KR20190016041A - 내부 연소 챔버에서의 분상 연료의 농도를 증가시키기 위한 시스템 - Google Patents

Abstract

분상 연료 노즐(pulverized fuel nozzle)을 위한 예점화 도관(10)은 제1 및 제2 대향 단부 부분을 갖는 덕트(16)를 포함하며, 제1 단부 부분은 점화기(20)의 유출구를 향하도록 구성된다. 도관은 분상 연료를 수집하고 점화를 위해 덕트 내로 전달하는 원추 형상 농축기(12)를 더 포함하고, 원추 형상 농축기는 제1 단부 부분에 고정되고, 점화기의 유출구와 덕트 사이에 위치한다. 예점화 도관은 분상 연료 노즐(14) 내의 점화실로서 기능한다.

Description

내부 연소 챔버에서의 분상 연료의 농도를 증가시키기 위한 시스템

본 발명의 실시예는 일반적으로 분상 연료 파워 플랜트(pulverized fuel power plant)에 관한 것이다. 소정 실시예는, 분상 연료 버너의 예점화 도관에서 분상 연료의 농도를 증가시키기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

분상 연료 파워 플랜트는 통상적으로, 연소 대상 분상 연료, 예컨대 석탄을 초기 점화하도록 연소된 오일과 천연 가스를 갖는다. 이해하다시피, 이것은 대량의 오일 및 가스 소비를 초래한다. 그러한 소비를 감소시키기 위해, 오일 또는 가스 점화 시스템을 대체하기 위한 플라즈마 점화 시스템이 개발되었다. 보다 구체적으로는, 여러 플라즈마 점화 시스템은 분상 연료를 점화하기 위해 다단, 즉 ‘단계적(stage-by-stage)’ 점화 기술을 이용한다. 단계적 시스템에서, 적어도 하나, 통상적으로는 2개의 이상의 점화실이 노즐 내에 위치하는, 비교적 긴 분상 연료 노즐이 채용된다.

보다 구체적으로, 상기한 시스템에에서 분상 연료를 함유하는 주(主) 기류는, 제1 점화실에 플라즈마 클라우드를 생성하고, 이에 따라 ‘제1 단계’ 분상 연료 플레임(flame)을 발생시키는 플라즈마 발생기의 작용을 통해 점화된다. 제1 단계 플레임은 그 후에 제2 단계 챔버에서 주 기류를 함유하는 분상 연료를 점화하고, 이에 따라 ‘제2 단계’ 분상 연료 플레임을 형성한다. 마지막으로, 점화 연료가 노에 진입하고, 버너를 통해 공급되는 연소 공기 중의 산소와 반응하여, 최종 단계 플레임을 형성한다.

일반적으로, 점화실 내의 분상 연료의 농도는 분상 연료 노즐의 엘보우부에 위치하는 안내판에 의해 결정된다. 보다 상세하게는, 안내판은 분상 연료 흐름과 주 공기 흐름을 플라즈마 클라우드와 평행하게 정렬시킨다. 안내판은 또한 원심 분리 효과를 통해 분상 연료를 버너의 중심축과 플라즈마 클라우드에 근접하게 집중시킨다. 이것은 결국 점화실에 진입하는 분상 연료의 농도를 증가시키고, 이것은 점화를 용이하게 한다.

그러나, 분상 연료 노즐 내의 공간 제한으로 인해, 점화실 내의 분상 연료 농도는 점화 거동에 영향을 주지 않으면서 쉽게 증가될 수 없다. 이와 같이, 현재 이용 가능한 시스템과 상이한, 분상 연료의 농도를 증가시키는 시스템 및 방법이 필요하다.

실시예에서, 분상 연료 노즐을 위한 예점화 도관은 제1 및 제2 대향 단부 부분을 갖는 덕트를 포함하며, 제1 단부 부분은 점화기의 유출구를 향하도록 구성된다. 도관은 분상 연료를 수집하고 점화를 위해 덕트 내로 전달하는 원추 형상 농축기를 더 포함하고, 원추 형상 농축기는 제1 단부 부분에 고정되고, 점화기의 유출구와 덕트 사이에 위치한다. 예점화 도관은 분상 연료 노즐 내의 점화실로서 기능한다.

다른 실시예에서, 버너를 위한 분상 연료 노즐은 유출구를 갖는 점화기와, 예점화 도관을 포함하고, 예점화 도관은 제1 및 제2 대향 단부 부분으로서, 제1 단부 부분은 점화기의 유출구를 향하도록 구성되는 것인 제1 및 제2 대향 단부 부분을 갖는 덕트와, 분상 연료를 수집하고 점화를 위해 도관 내로 전달하는 원추 형상 농축기로서, 제1 단부 부분에 고정되고 점화기의 유출구와 도관 사이에 위치하는 원추 형상 농축기를 포함한다. 예점화 도관은 분상 연료 노즐 내의 점화실로서 기능한다.

또 다른 실시예에서, 분상 연료 노즐을 위한 예점화 도관은, 제1 및 제2 대향 단부 부분으로서, 제1 단부 부분은 점화기의 유출구를 향하도록 구성되는 것인 제1 및 제2 대향 단부 부분을 갖는 덕트와, 분상 연료를 수집하고 점화를 위해 덕트 내로 전달하는 원추 형상 농축기로서, 제1 단부 부분에 고정되고 점화기의 유출구와 덕트 사이에 위치하는 원추 형상 농축기를 포함한다. 덕트는 점화 소스를 수용하기 위한 점화 유입구를 더 포함한다.

본 발명은 도면을 참고하여, 비제한적인 실시예에 관한 아래의 설명을 읽어봄으로써 보다 양호하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 분상 연료 노즐과 예점화 도관을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 편심 원추 형상 농축기를 갖는 예점화 도관의 단부도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2b는 도 2a의 예점화 도관의 측단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 원추 형상 농축기를 갖는 예점화 도관의 단부도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3b는 도 3a의 예점화 도관의 절결 측면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3c는 도 3a의 예점화 도관의 다른 측단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는, 예점화 도관 내에서 분상 연료와 공기 농도가 본 발명의 실시예에 따른 점화기 간격 및 농축기 형상에 기초하여 변하는 것을 그래픽으로 예시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 분상 연료 노즐과, 틸트 기구를 포함하는 예점화 도관을 개략적으로 예시한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른, 점화기 유입구를 포함하는 예점화 도관의 평면도 및 사시도이다.

아래에서는 본 발명의 실시예를 상세히 참고할 것이며, 이 실시예의 예는 첨부도면에 예시되어 있다. 가능하다면, 도면 전반에 걸쳐 사용되는 동일한 도면부호는 동일하거나 유사한 부분을 인용한다. 본 발명의 실시예는 미분탄 버너와 사용하기에 적합한 것으로 설명하고 있지만, 본 발명의 실시예는 화석 연료 또는 바이오매스와 같은 다양한 연료와 함께 사용하기에 적합할 수 있다. 따라서, 여기에서 사용되는 “분상 연료” 또는 “PF”라는 용어는 제한하는 것은 아니지만 전술한 예시적인 연료를 포함한다. 더욱이, 실시예들은 플라즈마 발생기/토치와 함께 사용하도록 구성된 것으로 설명하지만, 실시예들은 오일/가스 점화기, 예컨대 오일/가스 건 또는 “마이크로” 오일/가스 버너와 같은 다른 점화기와 함께 사용될 수도 있다. 더욱이, 실시예들은 동일하게, 다단, 예컨대 단계적 점화 시스템 또는 일단 시스템과 함께 사용하기에 적합할 수 있다.

이제 도 1 및 도 2를 참고하면, 단계적 점화 시스템에서 사용하도록 구성된 본 발명의 실시예가 예시된다. 도시한 바와 같이, 실시예는 분상 연료 노즐(14) 내에 위치하는 예점화 도관(10)을 포함한다. 예점화 도관(10)은 원추 형상 농축기(12)와 덕트(16)를 포함한다. 사용 시에, 농축된 분상 연료, 예컨대 미분탄은 노즐의 엘보우부에 있는 안내판(15)에 의해 제공되고, 안내판은 PF를 점화기/플라즈마 발생기(20) 및 예점화 도관(10)을 향해 안내한다. 즉, 안내판(15)은 PF 공기 흐름을 점화기와 거의 평행하게 그리고 이 흐름을 점화기와 버너의 중심축 근처에서 농축시키도록 지향시킨다. 소정 실시예에서, 농축 PF는 또한 킥커(17)의 사용을 통해 점화기(20)와 도관(10)을 향해 안내될 수 있다. 농축 PF는 그 후에 덕트(16) 상류에 위치하는 원추 형상 농축기(12)에 진입한다. 원추 형상 농축기(12)는 농축된 분상 연료를 효율적으로 수집하여, 이 연료를 덕트(16) - 분상 연료가 점화됨 - 내로 전달하는 기능을 한다.

본 발명의 실시예는 원추 형상 농축기의 사용 및/또는 노즐(14), 덕트(16), 원추 형상 농축기(12) 및 점화기/플라즈마 발생기(20) 간의 하나 이상의 기하학적 관계를 통해 예점화 도관 내에서의 분상 연료의 향상된 농도를 제공한다. 예점화 도관 내에서의 PF의 개선된 농도의 관점에서, 실시예에서 본 발명의 예점화 도관은 그 자체가 분상 연료 노즐 내의 점화실로서 기능한다. 그 결과, 본 발명의 예점화 도관과, 도 1의 점화실(26)과 같은 하나의 종래의 점화실을 포함하는 노즐을 통해 단계적 시스템이 달성될 수 있다.

이제 도 1을 참고하면, 설명한 바와 같이 본 발명은 원추 형상 농축기(12)를 활용한다. 농축기(12)는, 실시예에서 점화기/플라즈마 발생기 유출구(23)로부터 실질적으로 균일한 거리(S)에 있는 연속적인 둘레 에지부(13)를 지닌 대체로 균일한 형상을 갖는 원형 원추부를 갖는다. 농축기는, 예컨대 용접을 통해 덕트(16)에 작동 가능하게 연결되거나, 다른 실시예에서는 덕트(16)와 단일 구조로 형성될 수 있다.

소정 실시예에서, 원추 형상 농축기(12)는, 압력 강하, 농축기 침식 및 분상 연료 농도를 최적화하기 위해 약 5° 내지 약 45°, 더욱이 약 15° 내지 약 30°의 농축기 각도(β)를 갖는다. 보다 상세하게는, 농축기 각도(β)가 15°보다 작으면, 압력 강하와 침식은 최소가 되지만, 예점화 도관 내에서의 분상 연료 농도는 감소되는 것으로 결정되었다. 농축기 각도(β)가 30°보다 크면, 분상 연료 농도는 향상되지만, 압력 강하와 침식은 증가된다. 이와 같이, 소정 실시예에서 전술한 범위는 이들 파라메터를 최적화한다. 이해하겠지만, 그러나 다른 실시예에서는 전술한 인자들이 적절히 최적화되기만 한다면, 상기 값에서 변하는 농축기 각도가 채용될 수 있다.

이제 도 2a 및 도 2b를 참고하면, 실시예에서 원추 형상 농축기(32)는 편심/경사형 원형 원추 형상을 가질 수 있다. 도시한 바와 같이, 연속적인 둘레 에지부(36)는 보다 짧은 원추부(31)에서 보다 긴 연장형 원추부(33)로 연장된다. 상기한 실시예에서, 농축기 각도(β)가 변하며, 예컨대 농축기 각도는 보다 긴 연장형 원추부(33)에서의 약 45°로부터 보다 짧은 원추부(31)에서의 보다 작은 각도로 천이할 수 있다. 상기한 실시예에서, 농축기 각도(β)는 역시 약 5° 내지 약 45°이다. 원추부의 길이 및 형상을 변화시킴으로써, 분상 연료 농도가 보다 높은 영역에서 분상 연료를 수집할 수 있고, 낮은 PF 농도를 갖는 보다 적은 주 공기를 수집할 수 있다. 즉, 편심/경사 형상 원추부를 사용하여, 보다 적은 주 공기와 함께 증가된 양의 분상 연료를 수집하여, 연소를 위한 덕트(38) 내로 이송할 수 있다.

도 3a 내지 도 3c에 도시한 바와 같이, 다른 실시예에서 원추 형상 농축기(42)는 하나 이상, 예컨대 2개의 공극 또는 불연속부(48)를 포함하는 둘레 에지부(46)를 포함한다. 도시한 바와 같이, 불연속부는 아치형의 절결 단면일 수 있지만, 다른 형상도 채용될 수 있다. 실시예에서, 불연속부(48)는 챔퍼링되거나 경사진 부분(49)을 가질 수 있다. 불연속부(48)를 지닌 실시예가 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같은 편심/경사형 원추 형상을 갖는 것도 또한 가능하다. 이해하겠지만, 이들 원추 실시예는 또한 선택적으로 공기보다 높은 농도의 분상 연료와 함께 주 공기를 수집한다.

본 발명의 실시예는 예점화 도관의 구성요소와 분상 연료 노즐 간의 특별한 기하학적 관계도 또한 포함한다. 특히, 분상 연료 노즐의 내경(D)은 중요한 버너 구성 파라메터이다. 이와 같이, 실시예는 내경(D)과, 에컨대 예점화 도관의 덕트의 내경(d)과 같은 다양한 다른 파라메터 간의 기하학적 관계를 활용한다.

보다 구체적으로는, 소정 실시예에서 분상 연료 노즐의 내경(D)의 형상은, D가 500 mm 미만인 경우에 덕트(d)의 내경이 D의 절반보다 크도록 되어 있다. 즉, D < 500 mm이면, d > D/2이다. 이러한 관계에 대하여, 직경(d)이 D/2보다 작은 경우, 예점화 도관의 온도는 급속하게 증가할 것이고, 점화 및 보일러 시동 프로세스 동안에, 즉 점화기가 작동 중일 때에 고온으로 유지된다. 이해하겠지만, 이것은 잠재적으로 분상 연료 노즐의 수명을 악화 및/또는 감소시킬 것이다.

더욱이, 여러 양태에서 분상 노즐 연료의 내경(D)이 500 mm 내지 600 mm이면, 덕트(16)의 내경(d)은 250 mm 내지 300 mm이다. 즉, 500 mm ≤ D ≤ 600 mm이면, 250 mm ≤ d ≤ 300 mm이다. 이 관계는, 직경(d)이 250 mm보다 작은 경우에, 예점화 도관의 온도가 다시 너무 빨리 증가할 수 있고, 점화 및 보일러 시동 중에 고온으로 유지되어, 잠재적으로 분상 연료 노즐의 수명을 감소시킨다는 점에서 중요하다. 역으로, 직경(d)이 300 mm보다 크면, 예점화 도관의 온도는 점화 및 보일러 시동 프로세스 동안에 저온으로 유지될 것이고, 이는 잠재적으로 석탄 점화 성능을 감소시킬 것이다.

다른 양태에서, 분상 연료 노즐의 내경(D)이 600 mm보다 크면, 도관(16)의 내경(d)은 분상 노즐의 내경(D)의 절반보다 작은데, 즉 D > 600 mm이면, d ≤ D/2이다. 여기에서, 직경(d)이 D/2보다 크면, 예점화 도관의 온도는 점화 및 보일러 시동 프로세스 동안에 저온으로 유지될 것이고, 이는 잠재적으로 석탄 점화 성능을 감소시킬 것이다.

소정 실시예에서, 덕트(16)의 내경(d)은 분상 연료 노즐의 내경(D)의 2배의 1/3보다 작다. 즉, d < 2D/3이다. 이 관계는, 직경(d)이 2D/3보다 큰 경우, 분상 연료의 농도가 줄어들도록 점화에 영향을 준다는 점에서 주목할만하다. 추가로, 제1 또는 후속 하류 단계 점화 도관의 내경이 분상 연료 노즐의 내경(D)의 2개의 1/3보다 클 것이 추천된다.

도 1을 계속해서 참고하면, 분상 연료 노즐의 내경(D)에 관한 상기 기하학적 관계뿐만 아니라, 다른 기하학적 관계를 활용하여 분상 연료의 노즐을 최적화할 수 있다. 예컨대, 실시예에서 점화기 유출구, 예컨대 플라즈마 유출구는 원추 형상 농축기(12)로부터 거리 S만큼 이격된다. 특별한 실시예에서, 거리(S)는 약 50 mm 내지 150 mm, 즉 50 mm ≤ S ≤ 150 mm이다. 보다 구체적으로는, 거리는 약 100 mm이다. 특히, 거리(S)가 약 50 mm보다 작으면, 원추 형상 농축기(12)의 유입 영역은 부분적으로 차단될 수 있고, 이에 따라 예점화 도관으로의 분상 연료 농도에 영향을 줄 수 있다. 거리(S)가 약 150 mm보다 크면, 분산 연료 클라우드의 점화는 잠재적으로 원추 형상 농축기(12) 상류에서 발생하고, 이에 따라 버너와 점화기 수명에 영향을 준다.

더욱이, 여러 양태에서 원추 형상 농축기(12)는 내경(M)을 갖는데, 이 내경은 덕트의 내경(d)보다 약 1.1배 내지 약 1.3배만큼 크다. 특정 실시예에서, 원추 형상 농축기(12)의 내경(M)은 내경(d)보다 1.2배 크다. 즉, 내경(M)과 d 간의 관계는 d × 1.1 ≤ M ≤ d × 1.3로서 표현될 수 있다. 여기에서, 배수가 1.2보다 크거나 작은 경우, 분상 연료 농도와 분상 연료의 수집 및 덕트 내로의 이송은 악영향을 받을 수 있다.

추가로, 몇몇 실시예에서 덕트의 내경(d)은 점화기 유출구의 외경(P)보다 크고, 즉 d ≥ P이다. 이것은, 직경(d)이 작은 경우, 분상 연료, 즉 석탄의 농도가 감소하고 점화 프로세스가 악영향을 받을 수 있다는 점에서 중요하다.

소정 실시예에서, 예점화 도관은 노즐의 내경(D)보다 큰, 즉 L ≥ D인 전체 길이(L)를 갖는다. 이러한 관계는, L이 작은 경우, 예점화 도관 내에서의 분상 연료의 체류 시간이 감소하고, 이에 따라 점화에 영향을 준다는 점에서 주목할만하다.

이제 도 4a 내지 도 4c를 참고하면, 압축 연료 예점화 도관 내에서의 PF/공기 혼합물 농도는 원추부의 형상과, 원추부로부터 점화기/플라즈마 발생기의 간격(S)에 기초하여 변한다. 보다 구체적으로는, 도 4a 및 도 4b는 거리(S)에 따라 변한다. 도 4b 및 도 4c는 원추부의 형상과 기하 구조에 기초하여 농도가 변하는 것을 보여준다.

도 5에 도시한 바와 같이, 특정 실시예에서 예점화 도관(100)은 틸트 기구(150)를 포함하는 노즐(140)에서 사용하도록 구성될 수 있다. 도시한 실시예에서, 노즐(140)은 일체형의 점화기/플라즈마 발생기(120), 예점화 도관(100) 및 제2 단계 점화 도관 또는 챔버(126)를 포함한다. 노즐(170)의 원위부는 틸트 기구(150)를 통해 축(A)을 중심으로 틸팅될 수 있다. 이해하겠지만, 예점화 도관(100)의 실시예는 다른 틸트 또는 회전 기구를 갖는 노즐 내에 포함될 수 있다.

이제 도 6a 및 도 6b를 참고하면, 여러 실시예에서 예점화 도관(400)은 원추부(412)와, 점화 유입구(410)를 특징으로 하는 덕트(416)를 포함할 수 있다. 점화 유입구(410)는 점화 소스, 예컨대 플라즈마 토치(도시하지 않음)를 수용하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 점화 유입구(410)는 약 30도 내지 약 90도의 각도를 이룬다. 즉, 30° < a < 90°이다. 이해하겠지만, 본 실시예에서 점화 소스는 예점화 도관 자체 내로 점화하고, 원추부로부터 거리(S)만큼 이격되지 않는다. 본 실시예는, 그러나 다양한 원추부 구성과 여기에서 설명한 다른 기하학적 관계를 활용하고, 틸트 기구가 장착된 노즐 내에 배치될 수 있다.

실시예에서, 분상 연료 노즐을 위한 예점화 도관은, 제1 및 제2 대향 단부 부분으로서, 제1 단부 부분이 점화기의 유출구를 향하도록 구성되는 것인 제1 및 제2 대향 단부 부분을 갖는 덕트와, 제1 단부 부분에 고정되고 점화기의 유출구와 도관 사이에 위치하며 분상 연료를 수집하여 덕트 내에서의 점화를 위해 덕트 내로 전달하도록 구성된 원추 형상 농축기를 포함한다. 예점화 도관은 분상 연료 노즐 내의 점화실로서 기능한다. 원추 형상 농축기는 편심 원추부를 포함할 수도 있고, 불연속적인 둘레 에지부를 가질 수도 있다. 원추 형상 농축기는 점화기 유출구로부터 약 50 mm 내지 약 150 mm 거리에 위치할 수 있다. 분상 연료 노즐은 내경(D)을 갖고, 예점화 도관의 덕트는 내경(d)을 갖는다; D > 500 mm이면, d≥ D/2이다. 실시예에서, 500 mm ≤ D ≤ 600 mm이면, 250 mm ≤ d ≤ 300 mm이다. 더욱이, 여러 양태에서 D > 600 mm이면, d ≤ D/2이고, d는 2D/3 이하일 수 있다. 실시예에서, 점화기의 유출구는 외경(P)을 갖고, d≥ P이다. 예점화 도관은 전체 길이(L)를 갖고, L ≥ D이다. 원추 형상 농축기는 5도 내지 45도 그리고 15도 내지 30도의 원추각(β)을 가질 수 있다. 원추 형상 농축기는 내경(M)을 갖고, 예점화 도관의 덕트는 내경(d)을 가지며, d × 1.1 ≤ M ≤ d × 1.3이다.

실시예에서, 분상 연료 노즐은 유출구를 갖는 점화기와, 제1 및 제2 대향 단부 부분으로서, 제1 단부 부분이 점화기의 유출구를 향하도록 구성되는 것인 제1 및 제2 대향 단부 부분을 갖는 덕트 및 점화기의 유출구와 도관 사이에서 제1 단부 부분에 고정되고, 분상 연료를 수집하여 덕트 내에서의 점화를 위해 덕트 내로 전달하도록 구성된 원추 형상 농축기를 포함하는 예점화 도관을 포함한다. 예점화 도관은 분상 연료 노즐 내의 점화실로서 기능한다. 원추 형상 농축기는 편심 원추부를 포함할 수도 있고, 불연속적인 둘레 에지부를 가질 수도 있다. 원추 형상 농축기는 점화기 유출구로부터 약 50 mm 내지 약 150 mm 거리에 위치할 수 있다. 분상 연료 노즐은 내경(D)을 갖고, 예점화 도관의 덕트는 내경(d)을 갖는다; D > 500 mm이면, d≥ D/2이다. 실시예에서, 500 mm ≤ D ≤ 600 mm이면, 250 mm ≤ d ≤ 300 mm이다. 더욱이, 여러 양태에서 D > 600 mm이면, d ≤ D/2이고, d는 2D/3 이하일 수 있다. 실시예에서, 점화기의 유출구는 외경(P)을 갖고, d≥ P이다. 예점화 도관은 전체 길이(L)를 갖고, L ≥ D이다. 원추 형상 농축기는 5도 내지 45도 그리고 15도 내지 30도의 원추각(β)을 가질 수 있다. 원추 형상 농축기는 내경(M)을 갖고, 예점화 도관의 덕트는 내경(d)을 가지며, d × 1.1 ≤ M ≤ d × 1.3이다. 분상 연료 노즐은 틸트 기구를 포함할 수 있다.

또 다른 실시예에서, 분상 연료 노즐을 위한 예점화 도관은 제1 및 제2 대향 단부 부분을 갖는 덕트를 포함하며, 제1 단부 부분은 점화기의 유출구를 향하도록 구성된다. 덕트는 점화 소스를 예점화 도관 상에 설치하기 위한 점화 유출구 또는 측부 액세스 덕트를 더 포함한다. 점화 유출구는 약 30도 내지 90도, 즉 30° < α < 90°인 범위의 각도를 이룬다. 도관은 제1 단부 부분에 고정되고 점화기의 유출구와 덕트 사이에 위치하며 분상 연료를 수집하여 덕트 내에서의 점화를 위해 덕트 내로 전달하도록 구성된 농축기도 또한 포함할 수 있다.

상기 설명은 예시적인 것이지, 제한하려는 의도가 없다는 것을 이해해야만 한다. 예컨대, 전술한 실시예(및/또는 그 양태)는 서로 조합되어 이용될 수 있다. 추가로, 특정 조건 또는 재료를 본 발명의 교시에 맞추기 위해, 본 발명의 범위로부터 벗어나는 일 없이 많은 수정이 이루어질 수 있다. 추가로, 여기에서 설명되는 치수 및/또는 재료 타입은 본 발명의 파라메터를 정의하는 것으로 의도되지만, 제한하려는 의도는 없고 예시적인 실시예이다. 상기 설명을 검토해 보면 당업자에게 많은 다른 실시예가 명백할 것이다. 이에 따라, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 대한 등가물의 전체 범위와 함께 상기 청구범위를 참고로 하여 결정되어야만 한다. 첨부된 청구범위에서, “포함하는(including)” 및 “여기에서(in which)”라는 용어는 “갖는(comprising)” 및 “이 경우(wherein)”라는 각각의 용어의 일반 영어 동의어로서 사용된다. 더욱이, 아래의 청구범위에서 “제1”, “제2”, “제3”, “상부”, “하부”, “저부”, “정상” 등과 같은 용어는 단순히 라벨로서 이용되는 것이지, 그 대상에 대한 수치적 또는 위치적 요건을 부여하려는 의도는 없다. 더욱이, 후속하는 청구범위의 한정이 명시적으로 추가의 구조의 기능에 관한 언급이 선행하는 “...를 위한 수단”이라는 구문을 사용하지 않는 한, 이 청구범위의 한정은 기능식 형식(means-plus-function format)으로 기재되지 않는다.

이 서술된 설명은 최상의 모드를 포함하여 본 발명의 다수의 실시예를 개시하고, 또한 임의의 디바이스 또는 시스템을 제작 및 사용하고 임의의 통합된 방법을 수행하는 것을 포함하여 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 하기 위한 예를 사용한다. 본 발명의 특허 가능한 범위는 청구범위에 의해 규정되며, 당업자에게 떠오르는 다른 예를 포함할 수 있다. 그러한 다른 예는, 사실상 청구범위와 다르지 않은 구조 요소를 갖거나, 사실상 청구범위와 대단치 않은 차이를 지닌 등가의 구조 요소를 포함하는 경우, 청구범위의 범주 내에 속하는 것으로 의도된다.

여기에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태로 인용되는 요소 또는 단계는, 복수 개의 상기 요소 또는 단계를 배제한다는 것이 명시적으로 언급되지 않는 한, 복수 개의 상기 요소 또는 단계를 배제하지 않는 것으로 이해해야만 한다. 더욱이, 본 발명의 “일실시예”라는 언급은 인용된 피쳐(feature)들도 역시 포함하는 추가의 실시예의 존재를 배제하는 것으로 해석되도록 의도되지 않는다. 게다가, 명시적으로 이와 반대로 언급되지 않는 한, 특별한 속성을 갖는 요소 또는 복수 개의 요소를 “구비하는”, “포함하는” 또는 “갖는” 실시예는 상기 속성을 갖지 않는 추가의 요소를 포함할 수 있다.

여기에 포함된 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나는 일 없이 전술한 시스템 및 방법에서 소정 변경이 이루어질 수 있으므로, 첨부 도면에 도시한 상기 설명의 주제 모두는 단지 본 발명의 개념을 예시하는 예로서 해석되어야만 하며, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (28)

1. 분상 연료 노즐(pulverized fuel nozzle)을 위한 예점화 도관으로서,
   제1 및 제2 대향 단부 부분을 갖는 덕트로서, 제1 단부 부분은 점화기의 유출구를 향하는 것인 덕트; 및
   분상 연료를 수집하여, 점화를 위해 덕트 내로 전달하는 원추 형상 농축기로서, 제1 단부 부분에 고정되고, 점화기의 유출구와 덕트 사이에 위치하는 것인 원추 형상 농축기
   를 포함하고, 예점화 도관은 분상 연료 노즐 내의 점화실로서 기능하는 것인 예점화 도관.
2. 제1항에 있어서, 원추 형상 농축기는 편심 원추부를 포함하는 것인 예점화 도관.
3. 제1항에 있어서, 원추 형상 농축기는 불연속부를 포함하는 둘레 에지부를 갖는 것인 예점화 도관.
4. 제1항에 있어서, 원추 형상 농축기는 점화기 유출구로부터 약 50 mm 내지 약 150 mm의 거리에 위치하는 것인 예점화 도관.
5. 제1항에 있어서, 분상 연료 노즐은 내경(D)을 갖고, 예점화 도관의 덕트는 내경(d)을 가지며,
   D > 500 mm이면, d ≥ D/2인 것인 예점화 도관.
6. 제1항에 있어서, 분상 연료 노즐은 내경(D)을 갖고, 예점화 도관의 덕트는 내경(d)을 가지며,
   500 mm ≤ D ≤ 600 mm이면, 250 mm ≤ d ≤ 300 mm인 것인 예점화 도관.
7. 제1항에 있어서, 분상 연료 노즐은 내경(D)을 갖고, 예점화 도관의 덕트는 내경(d)을 가지며,
   D > 600 mm이면, d ≤ D/2인 것인 예점화 도관.
8. 제1항에 있어서, 분상 연료 노즐은 내경(D)을 갖고, 예점화 도관의 덕트는 내경(d)을 가지며, d ≤ 2D/3인 것인 예점화 도관.
9. 제1항에 있어서, 예점화 도관의 덕트는 내경(d)을 갖고, 점화기의 유출구는 외경(P)을 가지며, d≥P인 것인 예점화 도관.
10. 제1항에 있어서, 분상 연료 노즐은 내경(D)을 갖고, 예점화 도관은 전체 길이(L)를 가지며, L ≥ D인 것인 예점화 도관.
11. 제1항에 있어서, 원추 형상 농축기는 5도 내지 45도의 원추각(β)을 갖는 것인 예점화 도관.
12. 제11항에 있어서, 원추각은 15도 내지 30도인 것인 예점화 도관.
13. 제1항에 있어서, 원추 형상 농축기는 내경(M)을 갖고, 예점화 도관의 덕트는 내경(d)을 가지며, d × 1.1 ≤ M ≤ d × 1.3인 것인 예점화 도관.
14. 내경(D)을 갖는 버너를 위한 분상 연료 노즐로서,
    유출구를 갖는 점화기; 및
    제1 및 제2 대향 단부 부분으로서, 제1 단부 부분은 점화기의 유출구를 향하도록 구성되는 제1 및 제2 대향 단부 부분을 갖는 덕트와, 분상 연료를 수집하고 점화를 위해 덕트 내로 전달하는 원추 형상 농축기로서, 제1 단부 부분에 고정되고 점화기의 유출구와 덕트 사이에 위치하는 원추 형상 농축기를 포함하는 예점화 도관
    을 포함하고, 예점화 도관은 분상 연료 노즐 내의 점화실로서 기능하는 것인 분상 연료 노즐.
15. 제14항에 있어서, 원추 형상 농축기는 편심 원추부를 포함하는 것인 분상 연료 노즐.
16. 제14항에 있어서, 원추 형상 농축기는 불연속부인 둘레 에지부를 갖는 것인 분상 연료 노즐.
17. 제14항에 있어서, 원추 형상 농축기는 점화기 유출구로부터 약 50 mm 내지 약 150 mm의 거리에 위치하는 것인 분상 연료 노즐.
18. 제14항에 있어서, 분상 연료 노즐은 내경(D)을 갖고, 예점화 도관의 덕트는 내경(d)을 가지며,
    D > 500 mm이면, d ≥ D/2인 것인 분상 연료 노즐.
19. 제14항에 있어서, 분상 연료 노즐은 내경(D)을 갖고, 예점화 도관의 덕트는 내경(d)을 가지며,
    500 mm ≤ D ≤ 600 mm이면, 250 mm ≤ d ≤ 300 mm인 것인 분상 연료 노즐.
20. 제14항에 있어서, 분상 연료 노즐은 내경(D)을 갖고, 예점화 도관의 덕트는 내경(d)을 가지며,
    D > 600 mm이면, d ≤ D/2인 것인 분상 연료 노즐.
21. 제14항에 있어서, 분상 연료 노즐은 내경(D)을 갖고, 예점화 도관의 덕트는 내경(d)을 가지며, d ≤ 2D/3인 것인 분상 연료 노즐.
22. 제14항에 있어서, 예점화 도관의 덕트는 내경(d)을 갖고, 점화기의 유출구는 외경(P)을 가지며, d≥P인 것인 분상 연료 노즐.
23. 제14항에 있어서, 분상 연료 노즐은 내경(D)을 갖고, 예점화 도관은 전체 길이(L)를 가지며, L ≥ D인 것인 분상 연료 노즐.
24. 제14항에 있어서, 원추 형상 농축기는 5도 내지 45도의 원추각(β)을 갖는 것인 분상 연료 노즐.
25. 제24항에 있어서, 원추각은 15도 내지 30도인 것인 분상 연료 노즐.
26. 제14항에 있어서, 원추 형상 농축기는 내경(M)을 갖고, 예점화 도관의 덕트는 내경(d)을 가지며, d × 1.1 ≤ M ≤ d × 1.3인 것인 분상 연료 노즐.
27. 분상 연료 노즐을 위한 예점화 도관으로서,
    제1 및 제2 대향 단부 부분을 갖는 덕트로서, 제1 단부 부분은 점화기의 유출구를 향하도록 구성되는 것인 덕트; 및
    분상 연료를 수집하고, 점화를 위해 덕트 내로 전달하는 원추 형상 농축기로서, 제1 단부 부분에 고정되고, 점화기의 유출구와 도관 사이에 위치하는 것인 원추 형상 농축기
    를 포함하고, 덕트는 점화 소스를 수용하기 위한 점화 유입구를 포함하는 것인 예점화 도관.
28. 제27항에 있어서, 점화 유입구는 30° < α < 90°인 각도(α)를 형성하는 것인 예점화 도관.

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