(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周縁に空気注入ホール１１が多数穿孔形成されて、内部で燃焼対象物質が燃焼される燃焼室１０と、
前記燃焼室１０の外周縁に離隔設置され、前記燃焼室１０で燃焼した高温燃焼ガスが流動されるように、燃焼室１０との間にガス流動通路２１を形成するハウジング２０と、
前記空気注入ホール１１の内周縁に離隔される形態で空気注入ホール１１に内設され、空気注入ホール１１との間に補助誘引混合ホール４３が形成されるようにし、内部に噴射される空気により高温燃焼ガスを内部で誘引させ、高温燃焼ガスが空気と混合され、燃焼室１０で再流入されるようにするコアンダノズル４０と、
前記コアンダノズル４０内に空気を噴射する空気供給部５０とからなり、
前記コアンダノズル４０は、内部が空いている管体形状を有するように、長さ方向に穿孔形成された流動炉４１を備え、
前記流動炉４１は、一方側の端部から反対側の端部に向けて狭くなり、長さ方向に向かって緩やかな傾斜となるように、徐々に広くなっており、
前記空気供給部５０は、前記コアンダノズル４０の厚み部分に内設され、前記空気供給部５０の一端は、前記コアンダノズル４０の流動炉４１の突出部４２に連通されて、当該流動炉４１へと前記空気を供給しており、
前記突出部４２は、前記流動炉４１の最も狭い部分で、前記流動炉４１の直径を狭くするように突出していることを特徴とするコアンダ効果を用いた高温ＦＧＲ超低ＮＯｘ燃焼装置。
【請求項２】
外周縁に空気注入ホール１１が多数穿孔形成され、内部で燃焼対象物質が燃焼される燃焼室１０と、
前記燃焼室１０の外周縁に離隔設置され、燃焼室１０との間にガス流動通路２１を形成するハウジング２０と、
前記ガス流動通路２１と燃焼室１０の排出部６０を連通させる迂回管３０と、
前記迂回管３０の内周縁に離隔される形態で迂回管３０に内設され、迂回管３０との間に補助誘引混合ホール４３が形成されるようにし、内部に噴射される空気によって高温燃焼ガスを内部に誘引させ、高温燃焼ガスが空気と混合され、燃焼室１０で再流入されるようにするコアンダノズル４０と、
前記コアンダノズル４０内に空気を噴射する空気供給部５０とからなり、
前記コアンダノズル４０は、内部が空いている管体形状を有するように、長さ方向に穿孔形成された流動炉４１を備え、
前記流動炉４１は、一方側の端部から反対側の端部に向けて狭くなり、長さ方向に向かって緩やかな傾斜となるように、徐々に広くなっており、
前記空気供給部５０は、前記コアンダノズル４０の厚み部分に内設され、前記空気供給部５０の一端は、前記コアンダノズル４０の流動炉４１の突出部４２に連通されて、当該流動炉４１へと前記空気を供給しており、
前記突出部４２は、前記流動炉４１の最も狭い部分で、前記流動炉４１の直径を狭くするように突出していることを特徴とするコアンダ効果を用いた高温ＦＧＲ超低ＮＯｘ燃焼装置。
【請求項３】
内部で燃焼対象物質が燃焼される燃焼室１０と、
前記燃焼室１０の外周縁に離隔設置され、前記燃焼室１０で燃焼した高温燃焼ガスが流動されるように、燃焼室１０との間にガス流動通路２１を形成するハウジング２０と、
前記ガス流動通路２１の内周縁に離隔される形態でガス流動通路２１に内設され、ガス流動通路２１との間に補助誘引混合ホール４３が形成されるようにし、内部に噴射される空気が燃焼ガスを内部に誘引させ、前記高温燃焼ガスと空気の混合ガスが燃焼室１０に再流入されるようにするコアンダノズル４０と、
前記コアンダノズル４０内に空気を噴射する空気供給部５０とからなり、
前記コアンダノズル４０は、内部が空いている管体形状を有するように、長さ方向に穿孔形成された流動炉４１を備え、
前記流動炉４１は、一方側の端部から反対側の端部に向けて狭くなり、長さ方向に向かって緩やかな傾斜となるように、徐々に広くなっており、
前記空気供給部５０は、前記コアンダノズル４０の厚み部分に内設され、前記空気供給部５０の一端は、前記コアンダノズル４０の流動炉４１の突出部４２に連通されて、当該流動炉４１へと前記空気を供給しており、
前記突出部４２は、前記流動炉４１の最も狭い部分で、前記流動炉４１の直径を狭くするように突出していることを特徴とするコアンダ効果を用いた高温ＦＧＲ超低ＮＯｘ燃焼装置。
【請求項４】
前記コアンダノズル４０は、
内部に長さ方向に向かってゆるやかな傾斜を有する流動炉４１を穿孔形成するが、前記流動炉４１には直径が狭くなる突出部４２が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のコアンダ効果を用いた高温ＦＧＲ超低ＮＯｘ燃焼装置。
【請求項５】
前記空気供給部５０は、
前記流動炉４１内の突出部４２側から混合ガスの排出方向に向かって空気を噴射することにより、噴射される空気が流動炉４１の壁面に沿って流動され、高温燃焼ガスを噴射方向で誘引吸入することを特徴とする請求項４に記載のコアンダ効果を用いた高温ＦＧＲ超低ＮＯｘ燃焼装置。
【請求項６】
前記補助誘引混合ホール４３は、
前記コアンダノズル４０で混合ガスが排出される際、混合ガスの排出を介して補助誘引混合ホール４３を介しても高温燃焼ガスがさらに誘引されて混ざり合えるようにすることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のコアンダ効果を用いた高温ＦＧＲ超低ＮＯｘ燃焼装置。
【請求項７】
前記空気注入ホール１１は、
前記燃焼室１０の内壁と事前設定角度を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載のコアンダ効果を用いた高温ＦＧＲ超低ＮＯｘ燃焼装置。
【請求項８】
前記コアンダノズル４０は、
前記迂回管３０内に複数設置され、迂回管３０の内に空気と高温燃焼ガスが事前に混合された後、燃焼室１０に混合ガス形態で供給されることを特徴とする請求項２に記載のコアンダ効果を用いた高温ＦＧＲ超低ＮＯｘ燃焼装置。
【請求項９】
前記空気供給部５０は、
それぞれの空気供給部５０ごとに第１制御弁５１が設置され、注入または、噴射される空気の流速および開閉量が個別制御されるようにすることによって、前記空気によって誘導吸入される高温燃焼ガスの吸入量が調節されるようにすることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のコアンダ効果を用いた高温ＦＧＲ超低ＮＯｘ燃焼装置。
【請求項１０】
前記コアンダノズル４０の高温燃焼ガスが流入する側にそれぞれ設置され、空気供給部５０により高温燃焼ガスが誘引される時、前記空気供給部５０以外の外気がさらに誘引されるようにする多数の補助空気供給部７０と、
がさらに備わることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のコアンダ効果を用いた高温ＦＧＲ超低ＮＯｘ燃焼装置。
【請求項１１】
前記多数の補助空気供給部７０には、
それぞれ第２制御弁７１が設置され、注入または、噴射される空気の流速および開閉量が個別制御されるようにすることによって、前記空気によって誘導吸入される高温燃焼ガスの吸入量が調節されるようにすることを特徴とする請求項１０記載のコアンダ効果を用いた高温ＦＧＲ超低ＮＯｘ燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
空気と高温燃焼ガスをそれぞれ２度にかけて誘引混合できる構造を有し、ＮＯｘおよびＣＯを同時に低減できるようにしたコアンダ効果を用いた高温ＦＧＲ超低ＮＯｘ燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、空気を酸化剤として用いる既存のバーナーの場合、図１に図示されているようにバーナー中心軸に沿って温度を測定すると図面でＨｅａｔ  ｓｐｏｔと表された部分のように大凡２０００Ｋに達する高温領域が存在する。窒素酸化物（ＮＯｘ）はこの高温帯で集中的に非常に早く（ｍｉｌｌｉ  ｓｅｃｏｎｄ範囲）生成されるので、この高温領域を低くすることが低ＮＯｘ燃焼を実現するための大変重要な方案である。
【０００３】
また、近頃ではエネルギー効率を上げるために熱交換器を用いて燃焼ガスの熱を回収し、空気を予熱する方法を用いているが、この場合には火炎の最高温度（Ｐｅａｋ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）がさらに上がることになり、ＮＯｘの生成率がさらに高まることになる。したがって、空気を予熱する場合にも火炎帯の最高温度が高まらないようにする技術が必要である。
【０００４】
図２に図示したように、既存の燃焼方式を用いるバーナーで酸素の濃度が７％で高い場合には空気を１２００Ｋで予熱する場合と空気を１６００Ｋで予熱する場合に火炎の最高温度が大きく上がることが分かり、これによってＮＯｘの生成が大きく増加する。
【０００５】
しかしながら、酸素の濃度が低くなると、空気を１６００Ｋで予熱しても火炎の最高温度は大幅に低下すると同時に温度が低かった下流の部分の温度は上昇し、全般的に温度が平準化される傾向を見せる。このような方法を用いて超低ＮＯｘ燃焼を具現することができる。
【０００６】
このように酸素の濃度を低くするために、燃料が燃焼した後の燃焼ガスを戻し、空気流に混合する方法を用いる。しかしながら、図３に図示したように冷却された後の燃焼ガスを再循環する場合には、火炎が安定化される領域が大きく狭くなり、再循環される燃焼ガスの量を増加させると、火炎が不安定になるか、消えることになる。したがって高温状態を維持しながら、燃焼ガスを再循環させることになれば、図３にＭＩＬＤ ｍｏｄｅと表示された非常に安定した火炎の領域が現れることになる。
【０００７】
すなわち、燃焼用空気を燃料の着火温度以上で加熱し、燃焼ガスを再循環させ、混合かつ希釈することによって、酸素濃度を低くするということと同時に高温を維持することにより、火炎が安定的に維持されるようにする燃焼方法がＭＩＬＤ燃焼（Ｍｏｄｅｒａｔｅ ａｎｄ Ｉｎｔｅｎｓｅ Ｌｏｗ ｏｘｙｇｅｎ Ｄｉｌｕｔｉｏｎ）である。
【０００８】
このようなＭＩＬＤ燃焼方式は、様々な名称と呼ばれているが、開発が先んじた日本では図４に図示したように燃焼ガスを再循環させると同時に空気の温度を高めるために熱交換器を用いる。しかしながら、空気の温度を燃料の着火温度以上、一般的に１０００℃以上に上げるためには一般的な熱交換器では不可能であり、図５に図示したように蓄熱再生式の熱交換器を使わなければならない。蓄熱再生式の熱交換器は高温の燃焼ガスがセラミック類の蓄熱材を通らせ、高温で加熱させた後に再び蓄熱材側から空気を流動させ、高温を得る方法で蓄熱材に高温の燃焼ガスと空気が交代で流動させるために高温に耐えることができる四方弁（４−ｗａｙ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｖａｌｖｅ）を用いる。（このように空気を高温で加熱する方法を用いるので、日本ではこれを高温空気燃焼（ＨｉＴＡＣ、Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ａｉｒ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ）という）そのために装置が複雑になり、価格が高価になるという問題点があった。
【０００９】
さらに、一酸化炭素（ＣＯ）および窒素酸化物（ＮＯｘ）を同時に減らすための低公害燃焼装置から高温の燃焼ガスを空気の分類に誘引させる方法をみると、今までは空気ノズルと組合わせたベンチュリ型の混合管を用いた。
【００１０】
しかしながら、前記方法は空気ノズル部とベンチュリ混合管の中心が一直線で組合わせるべきであり、ベンチュリ混合管の長さが一定以上確保されなければ、高温燃焼ガスの誘引のための負圧を発生させることがあるので、燃焼室の壁厚さが厚くなるという問題点があった。燃焼室の壁が厚くなれば高温の燃焼ガスが流動する通路と幅と共に全体燃焼室の幅がさらに大きくなることになって設置面積も増加しなければならないので、費用の上昇要因になるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２００９−０１２７０４６号公報
【特許文献２】特許第２６５５５５５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は前記のような問題点を解決するために案出され、本発明の目的は既存のように空気を高い温度で加熱するための熱交換器を別途に具備せず、高温の燃焼ガスを再循環させる構造を有することによって、熱および非活性の燃焼ガスが同時に再循環し、空気流を希釈にさせると同時に空気流に高温で加熱させる効果を同時に得ることにより、ＭＩＬＤ燃焼を実現することができるようにしたコアンダ効果を用いた高温ＦＧＲ超低ＮＯｘ燃焼装置を提供するところにある。
【００１３】
また、本発明は曲面に沿って流れるコアンダ効果のために、コアンダノズルおよび空気供給部を形成することにより、空気と混合するための十分な量の高温燃焼ガスを吸入できながらも、燃焼室の壁厚さもまた減らせるようにして、設置面積が減少され、製造費用も節減されるようにしたコアンダ効果を用いた高温ＦＧＲ超低ＮＯｘ燃焼装置を提供することにある。
【００１４】
また、高温燃焼ガスと空気の混合のためのコアンダ効果のノズル外周縁に補助誘引混合ホールを形成し、誘引される高温燃焼ガスにより、外気が２度に供給されて、排出される混合ガスによって高温燃焼ガスが追加的にさらに誘引混合されるようにしたコアンダ効果を用いた高温ＦＧＲ超低ＮＯｘ燃焼装置を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は前記のような問題点を解決するための手段として、外周縁に空気注入ホール１１が多数穿孔形成され、内部で燃焼対象物質が燃焼される燃焼室１０；前記燃焼室１０の外周縁に離隔設置され、前記燃焼室１０で燃焼した高温燃焼ガスが流動されるように、燃焼室１０との間にガス流動通路２１を形成するハウジング２０；前記空気注入ホール１１の内周縁に離隔される形態で空気注入ホール１１に内設され、空気注入ホール１１との間に補助誘引混合ホール４３が形成されるようにし、内部に噴射される空気によって高温燃焼ガスを内部に誘引させ、高温燃焼ガスが空気と混合され、燃焼室１０で再流入されるようにするコアンダノズル４０；前記コアンダノズル４０の内に空気を噴射する空気供給部５０；からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明は今まで燃焼装置で用いられた空気ノズルおよびベンチュリ混合管の長さを確保をしなくても、空気流に十分な量の高温燃焼ガスを誘引できる効果がある。
【００１７】
また、本発明は今までとは異なり、コアンダノズルおよびこれと連通された空気供給部構造を有することにより、燃焼室の壁を既存対比３０％以上減らすことができ、製造費用および設置費用、設置面積を減らすことができる効果がある。
【００１８】
また、本発明は既存の燃焼装置に用いられたベンチュリ混合管に比べ、相対的に多い量の燃焼ガスを誘引できるので、酸素の希釈を介した濃度低下および空気流の高温維持が容易になる効果がある。
【００１９】
また、本発明は誘引される燃焼ガスの吸入量を供給される空気流速を介して容易に調節できる効果がある。
【００２０】
また、本発明はＮＯｘの低減効果はもちろん、火炎の安定化とＣＯの低減効果まで増大させることができる効果がある。
【００２１】
また、本発明はコアンダノズル内部に供給される一次空気量を少なくしても、二次空気が共に誘引されるので、燃焼に必要な空気を充当でき、一次空気の供給のための送風装置の容量を小さく選択できる効果がある。
【００２２】
また、本発明はコアンダノズルの周辺に二次の高温燃焼ガスが追加で誘引されて混合されることにより、混合ガスの温度をさらに高め、火炎の安定化とＣＯの低減効果を高めることができると同時に、空気中の酸素濃度をよりさらに希釈にさせることができ、火炎の最高温度をさらに低くすることができ、ＮＯｘ低減効果を最大化できる効果がある。
【００２３】
また、一次的に供給される空気量および二次に追加流入供給される空気量も調節することにより、最も効率的な燃焼条件を作ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】超低ＮＯｘＭＩＬＤ燃焼の基本概念を示した一実施例の概念図。
【図２】バーナー中心線上の最高温度での酸素濃度と温度分布を示したグラフ。
【図３】超低ＮＯｘ ＭＩＬＤ燃焼の出現領域を示した一実施例のグラフ。
【図４】従来から使われてきたＭＩＬＤ燃焼の具現のための熱および燃焼ガスの再循環構造を示した一実施例の概念図。
【図５】従来から使われてきた蓄熱再生式高温熱交換器を用いた高温空気方式低ＮＯｘ燃焼装置を示した構成図。
【図６】本発明に係るコアンダノズルおよび空気供給部の構造を示した一実施例の正面断面図。
【図７】本発明に係るコアンダ効果を用いた高温ＦＧＲ超低ＮＯｘ燃焼装置が適用された１番目の一実施例断面図。
【図８】本発明に係るコアンダ効果を用いた高温ＦＧＲ超低ＮＯｘ燃焼装置が適用された２番目の一実施例断面図。
【図９】本発明に係るコアンダ効果を用いた高温ＦＧＲ超低ＮＯｘ燃焼装置が適用された３番目の一実施例断面図。
【図１０】本発明に係るコアンダ効果を用いた高温ＦＧＲ超低ＮＯｘ燃焼装置が適用された３番目の一実施例断面図。
【図１１】本発明に係るコアンダ効果を用いた高温ＦＧＲ超低ＮＯｘ燃焼装置が適用された４番目の一実施例断面図。
【符号の説明】
【００２５】
１０:  燃焼室               １１:  空気注入ホール
１２:  燃料供給部           １３:  バーナー
２０:  ハウジング           ２１:  ガス流動通路
２２:  煙突                 ２３:  ラムプッシャー
３０:  迂回管               ４０:  コアンダノズル
４１:  流動炉               ４２:  突出部
４３:  補助誘引混合ホール   ５０:  空気供給部
５１:  第１制御弁           ５２:  空気ヘッド
６０:  排出部               ６１:  排出ライン
６２:  観測窓               ７０:  補助空気供給部
７１:  第２制御弁
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の様々な実施例を詳細に説明する前に、次の詳細な説明に記載されたり、図面に図示された構成要素の構成および配列の詳細でその応用が制限されるのではないということが分かる。本発明は他の実施例で具現され、実施されることができ、多様な方法で実行されることができる。また、装置または、要素の方向（例えば「前（ｆｒｏｎｔ）」、「後（ｂａｃｋ）」、「上（ｕｐ） 」、「下（ｄown） 」、「 頂 （ｔｏｐ） 」、「底（ｂｏｔｔｏｍ） 」、「左（ｌｅｆｔ）」、「右（ｒｉｇｈｔ）」、「横（ｌａｔｅｒａｌ）」）等のような用語に関し、本願に用いられた表現および術語は単に本発明の説明を単純化するために使われ、関連した装置または、要素が単純に特定方向を有することを示したり意味しない。
【００２７】
本発明は上記の目的を達成するために下記のような特徴を有する。
以下、添付された図面を参照し、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。これに先立ち、本明細書および請求範囲に用いられた用語や単語は通常的や辞書的意味に限定して解釈されてはならなく、発明者は自分のその発明を最も最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に立ち、本発明の技術的思想に符合する意味と概念と解釈されるべきである。
【００２８】
したがって、本明細書に記載された実施例と図面に図示された構成は本発明の最も好ましい一実施例に過ぎないだけであり、本発明の技術的思想の全てを代弁するのではないので、本出願時点においてこれらを代替できる多様な均等物と変形例がありえることを理解すべきである。
【００２９】
このために、本発明の実施例を調べれば、
一番目の実施例において、外周縁に空気注入ホール１１が多数穿孔形成され、内部で燃焼対象物質が燃焼される燃焼室１０；前記燃焼室１０の外周縁に離隔設置され、前記燃焼室１０で燃焼された高温燃焼ガスが流動されるように、燃焼室１０との間にガス流動通路２１を形成するハウジング２０；前記空気注入ホール１１の内周縁に離隔される形態で空気注入ホール１１に内設され、空気注入ホール１１との間に補助誘引混合ホール４３が形成されるようにし、内部に噴射される空気により高温燃焼ガスを内部に誘引させ、高温燃焼ガスが空気と混合され、燃焼室１０で再流入されるようにするコアンダノズル４０；前記コアンダノズル４０の内に空気を噴射する空気供給部５０；からなることを特徴とする。
【００３０】
２番目の実施例において、外周縁に空気注入ホール１１が多数穿孔形成され、内部で燃焼対象物質が燃焼される燃焼室１０；前記燃焼室１０の外周縁に離隔設置され、燃焼室１０との間にガス流動通路２１を形成するハウジング２０；前記ガス流動通路２１と燃焼室１０の排出部６０を連通させる迂回管３０；前記迂回管３０の内周縁に離隔される形態で迂回管３０に内設され、迂回管３０との間に補助誘引混合ホール４３が形成されるようにし、内部に噴射される空気によって高温燃焼ガスを内部に誘引させ、高温燃焼ガスが空気と混合され、燃焼室１０で再流入されるようにするコアンダノズル４０；前記コアンダノズル４０の内に空気を噴射する空気供給部５０；からなることを特徴とする。
【００３１】
また、内部で燃焼対象物質が燃焼される燃焼室１０；前記燃焼室１０の外周縁に離隔設置され、前記燃焼室１０で燃焼した高温燃焼ガスが流動されるように、燃焼室１０との間にガス流動通路２１を形成するハウジング２０；前記ガス流動通路２１の内周縁に離隔される形態でガス流動通路２１に内設され、ガス流動通路２１との間に補助誘引混合ホール４３が形成されるようにし、内部に噴射される空気が燃焼ガスを内部で誘引させ、前記高温燃焼ガスと空気の混合ガスが燃焼室１０に再流入されるようにするコアンダノズル４０；前記コアンダノズル４０の内に空気を噴射する空気供給部５０；からなることを特徴とする。
【００３２】
また、前記コアンダノズル４０は、内部に長さ方向に向かってゆるやかな傾斜を有する流動炉４１を穿孔形成するが、前記流動炉４１には直径が狭くなる突出部４２が形成されていることを特徴とする。
【００３３】
また、前記空気供給部５０は、前記流動炉４１のうちの突出部４２側から混合ガスの排出方向に向かって空気を噴射することにより、噴射される空気が流動炉４１の壁面に沿って流動され、高温燃焼ガスを噴射方向で誘引吸入することを特徴とする。
【００３４】
また、前記補助誘引混合ホール４３は前記コアンダノズル４０から混合ガスが排出される際、混合ガスの排出を介して補助誘引混合ホール４３を介しても高温燃焼ガスがさらに誘引され、混合できるようにしたことをを特徴とする。
【００３５】
また、前記空気注入ホール１１は前記燃焼室１０の内壁と事前設定角度を形成することを特徴とする。
【００３６】
また、前記コアンダノズル４０は前記迂回管３０の内に多数個が設置され、迂回管３０の内から空気と高温燃焼ガスが事前に混合された後、燃焼室１０に混合ガス形態で供給されることを特徴とする。
【００３７】
また、前記空気供給部５０は、それぞれの空気供給部５０ごとに第１制御弁５１が設置され、注入または、噴射される空気の流速および開閉量が個別制御されるようにすることにより、前記空気によって誘導吸入される高温燃焼ガスの吸入量が調節されるようにすることを特徴とする。
【００３８】
また、前記コアンダノズル４０の高温燃焼ガスが流入される側にそれぞれ設置され、空気供給部５０により高温燃焼ガスが誘引される際、前記空気供給部５０の外の外気がさらに誘引されるようにする多数の補助空気供給部７０；さらに備わることを特徴とする。
【００３９】
また、前記多数の補助空気供給部７０には、それぞれ第２制御弁７１が設置され、注入または、噴射される空気の流速および開閉量が個別制御されるようにすることによって、前記空気によって誘導吸入される高温燃焼ガスの吸入量が調節されるようにすることを特徴とする。
【００４０】
以下、図６乃至図１１を参照し、本発明の好ましい実施例に係るコアンダ効果を用いた高温ＦＧＲ超低ＮＯｘ燃焼装置を詳細に説明する。
図示したように、本発明に係るコアンダ効果の空気供給部が適用された高温ＦＧＲ（Ｆｌｕｅ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）を用いた低公害燃焼装置は、コアンダノズル４０および空気供給部５０が設置され、空気供給および高温燃焼ガス吸入にコアンダ効果を有する４つの実施例による燃焼装置１００、 燃焼装置２００、燃焼装置３００、燃焼装置４００を有する。
【００４１】
まず、４つの実施例を説明する前に、前記コアンダノズル４０および空気供給部５０に対する説明を優先的にする。
【００４２】
前記コアンダノズル４０は、内部の長さ方向で流動炉４１が穿孔形成されている形態で、内部が空いている管体形状を有する。さらに、このような前記流動炉４１は後述される空気供給部５０を介した空気流または、燃焼室１０から排出された高温の燃焼ガス（排気ガス）が吸入される方向に向かってコアンダ効果を有する形状を有するが、換言すれば、前記コアンダノズル４０の内の流動炉４１の直径が一側から他側（空気流が移動する方向）に向かうほど次第に増加する形状を有する。
【００４３】
さらに詳しく説明すると、前記流動炉４１は流動炉４１の一側から他側に向かって急激に直径が狭くなり、長さ方向に向かってゆるやかな傾斜を成し徐々に直径が広くなる形態を有する。このような流動炉４１で直径が最も狭くなる部分を突出部４２といえる。
【００４４】
前記空気供給部５０は上述されたコアンダノズル４０の内部に空気を供給し、供給された空気がコアンダノズル４０の一方向に向かって移動できるようにすることで、前記空気供給部５０はコアンダノズル４０の厚さの部分に内設された後、一端がコアンダノズル４０の流動炉４１に連通される形態になるようにすることによって前記流動炉４１の内に空気を供給する。
【００４５】
この際、前記空気供給部５０の一端は、コアンダノズル４０の内の流動炉４１のうち、直径が最も小さくなるように内部に突出している突出部４２側から連通されるが、前記突出部４２側から空気流が流動すべき方向（ｅｘ：ゆるやかな傾斜を有し、直径が次第に大きくなる方向（流動炉４１の一側から他側に向かう方向））に向かって連通されるようにする。
【００４６】
すなわち、前記空気供給部５０が、空気を噴射すると、空気は流動炉４１の突出部４２側から、流動炉４１の他側方面に向かって供給され、このように供給される空気流はコアンダ効果により、前記ゆるやかな傾斜を有する流動炉４１に密着して一方向に流動されるようにする。
【００４７】
上述された「コアンダ効果」とは、壁面に近接し、噴出された気流がその面に付着し、流れる傾向を有することをいい、図６に図示されたように、コアンダノズル４０を形成することになれば、供給される空気の分類はコアンダノズル４０の流動炉４１の曲面に沿って流れることになるので負圧を形成することになり、これはコアンダノズル４０の一側からコアンダノズル４０の空気の流れと相異なった方向に流れる高温の燃焼ガスをコアンダノズル４０側に誘引できることになる。換言すれば、上述されたコアンダノズル４０および空気供給部５０が適用される際、誘引される高温燃焼ガスの量は噴射される空気の量に比べて５倍以上多くすることができるので、これを燃焼に使うことになれば、効果的に空気の温度を短時間に加熱すると同時に燃焼ガスのうちの非活性質素および二酸化炭素成分が混合で空気を希釈し、酸素の濃度を減らすことができ、高温の火炎帯をなくし、火炎の温度を均一化することができ、ＮＯｘの生成を大きく減らすことができると同時に燃料の着火温度以上に加熱された空気流によって火炎が安定化され、ＣＯも低減されることになる。
【００４８】
さらに、前記のような空気供給部５０は、用いられるコアンダノズル４０の個数に比例するということは当然であり、空気供給部５０ごとに個別的に第１制御弁５１をそれぞれ設置し、注入または、噴射される空気の流速および開閉量が個別制御されるようにできるが、このような制御は結局、噴射される空気によって流動吸入される高温燃焼ガスの吸入量（供給量）を調節する効果を有することである。
【００４９】
万一、前記それぞれの空気供給部５０ごとに第１制御弁５１が設置されず、空気が流入量が一ケ所で制御されるようにした後、このように流入量が制御された空気流を空気供給部５０ごとに分割して供給することになれば、前記空気供給部５０およびコアンダノズル４０を介した空気の流速の一定水準ではやくなかったり、速度が減る場合、コアンダノズル４０の一側から空気の流入方向とは相異なった方向に流れる燃焼ガスをコアンダノズル４０側に吸入することは難しく、燃焼ガスが吸入されても、吸入した煙突２２（燃焼ガスが排出される管）の燃焼ガス排出流速によって、煙突２２に再び掻い潜る問題が発生する。これに対し、前記のような問題が発生しないように、空気供給部５０ごとに個別的に第１制御弁５１が設置されるようにする。
【００５０】
以下では、前記のような構造を有するコアンダノズル４０および空気供給部５０を介して、コアンダ効果が適用された４つの実施例の燃焼装置１００（図７に図示）、燃焼装置２００（図８に図示）、燃焼装置３００（図９および図１０に図示）、燃焼装置４００（図１１に図示））を説明する。
【００５１】
一番目の実施例は、図７に図示されたように、
図７は気体、液体および固体燃料をすべて燃焼させることができるＭＩＬＤ燃焼炉であり、高温の燃焼ガスが燃焼室１０の外郭に流動し、前記燃焼室１０の接線方向に配置された多数個のコアンダノズル４０を介して、空気と空気流によって誘引された高温の燃焼ガス混合物が燃焼室１０の内部に旋回されながら供給される構造である。
【００５２】
前記燃焼室１０は燃焼対象物質が投入される燃料供給部１２が一側に形成されていて、内部で投入される燃焼対象物質を内部からバーナー１３等で加熱し、燃焼させることであり、燃焼室１０の外周縁周りには長さ方向に向かって多数個の空気注入ホール１１が穿孔形成されるようにする。このような前記多数の空気注入ホール１１は、燃焼室１０の内部と後述されるガス流動通路２１を連通させる役割をすることになる。
【００５３】
さらに、前記燃焼室１０の空気注入ホール１１は使用者の多様な実施例により、穿孔直径のサイズが相異される場合があり、多数の空気注入ホール１１の各穿孔直径は燃焼室１０の長さ方向に向かって次第に直径が小さくなったり大きくなる形態になるようにすることもでき、燃焼室１０の内壁と事前設定角度（所定角度）で形成されることができるが、その際に前記空気注入ホール１１は燃焼室１０の内壁の接線方向にも形成されることができる。
（さらに、燃焼室１０の長さ方向の全体にかけて、同じ量の空気が供給されると、燃焼が燃焼室１０の一側から一時に起きることがあるので、燃料供給部１２に近いところから燃焼室１０が長さ方向に向かって空気注入ホール１１のサイズを次々と大きくしたり、それぞれの空気注入ホール１１を介した空気供給量を調節（上述された多数の第１制御弁５１を介して）することで、燃焼室１０での燃焼速度を調節する。）
【００５４】
前記燃焼室１０の外部には耐火材からなったハウジング２０が設置されるが、前記ハウジング２０は燃焼室１０の外周縁に所定間隔離隔設置され、前記燃焼室１０との間（燃焼室１０の外周縁とハウジング２０の内周縁間）にガス流動通路２１を形成するようにする。
【００５５】
また、このような前記ハウジング２０の他側には、燃焼室１０の内部を外部から確認できるようにする観測窓６２と、燃焼室１０の内部で発生する燃焼残渣（Ａｓｈ、Ｃ）を排出するための排出ライン６１が形成されている排出部６０がさらに備えることができ、このような前記排出部６０の内部は燃焼室１０およびハウジング２０とも連通される形態になるようにする。
【００５６】
これにより、前記燃焼室１０で発生する高温の燃焼ガスは燃焼室１０の他側から排出部６０を経てガス流動通路２１に流動した後、前記ガス流動通路２１と連通されるように設置されているハウジング２０の煙突２２（ｃｈｉｍｎｅｙ）を介して外部に排出される構造を有する。
【００５７】
このような一番目の実施例では、上述されたコアンダノズル４０と空気供給部５０を、前記ハウジング２０の外周縁に形成された多数の空気注入ホール１１にそれぞれ内設される。
【００５８】
この際、前記空気注入ホール１１に内設されるコアンダノズル４０のサイズは、前記空気注入ホール１１のサイズより相対的に小さいサイズを有するようにし、前記コアンダノズル４０が空気注入ホール１１に長さ方向に内設されるが、空気注入ホール１１の内周縁とコアンダノズル４０の外周縁が相互間に接しないように離隔している形態になるようにする。
【００５９】
すなわち、前記コアンダノズル４０が空気注入ホール１１に対応して完ぺきに挟まれるのではなく、前記空気注入ホール１１と相互間離隔される形態で空気注入ホール１１に内設することにより、前記コアンダノズル４０の周辺（空気注入ホール１１の内周縁とコアンダノズル４０の外周縁間）に補助誘引混合ホール４３が形成されるようにする。
【００６０】
これにより、前記燃焼室１０から燃焼された後に排出される高温燃焼ガスはガス流動通路２１に流動することになり、前記ガス流動通路２１で流動された高温燃焼ガスは各空気注入ホール１１に内設されているコアンダノズル４０の内に燃焼室１０に向かって噴射および供給される空気により、前記各空気注入ホール１１にあるそれぞれのコアンダノズル４０の内部に誘引吸入され、前記空気と混合され、混合ガス形態で燃焼室１０に再流入されることである。
【００６１】
また、前記のように空気と高温燃焼ガスが混合され、コアンダノズル４０他側に排出される際、このような混合ガスの排出によってコアンダノズル４０の周辺の補助誘引混合ホール４３を介しても高温燃焼ガスが流入され、前記コアンダノズル４０を内部で混合され排出された混合ガスとさらに混ざることになる。換言すれば、コアンダノズル４０の内部に噴射された空気を一次空気といい、このような一次空気がコアンダノズル４０を内部の他側に移動しながら、誘引されて混ざる高温燃焼ガスを一次燃焼ガスといい、このように一次空気と一次燃焼ガスがコアンダノズル４０を形態混合して成すことを一次混合分類（一次混合ガス）とした際、このような一次混合分類（混合ガス）がコアンダノズル４０の他側から排出時、排出されるコアンダノズル４０の混合ガス排出力によって、コアンダノズル４０の周辺の前記補助誘引混合ホール４３を介して、二次的に高温燃焼ガス（二次燃焼ガス）がさらに誘引混合され、二次混合分類を成すことになって、空気中の酸素濃度をさらに希釈することと同時に、高い温度で加熱され、燃焼に用いられるようにし、ＮＯｘとＣＯを同時に低減し、火炎を安定化させることができる。換言すれば、コアンダノズル４０の周辺に二次の高温燃焼ガスをさらに誘引するため、混合ガス（混合分類）の温度をさらに高めることができ、火炎の安定化とＣＯの低減効果を高めることができる。
【００６２】
さらに、このような前記コアンダノズル４０の一側（混合ガスが排出される側は他側）には補助空気供給部７０をさらに設置するようにするが、前記空気供給部５０を介して一次的に空気（一次空気）がコアンダノズル４０の内に供給される時、コアンダノズル４０の一側から高温燃焼ガスが一次空気の噴射方向に誘引吸入されるが、このようなコアンダノズル４０の一側から高温燃焼ガスがコアンダノズル４０の内部に吸われて誘引されることと同時に、コアンダノズル４０の一側に設置した補助空気供給部７０を介しては外部の空気（外気）がコアンダノズル４０の内部に吸われて誘引されるようにしたものである。（このために、前記補助空気供給部７０の一側は、燃焼室１０の外部と連通されることは当然である。）さらに、多数のコアンダノズル４０の一側にそれぞれ設置されるこのような補助空気供給部７０にも個別的に第２制御弁７１がそれぞれ設置されることで、誘引される二次空気量を調節し、第１制御弁５１とともに効率的な燃焼条件を整えるようにする。すなわち、前記空気供給部５０を介した一次空気の場合、別途の送風装置を用いて供給したとすれば、このような空気供給部５０の供給だけで、補助誘引混合ホール４３で補助空気（二次空気）をさらに誘引できるようになることで、これは空気供給部５０を介した空気供給量が少なかったとしても、空気供給部の空気供給時の補助誘引混合ホール４３を介した補助的な空気を誘引して燃焼に必要な空気を充当することがあるので、空気供給部５０のみが形成されている時より、一次空気の供給のための空気供給部５０で用いられた送風装置（ｅｘ：送風機）の容量を少ないもので選択できる効果を有することである。
【００６３】
したがって、このような本発明の燃焼装置によって、燃料の着火温度以上で予熱された燃焼室１０の内に燃料を供給し、空気（酸化剤）の分類に高温の燃焼ガスを再循環混合して燃焼することにより、空気を高温で予熱するための別途の熱交換器がなくとも火炎帯に集中される高温部が発生しなければ、燃焼室１０の全面にかけて均等な温度で分散するようにするＭＩＬＤ燃焼を達成することによって、ＣＯおよびＮＯｘの生成を極小化し、同時に熱効率を高め、ＣＯ２の排出量も低減できる効果を有すると同時に、今までと異なり、コアンダノズル４０、補助誘引混合ホール４３、空気供給部５０の構成を通じて、混合のための十分な高温燃焼ガス量を燃焼室１０で吸入でき、燃焼室１０の壁厚さおよび燃焼装置全体のサイズを顕著に減らすことができる効果を有する。これは後述される２番目乃至４番目の実施例にも同様に適用される。
【００６４】
２番目の実施例は、図８に図示されているように、
上述された一番目の実施例と構成および形態が同様であるが、前記煙突２２を燃焼室１０の排出部６０の上段に形成し、迂回管３０を介し、煙突２２とガス流動通路２１を連通させる構造である。
【００６５】
すなわち、２番目の実施例では、排出部６０を燃焼室１０とは相互連通させるが、ガス流動通路２１とは連通されないようにし、ハウジング２０と燃焼室１０の間に形成されるガス流動通路２１を燃焼室１０の排出部６０（さらに詳しくは排出部６０の煙突２２）と連通させる迂回管３０をさらに備えたものである。
【００６６】
また、前記迂回管３０の内には（さらに詳しくは、迂回管３０の一側（迂回管３０と煙突２２が連結される部分））上述されたコアンダノズル４０が内設させるが、一番目の実施例と同様ように、内設されるコアンダノズル４０の外周縁が迂回管３０の内周縁と接触せずに離隔して内設される形態になるようにし、前記迂回管３０の内のコアンダノズル４０の周辺に補助誘引混合ホール４３が形成されるようにし、前記コアンダノズル４０の一側には補助空気供給部７０をさらに設置する。
【００６７】
これにより、前記燃焼室１０で燃焼され排出される高温燃焼ガスは、排出部６０および煙突２２を介して外部に排出されるようにし、排出途中、前記迂回管３０に設置されたコアンダノズル４０に空気が迂回管３０の内部に噴射または供給されることになれば、前記供給される空気（一次空気）により、煙突２２から排出された高温燃焼ガス（一次燃焼ガス）が迂回管３０の内部に誘引吸入されることである。また、一次空気が一次燃焼ガスを誘引し、混合して排出される瞬間、前記補助空気供給部７０を介して二次空気が誘引され、一次混合分類（混合ガス）とともに混合され、燃焼室１０に排出されるが、燃焼室１０に排出時、補助誘引混合ホール４３を介して高温燃焼ガス（二次燃焼ガス）がさらに誘引吸入されて混合され、二次混合分類で燃焼室１０に排出されることである。
【００６８】
これに、２番目の実施例では、１番目および後述される３番目の実施例のように空気が燃焼室１０に供給され、それと同時に高温燃焼ガスが混合されるのではなく、前記迂回管３０の内で空気と高温燃焼ガスが事前に混合して混合ガス形態になるようにした後、混合した状態の混合ガスがガス流動通路２１を経て、燃焼室１０の外周縁の空気注入ホール１１を介して燃焼室１０の内部に供給されることである。
【００６９】
また、このような２番目の実施例においても、コアンダノズル４０を多数個設置できるが、前記煙突２２とガス流動通路２１を相互間連通させる迂回管３０ごとにコアンダノズル４０が設置されたり、または、迂回管３０の内に幅方向に多数個のコアンダノズル４０が設置されることは当然である。
【００７０】
３番目の実施例は図９および図１０に図示されているように、
一番目の実施例を廃棄物焼却炉の形態で適用したことで、一番目の実施例と同様ように、燃料供給部１２が形成されている燃焼室１０、燃焼室１０の外周縁に離隔配置されているハウジング２０、前記燃焼室１０とハウジング２０に連通設置されている排出部６０が備えられている。
【００７１】
すなわち、前記燃焼室１０の側部に燃焼ガスの流動通路が形成され、焼却炉の側壁に形成された多数個のコアンダノズル４０により、空気流によって誘引された高温の燃焼ガス（高温排気ガス）が燃焼室（ｅｘ：焼却炉）の内に噴射され、ＭＩＬＤ燃焼を形成する。
【００７２】
これを詳しく説明すると、
前記ハウジング２０の一端に形成された燃料供給部１２を介して燃焼対象（または、焼却対象）になる物質が提供されると、提供された燃焼対象物質はラムプッシャー２３を介して、燃焼室１０の内部にプッシングされて供給され、燃焼室１０の内部に設置されたバーナー１３等によって燃焼される。
【００７３】
以後、残余物は排出部６０の下段で排出され、燃焼室１０で燃焼して発生する高温燃焼ガスは排出部６０を通過し、燃焼室１０とハウジング２０相互間が形成するガス流動通路２１で流動することになる。
【００７４】
このような前記３番目の実施例でも、一番目の実施例と同様ように、燃焼室１０の外周縁に長さ方向に多数穿孔形成されている空気注入ホール１１のそれぞれに、空気注入ホール１１の内周縁と接触されずに、周辺に補助誘引混合ホール４３が形成されるようにコアンダノズル４０を内設し、前記コアンダノズル４０の一側に補助空気供給部７０をさらに設置することによって、燃焼室１０で噴射される空気によって、補助空気供給部７０でも空気がコアンダノズル４０の内にさらに誘引されて流入され、前記ガス流動通路２１で流動された高温燃焼ガスはコアンダノズル４０の内に燃焼室１０で噴射される空気によってコアンダノズル４０の内部に誘引吸入され、前記コアンダノズル４０の内で空気と高温の燃焼ガスが混合して一次混合ガス形態で燃焼室１０の内部に流入する形態となる。また、このような前記コアンダノズル４０を介した高温排気ガスと空気が混合された混合ガス（一次混合分類）が排出して、コアンダノズル４０の周辺の補助誘引混合ホール４３を介しても高温燃焼ガスがさらに誘引吸入されて混合され、二次混合分類（一次混合ガスで高温燃焼ガスがさらに混合された状態の混合ガス）に排出されることである。
【００７５】
さらに、このような３番目の実施例の場合にも、使用者の実施例により、２番目の実施例のように、ハウジング２０に設置された煙突２２を排出部６０に形成し、ハウジング２０のガス流動通路２１を煙突２２に連通させる迂回管３０をさらに備える構造に変更した後、前記迂回管３０の内に単一個または、多数個のコアンダノズル４０を内設することによって、あらかじめ空気と高温の燃焼ガスを混合して燃焼室１０の内部で供給することができる。
【００７６】
４番目の実施例は図１１に図示されているように、
燃焼室１０の内部に生成された高温の燃焼ガスがコアンダノズル４０により、燃焼室１０で再誘引されて空気と混合して燃料を燃焼させることで、バーナーの形態で、コアンダノズル４０および空気供給部５０をガス流動通路２１の一側に内設した形態である。
【００７７】
これを詳しく説明すると、
両端が開口されて内部が空いている燃焼室１０（ｅｘ:バーナー室）と、一側のみが開放されるが、前記燃焼室１０を囲む形態で外周縁に離隔設置されることで、前記燃焼室１０との間にガス流動通路２１を形成するハウジング２０が備えられている。
【００７８】
このような４番目の実施例では、燃料供給管を介して燃焼室１０とハウジング２０相互間の離隔の部分のうち一側の部分で燃料が供給され、このように燃料が供給された部分にはバーナー１３が設置される。これに、前記燃焼室１０の内では燃料供給部１２を介して供給される燃料と、上述されたガス流動通路２１を介して供給される空気と、バーナー１３を介した燃焼火炎と高温の燃焼ガスを排出することである。
【００７９】
これに対し、４番目の実施例では、燃焼室１０とハウジング２０が外周縁に形成するガス流動通路２１のうち、燃焼火炎が発生する一側のガス流動通路２１に局部的に単一または、多数個のコアンダノズル４０および空気供給部５０を設置する。
【００８０】
このような、前記コアンダノズル４０の設置は、上述された第１、２、３の実施例と同様ように、コアンダノズル４０の外周縁に補助誘引混合ホール４３が形成されるようにする。すなわち、前記ガス流動通路２１に内設するが、前記ガス流動通路２１の内周縁にコアンダノズル４０の外周縁が接触しない形態になるようにすることであり、これと共に、前記コアンダノズル４０の一側に補助空気供給部７０をさらに設置したものである。
【００８１】
これに、前記燃焼部で、燃焼火炎と共に高温の燃焼ガスが排出される場合、コアンダノズル４０の内部から燃料供給管側に向かって空気供給部５０が空気を供給すると、供給される空気によって補助空気供給部７０を介してもコアンダノズル４０の内に付加的な空気がさらに誘引吸入され、前記のように、空気供給部５０および補助空気供給部７０を介して供給される空気によって高温燃焼ガスがガス流動通路２１に誘引され、前記ガス流動通路２１で空気と高温燃焼ガスが混合されると混合ガス形態で燃料供給部１２側に供給されるが、このような燃料供給部１２側から混合ガスが供給される際、補助誘引混合ホール４３を介して別途の高温燃焼ガスがさらに吸入混合されて排出される。
【００８２】
上述された空気供給部５０の場合、空気を供給するための別途の空気供給装置（ｅｘ：空気圧縮タンク、空気ポンプ、空気ヘッド５２等）が設置されていなければならないことは当然である。４番目の実施例の場合、点火のための点火プラグなどがさらに備えられる。
【００８３】
上述したように、本発明はたとえ限定された実施例と図面によって説明されたが、本発明はこれによって限定されず本発明が属する技術分野で通常の知識を持った者によって本発明の技術思想と下記に記載される特許請求範囲の均等範囲内で多様な修正および変更が可能はもちろんである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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