KR20190020684A - 개방 방사 튜브를 갖는 버너 - Google Patents

개방 방사 튜브를 갖는 버너 Download PDF

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요아킴 게. 뷘닝
요아킴 아. 뷘닝
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베에스-베르메프로체스테히닉 게엠베하
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Abstract

본 발명에 따르면, 준 화학양론적 방식으로 노 챔버(11)를 발화하는 축열식 버너(10)가 제공된다. 축열식 버너는 노 챔버를 향하여 개방되고 노 챔버 내로 돌출하는 방사 튜브(26) 내에 배열된다. 축열기(18) 또는 돌출부(21)와 함께, 방사 튜브(26)는 공기 안내 장치(23)에 의해 연소 공기가 도입되는 배기 가스 채널(19)을 형성한다. 따라서, 배기 가스 채널(19)에서 발생하는 후 연소는 방사 튜브(26)를 가열한다. 따라서, 노 챔버(11)는 연료 및 공기에 의해 부분적으로 직접 가열되고 방사 튜브(26)에 의해 부분적으로 간접 가열된다. 과도한 수준의 일산화탄소 배출은 배기 가스 채널(19)의 후 연소에 의해 방지된다. 방사 튜브(26)에 의해 결과적 열의 사용 덕분에, 과도하게 높은 배기 가스 온도가 방지되고 연료의 열적 사용이 최적화된다.

Description

개방 방사 튜브를 갖는 버너
본 발명은 노에서 가열될 재료의 혼합된 직접 및 간접 가열을 위한 버너, 특히 축열식 버너에 관한 것이다.
반제품 및 완제품을 가열하기 위해, 산업계는 버너에 의해 가열되는 노를 사용하고, 배기 가스 열은 버너에 공급되는 공기를 예열하기 위해 부분적으로 회수된다.
이와 관련하여, 공개 공보 DE 10 2010 0151 347 A1은 방사 튜브로서 작용하는 재킷 튜브가 구비된 버너를 기재하고 있다. 이 방사 튜브 안에는 방사된 열을 방출할 수 있도록 방사 튜브를 가열하기 위해 연료가 산화된다.
이러한 장치의 장점은 가열된 재료가 연소 가스와 접촉하지 않아 연소 가스에 의해 가열된 재료에 화학적 영향이 배제된다는 것이다. 또한, 방사 튜브에 의한 간접 가열은 노 챔버의 불활성화의 가능성을 제공한다. 그러나, 열 출력은 방사 튜브 표면을 통한 열 전달 때문에 제한적이다.
또한, 노 챔버의 직접 가열을 위한 산업용 버너가 공지되어 있다. 이와 관련하여, 공개 공보 DE 34 22 229 C2는 배기 가스 회수 장치를 구비하고 노 챔버를 가열하는 화염 및/또는 고온 배기 가스가 빠져 나갈 수 있는 연소실을 포함하는 버너를 기술한다. 그렇게 할 때, 방사 튜브에서 발생하는 열 출력의 제한이 필요하지 않다. 그러나, 가열될 재료에 대한 연소 가스의 효과가 고려될 필요가 있다. 예를 들어, 강철이 더 높은 온도로 가열되면, 스케일링이 발생하며, 이 경우 일반적으로 가능한 최저의 공기 과잉으로 연소시켜 이를 제한하려고 시도한다. 그러나, 이로 인해 일산화탄소가 생성될 수 있다. 공기 과잉도 너무 높으면, 다량의 질소 산화물이 형성될 수 있다. 일산화탄소 뿐 아니라 질소 산화물은 배기 가스의 형태로 환경으로 방출되어서는 안되며, 따라서 배기 가스의 후속 변환을 고려하여 고비용의 조치를 필요로 한다.
본 발명의 목적은 노 내에서 가열될 재료를 가열하기 위한 개선된 버너를 기술하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 노 내에서 가열될 재료를 가열하기 위한 개선된 방법을 기술하는 것이다.
버너의 제공과 관련하여 해결되어야 할 기술적인 문제점의 일부는 제 1 항에 따른 버너에 의해 해결된다.
본 발명에 따른 버너는 버너로부터 이격되게 향하는 단부 상에 연료 및 예열된 공기 또는 심지어 화염이 노 챔버 내로 도입되고 배기 가스가 노 챔버로부터 역류로 안내되는 오리피스를 갖는 방사 튜브를 포함한다. 따라서, 방사 튜브는 본 발명에 따라 연소 공기를 도입하기 위한 공기 안내 장치와 결합된 배기 가스 채널을 한정한다. 그렇게 할 때, 바람직하게는 제 1 준 화학양론적인 연소 단계가 노 챔버의 방사 튜브 외부에 발생할 수 있게 하고 방사 튜브의 연소의 제 2 단계가 가능해진다. 이 결과로, 예를 들어, 강철, 구리 등과 같은 금속이 가열되면, 준 화학양론적 연소로 인해 노 챔버를 비산화 연소 가스로 충전할 수 있고, 최소한의 스케일링 또는 심지어 무-스케일링 가열이 달성될 수 있다(λ < 1). CO-함유 노 분위기가 발생하여 가열될 재료에 대한 보호 작용을 할 수 있다. CO 함유 배기 가스는 공기 안내 장치를 통해 도입된 공기 덕분에 강관 내에서 후 연소된다. 그렇게 할 때, 방출되는 열 에너지는 방사 튜브에 의해 노 내로 방사된다.
바람직하게는, 버너 및 후 연소의 공기량은 전체 화학양론적 또는 초 화학양론적 연소가 달성되는 방식으로 서로 적응되며, λ는 바람직하게는, 1 내지 1.2의 범위이다. 예를 들어, 노 챔버는 필요한 공기량의 80 %로 채워지는 반면(노 챔버에서, λ = 0. 8), 방사 튜브의 배기 가스 채널은 필요한 공기량의 20 % 내지 40 %로 채워진다(λ = 1... 1. 2). 바람직하게는, 공기량 및 공기 안내 장치는 후 연소가노 챔버 내에 위치된 방사 튜브의 일부에서 완료되고 축열기가 배치되는 섹션 내로 연장되지 않는 방식으로 적응된다. 그렇게 할 때, 축열기는 노 벽에 위치한 방사 튜브의 일부에 국한되고 열 방출을 위해 배치되지 않는 것이 바람직하다.
하나의 유리한 실시예에서, 버너 오리피스는 방사 튜브의 오리피스로부터 돌출하는 버너의 일부에 배치될 수 있다. 결과적으로, 대용량 배기 가스 재순환을 달성하는 것이 특히 쉽고, 그 결과 버너는 무화염 산화를 사용하여 작동될 수 있다. 이는 노 내에서의 균일한 열 도입 및 질소 산화물의 낮은 생성에 이익이 된다.
상기 공기 안내 장치는 그 둘레에 공기 구멍이 제공되는 튜브일 수 있으며, 상기 튜브는 방사 튜브를 통해 연장된다. 이 튜브 또는 이 튜브 섹션은 금속(예: 강철 또는 세라믹)으로 구성될 수 있으며 이음매없이 통합 방식으로 연결되거나 축열기에 부착될 수 있다. 특히, 공기 안내 장치의 축열기와 파이프 섹션을 동일한 재료로 한 부재로 구성할 수 있다. 축열기와 공기 안내 장치는 방사 튜브 내에 동축으로 배치되는 것이 바람직하다. 대안적으로, 방사 튜브의 배기 가스 입구의 방향으로 배기 가스 채널을 통해 버너 헤드로부터 연장되고 거기에서 공기를 방출하는 하나 이상의 튜브(동일한 길이 또는 상이한 길이를 가짐)를 제공하는 것도 가능하다. 그런 다음 이러한 튜브는 방사 튜브에 대해 편심되어 배치된다. 상기 튜브들은 원형 또는 평평한 단면을 가질 수 있다.
공기 안내 장치 및 버너 오리피스는 예열된 공기로 공통 공기 채널에 의해 공급되도록 공통 공기 채널에서의 유동을 고려하여 연결되도록 연결될 수 있다. 그렇게 할 때, 공기 유동(공기 안내 장치에 대한 연소된 공기의 버너용 버너 공기)의 크기가 서로 적응될 수 있는 조절 장치를 생략할 수 있다. 서로에 대한 공기량의 적응은 바람직하게는, 연소 공기용 공기 안내 장치의 개구의 단면을 버너 헤드 공기용 출구 개구(들)의 크기로 치수 설정함으로써 발생한다.
버너 오리피스는 버너에 대해 축방향으로, 또는 버너 축에 대해 비스듬히 또는 방사상으로 배향된 적어도 하나의 개구를 포함한다. 그렇게 할 때, 가장 다양한 가열 영역을 갖는 버너가 본 발명에 따른 원리를 이용하면서 제공될 수 있으며, 상기 원리는 노 챔버에서의 부분 연소 및 방사 튜브에서의 후 연소에 기초한다.
본 발명에 따른 방법은 버너의 화학양론적 작동과 그에 따라 생성된 환원 배기 가스의 방사 튜브를 통한 안내 및 연소 공기가 방사 튜브의 배기 가스 채널에 보충적으로 도입되는 강철 튜브 내의 배기 가스의 후 연소에 기초한다. 그렇게 할 때, 배기 가스 채널에서 연소가 일어나며, 상기 연소는 방사 튜브를 가열하고 적어도 배기 가스 내의 산화 가능한 성분을 광범위하게 제거하는데 이용된다. 결과적으로, 이는 NOx가 적은 배기 가스를 가능하게 하고, 노의 화학양론적 작동에도 불구하고, CO가 적어지고, 열 회수로 인해 열 에너지의 이용이 양호하고 노 내로의 열 도입이 균일해진다.
바람직하게는, 노 챔버는 버너에 의해 생성된 고온 가스에 의해서 더 크게 직접 가열되고, 방사 튜브에 의해 방사된 열로 간접적으로 더 작게 가열된다. 출력의 분할은 예를 들어, 80%/20%이다.
본 발명은 재생 버너에도 적용될 수 있다.
본 발명의 유리한 실시예의 추가적인 세부 사항은 청구범위, 설명 또는 도면의 요지이다.
도 1은 본 발명에 따른 버너를 구비한 노 챔버의 개략적인 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 버너의 변형된 실시예의 개략적인 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 버너의 다른 변형된 실시예의 길이방향 단면도.
도 4는 방사상 또는 비스듬한 화염 배출을 갖는 본 발명에 따른 버너의 실시예를 도시한 도면.
도 1은 개략적으로 도시된 산업용 노(12)의 노 챔버(11)를 가열하기 위해 배치된 축열식 버너(10)를 도시한다. 노 챔버를 가열하기 위해, 열회수 특징을 갖는 여러 버너들, 예를 들어, 바람직하게는 축열식 버너(10)와 동일한 방식으로 구성되고 구조되며, 개별적으로 또는 그룹으로 함께 제어될 수 있는 축열식 버너들을 제공하는 것이 가능하다.
산업용 노는 예를 들어, 금속 또는 다른 재료의 반제품 또는 완제품일 수 있는 피가열 재료(13)의 열처리를 위해 배치된다. 예를 들어, 이들은 강철 구성요소, 구리 구성요소 등일 수 있다. 노 온도는 일반적으로 수 100 ℃의 범위이며 원하는 적용과 일치한다. 온도가 통상 약 850 ℃의 임계 온도 초과이면, 버너(10)는 무화염 산화(flameless oxidation)로 작동될 수 있다. 노 온도가 이 한계 미만이면, 버너(10)는 바람직하게는, 화염 모드로 작동된다. 이 모드는 램프 업 단계(ramping up stage) 중에 특히 냉간 시동의 경우에 선택된다. 냉간 시동은 화학양론적 작동 또는 초 화학양론적 작동으로 발생할 수 있다.
바람직하게는, 버너(10)는 화살표(17)로 표시된 신선한 공기 스트림에 열을 공급하기 위해 화살표(14, 15, 16)로 표시된 배기 가스 스트림으로부터 열 에너지를 추출하도록 배치된 소위 축열식 버너이다. 이를 달성하기 위해, 축열식 버너(10)는 바람직하게는, 폐쇄 벽을 갖는 프로파일 튜브로 구성되고 그 외부가 배기 가스 채널(19)을 한정하는 축열기(18)를 포함한다.
축열기(18)는 예를 들어, 금속 또는 바람직하게는, 세라믹으로 구성될 수 있으며, 표면을 확대하고 배기 가스와의 열교환의 개선을 제공하기 위해 그 외부의 구조체에 부여될 수 있다. 이러한 구조체는 융기부 및/또는 리세스, 스파이크(spikes), 버르(burl) 등일 수 있다. 축열기(18)는 축열식 버너(10)의 길이방향 중심 축에 동심으로 연장되고, 그렇게 할 때, 바람직하게는, 버너 헤드(20) 내의 노 챔버(11) 외부에 유지된다. 적절한 유지 수단이 실제 적용에서 알려져 있고, 도 1에 구체적으로 도시되지 않는다.
마찬가지로 바람직하게는, 관형인 돌출부(21)가 실제의 축열기(20)와 인접한다. 돌출부(21)는 축열기(18)의 직접 일체 구성요소일 수 있고 축방향 연장시 상기 축열기로부터 멀어지도록 연장될 수 있다. 이 돌출부(21)는 또한 축열(열회수)을 위해 배치될 수 있다. 바람직하게는, 축열기(18)는 노 벽을 통해 연장하고, 돌출부(21)는 노 챔버(11) 내로 연장되는 부분을 형성하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 돌출부(21)는 그 벽을 통해 연장되어 그 내부 공간으로부터 배기 채널(19) 내로 안내되는 몇 개의 개구 중 하나를 가질 수 있다. 이들 개구(22)는 배기 가스 채널(19) 내로 연소 공기를 도입하기 위한 공기 안내 장치(23)로서 작용한다.
그 자유 단부에서, 돌출부(21)에는 버너 오리피스(25)를 형성하고 버너 축에 대해 동심원 상으로 배치된 적어도 하나의 개구(24)가 제공된다. 개구(22) 뿐 아니라 개구(24)는 신선한 공기로 채워지며, 화살표(17)로 나타낸 바와 같이 버너 헤드(20)에서 축열기(18)의 챔버로 유입되어 개구(24)에서 버너 공기(1차 공기)로서 떠나고 개구(22)에서 연소 공기(2차 공기)로서 떠난다.
축열기(18) 및 돌출부(21)는 노 벽을 통해 연장되어 챔버(11) 내로 돌출하는 튜브(26)에 의해 둘러싸여 있다. 바람직하게는, 튜브(26)는 축열기(18) 및 돌출부(21)에 대해서 동심으로 배치되고 배기 가스 채널(19)을 방사상 외부 방향으로 제한한다. 바람직하게는, 버너 오리피스(25)가 튜브(26)로부터 돌출하도록 돌출부(21)가 튜브(26)를 통해 연장된다. 노 챔버(11) 내로 돌출하는 튜브(25)의 부분은 방사 튜브로서 작용한다. 이는 배기 가스 채널(19)에서 유동하는 배기 가스에 의해 그리고 그 내부에서 일어나는 후 연소에 의해 가열되고, 상기 후 연소는 공기 안내 장치(23)에 의해 공급된 연소 공기에 의해 유지된다. 바람직하게는, 후 연소는 배기 가스 스트림이 축열기(18)에 도달하기 전에 배기 가스 스트림에서 완료된다. 돌출부(21)는 축열에 보조 기능으로서 기여할 수 있다. 이는 버너(10)의 에너지 수율을 향상시킨다.
연료 공급 라인(27)은 축열기(18) 및 돌출부(21)를 통해 중심으로 연장되고, 상기 연료 공급 라인은 개방 단부가 버너 오리피스(25)를 향하고, 상기 오리피스를 통해 노 챔버(11) 내로 연료를 분배한다.
지금까지 기술된 축열식 버너(10)는 다음과 같이 작동한다 :
작동 중에 화살표(28)로 표시된 바와 같이 액체 또는 가스 연료가 연료 라인(27)을 통해 버너 내로 도입된다. 또한, 공기(화살표 17)가 축열기 내로 도입되고 배기 가스는 배기 가스 채널(19)(화살표 14, 15, 16)을 통해 배출된다. 정지 작동 중에, 배기 가스 채널(19)을 통해 하류로 유동하는 배기 가스는 돌출부(21) 및 축열기(18)를 가열하여 차례로 유입되는 공기를 가열한다. 예열된 공기 및 연료로 구성된 스트림은 버너 오리피스(25)를 떠나고, 상기 스트림은 작동 모드에 따라 화염으로 연소되거나 다량의 배기 가스 재순환 및 가열된 노 챔버 내의 신선한 공기 및 연료의 충분한 임펄스로 인하여 화염없이 산화된다. 결과적으로, 버너(10)는 무화염 산화 또는 화염 산화 작동을 위해 특별히 필요에 따라 설치될 수 있다.
개구(24)를 통해 유출되는 1차 공기량 및 연료의 공급량은 노 챔버(11)에서 준 화학양론적 연소가 일어나는 방식으로 서로 적용된다. 예를 들어, 완전 연소에 필요한 공기의 단지 70 % 내지 90 %, 바람직하게는, 단지 80 %만이 개구(24)에서 분배되고, 그 결과 환원 노 대기가 형성된다(λ = 0.8). 이러한 노 대기는 연료 잔류물, 부분 연소된 연료 및 특히 또한 일산화탄소를 함유할 수 있다. 화살표(14, 15)로 표시된 바와 같은 이 배기 가스는 배기 가스 채널(19)로 들어간다. 이제 개구(22)를 통해 완전 연소에 필요한 공기의 나머지 20 %가 연소 가스로서 배기 가스 채널 내로 분배된다. 여기서 일어나는 후 연소는 튜브(26)의 영향을 받는 부분을 가열한 다음 축열기(18)를 향하여 흐른다.
버너 오리피스(25) 및 공기 안내 장치(23)로의 공기의 분배는 바람직하게는, 개구(24, 22)의 단면의 서로에 대한 비율에 의해 결정된다. 결과적으로, 공기 분배는 축열식 버너(10)의 제조시에 확고하게 특정될 수 있다. 축열식 버너(10)는 바람직하게는, 펄스형 또는 연속형으로 발화된다. 모듈화 모드는 가능하지만 대부분의 응용 프로그램에서는 필요하지 않다. 펄스형 작동으로 인해, 축열식 버너(10)는 궁극적으로 (a) 램프 업 모드,(b) 가열 모드 및(c) 정지 모드의 3 개의 작동 상태만을 알게 된다. 가열 모드 동안, 축열식 버너(10)는 특정 연료 및 공기 공급 및 배기 가스 방출로 작동된다. 그렇게 할 때, 버너 공기와 연소 공기 사이의 비율이 명시된대로 유지되도록 보장한다.
변조된 모드에서, 개구(22 및 24)의 상이한 비선형 유동 저항으로 인해, 버너 공기(1차 공기)와 연소 공기(2차 공기) 사이의 비율이 부분 부하시 전체 부하에 대해서 변화된다. 이 효과는 또한 노 대기의 조성을 제어하기 위해 펄스형 모드와 조합하여 의식적으로 사용될 수 있다.
도 1에 도시된 축열식 버너(10)는 부분적이고 직접적으로 화염 또는 무화염 산화에 의해 그리고 튜브(26)로부터의 열 방사에 의해 부분적이고 간접적으로 가열될 재료(13)를 가열한다. 이것은 국부적인 열 피크를 회피하고 양호한 배기 가스 값을 갖는 가열될 재료의 산화적 부하를 피함으로써 열 회수로 인한 연료의 높은 이용을 가열될 재료(13)의 세심한 가열과 조합시킨다.
도 2는 동일한 도면부호가 사용되는 동안 상기 설명이 유사하게 적용되는 축열식 버너(10)의 변형된 실시예를 도시한다. 그러나, 상술한 축열식 버너(10)와는 달리, 공기 안내 장치(23)는 돌출부(21)의 전방 단부 근처에 제공된 몇 개의 개구(22)로 제한된다. 결과적으로, 배기 가스 채널(19) 내로의 공기 도입은 배기 가스 입구에 가까운 (방사) 튜브(26)의 부분으로 제한된다. 그렇게 할 때, 개구(22)는 도 1 및 도 2에 표시된 것 같이 방사상으로 배향될 수 있다. 개구(22)의 크기는 모든 개구(22)에 대해 동일할 수 있다. 대안적으로, 개구(22)의 크기는 또한 도 1에 따른 일 실시예에서 돌출부(21)의 축방향으로 변화될 수 있다. 예를 들어, 이는 버너 오리피스(25)로부터 멀리 감소하거나 또는 증가할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 연소 공기를 위한 개구(22)는 또한 대략 방사 튜브(26)의 단부의 높이에 제공될 수 있고 방사 구성요소에 추가하여 축방향 구성요소에 떠나는 연소 공기 유동을 부여할 수 있다. 모든 실시예에서, 화염 연소 뿐 아니라 무화염 산화는 배기 가스 채널(19)에서 가능하다.
도 4에 도시된 바와 같이, 버너 오리피스(25)는 또한 몇몇 출구 개구(24)를 가질 수 있다: 이는 출구 축방향이 축열식 버너(10)의 축선에 대해 방사상 또는 비스듬하게 향할 때 특히 중요할 수 있다. 이러한 축열식 버너(10)는 예를 들어, 노 챔버의 상부 측에, 도 1에 따라 노 챔버(12)에 항상 현수되도록 배열될 수 있고, 여전히 연료 스트림이 가열될 재료(13)에 충돌하는 것을 방지한다.
본 발명에 따르면, 준 화학량론 방식으로 노 챔버(11)를 발화시키는 축열식 버너(10)가 제공된다. 축열식 버너는 노 챔버를 향해 개방되어 노 챔버 내로 돌출하는 방사 튜브(26) 내에 배열된다. 상기 축열기(18) 또는 돌출부(21)와 함께, 상기 방사 튜브(26)는 공기 안내 장치(23)에 의해 연소 공기가 도입되는 배기 가스 채널(19)을 형성한다. 따라서, 상기 배기 가스 채널(19)에서 발생하는 후 연소는 방사 튜브(26)를 가열한다. 따라서, 노 챔버(11)는 연료 및 공기에 의해 부분 직접적으로 그리고 방사 튜브(26)에 의해 부분 간접적으로 가열된다. 과도한 수준의 CO 방출은 배기 가스 채널(19)에서의 후 연소에 의해 방지된다. 방사 튜브에 의한 결과적인 열 사용에 의해서, 지나치게 높은 배기 가스 온도가 방지되고 연료의 열적 사용이 최적화된다.
10: 버너/축열식 버너
11: 노 챔버
12: 산업용 노
13: 가열될 재료(예를 들어, 강철 부품, 구리 부품, 다른 금속 부품 또는 비금속 재료 부품)
14 내지 16: 배기 가스에 대한 화살표
17: 신선한 공기에 대한 화살표
18: 축열기
19: 배기 가스 채널
20: 버너 헤드
21: 돌출부
22: 개구(들)
23: 공기 안내 장치
24: 개구
25: 버너 오리피스
26: 파이프(방사 튜브)
27: 연료 라인
28: 화살표

Claims (14)

  1. 버너 오리피스(25)로부터 배출되는 예열된 공기 및 연료에 의해 노(12)를 가열하기 위한 버너(10)로서,
    배기 가스 열에 의해 공기를 예열하기 위해 배기 가스 채널(19) 내에 또는 그 위에 배치되는 축열기(recuperator;18)와,
    상기 버너(10)로부터 이격되게 향하는 한 단부에 위치된 개구(24)를 갖고 상기 배기 가스 채널(19)을 둘레 방향으로 제한하기 위해 상기 버너(10)에 배치된 방사 튜브(26)와,
    상기 배기 가스 채널(19) 내로 공기를 도입하기 위한 공기 안내 장치(23)를 구비하는 버너.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 버너 오리피스(25)는 상기 버너(10)의 일부에 배치되고, 상기 일부는 상기 방사 튜브(26)의 개구로부터 돌출하는 것을 특징으로 하는 버너.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    공기 출구 개구들(22)이 제공된 튜브 섹션(21)이 상기 공기 안내 장치(23)로서 상기 축열기(18)에 연결되는 것을 특징으로 하는 버너.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 축열기(18)와 상기 튜브 섹션(21)은 동일한 재료의 한 부재로 만들어지고 이음매없는 전이부를 형성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 버너.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공기 안내 장치(23) 및 상기 버너 오리피스(25)는 상기 공기 채널에 의해 공기가 공급되도록 유동의 관점에서 하나의 공통 공기 채널에 연결되는 것을 특징으로 하는 버너.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 버너 오리피스(25) 및 상기 공기 안내 장치(23)는 상기 버너 오리피스(25)에 의해 분배된 공기 스트림이 준 화학양론적 연소를 유도하는 방식으로 서로 및 연료 스트림에 적용되는 것을 특징으로 하는 버너.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 버너 오리피스(25)에 의해 분배되는 공기 스트림과 상기 공기 안내 장치(23)에 의해 분배되는 공기 스트림의 총합은 상기 연료 스트림에 대해 화학양론적 또는 초 화학양론적인 관계에 있는 것을 특징으로 하는 버너.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 버너 오리피스(25)는 상기 버너(10) 및 상기 방사 튜브(26)에 대해 축방향으로 배향되는 것을 특징으로 하는 버너.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 버너 오리피스(25)는 버너 축에 대해 비스듬한 또는 방사상인 적어도 하나의 개구(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 버너.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사 튜브(26)의 열 출력은 상기 버너(10)의 전체 열 출력의 10 % 내지 30 %, 바람직하게는 20 %의 값으로 고정되는 것을 특징으로 하는 버너.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 버너는 무화염 산화 공정을 수행하고 유지하도록 상기 노 챔버(11)에서 설계되는 것을 특징으로 하는 버너.
  12. 배기 가스 채널(19)을 둘러싸고 자유 단부가 개방되는 방사 튜브(26)를 포함하는 버너를 구비한 노 챔버를 가열하기 위한 방법으로서,
    상기 버너는 준 화학양론적(substoichio metric) 방식으로 작동되고 연소 공기가 보충적으로 상기 배기 가스 채널 내에 도입되는 가열 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    연소 공기에 의해 상기 배기 가스 채널에서 연소가 유지되고, 상기 연소는 상기 방사 튜브(26)를 가열하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 노 챔버는 상기 버너(10)에 의해 생성된 고온 가스로 보다 크게 직접 가열되고, 상기 방사 튜브(26)에 의해 방사되는 열로 보다 작게 간접 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102509564B1 (ko) * 2022-08-22 2023-03-16 (주)에사코리아 알루미늄 균질로용 고효율 저녹스 자기열교환형 버너

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2933119T3 (es) * 2018-11-12 2023-02-02 Ws Waermeprozesstechnik Gmbh Procedimiento y dispositivo para la combustión escalonada sin llama

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2255540A (en) * 1939-03-22 1941-09-09 Henry A Dreffein Combustion apparatus
AT223729B (de) * 1960-07-19 1962-10-10 Indugas Ges Fuer Ind Gasverwen Industriebrenner
US3174474A (en) * 1963-10-04 1965-03-23 Hazen Engineering Company Radiant heating units
GB1072700A (en) * 1965-01-09 1967-06-21 North Western Gas Board Improvements relating to gas burners
JPS6021385Y2 (ja) * 1980-11-07 1985-06-26 石川島播磨重工業株式会社 輻射管付き加熱炉
DE3422229C2 (de) 1984-06-15 1986-06-05 WS Wärmeprozesstechnik GmbH, 7015 Korntal-Münchingen Industriebrenner für gasförmige oder flüssige Brennstoffe
ES2064538T3 (es) * 1990-06-29 1995-02-01 Wuenning Joachim Procedimiento y dispositivo para la combustion de combustible en un recinto de combustion.
DE4132236C1 (ko) * 1991-09-27 1992-10-15 Ws Waermeprozesstechnik Gmbh, 7253 Renningen, De
JP2004093123A (ja) * 2002-08-15 2004-03-25 Jfe Steel Kk 無酸化炉及びその制御方法
US20160123583A1 (en) * 2014-11-05 2016-05-05 Noxmat Gmbh Recuperator burner

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102509564B1 (ko) * 2022-08-22 2023-03-16 (주)에사코리아 알루미늄 균질로용 고효율 저녹스 자기열교환형 버너

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