KR20200059128A - 공업로 및 공업로의 연소 제어 방법 - Google Patents

공업로 및 공업로의 연소 제어 방법 Download PDF

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KR20200059128A
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쥬가이로 고교 가부시키가이샤
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Abstract

연소용 공기(A1)와 연료(F)를 혼합해 연료(F)를 연소시키는 공업로에 있어서, 연소용 공기 공급관(20)으로부터 노(10) 내에 공급되는 연소용 공기(A1)에, 제1 연료 공급관(31), 제2 연료 공급관(32)으로부터 연료(F1, F2)를 접촉·혼합해 연료(F1, F2)를 연소시키는 제1, 제2 접촉 혼합식 연소 기구와, 연소용 공기 공급관(20)으로부터 노(10) 내에 공급된 연소용 공기(A1)와 직접 접촉하지 않도록 하여 노(10) 내에 제3 연료 공급관(33)으로부터 연료(F3)를 공급하고, 이 연료(F3)를 연소 배기 가스(A2) 중에 포함된 연소용 공기(A1)와 혼합해 연소시키는 비접촉식 연소 기구를 설치했다.

Description

공업로 및 공업로의 연소 제어 방법 {INDUSTRIAL FURNACE AND COMBUSTION CONTROL METHOD FOR INDUSTRIAL FURNACE}
본 발명은, 연소용 공기와 연료를 혼합해 연료를 연소시키는 공업로에 관한 것이다. 특히, 연소용 공기와 연료를 혼합해 연소시키는데 있어서, 연소 시에 있어서의 화염 온도가 높아지거나 해, NOx의 발생량이 많아지는 것을, 종래의 경우보다도 한층 억제할 수 있도록 하고, 안전한 환경 조건을 얻을 수 있는 동시에, 효율이 좋은 연소를 안정적으로 실시할 수 있도록 한 점에 특징을 가지는 것이다.
종래부터, 가열로 등의 공업로에 있어서는, 연소용 공기와 연료를 혼합해 연료를 연소시키고, 연소시키는 노 내에 있어서 피처리물을 가열 처리하는 것이 실시되고 있다.
그리고, 이와 같은 공업로에 있어서는, 연소용 공기와 연료를 혼합해 연료를 연소시키는데 있어서, 종래부터, 예를 들면, 특허문헌 1과 특허문헌 2 등에 나타낸 바와 같이, 연소용 공기 공급관을 통해 공급되는 연소용 공기와, 연료 공급관을 통해 공급되는 연료를 혼합시키고, 이와 같이 연소용 공기와 혼합된 연료를 노 내에 있어서 연소시키도록 한 것이나, 연소용 공기 공급관으로부터 노 내에 공급된 연소용 공기를 향해 연료 공급관으로부터 연료를 공급하고, 노 내에 있어서 공급된 연소용 공기와 상기의 연료를 접촉하도록 혼합해 연료를 연소시키도록 한 것이 알려져 있다.
여기서, 연소용 공기 공급관을 통해 공급되는 연소용 공기에 연료 공급관으로부터 연료를 공급하고, 연소용 공기와 연료를 혼합해 연료를 연소시키도록 한 경우에는, 연소용 공기와 연료가 신속하게 혼합해 연소되기 때문에, 일반적으로, 연소 시에 있어서의 화염의 온도가 높아지고, 노 내의 온도를 신속하게 상승할 수 있는 한편, 이와 같은 상태에서 연소를 계속하면, NOx 발생량이 많아지는 문제가 있었다.
또한, 연소용 공기 공급관으로부터 노 내에 공급된 연소용 공기를 향해 연료 공급관으로부터 연료를 공급하고, 연료를 노 내에 있어서 연소용 공기와 접촉하도록 혼합해 연료를 연소시키도록 한 경우, 연료가 연소용 공기와 서서히 접촉하면서 연소되게 되며, 상기와 같이 연소용 공기 공급관을 통해 공급되는 연소용 공기와 연료 공급관으로부터 공급된 연료를 바로 혼합해 연소시키는 경우에 비해, NOx의 발생량을 적게 할 수 있게 된다.
그러나, 최근에 있어서는, NOx에 의한 대기 오염이나 인체에의 악영향을 충분히 억제하고, 안전한 환경 조건을 얻을 수 있도록 하기 위해서, NOx의 발생량을 더욱 감소시키는 것이 요구되고, 연소 시에 있어서의 NOx의 발생량을 더욱 감소시키는 공업로가 요구되었다.
일본국 특허 제3031908호 공보 일본국 특허 제5171065호 공보
본 발명은, 연소용 공기와 연료를 혼합해 연료를 연소시키는 공업로에 있어서의 상기와 같은 문제를 해결하는 것을 과제로 하는 것이다.
즉, 본 발명에 있어서의 공업로에서는, 연소용 공기와 연료를 혼합해 연소시키는데 있어서, 연소 시에 있어서의 화염 온도 등이 높아지고, 노 내 온도가 상승해 NOx의 발생량이 증가하는 것을, 종래의 경우보다도 한층 억제할 수 있도록 하여, 안전한 환경 조건을 얻을 수 있는 동시에, 효율이 좋은 연소를 안정적으로 실시할 수 있도록 하는 것을 과제로 하는 것이다.
본 발명에 관한 공업로에 있어서는, 상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 연소용 공기와 연료를 혼합해 연료를 연소시키는 공업로에 있어서, 연소용 공기 공급관으로부터 노 내에 공급되는 연소용 공기에 연료를 접촉·혼합해 연료를 연소시키는 접촉 혼합식 연소 기구와, 연소용 공기 공급관으로부터 노 내에 공급되는 연소용 공기로부터 멀리 떨어진 방향을 향해 상기의 연소용 공기와 직접 접촉하지 않도록 하여 노 내에 연료를 공급하고, 이 연료를 상기의 접촉 혼합식 연소 기구에 의해 연료를 연소시킨 후의 연소 배기 가스 중에 포함된 연소용 공기와 혼합해 연소시키는 비접촉식 연소 기구를 설치하는 동시에, 이 공업로를 제어하는 제어 기구로서, 상기의 접촉 혼합식 연소 기구에 의해, 연소용 공기 공급관으로부터 공급된 연소용 공기와 연료를 혼합해 연료를 연소시키고, 노 내 온도를 연료의 자연 온도까지 상승시킨 후, 노 내에 있어서의 NOx의 발생량이 증가하면, 접촉 혼합식 연소 기구에 있어서 공급하는 연료의 양을 감소시키는 한편, 상기의 비접촉식 연소 기구에 의해, 연소용 공기 공급관으로부터 노 내에 공급되는 연소용 공기로부터 멀리 떨어진 방향을 향해 상기의 연소용 공기와 직접 접촉하지 않도록 하여 노 내에 연료를 공급하고, 이 연료를 상기의 접촉 혼합식 연소 기구에 의해 연료를 연소시킨 후의 연소 배기 가스 중에 포함된 연소용 공기와 혼합해 연소시키는 제어 기구를 설치한 것을 특징으로 하고 있다.
여기에서, 본 발명에 관한 공업로에 있어서, 상기의 접촉 혼합식 연소 기구로서는, 연소용 공기 공급관을 통해 공급되는 연소용 공기에 제1 연료 공급관으로부터 연료를 연소용 공기 공급관 내에 공급하고, 연료를 연소용 공기 공급관 내에서 연소용 공기와 혼합해 연소시키는 제1 접촉 혼합식 연소 기구와, 연소용 공기 공급관으로부터 노 내에 공급된 연소용 공기를 향해 제2 연료 공급관으로부터 연료를 공급하고, 연료를 노 내에 있어서 연소용 공기와 접촉하도록 혼합해 연료를 연소시키는 제2 접촉 혼합식 연소 기구를 설치할 수 있는데, 적어도 상기의 제2 접촉 혼합식 연소 기구를 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서의 상기의 공업로에서, 상기의 비접촉식 연소 기구로서는, 연소용 공기 공급관으로부터 노 내에 공급되는 연소용 공기로부터 멀리 떨어진 방향을 향해 상기의 연소용 공기와 직접 접촉하지 않도록 하여 노 내에 연료를 공급하는 제3 연료 공급관을 가지고, 이 제3 연료 공급관으로부터 공급된 연료를, 상기의 접촉 혼합식 연소 기구에 의해 연료를 연소시킨 후의 연소 배기 가스 중에 포함된 연소용 공기와 혼합해 연소시키도록 한 것을 이용할 수 있다.
또한, 상기의 공업로에 있어서는, 상기의 접촉 혼합식 연소 기구로부터 멀리 떨어진 비접촉식 연소 기구에 설치한 제3 연료 공급관의 근방에 있어서의 노 내에, 연소 배기 가스 중에 포함된 산소와 일산화탄소 중 적어도 한쪽의 농도를 검출하는 농도 센서를 설치하도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서의 상기의 공업로에서는, 상기의 연소용 공기 공급관을 쌍이 되도록 설치하는 동시에, 쌍이 된 각 연소용 공기 공급관에 각각 축열재를 수용한 축열부를 설치하고, 한쪽의 연소용 공기 공급관을 통해 공급되는 연소용 공기를 상기의 축열부에 수용된 축열재에 의해 가열시키는 한편, 다른 쪽의 연소용 공기 공급관을 통해 노 내에 있어서의 연소 배기 가스를 상기의 축열재를 수용한 축열부로 안내하여, 연소 배기 가스의 열을 축열부에 있어서의 축열재에 축열해 배기시키도록 할 수 있다. 이와 같이 하면, 연료를 연소시킨 후의 연소 배기 가스의 열을 축열시킨 축열부를 통해, 연소용 공기 공급관을 통해 공급되는 연소용 공기를 가열시킬 수 있고, 연소 배기 가스의 열을 유효하게 이용할 수 있게 된다.
여기서, 본 발명에 있어서의 상기의 공업로에서는, 공업로를 제어하는 제어 기구를 설치하고, 이 제어 기구를 이용해, 상기의 접촉 혼합식 연소 기구에 의해, 연소용 공기 공급관으로부터 공급된 연소용 공기와 연료를 혼합해 연료를 연소시키고, 노 내 온도를 연료의 자연 온도까지 상승시킨 후, 노 내에 있어서의 NOx의 발생량이 증가하면, 접촉 혼합식 연소 기구에 있어서 공급하는 연료의 양을 감소시키는 한편, 상기의 비접촉식 연소 기구에 의해, 연소용 공기 공급관으로부터 노 내에 공급되는 연소용 공기로부터 멀리 떨어진 방향을 향해 노 내에 연료를 공급하고, 이 연료를 상기의 접촉 혼합식 연소 기구에 의해 연료를 연소시킨 후의 연소 배기 가스 중에 포함된 연소용 공기와 혼합해 연소시키도록 한다.
이와 같이 하면, 접촉 혼합식 연소 기구에 의해 공급된 연료가 많이 연소되어, NOx의 발생량이 증가하는 것을 억제할 수 있는 동시에, 상기의 접촉 혼합식 연소 기구에 의해 연료를 연소시킨 후의 연소 배기 가스 중에 포함된 연소용 공기를, 비접촉식 연소 기구에 의해 연소용 공기 공급관으로부터 노 내에 공급되는 연소용 공기로부터 멀리 떨어진 방향을 향해 노 내에 공급한 연료에 의해 연소시킬 수 있고, 연소용 공기 공급관으로부터 공급된 연소용 공기를 효과적으로 이용해, 연료를 효율적으로 연소시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 있어서의 상기의 공업로에서, 상기의 접촉 혼합식 연소 기구로서, 상기의 제1 접촉 혼합식 연소 기구와 제2 접촉 혼합식 연소 기구를 설치하여, 상기의 제1 접촉 혼합식 연소 기구에 의해, 연소용 공기 공급관으로부터 공급된 연소용 공기와 제1 연료 공급관으로부터 공급된 연료를 혼합해 연료를 연소시키고, 노 내 온도를 연료의 자연 온도까지 상승시켜서, 제1 접촉 혼합식 연소 기구를 정지시킨 후, 상기의 제2 접촉 혼합식 연소 기구에 의해, 연소용 공기 공급관으로부터 노 내에 공급된 연소용 공기를 향해 제2 연료 공급관으로부터 연료를 공급하여, 연료를 노 내에 있어서 연소용 공기와 접촉하도록 혼합해 연료를 연소시키고, 그 후, 제2 접촉 혼합식 연소 기구에 의한 연소에 따라 NOx의 발생량이 증가하면, 제2 연료 공급관으로부터 공급한 연료의 양을 감소시키는 한편, 상기의 비접촉식 연소 기구에 의해, 연소용 공기 공급관으로부터 노 내에 공급되는 연소용 공기와 직접 접촉하지 않도록, 상기의 연소용 공기로부터 멀리 떨어진 방향을 향해 제3 연료 공급관으로부터 노 내에 연료를 공급하고, 이 연료를 상기의 접촉 혼합식 연소 기구에 의해 연료를 연소시킨 후의 연소 배기 가스 중에 포함된 연소용 공기와 혼합해 연소시키도록 하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 상기의 제1 접촉 혼합식 연소 기구에 의해, 연소용 공기 공급관으로부터 공급된 연소용 공기와 제1 연료 공급관으로부터 공급된 연료를 혼합해 연료를 연소시키고, 노 내 온도를 연료의 자연 온도까지 신속하게 상승시킬 수 있다. 그리고, 노 내 온도를 연료의 자연 온도까지 상승시킨 후, 제1 접촉 혼합식 연소 기구를 정지하고, 상기의 제2 접촉 혼합식 연소 기구에 의해, 연소용 공기 공급관으로부터 노 내에 공급된 연소용 공기를 향해 제2 연료 공급관으로부터서 연료를 공급해, 연료를 노 내에 있어서 연소용 공기와 접촉하도록 혼합해 연료를 연소시키게 하면, 제1 접촉 혼합식 연소 기구에 의해 연료를 연소시키는 경우에 비해, 연료의 연소가 완만하게 되어, 노 내 온도가 급격히 상승하는 것이 억제되게 되고, NOx의 발생량이 증가하는 것이 억제된다.
또한, 상기의 제2 접촉 혼합식 연소 기구에 의해, 연소용 공기 공급관으로부터 노 내에 공급된 연소용 공기를 향해 제2 연료 공급관으로부터 연료를 공급하고, 연료를 노 내에 있어서 연소용 공기와 접촉하도록 혼합해 연료를 연소시킨 경우에 있어서도, 노 내 온도가 상승해 NOx의 발생량이 증가하면, 상기와 같이 제2 연료 공급관으로부터 공급하는 연료의 양을 감소시키는 한편, 상기의 비접촉식 연소 기구에 의해, 연소용 공기 공급관으로부터 노 내에 공급되는 연소용 공기와 직접 접촉하지 않도록, 상기의 연소용 공기로부터 멀리 떨어진 방향을 향해 제3 연료 공급관으로부터 노 내에 연료를 공급하고, 이 연료를 상기의 접촉 혼합식 연소 기구에 의해 연료를 연소시킨 후의 연소 배기 가스 중에 포함된 연소용 공기와 혼합해 연소시킴으로써, 노 내 온도가 상승하는 것이 억제되어 유지되게 되고, NOx의 발생이 억제되는 동시에, 연소 배기 가스 중에 포함된 연소용 공기가 유효하게 이용되어, 효율적인 연소를 실시할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 있어서의 상기의 공업로에서, 상기와 같이 제2 접촉 혼합식 연소 기구에 의한 연소에 따라 NOx의 발생량이 증가하면, 제2 연료 공급관으로부터 공급된 연료의 양을 감소시키는 한편, 상기의 비접촉식 연소 기구에 의해, 연소용 공기 공급관으로부터 노 내에 공급되는 연소용 공기와 직접 접촉하지 않도록, 상기의 연소용 공기로부터 멀리 떨어진 방향을 향해 제3 연료 공급관으로부터 노 내에 연료를 공급하고, 이 연료를 연소 배기 가스 중에 포함된 연소용 공기와 혼합해 연소시키는데 있어서, 상기의 제3 연료 공급관의 근방에 있어서의 노 내에, 연소 배기 가스 중에 포함된 산소와 일산화탄소 중 적어도 한쪽의 농도를 검출하는 농도 센서를 설치하고, 상기의 농도 센서에 의해 검출된 산소와 일산화탄소 중 적어도 한쪽의 농도에 근거하여, 상기의 제2 연료 공급관으로부터 공급된 연료의 양과, 상기의 제3 연료 공급관으로부터 공급하는 연료의 양을 제어하는 것이 바람직하다.
여기에서, 상기의 농도 센서에 의해 검출된 산소 농도가 소정치까지 저하하거나, 일산화탄소 농도가 소정치 이상이 되면, 제3 연료 공급관으로부터 공급된 연료가 적절하게 연소되지 않게 되어 지나치게 존재한 상태가 되고, 이 연료가 폭발하거나 할 위험성이 있기 때문에, 이 경우에는, 제3 연료 공급관으로부터 공급하는 연료의 양을 감소시키는 동시에, 제2 연료 공급관으로부터 공급된 연료의 양을 증가시키도록 한다. 이와 같이 하여, 제3 연료 공급관으로부터 공급된 연료의 양과, 제2 연료 공급관으로부터 공급된 연료의 양을 제어하게 하면, 연소에 따라 NOx의 발생을 억제시키는 동시에, 안전한 연소를 실시할 수 있게 된다.
본 발명에 있어서의 공업로에서는, 연소용 공기 공급관으로부터 노 내에 공급된 연소용 공기에 연료를 접촉·혼합해 연료를 연소시키는 접촉 혼합식 연소 기구와, 연소용 공기 공급관으로부터 노 내에 공급된 연소용 공기로부터 멀리 떨어진 방향을 향해 노 내에 연료를 공급하고, 이 연료를 상기의 접촉 혼합식 연소 기구에 의해 연료를 연소시킨 후의 연소 배기 가스 중에 포함된 연소용 공기와 혼합해 연소시키는 비접촉식 연소 기구를 설치하는 동시에, 이 공업로를 제어하는 제어 기구를 설치하고, 이 제어 기구를 이용해, 상기의 접촉 혼합식 연소 기구에 의해, 연소용 공기 공급관으로부터 공급된 연소용 공기와 연료를 혼합해 연료를 연소시키고, 노 내 온도를 연료의 자연 온도까지 상승시키도록 하여, 노 내에 있어서의 NOx의 발생량이 증가하면, 접촉 혼합식 연소 기구에 있어서 공급하는 연료의 양을 감소시키는 한편, 상기의 비접촉식 연소 기구에 의해, 연소용 공기 공급관으로부터 노 내에 공급되는 연소용 공기와 직접 접촉하지 않도록, 상기의 연소용 공기로부터 멀리떨어진 방향을 향해 제3 연료 공급관으로부터 노 내에 연료를 공급하고, 이 연료를 상기의 접촉 혼합식 연소 기구에 의해 연료를 연소시킨 후의 연소 배기 가스 중에포함된 연소용 공기와 혼합해 연소시키도록 했다.
이 결과, 본 발명에 있어서의 공업로에서는, 접촉 혼합식 연소 기구에 의해 공급된 연료가 많이 연소되어, NOx의 발생량이 증가하는 것을 억제할 수 있는 동시에, 연소 배기 가스 중에 포함된 연소용 공기를 비접촉식 연소 기구에 의해 공급시킨 연료에 따라 낭비 없이 연소시킬 수 있고, 연소용 공기 공급관으로부터 공급된 연소용 공기를 유효하게 이용해 연료를 효율적으로 연소할 수 있게 되었다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 공업로에 있어서, 노의 대향하는 한 쌍의 노 벽에, 각각 연소용 공기 공급관에 축열재를 수용한 축열부를 설치한 한 쌍의 축열식의 연소 기구로서, 연소용 공기 공급관으로부터 노 내에 공급되는 연소용 공기에 연료를 접촉·혼합해 연료를 연소시키는 제1 및 제2 접촉 혼합식 연소 기구와, 연소용 공기 공급관으로부터 노 내에 공급된 연소용 공기와 직접 접촉하지 않도록 하여 노 내에 연료를 공급하고, 이 연료를 연소 배기 가스 중에 포함된 연소용 공기와 혼합해 연소시키는 비접촉식 연소 기구를 설치한 상태를 나타낸 개략 단면도이다.
도 2는, 상기의 실시 형태에 관한 공업로에 있어서, 제1 및 제2 접촉 혼합식 연소 기구와 비접촉식 연소 기구를 이용해 상기의 연소용 공기 공급관으로부터 공급된 연소 공기와 연료를 연소시키는 상태를 나타내고, (A)는 제1 접촉 혼합식 연소 기구에 있어서, 연소용 공기 공급관을 통해 공급되는 연소용 공기에 대해, 제1 연료 공급관으로부터 연료를 직접 혼합하도록 공급해 연소시키는 상태를 나타낸 부분 개략 단면도, (B)는 상기의 제1 연료 공급관으로부터 연료를 공급하는 것을 정지시키고, 제2 접촉 혼합식 연소 기구에 있어서, 연소용 공기 공급관을 통해 공급되는 연소용 공기를 향해 제2 연료 공급관으로부터 연료를 공급하고, 이 연료를 노 내에 있어서 연소용 공기와 접촉하도록 혼합해 연소시키는 상태를 나타낸 부분 개략 단면도, (C)는 상기의 제2 접촉 혼합식 연소 기구와 상기의 비접촉식 연소 기구를 조합해 NOx의 발생을 억제하면서, 연료를 연소시키는 상태를 나타낸 부분 개략 단면도이다.
본 발명의 실시 형태에 관한 공업로를, 첨부 도면에 근거해 구체적으로 설명한다. 또한, 본 발명에 관한 공업로는, 하기의 실시 형태에 나타낸 것에 한정되지 않고, 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에 있어서, 적당히 변경해 실시할 수 있는 것이다.
이 실시 형태에 있어서의 공업로에서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 노(10)의 대향하는 한 쌍의 노 벽(11)에, 각각 연소용 공기 공급관(20)을 쌍이 되도록 설치하는 동시에, 쌍이 된 각 연소용 공기 공급관(20)에 각각 축열재(21a)를 수용한 축열부(21)를 설치하고, 한쪽의 연소용 공기 공급관(20)을 통해 노(10) 내에 공급하는 연소용 공기(A1)를 상기의 축열부(21)에 수용해 축적된 축열재(21a)에 의해 가열시키는 한편, 노(10) 내에 있어서 연료(F) (F1 ~ F3)를 연소시킨 후의 연소 배기 가스(A2)를, 다른 쪽의 연소용 공기 공급관(20)을 통해 상기의 축열부(21)로 안내하고, 이 연소 배기 가스(A2)의 열을 이 축열부(21)에 수용된 축열재(21a)에 축적시켜서 연소용 공기 공급관(20)으로부터 배기시키도록 하고 있다.
그리고, 이 실시 형태의 공업로에 있어서는, 상기의 각 연소용 공기 공급관(20)에 대해, 각각 연소용 공기 공급관(20)을 통해 공급되는 연소용 공기(A1)에 제1 연료 공급관(31)으로부터 연료(F1)를 공급하고, 연료(F1)를 연소용 공기(A1)와 혼합해 연소시키는 제1 접촉 혼합식 연소 기구와, 연소용 공기 공급관(20)으로부터 노(10) 내에 공급된 연소용 공기(A1)를 향해 제2 연료 공급관(32)으로부터 연료(F2)를 공급하고, 이 연료(F2)를 노(10) 내에 있어서 연소용 공기(A1)와 접촉하도록 혼합해 연료(F2)를 연소시키는 제2 접촉 혼합식 연소 기구와, 연소용 공기 공급관(20)으로부터 노(10) 내에 공급되는 연소용 공기(A1)로부터 멀리 떨어진 방향을 향해, 상기의 연소용 공기(A1)와 직접 접촉하지 않도록 제3 연료 공급관(33)으로부터 연료(F3)를 노(10) 내에 공급하고, 이 연료(F3)를 상기의 제1 접촉 혼합식 연소 기구나 제2 접촉 혼합식 연소 기구에 의해 노(10) 내에 있어서 연료(F1, F2)가 연소된 후의 연소 배기 가스(A2) 중에 포함된 연소용 공기(A1)와 혼합해 연소시키는 비접촉식 연소 기구를 설치하고 있다.
또한, 이 실시 형태에 있어서는, 상기의 제1 연료 공급관(31)에 대해 연료(F1)의 공급·정지 등을 조정하는 제1 밸브(31a)를 설치하고, 상기의 제2 연료 공급관(32)에 대해 연료(F2)의 공급·정지 등을 조정하는 제2 밸브(32a)를 설치하고, 상기의 제3 연료 공급관(33)에 대해 연료(F3)의 공급·정지 등을 조정하는 제3 밸브(33a)를 설치하고 있다.
또한, 상기의 제3 연료 공급관(33)의 근방에 노(10) 내에 있어서의 산소나 일산화탄소의 농도를 검출하는 농도 센서(41)을 설치하고, 이 농도 센서(41)에 의해 검출된 산소나 일산화탄소의 농도 검출 결과를 제어 장치(40)로 출력하도록 하고 있다. 그리고, 이와 같이 농도 센서(41)로부터 출력된 산소나 일산화탄소의 농도 검출 결과를 토대로, 상기의 제어 장치(40)에 의해, 상기의 제2 연료 공급관(32)에 있어서의 제2 밸브(32a)나, 제3 연료 공급관(33)에 있어서의 제3 밸브(33a)를 제어하고, 제2 연료 공급관(32)을 통해 노(10) 내에 공급하는 연료(F2)의 양이나, 제3 연료 공급관(33)을 통해 노(10) 내에 공급하는 연료(F3)의 양을 조절하도록 하고 있다.
다음으로, 이 실시 형태에 있어서의 공업로에서, 상기의 연소용 공기 공급관(20)으로부터 연소용 공기(A1)를 공급하고, 연료(F) (F1 ~ F3)를 연소시키는 경우에 대해서 구체적으로 설명한다.
우선, 연소용 공기 공급관(20)으로부터 연소용 공기(A1)를 공급해 연료(F) (F1~F3)를 연소시키는데 있어서, 노(10) 내의 온도가, 연료(F)가 자연스런 온도에 도달하지 않는 경우에는, 도 2(A)에 나타낸 바와 같이, 상기의 제2 밸브(32a) 및 제3 밸브(33a)를 닫은 상태에서, 상기의 제1 밸브(31a) 만을 열고, 상기의 제1 접촉 혼합식 연소 기구에 의해, 상기의 축열재(21a)가 수용된 축열부(21)를 통해 연소용 공기 공급관(20)에 공급된 연소용 공기(A1)에 상기의 제1 연료 공급관(31)을 통해 연료(F1)을 공급하고, 상기의 연소용 공기(A1)와 연료(F1)를 혼합하여, 파일럿 버너 (도시하지 않음) 등에 따라, 연소용 공기(A1)와 연료(F1)를 혼합한 것을 착화(着火)해 연소시키고, 상기의 한 쌍의 연소용 공기 공급관(20)에 있어서, 이와 같은 조작을 상호 반복적으로 실시하여, 노(10) 내의 온도를 연료(F1)가 자연스러운 온도까지 가열하게 한다.
그리고, 이와 같이 노(10) 내의 온도를 연료(F1)가 자연스러운 온도까지 가열하게 한 후에는, 도 2(B)에 나타낸 바와 같이, 상기의 제1 밸브(31a)를 닫는 동시에, 상기의 제3 밸브(33a)를 닫은 상태에서, 제2 밸브(32a) 만을 열고, 상기의 제2 접촉 혼합식 연소 기구에 의해, 상기와 같이 연소용 공기 공급관(20)으로부터 노(10) 내에 공급된 연소용 공기(A1)를 향해 제2 연료 공급관(32)으로부터 연료(F2)를 공급해, 이 연료(F2)를 노(10) 내에 있어서 연소용 공기(A1)와 접촉하도록 혼합해 연소시키고, 이와 같은 동작을, 상기의 한 쌍의 연소용 공기 공급관(20)에 있어서 상호 반복적으로 실시하여 노(10) 내를 소정 온도까지 가열하도록 한다.
여기에서, 이와 같이 노(10) 내를 소정 온도까지 가열시킨 경우에 있어서, 연소 온도의 상승 등에 따라 노(10) 내에 있어서의 NOx의 발생량이 증가하고, 연소 배기 가스(A2)에 포함된 NOx의 양이 소정량이 된 것을 NOx 센서 (도시하지 않음) 에 의해 검지하면, 노(10) 내에 있어서의 NOx의 발생을 억제하기 위해, 상기의 제3 연료 공급관(33)의 근방에 설치한 농도 센서(41)에 의해, 제3 연료 공급관(33)의 근방에 있어서의 노(10) 내에 존재하는 연소 배기 가스(A2) 중에 포함된 산소나 일산화탄소의 농도를 검출하고, 그 결과를, 상기의 제어 장치(40)로 출력한다.
그리고, 도 2(C)에 나타낸 바와 같이, 상기의 농도 센서(41)에 의해 검출된 제3 연료 공급관(33)의 근방에 있어서의 노(10) 내에 존재하는 연소 배기 가스(A2) 중에 포함된 산소나 일산화탄소 농도의 결과를 토대로, 상기의 제어 장치(40)에 의해, 상기의 닫은 상태에 있는 제3 밸브(33a)를 적당량 열고, 제3 연료 공급관(33)을 통해 적당량의 연료(F3)를 노(10) 내에 공급시키는 동시에, 상기의 제2 밸브(32a)의 열림 상태를 제어하고, 제2 연료 공급관(32)으로부터 노(10) 내에 공급하는 연료(F2)의 양을 조정하게 하여, 제3 연료 공급관(33)을 통해 공급되는 연료(F3)의 양과 제2 연료 공급관(32)으로부터 노(10) 내에 공급하는 연료(F2)의 양의 합계량 (F3 + F2) 이, 제3 연료 공급관(33)을 통해 연료(F3)를 공급하기 전에 있어서의 제2 연료 공급관(32)으로부터 노(10) 내에 공급되어 있던 연료(F2)의 양과 동량(同量)이 되도록 하고, 노(10) 내에 있어서의 전체의 연소 용량이 동량이 되도록 하고 있다.
여기에서, 상기의 농도 센서(41)에 의해 검출된 제3 연료 공급관(33)의 근방에 있어서의 노(10) 내에 존재하는 연소 배기 가스(A2) 중에 포함된 산소 농도가 적어지거나, 일산화 탄소의 농도가 많아지거나 한 경우에는, 상기의 제어 장치(40)에 의해, 상기의 제3 연료 공급관(33)을 통해 공급하는 연료(F3)를 감소시키고, 연료(F3)에 의해 폭발이 생긴다거나, 연료(F3)가 연소 배기 가스(A2)와 함께 외부로 배출되거나 하는 것을 방지하는 한편, 연료(F3)를 감소시킨 만큼만, 상기의 제2 연료 공급관(32)으로부터 공급하는 연료(F2)의 양을 증가시키도록 한다. 반대로, 상기의 농도 센서(41)에 의해 검출된 제3 연료 공급관(33)의 근방의 노(10) 내에 있어서의 연소 배기 가스(A2) 중에 포함된 산소 농도가 많아지거나, 일산화탄소의 농도가 적어지거나 한 경우에는, 상기의 제어 장치(40)에 의해, 상기의 제3 연료 공급관(33)을 통해 공급하는 연료(F3)를 증가시키고, 연소 후의 가스 중에 포함된 산소를 충분히 연소시키도록 하는 한편, 연료(F3)를 증가시킨 만큼만, 상기의 제2 연료 공급관(32)으로부터 공급하는 연료(F2)의 양을 감소시키도록 한다.
이와 같이 하면, 상기의 제2 접촉 혼합식 연소 기구에 의해 공급된 연료(F2)가 많이 연소되고, NOx의 발생량이 증가하는 것을 억제할 수 있는 동시에, 연소 배기 가스(A2) 중에 포함된 연소용 공기(A1)를, 비접촉식 연소 기구의 제3 연료 공급관(33)을 통해 공급한 연료(F3)에 의해 연소시킬 수 있고, 연소용 공기 공급관(20)으로부터 공급된 연소용 공기(A1)를 유효하게 이용해 연료(F)를 효율적으로 연소시킬 수 있게 된다.
또한, 이 실시 형태의 공업로에 있어서는, 접촉 혼합식 연소 기구로서, 연소용 공기 공급관(20)을 통해 공급되는 연소용 공기(A1)에 제1 연료 공급관(31)으로부터 연료(F1)를 공급하고, 연료(F1)를 연소용 공기(A1)와 혼합해 연소시키는 제1 접촉 혼합식 연소 기구와, 연소용 공기 공급관(20)으로부터 노(10) 내에 공급된 연소용 공기(A1)를 향해 제2 연료 공급관(32)으로부터 연료(F2)를 공급하고, 이 연료(F2)를 노(10) 내에 있어서 연소용 공기(A1)와 접촉하도록 혼합해 연료(F2)를 연소시키는 제2 접촉 혼합식 연소 기구와의 2개의 접촉 혼합식 연소 기구를 설치하도록 했는데, 예를 들면, 상기의 연소용 공기 공급관(20)으로부터 노(10) 내에 공급된 연소용 공기(A1)를 향해 제2 연료 공급관(32)으로부터 연료(F2)를 공급하는 근방에 파일럿 버너 (도시하지 않음) 를 설치하고, 이 제2 연료 공급관(32)으로부터 공급된 연료(F2)를 연소용 공기(A1)와 혼합한 상태에서 착화해 연소시키도록 하고, 상기의 제1 접촉 혼합식 연소 기구를 설치하지 않도록 하는 것도 가능하다.
또한, 이 실시 형태의 공업로에 있어서는, 노(10)에 있어서 대향하는 한 쌍의 노 벽(11)에, 각각 쌍이 된 연소용 공기 공급관(20)을 1개만 설치하고, 한 쌍의 축열식 연소 기구를 설치하도록 했을 뿐인데, 도시하고 있지 않지만, 각 노 벽(11)에 대해 복수 쌍의 축열식 연소 기구를 설치하도록 하는 것도 가능하다.
나아가, 이 실시 형태의 공업로에 있어서는, 쌍이 된 연소용 공기 공급관(20)에 각각 축열재(21a)를 수용한 축열부(21)를 설치하고, 한쪽의 연소용 공기 공급관(20)을 통해 노(10) 내에 공급하는 연소용 공기(A1)를 상기의 축열부(21)에 수용해 축적된 축열재(21a)에 의해 가열시키는 한편, 노(10) 내에 있어서 연료(F) (F1 ~ F3) 를 연소시킨 후의 연소 배기 가스(A2)를, 다른 쪽의 연소용 공기 공급관(20)을 통해 상기의 축열부(21)로 안내하고, 이 연소 배기 가스(A2)의 열을 이 축열부(21)에 수용된 축열재(21a)에 축열시키는 축열식 연소 기구를 설치하도록 했는데, 축열부(21)를 설치하고 있지 않은 일반적인 연소 기구를 이용하도록 하는 것도 가능하다.
10 --- 노 (爐)
11 --- 노 벽
20 --- 연소용 공기 공급관
21 --- 축열부
21a --- 축열재
31 --- 제1 연료 공급관
31a --- 제1 밸브
32 --- 제2 연료 공급관
32a --- 제2 밸브
33 --- 제3 연료 공급관
33a --- 제3 밸브
40 --- 제어 장치
41 --- 농도 센서
A1 --- 연소용 공기
A2 --- 연소 배기 가스
F (F1 ~ F3) --- 연료

Claims (8)

  1. 연소용 공기와 연료를 혼합해 연료를 연소시키는 공업로에 있어서, 연소용 공기 공급관으로부터 노 내에 공급되는 연소용 공기에 연료를 접촉·혼합해 연료를 연소시키는 접촉 혼합식 연소 기구와, 연소용 공기 공급관으로부터 노 내에 공급되는 연소용 공기로부터 멀리 떨어진 방향을 향해 상기의 연소용 공기와 직접 접촉하지 않도록 하여 노 내에 연료를 공급하고, 이 연료를 상기의 접촉 혼합식 연소 기구에 의해 연료를 연소시킨 후의 연소 배기 가스 중에 포함된 연소용 공기와 혼합해 연소시키는 비접촉식 연소 기구를 설치하는 동시에, 이 공업로를 제어하는 제어 기구로서, 상기의 접촉 혼합식 연소 기구에 의해, 연소용 공기 공급관으로부터 공급된 연소용 공기와 연료를 혼합해 연료를 연소시키고, 노 내 온도를 연료의 자연 온도까지 상승시킨 후, 노 내에 있어서의 NOx의 발생량이 증가하면, 접촉 혼합식 연소 기구에 있어서 공급하는 연료의 양을 감소시키는 한편, 상기의 비접촉식 연소 기구에 의해, 연소용 공기 공급관으로부터 노 내에 공급되는 연소용 공기로부터 멀리 떨어진 방향을 향해 상기의 연소용 공기와 직접 접촉하지 않도록 하여 노 내에 연료를 공급하고, 이 연료를 상기의 접촉 혼합식 연소 기구에 의해 연료를 연소시킨 후의 연소 배기 가스 중에 포함된 연소용 공기와 혼합해 연소시키는 제어 기구를 설치한 것을 특징으로 하는 공업로.
  2. 청구항 1의 기재에 있어서,
    상기의 접촉 혼합식 연소 기구로서는, 연소용 공기 공급관을 통해 공급되는 연소용 공기에 제1 연료 공급관으로부터 연료를 연소용 공기 공급관 내에 공급하고, 연료를 연소용 공기 공급관 내에서 연소용 공기와 혼합해 연소시키는 제1 접촉 혼합식 연소 기구와, 연소용 공기 공급관으로부터 노 내에 공급된 연소용 공기를 향해 제2 연료 공급관으로부터 연료를 공급하고, 연료를 노 내에 있어서 연소용 공기와 접촉하도록 혼합해 연료를 연소시키는 제2 접촉 혼합식 연소 기구가 존재하고, 적어도 상기의 제2 접촉 혼합식 연소 기구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 공업로.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2의 기재에 있어서,
    상기의 비접촉식 연소 기구는. 연소용 공기 공급관으로부터 노 내에 공급되는 연소용 공기로부터 멀리 떨어진 방향을 향해 연료를 노 내에 공급하는 제3 연료 공급관을 가지고, 이 연료를 상기의 접촉 혼합식 연소 기구에 의해 연료를 연소시킨 후의 연소 배기 가스 중에 포함된 연소용 공기와 혼합해 연소시키는 것을 특징으로 하는 공업로.
  4. 청구항 3의 기재에 있어서,
    상기의 접촉 혼합식 연소 기구로부터 멀리 떨어진 제3 연료 공급관의 근방에 있어서의 노 내에, 연소 배기 가스 중에 포함된 산소와 일산화탄소 중 적어도 한쪽의 농도를 검출하는 농도 센서를 설치한 것을 특징으로 하는 공업로.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2의 기재에 있어서,
    상기의 연소용 공기 공급관을 쌍이 되도록 설치하는 동시에, 쌍이 된 각 연소용 공기 공급관에 각각 축열재를 수용한 축열부를 설치하고, 한쪽의 연소용 공기 공급관을 통해 공급되는 연소용 공기를 상기의 축열부에 수용된 축열재에 의해 가열시키는 한편, 다른 쪽의 연소용 공기 공급관을 통해 노 내에 있어서의 연소 배기 가스를 상기의 축열재를 수용한 축열부로 안내하고, 연소 배기 가스의 열을 축열부에 있어서의 축열재에 축열해 배기시키는 것을 특징으로 하는 공업로.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2의 기재에 있어서,
    상기의 접촉 혼합식 연소 기구에 의해, 연소용 공기 공급관으로부터 공급된 연소용 공기와 연료를 혼합해 연료를 연소시키고, 노 내 온도를 연료의 자연 온도까지 상승시킨 후, 노 내에 있어서의 NOx의 발생량이 증가하면, 접촉 혼합식 연소기구에 있어서 공급하는 연료의 양을 감소시키는 한편, 상기의 비접촉식 연소 기구에 의해, 연소용 공기 공급관으로부터 노 내에 공급되는 연소용 공기로부터 멀리 떨어진 방향을 향해 상기의 연소용 공기와 직접 접촉하지 않도록 하여 노 내에 연료를 공급하고, 이 연료를 상기의 접촉 혼합식 연소 기구에 의해 연료를 연소시킨후의 연소 배기 가스 중에 포함된 연소용 공기와 혼합해 연소시키는 것을 특징으로하는 공업로의 연소 제어 방법.
  7. 청구항 6의 기재에 있어서,
    상기의 접촉 혼합식 연소 기구로서, 상기의 청구항 2에 기재된 제1 접촉 혼합식 연소 기구와 제2 접촉 혼합식 연소 기구를 설치하고, 상기의 제1 접촉 혼합식연소 기구에 의해, 연소용 공기 공급관으로부터 공급된 연소용 공기와 제1 연료 공급관으로부터 공급된 연료를 혼합해 연료를 연소시키고, 노 내 온도를 연료의 자연온도까지 상승시켜서, 제1 접촉 혼합식 연소 기구를 정지시킨 후, 상기의 제2 접촉 혼합식 연소 기구에 의해, 연소용 공기 공급관으로부터 노 내에 공급된 연소용 공기를 향해 제2 연료 공급관으로부터 연료를 공급하고, 연료를 노 내에 있어서 연소용 공기와 접촉하도록 혼합해 연료를 연소시키고, 그 후, 제2 접촉 혼합식 연소 기구에 의한 연소에 따라 NOx의 발생량이 증가하면, 제2 연료 공급관으로부터 공급하는 연료의 양을 감소시키는 한편, 상기의 비접촉식 연소 기구에 의해, 연소용 공기 공급관으로부터 노 내에 공급되는 연소용 공기로부터 멀리 떨어진 방향을 향해 상기의 연소용 공기와 직접 접촉하지 않도록 하여 노 내에 연료를 공급하고, 이 연료를 상기의 접촉 혼합식 연소 기구에 의해 연료를 연소시킨 후의 연소 배기 가스 중에 포함된 연소용 공기와 혼합해 연소시키는 것을 특징으로 하는 공업로의 연소 제어 방법.
  8. 청구항 7의 기재에 있어서,
    상기의 비접촉식 연소 기구에, 연소용 공기 공급관으로부터 노 내에 공급되는 연소용 공기로부터 멀리 떨어진 방향을 향해 연료를 노 내에 공급하는 제3 연료 공급관을 설치하고, 이 제3 연료 공급관으로부터 공급된 연료를, 상기의 접촉 혼합식 연소 기구에 의해 연료를 연소시킨 후의 연소 배기 가스 중에 포함된 연소용 공기와 혼합해 연소시키는데 있어서, 상기의 제3 연료 공급관의 근방에 있어서의 노 내에, 상기의 접촉 혼합식 연소 기구에 의해 연료를 연소시킨 후의 연소 배기 가스 중에 포함된 산소와 일산화탄소 중 적어도 한쪽의 농도를 검출하는 농도 센서를 설치하고, 상기의 농도 센서에 의해 검출된 산소와 일산화탄소 중 적어도 한쪽의 농도를 토대로, 상기의 제2 연료 공급관으로부터 공급하는 연료의 양과, 상기의 제3 연료 공급관으로부터 공급하는 연료의 양을 제어하는 것을 특징으로 하는 공업로의 연소 제어 방법.

KR1020190078498A 2018-11-20 2019-07-01 공업로 및 공업로의 연소 제어 방법 KR102201570B1 (ko)

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