KR101466355B1 - Burner apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따르면, 연료를 분사하는 연료 공급유로; 상기 연료 공급유로의 외곽을 따라 형성되고, 상기 연료의 연소를 위한 공기를 분사하는 공기 공급유로; 상기 공기 공급유로의 일측 내부로 상기 공기를 공급하는 공기 공급부; 및 상기 공기 공급유로의 단부에 형성되어 상기 공기 공급유로의 단면적을 좁혀 균일한 분산을 유도하는 분산유도부를 포함하는 것을 특징으로 하는 버너 장치가 제공된다.According to the present invention, there is provided a fuel supply system comprising: a fuel supply passage for injecting fuel; An air supply passage formed along an outer periphery of the fuel supply passage and injecting air for combustion of the fuel; An air supply unit for supplying the air into one side of the air supply passage; And a dispersion inducing portion formed at an end of the air supply passage to narrow the cross-sectional area of the air supply passage to induce uniform dispersion.
Description
본 발명은 버너 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a burner apparatus.
제강공정에서 정련된 용강은 래들(ladle), 턴디쉬(tundish)라는 용기를 거쳐 연주 몰드로 내려 보내게 된다. 이 용기들은 쇳물을 받기 위해 통상적으로 강종에 따라 정해진 목표온도(일례로 1250℃)로 예열하는 것이 중요하다. 이를 위해 래들, 턴디쉬 상부에 예열용 버너가 1~3개 구비하도록 되어 있다. 연료는 통상적으로 기체연료가 이용되며, 산화제는 통상 공기가 이용된다. 하지만 최근 에너지 효율향상의 목적으로 순산소를 일부 혹은 전량 사용하는 산소부화, 순산소 연소기술이 사용되고 있다. In the steelmaking process, the refined molten steel is sent down to the performance mold through a container called a ladle, a tundish. It is important that these vessels are preheated to a target temperature (e.g. To this end, one to three preheating burners are provided on the ladle and tundish. The fuel is usually a gaseous fuel, and the oxidant is usually air. However, recently, oxygen enrichment and pure oxygen combustion technologies using pure oxygen or some pure oxygen have been used for the purpose of improving energy efficiency.
산소부화버너의 경우 공기, 산소, 연료를 별도의 노즐을 통해 분사한다. 이때, 산소의 반응속도가 공기의 반응속도보다 빨라 공기보다 연료와 빠르게 반응하기 때문에 연료출구 근처에서는 산소연소, 후류쪽에서는 산소와 공기연소가 혼합된 형태의 화염특성을 나타낸다. In the case of an oxygen-enriched burner, air, oxygen and fuel are injected through separate nozzles. At this time, since the reaction rate of oxygen is faster than the reaction rate of air, it reacts with the fuel more quickly than with air, so oxygen combustion occurs near the fuel outlet and oxygen and air combustion are mixed with the downstream.
이와 같은 화염의 형태는 노즐의 크기, 형상, 스월러 등에 따라 그 화염형상이 달라지며, 화염온도분포에도 크게 영향을 준다.The shape of the flame varies depending on the size, shape, and swirl of the nozzle, and also influences the flame temperature distribution.
기존버너구조는 연료, 공기, 산소가 각각 다른 노즐을 통해 분사가 되며, 각각의 노즐의 수는 유량에 따라 다르게 설계된다. 중앙에서 반경방향으로 산소, 연료, 공기 순으로 노즐이 구성되며, 이때 연소공기가 지나는 버너 몸통 부분에는 공기를 고르게 배출시키기 위해 칸막이가 설치되어 있으며 난류강도의 증가를 위해 스월러가 설치되어 있다. 점화기(ignitor)에 의해 점화되며, 중앙부분에 설치된 UV센서를 이용하여 점화여부를 판단하게 된다. The existing burner structure is injected through different nozzles of fuel, air and oxygen, and the number of each nozzle is designed differently according to the flow rate. The nozzle is composed of oxygen, fuel and air in the center to radial direction. In this case, a partition is provided in the body of the burner where the combustion air passes and a swirl is provided to increase the turbulence intensity. It is ignited by an ignitor, and the ignition is judged by using a UV sensor installed at the center.
이러한 구조의 기존 기술은 연소공기가 골고루 분포되지 아니하고 한쪽면으로만 유동이 형성된다. 이로 인해 화염이 불균형적으로 발생하여 중앙부분의 산소연소부분과 분리되는 형태의 화염을 나타내어 중앙부분은 1700℃이상의 고온부분과 후류부분에는 1000℃이하의 저온화염을 형성하여 국부적 과열의 원인이 되며, 노즐을 손상시키는 원인으로 작용한다. 또한 중앙부분에 설치되어 있는 UV 센서는 백색의 산소화염으로 인해 제대로 화염을 제대로 감지하지 못하며 과열로 인하여 파손되는 경우도 있다. The existing technique of this structure is that the combustion air is not distributed evenly and the flow is formed only on one side. As a result, the flame is unbalanced and the flame is separated from the oxygen combustion part in the central part. The central part forms a low-temperature flame of less than 1000 ° C at the high temperature part and the wake part of 1700 ° C or more, , Which causes the nozzle to be damaged. In addition, the UV sensor installed in the center part does not properly detect the flame due to the white oxygen flame and may be damaged due to overheating.
관련한 기술로는 대한민국 등록실용신안공보 제20-0296393호(2002.11.14 등록, 턴디쉬 건조 및 가열용 버너)가 있다.
A related art is Korean Utility Model Registration No. 20-0296393 (Registered on November 14, 2002, Tundish drying and heating burner).
본 발명의 실시예에 따라, 국부가열현상을 해소하고, 연료를 절감하며, 예열시간을 단축시킬 수 있는 버너 장치를 제공하는 것이다.
According to an embodiment of the present invention, there is provided a burner device capable of eliminating local heating phenomenon, saving fuel, and shortening a preheating time.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 연료를 분사하는 연료 공급유로; 상기 연료 공급유로의 외곽을 따라 형성되고, 상기 연료의 연소를 위한 공기를 분사하는 공기 공급유로; 상기 공기 공급유로의 일측 내부로 상기 공기를 공급하는 공기 공급부; 및 상기 공기 공급유로의 단부에 형성되어 상기 공기 공급유로의 단면적을 좁혀 균일한 분산을 유도하는 분산유도부를 포함하는 것을 특징으로 하는 버너 장치가 제공된다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a fuel supply system comprising: a fuel supply passage for injecting fuel; An air supply passage formed along an outer periphery of the fuel supply passage and injecting air for combustion of the fuel; An air supply unit for supplying the air into one side of the air supply passage; And a dispersion inducing portion formed at an end of the air supply passage to narrow the cross-sectional area of the air supply passage to induce uniform dispersion.
상기 분산유도부는, 상기 공기의 유동 방향과 평행하고, 상기 유동 방향의 반대방향으로 돌출되게 형성된 돌출부를 포함하여, 상기 공기의 우회로를 제공할 수 있다.The dispersion inducing portion may include a protrusion formed parallel to the air flowing direction and protruding in a direction opposite to the flowing direction to provide a bypass of the air.
상기 분산유도부의 일단에는 공기 공급노즐이 형성되고, 상기 공기 공급노즐의 단면적은 상기 분산유도부의 일단의 단면적보다 좁게 형성될 수 있다.An air supply nozzle may be formed at one end of the dispersion inducing portion, and a cross sectional area of the air supply nozzle may be narrower than a cross sectional area of one end of the dispersion inducing portion.
상기 공기 공급노즐은 선회날개를 이용하여 공기를 선회시키는 선회기를 포함할 수 있다.The air supply nozzle may include a swirler for pivoting the air using a swirl vane.
상기 연료 공급유로의 내곽을 따라 형성되고, 상기 연료의 연소를 위한 산소를 분사하는 산소 공급유로를 더 포함할 수 있다.And an oxygen supply passage formed along the inner edge of the fuel supply passage for injecting oxygen for combustion of the fuel.
상기 연료의 점화여부를 판단하는 화염감지센서를 더 포함할 수 있다.And a flame detection sensor for determining whether or not the fuel is ignited.
상기 공기 공급부는, 상기 공기 일부를 상기 화염감지센서에 공급하여 상기 화염감지센서를 냉각시킨 다음, 상기 공기 공급유로로 재공급할 수 있다.
The air supply unit may supply the part of the air to the flame detection sensor to cool the flame detection sensor, and then re-supply the air to the air supply channel.
본 발명의 실시예들에 따르면, 버너 장치를 이용하여 국부가열현상을 해소하고, 연료를 절감하며, 예열시간을 단축시킬 수 있다.
According to the embodiments of the present invention, the local heating phenomenon can be solved by using the burner apparatus, the fuel can be saved, and the preheating time can be shortened.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 버너 장치를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 버너 장치를 나타낸 정면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 버너 장치에서의 공기의 흐름을 나타낸 개략도.1 is a sectional view showing a burner apparatus according to an embodiment of the present invention;
2 is a front view of a burner apparatus according to an embodiment of the present invention;
3 is a schematic diagram illustrating the flow of air in a burner apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
이하, 본 발명에 따른 버너 장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, an embodiment of a burner apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like or corresponding components, Is omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 버너 장치를 나타낸 단면도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 버너 장치를 나타낸 정면도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 버너 장치에서의 공기의 흐름을 나타낸 개략도이다.1 is a cross-sectional view of a burner apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a front view showing a burner apparatus according to an embodiment of the present invention; and FIG. 3 is a front view of a burner apparatus according to an embodiment of the present invention. And is a schematic view showing the flow of air.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 버너 장치는 연료 공급유로(200), 공기 공급유로(300), 공기 공급부(400) 및 분산유도부(500)를 포함한다.1 and 2, a burner apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
연료 공급유로(200)는 턴디쉬 내측으로 연료를 분사한다.The
공기 공급유로(300)는 연료 공급유로(200)의 외곽을 따라 형성되어, 연료의 연소를 위한 공기를 분사한다.The
연료와 공기는 점화기(ignitor)에 의하여 점화되어 화염을 형성하여 턴디쉬 내부에 열을 공급하게 된다.The fuel and air are ignited by an ignitor to form a flame and supply heat to the interior of the tundish.
공기 공급부(400)는 공기 공급유로(300)로 공기를 공급한다.The
이때, 공기 공급부(400)는 공기 공급유로(300)의 일측과 연결되어, 공기 공급유로(300)의 일측 내부로 공기를 공급하게 된다.At this time, the
공기 공급부(400)가 공기 공급유로(300)의 일측 내부로만 공기를 공급하게됨으로, 공기 공급유로(300)를 통과하여 턴디쉬 내측으로 분사되는 공기의 양은 균일하지 않게 된다.The
분사되는 공기의 양이 균일하지 않게되면, 연료와 만나는 공기의 양도 균일하지 않게 되고, 결국 연료와 공기가 점화되어 형성되는 화염도 불균일하게 된다.If the amount of air to be injected is not uniform, the amount of air to be encountered with the fuel becomes non-uniform, resulting in ignition of fuel and air, resulting in uneven flames.
따라서, 본 발명에 따르면, 공기 공급유로(300)의 단부에 분산유도부(500)를 형성하여 상술한 문제점을 줄일 수 있다.Therefore, according to the present invention, the
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 분산유도부(500)는 공기 공급유로(300)의 단부에 형성되어, 턴디쉬 내측으로 분사되는 공기 공급유로(300)의 단면적을 줄여, 공기 공급유로(300)로 공급되는 공기의 분산을 유도하는 역할을 하게 된다.1, the
도 3에 도시된 바와 같이, 분산유도부(500)는 공기 공급유로(300)에 공기의 우회로를 제공하여 분사되는 공기의 공급을 분산시킬 수 있게 된다.As shown in FIG. 3, the
도 1에 도시된 바와 같이, 분산유도부(500)는 공기의 유동방향과 평행하고, 공기의 유동방향과 반대방향으로 돌출되게 형성된 돌출부(510)를 더 포함한다.As shown in FIG. 1, the
돌출부(510) 및 공기 공급유로(300)는 일정 공간을 형성하게 되고, 일정 공간에 일정 공기가 우회하게 되어 공기의 공급이 더욱 분산되게 되는 것이다.The
분산유도부(500)의 일단에는 공기 공급노즐(600)이 형성되어 공기 공급유로(300)를 통과한 공기가 턴디쉬 내측으로 분사되게 된다.An
공기 공급노즐(600)의 단면적은 분산유도부(500)의 단면적보다 좁게 형성됨으로써, 분산유도부(500)와 함께 분사되는 공기의 분산을 더욱 촉진시키게 된다.The cross-sectional area of the
또한, 공기 공급노즐(600)은 선회기를 포함하여, 선회기의 선회날개를 이용하여 공기를 선회시킴으로써, 공기 분산은 더욱 촉진될 수 있다.Further, the
즉, 분산유도부(500)를 통하여 공기 공급유로(300)의 면적을 줄임으로써 공기 공급유로(300)를 통과하는 공기를 1차적으로 분산시키고, 선회기를 통하여 공기를 선회시킴으로써 2차적으로 공기 분산을 촉진시키며, 공기 공급노즐(600)의 단면적을 더욱 줄임으로써 3차적으로 턴디쉬 내측으로 분사되는 공기의 분산을 촉진할 수 있게 된다.That is, by reducing the area of the
따라서, 턴디쉬 내측으로 분사되는 공기를 균일하게 분사시킴으로써, 균일하게 분사되는 연료와 만나 연소되어 형성되는 화염도 균일하게 형성할 수 있게 된다.Therefore, by uniformly injecting the air injected to the inside of the tundish, it is possible to uniformly form the flames to be formed by burning together with the uniformly injected fuel.
균일한 화염을 형성함으로써 화염의 온도분포도 균일하게 형성되어 국부적인 과열문제를 해결할 수 있게 된다.By forming a uniform flame, the temperature distribution of the flame is uniformly formed, and the local overheating problem can be solved.
또한, 국부적인 과열문제를 해결하여 균일한 화염을 형성함으로써 연료를 절감시킬 수 있고, 예열시간을 단축시킬 수 있게 된다.Further, it is possible to solve the local overheating problem and to form a uniform flame, thereby saving fuel and shortening the preheating time.
본 발명의 실시예에 따르면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 연료 공급유로(200)의 내곽을 따라 산소 공급유로(100)가 더 형성될 수 있다.According to the embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, the
산소 공급유로(100)는 연료의 연소를 촉진할 수 있게 된다.The
산소 공급유로(100)를 통한 산소의 공급으로 연료의 연소가 촉진되어 연료의 완전연소를 유도한다.The supply of oxygen through the
연료의 완전연소를 유도하게 됨으로써 연소되지 않고 버려지는 연료를 최소화할 수 있다.The total combustion of the fuel is induced, so that the amount of fuel that is not burned and discarded can be minimized.
버려지는 연료를 최소화함으로써 연료절감의 효과 또한 얻게 되는 것이다.By minimizing the amount of fuel that is discarded, the effect of saving fuel is also obtained.
본 발명에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이 화염감지센서(700)를 더 포함할 수 있다. According to the present invention, the
화염감지센서(700)는 연료의 점화여부를 판단하는 것으로 UV센서 일 수 있다.The
이때, 화염감지센서(700)의 냉각을 위하여 공기 공급부(400)에서 공급되는 일부의 공기는 냉각로(710)를 통하여 화염감지센서(700)에 공급되어 화염감지센서(700)를 냉각시킬 수 있다.At this time, a part of the air supplied from the
화염감지센서(700)에 공급되어 화염감지센서(700)를 냉각시킨 공기는 다시 공기 공급유로(300)에 공급되어 연료와의 연소를 위한 공기로 재사용될 수 있다.The air supplied to the
따라서, 냉각공기를 재활용하여 비용을 절감하고, 공정을 단축시킬 수 있게 된다.
Therefore, the cooling air can be recycled to reduce the cost and shorten the process.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit of the invention as set forth in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.
100: 산소 공급유로
200: 연료 공급유로
300: 공기 공급유로
400: 공기 공급부
500: 분산유도부
510: 돌출부
600: 공기 공급노즐
700: 화염감지센서
710: 냉각로100: oxygen supply flow path
200: fuel supply passage
300: air supply channel
400: air supply unit
500: dispersion induction portion
510: protrusion
600: air supply nozzle
700: Flame detection sensor
710: cooling furnace
Claims (7)
상기 연료 공급유로의 외곽을 따라 형성되고, 상기 연료의 연소를 위한 공기를 분사하는 공기 공급유로;
상기 공기 공급유로의 일단부에 결합되어, 상기 공기 공급유로의 일측 내부로 상기 공기를 공급하는 공기 공급부; 및
상기 공기 공급유로의 타단부에 형성되고, 상기 공기의 분사방향으로 갈수록 상기 공기 공급유로의 종단면적을 좁혀 균일한 분산을 유도하는 분산유도부를 포함하고,
상기 분산유도부는,
상기 공기의 유동 방향과 평행하고, 상기 유동 방향의 반대방향으로 돌출되게 형성되어 상기 공기의 우회로를 제공하는 돌출부를 포함하며,
상기 연료의 점화여부를 판단하는 화염감지센서를 더 포함하고,
상기 공기 공급부는,
상기 공기 일부를 상기 화염감지센서에 공급하여 상기 화염감지센서를 냉각시킨 다음, 상기 공기 공급유로로 재공급하는 것을 특징으로 하는 버너 장치.
A fuel supply passage for injecting fuel;
An air supply passage formed along an outer periphery of the fuel supply passage and injecting air for combustion of the fuel;
An air supply unit coupled to one end of the air supply passage and supplying the air to one side of the air supply passage; And
And a dispersion inducing portion formed at the other end of the air supply passage and narrowing the end area of the air supply passage toward the injection direction of the air to induce uniform dispersion,
The dispersion inducing unit includes:
And a protrusion that is formed to protrude in a direction opposite to the flow direction and provides a bypass of the air,
Further comprising a flame detection sensor for determining whether the fuel is ignited,
The air-
Wherein the flame detection sensor supplies the part of the air to the flame detection sensor to cool the flame detection sensor, and then re-supplies the air to the air supply channel.
상기 공기 공급노즐은 선회날개를 이용하여 공기를 선회시키는 선회기를 포함하는 것을 특징으로 하는 버너 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the air supply nozzle includes a swirler for pivoting air using a swirl vane.
상기 연료 공급유로의 내곽을 따라 형성되고, 상기 연료의 연소를 위한 산소를 분사하는 산소 공급유로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 버너 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising an oxygen supply passage formed along the inner edge of the fuel supply passage for injecting oxygen for combustion of the fuel.
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