KR960038230A - 질소산화물의 생성량이 적은 열생성방법 및 연소시스템 - Google Patents

질소산화물의 생성량이 적은 열생성방법 및 연소시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열생성방법 및 연소시스템에 관한 것으로, 본 발명의 연소시스템에서는, 상호 평행한 버너레벨에 설치된 복수의 버너를 통해 연료 및 연소공기를 공급하는 연소챔버가 설치된다. 버너는 각 버너레벨에서 연소챔버에 가상의 원에 대하여 접선방향으로 연료를 도입시키는 제트버너이다. 이 원은 제1 버너레벨에서는 크고, 높은 버너레벨로 감에 따라서 그 직경이 점차 작아진다. 동시에 버너는 연소챔버의 길이에 따라서 스텝식으로 공기량이 변화하여, 각 버너레벨에서 운전시에 총 화학양론에 미치지 않는 상태가 야기되어 그대로 유지되도록 설계된다. 이것은 특히 높은 버너레벨에 적용된다. 연료제트에 의해 형성되는 계단식 변화, 즉 원의 직경의 서로 다른 치수로 인해, 벽이 부식되지 않고도 높은 버너위치에서의 화학양론에 미치지 않는 운전이 가능하다. 모든 버너레벨에서 화학양론에 미치지 않는 버너의 운전을 행함으로써 NOx생성량의 300㎎/㎥이하로 현저히 낮출 수 있다.

Description

질소산화물의 생성량이 적은 열생성방법 및 연소시스템
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1도는 3개의 버너레벨을 포함하는 연소시스템을 개약적으로 나타낸 단면도 제2도는 제1도의 연소시스템의 3개의 버너레벨에 할당된 버너리플렉터를 개략적으로 나타낸 도면. 제4도는 제1도의 연소시스템의 연소챔버의 Ⅳ-Ⅳ선 단면을 개략적으로 나타낸 것으로서, 연소챔버 내로 도입되는 연료와 연소챔버 내로 분사되는 공기의 흐름방향을 나타낸 도면.

Claims (28)

  1. 복수의 버너레벨(11a, 11b, 11c)을 포함하는 연소챔버(3)에서 연료를 연소시킴으로써 열을 생성하는 방법에 있어서, 총량의 흐름이 진행하는 방향주위에서 소정의 방식으로 순환하는 순환흐름을 형성하도록 각 버너레벨(11a, 11b, 11c)에서 공기를 2차 공기의 형태로 연소챔버(3)에 공급하고, 각 버너레벨(11a, 11b, 11c)에서, 버너레벨(11b, 11c) 하류에서 연소챔버(3)를 통해 흐르는 흐름의 방향에 대하여 버너레벨(11a)의 비교적 상류의 경우보다 크기가 작은 소정의 제1 순환형상(28a, 28c)에 대하여 접선방향으로 연소챔버(3)에 연료를 공급하는 것을 특징으로 하는 열생성방법.
  2. 제1항에 있어서, 연소챔버(3)에는 2차 공기로서 작용하는 총공기량이 연료와 동일한 순환방식으로, 또한 제1 순환형상(28)을 스치고 지나지 않는 방향으로 공급되는 것을 특징으로 하는 역생성방법.
  3. 제1항에 있어서, 연소챔버(3)에 공급되는 공기의 일부는 벽에 실질적으로 평행으로 흘러서 벽에어커튼을 형성하고, 연소챔버(3)에 공급되는 공기의 일부는 특정의 버너레벨(11a, 11b, 11c)에서의 소정의 제2순환형상(29a, 29c)에 대하여 접선방향 또는 각 버너레벨(11a, 11b, 11c)에 평행한 방향으로 흐르고, 상기 제2 순환형상의 크기는 동일한 버너레벨(11a, 11b, 11c)에서의 제1 순환형상(28a, 28c)의 크기와 같거나 크고, 연소챔버(3)에 공급되는 공기의 일부는 각 버너레벨(11a, 11b, 11c)에서의 소정의 제3순환형상(30a, 30c)에 대하여 접선방향 또는 각 버너레벨(11a, 11b, 11c)에 평행한 방향으로 흐르고, 상기 제3 순환형상의 크기는 동일한 버너레벨(11a, 11b, 11c)에서의 제2 순환형상(29a, 29c)의 크기보다 큰 것을 특징으로 하는 열생성방법.
  4. 제1항에 있어서, 제1 순환형상(28a, 28c)의 크기는 연소챔버(3)를 통해 흐르는 흐름방향에서 버너레벨(11a, 11b)로부터 버너레벨(11b, 11c)로 진행함에 따라서 점차 감소되는 것을 특징으로 하는 열생성방법.
  5. 제1항에 있어서, 제1 순환형상(28)의 크기는 연소챔버(3)를 통해 흐르는 흐름방향에서 버너레벨(11a, 11b)로부터 버너레벨(11b, 11c)로 진행함에 따라서 일정한 양 또는 일정한 비율로 감소되는 것을 특징으로 하는 역생성방법.
  6. 제1항에 있어서, 연소챔버(3)에 공급되는 연료가 실질적으로 연소챔버의 종방향축(4)에 향하도록, 제1 순환형상(28)의 크기가 적어도 버너레벨(11b, 11c) 하류에서 0인 것을 특정으로 하는 열생성방법.
  7. 제1항 내지 제6항중 어느 한 항에 있어서, 공기가 연소챔버(3)에 대하여 접선방향으로 공급되는 각 버너레벨(11a, 11b, 11c)의 제2 순환형상(29a, 29c) 및 제3 순환형상(30a, 30c)의 크기가 모든 버너레벨(11a, 11b, 11c)에서 일정한 것을 특징으로 하는 열생성방법.
  8. 제1항 내지 제7항중 어느 한 항에 있어서, 제1 버너레벨(11a)에서 제1 및 제2 순환형상(28a, 29a)의 크기가 동일한 것을 특징으로 하는 열생성방법.
  9. 제1항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 각 버너레벨(11)에서의 연소챔버(3)에는 이 연소챔버(3)를 통해 흐르는 흐름방향에서 공간적으로 이격된 상태에서 공기가 먼저 저부 공기로서 제2 순환형상에 대하여 접선방향으로 또한 실질적으로 벽에 평행한 순환흐름으로 공급되고, 공간적으로 그 후속으로 연료가 공급되고, 다시 공간적으로 그 후속으로 상부 공기 1로서 작용하는 공기가 저부 공기에 평행인 흐름으로 공급되고, 그와 공간적으로 이격된 위치에서는 시간에 따라서 각각 일정한 재료흐름에서 상부 공기 11로서 작용하는 공기가 제3 순환형상에 대하여 접선방향으로 공급되는 것을 특징으로 하는 열생성방법.
  10. 제1항 내지 제9항중 어느 한 항에 있어서, 버너(12, 13, 14, 15)는 모두 화학양론에 미치지 않는 방식으로 운전되고, 연소챔버(3)에는 각 버너레벨에서 공기가 공급되고, 버너레벨에 공급되는 연료는 1이하의 공기비를 나타내고, 연소챔버(3)의 길이에 걸쳐서 공기량의 변화가 스텝식으로 변화하도록 각 버너레벨에서 필요한 공기가 연료와 공간적으로 이격되어 공급되는 것을 특징으로 하는 열생성방법.
  11. 제1항 내지 제10항중 어느 한 항에 있어서, 연소챔버(3)는 그 종방향 축(4)에 따라서 버너레벨(11a, 11b, 11c) 및 그 사이에서 화학양론에 미치지 않는 상태로 설정되는 것을 특징으로 하는 열생성방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 최종의 버너레벨(11c)에 연속하는 가장 첫 단계에서 총 화학양론을 초과하는 운전이 얻어지도록, 화학양론을 초과하는 운전을 위하여 필요한 최종 연소공기를 최종의 버너레벨(11c)에 연속하여 연소챔버(3)를 통해 흐르는 흐름방향으로 혼합하는 것을 특징으로 하는 열생성방법.
  13. 제1항 내지 제12항중 어느 한 항에 있어서, 연료로서 탄진을 사용하고, 연소챔버(3)에 공급되는 공기는 선택된 보조연료에 의해 과알럿플레임을 형성하도록 채용된 케이싱(22)에 의해 벽에 실질적으로 평행으로 공급되는 것을 특징으로 하는 열생성방법.
  14. 열생성, 특히 스팀생성을 위한 연소시스템(1)에 있어서, 실질적으로 종방향 축(4)의 방향에 따라서 흐름이 진행하는 연소챔버(3)와, 복수의 버너(12, 13, 14, 15)가 각각 설치된 복수의 버너레벨(11a, 11b, 11c)과, 흐름이 진행하는 방향주위에서 소정의 순환방식에 의한 순환흐름이 얻어지도록 연소챔버(3)에 2차 공기로서 작용하는 공기를 공급하는 에어노즐(22, 25, 26)을 포함하는 버너레벨의 각 버너(12, 13, 14, 15)로 이루어지고, 버너레벨(11)의 각 버너(12, 13, 14, 15)는 각 버너레벨(11a, 11b, 11c)에서 소정의 제1 순환형상(28a, 28c)에 대하여 접선방향으로 각 버너레벨에서 연소챔버(3)에 연료를 공급하는 연료공급수단(19, 20)을 포함하고, 하류 버너레벨(11b, 11c)에서의 상기 순환형상은 연소챔버(3)를 통해 흐르는 흐름의 방향에 대하여 비교적 상류의 버너레벨(11a)에서 보다 크기가 작은 것을 특징으로 하는 연소시스템.
  15. 제14항에 있어서, 에어노즐(22, 25, 26)은 2차 공기로서 작용하는 총공기량을 연료에 대하여 동일한 순환방식으로, 또한 제1 순환형상(28)을 스치고 지나가지 않는 방향으로 연소챔버(3)에 공급하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 연소시스템.
  16. 제14항에 있어서, 에어노즐(22)은 연소챔버(3)에 공급되는 공기의 일부는 벽에 실질적으로 평행으로 흘러서 그 흐름이 벽에어커튼을 형성하고, 연소챔버(3)에 공급되는 공기의 일부는 소정의 제2 순환형상(29a, 29c)에 대하여 접선방향 또는 각 버너레벨(11a, 11b, 11c)에 평행한 방향으로 흐르고, 상기 제2 순환형상의 크기는 동일한 버너레벨(11a, 11b, 11c)에서 제1 순환형상(28a, 28c)의 크기와 같거나 크고, 에어노즐(25)은 연소챔버(3)에 공급되는 공기의 일부가 소정의 제3 순환형상(30a, 30c)에 대하여 접선방향 또는 각 버너레벨(11a, 11b, 11c)에 평행한 방향으로 흐르고, 상기 제3 순환형상의 크기는 제2 순환형상(29a, 29c)의 크기보다 커지도록 상부 공기1노즐로서 설계되는 것을 특징으로 하는 연소시스템.
  17. 제14항에 있어서, 버너(12, 13, 14, 15)는 제트버너로서 설계되고, 각 버너(12, 13, 14, 15)는 버너리플렉터를 포함하고, 버너리플렉터상에서 연소챔버(3)를 통해 흐르는 흐름방향에서 공간적으로 이격된 상태에서 먼저 저부 공기 및 실질적으로 벽에 평행한 순환흐름을 위한 제1 에어노즐(22)이 설치되고, 공간적으로 그 후속으로 연료공급수단(19, 20)이 설치되고, 다시 공간적으로 그 후속으로 상부 공기 1을 위한 제2에어노즐(25)이 설치되고, 그와 공간적으로 이격된 위치에서는 상부 공기 11를 위한 제3 에어노즐(26)이 설치되고, 연료공급수단(19, 20)에는 1차공기공급수단(20)이 설치되는 것을 특징으로 하는 연소시스템.
  18. 제17항에 있어서, 제1 및 제2에어노즐(22, 25) 사이의 거리는 제2 및 제3에어노즐(25, 26) 사이의 거리와 같거나 크고, 연료공급수단(19, 20)은 제1 및 제2에어노즐 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 연소시스템.
  19. 제14항에 있어서, 연료공급수단(19, 20)은 제1 순환형상(28)의 크기가 연소챔버(3)를 통해 흐르는 흐름방향에서 버너레벨(11a, 11b)로부터 버너레벨(11b, 11c)로 진행함에 따라서 점차 감소되는 것을 특징으로 하는 연소시스템.
  20. 제14항에 있어서, 연료 공급 수단(19, 20)은 제1순환형상(28)의 크기가 연소챔버(3)를 통해 흐르는 흐름방향에서 버너레벨(11a, 11b)로부터 버너레벨(11b, 11c)로 진행함에 따라서 일정한 양 또는 일정한 비율로 감소되는 것을 특징으로 하는 연소시스템.
  21. 제14항에 있어서, 연료공급수단(19, 20)은 제1 버너레벨(11a)에 후속되는 연소챔버(3)의 모든 버너레벨(11b, 11c)의 제1 순환형상(28)의 각 크기가 흐름이 진행하는 방향에서 볼 때 상호 동일하게 되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 연소시스템.
  22. 제14항에 있어서, 연료공급수단(19, 20)은 연소챔버(3)에 공급되는 연료가 실질적으로 그 종방향 축(4)에 향하도록, 적어도 하나의 하류의 버너레벨(11b, 11c)의 제1 순환형상(28)의 크기가 0이 되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 연소시스템.
  23. 제14항 내지 제22항중 어느 한 항에 있어서, 제3 에어노즐(26)은 공기가 접선방향으로 공급되는 각 버너레벨(11)의 제2 및 제3 순환형상(29, 30)의 크기가 모든 버너레벨(11)에서 일정하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 연소시스템.
  24. 제14항 내지 제23항중 어느 한 항에 있어, 버너(12, 13, 14, 15)는 파일럿플레임 형성을 위하여 보조연료를 공급할 수 있도록 적어도 하나의 파일럿버너(23)가 설치된 케이싱을 포함하는 것을 특징으로 하는 연소시스템.
  25. 제14항 내지 제24항중 어느 한 항에 있어서, 연소챔버(3)는 단면이 장방향 또는 정방형이고, 버너(12, 13, 14, 15)는 코너에 근접한 벽영역에 설치되는 것을 특징으로 하는 연소시스템.
  26. 제14항에 있어서, 버너(12, 13, 14, 15)는 연소챔버(3)의 코너영역에 설치되는 것을 특징으로 하는 연소시스템.
  27. 제14항에 있어서, 버너(12, 13, 14, 15)는 연소챔버(3)의 코너영역으로부터 일정거리에 있는 연소챔버(3)의 벽(2) 영역에 설치되는 것을 특징으로 하는 연소시스템.
  28. 제27항에 있어서, 에어노즐(22, 25, 26) 및 연료공급수단(19, 20)은 코너영역에 대하여 상호 다른 거리에서 벽(2)에 설치되는 것을 특징으로 하는 연소시스템.
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