KR0181526B1 - 공해물질 저감형 버너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기존의 질소산화물 저감버너의 효과를 극대화시키고 연소 조건변화에 따라서 최적의 운전조건을 선택할 수 있도록 발명된 것으로 확산형 보염기(1), 외부베인(2), 내부베인(3), 버너외통(4), 분리통(5), 혼합지역 조절통(6), 원추통(7), 혼합지역 조절용 핸들(8), 버너 평행부(9), 연료 노즐(10)로 구성되어 질소산화물이 가장 적게 생성되도록 최적의 연소조건을 선정할 수 있도록 일차, 이차 선회공기의 분리를 확실히 하고 일이차 선회공기의 혼합위치를 연소조건에 따라 가변적으로 선정할 수 있도록 한 것이다.

Description

공해물질 저감형 버너

제1도는 본 발명의 단면도.

제2도는 본 발명의 화로온도 분포도.

제3도는 본 발명의 질소산화물 및 분진배출 특성을 나타낸 그래프.

제4도는 본 발명의 질소산화물 및 분진배출 특성을 나타낸 그래프.

제5도는 종래의 버너의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 확산형 보염기 2 : 외부 베인

3 : 내부 베인 4 : 버너 외통

5 : 분리통 6 : 혼합지역 조절통

7 : 원추통 8 : 혼합지역 조절용 핸들

9 : 버너 평행부 10 : 연료노즐

본 발명은 산업용 버너에 관한 것으로, 특히 선회공기와 이차 선회 공기의 혼합위치를 연소조건에 따라 조절할 수 있도록 하여 화석연료의 연소로 형성되는 공해물질인 질소산화물 또는 분진 등의 생성량을 줄일 수 있는 공해물질 저감형 버너에 관한 것이다.

현재 산업용으로 사용되고 있는 화석연료용 버너에 있어서 연소과정에서 형성되어 배출되는 질소산화물은 광화학 스모그를 일으키는 주 원인이므로 배출량의 규제가 엄격해지고 있다.

따라서, 완전연소는 버너의 기본적인 만족 사항이며 질소산화물의 감소정도가 버너의 성능을 좌우하는 매우 중요한 항목으로 인식되고 있으며, 본 발명은 이의 실현을 위해 선회된 일차, 이차 연소공기의 혼합위치를 연소조건에 다라 변경할 수 있는 개념을 도입함으로써 최적의 질소 산화물 저감조건을 선정할 수 있도록 발명한 것이다.

종래에 사용되고 있는 산업용 버너의 질소산화물 감소기법은 연소용 공기중에 함유된 질소가 고온의 연소분위기에서 과잉산소와 반응하면서 생성되는 열적 질소산화물을 감소시키기위해 고온의 연소지역에서는 과잉산소가 부족하도록 연료과잉 - 공기부족 상태로 유지하면서 질소의 반응을 억제하고 공기부족에 의해 발생되는 불완전 연소물을 노내온도가 상대적으로 낮아지는 화로 뒤쪽에서 충분한 연소용 공기를 주입하여 완전연소시키는 방법이 주로 사용되고 있다.

즉 버너 앞에서 연료과잉 - 공기부족 상태를 형성하기 위한 방법으로 현재 실용화되어 있는 기법은 배기가스 재순환법(연소된 배기가스의 일부를 연소용 공기와 혼합하여 버너로 유입시켜 연소하는 방법) 또는 화로내 이단연소(연소공기의 일부분을 버너위에 설치된 구멍으로 직접 보내어 버너 지역에서 불완전 연소된 연소 가스를 완전연소시키는 기법) 등의 설비추가에 의한 질소산화물 감소기법과 버너에서 연소용공기와 연료의 혼합특성을 제어함으로써 질소산화물의 생성을 감소시키는 저 질소산화물 버너로 구분할 수 있다.

전자는 질소산화물 감소효과가 높으나 기존 설비에 질소산화물 감소용 추가설비가 요구되므로 경제적이 부담이 크며 보수유지에 지속적인 노력이 요구된다. 후자는 버너 내부에서의 질소산화물 기법이 응용되므로 전자에 비해 추가설비가 필요없어 선호도가 높아지는 추세이다.

따라서 본 발명의 목적은 질소 산화물을 가장 적게 생성되도록 최적의 연소조건을 선정할 수 있도록 일차, 이차 선회공기의 분리를 확실히 하고, 일이차 선회공기의 혼합위치를 연소조건에 따라 가변적으로 선정할 수 있도록 한 공해물질 저감형 버너를 제공하는 것이다.

본 발명의 이러한 목적은 일이차 선회공기를 보다 명확하게 분리하도록 혼합지역조절통 및 원추통을 설치하고 상기 혼합지역조절통의 연장거리를 조절하는 것이 가능한 혼합지역 조절용 핸들을 설치하여 연소조건변화에 따라 최적의 혼합지역을 선정할 수 있는 본 발명에 따른 공해물질저감형 버너에 의하여 달성된다.

본 발명에 따른 공해물질저감형 버너를 첨부된 도면을 참고로하여 이하에 상세히 기술한다.

본 발명은 기존의 질소산화물 저감 버너의 효과를 극대화시키고 연소조건 변화에 따라서 최적의 운전조건을 선택할 수 있도록 발명된 것으로, 외부베인(2)과 내부베인(3)에 의하여 일차 및 이차의 선회공기가 형성되며 혼합지역 조절통(6) 및 원추통(7)에 의하여 선회공기를 분리시킴으로서 질소산화물과 분진 생성량을 억제시키는 공해물질저감형 버너에 있어서, 상기 혼합지역 조절통(6)의 위치를 혼합지역 조절용 핸들(8)로 조절가능하게 설치하여 연소조건 변화에 따라 일차선회공기와 불완전연소연료의 혼합 지역을 선정할 수 있도록 구성되어 있으며, 그 밖에, 확산형 보염기(1), 버너외통(4). 분리통(5), 버너 평행부(9), 연료 노즐(10)로 구성되어 있으며 그 특징을 제1도 및 제2도를 통하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 공해물질 저감형 버너는 제5도에 도시한 종래버너에 혼합지역조절통(6), 원추통(7), 혼합지역 조절용 핸들(8)이 발명된 것으로 외부베인(2)에 의하여 선회되는 일차 선회공기와 내부베인(3)에 의하여 선회된 이차 선회공기는 버너 평행부(9) 끝단까지 연장된 혼합지역 조절통(6)에 의하여 일차, 이차 선회공기로 버너출구까지 완전히 분리된다.

이차 선회공기는 확산형 보염기(1)를 지나면서 연료노즐(10)에서 분사되어 형성된 화염의 보염력을 향상시키면서 연료노즐(10) 선단에서의 연료과농 상태를 형성시켜 확산화염의 질소산화물 생성을 억제하고 이 과정에서 형성되는 불완전 연소된 연료는 혼합지역조절통(6)과 이끝에 부착된 원추통(7)의 바깥을 통과한 일차 선회공기와 연료노즐(10)에서 상당히 떨어진 완전연소 영역에서 접촉하면서 완전연소가 되어 질소산화물과 분진을 동시에 줄일 수 있게된다.

또한 연료형태, 화실구조, 운전부하등의 연소조건이 변화되는 경우에 따라 혼합지역 조절통(6)의 위치를 혼합지역 조절용 핸들(8)로 손쉽게 조절함으로써 질소산화물과 분진을 최소로 줄일 수 있는 연소 상태를 선택 할 수 있다.

즉 화실내 선회공기의 분리 상태 및 질소산화물 생성의 절대적인 변수인 최고화염온도분포를 비교해 보면 일차 선회공기는 이차 선회공기가 연료 과농연소로 거의 다 소멸되는 지역에서부터 화염과 접촉하게되며 화로내 온도분포는 보일러 출구에서는 종래버너와 비슷하나 최고온도는 열적 질소 산화물이 상대적으로 적게 형성되는 온도를 나타내고 있어 질소 산화물과 분진을 동시에 억제할 수 있게된다.

본 발명의 효과로는 제3도 및 제4도에 종래버너와 혼합지역을 연소조건에 따라 조절할 수 있는 본 발명과의 질소산화물 및 분진의 배출특성을 나타냈다.

본 결과에서 나타난 바와 같이 종래 버너에서 생성되는 질소산화물을 분진의 증가없이 약 20% 이상 감소시킬 수 있다.

또한 연소조건의 변화에 따라 혼합지역을 손쉽게 조절할 수 있으므로 향후 다양해지는 사용연료 및 보일러구조에 무관하게 질소산화물 저감효과를 작용시킬 수 있으므로 기존설비의 개 보수 개·보수 및 신규 보일러에 특별한 질소산화물 저감설비 없이 본 발명의 버너만 장착함으로써 날로 강화되는 공해물질 규제에 추가설비 없이 질소산화물 배출 허용기준을 만족시킬 수 있다.

Claims (1)

1. 외부베인(2)과 내부베인(3)에 의하여 일차 및 이차의 선회 공기가 형성되며 혼합지역 조절통(6) 및 원추통(7)에 의하여 선회공기를 분리시킴으로서 질소산화물과 분진 생성량을 억제시키는 공해물질저감형 버너에 있어서 상기 혼합지역 조절통(6)의 위치를 혼합지역 조절용 핸들(8)로 조절가능하게 설치하여 연소조건 변화에 따라 일차 선회공기와 불완전 연소연료의 혼합지역을 선정할 수 있는 것을 특징으로 하는 공해물질 저감형 버너.