KR20140078634A - 간접 연소 시스템을 구비한 연소 장치 - Google Patents

간접 연소 시스템을 구비한 연소 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20140078634A
KR20140078634A KR1020147007887A KR20147007887A KR20140078634A KR 20140078634 A KR20140078634 A KR 20140078634A KR 1020147007887 A KR1020147007887 A KR 1020147007887A KR 20147007887 A KR20147007887 A KR 20147007887A KR 20140078634 A KR20140078634 A KR 20140078634A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
burner
fuel
primary
conduit
supply
Prior art date
Application number
KR1020147007887A
Other languages
English (en)
Inventor
데이비드 윌리암 스터전
제랄드 존 헤셀만
Original Assignee
두산 밥콕 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=44838875&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR20140078634(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 두산 밥콕 리미티드 filed Critical 두산 밥콕 리미티드
Publication of KR20140078634A publication Critical patent/KR20140078634A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M9/00—Baffles or deflectors for air or combustion products; Flame shields
    • F23M9/02—Baffles or deflectors for air or combustion products; Flame shields in air inlets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/002—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F23C9/003—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber for pulverulent fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D1/00—Burners for combustion of pulverulent fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D1/00—Burners for combustion of pulverulent fuel
    • F23D1/005—Burners for combustion of pulverulent fuel burning a mixture of pulverulent fuel delivered as a slurry, i.e. comprising a carrying liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K3/00—Feeding or distributing of lump or pulverulent fuel to combustion apparatus
    • F23K3/02—Pneumatic feeding arrangements, i.e. by air blast
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
    • F23L7/007—Supplying oxygen or oxygen-enriched air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2203/00—Feeding arrangements
    • F23K2203/006—Fuel distribution and transport systems for pulverulent fuel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Abstract

본 발명은 연소 장치에 관한 것으로, 특히 탄소계 연료 연소용 버너에 관한 것이다. 본 발명의 연소 장치는, 공급되는 가연성 미분 연료와 조연성 가스를 받아들이는 버너 입구와, 조업 중에 연료의 연소가 지지되는 부근에 위치하는 버너 출구를 구비하는 버너; 연료와 조연성 가스의 혼합물을 버너 입구로부터 버너 출구로 운송하는 유동 채널을 획정하는 적어도 하나의 1차 도관; 미분의 가연성 연료를 밀집상으로 운송하는 유동 채널을 획정하는 연료 공급 라인; 및 조연성 가스 공급부를 1차 도관에 유동학적으로 접속시키며, 상기 1차 도관과 함께 1차 유동 스트림을 획정하는 공급 도관;을 포함하고, 상기 연료 공급 라인에는 미분 가연성 연료를 밀집상으로 공급하도록, 상기 버너 입구의 공급 도관 상측 안쪽으로 연료 공급 출구가 구비되며; 상기 1차 유동 스트림에는 유체 공급 출구의 하측에 혼합 장치를 포함한다. 버너 내에서 위와 같은 원리들을 구현하는, 가연성 미분 연료 연소 방법 또한 개시되어 있다.

Description

연소 장치 {COMBUSTION APPARATUS}
본 발명은 연소 장치에 관한 것으로, 특히 탄소계 연료 연소용 버너에 관한 것이다. 바람직한 케이스에 있어서, 본 발명은 과립형 고체 탄소계 연료를 사용하는, 간접 연소 시스템을 구비하는 버너에 관한 것으로, 일례로 간접 연소식 미분탄 연소 버너에 관한 것이다. 특히 본 발명은 공기 및 순산소 연소가 가능하고, 연도 가스 재순환법을 활용할 수 있는 연소 장치에 관한 것이다. 다만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명은 발전 설비에 사용되는 버너, 및 그러한 버너를 하나 또는 그 이상 포함하는 발전 설비에 관한 것이다.
화석 연료 특히 석탄을 사용하는 발전 분야에서, 통상적인 발전설비는, 원탄이 벙커로부터 분쇄기(mill)로 보내져 분쇄되고, 분쇄된 미분탄은 분쇄기에서 버너로 직접 운송되는 직접 연소 시스템을 가동하는 것이 일반적이다. 그러나, 석탄 예비 건조 특히 갈탄 예비 건조와 같이 기술이 개발됨에 따라, 발전 설비는 원탄이 분쇄되어 벙커로 운반되고, 건조된 미분탄이 벙커로부터 버너로 공급되는 간접 연소 시스템을 가동하는 것이 보다 일반화되었다. 이로써 직접 연소 시스템에서 통상적으로 사용되는 가스에 대한 입상물의 비율보다 더 높은 입상물의 비율로 석탄을 운송할 수 있게 되었다. 통상적으로 그리고 이하에서는 이를 미분탄 연료의 “밀집상(dense phase)” 운송이라 호칭한다.
증기 발생기용 고체 연료의 효율적인 연소에 관련된 중요한 과거 경험이 있다. 최근에는 특히 발전 분야에서 탄소계 연료 버너로부터 질소산화물의 배출 수준을 낮춰야 한다는 강한 요구들이 있다. 이에 따라 NOx 연소 가스의 형성을 줄이는 저 NOx 버너들이 개발되고 있다.
일반적으로, 석탄 연소용 저 NOx 버너는 다수의 부품들을 포함할 수 있으며, 다음의 부품들을 포함할 수 있다.
- (통상 “1차” 공기로 알려져 있는) 반송공기와 미분 연료를 공급하는 파이프
- 상기 미분 연료 공급부 주위에 동심원적으로 배치되며, 이를 통해 버너 연소 공기가 공급되는 다수의 채널들; 저 NOx 버너에는, “2차” 공기, “3차” 공기 등으로 알려져 있는 연소 공기용 채널이 둘 또는 그 이상 있는 것이 일반적이다.
- 연소 공기의 와류 운동을 유발하는 장치들; 이들은 2차 및 3차 (등) 채널들에 배치될 수 있으며, 이들 장치들은 (선택적으로) 조절될 수 있다.
- 화염을 안정화하는 장치들; 연료 공급 파이프의 말단부에 배치될 수 있으며, 이들은 “화염 안정기”(flame-holder)로 알려져 있다.
- 연료 공급 파이프의 출구에서, 연료 공급 파이프의 내부에 배치되어 연료 분배를 제어하는 장치들
- 점화기, 라이트-업 버너, 화염 모니터링 센서 등과 같이 부가 장비들; 이들은 선택적으로 별도의 튜브에 설치될 수 있으며, 이들은 “코어 공기 튜브로 알려져 있는 연료 파이프의 중앙부에 위치할 수 있다. 상기 코어 공기 튜브는 그 공기 튜브만의 공기 공급부를 구비하거나, 선택적으로는 상기 버너 내에 또는 버너에 근접하는 위치에 부가 장치로 설치될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 “공기”란 용어는, 통상의 기술자가 조연성 가스들을 함유하는 기타의 산소, 예컨대 순수 산소 및/또는 재순환 연도가스 및/또는 공기의 혼합물을 포함하는 것으로, 공기에 비해 질소 함량이 적은 조연성 가스를 포함하는 순산소 연소로 대치될 수 있는 것을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
도 1(종래 기술)은 저 NOx 버너의 특정 일 실시형태를 보여준다. 활용 가능한 다양한 종류의 저 NOx 버너 디자인이, 이 기술분야에 속하는 통상의 기술자에게 알려져 있다.
모든 저 NOx 버너의 디자인에서, 고체 연료의 초기 연소 유지를 위해 1차(운송) 스트림 내에 충분한 양의 산화제가 존재해야 한다는 가정이 내포되어 있으며; 직접 연소 시스템으로부터의 자연스런 진보는 분쇄밀로부터 고체 연료를 운송하는 데에 필요로 하는 공기 유동은 고체 연료의 초기 연소에 대해 충분하다. 초기 연소 단계에서 활용 가능한 공기(산화제)의 양이 줄어들면, 화염 안정성에 악영향이 미치며, 버너 전반에 충분한 양의 공기가 공급되더라도, 어느 레벨에서는 화염이 꺼질 수도 있다는 점이 입증되어 있다.
이러한 점으로 인해, 저 NOx 버너에 간접식 연소의 채용을 주저하게 하는 경향이 있다.
US2009/0000532호는 연료의 밀집상 운반설비를 갖춘 증기 발생기의 노(furnace)에 적합한 저 NOx 버너를 개시하고 있다. 그러나, 상기 장치는 1차 공기 및 연료 도관들을 통해 1차 연료와 1차 산화제를 버너 내로 운송하기 위한 별개의 운송장치를 제공하고, 1차 도관 내에 와류 장치를 설치하여 연료와 1차 산화제 스트림 혼합물을 버너 입구의 버너 하류부 내로 그리고 버너 출구를 향해 제공하도록 재설계될 필요가 있다. 이는 버너의 디자인을 복잡하게 만든다.
종래 장치보다 간단하고 및/또는 기존의 저-NOx 버너 디자인에 즉각적으로 호환될 수 있는 장치가 요구된다.
본 발명에 따르면,
공급되는 가연성 미분 연료와 조연성 가스를 받아들이는 버너 입구와, 조업 중에 연료의 연소가 지지되는 부근에 위치하는 버너 출구를 구비하는 버너;
연료와 조연성 가스의 혼합물을 버너 입구로부터 버너 출구로 운송하는 유동 채널을 획정하는 적어도 하나의 1차 도관;
미분의 가연성 연료를 밀집상으로 운송하는 유동 채널을 획정하는 연료 공급 라인; 및
조연성 가스 공급부를 1차 도관에 유동학적으로 접속시키며, 상기 1차 도관과 함께 1차 유동 스트림을 획정하는 공급 도관;을 포함하고,
상기 연료 공급 라인에는 미분 가연성 연료를 밀집상으로 공급하도록, 상기 버너 입구의 공급 도관 상측 안쪽으로 연료 공급 출구가 구비되며;
상기 1차 유동 스트림에는 유체 공급 출구의 하측에 혼합 장치가 구비되는 것을 특징으로 하는, 연소 장치가 제공된다.
기본적으로, 본 발명의 버너는, 미분 연료와 조연성 가스를 버너에서 혼합하도록, 연료 공급 라인이 밀집상의 미분 연료를 버너에 공급한다는 점에서 직접 연소 시스템이라기 보다는 간접 연소 버너이다. 본 발명은 저-NOx 버너의 제공 능력을 부여하는데, 상기 버너는 버너의 저-NOx 연소 특성을 열화시키지 않으면서도, 연료를 밀집상으로 운송함으로써 증기 발생기의 노(furnace)를 가열하는 데에 적합하다.
그러나, 버너가 1차 연료와 1차 산화제 튜브를 별개로 구비하며, 밀집상 1차 연료와 산화제의 혼합이, 밀집상 1차 연료와 산화제를 혼합하기 위해 특별히 제공되는 와류발생기에 의해 연소 말단부/출구를 향하는 버너 내에서 이루어지는, US2009/0000532호와 대비될 수 있다.
그에 비해, 본 발명에 의하면, 밀집상 1차 연료와 산화제의 혼합이, 적당한 유동 스트림 혼합장치에 의해, 버너 본체의 상측에서 이루어지는데, 특히 버너 입구에서 또는 버너 입구 근방, 일례로 버너의 바로 상측에서 혼합이 이루어진다. 특히, 버너 상측에서 덕트 장치와 조합되어 혼합이 이루어지는데, 이에 따라 고체 미분 연료의 밀집상 스트림이 혼합 장치의 상측에서 산화제(공기 또는 다른 산소를 포함하는 가스)를 함유하는 스트림에 도입되고, 이들 두 스트림이 적당한 혼합 장치와 상호작용하여 버너 내에서 혼합되어, 고체 연료 버너에서 안정적인 화염을 유지할 수 있는 혼합물을 형성한다. 상기 혼합 장치는 정적 혼합 장치(static mixing device)인 것이 적절하지만, 선택적으로 또는 부가적으로 다양한 혼합 장치를 포함할 수도 있다.
안정적인 화염을 지속시킬 수 있는 최종 혼합물은, 통상적으로 사용되는 방식으로, 조업 중에 연료의 연소가 지지되는 곳에 획정되는 연소 사이트 근방에서, 1차 도관을 따라 버너 출구, 일례로 친숙한 방식으로 연소실 내로 들어가도록 버너 출구로 운송된다.
그 외에는, 버너의 일반적인 디자인은 비교적 종래의 디자인일 수 있다. 특히, 통상적인 저 NOx 버너 디자인이 본 발명의 원리에 따라 즉시 채용될 수 있다. 이는, 본 발명에 적용되는 저 NOx 버너로, 버너 입구에서 또는 버너 입구 근처의 1차 도관 내에 적당한 정적 혼합 장치 또는 기타의 혼합 장치(일례로, 도 1에서 저 NOx 버너 디자인 내의 스크롤판)를 이미 포함하는 경우에 특히 유리하다. 이 경우, 1차 조연성 가스 스트림이 1차 도관에 공급되어 밀집상 연료 스트림과 1차 조연성 가스 스트림의 혼합 공정을 완료시키기 위해, 기존의 혼합 장치가 사용될 수 있다. 편리하기로는, 적당한 정적 혼합 장치와 같은 적당한 혼합 장치가 버너 입구 근방에서 1차 도관 내에 제공될 수 있다. 대안적으로는 적당한 혼합 장치를 버너 입구에 또는 버너 입구 주위에서 1차 스트림에 적당한 혼합 장치를 제공하는 것은 디자인 측면에서 비교적 간단한 문제이다.
모든 경우에 있어서, 연료가 밀집상으로 공급되지만, 연료와 1차 조연성 가스의 혼합이 버너 내에서 및/또는 출구를 향하는 곳에서 이루어지기보다는 버너 입구의 상측 및/또는 버너 입구 근방에서 이루어진다는 것과, 조업 중에 버너 내의 1차 도관이 연소를 지지하는 산화제 및 연료의 혼합물을 운송한다는 점에, 본 발명의 대별되는 특징이 있다. 이는, 버너 입구의 상측으로 산화제를 운송하는 공급 도관에 밀집상의 연료를 분사하는 조합과, 버너의 하측, 일례로 버너 입구 또는 일례로 버너 입구의 바로 상측인 버너 입구 주위에 정적 혼합 장치와 같은 적당한 혼합 장치를 제공함으로써 이루어진다.
본 발명이 속하는 기술분야에서, “밀집상”(dense phase)이란 용어는 통상의 기술자가 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 밀집상은, 일례로 10 내지 30 ms-1 이상의 유속, 일례로 0.5 내지 5 바의 압력에서, 운반 가스에 대한 미분 연료의 질량비가 적어도 3, 일례로 적어도 5로, 미분 연료와 운반 가스 유동을 운송하는 것을 포함한다. 이들 파라미터들은 일례에 불과하다는 것이 강조되어야 한다. 통상의 기술자라면 특정 운송 유동이 밀집상 유동을 형성할 수 있는 지를 쉽게 결정할 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면, 버너 입구 상측 또는 버너 입구 주위에서 밀집상 미분 연료 스트림과 1차 조연성 가스 스트림의 혼합이 용이하도록, 1차 유동 스트림의 스트림 내에 혼합 장치가 제공된다. 적절하기로는, 상기 혼합 장치는 정적 혼합 장치를 포함한다.
적당한 정적 혼합 장치는, 적어도 부분적으로 1차 유동 스트림에 대한 유동 장치를 일으키는 스태틱 형성부가 1차 유동 스트림 내에, 그리고 일례로 버너 입구 또는 버너 인입부의 끝부분을 향하여 1차 도관 내에 위치하는 것을 포함한다. 바람직한 케이스에 있어서, 정적 혼합 장치는 1차 유동 스트림에 와류 모션을 일으키는 정적 형성부를 포함한다.
예를 들어, 정적 혼합 장치는, 스트림의 1차 유동 방향에 대해 경사진, 일례로 축 유동 방향에 대해 경사진 유동 편향면(flow deflection surface)을 제공하는 하나 또는 그 이상의 블레이드 형성부(bladed formation)를 포함할 수 있다. 정적 혼합 장치는, 하나 또는 그 이상의 헬리컬 블레이드 형성부를 포함할 수 있다. 정적 혼합 장치는 일례로 도 1에 도시되어 있는 것과 같은 스크롤 판을 포함할 수 있다.
추가적으로, 공급 도관은 1차 도관에 경사지게 유동학적으로 접속될 수 있다. 일례로, 공급 도관 내에서의 축류 유동 방향과 1차 도관 내에서의 축류 유동 방향 간에는 각이 존재할 수 있다. 이에 의해 연료 출구 하측 및 버너 입구에서 밀집상 미분 연료 스트림과 1차 조연성 가스 스트림의 혼합을 보조할 수 있는 1차 유동 스트림 내에서의 유동 방향 편차가 발생한다. 정적 혼합 장치와 같은 혼합 장치는 유동 방향으로 이러한 편차로 또는 이러한 편차 주위에 위치하는 것이 유리하다.
바람직한 경우에 있어서, 연료 공급 라인에는 상기 혼합 장치의 상측에 근접하게 공급 도관 안쪽으로 연료 공급 출구가 제공된다. 혼합 장치는, 버너 입구 영역 전 또는 버너 입구 주위에서 혼합이 이루어지며, 적어도 실질적으로 버너 전장의 주요부에서 1차 도관이 연료와 1차 조연성 가스의 혼합물을 운송하도록, 버너 입구의 근방에서 버너의 1차 도관 내 및/또는 버너 입구 상측에 근접되게 제공될 수 있다.
혼합물의 온도는 고체 연료의 탈휘발(devolatilisation) 개시 온도보다 낮다.
본 발명에서 필수적으로 요구하는 것은 아니지만, 부가적으로 크게 변형하지 않은 상태로 일반적으로 주지되어 있는 디자인 원리를 따르는 저-NOx 미분탄 버너에 적용될 수 있는 것이 특히 유리하다.
바람직한 경우에 있어, 본 발명의 버너는 미분탄 버너이다. 본 발명은 미분 역청탄 및 미분으로 건조된 갈탄(brown coal/lignites) 같은 저등급 연료용 미분 연료 버너에 적합하다. 본 발명은 미분의 건조된 갈탄용 미분 연료 버너에 적용될 때에 특히 유리하다.
바람직한 경우에 있어, 본 발명의 버너는 저-NOx 버너이다. 저-NOx 버너 디자인의 주지의 원리가 구현될 수 있다.
일례로, 버너는 추가적인 조연성 가스들과 같은 추가의 가스를 버너 출구에서 연소 사이트에 공급하는 유동 채널들을 포함하는, 하나 또는 그 이상의 2차 도관 및/또는 하나 또는 그 이상의 3차 또는 3차보다 고차의 도관들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이미 잘 알려져 있는 바와 같이, 하나 또는 그 이상의 2차 도관 및/또는 하나 또는 그 이상의 3차 또는 3차보다 고차의 도관들이 1차관 도관 주위에 동심의 환상으로 배치될 수 있다.
예를 들어, 버너는, 1차 도관이 그 주위에 환상으로 배치되어 있는 코어 튜브를 포함할 수 있다. 코어 튜브는 추가적인 조연성 가스들과 같은 추가의 가스들을 버너 출구의 연소 사이트에 공급하는 유동 채널을 포함할 수 있으며, 일례로 코어 튜브 내에 동축으로 배치되는 점화 랜스를 포함할 수 있다.
바람직하기로는, 연소 장치는 순산소 연소에 적합하다. 즉, 연소 장치는 공기에 비해 질소 함량이 적은 조연성 가스를 버너의 적어도 하나의 도관에 공급하는 조연성 가스 공급 장치를 포함한다. 바람직하기로는, 조연성 가스 공급 장치는, 공기를 함유하지 않는 조연성 가스를 버너의 적어도 하나의 도관으로 공급하기에 적합하다. 바람직하기로는, 조연성 가스 공급 장치는, 실질적으로 질소를 함유하지 않는 조연성 가스를 버너의 적어도 하나의 도관에 공급하기에 적합하다.
선택적으로, 조연성 가스 공급 장치가 순수 산소와 다른 가스들을 포함하는 산화제 혼합물을 버너의 적어도 하나의 도관으로 공급하는 데에 적합하도록, 조연성 가스 공급 장치는 순수 산소 공급원을 포함할 수 있다.
선택적으로, 조연성 가스 공급 장치는 조연성 공기를 공급하는 데에도 적합할 수 있다. 조연성 가스 공급 장치는 공기와, 공기에 비해 질소 함량이 적은 조연성 가스를 버너의 적어도 하나의 도관에 전환적으로(switchably) 공급하기에 적합할 수 있다.
바람직하기로는, 연소 장치는 연도 가스 재순환 도관을 포함한다. 바람직하기로는, 재순환되는 연도 가스를 포함하는 조연성 가스 혼합물이 상기 버너의 적어도 하나의 도관에 공급되도록, 연도 가스 재순환 도관이 조연성 가스 공급 장치에 평행하게 또는 조연성 가스 공급 장치에 연속되게 유동학적으로 접속될 수 있다.
그러한 조연성 가스 공급 장치는, 버너 내에서 연료/산화제의 화학양론비의 제어를 용이하게 한다.
점화 및 화염의 안정성에 영향을 미치는 파라미터로는 예를 들어 다음과 같은 것들이 있다.
· 1차 및 2차 스트림의 속도
· 2차/1차 속도비
· 점화 영역의 화학양론비
· 점화 영역의 온도/열 가용도
· 1차 공기 튜브로의 코어 공기 튜브의 비 또는 2차 공기 튜브에 대한 1차 공기 튜브의 비와 같은 버너 형상(geometry).
전체적인 화학양론비, 연소를 위해 공급되는 산소 총량을 이론상 완전 연소에 필요한 산소 총량으로 나눈 비율과, 버너 영역의 화학양론비, 연소를 위해 버너 스트림에 공급되는 산소의 총량(일례로, 코어, 1차, 2차 및 3차)을 이론상 완전 연소에 필요한 산소 총량으로 나눈 비율은, NOx 생성과 연소 효율의 측면에서 버너의 성능을 제어하는, 공통되는 화학양론 파라미터이다.
그러나, 화염의 착화와 관련하여, 또 다른 화학양론 파라미터를 유도하는 것도 가능하다. 그러한 파라미터 중 하나가, 연소를 위해 코어와 1차 버너 스트림에 공급되는 산소 총량을 이론적으로 완전 연소에 필요한 산소 총량으로 나눈 비율인 점화 영역 화학양론비이다. 두 번째 파라미터는, 연소를 위해 코어와 1차 버너 스트림에 공급되는 산소 총량을 이론적으로 탄 내의 휘발성 물질을 완전 연소하는 데에 필요한 산소 총량으로 나눈 비율인 점화 영역 휘발성 물질 화학양론비이다.
산화제가 공기인 경우, 공기 중의 산소 농도는 20.95%v/v 또는 23.14%w/w로 일정하기 때문에, 화학양론비 파라미터들은 유동 공기의 질량 또는 부피와 직접적으로 연관된다.
그러나, 산화제가 불활성 가스(일례로 연도 가스 중의 질소, 이산화탄소, 수분, 아르곤 등 또는 이들의 혼합물일 수 있음)와 산소의 혼합물이라면, 화학양론비 파라미터들은 질량, 또는 부피, 산화제의 유동 및 산화제 중의 산소 농도와 연관된다. 이 경우에 있어, 산화제 중의 산소 농도는 10%v/v 내지 35%v/v 범위인 것이 바람직하다.
그 자체만으로는 연소를 지지하기에 충분하지 않은 양의 산화제를 함유하는 밀집상 고체 연료 스트림에 1차 공기(산화제)를 혼합하여 소망하는 점화 영역 화학양론비 및 산화제 중의 산소 농도를 이룸으로써, 밀집상 운송 시스템을 통해 공급되는 고체 연료 스트림의 연소가 안전하고 안정되며 효율적으로 이루어지도록 할 수 있다. 시험된 장치는 1차 공기(산화제)와 고체 연료 스트림이 미분쇄 밀을 빠져 나갈 때 특정 조건을 재현하도록 하고, 이러한 형식의 버너에 공통적으로 적용되도록 하는 것이 중요하다.
연료 유동에서 비교적 짧은 순간의 변동이 버너에 일어나더라도, 연소 후 잔류 산소 레벨에는 상당한 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다(예: 석탄 연소의 입열이 ~40MWt이고 석탄 유동이 약 5톤/h인 전형적인 발전소 버너의 경우; 석탄 유동이 순간적으로 약 ~200g 증가하면, 초기 연소 영역에서 국부적인 임팩트가 상당히 크지만, 배출 산소 레벨은 3%v/v에서 제로로 감소됨). 초기 연소 시 일시적으로 산소가 결핍되기 때문에, 이러한 변동은 화염을 불안정하게 할 수 있다. 따라서, 밀집상 연소 시스템에서, 밀집상 공급 시스템에서 발생하는 고체 연료 공급 속도의 변동 효과를 수용하기에 충분한 양의 1차 공기(산화제)가 버너에 공급되는 것이 매우 중요하다는 것이 입증된다.
설비 내의 온도가 지나치게 높으면 연료가 통제불능(uncontrolled) 방식으로 연소될 위험성이 있다는 점은 미분 고체 연료 연소 시스템 조업에 종사하는 자들에게 잘 알려져 있는 사실이다. 이러한 통제불능 연소가 이루어지지 않도록 하기 위해서는, 온도가 석탄 중의 휘발성 물질들이 배출되기 시작하는 온도인 “탈휘발 개시 온도”보다 낮게 유지하는 것이 필수적이다. 탈휘발 개시 온도는 고체 연료에 따라 다르다; 갈탄의 경우 약 250℃가 일반적이고, 역청탄의 경우 ~300℃에서 ~380℃의 범위에 속하고, 저휘발성 & 무연탄은 ~400℃에서 ~520℃이고, 특정 종류의 석유 코크스는 ~350℃에서 ~380℃이다. 이에 따라, 바람직한 점화 영역 화학양론비가 달성되는 것을 보증하는 외에, 혼합물 온도가 탈휘발 개시 온도보다 상당히 낮게 되도록 밀집상 스트림과 1차 공기(산화제)의 혼합이 이루어져야만 한다.
본 발명에 따르는 추가의 양태로, 연료와 조연성 가스의 혼합물을 버너 입구로부터 버너 출구로 운송하는 유동 채널을 획정하는 적어도 하나의 1차 도관을 구비하는 버너에서 미분 가연성 연료를 연소시키는 방법은,
조연성 가스를 1차 도관에 유동학적으로 연속되어 있는 공급 도관을 통해 1차 도관에 공급하는 단계;
연료를 상기 공급 도관 특히 버너 입구의 상측에 근접하는 지점에서 연료 공급 출구를 통해 밀집상 운송 방식으로 공급 도관에 공급하는 단계
미분 가연성 연료와 조연성 가스의 혼합을 조장하기 위해, 버너 입구 또는 버너 입구 근방에서, 그리고 특히 버너 입구의 바로 상측 및 유체 공급 출구의 하측에 혼합 장치를 배치하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 상기 측면에 의한 방법에 따르면, 버너는 간접 연소 버너이다. 밀집상 1차 연료와 산화제의 혼합은, 고체 미분 연료의 밀집상 스트림을 산화제를 함유하는 스트림 내로 공급하고, 적당한 유동 스트림 혼합 장치와의 상호 작용에 의해, 버너 본체의 상측, 특히 버너 입구 또는 버너 입구 주위에서 이루어진다. 상기 혼합 장치는 정적 혼합 장치인 것이 적절하지만, 부가적으로 또는 선택적으로, 다양한 다른 혼합 장치를 포함한다. 이에 따라, 연료는 밀집상으로 공급되지만, 연료와 1차 산화제의 혼합은, 버너의 출구 쪽보다는 버너 입구의 상측 및/또는 버너 입구의 근방에서 이루어진다.
특히, 일례로 정적 혼합 장치인 혼합 장치는, 밀집상의 미분 연료의 1차 유동 스트림과 조연성 가스 유동에 대해 적어도 부분적으로 장애물로 작용하여 이들의 혼합이 용이해지도록 한다. 바람직한 경우에 있어서, 상기 혼합 장치는, 밀집상의 미분 연료의 1차 유동 스트림과 조연성 가스 유동에 대해 와류 모션이 일어나도록 하여, 이들의 혼합이 이루어지도록 한다. 추가적으로, 혼합 장치에서 및/또는 버너 입구에서 유동 방향으로 1차 유동 스트림을 편향시켜, 밀집상의 미분 연료 스트림과 1차 조연성 가스 스트림의 혼합이 조장된다.
바람직하기로는, 미분 연료 버너는 미분탄 버너, 일례로 미분 역청탄 또는 건조된 미분 저등급탄용 버너이다. 결과적으로, 미분 연료는 미분탄, 일례로 미분 역청탄 또는 건조된 미분 저등급탄인 것이 바람직하다. 바람직하기로는, 미분 연료는 건조된 미분 갈탄이다.
바람직하기로는, 상기 버너는 저-NOx 작동방식으로 작동한다. 특히 공급되는 조연성 가스는, 연료와 혼합되어 1차 도관으로 공급되는 조연성 가스와 하나 또는 그 이상의 2차 및/또는 하나 또는 그 이상의 3차 및 그 이상의 고차 도관으로 공급되는 조연성 가스 사이에서 분리된다.
본 발명의 방법은 공기 및/또는 순산소 연소에 적합하다. 특히 순산소 연소에 적합하다. 상기 조연성 가스는 공기; 산소; 공기에 비해 질소 함량이 적은 조연성 가스; 재순환 연도 가스 중 하나 또는 그 이상인 것이 바람직하다. 전술한 가스들의 적절한 혼합물이 버너 내에서 연소/산화제 화학양론비를 조절하는 데에 사용될 수 있다.
특정 케이스에 있어, 본 발명의 상기 측면에 따른 방법은, 본 발명의 제1 측면의 버너의 작동에 대한 방법이고, 본 발명의 방법의 바람직한 특징이 유추될 수 있음을 이해해야 한다.
본 발명의 특별한 이점은 추가적인 큰 변형을 가하지 않고서도 일반적으로 잘 알려져 있는 디자인 원리를 따른 저-NOx미분탄 버너들에 쉽게 적용될 수 있는 연소 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 이점은, 밀집상 연료 인입 파이프와 1차 유동 내에 적절한 유동 혼합 장치 특히 적당한 정적 혼합 장치를 조합하여 사용함으로써, 공정 조건(즉, 고체 농도 및 점화 영역 화학양론비)가 개선되어 고체 연료의 점화가 잘 이루어지는 조건을 형성할 수 있으며, 이에 따라 버너 내의 화염 안정성을 개선할 수 있다는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 원리에 적용될 수 있는, 종래 기술에 따른 버너의 측면 단면도이다.
도 2는 예를 들어 도 1에 도시된 형태의 버너에 적용될 수 있는 간략화된 본 발명에 따른 연소 장치의 개략도이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시형태를 설명한다. 다만, 이 실시형태는 실시의 일 예에 불과하다.
도 1은 보일러벽(12)에 장착된, 종래 기술에 의한 저-NOx 버너(52)의 측면 단면도이다.
각 버너(52)는 연료, 산소, 연도 가스 및 공기 중 하나 또는 이들의 혼합물의 환형 통로를 획정하며, 동축으로 배열되어 있는 5개의 관상 파티션을 구비한다.
각 버너(52)는 1차 연료 인입 도관(42)에 유동학적으로 접속되어 있는 1차 튜브(90)를 구비한다. 종래 기술에 있어서, 상기 버너(52)는 직접 연소용으로 기술되어 있다. 상기 버너는 공기 또는 순산소 연소에 적합하다. 미분탄 연료와 일례로 공기 연소의 경우 공기인 조연성 가스의 혼합물, 또는 재순환 연도 가스와 순산소 연소용 산소의 혼합물이 탄젠셜 접속부(92)(tangential connection)를 통해 1차 튜브(90)의 스크롤판(94)에 공급된다.
각 버너(52)는 2차 인입 도관(50)에 유동적으로 접속되어 있는 2차 튜브(100)를 또한 구비한다. 조연성 가스 일례로 공기 연소의 경우 공기, 또는 재순환 연도 가스와 순산소 연소용 산소의 혼합물이, 상기 버너(52)를 둘러싸는 윈드 박스(40)로부터 2차 튜브(100) 내에 제공되어 있는 구멍(102)으로 공급된다.
각 버너(52)는 2개의 3차 튜브(106, 108)를 포함한다. 반경방향 접속부(112)를 포함하고 있는 코어 튜브(110)도 제공되어 있다. 도 1에 도시되어 있지는 않지만, 이들 튜브들은 연소 가스 공급 수단들과 연도 가스 재순환 시스템 중 어느 하나 또는 양쪽에 유동적으로 연결되어 있을 수 있다.
조업 중에, 1차 튜브(90) 내의 연료는 스크롤판(94)에 의해 축방향 그리고 원주방향 모멘텀을 받게 된다. 상기 스크롤판은, 버너로 운송되기 전에 이미 혼합되어 있는 연도 가스 혼합물 내의 연료에 위 축방향 그리고 원주방향 모멘텀을 부여하기 위한 것이다.
초기 연소 영역을 획정하는 립(114)에서 착화하는 유동은 강력한 와류 유동으로 립(114)을 통과하여 배출된다. 이 영역은 연료 내의 질소가 최소한도로 산화되도록 환원성 분위기이다. 코어 튜브(110) 내에 존재하는 산소의 양도 이러한 환원성 분위기를 유지하도록 제한된다.
2차 튜브(100) 및 3차 튜브(106, 108)로부터 나오는 유동은 초기 연소 영역 주위를 둘러싸는 포락면(envelope)을 형성하여, 산화성 분위기 하에서 연료의 연소가 종료된다.
저-NOx 연소에서 구체화되는 이러한 버너 및 일반적인 원리들은 친숙하게 될 것이다.
도 2는 본 발명의 원리가 도 1에 도시되어 있는 형태의 버너에 어떻게 적용될 수 있는 지를 보여주고 있다.
미분탄 고체 연료와 소량의 반송 가스의 농축 스트림이 밀집상으로 통과하는 공급 튜브(1)가, 1차 산화제를 버너로 운송하는 대경 튜브(2) 내로 도입되어 있다. 도 2는 밀집상 고체 연료를 1차 스트림 내로 분사한 후 버너 입구에서 혼합하는 대표적인 장치를 보여주고 있다.
본 발명의 원리에 따른 장치에 적용하기 적합한 대표적인 “밀집상”에 있어서, 반송 가스 스트림은 공기, 불활성 가스, 또는 산소 함량이 최대 21%v/v 함유하며 연도 가스를 포함하는 가스 혼합물일 수 있다. 일반적으로 가스에 대한 고체 연료의 질량 비율은 5:1 수준일 수 있다.
본 발명의 원리에 따른 장치에 적용하기 적당한 1차 산화제 스트림은 공기 또는 연도 가스를 포함하며 일례로 공기 연소용 공기의 산소를 함유하는 가스 혼합물, 또는 산소연료 연소용 산소와 재순환 연도 가스의 혼합물일 수 있다. 1차 스트림 내의 산소 농도는 10 내지 35%v/v인 것이 바람직하다.
2개의 스트림이 나란한 경우, 특히 스트림의 속도가 비슷한 경우에는 스트림들의 혼합이 불량하기 때문에, 적당한 혼합 장치 및 정적 혼합 장치가 도입되는 것이 바람직하다. 편의를 위해, 본 실시형태에서는 버너(22)에 고체 연료와 1차 산화제가 도입되는 도입부에 도시되어 있는 스크롤 캐스팅(21)이 정적 혼합 장치로 작동한다. 스크롤(21)은 인입 유동에 장애물로 작용하여 와류 운동을 일으킨다. 본 실시형태에서, 고체 연료와 1차 산화제의 혼합을 보다 향상시키기 위해, 1차 공급 유동(2)의 축 유동 방향과 버너(2a) 내의 1차 유동의 축 유동 방향 간에는 90° 변화도 있다.
따라서, 본 실시형태에서, 이미 직접 연소 디자인에 채용되어 있는 정적 혼합 장치가 채용되는 것이 유리하다. 그러나, 본 발명은 버너로의 입구의 상측 또는 버너 입구에 또는 버너 입구 주위의 1차 스트림에 정적 및/또는 다른 혼합 장치들을 설치하는 것을 부가하거나 택일하는 것을 모두 포괄한다.
스크롤(21)의 출구에서, 고체 연료와 산화제는, 소망하는 고체 연료 농도 분포를 이루도록 하여 연소가 안정적으로 조장되도록 하는 제어 방식으로, 혼합이 잘 이루어진다. 이들 혼합물은 1차 유동(2a)을 형성하여 1차 튜브를 관통하여 잘 알려져 있는 방식으로 노벽(31) 내의 버너 출구(30)에 이른다.
본 발명의 특별한 이점은 추가적인 큰 변형을 가하지 않고서도 일반적으로 잘 알려져 있는 디자인 원리를 따른 저-NOx미분탄 버너들에 쉽게 적용될 수 있다는 것이다. 따라서, 개략적으로 도시되어 있는 바와 같이, 버너의 나머지 부분은 도 1에 도시되어 있는 종래 기술에 따른 버너의 특징들과 적절하게 조화를 이룰 수 있다.
예를 들어, 도면에 도시되어 있는 버너는, 일례로 공기 연소용 공기 또는 순산소 연소용 산소와 재순환 연도 가스의 혼합물인 2차 및 3차 산화 가스를 공급하기 위한 2차 및 3차 도관(4, 5)을 포함한다.
예를 들어, 도면에 도시되어 있는 버너는 코어 튜브(3)를 포함한다. 상기 코어 튜브(3) 주위에는 1차 도관이 환상으로 배치되어 있다. 상기 코어 튜브는 산화제 가스들을 추가로 공급하는 데에 사용될 수 있으며, 코어 튜브 내에 일례로 동심으로 배치되어 있는 점화 랜스(ignition lance)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시형태에서, 정적 혼합 장치의 출구에서 점화 존의 화학양론비는 0.1 내지 0.3 범위, 일례로 0.2인 것이 바람직하다.
본 발명의 이점은, 밀집상 연료 인입 파이프와 1차 유동 내에 적절한 유동 혼합 장치 특히 적당한 정적 혼합 장치를 조합하여 사용함으로써, 공정 조건(즉, 고체 농도 및 점화 영역 화학양론비)가 개선되어 고체 연료의 점화가 잘 이루어지는 조건을 형성할 수 있으며, 이에 따라 버너 내의 화염 안정성을 개선할 수 있다는 것이다. 이러한 특징은, 광범위한 로드에 걸쳐 사용될 수 있도록 하고, 실제 연소 시스템에서 관측되는 것과 같은 고체 연료 공급 속도에서의 순간 변화량에 비해 화염 안정성이 강력해지도록 함으로써, 저 NOx 버너의 가동 유연성을 개선시킬 수 있게 된다. 추가적으로, 혼합 온도는 탈휘발(devolatilization) 개시 온도 보다 낮은 수준으로 유지되어, 연소 장치 하드웨어 내에서 비정상 연소(uncontrolled burning)가 발생되지 않도록 한다.
본 발명에 따르면, 혼합장치의 바로 상측에 위치하는 고체 연료 입구가 고체 연료와 연소를 지속시키기에 충분한 양의 산소(연료 유동이 변동(fluctuation) 되는 경우에 포함)를 제어방식으로 혼합하여 운송하는 데에 사용되며, 열분해 초기 온도보다 낮은 온도에서 동작한다.

Claims (32)

  1. 연소 장치로서,
    공급되는 가연성 미분 연료와 조연성 가스를 받아들이는 버너 입구와, 조업 중에 연료의 연소가 지속되는 부근에 위치하는 버너 출구를 구비하는 버너;
    연료와 조연성 가스의 혼합물을 버너 입구로부터 버너 출구로 운송하는 유동 채널을 획정하는 적어도 하나의 1차 도관;
    미분의 가연성 연료를 밀집상으로 운송하는 유동 채널을 획정하는 연료 공급 라인; 및
    조연성 가스 공급부를 1차 도관에 유동적으로 접속시키며, 상기 1차 도관과 함께 1차 유동 스트림을 획정하는 공급 도관;을 포함하고,
    상기 연료 공급 라인에는 미분 가연성 연료를 밀집상으로 공급하기 위해 상기 버너 입구의 공급 도관 상측 안쪽으로 연료 공급 출구가 구비되며;
    상기 1차 유동 스트림에는 유체 공급 출구의 하측에 혼합 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는, 연소 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 버너 입구에 또는 상기 버너 입구 주위에서, 상기 1차 유동 스트림에 혼합 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는, 연소 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 버너의 덕트 장치 상측의 덕트에 의해 버너 입구의 조연성 가스와 밀집상 미분 가연성 연료의 혼합이 이루어지기에 적합하여, 고체 미분 연료의 밀집상 스트림이 조연성 가스를 함유하는 1차 스트림으로 도입되게 하는 것을 특징으로 하는, 연소 장치.
  4. 선행하는 청구항들에 있어서,
    상기 혼합 장치는 정적 혼합 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 연소 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 정적 혼합 장치는 1차 유동 스트림 내에 위치하는 정적 형성부(static formation)를 포함하고, 상기 1차 유동 스트림의 유동을 적어도 부분적으로 방해하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 연소 장치.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 정적 혼합 장치는, 버너 입구 말단부에서 또는 버너 입구 말단부를 향해, 1차 유동 도관 내에 위치하는 정적 형성부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 연소 장치.
  7. 청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정적 혼합 장치는, 1차 유동 스트림에 와류 모션을 일으키기 위한 정적 형성부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 연소 장치.
  8. 청구항 4 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정적 혼합 장치는, 상기 스트림의 1차 유동 방향에 대해 경사진, 일례로 축 유동 방향에 대해 경사진 유동 편향면을 나타내는 하나 또는 그 이상의 블레이드 형성부(bladed formation)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 연소 장치.
  9. 청구항 4 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정적 혼합 장치는, 하나 또는 그 이상의 헬리컬 블레이드 형성부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 연소 장치.
  10. 청구항 4 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정적 혼합 장치는 스크롤판을 포함하는 것을 특징으로 하는, 연소 장치.
  11. 선행하는 청구항들에 있어서,
    상기 연료 공급 라인은, 밀집상의 미분 가소성 연료를, 적어도 10ms-1의 유속과 0.5 내지 5 바의 압력으로, 가스에 대한 미분 연료의 질량비가 적어도 3으로 운송하는 데에 적합한 것을 특징으로 하는, 연소 장치.
  12. 선행하는 청구항들에 있어서,
    상기 공급 도관은 1차 도관에 경사지게 유동적으로 접속되어, 공급 도관 내의 축 유동 방향과 1차 도관 내의 축 유동 방향이 서로 경사지는 것을 특징으로 하는, 연소 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    혼합 장치가 유동 방향에서 편차진 곳(deviation) 또는 유동 방향에서 편차진 곳 주위에 위치하는 것을 특징으로 하는, 연소 장치.
  14. 선행하는 청구항들에 있어서,
    상기 버너는 미분탄 버너인 것을 특징으로 하는, 연소 장치.
  15. 선행하는 청구항들에 있어서,
    상기 버너는 저-NOx 버너인 것을 특징으로 하는, 연소 장치.
  16. 선행하는 청구항들에 있어서,
    상기 버너는, 추가적인 조연성 가스들과 같은 추가의 가스를 버너 출구에서 연소 사이트에 공급하는 유동 채널들을 포함하는, 하나 또는 그 이상의 2차 도관 및/또는 하나 또는 그 이상의 3차 또는 3차 보다 고차의 도관들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 연소 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    하나 또는 그 이상의 2차 도관 및/또는 하나 또는 그 이상의 3차 또는 3차보다 고차의 도관들이 1차 도관 주위에 동심적 환상으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 연소 장치.
  18. 선행하는 청구항들에 있어서,
    상기 버너는, 1차 도관이 환상으로 배치되어 있는 코어 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는, 연소 장치.
  19. 선행하는 청구항들에 있어서,
    연소 장치가 순산소 연소에 적합한 것을 특징으로 하는, 연소 장치.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 조연성 가스 공급 장치는 공기에 비해 질소 함량이 적은 조연성 가스원을 포함하는 것을 특징으로 하는, 연소 장치.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 조연성 가스 공급 장치는 조연성 공기를 공급하는 데에도 적합한 것을 특징으로 하는, 연소 장치.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 조연성 가스 공급 장치는 공기 또는 공기에 비해 질소 함량이 적은 조연성 가스를 상기 버너의 적어도 하나의 도관으로 절환적으로(switchably) 공급하는 데에 적합한 것을 특징으로 하는, 연소 장치.
  23. 선행하는 청구항들에 있어서,
    재순환되는 연도 가스를 포함하는 조연성 가스 혼합물이 상기 버너의 적어도 하나의 도관에 공급되도록, 연도 가스 재순환 도관이 조연성 가스 공급 장치에 평행하게 또는 조연성 가스 공급 장치에 연속되게 유동적으로 접속되는 것을 특징으로 하는, 연소 장치.
  24. 연료와 조연성 가스의 혼합물을 버너 입구로부터 버너 출구로 운송하는 유동 채널을 획정하는 적어도 하나의 1차 도관을 구비하는 버너에서 미분 가연성 연료를 연소시키는 방법으로,
    조연성 가스를 1차 도관에 유동적으로 연속되어 있는 공급 도관을 통해 1차 도관에 공급하는 단계;
    연료를 상기 공급 도관 특히 버너 입구의 상측에 근접하는 지점에서 연료 공급 출구를 통해 밀집상 운송 방식으로 공급 도관에 공급하는 단계
    미분 가연성 연료와 조연성 가스의 혼합을 조장하기 위해, 유체 공급 출구의 하측에 혼합 장치를 배치하는 단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는, 미분 가연성 연료 연소 방법.
  25. 청구항 24에 있어서,
    혼합 장치를 상기 버너 입구에 또는 버너 입구 주위에 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 미분 가연성 연료 연소 방법.
  26. 청구항 24 또는 청구항 25에 있어서,
    고체 미분의 밀집상 스트림을 산화제를 함유하는 스트림에 공급함으로써 미분 가연성 연료와 조연성 가스의 혼합이 이루어지고, 이어서 적당한 유동 스트림 혼합 장치로 조연성 가스와 가연성 연료의 유동의 상호작용을 야기하는 것을 특징으로 하는, 미분 가연성 연료 연소 방법.
  27. 청구항 24 내지 청구항 26 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼합 장치는 정적 혼합 장치인 것을 특징으로 하는, 미분 가연성 연료 연소 방법.
  28. 청구항 24 내지 청구항 27 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼합 장치는, 밀집상의 미분 연료의 1차 유동 스트림과 조연성 가스 유동에 대해 적어도 부분적으로 장애물로 작용하여 이들의 혼합이 용이해지도록 하는 것을 특징으로 하는, 미분 가연성 연료 연소 방법.
  29. 청구항 24 내지 청구항 28 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼합 장치는, 밀집상의 미분 연료의 1차 유동 스트림과 조연성 가스 유동에 대해 와류 모션이 일어나도록 하여, 이들의 혼합이 용이해지도록 하는 것을 특징으로 하는, 미분 가연성 연료 연소 방법.
  30. 청구항 24 내지 청구항 29 중 어느 한 항에 있어서,
    밀집상의 미분 연료 스트림과 1차 조연성 가스 스트림의 혼합을 조장하기 위해, 혼합 장치에서 및/또는 버너에서 유동 방향으로 상기 1차 유동 스트림을 편향시키는 것을 특징으로 하는, 미분 가연성 연료 연소 방법.
  31. 청구항 24 내지 청구항 30 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 버너가 저-NOx 작동방식으로 동작하는 것을 특징으로 하는, 미분 가연성 연료 연소 방법.
  32. 청구항 24 내지 청구항 31 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조연성 가스는 공기; 산소; 공기에 비해 질소 함량이 적은 조연성 가스; 재순환 연도 가스 중 하나 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는, 미분 가연성 연료 연소 방법.
KR1020147007887A 2011-08-30 2012-08-17 간접 연소 시스템을 구비한 연소 장치 KR20140078634A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1114894.7 2011-08-30
GBGB1114894.7A GB201114894D0 (en) 2011-08-30 2011-08-30 Combustion apparatus
PCT/GB2012/052011 WO2013030533A2 (en) 2011-08-30 2012-08-17 Combustion apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140078634A true KR20140078634A (ko) 2014-06-25

Family

ID=44838875

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147007887A KR20140078634A (ko) 2011-08-30 2012-08-17 간접 연소 시스템을 구비한 연소 장치

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20140202365A1 (ko)
EP (1) EP2751484B1 (ko)
KR (1) KR20140078634A (ko)
AU (1) AU2012300696B2 (ko)
CA (1) CA2881477A1 (ko)
GB (1) GB201114894D0 (ko)
WO (1) WO2013030533A2 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201114894D0 (en) 2011-08-30 2011-10-12 Doosan Power Systems Ltd Combustion apparatus
JP5897364B2 (ja) * 2012-03-21 2016-03-30 川崎重工業株式会社 微粉炭バイオマス混焼バーナ
JP5897363B2 (ja) * 2012-03-21 2016-03-30 川崎重工業株式会社 微粉炭バイオマス混焼バーナ
DE102016001893A1 (de) * 2016-02-17 2017-08-17 Eisenmann Se Brennereinheit und Vorrichtung zum Temperieren von Gegenständen
DE102016125526B3 (de) * 2016-12-22 2018-05-30 Max Weishaupt Gmbh Mischvorrichtung und Brennerkopf für einen Brenner mit reduziertem NOx-Ausstoß

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3400921A (en) 1965-10-06 1968-09-10 Babcock & Wilcox Co Fuel burner
US4387654A (en) 1980-05-05 1983-06-14 Coen Company, Inc. Method for firing a rotary kiln with pulverized solid fuel
US4380202A (en) 1981-01-14 1983-04-19 The Babcock & Wilcox Company Mixer for dual register burner
US5429059A (en) * 1993-05-24 1995-07-04 The University Of Tennessee Research Corporation Retrofitted coal-fired firetube boiler and method employed therewith
DE19521505B4 (de) 1995-06-13 2004-07-01 Babcock Borsig Power Systems Gmbh Verfahren zum Verbrennen von Kohle mit weniger als 10 % flüchtigen Bestandteilen
DE19607676A1 (de) 1996-02-29 1997-09-11 Steinmueller Gmbh L & C Brenner und mit mindestens einem Brenner betriebene Feuerungsanlage
GB9612479D0 (en) * 1996-06-14 1996-08-14 Mitsui Babcock Energy Limited Fluent fuel fired burner
US6244200B1 (en) 2000-06-12 2001-06-12 Institute Of Gas Technology Low NOx pulverized solid fuel combustion process and apparatus
DE102007030269B4 (de) 2007-06-28 2014-07-17 Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe Gmbh Kohlenstaubbrenner zur Verfeuerung von in Dichtstromförderung zugeführtem Brennstoff
DE102009016191B4 (de) 2009-04-03 2013-04-04 Alstom Technology Ltd. Verfahren und Anordnung zur Verbesserung des dynamischen Verhaltens eines kohlegefeuerten Kraftwerkes bei primären und/oder sekundären Anforderungen des Elektrizitätsnetz-Betreibers an die Stromabgabe in das Netz
GB0912769D0 (en) * 2009-07-23 2009-08-26 Doosan Babcock Energy Ltd Combustion apparatus
GB201114894D0 (en) 2011-08-30 2011-10-12 Doosan Power Systems Ltd Combustion apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
EP2751484A2 (en) 2014-07-09
AU2012300696B2 (en) 2017-05-25
EP2751484B1 (en) 2017-11-29
GB201114894D0 (en) 2011-10-12
US20140202365A1 (en) 2014-07-24
CA2881477A1 (en) 2013-03-07
AU2012300696A1 (en) 2014-03-20
WO2013030533A3 (en) 2014-04-03
WO2013030533A2 (en) 2013-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10281148B2 (en) Biomass-mixed, pulverized coal-fired burner and fuel combustion method
TWI272357B (en) NOx-reduced combustion of concentrated coal streams
JP5897364B2 (ja) 微粉炭バイオマス混焼バーナ
US20090297996A1 (en) Fuel injector for low NOx furnace
US20080184919A1 (en) Pulverized solid fuel burner
WO2012042910A1 (ja) 燃焼システム及びその運転方法
JP2009024991A (ja) 濃密相輸送によって供給される燃料を燃やすための粉炭バーナ
WO2004008028A2 (en) Oxygen enhanced combustion of lower rank fuels
KR20140078634A (ko) 간접 연소 시스템을 구비한 연소 장치
CN103175200A (zh) 生物质专烧燃烧器、生物质混烧锅炉和生物质燃料燃烧方法
JP2007333232A (ja) 固体燃料バーナ、固体燃料バーナを備えた燃焼装置、及び固体燃料バーナを備えた燃焼装置の燃料供給方法
KR102054954B1 (ko) 버너
WO2013148831A2 (en) Biomass combustion
JP2005291524A (ja) バイオマス燃料の燃焼装置及び方法
US20120192773A1 (en) Methods and apparatus for carbon dioxide-oxygen-coal combustion
WO2014105736A1 (en) Biomass combustion method and system
JPH08121711A (ja) 微粉炭燃焼方法および微粉炭燃焼装置および微粉炭バーナ
RU2282105C2 (ru) Горелка, работающая на твердом топливе, и способ сжигания топлива при использовании горелки, работающей на твердом топливе
JP5979668B2 (ja) 固体燃料バーナを備えた燃焼装置とその運転方法
JP2001082705A (ja) 微粉燃料燃焼バーナ、ボイラ、及び微粉燃料燃焼方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application