KR102427483B1 - Low-NOx water-cooled burner for steam generation - Google Patents

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이지영
이성욱
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Abstract

The present invention relates to a low NOx water-cooled burner for steam generation, which suppresses the generation of NOx, comprising: a mixed fuel supply means (10); a mixed fuel chamber (20) connected to the mixed fuel supply means (10); a distributed combustion unit (30); a flame cooling unit (40); an ignition device (50) for burning a mixed fuel by applying heat thereto; and a cooling auxiliary unit (60) including an upper chamber.

Description

증기발생용 저녹스 수냉식 버너 {Low-NOx water-cooled burner for steam generation}Low-NOx water-cooled burner for steam generation

증기발생용 저녹스 수냉식 버너에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 증기발생을 위한 버너에 있어서, 가스와 공기가 균일하게 혼합된 혼합연료를 사용하는 예혼합 방식을 사용하되, 버너매트 없이도 안정적인 분산연소를 실현할 수 있고, 화염 속에 일정 수위의 물이 채워진 화염냉각부가 위치해 화염이 직접적으로 냉각될 수 있는 구조를 취함으로써, 화염의 온도를 1000℃이하로 유지하여 질소산화물(NOx)의 배출을 저감하도록 하는 증기발생용 저녹스 수냉식 버너.It relates to a low-nox water-cooled burner for steam generation, and more particularly, in a burner for steam generation, a pre-mixing method using a mixed fuel in which gas and air are uniformly mixed is used, but stable dispersion combustion is achieved without a burner mat. It can be realized, and the flame cooling part filled with a certain level of water is located in the flame so that the flame can be cooled directly, so that the temperature of the flame is maintained below 1000℃ to reduce the emission of nitrogen oxides (NOx). Low-nox water-cooled burner for steam generation.

대기 중의 공기는 21%의 산소와 79%의 질소로 이루어져 있는데, 질소산화물은 질소와 산소의 화합물로, 연소과정에서 공기 중의 질소가 고온에서 산화되어 발생하는 물질이다. 공기 중의 질소와 산소가 반응하여 일산화질소(NO)가 만들어지고 이것이 대기 중에 배출되어 다시 산소와 반응하여 이산화질소(NO2)가 생성되는데, 이 일산화질소과 이산화질소를 합쳐서 NOx(이하‘녹스’라 한다.)라고 한다. 이러한 녹스는 대기오염에 치명적이고 산성비나 스모그현상을 일으키는 등 환경과 인체에 악영향을 미칠 수 있다. Air in the atmosphere consists of 21% oxygen and 79% nitrogen. Nitrogen oxide is a compound of nitrogen and oxygen, which is generated by oxidizing nitrogen in the air at high temperatures during combustion. Nitrogen monoxide (NO) is produced by reacting nitrogen and oxygen in the air, which is discharged into the atmosphere and reacts with oxygen again to form nitrogen dioxide (NO2). It is said Such rust is fatal to air pollution and can adversely affect the environment and human body, such as causing acid rain or smog.

가스버너가 연소할 때 발생하는 녹스는 발생 원인에 따라 써멀(Themal)녹스와 프롬프트(Prompt)녹스로 나뉜다. 써멀녹스는 연료 연소로 인한 1300℃이상의 고온 영역에서 발생되며, 화염의 온도가 100℃증가할 때 마다 녹스의 생성은 6~8배가 증가한다. 또한, 프롬프트 녹스는 연소 시 연료가 공기에 혼합되기 전 연소 초기에 발생하는 질소산화물로 1000℃이상의 고온영역에서 연료와 공기 중의 질소성분의 결합으로 발생한다. 따라서 질소산화물의 배출량을 줄이기 위해 화염의 온도를 1000℃이하로 유지하기 위한 저녹스 연소기술에 대한 연구가 이루어지고 있다. The rust generated when a gas burner burns is divided into thermal rust and prompt rust depending on the cause. Thermal rust is generated in a high temperature region of 1300℃ or higher due to fuel combustion, and the generation of rust increases by 6-8 times whenever the flame temperature increases by 100℃. In addition, prompt rust is nitrogen oxides generated at the beginning of combustion before fuel is mixed with air during combustion. Therefore, in order to reduce the emission of nitrogen oxides, research on low-nox combustion technology to keep the flame temperature below 1000℃ is being conducted.

현재 가스의 저녹스 연소기술에는 연소가스의 순환 및 확산 연소기술, 연료 예혼합방식의 연소기술(이하‘예혼합방식’이라 한다)이 주로 사용되고 있는데, 연소가스의 순환 및 확산 연소기술은 공기 중의 산소를 다 소진한 연소가스의 내부 재순환 흐름을 이용하여 화염의 고온영역을 균일하게 잡아주고, 화염속도가 극대화된 버너가 연소실 안쪽 깊은 곳에 있는 배기가스를 다시 화염 속으로 유도하도록 하여 화염의 온도를 낮추는 저녹스 연소기술이다. 하지만 연소가스의 순환 및 확산 연소기술은 연소 후 연소실을 통과하는 연기량이 증가하고, 송풍기 부하가 커져 전력소모량이 증가하며, 회수되어 흐르는 연소가스에 포함된 수증기가 차가운 공기와 만나 냉각되어 냉각수가 생기는 것을 막을 수 없어 설비의 수명이 낮아진다는 단점이 있다. 또한, 예혼합방식의 연소기술은 공기와 가스를 연소 전에 혼합하여 혼합연료를 만들어 넓은 면적에서 연소되도록 함으로써, 화염을 넓게 분산시켜 화염의 온도를 낮추어 저녹스를 실현하는 방식으로, 종래 예혼합방식의 연소기술을 적용한 버너에는 가스와 공기를 혼합해주는 혼합전용 송풍기(이하‘전용송풍기’라 한다)의 흡입부에 공기관과 가스관을 설치하여 가스와 공기가 함께 전용송풍기로 유입되어 혼합연료를 생성하고, 혼합연료는 전용송풍기의 풍압에 의해 점화장치로 이송된 뒤 연소되도록 하되, 버너헤드에는 연소매트를 설치하여 분산연소가 이루어 질 수 있도록 하였으며, 연소매트가 막히지 않도록 상기 공기관에는 휠타가 설치된다. 그러나, 이러한 종래 예혼합방식의 연소기술을 적용한 버너는 전용송풍기를 사용하여야 하므로 부피가 커지고, 고가의 전용송풍기로 인해 원재료비를 절감시키기 어려운 단점이 있으며, 휠타가 막힐 시 폭발 위험이 있으므로 정기적인 휠타 교체를 위한 유지비용이 지속적으로 발생한다는 문제점이 있다. Currently, the low-nox combustion technology of gas mainly uses combustion gas circulation and diffusion combustion technology and fuel pre-mixing combustion technology (hereinafter referred to as 'pre-mixing method'). By using the internal recirculation flow of combustion gas that has exhausted oxygen, the high-temperature area of the flame is uniformly controlled, and the burner with the maximized flame speed guides the exhaust gas deep inside the combustion chamber back into the flame to reduce the flame temperature. It is a low-nox combustion technology that lowers However, in the combustion gas circulation and diffusion combustion technology, the amount of smoke passing through the combustion chamber after combustion increases, the blower load increases, and the power consumption increases. There is a disadvantage that the lifespan of the equipment is reduced because it cannot be prevented. In addition, the combustion technology of the pre-mixing method is a method to realize low-nox by lowering the temperature of the flame by dispersing the flame widely by making a mixed fuel by mixing air and gas before combustion and burning it in a large area. In the burner to which the combustion technology of , the mixed fuel is transported to the ignition device by the wind pressure of the dedicated blower to be combusted, but a combustion mat is installed in the burner head to enable dispersed combustion, and a filter is installed in the air pipe to prevent the combustion mat from being clogged. However, the burner to which this conventional pre-mixing type combustion technology is applied has disadvantages in that it is bulky because a dedicated blower must be used, and it is difficult to reduce the raw material cost due to an expensive exclusive blower. There is a problem that the maintenance cost for replacement is continuously generated.

따라서, 위의 문제점을 해결하여 안전하고 부피가 작으며, 제조원가 및 유지비용을 절감할 수 있고, 연소 시 생성되는 화염의 온도를 1000℃ 이하로 낮추어 녹스의 생성을 감소시키고 연소효율이 높은 버너를 생산하기 위한 노력이 꾸준히 시도되고 있다. Therefore, by solving the above problems, it is safe, small in volume, can reduce manufacturing cost and maintenance cost, and reduces the generation of rust by lowering the temperature of the flame generated during combustion to 1000 ° C or less, and a burner with high combustion efficiency. Efforts to produce are constantly being attempted.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 증기발생용 저녹스 수냉식 버너에 있어서 가스와 공기를 빠르고 균일하게 혼합하여 혼합연료를 생성하고, 연소매트 없이 혼합연료가 버너헤드에 균일하게 분배되도록 하여 분산연소를 실현하며, 수냉방식으로 화염을 냉각해 화염의 온도를 1000℃ 이하로 낮추어 녹스(NOx)의 생성을 감소할 수 있는 증기발생용 저녹스 수냉식 버너를 제공하는 것에 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, and in a low-nox water-cooled burner for generating steam, gas and air are quickly and uniformly mixed to produce a mixed fuel, and the mixed fuel is uniformly distributed to the burner head without a combustion mat The purpose of this is to provide a low-nox water-cooled burner for steam generation that can reduce the generation of NOx by lowering the temperature of the flame to less than 1000℃ by cooling the flame with a water cooling method. .

본 발명에 의한 증기발생용 저녹스 수냉식 버너는, 공기유입구(101), 가스유입구(104), 혼합연료배출구(108)가 형성된 혼합기케이스(102)와; 상기 혼합기케이스(102) 내벽 둘레에 가스실(105)을 형성할 수 있도록 혼합기케이스(102)의 내벽과 일정한 간격을 두고 형성된 믹싱챔버(103)와; 상기 믹싱챔버(103)를 관통하여 가스실(105)과 연결되는 복수개의 관에는 가스실(105)의 가스가 흐를 수 있는 유로가 형성되며, 공기유입구(101)를 통해 유입되는 공기의 유동경로와는 수직으로 일정한 간격을 두고 설치되되, 각 관에는 복수개의 가스분출구(107)가 형성되어 가스실(105)의 가스를 분출하는 가스분출튜브(106);로 구성되어 공기와 가스의 혼합비가 균일한 혼합연료를 생성하고, 이렇게 생성된 혼합연료는 혼합연료배출구(108)로 배출되는 것을 특징으로 하는 혼합연료 공급수단(10)과; 상기 혼합연료공급수단(10)과 결합되는 연결플랜지(201)와, 연결플랜지(201)측에서 유입된 혼합연료가 방향 전환 없이 연결플랜지(201)보다 큰 면적의 연소헤드(202)로 확산되어 배출될 수 있도록 연결플랜지(201)와 연소헤드(202) 사이에 연료확산챔버(203)가 설치되되, 연료확산챔버(203)의 내부에는 복수의 구멍을 지닌 복수의 날개로 형성되어있는 연료확산보조장치(204)가 장착됨으로써, 유입되는 혼합연료에 난류 및 사류를 형성하여 재차 혼합을 유도하고, 유입된 혼합연료를 더욱 넓은 면적으로 분포 및 확산시키는 것을 특징으로 하는 혼합연료챔버(20)와; 상기 혼합연료챔버(20)의 연소헤드(202)에 장착되는 판으로, 분산판(301)과 연료배출판(302)이 밀착되어 구성되되, 분산판(301)은 버너의 출력부하에 따라 그 크기가 설계되며, 각 구멍에서 일정 범위의 유속으로 통과할 수 있도록 복수개의 분산판구멍(301a)이 형성된 것을 특징으로 하고, 연료배출판(302)은 다수의 극소형통로(302a)가 형성되어 있는 직사각형 형태의 판으로, 연료배출판(302)에 형성된 극소형통로(302a)는 역화가 가능한 한계보다 좁게 설계하여 역화 방지가 가능한 것을 특징으로 하는 분산연소부(30)와; 상기 분산연소부(30)로부터 유입되는 혼합연료의 유동경로와는 수직으로 복수개의 화염냉각튜브(402)가 상기 분산연소부(30)의 전체 면적을 가리며 설치되되, 튜브들 사이로 혼합연료가 흐를 수 있도록 일정한 간격을 두고 배열 설치되고, 튜브 내부에는 일정 수위의 물이 채워지는 것을 특징으로 하는 화염냉각부(40)와; 상기 화염냉각부(40)를 통과하여 유입된 혼합연료에 열을 가하여 초기연소를 이행하는 점화장치(50)와; 상기 화염냉각부(40)의 수위를 일정 범위로 유지하기 위하여 외부의 급수수단과 연결되어 유입된 물을 상기 화염냉각부(40)로 채워 넣는 하부챔버와 상기 화염냉각부(40)에서 생성되는 증기를 모아 배출시키는 상부챔버로 구성된 냉각보조부(60)를 포함하는 것을 특징으로 한다.A low-nox water-cooled burner for steam generation according to the present invention includes: a mixer case 102 having an air inlet 101 , a gas inlet 104 , and a mixed fuel outlet 108 formed therein; a mixing chamber (103) formed at a predetermined distance from the inner wall of the mixer case (102) so as to form a gas chamber (105) around the inner wall of the mixer case (102); A flow path through which the gas of the gas chamber 105 can flow is formed in the plurality of pipes passing through the mixing chamber 103 and connected to the gas chamber 105 , and the flow path of the air introduced through the air inlet 101 is different from the flow path It is installed at regular intervals vertically, and a plurality of gas outlets 107 are formed in each pipe, and a gas outlet tube 106 for ejecting the gas of the gas chamber 105. Consists of a uniform mixing ratio of air and gas a mixed fuel supply means 10 for generating fuel, and the mixed fuel thus generated is discharged to a mixed fuel outlet 108; The connecting flange 201 coupled to the mixed fuel supply means 10 and the mixed fuel introduced from the connecting flange 201 are diffused into the combustion head 202 having a larger area than the connecting flange 201 without changing the direction. A fuel diffusion chamber 203 is installed between the connection flange 201 and the combustion head 202 so as to be discharged, and the fuel diffusion chamber 203 is formed by a plurality of blades having a plurality of holes inside the fuel diffusion chamber 203 . Mixed fuel chamber 20, characterized in that the auxiliary device 204 is installed to induce mixing again by forming turbulent flow and dead flow in the incoming mixed fuel, and to distribute and diffuse the introduced mixed fuel over a larger area; ; It is a plate mounted on the combustion head 202 of the mixed fuel chamber 20, and the dispersion plate 301 and the fuel discharge plate 302 are closely adhered to each other, and the dispersion plate 301 is formed according to the output load of the burner. It is designed in size and characterized in that a plurality of dispersion plate holes 301a are formed to pass through each hole at a flow rate in a certain range, and the fuel discharge plate 302 is formed with a plurality of micro passages 302a. Distributed combustion unit 30, characterized in that the ultra-small passage 302a formed in the fuel discharge plate 302 is designed to be narrower than the limit capable of flashback, which is a plate in a rectangular shape and is capable of preventing flashback; A plurality of flame cooling tubes 402 are installed to cover the entire area of the dispersed combustion unit 30 perpendicular to the flow path of the mixed fuel flowing in from the dispersed combustion unit 30, and the mixed fuel is interposed between the tubes. A flame cooling unit 40, which is arranged at regular intervals so as to flow, and is filled with water at a certain level in the tube; an ignition device 50 for performing initial combustion by applying heat to the mixed fuel introduced through the flame cooling unit 40; In order to maintain the water level of the flame cooling unit 40 in a certain range, the lower chamber and the flame cooling unit 40 are connected to an external water supply means to fill the inflowed water into the flame cooling unit 40. It is characterized in that it includes a cooling auxiliary unit (60) composed of an upper chamber for collecting and discharging steam.

본 발명에 의한 증기발생용 저녹스 수냉식 버너는 예혼합방식을 사용하여 가스와 공기를 미리 혼합한 혼합연료를 버너에 공급하되, 혼합연료를 생성하기 위해 전용송풍기를 사용하는 방식이 아닌, 일반 저가 송풍기의 풍압에 의해 유입된 대기압의 공기가 혼합연료 공급수단에서 가스와 혼합되는 방식을 사용하여 가스와 공기의 혼합을 위해 형성되는 장치의 부피를 줄이고 원재료비를 절감하며, 휠타 교체를 위한 유지비용이 발생하지 않고, 휠타가 막혀 폭발하는 위험이 없으므로 안전한 효과를 가진다. The low-nox water-cooled burner for steam generation according to the present invention supplies mixed fuel in which gas and air are mixed in advance to the burner by using a pre-mixing method, but it is not a method using a dedicated blower to generate the mixed fuel, but a general low cost By using the method in which atmospheric pressure air introduced by the wind pressure of the blower is mixed with gas in the mixed fuel supply means, the volume of the device formed for gas and air mixing is reduced, the cost of raw materials is reduced, and the maintenance cost for replacing the filter is reduced. It does not occur, and there is no risk of explosion due to blockage of the filter, so it has a safe effect.

또한, 본 발명에 의한 증기발생용 저녹스 수냉식 버너는 대기압의 공기와 가스를 최적의 비율로 혼합하여 생성된 혼합연료를 넓게 분산시켜 넓은 면적에서 완전 연소되도록 함으로써 배기가스 속 산소량을 감소시킬 수 있다. In addition, the low-nox water-cooled burner for steam generation according to the present invention can reduce the amount of oxygen in the exhaust gas by widely dispersing the mixed fuel produced by mixing atmospheric pressure air and gas in an optimal ratio to achieve complete combustion in a large area. .

그리고, 본 발명에 의한 증기발생용 저녹스 수냉식 버너는 분산연소를 위해 분산판과 연료배출판을 설치하여 혼합연료가 직사각형 모양의 면적에 균일하게 분배되어 배출되도록 함으로써, 혼합연료의 분산연소를 실현하고 이를 통해 연소 시의 녹스 발생량을 감소시킬 수 있다.And, in the low-nox water-cooled burner for steam generation according to the present invention, a dispersion plate and a fuel discharge plate are installed for distributed combustion so that the mixed fuel is uniformly distributed over a rectangular area and discharged, thereby realizing distributed combustion of the mixed fuel. And through this, it is possible to reduce the amount of rust generated during combustion.

나아가, 본 발명에 의한 증기발생용 저녹스 수냉식 버너는 혼합연료가 연소되기 전 화염냉각부를 통과한 후 연소되도록 하여 화염의 핵심부분이 화염냉각부에 의해 냉각되도록 함으로써 화염의 온도를 1000℃ 이하로 낮추어 연소 시 발생되는 녹스의 양을 줄이는 데 매우 효과적이다.Furthermore, the low-nox water-cooled burner for steam generation according to the present invention allows the mixed fuel to pass through the flame cooling unit before combustion and then burn so that the core part of the flame is cooled by the flame cooling unit, thereby reducing the temperature of the flame to 1000 °C or less. It is very effective in reducing the amount of rust generated during combustion.

도 1은 본 발명에 의한 증기발생용 저녹스 수냉식 버너의 일실시예를 나타내는 외관 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 증기발생용 저녹스 수냉식 버너의 혼합연료 공급수단의 일실시예를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 증기발생용 저녹스 수냉식 버너의 혼합연료챔버의 일실시예를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명에 의한 증기발생용 저녹스 수냉식 버너의 분산연소부의 일실시예를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명에 의한 증기발생용 저녹스 수냉식 버너의 화염냉각부의 일실시예를 나타낸 단면도
도 6은 본 발명에 의한 증기보일러용 저녹스 수냉식 버너의 연소과정을 설명하기 위한 단면도.1 is an external perspective view showing an embodiment of a low-nox water-cooled burner for steam generation according to the present invention.
Figure 2 is a perspective view showing an embodiment of the mixed fuel supply means of the low-nox water-cooled burner for steam generation according to the present invention.
3 is a perspective view showing an embodiment of a mixed fuel chamber of a low-nox water-cooled burner for steam generation according to the present invention.
Figure 4 is a perspective view showing an embodiment of the dispersion combustion of the low-nox water-cooled burner for steam generation according to the present invention.
5 is a cross-sectional view showing an embodiment of a flame cooling unit of a low-nox water-cooled burner for steam generation according to the present invention;
6 is a cross-sectional view for explaining a combustion process of a low-nox water-cooled burner for a steam boiler according to the present invention.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 가스와 공기를 미리 혼합한 혼합연료를 연료로 사용하는 예혼합 방식은 저녹스 버너를 구현하는 데 효과적이라는 장점이 있지만, 기존의 예혼합 버너는 가스와 공기가 균일하게 섞이지 못한 혼합연료를 사용함으로써 미연소 폭발이 발생하거나, 혼합연료와 함께 유입되는 먼지 등의 이물질에 의해 연소표면인 버너매트 혹은 버너매트가 막히는 것을 방지하기 위해 형성된 휠타가 막혀 폭발하는 등 안정적인 연소를 실현하는 것에는 어려움이 있다. The present invention is to solve the above problems, and the premixing method using a mixed fuel in which gas and air are mixed in advance as a fuel has the advantage of being effective in realizing a low-nox burner, but the existing premixing burner A filter formed to prevent unburned explosions by using mixed fuel in which gas and air are not uniformly mixed, or blockage of the burner mat or burner mat, which is the combustion surface, by foreign substances such as dust introduced with the mixed fuel. There are difficulties in realizing stable combustion, such as clogging and explosion.

이를 해결하기 위해, 본 발명은 공기와 가스의 비율이 균일하게 혼합하여 혼합연료를 생성하고, 혼합연료가 연소표면으로 확산되어 연소표면에 도달하며, 연소표면에 형성된 각 구멍 통해 균일한 양으로 분산되어 분산연소를 실행함으로써, 버너매트 없이도 안정적이게 분산연소를 이행할 수 있다. 또한, 질소산화물(NOx)의 발생량을 대폭 줄이기 위해 화염 속에 수관을 설치하여 화염이 수관에 의해 직접적으로 냉각되는 구조를 가진다.To solve this problem, the present invention produces a mixed fuel by uniformly mixing the ratio of air and gas, the mixed fuel diffuses to the combustion surface to reach the combustion surface, and is dispersed in a uniform amount through each hole formed in the combustion surface By carrying out dispersion combustion, it is possible to stably carry out dispersion combustion without a burner mat. In addition, in order to significantly reduce the amount of nitrogen oxide (NOx) generated, a water pipe is installed in the flame, and the flame is directly cooled by the water pipe.

본 발명은 도1에 도시된 바와 같이, 혼합연료 공급수단(10)으로 유입된 공기와 가스가 내부에서 혼합되어 혼합연료가 생성되고, 이렇게 생성된 혼합연료는 혼합연료챔버(20)의 일단으로 유입된 후 혼합연료챔버(20)의 타단에 끼워진 분산연소부(30)에 의해 전체 면적으로 균일하게 분산되며, 이렇게 분산된 혼합연료는 화염냉각부(40)를 통과하여 배출된다. 이에 화염냉각부(40)는 분산연소부(30)로부터 유입되는 혼합연료의 유동경로와는 수직으로 복수개의 화염냉각튜브(402)가 상기 분산연소부(30)의 전체 면적을 가리며 설치되되, 튜브들 사이로 혼합연료가 흐를 수 있도록 일정한 간격을 두고 배열 설치되고, 튜브 내부에는 일정 수위의 물이 채워지는 것을 특징으로 한다. 상기 화염냉각부(40)의 수위를 일정 범위로 유지하기 위하여 냉각보조부(60)가 형성되는데, 냉각보조부(60)는 외부의 급수수단과 연결되어 유입된 물을 상기 화염냉각부(40)로 채워넣는 하부챔버와 상기 화염냉각부(40)에서 생성되는 증기를 모아 배출시키는 상부챔버로 구성된다.In the present invention, as shown in FIG. 1 , air and gas introduced into the mixed fuel supply means 10 are mixed inside to generate a mixed fuel, and the mixed fuel thus generated is transferred to one end of the mixed fuel chamber 20 . After being introduced, the mixed fuel is uniformly dispersed over the entire area by the dispersion combustion unit 30 fitted to the other end of the mixed fuel chamber 20 , and the mixed fuel thus dispersed is discharged through the flame cooling unit 40 . Accordingly, in the flame cooling unit 40, a plurality of flame cooling tubes 402 are installed to cover the entire area of the distributed combustion unit 30 perpendicular to the flow path of the mixed fuel flowing from the dispersed combustion unit 30. , it is characterized in that it is arranged at regular intervals so that the mixed fuel can flow between the tubes, and the tube is filled with water at a certain level. A cooling auxiliary unit 60 is formed in order to maintain the water level of the flame cooling unit 40 in a certain range, and the cooling auxiliary unit 60 is connected to an external water supply means and directs the introduced water to the flame cooling unit 40 . It consists of a lower chamber to be filled and an upper chamber for collecting and discharging the vapor generated by the flame cooling unit 40 .

도2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 혼합연료 공급수단(10)은 공기유입구(101), 가스유입구(106), 혼합연료배출구(108)가 형성된 혼합기케이스(102)가 형성되고, 상기 혼합기케이스(102)의 내벽과 둘레에 일정한 간격을 두고 믹싱챔버(103)가 장착되어 공기가 유입되는 공기유입구(101)의 테두리에 가스실(105)이 형성된다. 또한 복수개의 가스분출튜브(106)를 믹싱챔버(103)를 관통하여 설치함으로써 가스실(105)과 연결되어 내부에 가스가 유동할 수 있는 유로가 형성되며, 가스분출튜브(106)는 공기유입구(101)로 유입되는 공기의 유동경로와는 수직으로 공기유입구(101)의 전체 면적에 설치되되, 복수개의 관 사이로 공기가 흐를 수 있도록 일정한 간격을 두고 설치되며, 각 관에는 복수개의 가스분출구(107)가 형성되어 가스를 분출한다. 이러한 구성은 공기유입구(101)로 공기가 유입되는 단면적에 가스분출구(107)를 골고루 설치함으로써 공기와 가스의 혼합비가 균일한 혼합연료를 생성하고, 이렇게 생성된 혼합연료는 혼합연료배출구(108)로 배출되도록 할 수 있다.As shown in FIG. 2, the mixed fuel supply means 10 of the present invention includes a mixer case 102 having an air inlet 101, a gas inlet 106, and a mixed fuel outlet 108 formed therein, and the mixer A gas chamber 105 is formed at the rim of the air inlet 101 through which the mixing chamber 103 is mounted at regular intervals on the inner wall and circumference of the case 102 . In addition, by installing a plurality of gas ejection tubes 106 through the mixing chamber 103, it is connected to the gas chamber 105 to form a flow path through which gas can flow therein, and the gas ejection tube 106 is connected to the air inlet ( 101) is installed in the entire area of the air inlet 101 perpendicular to the flow path of the air introduced into the air inlet 101, is installed at regular intervals so that air can flow between the plurality of tubes, and each tube has a plurality of gas outlets 107 ) is formed and the gas is ejected. In this configuration, the gas outlet 107 is evenly installed in the cross-sectional area through which air is introduced into the air inlet 101 to generate a mixed fuel having a uniform mixing ratio of air and gas, and the mixed fuel thus generated is mixed fuel outlet 108 can be released as

도3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 증기발생용 저녹스 수냉식 버너의 혼합연료챔버(20)는 상기 혼합연료공급수단(10)과 결합되는 연결플랜지(201)와, 연결플랜지(201)측에서 유입된 혼합연료가 방향 전환 없이 연결플랜지(201)보다 큰 면적의 연소헤드(202)로 확산되어 배출될 수 있도록 연결플랜지(201)와 연소헤드(202) 사이에 연료확산챔버(203)가 설치되되, 연료확산챔버(203)의 내부에는 복수의 구멍을 지닌 복수의 날개로 형성되어있는 연료확산보조장치(204)가 장착됨으로써, 유입되는 혼합연료에 난류 및 사류를 형성하여 재차 혼합을 유도하고, 유입된 혼합연료를 더욱 넓은 면적으로 분포 및 확산시키는 것을 특징으로 한다. 3, the mixed fuel chamber 20 of the low-nox water-cooled burner for steam generation according to the present invention has a connection flange 201 coupled to the mixed fuel supply means 10, and a connection flange 201 A fuel diffusion chamber 203 between the connection flange 201 and the combustion head 202 so that the mixed fuel introduced from the side can be diffused and discharged to the combustion head 202 having a larger area than the connection flange 201 without changing the direction. is installed, and a fuel diffusion auxiliary device 204 formed of a plurality of blades having a plurality of holes is mounted inside the fuel diffusion chamber 203, thereby forming a turbulent flow and a turbulent flow in the incoming mixed fuel and mixing again. It is characterized by inducing and distributing and diffusing the introduced mixed fuel over a larger area.

도4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 증기발생용 저녹스 수냉식 버너의 분산연소부(30)는 분산판(301), 연료배출판(302)이 밀착되어 형성되는데, 상기 분산연소부(30)의 분산판(301)은 버너의 출력부하에 따라 그 크기가 설계되며, 각 구멍에서 일정 범위의 유속으로 통과할 수 있도록 복수개의 분산판구멍(301a)이 형성된 것을 특징으로 하고, 상기 분산연소부(30)의 연료배출판(302)은 다수의 극소형통로(302a)가 형성되어 있는 직사각형 형태의 판으로 이루어지며, 연료배출판(302)에 형성된 극소형통로(302a)간의 간격은 역화가 가능한 한계보다 좁게 설계하여 역화 방지가 가능한 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다. 이러한 방식의 분산연소부(30)의 분산판(301)은 혼합가스가 분산판(301)의 전체 면적에서 일정한 유속으로 분산판구멍(301a)을 통과할 수 있도록 분산판구멍(301a)의 크기가 설계되어, 각 분산판구멍(301a)을 통과하는 혼합가스의 양이 일정하도록 함으로써 혼합연료가 균일하게 배출될 수 있다. 또한 이를 통해, 혼합연료가 처음으로 생성되는 혼합연료 공급수단(10)의 혼합연료배출구(108)보다 넓은 면적에서 안정적인 분산연소가 실현되어 연소길이를 짧고 균일하게 함으로써 연소실 온도를 낮춰 녹스의 발생을 크게 저감시킬 수 있으며, 분산판(301)에 의해 분산되어 배출되는 혼합연료는 연료배출판(302)의 극소형통로(302a)를 통해 재차 작게 분산되는데, 이러한 극소형통로(302a)는 역화가 가능한 크기보다 작게만 형성되고, 혼합연료에 섞여있는 먼지 등의 이물질이 통과할 수 있는 크기로 형성될 수 있어 이물질에 의해 막혀 폭발할 위험 없이 안정적인 연소를 실현할 수 있다. As shown in Figure 4, the dispersion combustion unit 30 of the low-nox water-cooled burner for steam generation according to the present invention is formed in close contact with the dispersion plate 301 and the fuel discharge plate 302, the dispersion combustion part ( 30), the size of the distribution plate 301 is designed according to the output load of the burner, and a plurality of distribution plate holes 301a are formed to pass through each hole at a flow rate of a certain range, The fuel discharge plate 302 of the combustion unit 30 is made of a rectangular plate in which a plurality of micro passages 302a are formed, and the distance between the micro passages 302a formed in the fuel discharge plate 302 is It is characterized in that it is possible to prevent backfire by designing it to be narrower than the limit where it is possible to backfire. The dispersion plate 301 of the dispersion combustion unit 30 in this way has a size of the dispersion plate hole 301a so that the mixed gas can pass through the dispersion plate hole 301a at a constant flow rate over the entire area of the dispersion plate 301 . is designed so that the amount of the mixed gas passing through each dispersion plate hole 301a is constant, so that the mixed fuel can be uniformly discharged. In addition, through this, stable distributed combustion is realized in a wider area than the mixed fuel outlet 108 of the mixed fuel supply means 10 where the mixed fuel is first generated, and the combustion length is shortened and uniform, thereby lowering the combustion chamber temperature and reducing the generation of rust. It can be greatly reduced, and the mixed fuel dispersed and discharged by the distribution plate 301 is again distributed small through the micro passage 302a of the fuel discharge plate 302, and this micro passage 302a causes backfire. It is formed only as small as possible, and it can be formed in a size that allows foreign substances such as dust mixed with the mixed fuel to pass through, so that stable combustion can be realized without the risk of being blocked by foreign substances and exploding.

도5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 증기발생용 저녹스 수냉식 버너의 화염냉각부(40)는 복수개의 화염냉각튜브(402)가 일정한 간격을 두고 설치되며, 화염냉각튜브(402)의 고정을 위해 냉각튜브고정대(403)와 냉각부고정플랜지(401)가 장착되는 것을 특징으로 한다. 이를 위해 냉각튜브고정대(403)에는 일정 간격을 두고 홈이 형성되어 화염냉각튜브(402)가 끼워져 화염냉각튜브(402)와 수직을 이루며 설치되고, 냉각부고정플랜지(401)는 화염냉각튜브(402)와 평행을 이루도록 화염냉각튜브(402)의 양측에 설치된다. 따라서 냉각튜브고정대(403)와 냉각부고정플랜지(401)가 연결되어 사각형 모양의 연결부가 형성되는데, 이러한 연결부는 도 1에 보이는 바와 같이 연료확산챔버(203)와 연결 및 고정되어, 화염냉각튜브(402)가 분산연소부(30)의 전체 면적을 커버할 수 있다. 따라서 분산연소부(30)로부터 유입되는 혼합연료가 복수개의 화염냉각튜브(402) 사이로 흐름으로써 점화장치(50)에 의해 초기 연소가 이루어질 수 있으며, 연소가 시작된 후에는 분산연소부(30)를 연소표면으로 하여 혼합연료의 공급이 멈출 때까지 버너의 연소가 지속된다. 이러한 구조는 분산연소부(30)를 연소표면으로 화염이 발생하는 즉시 화염냉각부(40)가 화염 속에서 직접적으로 화염을 냉각시킬 수 있게 하는 구조로, 화염의 온도를 1000℃이하로 유지하여 녹스의 발생을 크게 저감시킬 수 있다. 또한, 화염냉각부(40)는 측벽냉각튜브(404)와 밀폐봉(405)의 구성을 포함하여 화염이 측면으로 크게 분출되는 것을 막고 화염의 냉각효과를 향상시킬 수 있다. 5, in the flame cooling unit 40 of the low-nox water-cooled burner for steam generation according to the present invention, a plurality of flame cooling tubes 402 are installed at regular intervals, and the flame cooling tube 402 is It is characterized in that the cooling tube holder 403 and the cooling unit fixing flange 401 are mounted for fixing. To this end, grooves are formed in the cooling tube holder 403 at regular intervals, and the flame cooling tube 402 is fitted and installed perpendicular to the flame cooling tube 402, and the cooling unit fixing flange 401 is a flame cooling tube ( It is installed on both sides of the flame cooling tube 402 so as to be parallel to the 402). Accordingly, the cooling tube holder 403 and the cooling unit fixing flange 401 are connected to form a rectangular connection portion, and this connection portion is connected and fixed to the fuel diffusion chamber 203 as shown in FIG. 1 , and the flame cooling tube 402 may cover the entire area of the dispersed combustion unit 30 . Therefore, as the mixed fuel flowing in from the dispersed combustion unit 30 flows between the plurality of flame cooling tubes 402 , initial combustion may be performed by the ignition device 50 , and after combustion starts, the dispersed combustion unit 30 is As the combustion surface, the burner's combustion continues until the supply of the mixed fuel stops. This structure allows the flame cooling unit 40 to directly cool the flame in the flame immediately when the flame is generated by using the dispersed combustion part 30 as the combustion surface, and by maintaining the flame temperature below 1000 ° C. The occurrence of rust can be greatly reduced. In addition, the flame cooling unit 40 includes the configuration of the side wall cooling tube 404 and the sealing rod 405 to prevent the flame from being largely ejected to the side and to improve the cooling effect of the flame.

도6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 구조는 송풍기에 의해 대기중의 공기가 유입되어 연소에 이르기까지 공기 및 혼합가스의 유동경로가 혼합연료 공급수단(10)에서 혼합연료챔버(20), 분산연소부(30), 화염냉각부(40),점화장치(50)가 일직선으로 구성될 수 있도록 하며, 이러한 구조에 의해 유입된 공기가 90º 내지 180º 등의 큰 방향 전환 없이 분산연소부(30)에 도달하게 되는데, 이에 의해 유동 방향이 변경될 때 발생할 수 있는 압력 손실과 와류 형성을 최소화함으로써 높은 연소 효율을 달성할 수 있다.As shown in FIG. 6, in the structure of the present invention, the flow path of air and mixed gas from the mixing fuel supply means 10 to the mixing fuel chamber 20, Dispersive combustion unit 30, flame cooling unit 40, so that the ignition device 50 can be configured in a straight line, and the air introduced by this structure is dispersed combustion unit 30 without a large direction change such as 90º to 180º. ), whereby high combustion efficiency can be achieved by minimizing pressure loss and vortex formation that can occur when the flow direction is changed.

10: 혼합연료 공급수단
101: 공기유입구
102: 혼합기케이스
103: 믹싱챔버
104: 가스유입구
105: 가스실
106: 가스분출튜브
107: 가스분출구
108: 혼합연료배출구
20: 혼합연료챔버
201: 연결플랜지
202: 연소헤드
203: 연료확산챔버
204: 연료확산보조장치
30: 분산연소부
301: 분산판
301a: 분산판구멍
302: 연료배출판
302a: 극소형통로
40: 화염냉각부
401: 냉각부고정플랜지
402: 화염냉각튜브
403: 냉각튜브고정대
404: 측벽냉각튜브
405: 밀폐봉
50: 점화장치
60: 냉각보조부10: mixed fuel supply means
101: air inlet
102: mixer case
103: mixing chamber
104: gas inlet
105: gas chamber
106: gas outlet tube
107: gas outlet
108: mixed fuel outlet
20: mixed fuel chamber
201: connecting flange
202: combustion head
203: fuel diffusion chamber
204: fuel diffusion auxiliary device
30: dispersed combustion unit
301: dispersion plate
301a: diffuser hole
302: fuel discharge plate
302a: micro passage
40: flame cooling unit
401: cooling part fixing flange
402: flame cooling tube
403: cooling tube holder
404: side wall cooling tube
405: sealing rod
50: ignition device
60: cooling auxiliary unit

Claims (7)

공기유입구(101), 가스유입구(104), 혼합연료배출구(108)가 형성된 혼합기케이스(102)와; 상기 혼합기케이스(102) 내벽 둘레에 가스실(105)을 형성할 수 있도록 혼합기케이스(102)의 내벽과 일정한 간격을 두고 형성된 믹싱챔버(103)와; 상기 믹싱챔버(103)를 관통하여 가스실(105)과 연결되는 복수개의 관에는 가스실(105)의 가스가 흐를 수 있는 유로가 형성되며, 공기유입구(101)를 통해 유입되는 공기의 유동경로와는 수직으로 일정한 간격을 두고 설치되되, 각 관에는 복수개의 가스분출구(107)가 형성되어 가스실(105)의 가스를 분출하는 가스분출튜브(106);로 구성되어 공기와 가스의 혼합비가 균일한 혼합연료를 생성하고, 이렇게 생성된 혼합연료는 혼합연료배출구(108)로 배출되는 것을 특징으로 하는 혼합연료 공급수단(10)과;
상기 혼합연료공급수단(10)과 결합되는 연결플랜지(201)와, 연결플랜지(201)측에서 유입된 혼합연료가 방향 전환 없이 연결플랜지(201)보다 큰 면적의 연소헤드(202)로 확산되어 배출될 수 있도록 연결플랜지(201)와 연소헤드(202) 사이에 연료확산챔버(203)가 설치되되, 연료확산챔버(203)의 내부에는 복수의 구멍을 지닌 복수의 날개로 형성되어있는 연료확산보조장치(204)가 장착됨으로써, 유입되는 혼합연료에 난류 및 사류를 형성하여 재차 혼합을 유도하고, 유입된 혼합연료를 더욱 넓은 면적으로 분포 및 확산시키는 것을 특징으로 하는 혼합연료챔버(20)와;
상기 혼합연료챔버(20)의 연소헤드(202)에 장착되는 판으로, 분산판(301)과 연료배출판(302)이 밀착되어 구성되되, 분산판(301)은 버너의 출력부하에 따라 그 크기가 설계되며, 각 구멍에서 일정 범위의 유속으로 통과할 수 있도록 복수개의 분산판구멍(301a)이 형성된 것을 특징으로 하고, 연료배출판(302)은 다수의 극소형통로(302a)가 형성되어 있는 직사각형 형태의 판으로, 연료배출판(302)에 형성된 극소형통로(302a)는 역화가 가능한 한계보다 좁게 설계하여 역화 방지가 가능한 것을 특징으로 하는 분산연소부(30)와;
상기 분산연소부(30)로부터 유입되는 혼합연료의 유동경로와는 수직으로 복수개의 화염냉각튜브(402)가 상기 분산연소부(30)의 전체 면적을 가리며 설치되되, 튜브들 사이로 혼합연료가 흐를 수 있도록 일정한 간격을 두고 배열 설치되고, 튜브 내부에는 일정 수위의 물이 채워지는 것을 특징으로 하는 화염냉각부(40)와;
상기 화염냉각부(40)를 통과하여 유입된 혼합연료에 열을 가하여 초기연소를 이행하는 점화장치(50)와;
상기 화염냉각부(40)의 수위를 일정 범위로 유지하기 위하여 외부의 급수수단과 연결되어 유입된 물을 상기 화염냉각부(40)로 채워 넣는 하부챔버와 상기 화염냉각부(40)에서 생성되는 증기를 모아 배출시키는 상부챔버로 구성된 냉각보조부(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 증기발생용 저녹스 수냉식 버너.
a mixer case 102 having an air inlet 101 , a gas inlet 104 , and a mixed fuel outlet 108 formed therein; a mixing chamber (103) formed at a predetermined distance from the inner wall of the mixer case (102) so as to form a gas chamber (105) around the inner wall of the mixer case (102); A flow path through which the gas of the gas chamber 105 can flow is formed in a plurality of pipes passing through the mixing chamber 103 and connected to the gas chamber 105 , and the flow path of the air introduced through the air inlet 101 is different from the flow path It is installed at regular intervals vertically, and a plurality of gas outlets 107 are formed in each pipe, and a gas outlet tube 106 for ejecting the gas of the gas chamber 105. Consists of a uniform mixing ratio of air and gas a mixed fuel supply means 10 for generating fuel, and the mixed fuel thus generated is discharged to a mixed fuel outlet 108;
The connecting flange 201 coupled to the mixed fuel supply means 10 and the mixed fuel introduced from the connecting flange 201 are diffused into the combustion head 202 having a larger area than the connecting flange 201 without changing the direction. A fuel diffusion chamber 203 is installed between the connection flange 201 and the combustion head 202 so as to be discharged, and the fuel diffusion chamber 203 is formed by a plurality of blades having a plurality of holes. A mixed fuel chamber 20 characterized in that the auxiliary device 204 is installed to induce mixing again by forming a turbulent flow and a dead flow in the incoming mixed fuel, and to distribute and diffuse the introduced mixed fuel over a wider area; ;
It is a plate mounted on the combustion head 202 of the mixed fuel chamber 20, and the dispersion plate 301 and the fuel discharge plate 302 are closely adhered to each other, and the dispersion plate 301 is formed according to the output load of the burner. It is designed in size and characterized in that a plurality of dispersion plate holes 301a are formed to pass through each hole at a flow rate in a certain range, and the fuel discharge plate 302 is formed with a plurality of micro passages 302a. Distributed combustion unit 30, characterized in that the ultra-small passage 302a formed in the fuel discharge plate 302 is designed to be narrower than the limit capable of flashback, which is a plate in a rectangular shape and is capable of preventing flashback;
A plurality of flame cooling tubes 402 are installed to cover the entire area of the dispersed combustion unit 30 perpendicular to the flow path of the mixed fuel flowing in from the dispersed combustion unit 30, and the mixed fuel is interposed between the tubes. A flame cooling unit 40, which is arranged at regular intervals so as to flow, and is filled with water at a certain level in the tube;
an ignition device 50 for performing initial combustion by applying heat to the mixed fuel introduced through the flame cooling unit 40;
In order to maintain the water level of the flame cooling unit 40 in a certain range, the lower chamber and the flame cooling unit 40 are connected to an external water supply means to fill the inflowed water into the flame cooling unit 40. Low-nox water-cooled burner for steam generation, characterized in that it comprises a cooling auxiliary unit (60) composed of an upper chamber for collecting and discharging steam.
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