WO2014112725A1 - 코안다 효과를 이용한 고온 fgr 초저 nox 연소장치 - Google Patents

코안다 효과를 이용한 고온 fgr 초저 nox 연소장치 Download PDF

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WO2014112725A1
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combustion chamber
gas
coanda
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심성훈
정상현
김한석
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한국기계연구원
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Definitions

  • the present invention relates to a high-temperature FGR ultra-low NOx combustion apparatus using a coanda effect, which has a structure capable of attracting and mixing air and hot combustion gases in two stages, respectively, to simultaneously reduce NOx and CO.
  • the combustion method that maintains the flame by stably maintaining the high temperature while reducing the oxygen concentration by recirculating and diluting the combustion gas while heating the combustion air above the fuel ignition temperature, and MILD combustion (Moderate and Intense Low) oxygen dilution).
  • Such a MILD combustion method is called by various names, and in Japan, in which development is advanced, a heat exchanger is used to recycle the combustion gas and increase the temperature of the air as shown in FIG.
  • a heat exchanger is used to recycle the combustion gas and increase the temperature of the air as shown in FIG.
  • Heat storage regenerative heat exchanger alternates between high temperature combustion gas and air in the heat storage material in such a way that hot combustion gas passes through the heat storage material of ceramics, heated to high temperature, and then flows air to the heat storage material to obtain high temperature.
  • a 4-way switching valve is used to withstand high temperatures. (This method of heating the air to a high temperature is called a high temperature air combustion (HiTAC) in Japan because of this), the device is complicated and the price is expensive.
  • HiTAC high temperature air combustion
  • the center of the air nozzle unit and the venturi mixing pipe must be combined in a straight line, and the length of the venturi mixing pipe must be secured to a certain level so that a negative pressure for inducing hot combustion gas can be generated.
  • the thickness is thick.
  • the width of the entire combustion chamber becomes larger along with the passage and width of the hot combustion gas flow, and thus the installation area must be increased, thereby causing a cost increase factor.
  • the present invention has been made to solve the above problems, the object of the present invention is to provide a structure for recirculating high-temperature combustion gas, without having a heat exchanger for heating the air to a high temperature as conventionally, It is to provide a high temperature FGR ultra low NOx combustion device using a Coanda effect that achieves MILD combustion by simultaneously recirculating both heat and inert combustion gases to dilute the air stream and simultaneously heat the air stream to a high temperature. .
  • the present invention provides a coanda nozzle and an air supply for a coanda effect flowing along a curved surface, so that a sufficient amount of hot combustion gas for mixing with air can be sucked, while also reducing the wall thickness of the combustion chamber. Therefore, to provide a high-temperature FGR ultra-low NOx combustion apparatus using a Coanda effect to reduce the installation area and also reduce the manufacturing cost.
  • an auxiliary attracting mixing hole is formed at the outer periphery of the nozzle of the Coanda effect for mixing the hot combustion gas and air, and the outdoor air is supplied secondly by the hot combustion gas attracted, and the hot gas is discharged by the mixed gas discharged. Further provides a high temperature FGR ultra-low NOx combustor using a coanda effect which allows for further attraction.
  • the present invention as a means for solving the above problems, a plurality of air injection hole 11 is formed in the outer periphery, the combustion chamber 10 is the combustion target material is burned therein;
  • It is installed in the air injection hole 11 in a shape spaced apart from the inner circumference of the air injection hole 11, so that the auxiliary attracting mixing hole 43 is formed between the air injection hole 11, and is injected inside Coanda nozzle 40 to attract the hot combustion gas to the interior by the air, so that the hot combustion gas is mixed with the air and re-introduced into the combustion chamber (10);
  • the present invention has the effect of attracting a sufficient amount of hot combustion gas in the air flow without securing the length of the air nozzle and the venturi mixing tube used in the conventional combustion apparatus.
  • the present invention unlike the existing, by having a coanda nozzle and the air supply structure in communication with the structure, the wall of the combustion chamber can be reduced by more than 30% compared to the existing, it is effective to reduce the manufacturing cost, installation cost, installation area have.
  • the present invention can attract a relatively large amount of combustion gas, compared to the venturi mixing pipe used in the existing combustion apparatus, the effect of reducing the concentration through the dilution of oxygen and maintaining the high temperature of the air flow is easy have.
  • the present invention has an effect that can be easily and easily adjusted through the air flow rate supplied to the suction amount of the combustion gas attracted.
  • the present invention has the effect of increasing the NOx reduction effect, as well as the flame stabilization and CO reduction effect.
  • the present invention is further attracted and mixed with the secondary hot combustion gas around the Coanda nozzle, thereby further increasing the temperature of the mixed gas, improving the flame stabilization and CO reduction effect, and at the same time increases the oxygen concentration in the air. It can be further diluted, so that the maximum temperature of the flame can be lowered further, thereby maximizing the effect of reducing NOx.
  • 1 is a conceptual diagram of an embodiment showing the basic concept of ultra-low NOx MILD combustion.
  • Figure 2 is a graph showing the oxygen concentration and the temperature distribution at the maximum temperature on the burner center line.
  • 3 is a graph of one embodiment showing the appearance of ultra low NOx MILD combustion.
  • Figure 4 is a conceptual diagram of an embodiment showing a recycle structure of heat and combustion gas for implementing a conventional MILD combustion.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a high temperature air type low NOx combustion apparatus using a regenerative high-temperature heat exchanger used in the prior art.
  • Figure 6 is a front sectional view of an embodiment showing the structure of the coanda nozzle and the air supply according to the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a first embodiment to which a high temperature FGR ultra low NOx combustion apparatus using a coanda effect according to the present invention is applied.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a second embodiment of the high temperature FGR ultra-low NOx combustion apparatus using the Coanda effect according to the present invention.
  • FIGS. 9A and 9B are cross-sectional views of a third embodiment to which a high temperature FGR ultra low NOx combustion apparatus using a Coanda effect according to the present invention is applied.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a fourth embodiment to which a high temperature FGR ultra-low NOx combustion apparatus using a coanda effect according to the present invention is applied.
  • combustion chamber 11 air injection hole
  • bypass 40 Koanda nozzle
  • observation window 70 auxiliary air supply
  • the present invention has the following features to achieve the above object.
  • a plurality of air injection holes 11 are formed in the outer periphery, the combustion chamber 10 in which the combustion target material is burned therein;
  • It is installed in the air injection hole 11 in a shape spaced apart from the inner circumference of the air injection hole 11, so that the auxiliary attracting mixing hole 43 is formed between the air injection hole 11, and is injected inside Coanda nozzle 40 to attract the hot combustion gas to the interior by the air, so that the hot combustion gas is mixed with the air and re-introduced into the combustion chamber (10);
  • a plurality of air injection holes 11 are formed in the outer periphery, the combustion chamber 10 in which the combustion target material is burned therein;
  • An air supply unit 50 for injecting air into the coanda nozzle 40 Characterized in that consists of.
  • the combustion chamber 10 in which the combustion target material is burned therein;
  • the Coanda nozzle 40 is formed therein through the flow passage 41 having a gentle inclination toward the longitudinal direction, the flow passage 41 is formed with a projection 42 that is narrow in diameter Characterized in that the.
  • the air supply unit 50 injects the air toward the discharge direction of the mixed gas from the protruding portion 42 side of the flow path 41, so that the injected air flows along the wall surface of the flow path 41, the high temperature It is characterized by attracting the combustion gas in the injection direction.
  • the auxiliary attracting mixing hole 43 may be mixed while the hot combustion gas is further attracted through the auxiliary attracting mixing hole 43 through discharge of the mixed gas. It is characterized in that to enable.
  • the air injection hole 11 is characterized in that to form a predetermined angle with the inner wall of the combustion chamber (10).
  • a plurality of the Coanda nozzle 40 is installed in the bypass pipe 30, the air and the hot combustion gas is pre-mixed in the bypass pipe 30, and then supplied to the combustion chamber 10 in the form of a mixed gas It is characterized by.
  • the air supply unit 50 is provided with a first control valve 51 for each air supply unit 50, so that the flow rate and opening and closing amount of the injected or injected air is individually controlled, thereby being induced by the air Characterized in that the suction amount of the hot combustion gas is adjusted.
  • each of the coanda nozzle 40 is installed on the side where the hot combustion gas flows, when the hot combustion gas is attracted by the air supply unit 50, outside air outside the air supply unit 50 may be further attracted.
  • each of the plurality of auxiliary air supply units 70 is provided with a second control valve 71, so that the flow rate and the amount of opening and closing of the injected or injected air can be individually controlled, so that the hot combustion gas induced by the air is sucked in. It is characterized in that the intake amount is adjusted.
  • Combustion apparatus 100, 200, 300, 400 according to four embodiments having a Coanda effect on combustion gas intake is provided.
  • the coanda nozzle 40 is formed in a perforated flow path 41 in the longitudinal direction of the inside, and has a hollow tubular shape inside.
  • the flow path 41 has a shape having a Coanda effect toward a direction in which the air flow through the air supply unit 50 to be described later or the high temperature combustion gas (exhaust gas) discharged from the combustion chamber 10 is sucked.
  • the diameter of the flow path 41 in the Coanda nozzle 40 is gradually increased from one side toward the other side (the direction in which the air flow moves).
  • the flow path 41 has a diameter narrowed rapidly from one side of the flow path 41 to the other side, and forms a gentle slope toward the longitudinal direction and gradually widens the diameter.
  • the portion of which the diameter is narrowest in the flow passage 41 will be referred to as the protrusion 42.
  • the air supply unit 50 supplies air into the above-described coanda nozzle 40 to allow the supplied air to move toward one direction of the coanda nozzle 40, and the air supply unit 50 After being embedded in the thickness portion of the coanda nozzle 40, air is supplied into the flow path 41 by having one end communicate with the flow path 41 of the coanda nozzle 40.
  • one end of the air supply unit 50 is communicated from the protrusion 42 which protrudes inward so that the diameter of the flow path 41 in the Coanda nozzle 40 is the smallest, at the protrusion 42 side It is to be communicated in a direction in which the air flow is to flow (ex: a direction having a gentle slope and gradually increasing in diameter (direction from one side to the other side of the flow path 41)).
  • the air supply unit 50 injects air
  • the air is supplied toward the other side of the flow path 41 from the protruding portion 42 side of the flow path 41.
  • the Coanda effect it is to be in close contact with the flow path 41 having a gentle slope to flow in one direction.
  • the above-described 'coanda effect' refers to a tendency of airflow ejected close to the wall to adhere to the surface, and when the coanda nozzle 40 is formed as shown in FIG. Since the flow of the flow along the curved surface of the flow path 41 of the coanda nozzle 40 forms a negative pressure, which flows in a direction different from the air flow of the coanda nozzle 40 at one side of the coanda nozzle 40. The hot combustion gas can be attracted to the Coanda nozzle 40 side.
  • the amount of hot combustion gas attracted can be as much as five times or more than the amount of air injected, so when used for combustion
  • the concentration of oxygen can be reduced, eliminating the hot flame zone and making the flame temperature uniform.
  • the generation of NOx can be greatly reduced, and the flame is stabilized by the air flow heated above the ignition temperature of the fuel, and CO is also reduced.
  • the air supply unit 50 is proportional to the number of Coanda nozzles 40 used, and each of the air supply units 50 is separately provided with a first control valve 51, and then injected.
  • the flow rate and the opening / closing amount of the injected air can be individually controlled. Such control has an effect of adjusting the intake amount (supply amount) of the hot combustion gas flow-intaked by the injected air.
  • the air flow in which the inflow rate is controlled is divided by the air supply units 50. If supplying, if the flow rate of the air through the air supply unit 50 and the coanda nozzle 40 is not fast, or the speed is reduced, it is different from the inflow direction of air at one side of the coanda nozzle 40 It is difficult to suck the combustion gas flowing in the direction toward the Coanda nozzle 40 side, and even if the combustion gas is sucked, due to the combustion gas discharge flow rate of the sucked stack (pipe where the combustion gas is discharged, 22), the combustion gas flows into the stack 22. There is a problem of exiting again. Thus, the first control valve 51 is installed separately for each air supply unit 50 so that the above problem does not occur.
  • combustion apparatus 100 shown in FIG. 7 and 200 (shown in FIG. 8) of the four embodiments to which the Coanda effect is applied through the Coanda nozzle 40 and the air supply unit 50 having the above-described structure, 300 (shown in FIGS. 9A and 9B) and 400 (shown in FIG. 10) will be described.
  • the first embodiment As shown in FIG. 7, the first embodiment
  • a MILD combustion furnace capable of burning all gas, liquid and solid fuels, in which a high temperature combustion gas flows out of the combustion chamber 10 and a plurality of coandas disposed in a tangential direction of the combustion chamber 10. Through the nozzle 40, the hot combustion gas mixture attracted by the air and the air flow is supplied while turning into the combustion chamber 10.
  • the combustion chamber 10 has a fuel supply unit 12 into which a combustion target material is injected is formed at one side, and burns the combustion target material introduced therein by heating it with a burner 13, etc., and the combustion chamber 10. Peripheral periphery of the plurality of air injection holes 11 in the longitudinal direction to be formed to be perforated. The plurality of air injection holes 11 serve to communicate the inside of the combustion chamber 10 and the gas flow passage 21 to be described later.
  • the air injection hole 11 of the combustion chamber 10 may have a different diameter for drilling, according to various embodiments of the user, and each drilling diameter of the plurality of air injection holes 11 may correspond to the combustion chamber 10.
  • the diameter may gradually become smaller or larger toward the longitudinal direction of the combustion chamber 10, and may be formed at a predetermined angle (predetermined angle) with the inner wall of the combustion chamber 10.
  • the air injection hole 11 may be a combustion chamber 10. It may also be formed in the tangential direction of the inner wall.
  • the combustion chamber 10 has a length close to the fuel supply portion 12.
  • the combustion chamber (by increasing the size of the air injection hole 11 in order toward the direction or by adjusting the amount of air supplied through the respective air injection holes 11 (through the plurality of first control valves 51 described above), Adjust the combustion speed in 10).
  • a housing 20 made of a refractory material is installed outside the combustion chamber 10, and the housing 20 is installed at a predetermined interval on an outer circumference of the combustion chamber 10, and between the combustion chamber 10 and the combustion chamber 10 (combustion chamber ( 10) between the outer periphery and the inner periphery of the housing 20) to form a gas flow passage (21).
  • a discharge unit 60 having a line 61 may be further provided, and the discharge unit 60 may be in communication with the combustion chamber 10 and the housing 20.
  • the hot combustion gas generated in the combustion chamber 10 flows into the gas flow passage 21 through the discharge part 60 at the other side of the combustion chamber 10 and then communicates with the gas flow passage 21. It has a structure discharged to the outside through the chimney (ney, 22) of the housing 20 is installed.
  • the above-described Coanda nozzle 40 and the air supply unit 50 are installed in each of the plurality of air injection holes 11 formed on the outer periphery of the housing 20.
  • the size of the coanda nozzle 40 installed in the air injection hole 11 has a size that is relatively smaller than the size of the air injection hole 11, so that the coanda nozzle 40 is air It is built in the longitudinal direction in the injection hole 11, so that the inner circumference of the air injection hole 11 and the outer circumference of the coanda nozzle 40 is to be spaced apart without touching each other.
  • the coanda nozzle 40 is not fitted to the air injection hole 11 perfectly, but is installed in the air injection hole 11 in a form that is spaced apart from the air injection hole 11, the The auxiliary attracting mixing hole 43 is formed around the coanda nozzle 40 (between the inner periphery of the air injection hole 11 and the outer periphery of the coanda nozzle 40).
  • the hot combustion gas discharged after being burned in the combustion chamber 10 flows into the gas flow passage 21, and the hot combustion gas flowed into the gas flow passage 21 passes through each air injection hole 11.
  • the air injected and supplied to the combustion chamber 10 in the internal coanda nozzle 40 is attracted and sucked into each coanda nozzle 40 in each air injection hole 11, while being mixed with air is introduced into the combustion chamber 10 in the form of a mixed gas.
  • the high temperature also passes through the auxiliary attracting mixing hole 43 around the Coanda nozzle 40 by the discharge of the mixed gas.
  • the combustion gas is introduced, the coanda nozzle 40 is mixed with the mixed gas discharged from the inside.
  • the air injected into the Coanda nozzle 40 is referred to as primary air, and the high temperature combustion gas in which the primary air is attracted and mixed while moving the Coanda nozzle 40 to the other side is called the primary combustion gas.
  • the primary mixed fraction (mixed gas) is known.
  • the high temperature combustion gas secondary through the auxiliary attracting mixing hole 43 around the coanda nozzle 40 (Second Combustion Gas) is attracted and mixed to form a secondary mixture, further diluting the oxygen concentration in the air, and heating it to a high temperature so that it can be used for combustion, simultaneously reducing NOx and CO and flame It will be able to stabilize.
  • the secondary hot combustion gas is more attracted to the periphery of the Coanda nozzle 40, so that the temperature of the mixed gas (mixed classification) can be further increased, and the effect of flame stabilization and CO reduction can be enhanced.
  • one side of the coanda nozzle 40 (the side where the mixed gas is discharged is the other side.)
  • the air (primary) through the air supply unit 50 When the air is supplied into the Coanda nozzle 40, the hot combustion gas is attracted to the injection direction of the primary air at one side of the Coanda nozzle 40, the high temperature combustion at one side of the Coanda nozzle 40 While the gas is sucked into the Coanda nozzle 40 and attracted, the outside air (outside air) is introduced into the Coanda nozzle 40 through the auxiliary air supply unit 70 installed on one side of the Coanda nozzle 40.
  • auxiliary air supply unit 70 should communicate with the outside of the combustion chamber 10.
  • each of the plurality of Coanda nozzles 40 are installed on one side.
  • this auxiliary air supply 70 is also individually By providing the air valve 71, respectively, the amount of secondary air to be attracted to be adjusted, together with the first control valve 51 to create an efficient combustion condition.
  • the auxiliary air (secondary air) in the auxiliary attracting mixing hole 43 Since it is possible to attract more, this means that even if the amount of air supply through the air supply unit 50 is small, to attract the air required for combustion by attracting the auxiliary air through the auxiliary induction mixing hole 43 when supplying the air of the air supply unit. Since the air supply unit 50 is formed, it is possible to select a smaller capacity of the blower (ex: blower) used as the air supply unit 50 for supplying the primary air. .
  • the fuel is supplied to the combustion chamber 10 preheated above the ignition temperature of the fuel, and the air is preheated to a high temperature by recirculating and mixing a high temperature combustion gas with the classification of air (oxidant). If a high temperature portion concentrated in the flame zone does not occur even without a separate heat exchanger to achieve, MILD combustion is achieved so that the temperature is evenly distributed over the entire combustion chamber 10, thereby minimizing the generation of CO and NOx and at the same time increasing the thermal efficiency.
  • the COAND nozzle 40, the auxiliary attracting mixing hole 43, and the air supply unit 50 provide a sufficient amount of hot combustion gas for mixing. While being able to inhale into the combustion chamber 10, the wall thickness of the combustion chamber 10 and the size of the entire combustion apparatus are remarkably reduced. The same applies to the second to fourth embodiments to be described later.
  • the second embodiment As shown in FIG. 8, the second embodiment
  • the stack 22 is formed on the upper end of the discharge unit 60 of the combustion chamber 10, and the stack 22 and the gas flow passage through the bypass pipe 30 ( 21) is a structure that communicates.
  • the outer periphery of the inner coanda nozzle 40 is formed so that the inner periphery is spaced apart from the inner peripheral edge of the bypass tube 30 so that the inner periphery of the coanda nozzle 30 is formed.
  • An auxiliary attracting mixing hole 43 is formed around the 40, and one side of the coanda nozzle 40 is further provided with an auxiliary air supply unit 70.
  • the hot combustion gas discharged by the combustion chamber 10 is discharged to the outside through the discharge unit 60 and the stack 22, and during discharge, the Coanda nozzle 40 installed in the bypass pipe 30.
  • the hot combustion gas (primary combustion gas) discharged to the stack 22 by the supplied air (primary air) is bypass tube 30.
  • the secondary air is attracted through the auxiliary air supply unit 70 and mixed together with the primary mixed classification (mixed gas) to burn the combustion chamber 10.
  • the hot combustion gas (secondary combustion gas) is further attracted and suctioned through the auxiliary induction mixing hole 43 is mixed, and discharged into the combustion chamber 10 by the secondary mixing classification. will be.
  • air is supplied to the combustion chamber 10 and hot combustion gas is not mixed at the same time, but air and hot combustion gas are preliminarily formed in the bypass pipe 30.
  • the mixed gas of the mixed state is supplied into the combustion chamber 10 through the gas flow passage 21 through the air injection hole 11 of the outer periphery of the combustion chamber 10.
  • a plurality of Coanda nozzles 40 may be installed, and the Coanda nozzles 40 are installed at each bypass pipe 30 communicating the stack 22 and the gas flow passage 21 with each other. Or, it is natural that a plurality of Coanda nozzles 40 can be installed in the bypass pipe 30 in the width direction.
  • FIGS. 9A and 9B The third embodiment is shown in FIGS. 9A and 9B.
  • the first embodiment is applied in the form of a waste incinerator, and similarly to the first embodiment, the combustion chamber 10 in which the fuel supply unit 12 is formed, the housing 20 spaced apart from the outer periphery of the combustion chamber 10, and the combustion chamber ( 10) is provided with a discharge portion 60 which is in communication with the housing 20.
  • the flow path of combustion gas is formed in the side of the combustion chamber 10, and the high temperature combustion gas (high temperature exhaust gas) attracted by the air flow is formed by the plurality of Coanda nozzles 40 formed on the side wall of the incinerator. It is injected into a combustion chamber (ex: incinerator) to form MILD combustion.
  • the fuel supply unit 12 formed at one end of the housing 20 When the material to be burned (or burned) is provided through the fuel supply unit 12 formed at one end of the housing 20, the provided burned material is pushed into the combustion chamber 10 through the ramp pusher 23. It is supplied and burned by the burner 13 etc. which were provided in the combustion chamber 10 inside.
  • the residue is discharged to the lower end of the discharge unit 60, and the hot combustion gas generated while burning in the combustion chamber 10 is a gas formed between the combustion chamber 10 and the housing 20 through the discharge unit 60. It flows to the flow passage 21.
  • each of the air injection holes 11 formed in the longitudinal direction on the outer periphery of the combustion chamber 10 is not in contact with the inner periphery of the air injection hole 11.
  • the combustion chamber ( 10, air is further attracted and introduced into the coanda nozzle 40 in the auxiliary air supply unit 70, and the hot combustion gas flowing into the gas flow passage 21 is coanda nozzle 40.
  • the air and the high-temperature combustion gas is mixed in the Coanda nozzle 40, the combustion chamber in the form of a primary mixed gas (10) It becomes the form which flows into the inside.
  • the high temperature exhaust gas through the coanda nozzle 40 is discharged from the mixed gas (primary mixed classification) mixed with air, the high temperature also through the auxiliary attracting mixing hole 43 around the coanda nozzle 40 As the combustion gas is attracted and mixed more, it is discharged to the secondary mixed classification (mixed gas in which the hot combustion gas is further mixed in the primary mixed gas).
  • the stack 22 formed in the housing 20 is formed in the discharge unit 60, the gas flow passage 21 of the housing 20 )
  • the high temperature combustion gas generated inside the combustion chamber 10 is introduced into the combustion chamber 10 by the coanda nozzle 40 to combust fuel while being mixed with air, and in the form of a burner, the coanda nozzle ( 40 and the air supply unit 50 is installed on one side of the gas flow passage (21).
  • Combustion chamber 10 (ex: burner chamber) which is open at both ends and is empty inside, and only one side is opened, is spaced apart from the outer periphery in a form surrounding the combustion chamber 10, between the combustion chamber 10
  • the housing 20 which forms the gas flow path 21 is provided.
  • the fuel is supplied to one side of the spaced part between the combustion chamber 10 and the housing 20 through the fuel supply pipe, so that the burner 13 is installed in the fuel supplied part.
  • the fuel supplied through the fuel supply unit 12 the air supplied through the gas flow passage 21 described above, the combustion flame and the high temperature combustion gas through the burner 13 Will be discharged.
  • a single or multiple noses are locally formed in the gas flow passage 21 on one side where the combustion flame is generated among the gas flow passages 21 formed at the outer circumference of the combustion chamber 10 and the housing 20.
  • the nozzle 40 and the air supply part 50 are provided.
  • the installation of the coanda nozzle 40 is such that the auxiliary attracting mixing hole 43 is formed on the outer circumference of the coanda nozzle 40 as in the first, second, and third embodiments described above. That is, it is installed in the gas flow passage 21, so that the outer periphery of the coanda nozzle 40 is not in contact with the inner circumference of the gas flow passage 21, and with this, the coanda nozzle One side of the 40 is further provided with an auxiliary air supply (70).
  • the air supply unit 50 supplies air toward the fuel supply pipe side inside the Coanda nozzle 40, the air is supplied by the supplied air. Additional air is also attracted further into the Coanda nozzle 40 through the air supply 70, and as described above, hot combustion gas is generated by the air supplied through the air supply 50 and the auxiliary air supply 70. Attracted to the gas flow passage 21, while the air and hot combustion gas is mixed in the gas flow passage 21 is supplied to the fuel supply unit 12 in the form of a mixed gas, the mixed gas to the fuel supply unit 12 side When supplied, the separate hot combustion gas is further suction-mixed and discharged through the auxiliary attracting mixing hole 43.
  • the air supply unit 50 In the case of the air supply unit 50 described above, it will be obvious that a separate air supply device (eg, air compression tank, air pump, air head 52, etc.) for supplying air should be installed.
  • a separate air supply device eg, air compression tank, air pump, air head 52, etc.
  • the spark plug for ignition may be further provided.

Abstract

본 발명은 코안다 효과를 이용한 고온 FGR 초저 NOx 연소장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연소실에서 발생된 연소가스를 순환시켜, 공기류와 혼합 후 혼합가스 형태로 연소실에 재유입되도록 함으로써, 연소대상물질 또는 공기류가 단시간 내에 소각 대상물의 착화온도까지 가열되도록 함과 동시에, 산소 농도를 희석시켜 NOx와 일산화탄소 및 이산화탄소의 배출량을 저감시킬 수 하는 것이되, 코안다 효과를 이용한 코안다 노즐 및 공기 공급부의 구조를 가지도록 하고, 코안다 노즐 주변을 통해 2차적으로 고온 연소가스가 유인되고, 코안다 노즐 일측에서도 2차적으로 공기가 유인되는 구조를 가지도록 함으로서, 공기류와 고온 연소가스의 혼합을 위한 충분한 고온 연소가스 흡입량을 가능토록 함과 동시에, 연소실의 구조가 기존 대비 소규모로 제작이 가능해지도록 하여, 제작비용을 비롯한 설치면적 등에서도 큰 비용절감이 효과를 가지는 코안다 효과를 이용한 고온 FGR 초저 NOx 연소장치에 관한 것이다.

Description

코안다 효과를 이용한 고온 FGR 초저 NOX 연소장치
공기와 고온 연소가스를 각각 2차에 걸쳐 유인혼합할 수 있는 구조를 가지며, NOx 및 CO를 동시에 저감할 수 있도록 한 코안다 효과를 이용한 고온 FGR 초저 NOx 연소장치에 관한 것이다.
일반적으로 공기를 산화제로 사용하는 기존의 버너의 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 버너 중심축을 따라 온도를 측정하게 되면 도면에서 Heat spot으로 표시된 부분과 같이 거의 2000K에 달하는 고온영역이 존재하게 된다. 질소산화물(NOx)은 이 고온대에서 집중적으로 매우 빠르게 (milli second 범위) 생성되므로 이 고온영역을 낮추어 주는 것이 저 NOx연소를 구현하기 위한 매우 중요한 방안이다.
또한, 근래에는 에너지 효율을 올리기 위하여 열교환기를 사용하여 연소가스의 열을 회수하여 공기를 예열하는 방법을 사용하는데 이 경우에는 화염의 최고온도(Peak temperature)가 더욱 올라가게 되어 NOx의 생성율이 더욱 높아지게 된다. 따라서, 공기를 예열할 경우에도 화염대의 최고온도가 높아지지 않도록 하는 기술이 필요하다.
도 2에서 보면 기존의 연소방식을 사용하는 버너에서 산소의 농도가 7%로 높은 경우에는 공기를 1200K로 예열할 경우와 공기를 1600K로 예열할 경우에 화염의 최고온도가 크게 올라가는 것을 알 수 있으며, 이로 인해 NOx의 생성이 크게 증가하는 것이다.
그러나 산소의 농도가 낮아지면 공기를 1600K로 예열하여도 화염의 최고온도는 크게 낮아지는 동시에 온도가 낮았던 하류부분의 온도는 상승하여 전반적으로 온도가 평준화되는 경향을 보인다. 바로 이 방법을 이용하여 초저 NOx연소를 구현할 수 있는 것이다.
이와 같이 산소의 농도를 낮추기 위해서 연료가 연소되고 난 연소가스를 되돌려 공기류에 혼합하는 방법을 사용한다. 그러나 도 3에서 보는 바와 같이 냉각된 후의 연소가스를 재순환하는 경우에는 화염이 안정화되는 영역이 크게 좁아지며 재순환되는 연소가스의 양을 증가시키면 화염이 불안정해지거나 꺼지게 된다. 따라서 고온상태를 유지하면서 연소가스를 재순환시키게 되면 도 3에서 MILD mode로 표시된 매우 안정된 화염의 영역이 나타나게 된다.
즉, 연소용 공기를 연료의 착화온도 이상으로 가열하면서 연소가스를 재순환시켜 혼합하여 희석함으로써 산소농도를 낮춤과 동시에 고온을 유지함으로써 화염이 안정되게 유지되도록 하는 연소방법이 MILD 연소(Moderate and Intense Low oxygen Dilution) 인 것이다.
이러한 MILD 연소방식은 여러 가지의 명칭으로 불리우고 있는데, 개발이 앞선 일본에서는 도 4와 같이 연소가스를 재순환시킴과 동시에 공기의 온도를 높이기 위하여 열교환기를 사용한다. 그러나 공기의 온도를 연료의 착화온도 이상, 일반적으로 1000℃이상으로 올리기 위해서는 일반적인 열교환기로는 불가능하며 도 5에서 보는 바와 같은 축열 재생식의 열교환기를 사용하여야 한다. 축열 재생식의 열교환기는 고온의 연소가스가 세라믹류의 축열재를 지나가도록 하여 고온으로 가열시킨 후에 다시 축열재쪽으로 공기를 유동시켜 고온을 얻게하는 방법으로 축열재에 고온의 연소가스와 공기가 교대로 유동하게 하기 위하여 고온에 견딜 수 있는 사방변 (4-way switching valve)를 사용한다. (이와 같이 공기를 고온으로 가열하는 방법을 사용하기 때문에 일본에서는 이를 고온공기연소 (HiTAC, High Temperature Air Combustion)라 부른다.)이 때문에 장치가 복잡해지며 가격이 고가가 되는 문제점이 있었다.
더불어, 일산화탄소(CO) 및 질소산화물(NOx)를 동시에 줄이기 위한 저공해 연소장치에서 고온의 연소가스를 공기의 분류에 유인시키는 방법을 살펴보면, 기존에는 공기 노즐과 조합된 벤튜리형의 혼합관을 사용하였다.
하지만, 상기 방법은 공기노즐부와 벤튜리혼합관의 중심이 일직선으로 조합되어야 하며, 벤튜리 혼합관의 길이가 일정 이상 확보되어야 고온 연소가스의 유인을 위한 부압을 발생시킬 수 있으므로, 연소실의 벽 두께가 두꺼워지는 문제점이 있었다. 연소실의 벽이 두꺼워지게 되면 고온의 연소가스가 유동하는 통로와 폭과 함께 전체 연소실의 폭이 더욱 커지게 되어 설치 면적도 증가되어야 하므로, 비용의 상승 요인이 되는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기존에서처럼 공기를 높은 온도로 가열하기 위한 열교환기를 별도 구비하지 않고, 고온의 연소가스를 재순환시키는 구조를 가지도록 함으로써, 열 및 비활성의 연소가스가 동시에 재순환하여 공기류를 희석시키는 동시에 공기류에 고온으로 가열시키는 효과를 동시에 얻음으로써 MILD 연소를 구현할 수 있도록 한 코안다 효과를 이용한 고온 FGR 초저 NOx 연소장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 곡면을 따라 흐르는 코안다 효과를 위해, 코안다 노즐 및 공기 공급부를 형성함으로써, 공기와 혼합하기 위한 충분한 양의 고온 연소가스를 흡입할 수 있으면서도, 연소실의 벽 두께 또한 줄일 수 있도록 하여, 설치면적이 감소되어 제조비용 또한 절감될 수 있도록 한 코안다 효과를 이용한 고온 FGR 초저 NOx 연소장치를 제공하는데 있다.
또한, 고온 연소가스와 공기의 혼합을 위한 코안다 효과의 노즐 외주연에 보조 유인 혼합홀을 형성하여, 유인되는 고온 연소가스에 의해 외기가 2차로 공급되고, 배출되는 혼합가스에 의해 고온 연소가스가 추가적으로 더 유인혼합될 수 있도록 한 코안다 효과를 이용한 고온 FGR 초저 NOx 연소장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 외주연에 공기 주입홀(11)이 다수 천공형성되며, 내부에서 연소대상물질이 연소되는 연소실(10); 상기 연소실(10) 외주연에 이격설치되어, 상기 연소실(10)에서 연소된 고온 연소가스가 유동되도록, 연소실(10)과의 사이에 가스 유동통로(21)를 형성하는 하우징(20); 상기 공기 주입홀(11) 내주연에 이격되는 형태로 공기 주입홀(11)에 내설되어, 공기 주입홀(11)과의 사이에 보조 유인 혼합홀(43)이 형성되도록 하며, 내부에 분사되는 공기에 의해 고온 연소가스를 내부로 유인시켜, 고온 연소가스가 공기와 혼합되어 연소실(10)로 재유입되도록 하는 코안다 노즐(40); 상기 코안다 노즐(40) 내에 공기를 분사하는 공기 공급부(50); 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 기존에 연소장치에서 사용되었던 공기노즐 및 벤튜리 혼합관의 길이를 확보하지 않아도 공기류에 충분한 양의 고온 연소가스를 유인할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 기존과 달리, 코안다 노즐 및 이와 연통된 공기 공급부 구조를 가짐으로써, 연소실의 벽을 기존 대비 30% 이상 줄일 수 있어, 제조비용 및 설치비용, 설치면적을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 기존의 연소장치에 사용된 벤튜리 혼합관에 비해, 상대적으로 많은 양의 연소가스를 유인할 수 있으므로, 산소의 희석을 통한 농도 저하 및 공기류의 고온유지가 용이해지는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 유인되는 연소가스의 흡입량을 공급되는 공기유속을 통해 손쉽고 용이하게 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 NOx의 저감효과는 물론, 화염의 안정화와 CO의 저감효과까지 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 코안다 노즐 내부로 공급되는 1차 공기량을 적게 하더라도, 2차 공기가 더불어 유인되므로, 연소에 필요한 공기를 충당할 수 있어, 1차 공기의 공급을 위한 송풍장치의 용량을 작게 선택할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 코안다 노즐 주변으로 2차의 고온 연소가스가 추가로 유인되어 혼합됨으로써, 혼합가스의 온도를 더 높여, 화염안정화와 CO의 저감효과를 높일 수 있는 동시에, 공기 중의 산소농도를 더욱 희석시킬 수 있어, 화염의 최고온도를 보다 더 낮출수 있어, NOx 저감효과를 극대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 1차로 공급되는 공기량 및 2차로 추가 유입공급되는 공기량 또한 조절함으로써, 가장 효율적인 연소조건을 만들 수 있는 효과가 있다.
도 1은 초저NOx MILD연소의 기본 개념을 나타낸 일실시예의 개념도.
도 2는 버너 중심선상 최고온도에서의 산소농도와 온도분포를 나타낸 그래프.
도 3은 초저 NOx MILD 연소의 출현 영역을 나타낸 일실시예의 그래프.
도 4는 기존에 사용되는 MILD 연소 구현을 위한 열 및 연소가스의 재순환 구조를 나타낸 일실시예의 개념도.
도 5는 기존에 사용되는 축열 재생식 고온열교환기를 이용한 고온공기방식 저 NOx 연소장치를 나타낸 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 코안다 노즐 및 공기 공급부의 구조를 나타낸 일실시예의 정면 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 코안다 효과를 이용한 고온 FGR 초저 NOx 연소장치가 적용된 첫번째 일실시예 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 코안다 효과를 이용한 고온 FGR 초저 NOx 연소장치가 적용된 두번째 일실시예 단면도.
도 9a 및 9b는 본 발명에 따른 코안다 효과를 이용한 고온 FGR 초저 NOx 연소장치가 적용된 세번째 일실시예 단면도.
도 10은 본 발명에 따른 코안다 효과를 이용한 고온 FGR 초저 NOx 연소장치가 적용된 네번째 일실시예 단면도.
* 부호의 설명
10: 연소실 11: 공기 주입홀
12: 연료 공급부 13: 버너
20: 하우징 21: 가스 유동통로
22: 연돌 23: 램푸셔
30: 우회관 40: 코안다 노즐
41: 유동로 42: 돌출부
43: 보조 유인 혼합홀 50: 공기 공급부
51: 제 1제어밸브 52: 공기헤드
60: 배출부 61: 배출라인
62: 관측창 70: 보조 공기 공급부
71: 제 2제어밸브
본 발명의 여러 실시 예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이를 위한 본 발명의 실시예를 살펴보면,
첫번째 실시예로, 외주연에 공기 주입홀(11)이 다수 천공형성되며, 내부에서 연소대상물질이 연소되는 연소실(10); 상기 연소실(10) 외주연에 이격설치되어, 상기 연소실(10)에서 연소된 고온 연소가스가 유동되도록, 연소실(10)과의 사이에 가스 유동통로(21)를 형성하는 하우징(20); 상기 공기 주입홀(11) 내주연에 이격되는 형태로 공기 주입홀(11)에 내설되어, 공기 주입홀(11)과의 사이에 보조 유인 혼합홀(43)이 형성되도록 하며, 내부에 분사되는 공기에 의해 고온 연소가스를 내부로 유인시켜, 고온 연소가스가 공기와 혼합되어 연소실(10)로 재유입되도록 하는 코안다 노즐(40); 상기 코안다 노즐(40) 내에 공기를 분사하는 공기 공급부(50); 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
두번째 실시예로, 외주연에 공기 주입홀(11)이 다수 천공형성되며, 내부에서 연소대상물질이 연소되는 연소실(10); 상기 연소실(10) 외주연에 이격설치되어, 연소실(10)과의 사이에 가스 유동통로(21)를 형성하는 하우징(20); 상기 가스 유동통로(21)와 연소실(10)의 배출부(60)를 연통시키는 우회관(30); 상기 우회관(30)의 내주연에 이격되는 형태로 우회관(30)에 내설되어, 우회관(30)과의 사이에 보조 유인 혼합홀(43)이 형성되도록 하며, 내부에 분사되는 공기에 의해 고온 연소가스를 내부로 유인시켜, 고온 연소가스가 공기와 혼합되어 연소실(10)로 재유입되도록 하는 코안다 노즐(40); 상기 코안다 노즐(40) 내에 공기를 분사하는 공기 공급부(50); 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 내부에서 연소대상물질이 연소되는 연소실(10); 상기 연소실(10) 외주연에 이격설치되어, 상기 연소실(10)에서 연소된 고온 연소가스가 유동되도록, 연소실(10)과의 사이에 가스 유동통로(21)를 형성하는 하우징(20); 상기 가스 유동통로(21)의 내주연에 이격되는 형태로 가스 유동통로(21)에 내설되어, 가스 유동통로(21)와의 사이에 보조 유인 혼합홀(43)이 형성되도록 하며, 내부로 분사되는 공기가 연소가스를 내부로 유인시켜, 상기 고온 연소가스와 공기의 혼합가스가 연소실(10)에 재유입되도록 하는 코안다 노즐(40); 상기 코안다 노즐(40) 내에 공기를 분사하는 공기 공급부(50); 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 코안다 노즐(40)은 내부에 길이방향을 향해 완만한 경사를 가지는 유동로(41)를 천공형성하되, 상기 유동로(41)에는 직경이 좁아지는 돌출부(42)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공기 공급부(50)는 상기 유동로(41) 내 돌출부(42)측에서 혼합가스의 배출방향을 향해 공기를 분사함으로써, 분사되는 공기가 유동로(41)의 벽면을 따라 유동되면서 고온 연소가스를 분사방향으로 유인흡입하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보조 유인 혼합홀(43)은 상기 코안다 노즐(40)로 혼합가스가 배출될 시, 혼합가스의 배출을 통해 보조 유인 혼합홀(43)을 통해서도 고온 연소가스가 더 유인되면서 혼합될 수 있도록 하기 위한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공기 주입홀(11)은 상기 연소실(10)의 내벽과 사전설정각도를 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 코안다 노즐(40)은 상기 우회관(30) 내에 다수개가 설치되며, 우회관(30) 내에서 공기와 고온 연소가스가 사전 혼합된 후, 연소실(10)에 혼합가스 형태로 공급되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공기 공급부(50)는 각각의 공기 공급부(50)마다 제 1제어밸브(51)가 설치되어, 주입 또는 분사되는 공기의 유속 및 개폐량이 개별제어되도록 함으로써, 상기 공기에 의해 유도흡입되는 고온 연소가스의 흡입량이 조절되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 코안다 노즐(40)의 고온 연소가스가 유입되는 측에 각각 설치되어, 공기 공급부(50)에 의해 고온 연소가스가 유인될 시, 상기 공기 공급부(50) 외의 외기가 더 유인될 수 있도록 하는 다수의 보조 공기 공급부(70); 가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 다수의 보조 공기 공급부(70)에는 각각 제 2제어밸브(71)가 설치되어, 주입 또는 분사되는 공기의 유속 및 개폐량이 개별제어되도록 함으로써, 상기 공기에 의해 유도흡입되는 고온 연소가스의 흡입량이 조절되도록 하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도 6 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 코안다 효과를 이용한 고온 FGR 초저 NOx 연소장치를 상세히 설명하도록 한다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 코안다 효과의 공기 공급부가 적용된 고온 FGR(Flue Gas Recirculation)을 이용한 저공해 연소장치는, 코안다 노즐(40) 및 공기 공급부(50)가 설치되어 공기공급 및 고온 연소가스 흡입에 코안다 효과를 가지는 4가지 실시예에 의한 연소장치(100, 200. 300, 400)를 가진다.
우선, 4가지 실시예를 설명하기 전, 상기 코안다 노즐(40) 및 공기 공급부(50)에 대한 설명을 우선적으로 하기로 한다.
상기 코안다 노즐(40)은 내부 길이방향으로 유동로(41)가 천공형성되어 있는 형태로, 내부가 비어있는 관체형상을 가진다. 더불어, 이러한 상기 유동로(41)는 후술될 공기 공급부(50)를 통한 공기류 또는 연소실(10)에서 배출된 고온의 연소가스(배기가스)가 흡입되는 방향을 향해 코안다 효과를 가지는 형상을 가지도록 하는데, 다시 말해, 상기 코안다 노즐(40) 내 유동로(41)의 직경이 일측에서 타측(공기류가 이동하는 방향)을 향할수록 점차 증가되는 형상을 가지도록 하는 것이다.
더욱 자세히 설명하면, 상기 유동로(41)는 유동로(41)의 일측에서 타측을 향해 급격하게 직경이 좁아졌다가, 길이방향을 향해 완만한 경사를 이루며 점진적으로 직경이 넓어지는 형태를 가진다. 이러한 유동로(41)에서 직경이 가장 좁아지는 부분을 돌출부(42)라 하겠다.
상기 공기 공급부(50)는 전술된 코안다 노즐(40) 내부로 공기를 공급하여, 공급된 공기가 코안다 노즐(40)의 일방향을 향해 이동될 수 있도록 하는 것으로, 상기 공기 공급부(50)는 코안다 노즐(40)의 두께 부분에 내설된 후, 일단이 코안다 노즐(40)의 유동로(41)에 연통되는 형태가 되도록 함으로써 상기 유동로(41) 내에 공기를 공급한다.
이때, 상기 공기 공급부(50)의 일단은 코안다 노즐(40) 내 유동로(41) 중 직경이 가장 작아지도록 내부로 돌출되어 있는 돌출부(42)측에서 연통되되, 상기 돌출부(42)측에서 공기류가 유동되어야 하는 방향(ex: 완만한 경사를 가지며 직경이 점차 커지는 방향, (유동로(41)의 일측에서 타측을 향하는 방향))을 향해 연통되도록 한다.
즉, 상기 공기 공급부(50)가 공기를 분사하게 되면, 공기는 유동로(41)의 돌출부(42)측에서 유동로(41)의 타측방향을 향해 공급이 되는 것으로, 이렇게 공급되는 공기류는 코안다 효과에 의해, 상기 완만한 경사를 가지는 유동로(41)에 밀착되어 일방향으로 유동되도록 하는 것이다.
전술된 '코안다 효과'란 벽면에 근접하여 분출된 기류가 그 면에 부착하여 흐르는 경향을 갖는 것을 말하는 것으로, 도 6에 도시된 바와 같이 코안다 노즐(40)을 형성하게 되면, 공급되는 공기의 분류는 코안다 노즐(40)의 유동로(41) 곡면을 따라 흐르게 되므로 부압을 형성하게 되고, 이는 코안다 노즐(40)의 일측에서 코안다 노즐(40)의 공기 흐름과 상이한 방향으로 흐르는 고온의 연소가스를 코안다 노즐(40) 측으로 유인할 수 있게 된다. 다시 말해, 전술된 코안다 노즐(40) 및 공기 공급부(50)가 적용될 시, 유인되는 고온 연소가스의 양은 분사되는 공기의 양에 비해 5배 이상으로 많게 할 수 있으므로, 이를 연소에 사용하게 되면 효과적으로 공기의 온도를 짧은 시간에 가열하는 동시에 연소가스 중의 비활성 질소 및 이산화탄소 성분이 혼합으로 공기를 희석하여 산소의 농도를 줄일 수 있게 되어, 고온의 화염대를 없애고 화염의 온도를 균일화할 수 있게 되어, NOx의 생성을 크게 줄일 수 있게 되는 동시에 연료의 착화온도 이상으로 가열된 공기류에 의하여 화염이 안정화되며, CO도 저감되는 것이다.
더불어, 상기와 같은 공기 공급부(50)는 사용되는 코안다 노즐(40)의 개수에 비례함은 당연할 것이며, 공기 공급부(50)마다 개별적으로 제 1제어밸브(51)를 각각 설치하여, 주입 또는 분사되는 공기의 유속 및 개폐량이 개별제어되도록 할 수 있는데, 이러한 제어는 결국 분사되는 공기에 의해 유동흡입되는 고온 연소가스의 흡입량(공급량)을 조절하게 되는 효과를 가지는 것이다.
만일, 상기 각각의 공기 공급부(50)마다 제 1제어밸브(51)가 설치되지 않고, 공기가 유입량이 한곳에서 제어되도록 한 후, 이렇게 유입량이 제어된 공기류를 공기 공급부(50)마다 분할하여 공급하게 된다면, 상기 공기 공급부(50) 및 코안다 노즐(40)을 통한 공기의 유속의 일정수준으로 빠르지 않거나, 속도가 줄어드는 경우, 코안다 노즐(40)의 일측에서 공기의 유입방향과는 상이한 방향으로 흐르는 연소가스를 코안다 노즐(40)측으로 흡입하기는 어려우며, 연소가스가 흡입되더라도, 흡입했던 연돌(연소가스가 배출되는 관, 22)의 연소가스 배출 유속에 의해, 연돌(22)로 다시 빠져나가게 되는 문제가 발생하게 된다. 이에, 상기와 같은 문제가 발생되지 않도록 공기 공급부(50)마다 개벌적으로 제 1제어밸브(51)가 설치되도록 하는 것이다.
이하에서는 상기와 같은 구조를 가지는 코안다 노즐(40) 및 공기 공급부(50)를 통해 코안다 효과가 적용된 4가지 실시예의 연소장치(100(도 7에 도시), 200(도 8에 도시), 300(도 9a 및 도 9b 에 도시), 400(도 10에 도시))를 설명하도록 한다.
첫번째 실시예는 도 7에 도시된 바와 같이,
도 7은 기체, 액체 및 고체연료를 모두 연소시킬 수 있는 MILD연소로로, 고온의 연소가스가 연소실(10)의 외곽으로 유동하고, 상기 연소실(10)의 접선 방향으로 배치된 다수개의 코안다 노즐(40)을 통해, 공기와 공기류에 의해 유인된 고온의 연소가스 혼합물이 연소실(10) 내부로 선회되면서 공급되는 구조이다.
상기 연소실(10)은 연소대상물질이 투입되는 연료 공급부(12)가 일측에 형성되어 있으며, 내부로 투입되는 연소대상물질을 내부에서 버너(13) 등으로 가열하여 연소시키는 것이며, 연소실(10)의 외주연 둘레에는 길이방향을 향해 다수개의 공기 주입홀(11)이 천공형성되도록 한다. 이러한 상기 다수의 공기 주입홀(11)은 연소실(10) 내부와 후술될 가스 유동통로(21)를 연통시켜주는 역할을 하게 된다.
더불어, 상기 연소실(10)의 공기 주입홀(11)은 사용자의 다양한 실시예에 따라, 천공 직경크기가 상이해질 수 있음이며, 다수의 공기 주입홀(11)의 각 천공직경은 연소실(10)의 길이방향을 향해 점차 직경이 작아지거나 커지는 형태가 되도록 할 수도 있으며, 연소실(10)의 내벽과 사전설정각도(소정각도)로 형성될 수 있는데 이때, 상기 공기 주입홀(11)은 연소실(10) 내벽의 접선방향으로도 형성될 수 있다.
(더불어, 연소실(10) 길이방향 전체에 걸쳐, 같은 양의 공기가 공급되면 연소가 연소실(10)의 일측에서부터 일시에 일어날 수 있으므로, 연료 공급부(12)에 가까운 곳에서부터 연소실(10)이 길이방향을 향해 공기 주입홀(11)의 크기를 순차적으로 크게 하거나, 가각의 공기 주입홀(11)을 통한 공기 공급량을 조절(전술된 다수의 제 1제어밸브(51)를 통해)함으로써, 연소실(10)에서의 연소속도를 조절하도록 한다.)
상기 연소실(10)의 외부에는 내화재로 이루어진 하우징(20)이 설치되되, 상기 하우징(20)은 연소실(10)의 외주연에 소정간격 이격설치되어, 상기 연소실(10)과의 사이(연소실(10) 외주연과 하우징(20)의 내주연 사이)에 가스 유동통로(21)를 형성하도록 한다.
또한, 이러한 상기 하우징(20)의 타측에는 연소실(10) 내부를 외부에서 확인할 수 있도록 하는 관측창(62)과, 연소실(10) 내부에서 발생되는 연소잔재(Ash, C)를 배출하기 위한 배출라인(61)이 형성되어 있는 배출부(60)가 더 구비되어 있을 수 있으며, 이러한 상기 배출부(60) 내부는 연소실(10) 및 하우징(20)과도 연통되는 형태가 되도록 한다.
이로써, 상기 연소실(10)에서 발생되는 고온의 연소가스는 연소실(10)의 타측에서 배출부(60)를 거쳐 가스 유동통로(21)로 유동한 후, 상기 가스 유동통로(21)와 연통되도록 설치되어 있는 하우징(20)의 연돌(chimney, 煙突, 22)을 통해 외부로 배출되는 구조를 가진다.
이러한 첫번째 실시예에서는 전술된 코안다 노즐(40)과 공기 공급부(50)를, 상기 하우징(20)의 외주연에 형성된 다수의 공기 주입홀(11)에 각각 내설하는 것이다.
이때, 상기 공기 주입홀(11)에 내설되는 코안다 노즐(40)의 크기는, 상기 공기 주입홀(11)의 크기보다 상대적으로 작은 크기를 가지도록 하여, 상기 코안다 노즐(40)이 공기 주입홀(11)에 길이방향으로 내설되되, 공기 주입홀(11)의 내주연과 코안다 노즐(40)의 외주연이 상호간 닿지 않고 이격되어 있는 형태가 되도록 하는 것이다.
즉, 상기 코안다 노즐(40)이 공기 주입홀(11)에 대응되어 완벽하게 끼워지는 것이 아니라, 상기 공기 주입홀(11)과 상호간 이격되는 형태로 공기 주입홀(11)에 내설됨으로써, 상기 코안다 노즐(40)의 주변(공기 주입홀(11) 내주연과 코안다 노즐(40) 외주연 사이)으로 보조 유인 혼합홀(43)이 형성되도록 하는 것이다.
이로써, 상기 연소실(10)에서 연소된 후 배출되는 고온 연소가스는 가스 유동통로(21)로 유동하게 되고, 상기 가스 유동통로(21)로 유동된 고온 연소가스는 각 공기 주입홀(11)에 내설되어 있는 코안다 노즐(40) 내에서 연소실(10)을 향해 분사 및 공급되는 공기에 의해, 상기 각 공기 주입홀(11)에 있는 각각의 코안다 노즐(40) 내부로 유인흡입되어, 상기 공기와 혼합되면서 혼합가스 형태로 연소실(10)에 재유입되는 것이다.
또한, 상기와 같이 공기와 고온 연소가스가 혼합되어 코안다 노즐(40) 타측으로 배출될 시, 이러한 혼합가스의 배출에 의해 코안다 노즐(40) 주변의 보조 유인 혼합홀(43)을 통해서도 고온 연소가스가 유입되면서 상기 코안다 노즐(40)을 내부에서 혼합되어 배출된 혼합가스와 더 섞이게 되는 것이다. 다시 말해, 코안다 노즐(40) 내부로 분사된 공기를 1차 공기라 하고, 이러한 1차 공기가 코안다 노즐(40)을 내부 타측으로 이동하면서 유인되어 섞이는 고온 연소가스를 1차 연소가스라 하며, 이렇게 1차 공기와 1차 연소가스가 코안다 노즐(40)을 형태 혼합되어 이루는 것을 1차 혼합분류(1차 혼합가스)라 했을 시, 이러한 1차 혼합분류(혼합가스)가 코안다 노즐(40)의 타측에서 배출시, 배출되는 코안다 노즐(40)의 혼합가스 배출력에 의해, 코안다 노즐(40) 주변의 상기 보조 유인 혼합홀(43)을 통해서 2차적으로 고온 연소가스(2차 연소가스)가 더 유인 혼합되어 2차 혼합분류를 이루게 되어, 공기 중의 산소농도를 더 희석함과 동시에, 높은 온도로 가열되어 연소에 사용될 수 있도록 하여, NOx와 CO를 동시에 저감하며 화염을 안정화시킬 수 있게 되는 것이다. 다시 말해, 코안다 노즐(40)의 주변으로 2차의 고온 연소가스를 더 유인하므로, 혼합가스(혼합분류)의 온도를 더욱 높일 수 있어서, 화염안정화와 CO의 저감효과를 높일수 있는 것이다.
더불어, 이러한 상기 코안다 노즐(40)의 일측(혼합가스가 배출되는 측은 타측.)에는 보조 공기 공급부(70)를 더 설치하도록 하는데, 상기 공기 공급부(50)를 통해 1차적으로 공기(1차 공기)가 코안다 노즐(40) 내로 공급될 시, 코안다 노즐(40)의 일측에서 고온 연소가스가 1차 공기의 분사방향으로 유인 흡입되는데, 이러한 코안다 노즐(40)의 일측에서 고온 연소가스가 코안다 노즐(40) 내부로 빨려 유인됨과 동시에, 코안다 노즐(40)의 일측에 설치한 보조 공기 공급부(70)를 통해서는 외부의 공기(외기)가 코안다 노즐(40) 내부로 빨려 유인되도록 한 것이다.(이를 위해, 상기 보조 공기 공급부(70)의 일측은 연소실(10) 외부와 연통되어야 함은 당연할 것이다.) 더불어, 다수의 코안다 노즐(40)의 일측에 각각 설치되는 이러한 보조 공기 공급부(70)에도 개별적으로 제 2제어밸브(71)가 각각 설치되도록 함으로서, 유인되는 2차 공기량을 조절하여, 제 1제어밸브(51)와 함께 효율적인 연소조건을 만들 수 있도록 한다. 즉, 상기 공기 공급부(50)를 통한 1차 공기의 경우, 별도의 송풍장치를 이용해 공급하였다면, 이러한 공기 공급부(50)의 공급만으로, 보조 유인 혼합홀(43)에서 보조 공기(2차 공기)를 더 유인할 수 있게 되는 것으로, 이는 공기 공급부(50)를 통한 공기 공급량이 적다 하더라도, 공기 공급부의 공기 공급시 보조 유인 혼합홀(43)을 통한 보조적인 공기를 유인하여 연소에 필요한 공기를 충당할 수 있으므로, 공기 공급부(50)만이 형성되어 있을 때보다, 1차 공기의 공급을 위한 공기 공급부(50)로 사용된 송풍장치(ex: 송풍기)의 용량을 작은것으로 선택할 수 있는 효과를 가지는 것이다.
따라서 이러한 본 발명의 연소장치에 의해, 연료의 착화온도 이상으로 예열된 연소실(10) 내에 연료를 공급하고 공기(산화제)의 분류에 고온의 연소가스를 재순환 혼합하여 연소함으로써, 공기를 고온으로 예열하기 위한 별도의 열교환기 없이도 화염대에 집중되는 고온부가 발생하지 않으면, 연소실(10) 전면에 걸쳐 고른 온도로 분산되게 하는 MILD연소를 달성함으로써, CO 및 NOx의 생성을 극소화하며, 동시에 열효율을 높여 CO2의 배출량도 저감할 수 있는 효과를 가짐과 동시에, 기존과 달리 코안다 노즐(40), 보조 유인 혼합홀(43), 공기 공급부(50)의 구성을 통해, 혼합을 위한 충분한 고온 연소가스량을 연소실(10)로 흡입할 수 있으면서도, 연소실(10)의 벽 두께 및 연소장치 전체의 크기를 현격하게 줄일 수 있는 효과를 가지게 되는 것이다. 이는 후술될 두번째 내지 네번째 실시예에도 동일하게 적용된다.
두번째 실시예는 도 8에 도시되어 있듯이,
전술된 첫번째 실시예와 구성 및 형태가 동일하되, 상기 연돌(22)을 연소실(10)의 배출부(60) 상단에 형성하고, 우회관(30)을 통해 연돌(22)과 가스 유동통로(21)를 연통시키는 구조이다.
즉, 두번째 실시예에서는 배출부(60)를 연소실(10)과는 상호 연통시키되, 가스 유동통로(21)와는 연통되지 않도록 하면서, 하우징(20)와 연소실(10) 사이에 형성되는 가스 유동통로(21)를 연소실(10)의 배출부(60)(더욱 자세히는 배출부(60)의 연돌(22))와 연통시키는 우회관(30)을 더 구비한 것이다
또한, 상기 우회관(30) 내에는(더욱 자세히는 우회관(30)의 일측(우회관(30)과 연돌(22)이 연결되는 부분)) 전술된 코안다 노즐(40)이 내설되도록 하되, 첫번째 실시예와 마찬가지로, 내설되는 코안다 노즐(40)의 외주연이 우회관(30)의 내주연과 접촉되지 않고 이격되어 내설되는 형태가 되도록 하여, 상기 우회관(30) 내 코안다 노즐(40) 주변으로 보조 유인 혼합홀(43)이 형성되도록 하고, 상기 코안다 노즐(40)의 일측에는 보조 공기 공급부(70)를 더 설치하는 것이다.
이로써, 상기 연소실(10)에서 연소되어 배출되는 고온 연소가스는 배출부(60) 및 연돌(22)을 통해 외부로 배출되도록 하되, 배출 도중, 상기 우회관(30)에 설치된 코안다 노즐(40)에서 공기가 우회관(30) 내부로 분사 또는 공급되게 되면, 상기 공급되는 공기(1차 공기)에 의해, 연돌(22)로 배출되던 고온 연소가스(1차 연소가스)가 우회관(30) 내부로 유인흡입되는 것이다. 또한, 1차 공기가 1차 연소가스를 유인하여 혼합되어 배출되는 순간, 상기 보조 공기 공급부(70)를 통해 2차 공기가 유인되어 1차 혼합분류(혼합가스)와 함께 혼합되어 연소실(10)로 배출되되, 연소실(10)로 배출시, 보조 유인 혼합홀(43)을 통해 고온 연소가스(2차 연소가스)가 더 유인 흡입되어 혼합되어, 2차 혼합분류로 연소실(10)에 배출되는 것이다.
이에, 두번째 실시예에서는 첫번째 및 후술될 세번째 실시예에서처럼 공기가 연소실(10)로 공급되면서 그와 동시에 고온 연소가스가 혼합되는 것이 아니라, 상기 우회관(30) 내에서 공기와 고온 연소가스가 사전에 혼합되어 혼합가스 형태가 되도록 한 후, 혼합된 상태의 혼합가스가 가스 유동통로(21)를 거쳐, 연소실(10) 외주연의 공기 주입홀(11)을 통해 연소실(10) 내부로 공급되는 것이다.
또한, 이러한 두번째 실시예에서도 코안다 노즐(40)을 다수개 설치할 수 있는데, 상기 연돌(22)과 가스 유동통로(21)를 상호간 연통시키는 우회관(30)마다 코안다 노즐(40)이 설치되거나, 또는 우회관(30) 내에 폭방향으로 다수개의 코안다 노즐(40)이 설치될 수 있도록 있음은 당연하다.
세번째 실시예는 도 9a 및 도 9b에 도시되어 있듯이,
첫번째 실시예를 폐기물 소각로 형태로 적용한 것으로, 첫번째 실시예와 마찬가지로, 연료 공급부(12)가 형성되어 있는 연소실(10), 연소실(10) 외주연에 이격배치되어 있는 하우징(20), 상기 연소실(10)과 하우징(20)에 연통설치되어 있는 배출부(60)가 구비되어 있다.
즉, 상기 연소실(10)의 측부에 연소가스의 유동통로가 형성되고 소각로의 측벽에 형성된 다수개의 코안다 노즐(40)에 의해, 공기류에 의해 유인된 고온의 연소가스(고온 배기가스)가 연소실(ex: 소각로) 내로 분사되어 MILD연소를 형성하는 것이다.
이를 자세히 설명하면,
상기 하우징(20)의 일단에 형성된 연료 공급부(12)를 통해 연소대상(또는 소각대상)이 되는 물질이 제공되면, 제공된 연소대상물질은 램푸셔(23)를 통해 연소실(10) 내부로 푸싱되어 공급되고, 연소실(10) 내부에 설치된 버너(13) 등에 의해 연소가 된다.
이후, 잔여물은 배출부(60)의 하단으로 배출되고, 연소실(10)에서 연소되면서 발생되는 고온 연소가스는 배출부(60)를 거쳐 연소실(10)과 하우징(20) 상호간이 형성하는 가스 유동통로(21)로 유동하게 된다.
이러한 상기 세번째 실시예에서도, 첫번째 실시예와 마찬가지로, 연소실(10) 외주연에 길이방향으로 다수 천공형성되어 있는 공기 주입홀(11) 각각에, 공공기 주입홀(11)의 내주연과 접촉되지 않으면서, 주변에 보조 유인 혼합홀(43)이 형성될 수 있도록 코안다 노즐(40)을 내설하고, 상기 코안다 노즐(40)의 일측에 보조 공기 공급부(70)를 더 설치함으로써, 연소실(10)로 분사되는 공기에 의해, 보조 공기 공급부(70)에서도 공기가 코안다 노즐(40) 내로 더 유인되어 유입되고, 상기 가스 유동통로(21)로 유동되던 고온 연소가스는 코안다 노즐(40)내에서 연소실(10)로 분사되는 공기에 의해 코안다 노즐(40) 내부로 유인흡입되어, 상기 코안다 노즐(40) 내에서 공기와 고온의 연소가스가 혼합되어 1차 혼합가스 형태로 연소실(10) 내부로 유입되는 형태가 된다. 또한, 이러한 상기 코안다 노즐(40)을 통한 고온 배기가스와 공기가 혼합된 혼합가스(1차 혼합분류)가 배출하면서, 코안다 노즐(40) 주변의 보조 유인 혼합홀(43)을 통해서도 고온 연소가스가 더 유인흡입되어 혼합되면서 2차 혼합분류(1차 혼합가스에서 고온 연소가스가 더 혼합된 상태의 혼합가스)로 배출되는 것이다.
더불어, 이러한 세번째 실시예의 경우에도 사용자의 실시예에 따라, 두번째 실시예처럼, 하우징(20)에 설치된 연돌(22)을 배출부(60)에 형성하고, 하우징(20)의 가스 유동통로(21)를 연돌(22)에 연통시키는 우회관(30)을 더 구비하는 구조로 변경한 후, 상기 우회관(30) 내에 단일개 또는 다수개의 코안다 노즐(40)을 내설함으로써, 미리 공기와 고온의 연소가스를 혼합하여 연소실(10) 내부로 공급할 수 있음이다.
네번째 실시예는 도 10에 도시되어 있듯이,
연소실(10)의 내부에서 생성된 고온의 연소가스가 코안다 노즐(40)에 의해, 연소실(10)로 재유인되어 공기와 혼합되면서 연료를 연소시키는 것으로, 버너의 형태로써, 코안다 노즐(40) 및 공기 공급부(50)를 가스 유동통로(21) 일측에 내설한 형태이다.
이를 자세히 설명하면,
양단이 개구되고 내부가 비어 있는 연소실(10)(ex: 버너실)과, 일측만이 개방되되, 상기 연소실(10)을 감싸는 형태로 외주연에 이격설치됨으로서, 상기 연소실(10)과의 사이에 가스 유동통로(21)를 형성하는 하우징(20)이 구비되어 있다.
이러한 네번째 실시예에서는 연료공급관을 통해 연소실(10)과 하우징(20) 상호간의 이격부분 중 일측부분으로 연료가 공급되며, 이렇게 연료가 공급된 부분에는 버너(13)가 설치되도록 한다. 이로써, 상기 연소실(10) 내에서는 연료 공급부(12)를 통해 공급되는 연료와, 전술된 가스 유동통로(21)를 통해 공급되는 공기와, 버너(13)를 통한 연소화염과 고온의 연소가스를 배출하게 되는 것이다.
이에, 네번째 실시예에서는 연소실(10)과 하우징(20)이 외주연에 형성하는 가스 유동통로(21) 중, 연소화염이 발생되는 일측의 가스 유동통로(21)에 국부적으로 단일 또는 다수개의 코안다 노즐(40) 및 공기 공급부(50)를 설치하는 것이다.
이러한, 상기 코안다 노즐(40)의 설치는 전술된 제 1, 2, 3실시예와 마찬가지로, 코안다 노즐(40)의 외주연에 보조 유인 혼합홀(43)이 형성되도록 하는 것이다. 즉, 상기 가스 유동통로(21)에 내설하되, 상기 가스 유동통로(21)의 내주연에 코안다 노즐(40)의 외주연이 접촉되지 않는 형태가 되도록 하는 것이며, 이와 함께, 상기 코안다 노즐(40)의 일측에 보조 공기 공급부(70)를 더 설치한 것이다.
이로써, 상기 연소부에서 연소화염과 함께 고온의 연소가스가 배출되는 경우, 코안다 노즐(40) 내부에서 연료공급관 측을 향해 공기 공급부(50)가 공기를 공급하게 되면, 공급되는 공기에 의해 보조 공기 공급부(70)를 통해서도 코안다 노즐(40) 내로 부가적인 공기가 더 유인 흡입되고, 상기와 같이, 공기 공급부(50) 및 보조 공기 공급부(70)를 통해 공급되는 공기에 의해 고온 연소가스가 가스 유동통로(21)로 유인되어, 상기 가스 유동통로(21)에서 공기와 고온 연소가스가 혼합되면서 혼합가스 형태로 연료 공급부(12) 측에 공급되되, 이러한 연료 공급부(12)측으로 혼합가스가 공급될 시, 보조 유인 혼합홀(43)을 통해서 별도의 고온 연소가스가 더 흡입혼합되어 배출되는 것이다.
전술된 공기 공급부(50)의 경우, 공기를 공급하기 위한 별도의 공기공급장치(ex: 공기압축탱크, 공기펌프, 공기헤드(52) 등)이 설치되어 있어야 함은 당연할 것이다. 네번째 실시예의 경우, 점화를 위한 점화플러그 등이 더 구비될 수 있음이다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

Claims (11)

  1. 외주연에 공기 주입홀(11)이 다수 천공형성되며, 내부에서 연소대상물질이 연소되는 연소실(10);
    상기 연소실(10) 외주연에 이격설치되어, 상기 연소실(10)에서 연소된 고온 연소가스가 유동되도록, 연소실(10)과의 사이에 가스 유동통로(21)를 형성하는 하우징(20);
    상기 공기 주입홀(11) 내주연에 이격되는 형태로 공기 주입홀(11)에 내설되어, 공기 주입홀(11)과의 사이에 보조 유인 혼합홀(43)이 형성되도록 하며, 내부에 분사되는 공기에 의해 고온 연소가스를 내부로 유인시켜, 고온 연소가스가 공기와 혼합되어 연소실(10)로 재유입되도록 하는 코안다 노즐(40); 및
    상기 코안다 노즐(40) 내에 공기를 분사하는 공기 공급부(50);
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 코안다 효과를 이용한 고온 FGR 초저 NOx 연소장치.
  2. 외주연에 공기 주입홀(11)이 다수 천공형성되며, 내부에서 연소대상물질이 연소되는 연소실(10);
    상기 연소실(10) 외주연에 이격설치되어, 연소실(10)과의 사이에 가스 유동통로(21)를 형성하는 하우징(20);
    상기 가스 유동통로(21)와 연소실(10)의 배출부(60)를 연통시키는 우회관(30);
    상기 우회관(30)의 내주연에 이격되는 형태로 우회관(30)에 내설되어, 우회관(30)과의 사이에 보조 유인 혼합홀(43)이 형성되도록 하며, 내부에 분사되는 공기에 의해 고온 연소가스를 내부로 유인시켜, 고온 연소가스가 공기와 혼합되어 연소실(10)로 재유입되도록 하는 코안다 노즐(40); 및
    상기 코안다 노즐(40) 내에 공기를 분사하는 공기 공급부(50);
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 코안다 효과를 이용한 고온 FGR 초저 NOx 연소장치.
  3. 내부에서 연소대상물질이 연소되는 연소실(10);
    상기 연소실(10) 외주연에 이격설치되어, 상기 연소실(10)에서 연소된 고온 연소가스가 유동되도록, 연소실(10)과의 사이에 가스 유동통로(21)를 형성하는 하우징(20);
    상기 가스 유동통로(21)의 내주연에 이격되는 형태로 가스 유동통로(21)에 내설되어, 가스 유동통로(21)와의 사이에 보조 유인 혼합홀(43)이 형성되도록 하며, 내부로 분사되는 공기가 연소가스를 내부로 유인시켜, 상기 고온 연소가스와 공기의 혼합가스가 연소실(10)에 재유입되도록 하는 코안다 노즐(40); 및
    상기 코안다 노즐(40) 내에 공기를 분사하는 공기 공급부(50);
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 코안다 효과를 이용한 고온 FGR 초저 NOx 연소장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코안다 노즐(40)은
    내부에 길이방향을 향해 완만한 경사를 가지는 유동로(41)를 천공형성하되, 상기 유동로(41)에는 직경이 좁아지는 돌출부(42)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 코안다 효과를 이용한 고온 FGR 초저 NOx 연소장치.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공기 공급부(50)는
    상기 유동로(41) 내 돌출부(42)측에서 혼합가스의 배출방향을 향해 공기를 분사함으로써, 분사되는 공기가 유동로(41)의 벽면을 따라 유동되면서 고온 연소가스를 분사방향으로 유인흡입하는 것을 특징으로 하는 코안다 효과를 이용한 고온 FGR 초저 NOx 연소장치.
  6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보조 유인 혼합홀(43)은
    상기 코안다 노즐(40)로 혼합가스가 배출될 시, 혼합가스의 배출을 통해 보조 유인 혼합홀(43)을 통해서도 고온 연소가스가 더 유인되면서 혼합될 수 있도록 하기 위한 것을 특징으로 하는 코안다 효과를 이용한 고온 FGR 초저 NOx 연소장치.
  7. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공기 주입홀(11)은
    상기 연소실(10)의 내벽과 사전설정각도를 형성하는 것을 특징으로 하는 코안다 효과를 이용한 고온 FGR 초저 NOx 연소장치.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 코안다 노즐(40)은
    상기 우회관(30) 내에 다수개가 설치되며, 우회관(30) 내에서 공기와 고온 연소가스가 사전 혼합된 후, 연소실(10)에 혼합가스 형태로 공급되는 것을 특징으로 하는 코안다 효과를 이용한 고온 FGR 초저 NOx 연소장치.
  9. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공기 공급부(50)는
    각각의 공기 공급부(50)마다 제 1제어밸브(51)가 설치되어, 주입 또는 분사되는 공기의 유속 및 개폐량이 개별제어되도록 함으로써, 상기 공기에 의해 유도흡입되는 고온 연소가스의 흡입량이 조절되도록 하는 것을 특징으로 하는 코안다 효과를 이용한 고온 FGR 초저 NOx 연소장치.
  10. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코안다 노즐(40)의 고온 연소가스가 유입되는 측에 각각 설치되어, 공기 공급부(50)에 의해 고온 연소가스가 유인될 시, 상기 공기 공급부(50) 외의 외기가 더 유인될 수 있도록 하는 다수의 보조 공기 공급부(70);
    가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 코안다 효과를 이용한 고온 FGR 초저 NOx 연소장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 다수의 보조 공기 공급부(70)에는
    각각 제 2제어밸브(71)가 설치되어, 주입 또는 분사되는 공기의 유속 및 개폐량이 개별제어되도록 함으로써, 상기 공기에 의해 유도흡입되는 고온 연소가스의 흡입량이 조절되도록 하는 것을 특징으로 하는 코안다 효과를 이용한 고온 FGR 초저 NOx 연소장치.
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