KR20190012994A - Partially Premixed Annular Rich-Lean Jet Oxygen-enriched Burner - Google Patents

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KR20190012994A KR1020170096856A KR20170096856A KR20190012994A KR 20190012994 A KR20190012994 A KR 20190012994A KR 1020170096856 A KR1020170096856 A KR 1020170096856A KR 20170096856 A KR20170096856 A KR 20170096856A KR 20190012994 A KR20190012994 A KR 20190012994A
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Abstract

The present invention relates to a rich-lean pre-mixed fuel industrial gas combustor and an operating method thereof. In particular, a rich-lean pre-mixed fuel industrial gas combustor is characterized by including: an oxidizing agent supply chamber in which an oxidizing agent is supplied, and which is provided with an output terminal with one side opened; a spray block having a fuel chamber organized so as to surround the output terminal of the oxidizing agent supply chamber, and provided at the center of the inside thereof to be supplied with fuel, and a plurality of spray channels, wherein an oxidizing agent of the oxidizing agent supply chamber is flowed in through an entry terminal so as to mix the fuel and the oxidizing agent to spray the same; and an orifice for spraying fuel which is provided between the fuel chamber of the spray block and each of the spray channels so as to allow the fuel within the fuel chamber to be sprayed to the spray channels.

Description

연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기 및 그 작동방법{Partially Premixed Annular Rich-Lean Jet Oxygen-enriched Burner}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a gas-fired burner,

본 발명은 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기 및 그 작동방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경제성과 효용성 측면에서 일정한 연소부하 및 공기비 운전조건시에도 연소특성(화염형상/저Nox)제어가 가능하고 구조의 단순성과 제어의 일관성을 갖는 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기 및 그 작동방법에 관한 것이다. The present invention relates to a fuel rich lean-premix type industrial gas burner and an operation method thereof, and more particularly to a gas burner for a fuel rich lean-premix type industrial combustor, and more particularly, Fuel lean premixed industrial gas combustor having a simple structure and consistency of control, and a method of operating the same.

종래, 일반적으로, 화력 발전소, 폐기물 처리 연소로, 가스화로, 연료전지용 개질기와 가열기 및 가스터빈(GasTurbine) 등과 같은 여러 분야에 걸쳐 연소기(Combustor)가 널리 사용되고 있다.2. Description of the Related Art Generally, combustors are widely used in various fields such as thermal power plants, waste treatment furnaces, gasification furnaces, reformers for fuel cells, heaters, and gas turbines.

에너지 고갈 문제와 환경문제로 인해 최근 연소시스템인 고효율, 저공해 연소가 필수적이며 이를 구현하기 위해 버너의 성능 향상 연구와 운전방식의 개선을 위한 연소제어 연구가 활발하게 이루어지고 있다.Recently, high efficiency and low pollution combustion, which is a combustion system, are indispensable because of energy exhaustion problem and environmental problems. To realize this, researches on the improvement of burner performance and combustion control research for improvement of operation method are actively carried out.

기존의 대표적인 저공해 연소기법은 연료다단기술, 공기다단기술, 연소가스 재순환 기술, 연소가스내부재순환기술, 재연소기법, OFA기법 등이 있다. 그러나 이러한 연소기법은 추가 외부장치가 필요하거나 복잡한 구조의 주변장치의 구성이 필요하고, 저공해를 위한 한계가 존재한다는 단점이 있다. 따라서 최근 상기한 단점을 극복하기 위해 다수의 저공해 연소기법을 통합 최적화하는 연소기술이 연구/개발되고 있다.Conventional low-pollution combustion techniques include fuel multi-stage technology, air multi-stage technology, combustion gas recirculation technology, combustion gas internal recirculation technology, re-combustion technology, OFA technique. However, such a burning technique requires additional external devices or a complicated configuration of peripheral devices, and has a disadvantage that there is a limit for low-pollution. Therefore, in order to overcome the above-mentioned disadvantages, a combustion technique for integrally optimizing a plurality of low-pollution combustion techniques has been researched / developed.

종래 공개특허 10-2016-0144975는 버너(종래기술 1)에 대한 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이, MILD 연소가 일어나는 버너에 있어서, 조연제가 공급되는 방출기에 의해 연소실로부터 직접 재순환연도가스를 흡입하기 위한 시스템, 재순환연도가스와 조연제 사이의 열교환에 적합한 열교환시스템, 조연제를 포함하고 있거나 또는 포함하지 않은 재순환연도가스 속으로 연료를 직접 주입하기 위한 시스템, 및 조연제 방출기의 출구주위의 영역 내에서 연료-재순환연도가스-조연제의 혼합물의 형성 및 뒤이어 이 혼합물을 상기 연소실로 도입하는 것을 포함하는 버너에 대해 기재하고 있다. [0003] Conventionally, in a burner (prior art 1), as shown in Fig. 1, in a burner in which MILD combustion takes place, a burner is used to suck recirculated flue gas directly from a combustion chamber A system for direct injection of fuel into the recycle flue gas with or without flue gas, a system for direct injection of fuel into the region around the outlet of the flue gas emitter, Describes the formation of a mixture of fuel-recirculated flue gas-combusting agent in the combustion chamber and subsequent introduction of this mixture into the combustion chamber.

또한, 공개특허 10-2017-0003052(종래기술 2)는 도 2에 도시된 바와 같이, 적어도 하나 이상의 연소 노즐, 상기 연소 노즐의 상단마다 마련되는 연소 노즐 가이드, 상기 연소 노즐 가이드 상단에 마련되는 엔드 커버, 상기 연소 노즐 각각이 삽입되는 프리믹스 노즐, 상기 프리믹스 노즐 개구를 포함하는 튜브 플레이트 및 상기 튜브 플레이트의 외주면을 감싸는 캡, 을 포함하고 상기 캡은 적어도 하나 이상의 홀을 포함하는 다공성 플레이트인 가스터빈 연소기에 대해 기재하고 있다. As shown in FIG. 2, the prior art 2 includes at least one combustion nozzle, a combustion nozzle guide provided at the upper end of the combustion nozzle, an end provided at the upper end of the combustion nozzle guide, Wherein the cap comprises a cover, a premix nozzle into which each of the combustion nozzles is inserted, a tube plate including the premix nozzle opening, and a cap surrounding the outer circumference of the tube plate, wherein the cap is a porous plate, .

그리고, 등록특허 10-1738946(종래기술 3)는 분할화염기술, 공기다단기술, 연료 부분예혼합기술 및 연료가스 재순환기술을 최적화하여 화염을 구성하므로, 고효율 저공해 연소에 대한 성능이 우수한 연소기에 대해 기재하고 있다. 이러한 종래 초저공해 연소기는, 도 3에 도시된 바와 같이, 혼합된 연료 및 공기가 연소되어 제1화염을 생성하는 화염생성부; 및 화염생성부의 일부위가 인입되고, 연소실 내 제2화염의 영역으로 연소가스 또는 공기를 공급하는 다단공기공급부를 포함하여 구성된다.In addition, since the flame is formed by optimizing the split flame technology, the air multi-stage technology, the fuel part premixing technology, and the fuel gas recirculation technology, the patent 10-1738946 (prior art 3) . As shown in FIG. 3, the conventional ultra-low-pollution combustor includes a flame generator for combusting mixed fuel and air to generate a first flame; And a multistage air supply portion into which a part of the flame generating portion is drawn and supplies combustion gas or air to a region of the second flame in the combustion chamber.

또한, 공개특허 10-2017-0047869 는 연소기(combustor)(종래기술 4)에 관한 것으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 다단 연소방식으로 구성되어 단일의 연소기에서 농후연소(rich burn)와 희박연소(lean burn)를 선택적으로 수행하는 것에 의해 혼합특성을 향상시켜 NOx를 포함하는 공해물질의 발생을 저감하고, 배기가스재순환(Flue Gas Recirculation ; FGR)을 위한 별도의 구성이 필요 없이 FGR과 같은 효과를 얻을 수 있도록 구성되어 기존의 연소방식에 비해 NOx와 같은 공해물질을 더욱 저감할 수 있는 동시에, 적어도 둘 이상의 연소실 중 하나의 연소실의 형상을 벤츄리 형태로 형성하고, 공기주입구에 선회를 주는 것에 의해 연소기 구조를 개선하여 혼합특성 및 적용의 용이성을 향상시킬 수 있도록 구성되는 다단연소를 이용한 초저 NOx 연소기에 대한 것이다.In addition, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 10-2017-0047869 relates to a combustor (Prior Art 4), and as shown in Fig. 4, is constructed in a multi-stage combustion system to produce a rich burn and a lean burn the lean burn is selectively performed to improve the mixing characteristics to reduce the generation of pollutants including NOx and to eliminate the need for a separate structure for exhaust gas recirculation (FGR) So that pollutants such as NOx can be further reduced as compared with existing combustion systems, and at the same time, the combustion chamber of one of the at least two combustion chambers is formed into a venturi shape, The present invention relates to an ultra low NOx combustor using multi-stage combustion, which is configured to improve the mixing characteristics and ease of application by improving the structure of the combustor.

그러나, 종래 연료 및 산화제용 독립 직분사 또는 동축 노즐 구조를 갖는 공업용 연소기의 경우는 운전 연소부하(연료량) 및 공기비(공기량)에 대하여 연료와 산화제의 혼합특성이 결정되기 때문에 연료와 산화제의 혼합 특성을 조절하기 위해서는 분사 노즐의 위치 또는 분사각도 또는 노즐별 분사 운동량 제어를 위한 별도의 제어장치가 요구되는 문제점이 존재한다. However, in the case of an industrial combustor having a conventional direct powder for fuel and oxidizer or a coaxial nozzle structure, the mixing characteristics of the fuel and the oxidizer are determined with respect to the operation combustion load (fuel amount) and the air ratio (air amount) There is a problem that a separate control device for controlling the position of the injection nozzle, the injection angle, or the injection momentum of each nozzle is required.

또한, 화염안정성 확보를 위해 선회익(와류용 발생 날개)을 사용하는 공업용 가스연소기 역시, 운전 연소부하(연료량) 및 공기비(공기량)에 대하여 연료와 산화제의 혼합특성이 결정되기 때문에 연료와 산화제의 혼합특성을 제어하기 위해서는 선회익의 각도 또는 연료분사관의 축방향 위치(분사위치) 제어장치가 요구되게 된다. 따라서 종래의 공업용 연소기는 연소특성 제어 운전범위가 매우 제한적이라는 단점이 존재한다. Also, since the combustion characteristics of the fuel and the oxidizer are determined with respect to the operating combustion load (fuel amount) and the air ratio (air amount), an industrial gas burner using a swirling vane (vane generation vane) In order to control the mixing characteristics, a control device for the angle of the swirls or the axial position (injection position) of the fuel injection pipe is required. Therefore, the conventional industrial combustor is disadvantageous in that the combustion characteristic control operation range is very limited.

따라서 경제성과 효용성 측면에서 일정한 연소부하 및 공기비 운전 조건시에도 연소특성(화염형상/저 NOx)제어가 가능하고 구조의 단순성과 제어의 일관성을 갖는 공업용 가스연소기의 개발이 요구되었다. Therefore, it is required to develop an industrial gas combustor which can control the combustion characteristic (flame shape / low NOx) even under a constant combustion load and air ratio operating conditions in terms of economical efficiency and efficiency, and has simplicity of structure and control consistency.

대한민국 공개특허 10-2016-0144975Korean Patent Publication No. 10-2016-0144975 대한민국 공개특허 10-2017-0003052Korean Patent Publication No. 10-2017-0003052 대한민국 등록특허 10-1738946Korean Patent No. 10-1738946 대한민국 공개특허 10-2017-0047869Korean Patent Publication No. 10-2017-0047869

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 일정한 연소부하 및 공기비 운전 조건에서 연소특성(화염형상/배출물) 제어가 가능하고, 일정한 연소부하 및 공기비 운전 조건에서 연소기 출구 원주방향으로 연료 과농/희박 다단 예혼합 가스 형성이 가능한 공업용 가스연소기를 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is therefore an object of the present invention to provide a method for controlling combustion characteristics (flame shape / emission) under a constant combustion load and air ratio operating conditions, And an object of the present invention is to provide an industrial gas combustor capable of forming a fuel rich / lean multi-stage premixed gas in the circumferential direction of the combustor outlet at the air ratio operating condition.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 산화제로서 산소를 추가 분사하여 공간적 산소농도를 조절함으로써 화염형상 및 화염온도를 조절할 수 있으며, 교축부를 갖는 산화제 공급실 및 복수개의 분사채널(직선형 또는 나선형)을 갖는 분사 블록과, 분사채널 내로 단수 또는 복수개의 연료분사용 오리피스 형성하여, 분사채널 별 연료분사용 오리피스 직경, 단면, 형태, 개수를 달리하여 연료분사량 차이에 따른 분사채널 별 연료 과농 또는 연료 희박 예혼합 분사로 분사블록 토출단에서 원주방향 다단 예혼합 효과 및 특성을 확보할 수 있는 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기를 제공하는데 그 목적이 있다. According to an embodiment of the present invention, the shape of the flame and the temperature of the flame can be controlled by additionally injecting oxygen as an oxidizing agent to adjust the spatial oxygen concentration, and an oxidant supply chamber having a throttling portion and a plurality of injection channels (linear or spiral) A plurality of fuel injection orifices are formed in the injection channel so as to form orifices for injecting fuel into the injection channels, and the fuel injection orifice diameter, cross-section, shape, and number of fuel injections for each injection channel are varied, And to provide a fuel rich and lean premixed industrial gas combustor capable of ensuring the circumferential multi-stage pre-mixing effect and characteristics in the injection block discharge end by the pre-mix injection.

그리고 본 발명의 일실시예에 따르면, 교축부 및 분사채널 내 유속으로 연료 과농 및 희박 혼합가스의 연소기 내의 역화를 방지할 수 있으며, 혼합가스 분사 패턴 설계(연료-산화제 혼합비가 동일 또는 상이한 분사 블록의 분사채널의 분포 설계-Alternate/Group pattern)가 가능한 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기를 제공하는데 그 목적이 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to prevent the backflow of the fuel-rich and lean mixture gas in the combustor by the flow rate in the throttling portion and the injection channel, The present invention relates to a fuel rich, lean-premixed industrial gas combustor capable of designing a distribution channel of an internal combustion engine,

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 분사블록의 축방향 위치 조절로 교축부내 연료분사용 오리피스의 상대적 위치에 따른 연소기 축방향 및 원주방향으로 임의의 다양한 연료 과농-연료 희박 혼합 가스(공기비) 형성이 가능하고, 분사블록의 각 분사채널 토출단에서 임의로 결정된 서로 상이한 농도의 가연성 혼합기 또는 동일한 농도의 혼합기가 공급/분사(축방향 및 원주방향 다단 혼합 연소 또는 완전 예혼합 연소 효과)될 수 있는 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기를 제공하는데 그 목적이 있다. According to an embodiment of the present invention, the axial position adjustment of the injection block allows the fuel to be injected in a variety of fuel rich-fuel lean mixed gas (air ratio) in the axial direction of the combustor and in the circumferential direction according to the relative position of the fuel distribution orifice in the throttling portion. And a combustible mixer of different concentration or a mixer of the same concentration arbitrarily determined at each injection channel discharge end of the injection block can be supplied / injected (axial and circumferential multistage mixed combustion or fully premixed combustion effect) A fuel-rich lean premixed type industrial gas combustor.

그리고, 본 발명의 일실시예에 따르면, 연소기 분사 운동량 유지(임의의 운전조건에서 산화제 및 연료량은 일정하므로 분사 채널을 통한 총 분사 운동량은 일정하게 유지됨)할 수 있으며, 임의의 연소부하, 공기비, 혼합도 조건에 대하여 적용 가열로 연소공간의 구조적 형태에 따라 최종 혼합특성이 상이하므로 혼합도 미세조정에 의한 적정 연소특성 구현이 가능한 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기를 제공하는데 그 목적이 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to maintain the combustor injection momentum (the total injection momentum through the injection channel is constantly maintained, since the oxidizer and the fuel amount are constant under an arbitrary operating condition), and any combustion load, The object of the present invention is to provide a fuel rich and lean premix type industrial gas combustor capable of realizing optimum combustion characteristics by fine adjustment of the mixing degree because the final mixing characteristics are different according to the structural form of the heating furnace.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 저 NOx 성, 화염 형상(폭 및 길이)의 자유로운 제어로 다양한 형식의 공업로(가열로, 소성로, 반응로)에 적용 가능(매우 다양한 화염 및 연소 특성 구현)하고, 연소기 구조/설계를 표준화(연소기 구조 단순성 및 운전제어의 일관성)할 수 있는 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기를 제공하는데 그 목적이 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to apply to various types of industrial furnaces (heating furnaces, calcining furnaces, reaction furnaces) with a low control of low NOx and flame shape (width and length) And to provide a fuel rich lean premixed industrial gas combustor capable of standardizing combustor structure / design (consistency of combustor structure and consistency of operation control).

다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise form disclosed. It can be understood.

본 발명의 제1목적은, 공업용 가스연소기에 있어서, 내부로 산화제가 공급되며 일측이 개방된 출력단이 구비된 산화제공급실; 상기 산화제공급실의 출력단이 감싸도록 구성되며, 내부 중앙부에 구비되어 연료가 공급되는 연료챔버와, 입구단으로 상기 산화제공급실의 산화제가 유입되어 연료와 산화제가 혼합되어 분사되는 복수의 분사채널을 갖는 분사블록; 및 상기 분사블록의 연료챔버와 각각의 상기 분사채널 사이에 구비되어 상기 연료챔버 내의 연료가 상기 분사채널로 분사되는 연료분사용 오리피스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기로서 달성될 수 있다. A first object of the present invention is to provide an industrial gas combustor comprising: an oxidant supply chamber provided with an output end to which an oxidant is supplied and an open end is opened; A fuel chamber in which an output end of the oxidant supply chamber is enclosed, a fuel chamber provided at an inner central portion of the fuel chamber to supply fuel, and a plurality of injection channels having a plurality of injection channels in which an oxidant of the oxidant supply chamber flows into the inlet end, block; And a fuel distributing orifice provided between the fuel chamber of the injection block and each of the injection channels and injecting fuel in the fuel chamber into the injection channel. Can be achieved.

그리고, 상기 분사채널은, 상기 분사블록의 외측면에서 내측으로 오목한 홈형태로, 서로 원주방향으로 특정간격 이격되어 배치되며, 길이방향이 직선형 또는 나선형으로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다. The injection channel may be formed as a groove recessed inwardly from the outer surface of the injection block, spaced apart from each other by a predetermined distance in the circumferential direction, and linear or spiral in the longitudinal direction.

또한, 상기 분사채널의 폭과 높이는 산화제 설계유량에 따라 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다. The width and height of the injection channel may be different from each other depending on the oxidant design flow rate.

그리고, 상기 연료분사용 오리피스는 상기 연료챔버와 상기 분사채널의 폭방향 중앙 사이에 형성되며, 단면형태는 원형, 타원형, 또는 사각형으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. The fuel distribution orifice may be formed between the fuel chamber and the center of the injection channel in the width direction, and the cross-sectional shape may be a circle, an ellipse, or a square.

또한, 상기 연료분사용 오리피스는, 각각의 분사채널에서 설계된 혼합 연료 농도에 기반하여, 각 분사채널 내의 개수, 단면적, 단면형태가 다르게 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. Further, the fuel distribution orifice may be characterized in that the number, cross-sectional area, and cross-sectional shape of each injection channel are configured differently based on the mixed fuel concentration designed in each injection channel.

본 발명의 제2목적은 공업용 가스연소기의 작동방법에 있어서, 산화제공급실의 내부로 산화제가 공급되고, 상기 산화제공급실의 출력단이 감싸도록 구성된 분사블록 내부 중앙부에 구비된 연료챔버로 연료가 공급되는 단계; 상기 분사블록의 외측면에서 내측으로 오목한 홈형태로, 서로 원주방향으로 특정간격 이격되어 배치되며, 길이방향이 직선형 또는 나선형으로 형성된 다수의 분사채널의 입구단으로 상기 산화제공급실의 산화제가 유입되는 단계; 상기 분사블록의 연료챔버와 각각의 상기 분사채널 사이에 구비된 다수의 연료분사용 오리피스를 통해 상기 연료챔버 내의 연료가 각각의 상기 분사채널로 분사되어 연료와 산화제가 혼합되는 단계; 및 각각의 분사채널의 출구단을 통해 연료와 산화제가 혼합 분사되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기의 작동방법으로서 달성될 수 있다. A second object of the present invention is to provide a method of operating an industrial gas combustor, comprising the steps of: supplying fuel to a fuel chamber provided in a central portion of an injection block, which is supplied with an oxidant into an oxidant supply chamber and surrounds an output end of the oxidant supply chamber ; A step of introducing an oxidizing agent into the oxidizing agent supply chamber into an inlet end of a plurality of injection channels longitudinally arranged in a straight or spiral shape and spaced apart from each other by a predetermined distance in the circumferential direction, ; Injecting fuel in the fuel chamber into each of the injection channels through a plurality of fuel distribution orifices provided between a fuel chamber of the injection block and each of the injection channels to mix fuel and oxidizer; And a step of mixing the fuel and the oxidizer with each other through the outlet end of each of the fuel injection channels, and a method of operating the fuel rich leach premixed industrial gas combustor.

그리고, 상기 연료분사용 오리피스는 상기 연료챔버와 상기 분사채널의 폭방향 중앙 사이에 형성되며, 단면형태는 원형, 타원형, 또는 사각형으로 구성되며, 각각의 분사채널 내에서 설계된 혼합 연료 농도로 혼합되도록 각 분사채널 내의 개수, 단면적, 단면형태가 다르게 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. The fuel distribution orifice is formed between the fuel chamber and the center of the width direction of the injection channel, and the cross-sectional shape is circular, elliptical, or square, and is mixed with the designed fuel concentration in each injection channel And the number, the cross-sectional area, and the cross-sectional shape in each injection channel are different.

본 발명의 제3목적은, 공업용 가스연소기에 있어서, 내부로 산화제가 공급되는 산화제 챔버와, 일측이 개방되며 상기 챔버보다 작은 내경을 갖는 출력단과, 상기 산화제 챔버와 상기 출력단 사이에 점진적으로 직경이 축소되는 교축부가 구비된 산화제공급실; 상기 산화제공급실의 출력단이 감싸도록 구성되며, 내부 중앙부에 구비되어 연료가 공급되는 연료챔버와, 입구단으로 상기 산화제공급실의 산화제가 유입되어 연료와 산화제가 혼합되어 분사되도록 외측면에서 내측으로 오목한 홈형태로 서로 원주방향으로 특정간격 이격되어 배치되며 길이방향이 직선형 또는 나선형으로 형성되고 폭과 높이가 산화제 설계유량에 따라 서로 다르게 형성된 복수의 분사채널을 갖는 가스연소기의 분사블록; 상기 산화제 챔버의 타측면에 관통되며, 일측끝단이 상기 분사블록의 연료챔버와 탈부착 가능하도록 결합되는 연료공급관; 및 상기 분사블록의 연료챔버와 각각의 상기 분사채널 사이에 구비되어 상기 연료챔버 내의 연료가 상기 분사채널로 분사되는 가스연소기의 연료분사용 오리피스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기로서 달성될 수 있다. A third object of the present invention is to provide an industrial gas combustor including an oxidizer chamber to which an oxidant is supplied to the inside, an output end having one side open and an inside diameter smaller than that of the chamber, An oxidant supply chamber provided with a throttling portion to be reduced; A fuel chamber in which an output end of the oxidant supply chamber is enclosed, a fuel chamber provided at an inner central portion of the fuel chamber and supplied with fuel, an inlet end, and an oxidant inlet of the oxidant supply chamber, A plurality of injection channels arranged in a circumferential direction spaced apart from each other in a circumferential direction and formed in a linear or spiral shape in a longitudinal direction and different in width and height according to an oxidant design flow rate; A fuel supply pipe penetrating the other side of the oxidant chamber and having one end coupled detachably with the fuel chamber of the injection block; And a fuel distribution orifice of a gas combustor provided between the fuel chamber of each injection block and each of the injection channels and injecting fuel in the fuel chamber into the injection channel. Can be achieved as a gas combustor.

그리고, 상기 교축부의 출구단의 위치는 유동방향 기준으로 분사블록 토출단으로부터 상류측으로 일정거리에 위치되는 것을 특징으로 할 수 있다. The position of the outlet end of the throttle portion may be located at a certain distance from the discharge end of the injection block toward the upstream side on the basis of the flow direction.

또한, 상기 교축부의 길이 및 경사각도는 연료, 산화제의 혼합특성 설계 변동폭에 따라 결정되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the length and the inclination angle of the throttle portion are determined according to the variation range of the mixing characteristic design of the fuel and the oxidizer.

그리고, 상기 연료분사용 오리피스는 상기 연료챔버와 상기 분사채널의 폭방향 중앙 사이에 형성되며, 단면형태는 원형, 타원형, 또는 사각형으로 구성되고, 각각의 분사채널에서 설계된 혼합 연료 농도에 기반하여, 각 분사채널 내의 개수, 단면적, 단면형태가 다르게 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. The fuel distribution orifice is formed between the fuel chamber and the center of the width direction of the injection channel, the cross-sectional shape of the fuel distribution orifice is circular, elliptical, or square, and based on the mixed fuel concentration designed in each injection channel, And the number, the cross-sectional area, and the cross-sectional shape in each injection channel are different.

또한, 상기 분사블록을 길이방향으로 이동시켜, 상기 교축부에서 상기 분사블록의 축방향 상대위치를 조절하는 이동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The apparatus may further include moving means for moving the injection block in the longitudinal direction to adjust the relative position of the injection block in the axial direction in the axis portion.

그리고, 상기 이동수단에 의해 상기 분사블록의 축방향 상대위치를 조절하여 교축부 내에서 원주방향 연료, 산화제 혼합특성을 변경하는 것을 특징으로 할 수 있다. The movement means adjusts the relative position in the axial direction of the injection block to change the circumferential fuel and oxidant mixing characteristics in the throttle portion.

또한, 상기 연료공급관의 내부에 동축 상에 구비되며 상기 분사블록을 관통하여 산소를 분사하는 산소공급노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The apparatus may further include an oxygen supply nozzle provided coaxially inside the fuel supply pipe and injecting oxygen through the injection block.

본 발명의 제4목적은 공업용 가스연소기의 작동방법에 있어서, 산화제공급실의 산화제 챔버 내부로 산화제가 공급되고, 상기 산화제공급실의 출력단이 감싸도록 구성된 분사블록 내부 중앙부에 구비된 연료챔버로 연료가 공급되는 단계; 상기 산화제 챔버와 상기 출력단 사이에 점진적으로 직경이 축소되는 교축부에서 상기 분사블록의 외측면에서 내측으로 오목한 홈형태로 서로 원주방향으로 특정간격 이격되어 배치되며 길이방향이 직선형 또는 나선형으로 형성된 다수의 분사채널의 입구단으로 산화제가 유입되는 단계; 상기 분사블록의 연료챔버와 각각의 상기 분사채널 사이에 구비된 다수의 연료분사용 오리피스를 통해 상기 연료챔버 내의 연료가 각각의 상기 분사채널로 분사되어 연료와 산화제가 혼합되는 단계; 및 각각의 분사채널의 출구단을 통해 연료와 산화제가 혼합 분사되는 단계;를 포함하고, 상기 연료분사용 오리피스는 상기 연료챔버와 상기 분사채널의 폭방향 중앙 사이에 형성되며, 단면형태는 원형, 타원형, 또는 사각형으로 구성되며, 각각의 분사채널 내에서 설계된 혼합 연료 농도로 혼합되도록 각 분사채널 내의 개수, 단면적, 단면형태가 다르게 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기의 작동방법으로서 달성될 수 있다. A fourth object of the present invention is to provide an operation method of an industrial gas combustor, in which an oxidant is supplied into an oxidant chamber of an oxidant supply chamber, and a fuel chamber provided in a central portion of the injection block, ; And a plurality of exhaust ports arranged at predetermined intervals in the circumferential direction and recessed inwardly from the outer surface of the injection block at an intermediate portion between the oxidant chamber and the output end, Introducing an oxidant into the inlet end of the injection channel; Injecting fuel in the fuel chamber into each of the injection channels through a plurality of fuel distribution orifices provided between a fuel chamber of the injection block and each of the injection channels to mix fuel and oxidizer; And a fuel injector for injecting a fuel and an oxidant through an outlet end of each injection channel, wherein the fuel injection orifice is formed between the fuel chamber and the center of the injection channel in the width direction, Wherein the number, the cross-sectional area, and the cross-sectional shape of each injection channel are differently set so as to be mixed with the designed fuel concentration in each injection channel. . ≪ / RTI >

그리고, 이동수단에 의해 상기 분사블록을 길이방향으로 이동시켜, 상기 교축부에서 상기 분사블록의 축방향 상대위치를 조절하여, 상기 교축부 내에서 원주방향 연료, 산화제 혼합특성을 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The step of moving the injection block in the longitudinal direction by the moving means and adjusting the relative position of the injection block in the axial direction at the axis portion changes the circumferential fuel and oxidizer mixing characteristics in the axis portion And the like.

또한, 상기 연료공급관의 내부에 동축 상에 구비된 산소공급노즐에 의해 상기 분사블록을 관통하여 산소를 분사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The method may further include injecting oxygen through the injection block by an oxygen supply nozzle provided coaxially inside the fuel supply pipe.

본 발명의 일실시예에 따르면, 일정한 연소부하 및 공기비 운전 조건에서 연소특성(화염형상/배출물) 제어가 가능하고, 일정한 연소부하 및 공기비 운전 조건에서 연소기 출구 원주방향으로 연료 과농/희박 다단 예혼합 가스 형성이 가능한 효과를 갖는다. According to one embodiment of the present invention, it is possible to control the combustion characteristics (flame shape / emission) at constant combustion load and air ratio operating conditions and to control the fuel rich / lean multi-stage mixed It has a gas-forming effect.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 산화제로서 산소를 추가 분사하여 공간적 산소농도를 조절함으로써 화염형상 및 화염온도를 조절할 수 있으며, 교축부를 갖는 산화제 공급실 및 복수개의 분사채널(직선형 또는 나선형)을 갖는 분사 블록과, 분사채널 내로 단수 또는 복수개의 연료분사용 오리피스 형성하여, 분사채널 별 연료분사용 오리피스 직경, 단면, 형태, 개수를 달리하여 연료분사량 차이에 따른 분사채널 별 연료 과농 또는 연료 희박 예혼합 분사로 분사블록 토출단에서 원주방향 다단 예혼합 효과 및 특성을 확보할 수 있는 효과를 갖는다. According to an embodiment of the present invention, the shape of the flame and the temperature of the flame can be controlled by additionally injecting oxygen as an oxidizing agent to adjust the spatial oxygen concentration, and an oxidant supply chamber having a throttling portion and a plurality of injection channels (linear or spiral) A plurality of fuel injection orifices are formed in the injection channel so as to form orifices for injecting fuel into the injection channels, and the fuel injection orifice diameter, cross-section, shape, and number of fuel injections for each injection channel are varied, It is possible to secure the mixing effect and characteristics of the circumferential multi-stage pre-mixing at the discharge block discharge end by the pre-mix injection.

그리고 본 발명의 일실시예에 따르면, 교축부 및 분사채널 내 유속으로 연료 과농 및 희박 혼합가스의 연소기 내의 역화를 방지할 수 있으며, 혼합가스 분사 패턴 설계(연료-산화제 혼합비가 동일 또는 상이한 분사 블록의 분사채널의 분포 설계-Alternate/Group pattern)가 가능한 효과를 갖는다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to prevent the backflow of the fuel-rich and lean mixture gas in the combustor by the flow rate in the throttling portion and the injection channel, The distribution design of the injection channel of the fuel cell has an effect that is possible.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 분사블록의 축방향 위치 조절로 교축부내 연료분사용 오리피스의 상대적 위치에 따른 연소기 축방향 및 원주방향으로 임의의 다양한 연료 과농-연료 희박 혼합 가스(공기비) 형성이 가능하고, 분사블록의 각 분사채널 토출단에서 임의로 결정된 서로 상이한 농도의 가연성 혼합기 또는 동일한 농도의 혼합기가 공급/분사(축방향 및 원주방향 다단 혼합 연소 또는 완전 예혼합 연소 효과)될 수 있는 효과를 갖는다. According to an embodiment of the present invention, the axial position adjustment of the injection block allows the fuel to be injected in a variety of fuel rich-fuel lean mixed gas (air ratio) in the axial direction of the combustor and in the circumferential direction according to the relative position of the fuel distribution orifice in the throttling portion. And a combustible mixer of different concentration or a mixer of the same concentration arbitrarily determined at each injection channel discharge end of the injection block can be supplied / injected (axial and circumferential multistage mixed combustion or fully premixed combustion effect) Effect.

그리고, 본 발명의 일실시예에 따르면, 연소기 분사 운동량 유지(임의의 운전조건에서 산화제 및 연료량은 일정하므로 분사 채널을 통한 총 분사 운동량은 일정하게 유지됨)할 수 있으며, 임의의 연소부하, 공기비, 혼합도 조건에 대하여 적용 가열로 연소공간의 구조적 형태에 따라 최종 혼합특성이 상이하므로 혼합도 미세조정에 의한 적정 연소특성 구현이 가능한 효과를 갖는다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to maintain the combustor injection momentum (the total injection momentum through the injection channel is constantly maintained, since the oxidizer and the fuel amount are constant under an arbitrary operating condition), and any combustion load, Since the final mixing characteristics are different depending on the structural form of the combustion furnace applied to the mixing condition, it is possible to realize an optimum combustion characteristic by fine adjustment of the mixing degree.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 저 NOx 성, 화염 형상(폭 및 길이)의 자유로운 제어로 다양한 형식의 공업로(가열로, 소성로, 반응로)에 적용 가능(매우 다양한 화염 및 연소 특성 구현)하고, 연소기 구조/설계를 표준화(연소기 구조 단순성 및 운전제어의 일관성)할 수 있는 장점을 갖는다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to apply to various types of industrial furnaces (heating furnaces, calcining furnaces, reaction furnaces) with a low control of low NOx and flame shape (width and length) ), And has the advantage of standardizing the combustor structure / design (simplicity of combustor structure and consistency of operation control).

다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It should be understood, however, that the effects obtained by the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art from the following description It will be possible.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래 기술 1에 따른 버너의 조연제 순환을 보여주는 사시도,
도 2는 종래기술 2에 따른 가스터빈의 연소기와, 연소기의 구성,
도 3은 종래기술 3에 따른 연소기의 측면에 대한 단면도,
도 4는 종래기술 4에 따른 다단연소를 이용한 초저 NOx 연소기의 구체적인 구성 및 내부에서의 유동 흐름을 개략적으로 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기의 단면도,
도 6은 도 5의 A-A 단면도,
도 7a 및 도 7b는 제1실시예에서 연료 과농(PR)­연료 희박(PL) 분사채널의 배치를 나타낸 단면도,
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기의 단면도,
도 9a 및 도 9b는 제2실시예에서 연료 과농(PR)­연료 희박(PL) 분사채널의 배치를 나타낸 도 8의 B-B 단면도,
도 10은 분사블록이 축방향으로 일정길이만큼 이동된 본 발명의 제2실시예에 따른 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기의 단면도,
도 11a 및 도 11b는 도 10의 C-C 단면도를 도시한 것이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further understand the technical idea of the invention. And should not be construed as interpreted.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a perspective view showing the burner circulation of the burner according to the prior art 1,
Fig. 2 is a schematic view showing a combustor of a gas turbine according to the prior art 2,
3 is a cross-sectional view of a side view of a combustor according to Prior Art 3,
4 is a view schematically showing a specific configuration of an ultra low NOx combustor using multi-stage combustion according to the conventional art 4 and a flow flow in the interior thereof,
5 is a cross-sectional view of a fuel rich and lean premixed industrial gas combustor according to a first embodiment of the present invention,
6 is a sectional view taken along the line AA in Fig. 5,
7A and 7B are cross-sectional views showing the arrangement of the fuel rich (PR) fuel lean (PL) injection channel in the first embodiment,
8 is a sectional view of a fuel rich and lean premixed industrial gas combustor according to a second embodiment of the present invention,
Figs. 9A and 9B are cross-sectional views taken along the line BB of Fig. 8 showing the arrangement of the fuel rich (PR) fuel lean (PL) injection channel in the second embodiment,
10 is a cross-sectional view of a fuel rich and lean premixed industrial gas combustor according to a second embodiment of the present invention in which the injection block is moved by a certain length in the axial direction,
Figs. 11A and 11B show cross-sectional views taken along the line CC of Fig.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. However, the description of the present invention is merely an example for structural or functional explanation, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, the embodiments are to be construed as being variously embodied and having various forms, so that the scope of the present invention should be understood to include equivalents capable of realizing technical ideas. Also, the purpose or effect of the present invention should not be construed as limiting the scope of the present invention, since it does not mean that a specific embodiment should include all or only such effect.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.The meaning of the terms described in the present invention should be understood as follows.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.The terms "first "," second ", and the like are intended to distinguish one element from another, and the scope of the right should not be limited by these terms. For example, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" to another element, it may be directly connected to the other element, but there may be other elements in between. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. On the other hand, other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the singular " include "or" have "are to be construed as including a stated feature, number, step, operation, component, It is to be understood that the combination is intended to specify that it does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used predefined terms should be interpreted to be consistent with the meanings in the context of the related art and can not be interpreted as having ideal or overly formal meaning unless explicitly defined in the present invention.

이하에서는 본 발명에 따른 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기(100)의 구성, 기능 및 작동방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 본 발명의 제1실시예에 따른 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기(100)에 대해 설명하도록 한다. Hereinafter, the configuration, function, and operation method of the fuel rich lean premixed industrial gas combustor 100 according to the present invention will be described. First, a description will be given of a fuel rich and lean premixed industrial gas combustor 100 according to a first embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기(100)의 단면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 6은 도 5의 A-A 단면도를 도시한 것이다. 5 is a cross-sectional view of a fuel rich and lean premixed industrial gas combustor 100 according to a first embodiment of the present invention. 6 shows a cross-sectional view along the line A-A in Fig.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기(100)는 산화제공급실(10)과, 분사블록(20)과, 연료공급관(30)과, 연료공급용 오리피스(25) 등을 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다. 5 and 6, the fuel-rich lean-burn type industrial gas combustor 100 according to the first embodiment of the present invention includes an oxidizer supply chamber 10, a spray block 20, a fuel supply line 30 ), A fuel supply orifice 25, and the like.

산화제공급실(10)은 전체 공업용 가스연소기(100)의 하우징을 구성하며, 산화제챔버(11)와, 교축부(13)와, 출구단(12)을 포함하여 구성된다. 산화제공급단(14)을 통해 산화제 챔버(11) 내부로 산화제가 공급되며, 산화제 공급실(10)의 일측으로는 끝단이 개방된 관형태의 출력단이 구비된다. The oxidizer supply chamber 10 constitutes the housing of the entire industrial gas combustor 100 and comprises the oxidizer chamber 11, the throttling portion 13 and the outlet end 12. An oxidant is supplied into the oxidant chamber 11 through the oxidant supply end 14 and a tubular output end is opened at one side of the oxidant supply chamber 10.

또한, 산화제챔버(11)의 직경은 출구단(12)의 직경보다 크게 구성되며, 산화제챔버(11)와 출구단(12) 사이에는 도 5에 도시된 바와 같이, 일측방향으로 점진적으로 직경이 축소되는 즉 입구단(13-1)에서 출구단(13-2)측으로 직경이 점진적으로 감소되는 교축부(13)가 구비됨을 알 수 있다. The diameter of the oxidant chamber 11 is made larger than the diameter of the outlet end 12 and between the oxidant chamber 11 and the outlet end 12 a diameter gradually increases in one direction It can be seen that the throttling portion 13 is provided in which the diameter is gradually reduced from the inlet end 13-1 to the outlet end 13-2.

그리고 분사블록(20)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 일부가 산화제공급실(10)의 출력단에 감싸도록 구성되며 전체적으로 원통형의 형태를 가지고 있음을 알 수 있다. 5 and 6, a part of the injection block 20 is configured to surround the output end of the oxidant supply chamber 10 and has a cylindrical shape as a whole.

그리고 분사블록(20)의 타측면 내부 중앙부에 연료챔버(21)가 구비되어 연료가 공급되고, 외측면에는 원주방향으로 서로 특정간격 이격되며 길이방향으로 형성된 다수의 분사채널(22)이 구비되게 된다. 이러한 분사채널(22)의 입구단(23)으로 산화제공급실(10)의 산화제가 유입되어 연료와 산화제가 혼합되어 분사채널(22)의 토출단(24)을 통해 분사되게 된다. A fuel chamber 21 is provided at an inner center of the other side of the injection block 20 to supply fuel and a plurality of injection channels 22 formed in the longitudinal direction and spaced apart from each other in the circumferential direction, do. The oxidizing agent in the oxidizing agent supply chamber 10 flows into the inlet end 23 of the injection channel 22 and the fuel and the oxidizing agent are mixed and injected through the discharge end 24 of the injection channel 22.

그리고 연료공급관(30)은 산화제 챔버(11)의 타측면에 관통되며, 일측끝단이 분사블록(20)의 연료챔버(21) 측과 장착단(31)을 통해 탈부착 가능하도록 결합되게 된다. 따라서 연료공급관(30)의 타측끝단으로 유입된 연료는 연료공급관(30)을 통해 분사블록(20)의 연료챔버(21)로 공급되게 된다. The fuel supply pipe 30 is passed through the other side of the oxidant chamber 11 and one end of the fuel supply pipe 30 is detachably coupled to the fuel chamber 21 side of the injection block 20 through the mounting end 31. Therefore, the fuel introduced into the other end of the fuel supply pipe 30 is supplied to the fuel chamber 21 of the injection block 20 through the fuel supply pipe 30.

또한, 이러한 분사블록(20)의 연료챔버(21)와 각각의 분사채널(22) 사이에 연료분사용 오리피스(25)가 구비되어 연료챔버(21) 내의 연료가 분사채널(22)로 분사되게 된다. A fuel distribution orifice 25 is provided between the fuel chamber 21 of each injection block 20 and each injection channel 22 so that fuel in the fuel chamber 21 is injected into the injection channel 22 do.

이러한 분사채널(22)은, 분사블록(20)의 외측면에서 내측으로 오목한 홈형태로, 서로 원주방향으로 특정간격 이격되어 배치되며, 길이방향이 직선형 또는 나선형으로 형성되게 된다. The injection channels 22 are grooves recessed inwardly from the outer surface of the injection block 20, spaced apart from one another in the circumferential direction, and formed in a linear or spiral shape in the longitudinal direction.

또한, 이러한 복수의 분사채널(22) 각각의 폭과 높이는 산화제 설계유량에 따라 서로 다르게 형성될 수 있다. In addition, the width and height of each of the plurality of injection channels 22 may be formed differently depending on the oxidant design flow rate.

그리고, 연료분사용 오리피스(25)는 연료챔버(21)과 분사채널(22)의 폭방향 중앙 사이에 형성되며, 단면형태는 원형, 타원형, 또는 사각형 등으로 구성될 수 있다. The fuel distribution orifice 25 is formed between the fuel chamber 21 and the center of the width direction of the injection channel 22, and the cross-sectional shape may be a circle, an ellipse, a square, or the like.

이러한 연료분사용 오리피스(25)는, 각각의 분사채널(22)에서 설계된 혼합 연료 농도(연료 과농, 연료 희박)에 기반하여, 각 분사채널(22) 내에서의 개수, 단면적, 단면형태가 다르게 구성될 수 있다. The fuel distributing orifices 25 are formed in such a manner that the number, the cross-sectional area, and the cross-sectional shape in each injection channel 22 are different from each other, based on the mixed fuel concentration (fuel rich and fuel lean) designed in each of the injection channels 22 Lt; / RTI >

도 7a 및 도 7b는 제1실시예에서 연료 과농(PR)­연료 희박(PL) 분사채널(22)의 배치를 나타낸 단면도를 도시한 것이다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 연료 과농의 분사채널(22)과 연료챔버(21) 사이의 연료분사용 오리피스(25)의 직경이 연료 희박의 분사채널(22)과 연료챔버(21) 사이의 연료분사용 오리피스(25)의 직경보다 크게 형성됨을 알 수 있다. FIGS. 7A and 7B show cross-sectional views showing the arrangement of the fuel rich (PR) fuel lean (PL) injection channel 22 in the first embodiment. 7A and 7B, the diameter of the fuel distribution orifice 25 between the fuel injection channel 22 and the fuel chamber 21 is smaller than the diameter of the fuel-lean injection channel 22 and the fuel chamber 21 The diameter of the fuel orifice 25 is larger than the diameter of the fuel orifice 25. [

또한, 기 설계된 분사채널(22) 내의 연료 농도에 따라 그 직경, 단면적의 형태가 서로 다르게 형성될 수 있다. 예를 들어 도 7a에 도시된 바와 같이, 8개의 분사채널(22)이 형성된 경우 4개의 연료희박 분사채널(22)이 연속적으로 배치되고 4개의 연료과농 분사채널(22)이 연속적으로 배치될 수도 있고, 도 7b에 도시된 바와 같이, 8개의 분사채널(22)에서 연료과농 분사채널(22)과, 연료희박 분사채널(22)이 서로 교차되어 배치될 수도 있음을 알 수 있다. In addition, the shape of the diameter and the cross-sectional area may be formed differently according to the fuel concentration in the previously designed injection channel 22. For example, as shown in FIG. 7A, when eight fuel injection channels 22 are formed, four fuel lean injection channels 22 may be arranged continuously and four fuel and impregnation channels 22 may be arranged continuously And it can be seen that the fuel and the dilution channel 22 and the fuel lean injection channel 22 in the eight injection channels 22 may be arranged to cross each other as shown in FIG. 7B.

즉, 연료분사용 오리피스(25)의 구경, 기하학적 치수는 각 분사채널(22)에서의 설계 혼합기의 연료 농도에 따라 달리할 수 있다. That is, the diameter and geometry of the fuel delivery orifice 25 may vary according to the fuel concentration of the design mixer in each injection channel 22. [

또한, 산화제 공급실(10)의 교축부(13)는 분사블록(20)의 길이방향 일정 위치에 형성되며, 교축부 출구단(13-2)의 위치는(유동방향 기준)은 분사블록(20)의 토출단(24)으로 부터 상류측으로 일정거리 위치되게 된다. 그리고 교축부(13)의 길이 및 각도는 연료-산화제의 혼합특성 설계 변동폭에 따라 결정되며, 교축부 출구단(13-2)의 내경은 분사블록(20)의 외경과 동일 또는 공차만큼 크게 구성된다. The throttling portion 13 of the oxidizing agent supply chamber 10 is formed at a predetermined position in the longitudinal direction of the injection block 20 and the position of the throttling portion outlet end 13-2 The discharge end 24 is positioned at a certain distance from the discharge end 24 of the discharge opening 24a. The length and angle of the throttling portion 13 are determined according to the variation range of the fuel-oxidizing agent mixing characteristic design and the inner diameter of the throat portion outlet end 13-2 is the same as the outer diameter of the injection block 20, do.

도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기(100)의 단면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 9a 및 도 9b는 제2실시예에서 연료 과농(PR)­연료 희박(PL) 분사채널(22)의 배치를 나타낸 도 8의 B-B 단면도를 도시한 것이다. FIG. 8 is a cross-sectional view of a fuel rich and lean premixed industrial gas combustor 100 according to a second embodiment of the present invention. 9A and 9B are cross-sectional views taken along the line B-B of FIG. 8 showing the arrangement of the fuel rich (PR) fuel lean (PL) injection channel 22 in the second embodiment.

본 발명의 제2실시예에 따른 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기(100) 역시 앞서 언급한 제1실시예에서와 같이, 산화제공급실(10), 분사블록(20), 연료공급관(30), 연료분사용 오리피스(25)를 포함하여 구성된다. The fuel rich lean-burn type industrial gas combustor 100 according to the second embodiment of the present invention is also applicable to the oxidizer supply chamber 10, the injection block 20, the fuel supply line 30, And an orifice 25 for fuel use.

앞서 언급한 바와 같이, 산화제공급실(10)은, 내부로 산화제가 공급되는 산화제 챔버(11)와, 일측이 개방되며 산화제 챔버(11)보다 작은 내경을 갖는 출력단과, 산화제 챔버(11)와 출력단 사이에 점진적으로 직경이 축소되는 교축부(13)를 포함하여 구성된다. As described above, the oxidant supply chamber 10 includes an oxidant chamber 11 to which an oxidant is supplied, an output end which is open at one side and has an inner diameter smaller than that of the oxidant chamber 11, And a throttling portion 13 whose diameter is gradually reduced between the first and second portions.

또한, 분사블록(20)은 산화제공급실(10)의 출력단이 일부 감싸도록 구성되며, 내부 중앙부에 연료챔버(21)가 구비되어 연료가 공급되고, 입구단(23)으로 산화제공급실(10)의 산화제가 유입되어 연료와 산화제가 혼합되어 토출단측으로 분사되도록 외측면에서 내측으로 오목한 홈형태로 서로 원주방향으로 특정간격 이격되어 배치되며 길이방향이 직선형 또는 나선형으로 형성되고 폭과 높이가 산화제 설계유량에 따라 서로 다르게 형성된 복수의 분사채널(22)을 포함하여 구성된다. The injection block 20 is configured to partially enclose the output end of the oxidant supply chamber 10 and a fuel chamber 21 is provided at the center of the interior to supply the fuel and the inlet end 23 of the oxidant supply chamber 10 The oxidizing agent is mixed and mixed with the oxidizing agent so as to be injected to the discharge end side, and is arranged in a circumferential direction spaced apart from each other in the form of a concave groove inwardly from the outer side. The lengthwise direction is formed into a straight or spiral shape, And a plurality of injection channels 22 formed differently from one another in accordance with the shape of the injection channel.

또한, 연료공급관(30)은 산화제 챔버(11)의 타측면에 관통되며, 일측끝단이 분사블록(20)의 연료챔버(21) 측과 탈부착 가능하도록 결합된다. The fuel supply pipe 30 passes through the other side of the oxidizer chamber 11 and is coupled at one end to the fuel chamber 21 side of the injection block 20 in a detachable manner.

그리고, 분사블록(20)의 연료챔버(21)와 각각의 분사채널(22) 사이에 연료분사용 오리피스(25)가 구비되어 연료챔버(21) 내의 연료가 각각의 분사채널(22)로 분사된다. A fuel distribution orifice 25 is provided between the fuel chamber 21 of the injection block 20 and each injection channel 22 so that fuel in the fuel chamber 21 is injected into each injection channel 22, do.

앞서 언급한 바와 같이, 연료분사용 오리피스(25)는 연료챔버(21)과 분사채널(22)의 폭방향 중앙 사이에 형성되며, 단면형태는 원형, 타원형, 또는 사각형 등으로 구성되고, 각각의 분사채널(22)에서 설계된 혼합 연료 농도에 기반하여, 각 분사채널(22) 내의 개수, 단면적, 단면형태가 다르게 구성될 수 있다. As described above, the fuel distribution orifice 25 is formed between the fuel chamber 21 and the center of the width direction of the injection channel 22, and its cross-sectional shape is constituted by a circle, an ellipse, or a square, The number, cross-sectional area, and cross-sectional shape in each injection channel 22 can be configured differently based on the mixed fuel concentration designed in the injection channel 22.

그리고 본 발명의 제2실시예에서는 도 8, 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 연료공급관(30)의 내부 동축 상에 구비되며 분사블록(20)을 관통하여 토출단으로 산소를 분사하는 산소공급노즐(40)을 더 포함하여 구성될 수 이다. In the second embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 8, 9A, and 9B, the fuel supply pipe 30 is provided on the inner coaxial axis of the fuel supply pipe 30 and injects oxygen into the discharge end through the injection block 20 And an oxygen supply nozzle (40).

또한, 산화제 공급실(10)의 교축부(13)는 분사블록(20)의 길이방향 일정 위치에 형성되며, 교축부 출구단(13-2)의 위치는(유동방향 기준)은 분사블록(20)의 토출단(24)으로 부터 상류측으로 일정거리 위치되게 된다. 그리고 교축부(13)의 길이 및 각도는 연료-산화제의 혼합특성 설계 변동폭에 따라 결정되며, 교축부 출구단(13-2)의 내경은 분사블록(20)의 외경과 동일 또는 공차만큼 크게 구성된다. The throttling portion 13 of the oxidizing agent supply chamber 10 is formed at a predetermined position in the longitudinal direction of the injection block 20 and the position of the throttling portion outlet end 13-2 The discharge end 24 is positioned at a certain distance from the discharge end 24 of the discharge opening 24a. The length and angle of the throttling portion 13 are determined according to the variation range of the fuel-oxidizing agent mixing characteristic design and the inner diameter of the throat portion outlet end 13-2 is the same as the outer diameter of the injection block 20, do.

그리고 본 발명의 제2실시예에서는 분사블록(20)의 타단 외측에는 각 분사채널(22)로부터 분사되는 혼합가스의 확산을 위해 테이퍼가 형성될 수 있다. In the second embodiment of the present invention, a taper may be formed on the outer side of the other end of the injection block 20 to diffuse the mixed gas injected from each injection channel 22.

또한, 본 발명의 제2실시예에서는 분사블록(20)과 연료공급관(30)을 일체로 길이방향으로 이동시켜, 교축부(13)에서 분사블록(20)의 축방향 상대위치를 조절하는 이동수단을 포함하여 구성될 수 있다. In the second embodiment of the present invention, the injection block 20 and the fuel supply pipe 30 are integrally moved in the longitudinal direction to move the throttle portion 13 in the axial direction relative to the injection block 20 And the like.

도 10은 분사블록(20)이 축방향으로 일정길이만큼 이동된 본 발명의 제2실시예에 따른 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기(100)의 단면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 11a 및 도 11b는 도 10의 C-C 단면도를 도시한 것이다. 10 shows a cross-sectional view of a fuel rich and lean premixed industrial gas combustor 100 according to a second embodiment of the present invention in which the injection block 20 is moved by a certain length in the axial direction. 11A and 11B are cross-sectional views taken along the line C-C of Fig.

본 발명의 제2실시예에서 연료 공급관(30)은 산화제 공급실(10)의 산화제 챔버(11) 타측면을 관통하고 산화제 챔버(11) 타측면 외부에 회전 노브(knob)(52)가 형성된 나사관(55)과 동축으로 결합되며, 산화제 챔버(11) 내부에 구성된 장력 스프링(54)과 체결되게 된다. 그리고 나사관(55)과 연료공급관(30) 사이에는 슬라이딩부재(51)가 구비될 수 있으며, 장력스프링(54)은 산화제챔버(11) 타측 내면과 연료공급관(30) 외면 일측에 구비된 걸림턱(53) 사이에 구비될 수 있다. In the second embodiment of the present invention, the fuel supply pipe 30 is provided with a through hole penetrating the other side of the oxidant chamber 11 of the oxidant supply chamber 10 and a rotary knob 52 formed outside the other side of the oxidant chamber 11 Is tightly coupled to the tension spring (54) formed in the oxidant chamber (11). A sliding member 51 may be provided between the screw pipe 55 and the fuel supply pipe 30. The tension spring 54 may be provided on the inner surface of the other side of the oxidant chamber 11 and on the outer surface of the fuel supply pipe 30 And the jaws 53, as shown in Fig.

따라서 연소기(100) 외부 회전노브(52)를 회전시켜 산화제 챔버(11) 내측 교축부(13)에서 원통형 분사블록(20)의 축방향 상대위치 조절(연료분사용 오리피스(25)의 축방향 위치 조절) 할 수 있게 된다. Therefore, the outer rotary knob 52 of the combustor 100 is rotated to adjust the axial relative position of the cylindrical injection block 20 (axial position of the fuel distribution orifice 25) at the inner throttle portion 13 of the oxidizer chamber 11 Control).

이러한 이동수단에 의해 원통형 분사블록(20)의 축방향 상대위치(연료분사용 오리피스(25)의 축방향 위치)에 따라 교축부(13) 내에서 원주방향 연료-산화제 혼합특성(혼합도)을 변동시킬 수 있게 된다. By this moving means, the circumferential fuel-oxidant mixing characteristic (degree of mixture) is controlled in the throttling portion 13 in accordance with the axial relative position of the cylindrical injection block 20 (axial position of the fuel distribution orifice 25) .

즉, 이러한 구성을 통해 산화제공급실(10)의 교축부(13) 내에서 원주방향으로 연료 혼합농도를 달리하는 연료-산화제 혼합가스는 원통형 분사블록(20)에 형성된 분사채널(22) 내로 분할되고, 원통형 분사블록(20) 토출단의 원주방향으로 특정한 연료농도를 갖는 혼합가스가 분사채널(22)을 통해 분사되고, 착화 혼합 또는 서로 이웃한 분사채널(22)의 혼합가스 간의 혼합 및 착화를 통해 상이한 연소특성이 구현될 수 있다. That is, the fuel-oxidant mixture gas having the fuel mixture concentration different in the circumferential direction in the throttling portion 13 of the oxidizing agent supply chamber 10 is divided into the injection channel 22 formed in the cylindrical injection block 20 , The mixed gas having a specific fuel concentration in the circumferential direction of the discharge end of the cylindrical injection block 20 is injected through the injection channel 22 and mixed and ignited between the mixed gas of the ignition mixture 22 or the adjacent injection channel 22 Different combustion characteristics can be realized.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시 예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The foregoing description of the preferred embodiments of the invention disclosed herein has been presented to enable any person skilled in the art to make and use the present invention. While the present invention has been particularly shown and described with reference to preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. For example, those skilled in the art can utilize each of the configurations described in the above-described embodiments in a combination of them. Accordingly, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.The present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Accordingly, the above description should not be construed in a limiting sense in all respects and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the scope of equivalents of the present invention are included in the scope of the present invention. The present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein. In addition, claims that do not have an explicit citation in the claims may be combined to form an embodiment or be included in a new claim by amendment after the filing.

10:산화제공급실
11:산화제 챔버
12:출구단
13:교축부
13-1:입구단
13-2:출구단
20:분사블록
21:연료챔버
22:분사채널
23:분사채널 입구단
24:분사채널 토출단
25:연료분사용 오리피스
30:연료공급관
31:장착단
40:산소공급노즐
51:슬라이딩 부재
52:회전노브
53:결림턱
54:장력 스프링
55:나사관
100:연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기
10: oxidant supply room
11: oxidizer chamber
12: Outlet section
13:
13-1: inlet end
13-2: Outlet section
20: injection block
21: Fuel chamber
22: injection channel
23: injection channel inlet end
24: Discharge channel discharging end
25: Fuel split orifice
30: fuel supply pipe
31: Mounting stage
40: oxygen supply nozzle
51: Sliding member
52: rotation knob
53: stiff jaw
54: Tension spring
55: screwman
100: fuel-rich lean premixed industrial gas burner

Claims (17)

공업용 가스연소기에 있어서,
내부로 산화제가 공급되며 일측이 개방된 출력단이 구비된 산화제공급실;
상기 산화제공급실의 출력단이 감싸도록 구성되며, 내부 중앙부에 구비되어 연료가 공급되는 연료챔버와, 입구단으로 상기 산화제공급실의 산화제가 유입되어 연료와 산화제가 혼합되어 분사되는 복수의 분사채널을 갖는 분사블록; 및
상기 분사블록의 연료챔버와 각각의 상기 분사채널 사이에 구비되어 상기 연료챔버 내의 연료가 상기 분사채널로 분사되는 연료분사용 오리피스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기.
In an industrial gas combustor,
An oxidant supply chamber having an output end to which an oxidant is supplied and an open end is opened;
A fuel chamber in which an output end of the oxidant supply chamber is enclosed, a fuel chamber provided at an inner central portion of the fuel chamber to supply fuel, and a plurality of injection channels having a plurality of injection channels in which an oxidant of the oxidant supply chamber flows into the inlet end, block; And
And a fuel distributing orifice provided between the fuel chamber of each of the injection blocks and each of the injection channels and injecting fuel in the fuel chamber into the injection channel.
제 1 항에 있어서,
상기 분사채널은, 상기 분사블록의 외측면에서 내측으로 오목한 홈형태로, 서로 원주방향으로 특정간격 이격되어 배치되며, 길이방향이 직선형 또는 나선형으로 형성된 것을 특징으로 하는 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기.
The method according to claim 1,
Wherein the injection channel is formed in a groove shape recessed inwardly from the outer surface of the injection block and is spaced apart from each other by a predetermined distance in the circumferential direction and is formed in a linear or spiral shape in the longitudinal direction. .
제 2항에 있어서,
상기 분사채널의 폭과 높이는 산화제 설계유량에 따라 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기.
3. The method of claim 2,
Wherein the width and height of the injection channel are differently formed according to the oxidant design flow rate.
제 2항에 있어서,
상기 연료분사용 오리피스는 상기 연료챔버와 상기 분사채널의 폭방향 중앙 사이에 형성되며, 단면형태는 원형, 타원형, 또는 사각형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기.
3. The method of claim 2,
Wherein the fuel distribution orifice is formed between the fuel chamber and the center of the spray channel in the width direction and the cross-sectional shape is circular, elliptical, or quadrilateral.
제 4항에 있어서,
상기 연료분사용 오리피스는, 각각의 분사채널에서 설계된 혼합 연료 농도에 기반하여, 각 분사채널 내의 개수, 단면적, 단면형태가 다르게 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기.
5. The method of claim 4,
Wherein the fuel distribution orifice is configured differently in number, cross-sectional area, and cross-sectional shape in each injection channel, based on the mixed fuel concentration designed in each injection channel.
공업용 가스연소기의 작동방법에 있어서,
산화제공급실의 내부로 산화제가 공급되고, 상기 산화제공급실의 출력단이 감싸도록 구성된 분사블록 내부 중앙부에 구비된 연료챔버로 연료가 공급되는 단계;
상기 분사블록의 외측면에서 내측으로 오목한 홈형태로, 서로 원주방향으로 특정간격 이격되어 배치되며, 길이방향이 직선형 또는 나선형으로 형성된 다수의 분사채널의 입구단으로 상기 산화제공급실의 산화제가 유입되는 단계;
상기 분사블록의 연료챔버와 각각의 상기 분사채널 사이에 구비된 다수의 연료분사용 오리피스를 통해 상기 연료챔버 내의 연료가 각각의 상기 분사채널로 분사되어 연료와 산화제가 혼합되는 단계; 및
각각의 분사채널의 출구단을 통해 연료와 산화제가 혼합 분사되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기의 작동방법.
A method of operating an industrial gas combustor,
Supplying fuel to a fuel chamber provided in a central portion of an injection block configured to supply an oxidant to the interior of the oxidant supply chamber and enclose an output end of the oxidant supply chamber;
A step of introducing an oxidizing agent into the oxidizing agent supply chamber into an inlet end of a plurality of injection channels longitudinally arranged in a straight or spiral shape and spaced apart from each other by a predetermined distance in the circumferential direction, ;
Injecting fuel in the fuel chamber into each of the injection channels through a plurality of fuel distribution orifices provided between a fuel chamber of the injection block and each of the injection channels to mix fuel and oxidizer; And
And mixing the fuel with the oxidant through the outlet end of each of the injection channels.
제 6항에 있어서,
상기 연료분사용 오리피스는 상기 연료챔버와 상기 분사채널의 폭방향 중앙 사이에 형성되며, 단면형태는 원형, 타원형, 또는 사각형으로 구성되며, 각각의 분사채널 내에서 설계된 혼합 연료 농도로 혼합되도록 각 분사채널 내의 개수, 단면적, 단면형태가 다르게 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기의 작동방법.
The method according to claim 6,
Wherein the fuel distribution orifice is formed between the fuel chamber and the center of the width direction of the injection channel and has a cross-sectional shape of a circle, an ellipse, or a quadrangle, Wherein the number, the cross-sectional area, and the cross-sectional shape in the channel are configured differently.
공업용 가스연소기에 있어서,
내부로 산화제가 공급되는 산화제 챔버와, 일측이 개방되며 상기 챔버보다 작은 내경을 갖는 출력단과, 상기 산화제 챔버와 상기 출력단 사이에 점진적으로 직경이 축소되는 교축부가 구비된 산화제공급실;
상기 산화제공급실의 출력단이 감싸도록 구성되며, 내부 중앙부에 구비되어 연료가 공급되는 연료챔버와, 입구단으로 상기 산화제공급실의 산화제가 유입되어 연료와 산화제가 혼합되어 분사되도록 외측면에서 내측으로 오목한 홈형태로 서로 원주방향으로 특정간격 이격되어 배치되며 길이방향이 직선형 또는 나선형으로 형성되고 폭과 높이가 산화제 설계유량에 따라 서로 다르게 형성된 복수의 분사채널을 갖는 가스연소기의 분사블록;
상기 산화제 챔버의 타측면에 관통되며, 일측끝단이 상기 분사블록의 연료챔버와 탈부착 가능하도록 결합되는 연료공급관; 및
상기 분사블록의 연료챔버와 각각의 상기 분사채널 사이에 구비되어 상기 연료챔버 내의 연료가 상기 분사채널로 분사되는 가스연소기의 연료분사용 오리피스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기.
In an industrial gas combustor,
An oxidant supply chamber having an oxidant chamber to which an oxidant is supplied into the chamber, an output end which is opened at one side and has an inner diameter smaller than that of the chamber, and a throttling portion whose diameter gradually decreases between the oxidant chamber and the output end;
A fuel chamber in which an output end of the oxidant supply chamber is enclosed, a fuel chamber provided at an inner central portion of the fuel chamber and supplied with fuel, an inlet end, and an oxidant inlet of the oxidant supply chamber, A plurality of injection channels arranged in a circumferential direction spaced apart from each other in a circumferential direction and formed in a linear or spiral shape in a longitudinal direction and different in width and height according to an oxidant design flow rate;
A fuel supply pipe penetrating the other side of the oxidant chamber and having one end coupled detachably with the fuel chamber of the injection block; And
And a fuel distribution orifice of a gas combustor provided between the fuel chamber of each of the injection blocks and each of the injection channels to inject fuel in the fuel chamber into the injection channel. burner.
제 8항에 있어서,
상기 교축부의 출구단의 위치는 유동방향 기준으로 분사블록 토출단으로부터 상류측으로 일정거리에 위치되는 것을 특징으로 하는 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기.
9. The method of claim 8,
Wherein the position of the outlet end of the throttle portion is located at a certain distance from the injection block discharge end to the upstream side on the basis of the flow direction.
제 9항에 있어서,
상기 교축부의 길이 및 경사각도는 연료, 산화제의 혼합특성 설계 변동폭에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기.
10. The method of claim 9,
Wherein the length and the angle of inclination of the throttle portion are determined according to a fluctuation range of the mixing characteristic design of the fuel and the oxidizer.
제 10항에 있어서,
상기 연료분사용 오리피스는 상기 연료챔버와 상기 분사채널의 폭방향 중앙 사이에 형성되며, 단면형태는 원형, 타원형, 또는 사각형으로 구성되고, 각각의 분사채널에서 설계된 혼합 연료 농도에 기반하여, 각 분사채널 내의 개수, 단면적, 단면형태가 다르게 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기.
11. The method of claim 10,
Wherein the fuel distribution orifice is formed between the fuel chamber and the center of the width direction of the injection channel, the cross-sectional shape of the fuel distribution orifice being circular, elliptical or rectangular, and based on the mixed fuel concentration designed in each injection channel, Sectional area, and cross-sectional shape of the gas-liquid separator are different from each other.
제 11항에 있어서,
상기 분사블록을 길이방향으로 이동시켜, 상기 교축부에서 상기 분사블록의 축방향 상대위치를 조절하는 이동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기.
12. The method of claim 11,
Further comprising moving means for moving the injection block in the longitudinal direction to adjust the axial relative position of the injection block in the axis portion.
제 12항에 있어서,
상기 이동수단에 의해 상기 분사블록의 축방향 상대위치를 조절하여 교축부 내에서 원주방향 연료, 산화제 혼합특성을 변경하는 것을 특징으로 하는 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기.
13. The method of claim 12,
And the moving means adjusts the axial relative position of the injection block to change the circumferential fuel and oxidizer mixing characteristics in the throttle portion.
제 8항에 있어서,
상기 연료공급관의 내부에 동축 상에 구비되며 상기 분사블록을 관통하여 산소를 분사하는 산소공급노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기.
9. The method of claim 8,
Further comprising an oxygen supply nozzle coaxially disposed inside the fuel supply pipe and injecting oxygen through the injection block. ≪ RTI ID = 0.0 > 15. < / RTI >
공업용 가스연소기의 작동방법에 있어서,
산화제공급실의 산화제 챔버 내부로 산화제가 공급되고, 상기 산화제공급실의 출력단이 감싸도록 구성된 분사블록 내부 중앙부에 구비된 연료챔버로 연료가 공급되는 단계;
상기 산화제 챔버와 상기 출력단 사이에 점진적으로 직경이 축소되는 교축부에서 상기 분사블록의 외측면에서 내측으로 오목한 홈형태로 서로 원주방향으로 특정간격 이격되어 배치되며 길이방향이 직선형 또는 나선형으로 형성된 다수의 분사채널의 입구단으로 산화제가 유입되는 단계;
상기 분사블록의 연료챔버와 각각의 상기 분사채널 사이에 구비된 다수의 연료분사용 오리피스를 통해 상기 연료챔버 내의 연료가 각각의 상기 분사채널로 분사되어 연료와 산화제가 혼합되는 단계; 및
각각의 분사채널의 출구단을 통해 연료와 산화제가 혼합 분사되는 단계;를 포함하고,
상기 연료분사용 오리피스는 상기 연료챔버와 상기 분사채널의 폭방향 중앙 사이에 형성되며, 단면형태는 원형, 타원형, 또는 사각형으로 구성되며, 각각의 분사채널 내에서 설계된 혼합 연료 농도로 혼합되도록 각 분사채널 내의 개수, 단면적, 단면형태가 다르게 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기의 작동방법.
A method of operating an industrial gas combustor,
Supplying fuel to a fuel chamber provided in a central portion of the injection block, the oxidant being supplied into the oxidant chamber of the oxidant supply chamber and the output end of the oxidant supply chamber being enclosed;
And a plurality of exhaust ports arranged at predetermined intervals in the circumferential direction and recessed inwardly from the outer surface of the injection block at an intermediate portion between the oxidant chamber and the output end, Introducing an oxidant into the inlet end of the injection channel;
Injecting fuel in the fuel chamber into each of the injection channels through a plurality of fuel distribution orifices provided between a fuel chamber of the injection block and each of the injection channels to mix fuel and oxidizer; And
Wherein the fuel and the oxidant are mixedly injected through the outlet end of each injection channel,
Wherein the fuel distribution orifice is formed between the fuel chamber and the center of the width direction of the injection channel and has a cross-sectional shape of a circle, an ellipse, or a quadrangle, Wherein the number, the cross-sectional area, and the cross-sectional shape in the channel are configured differently.
제 15항에 있어서,
이동수단에 의해 상기 분사블록을 길이방향으로 이동시켜, 상기 교축부에서 상기 분사블록의 축방향 상대위치를 조절하여, 상기 교축부 내에서 원주방향 연료, 산화제 혼합특성을 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기의 작동방법.
16. The method of claim 15,
Further comprising the step of moving the injection block in the longitudinal direction by the moving means to adjust the axial relative position of the injection block in the axis portion to change the circumferential fuel and oxidant mixing characteristics in the axis portion Wherein the gas burner is a fuel burner.
제 16항에 있어서,
상기 연료공급관의 내부에 동축 상에 구비된 산소공급노즐에 의해 상기 분사블록을 관통하여 산소를 분사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 과농­희박 예혼합형 공업용 가스연소기의 작동방법.
17. The method of claim 16,
Further comprising the step of injecting oxygen through the injection block by an oxygen supply nozzle provided coaxially inside the fuel supply pipe. ≪ RTI ID = 0.0 > 18. < / RTI >
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10845052B1 (en) 2019-12-20 2020-11-24 Jupiter Oxygen Corporation Combustion system comprising an annular shroud burner
KR20230006172A (en) * 2021-07-02 2023-01-10 인천대학교 산학협력단 Multi-stage liquid fuel flameless combustion device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102437328B1 (en) * 2021-12-22 2022-08-30 한국에너지기술연구원 Partially Premixed Annular Rich-Lean Jet Oxygen-enriched Burner with forrced internal flue-gas recirculation

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008249245A (en) * 2007-03-30 2008-10-16 Olympia Kogyo Kk LOW NOx GAS BURNER
KR101110144B1 (en) * 2011-06-28 2012-02-20 한국기계연구원 Premixed type gas-turbine combustor having double mixing structure for reducing nox
KR20120126558A (en) * 2011-05-12 2012-11-21 한국에너지기술연구원 LOW NOx OXYGEN BUNER WITH 2 STAGE PREMIXING CYLINDRICAL CHAMBER FLUE GAS RECIRCULATION
KR20160144975A (en) 2014-04-10 2016-12-19 소핀터 에스.피.에이. Burner
KR20170003052A (en) 2015-06-30 2017-01-09 두산중공업 주식회사 A combustor including a fluid guide
KR20170047869A (en) 2015-10-26 2017-05-08 한국기계연구원 Ultra low NOx combustor using staged combustion
KR101738946B1 (en) 2016-04-07 2017-05-23 한국생산기술연구원 Ultra low emission Burner

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008249245A (en) * 2007-03-30 2008-10-16 Olympia Kogyo Kk LOW NOx GAS BURNER
KR20120126558A (en) * 2011-05-12 2012-11-21 한국에너지기술연구원 LOW NOx OXYGEN BUNER WITH 2 STAGE PREMIXING CYLINDRICAL CHAMBER FLUE GAS RECIRCULATION
KR101110144B1 (en) * 2011-06-28 2012-02-20 한국기계연구원 Premixed type gas-turbine combustor having double mixing structure for reducing nox
KR20160144975A (en) 2014-04-10 2016-12-19 소핀터 에스.피.에이. Burner
KR20170003052A (en) 2015-06-30 2017-01-09 두산중공업 주식회사 A combustor including a fluid guide
KR20170047869A (en) 2015-10-26 2017-05-08 한국기계연구원 Ultra low NOx combustor using staged combustion
KR101738946B1 (en) 2016-04-07 2017-05-23 한국생산기술연구원 Ultra low emission Burner

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10845052B1 (en) 2019-12-20 2020-11-24 Jupiter Oxygen Corporation Combustion system comprising an annular shroud burner
US11781751B2 (en) 2019-12-20 2023-10-10 Jupiter Oxygen Corporation Combustion system comprising an annular shroud burner
KR20230006172A (en) * 2021-07-02 2023-01-10 인천대학교 산학협력단 Multi-stage liquid fuel flameless combustion device

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