KR20180096480A - 축열식 연소 장치 - Google Patents

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쥬가이로 고교 가부시키가이샤
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Abstract

로내(S)에서 연소된 연소 가스의 열을 회수하는 동시에, 연소용 공기를 가열하는 축열체를 설치한 축열식 연소 장치(10)로서, 연료를 공급하는 주연료관(1)과, 주연료관(1)의 주위에 배치되어 있고, 연소용 공기를 공급하여 연소 가스를 배기하는 복수의 급배기관(22)을 구비하고 있으며, 급배기관(21, 22)의 근방에는, 각각, 연료를 공급하는 부연료관(3, 4)이 설치되어 있고, 주연료관(1) 및 부연료관(3, 4)은, 연료 공급량이 조정 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

축열식 연소 장치 {REGENERATIVE BURNER}
본 발명은, 축열식 연소 장치에 관한 것이다.
종래, 가열로 및 연소로 등의 연소 장치에 있어서, 에너지 절약을 도모하는 것을 목적으로 하여, 로내에서 연소된 연소 가스의 열을 회수하는 동시에, 연소용 공기를 가열하도록 버너에 축열체를 설치한 축열식 연소 장치가 알려져 있다. 그리고, 특허문헌 1 및 2에 나타내는 바와 같이, 로내 도입부에서는, 중심에 연료 및 연소용 공기를 공급하는 버너가 배치되고, 버너의 주위에, 연소용 공기를 공급하여, 연소 가스를 배기하는 급배기관이 배치되어, 메인 화염이 형성되는 것이 있다.
일본국 특개 2007-024335호 공보 일본국 특개 2010-127525호 공보
이들 예에서는, 급배기관에서의 연소용 공기의 분류(噴流)에 의해, 화염이 로내 도입부에서 길게 형성되게 되고, 내부 공간이 좁은 로, 특히, 로내 도입부에서의 깊이가 짧은 로에 있어서는, 화염이 로벽에 닿게 되어, 대용량의 열량을 얻기 어렵다는 과제가 있었다.
따라서, 본 발명에서는, 종래의 축열식 연소 장치의 연소량을 유지하면서, 화염의 길이를 짧게 할 수 있는 축열식 연소 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은,
로내에서 연소된 연소 가스의 열을 회수하는 동시에, 연소용 공기를 가열하는 축열체를 설치한 축열식 연소 장치로서,
연료를 공급하는 주연료관과,
상기 주연료관의 주위에 배치되어 있고, 연소용 공기를 공급하여, 연소 가스를 배기하는 복수의 급배기관을 구비하고 있으며,
상기 급배기관의 근방에는, 각각, 연료를 공급하는 부연료관이 설치되어 있고,
상기 주연료관 및 상기 부연료관은, 연료 공급량이 조정 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 급배기관은, 주연료관의 주위에 배치되어 있고, 부연료관은, 급배기관의 근방에 설치되어 있기 때문에, 각각의 급배기관에서의 급기에 대해 연료를 분사할 때, 주연료관을 겸용할 수 있다. 그리고, 주연료관 및 부연료관은, 연료 공급량이 조정 가능하게 되어 있기 때문에, 주연료관을 겸용하면서 연소량을 조정할 수 있다.
본 발명은, 또한, 다음과 같은 구성을 구비하는 것이 바람직하다.
(1) 상기 급배기관으로서, 제1 급배기관 및 제2 급배기관이 설치되고, 상기 주연료관의 로내로의 개구부는, 상기 제1 급배기관의 로내로의 개구부와 상기 제2 급배기관의 로내로의 개구부와의 사이에 배치되어 있고,
상기 부연료관으로서, 상기 제1 급배기관의 개구부의 근방에는 제2 연료관의 개구부가 설치되고, 상기 제2 급배기관의 개구부의 근방에는 제3 연료관의 로내로의 개구부가 설치되고,
상기 제1 급배기관이 연소용 공기를 공급할 때, 상기 주연료관 및 상기 제2 연료관은 연료를 공급하고, 상기 제2 급배기관은 배기열을 회수하고, 상기 제3 연료관은 연료를 공급하지 않도록 되어 있으며,
상기 제2 급배기관이 연소용 공기를 공급할 때, 상기 주연료관 및 상기 제3 연료관은 연료를 공급하고, 상기 제1 급배기관은 배기열을 회수하며, 상기 제2 연료관은 연료를 공급하지 않도록 되어 있다.
(2) 상기 구성 (1)에 있어서, 상기 주연료관의 최대 연료 공급량, 상기 제2 연료관의 최대 연료 공급량 및 상기 제3 연료관의 최대 연료 공급량은 각각, 상기 축열식 연소 장치에 설정되어 있는 최대 연소량의 절반의 연소량을 얻을 수 있는 연료 공급량으로 되어 있다.
(3) 상기 구성 (1) 또는 (2)에 있어서, 상기 제2 연료관은, 상기 제1 급배기관내에 개구하고, 상기 제1 급배기관내로 연료를 공급하도록 되어 있으며,
상기 제3 연료관은, 상기 제2 급배기관내에 개구하고, 상기 제2 급배기관내로 연료를 공급하도록 되어 있다.
(4) 상기 구성 (1) 또는 (2)에 있어서, 상기 제2 연료관의 개구부는, 상기 제1 급배기관의 개구부에 대해, 상기 주연료관의 개구부와 반대측에 위치하고 있으며,
상기 제3 연료관의 개구부는, 상기 제2 급배기관의 개구부에 대해, 상기 주연료관의 개구부와 반대측에 위치하고 있다.
(5) 상기 주연료관내에 연소용 공기를 공급하는 제1 공기관을 구비하고 있다.
상기 구성 (1)에 의하면, 주연료관에서 연료를 공급하면서, 제1 급배기관과 제2 급배기관과의 사이에서 교대로 연소용 공기를 공급하고, 그에 따라 제2 연료관 과 제3 연료관과의 사이에서 교대로 연료를 공급하도록 되어 있기 때문에, 제1 급배기관에서의 급기에 대해, 주연료관 및 제2 연료관의 2개소에서 연료가 공급되고, 제2 급배기관에서의 급기에 대해, 주연료관 및 제3 연료관의 2개소에서 연료가 공급되며, 화염의 형성이 2개소로 분산되기 때문에, 화염의 형상이 폭넓게 되어, 꺼지기 어렵고, 화염의 길이를 짧게 할 수 있다. 또한, 로내에서 연소용 공기와 연료를 혼합해 연소시킨 후, 더욱 주연료관의 연료와 혼합해 연소시키기 때문에, 화염의 형성 타이밍을 2회로 나눔에 따라, 화염 온도를 저하시킬 수 있고, 그 결과, NOx 발생량을 저감할 수 있다.
상기 구성 (2)에 의하면, 주연료관의 최대 연료 공급량, 제2 연료관의 최대 연료 공급량 및 제3 연료관의 최대 연료 공급량을, 각각, 축열식 연소 장치에 설정되어 있는 최대 연소량의 절반의 연소량을 얻을 수 있는 연료 공급량으로 함으로써, 종래의 축열식 연소 장치로 동일한 최대 연소량을 설정하고 있는 (예를 들어, 사양값으로서 카탈로그 등에 동일한 최대 연소량이 나타나 있다) 것 보다도, 화염의 길이를 짧게 하고, 화염의 크기를 안정시킬 수 있다.
상기 구성 (3)에 의하면, 제1 급배기관내 및 제2 급배기관내에서 화염을 형성하기 때문에, 로내에서의 화염 상태를 보다 안정시킬 수 있다.
상기 구성 (4)에 의하면, 제2 연료관 및 제3 연료관에서의 연료와 연소 공기와의 혼합 타이밍에 대해, 주연료관에서의 연료와 연소 공기와의 혼합 타이밍을 지연시킴으로써, 화염 온도를 저하시킬 수 있고, 그 결과, NOx 발생량을 저감할 수 있다. 또한, 제2 연료관 및 제3 연료관의 배치 영역을 확보하기 쉬워, 로벽 또는 급배기관에 대한 제2 연료관 및 제3 연료관의 경사 각도의 설계가 용이하게 된다.
상기 구성 (5)에 따르면, 주연료관내에서 화염을 형성하기 때문에, 로내에서의 화염 상태를 보다 안정시킬 수 있다.
요컨대, 본 발명에 따르면, 종래의 축열식 연소 장치의 연소량을 유지하면서, 화염의 길이를 짧게 할 수 있는 축열식 연소 장치를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 축열식 연소 장치의 평면 단면 개략도이다.
도 2는, 로내측에서 본 축열식 연소 장치의 개략도이다.
도 3은, 공기 배기 가스 전환 장치의 전환을 설명하는 도면이다.
도 4는, 공기 배기 가스 전환 장치의 전환을 설명하는 도면이다.
도 5는, 주연료관(1) 및 제2 연료관(3)에서의 연료 및 급배기관(21)에서의 연소용 공기에 의한 연소 및 급배기관(22)에서의 연소 가스의 배기 타이밍에 있어서의 축열식 연소 장치의 단면 개략도이다.
도 6은, 주연료관(1) 및 제3 연료관(4)에서의 연료 및 급배기관(22)에서의 연소용 공기에 의한 연소 및 급배기관(21)에서의 연소 가스의 배기 타이밍에 있어서의 축열식 연소 장치의 단면 개략도이다.
도 7은, 다른 실시 형태에 관한 축열식 연소 장치의 단면 개략도이다.
도 8은, 또다른 실시 형태에 관한 축열식 연소 장치의 단면 개략도이다.
(전체 구성)
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 축열식 연소 장치(10)의 평면 단면 개략도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 축열식 연소 장치(10)는, 연료를 공급하는 주연료관(1)과, 주연료관(1)의 주위에 배치되어, 연소용 공기를 공급하고, 연소 가스를 배기하는 2 이상의 급배기관(21, 22)을 구비하고 있다.
주연료관(1)은, 로내(S)에 연료를 공급하게 되어 있고, 일단이 로내(S)에 연통하고 있다. 급배기관(21, 22)은, 로내(S)에 연소용 공기를 공급하게 되어 있고, 일단이 로내(S)에 연통하고 있다. 주연료관(1)은, 주연료관(1)을 개폐하여, 연료 공급량을 조정하는 조정 밸브(11)가 설치되어 있다. 급배기관(21, 22)은, 로내(S)를 향해, 주연료관(1)에 가까워지도록 경사져 있다. 급배기관(21, 22)은, 10도 정도 경사지게 두는 것이 바람직하다.
또한, 로내(S)에 연료를 공급하는 제2 연료관(3), 제3 연료관(4)이 설치되어있다. 제2 연료관(3)은, 급배기관(21)의 근방에 설치되고, 급배기관(21)의 로내(S)로의 개구부(21a)의 근방에, 로내(S)로의 개구부(31)를 가지고 있다. 제2 연료관(3)은, 급배기관(21)의 개구부(21a)를 향해 연료를 공급하도록 되어 있다. 제2 연료관(3)의 내경은, 급배기관(21)의 내경보다 작게 되어 있다. 제2 연료관(3)에는, 제2 연료관(3)을 개폐하고, 연료 공급량을 조정하는 조정 밸브(32)가 설치되 어 있다.
제3 연료관(4)은, 급배기관(22)의 근방에 설치되고, 급배기관(22)의 로내(S)로의 개구부(22a)의 근방에, 로내(S)로의 개구부(41)를 가지고 있다. 제3 연료관(4)은, 급배기관(22)의 개구부(22a)를 향해 연료를 공급하도록 되어 있다. 제3 연료관(4)의 내경은, 급배기관(22)의 내경보다 작게 되어 있다. 제3 연료관(4)은, 제3 연료관(4)를 개폐하고, 연료 공급량을 조정하는 조정 밸브(42)가 설치되어 있다.
급배기관(21)은, 타단이 급배기실(211)에 연통하고 있다. 급배기실(211)에 는, 축열체(212)가 배치되어 있다. 마찬가지로, 급배기관(22)은, 타단이 급배기실(221)에 연통하고 있다. 급배기실(221)에는, 축열체(222)가 배치되어 있다.
도 2는, 로내(S)측에서 본 축열식 연소 장치(10)의 개략도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 중심에 주연료관(1)이 배치되어 있고, 주연료관(1)의 좌측에 급배기관(21)이 배치되고, 주연료관(1)의 우측에 급배기관(22)이 배치되어 있다. 제2 연료관(3)은, 급배기관(21)의 좌측에 배치되고, 제3 연료관(4)은, 급배기관(22)의 우측에 배치되어 있다. 그리고, 좌측에서 우측을 향해, 제2 연료관(3), 급배기관(21), 주연료관(1), 급배기관(22), 제3 연료관(4)이 일렬로 늘어서도록 배치되어 있다.
제2 연료관(3)과 급배기관(21)과의 사이의 거리 L1는, 급배기관(21)과 주연료관(1)과의 사이의 거리 L2와 비교해 작아지고 있다. 바람직하게는, 거리 L1은, 거리 L2의 절반 이하로 되어 있다. 마찬가지로, 제3 연료관(4)과 급배기관(22)과의 사이의 거리 L3는, 급배기관(22)과 주연료관(1)과의 사이의 거리 L4와 비교해서 작아지고 있다. 바람직하게는, 거리 L3는, 거리 L4의 절반 이하로 되어 있다. 또한, 거리 L1과 거리 L3가 같고, 거리 L2와 거리 L4가 같지 않게 되어 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 급배기실(211)은, 배관(51)을 통해 공기 배기 가스 전환 장치(61)에 연결되어 있으며, 급배기실(221)도, 마찬가지로, 배관(52)을 통해 공기 배기 가스 전환 장치(61)에 연결되어 있다. 급배기실(211)과 배관(51)은, 플랜지(213)를 통해 접속되어 있고, 급배기실(221)과 배관(52)은, 플랜지(223)를 통해 접속되어 있다. 배관(51)에는, 배관(51)을 개폐하여, 연소용 공기 공급량을 조정하는 조정 밸브(511)가 설치되고, 배관(52)에는, 배관(52)을 개폐하여, 연소용 공기 공급량을 조정하는 조정 밸브(521)가 설치되어 있다. 공기 배기 가스 전환 장치(61)는, 공기 공급관(62) 및 배기 가스 배출관(63)에 연결되어 있고, 공기 공급관(62)과 배관(51) 또는 배관(52)을 연통시켜, 동시에, 배기 가스 배출관(63)과 배관(52) 또는 배관(51)을 연통시키는 전환 밸브(61a)를 구비하고 있다. 공기 공급관(62)에는, 연소용 공기를 공급하기 위한 공기 공급용 송풍기(미도시)가 설치되어 있고, 배기 가스 배출관(63)에는, 연소 배기 가스를 배출하기 위한 배기 팬(미도시)이 설치되어 있다.
도 3 및 도 4는, 공기 배기 가스 전환 장치(61)의 전환을 설명하는 도면이다. 도 3에서는, 공기 배기 가스 전환 장치(61)의 전환 밸브(61a)는, 공기 공급관(62)과 배관(51)을 연통시켜, 배기 가스 배출관(63)과 배관(52)을 연통시킨다. 그 결과, 공기 공급관(62)에서의 연소용 공기는, 배관(51)을 통과하고, 급배기실(211)의 축열된 축열체(212)에 의해 가열되어, 급배기관(21)에서 로내(S)에 분사된다. 또한, 로내(S)에서의 연소 배기 가스는, 배기 가스 배출관(63)에 설치된 배기 팬에 의해, 급배기관(22)을 통과하고, 급배기실(221)의 축열체(222)에 의해 배기열이 회수, 축열되어, 배관(52)을 통과해 배기 가스 배출관(63)에서 배출된다.
한편, 도 4에서는, 공기 배기 가스 전환 장치(61)의 전환 밸브(61a)는, 공기 공급관(62)과 배관(52)을 연통시켜, 배기 가스 배출관(63)과 배관(51)을 연통시킨다. 그 결과, 공기 공급관(62)에서의 연소용 공기는, 배관(52)을 통과하고, 급배기 실(221)의 축열된 축열체(222)에 의해 가열되어, 급배기관(22)에서 로내(S)에 분사된다. 또한, 로내(S)에서의 연소 배기 가스는, 배기 가스 배출관(63)에 설치된 배기 팬에 의해, 급배기관(21)을 통과하고, 급배기실(211)의 축열체(212)에 의해 배기열이 회수, 축열되어, 배관(51)을 통과해 배기 가스 배출관(63)에서 배출된다.
상기와 같이, 공기 배기 가스 전환 장치(61)의 전환 밸브(61a)를 도 3과 도 4와의 사이에서 전환함으로써, 급배기관(21)과 급배기관(22)과의 사이에서 연소용 공기의 공급과 연소 배기 가스의 배기를 교대로 반복하고, 로내(S)에서 연소된 연소 배기 가스의 열을 축열체(212, 222)에서 회수하는 동시에, 축열체(212, 222)에서 회수한 열로 연소용 공기를 가열할 수 있도록 되어 있다.
급배기관(21)에서 로내(S)로 연소용 공기를 공급하고, 로내(S)에서 급배기관(22)으로 연소 배기 가스를 배기할 때, 로내(S)에서는, 제2 연료관(3)에서의 연료와 급배기관(21)에서의 연소용 공기가 혼합해 화염이 형성되고, 이 화염과 주연료관(1)에서의 연료에 의해, 더욱 화염이 형성되도록 되어 있다. 또한, 급배기관(22)에서 로내(S)로 연소용 공기를 공급하고, 로내(S)에서 급배기관(21)으로 연소 배기 가스를 배출할 때, 로내(S)에서는, 제3 연료관(4)에서의 연료와 급배기관(22)에서의 연소용 공기가 혼합해 화염이 형성되고, 이 화염과 주연료관(1)에서의 연료에 의해, 더욱 화염이 형성되도록 되어 있다.
축열식 연소 장치(10)는, 다음과 같이 작동하도록 되어 있다.
축열식 연소 장치(10)는, 주연료관(1) 및 제2 연료관(3)에서의 연료 및 급배기관(21)에서의 연소용 공기에 의한 연소 및 급배기관(22)에서의 연소 가스의 배기와, 주연료관(1) 및 제3 연료관(4)에서의 연료 및 연소용 공기에 의한 연소 및 급배기관(21)에서의 연소 가스 배기와 교대로 반복한다.
주연료관(1) 및 제2 연료관(3)에서의 연료 및 급배기관(21)에서의 연소용 공기에 의한 연소 및 급배기관(22)에서의 연소 가스의 배기 타이밍에 있어서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 조정 밸브(11) 및 조정 밸브(32)가 개방되어, 주연료관(1) 및 제2 연료관(3)에 연료가 공급된다. 여기서, 조정 밸브(11)와 조정 밸브(32)가 전개(全開) 시에는, 주연료관(1)의 최대 연료 공급량 및 제2 연료관(3)의 최대 연료 공급량이, 각각, 축열식 연소 장치(10)에 설정되어 있는 최대 연소량(예를 들어, 사양값으로서 카탈로그 등에 나타나 있는 최대 연소량의 수치)의 절반의 연소량이 되어 있다. 또한, 적절하게 필요한 연소량이 되도록, 조정 밸브(11) 및 조정 밸브(32)에서는, 연료의 공급량을 조정할 수 있다.
또한, 조정 밸브(511)가 개방되고, 공기 공급관(62)에서, 공기 배기 가스 전환 장치(61) 및 배관(51)을 통해, 급배기실(211)에 연소용 공기가 공급된다. 급배기실(211)에 공급된 연소용 공기는, 축열된 축열체(212)에 의해 가열되고, 고온의 공기가 되어 급배기관(21)으로 공급된다. 또한, 조정 밸브(511)의 열림 정도에 따라, 연소용 공기 공급량을 조정한다. 이 때, 조정 밸브(42)는 폐지되고, 제3 연료관(4)에서의 연료 공급은 이루어지지 않는다.
로내(S)에서는, 우선, 제2 연료관(3)에서의 연료와 급배기관(21)에서의 연소용 공기가 혼합해 화염이 형성된다. 이 화염과 주연료관(1)에서의 연료에 의해, 더욱 화염이 형성된다
또한, 조정 밸브(521)가 개방되고, 로내(S)에서 연소된 연소 가스는, 급배기관(22)을 통과하여, 급배기실(221)내의 축열체(222)를 가열, 축열하여, 배관(52) 및 공기 배기 가스 전환 장치(61)를 통해, 배기 가스 배출관(63)에서 배출된다.
주연료관(1) 및 제3 연료관(4)에서의 연료 및 급배기관(22)에서의 연소용 공기에 의한 연소 및 급배기관(21)에서의 연소 가스의 배기 타이밍에 있어서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 조정 밸브(11) 및 조정 밸브(42)가 개방되고, 주연료관(1) 및 제3 연료관(4)에 연료가 공급된다. 여기서, 조정 밸브(11) 및 조정 밸브(42)가 전개 시에는, 주연료관(1)의 최대 연료 공급량 및 제3 연료관(4)의 최대 연료 공급량이, 각각, 축열식 연소 장치(10)에 설정되어 있는 최대 연소량(예를 들어, 사양값으로서 카탈로그 등에 나타나 있는 최대 연소량의 수치)의 절반의 연소량이 되고 있다. 또한, 적절하게 필요한 연소량이 되도록, 조정 밸브(11) 및 조정 밸브(42)에서는, 연료의 공급량을 조정할 수 있다.
또한, 조정 밸브(521)가 개방되고, 공기 공급관(62)에서, 공기 배기 가스 전환 장치(61) 및 배관(52)을 통해, 급배기실(221)에 연소용 공기가 공급된다. 급배기실(221)에 공급된 연소용 공기는, 축열된 축열체(222)에 의해 가열되고, 고온의 공기가 되어 급배기관(22)으로 공급된다. 또한, 조정 밸브(521)의 열림 정도에 따라, 연소용 공기 공급량을 조정한다. 이 때, 조정 밸브(32)는 폐지되고, 제2 연료관(3)에서의 연료 공급은 이루어지지 않는다.
로내(S)에서는, 우선, 제3 연료관(4)에서의 연료와 급배기관(22)에서의 연소용 공기가 혼합해 화염이 형성된다. 이 화염과 주연료관(1)에서의 연료에 의해, 더욱 화염이 형성된다.
또한, 조정 밸브(511)가 개방되고, 로내(S)에서 연소된 연소 가스는, 급배기관(21)을 통과하여, 급배기실(211)내의 축열체(212)를 가열, 축열하여, 배관(51) 및 공기 배기 가스 전환 장치(61)를 통해, 배기 가스 배출관(63)에서 배출된다.
상기 구성의 축열식 연소 장치(10)에 의하면, 다음과 같은 효과를 발휘할 수 있다.
(1) 급배기관(21, 22)은, 주연료관(1)의 주위에 배치되어 있고, 제2 연료관(3) 및 제3 연료관(4)은, 급배기관(21, 22)의 근방에 설치되어 있기 때문에, 각각의 급배기관(21, 22)에서의 급기에 대해 연료를 분사할 때, 주연료관(1)을 겸용 할 수 있다. 그리고, 주연료관(1), 제2 연료관(3) 및 제3 연료관(4)은, 연료 공급량이 조정 가능하게 되어 있기 때문에, 주연료관(1)을 겸용하면서 연소량을 조정할 수 있다.
(2) 주연료관(1)에서 연료를 공급하면서, 급배기관(21)과 급배기관(22)과의 사이에서 교대로 연소용 공기를 공급하고, 그에 따라 제2 연료관(3)과 제3 연료관(4)과의 사이에서 교대로 연료를 공급하도록 되어 있기 때문에, 급배기관(21)에서의 공기 공급에 대해, 주연료관(1) 및 제2 연료관(3)의 2개소에서 연료가 공급되고, 급배기관(22)에서의 급기에 대해, 주연료관(1) 및 제3 연료관(4)의 2개소에서 연료가 공급되어, 화염의 형성이 2개소로 분산되기 때문에, 화염의 형상이 폭넓게 되어, 꺼지기 어렵고, 화염의 길이를 짧게 할 수 있다. 또한, 로내에서 연소용 공기와 연료를 혼합해 연소시킨 후, 더욱 주연료관(1)의 연료와 혼합해 연소시키기 때문에, 화염의 형성 타이밍을 2회로 나눔에 따라, 화염 온도를 저하시킬 수 있고, 그 결과, NOx 발생량을 저감할 수 있다.
(3) 주연료관(1)의 최대 연료 공급량, 제2 연료관(3)의 최대 연료 공급량 및 제3 연료관(4)의 최대 연료 공급량을, 축열식 연소 장치(10)에 설정되어 있는 최대 연소량의 절반의 연소량을 얻을 수 있는 연료 공급량으로 함으로써, 종래의 축열식 연소 장치에 동일한 최대 연소량을 설정하고 있는 (예를 들어, 사양값으로서 카탈로그 등에 동일한 최대 연소량이 나타나 있다) 것 보다, 화염의 길이를 짧게 하고, 더욱, 화염의 크기를 안정시킬 수 있다.
(4) 제2 연료관(3)은, 로내(S)에 개구하여, 급배기관(21)의 로내(S)로 개구부(21a)를 향해 연료를 공급하도록 되어 있고, 제3 연료관(4)은, 로내(S)에 개구하여, 급배기관(22)의 로내(S)로의 개구부(22a)를 향해 연료를 공급하도록 되어 있다. 따라서, 로내(S)에서 연소용 공기와 연료를 혼합해 연소시킨 후, 더욱 주연료관(1)의 연료와 혼합해 연소시키기 때문에, 화염의 형성 타이밍을 2회로 나눔에 따라, 화염 온도를 저하시킬 수 있고, 그 결과, NOx 발생량을 저감할 수 있다.
(5) 제2 연료관(3)의 개구부(31)는, 급배기관(21)의 개구부(21a)에 대해, 주연료관(1)의 개구부와 반대측에 위치하고 있고, 제3 연료관(4)의 개구부(41)는, 급배기관(22)의 개구부(22a)에 대해, 주연료관(1)의 개구부와 반대측에 위치하고 있다. 따라서, 제2 연료관(3) 및 제3 연료관(4)에서의 연료와 주연료관(1)에서의 연료와의 혼합을 지연시킴으로써, 화염 온도를 저하시킬 수 있고, 그 결과, NOx 발생량을 저감할 수 있다. 또한, 제2 연료관(3) 및 제3 연료관(4)의 배치 공간을 확보하기 쉽고, 로벽 또는 급배기관(21, 22)에 대한 제2 연료관(3) 및 제3 연료관(4)의 경사 각도의 설계가 용이하게 된다.
(6) 제2 연료관(3)과 급배기관(21)과의 사이의 거리 L1은, 급배기관(21)과 주연료관(1)과의 사이의 거리 L2와 비교해서 작아지고 있다. 바람직하게는, 거리 L1은, 거리 L2의 절반 이하로 되어 있기 때문에, 제2 연료관(3)에서의 연료와 급배기관(21)에서의 연소용 공기를 먼저 혼합해 화염을 형성한 후, 주연료관(1)에서의 연료와 혼합시킬 수 있다. 따라서, 제2 연료관(3)에서의 연료와 주연료관(1)에서의 연료와의 혼합을 지연시킴으로써, 화염 온도를 저하시킬 수 있고, 그 결과, NOx 발생량을 저감할 수 있다.
(7) 제3 연료관(4)과 급배기관(22)과의 사이의 거리 L3는, 급배기관(22)과 주연료관(1)과의 사이의 거리 L4와 비교해서 작아지고 있다. 바람직하게는, 거리 L3는, 거리 L4의 절반 이하로 되어 있기 때문에, 제3 연료관(4)에서의 연료와 급배기관(22)에서의 연소용 공기를 먼저 혼합해 화염을 형성한 후, 주연료관(1)에서의 연료와 혼합시킬 수 있다. 따라서, 제3 연료관(4)에서의 연료와 주연료관(1)에서의 연료와의 혼합을 지연시킴으로써, 화염 온도를 저하시킬 수 있고, 그 결과, NOx 발생량을 저감할 수 있다.
(8) 급배기관(21, 22)은, 주연료관(1)의 동심원상에, 대칭이 되도록 배치되어 있고, 제2 연료관(3), 제3 연료관(4)은, 주연료관(1)의 동심원상에, 대칭이 되도록 배치되어 있다. 따라서, 급배기관(21, 22)에서의 연소용 공기의 공급 및 연소 가스의 배기가 주연료관(1)에 대해 균등하게 이루어지기 쉽게 되어 있고, 나아가, 급배기관(21)에서의 연소용 공기와 제2 연료관(3)에서의 연료와의 혼합에 의한 화염 형성과, 급배기관(22)에서의 연소용 공기와 제3 연료관(4)에서의 연료와의 혼합에 의한 화염 형성이, 주연료관(1)에 대해 대칭으로 형성되기 쉽게 되어 있으므로, 로내(S)에 있어서, 주연료관(1) 주위의 연소 상태를 보다 안정화시킬 수 있다.
(다른 실시 형태)
도 7은, 본 발명에 관한 다른 실시 형태로서, 제2 연료관(3)은, 로내(S)에 개구하는 것이 아니라, 급배기관(21)내에 개구하여, 급배기관(21)내로 연료를 공급하도록 되어 있고, 제3 연료관(4)은, 로내(S)에 개구하는 것이 아니라, 급배기관(22)내에 개구하여, 급배기관(22)내로 연료를 공급하도록 되어 있다. 다른 실시 형태는, 제2 연료관(3) 및 제3 연료관(4)의 개구 위치가 다른 점에서 상기 실시 형태와 다르고, 그 외의 구성은 상기 실시 형태와 동일하다. 이 때문에, 다른 실시 형태 설명에 있어서는, 상기 실시 형태와 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 그 내용에 대해서는 자세한 설명을 생략한다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 제2 연료관(3)은, 급배기관(21)내에 개구부(34)를 가지고 있다. 개구부(34)는, 급배기관(21)에 있어서, 개구부(21a)보다 급기 상류에 위치하고 있다. 또한, 급배기관(21)의 축선 방향과 제2 연료관(3)의 축선 방향이 이루는 각도 θ1은, 45도 이하로 되어 있다.
마찬가지로, 제3 연료관(4)은, 급배기관(22)내에 개구부(44)를 가지고 있다. 개구부(44)는, 급배기관(22)에 있어서, 개구부(22a)보다 급기 상측류에 위치하고 있다. 또한, 급배기관(22)의 축선 방향과 제3 연료관(4)의 축선 방향이 이루는 각도 θ2는, 45도 이하로 되어 있다.
따라서, 급배기관(21)에서 로내(S)로 연소용 공기를 공급하고, 로내(S)에서 급배기관(22)으로 연소 배기 가스를 배기할 때, 우선, 급배기관(21)내에서, 제2 연료관(3)에서의 연료와 급배기관(21)에서의 연소용 공기가 혼합해 화염이 형성되고, 다음으로, 로내(S)에서, 급배기관(21) 내의 화염과 주연료관(1)에서의 연료에 의해, 더욱 화염이 형성되도록 되어 있다.
또한, 급배기관(22)에서 로내(S)로 연소용 공기를 공급하고, 로내(S)에서 급배기관(21)으로 연소 배기 가스를 배기할 때, 우선, 급배기관(22)내에서, 제3 연료관(4)에서의 연료와 급배기관(22)에서의 연소용 공기가 혼합해 화염이 형성되고, 다음으로, 로내(S)에서, 급배기관(22)내의 화염과 주연료관(1)에서의 연료에 의해, 더욱 화염이 형성되도록 되어 있다.
상기 구성에 의하면, 급배기관(21)내 및 급배기관(22)내에서 화염을 형성하기 때문에, 로내(S)에서의 화염의 상태를 보다 안정시킬 수 있다.
급배기관(21)의 축선 방향과 제2 연료관(3)의 축선 방향이 이루는 각도는, 45도 이하로 되어 있기 때문에, 제2 연료관(3)에서의 연료가, 급배기관(21)의 연소용 공기의 흐름 방향을 따라 원활하게 흐르고, 제2 연료관(3)에서의 연료와 급배기관(21)에서의 연소용 공기와의 혼합을 촉진시킬 수 있다.
급배기관(22)의 축선 방향과 제3 연료관(4)의 축선 방향이 이루는 각도는, 45도 이하로 되어 있기 때문에, 제3 연료관(4)에서의 연료가, 급배기관(22)의 연소용 공기의 흐름 방향을 따라 원활하게 흐르고, 제3 연료관(4)에서의 연료와 급배기관(22)에서의 연소용 공기와의 혼합을 촉진시킬 수 있다.
상기 실시 형태 및 다른 실시 형태에서는, 주연료관(1)은, 연료만 공급하도록되어 있지만, 주연료관(1)은, 연료 및 연소용 공기를 공급하도록 되어 있어도 된다. 도 8은, 주연료관(1)에 연소용 공기를 공급하는 제1 공기관(12)이 설치되어 있다 축열식 연소 장치(10)의 단면 개략도이다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 제1 공기관(12)은, 주연료관(1)내에 개구부 (12a)를 가지고 있다. 개구부(12a)는, 주연료관(1)에 있어서, 주연료관(1)의 로내(S)로의 개구부(1a)보다 연료 공급 상류측에 위치하고 있다. 제1 공기관(12)에는, 제1 공기관(12)을 개폐하여, 연소용 공기 공급량을 조정하는 조정 밸브(13)가 설치되어 있다. 또한, 주연료관(1)의 축선 방향과 제1 공기관(12)의 축선 방향이 이루는 각도 θ3는, 45도 이하로 되어 있다.
따라서, 급배기관(21)에서 로내(S)로 연소용 공기를 공급하고, 로내(S)에서 급배기관(22)으로 연소 배기 가스를 배기할 때, 로내(S)에서는, 우선, 제2 연료관(3)에서의 연료와 급배기관(21)에서의 연소용 공기가 혼합해 화염이 형성된다. 또한, 주연료관(1)내에서, 주연료관(1)에서의 연료와 제1 공기관(12)에서의 연소용 공기가 혼합해 화염이 형성된다. 그리고, 로내(S)에서는, 제2 연료관(3) 및 급배기관(21)에서의 화염과 주연료관(1)에서의 화염에 의해, 더욱 화염이 형성된다.
또한, 급배기관(22)에서 로내(S)로 연소용 공기를 공급하고, 로내(S)에서 급배기관(21)으로 연소 배기 가스를 배기할 때, 로내(S)에서는, 우선, 제3 연료관(4)에서의 연료와 급배기관(22)에서의 연소용 공기가 혼합해 화염이 형성된다. 또한, 주연료관(1)내에서, 주연료관(1)에서의 연료와 제1 공기관(12)에서의 연소용 공기가 혼합해 화염이 형성된다. 그리고, 로내(S)에서는, 제3 연료관(4) 및 급배기관(22)에서의 화염과 주연료관(1)에서의 화염에 의해, 더욱 화염이 형성된다.
상기 구성에 의하면, 주연료관(1)내에서 화염을 형성하기 때문에, 로내(S)에서의 화염 상태를 보다 안정시킬 수 있다.
주연료관(1)의 축선 방향과 제1 공기관(12)의 축선 방향이 이루는 각도는, 45도 이하로 되어 있기 때문에, 제1 공기관(12)에서의 연소용 공기가, 주연료관(1) 의 연료의 흐름 방향을 따라 원활하게 흐르고, 주연료관(1)에서의 연료와 제1 공기관(12)에서의 연소용 공기와의 혼합을 촉진시킬 수 있다.
또한, 제1 공기관(12)내의 연소용 공기를 가열하기 때문에, 제1 공기관(12)내에 전기 히터 등의 가열 장치가 설치돼도 좋다.
상기 실시 형태에서는, 축열식 연소 장치(10)는, 2개의 급배기관(21, 22)을 구비하고 있는데, 급배기관의 수는 3 이상이어도 된다. 또한, 급배기관 사이에서, 교대로 연소용 공기를 공급하고, 연소 가스를 배기하는 것을 고려하면, 급배기관의 수는, 2 이상의 짝수인 것이 바람직하다.
상기 실시 형태에서는, 급배기관(21, 22)은, 주연료관(1)의 동심원상에, 대칭이 되도록 배치되어 있지만, 주연료관(1)에 대해 비대칭으로 배치되어도 된다. 마찬가지로, 제2 연료관(3), 제3 연료관(4)은, 주연료관(1)의 동심원상에, 대칭이 되도록 배치되어 있지만, 주연료관(1)에 대해 비대칭으로 배치되어도 된다.
특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 정신 및 범위에서 일탈하는 일 없이, 각종 변형 및 변경을 하는 것도 가능하다.
본 발명에서는, 종래 축열식 연소 장치의 연소량을 유지하면서, 화염의 길이를 짧게 할 수 있는 축열식 연소 장치를 제공할 수 있기 때문에, 깊이가 짧은 로 에 채용해도 동일한 연소량을 얻을 수 있다.
1 주연료관 1a 개구부
11 조정 밸브 12 제1 공기관 12a 개구부 13 조정 밸브
21 급배기관 21a 개구부
22 급배기관 22a 개구부 23 급배기관 24 급배기관
3 제2 연료관 (부연료관) 31 개구부 32 조정 밸브 34 개구부
4 제3 연료관 (부연료관) 41 개구부 42 조정 밸브 44 개구부
211 급배기실 212 축열체 213 플랜지
221 급배기실 222 축열체 223 플랜지
51 배관 511 조정 밸브
52 배관 521 조정 밸브
61 공기 배기 가스 전환 장치 61a 전환 밸브
62 공기 공급관 63 배기 가스 배출관
10 축열식 연소 장치
S 로내
L1 ~ L4 거리
θ1 ~ θ3 각도

Claims (6)

  1. 로내에서 연소된 연소 가스의 열을 회수하는 동시에, 연소용 공기를 가열하는 축열체를 설치한 축열식 연소 장치로서,
    연료를 공급하는 주연료관과,
    상기 주연료관의 주위에 배치되어 있고, 연소용 공기를 공급하여 연소 가스를 배기하는 복수의 급배기관를 구비하고 있으며,
    상기 급배기관의 근방에는, 각각, 연료를 공급하는 부연료관이 설치되어 있고,
    상기 주연료관 및 상기 부연료관은, 연료 공급량이 조정 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 축열식 연소 장치.
  2. 청구항 1의 기재에 있어서,
    상기 급배기관으로서, 제1 급배기관 및 제2 급배기관이 설치되고, 상기 주연료관의 로내로의 개구부는, 상기 제1 급배기관의 로내로의 개구부와 상기 제2 급배기관의 로내로의 개구부와의 사이에 배치되어 있으며,
    상기 부연료관으로서, 상기 제1 급배기관의 개구부의 근방에는 제2 연료관의 개구부가 설치되고, 상기 제2 급배기관의 개구부의 근방에는 제3 연료관의 로내로의 개구부가 형성되고,
    상기 제1 급배기관이 연소용 공기를 공급할 때, 상기 주연료관 및 제2 연료 관은 연료를 공급하고, 상기 제2 급배기관은 배기열을 회수하고, 상기 제3 연료관은 연료를 공급하지 않도록 되어 있으며,
    상기 제2 급배기관이 연소용 공기를 공급할 때, 상기 주연료관 및 상기 제3 연료관은 연료를 공급하고, 상기 제1 급배기관은 배기열을 회수하고, 상기 제2 연료관은 연료를 공급하지 않도록 되어 있는 축열식 연소 장치.
  3. 청구항 2의 기재에 있어서,
    상기 주연료관의 최대 연료 공급량, 상기 제2 연료관의 최대 연료 공급량 및 상기 제3 연료관의 최대 연료 공급량은 각각, 상기 축열식 연소 장치에 설정되어 있는 최대 연소량의 절반의 연소량을 얻을 수 있는 연료 공급량으로 되어 있는 축열식 연소 장치.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3의 기재에 있어서,
    상기 제2 연료관은, 상기 제1 급배기관내에 개구하여, 상기 제1 급배기관내로 연료를 공급하도록 되어 있고,
    상기 제3 연료관은, 상기 제2 급배기관내에 개구하여, 상기 제2 급배기관내로 연료를 공급하도록 되어 있는 축열식 연소 장치.
  5. 청구항 2 또는 청구항 3의 기재에 있어서,
    상기 제2 연료관의 개구부는, 상기 제1 급배기관의 개구부에 대해, 상기 주연료관의 개구부와 반대측에 위치하고 있고,
    상기 제3 연료관의 개구부는 상기 제2 급배기관의 개구부에 대해, 상기 주연료관의 개구부와 반대측에 위치하고 있는 축열식 연소 장치 .
  6. 청구항 1 내지 청구항 5의 어느 한 항의 기재에 있어서,
    상기 주연료관내에 연소용 공기를 공급하는 제1 공기관을 구비하고 있는 축열식 연소 장치.
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