KR102043956B1 - Combustor capable of reducing nitrogen oxide contained in boiler combustion gas and increasing energy efficiency - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a boiler combustor capable of reducing nitrogen oxide contained in exhaust gas and increasing energy efficiency to improve atmospheric environment. According to the present invention, the boiler combustor comprises: a burner combusting boiler exhaust gas; a cylindrical combustion vessel including a combustion chamber receiving flames from the burner and having a plurality of vent holes connecting the combustion chamber and the outside; a flame adjusting supply pipe; a hot filter means coming in contact with incompletely combusted gas included in combustion gas passing through the combustion chamber to oxidize and combust the incompletely combusted gas; a fuel supplying air supply pipe; an injector device spraying a urea solution to mix the same with the exhaust gas of the boiler received in a mixing chamber; and a urea solution storage tank connected to the injector device.

Description

배기가스에 함유된 질소산화물 저감 및 에너지효율 증대를 얻을 수 있는 보일러의 연소기{Combustor capable of reducing nitrogen oxide contained in boiler combustion gas and increasing energy efficiency}Combustor capable of reducing nitrogen oxide contained in boiler combustion gas and increasing energy efficiency

본 발명은 보일러 연소가스에 함유된 질소산화물(NOx) 저감 및 에너지효율 증대를 얻을 수 있는 연소기에 관한 것으로서 보다 상세하게는 보일러의 버너로부터 배출되는 고온의 연소가스에 보일러 후단 연소가스와 연소공기에 소량의 요소수를 혼합 공급하여 질소산화물(NOx)을 반응시켜 인체에 무해한 질소(N2)로 환원시키고 연소기 내부에 설치된 가열필터수단을 이용하여 연소가스에 포함되어 있는 불완전연소가스가 가열필터수단과 접촉하여 치환, 산화반응 및 완전 연소됨으로써 연소가스에 포함되어 있는 질소산화물(NOx) 및 불완전연소가스의 배출을 억제하여 대기환경에 개선하도록 한 보일러 연소가스에 함유된 질소산화물 저감 및 에너지효율 증대를 얻을 수 있는 연소기에 관한 것이다.The present invention relates to a combustor capable of reducing nitrogen oxides (NOx) contained in a boiler combustion gas and increasing energy efficiency. More specifically, the present invention relates to a high temperature combustion gas discharged from a boiler burner, and to a combustion gas and a subsequent combustion gas of a boiler. By supplying a small amount of urea water to react with nitrogen oxides (NOx) to reduce to nitrogen (N 2 ) harmless to the human body and incomplete combustion gas contained in the combustion gas is heated filter means by using a heating filter means installed inside the combustor Reduction of NOx and energy efficiency in boiler flue gas to improve the atmosphere by suppressing emissions of NOx and incomplete combustion gas contained in combustion gas by replacement, oxidation and complete combustion in contact with Relates to a combustor to obtain.

에너지 소비 증가에 따라 화석연료의 연소가스에 의한 대기 오염이 심각한 사회문제로 비화되고 있다. 연소가스 중의 대표적인 오염물질은 황산화물(SOx), 염화합물(HcL), 질소산화물(NOx), 바나듐산화물(VOx), 일산화탄소(CO), 미연탄화수소 등이 있다.As the energy consumption increases, air pollution by the combustion gas of fossil fuel is becoming a serious social problem. Representative pollutants in the combustion gases include sulfur oxides (SOx), salt compounds (HcL), nitrogen oxides (NOx), vanadium oxide (VOx), carbon monoxide (CO), unburned hydrocarbons.

이중 질소산화물(NOx)은 광화학 스모그를 일으키는 주 원인으로서 인체에 직접적으로 해를 끼치고, 산성비의 원인이 되며, 각종 식물의 성장에 심각한 영향을 끼치므로, 그 배출량에 대한 규제가 엄격해지고 있다.Since NOx is a major cause of photochemical smog, it directly harms the human body, causes acid rain, and seriously affects the growth of various plants.

대기중에 존재하는 질소산화물 중 인체에 해를 끼치며 대기 오염의 주 원인은 NO와 NO2로서, 이들을 총칭하여 NOx라 칭한다. NOx의 발생원으로는 열적 질소산화물(thermal NOx), 즉발 질소산화물(prompt NOx) 및 연료 질소산화물(fuel NOx)로 분류되며, 각각의 저감에 대한 연구가 환경문제와 더불어 활발하게 가속화되고 있다.Among the nitrogen oxides present in the air, the main causes of air pollution are NO and NO 2 , which are collectively called NOx. Sources of NOx are classified into thermal NOx, prompt NOx and fuel NOx, and research on each reduction is being actively accelerated along with environmental problems.

열적 질소산화물은 고온의 분위기하에서 연소공기 중의 질소분자가 산소와 반응하여 생성되는 것으로서, 연료 중의 질소 성분이 없는 경우 NOx 발생의 주 원인이 될 수 있다. 이에 대한 대책으로 가능한 화염의 온도를 낮추고 낮은 과잉 공기비에서 연소하는 것이 NO 발생의 억제 방법이 될 수 있다. 이때 화염의 안정성 등을 고려해야 된다.Thermal nitrogen oxides are produced by the reaction of nitrogen molecules in combustion air with oxygen in a high temperature atmosphere, and can be a major cause of NOx generation in the absence of nitrogen in the fuel. As a countermeasure, it is possible to suppress the generation of NO by lowering the possible flame temperature and burning at a low excess air ratio. At this time, the stability of the flame should be considered.

열적 질소산화물의 발생 기구는 zeldovich에 의해 제시된 다음의 반응식으로 설명될 수 있다.The mechanism for generating thermal nitrogen oxides can be explained by the following scheme presented by zeldovich.

O + N2 ↔ NO + NO + N 2 ↔ NO + N

N + O2 ↔ NO + ON + O 2 ↔ NO + O

N + OH ↔ NO + H N + OH ↔ NO + H

고온에서 O2가 2O로 분리되어, 이 산소원자가 공기 중의 질소분자와 반응하여 NO를 생성하고, 동시에 질소 원자를 생성하며, 이것이 다시 공기 중의 산소와 반응하여 NO를 생성한다. 반응식의 경우는 연료과농 상태에서 중요하다.At high temperatures O 2 is separated into 2O, which reacts with nitrogen molecules in the air to produce NO, and at the same time produces nitrogen atoms, which in turn react with oxygen in the air to produce NO. Reaction equations are important in both fuel and concentrated conditions.

열적 질소산화물의 생성은 주로 연소온도가 높을 경우, 연소영역에서 산소의 농도가 높을 경우, 고온영역에서 연소가스의 체류시간이 길 경우 많이 발생된다. 특히 온도 의존성이 매우 크다. Thermal nitrogen oxides are often generated when the combustion temperature is high, when the concentration of oxygen in the combustion zone is high, and when the residence time of the combustion gas in the high temperature zone is long. In particular, the temperature dependence is very large.

연료 질소산화물은 연료의 탈질화가 되어 있지 않은 중유 등의 저질유 연소시 연료 중의 질소 성분이 공기 중의 산소와 결합하여 생성되는 것으로서, 탈질화가 되지 않은 연료를 연소시키는 경우 연소 방법이나 연소 장치를 변환하여 연료의 N성분이 NO화 되지 않도록 N2화시키는 것이 필요하다. 연료 NOx의 생성은 온도 보다는 공기의 당량비에 크게 영향을 받는다.Fuel nitrogen oxide is produced by combining nitrogen components in fuel with oxygen in air during combustion of low quality oil such as heavy oil that is not denitrified. When combustion of fuel that is not denitrified, a combustion method or a combustion apparatus is changed. N 2 is crystallized is required so that the N components of the fuel are not nO screen. The production of fuel NOx is largely influenced by the equivalence ratio of air rather than by temperature.

고온의 화염후류 영역에서는 NOx의 생성에 대하여 zeldovich기구에 따른 이론과 실험 결과가 비교적 일치되고 있다. 화염면 및 그 주변에서는 zeldovich기구 이외의 경로에 의하여 많은 양의 NO가 급격히 생성되는 것이 발견되었다.In the hot flame wake region, the theory and experimental results according to the zeldovich mechanism for the formation of NOx are relatively in agreement. It has been found that large amounts of NO are rapidly produced by flames and surroundings by routes other than the zeldovich mechanism.

fenimore는 메탄-공기, 에틸렌-공기의 예 혼합 평판 화염에 대하여 실험한 결과, 화염대 주변에서 급속한 NO의 생성을 발견하고, 이때 NO를 "prompt NO"라고 정의하였다. fenimore는 다음 반응식을 제안하였다.fenimore experimented with methane-air and ethylene-air mixed plate flames and found rapid NO production around the flame zone, defining NO as "prompt NO." fenimore proposed the following scheme.

N2 + CH ↔ HCN + N N 2 + CH ↔ HCN + N

N2 + 2C ↔ 2CN N 2 + 2C ↔ 2CN

상기 반응식에서 분해된 질소원자는 NO를 생성하게 되고, 반응식의 HCN 또는 CN도 산소를 포함하는 화화물과 반응하여 NO를 생성하게 된다.The nitrogen atom decomposed in the above scheme generates NO, and the HCN or CN in the scheme also reacts with a sulfide containing oxygen to generate NO.

현재까지의 연구 결과, 즉발 질소산화물은 탄화수소계 연료에서만 생성되고, 온도, 연료의 종류, 공기의 당량비 등에 대한 의존성이 비교적 낮고, 연소가스의 체류시간에는 무관한 것으로 알려져 있다. 그러나 즉발 질소산화물의 생성과 소멸과정은 아직까지 정확하게 알려져 있지 않다.As a result of research to date, instantaneous nitrogen oxides are produced only in hydrocarbon fuels, and are relatively low in dependence on temperature, type of fuel, and equivalence ratio of air, and are not related to residence time of combustion gas. However, the formation and decay processes of instantaneous nitrogen oxides are not known exactly yet.

저 질소산화물(NOx)를 얻기 위한 방법으로는 운전조건의 변경에 의한 방법, 연소방식을 변경하는 방법, N성분이 적은 연료를 사용하는 방법 등이 있다. 이때 NOx의 발생과 미연가스의 발생은 서로 상반되기 때문에 저 NOx 연소는 연소 효율, CO 및 매연(fumes) 발생의 억제와 함께 이루어져야 한다.As a method for obtaining low nitrogen oxides (NOx), there are a method by changing operating conditions, a method of changing the combustion method, and a method using a fuel having a low N component. At this time, since the generation of NOx and the generation of unburned gas are mutually opposite, the low NOx combustion should be made with the combustion efficiency, the suppression of the generation of CO and fumes.

첨부도면 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 에너지효율 향상 시스템은, 보일러(1)와, 보일러(1)에 버너(2)로 연료를 연소한 연소열을 전달하여 온수를 가열하는 버너(2)와, 보일러(1)의 배기가스 배출통로(1a)가 설치되며, 공기통로(3a)를 통해 버너(2)에 공급되는 연소용 외부공기를 보일러(1)로부터 배출되는 폐열(300℃ 정도를 유지)을 이용하여 가열(178℃ 정도를 유지)하는 공기예열기(3)(air preheater)와, 보일러(1)로부터 배출통로(1a) 및 공기예열기(3)를 통과하여 폐열이 회수된 배기가스(150℃ 정도를 유지)를 대기중으로 배출시키는 연도(4)(stack)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the energy efficiency improving system according to the related art includes a boiler 1 and a burner that transmits combustion heat of burning fuel with a burner 2 to the boiler 1 to heat hot water. 2) and the waste heat discharged from the boiler 1 by the exhaust gas discharge passage 1a of the boiler 1, and the external air for combustion supplied to the burner 2 through the air passage 3a (300 ° C). Air preheater (3) which is heated (maintains about 178 ° C.), and waste heat is recovered from the boiler (1) through the discharge passage (1a) and the air preheater (3). Flue 4 (stack) for exhausting the exhaust gas (maintaining about 150 ° C) to the atmosphere.

도면 중 미 설명부호 5는 연소용 외부공기를 대기압 이상으로 가압(20℃ 정도를 유지)하여 버너(2)에 강제적으로 공급하는 송풍기(forced draft fan)이다. 이때, 전술한 공기예열기(3)에 의해 예열된 후 버너(2)에 공급되는 연소용 외부공기의 온도(178℃정도)가 높기 때문에 열적 질소산화물의 생성을 촉진하게 된다.In the drawings, reference numeral 5 denotes a forced draft fan that pressurizes the external air for combustion (at about 20 ° C.) or more to the burner 2 by force. At this time, since the temperature (about 178 ° C.) of the combustion external air supplied to the burner 2 after being preheated by the air preheater 3 is high, the generation of thermal nitrogen oxides is promoted.

배기가스의 온도가 높은 보일러에서는 에너지효율 향상을 위해 공기예열기(air preheater)를 설치하여 연소용 공기를 예열하게 된다. 연소공기의 예열온도 저하는 연소온도에 직접 영향을 주게 된다. 예를 들어 공기의 예열온도를 50℃ 낮추면 단열 화염온도는 25℃ 정도 저하된다. 따라서 공기 예열온도 저하에 의하여 열적 질소산화물을 감소시킬 수 있다.In a boiler with high exhaust gas temperature, an air preheater is installed to preheat the combustion air to improve energy efficiency. The lowering of the preheating temperature of the combustion air directly affects the combustion temperature. For example, when the preheating temperature of air is lowered by 50 ° C, the adiabatic flame temperature is lowered by about 25 ° C. Therefore, it is possible to reduce the thermal nitrogen oxides by lowering the air preheat temperature.

반면에, 공기 예열온도를 낮추면 폐열 회수량이 그만큼 감소되므로 보일러의 에너지효율은 감소된다. 유류 연소 보일러의 경우 NOx 제어를 위해 공기 예열온도를 낮출 경우 배기가스의 온도가 50℃ 높아지면 효율은 22% 감소하게 되므로, 공기 예열온도에 의하여 NOx 저감을 도모하려면 보일러의 효율을 고려해야 된다.On the other hand, lowering the air preheating temperature reduces the amount of waste heat recovery by that amount, thereby reducing the energy efficiency of the boiler. In the case of oil-fired boilers, when the air preheating temperature is lowered for NOx control, the efficiency decreases by 22% when the temperature of the exhaust gas is increased by 50 ° C. Therefore, the efficiency of the boiler should be considered to reduce the NOx by the air preheating temperature.

이때 공기 예열온도 저하에 의한 NOx 저감법은 열적 질소산화물 억제에 중점을 두고 있으므로 가스 또는 경질류를 사용하는 설비에 적합하다.At this time, the NOx reduction method by lowering the air preheating temperature is focused on the suppression of thermal nitrogen oxides, so it is suitable for a facility using gas or light streams.

본 발명의 목적은 버너의 연료 연소에 필요한 연소공기를 공기예열기를 통과한 가열 공기량을 조절하여 1차로 버너에서 연료의 연소온도를 낮추어 질소화합물(NOX)의 생성을 억제하고 보일러로부터 연도(Stack)로 배출되는 고온의 연소가스 중 일부(5∼30vol%)를 연소기로 다시 순환시키며, 요소수를 소량 혼합 공급하여 질소산화물(NOx)과 반응시켜 인체에 무해한 질소(N2)로 환원시키고, 또한 공기예열기를 통과한 2차 연소공기를 공급하여 연소실 내부에 설치된 가열필터수단을 이용하여 연소가스에 포함되어 있는 불완전연소가스가 가열된 가열필터수단과 접촉하여 산화 및 완전 연소되도록 함으로써, 연소가스에 포함되어 있는 질소산화물(NOx) 및 불완전연소가스(CO)와 미연분(Fumes)의 배출을 방지하여 대기환경을 개선하며 보일러 연소가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감시키고 또한 보일러의 에너지 효율을 극대화하는 데에 있다.An object of the present invention is to reduce the combustion temperature of the fuel in the burner primarily by controlling the amount of heating air passing through the air preheater to control the combustion air required for burning the fuel of the burner to suppress the generation of nitrogen compounds (NOX) and stack from the boiler. Part of the high temperature combustion gas discharged to the furnace (5-30 vol%) is circulated back to the combustor, and a small amount of urea water is mixed and reacted with nitrogen oxides (NOx) to reduce nitrogen (N 2 ), which is harmless to humans. By supplying the secondary combustion air that passed through the air preheater, the incomplete combustion gas contained in the combustion gas is oxidized and completely burned in contact with the heated heating filter means by using the heating filter means installed in the combustion chamber. Prevents the release of nitrogen oxides (NOx) and incomplete combustion gases (CO) and fumes that are included, improving the atmosphere and improving the quality of boiler combustion gases. Reducing the oxide (NOx) and also on to maximize the energy efficiency of the boiler.

상기한 본 발명의 목적은 보일러 연소가스에 함유된 질소산화물 저감 및 에너지효율 증대를 얻을 수 있는 연소기에 있어서, 보일러 배기가스를 연소시키는 버너와; 버너의 불꽃이 내측으로 유입되는 연소실을 구비하며, 연소실과 외부를 연결하는 다수의 통기공을 형성한 원통형의 연소통과; 상기 버너와 연소통 사이에 설치되어 불꽃을 조절하기 위한 불꽃 조절용 공기공급관(제2의 공기공급관)과; 상기 연소통의 외부에 설치되어 상기 연소통과의 사이에는 보일러 배기가스를 공급하는 가스공급관이 구비되고 상기 가스공급관으로부터 유입된 보일러 배기가스와 공기가 혼합되는 혼합실을 이루는 원통형의 외통을 포함하고; 상기 외통과 중심이 나란하게 설치되어 연소실을 통과하는 연소가스 중 포함되어 있는 불완전연소가스와 접촉하여 불완전연소가스를 산화 및 연소시키는 가열필터수단과; 상기 혼합실에 유입되는 보일러 배기가스의 연소가 용이하도록 공기를 공급하는 연소공급용 공기공급관(제1의 공기공급관)과; 상기 혼합실에 유입되는 보일러 배기가스와 혼합되도록 요소수를 분무 형태로 분사하는 인젝터장치와; 요소수가 저장되며 상기 인젝터장치가 연결된 요소수저장탱크를 포함하고, 상기 연소통(200)에 구비된 상기 통기공(210)은 상기 혼합기체가 상기 불꽃부위에 공급되는 위치에 구비된 것을 특징으로 하는 보일러의 연소기에 의하여 달성된다.An object of the present invention described above is a combustor capable of reducing nitrogen oxides contained in a boiler combustion gas and increasing energy efficiency, comprising: a burner for burning a boiler exhaust gas; A cylindrical combustion cylinder having a combustion chamber into which a flame of a burner flows inward, and having a plurality of ventilation holes connecting the combustion chamber and the outside; A flame control air supply pipe (second air supply pipe) installed between the burner and the combustion cylinder to control the flame; A cylindrical outer cylinder installed outside the combustion cylinder and provided with a gas supply pipe for supplying the boiler exhaust gas between the combustion cylinders and forming a mixing chamber in which the boiler exhaust gas and the air introduced from the gas supply pipe are mixed; Heating filter means for oxidizing and burning the incomplete combustion gas by contacting the incomplete combustion gas contained in the combustion gas passing through the combustion chamber with the outer cylinder and the center installed in parallel; A combustion supply air supply pipe (first air supply pipe) for supplying air to facilitate combustion of the boiler exhaust gas introduced into the mixing chamber; An injector device for spraying urea water in a spray form to be mixed with the boiler exhaust gas flowing into the mixing chamber; Urea water is stored and includes a urea water storage tank is connected to the injector, the vent hole 210 provided in the combustion cylinder 200 is characterized in that the mixture gas is provided at a position to be supplied to the flame portion By the combustor of the boiler.

상기 가열필터수단은 하우징의 내측에 일정간격으로 다수개의 핀형 또는 파이프 타입의 반응셀이 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 보일러의 연소기에 의하여 달성된다.The heating filter means is achieved by the combustor of the boiler, characterized in that a plurality of fin-type or pipe-type reaction cells are installed at a predetermined interval inside the housing.

상기 혼합실은 가스공급관으로부터 공급되는 보일러 배기가스와 연소공급용 공기공급관으로부터 공급되는 공기 및 요소수를 와류형태로 혼합하고, 상기 와류형태로 공기가 혼합되는 보일러 배기가스는 상기 다수의 통기공을 통하여 상기 연소통으로 공급되도록 한 것을 특징으로 하는 보일러의 연소기에 의하여 달성된다.The mixing chamber mixes the boiler exhaust gas supplied from the gas supply pipe and the air and the urea water supplied from the combustion supply air supply pipe in a vortex form, and the boiler exhaust gas in which the air is mixed in the vortex form through the plurality of vents. It is achieved by the combustor of the boiler, characterized in that to be supplied to the combustion cylinder.

이와 같은 본 발명은 보일러로부터 배출되는 고온의 연소가스에 공기와 요소수를 혼합 공급하여 질소산화물을 반응시켜 인체에 무해한 질소로 환원시키고 연소실 내부에 설치된 가열필터를 이용하여 연소가스에 포함되어 있는 불완전연소가스가 가열필터수단과 접촉하여 탄화 및 연소됨으로써 연소가스에 포함되어 있는 질소산화물 및 불완전연소가스의 배출을 방지하여 대기환경에 개선하도록 하는 효과가 있다.In the present invention as described above, the mixture of air and urea water is supplied to a high temperature combustion gas discharged from a boiler to react with nitrogen oxides to reduce nitrogen to harmless to the human body, and the incomplete gas contained in the combustion gas using a heating filter installed inside the combustion chamber. The combustion gas is carbonized and combusted in contact with the heating filter means, thereby preventing the emission of nitrogen oxide and incomplete combustion gas contained in the combustion gas, thereby improving the atmospheric environment.

도 1은 일반적인 에너지 효율 증대장치의 구조를 보여주는 예시도.
도 2는 본 발명의 기술이 적용된 보일러 연소가스에 함유된 질소산화물 저감 및 에너지효율 증대를 얻을 수 있는 연소기의 구조를 보여주는 정단면도.
도 3은 본 발명의 기술이 적용된 보일러 연소가스에 함유된 질소산화물 저감 및 에너지효율 증대를 얻을 수 있는 연소기의 구조를 보여주는 측단면도.1 is an exemplary view showing a structure of a general energy efficiency increasing device.
Figure 2 is a front sectional view showing a structure of a combustor capable of obtaining a reduction in nitrogen oxides and an increase in energy efficiency contained in a boiler combustion gas to which the technique of the present invention is applied.
Figure 3 is a side cross-sectional view showing the structure of the combustor to obtain the nitrogen oxide reduction and energy efficiency increase contained in the boiler combustion gas to which the technique of the present invention is applied.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 기술이 적용된 보일러 배기가스에 함유된 질소산화물 저감 및 에너지 효율 증대를 얻을 수 있는 연소기의 구조를 보여주는 정단면도이고, 도 3은 본 발명의 기술이 적용된 보일러 배기가스에 함유된 질소산화물 저감 및 에너지 효율 증대를 얻을 수 있는 연소기의 구조를 보여주는 측단면도이다.
본 발명에 따른 연소기는 보일러 배기가스를 연소시키는 버너(900)와 버너(900)의 불꽃이 내측으로 유입되는 연소실(220)을 구비하며 연소실(220)과 외부를 연결하는 다수의 통기공(210)을 형성한 연소통(200) 외측면으로는 보일러 배기가스가 혼합되어 공급되는 가스 공급관(110)과 연소시 필요한 공기를 공급하는 연소공급용 공기 공급관(120)을 형성한 외통(300)과, 연소 공급용 공기공급관(120)으로부터 공급되는 에어와 가스공급관(110)으로부터 공급되는 배기가스를 혼합시키기 위해 상기 외통(300)과 연소통(200) 사이에 마련되는 혼합실(310)과, 버너(900)와 연결되어 버너(900)의 불꽃 화염이 연소되도록 공기를 공급하는 불꽃 조절용 공기 공급관(150)을 포함하여 이루어진 구조이다.2 is a front sectional view showing a structure of a combustor capable of obtaining nitrogen oxide reduction and energy efficiency increase contained in a boiler exhaust gas to which the technique of the present invention is applied, and FIG. 3 is contained in a boiler exhaust gas to which the technique of the present invention is applied. A side cross-sectional view showing the structure of a combustor capable of reducing nitrogen oxides and increasing energy efficiency.
The combustor according to the present invention includes a burner 900 for burning the boiler exhaust gas and a combustion chamber 220 into which the flame of the burner 900 flows inward, and a plurality of vent holes 210 connecting the combustion chamber 220 to the outside. In the outer surface of the combustion cylinder 200, the outer cylinder 300 is formed with a gas supply pipe 110 is a mixture of the boiler exhaust gas supplied and the combustion supply air supply pipe 120 for supplying the air required for combustion and The mixing chamber 310 is provided between the outer cylinder 300 and the combustion cylinder 200 to mix the air supplied from the combustion supply air supply pipe 120 and the exhaust gas supplied from the gas supply pipe 110. It is connected to the burner 900 has a structure comprising a flame control air supply pipe 150 for supplying air so that the flame flame of the burner (900).

상기 불꽃 조절용 공기 공급관(150)은 점화 완료 후 버너의 화염 형태를 조절하기 위한 것이다. 상기 연소실(220)에는 통기공(210)이 동심원상에 일정 간격으로 다수개 형성하는 것이 바람직하다.The flame control air supply pipe 150 is for adjusting the flame shape of the burner after the completion of ignition. In the combustion chamber 220, it is preferable that a plurality of vent holes 210 are formed on a concentric circle at regular intervals.

그 이유는 통기공(210)의 개수에 의해 공급되는 가스의 양이 조절되기 때문이며, 또한 상기 가스 공급관(110)과 혼합 공기 공급관이 연소통(200)의 상부의 접선방향에 형성시키는 것이 바람직하다.This is because the amount of gas supplied is controlled by the number of vents 210, and it is preferable that the gas supply pipe 110 and the mixed air supply pipe are formed in the tangential direction of the upper portion of the combustion cylinder 200. .

상기 외통(300)과 중심이 나란하게 설치되어 연소실(220)을 통과하는 연소가스 중 포함되어 있는 불완전연소가스와 접촉하여 불완전연소가스를 탄화 및 연소시키는 가열필터수단(600)이 설치된다.The heating cylinder means 600 is installed in parallel with the outer cylinder 300 to contact the incomplete combustion gas contained in the combustion gas passing through the combustion chamber 220 to carbonize and burn the incomplete combustion gas.

상기 가열필터수단(600)은 도 3에 도시된 바와 같이 하우징(610)의 내측에 일정간격으로 다수 개의 핀형 타입의 반응셀(620)이 설치되어 있다.As shown in FIG. 3, the heating filter means 600 is provided with a plurality of fin-type reaction cells 620 at predetermined intervals inside the housing 610.

한편 혼합실(310)에는 상기 혼합실(310)에 유입되는 보일러 배기가스와 혼합되도록 요소수를 분무 형태로 분사하는 인젝터장치(700)와 요소수가 저장되며 상기 인젝터장치(700)가 연결된 요소수저장탱크(800)가 연결 설치되어 있다.Meanwhile, in the mixing chamber 310, an injector apparatus 700 for spraying urea water in a spray form and urea water are stored to be mixed with the boiler exhaust gas flowing into the mixing chamber 310, and the urea water to which the injector apparatus 700 is connected. The storage tank 800 is connected and installed.

상기와 같은 본 발명의 사용 상태는 도 2에 도시된 바와 같이 버너(900)에 불을 붙임과 동시에 불꽃 조절용 공기 공급관(150)을 통해 외부의 공기를 공급하면서 불꽃 화염의 형태 모양 등을 조절한다. 상기 버너의 화염의 조절은 가열필터수단(600)이 가열될 수 있는 정도, 바람직하게는 가열필터수단(600)의 전단까지 형성하는 것이 좋다.The use state of the present invention as described above is to adjust the shape and the like of the flame flame while supplying the outside air through the flame control air supply pipe 150 and at the same time ignite the burner 900 as shown in FIG. . Control of the flame of the burner is preferably formed to the extent that the heating filter means 600 can be heated, preferably up to the front end of the heating filter means 600.

상기 버너(900)의 불꽃 조절이 완료되면 보일러 배기가스를 가스 공급관(110)을 통해 외통(300)과 내통 사이에 형성된 혼합실(310)로 공급한다. 이때 가스 공급관(110)을 통해 유입되는 보일러 배기가스의 유량에 따라서 연소공급용 공기 공급관(120)을 통해 외부 에어를 혼합실(310)로 공급한다.When the flame control of the burner 900 is completed, the boiler exhaust gas is supplied to the mixing chamber 310 formed between the outer cylinder 300 and the inner cylinder through the gas supply pipe 110. At this time, the external air is supplied to the mixing chamber 310 through the combustion supply air supply pipe 120 according to the flow rate of the boiler exhaust gas flowing through the gas supply pipe 110.

상기 혼합실(310)은 가스 공급관(110)으로부터 공급되는 보일러 배기가스와 연소공급용 공기 공급관(120)으로부터 공급되는 에어가 혼합되지만 요소수가 저장되어 있는 요소수저장탱크(800)와 연결된 인젝터장치(700)로부터 요소수가 분사되어 혼합실(310)에서는 보일러 배기가스, 연소용 에어, 요소수가 와류형태로 혼합되어 혼합기체를 형성하게 된다. 또한, 연소용 에어는 보일러의 배기가스보다 온도가 낮은 보일러 외부의 공기이므로, 혼합기체의 온도는 보일러의 배기가스의 온도보다 낮은 온도로 버너의 불꽃 부위에 공급되게 된다.The mixing chamber 310 is an injector device connected to the urea water storage tank 800 in which the boiler exhaust gas supplied from the gas supply pipe 110 and the air supplied from the combustion supply air supply pipe 120 are mixed but urea water is stored. Urea water is injected from the 700 and the mixing chamber 310 forms a mixture gas by mixing boiler exhaust gas, combustion air, and urea water in a vortex form. In addition, since combustion air is air outside the boiler having a lower temperature than the exhaust gas of the boiler, the temperature of the mixed gas is supplied to the flame portion of the burner at a temperature lower than the temperature of the exhaust gas of the boiler.

이때 혼합기체는 다음과 같은 반응이 일어난다.At this time, the mixed gas undergoes the following reaction.

2CO(NH2)2 + 4NO + O2 → 2N2 +CO2 + 2H2O2CO (NH 2 ) 2 + 4NO + O 2 → 2N 2 + CO 2 + 2H 2 O

상기 요소수저장탱크(800)에 요소수를 인젝터장치(700)을 사용하여 분무하면 요소수 중의 물과 보일러 후단 연소가스 중의 수분이 혼합실에서는 아래와 같은 반응이 일어난다.When the urea water is sprayed on the urea water storage tank 800 using the injector apparatus 700, the reaction in the mixing chamber of water in the urea water and the combustion gas of the rear end of the boiler occurs.

C + H2O → CO + H2 C + H 2 O → CO + H 2

2NO + CO + 1/2O2 → N2 + 2CO2 2NO + CO + 1 / 2O 2 → N 2 + 2CO 2

2NO + 2H2 → N2 + 2H2O2NO + 2H 2 → N 2 + 2H 2 O

상기와 같이 반응이 일어난 혼합기체는 연소통(200)에 형성된 통기공(210)을 통해 상기 와류형태로 연소통(200)의 연소실(220)로 공급되며 버너(900)의 불꽃 화염에 의해 연소되게 된다.The mixed gas reacted as described above is supplied to the combustion chamber 220 of the combustion cylinder 200 through the vent hole 210 formed in the combustion cylinder 200 and is burned by the flame flame of the burner 900. Will be.

상기 연소실(220)에서 보일러 배기가스가 버너(900)의 불꽃 화염에 의해 연소되지만, 이때 완전히 연소되지 않은 불완전 연소가스는 가열필터수단(600)을 통과하면서 고열로 가열되어 있는 일정간격으로 다수 개가 핀형 또는 파이프 타입의 반응셀(620)과 접촉하여 탄화 및 연소시키게 된다.In the combustion chamber 220, the boiler exhaust gas is burned by the flame flame of the burner 900, but at this time, a plurality of incomplete combustion gas which is not completely burned is heated at high temperature while passing through the heating filter means 600. Carbonated and burned in contact with the fin or pipe type reaction cell 620.

이와 같은 본 발명은 보일러로부터 배출되는 고온의 연소가스에 공기와 요소수를 혼합 공급하여 질소산화물을 반응시킴으로써, 인체에 무해한 질소로 환원시키고, 연소실 내부에 설치된 가열필터를 이용하여 연소가스에 포함되어 있는 불완전연소가스가 가열필터수단과 접촉하여 탄화 및 연소됨으로써, 연소가스에 포함되어 있는 질소산화물 및 불완전연소가스의 배출을 방지하여 대기환경에 개선하도록 하는 효과가 있다.The present invention as described above is mixed with the supply of air and urea water to the high temperature combustion gas discharged from the boiler by reacting nitrogen oxides, reducing to nitrogen harmless to the human body, included in the combustion gas using a heating filter installed inside the combustion chamber The incomplete combustion gas is carbonized and combusted in contact with the heating filter means, thereby preventing the emission of nitrogen oxide and incomplete combustion gas contained in the combustion gas to improve the atmosphere.

110 : 가스 공급관 120 : 연소공급용 공기 공급관
150 : 불꽃 조절용 공기 공급관 200 : 연소통
210 : 통기공 220 : 연소실
300 : 외통 310 : 혼합실
600 : 가열필터수단 610 : 하우징
620 : 반응셀 700 : 인젝터장치
800 : 요소수저장탱크 900 : 버너110: gas supply pipe 120: combustion air supply pipe
150: flame control air supply pipe 200: combustion cylinder
210: vent 220: combustion chamber
300: outer cylinder 310: mixing chamber
600: heating filter means 610: housing
620: reaction cell 700: injector apparatus
800: urea water storage tank 900: burner

Claims (6)

배기가스에 함유된 질소산화물 및 불완전 연소가스를 저감시키기 위한 보일러의 연소기에 있어서,
상기 보일러의 배기가스를 회수하여 연소시키기 위한 버너와;
상기 배기가스와 요소수와 공기가 혼합된 혼합기체를 공급하기 위한 통기공을 구비하며, 상기 버너의 불꽃이 유입되며 불완전 연소된 배기가스가 연소되며 상기 배기가스에 포함된 질소산화물이 상기 요소수와 반응하는 연소실을 구비한 원통형의 연소통과;
상기 연소통과의 사이에 상기 배기가스와 상기 요소수와 상기 공기를 혼합하기 위한 혼합실을 갖도록 상기 연소통의 외부를 둘러싸는 원통형의 외통과;
상기 연소실을 통과하는 연소가스에 포함되어 있는 불완전 연소가스를 산화 및 연소시키기 위해 상기 외통과 중심이 나란하게 설치된 가열필터수단;을 포함하고,
상기 외통에는 상기 보일러로부터 회수되는 배기가스, 상기 요소수, 상기 버너로부터 유입되는 불꽃과 상기 배기가스를 연소시키기 위해 상기 공기가 공급되고,
상기 연소통에 구비된 상기 통기공은 상기 혼합기체가 상기 불꽃 부위에 공급되는 위치에 구비되며,
상기 배기가스는 상기 보일러의 연도로 배출되는 가스의 5∼30vol%를 가스공급관을 통하여 상기 혼합실로 공급하는 것을 특징으로 하는 보일러의 연소기.In the combustor of the boiler for reducing the nitrogen oxides and incomplete combustion gas contained in the exhaust gas,
A burner for recovering and combusting the exhaust gas of the boiler;
A vent hole for supplying a mixed gas in which the exhaust gas, urea water and air are mixed, the flame of the burner is introduced, the incompletely burned exhaust gas is combusted, and the nitrogen oxide contained in the exhaust gas is urea water. A cylindrical combustion cylinder having a combustion chamber for reacting with;
A cylindrical outer cylinder surrounding the outside of the combustion cylinder to have a mixing chamber for mixing the exhaust gas, the urea water and the air between the combustion passages;
And heating filter means installed in parallel with the outer cylinder and the center to oxidize and combust the incomplete combustion gas contained in the combustion gas passing through the combustion chamber.
The outer cylinder is supplied with the exhaust gas recovered from the boiler, the urea water, the flame flowing from the burner, and the air to combust the exhaust gas,
The vent hole provided in the combustion cylinder is provided at a position where the mixed gas is supplied to the flame portion,
The exhaust gas is a combustor of the boiler, characterized in that for supplying 5 to 30vol% of the gas discharged into the flue of the boiler through the gas supply pipe. 제1항에 있어서,
상기 가열필터수단은 하우징의 내측에 핀형 반응셀들이 설치된 것을 특징으로 하는 보일러의 연소기.The method of claim 1,
The heating filter means is a combustor of a boiler, characterized in that the pin-shaped reaction cells are installed inside the housing. 제1항에 있어서,
상기 혼합기체는 보일러의 배기가스, 상기 공기 및 요수소를 상기 혼합실에서 와류형태로 혼합하고, 상기 혼합된 혼합기체는 상기 통기공들을 통하여 상기 연소통으로 공급되는 것을 특징으로 하는 보일러의 연소기.The method of claim 1,
And the mixed gas mixes the exhaust gas of the boiler, the air and the urea in a vortex form in the mixing chamber, and the mixed gas is supplied to the combustion cylinder through the vent holes. 보일러로부터 회수되는 배기가스와 공기와 요소수를 혼합하여 혼합기체를 생성하는 혼합실과;
불꽃을 발하는 버너와;
상기 버너의 불꽃을 조절하기 위한 제2의 공기공급관과;
상기 버너의 불꽃이 유입되고 상기 불꽃 부위에 상기 혼합기체를 공급하는 연소실;을 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러의 연소기.A mixing chamber which generates a mixed gas by mixing the exhaust gas recovered from the boiler with air and urea water;
A flame burner;
A second air supply pipe for adjusting the flame of the burner;
And a combustion chamber in which the flame of the burner is introduced and supplies the mixed gas to the flame portion. 제4항에 있어서,
상기 보일러로부터 회수되는 배기가스는 상기 보일러의 연도로 배출되는 가스의 5∼30vol%인 것을 특징으로 하는 보일러의 연소기.The method of claim 4, wherein
Exhaust gas recovered from the boiler is a combustor of the boiler, characterized in that 5 to 30vol% of the gas discharged to the flue of the boiler. 제4항에 있어서,
상기 버너의 불꽃에 공급되는 혼합기체는 상기 공기에 의해 상기 배기가스의 온도보다 낮아진 온도로 상기 버너의 불꽃 부위에 공급하는 것을 특징으로 하는 보일러의 연소기.The method of claim 4, wherein
The mixed gas supplied to the flame of the burner is supplied to the flame portion of the burner at a temperature lower than the temperature of the exhaust gas by the air.
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