KR970001468B1

KR970001468B1 - 버어너

Info

Publication number: KR970001468B1
Application number: KR1019880017849A
Authority: KR
Inventors: 다니엘 라루 알버트
Original assignee: 더 뱁콕 앤드 윌콕스 컴퍼니; 로버트 제이·에드워즈
Priority date: 1988-05-05
Filing date: 1988-12-29
Publication date: 1997-02-06
Also published as: CN1058085A; CN1016891B; JPH0623607B2; CN1020656C; CN1059593A; KR890017491A; JPH0250011A; CN1037957A; CA1317870C; US4915619A; CA1309011C; CN1020655C

Abstract

내용 없음.

Description

버어너

제1도는 종래기술 1차개스-이중조절버어너(PG-DRB)조립체의 개략도이다.

제2도는 본 발명에 따른 연소장치를 사용한 증기 발생기의 개략적인 단면도.

제3도는 본 발명 버어너의 단면도.

제4도는 버어너에서 개스를 재순환시키지 않고 사용하도록 된 종래기술 가변혼합개스요소의 사시도.

제5도는 제4도의 5-5선을 따른 측면도.

제6도는 버어너에서 개스를 재순환시켜 사용하도록 된 종래기술 가변혼합개스요소의 사시도.

제7도는 제6도의 6-6선을 따른 측면도.

제8도는 본 발명에 따른 개스요소의 사시도.

제9도는 제8도의 9-9선을 따른 측면도.

제10도는 제3도의 오른쪽 부위를 확대한 단면도.

제11도는 제10도의 10-10선을 따른 측면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 증기발생기 12 : 수냉벽

14 : 연소실 16 : 버어너

18 : 노우즈부 20 : 2차과열기

22 : 전열면 24 : 1차과열기

26 : 절탄기 28 : 공기예열기

30 : 연도 32 : 송풍기

34 : 배플 36 : 덕트

38, 40 : 분기덕트 42 : 바람통

44 : 버어너노즐 46 : 오일무화기

48 : 개스요소 50 : 포트

52 : 1차공기송풍기 54 : 덕트

56 : 분쇄기 58 : 파이프

60 : 원료저장탱크 62 : 공급장치

64 : 파이프 68 : 댐퍼

70 : 튜우브 72 : 버어너벽

74 : 입구개구부 78 : 엘보우부재

80 : 엔드플레이트 82 : 무화기분무플레이트

84 : 개스영역슬리이브 86 : 환상공간

88 : 내부영역슬리이브 90 : 내부환상통로

92 : 버어너배럴 94 : 외부환상통로

96 : 밀봉부재 98 : 미끄럼식공기슬리이브

100 : 환상개구부 102 : 버어너배럴덮개판

104 : 립 106 : 튜우브형슬리이브

116 : 공기분리베인 118 : 화염안정화링

120 : 제1부재 126 : 제2부재

130 : 노즐공기덕트 132 : 개스요소지지파이프

134 : 개스호오스 136 : 개스매니호울드

138 : 점화조립체 142 : 작동기

144 : 디퓨우저

본 발명은 버어너에 관한 것으로, 특히 무화된 액체 또는 개스연료를 연소시킬 때 산화질소의 생성을 감소시켜주도록 된 개스요소를 갖춘 개량된 버어너에 관한 것이다.

대기오염원인중의 하나는 증기발생장치에서 화석 연료를 연소시킬 때 굴뚝으로부터 배출되는 산화질소화합물(NOx)로서, 이 산화질소(NO)는 육안으로 보이지도 않고 비교적 인체에도 해롭지 않은 개스이다. 그러나, 상기 산화질소가 증기발생기를 지나면서 산소와 접촉하게 되면 이와 반응해서 이산화질소(NO₂)가 생성되거나 기타 질소산화물이 선택적으로 생성되게 되고, 그 중 상기 이산화질소는 충분히 농축된 황갈색 기체로서 동식물에 유독한 것으로서, 증기발생기 굴뚝에서 안개처럼 보이는 개스가 바로 이 이산화질소이다.

그런데 상기와 같은 산화질소는 질소와 산소의 반응결과 생성되는 것으로 이는 열에 의해 생성되는 산화질소와 연료에 의해 생성되는 산화질소로 나뉘어지는 바, 즉 열에 생성되는 산화질소는 화석연료를 연소시켜주기 위해 공급되는 공기중에 포함된 질소와 산소의 반응에 의해 생성되고, 연료에 의해 생성되는 산화질소는 연소용 공기 속의 산소와 연료속에 함유된 질소의 반응결과 생성되게 된다.

따라서 상기와 같이 열에 의해 생성되는 산화질소의 비율은 (1)화염의 온도, (2) 고온대에서 연소개스의 체류시간, (3) 과잉공기량과 같은 변수들의 조합에 따라 결정되게 되는 바, 화염의 온도가 증가됨에 따라 산화질소의 생성속도도 증가하게 된다.

그러나 상기와 같은 산화질소생성반응은 시간이 걸리기 때문에, 질소와 산소의 혼합물이 저온에서 장시간동안 생상하게 되는 산화질소의 양보다는 주어진 온도에서 짧은 시간동안 생성하게 되는 산화질소의 양이 적게되고, 연료가 연소되면서 생기는 화염의 온도가 약 2,040℃(3,700℉)정도가 되는 후술하는 형태의 증기발생기에 있어서는, 산화질소의 생성반응을 지배하는 시간-온도의 관계는 화염온도가 대략 1,600℃(2,900℉) 이상일 경우에 산화질소의 생성반응속도가 급격히 증가하게 된다.

한편, 상기와 같은 연료에 의한 산화질소의 생성속도는 원칙적으로 점화영역에서는 공급되는 산소량에 따라 결정되므로, 공기량을 감소시키면 즉 연료가 완전연소되는데 필요한 산소량 이하로 공기를 공급시켜주게 되면 산화질소가 거의 생성되지 않게 된다.

따라서 상기 설명에서와 같이 열에 의한 산화질소의 생성량은 화염의 온도를 감소시켜줌으로써 어느 정도 감소시켜 줄 수 있는바, 즉 화염온도를 1,600℃(2,900℉) 이하로 해서 그 생성량을 최소화시켜줄 수 있게 되고, 연료에 의한 산화질소의 생성량은 화염으로 공급되는 산소량, 즉 공기/연료혼합비율을 감소시켜줌으로서 감소시킬 수 있게 된다.

미합중국에서는 법으로써 산화질소(NOx)의 생성을 감소시켜줄 수 있도록 된 화석연료연소장치의 개발을 요구하고 있는바, 이처럼 보다 낮은 NOx의 방출 요건은 예컨데 석탄이나 석유 및 천연개스와 같은 미분탄과 액체 및 기체상 연료를 사용하는 연소장치에 적용되고 있다. 그러나 70년대초의 석유파동이 석유 및 개스를 절약하기 위한 노력에 기여하기는 하였으나 국내의 여러분야에서의 시설들중 석유 및 개스를 연소시켜 사용하던 증기발생기를 석탄연소용으로 대체할 수는 없었다. 왜냐하면 기존장치의 대체가능한계라든가 석탄연소용 증기발생기에 부수되는 입자상물질의 방출량증가문제 때문이다.

한편, 상기 3가지 연료, 즉 석탄과 오일 및 개스 연료를 모두 연소시킬 수 있는 구조를 갖는 버어너의 필요성도 요청되었는바, 이때 상기 버어너의 구조가 반드시 상기 3가지 연료중 하나 이상의 연료를 동시에 연소시킬 수 있는 구조로 되어야 하는 것은 아니다. 따라서 석탄과 석유 및 특히 천연개스를 연소시킬 때 NOx 방출을 감소시킬 수 있으면서 기존 증기발생장치에도 사용할 수 있도록 된 연소장치의 필요성이 요청되고 있는 실정이다.

한편 종래에도 화석연료를 연소시키던 증기발생기로부터의 NOx 방출을 감소시켜 주기 위해 여러기술이 제안되어져 있는 바, 첫번째 기술로서는 질소의 함량이 낮은 연료를 사용하는 기술인 바, 이는 질소의 함량이 낮은 연료를 구할 수만 있다면 가능한 것이기는 하나, 연소과정자체이외에서 발생되는 NOx 생성을 방지할 수는 없는 단편적인 기술로서, 이는 또한 법률상 질소함량의 표준치를 설정할 때 질소함량이 낮은 연료를 고려 대상으로 하게 됨에 따라 실제 연료에서 요구되는 함량보다 낮은 질소함량을 기준치로 설정하게 된다.

두번째 기술로서는 연소공정자체에서 생성되는 NOx 방출을 제거하는 것으로, 이는 연료에 함유된 질소를 제거하고, 또 전체공정에서 주어진 변수를 사용해서 연료의 연소효율을 결정하는 기술로서, 이러한 기술의 일례가 미합중국특허 제4,309,386호에 기재되어 있다. 즉 상기 특허는 굴뚝의 개스흐름으로부터 NOx 방출을 제거하고 이와 동시에 상기 개스흐름으로부터 입자상 물질을 여과 및 수집하도록 선택적 촉매감소공정을 채용한 여과저장장치에 관한 것이나, 상기와 같은 기술은 본 발명의 기술범주에서 벗어나는 것이다.

세번째 기술로서는 연소공정자체에서의 NOx 생성감소기술에 관한 것으로, 이는 앞서 언급한 열에 의한 산화질소 또는 연료에 의한 산화질소에 관련된 것이다. 즉 일반적으로 연소공정은 증기발생기의 연소실에다 연료 및 공기를 유입시켜주는 공정이 포함되는 바, 상기 기술은 증기발생기의 연소실과 조합을 이루어 연료/공기유입장치에 관해 개발된 것이다.

한편 미합중국 특허 제3,788,796호에는 연료에 의한 산화질소의 생성을 방지함과 더불어 열에 의한 산화질소의 생성을 최소화시켜줄 수 있도록 하부 최고화염온도를 제공하기위한 미분탄연소장치 및 그 방법에 관한 기술이 기재되어 있기도 하다. 이러한 버어너는 종래 기술에서 이준조절버어너(DRB)로 알려져 있는바, 이는 내·외부환상통로에 각각 별도로 연소용 공기흐름을 분배해서 조절해주도록 된 2개의 댐퍼 또는 레지스터가 갖춰져 있고, 상기 내.외부환상통로가 중심부의 튜우브형 미분연료노즐 주위에 동심원상으로 형성되며, 상기 미분연료노즐은 미분연료와 연소용공기의 혼합물을 연소실로 공급해서 상기 내.외부환상통로 공급된 나머지 연소공기흐름과 함께 점화되어 연소되도록 되어 있는 것이다.

한편 미합중국 특허 제3,904,34호에는 중앙통로와 제1,2환상통로 및, 이들 통로 사이에 설치되어 질소산화물의 생성을 감소시키면서 연료의 완전연소가 이루어지도록 연소용 공기흐름을 분배해주도록 된 별도의 수단을 갖춘 액상 또는 개스상 연료연소용 버어너가 기재되어 있다. 여기서는 상기 버어너로 공급되어 그 내부에서 무화되게 되는 오일이, 포트의 축에 대칭으로 형성된 연소실의 원형버어너표트로 분무되고, 중앙연료튜우브 또는 노즐이 오일 또는 개스연료를 상기 연료튜우브 또는 노즐의 출구 끝에 위치된 분무플레이트를 갖춘 무화조립체로 이송시키도록 되어 있다.

여기서 상기 중앙연료튜우브 또는 노즐은 그 끝부위에서 윗끝이 잘려진 원추형상의 공기전향장치를 지지해주도록 된 안내부재를 지나도록 뻗어있고, 분무플레이트가 관통되게 뻗은 상기 공기전향장치가 중앙통로로 수송된 연소용 공기 및 제1환상통로로 수송된 연소용 공기의 리부를 전향시켜 주도록 되어, 중앙통로를 통해 배출된 연소용 공기량을 조정해줌으로써 단면이 감소된 영역에서 연료의 초기 연소동작이 이루어지도록 되며, 상기 제1환상통로를 통해 유입된 공기가 단면이 감소된 영역의 외부면을 중심으로 연소용 공기를 재순환시켜주게되어 화염안정화영역을 형성해 주게 되는 한편, 마지막으로, 완전히 배출되어 상기 단면이 감소된 영역 및 안정화영역을 감싸줌으로써 연료와 혼합되어 완전연소되도록 되어 있다.

그리고 미합중국 특허 제4,380,202호에는 미분연료연소용 이중조절버어너(DRB)에 사용되는 혼합기가 기재되어 있는 바, 이는 상기 미합중국 특허 제3,788,796호에 사용된 벤츄리부위 및 원추형 로드부재 대신 튜우브형 미분연료노즐내에 플러그 및 폐쇄부재를 갖춘 전향장치 및 디퓨우저가 설치되어, 최종 공기/미분화된 연료흐름에 최소한의 압력손실 및 연료유인현상이 제거되도록 되어 있다.

상기 설명에서와 같이 화석연료의 연소과정에서 NOx의 생성을 감소시키는 또 다른 방안으로는 연소실 자체에서의 연료/공기 연소장치의 조합 및 배치 문제인, 이른바 2단계연소(TSC)가 개발되어져 있는 바, 이 TSC는 연소실내에 공기가 부족한 버어너영역과 상·하부 과잉공기연소영역을 설정해서 하부버어너영역에서 부족한 공기량이 과잉공기연소영역의 아랫방향으로부터 주입되어 보충됨으로 해서 완전연소를 이룰 수 있도록 되어, 결과적으로 연소실전체가 완전연소가 이루어지는 완전연소영역으로 사용되도록 되어 있다.

한편 상기 TSC에 대한 보다 우수한 기술은 엄격히 NOx 방출을 제한하고 있는 일본국에서 개발되어져 연소실내 NOx 감소(IFNR)로 알려져 있는 바, 이에 대한 내용은 1985년 4월 22일에서 24일까지 시카고에서 개최된 미국동력회의에서 애크리이(Acree)와 라루에(LaRue)가 제출한 논문 NOx 방출을 제어하기 위한 개선된 IFNR 시스템에 기재되어 있다.

상기 IFNR에 대한 기술적인 접근은 뱁콕-히다치 주식회사 및 동경전력회사가 합동으로 개발하였는바, 즉 연소실내에 다수개의 연소영역을 설정하고, 연소실내에서 생성되는 NOx의 전체량을 감소시켜 주기 위해 최하부의 주연소영역과 버어너영역에 이른 공기량보다 적은 공기량으로 연소작동을 하게 되는 저(低) NOx 버어너를 사용해서, 상기 주연소영역으로부터 발생되는 개스와 검댕이 이론공기량보다 적은 공기량으로 연소가 이루어지는 윗쪽의 재연소영역으로 유입되어져, 상기와 같은 공기량부족으로 인해 연료가 분해되면서 탄화수소기(基)를 생성하게 되는 바, 이 탄화수소기가 화학적으로 결합됨으로써 직접적으로 NOx를 감소시키게되고, 나아가서는 이미 생성된 NOx도 감소시키게 되는 것이다. 따라서, 연도내의 개스에는 NOx량이 감소되어져 있기 때문에 상기 재연소영역으로부터 배출된 나머지 연소용 공기가 과잉공기영역을 지나 연소영역으로 유입되게 된다.

한편 상기와 같은 TSC 또는 IFNR 기술을 이용한 새로운 증기발생기구조에서는, 보다 폭넓은 연소조건을 충족시켜줄 수 있도록 연소실의 체적 및 높이가 결정되어져 연도내의 개스가 증기발생기의 복사/대류 전열관다발을 통과하기 전에 연료가 완전연소되도록 되어 있다.

그러나 일반적으로 상기와 같이 연소실의 체적 및 높이를 변화시켜주거나, TSC 또는 IFNR 기술을 적절히 이용하기 위해 필요한 최적칫수로 연소실을 만들어 줄 수가 없다고 하는 문제점이 있는 바, 이러한 문제는 1987년 미합중국 환경보호청 및 전력 연구소의 후원하에 열린 NOx 제어를 위한 고정연소에 관한 합동심포지움에서 나리타(Narita) 등에 의해 제출된 논문 하타치제 NOx감소버어너를 사용한 석탄연소용 설비보일러의 작동실제에 기재되어 있다.

상기 애크리 및 나리타의 논문에서도 각각 지적 되었듯이, 상류측에서 NOx 발생량을 낮춰줌으로써 하류측에서 분해시켜야 할 NOx량을 최소화시켜줄 수 있게 되는바, 기존의 이중조절버어너(DRB)를 개량해서 미분탄연소용인 소위 히타치-NR 버어너(HINR)와 오일 및 개스연료연소용 1차개스-이중조절버어너(PG-DRB)가 각각 개발되었다.

한편 모리타등에게 특허된 미합중국 특허 제4,545,307호에는 상기 HINR 버어너의 개량에 관한 기술이 기재되어 있는 바, 종래기술인 DRB에서는 단지 석탄을 수송시켜 주기에 충분할 정도의 공기량으로써 미분탄이 혼합되어 공급됨으로써, 연소실이 입구가 되는 버어너의 협지부(throat)입구에서의 화염이 그 주위공기를 양호하게 소모시켜 감소시키게 되고, 나머지 소위 2차공기 및 3차연소공기가 각각 내.외부 환상통로를 통해 버어너의 협지부로 유입되어 화염의 중앙하부인 공기가 부족한 버어너화염부위로 혼합되도록 되어 있다. 그러나 상기 2,3차 연소공기와 공기가 부족한 버어너화염이 너무 일찍 혼합되어짐으로써 공기가 부족한 버어너화염을 불안정하게 만드는 문제점이 있었다.

한편 상기 모리타등이 석탄을 연소시키기 위해 DRB를 개량하였는 바, 이는 미분타파이프의 출구에 다 미분탄/공기혼합물이 관통되어 연소실로 공급될 수 있도록 관통구멍을 갖춘 링형상의 연결부재가 부착되고, 이 연결부재의 일부분 또는 한쪽 가장자리가 미분탄파이프내로 돌출되어져 그 출구에서 점화성을 높여주도록 되며, 상기 연결부재의 외경이 미분탄파이프의 외경보다 더 크게 형성되어 2차공기수송용 내부환상통로에 부분적으로 뻗어 연결되는 한편, 2차공기통로(내부환상통로)와 3차공기통로(외부환상통로) 사이에는 바깥쪽 안내슬리이브가 구비되어 3차공기를 중앙의 미분탄연소화염 너머 바깥쪽으로 분배해서 하류쪽에서 혼합되어도록 해줌으로써 연소과정이 끝나도록 되어 있다. 또한 상기 연결부재가 미분탄파이프에 의해 공급된 미분탄/공기흐름에 와류를 만들어 상기 2차공기흐름쪽을 향해 바깥쪽으로 확산되지 않도록 해주게 된다.

그리고 석탄을 연소시키기 위해 개량된 버어너에 관한 기타 다른 기술도 공지되어 있는바, 예컨데 라루에등이 미합중국 환경청과 전력연구소의 후원하에 1987년 3월 23일부터 27일까지 뉴올리언즈에서 개최된 NOx 제어를 위한 고정연소에 관한 합동심포지움에 제출한 논문 B W사의 2세대 저NOx 버어너-XCL 버어너의 개발 상황에 기재되어 있다. 여기서 XCL 버어너에 대한 구상은 앞서 언급한 HINR 및 DRB 버어너에 관한 조건을 사용해서 석탄연료만을 위해 개발된 것이다.

그런데 오일 및 개스를 연소시키기 위한 1차개스-이중조절버어너(PG-DRB)는 상기 언급된 애크리 등의 논문에 기재된 것으로, 이는 DRB를 변형시켜 오일 무화기가 내장되면서 1차공기영역을 포위해 주도록 재순환된 개스환상통로가 갖춰진 것이다. 여기서 재순환된 개스란 연료용 개스라기보다는 연도를 흐르는 개스를 의미하고, 이러한 재순환된 개스의 발생원은 컨데 절탄기의 출구와 같이 증기발생기에서의 최종전열표면의 하류측 임의 점이 되며, 상기 재순환 된 개스는 화염의 바닥부(基部)를 감싸서 화염의 중심부에서의 산소소비율을 감소시켜 주게 되는 바, 즉 상기 재순환된 개스가 나머지 연소용 공기와 혼합됨으로서 전체연소용 공기가 NOx 생성을 억제시킬 수 있도록 산호량이 감소되어 지는 것이다.

한편, 개스연료를 연소시키 위한 기술로서 상기 애크리 등의 논문에서 제4도로 도시된 바 있고 또 본 발명에서 제1도로 도시된 기술은 PG-DRB 버어너에 약간 수정을 가한 것을 개략적으로 나타낸 것으로, PG-DRB의 개스요소(1)가 3차공기통로(2)내에 설치되고, 이 3차공기통로(2)는 오일무화기(3)와, 1차공기영역(4), 1차개스영역(5) 및, 2차공기영역(6)을 포위하도록 되며, 상기 각 개스요소(1)가 그 배출구 끝부위에 시일드(7)를 갖추고, 각 개스요소(1)의 개스출구노즐(8)을 보호해주게 되는 한편, 이 각 개스출구노즐(8)은 3차공기통로(2)를 통해 연소실(9)로 유입되는 연소공기에 의해 계속적으로 세척되도록 되어 있다.

따라서 상기와 같은 구조로 되어 있어서, 각 개스출구노즐(8)의 근처에 과잉연료/부족공기 감소 영역이 형성되는 것이 방지되게 되어 저 NOx 방출에 중요한 역할을 하게 되고, 또 몇몇 기술에서는 상기 PG-DRB 기술의 사용을 금하고 있으나, 아직도 개스 연소에 있어서는 NOx 방출을 감소시켜 줄 필요가 있다.

한편 연료개스를 연소영역으로 수송해 주는데 사용되는 종래의 개스요소의 특정된 구조가 제4도 내지 제7도에 도시된 바와 같이 공지되어져 있는 바, 제4도 및 제5도 NOx제어를 위해 개스를 재순환시키지 않고 연료개스를 연소시켜주도록 된 가변 혼합개스요소(48')가 각각 도시되어져 있다.

여기서 상기 각 가변혼합개스요소(48'48)에는 각각 그 끝부위에 3가지 형태로 된 관통구멍, 즉 안정화구멍(A)과 보조구멍(B) 및, 경사구멍(C)이 형성되는 바, 상기 안정화구멍(A)은 일반적으로 그 직경이 비교적 작은 0.64㎝(1/4inch)로서 연소시키고자 하는 연료개스의 극히 일부만을 수송해 주도록 되고, 상기 가변혼합개스요소(48')에는 5개의 안정화구멍(A)이 원주상 일부에 서로 45°각도를 이루면서 형성되는 한편, 상기 보조구멍(B)은 가변혼합개스요소(48'48)의 한쪽선단 가까이에 형성되고, 상기 경사구멍(C)은 가변혼합개스요소(48'48)의 한쪽경사면(D)에만 형성되어져 있다.

또한 상기 가변혼합개스요소(48'48)에서 각 구멍(A,B)의 중심축은 가변혼합개스요소(48'48)의 길이 방향의 축에 수직으로 위치됨과 동시에 상기 경사면(D)에 대해 수직으로 위치되며, 또 이 경사면(D)의 표면이 가변혼합개스요소(48'48)의 길이방향의 축에 대해 45°각도를 이루고 있기 때문에 싱기 경사구멍(C)의 중심축은 상기 가변혼합개스요소(48'48)의 길이방향의 축에 대해 45°각도를 이루도록 되어 있다.

따라서 상기 가변혼합개스요소(48'48)가 버어너에 장착되면, 상기 보조구멍(B)이 연료개스가 그 내부를 관통해서 버어너의 중심쪽으로 배출될 수 있도록 안내해 주는 위치로 그 중심축이 위치하게 되고, 또 경사구멍(C)이 연료개스가 그 내부를 관통해서 2차공기가 버어너로부터 배출되게 되는 소용 돌이흐름방향 및, 상기 가변혼합개스요소(48'48)의 길이방향에 대해 경사구멍(C)의 중심축이 이루는 각도방향, 즉 연소실을 향해 바깥쪽방향을 향하도록 그 중심축이 위치하게 된다.

그리고 일반적으로 상기 보조구멍(B)과 경사구멍(C)은 직경이 동일하게 되어 있으나, 이들 구멍(B,C)의 직경은 그 내부를 관통하는 연료개스가 연소실의 연소영역에서 연소도중 화염의 압력에 의해 맥동현상을 유발시키게 되는 버어너의 진동을 방지해 줄수 있는 속도를 얻을 수 있도록 설정되게 된다. 따라서 미분탄이나, 오일 또는 개스연료를 각각 별도로 연소시켜 줄 수 있게 됨과 더불어, 각각의 연료를 연소시킬 때 NOx의 생성을 감소시킬 수 있는 개량된 버어너장치의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

이에 본 발명은 석탄이나 오일 또는 개스를 연소시킬 수 있으면서 이들 연소가 연소할 때 NOx 생성이 감소시켜 질 수 있도록 된 개량된 버어너를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 미합중국 특허 제3,788,796호 및 제4,545,307호에 기재된 형태의 버어너를 개량시킨 것으로, 특히 기존 증기발생기에 재장착시키거나 새로 건설되는 증기발생기유닛에 사용할 수 있도록 되어 있다. 즉 본 발명에 따른 버어너의 일부가 증기발생기유닛의 노벽과 인접되게 설치된 버어너 사이에 형성되면서 연소에 필요한 공기의 일부를 공급해 주도록 된 바람통(windbox) 내에 설치되고 이 버어너의 벽에는 상기 바람통에 설치된 본 발명 버어너의 일부를 수납할 수 있도록 개구부가 형성되며, 상기 노벽에는 연료와 공기를 연소가능한 혼합물로 만들어 점화될 수 있도록 해주기 위한 버어너포트가 형성되어, 점화된 연소용 혼합물이 증가발생기의 연소로 또는 연소실로 유입되어 물이나 증기가 채워진 관다발을 가열시켜 주도록 되어 있다.

또한 본 발명 버어너는 석탄이나 오일 또는 개스를 연소시키면서 이들 연료를 버어너의 출구선단까지 이송시켜 주도록 된 제1부재와, 연소에 필요한 공기를 버어너의 출구선단까지 이송시키도록 된 제2부재를 각각 갖추고, 또 오일과 무화매개체를 무화기의 출구선단에 위치된 무화기분무플레이트로 이송시키는 후퇴가능한 오일 무화기를 갖추고 있다.

여기서 상기 무화기분무플레이트는 버어너의 출구선단에 위치해서, 공기 또는 증기와 같은 무화매개체가 오일을 파쇄해서 점화될 수 있는 크기의 입적으로 만들어 주게 되는 바, 여기서 공기 또는 증기를 사용하는 무화기 대신 공지의 기계식 또는 압력식 무화기를 사용할 수도 있다. 상기 후퇴가능한 오일무화기를 감싸고 있는 것은 튜우브형 버어너노즐로서, 이 버어너노즐의 내부중심에는 상기 오일무화기가 이 튜우브형 버어너노즐의 내부에 부착된 지지부재에 지지되어 설치되어 있다.

또 상기 오일무화기의 외부와 상기 튜우브형 버어너노즐의 내부 사이의 중앙통로영역이 1차공기와 미분탄입자의 혼합물을 버어너의 출구선단까지 수송해준 다음 연소실로 유입시켜 점화되도록 해 주도록 되어 있는 바, 여기서 상기 튜우브형 버어너노즐을 감싸고 있는 것은 개스영역슬리이브로서, 이는 상기 튜우브형버어너노즐의 외부와의 사이에 환상공간을 부분으로 형성해 주게 된다.

그리고 상기 튜우브형 버어너노즐의 선단에는 화염안정화링이 부착되어 상기 튜우브형버어너노즐과 개스영역슬리이브와 함께 조합을 이루어 환상공간을 형성해 주도록 되어 있다. 여기서 상기 화염안정화링은 2부위로 나누어져 있는 바, 첫 번째부위는 상기 튜우브형 버어너노즐의 출구선단둘레에 원주상으로 뻗어 그 일부가 중앙통로로 연결되면서 1차공기 및 미분탄의 혼합물이 통과될 수 있도록 개구부를 형성해 주도록 되고, 두 번째 부위는 L자형상으로 되어 상기 첫 번째 부위에 부착되면서 상기 튜우브형 버어노즐의 출구선단둘레에 원주상으로 바깥쪽으로 뻗어 형성되어져 있다. 또 상기 환상공간은 튜우브형 버어너노즐의 외주면둘레에 동심원상으로 배열되어, 후퇴시켜 줄 수 있음과 더불어 회전할 수 있도록 된 다수개의 개스요소를 갖추고 있는데, 이 개스요소는 상기 환상공간은 관통해서 뻗어 연료개스를 버어너의 출구선단까지 수송해주게 되고, 상기 화염안정화링의 L자형 두 번째 부위는 상기 개스요소의 출구선단이 상기 튜우브형 버어너노즐의 출구선단에 근접되게 연통되도록 해주는 다수개의 관통구멍 또는 개구부를 갖추고 있다.

따라서 상기 화염안정화량이, 유입되는 2차 공기가 접촉되지 않도록 개스요소의 출구선단을 덮어주거나 보호해서 NOx 생성을 감소시켜주게 되고, 상기 2차공기는 상기 내.외부환상통로를 통해 버어너의 출구로 공급되게 되는 바, 여기서 상기 내부환상통로는 개스영역슬리이브와 이를 포위하고 있는 내부 영역슬리이브사이에 형성된 공간이 되는 한편, 상기 외부환상통로는 내부영역슬리이브와 이 내부영역슬리이브를 포위하고 있는 버어너배럴 사이에 형성되는 공간이다.

한편 상기 내.외부환상통로로부터 배출되는 공기를 안내해 주기 위해 공기분리베인이 설치되어 상기 내부영역슬리이브의 출구선단에 연결되어져 있는 바, 이 공기분리베인은 연소실쪽을 향해 반경방향의 바깥쪽으로 상기 내부영역슬리이브의 출구선단둘레를 원주상으로 뻗어 버어너로부터 연소실로 유입되는 2차공기의 통로에서 작동하도록 되면서, 상기 화염안정화링이 그 내부에 관통되게 끼워설치된 개스요소의 출구선단을 덮어줌으로써, 산소량이 적고 연료량이 많은 화염이 발생하게 되어, 결과적으로 NOx의 생성을 감소시켜 주게 되는 것이다.

따라서 본 발명의 첫 번째 관점은 NOx 생성을 낮출 수 있으면서 석탄과 오일 및 특히 개스를 연소시킬 수 있도록 된 개량된 버어너를 제공하는 것이고, 두 번째 관점은 튜우브형 버어너노즐의 둘레에 근접하게 배열된 다수개의 개스요소를 갖춘 버어너에 사용할 수 있도록 후퇴가능하면서 회전될 수 있도록 된 개스요소를 제공하는 것이다.

이하 본 발명은 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

제2도 및 제3도에 도시된 바와 같이, 증기발생(10) 수냉벽(12)에 의해 구획지워지는 연소공간 또는 연소실(14)이 갖춰져, 이 연소실(14)로 본 발명 버언(16)에 의해 연료 및 공기혼합물이 공급되고, 상기 연소실(14)에서의 연소가 끝나면 가열된 개스가 상승해서 노우즈부(18) 주위로 흘러 튜우브형 2차과열기(20)을 지난 다음, 튜우브형 1차과열기(24) 및 절탄기(26)를 갖춘 전연면(22)을 관통하여 아랫방향으로 흘러 공기예열기(28)의 관로를 지나 연도(3)를 통해 대기로 배출되게 된다. 여기서 상기 가열된 개스가 상기 과열기(20,24) 및 절다기(26)를 통과하면서 그 내부를 관통해서 흐르고 잇는 유체를 가열해 줌과 더불어, 공기예열기(28)를 통과하면서 그 내부를 흐르는 연소용 공기를 추가로 가열해 주게 된다.

또한 상기 증기발생기(10)로 연소용 공기를 공급해 주기 위한 송풍기(32)가 갖춰져 외기가 상기 공기예열기(28)를 지나면서 예열게 되고, 이 공기예열기(28)주위에는 다수개의 배플(34)이 설치되며, 덕트(36)에는 각각 분기덕트(38,40)가 갈라져서 연소 작동에 필요한 공기를 분배해 주도록 되어 있다.

그런데, 석탄연소시 상기 분기덕트(38)를 지난 공기는 바람통(42)으로 공급되어져 연료의 연소에 필요한 대부분의 공기가 버어너(16)에 일체로 결합된 튜우브형 버어너노즐(44)로 공급되도록 되어 있는 바, 즉 상기 바람통(42)으로 유입된 공기는 내부 환상통로(90)와 외부환상통로(94)로 분배되어 버어너포트(50)를 통해 연소실(14)로 배출되게 된다.

그리고 오일을 연소시킬 경우에는 버어너(16)에 후퇴가능한 오일무화기(46)를 갖추도록 하고 개스연료를 연소시킬 경우에는 버어너(16)에 후퇴가능하면서 회전될 수 있도록 된 다수개의 개스요소(48)를 갖추도록 한다.

그리고 오일 또는 개스연료를 연소시킬 때는 연소에 필요한 모든 공기가 상기 바람통(42)을 통해 흐르게되고, 후술하는 노즐세척용 공기를 제외하고는 상기 튜우브형버어너노즐(44)을 통해 흐르는 공기는 없게 된다. 상기 오일무화기(46)와 상기 개스요소(48)에 대해서는 뒤에서 상세히 설명하기로 한다.

한편 상기 분기덕트(40)를 통과하는 공기는 연소작동에 필요한 여분의 공기로서, 이는 1차공기공급용 송풍기(52)로 유입되어 가압된 다음 덕트(54)를 통해 공기식 석탄분쇄기(56)로 공급되게 된다.

그런데 증기발생기(10)에서 연소되는 미분탄은 이 증기발생기(10)에 걸리는 부하에 따라 원료저장 탱크(60)로부터 파이프(58)를 거쳐 공급장치(62)로 원래상태 그대로 수송되어 분쇄기(56)에서 워너하는 입도(粒度)로 분쇄되어지는 한편, 1차공기송풍기(52)에 의해 가압된 공기가 상기 분쇄기(56)로 유입되면서 분쇄된 미분타입자를 실어 파이프(64)를 거쳐 버어너노즐(44)로 공급해서 포트(50)를 통해 연소실(14)로 배출시켜 주게 된다.

한편, 상기 강제송풍기(32)에 설치된 댐퍼(62)가 요구되는 부하에 따라 증기발생기(10)로 공급되어지는 전체공기량을 조절해 주게 되고, 1차공기 송풍기(52)에 설치된 댐퍼(68)는 버어너노즐(44)로 유입되게 되는 공기량을 조절해 주게 된다. 여기서 설명을 명료하게 하기 위해 도면에는 하나의 분쇄기에 본 발명 버어너가 1개만 연결된 것을 도시해 놓고 있으나, 실제 작업에서는 하나의 분쇄기에 하나 이상의 버어너가 연결되게 되고, 또 증기발생기에도 하나 이상의 분쇄기가 갖춰지게 된다.

한편 제3도 내지 제5도에는 버어너포트(50)를 통해 연소작동을 할 수 있도록 된 발명 버어너(16)가 도시되어 있는 바, 여기서 상기 버어너포트(50)는 일반적으로 수냉벽(12)에서 연소실(14)쪽을 향해 그 폭이 점점 넓어지는 윗끝이 잘린 원추형상으로 되고, 이 버어너포트(50)에서 수냉벽(12)을 구성하는 튜우브(70)는 수냉벽(12)의 평면으로부터 벗어나 굴곡되어져 버어너포트(50)를 형성하게 되며, 바깥쪽의 버어너벽(72)에는 상기 수냉벽(12)으로부터 일정거리로 떨어진 입구개구부(74)가 갖춰지고, 상기 연소실쪽 수냉벽(12)과 바깥쪽 버어너벽(72)사이 공간에 바람통(42)이 형성되어져 있다.

그리고 상기 버어너(16)에는 입구선단 및 출구선단(44A,44B)을 각각 갖춘 튜우브형 버어너노즐(44)이 갖춰지면서, 이 튜우브형 버어너노즐(44)은 그 내부에 중앙통로(45)가 형성되면서 상기 입구개구부(74)의 덮게판(76)를 관통해서 상기 바람통(42)을 가로질러 버어너포트(50)에 인접한 부위까지 뻗어 설치되어져 있는 바, 이 튜우브형 버어너노즐(44)에 형성된 중앙통로(45)가 1차공기 및 분쇄된 석탄 입자(PA/PC)의 혼합물을 버어너(16)의 출구선단까지 수송해 주게 된다. 또한 상기 파이프(64)의 끝에는 엘보우부재(78)가 연결되어 내부의 유체를 상기 튜우브형 버어너노즐(44)의 입구선단(44A)으로 공급해 주게 되는데, 이 엘보우부재(78)의 골곡진 바깥부위에는 엔드플레이트(80)가 부착되어 있다.

한편 오일을 연소시킬 경우를 대비해서 버어너(16)에 입구선단 및 출구선단(46A,46B)을 갖추면서 후퇴가능한 오일무화기(46)가 중앙통로(45)의 중심부에 지지설치되어, 이 오일무화기(46)가 오일 및 무화매개체혼합물을 출구선단부재(46B)에 위치된 무화기분무플레이트(82)로 공급해 주게 되면, 이 무화기분무플레이트(82)가 무화된 오일을 버어너포트(50) 근처의 버어너(16) 출구에서 연소실(14) 내부로 살포해 주게 된다. 여기서 공기 또는 증기와 같은 무화매개체는 오일을 분쇄시켜 점화되기에 충분한 작은 입적형태로 만들어 주게 되는데, 이러한 분쇄기능은 상기 무화기분무플레이트(82) 자체 구조에 의해서도 이루어진다.

그리고 상기 튜우브형 버어너노즐(44)의 둘레에는 입구 및 출구선단(84A,84B)을 갖춘 개스영역슬리이브(84)가 동심원상으로 설치되어, 이들 선단(84A, 84B) 사이에 환상공간(86)이 형성되는 한편, 이 개스영역 슬리이브(84)둘레에는 입구 및 출구선단(88A, 88B)을 갖춘 내부영역슬리이브(88)가 동심원상으로 설치되어, 이들선단 (88A, 88B) 사이에 내부환상통로(90)가 형성됨으로써, 이 내부환상통로(90)를 따라 연소에 필요한 2차공기중 일부가 버어너(16)의 출구선단까지 수송되게 된다.

또한 상기 내부영역슬리이브(88) 둘레에는 입구 및 출구선단 (92A, 92B)을 갖춘 버어너배럴(92)이 동심원상으로 설치되어, 이들 선단(92A, 92B) 사잉 외부환상통로(94)가 형성됨으로써 이 외부환상통로(94)가 연소에 필요한 2차공기중 또 다른 일부공기를 버어너(16)의 출구선단까지 수송해 주게 되는 한편, 상기 버어너배럴(92)이 튜우브(70)에 부착되는 부위에는 버어너(16)와 연소실(14) 사이의 팽창차이를 흡수해 주도록 밀봉부재(96)가 갖춰져 있다.

그런데, 상기 설명에서 1차공기란 석탄을 연소시킬 때 분쇄된 미분탄입자를 실어서 수송해 주도록 된 연소용 공기의 일부를 뜻하고, 2차공기란 석탄이나 오일, 또는 개스를 연소시킬 때 내.외부환상통로(90,94)를 통해 공급되는 연소용 공기의 일부를 뜻하는 것으로, 이러한 용어는 단지 설명의 편의상 구분한 것일 뿐 통상의 기술자들에게는 오일이나 개스를 연소시켜 줄 때 연소에 필요한 모든 공기는 바람통(42)을 통해 공급된다는 것이 공지되어져 있다.

따라서 오일이나 개스를 연소시켜 줄 때는 후술하는 노즐세척용 공기를 제외하고는 상기 튜우브형 버어너노즐(44)을 관통해서 흐르는 공기가 없으므로, 본 발명 설명에서는 1차공기가 부가되지 않고 2차공기로써만 연소 작동이 이루어지게 되는 것이다.

한편 상기 버어너배럴(92)의 입구선단(92A)에는 이 버어너배럴(92)에 종모양으로 벌어지게 형성된 환상개구부(100)의 단면적을 변화시켜 줄 수 있도록 미끄럼식공기슬리이브(98)가 부착되어, 상기 내.외부환상통로(90,94)로 공급되는 2차공기량을 조절해주게 되고, 또 상기 버어너배럴(92)의 입구선단(92A) 및 입구덮개판(76)에 부착된 튜우브형슬리이브(106)에는 립(104)을 갖춘 환상의 버어너배럴덮개판(102)이 부착되어 있다.

그런데 상기 미끄럼식공기슬리이브(98)는 증기발생기(10)가 작동하는 도중에도 입구개구부 덮개판(76)을 관통해서 뻗은 조절로드(도시안됨)로 상기 환상 개구부(100)의 단면적을 원하는 만큼 조절해 줄 수 있도록 설치 되어져 있는 바, 이러한 조절작업은 수동이나 적절한 작동기를 사용해서 해 줄 수 있고, 또 상기 미끄럼식공기 슬리이브(8)의 위치를 쉽게 설정해 줄 수 있도록 하기 위해 버어너배럴(92)의 내부 상기 환상개구부(100)의 하류쪽 및 내.외부환상통로(90,94)의 상류쪽에는 그릿형상의 피토우관(pitot tube) (108) 이 설치되어, 버어너(16)로 유입되는 전체 2차공기량을 측정할 수 있도록 되어 있다.

한편 상기 튜우브형버어너노즐(44) 둘레의 내부환상통로(90)에는 다수개의 내부베인(110)이 동심원상으로 설치되어, 이 내부환상통로(90)를 관통해서 흐르는 2차공기의 일부에 소용돌이흐름을 만들어 주게 되고, 마찬가지로 상기 튜우브형버어너노즐(44) 둘레의 외부환상통로(94)에도 다수개의 외부베인 (112,114)이 동심원상으로 설치되어, 이 외부환상통로(94)를 관통해서 흐르는 2차공기의 일부에 소용돌이 흐름을 만들어 주도록 되어 있다. 여기서 필요하다면 상기 외부베인(114)을 고정되게 설치해 놓을 수도 있다.

또한 상기 외부환상통로(94)를 관통해서 흐르는 2차공기는 외부베인(112,114)에 의해 2단계에 걸쳐 소용돌이흐름으로 되는 바, 이처럼 외부베인(112,114)이 2단계로 갖춰져 있어서 상기 외부환상통로(94)를 흐르는 2차 공기에 와류효과를 높여줄 수가 있게 된다. 여기서 필요하다면 상기 내.외부베인(110,112)의 위치를 미합중국 특허 제4,380,202호에 기재된 방식으로 조절해 줄수도 있다. 또 내부영역슬리이브(88)의 출구선단(88B) 둘레에는 원주상으로 공기분리베인(116)이 바깥쪽으로 뻗어 연결되어 미합중국 특허 제4,545,397호에 기재된 바와 같이 버어너(16)로부터 배출되는 일부 2차공기의 통로에 영향을 미치도록 되어 있다.

한편 개스연료를 연속시키기위해 튜우브형버어너노즐(44)의 둘레에 동심원상으로 다수개의 후퇴가능하면서 회전될 수 있도록 된 개스요소(48)가 환상공간(86)을 관통해서 뻗어설치되어, 개스연료가 버어너(16)의 출구 선단까지 수송시켜지게 되어 있는데, 상기 개스요소는 튜우브형버어너노즐(44)의 출구선단(44B)에 인접되게 출구선단부재가 갖춰져 있다.

그리고 개스요소(48)의 출구선단부재(48B)는 제8도 및 제9도에 도시된 바와 같이 반구형 끝부위(48b)에 부착된 몸체부(48a)를 갖추면서 이 몸체부(48a)가 반구형 끝부위(48b)의 중심축 즉 개스요소(48)이 중심축과 그 중심축을 같이하도록 되어 있는 바, 이는 종래 기술에서 이미 설명된 바 있는 제4도 및 제6도의 가변혼합개스요소(48'48)와 대비해 볼 때 본 발명 개스요소(48)는 그 출구선단부재(48B)에 4가지 형태로 된 관통구멍이 갖춰져 있는데 차이가 있다.

즉 몸체부(48a)둘레에 동일한 간격으로 다수개의 안정화구멍(E)이 형성되고, 이들 안정화구멍(E) 사이에 2개이 보조구멍(F)이 형성되며, 반구형끝부위(48b)에는 주관통구멍(G) 및 재연소구멍(H)이 형성되어 있다.

여기서 상기 안정화구멍(E)은 그 크기가 대체로 종래기술의 가변혼합개스요소(48'48)에 형성된 안정화구멍(A)보다 작으면서, 상기 2개의 보조구멍(F)과 함께 각 개스요소(48)에 의해 화염안정화링(118)근처로 공급된 연료개스의 거의 50%를 수송할 수 있는 크기로 형성되어, 연료개스는 충분하지만 공기량이 부족하게 된다.

그리고 상기 안정화구멍(E)은 6개정도까지 형성시켜줄 수 있으나 통상적으로는 4개가 형성되고 이들 구멍(E)의 중심축이 개스요소(48)의 길이방향축에 대해 각도(γ)만큼 경사지게 형성되는 바, 이 각도(γ)는 통상 45°이다. 또 상기 2개의 보조구멍(F)은 반구형끝부위(48b)의 안쪽면상에 개스요소(48)의 길이방향축에 수직인 중심축을 가지면서 서로 인접되게 형성되되 이들 구멍(F)들은 상기 3개의 축에 의해 이루어지는 제1공통평면내에 위치하게 된다.

한편 상기 주관통구멍(G) 및 재연소구멍(H)은 대체로 동일한 직경으로 형성되나, 반드시 동일한 직경이어야만 하는 것은 아니다. 또 상기 주관통구멍(G)은 그 중심축이 각도 (α)만큼 기울어지도록 반구형끝부위(48b)에 형성되는바, 이때 상기 각도 (α)는 약 35°내지 50°범위로 변화될 수 있다. 그리고 상기 재연소구멍(H)은 그 중심축이 개스요소(48)의 길이방향축에 대해 각도(β)만큼 기울어지도록 반구형끝부위(48b)에 형성되는데, 여기서 상기 각도 β는 0°내지 약 15°범위로 변화될 수 있지만, 천연개스를 연소시킬 때에는 발생되는 화염이 버어너(16)로부터 분출될 때 확대될 수 있도록 0이 아닌 각도값을 갖도록 해야 한다.

그런데 상기 주관통구멍(G) 및 재연소구멍(H)의 중심축은 점 p에서 서로 교차하게 됨과 더불어 개스요소(48)이 길이방향축이 포함되는 제2공통평면내에 위치하게 되고, 이들 주관통구멍(G)와 재연소구멍(H) 및 개스요소(48)의 길이방향축이 포함되는 상기 제2공통평면은 상기 2개의 보조구멍(F)의 중심축 및 개스요소(48)의 길이방향축이 포함되는 상기 제1공통평면과 수지긍로 위치하게 된다.

상기와 같이 관통구멍들이 개스요소(48)에 형성됨으로써 상기 2개의 보조구멍(F)은 그 내부를 관통해서 배출되는 연료개스가 버어너(16)의 중심을 향하도록 안내해 주게 되고, 주관통구멍(G)과 재연소구멍(H)은 그 내부를 관통해서 배출되는 연료개스를 2차공기가 버어너(16)로부터 배출되는 소용돌이방향 뿐만 아니라 각도 α 및 β로 결정되는 연소실쪽으로의 바깥방향으로 향하도록 안내해 주게 된다.

따라서 상기 안정화구멍(E) 및 2개의 보조구멍(F)에 의해 발생되는 소용돌이화염 및 주관통구멍(G)에 의해 발생되는 중간화염이 서로 조합을 이루어 순차적인 연소작동이 이루어지고, 화염의 최고온도가 감소되면서, 화염주위영역에서 NOx 생성량이 적어지게 되는 한편, 또한 상기 재연소구멍(H)을 통해 분출되는 연료개스가 화염의 하류에서 NOx 환원반응을 일으켜 주게 되는 탄화수소기를 생성하는 역할을 해주게 된다.

제10도 및 제11도에 도시된 바와 같이, 튜우브형버어너노즐(44)의 출구선단(44B)에 화염안정화링(118)이 부착되고, 이들 튜우브형버어너노즐(44)와 개스영역슬리이브(84) 및 화염안정화링(118) 사이에는 환상공간(86)이 형성되며, 상기 화염안정화링(118)은 튜우브형버어너노즐(44)의 중앙통로(45)내부로 원주상으로 뻗은 제1부재(120)를 갖춰, 석탄연소시에는 1차공기와 미분탄입자의 혼합물이 관통되어 통과할 수 있도록 개구부(122)를 형성해 주게 된다.

여기서 상기 제1부재(120)는 연속해서 이어지는 면으로 형성되거나 또는 미합중국 특허 제4,545,307호에 기재된 다수개의 잇빨부(124)가 갖춰질 수도 있다.

또한 상기 화염안정화링(118)의 제1부재(120)에는 튜우브형버어너노즐(44)의 출구선단(44B)으로부터 원주상으로 바깥쪽으로 뻗은 L자형상의 제2부재(126)가 부착되고, 이 제2부재(126)에는 후퇴가능하면서 회전될 수 있도록 된 개스요소(48)의 개수 만큼의 다수개의 개구부 또는 구멍(128)이 형성되며, 상기와 같이 다수개의 개구부(48)를 갖춘 화염안정화링(118)이 갖춰져, 상기 개스요소(48)가 내.외부환상통로(90,94)를 관통해서 흐르는 2차공기로부터 차단되게 됨으로써, 버어너(16)에서 개스가 연소되는 동안 NOx의 생성이 감소시켜지게 된다.

즉, 상기와 같이 NOx의 생성이 감소되는 것은 산소량이 적고 연료가 많은 화염이 발생되도록 하는 염화안정화링(118)에 의해 와류가 형성되기 때문인데, 이러한 화염안정화링(118)의 전체칫수에 대한 제한은 일반적으로 미합중국 특허 제4,545,307호에 차단몸체(bluff body)로 기술된 바와 같은 칫수제한을 따르게 된다.

한편 본 발명 버어너(16)를 사용해서 석탄을 연소시킬 때는 후퇴가능한 오일무화기(46)뿐만 아니라 후퇴가능 하면서 회전될 수 있도록 된 개스요소(48)가 화염안정화링(118)의 뒷쪽으로 후퇴위치시켜지게 되므로, 이들부품들이 과열되거나 석탄연소시의 찌꺼기로 버언(16)로 개스 또는 오일을 연소시켜줄 때에는, 후퇴가능한 오일무화기 또는 후퇴가능하면서 회전될 수 있도록 된 다수개의 개스요소(48)를 버어너포트(50)내부로 끼워 화염안정화링(118)의 제1부재(120) 너머로 뻗어 설치되도록 해주면 된다.

그런데 상기와 같은 개스 또는 오일연소시에 미량의 2차공기가 제3도에 도시된 노즐공기덕트(130)를 통해 튜우브형버어너노즐(44)로 유입되게 되는바, 이러한 미량의 2차공기 또는 노즐세척용 고기는 연소부산물이 상기 튜우브형버어너노즐(44)로 역류되는 것을 방지하기 위해 유입시켜 주는 것이다.

또한 본 발명 버어너(16)를 사용해서 개스를 연소시키는 경우에는, 연료개스저장탱크(도시안됨)로부터 연료개스를 후퇴가능하면서 회전될 수 있도록 된 다수개 개스요소(48)로 공급해 주기 위한 부재가 추가로 갖춰져야 할 필요가 있게 된다. 즉 다수개로 된 각 개스요소(48)둘레에는 다수개의 개스요소 지지파이프(132)가 끼워설치되어 이 개스요소파이프(132)가 상기 개스요소(48)를 화염안정화링(118)에 대해 제위치에 위치시켜 주도록 되어 있는데, 이와 같이 각 개스요소(48)를 위치시키는 작동은 연소실(14)쪽으로 또는 연소실(14)반대방향으로 상기 개스요소(48)를 이동시키는 작동과 상기 개스요소(48)를 그 중심축을 중심으로 회전시키는 작동, 또는 이들의 조합된 작동이 포함되게 된다.

또 다수개로 된 각 개스요소(48)에는 이들이 회전, 삽입 또는 후퇴시켜질 수 있도록 해주는 가요성 개스호오스(134)가 부착되고, 이들 개스호오스(134)에는 개스매니호울드(136)가 접속되어 연료저장탱크로 연결되도록 되어 있는 바, 여기서 상기 개스매니호울드(136)는 바람통(42)의 바깥에 위치하도록 구성되어 조작 또는 수리가 용이할 뿐만 아니라 개스요소(48)를 수리하기도 쉽게 되어 있다. 왜냐하면 증기 발생기(10)의 보수작업시 상기 개스요소(48)를 버어너(16)로부터 쉽게 떼어내어 검사 또는 세척작업을 해 줄 수 있도록 하기 위해서이다.

한편 버어너(16)의 출구에는 연료 및 공기혼합물을 점화시켜 주도록 공지구조로 된 점화조립체(138)가 갖춰지는 바, 이 점화조립체(138)는 제3도에 도시된 바와 같이 입구개구부 덮개판(76)을 관통해서 바람통(42)을 가로질러 뻗어 버어너포트(50) 근처까지 연결되고, 상기 점화조립체(138)에는 자체위치를 자동으로 조절해 주도록 된 작동기(140)가 부착되며, 마찬가지로 오일무화기(46A)의 입구선단과 엔드플레이트(80)에 부착된 또 다른 작동기(142)는 오일무화기(46A)의 위치를 조정해 주도록 되는 한편, 상기 다수개의 개스요소(48)를 화염안정화링(118)에 대해 위치를 조정해 주는 데에는 또 다른 자동작동기수단(도시안됨)이 사용되게 된다.

그러나 상기 개스요소(48)의 위치를 수동으로 조절해 주거나 또는 자동으로 조절해 주던지간에 중요한 점은, 개스연소시 각 개스요소(48)의 출구선단(48B)들이 화염안정화링(118)에 의해 공급되는 2차공기로부터 차단시 켜질 수 있도록 충분히 수납되어져야 한다는 점이다.

또한 본 발명 버어너(16)에는 튜우브형버어너노즐(44)의 입구선단내부에 후퇴가능한 오일무화기(46)가 관통될 수 있도록 개구부(146)를 갖춘 윗끝이 잘린 원추형 디퓨우저(144)가 설치되는 바, 이 디퓨우저(144)는 1차 공기에 혼입된 대부분의 미분탄입자를 튜우브형버어너노즐(44)의 내부표면 근처위치까지 분사시켜 중앙통로(45)의 중심부위에는 비교적 미분탄입자가 적게 분포되도록 해주는 것으로, 이러한 윗끝이 잘린 원추형디퓨우저(144)의 구조는 미합중국 특허 제4,38,202호에 기재된 것을 이용할 수도 있다.

한편 화염안정화링(118)은 석탄연소시 1차공기 및 미분탄입자의 혼합물에 중요한 영향을 미치게 되는 바, 즉 화염안정화링(118)은 그 내부에서 흐름을 재순환시켜 주게 되어 석탄입자의 점화성을 높여주게 될 뿐만 아니라 화염의 안정성도 개선시켜 주게되고, 또 상기 화염안정화링(118)에 결합된 개스영역슬리이브(84)가 상기 튜우브형버어너노즐(44)과 조합을 이루어 2차공기가 환상공간(86)을 통해 흐르지 못하도록 해주게 된다. 따라서 석탄연소시 화염안정화링(118)내에서 내.외부환상통로(90,94)를 통해 유입량이 조절된 2차공기와 함께 미분탄흐름에 의해 점화되어 발생되는 화염은 미합중국 특허 제4,545,307호에 기재된 바와 같이 아주 적은양의 NOx를 생성시키게 된다.

또한 오일을 연소시킬 경우에는, 화염안정화링(118)의 중심에 위치된 무화기분무플레이트(82)에 의해 무화되어진 미세한 연료입적들이 전화되게 되므로 NOx생성량이 감소시켜지게 되고, 상기 내.외부 환상통로(90,94)를 관통해서 흐르는 2차공기에 의한 유체흐름의 양상은 화염안정화링(118) 및 공기분리베인(116)의 영향을 받아 버어너포트(50)의 하류영역에서 화염에 산소이용도를 감소시켜주게 되므로 NO 및 NO₂생성을 방지해 주게 되며, 또한 하류부위에서 부분적으로 연소된 오일이 2차공기와 완전혼합되어져 저온도 및 산소분압이 낮은 상태에서 일련의 연소반응을 일으키면서 완전연소되게 되므로 NOx의 생성이 저지되게 된다.

그런데 석탄연소시 완전연소시험은, 2단계연소라던가 개스가 재순환됨이 없이 과잉공기량이 제어되지 않은 수준인 200ppm 내지 120ppm 범위에서 NOx량을 감소시킬 수 있음을 나타내게 되는바, 이처럼 과잉공기량이 제어되지 않은 상태에서는 버어너(16)가 화염안정화링(118) 도는 공기분리베인(116)이 부착되지 않은 상태에서 연속동작을 하게 된다.

한편 개스연료를 연소시킬 경우에는, 후퇴가능하면서 회전될 수 있도록 된 개스요소(48)가 화염안정화링(118)에 의해 차단된 상태로 위치되게 되므로 지나치게 안정된 화염을 발생시켜 주게 되는바, 연소시험결과 100% 입력에서부터 최대한 2% 이하의 입력까지 진동에 의한 과잉화염이 발생되지 않고 안정된 연소가 이루어질 수 있음이밝혀졌다.

즉, 종래기술의 가변혼합개스요소(48)와 본 발명에 따른 개스요소(48)를 각각 갖춘 본 발명 버어너(16)를 사용하여 개스를 연소시켜 얻은 연소시험 결과가 표1에 요약되어 있는 바, 본 연소시험에 사용된 천연개스는 단위체적 (1㎥)당 열량이 9184Kcal이면서 비중이 0.59인 일반적인 고(高)메탄개스이고 시험결과 개스연소시 성능은 내.외부공기 흐름의 변화에 거의 무관함을 알 수 있으며, 각 연소시험에서는 다음과 같은 칫수로 된구멍들을 갖춘 12개의 개스요소(48또는 48)가 장착된 버어너(16)를 사용하였다.

표1의 데이터에 의하면, 종래 개스요소(48)를 사용한 시험 No. 1.02내지 3.00에서는 NOx 방출량이 평균 136ppm인 반면, 본 발명 개스요소(48)를 상요한 시험 NO.D1.40 내지 D1.11에서 NOx 방출량은 평균 64ppm이었다. 그리고 본 시험은 종래 기술과 본 발명과의 성능대비에 악영향을 줄 수 있는 연도개스재순환 및 공기의 다단(多段)공급과 같은 여타의 NOx 감소수단을 사용하지 않고 수행되었다.

한편 본 발명은 어려가지로 변형시킬 수 있는 바, 예컨데 본 발명 버어너(16)는 불필요한 구성부품을 제거하고서 석탄, 오일, 또는 개스중 하나 또는 2가지 연료만을 연소시킬 수 있도록 구성할 수도 있고, 어느 경우에서나 석탄을 연소시킬 경우에는 석탄을 수송시키는데에는 사용되지 않는 튜우브형버어너노즐(44)을 완전히 또는 부분적으로 노출시키지 않도록 수납시켜주도록 해야 한다.

Claims

입구 및 출구선단(44A,44b)을 갖추면서 미분탄입자가 혼입된 1차공기가 관통해서 버어너(16)의 출구선단까지 수송되도록 중앙통로(45)를 형성하게 되는 튜우브형버어너노즐(44)과; 이 튜우브형 버어너노즐(44)둘레에 동심원상으로 배열되면서 입구 및 출구선단(84A,84b)을 갖춰 이들 사이에 부분적으로 환상공간(86)을 형성하게 되는 개스영역슬리이브(84); 이 개스영역슬리이브(84)둘레에 동심원상으로 배열되면서 입구 및 출구선단(88A,88B)을 갖춰 이들 사이에 연소에 필요한 2차공기의 일부가 버어너(16)의 출구선단까지 수동되도록 내부환상통로(90)를 형성하게 되는 내부영역슬리이브(88); 이 내부영역슬리이브(88)둘레에 동심원상으로 배열되면서 입구 및 출구선단(92A,92B)을 갖춰 이들 사이에 연소에 필요한 2차공기의 나머지부위가 버어너(16)의 출구선단까지 수송되도록 외부환상통로(94)를 형성하게 되는 버어너배럴(92); 상기 내부영역슬리이브(88)의 출구선단(88B)둘레에 동심원상으로 바깥쪽으로 뻗어 연결되어 버어너(16)로부터 배출되는 일부 2차공기의 통로에 영향을 미치도록 공기분리베인(116); 상기 중앙통로(45)의 중심에 지지설치되면서 입구 및 출구선단(46A,46B)을 갖춰 오일과 무화기분무플레이트(82)로 수송해 주도록 된 후퇴가능한 오일무화기(46); 중심축 및 출구선단을 각각 갖추고 후퇴가능하면서 회전될 수 있도록 된 다수개의 개스요소(48) 및; 상기 튜우브형 버어너노즐(44)의 출구선단(44B)에 부착되면서 상기 개스영역슬리이브(84)와 함께 이들 사이에 환상공간(86)에 형성해서 그 내부에 개구부(100)를 갖춰 중앙통로(45) 내부로 원주상으로 뻗은 제1부재(120)와, 상기 튜우브형 버어너노즐(44)의 출구선단(44B)으로부터 원주상으로 바깥쪽으로 뻗은 상기 제1부재(120)에 부착되면서 다수개의 후퇴가능한 각 개스요소(48)를 긴밀히 수용할 수 있도록 다수개의 개구부가 형성된 L자형 제2부재(126)를 갖춘 화염안정화링(118)을 갖춘 구조로 구성되어; 상기 개스요소(48)가 그 중심축이 각 개스요소(48)의 길이방향축에 대해 일정각도(α)만큼 경사지게 형성되면서 출구선단의 둘레에 등간격으로 형성된 다수개의 안정화구멍(E)과, 각 개스요소의 출구선단의 한쪽면상에서 그 중심축이 각 개스요소(48)의 길이방향축에 대해 수직으로 위치 하도록 형성됨과 더불어 이들 추게 형성되는 제1공통평면상에 위치하도록 서로 인접하게 형성된 2개의 보조구멍(F), 각 개스요소(48)의 선단에 위치되면서 그 중심축이 각 개스요소(48)의 길이방향축에 대해 약 35°내지 50°각도범위인 일정각도(α)만큼 경사지게 형성된 주관통구멍(G) 및, 이 주관통구멍(G)에 인접설치되면서 그 중심축이 각 개스요소(48)의 길이방향축에 대해 0°내지 15°각도범위인 일정각도(α)만큼 경사지게 형성된 재연소구멍(H)을 갖춰, 상기 주관통구멍(G) 및 재연소구멍(H)의 중심축들이 각 개스요소(48)의 길이 방향축에 가까운 임의 점(P)에서 서로 교차하도록 됨과 더불어 각 개스요소(48)의 길이방향축이 포함되는 제2공통평면내에 위치하도록 하고, 이 제2공통평면이 상기 제1공통평면에 대해 수직으로 위치하도록 된 것을 특징으로 하는 버어너.
제1항에 있어서, 석탄을 연소시킬 때 상기 오일무화기(46)와 이 무화기(46)에 부착된 분무플레이트(82) 및 다수개의 개스요소(48)가 과열되거나 막히지 않도록 이들을 화염안정화링(118)의 뒤쪽에 각각 후퇴위치시켜줄 수 있도록 제1,2부재(120,126)가 갖춰진 것을 특징으로 하는 버어너.
제1항에 있어서, 상기 내,외부환상통로(90,94)로 공급되는 2차공기량을 조절하기 위해 버어너배럴(92)에 형성된 종모양으로 된 환상개구부(100)의 단면적을 변화시켜주도록 이 버어너배럴(92)의 입구선단(92A)에 미끄럼식 공기 슬리이브(98)가 부착된 것을 특징으로 하는 버어너.
제1항에 있어서, 석탄이나 오일을 연소시킬 때 생성되는 연소부산물이 역류되는 것을 방지하기 위해, 튜우브형버어너노즐(44)로 일정량의 2차공기를 공급해주도록 이 튜우브형버어너노즐(44)에 노즐공기덕트(130)가 부착된 것을 특징으로 하는 버어너.
제1항에 있어서, 상기 후퇴가능한 오일무화기(46)가 관통될 수 있도록 개구부를 갖추면서 튜우브형 버어너노즐(44)의 입구선단(44A)내에 설치되어, 1차공기에 혼입된 대부분의 미분탄입자들을 상기 튜우브형버어너노즐(44)의 내부표면 가까이로 분무시켜, 중앙통로(45)의 중심부에 비교적 미분탄입자가 적게 분포되도록 해주는 윗끝이 잘린 원추형디퓨우저(144)를 갖춘 것을 특징으로 하는 버어너.
제1항에 있어서, 상기 화염안정화링(118)에 대해 개스요소(48)가 제위치에 위치시켜지도록, 다수개의 각 개스요소(48)가 제위치에 위치시켜지도록, 다수개의 각 개스요소(48)둘레에 끼워설치된 다수개의 개스요소지지파이프(132), 각 개스요소(48)를 회전, 삽입 및 구속해서 연료개스를 수송해주는 다수개의 각 개스요소(48)에 부착된 다수개의 가요성개스호오스(134) 및, 다수개의 개스호오스(134)가 연결부착되어, 이들 각 개스호오스(134)로 연료개스를 공급해 주도록 된 개스매니호울드(136)를 갖춘 것을 특징으로 하는 버어너.
제1항에 있어서, 내부환상통로(90)내에서 버어너(16)의 출구선단의 임의점가지 끼워져 연료 및 공기혼합물로 점화시켜주면서 후퇴가능한 점화조립체(138)를 갖춘 것을 특징으로 하는 버어너.
제1항에 있어서, 상기 내부환상통로(90)내에서 튜우브형버어너노즐(44)둘레에 동심원상으로 배열되어 이 내부환상통로(90)를 떠난 2차공기의 일부에 수용돌이흐름을 만들어 주도록 된 다수개의 내부베인(110)과, 상기 외부환상통로(94)내에서 튜우브베인(110)과, 상기 외부환상통로(94)내에서 튜우브형버어너노즐(44)둘레에 동심원상으로 배열되어 이 외부환상통로(94)를 떠나는 2차공기의 일부에 소용돌이흐름을 만들어주도록된 다수개의 외부베인(112,114) 및, 버어너배럴(92)내에서 종모양의 환상개구부(100)의 하류 및 내·외부환상통로(90,94)의 상류에 위치하면서 버어너(16)로 유입되는 전체 2차공기량을 측정하도록 된 일련의 피토우관(108)을 갖는 것을 특징으로 하는 버어너.
길이방향축을 갖는 몸체부(48a)와 이 몸체부와 길이방향축을 공유하도록 부착된 반구형끝부위(48b)를 갖추면서 그 중심축이 각 개스요소(48)의 길이방향축에 대해 일정각도(α)만큼 경사지게 형성되고 출구선단의 둘레에 등간격으로 형성된 다수개의 안정화구멍(E)과; 각 개스요소의 출구선단의 한쪽면상에 그 중심축이 각 개스요소(48)의 길이방향죽에 대해 수직으로 위치하도록 형성됨과 더불어 이들 축 의해 형성되는 제1공통평면상에 위치하도록 서로 인접되게 형성된 2개의 보조구멍(F); 각 개스요소(48)의 선단에 위치하면서 그 중심축이 각 개스요소(48)의 길이방향축에 대해 약 35°내지 50°각도범위인 일정각도(α)만큼 경사지게 형성된 주관통구멍(G) 및; 이 주관통구멍(G)에 인접설치되면서 그 중심축이 각 개스요소(48)의 길이방향축에 대해 약 0°내지 15°각도범위인 일정각도(α)만큼 경사지게 형성된 재연소구멍(H)을 갖춰 상기 주관통구멍(G) 및 재연소구멍(H)의 중심축들이 각 개스요소(48)의 길이방향축에 가까운 임의 점(P)에서 서로 교차하도록 됨과 더불어 각 개스요소(48)의 길방향축이 포함되는 제2공통평면내에 위치하도록 되고, 이 제2공통평면이 상기 제1공통평면에 대해 수직으로 위치하도록 된 개스요소(48)를 갖춘 것을 특징으로 하는 버어너.
입구 및 출구선단(44A,44b)을 갖추면서 미분탄입자가 혼입된 1차공기가 관통해서 버어너(16)의 출구선단까지 수송되도록 중앙통로(45)를 형성하는 튜우브형버어너노즐(44)과; 이 튜우브형버어너노즐(44)둘레에 동심원상으로 배열되면서 입구 및 출구선단(84A,84b)을 갖춰 이들 사이에 부분적으로 환상공간(86)을 형성하게 되는 개스영역슬리이브(84); 이 개스영역슬리이브(84)둘레에 동심원상으로 배열되면서 입구 및 출구선단(88A,88B)을 갖춰 이들 사이에 연소에 필요한 2차공기의 일부가 버어너(16)의 출구선단까지 수동되도록 내부환상통로(90)를 형성하게 되는 내부영역슬리이브(88); 이 내부영역슬리이브(88)둘레에 동심원상으로 배열되면서 입구 및 출구선단(92A,92B)을 갖춰 이들 사이에 연소에 필요한 2차공기의 나머지부위가 버어너(16)의 출구선단까지 수동되도록 외부환상통로(94)를 형성하게 되는 버어너배럴(92); 상기 내부영역슬리이브(88)의 출구선단(88B)둘레에 동심원상으로 바깥쪽으로 뻗어 연결되면서 버어너(16)로부터 배출되는 일부 2차공기의 통로에 영향을 미치도록 공기분리베인(116); 상기 중앙통로(45)의 중심에 지지설치되면서 입구 및 출구선단(46A,46B)을 갖춰 오일과 무화매개체의 혼합물을 그 출구선단(46B)에 위치된 무화기분무플레이트(82)로 수송해 주도록 된 후퇴가능한 오일무화기(46); 중심축 및 출구선단을 각각 갖추고 후퇴가능하면서 회전될 수 있도록 된 다수개의 개스요소(48) 및; 상기 튜우브형 버어너노즐(44)의 출구선단(44B)에 부착되면서 상기 개스영역슬리이브(84)와 함께 이들 사이에 환상공간(86)에 형성해서 그 내부에 개구부(100)를 갖춰 중앙통로(45) 내부로 원주상으로 뻗은 제1부재(120)와, 상기 튜우브형 버어너노즐(44)의 출구선단(44B)으로부터 원주상으로 바깥쪽으로 뻗은 상기 제1부재(120)에 부착되면서 다수개의 후퇴가능한 각 개스요소(48)를 긴밀하게 수용할 수 있도록 다수개의 개구부가 형성된 L자형 제2부재(126)를 갖춘 화염안정화링(118)을 갖춘 구조로 구성되어; 상기 개스요소(48)가 그 중심축이 각 개스요소(48)의 길이방향축에 대해 일정각도(α)만큼 경사지게 형성되면서 출구선단의 둘레에 등간격으로 형성된 다수개의 안정화구멍(E)과, 각 개스요소의 출구선단의 한쪽면상에서 그 중심축이 각 개스요소(48)의 길이방향축에 대해 수직으로 위치하도록 형성됨과 더불어 이들 축에 의해 형성되는 제1공통평면상에 위치하도록 서로 인접하게 형성된 2개의 보조구멍(F), 각 개스요소(48)의 선단에 위치되면서 그 중심축이 각 개스요소(48)의 길이방향축에 대해 약 35°내지 50°각도범위인 일정각도(α)만큼 경사지게 형성된 주관통구멍(G) 및, 이 주관통구멍(G)에 인접설치되면서 그 중심축이 각 개스요소(48)의 길이방향축에 대해 0°내지 15°각도범위인 일정각도(α)만큼 경사지게 형성된 재연소구멍(H)을 갖춰, 상기 주관통구멍(G) 및 재연소구멍(H)의 중심축들이 각 개스요소(48)의 길이 방향축에 가까운 임의 점(P)에서 서로 교차하도록 됨과 더불어 각 개스요소(48)의 길이방향축이 포함되는 제2공통평면내에 위치하도록 하고, 이 제2공통평면이 상기 제1공통평면에 대해 수직으로 위치하도록 된 것을 특징으로 하는 오일 또는 개스연소용 버어너.
입구 및 출구선단(44A,44b)을 갖추면서 미분탄입자가 혼입된 1차공기가 관통해서 버어너(16)의 출구선단까지 수송되도록 중앙통로(45)를 형성하게 되는 튜우브형버어너노즐(44)과; 이 튜우브형 버어너노즐(44)둘레에 동심원상으로 배열되면서 입구 및 출구선단(84A,84b)을 갖춰 이들 사이에 부분적으로 환상공간(86)을 형성하하게 되는 개스영역슬리이브(84); 이 개스영역슬리이브(84)둘레에 동심원상으로 배열되면서 입구 및 출구선단(88A,88B)을 갖춰 이들 사이에 연소에 필요한 2차공기의 일부가 버어너(16)의 출구선단까지 수동되도록 내부환상통로(90)를 형성하게 되는 내부영역슬리이브(88); 이 내부영역슬리이브(88)둘레에 동심원상으로 배열되면서 입구 및 출구선단(92A,92B)을 갖춰 이들 사이에 연소에 필요한 2차공기의 나머지부위가 버어너(16)의 출구선단까지 수송되도록 외부환상통로(94)를 형성하게 되는 버어너배럴(92); 상기 내부영역슬리이브(88)의 출구선단(88B)둘레에 동심원상으로 바깥쪽으로 뻗어 연결되면서 버어너(16)로부터 배출되는 일부 2차공기의 통로에 영향을 미치도록 공기분리베인(116); 상기 중앙통로(45)의 중심에 지지설치되면서 입구 및 출구선단(46A,46B)을 갖춰 오일과 무화매개체의 혼합물을 그 출구선단(46B)에 위치된 무화기분무플레이트(82)로 수송해 주도록 된 후퇴가능한 오일무화기(46); 중심축 및 출구선단을 각각 갖추고 후퇴가능하면서 회전될 수 있도록 된 다수개의 개스요소(48) 및; 상기 튜우브형 버어너노즐(44)의 출구선단(44B)에 부착되면서 상기 개스영역슬리이브(84)와 함께 이들 사이에 환상공간(86)에 형성해서 그 내부에 개구부(100)를 갖춰 중앙통로(45) 내부로 원주상으로 뻗은 제1부재(120)와, 상기 튜우브형 버어너노즐(44)의 출구선단(44B)으로부터 원주상으로 바깥쪽으로 뻗은 상기 제1부재(120)에 부착되면서 다수개의 후퇴가능한 각 개스요소(48)를 긴밀하게 수용할 수 있도록 다수개의 개구부가 형성된 L자형 제2부재(126)를 갖춘 화염안정화링(118)을 갖춘 구조로 구성되어; 상기 개스요소(48)가 그 중심축이 각 개스요소(48)의 길이방향축에 대해 일정각도(α)만큼 경사지게 형성되면서 출구선단의 둘레에 등간격으로 형성된 다수개의 안정화구멍(E)과, 각 개스요소의 출구선단의 한쪽면상에서 그 중심축이 각 개스요소(48)의 길이방향축에 대해 수직으로 위치 하도록 형성됨과 더불어 이들 축에 의해 형성되는 제1공통평면상에 위치하도록 서로 인접하게 형성된 2개의 보조구멍(F), 각 개스요소(48)의 선단에 위치되면서 그 중심축이 각 개스요소(48)의 길이방향축에 대해 약 35°내지 50°각도범위인 일정각도(α)만큼 경사지게 형성된 주관통구멍(G) 및, 이 주관통구멍(G)에 인접설치되면서 그 중심축이 각 개스요소(48)의 길이방향축에 대해 0°내지 15°각도범위인 일정각도(α)만큼 경사지게 형성된 재연소구멍(H)을 갖춰져, 상기 주관통구멍(G) 및 재연소구멍(H)의 중심축들이 각 개스요소(48)의 길이방향축에 가까운 임의 점(P)에서 서로 교차하도록 됨과 더불어 각 개스요소(48)의 길이방향축이 포함되는 제2공통평면내에 위치하도록 되고, 이 제2공통평면이 상기 제1공통평면에 대해 수직으로 위치하도록 된 것을 특징으로 하는 석탄 또는 개스연소용 버어너.
입구 및 출구선단(44A,44b)을 갖추면서 미분탄입자가 혼입된 1차공기가 관통해서 버어너(16)의 출구선단까지 수송되도록 중앙통로(45)를 형성하는 튜우브형 버어너노즐(44)과; 이 튜우브형 버어너노즐(44)둘레에 동심원상으로 배열되면서 입구 및 출구선단(84A,84b)을 갖춰 이들 사이에 부분적으로 환상공간(86)을 형성하게 되는 개스영역슬리이브(84); 이 개스영역슬리이브(84)둘레에 동심원상으로 배열되면서 입구 및 출구선단(88A,88B)을 갖춰 이들 사이에 연소에 필요한 2차공기의 일부가 버어너(16)의 출구선단까지 수동되도록 내부환상통로(90)를 형성하게 되는 내부영역슬리이브(88); 이 내부영역슬리이브(88)둘레에 동심원상으로 배열되면서 입구 및 출구선단(92A,92B)을 갖춰 이들 사이에 연소에 필요한 2차공기의 나머지부위가 버어너(16)의 출구선단까지 수송되도록 외부환상통로(94)를 형성하게 되는 버어너배럴(92); 상기 내부영역슬리이브(88)의 출구선단(88B)둘레에 동심원상으로 바깥쪽으로 뻗어 연결되면서 버어너(16)로부터 배출되는 일부 2차공기의 통로에 영향을 미치도록 공기분리베인(116); 상기 중앙통로(45)의 중심에 지지설치되면서 입구 및 출구선단(46A,46B)을 갖춰 오일과 무화매개체의 혼합물을 그출구선단(46B)에 위치된 무화기분무플레이트(82)로 수송해 주도록 된 후퇴가능한 오일무화기(46); 중심축 및 출구선단을 각각 갖추고 후퇴가능하면서 회전될 수 있도록 된 다수개의 개스요소(48) 및; 상기 튜우브형 버어너노즐(44)의 출구선단(44B)에 부착되면서 상기 개스영역슬리이브(84)와 함께 이들 사이에 환상공간(86)에 형성해서 그 내부에 개구부(100)를 갖추면서 중앙통로(45) 내부로 원주상으로 뻗은 제1부재(120)와, 상기 튜우브형 버어너노즐(44)의 출구선단(44B)으로부터 원주상으로 바깥쪽으로 뻗은 상기 제1부재(120)에 부착되면서 다수개의 후퇴가능한 각 개스요소(48)를 긴밀하게 수용할 수 있도록 다수개의 개구부가 형성된 L자형 제2부재(126)를 갖춘 화염안정화링(118)을 갖춘 구조로 구성되어; 상기 개스요소(48)가 그 중심축이 각 개스요소(48)의 길이방향축에 대해 일정각도(α)만큼 경사지게 형성되면서 출구선단의 둘레에 등간격으로 형성된 다수개의 안정화구멍(E)과, 각 개스요소의 출구선단의 한쪽면상에서 그 중심축이 각 개스요소(48)의 길이방향축에 대해 수직으로 위치 하도록 형성됨과 더불어 이들 축에 의해 형성되는 제1공통평면상에 위치하도록 서로 인접하게 형성된 2개의 보조구멍(F), 각 개스요소(48)의 선단에 위치되면서 그 중심축이 각 개스요소(48)의 길이방향축에 대해 약 35°내지 50°각도범위인 일정각도(α)만큼 경사지게 형성된 주관통구멍(G) 및, 이 주관통구멍(G)에 인접설치되면서 그 중심축이 각 개스요소(48)의 길이방향축에 대해 0°내지 15°각도범위인 일정각도(α)만큼 경사지게 형성된 재연소구멍(H)을 갖춰져 상기 주관통구멍(G) 및 재연소구멍(H)의 중심축들이 각 개스요소(48)의 길이방향축에 가까운 임의 점(P)에서 서로 교차하도록 됨과 더불어 각 개스요소(48)의 길이방향축이 포함되는 제2공통평면내에 위치하도록 하고, 이 제2공통평면이 상기 제1공통평면에 대해 수직으로 위치하도록 된 것을 특징으로 하는 오일 또는 개스연소용 버어너.
입구 및 출구선단(44A,44b)을 갖추면서 미분탄입자가 혼입된 1차공기가 관통되어 버어너(16)의 출구선단까지 수송되도록 중앙통로(45)를 형성하는 튜우브형 버어너노즐(44)과; 이 튜우브형 버어너노즐(44)둘레에 동심원상으로 배열되면서 입구 및 출구선단(84A,84b)을 갖춰 이들 사이에 부분적으로 환상공간(86)을 형성하게 되는 개스영역슬리이브(84); 이 개스영역슬리이브(84)둘레에 동심원상으로 배열되면서 입구 및 출구선단(88A,88B)을 갖춰 이들 사이에 연소에 필요한 2차공기의 일부가 버어너(16)의 출구선단까지 수동되도록 내부환상통로(90)를 형성하게 되는 내부영역슬리이브(88); 이 내부영역슬리이브(88)둘레에 동심원상으로 배열되면서 입구 및 출구선단(92A,92B)을 갖춰 이들 사이에 연소에 필요한 2차공기의 나머지부위가 버어너(16)의 출구선단까지 수송되도록 외부환상통로(94)를 형성하게 되는 버어너배럴(92); 상기 내부영역슬리이브(88)의 출구선단(88B)둘레에 동심원상으로 바깥쪽으로 뻗어 연결되면서 버어너(16)로부터 배출되는 일부 2차공기의 통로에 영향을 미치도록 공기분리베인(116); 상기 중앙통로(45)의 중심에 지지설치되면서 입구 및 출구선단(46A,46B)을 갖춰 오일과 무화매개체의 혼합물을 그 출구선단(46B)에 위치된 무화기분무플레이트(82)로 수송해 주도록 된 후퇴가능한 오일무화기(46); 상기 튜우브형 버어너노즐(44)둘레에 동시원상으로 배열되면서 환상공간(86)을 관통해서 뻗어 버어너(16)의 출구선단까지 개스를 수송해 주고, 상기 튜우브형 버어너노즐(44)의 출구선단(44B)에 긴밀하게 근접설치되어져 버어너(16)내부로 완전히 삽입하게 되면 2차공기로부터 차단되도록 된 출구선단을 각각 갖추고 후퇴가능하면서 회전될 수 있도록 된 다수개의 개스요소(48) 및; 상기 튜우브형 버어너노즐(44)의 출구선단(44B)에 부착되면서 상기 개스영역슬리이브(84)와 함께 이들 사이에 환상공간(86)에 형성해줌과 더불어 그 내부에 개구부(100)를 갖추면서 중앙통로(45) 내부로 원주상으로 뻗은 제1부재(120)와, 상기 튜우브형 버어너노즐(44)의 출구선단(44B)으로부터 원주상으로 바깥쪽으로 뻗은 상기 제1부재(120)에 부착되면서 다수개의 후퇴가능한 각 개스요소(48)를 긴밀히 수용할 수 있도록 다수개의 개구부가 형성된 L자형 제2부재(126)를 갖춘 화염안정화링(118)을 갖춘 것을 특징으로 하는 버어너.
제13항에 있어서, 석탄 연소시킬 때 상기 오일무화기(46)와 이 무화기(46)에부착된 분무플레이트(82) 및 다수개의 개스요소(48)가 과열되거나 막히지 않도록 이들을 화염안정화링(118)의 뒤쪽에 각각 후퇴위치시켜줄 수 있도록 제1,2부재(120,126)가 갖춘 것을 특징으로 하는 버어너.
제13항에 있어서, 상기 내·외부환상통로(90,94)로 공급되는 2차공기량을 조절하기위해 버어너배럴(92)에 형성된 종모양의 환상개구부(100)의 단면적을 변화시켜주도록 이 버어너배럴(92)의 입구선단(92A)에 부착된 미끄럼식 공기슬리이브(98)를 갖춘 것을 특징으로하는 버어너.
제13항에 있어서, 석탄이나 오일을 연소시킬 때 생성되는 연소부산물이 역류되는 것을 방지하기 위해 튜우브형 버어너노즐(44)로 일정량의 2차공기를 공급하도록 이 튜우브형버어너노즐(44)에 부착된 노즐공기덕트(130)를 갖춘 것을 특징으로 하는 버어너.
제13항에 있어서, 상기 후퇴가능한 오일무화기(46)가 관통될 수 있도록 개구부를 갖추면서 튜우브형 버어너노즐(44)의 입구선단(44A)내에설치되어, 1차공기에 혼입된 대부분의 미분탄입자들을 상기 튜우브형 버어너노즐(44)의 내부표면 가까이로 분무시켜, 중앙통로(45)의 중심부에 비교적 미분탄입자가 적게 분포되도록 해주는 윗끝이 잘린 원추형 디퓨우저(144)를 갖춘 것을 특징으로 하는 버어너.
제13항에 있어서, 상기 화염안정화링(118)에 대해 개스요소(48)를 제위치에 위치시켜주도록 다수개의 각 개스요소(48)둘레에 끼워설치된 다수개의 개스요소지지파이프(132)와, 각 개스요소(48)를 회전, 삽입 및 구속해서 연료개스를 수송해주도록 다수개의 각 개스요소(48)에 부착된 다수개의 가요성개스호오스(134) 및, 다수개의 개스호오스(134)가 연결부착되어져 이들 각 개스호오스(134)로 연료개스를 공급해 주도록 된 개스매니호울드(136)를 갖춘 것을 특징으로하는 버어너.
제13항에 있어서 내부환상통로(90)내에서 버어너(16)의 출구선단의 임의 점까지 끼워설치되어 연료 및 공기혼합물을 점화시켜 주면서 후퇴가능한 점화 조립체(138)를 갖춘 것을 특징으로 하는 버어너.
제1항에 있어서, 상기 내부환상통로(90)내에서 튜우브형 버어너노즐(44)둘레에 동심원상으로 배열되어 이 내부환상통로(90)를 떠나는 2차공기의 일부에 소용돌기흐름을 만들어 주도록 된 다수개의 내부베인(110)과, 상기 외부환상통로(94)내에서 튜우브형 버어너노즐(44)둘레에 동심원상으로 배열되어 이 외부환상통로(94)를 떠나는 2차공기의 일부에 소용돌기흐름을 만들어주도록 된 다수개의 외부베인(112,114) 및, 버어너배럴(92)내에서 종모양의 환상개구부(100)의 하류 및 내·외부 환상통로(90,94)의 상류에 위치하면서 버어너(16)로 유입되는 전체 2차공기량을 측정하도록 된 일려의 피토우판(108)을 갖춘 것을 특징으로 하는 버어너.
중앙통로(45) 및 출구선단을 갖춘 상기 튜우브형 버어너노즐(44)에 근접되게 그둘레에 동심원상으로 배열된 다수개의 개스요소(48)오, 일정령의 연소용 공기를 버어너(16)의 출구선단까지 수송해 주도록 다스개의 개스요소(48)둘레에 동심원상으로 배열된 하나 이상의 환상통로를 갖춘 버어너(16)에 사용하도록 되면서, 상기 튜우브형 버어너노즐(44)의 출구선단(44B)에 부착되면서 그내부에 개구부를 형성해주도록 중앙통로(45)내부로 원주상으로 뻗은 제1부재(120)와, 상기 튜우브형 버어너노즐(44)의 출구선단(44B)으로부터 원주상으로 바깥쪽으로 뻗은 상기 제1부재(120)에 부착되면서 다수개의 후퇴가능한 각 개스요소(48)를 긴밀하게 수용할 수 있도록 다수개의 개구부가 형성된 L자형 제2부재(126)를 갖추고서 다수개의 각 개수요소(48)의 출구선단이 하나 이상의 환상통로를 통해 수송되는 일정량의 연소용 공기로부터 차단되도록 된 화염안정화링(118)을 갖는 것을 특징으로 하는 버어너.
입구 및 출구선단(44A,44b)을 갖추면서 미분탄입자가 혼입된 1차공기가 관통해서 버어너(16)의 출구선단까지 수송되도록 중앙통로(45)를 형성하는 튜우브형 버어너노즐(44)과; 이 튜우브형 버어너노즐(44)둘레에 동심원상으로 배열되면서 입구 및 출구선단(84A,84b)을 갖춰 이들 사이에 부분적으로 환상공간(86)을 형성하게 되는 개스영역슬리이브(84); 이 개스영역슬리이브(84)둘레에 동심원상으로 배열되면서 입구 및 출구선단(88A,88B)을 갖춰 이들 사이에 연소에 필요한 2차공기의 일부가 버어너(16)의 출구선단까지 수동되도록 내부환상통로(90)를 형성하게 되는 내부영역슬리이브(88); 이 내부영역슬리이브(88)둘레에 동심원상으로 배열되면서 입구 및 출구선단(92A,92B)을 갖춰 이들 사이에 연소에 필요한 2차공기의 나머지부위가 버어너(16)의 출구선단까지 수송되도록 외부환상통로(94)를 형성하게 되는 버어너배럴(92); 상기 내부영역슬리이브(88)의 출구선단(88B)둘레에 동심원상으로 바깥쪽으로 뻗어 연결되면서 버어너(16)로부터 배출되는 일부 2차공기의 통로에 영향을 미치도록 공기분리베인(116); 상기 중앙통로(45)의 중심에 지지설치되면서 입구 및 출구선단(46A,46B)을 갖춰 오일과 무화매개체의 혼합물을 그 출구선단(46B)에 위치된 무화기분무플레이트(82)로 수송해 주도록 된 후퇴가능한 오일무화기(46); 상기 튜우브형 버어너노즐(44)둘레에 동시원상으로 배열되면서 환상공간(86)을 관통해서 뻗어 버어너(16)의 출구선단까지 개스를 수송해 주고, 상기 튜우브형 버어너노즐(44)의 출구선단(44B)에 긴밀하게 근접설치되어져 버어너(16)내부로 완전히 삽입하게 되면 2차공기로부터 차단되도록 된 출구선단을 갖춰, 후퇴가능하면서 회전될 수 있도록 된 다수개의 개스요소(48) 및; 상기 튜우브형 버어너노즐(44)의 출구선단(44B)에 부착되면서 상기 개스영역슬리이브(84)와 함께 이들 사이에 환상공간(86)에 형성해 주도록 됨과 더불어 그 내부에 개구부(100)를 갖추면서 중앙통로(45) 내부로 원주상으로 뻗은 제1부재(120)와, 상기 튜우브형 버어너노즐(44)의 출구선단(44B)으로부터 원주상으로 바깥쪽으로 뻗은 상기 제1부재(120)에 부착되면서 다수개의 후퇴가능한 각 개스요소(48)를 긴밀하게 수용할 수 있도록 다수개의 개구부가 형성된 L자형 제2부재(126)를 갖춘 화염안정화링(118)을 갖춘 것을 특징으로 하는 오일 또는 개스연소용 버어너.
입구 및 출구선단(44A,44b)을 갖추면서 미분탄입자가 혼입된 1차공기가 관통되면서 버어너(16)의 출구선단까지 수송되도록 중앙통로(45)를 형성하는 튜우브형버어너노즐(44)과; 이 튜우브형 버어너노즐(44)둘레에 동심원상으로 배열되면서 입구 및 출구선단(84A,84b)을 갖추고서 이들 사이에 부분적으로 환상공간(86)을 형성하게 되는 개스영역슬리이브(84); 이 개스영역슬리이브(84)둘레에 동심원상으로 배열되면서 입구 및 출구선단(88A,88B)을 갖춰 이들 사이에 연소에 필요한 2차공기의 일부가 버어너(16)의 출구선단까지 수동되도록 내부환상통로(90)를 형성하게 되는 내부영역슬리이브(88); 이 내부영역슬리이브(88)둘레에 동심원상으로 배열되면서 입구 및 출구선단(92A,92B)을 갖춰 이들 사이에 연소에 필요한 2차공기의 나머지부위가 버어너(16)의 출구선단까지 수송되도록 외부환상통로(94)를 형성하게 되는 버어너배럴(92); 상기 내부영역슬리이브(88)의 출구선단(88B)둘레에 동심원상으로 바깥쪽으로 뻗어 연결되면서 버어너(16)로부터 배출되는 일부 2차공기의 통로에 영향을 미치도록 공기분리베인(116); 상기 중앙통로(45)의 중심에 지지설치되면서 입구 및 출구선단(46A,46B)을 갖춰 오일과 무화매개체의 혼합물을 그 출구선단(46B)에 위치된 무화기분무플레이트(82)로 수송해 주도록 된 후퇴가능한 오일무화기(46); 상기 튜우브형 버어너노즐(44)둘레에 동시원상으로 배열되면서 혼상공간(86)을 관통해서 뻗어 버어너(16)의 출구선단까지 개스를 수송해 주고, 상기 튜우브형 버어너노즐(44)의 출구선단(44B)에 긴밀하게 근접설치되어져 버어너(16)내부로 완전히 삽입하게 되면 2차공기로부터 차단되도록 된 출구선단을 각각 갖춰 후퇴가능하면서 회전될 수 있도록 된 다수개의 개스요소(48) 및; 상기 튜우브형 버어너노즐(44)의 출구선단(44B)에 부착되면서 상기 개스영역슬리이브(84)와 함께 이들 사이에 환상공간(86)에 형성함과 더불어 그 내부에 개구부(100)를 갖추면서 중앙통로(45) 내부로 원주상으로 뻗은 제1부재(120)와, 상기 튜우브형 버어너노즐(44)의 출구선단(44B)으로부터 원주상으로 바깥쪽으로 뻗은 상기 제1부재(120)에 부착되면서 다수개의 후퇴가능한 각 개스요소(48)를 긴밀히 수용할 수 있도록 다수개의 개구부가 형성된 L자형 제2부재(126)를 갖춘 화염안정화링(118)을 갖춘 것을 특징으로 하는 석탄 또는 개스연소용 버어너.
입구 및 출구선단(44A,44b)을 갖추면서 미분탄입자가 혼입된 1차공기가 관통되면서 버어너(16)의 출구선단까지 수송되도록 중앙통로(45)를 형성하게되는 튜우브형 버어너노즐(44)과; 이 튜우브형 버어너노즐(44)둘레에 동심원상으로 배열되면서 입구 및 출구선단(84A,84b)을 갖춰 이들 사이에 부분적으로 환상공간(86)을 형성하게 되는 개스영역슬리이브(84); 이 개스영역슬리이브(84)둘레에 동심원상으로 배열되면서 입구 및 출구선단(88A,88B)을 갖춰 이들 사이에 연소에 필요한 2차공기의 일부가 버어너(16)의 출구선단까지 수동되도록 내부환상통로(90)를 형성하게 되는 내부영역슬리이브(88); 이 내부영역슬리이브(88)둘레에 동심원상으로 배열되면서 입구 및 출구선단(92A,92B)을 갖춰 이들 사이에 연소에 필요한 2차공기의 나머지부위가 버어너(16)의 출구선단까지 수송되도록 외부환상통로(94)를 형성하게 되는 버어너배럴(92); 상기 내부영역슬리이브(88)의 출구선단(88B)둘레에 동심원상으로 바깥쪽으로 뻗어 연결되면서 버어너(16)로부터 배출되는 일부 2차공기의 통로에 영향을 미치도록 공기분리베인(116); 상기 중앙통로(45)의 중심에 지지설치되면서 입구 및 출구선단(46A,46B)을 갖춰 오일과 무화매개체의 혼합물을 그 출구선단(46B)에 위치된 무화기분무플레이트(82)로 수송해 주도록 된 후퇴가능한 오일무화기(46); 상기 튜우브형 버어너노즐(44)둘레에 동시원상으로 배열되면서 환상공간(86)을 관통해서 뻗어 버어너(16)의 출구선단까지 개스를 수송해 주고, 상기 튜우브형 버어너노즐(44)의 출구선단(44B)에 긴밀하게 근접설치되어져 버어너(16)내부로 완전히 삽입하게 되면 2차공기로부터 차단되도록 된 출구선단을 각각 갖춰 후퇴가능하면서 회전될 수 있도록 된 다수개의 개스요소(48) 및; 상기 튜우브형 버어너노즐(44)의 출구선단(44B)에 부착되면서 상기 개스영역슬리이브(84)와 함께 이들 사이에 환상공간(86)에 형성해 줌과 더불어 그 내부에 개구부(100)를 갖추면서 중앙통로(45) 내부로 원주상으로 뻗은 제1부재(120)와, 상기 튜우브형 버어너노즐(44)의 출구선단(44B)으로부터 원주상으로 바깥쪽으로 뻗은 상기 제1부재(120)에 부착되면서 다수개의 후퇴가능한 각 개스요소(48)를 긴밀히 수용할 수 있도록 다수개의 개구부가 형성된 L자형 제2부재(126)를 갖춘 화염안정화링(118)을 갖춰 구성된 것을 특징으로 하는 개스연소용 버어너.