KR20080051650A - Cyclone generator for liquid fuel burner and burner using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 산업용 보일러 등의 연료로 사용되는 벙커유등의 연료유를 효과적으로 연소시킬 수 있는 버너(Burner)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a burner that can effectively burn fuel oil such as bunker oil used as fuel for an industrial boiler.
본 발명품인 싸이클론 발생기는 종래의 버너의 공기관 내부에 부착되는 것으로서, 공기관으로 공급되는 공기의 흐름에 소용돌이를 발생시킬 수 있도록, 일정 두께의 원판에 그 구멍의 축이 원판의 축에 대하여 일정 각도로 비틀린 위치가 되도록 경사진 구멍을 다수 개를 가공한 형상이다.The cyclone generator according to the present invention is attached to the inside of the air tube of a conventional burner, and the axis of the hole is formed at a certain angle with respect to the axis of the disc so as to generate a vortex in the flow of air supplied to the air tube. It is a shape in which a plurality of inclined holes are processed so as to be in a twisted position.
본 발명인 싸이클론 발생기를 적용한 버너는, 연료가 연소하는 화염이 노즐 출구에서 넓게 형성되므로, 연소시 발생한 열을 효율적으로 사용할 수 있게 되고, 시간당 많은 연료를 연소시킬 수 있어 발열량이 그만큼 증대된다. 그리고 점성이 커서 유적이 크고 착화가 잘 일어나지 않는 벙커유 등의 저급연료를 사용할 경우에도 연소가 효과적으로 일어난다. 또한 불완전한 연소로 인한 그을음이 발생하지 않아, 대기오염이나 그을음이 연통의 내부에 침착하여 연통이 막힐 염려가 적고, 연료의 낭비를 줄일 수 있다.In the burner to which the cyclone generator of the present invention is applied, since the flame in which the fuel burns is widely formed at the nozzle outlet, it is possible to efficiently use the heat generated during combustion, and to burn a lot of fuel per hour, thereby increasing the amount of heat generated. Combustion also occurs effectively when low-grade fuels such as bunker oil, which have large viscosities and do not ignite, are used. In addition, soot does not occur due to incomplete combustion, so that air pollution or soot is deposited inside the communication, so there is little fear that the communication may be blocked, and fuel waste may be reduced.
Description
도 1은 본 발명인 싸이클론 발생기가 부착된 버너의 조립도이다.1 is an assembly view of a burner with a cyclone generator of the present invention.
도 2는 싸이클론 발생기의 상세도이다.2 is a detailed view of a cyclone generator.
도 3은 기존의 버너와 싸이클론 발생기를 부착한 버너의 연소 형상도이다.3 is a combustion shape diagram of a burner having a conventional burner and a cyclone generator.
※ 주요 구성품 번호※ Main Component Number
1 : 원판, 2 : 큰 구멍, 3 : 작은 구멍, 4 : 중앙 구멍1: disc, 2: big hole, 3: small hole, 4: central hole
본 발명은 연소설비에 관한 기술로서, 좀더 상세하게는 산업용 보일러, 농업용 열풍기 등 액체연료를 사용하는 버너(Burner)에 관한 것이다.The present invention relates to a combustion facility, and more particularly to a burner using a liquid fuel, such as industrial boilers, agricultural hot air fans.
산업용 보일러, 농업용 열풍기 등은, 설비가 간단하고 제어가 용이하여, 등유, 경유, 벙커유 등의 액체연료를 사용하는 것이 많다. 그 중에서 특히 벙커유가 저렴하여 많이 사용된다. Industrial boilers, agricultural hot air blowers, and the like have simple equipment and are easy to control, and often use liquid fuel such as kerosene, diesel oil, bunker oil, and the like. Among them, bunker oil is inexpensive and is used a lot.
통상적인 종래의 버너는 도 1에 도시한 바와 같이, 원통형의 공기관, 공기관 으로 연소에 필요한 공기를 불어넣어 주는 팬(Fan), 연료를 공급하는 필터, 펌프, 밸브, 그리고 연료관으로 구성되는 연료공급장치, 그리고 연료관의 끝단에 부착되는 것으로서 연료를 분사하는 노즐이 부착된 토치를 포함하여 구성으로 되어 있다. 노즐 주위에는 화염을 보호하기 위하여 보염판(Fire Protector)을 부착하기도 한다. A conventional conventional burner is a fuel composed of a cylindrical air tube, a fan for blowing air required for combustion into the air tube, a filter for supplying fuel, a pump, a valve, and a fuel tube, as shown in FIG. 1. It is configured to include a supply device and a torch attached to the end of the fuel pipe and having a nozzle for injecting fuel. A fire protector may be attached around the nozzle to protect the flame.
상기와 같은 버너는 보일러 등 연소실의 일부에 설치되어, 용도에 따라 연소시에 발생하는 열풍을 직접 이용하거나, 물 등의 열 매개체를 가열하여, 연료의 연소열을 사용한다.The burner as described above is installed in a part of a combustion chamber such as a boiler, and directly uses hot air generated during combustion, or heats a heat medium such as water to use combustion heat of fuel.
상기와 같이 액체연료를 사용하는 버너는 연소설비의 부피를 줄이면서 발열량을 많게 하기 위하여, 펌프로 연료를 다량으로 연소실에 주입하고, 송풍기로 연소에 필요한 다량의 공기를 공급하게 되는데, 버너의 노즐로 분사되는 연료의 량이 많고 공기관을 통하여 공급되는 공기가 직진성이 있어서 화염이 길게 형성되고, 따라서 연소실의 체적이 커지게 된다. 그리고 미처 연소하지 못한 유적은 바닥으로 낙하하여 연소실의 바닥에서 불완전한 연소를 일으켜 그을음이 발생하여, 대기오염과 함께 그을음이 연통의 내부에 침착하여 연통이 막히는 등의 문제점이 있다.As described above, the burner using the liquid fuel injects a large amount of fuel into the combustion chamber with a pump to reduce the volume of the combustion equipment and increases the amount of heat generated, and supplies a large amount of air for combustion to the blower. The amount of fuel injected into the furnace is large, and the air supplied through the air tube is straight, so that a flame is formed long, thus increasing the volume of the combustion chamber. In addition, there is a problem that the remains that do not burn down to the floor to cause incomplete combustion at the bottom of the combustion chamber, soot is generated, soot is deposited in the interior of the communication with the air pollution, and the communication is blocked.
벙커유는 중유와 경유의 혼합유로서, 경유 70% 중유 30%의 벙커A유, 경유 50% 중유 50%의 벙커B유, 경유 30% 중유 70%의 벙커C유 등으로 구분된다. 이 벙커유는 연료비가 경유나 등유 등에 비하여 저렴하나, 발화점이 높아 점화가 잘 일어나지 않고, 불완전 연소가 되는 경우가 많아 그을음이 많이 발생하여 대기오염 공해 문제를 야기한다. 따라서 벙커유는 예열보온설비를 구비한 대형 보일러, 대형저 속 디젤 기관 등의 연료로 제한적으로 사용되고 있다.Bunker oil is a mixed oil of heavy oil and light oil, and is divided into 70% of heavy oil, 30% of bunker A oil, 50% of diesel oil, 50% of bunker B oil, 30% of heavy oil, 70% of bunker C oil, and the like. This bunker oil is cheaper than fuel oil or kerosene, but has a high ignition point, so that ignition does not occur well, and incomplete combustion often causes soot, causing air pollution. Therefore, bunker oil is limitedly used as a fuel for large boilers and large-speed low-speed diesel engines equipped with preheat insulation.
비닐하우스, 온실 등에 사용되는 농업용 보일러, 열풍기 등의 경우, 연료비를 절감하기 위하여 가격이 저렴한 벙커유, 산업폐기물인 폐유 등 저급연료를 많이 사용하는데, 이들 저급연료들은 발화가 더 어렵고, 점성이 높아 노즐 출구에서 분산되는 유적이 크게 형성되어 유적의 비산거리가 길어져 화염이 더욱 길게 형성되고, 연소되지 못하고 바닥으로 낙하하는 유적이 더 많아 문제가 크다.Agricultural boilers and hot air blowers used in plastic houses, greenhouses, etc. use a lot of lower fuel such as cheap bunker oil and industrial waste oil to reduce fuel costs. These low fuels are more difficult to ignite and have higher viscosity. The remains dispersed at the nozzle outlet are largely formed, so that the scattering distance of the remains is longer, so that the flame is formed longer, and the problem is that there are more remains that are not burned and fall to the floor.
현재까지 상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 액체연료용 버너는 개발된 바가 없다.To date, no liquid fuel burner has been developed to improve the above problems.
상기와 같이 액체연료를 사용하는 종래의 버너는 화염이 길어 큰 체적의 연소실이 요구되어 연소설비가 대형이고, 연소하지 못하고 바닥으로 낙하하는 유적으로 인하여 그을음이 발생하고, 그만큼 연소효율도 떨어지는 문제점이 있었다.Conventional burners using liquid fuel as described above have a long flame and require a large volume of combustion chambers, and thus have a large combustion facility, sooting occurs due to oil droplets falling to the floor, and the combustion efficiency is reduced. there was.
상기한 문제점을 개선하기 위해서는, 연소실 내부에서 화염이 넓게 형성되고, 노늘로 분사되는 유적은 전부 화염 속에서 연소가 일어나야 한다. 이러한 기술적 과제는 저급연료인 벙커유 등을 사용하는 버너에 더욱 필요하다.In order to improve the above problems, the flame is formed wide in the combustion chamber, and all the oil droplets injected into the furnace should be burned in the flame. This technical problem is further required for burners using bunker oil, which is a low-grade fuel.
본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하여, 벙커유 저렴한 연료를 사용하면서도 화염이 넓게 분포되게 함으로써, 연소설비를 소형으로 하면서도 단위시간당 많은 연료를 연소시켜 발열량이 많고, 노즐로 분사되는 유적이 화염 속에서 전부 연소하기 때문에, 불완전한 연소가 일어 남으로 인하여 발생하는 연료의 낭비와 연소그을음 문제를 해결한 버너에 관한 것이다. The present invention solves the technical problem as described above, by using a bunker oil inexpensive fuel while the flame is widely distributed, while the combustion equipment is compact, while burning a large amount of fuel per unit time, the amount of heat generated, the remains that are injected into the nozzle flame It is a burner that solves the problem of waste of fuel and burning soot caused by incomplete combustion because it burns in the inside.
본 발명품인 싸이클론 발생기 및 이를 이용한 버너는 등유, 경유, 벙커유 등 석유계통의 액체연료 뿐만 아니라, 폐유, 식물성 기름 등 모든 종류의 액체연료를 사용하는 버너에 적용될 수 있다.The cyclone generator of the present invention and the burner using the same may be applied to a burner using not only petroleum-based liquid fuels such as kerosene, diesel oil, bunker oil, but also all kinds of liquid fuels such as waste oil and vegetable oil.
본 발명품인 싸이클론 발생기는 도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 버너의 공기관 내부에 부착되는 것으로서, 도 2에 도시한 바와 같이, 일정 두께의 원판(1)에 공기관으로 공급되는 공기의 흐름에 소용돌이(Cyclone)을 발생시킬 수 있도록, 그 구멍의 축이 원판의 축에 대하여 일정 각도로 비틀린 위치가 되도록 경사진 구멍을 다수 개를 가공한 형상이다.As shown in FIG. 1, the cyclone generator according to the present invention is attached to the inside of an air tube of a conventional burner, and as shown in FIG. 2, a flow of air supplied to an air tube to a disk 1 having a predetermined thickness is provided. In order to generate a cyclone, it is a shape which processed the several inclined hole so that the axis | shaft of the hole may become the position twisted at a predetermined angle with respect to the axis of a disc.
싸이클론 발생기에서 경사진 구멍은 다양한 방법으로 형성할 수 있으나, 도 2에 도시한 바와 같이 큰 구멍(2)을 원판의 가장자리에 동심원상으로 등간격으로 배치하고, 작은 구멍(3)을 그 경사 방향이 상기 큰 구멍(2)과 같은 방향이 되도록 원판(1)의 안쪽에 동심원상으로 배치하는 것이 좋다. 그리고, 원판(1)의 축중심에는 연료 공급관과 여타 점화에 필요한 장치들이 통과할 수 있도록 중앙 구멍(4)을 가공한다.The inclined holes in the cyclone generator can be formed in various ways, but as shown in FIG. 2, the large holes 2 are arranged at equal intervals concentrically on the edge of the disc, and the small holes 3 are inclined. It is good to arrange concentrically inside the disk 1 so that a direction may become the same direction as the said big hole 2. Then, the central hole 4 is machined in the shaft center of the disc 1 so that fuel supply pipes and other devices necessary for ignition can pass therethrough.
상기 싸이클론 발생기의 일 실시예로서, 직경 150mm 공기관을 가지는 버너에 사용되는 것으로, 두께 10mm 원판에, 큰구멍으로는 직경 15mm 구멍을 18개, 작은 구멍으로는 직경 10mm 구멍을 18개, 중앙 구멍으로는 직경 50mm로 가공하였다. 다 수의 실험을 통하여 규명된 바로는, 본 실시예의 싸이클론이 버너에서 화염 상태가 가장 적당하였다. As an embodiment of the cyclone generator, it is used in a burner having a 150 mm diameter air tube, and has a 10 mm thick disc, 18 holes 15 mm in diameter for large holes, 18 holes 10 mm in diameter for small holes, and a central hole. As a process, it processed into diameter 50mm. From a number of experiments, it was found that the cyclone of this example had the most suitable flame state in the burner.
본 발명인 싸이클론 발생기의 기능은 다음과 같다.The function of the cyclone generator of the present invention is as follows.
버너의 팬에서 공기관으로 공급되는 공기의 흐름은 직선 흐름에 가까운데, 이 직선 흐름의 공기가 싸이클론 발생기에 진입을 하면, 원판(1)의 큰구멍(2)과 작은 구멍(3)을 통과하면서 공기의 흐름이 구멍의 비틀림 각도만큼 기울어지면서 공기관 내부에서 선회를 하면서 진행하고, 공기관의 말단에서 연소실로 유입된다. The flow of air supplied from the fan of the burner to the air pipe is close to a linear flow. When the linear flow air enters the cyclone generator, it passes through the large hole 2 and the small hole 3 of the disc 1. The flow of air proceeds while turning inside the air tube, inclined by the torsion angle of the hole, and enters the combustion chamber at the end of the air tube.
연소실로 진입하는 공기는 더 이상 Fan으로부터 힘을 받지 않으므로, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 연소관 출구로 유출되는 각도로 연소실에 넓게 분산된다. 이때 연료노즐을 통하여 분사된 유적(기름방을)도 상기 공기의 흐름에 실려 연소실 내부에 넓게 분산되고, 따라서 연료가 연소하는 화염도 노즐 출구에서 넓게 형성된다. 이와 같이 화염이 넓게 형성되므로, 연소실의 크기를 그만큼 줄일 수 있고, 연소시 발생한 열을 효율적으로 사용할 수 있게 되고, 연소실 내부의 온도가 높아 대부분의 유적들이 완전연소를 하게 된다. Since the air entering the combustion chamber no longer receives a force from the fan, it is widely dispersed in the combustion chamber at an angle flowing out to the combustion tube outlet as shown in FIG. At this time, oil droplets injected through the fuel nozzle are also widely dispersed in the combustion chamber by the flow of air, and thus a flame in which fuel is combusted is also widely formed at the nozzle outlet. Since the flame is formed in this way, the size of the combustion chamber can be reduced by that amount, the heat generated during combustion can be used efficiently, and the temperature inside the combustion chamber is high so that most of the remains are completely burned.
따라서, 같은 체적의 연소실을 갖는 연소 설비라면, 본 발명인 싸이클론 발생기가 적용된 버너를 사용할 경우, 단위시간당 많은 연료를 연소시킬 수 있어 발열량이 그만큼 증대된다. 그리고 점성이 커서 유적이 크고 착화가 잘 일어나지 않는 벙커유 등의 저급연료를 사용할 경우에도 연소가 효과적으로 일어난다. Therefore, in a combustion facility having a combustion chamber of the same volume, when using the burner to which the cyclone generator of the present invention is used, a large amount of fuel can be combusted per unit time, and the calorific value is increased accordingly. Combustion also occurs effectively when low-grade fuels such as bunker oil, which have large viscosities and do not ignite, are used.
반면 종래의 버너의 경우, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 팬에서 공기관으로 공급되는 직선 흐름에 가까운 공기의 흐름이 그대로 연소실로 직선에 가깝게 유 입되고, 이 직선 흐름의 공기가 노즐로 분사되는 유적을 직선 방향으로 길게 비산시킨다. 이에 따라 화염의 길이도 아주 길어지고, 긴 비산거리 동안 미쳐 연소되지 못한 유적들은 연소실의 바닥으로 낙하하여 불완전한 연소를 하게 되고, 이때 다량의 그을음이 발생하게 된다. 그리고 연료의 충분한 연소를 위해서는 위와 같이 긴 화염을 다 수용할 만큼 연소실의 체적이 커져야 하고, 그만큼 설비 전체의 크기는 커지고, 연소실 내부의 온도는 낮아지고, 연소열을 효율적으로 사용하기도 어렵게 된다. 이와 같은 문제점은 점성이 커서 유적이 크고 착화가 잘 일어나지 않는 벙커유 등의 저급연료를 사용할 경우 더 크게 나타난다.On the other hand, in the case of the conventional burner, as shown in (b) of FIG. 3, the air flow close to the straight stream supplied from the fan to the air pipe is directly introduced into the combustion chamber near the straight line, and the air of the straight stream flows into the nozzle. Disperses the remains sprayed in the straight direction. Accordingly, the length of the flame is also very long, and the remains that cannot be burned due to the long flying distance fall to the bottom of the combustion chamber, resulting in incomplete combustion, and a large amount of soot is generated. In addition, in order to sufficiently burn fuel, the volume of the combustion chamber must be large enough to accommodate all the long flames as described above, and thus, the size of the entire facility is increased, the temperature inside the combustion chamber is low, and it is difficult to efficiently use the heat of combustion. This problem is greater when using low-grade fuel such as bunker oil, which is large in viscosity and does not easily ignite.
본 발명인 싸이클론 발생기를 적용한 버너는, 연료가 연소하는 화염이 노즐 출구 부근에서 넓게 형성되므로, 연소실의 크기를 그만큼 줄일 수 있고, 연소시 발생한 열을 효율적으로 사용할 수 있게 되고, 연소실 내부의 온도가 높아 대부분의 유적들이 완전연소를 하게 된다. 따라서, 같은 체적의 연소실을 갖는 연소 설비라면, 본 발명이 적용된 버너를 사용할 경우 시간당 많은 연료를 연소시킬 수 있어 발열량이 그만큼 증대된다. 그리고 점성이 커서 유적이 크고 착화가 잘 일어나지 않는 벙커유 등의 저급연료를 사용할 경우에도 연소가 효과적으로 일어난다. In the burner to which the cyclone generator of the present invention is applied, since the flame in which the fuel burns is formed widely near the nozzle outlet, the size of the combustion chamber can be reduced by that, and the heat generated during the combustion can be used efficiently, and the temperature inside the combustion chamber is increased. It is so high that most of the ruins burn out completely. Therefore, in the case of a combustion facility having a combustion chamber of the same volume, when using the burner to which the present invention is applied, a large amount of fuel can be burned per hour, and the amount of heat generated is increased by that amount. Combustion also occurs effectively when low-grade fuels such as bunker oil, which have large viscosities and do not ignite, are used.
본 발명인 싸이클론 발생기를 적용한 버너는, 연료의 불완전한 연소로 인한 그을음이 발생하지 않아, 대기오염의 염려가 적고, 그을음이 연통의 내부에 침착하여 연통이 막힐 염려가 적고, 불완전한 연소로 인한 연료의 낭비를 줄일 수 있다.The burner to which the cyclone generator of the present invention is applied does not generate soot due to incomplete combustion of the fuel, so there is little concern for air pollution, soot is deposited inside the communication, so there is little concern for communication to be blocked, and the fuel due to incomplete combustion Reduce waste
본 발명인 싸이클론 발생기를 적용한 버너는, 연소실의 크기를 줄일 수 있고, 그만큼 설비가 소형화되어, 설비가 저렴하고 설치 공간이 적게 소요되어 경제적이다.The burner to which the cyclone generator of this invention is applied can reduce the size of a combustion chamber, and the size of a burner is reduced, and it is economical because equipment is inexpensive and installation space is small.
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