KR20210068193A

KR20210068193A - Low NOx Burner comprising recirculation ports

Info

Publication number: KR20210068193A
Application number: KR1020190156758A
Authority: KR
Inventors: 김세원; 권민준
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2019-11-29
Filing date: 2019-11-29
Publication date: 2021-06-09
Also published as: KR102317704B1

Abstract

The present invention relates to an ultra-low nitrogen oxide combustion device using internal recirculation of combustion gas, and provides an ultra-low nitrogen oxide combustion device that improves the effect of reducing nitrogen oxides through improvement of a recirculation port for recirculating combustion gas. The ultra-low nitrogen oxide combustion device of the present invention includes a combustion furnace, a burner, a main fuel injector, an auxiliary fuel injector, and a recirculation port located on the tip side of the auxiliary fuel injector, and the recirculation port includes a port body, a reduced part formed to have a diameter gradually decreasing from an inlet to the lower side of a flow path, an expanded part formed to have a diameter gradually increasing from the upper side of the flow path to an outlet, and an inclined part formed to be inclined to face the center of the burner on the outlet side.

Description

Low NOx Burner comprising recirculation ports

본 발명은 연소가스의 내부 재순환을 위한 재순환 포트를 포함하는 초저질소산화물 연소장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra-low nitrogen oxide combustion device including a recirculation port for internal recirculation of combustion gas.

현재 인류의 주된 에너지원은 탄화수소계열의 화석 연료이다. 그러나 이러한 화석연료의 연소 후 생성물에 의한 환경오염 문제가 심각하게 제기되고 있다. 주된 환경 오염원으로는 질소산화물(NOx), 이산화탄소(CO₂) 외에 연료의 불완전 연소로 인해 생기는 일산화탄소(CO)와 매연(soot) 등이 있다.Currently, the main energy source for mankind is hydrocarbon-based fossil fuels. However, the problem of environmental pollution by products after combustion of these fossil fuels has been seriously raised. In addition to nitrogen oxides (NOx) and carbon dioxide (CO ₂ ), the main environmental pollutants include carbon monoxide (CO) and soot produced by incomplete combustion of fuel.

기존의 화석 연료를 사용하는 연소기는 연소시의 화학적 반응에 의해 NO 및 NO2 의 화학식을 갖는 질소산화물(NOx)의 생성이 불가피하다. 이의 발생을 억제하기 위한 저NOx 연소기술은 연료와 공기의 혼합형태, 공연비 등 연소기의 구조 개선을 통해 이루어지도록 발전하고 있다. 연소과정에서 발생하는 질소 산화물은 대기 중의 다른 산소와 반응하여 스모그 및 대기의 오존 증가 등 환경문제를 발생시킨다. 특히 이러한 연소과정에서 발생하는 배출물(emission)의 경우 환경 및 인체의 건강에 해를 끼치므로 각국에서는 점점 더 엄격한 기준으로 규제를 강화하고 있다.Conventional combustors using fossil fuels inevitably generate nitrogen oxides (NOx) having the chemical formulas of NO and NO2 due to a chemical reaction during combustion. Low NOx combustion technology to suppress this occurrence is being developed through improvement of the structure of the combustor, such as the fuel-air mixture type and air-fuel ratio. The nitrogen oxides generated in the combustion process react with other oxygen in the atmosphere, causing environmental problems such as smog and ozone increase in the atmosphere. In particular, in the case of emissions generated in the combustion process, since they are harmful to the environment and human health, each country is strengthening its regulations with increasingly stringent standards.

질소산화물의 종류에는 발생 원인에 따라 열적 질소산화물(Thermal NOx), 급속 질소산화물(Prompt NOx), 및 연료 질소산화물(Fuel NOx)로 분류될 수 있다. 열적 질소산화물은 공기 중의 질소가 산소와 1600℃ 이상의 고온에서 반응하여 생성되는 것이고, 급속 질소산화물은 탄화수소계 연료의 연소시 연소 초기에 생성되는 것이며, 연료 질소산화물은 연료 중에 함유된 질소 성분의 반응에 의해 생성된다. 이와 같은 질소 산화물의 대책에 있어서도 천연가스와 같은 기체연료에는 연료 중에 질소성분이 함유되어 있지 않기 때문에 Thermal NOx 및 Prompt NOx에 관련된 사항을 제어하는 것이 효과적일 수 있다.The types of nitrogen oxides may be classified into thermal NOx, prompt NOx, and fuel nitrogen oxides, depending on the cause. Thermal nitrogen oxides are produced by the reaction of nitrogen in the air with oxygen at a high temperature of 1600°C or higher, rapid nitrogen oxides are produced at the beginning of combustion when hydrocarbon fuels are burned, and fuel nitrogen oxides are the reaction of nitrogen components contained in the fuel. is created by Even in such countermeasures against nitrogen oxides, it may be effective to control matters related to thermal NOx and prompt NOx because gaseous fuels such as natural gas do not contain nitrogen components in the fuel.

질소산화물은 광화학 스모그 및 산성비의 원인이 되며 동식물에 심각한 영향을 미치는 것으로 알려져 있으며, 오랫동안 많은 연구자들은 NOx를 감소시키는 다양한 방법을 연구하였다.Nitrogen oxides cause photochemical smog and acid rain and are known to have a serious impact on animals and plants, and many researchers have studied various methods for reducing NOx for a long time.

이로 인해 현재 시도되고 있는 저 NOx 방법으로는 배기가스 재순환, 물 또는 스팀분사, 공기 및 연료의 다단 연소, 선택적 비촉매 환원반응(SNCR, selective non-catalytic reduction), 선택적 촉매 환원반응(SCR, selective catalytic reduction) 등이 있다. 최근 선진국에서는 후연소 영역에서 NOx를 제거하는 방법이 시도되고 있으며, NOx 저감율이나 경제성에 있어서 효율성이 높다고 알려져 있다.For this reason, currently tried low NOx methods include exhaust gas recirculation, water or steam injection, multi-stage combustion of air and fuel, selective non-catalytic reduction (SNCR), and selective catalytic reduction (SCR). catalytic reduction). Recently, in developed countries, a method of removing NOx in the post-combustion region has been tried, and it is known that the efficiency is high in the NOx reduction rate or economic feasibility.

관련 종래기술을 살펴본다.Let's look at the related prior art.

상기와 같이 NOx를 저감하기 위한 종래의 방법으로서, 특허문헌 1에는 질소 산화물(NOx)의 발생량을 저감하도록 연소용 공기를 일반 공기와 배가스를 혼합하여 3단계로 나누어 공급하되 각 단의 혼합비를 각각 다르게 함으로써, 다단 연소에 의한 국부고온역 생성을 최소화하고, 연소영역을 확장하여 보일러 내부의 균일가열을 이루기 위한 액체 및 가스용 배가스 재순환 3단 버너를 제공한다.As a conventional method for reducing NOx as described above, in Patent Document 1, the combustion air is mixed with general air and exhaust gas to reduce the amount of nitrogen oxide (NOx) and supplied in three stages, but the mixing ratio of each stage is respectively By doing differently, the exhaust gas recirculation three-stage burner for liquid and gas is provided in order to minimize the generation of a local high-temperature zone by multi-stage combustion, and to achieve uniform heating in the boiler by expanding the combustion region.

상기 특허문헌 1에서는 배기가스를 재순환시키기 위한 요소로서 복수의 배가스 공급관, 재순환덕트, 및 댐퍼 등의 별도의 장치들을 구비함으로써 배기가스를 연소로 내로 재유입되도록 하지만, 상기 장치들이 연소로의 외부에 별도로 장치되어야 하므로 필요 공간이 많아진다는 단점이 있다.In Patent Document 1, the exhaust gas is re-introduced into the combustion furnace by providing separate devices such as a plurality of exhaust gas supply pipes, a recirculation duct, and a damper as elements for recirculating the exhaust gas, but the devices are installed outside the combustion furnace. Since it must be separately installed, there is a disadvantage in that the required space increases.

특허문헌 2는, 본 출원인에 의해 출원된 등록 특허로서, 연소로 내에서 발생하는 연소가스를 연소로의 외부 연결통로가 아닌 연소로 내부에서 별도의 장치 없이 버너 내부로 전달되도록 하는 내부 재순환 기술을 제공하지만, 연소로 내의 일부 영역에서의 연소가스 유동에 대한 고찰이 부족하다.Patent Document 2, as a registered patent filed by the present applicant, is an internal recirculation technology that allows combustion gas generated in the combustion furnace to be delivered to the inside of the burner without a separate device from the inside of the combustion furnace rather than the external connection passage of the furnace. However, the consideration of flue gas flow in some areas within the furnace is lacking.

그리고, 특허문헌 3도 본 출원인에 의해 출원된 등록 특허로서, 재순환 포트를 통하여 연소로 외측 영역에서 발생하는 연소가스를 재순환 포트를 통하여 연소로 내부로 재순환 시킨다. 그러나, 본 출원인은 재순환 되는 연소가스의 양을 보다 효율적으로 향상시켜 질소산화물을 저감하기 위한 추가적인 연구를 통하여 본 발명을 안출하게 되었다.And, Patent Document 3 is also a registered patent filed by the present applicant, and recirculates combustion gas generated in the region outside the combustion furnace through the recirculation port into the combustion furnace through the recirculation port. However, the present applicant has devised the present invention through additional research to reduce nitrogen oxides by more efficiently improving the amount of recirculated combustion gas.

KR 10-2005-0117417 AKR 10-2005-0117417 A KR 10-1512352 B1KR 10-1512352 B1 KR 10-1992413 B1KR 10-1992413 B1

이에 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해서, 연소가스를 재순환시키기 위한 재순환 포트의 개선을 통하여 질소산화물 저감효과를 향상시키는 초저질소산화물 연소장치를 제공하고자 한다.Accordingly, in order to solve the above problems, the present invention is to provide an ultra-low nitrogen oxide combustion device that improves the effect of reducing nitrogen oxides through improvement of a recirculation port for recirculating combustion gas.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 연소로; 일측이 상기 연소로 내에 삽입되되, 삽입된 일측 및 외주면이 상기 연소로의 내면과 소정간격 이격되어 위치하는 버너; 상기 버너의 중앙에 위치하는 주연료 분사체; 상기 주연료 분사체를 감싸듯이 위치하되, 그 단부가 상기 버너의 일측 단부로부터 소정간격 타측으로 인입되어 위치하는 보조연료 분사체; 상기 보조연료 분사체의 선단부 측에 위치하는 재순환 포트;를 포함하고, 상기 재순환 포트는, 내부에 유로가 형성되며, 유로 상부에 위치하는 유출구 및 유로 하부에 위치하는 유입구가 구비되는 포트 본체; 상기 유입구에서 상기 유로의 하부를 향하여 직경이 점점 좁아지도록 형성된 축소부; 상기 유로의 상부에서 상기 유출구를 향하여 직경이 점점 넓어지도록 형성된 확대부; 및 상기 유출구 측이 상기 버너의 중앙부를 향하도록 경사지게 형성된 경사부;를 포함하며, 상기 연소에 의해 발생하여 상기 연소로의 내주면과 상기 버너의 외주면 사이로 유동하는 연소가스가 상기 보조연료 분사체로 분사되는 보조연료의 유속에 의해 상기 재순환 포트를 통하여 상기 연소로 내부로 유입되어 재연소가 이루어지는 초저질소산화물 연소장치를 제공한다.The present invention in order to achieve the above object, a combustion furnace; a burner having one side inserted into the combustion furnace, the inserted one side and the outer circumferential surface being spaced apart from the inner surface of the combustion furnace by a predetermined distance; a main fuel injector positioned at the center of the burner; an auxiliary fuel injector positioned to surround the main fuel injector, the end of which is drawn in from one end of the burner to the other at a predetermined interval; a recirculation port located at the front end side of the auxiliary fuel injector; the recirculation port includes a port body having a flow path formed therein, and an outlet located above the flow path and an inlet located below the flow path; a reduction part formed to gradually narrow in diameter from the inlet toward a lower portion of the flow path; an enlarged portion formed to gradually increase in diameter from the upper portion of the flow path toward the outlet; and an inclined portion inclined so that the outlet side faces the central portion of the burner, wherein the combustion gas generated by the combustion and flowing between the inner peripheral surface of the combustion furnace and the outer peripheral surface of the burner is injected into the auxiliary fuel injector Provided is an ultra-low nitrogen oxide combustion device that is introduced into the combustion furnace through the recirculation port by the flow rate of the auxiliary fuel to perform re-combustion.

상기 재순환 포트는 상기 경사부로부터 상기 버너의 중앙부를 향하도록 연장되는 방향 유도부를 더 포함하는 것이 바람직하다.Preferably, the recirculation port further includes a direction guide portion extending from the inclined portion toward the central portion of the burner.

상기 재순환 포트는 상기 경사부에 위치하며 다수의 통공이 형성된 보염판을 더 포함하는 것이 바람직하다.The recirculation port is located on the inclined portion and preferably further comprises a retaining plate having a plurality of through-holes.

상기 재순환 포트는 상기 경사부에 위치하는 메쉬부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.The recirculation port may further include a mesh member positioned on the inclined portion.

상기 재순환 포트는 상기 방향 유도부의 선단에 위치하며 다수의 통공이 형성된 보염판을 더 포함하는 것이 바람직하다.The recirculation port is located at the front end of the direction guide part and preferably further comprises a flame retaining plate having a plurality of through holes.

상기 재순환 포트는 상기 방향 유도부의 선단에 위치하는 메쉬부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.The recirculation port may further include a mesh member positioned at the tip of the direction guide part.

상기 주연료 분사체와 상기 보조연료 분사체 사이에 위치하는 산화제 재순환 유도부를 더 포함하며, 상기 보조연료 분사체는 상기 주연료 분사체를 중심으로 하여 동일 원주 상에 일정한 간격을 유지하도록 복수개가 배치되고, 상기 재순환 포트 측으로 유입되는 연소가스 중 일부가 상기 주연료 분사체와 상기 보조연료 분사체 사이로 공급되는 산화제의 유속에 의해 상기 산화제 재순환 유도부로 유입되어 상기 연소로 내로 유동하여 연소되는 것이 바람직하다.It further includes an oxidizer recirculation induction part positioned between the main fuel injector and the auxiliary fuel injector, wherein a plurality of the auxiliary fuel injectors are arranged at regular intervals on the same circumference with the main fuel injector as a center. It is preferable that a portion of the combustion gas flowing into the recirculation port is introduced into the oxidizer recirculation guide unit by the flow rate of the oxidizer supplied between the main fuel injector and the auxiliary fuel injector, flows into the combustion furnace, and is combusted. .

상기 연소에 의해 발생하는 화염 공간 내측의 연소가스는 상기 주연료 분사체와 보조연료 분사체 사이로 공급되는 산화제에 의해 형성되는 저압에 의해 상기 산화제 재순환 유도부를 통하여 상기 연소로로 공급되어 재연소가 이루어지며, 상기 연소에 의해 발생하는 상기 화염 공간 둘레측에서 상기 연소로의 내주면과 상기 버너의 외주면 사이로 유동하는 연소가스는 상기 보조연료 분사체의 선단부로 분사되는 보조연료의 유속에 의해 상기 재순환 포트를 통하여 상기 연소로 내부로 유입되면서 상기 보조연료 분사체에서 분사되는 연료와 혼합되어 재연소가 이루어지는 것이 바람직하다.The combustion gas inside the flame space generated by the combustion is supplied to the combustion furnace through the oxidizer recirculation guide unit by the low pressure formed by the oxidizer supplied between the main fuel injector and the auxiliary fuel injector to be re-combusted. The combustion gas flowing between the inner circumferential surface of the combustion furnace and the outer circumferential surface of the burner on the periphery side of the flame space generated by the combustion is the recirculation port by the flow rate of the auxiliary fuel injected to the front end of the auxiliary fuel injector. It is preferable that the fuel is mixed with the fuel injected from the auxiliary fuel injector while being introduced into the combustion furnace through the combustion furnace to perform re-combustion.

상기 보조연료 분사체는 상기 주연료 분사체를 중심으로 하여 동일 원주 상에 일정한 간격을 유지하도록 복수개가 배치되고 상기 산화제 재순환 유도부 일측이 개방됨으로써, 상기 복수의 보조연료 분사체의 간격과 상기 산화제 재순환 유도부의 개방된 부분을 통하여, 상기 연소로의 상기 화염 공간 둘레측과 상기 재순환 유도부의 일측이 연통되며, 상기 재순환 포트측으로 유입되는 연소가스 중 일부가 상기 주연료 분사체와 상기 보조연료 분사체 사이로 공급되는 산화제의 유속에 의해 상기 산화제 재순환 유도부의 연통된 상기 일측으로 유입되어 상기 연소로 내로 유동하여 연소되는 것이 바람직하다.A plurality of auxiliary fuel injectors are arranged to maintain a constant interval on the same circumference with the main fuel injector as a center, and one side of the oxidizer recirculation induction unit is opened, so that the interval between the plurality of auxiliary fuel injectors and the oxidant recirculation Through the open part of the induction part, the flame space peripheral side of the combustion furnace and one side of the recirculation induction part communicate with each other, and some of the combustion gas flowing into the recirculation port side is passed between the main fuel injector and the auxiliary fuel injector It is preferable that the supplied oxidizer flows into the side connected to the side of the oxidizing agent recirculation induction part by the flow rate, flows into the combustion furnace, and is combusted.

상기 산화제 재순환 유도부는 상기 보조연료 분사체를 기준으로 경사지게 배치되는 내부 재순환 슬리브, 상기 내부 재순환 슬리브의 후단으로부터 연장되는 연결 가이드, 상기 연결 가이드의 후단에 연결되어 유동하는 연소가스의 이동방향을 변경하게 하는 분사 노즐을 포함하는 것이 바람직하다.The oxidizer recirculation guide unit is connected to an internal recirculation sleeve inclined with respect to the auxiliary fuel injector, a connection guide extending from a rear end of the inner recirculation sleeve, and a rear end of the connection guide to change the movement direction of the flowing combustion gas It is preferable to include a spray nozzle that does.

상기 분사 노즐은 상기 주연료 분사체와 상기 산화제 재순환 유도부 사이에서 경사지게 배치됨으로써 상기 산화제의 유동 공간인 상기 주연료 분사체와 상기 산화제 재순환 유도부 사이의 폭을 감소시키는 것이 바람직하다.Preferably, the injection nozzle is disposed inclined between the main fuel injector and the oxidizer recirculation guide part to reduce a width between the main fuel injector and the oxidant recirculation guide part, which is the flow space of the oxidant.

상기 분사 노즐과 상기 주연료 분사체의 외면 사이에 부설되는 재순환 촉진 돌기부;를 더 포함하며, 상기 재순환 촉진 돌기부는 상기 주연료 분사체와 상기 산화제 재순환 유도부 사이로 유동하는 연소가스의 유속을 증가시키는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.Further comprising; a recirculation promoting protrusion installed between the injection nozzle and the outer surface of the main fuel injector, wherein the recirculation promoting protrusion increases the flow rate of the combustion gas flowing between the main fuel injector and the oxidant recirculation inducing unit It is preferable to characterize

상기와 같이, 본 발명에 따른 초저질소산화물 연소장치에 의하면, 연소로 내부에서 발생하는 연소가스를 내부 재순환 기술을 적용하여 상기 연소실의 외부 연결통로가 아닌 연소실 내부에서 별도의 장치 없이 전달되게 한다.As described above, according to the ultra-low nitrogen oxide combustion device according to the present invention, the combustion gas generated inside the combustion furnace is transferred without a separate device inside the combustion chamber instead of the external connection passage of the combustion chamber by applying the internal recirculation technology.

또한, 내부 재순환을 위한 재순환 포트 구조의 개선을 통하여, 연소가스의 재순환량을 증가시킴으로써 질소산화물 발생을 줄일 수 있다.In addition, by improving the structure of the recirculation port for internal recirculation, it is possible to reduce the generation of nitrogen oxides by increasing the recirculation amount of the combustion gas.

그리고. 재순환 연소가스에 의해 연소되는 2차 화염을 균일하게 안정적으로 형성함은 물론 1차 화염측으로의 방향성을 추가로 부여함으로써, 질소산화물이 주로 발생하는 1차 화염의 역할을 최소화하여 질소산화물 발생을 극도로 줄일 수 있다.And. By uniformly and stably forming the secondary flame combusted by the recirculating combustion gas, as well as providing additional directionality toward the primary flame, the role of the primary flame, which mainly generates nitrogen oxides, is minimized to minimize the generation of nitrogen oxides. can be reduced to

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 초저질소산화물 연소장치의 측면 개략도이다.
도 2는, 본 발명의 초저질소산화물 연소장치의 제1실시예에 따른 재순환 포트의 전체 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 초저질소산화물 연소장치의 제1실시예에 따른 재순환 포트의 종단면도이다.
도 4는, 본 발명의 초저질소산화물 연소장치의 제2실시예에 따른 재순환 포트의 전체 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 초저질소산화물 연소장치의 제2실시예에 따른 재순환 포트의 종단면도이다.
도 6은, 본 발명의 초저질소산화물 연소장치의 제3실시예에 따른 재순환 포트의 전체 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 초저질소산화물 연소장치의 제3실시예에 따른 재순환 포트의 종단면도이다.
도 8은, 본 발명의 초저질소산화물 연소장치의 제4실시예에 따른 재순환 포트의 전체 사시도이다.
도 9는, 본 발명의 초저질소산화물 연소장치의 제4실시예에 따른 재순환 포트의 종단면도이다.
도 10은, 본 발명의 각 실시예에 따른 재순환 포트에서 연소가스와 보조연료의 유동을 나타낸다.
도 11은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 초저질소산화물 연소장치의 측면 개략도로서, 초저질소산화물 연소장치의 연소과정을 도시한다.
도 12는, 본 발명에 따른 초저질소산화물 연소장치의 연소과정을 나타내는 순서도이다.
도 13은, NOx 발생량을 나타낸 것으로, 기존의 연소 장치(상기 특허문헌 3)에서의 질소산화물 발생량 및 본 발명에 따른 초저질소산화물 연소장치에서의 질소산화물 발생량을 나타낸다.1 is a schematic side view of an ultra-low nitrogen oxide combustion device according to an embodiment of the present invention.
2 is an overall perspective view of a recirculation port according to a first embodiment of the ultra-low nitrogen oxide combustion device of the present invention.
3 is a longitudinal cross-sectional view of a recirculation port according to a first embodiment of the ultra-low nitrogen oxide combustion device of the present invention.
4 is an overall perspective view of a recirculation port according to a second embodiment of the ultra-low nitrogen oxide combustion device of the present invention.
5 is a longitudinal cross-sectional view of a recirculation port according to a second embodiment of the ultra-low nitrogen oxide combustion device of the present invention.
6 is an overall perspective view of a recirculation port according to a third embodiment of the ultra-low nitrogen oxide combustion device of the present invention.
7 is a longitudinal cross-sectional view of a recirculation port according to a third embodiment of the ultra-low nitrogen oxide combustion device of the present invention.
8 is an overall perspective view of a recirculation port according to a fourth embodiment of the ultra-low nitrogen oxide combustion device of the present invention.
9 is a longitudinal cross-sectional view of a recirculation port according to a fourth embodiment of the ultra-low nitrogen oxide combustion device of the present invention.
10 shows the flow of combustion gas and auxiliary fuel in the recirculation port according to each embodiment of the present invention.
11 is a schematic side view of an ultra-low nitrogen oxide combustion device according to another embodiment of the present invention, illustrating a combustion process of the ultra-low nitrogen oxide combustion device.
12 is a flowchart showing the combustion process of the ultra-low nitrogen oxide combustion device according to the present invention.
Fig. 13 shows the amount of NOx generated, and shows the amount of nitrogen oxide generated in the conventional combustion device (Patent Document 3) and the amount of nitrogen oxide generated in the ultra-low nitrogen oxide combustion device according to the present invention.

본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 기술되는 실시예는 발명의 설명을 위해 예시적으로 제공되는 것이며, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.The above objects, features and other advantages of the present invention will become more apparent by describing preferred embodiments of the present invention in detail with reference to the accompanying drawings. The described embodiments are provided by way of example for the description of the invention and do not limit the technical scope of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 재순환 포트를 포함하는 초저질소산화물 연소장치(100)를 상세히 설명한다.Hereinafter, an ultra-low nitrogen oxide combustion device 100 including a recirculation port according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

<초저질소산화물 연소장치의 구성 설명><Explanation of composition of ultra-low nitrogen oxide combustion device>

먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 재순환 포트를 포함하는 초저질소산화물 연소장치(100)의 전체적인 구성을 살핀다.First, the overall configuration of the ultra-low nitrogen oxide combustion device 100 including a recirculation port according to an embodiment of the present invention is looked at with reference to FIG. 1 .

초저질소산화물 연소장치(100)는 연소로, 일측이 상기 연소로 내에 삽입되는 버너(5), 상기 버너(5)의 중앙부에 위치하는 주연료 분사체(10), 주연료 분사체(10)를 감싸듯이 위치하되, 그 단부가 상기 버너(5)의 일측 단부로부터 소정간격 타측으로 인입되어 위치하는 보조연료 분사체(20), 상기 버너(5)의 외주면에서 상기 보조연료 분사체(20)의 단부가 위치하는 지점 근방에 위치하는 재순환 포트(90) 및 상기 주연료 분사체(10)와 보조연료 분사체(20)의 사이에 위치하는 산화제 재순환 유도부(40)를 포함한다.The ultra-low nitrogen oxide combustion device 100 includes a combustion furnace, a burner 5 having one side inserted into the combustion furnace, a main fuel injector 10 positioned in the center of the burner 5, and a main fuel injector 10 An auxiliary fuel injector 20 positioned to surround the burner 5, the end of which is drawn into the other side at a predetermined interval from one end of the burner 5, and the auxiliary fuel injector 20 on the outer circumferential surface of the burner 5. It includes a recirculation port 90 located near the point where the end of the oxidizer recirculation guide part 40 is located between the main fuel injector 10 and the auxiliary fuel injector 20 .

버너(5)는 일측이 연소로(1) 내에 삽입되되, 그 외주연이 연소로(1)의 내주면과 소정간격 이격되도록 위치한다.One side of the burner 5 is inserted into the combustion furnace 1 , and its outer periphery is positioned so as to be spaced apart from the inner circumferential surface of the combustion furnace 1 by a predetermined distance.

구체적으로, 버너(5)는 그 선단부가 연소로(1)로 삽입되는 삽입면(도 1에서 보아 연소로(1)의 하측면)으로부터 소정간격(a) 이격되도록 삽입된다.Specifically, the burner 5 is inserted so as to be spaced apart by a predetermined distance (a) from the insertion surface (the lower surface of the combustion furnace 1 as seen in FIG. 1) into which the tip is inserted into the combustion furnace 1 .

이로써, 연소로 내에서 발생하는 연소가스의 재순환 영역이 구분될 수 있다. Accordingly, the recirculation area of the combustion gas generated in the combustion furnace can be divided.

주연료 분사체(10)는 주연료라인(51)에 연결되는 이송부(13) 및 상기 이송부(13)에 직접 연결되는 주연료 분사부(11)를 포함한다. The main fuel injector 10 includes a transfer unit 13 connected to the main fuel line 51 and a main fuel injector 11 directly connected to the transfer unit 13 .

상기 이송부(13)는 주연료를 주연료 분사부(11)까지 안전하게 이송하기 위한 것으로서 직경이 균일하게 형성될 수 있다.The transfer unit 13 is for safely transferring the main fuel to the main fuel injector 11 and may have a uniform diameter.

주연료 분사부(11)는 일 실시예로서 점점 그 직경이 확대되는 형상을 가질 수 있고 공급된 주연료를 그 외주면을 통해 분사한다. The main fuel injection unit 11 may have a shape in which its diameter is gradually enlarged as an embodiment, and injects the supplied main fuel through its outer circumferential surface.

주연료 분사부(11)의 외주면에 형성된 분사홀(미도시)을 통해 주연료 분사부(11) 내로 진입한 연료가 각 연료 분사체(10, 20) 사이의 내부 공간으로 분사된다(도 2의 도면부호 15 참조). The fuel that has entered the main fuel injector 11 through an injection hole (not shown) formed on the outer peripheral surface of the main fuel injector 11 is injected into the inner space between the fuel injectors 10 and 20 (FIG. 2). (see reference number 15 of ).

즉, 주연료 분사부(11) 내의 연료는 유입되는 산화제 상에 상기 주연료 분사부(11)의 반경 방향을 따라 분사된다.That is, the fuel in the main fuel injector 11 is injected along the radial direction of the main fuel injector 11 onto the introduced oxidizing agent.

한편, 주연료 분사체(10)의 내부를 따라 중심 산화제 분사체(85)가 배치될 수 있다. Meanwhile, the central oxidant injector 85 may be disposed along the inside of the main fuel injector 10 .

여기에서, 중심 산화제 분사체(85)의 끝단에 노즐 삽입이 가능하게 구성함으로써 공기 공급량을 조절할 수 있게 된다. Here, it is possible to adjust the air supply amount by configuring the nozzle to be inserted into the end of the central oxidizing agent spray body 85 .

상기 중심 산화제 분사체(85)는 산화제 공급부(80)로부터 공급되는 산화제를 주연료 분사체(10)의 중심축을 따라 유동하게 한 후 연소로(1)의 화염 중심부인 1차 화염 공간(72)에 공급되도록 한다. The central oxidizing agent injector 85 causes the oxidizing agent supplied from the oxidizing agent supply unit 80 to flow along the central axis of the main fuel injector 10 and then the primary flame space 72 which is the flame center of the combustion furnace 1 . to be supplied to

이를 통해 화염 중심부인 1차 화염 공간(72)에 화염과 산화제의 혼합 효과를 촉진하여 적염 형성을 억제하고 청염 형성을 유도한다. This promotes the mixing effect of the flame and the oxidizer in the primary flame space 72, which is the center of the flame, thereby suppressing the formation of red flame and inducing the formation of blue flame.

더불어, 화염 중심부 주변의 국부적 고온 영역을 감소함으로써 질소산화물의 발생이 1차적으로 저감된다.In addition, the generation of nitrogen oxides is primarily reduced by reducing the local high-temperature region around the flame center.

보조연료 분사체(20)는 주연료 분사체(10)를 중심으로 동일 원주 상에 일정한 간격으로 배치된다. The auxiliary fuel injectors 20 are arranged at regular intervals on the same circumference around the main fuel injectors 10 .

보조연료 분사체(20)의 개수는 한정되지 않으나, 6개 내지 12개의 보조연료 분사체(20)가 배치되고, 바람직하게는 8개의 보조연료 분사체(20)가 주연료 분사체(10)의 둘레방향으로 균등한 간격을 유지한 채 배치될 수 있다. The number of auxiliary fuel injectors 20 is not limited, but 6 to 12 auxiliary fuel injectors 20 are disposed, and preferably eight auxiliary fuel injectors 20 are the main fuel injectors 10 . may be arranged while maintaining an even distance in the circumferential direction of the

보조연료 분사체(20)의 선단은 연소로(1) 내부로 인입되어 위치한다. The front end of the auxiliary fuel injector 20 is positioned to be drawn into the combustion furnace 1 .

보조연료 분사체(20)로부터 분사되는 연료는 연소로(1) 내에서 연소되면서 연소로(1) 내에 회전 유동을 발생하게 한다.The fuel injected from the auxiliary fuel injector 20 is burned in the combustion furnace 1 to generate a rotational flow in the combustion furnace 1 .

상기와 같이 버너(5)를 연소로(1) 내에 삽입함으로써, 연소로(1) 내에서 발생하는 연소가스의 재순환 영역이 연소로(1) 내에서 구분되어, 연소가스의 유동이 원활하게 되고, 상기한 보조연료 분사체(20)의 위치로 인하여 후술할 연소가스의 재순환이 보다 효과적으로 이루어질 수 있다. By inserting the burner 5 into the combustion furnace 1 as described above, the recirculation region of the combustion gas generated in the combustion furnace 1 is divided in the combustion furnace 1, and the flow of the combustion gas becomes smooth. , due to the position of the auxiliary fuel injector 20, the recirculation of the combustion gas, which will be described later, can be made more effectively.

주연료 분사체(10) 및 보조연료 분사체(20)는 모두 중공의 원통형 관으로서 구성될 수 있다. Both the main fuel injector 10 and the auxiliary fuel injector 20 may be configured as a hollow cylindrical tube.

주연료 분사체(10)와 보조연료 분사체(20) 사이의 공간으로는 산화제 공급부(80)로부터 산화제가 공급된다. An oxidizing agent is supplied from the oxidizing agent supply unit 80 to the space between the main fuel injector 10 and the auxiliary fuel injector 20 .

상기 산화제는 주연료 분사체(10) 선단에 구비된 스월러(30)를 통해 축방향 또는 접선 방향 모멘텀이 형성된 상태로 연소로(1) 내부로 공급되거나 스월러(30)를 통함이 없이 직접적으로 연소로(1) 내로 공급될 수 있다. The oxidizing agent is supplied into the combustion furnace 1 in a state in which axial or tangential momentum is formed through the swirler 30 provided at the tip of the main fuel injector 10 or directly without passing through the swirler 30 . It can be supplied into the combustion furnace (1).

주연료 분사체(10)와 보조연료 분사체(20) 사이의 공간은, 그 공간으로 빠르게 공급되는 산화제의 유속으로 인하여 저압상태가 된다.The space between the main fuel injector 10 and the auxiliary fuel injector 20 is in a low pressure state due to the flow rate of the oxidizing agent rapidly supplied to the space.

상기 주연료 분사체(10) 및 보조연료 분사체(20)에는 연료공급부(50)로부터 연료가 주연료(Main fuel)와 보조연료(2nd fuel)로 나뉘어져 공급된다. The main fuel injector 10 and the auxiliary fuel injector 20 are supplied with fuel divided into a main fuel and a second fuel from the fuel supply unit 50 .

구체적으로, 연료공급부(50)로부터 공급되는 연료가 필터(미도시)를 거쳐 불순물이 제거되고 펌프(미도시)에 의해 펌핑된 후에 제1라인(51)과 제2라인(52)으로 분기되어 각 연료 분사체(10, 20)에 공급된다. Specifically, after the fuel supplied from the fuel supply unit 50 passes through a filter (not shown), impurities are removed, and is pumped by a pump (not shown), it is branched into the first line 51 and the second line 52 , It is supplied to each fuel injector (10, 20).

상기 라인들(51, 52)에는 각각 솔레노이드 밸브(55, 56)가 설치되어 주연료(Main fuel)와 보조연료(2nd fuel)로 공급되는 각 연료를 적절히 공급 및 차단하도록 할 수 있다.Solenoid valves 55 and 56 may be installed in the lines 51 and 52, respectively, to properly supply and cut off the respective fuels supplied as the main fuel and the secondary fuel.

재순환 포트(90)는 그 후단이 보조연료 분사체(20)의 선단 측에 위치하여 연통된다.The rear end of the recirculation port 90 is positioned on the front end of the auxiliary fuel injector 20 to communicate.

다만, 재순환 포트(90)의 후단과 보조연료 분사체(20)의 선단이 완전히 연결되는 것이 아니라, 재순환 포트(90)의 후단의 직경이 보조연료 분사체(20) 선단의 직경보다 크게 형성되고, 재순환 포트(90)의 후단은 보조연료 분사체(20) 선단에 대하여 동축으로 장착되되 일부 후퇴하도록 장착된다. 이 때에, 사용 환경에 따라 축방향으로 적절하게 위치 조절되어 설치될 수 있다.However, the rear end of the recirculation port 90 and the front end of the auxiliary fuel injector 20 are not completely connected, but the diameter of the rear end of the recirculation port 90 is larger than the diameter of the front end of the auxiliary fuel injector 20, and , the rear end of the recirculation port 90 is mounted coaxially with respect to the front end of the auxiliary fuel injector 20, and is mounted to be partially retracted. At this time, the position may be appropriately adjusted and installed in the axial direction according to the use environment.

따라서, 보조연료 분사체(20)의 선단의 둘레와 재순환 포트(90) 후단의 내측 사이가 이격된 간격이 위치하게 된다.Accordingly, a spaced interval is located between the circumference of the front end of the auxiliary fuel injector 20 and the inner side of the rear end of the recirculation port 90 .

보조연료 분사체(20)에서 분사되는 보조연료는 재순환 포트(90)를 지나 연소로 내로 공급된다. The auxiliary fuel injected from the auxiliary fuel injector 20 is supplied into the combustion furnace through the recirculation port 90 .

연소로 내에서 발생하는 연소가스는 보조연료 분사체(20)로부터 재순환 포트(90)를 지나 연소로 내로 분사되는 보조연료의 유속에 의해 재순환 포트 내부(90)로 유입되어 상기 보조연료 분사체(20) 및/또는 후술할 산화제 재순환 유도부(40) 측으로 유동하여 재연소가 이루어짐으로써, 연소가스에 포함된 질소산화물이 감소된다.The combustion gas generated in the combustion furnace is introduced into the recirculation port interior 90 by the flow rate of the auxiliary fuel injected into the combustion furnace through the recirculation port 90 from the auxiliary fuel injector 20, and the auxiliary fuel injector ( 20) and/or flow to the oxidizing agent recirculation inducing unit 40 to be described later to perform re-combustion, thereby reducing nitrogen oxides contained in the combustion gas.

재순환 포트(90)의 각 실시예는 후술한다.Each embodiment of the recirculation port 90 is described below.

산화제 재순환 유도부(40)는 연소로(1)의 개구부(미도시) 상에서 보조연료 분사체(20)를 기준으로 경사지게 배치되는 내부 재순환 슬리브(41, Forced Internal recirculation sleeve), 내부 재순환 슬리브(41)로부터 연장되는 연결 가이드(43), 연결 가이드(43)의 후단에 연결되어 유동하는 연소가스의 이동방향을 변경하게 하는 분사 노즐(45) 및 산화제 재순환 유도부(40)의 내부 하단에 경사지게 배치되는 경사부재(47)를 포함한다.The oxidizer recirculation induction unit 40 includes a forced internal recirculation sleeve 41, an internal recirculation sleeve 41 that is inclined with respect to the auxiliary fuel injector 20 on the opening (not shown) of the combustion furnace 1 . The connection guide 43 extending from the connection guide 43 is connected to the rear end of the connection guide 43 to change the movement direction of the flowing combustion gas, and the inclined disposed at the inner lower end of the injection nozzle 45 and the oxidizer recirculation induction unit 40 member 47 is included.

내부 재순환 슬리브(41)는 연소가스의 최초 유입부인 버너(5)의 선단에서 후단으로 갈수록 개구부 중심을 향하도록 경사지게 배치된다. 즉, 내부 재순환 슬리브(41)의 후단으로 갈수록 점점 내부 폭이 넓어진다. 연결 가이드(43)는 내부 재순환 슬리브(41)를 통해 유입된 연소가스의 완만한 유동을 가능하게 하는 것으로서 일정한 폭을 유지한다.The inner recirculation sleeve 41 is inclined toward the center of the opening from the tip to the rear end of the burner 5, which is the first inlet of the combustion gas. That is, the inner width gradually increases toward the rear end of the inner recirculation sleeve 41 . The connecting guide 43 maintains a constant width as enabling a gentle flow of the combustion gas introduced through the inner recirculation sleeve 41 .

분사 노즐(45)은 내부 재순환 슬리브(41) 및 연결 가이드(43)를 통해 연소로(1)에서 유동하는 연소가스를 주연료 분사체(10)와 산화제 재순환 유도부(40) 사이의 공간으로 분사하게 한다.The injection nozzle 45 injects the combustion gas flowing in the combustion furnace 1 through the inner recirculation sleeve 41 and the connection guide 43 into the space between the main fuel injector 10 and the oxidizer recirculation guide unit 40 . make it

분사된 연소가스는 산화제와 함께 연소로(1) 내부로 유동한다. 상기 분사 노즐(45)은 주연료 분사체(10)와 산화제 재순환 유도부(40) 사이에서 경사지게 배치된다. The injected combustion gas flows into the combustion furnace 1 together with the oxidizing agent. The injection nozzle 45 is inclined between the main fuel injector 10 and the oxidizer recirculation induction unit 40 .

즉, 주연료 분사체(10)와 산화제 재순환 유도부(40) 사이의 폭을 감소시킴으로써 오리피스 형태의 구조를 구현한다.That is, by reducing the width between the main fuel injector 10 and the oxidizer recirculation inducing unit 40, an orifice-shaped structure is implemented.

상기와 같은 분사 노즐(45)의 배치 구조는 주연료 분사체(10)와 보조연료 분사체(20) 사이의 공간으로 공급되는 산화제의 유동 속도를 더욱 빠르게 함으로써 고속으로 연소로(1) 내로 유동하도록 한다.The arrangement structure of the injection nozzle 45 as described above makes the flow rate of the oxidizing agent supplied to the space between the main fuel injector 10 and the auxiliary fuel injector 20 faster, and thus flows into the combustion furnace 1 at a high speed. let it do

즉, 주연료 분사체(10)와 분사 노즐(45) 사이의 공간이 좁아짐으로써 베르누이 정리에 의해서 산화제의 유속이 증가하게 된다.That is, since the space between the main fuel injector 10 and the injection nozzle 45 is narrowed, the flow rate of the oxidizing agent is increased by Bernoulli's theorem.

이와 같은 구조를 통해 연소로(1) 내에서 발생하는 유동은 모멘텀의 증가를 가능하게 한다.Through such a structure, the flow generated in the combustion furnace 1 enables an increase in momentum.

경사부재(47)는 연결 가이드(43)와 분사 노즐(45)의 경계선 상에 배치되는 구조체로서 연소가스가 유동할 수 있는 폭을 조절하여 결과적으로 유속이 조절될 수 있다.The inclined member 47 is a structure disposed on the boundary line between the connection guide 43 and the injection nozzle 45, and by adjusting the width through which the combustion gas can flow, the flow rate can be adjusted as a result.

공기 다단 슬리브(60)는 중공 원통 형상의 구조체로서 산화제 공급부(80)로부터 공급되는 산화제를 공기 다단 슬리브(60)의 내부 및 외부로 분리 공급하게 구성함으로써 산화제의 다단 공급을 가능하게 하고, 이를 통해 결과적으로 연소로(1) 내부에 다단 화염의 형성이 용이하도록 한다.The air multi-stage sleeve 60 is a hollow cylindrical structure, and by configuring the oxidizing agent supplied from the oxidizing agent supply unit 80 to be separately supplied to the inside and the outside of the air multi-stage sleeve 60, the multi-stage supply of the oxidizing agent is possible, and through this As a result, the formation of a multi-stage flame inside the combustion furnace 1 is facilitated.

재순환 촉진 돌기부(61)는 공기 다단 슬리브(60)의 외주면 상에 배치된다.The recirculation promoting protrusion 61 is disposed on the outer circumferential surface of the air multi-stage sleeve 60 .

구체적으로, 상기 재순환 촉진 돌기부(61)는 산화제 재순환 유도부(40)를 구성하는 분사 노즐(45) 및 공기 다단 슬리브(60) 사이의 공간을 좁히는 기능을 수행하게 된다.Specifically, the recirculation promoting protrusion 61 performs a function of narrowing the space between the spray nozzle 45 and the air multi-stage sleeve 60 constituting the oxidizer recirculation guide unit 40 .

상기와 같은 구조를 통해서 연소로(1)에서부터 산화제 재순환 유도부(40)를 통해 유동하는 연소가스의 유속은 재순환 촉진 돌기부(61) 인근을 지나면서 상승하게 된다. Through the structure as described above, the flow rate of the combustion gas flowing from the combustion furnace 1 through the oxidizer recirculation induction unit 40 rises while passing near the recirculation promoting protrusion 61 .

이를 통해 산화제 재순환 유도부(40)를 통해 연소로(1)로 재유입되는 연소가스의 박리(separation)를 방지하게 되고, 결과적으로 연소가스의 재순환을 촉진한다.Through this, separation of the combustion gas re-introduced into the combustion furnace 1 through the oxidant recirculation induction unit 40 is prevented, and as a result, the recirculation of the combustion gas is promoted.

이하, 도 2 내지 도 10을 참조하여 재순환 포트(90)의 각 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, each embodiment of the recirculation port 90 will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 10 .

<재순환 포트(90)의 제1실시예><First embodiment of the recirculation port 90>

도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 제1실시예에 따른 재순환 포트(90)를 설명한다.2 and 3, the recirculation port 90 according to the first embodiment of the present invention will be described.

도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 재순환 포트(90)는, 포트 본체(91), 유입구(94), 축소부(95), 확대부(96), 유출구(93) 및 경사부(97)를 포함한다.2 and 3, the recirculation port 90 according to the first embodiment of the present invention includes a port body 91, an inlet 94, a reduced portion 95, an enlarged portion 96, and an outlet. (93) and an inclined portion (97).

포트 본체(91)는 보조연료 분사체(20) 선단에 위치한다. 포트 본체(91)에는 포트 본체(91)의 소정 내경을 갖는 유로(92)가 형성된다.The port body 91 is located at the tip of the auxiliary fuel injector 20 . A flow path 92 having a predetermined inner diameter of the pot body 91 is formed in the pot body 91 .

유입구(94)는 포트 본체(91) 하단에 위치하며, 유출구(93)는 포트 본체(91)의 상단에 위치한다.The inlet 94 is located at the bottom of the pot body 91 , and the outlet 93 is located at the top of the pot body 91 .

재순환 포트(90)의 후단에 위치한 유입구(94)는 보조연료 분사체(20)의 선단에 대하여 동축으로 장착되되 일부 후퇴하도록 장착된다.The inlet 94 located at the rear end of the recirculation port 90 is mounted coaxially with the front end of the auxiliary fuel injector 20 so as to be partially retracted.

상기한 바와 같이, 포트 본체(91)의 내경 즉, 유로(92)의 직경은 보조연료 분사체(20)의 직경보다 크다. As described above, the inner diameter of the port body 91 , that is, the diameter of the flow path 92 is larger than the diameter of the auxiliary fuel injector 20 .

따라서, 포트 본체(91) 내부와 보조연료 분사체(20)의 선단 사이가 이격된 소정 간격이 형성된다.Accordingly, a predetermined gap is formed between the inside of the port body 91 and the tip of the auxiliary fuel injector 20 .

축소부(95)는 포트 본체(91) 하부에서, 포트 본체(91) 내부의 유로(92)와 유입구(94) 사이에 경사진 형태로 위치하여, 유입구(94)로부터 포트 본체(91) 내부의 유로(92)를 향하여 내경이 점점 작아지도록 경사진 형태를 이룬다. The reduced portion 95 is located in an inclined shape between the flow path 92 and the inlet 94 inside the port body 91 in the lower portion of the pot body 91, and from the inlet 94 to the inside of the pot body 91 It forms an inclined shape so that the inner diameter gradually decreases toward the flow path 92 of the.

축소부(95)가 위치함에 따라 포트 본체(91) 내의 내경이 유입구(94)의 내경보다 작아지게 된다.As the reduced portion 95 is positioned, the inner diameter of the port body 91 becomes smaller than the inner diameter of the inlet 94 .

확대부(96)는 포트 본체(91) 상부에서, 포트 본체(91) 내부의 유로(92)와 유출구(93) 사이에 경사진 형태로 위치하며, 포트 본체(91) 내부의 유로(92)로부터 유출구(93)를 향하여 내경이 점점 커지도록 경사진 형태로 구성되어, 유출구(93)의 내경이 포트 본체(91) 내부 유로(92)의 내경보다 커지게 된다.The enlarged part 96 is located in an inclined shape between the flow path 92 and the outlet 93 inside the port body 91 at the top of the pot body 91, and the flow path 92 inside the port body 91. It is configured in an inclined form so that the inner diameter gradually increases from the outlet 93 , the inner diameter of the outlet 93 becomes larger than the inner diameter of the inner passage 92 of the port body 91 .

구체적으로, 포트 본체(91) 내부에 형성되는 유로(92)는 유입구(94) 및 유출구(93)의 내경은 크고, 유출구(93)와 유입구(94) 사이에 형성되는 유로(92)의 직경은 유입구(94) 및 유출구(93)보다 작은 벤츄리관 형태를 이룬다.Specifically, the flow path 92 formed inside the port body 91 has a large inner diameter of the inlet 94 and the outlet 93 , and the diameter of the flow path 92 formed between the outlet 93 and the inlet 94 . The inlet 94 and outlet 93 form a smaller venturi tube.

이로써, 보조연료 분사체(20)에서 분사되는 보조연료가 재순환 포트(90)를 지남에 따라 발생하는 벤츄리 효과에 의해, 연소가스의 재순환율이 높아짐에 따라 질소산화물 발생을 저감할 수 있다.Accordingly, by the venturi effect generated as the auxiliary fuel injected from the auxiliary fuel injector 20 passes through the recirculation port 90 , as the recirculation rate of the combustion gas increases, the generation of nitrogen oxides can be reduced.

경사부(97)는 유출구(93)에 위치한다. 경사부(97)는 유출구(93)의 일측으로부터 타측으로 경사를 이루는 경사면으로 이루어지며, 이 경사면이 상기 버너의 중앙측을 향하도록 위치한다. The slope 97 is located at the outlet 93 . The inclined portion 97 is formed of an inclined surface inclined from one side of the outlet 93 to the other, and the inclined surface is positioned to face the central side of the burner.

따라서, 보조연료 및 재순환 연소가스의 연소에 의한 2차 화염이 버너 중앙의 1차 화염 측으로의 방향성을 부여함으로써, 질소산화물이 주로 발생하는 1차 화염의 역할을 최소화하여 질소산화물의 발생을 줄일 수 있다.Therefore, the secondary flame by the combustion of auxiliary fuel and recirculated combustion gas is directed toward the primary flame in the center of the burner, thereby minimizing the role of the primary flame, which mainly generates nitrogen oxides, thereby reducing the generation of nitrogen oxides. have.

<재순환 포트(90)의 제2실시예><Second embodiment of the recirculation port 90>

이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 제2실시예에 따른 재순환 포트(90)를 설명한다.Hereinafter, a recirculation port 90 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5 .

이하의 설명에서는, 상기 제1실시예와의 차이점을 중심으로 설명하며, 제1실시예와 동일한 구성에는 동일한 도면부호를 사용하고, 그 설명을 생략하거나 또는 간략히 한다.In the following description, differences from the first embodiment will be mainly described, and the same reference numerals will be used for the same components as those of the first embodiment, and the description will be omitted or simplified.

도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 제2실시예에 따른 재순환 포트(90)는, 상기 제1실시예와 마찬가지로, 본 발명의 제1실시예에 따른 재순환 포트(90)는, 포트 본체(91), 유입구(94), 축소부(95), 확대부(96), 유출구(93) 및 경사부(97)를 포함한다.4 and 5, the recirculation port 90 according to the second embodiment is, like the first embodiment, the recirculation port 90 according to the first embodiment of the present invention, the port body ( 91 , an inlet 94 , a reduced portion 95 , an enlarged portion 96 , an outlet 93 and an inclined portion 97 .

다만, 본 실시예에 따른 재순환 포트(90)는 방향 유도부(98)를 더 포함한다.However, the recirculation port 90 according to the present embodiment further includes a direction guide portion (98).

본 실시예에 따른 재순환 포트(90)는, 제1실시예와 마찬가지로, 포트 본체(91)의 하단 및 상단에 유입구(94) 및 유출구(93)가 위치하고, 유입구(94)와 유출구(93) 사이에 유로(92)가 형성된다. The recirculation port 90 according to this embodiment, as in the first embodiment, the inlet 94 and the outlet 93 are located at the lower end and upper end of the port body 91, the inlet 94 and the outlet 93 A flow path 92 is formed therebetween.

그리고, 유로(92)와, 유입구(94) 및 유출구(93)의 각 사이에 축소부(95) 및 확대부(96)가 위치하는 벤츄리 구조로 구성되며, 유출구(93)에는 경사부(97)가 위치한다.And, it is composed of a venturi structure in which a reduced portion 95 and an enlarged portion 96 are positioned between the flow passage 92 and each of the inlet 94 and the outlet 93 , and the outlet 93 has an inclined portion 97 . ) is located.

방향 유도부(98)는 경사부(97)로부터 연장되는 관 형태로서, 경사부(97)가 향하는 방향 즉, 경사부(97)로부터 버너 중앙 측을 향하여 연장되어 위치한다.The direction guide portion 98 is a tube extending from the inclined portion 97 , and is positioned to extend in the direction in which the inclined portion 97 is directed, that is, from the inclined portion 97 toward the burner center side.

도 10(a)에 나타낸 바와 같이, 방향 유도부(98)가 구비됨에 따라, 경사부(97)에 의해 방향성이 부여된 2차 화염을 보다 버너 중앙의 1차 화염 측으로 유도하여, 질소산화물이 주로 발생하는 1차 화염의 역할을 최소화하여 질소산화물의 발생을 추가로 줄일 수 있다.As shown in FIG. 10( a ), as the direction induction part 98 is provided, the secondary flame provided with the direction by the inclination part 97 is more induced toward the primary flame side in the center of the burner, so that nitrogen oxide is mainly By minimizing the role of the generated primary flame, the generation of nitrogen oxides can be further reduced.

<재순환 포트(90)의 제3실시예><Third embodiment of the recirculation port 90>

이하, 도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 제3실시예에 따른 재순환 포트(90)를 설명한다.Hereinafter, a recirculation port 90 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7 .

이하의 설명에서도 상기 실시예들과의 차이점을 중심으로 설명하며, 그와 동일한 구성에는 동일한 도면부호를 사용하고, 그 설명을 생략하거나 또는 간략히 한다.In the following description, differences from the above embodiments are also mainly described, and the same reference numerals are used for the same components, and the description is omitted or simplified.

도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 재순환 포트(90)는, 상기 제1실시예와 마찬가지로, 포트 본체(91)의 하단 및 상단에 유입구(94) 및 유출구(93)가 위치하고, 유입구(94)와 유출구(93) 사이에 유로(92)가 형성되며, 유로(92)와 유입구(94) 사이 및 유로(92)와 유출구(93)의 각 사이에 축소부(95) 및 확대부(96)가 위치하는 벤츄리 구조로 구성되며, 유출구(93)에는 경사부(97)가 위치한다. 6 and 7, the recirculation port 90 according to this embodiment has an inlet 94 and an outlet 93 at the lower end and upper end of the port body 91, as in the first embodiment. located, a flow path 92 is formed between the inlet 94 and the outlet 93 , and a reduced portion 95 between the flow path 92 and the inlet 94 and between each of the flow path 92 and the outlet 93 . and a venturi structure in which the enlarged part 96 is positioned, and the inclined part 97 is positioned at the outlet 93 .

본 실시예의 재순환 포트(90)는 보염판(99)을 더 포함한다. 보염판(99)은 다수개의 통공(99a)이 타공된 판 형태로서 경사부(97)에 설치된다.The recirculation port 90 of this embodiment further includes a flame retaining plate 99 . The flame retaining plate 99 is installed in the inclined portion 97 in the form of a plate in which a plurality of through-holes 99a are perforated.

도 10(b)에 나타낸 바와 같이, 보조연료 및 재순환 연소가스가 보염판(99)의 통공(99a)을 통하여 분사되면서 연소가 이루어지게 되어, 2차 화염을 안정적으로 형성할 수 있다.As shown in FIG. 10(b), the auxiliary fuel and the recirculated combustion gas are injected through the through-holes 99a of the flame retardant plate 99 while combustion is made, thereby stably forming a secondary flame.

<재순환 포트(90)의 제4실시예><Fourth embodiment of the recirculation port 90>

이하, 도 8 및 도 9를 참조하여, 본 발명의 제4실시예에 따른 재순환 포트(90)를 설명한다.Hereinafter, a recirculation port 90 according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 and 9 .

본 실시예의 재순환 포트(90)는 상기 실시예들과 같이, 벤츄리 구조로 이루어진 포트 본체(91)의 경사부(97)에 메쉬부재(99')가 설치된다.In the recirculation port 90 of this embodiment, as in the above embodiments, a mesh member 99' is installed on the inclined portion 97 of the port body 91 having a venturi structure.

메쉬부재(99')는 다수의 눈이 형성된 그물망 형태로 구성되며, 도 10(c)에 나타낸 바와 같이, 보조연료 및 재순환 연소가스가 메쉬부재(99')의 그물눈을 통하여 균일하게 분사되면서 연소가 이루어지게 되고, 이로써, 2차 화염을 안정적으로 형성함과 동시에 균일한 연소조건을 구현할 수 있다. The mesh member 99' is configured in the form of a mesh in which a plurality of eyes are formed, and as shown in FIG. 10(c), the auxiliary fuel and the recirculated combustion gas are uniformly sprayed through the meshes of the mesh member 99' while burning. is made, thereby stably forming a secondary flame and at the same time implementing a uniform combustion condition.

또한, 상기 각 실시예에 따른 재순환 포트는 기술적으로 모순되지 않는 범위에서 조합될 수 있다.In addition, the recirculation ports according to each of the above embodiments may be combined within a technically inconsistent range.

예를 들면, 제2실시예에 따른 재순환 포트의 방향 유도부(98)의 선단에 제3실시예 및 제4실시예에 따른 재순환 포트의 보염판(99) 및 메쉬부재(99')가 각각 설치될 수 있다.For example, at the tip of the direction guide part 98 of the recirculation port according to the second embodiment, the flame retardant plate 99 and the mesh member 99' of the recirculation port according to the third and fourth embodiments are installed, respectively. can be

<초저질소산화물 연소장치의 연소 과정 설명><Description of combustion process of ultra-low nitrogen oxide combustion device>

다음으로는 도 11 및 도 13을 더 참조하여, 본 발명에 실시예에 따른 재순환 포트를 포함하는 초저질소산화물 연소장치(100)의 연소 과정 및 효과에 대해서 설명한다.Next, the combustion process and effects of the ultra-low nitrogen oxide combustion device 100 including a recirculation port according to an embodiment of the present invention will be described with further reference to FIGS. 11 and 13 .

도 11을 참조하면, 초저질소산화물 연소장치(100)로 연료 및 산화제가 공급되어 연소가 이루어진다.Referring to FIG. 11 , fuel and an oxidizing agent are supplied to the ultra-low nitrogen oxide combustion device 100 to perform combustion.

산화제 공급부(80)를 통해 산화제가 공급되고, 공급된 산화제 중 일부는 주연료 분사체(10) 내부의 중심 산화제 분사체(85)를 통해 유동한다. An oxidizing agent is supplied through the oxidizing agent supply unit 80 , and some of the supplied oxidizing agent flows through the central oxidant injector 85 inside the main fuel injector 10 .

이와 동시에 연료공급부(50)로부터 주연료가 제1연료라인(51)을 거쳐 주연료 분사체(10)로 공급된다.At the same time, the main fuel is supplied from the fuel supply unit 50 to the main fuel injector 10 through the first fuel line 51 .

주연료 분사체(10) 내를 유동하는 주연료는 주연료 분사부(11)의 외주면을 통해 반경 방향으로 분사되는 과정을 거치는데, 상기와 같이 분사된 주연료는 산화제와 반응하여 예혼합 영역(78)을 형성한다. The main fuel flowing in the main fuel injector 10 undergoes a process of being radially injected through the outer circumferential surface of the main fuel injector 11, and the main fuel injected as described above reacts with the oxidizing agent in the premixing region (78) is formed.

여기에서, 상기 주연료 분사부(11)는 연소로(1) 방향으로 향할수록 확개되는 형상을 가지므로 분사되는 연료가 넓은 부위에 걸친 예혼합 영역(78)을 형성할 수 있도록 한다.Here, the main fuel injection part 11 has a shape that expands toward the combustion furnace 1 direction, so that the injected fuel can form a premixing area 78 over a wide area.

예혼합 영역(78)에 형성된 예혼합기는 주연료 분사체(10)의 선단을 통하여 또는 스월러(30)를 통해 축방향 모멘텀(Axial momentum) 및 접선 방향 모멘텀(Tangential momentum)을 가진 상태로 연소로(1) 내로 분사되어, 1차 화염 공간을 이루며 연소된다.The premixer formed in the premixing region 78 burns in a state with axial momentum and tangential momentum through the tip of the main fuel injector 10 or through the swirler 30 . It is injected into the furnace 1, and is burned to form a primary flame space.

다음으로는, 연료공급부(50)로부터 연료가 제2연료라인(52)을 거쳐 보조연료 분사체(20)로 공급된다. Next, fuel is supplied from the fuel supply unit 50 to the auxiliary fuel injector 20 through the second fuel line 52 .

보조연료 분사체(20)를 통해 1차 화염 공간(72)의 상부 측으로 분사되는 보조연료는 1차 화염 공간(72)에서 미반응된 산화제와 반응하는 과정을 통해 2차 화염 공간(74)을 형성한다. The auxiliary fuel injected to the upper side of the primary flame space 72 through the auxiliary fuel injector 20 forms the secondary flame space 74 through a process of reacting with the unreacted oxidizing agent in the primary flame space 72 . to form

1차 화염 공간(72)에서의 가연성 가스 중 일부는 스월러(30) 외곽으로 공급되는 예혼합기와 혼합되어 1차 화염의 후류로 이동하여 2차 화염 공간(74)을 형성하게 된다.Some of the combustible gas in the primary flame space 72 is mixed with the pre-mixer supplied to the outside of the swirler 30 and moves to the downstream of the primary flame to form the secondary flame space 74 .

주연료 분사체(10)에서 분사된 연료는 연소로(1) 내에서의 다단 공기유동에 의해 1차 화염 공간(72)을 형성하게 되고, 보조연료 분사체(20)에서 분사된 연료는 주연료 분사체(10)의 1차 화염 공간(72)에서 전달된 열에 의한 분위기 온도와 잔류 산소에 의해 부분적인 산화 반응을 하게 되어 여러 가연성 가스 종으로 전환되어 화염 후류에서 2차 화염 공간(74)을 구성하게 된다. The fuel injected from the main fuel injector 10 forms the primary flame space 72 by multi-stage air flow in the combustion furnace 1, and the fuel injected from the auxiliary fuel injector 20 is the main The fuel injector 10 undergoes a partial oxidation reaction by the atmospheric temperature and residual oxygen by the heat transferred from the primary flame space 72 and is converted into various combustible gas species in the secondary flame space 74 in the flame wake. will constitute

따라서, 상기 연료농후영역과 연료희박영역의 화염이 연소로 내에서 다단으로 조성될 수 있다.Accordingly, flames in the fuel-rich region and the fuel-lean region can be formed in multiple stages in the combustion furnace.

다시 말해, 1차 연료 분사체(10)의 반경 방향을 따라 분사되는 주연료가 산화제와 예비 혼합되어 예혼합 영역(78)을 형성하고, 상기 예혼합 영역(78)으로부터 연소로(1) 내에 공급된 예혼합기가 1차 화염 공간(72)을 형성하고, 보조연료 분사체(20)로부터 2차 연료인 보조연료를 1차 화염 공간(72)의 후단으로 분사하여 최종 화염의 형태를 이루도록 한다. In other words, the main fuel injected along the radial direction of the primary fuel injector 10 is premixed with the oxidizing agent to form the premixing region 78 , and from the premixing region 78 into the combustion furnace 1 . The supplied premixer forms the primary flame space 72, and injects secondary fuel, which is secondary fuel, from the secondary fuel injector 20 to the rear end of the primary flame space 72 to form a final flame. .

상기와 같이, 연소로(1) 내에는 주연료 분사체(10) 및 보조연료 분사체(20)에 의해 분사되는 연료에 의해 다단 화염 공간이 형성된다. As described above, a multi-stage flame space is formed in the combustion furnace 1 by the fuel injected by the main fuel injector 10 and the auxiliary fuel injector 20 .

상기 1차 화염 공간(72)의 후단부에는 2차 화염 공간(74)이 만들어진다. 2차 화염 공간(74)은 연소로(1)의 내부 측으로 더 진입한 공간에 1차 화염 공간(72)을 둘러싸는 형태로 형성된다.A secondary flame space 74 is formed at the rear end of the primary flame space 72 . The secondary flame space 74 is formed in a form surrounding the primary flame space 72 in the space further entered into the inner side of the combustion furnace (1).

상기 1, 2차 화염 공간(72, 74)을 포함하는 다단 화염 공간에서의 연소가스(75)는 상기한 산화제의 공급에 의해 주연료 분사체(10)와 보조연료 분사체(20)사이에 형성되는 저압에 의해 산화제 재순환 유도부(40)로 유입되어 유동함에 따라 주연료 분사체(10)와 보조연료 분사체(20) 사이에 형성되는 예혼합 영역(78)측으로 유동하며 연소로(1) 내에서 연소된다.The combustion gas 75 in the multi-stage flame space including the primary and secondary flame spaces 72 and 74 is provided between the main fuel injector 10 and the auxiliary fuel injector 20 by the supply of the oxidizing agent. As the oxidizer flows into the recirculation induction unit 40 by the low pressure formed, it flows toward the premixing region 78 formed between the main fuel injector 10 and the auxiliary fuel injector 20 and flows into the combustion furnace (1). burns within

이와 별도로 연소로(1)의 내주면과 버너(5)의 외주면 사이의 공간에는 재순환 영역이 형성된다. 이러한 재순환 영역에서 와류 형태로 연소가스(76)가 유동한다.Separately, a recirculation region is formed in the space between the inner peripheral surface of the combustion furnace 1 and the outer peripheral surface of the burner 5 . In this recirculation region, the combustion gas 76 flows in the form of a vortex.

상기와 같은 연소과정을 통하여 연소로(1) 내부 재순환 영역에서 발생한 연소가스(76)는 버너(5)의 외주면 및 연소로(1)의 내주면 사이 공간인 재순환 영역을 통하여 유동한다.The combustion gas 76 generated in the internal recirculation region of the combustion furnace 1 through the combustion process as described above flows through the recirculation region, which is a space between the outer circumferential surface of the burner 5 and the inner circumferential surface of the combustion furnace 1 .

재순환 영역에서 유동하는 연소가스(76)는, 보조연료 분사체(20)의 선단에서 고속으로 분사되는 연료에 의해 형성되는 저압에 의하여 재순환 포트(90)의 유입구로 유입된다. The combustion gas 76 flowing in the recirculation region is introduced into the inlet of the recirculation port 90 by the low pressure formed by the fuel injected at high speed from the tip of the auxiliary fuel injector 20 .

이와 같이, 재순환 포트(90)로 유입된 연소가스(76)는 보조연료 분사체(20)의 선단에서 분사되는 연료와 혼합되어 연소로(1) 내부로 공급되어 연소될 수 있다.As such, the combustion gas 76 introduced into the recirculation port 90 may be mixed with the fuel injected from the tip of the auxiliary fuel injector 20 and supplied into the combustion furnace 1 for combustion.

또한, 도 12에 나타낸 바와 같이, 연소가스의 다른 실시예의 재순환 경로로서, 연소로(1) 내부와 산화제 재순환 유도부(40)의 외주연이 연통되도록 함으로써, 재순환 영역에서 유동하는 연소가스(76)의 일부는 산화제 재순환 유도부(40)롤 공급되는 산화제에 의한 저압에 의해 유동하여, 이격되어 위치한 각 보조연료 분사체(20) 사이를 통하여 산화제 재순환 유도부(40)로 유입되고, 주연료 분사체(10)의 주위로 유동하여 예혼합 영역(78)과 혼합되어 연소로(1) 내 1차 화염 공간(72)으로 공급됨으로써 연소가 이루어질 수 있다.In addition, as shown in FIG. 12 , as a recirculation path of another embodiment of the combustion gas, the combustion gas 76 flowing in the recirculation region by allowing the inside of the combustion furnace 1 and the outer periphery of the oxidant recirculation induction unit 40 to communicate with each other. A portion of the oxidant recirculation induction unit 40 flows by the low pressure of the oxidizer supplied to the roll, and flows into the oxidizer recirculation induction unit 40 through the spaced apart auxiliary fuel injectors 20, and flows into the main fuel injectors ( 10), it is mixed with the pre-mixing region 78 and supplied to the primary flame space 72 in the combustion furnace 1, whereby combustion can be achieved.

또한, 재순환 영역에서 유동하는 연소가스(76)의 나머지 일부는 상기와 같이, 보조연료 분사체(20)의 선단에서 고속으로 분사되는 연료에 의해 형성되는 저압에 의하여, 재순환 포트(90)를 통하여 연소로(1) 내로 유입되어 연소된다. In addition, the remaining part of the combustion gas 76 flowing in the recirculation region passes through the recirculation port 90 by the low pressure formed by the fuel injected at high speed from the tip of the auxiliary fuel injector 20 as described above. It flows into the combustion furnace 1 and is burned.

한편, 산화제 재순환 유도부(40)로부터 산화제의 유동 공간으로 배출되는 연소가스는 재순환 촉진 돌기부(61)에 의해 그 유동 속도가 증가됨으로써 연소 가스 및 산화제의 유속을 상승시키는 동시에 박리를 방지할 수 있다. On the other hand, the combustion gas discharged from the oxidizing agent recirculation induction unit 40 into the flow space of the oxidizer is increased in flow rate by the recirculation promoting protrusion 61, thereby increasing the flow rates of the combustion gas and the oxidizing agent, and at the same time preventing peeling.

상기의 과정을 거쳐 예혼합기 및 재순환 유도부(40)를 통하여 재순환 되는 연소가스가 1차 화염 공간(72)에 유입되어 연소되는 과정을 통하여 연소로(1) 내에서 화염을 이루도록 한다.Through the above process, the combustion gas recirculated through the premixer and the recirculation induction unit 40 is introduced into the primary flame space 72 to form a flame in the combustion furnace 1 through the combustion process.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 재순환 포트를 포함하는 초저질소산화물 연소장치에 의하면, 연소로 내에서 발생하는 연소가스가 별도의 동력을 요함이 없이 산화제와 함께 연소로에 재유입되어 반응함으로써 연료 중 질소 성분의 산화에 의한 질소산화물 생성을 원천적으로 저감할 수 있고, 여기에 연소가스의 재순환을 위한 재순환 포트의 구조를 개선함으로써, 기존의 내부 재순환 연소장치에 비해 현저한 질소 산화물 저감 효과를 나타낸다.As described above, according to the ultra-low nitrogen oxide combustion device including the recirculation port according to the present invention, the combustion gas generated in the combustion furnace is re-introduced into the combustion furnace together with the oxidizing agent to react without requiring a separate power, thereby fueling the fuel. It is possible to fundamentally reduce the generation of nitrogen oxides due to the oxidation of heavy nitrogen components, and by improving the structure of the recirculation port for recirculation of combustion gas here, it exhibits a remarkable effect of reducing nitrogen oxides compared to the existing internal recirculation combustion device.

도 13에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 재순환 포트를 포함하는 연소장치 및 종래기술에 따른 연소장치에서의 질소산화물 발생량을 측정한 결과, 상기한 종래기술에 따른 연소장치에서는 질소산화물이 약 12ppm 수준으로 발생하였으나, 본 발명에 따른 재순환 포트를 포함하는 연소장치에서는 질소산화물의 발생이 약 7ppm으로서 40% 이상 저감됨을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 13 , as a result of measuring the amount of nitrogen oxide generated in the combustion device including the recirculation port according to the present invention and the combustion device according to the prior art, in the combustion device according to the prior art, nitrogen oxide is at a level of about 12 ppm However, in the combustion device including the recirculation port according to the present invention, it can be confirmed that the generation of nitrogen oxides is reduced by more than 40% as about 7 ppm.

1: 연소로
5: 버너
10: 주연료 분사체
11: 주연료 분사부
13: 이송부
20: 보조연료 분사체
30: 스월러
40: 산화제 재순환 유도부
41: 내부 재순환 슬리브
43: 연결 가이드
45: 분사 노즐
47: 경사부재
50: 연료 공급부
51: 제 1 연료라인
52: 제 2 연료라인
55, 56: 솔레노이드 밸브
60: 공기 다단 슬리브
61: 재순환 촉진 돌기부
72: 1차 화염 공간
74: 2차 화염 공간
76: 재순환 영역의 연소가스
78: 예혼합 영역
80: 산화제 공급부
85: 중심 산화제 분사체
90: 재순환 포트
91: 포트 본체
92: 유로
93: 유출구
94: 유입구
95: 축소부
96: 확대부
97: 경사부
98: 방향 유도부
99: 보염판
99a: 통공
99' : 메쉬부재
100: 초저질소산화물 연소장치1: combustion furnace
5: Burner
10: main fuel injector
11: Main fuel injection part
13: transfer unit
20: auxiliary fuel injector
30: Swirler
40: oxidizer recirculation induction unit
41: inner recirculation sleeve
43: Connection Guide
45: spray nozzle
47: inclined member
50: fuel supply
51: first fuel line
52: second fuel line
55, 56: solenoid valve
60: air multi-stage sleeve
61: recirculation promoting protrusion
72: primary flame space
74: secondary flame space
76: flue gas in the recirculation area
78: premix area
80: oxidizing agent supply unit
85: central oxidizer jetting body
90: recirculation port
91: port body
92: Euro
93: outlet
94: inlet
95: reduced part
96: enlargement
97: inclined part
98: direction guide unit
99: salt plate
99a: through hole
99': mesh member
100: ultra-low nitrogen oxide combustion device

Claims

combustion furnace (1);
a burner (5) having one side inserted into the combustion furnace (1), the inserted side and outer peripheral surfaces being spaced apart from the inner surface of the combustion furnace (1) by a predetermined distance;
a main fuel injector 10 positioned at the center of the burner 5;
an auxiliary fuel injector 20 positioned to surround the main fuel injector 10, the end of which is drawn into the other side at a predetermined interval from one end of the burner 5;
and a recirculation port 90 located on the tip side of the auxiliary fuel injector 20;
The recirculation port 90 is,
The flow path 92 is formed therein, the port body 91 having an outlet 93 located above the flow path 92 and an inlet 94 located below the flow path;
a reduced portion 95 formed to gradually narrow in diameter from the inlet 94 toward a lower portion of the flow path 92;
an enlarged portion 96 formed to gradually increase in diameter from the upper portion of the flow path 91 toward the outlet 93; and
and an inclined portion 97 inclined so that the outlet 93 side faces the central portion of the burner 5;
The recirculation port 90 by the flow rate of the auxiliary fuel generated by combustion and flowing between the inner circumferential surface of the combustion furnace 1 and the outer circumferential surface of the burner 5 is injected into the auxiliary fuel injector 20 . is introduced into the combustion furnace (1) through the re-combustion is made,
Ultra-low nitrogen oxide combustion device.

The method of claim 1,
The recirculation port (90) further comprises a direction guide portion (98) extending from the inclined portion (97) toward the central portion of the burner (5).
Ultra-low nitrogen oxide combustion device.

The method of claim 1,
The recirculation port 90 is located in the inclined portion 97 and further includes a flame retardant plate 99 having a plurality of through-holes 99a formed therein,
Ultra-low nitrogen oxide combustion device.

The method of claim 1 .
The recirculation port 90 further comprises a mesh member 99' located on the inclined portion 97,
Ultra-low nitrogen oxide combustion device.

3. The method of claim 2,
The recirculation port 90 is located at the tip of the direction guide portion 98 and further includes a flame retardant plate 99 having a plurality of through-holes 99a formed therein,
Ultra-low nitrogen oxide combustion device.

3. The method of claim 2,
The recirculation port 90 further comprises a mesh member 99' located at the tip of the direction guide portion 98,
Ultra-low nitrogen oxide combustion device.

7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Further comprising an oxidizer recirculation induction unit 40 positioned between the main fuel injector 10 and the auxiliary fuel injector 20,
A plurality of the auxiliary fuel injectors 20 are arranged at regular intervals on the same circumference with the main fuel injectors 10 as the center,
A portion of the combustion gas flowing into the recirculation port 90 is introduced into the oxidizer recirculation induction unit 40 by the flow rate of the oxidizer supplied between the main fuel injector 10 and the auxiliary fuel injector 20, and the Flowing into the combustion furnace (1) and being burned,
Ultra-low nitrogen oxide combustion device.

8. The method of claim 7,
The combustion gas inside the flame space generated by the combustion passes through the oxidant recirculation induction unit 40 by the low pressure formed by the oxidizer supplied between the main fuel injector 10 and the auxiliary fuel injector 20 . It is supplied to the combustion furnace (1) for re-combustion,
The combustion gas flowing between the inner circumferential surface of the combustion furnace 1 and the outer circumferential surface of the burner 5 on the periphery side of the flame space generated by the combustion is the auxiliary fuel injected to the front end of the auxiliary fuel injector 20. As it flows into the combustion furnace 1 through the recirculation port 90 by the flow rate, it is mixed with the fuel injected from the auxiliary fuel injector 20 to perform re-combustion,
Ultra-low nitrogen oxide combustion device.

9. The method of claim 8,
A plurality of the auxiliary fuel injectors 20 are arranged to maintain a constant distance on the same circumference with the main fuel injector 10 as the center, and one side of the oxidizer recirculation induction unit 40 is opened, so that the plurality of auxiliary fuel injectors 20 are opened. Through the gap between the fuel injector 20 and the open part of the oxidizer recirculation guide part 40, the flame space peripheral side of the combustion furnace 1 and one side of the recirculation guide part 40 communicate,
A portion of the combustion gas flowing into the recirculation port 90 is communicated with the oxidant recirculation induction unit 40 by the flow rate of the oxidizer supplied between the main fuel injector 10 and the auxiliary fuel injector 20 . It flows into one side and flows into the combustion furnace (1) and is combusted,
Ultra-low nitrogen oxide combustion device.

8. The method of claim 7,
The oxidizer recirculation induction unit 40,
It is connected to the rear end of the inner recirculation sleeve 41 inclined with respect to the auxiliary fuel injector 20 , the connection guide 43 extending from the rear end of the inner recirculation sleeve 41 , and the connection guide 43 . Containing an injection nozzle 45 to change the direction of movement of the flowing combustion gas,
Ultra-low nitrogen oxide combustion device.

11. The method of claim 10,
The injection nozzle 45 is inclinedly disposed between the main fuel injector 10 and the oxidizer recirculation inducing unit 40, so that the main fuel injector 10 and the oxidizer recirculation inducing unit 40, which are the flow spaces of the oxidizing agent. reducing the width between
Ultra-low nitrogen oxide combustion device.

11. The method of claim 10,
It further includes; a recirculation promoting protrusion 61 installed between the injection nozzle 45 and the outer surface of the main fuel injector 10,
The recirculation promoting protrusion 61 is characterized in that it increases the flow rate of the combustion gas flowing between the main fuel injector 10 and the oxidizer recirculation induction unit 40,
Ultra-low nitrogen oxide combustion device.