KR20160023470A - 공기연소버너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기체 또는 액체 연료를 공기와 혼합하여 연소시키는 공기연소버너에 관한 것이다. 본 발명은 연소챔버와; 저열량 부생가스와 탄화수소가 혼합된 혼합가스를 상기 연소챔버를 향해 분사하도록 연료토출구가 구비된 연료분사노즐과; 상기 연료토출구보다 상기 연소챔버에 가깝게 형성된 공기토출구가 상기 연소챔버를 향해 공기를 분사하는 두개 이상의 공기분사노즐을 포함한다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면 혼합가스를 분사하는 연료분사노즐과 2개의 분리된 공기분사노즐이 각각 연소챔버로부터 최적화된 이격거리를 갖도록 설정하여 화염이 안정적으로 유지되는 효과가 있다.

Description

공기연소버너{Air combustion burner}

본 발명은 기체 또는 액체 연료를 공기와 혼합하여 연소시키는 공기연소버너에 관한 것이다.

일반적으로, 제철 공정에서는 여러 가지의 저열량 부생가스가 발생되며, 이러한 저열량 부생가스는 대표적으로 철광석으로부터 순수 선철을 분리하는 고로에서 발생되는 고로가스(BFG : Blast Furnace GAS)와 제강 공정에서 탄소를 제거하기 위한 산소를 공급할 때 발생되는 전로가스(LDG :Linz Donawitz GAS) 및 코크스로에서 석탄을 건류하여 코크스를 만드는 과정에서 발생되는 코크스로가스(COG : Cokes Oven GAS) 등이 있다.

여기서, 고로가스(BFG)는 용광로가스라고도 하며, 그 성분은 이산화탄소 20∼25%, 일산화탄소 20∼25%, 수소 2∼4%, 질소 40∼50%, 발열량 800∼1,000kcal/N㎥으로 이루어진다.

상술한 바와 같이, 제철 공정에서 발생되는 여러 가지의 저열량 부생가스 중 전로가스(LDG)와 코크스로가스(COG)는 비교적 발열량이 높고, 연소성이 좋아 공기를 이용하여 연소시키며, 공기를 이용하여 연소할 경우, 연소가 잘되는 특성을 갖는다.

그러나, 이와 같은 저열량 부생가스 중 특히 고로가스(BFG)의 경우, 발열량이 800~1,000kcal/Nm3으로 매우 낮아 공기를 산화제로 이용하는 경우에는 단열 화염 온도(Adiabatic Flame Temperature)가 낮고, 화염 전파 속도(Flame Propagation Velocity)가 느려 자체적으로 화염이 유지되지 않고 소화된다는 한계가 있었다.

이로 인해 고로가스(BFG)를 연소시킬 경우, 강력한 파이롯 화염이 존재하거나, 공기를 고온으로 예열하여 공급하는 조건이 아니면 완전 연소가 불가능하다는 문제점이 있었다.

대한민국 특허공개번호 10-1999-0051833

본 발명의 목적은 저열량 부생가스를 다른 연료와의 혼합가스형태로 안정적으로 연소시키는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 저열량 부생가스를 포함하는 혼합가스의 효과적인 연소가 이루어지고 화염이 유지되는 공기연소버너를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명은 연소챔버와; 저열량 부생가스와 탄화수소가 혼합된 혼합가스를 상기 연소챔버를 향해 분사하도록 연료토출구가 구비된 연료분사노즐과; 상기 연료토출구보다 상기 연소챔버에 가깝게 형성된 공기토출구가 상기 연소챔버를 향해 공기를 분사하는 두개 이상의 공기분사노즐을 포함한다.

상기 공기분사노즐은, 상기 연료분사노즐의 반경방향으로 구비되고, 공기토출구에는 공기가 선회류를 형성하도록 선회기가 설치된 제1공기분사노즐과; 상기 제1공기분사노즐의 반경방향으로 구비되고, 공기토출구가 상기 제1공기분사노즐의 공기토출구보다 상기 연소챔버에 가깝게 배치되는 제2공기분사노즐;을 포함한다.

상기 제1공기분사노즐의 공기토출구가 상기 제2공기분사노즐의 공기토출구로부터 이격된 제1후퇴거리는 제1공기분사노즐 외경의 반으로 설계된다.

상기 연료분사노즐이 상기 제1공기분사노즐의 공기토출구로부터 이격된 제2후퇴거리는 연료분사노즐 외경의 반으로 설계된다.

상기 제1공기분사노즐의 외경대비 상기 제1공기분사노즐의 토출구가 상기 제2공기분사노즐의 공기토출구로부터 이격된 거리의 비를 제1후퇴조건이라고 하고, 상기 연료분사노즐의 외경대비 연료토출구가 1차공기분사노즐의 공기토출구로부터 이격된 거리의 비를 제2후퇴조건이라고 할때, 상기 제1후퇴조건과 제2후퇴조건은 모두 0.5이다.

상기 제2공기분사노즐에서 분사되는 공기의 속도는 상기 제1공기분사노즐에서 분사되는 공기 속도의 2배 내지 4배 사이이다.

상기 연료분사노즐에서 분사되는 혼합가스의 속도는 상기 제1공기분사노즐에서 분사되는 공기 속도의 1배 내지 2배 사이이다.

상기 제1공기분사노즐에서 분사되는 공기의 속도는 상온 기준으로 3 ~ 6.42 m/s이고, 상기 제2공기분사노즐에서 분사되는 공기의 속도는 상온 기준으로 3.7 ~ 12.4 m/s이다.

상기 연료분사노즐의 전단에는 저열량 부생가스와 탄화수소를 혼합하기 위한 혼합실이 구비된다.

상기 저열량 부생가스는 수소(H2)와 일산화탄소(CO)의 부피비가 30% 이하인 고로가스이고, 상기 탄화수소는 메탄이다.

본 발명은 혼합가스를 분사하는 연료분사노즐과 2개의 분리된 공기분사노즐이 각각 연소챔버로부터 최적화된 이격거리를 갖도록 설정하여 화염이 안정적으로 유지되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 고로가스 등의 저열량 부생가스가 포함된 혼합가스와 공기의 분사속도 등의 조건을 최적화하여 혼합가스의 연소효율이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에서 혼합가스의 연소과정을 연구하기 위한 실험장치를 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에서 연소기의 구성을 도시한 개념도.
도 3은 본 발명의 실시예에서 후퇴거리에 대한 실험조건이 반영된 개념도.
도 4는 본 발명의 실시예에서 후퇴거리 설정에 따른 메탄의 화염특성이 표현된 실험이미지.
도 5는 본 발명의 실시예에서 후퇴거리 설정에 따른 혼합가스의 화염특성이 표현된 실험이미지.
도 6은 본 발명의 실시예에서 후퇴거리의 적용여부에 따른 수치해석의 결과가 표현된 시뮬레이션이미지.
도 7은 본 발명의 실시예에서 공기유속에 따른 화염의 안정성을 나타낸 화염안정화 선도.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 공기연소버너의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1에는 본 발명의 실시예에서 혼합가스의 연소과정을 연구하기 위한 실험장치가 구성도로 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 실시예에서 연소기의 구성이 개념도로 도시되어 있으며, 도 3에는 본 발명의 실시예에서 후퇴거리에 대한 실험조건이 개념도로 도시되어 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 실시예는 연료의 연소가 이루어지는 연소챔버(400)와; 저열량 부생가스와 탄화수소가 혼합된 혼합가스를 상기 연소챔버(400)를 향해 분사하도록 연료토출구(112)가 구비된 연료분사노즐(110)과; 상기 연료토출구(112)보다 상기 연소챔버(400)에 가깝게 형성된 공기토출구(132,142)가 상기 연소챔버(400)를 향해 공기를 분사하는 두개 이상의 공기분사노즐(120)을 포함하여 구성될 수 있다.

본 실시예에서는 다양한 저열량 부생가스 중에서 수소(H2)와 일산화탄소(CO)의 부피비가 30% 이하로 형성되는 고로가스와, 상대적으로 큰 발열량과 빠른 화염 전파속도를 가지는 메탄(CH4)의 혼합가스를 공기를 이용하여 연소시키는 조건에 대해 살펴본다.

고로가스는 다른 부생가스에 비해 화염전파속도(Flame propagation velocity)가 느리며 단열화염온도 (Adiabatic flame temperature) 또한 낮게 나타난다. 또한, 고로가스는 연소를 위한 산화제로 일반공기를 쓸 경우에는 연소불가능하고, 고로가스 조성 중에서 연소반응에 참여 가능한 가스인 H2, CO의 부피비가 약 30% 이하이기 때문에 그 발열량이 메탄가스에 비해 10% 이하에 불과하다.

도 1을 참조하면, 본 실시예는 메탄저장유닛(12), 고로가스저장유닛(14)의 혼합을 위한 혼합실(24)이 연소기(100)에 연결되어 있고, 연소기(100)는 연료가 연소되기 위한 연소챔버(400)에 연결되어 있다.

또한, 연소기(100)에는 공기압축기(16)가 연결되어 있어 연소기(100)에는 혼합가스와 공기가 각각의 유로를 통해 연소챔버(400)에 공급되도록 구비되어 있다.

메탄저장유닛(12), 고로가스저장유닛(14), 공기압축기(16)와 상기 연소기(100) 사이에는 유량조정을 위한 레귤레이터(18), 벨브(20) 및 유량측정을 위한 유량계(22) 등이 구비될 수 있다.

본 실시예에서 고로가스와 메탄이 혼합실(24)에서 혼합된 상태로 연소기(100)로 공급되고, 공기압축기(16)에서 공기가 연소기(100)로 공급되면, 혼합가스 및 공기가 각각 연료분사노즐(110), 제1공기분사노즐(130) 및 제2공기분사노즐(140)을 통해 연소챔버(400)로 공급된다.

혼합가스 및 공기가 연소챔버(400)로 공급될때, 연료분사노즐(110), 제1공기분사노즐(130) 및 제2공기분사노즐(140)은 각각 연소챔버(400)로부터 일정 거리 이격되도록 구성되는데, 이하에서는 이와 같은 내용에 대해서 설명한다.

도 2를 참조하면, 연소기(100)는 연료분사노즐(110)과, 두 개 이상의 공기분사노즐(120)을 포함하여 구성될 수 있다. 공기분사노즐(120)은, 연료분사노즐(110)의 반경방향으로 구비되고, 공기토출구(132)에는 공기가 선회류를 형성하도록 선회기(134)가 설치된 제1공기분사노즐(130)과; 제1공기분사노즐(130)의 반경방향으로 구비되고, 공기토출구(142)가 제1공기분사노즐(130)의 공기토출구(132)보다 연소챔버(400)에 가깝게 배치되는 제2공기분사노즐(140);을 포함할 수 있다.

도 3a에는 연료분사노즐(110)과 공기분사노즐(120)이 연소챔버(400)에 대하여 별도의 후퇴거리를 갖지 않고 연소챔버(400)를 기준으로 동일하게 배치되어 있고, 도 3b 내지 도 3d에는 연료분사노즐(110) 및 제1공기분사노즐(130)이 제2공기분사노즐(140)에 대해 각각 서로 다른 후퇴거리를 갖도록 배치되어 있다.

이를 통해, 연료분사노즐(110)과 제1공기분사노즐(130) 및 제2공기분사노즐(140)의 배치거리에 따른 혼합가스의 연소 상태를 비교해 볼 수 있다.

도 2에서, 연료분사노즐(110)의 후퇴조건(RF)은 연료분사노즐(110)의 외경(DF) 대비 제1공기분사노즐(130)로부터의 후퇴된 거리(F)의 비로 정의되고, 제1공기분사노즐(130)의 후퇴조건(RA)는 제1차공기노즐(130)의 외경(DA) 대비 연소챔버(400)로부터의 후퇴된 거리(A)의 비로 정의된다. 즉, RF = F/DF 고, RA = A/DA 로 정의된다.

이때, 혼합가스의 유속은 1.8 m/s, 제1공기분사노즐(130)에서 분사되는 1차 공기의 유속은 1.7 m/s, 제2공기분사노즐(140)에서 분사되는 2차 공기의 유속은 6.6 m/s로 설정되었다.

도 3a는 Case 1(RF = 0, RA = 0)로 조건을 설정하였으나 혼합가스를 사용하였을때 연소에 의한 화염이 존재하지 않았고, 도 3b는 Case 2(RF = 1, RA = 0.25), 도 3c는 Case 3(RF = 0.5, RA = 0.25), 도 3d는 Case 4(RF = 0.5, RA = 0.5)의 조건을 각각 설정하였다.

도 3b 내지 도 3d에 해당하는 Case 2~4의 경우는 도 3a의 Case 1의 조건에서 약 10~20mm 후퇴하며 조건을 설정하였다.

도 4에는 본 발명의 실시예에서 도 3의 후퇴거리 설정에 따른 메탄의 화염특성이 실험이미지로 표현되어 있고, 도 5에는 본 발명의 실시예에서 도 3의 후퇴거리 설정에 따른 혼합가스의 화염특성이 실험이미지로 표현되어 있다. 참고로 도 5a는 Case 2, 도 5b는 Case 3, 도 5c는 Case 4 에 대한 이미지이다.

도 3 내지 도 5를 참조하여, 제1공기분사노즐(130)이 제2공기분사노즐(140)로부터의 후퇴거리가 동일한 경우와 연료분사노즐(110)이 제1공기분사노즐(130)로부터의 후퇴거리가 동일한 경우를 구분하여 살펴 볼 수 있다.

먼저 연료분사노즐(110)의 후퇴거리가 20mm에서 10mm로 감소함에 따라 화염의 휘도 및 길이는 차이가 크지 않은 것을 확인할 수 있다. 반면, 연료노즐의 후퇴거리가 10mm인 경우와 20mm인 경우 모두 1차 공기노즐의 후퇴거리가 10mm에서 20mm로 증가함에 따라 화염의 길이가 길어지고 휘도는 증가하는 것을 확인할 수 있다.

즉, Case 1에서 Case 4까지 연료와 1, 2차 공기의 유속조건이 동일함에도 불구하고 화염의 형태가 뚜렷이 차이를 보이는 것을 확인할 수 있는데, 실험에 사용된 연소기(100)에서 제1공기분사노즐(130)의 후퇴거리가 20mm인 경우 화염의 길이가 길어지고 휘도가 증가하는 것은 혼합가스와 1차 공기가 부분 예혼합된 혼합기의 축 방향 운동량이 감소 (decay)함에 따라 2차 공기와의 반응시간이 길어진 것을 원인으로 볼수 있다.

또한, 연분분사노즐(110)과 제1공기분사노즐(130)사이의 후퇴거리에 따른 화염길이 및 휘도의 차이는 크지 않으며, 제1공기분사노즐(130)과 제2공기분사노즐(140) 사이가 20mm인 경우 화염의 길이가 증가하는 것으로 나타났다.

이와 같은 실험의 결과를 분석해보면, 연소기(100)의 연료분사노즐(110)과 공기분사노즐(120)에 각각 후퇴거리를 적용할 경우 예혼합효과를 얻을 수 있으며 재순환영역이 연소기(100) 출구에 가깝게 형성됨에 따라 안정적인 화염이 존재함을 확인할 수 있다.

또한, 제1공기분사노즐(130)의 외경대비 제1공기분사노즐(130)의 공기토출구(132)가 제2공기분사노즐(140)의 공기토출구(142)로부터 이격된 거리의 비를 제1후퇴조건이라고 하고, 연료분사노즐(110)의 외경대비 연료토출구(112)가 1차공기분사노즐(130)의 공기토출구(132)로부터 이격된 거리의 비를 제2후퇴조건이라고 할때, 상기 제1후퇴조건과 제2후퇴조건은 모두 0.5일때가 연소효율이 가장 높다고 할 수 있다.

이를 다시 말하면, 연소기(100)에서 연료분사노즐(110)의 후퇴조건(RF)과 제1공기분사노즐(130)의 후퇴조건(RA)이 각각 0.5일 때 메탄과 고로가스의 혼합가스가 가장 안정적인 연소를 하므로, 제1공기분사노즐(130)의 공기토출구(132)가 제2공기분사노즐(140)의 공기토출구(142)로부터 이격된 제1후퇴거리는 제1공기분사노즐(130) 외경의 반으로 설계되고, 연료분사노즐(110)이 제1공기분사노즐(130)의 공기토출구(132)로부터 이격된 제2후퇴거리는 연료분사노즐(110) 외경의 반으로 설계됨이 바람직하다.

도 6에는 본 발명의 실시예에서 후퇴거리의 적용여부에 따른 수치해석의 결과가 표현된 시뮬레이션이미지가 도시되어 있다. 도 6a는 후퇴거리가 적용되지 않은 연소기의 수치해석 결과이고, 도 6b는 후퇴거리가 적용된 연소기의 수치해석 결과이다. 도 6은 연소기 중심을 기준으로 상부는 유동의 속도벡터를 이용하여 유선을 표현하였고, 하부는 메탄의 질량분율(mass fraction)을 나타내었다.

두 조건 모두 스월효과로 기대할 수 있는 재순환영역이 나타나는 것을 볼 수 있다. 후퇴거리를 적용하지 않은 6a를 살펴보면 재순환영역이 시작된다고 판단되는 지점이 연소기(100) 출구로부터 일정거리가 덜어져 있는 것을 볼 수 있고 메탄의 질량분율이 그 일정거리까지 0.9 이상을 유지하는 것을 볼 수 있다. 이때, 공기와의 혼합이 이루어져 안정된 화염이 존재할 수 있는 지점이 연소기(100) 출구로부터 일정거리만큼 떨어져 있다고 판단된다.

이와는 다르게 후퇴거리를 적용한 6b의 경우에는 연소기(100) 출구에서의 유속벡터를 볼 때 이미 메탄의 운동량이 대부분 감소하였고 공기와의 혼합이 이루어지기 시작한다고 볼 수 있다. 즉, 화염이 존재할 수 있는 구간이 연소기(100) 출구에 매우 가깝게 형성되는 것을 확인할 수 있다.

두 조건을 비교해 보면 연소기 출구로부터 재순환영역이 발생하는 지점까지의 거리가 도 6b의 경우 도 6a보다 짧게 나타났으며 와류가 형성되는 지점 역시 도 6b의 경우가 도 6a보다 더 가까이 발생하였다. 또한, 메탄의 질량분율을 확인했을 때 알 수 있었듯이 공기와의 혼합이 이루어져 있는 지점이 도 6b의 경우 도 6a보다 연소기(100) 출구로부터 가까이 형성되어 있는 것을 볼 수 있다.

도 7에는 본 발명의 실시예에서 공기유속에 따른 화염의 안정성을 나타낸 화염안정화 선도가 도시되어 있다. 도 7a는 연료로 메탄을 사용하였을 때의 화염안정화선도이다.

이는 1차 공기유속과 2차 공기유속이 화염형태에 미치는 영향을 알아보기 위해, 고정된 연료유량에서 1, 2차 공기 유속을 조절하여 획득한 화염의 평균이미지를 나타낸 것이다.

각 이미지는 촬영된 동영상에서 추출된 10장의 사진을 평균하여 나타내었으며 1, 2차 공기의 유속은 각각 3 ~ 6.42m/s, 3.7 ~ 12.4m/s의 범위를 설정하였다. 각 유속의 범위를 벗어나는 경우에는 화염이 부상 (lift off)되거나 블로우아웃 (Blow out)되며 화염의 끝단이 가시화 영역 이상으로 상승하였다.

각 공기 유속은 화염의 형태에 영향을 미치며, 본 실험에 사용된 연소기에서는 1차 공기와 2차 공기가 화염의 길이에 영향을 주는 것으로 관찰되었다. 2차 공기 유속이 낮을 경우에는 온도 차이에 의한 부력효과로 인해 화염의 끝단이 상승하는 현상을 관찰할 수 있었다.

2차 공기 유속이 증가하면서 화염 끝단이 상승하는 경향은 감소하며 길이는 짧아졌다. 1차 공기 유속은 화염의 길이에도 영향을 끼치지만 실험 범위 내에서 그 영향은 2차 공기 유속에 비해 상대적으로 미미하며, 2차 공기의 유속은 화염길이 및 화염형태에 영향을 끼치는 것으로 나타났다.

도 7b는 메탄과 고로가스의 혼합가스를 연소하였을 때의 화염 안정화 선도이다. 도 7a와 비교하였을 때 같은 연소용량기준으로 실험하였으며, 고로가스는 부피비 기준으로 30% 혼합하였다. 연료유속을 제외한 실험조건은 같으며, 혼합가스를 연소한 경우 1차 공기의 유속범위는 최대 7.1 m/s 까지 화염이 존재하였다.

1차 공기와 2차 공기가 화염의 형태에 미치는 영향은 도 7a와 같은 경향을 띄고 있으나, 1차 공기 유속증가에 따른 화염형태는 혼합가스를 연소했을 시 더 넓은 유속범위에서 화염이 존재하는 것을 확인할 수 있다. 이는 1차 공기와 연료의 유속차이에 의해 나타나는 현상이라고 판단된다.

1차 공기 유속이 증가하면서 연료유속과의 차이가 커짐에 따라 정체시간 (residence time)이 짧아지게 되기 때문에 화염이 존재하지 않는 것이며, 도 7b의 동일한 연소용량을 맞추기 위한 혼합가스의 유속이 커지므로, 도 7a와는 달리1차 공기와의 유속차이가 크지 않기 때문에 상대적으로 정체시간이 길어져 화염이 존재하는 것으로 판단된다.

이와 같은 실험에서 알 수 있듯이, 연료유속 및 1차공기의 유속은 화염길이에도 영향을 끼치지만, 그 영향은 2차공기의 유속에 비해 상대적으로 미미하며 화염의 부상에 직접적인 영향을 끼치고, 2차 공기의 유속은 화염길이 및 화염형태에 영향을 끼침을 확인할 수 있다.

이와 같은 실험 및 수치해석을 토대로, 제2공기분사노즐(140)에서 분사되는 공기의 속도는 제1공기분사노즐(130)에서 분사되는 공기 속도의 2배 내지 4배 사이가 바람직하다는 것을 파악할 수 있다.

또한, 연료분사노즐(110)에서 분사되는 혼합가스의 속도는 제1공기분사노즐(130)에서 분사되는 공기 속도의 1배 내지 2배 사이가 바람직하다.

본 발명의 실시예에 의하면, 혼합가스를 분사하는 연료분사노즐과 2개의 분리된 공기분사노즐이 각각 연소챔버로부터 최적화된 이격거리를 갖도록 설정하여 화염이 안정적으로 유지되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 고로가스 등의 저열량 부생가스가 포함된 혼합가스와 공기의 분사속도 등의 조건을 최적화하여 혼합가스의 연소효율이 향상되는 효과가 있다.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

12: 메탄저장유닛
14: 고로가스저장유닛
16: 공기압축기
24: 혼합실
100: 연소기
110: 연료분사노즐
120: 공기분사노즐
130: 제1공기분사노즐
134: 선회기
140: 제2공기분사노즐
400: 연소챔버

Claims (10)

1. 연소챔버와;
   저열량 부생가스와 탄화수소가 혼합된 혼합가스를 상기 연소챔버를 향해 분사하도록 연료토출구가 구비된 연료분사노즐과;
   상기 연료토출구보다 상기 연소챔버에 가깝게 형성된 공기토출구가 상기 연소챔버를 향해 공기를 분사하는 두개 이상의 공기분사노즐을 포함하는 공기연소버너.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 공기분사노즐은,
   상기 연료분사노즐의 반경방향으로 구비되고, 공기토출구에는 공기가 선회류를 형성하도록 선회기가 설치된 제1공기분사노즐과;
   상기 제1공기분사노즐의 반경방향으로 구비되고, 공기토출구가 상기 제1공기분사노즐의 공기토출구보다 상기 연소챔버에 가깝게 배치되는 제2공기분사노즐;을 포함하는 공기연소버너.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제1공기분사노즐의 공기토출구가 상기 제2공기분사노즐의 공기토출구로부터 이격된 제1후퇴거리는 제1공기분사노즐 외경의 반으로 설계된 공기연소버너.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 연료분사노즐이 상기 제1공기분사노즐의 공기토출구로부터 이격된 제2후퇴거리는 연료분사노즐 외경의 반으로 설계된 공기연소버너.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 제1공기분사노즐의 외경대비 상기 제1공기분사노즐의 토출구가 상기 제2공기분사노즐의 공기토출구로부터 이격된 거리의 비를 제1후퇴조건이라고 하고, 상기 연료분사노즐의 외경대비 연료토출구가 1차공기분사노즐의 공기토출구로부터 이격된 거리의 비를 제2후퇴조건이라고 할때, 상기 제1후퇴조건과 제2후퇴조건은 모두 0.5인 공기연소버너.
6. 제 3 항 또는 제 5 항에 있어서,
   상기 제2공기분사노즐에서 분사되는 공기의 속도는 상기 제1공기분사노즐에서 분사되는 공기 속도의 2배 내지 4배 사이인 공기연소버너.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 연료분사노즐에서 분사되는 혼합가스의 속도는 상기 제1공기분사노즐에서 분사되는 공기 속도의 1배 내지 2배 사이인 공기연소버너.
8. 제 7 항에 있어서
   상기 제1공기분사노즐에서 분사되는 공기의 속도는 상온 기준으로 3 ~ 6.42 m/s이고, 상기 제2공기분사노즐에서 분사되는 공기의 속도는 상온 기준으로 3.7 ~ 12.4 m/s인 공기연소버너.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 연료분사노즐의 전단에는 저열량 부생가스와 탄화수소를 혼합하기 위한 혼합실이 구비되는 공기연소버너
10. 제 9 항에 있어서
    상기 저열량 부생가스는 수소(H₂)와 일산화탄소(CO)의 부피비가 30% 이하인 고로가스이고, 상기 탄화수소는 메탄인 공기연소버너.

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