KR101453858B1 - 코안다 효과를 이용한 초저 질소산화물 연소장치 - Google Patents

코안다 효과를 이용한 초저 질소산화물 연소장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 고온의 연소배가스와 공기를 유인하여 연료와 혼합하여 연소실에 공급함으로써, MILD 연소를 구현하는, 코안다 효과를 이용한 초저 NOx 연소장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 코안다 효과를 이용한 초저 NOx 연소장치는, 내부에 직경이 최소인 돌출부를 가지고 상기 돌출부에서 길이 방향 양측으로 경사진 노즐 통로를 형성하며, 상기 돌출부에 형성되는 공기 간극을 통하여 1차 공기를 상기 노즐 통로로 공급하여 상기 노즐 통로의 길이 방향으로 부압을 발생시키는 코안다 노즐, 상기 노즐 통로의 입구 측으로 연소배가스를 공급하는 연소배가스 공급부, 상기 노즐 통로의 입구 측에 배치되어 2차 공기를 유인 공급하는 2차 공기 공급부, 및 상기 2차 공기 공급부를 관통하여 상기 노즐 통로 내에 배치되어 연료를 공급하는 연료 노즐을 포함한다.

Description

코안다 효과를 이용한 초저 질소산화물 연소장치 {Super-low NOx Emission Combustion Apparatus Using Coanda Effect}
본 발명은 질소산화물(NOx)을 저감하는 코안다 효과를 이용한 초저 NOx 연소장치에 관한 것이다.
일반적으로 공기를 산화제로 사용하는 기존 버너의 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 버너의 중심축을 따라 온도를 측정하게 되면, 히트 스팟과 같이 거의 2000K에 달하는 고온 영역이 존재한다. 질소산화물(NOx)은 고온 영역에서 집중적으로 매우 빠르게(millisecond 범위) 생성되므로 이 고온 영역을 낮추어 주는 것이 저 NOx 연소를 구현하는 것이다.
근래에는 에너지 효율을 올리기 위하여 열교환기를 사용하여 연소배가스의 열을 회수하여 공기를 예열하는 방법을 사용하는데, 이 경우 화염의 최고온도(peak temperature)가 더욱 올라가게 되어 NOx의 생성율이 더욱 높아진다. 따라서 공기를 예열할 경우에도 화염대의 최고온도가 높아지지 않도록 하는 기술이 필요하다.
도 2를 참조하면, 기존의 연소 방식을 사용하는 버너에서 산소의 농도가 7%로 높은 경우에는 공기를 1200K로 예열할 경우(①)와 공기를 1600K로 예열할 경우(②)에 화염의 최고온도가 크게 올라가는 것을 알 수 있으며, 이로 인하여, NOx의 생성이 크게 증가한다.
그러나 산소의 농도가 낮아지면 공기를 1600K로 예열하여(③)도 화염의 최고온도는 크게 낮아지는 동시에 온도가 낮았던 하류 부분의 온도는 상승하여 전반적으로 온도가 평준화되는 경향을 보인다. 이와 같이 산소의 농도를 낮추기 위하여 연료가 연소된 후의 연소배가스를 되돌려 공기에 혼합하는 방법이 사용된다.
도 3을 참조하면, 냉각된 후의 연소배가스를 재순환하는 경우에는 화염이 안정화되는 영역이 크게 좁아지며, 냉각된 연소배가스의 재순환되는 양을 증가시키면 화염이 불안정해지거나 꺼지게 된다. 반면에, 연료의 착화 온도 이상의 고온 상태를 유지하면서 연소배가스를 재순환시키게 되면 화염의 온도가 균일하면서도 매우 안정된 화염 영역(C)이 나타난다.
즉 연소용 공기를 연료의 자발 착화온도 이상으로 가열하면서 연소배가스를 재순환하고 혼합하여 희석함으로써, 연소용 공기의 산소농도를 낮춤과 동시에 연소용 공기를 고온으로 유지함으로써 화염이 안정되게 유지되도록 하는 연소 방법이 MILD(Moderate and Intense Low oxygen Dilution) 연소이다.
예를 들면, MILD 연소 방식은 연소배가스를 재순환시킴과 동시에 공기의 온도를 높이기 위하여 열교환기를 사용할 수 있다. 그러나 공기의 온도를 연료의 착화온도 이상(일반적으로 1000℃ 이상)으로 올리는 것이 일반적인 열교환기로는 불가능하므로 축열 재생식 열교환기가 사용된다.
축열 재생식 열교환기는 고온의 연소배가스가 세라믹류의 축열재를 지나가도록 하여 고온으로 가열시킨 후, 다시 축열재 쪽으로 공기를 유동시켜 고온을 얻게 하며, 축열재에 고온의 연소배가스와 공기를 교대로 유동시키기 위하여, 고온에 견딜 수 있는 4방변(4-way switching valve)을 사용한다. 이와 같이 공기를 고온으로 가열하는 방법을 사용하기 때문에, 장치가 복잡해지고 가격이 높아진다.
본 발명의 목적은 고온의 연소배가스와 공기를 유인하여 연료와 혼합하여, 연소용 공기의 산소농도를 낮추고 연소용 공기를 고온으로 유지함으로써, MILD 연소를 구현하는, 코안다 효과를 이용한 초저 NOx 연소장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 고온의 연소배가스를 재순환시킴으로써, 열 및 비활성의 연소배가스가 동시에 재순환되게 하여 연소용 공기 중의 산소가 국부적으로 집중되지 않도록 희석시키는 동시에 고온으로 가열함으로써 MILD 연소를 구현하는, 코안다 효과를 이용한 초저 NOx 연소장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 코안다 효과를 이용한 초저 NOx 연소장치는, 내부에 직경이 최소인 돌출부를 가지고 상기 돌출부에서 길이 방향 양측으로 경사진 노즐 통로를 형성하며, 상기 돌출부에 형성되는 공기 간극을 통하여 1차 공기를 상기 노즐 통로로 공급하여 상기 노즐 통로의 길이 방향으로 부압을 발생시키는 코안다 노즐, 상기 노즐 통로의 입구 측으로 연소배가스를 공급하는 연소배가스 공급부, 상기 노즐 통로의 입구 측에 배치되어 2차 공기를 유인 공급하는 2차 공기 공급부, 및 상기 2차 공기 공급부를 관통하여 상기 노즐 통로 내에 배치되어 연료를 공급하는 연료 노즐을 포함한다.
상기 노즐 통로는, 상기 돌출부를 기준으로 상기 입구 측으로 가면서 급경사로 직경이 증가되고, 상기 노즐 통로의 출구 측으로 가면서 상기 급경사에 비하여 완경사로 직경이 증가될 수 있다.
상기 코안다 노즐은, 원주 방향으로 따라 형성되어 상기 공기 간극에 연결되는 공기 챔버를 더 포함할 수 있다.
상기 연소배가스 공급부는, 상기 코안다 노즐을 수용하여 직경 방향으로 상기 코안다 노즐과의 사이에 유동통로를 형성하는 하우징 관체, 및 상기 하우징 관체의 선단에서 직경 방향으로 돌출되어 배출되는 연소배가스의 일부를 상기 유동통로로 유도하는 유도판을 포함할 수 있다.
상기 2차 공기 공급부는, 상기 하우징 관체의 중심을 통하여 상기 코안다 노즐의 중심에 유인 출구를 배치하는 공기 관로, 및 상기 공기 관로의 유인 입구 측에 구비되어 개폐 및 유량을 조절하는 공기 조절밸브를 포함할 수 있다.
상기 연료 노즐은, 상기 공기 관로에 삽입되어 출구를 상기 코안다 노즐의 노즐 통로에 배치하고, 상기 연료 노즐의 입구에 개폐 및 유량을 조절하는 연료 조절밸브가 구비될 수 있다.
상기 연소배가스 공급부는, 상기 코안다 노즐의 길이 방향 출구와 입구를 연결하여 연소배가스를 재순환시키는 재순환관, 상기 재순환관을 상기 코안다 노즐의 입구 측에 연결하는 연결부, 및 상기 재순환관에 설치되는 보조 코안다 노즐을 포함할 수 있다.
상기 2차 공기 공급부는, 상기 연결부의 중심을 통하여 상기 코안다 노즐의 중심에 유인 출구를 배치하는 공기 관로, 및 상기 공기 관로의 유인 입구 측에 구비되어 개폐 및 유량을 조절하는 공기 조절밸브를 포함할 수 있다.
상기 연소배가스 공급부는, 상기 코안다 노즐의 입구 측에 연결하는 연결부, 및 상기 연결부의 일측에 설치되어 연소배가스를 발생시키는 버너를 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 1차 공기로 코안다 노즐의 노즐 통로에 부압을 형성하고, 부압으로 코안다 노즐의 입구 측에서 고온의 연소배가스와 2차 공기를 유인 흡입하여 연료에 반응시키므로 연소용 1차 및 2차 공기가 희석되고 고온으로 가열되므로 MILD 연소가 구현된다. 따라서 질소산화물(NOx)이 저감될 수 있다.
도 1은 본 발명의 초저 NOx MILD 연소의 기본 개념을 나타내는 개념도이다.
도 2는 버너 중심선상의 최고온도에서 산소농도와 온도분포를 나타내는 그래프이다.
도 3은 초저 NOx MILD 연소의 출현 영역을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 코안다 효과를 이용한 초저 NOx 연소장치의 작동 상태 단면도이다.
도 5는 도 4의 코안다 노즐에서 유인 원리를 도시하는 상태도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 코안다 효과를 이용한 초저 NOx 연소장치의 작동 상태 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 코안다 효과를 이용한 초저 NOx 연소장치의 작동 상태 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 코안다 효과를 이용한 초저 NOx 연소장치의 작동 상태 단면도이고, 도 5는 도 4의 코안다 노즐에서 유인 원리를 도시하는 상태도이다.
초저 NOx 연소는 화염대의 최고온도를 낮추어 화염의 온도를 전반적으로 평준화하고, 공기의 흐름에서 산소농도가 국부적으로 높아지지 않게 함으로써 구현될 수 있다.
이를 위하여, 제1 실시예에서는 고온의 연소배가스를 연소용 공기(1차 공기와 2차 공기)에 혼합하여 연소용 공기의 온도를 상승시키는 예열 효과를 얻고, 동시에 연소용 공기와 연소배가스를 혼합하여 산소농도를 낮추는 효과를 얻을 수 있다.
즉 연소배가스로 연소용 공기(1차, 2차 공기)를 고온으로 가열함으로써 산소농도가 낮은 상태에서도 연소용 공기와 연료의 반응이 안정적으로 이루어질 수 있다. 낮은 산소농도로 연료를 연소시킴으로써 화염대의 최고온도가 낮아지고, 따라서 화염의 온도가 균일하게 될 수 있다.
도 4 내지 도 5를 참조하면, 제1 실시예에 따른 코안다 효과를 이용한 초저 NOx 연소장치(100, 이하 "연소장치"라 한다)는 코안다 노즐(10), 연소배가스 공급부(20), 2차 공기 공급부(30), 및 연료 노즐(40)을 포함한다.
코안다 노즐(10)은 내부에 직경이 최소인 돌출부(11)를 가지고, 돌출부(11)에서 길이 방향 양측으로 가면서 경사진 노즐 통로(12)를 형성하며, 돌출부(11)에 공기 간극(13)을 형성하고 있다. 즉 코안다 노즐(10)은 1차 공기를 공기 간극(13)을 통하여 노즐 통로(12)로 가압하여 공급하면, 노즐 통로(12)의 길이 방향을 따라 부압을 발생시킨다.
연소배가스 공급부(20)는 노즐 통로(12)의 입구 측으로 고온의 연소배가스를 공급하여, 코안다 노즐(10)로 공급되는 1차 공기와 부압에 의하여 유인되는 2차 공기를 가열하고, 산소농도를 낮출 수 있도록 구성된다.
2차 공기 공급부(30)는 노즐 통로(12)의 입구 측에 배치되어, 2차 공기를 노즐 통로(12) 안으로 유인 공급한다. 연료 노즐(40)은 2차 공기 공급부(30)를 관통하여 노즐 통로(12) 내에 배치되어 노즐 통로(12) 안으로 연료를 공급하게 된다. 도시하지는 않았지만, 연료는 가압 공급될 수 있다.
구체적으로 보면, 코안다 노즐(10)은 가압된 1차 공기를 코안다 노즐(10)의 공기 간극(13)을 통하여 노즐 통로(12)로 공급하면, 굴곡진 노즐 통로(12)를 따라 1차 공기가 흐르면서 노즐 통로(12)에 부압을 형성한다. 따라서 노즐 통로(12)의 입구 측에서 연소배가스와 2차 공기가 유인될 수 있게 된다.
이를 위하여, 노즐 통로(12)는 돌출부(11)를 기준으로 입구 측으로 가면서 급경사로 직경이 증가되고, 노즐 통로(12)의 출구 측으로 가면서 급경사에 비하여 완경사로 직경이 증가된다. 즉 공기 간극(13)으로 공급되는 1차 공기는 노즐 통로(12)의 완경사를 따라 출구 측으로 흐르게 된다.
또한, 코안다 노즐(10)은 원주 방향으로 따라 형성되는 공기 챔버(14)를 구비한다. 공기 챔버(14)는 원주 방향을 따라 등간격으로 배치되는 복수의 공기 간극들(13)에 연결된다.
따라서 공기 챔버(14)는 가압 공급되는 1차 공기를 일시적으로 저류시켜 복수의 공기 간극(13)으로 균일한 압력으로 분배할 수 있다. 도시하지는 않았지만, 공기 챔버(14)는 송풍기나 압축기에 연결될 수 있다.
연소배가스 공급부(20)는 코안다 노즐(10)을 수용하는 하우징 관체(21), 및 하우징 관체(21)의 선단에 직경 방향으로 돌출되는 유도판(22)을 포함한다. 하우징 관체(21)는 유도판(22)의 반대측에서 코안다 노즐(10)을 수용한 상태로 폐쇄 구조를 형성한다.
하우징 관체(21)는 직경 방향으로 코안다 노즐(10)과의 사이에 유동통로(23)를 형성한다. 또한, 유동통로(23)는 하우징 관체(21)의 길이 방향으로 설정된다. 유도판(22)은 하우징 관체(21)의 선단에서 하우징 관체(21)의 직경보다 작은 직경으로 형성되어, 코안다 노즐(10)에서 배출되는 연소배가스에 저항을 가하여 연소배가스의 일부를 유동통로(23)로 유도하여 코안다 노즐(10)의 입구측으로 공급되게 한다.
2차 공기 공급부(30)는 하우징 관체(21)의 중심을 관통하여 설치되는 공기 관로(31)와 공기 조절밸브(32)를 포함한다. 공기 관로(31)는 코안다 노즐(10)의 중심에 유인 출구를 배치한다. 예를 들면, 공기 관로(31)의 유인 출구는 노즐 통로(12)에서 돌출부(11)에 대응할 수 있다. 따라서 1차 공기의 부압에 의하여 2차 공기가 용이하게 유인될 수 있다.
공기 조절밸브(32)는 공기 관로(31)의 유인 입구 측에 구비되어 개폐 및 유량을 조절한다. 따라서 공기 조절밸브(32)는 공기 관로(31)를 통하여 노즐 통로(12)의 중심으로 유인되는 2차 공기의 유속 및 흡입량을 정확하게 제어할 수 있다.
연료 노즐(40)은 공기 관로(31)에 삽입되어 출구를 코안다 노즐(10)의 노즐 통로(12)에 배치한다. 연료 노즐(40)의 출구는 공기 관로(31)보다 노즐 통로(12) 내측으로 더 삽입된다. 연료 노즐(40)의 입구에 연료 조절밸브(41)가 구비된다. 따라서 연료 조절밸브(41)의 개폐 및 조절 작동에 의하여, 유량 조절된 연료가 연료 노즐(40)을 통하여 노즐 통로(12) 내에 분사된다. 즉 연료는 2차 공기 및 1차 공기와 순차적으로 혼합될 수 있다.
편의상, 도 4를 참조하여, 1차 공기와 2차 공기를 예로 들어 코안다 효과에 대하여 설명한다. 코안다 노즐(10)의 공기 간극(13)으로 1차 공기를 공급하면, 1차 공기는 공기 간극(13)을 통하여 노즐 통로(12)의 내면을 따라 흐르면서 베르누이 원리에 의하여 노즐 통로(12)의 입구 측에 부압을 발생시킨다.
이 부압에 의하여, 2차 공기가 공기 관로(31)를 통하여 노즐 통로(12) 내부로 유인된다. 이때 공기 조절밸브(32)가 개방되어 있다. 실험 결과를 보면, 1차 공기의 유량이 160lpm인 경우, 노즐 통로(12)에서 유출되는 전체 유량(1차 공기와 2차 공기)은 480lpm으로 나타났다. 즉 코안다 노즐(10)에 의하여 유인된 2차 공기의 유량이 320lpm임을 알 수 있다.
따라서 1차 공기와 2차 공기의 전체 유출 유량은 1차 공기 유량의 3배가 되어, 코안다 노즐(10)은 유체 증폭 효과를 얻을 수 있다. 이때 공기 조절밸브(32)를 제어함으로써, 공기 관로(31)를 통하여 유인되는 2차 공기의 유량이 제어된다. 즉 공기 조절밸브(32)는 2차 공기를 필요 유량으로 유인될 수 있게 한다.
실제 연소 과정을 보면, 연소배가스가 유도판(22)에 의하여 유동통로(23)를 경유하여 노즐 통로(12)의 입구 측에 대기하는 상태에서, 1차 공기가 공기 간극(13)을 통하여 노즐 통로(12)로 공급되면, 베르누이 원리에 의하여 노즐 통로(12)의 입구 측에 부압이 발생된다.
이 부압에 의하여, 연소배가스가 노즐 통로(12) 내부로 유인되고 동시에 2차 공기가 공기 관로(31)를 통하여 노즐 통로(12) 내부로 유인된다. 이때 공기 조절밸브(32)가 조절 및 개방되어 있다. 유인되는 고온의 연소배가스와 2차 공기는 1차 공기와 혼합됨으로써 연소용 공기인, 1차 공기과 2차 공기의 온도가 상승된다. 또한 연소배가스에 1차 공기 및 2차 공기가 확산됨으로써, 연소배가스, 1차, 2차 공기 전체에 대하여 산소가 균일하게 확산되고, 산소농도가 낮아진다.
이때, 산소농도가 낮아진다는 것은, 연소배가스, 1차, 2차 공기 전체에 대하여, 산소 총량은 동일하지만, 산소가 균일하게 확산되어, 국부적으로 산소농도가 높은 영역이 없어져 균일해지는 것을 의미한다.
또한, 연료 조절밸브(41)의 작동으로 연료 노즐(40)을 통하여 연료가 노즐 통로(12) 내로 공급된다. 따라서 고온의 연소배가스와 혼합된 1차, 2차 공기는 연료와 반응하여 연소된다.
이때, 산소농도가 낮기 때문에 국부적인 고온의 화염대가 나타나지 않는 MILD 연소가 이루어져, 초저 NOx 연소가 구현될 수 있다. 이와 같이 1차, 2차 공기 및 배연소가스 중의 산소농도는 낮지만 고온의 배연소가스에 의하여 1차, 2차 공기의 흐름이 고온으로 예열된다. 따라서 연료는 연속적으로 착화되어 안정된 화염을 형성하고, 안정된 연소를 구현할 수 있다.
이하 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 설명한다. 제1 실시예 및 기 설명된 실시예의 구성과 동일한 구성에 대하여 설명을 생략하고 서로 다른 구성에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 코안다 효과를 이용한 초저 NOx 연소장치의 작동 상태 단면도이다. 도 6을 참조하면, 제2 실시예의 연소장치(200)에서, 연소배가스 공급부(220)는 재순환관(221), 연결부(222) 및 보조 코안다 노즐(223)을 포함한다.
재순환관(221)은 코안다 노즐(10)의 길이 방향에서 출구의 일부와 입구를 코안다 노즐(10)의 외부로 연결하여, 연소배가스의 일부를 출구 측에서 입구 측으로 재순환시킨다. 연결부(222)는 재순환관(221)을 코안다 노즐(10)의 입구 측에 연결하여, 연소배가스를 코안다 노즐(10)로 공급할 수 있게 한다.
보조 코안다 노즐(223)은 재순환관(221)에 설치되어 연소배가스를 출구 측에서 입구 측으로 효과적으로 보낼 수 있게 한다. 즉 보조 코안다 노즐(223)은 코안다 노즐(10)과 동일한 구조로 형성되어, 가압 공급되는 1차 공기에 의하여 내부에 부압을 형성한다. 이 부압이 재순환관(221)에 작용하여 연소배가스를 코안다 노즐(10)의 입구 측으로 재순환 공급한다.
이때, 2차 공기 공급부(30)에서, 공기 관로(31)는 연결부(222)의 중심을 관통하여 코안다 노즐(10)의 중심에 유인 출구를 배치하고, 공기 조절밸브(32)는 공기 관로(31)의 유인 입구 측에 구비되어 개폐 및 유량을 조절한다.
제2 실시예의 연소장치(200)는 보조 코안다 노즐(223) 및 재순환관(221)을 통하여 고온의 연소배가스를 코안다 노즐(10)의 노즐 통로(12) 입구 측으로 유인하여, 재순환된 고온의 연소배가스와 연소용 1차, 2차 공기를 혼합하여, 제1 실시예에서와 같이, 초저 NOx의 MILD 연소를 구현할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 코안다 효과를 이용한 초저 NOx 연소장치의 작동 상태 단면도이다. 도 7을 참조하면, 제3 실시예의 연소장치(300)에서, 연소배가스 공급부(320)는 코안다 노즐(10)의 입구 측에 연결하는 연결부(321), 및 연결부(321)의 일측에 설치되어 연소배가스를 발생시키는 버너(322)를 포함한다.
즉 제3 실시예의 연소장치(300)는 기존의 버너(322)에 코안다 노즐(10)를 조합하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 버너(322)는 가스 버너 또는 오일 버너로 형성될 수 있다. 버너(322)는 연결부(321)를 통하여 고온의 연소배가스를 코안다 노즐(10)의 입구 측으로 직접 보낼 수 있다.
이때, 2차 공기 공급부(30)에서, 공기 관로(31)는 연결부(321)의 중심을 관통하여 코안다 노즐(10)의 중심에 유인 출구를 배치하고, 공기 조절밸브(32)는 공기 관로(31)의 유인 입구 측에 구비되어 개폐 및 유량을 조절한다.
제3 실시예의 연소장치(300)는 기존의 버너(322)에서 발생하는 고온의 연소배가스를 직접 코안다 노즐(10)의 노즐 통로(12) 입구 측으로 유인하고, 직접 공급되는 고온의 연소배가스와 연소용 1차, 2차 공기를 혼합하여, 제1 실시예에서와 같이, 초저 NOx의 MILD 연소를 구현할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 코안다 노즐 11: 돌출부
12: 노즐 통로 13: 공기 간극
14: 공기 챔버 20, 220, 320: 연소배가스 공급부
21: 하우징 관체 22: 유도판
23: 유동통로 30: 2차 공기 공급부
31: 공기 관로 32: 공기 조절밸브
40: 연료 노즐 41: 연료 조절밸브
100, 200, 300: 연소장치 221: 재순환관
222, 321: 연결부 223: 보조 코안다 노즐
322: 버너

Claims (9)

  1. 내부에 직경이 최소인 돌출부를 가지고 상기 돌출부에서 길이 방향 양측으로 경사진 노즐 통로를 형성하며, 상기 돌출부에 형성되는 공기 간극을 통하여 1차 공기를 상기 노즐 통로로 공급하여 상기 노즐 통로의 길이 방향으로 부압을 발생시키는 코안다 노즐;
    상기 노즐 통로의 입구 측으로 연소배가스를 공급하는 연소배가스 공급부;
    상기 노즐 통로의 입구 측에 배치되어 2차 공기를 유인 공급하는 2차 공기 공급부; 및
    상기 2차 공기 공급부를 관통하여 상기 노즐 통로 내에 배치되어 연료를 공급하는 연료 노즐
    을 포함하는 코안다 효과를 이용한 초저 질소산화물 연소장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 노즐 통로는,
    상기 돌출부를 기준으로 상기 입구 측으로 가면서 급경사로 직경이 증가되고,
    상기 노즐 통로의 출구 측으로 가면서 상기 급경사에 비하여 완경사로 직경이 증가되는
    코안다 효과를 이용한 초저 질소산화물 연소장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 코안다 노즐은,
    원주 방향으로 따라 형성되어 상기 공기 간극에 연결되는 공기 챔버
    를 더 포함하는 코안다 효과를 이용한 초저 질소산화물 연소장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연소배가스 공급부는,
    상기 코안다 노즐을 수용하여 직경 방향으로 상기 코안다 노즐과의 사이에 유동통로를 형성하는 하우징 관체, 및
    상기 하우징 관체의 선단에서 직경 방향으로 돌출되어 배출되는 연소배가스의 일부를 상기 유동통로로 유도하는 유도판
    을 포함하는 코안다 효과를 이용한 초저 질소산화물 연소장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 2차 공기 공급부는,
    상기 하우징 관체의 중심을 통하여 상기 코안다 노즐의 중심에 유인 출구를 배치하는 공기 관로, 및
    상기 공기 관로의 유인 입구 측에 구비되어 개폐 및 유량을 조절하는 공기 조절밸브
    를 포함하는 코안다 효과를 이용한 초저 질소산화물 연소장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 연료 노즐은
    상기 공기 관로에 삽입되어 출구를 상기 코안다 노즐의 노즐 통로에 배치하고,
    상기 연료 노즐의 입구에 개폐 및 유량을 조절하는 연료 조절밸브가
    구비되는 코안다 효과를 이용한 초저 질소산화물 연소장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 연소배가스 공급부는,
    상기 코안다 노즐의 길이 방향 출구와 입구를 연결하여 연소배가스를 재순환시키는 재순환관,
    상기 재순환관을 상기 코안다 노즐의 입구 측에 연결하는 연결부, 및
    상기 재순환관에 설치되는 보조 코안다 노즐
    을 포함하는 코안다 효과를 이용한 초저 질소산화물 연소장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 2차 공기 공급부는,
    상기 연결부의 중심을 통하여 상기 코안다 노즐의 중심에 유인 출구를 배치하는 공기 관로, 및
    상기 공기 관로의 유인 입구 측에 구비되어 개폐 및 유량을 조절하는 공기 조절밸브
    를 포함하는 코안다 효과를 이용한 초저 질소산화물 연소장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 연소배가스 공급부는,
    상기 코안다 노즐의 입구 측에 연결하는 연결부, 및
    상기 연결부의 일측에 설치되어 연소배가스를 발생시키는 버너
    를 포함하는 코안다 효과를 이용한 초저 질소산화물 연소장치.
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