도 1의 X2 방향으로 강하하는 나선류를 형성하면서 축열실(4)를 유하하고, 이 유하 과정에서 그 열이 축열실(4)로 축열되고, 축열실(4)를 통과한 연소 가스는 차단밸브(7a)가 개방 제어된 연도관(7)을 개재하여 배기된다. 그리고, 종래 구조의 로 상단연소식 열풍로에서는, 연소 촉진을 위하여 상기한 연소 가스의 평면적인 선회를 촉진시키는 것이었으나, 도시하는 로 상단연소식 열풍로(10)에 있어서의 연소 가스의 평면적인 선회는, 해당 연소 가스를 가급적 균일하게 축열실(4)에 공급하는 것이 주된 목적이므로, 종래 구조의 열풍로의 연소실에 비해서 연소실(3)의 규모를 소규모로 할 수 있다.

도 2에 도시한 바와 같이 버너(1)은 동심에서 3공식의 다중관로로써, 도 4에 나타낸 바와 같이, 내측관(1b)에는 연소용 에어(A1)이 흐르고, 중관(1c)에는 연료 가스(G)가 흐르고, 외측관(1d)에는 별도의 연소용 에어(A2)가 흐르도록 되어 있으며, 각 관로 모두 버너 덕트(2)측을 향해서 직경축소(경사)되어 있으므로, 이들이 버너 덕트(2)내에 유입된 단계에서 서로 혼합되어 혼합 가스가 생성되도록 되어 있다. 또한, 각 관로를 흐르는 연료 가스와 연소용 에어가 반대 형태로 흘러도 되고, 각 관로내에 선회 용수철이 설치되어 있어, 각 관로를 가스가 흐르는 과정에서 나선류를 생성되게 하여, 버너 덕트내에서 나선류끼리가 혼합되는 형태이어도 된다.

도 1에 있어서, 도시하지 않은 용광로에 열풍을 공급할 때에는, 버너 덕트(2)내의 차단밸브(2a), 연도관(7)내의 연도 밸브(7a)를 폐쇄 제어하고, 차단밸브(6a)가 개방 제어된 송풍관(6)을 개재하여 예를 들면 150도 정도의 고온 에어를 축열실(4)에 공급하고, 고온 에어가 축열실(4)내를 상승하는 과정에서 예를 들면 1200도 정도의 열풍으로 되고, 이 열풍이 차단밸브(5a)가 개방 제어된 열풍관(5)을 개재하여 용광로에 공급되게 된다(X3 방향).

도 4에 나타낸 바와 같이, 버너 덕트(2)에는, 그 도중에서 버너덕트 출구(2b)에 걸쳐서 그 구경(D1)이 확대된 구경 확대부(2c)(구경D2)가 형성되어 있고, 버너 덕트(2)를 연소실(3)측으로 흐르는 혼합 가스(MG)가 이 구경 확대부(2c)를 통과하는 과정에서 소용돌이류(ED)를 생성하게 되고, 이 소용돌이류(ED)가 인접하는 연소실(3)내의 고온분위기를 끌어들이는(도 4에서 연소실(3)에서 구경 확대부(2c)로 향하는 화살표참조)것으로 구경 확대부(2c)는 고온으로 유지되고, 따라서, 구경 확대부(2c)는 보염부로 되어 이곳이 안정된 착화점위치가 된다. 또한, 여기서 형성되는 소용돌이류(ED)는 혼합 가스로 이루어지는 것 외에도, 구경 확대부(2c)에서 혼합 가스(MG)가 착화해서 생긴 연소 가스 성분도 소용돌이류(ED)에 포함될 수 있다. 또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 버너 덕트(2)에 있어서 구경 확대부(2c)로 이행하는 모서리부를 곡면처리하는 것으로(테이퍼형상으로 한다), 소용돌이류(ED)를 발생시키기 쉽게 할 수 있고, 또한, 곡면처리하지 않은 경우에 비해서 이 영역에 있어서의 내화물의 결락(缺落) 등을 현저하게 저감시킬 수 있다.

이 구경 확대부(2c)는, 혼합 가스(MG)의 소용돌이류(ED)를 생성하게 하여 연소실(3)에서 고온분위기를 끌어들이고 보염부를 형성하여 착화점을 안정시키는 것 외에, 그 가스 흐름의 하류측이 좁혀져 있지 않으므로 착화와 실화를 반복하는 명멸 현상도 생기지 않는다.

이와 같이, 도시하는 버너 덕트(2)는, 그 연소실(3)측의 일정 영역에 구경 확대부(2c)를 설치할 뿐인, 지극히 간단한 구조개량에 의한 것으로, 따라서 제작 비용이 증가하는 일 없이, 버너 덕트(2)내에서의 착화의 안정성을 보증하고, 명멸 현상을 해소하여 연소성에 우수한 버너 덕트로 이루어져 있다.

한편, 도 5에 나타내는 버너 덕트(2A)는, 버너 출구(1a)의 근방에 버너 덕트(2A)의 구경이 축소된 링형의 구경 조리개부(2d)가 설치된 것이다. 동 도면에 있어서 구경 조리개부(2d)의 내경은 D3으로 되어 있다.

버너(1)에서 버너 덕트(2A)를 향해서 경사진 관로(1b), (1c), (1d)를 흘러서 온 연료 가스(G)나 연소용 에어(A1), (A2)는, 버너 덕트(2A)로의 유입 직후에 혼합되는데, 버너 덕트(2A)에 있어서의 버너 출구(1a)의 근방에 구경 조리개부(2d)가 설치되어 있는 것으로, 연료 가스(G)와 연소용 에어(A1), (A2)의 혼합은 한층 더 촉진된다. 그 후, 버너 덕트(2A)를 연소실(3)측으로 흐르는 혼합 가스(MG)가 구경 확대부(2c)를 통과하는 과정에서 소용돌이류(ED)를 생성하게 되고, 이 소용돌이류(ED)가 인접하는 연소실(3)내의 고온분위기를 끌어들이는(도 5에서 연소실(3)에서 구경 확대부(2c)로 향하는 화살표참조) 것으로 구경 확대부(2c)는 고온으로 유지되고, 따라서 구경 확대부(2c)는 보염부로 되어 이곳이 안정된 착화점위치가 된다. 또한, 도시한 구경 조리개부(2d)는 버너 출구(1a)에서 약간 떨어진 위치에 배치되어 있으나, 버너 출구(1a)의 위치에 배치되어도 된다.

[버너 덕트의 연소 효율에 관한 실험과 그 결과]

본 발명자들은, 종래 구조의 버너 시스템(비교예)과, 본 발명의 로 상단연소식 열풍로를 구성하는 버너 시스템(실시예) 각각의 연소 효율을 비교하는 실험을 행하였다.

실험의 개요는, 도 4에 나타내는 버너 시스템에 관한 것으로, 버너 덕트의 구경 확대부의 길이(L)을 0D1(구경 확대부 없음)∼2D1까지 여러가지로 변화시킨 복수 종류의 버너 시스템을 시작(試作)하고, 각 버너 시스템에 대하여 미연CO가스량을 측정하고, 구경 확대부 없음인 경우의 측정량을 1로 정규화하여, 각 측정량을 그에 대한 비율로 특정한 것이다. 그 결과를 도 6에 나타낸다.

도 6에서 명백한 바와 같이, 미연 CO가스량은 구경 확대부의 길이가 0.3D1이 될 때까지 감소 경향에 있고, 0.3D1에서 변곡점을 맞이하여 구경 확대부 없음인 경우 1/4로 되고, 구경 확대부의 길이가 더 길어짐에 따라 1/13까지 감소되고, 그 후 증가로 전환하여 1.4D1에서 변곡점을 맞이하여구경 확대부 없음인 경우 1/4로 되는 것이 실증되어 있다.

0.3D1∼1.4D1 범위의 구경 확대부의 길이가 연비성의 관점에서 바람직한 길이라는 것은 본 실험에서 실증되었는데, 본 발명자들에 의하면, 이 구경 확대부의 길이가 바람직한 다른 이유로서, 구경 확대부의 길이가 너무 길어지면 구경 확대부에 있어서의 보염 성능이 저하되어 착화 위치의 안정성이 저하될 수 있고, 구경 확대부의 길이가 너무 짧으면, 연소실내에서 크게 선회하는 연소 가스가 횡풍으로 되어 구경 확대부내에 미치고, 이것이 실화의 원인으로 될 수 있다는 것에서도, 이것이 최적길이 범위라고 특정하고 있다.

이상, 본 발명의 실시예를 도면을 이용하여 상술하였으나, 구체적인 구성은 이 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서의 설계 변경 등이 있더라도, 이들은 본 발명에 포함되는 것이다.

1 : 버너 1a : 버너 출구
1b : 내측관 1c : 중관
1d : 외측관 2, 2A : 버너 덕트
2a : 차단밸브 2b : 버너덕트 출구
2c : 구경 확대부 2d : 구경 조리개부
3 : 연소실 4 : 축열실
5 : 열풍관 6 : 송풍관
7 : 연도관 10 : 로 상단연소식 열풍로
G : 연료 가스 A1, A2 : 연소용 에어
MG : 혼합 가스 ED : 소용돌이류

Claims (2)

1. 열풍용 에어가 공급되는 송풍관을 구비한 축열실과, 용광로에 열풍을 공급하는 열풍관과 버너 시스템을 구비하여 축열실의 상부에 배치된 연소실로 구성되고, 버너 시스템에서 연소실로 공급된 연료 가스와 연소용 에어의 혼합 가스의 연소에 의해 축열실이 승온되고, 열풍용 에어가 축열실을 통과하는 과정에서 생성된 열풍을 열풍관을 개재하여 용광로에 공급하는 로(爐) 상단연소식 열풍로로서,
   상기 버너 시스템은, 연료 가스관과 연소용 에어관을 구비하는 버너와, 버너의 버너 출구와 연통되는 버너 덕트로 구성되고, 버너 덕트는 버너덕트 출구를 개재하여 연소실에 연통되어 있고,
   버너 덕트는, 그 도중까지의 내경이 D1, 도중에서 버너덕트 출구에 걸쳐서 버너 덕트의 내경이 확대되어 이루어지는 내경D2의 구경 확대부가 형성되어 있고, 버너 덕트를 연소실측으로 흐르는 혼합 가스의 소용돌이류가 상기 구경 확대부에서 형성되도록 되어 있고,
   버너 덕트의 상기 도중까지의 내경D1에 대하여, 구경 확대부의 버너덕트 출구까지의 길이가 0.3D1∼1.4D1의 범위로 되어 있고,
   상기 소용돌이류에 의해 상기 연소실에서 고온분위기를 끌어들이고, 보염부를 형성하여 착화점을 안정시키도록 이루어져있는 로(爐) 상단연소식 열풍로.
2. 제 1항에 기재된 로 상단연소식 열풍로에 있어서,
   버너 덕트 중, 버너출구위치에는 버너 덕트의 내경이 축소된 구경 조리개부가 설치되고, 이 구경 조리개부에서 연료 가스 및 연소용 에어의 혼합 가스가 형성되는 로 상단연소식 열풍로.

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