KR-20260061545-A - 노

KR20260061545AKR 20260061545 AKR20260061545 AKR 20260061545AKR-20260061545-A

Abstract

노는, 암모니아에 비하여 타기 쉬운 제1 연료, 및 암모니아를 포함하는 제2 연료를 선택적으로 연소 공간(S)에 분사하는 버너(10)와, 연소 공간(S)을 획정하는 벽(16)의 온도를 측정하는 제1 온도 센서(T1)와, 연소 공간(S)의 온도를 측정하는 제2 온도 센서(T2)와, 버너(10)의 온도를 측정하는 제3 온도 센서(T3)와, 제어 장치를 구비한다. 제어 장치는, 온도 센서(T1, T2, T3)의 각각에 대하여, 기준 온도를 기억한다. 제어 장치는, 온도 센서(T1, T2, T3)의 측정 온도의 각각이 각각의 기준 온도보다 낮은 경우, 제1 연료를 분사하도록 버너(10)를 제어하는 제1 제어를 실행하고, 온도 센서(T1, T2, T3)의 측정 온도 중 적어도 1개가 대응하는 기준 온도에 도달한 경우, 제2 연료를 분사하도록 버너(10)를 제어하는 제2 제어를 실행한다.

Inventors

오자키 나오키
와타나베 가즈히로
하나오카 료

Assignees

가부시키가이샤 아이에이치아이

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20241111
Priority Date: 20240130

Claims (7)

암모니아에 비하여 타기 쉬운 제1 연료, 및 암모니아를 포함하는 제2 연료를 선택적으로 연소 공간에 분사하는 적어도 1개의 버너; 상기 연소 공간을 획정하는 벽의 온도를 측정하는 제1 온도 센서; 상기 연소 공간의 온도를 측정하는 제2 온도 센서; 상기 적어도 1개의 버너의 온도를 측정하는 제3 온도 센서; 및 상기 적어도 1개의 버너를 제어하는 제어 장치로서, 상기 제어 장치는, 상기 제1 온도 센서, 상기 제2 온도 센서 및 상기 제3 온도 센서의 각각에 대하여, 기준 온도를 기억하고, 상기 제어 장치는, 상기 제1 온도 센서, 상기 제2 온도 센서 및 상기 제3 온도 센서의 측정 온도의 각각이 각각의 기준 온도보다 낮은 경우, 상기 제1 연료를 분사하도록 상기 적어도 1개의 버너를 제어하는 제1 제어를 실행하고, 상기 제1 온도 센서, 상기 제2 온도 센서 및 상기 제3 온도 센서의 상기 측정 온도 중 적어도 1개가 대응하는 기준 온도에 도달한 경우, 상기 제2 연료를 분사하도록 상기 적어도 1개의 버너를 제어하는 제2 제어를 개시하는, 제어 장치; 를 구비하는, 노(furnace).
제1항에 있어서, 상기 제어 장치는, 적어도 상기 제2 온도 센서의 상기 측정 온도가 대응하는 기준 온도에 도달한 경우, 상기 제2 제어를 개시하는, 노.
제2항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 제1 온도 센서, 상기 제2 온도 센서 및 상기 제3 온도 센서의 상기 측정 온도의 각각이 각각의 기준 온도에 도달한 경우, 상기 제2 제어를 개시하는, 노.
제1항에 있어서, 상기 제3 온도 센서의 상기 기준 온도는, 상기 제1 온도 센서의 상기 기준 온도 및 상기 제2 온도 센서의 상기 기준 온도보다 낮은, 노.
제1항에 있어서, 상기 적어도 1개의 버너는, 연직 방향을 따라 배치되는 복수의 버너를 포함하고, 상기 제어 장치는, 상기 제2 제어를 개시할 때, 가장 하방의 상기 버너로부터 상기 제2 연료를 최초로 분사하도록, 상기 복수의 버너를 제어하는, 노.
제1항에 있어서, 상기 적어도 1개의 버너는, 수평 방향을 따라 배치되는 복수의 버너를 포함하고, 상기 복수의 버너는, 상기 복수의 버너 중 중앙의 버너를 포함하는 제1 구획과, 상기 복수의 버너 중 일방 끝(end)의 버너를 포함하는 제2 구획과, 상기 복수의 버너 중 타방 끝의 버너를 포함하는 제3 구획을 적어도 포함하고, 상기 제어 장치는, 상기 제2 제어를 개시할 때, 상기 제1 구획의 상기 버너로부터 상기 제2 연료를 최초로 분사하도록, 상기 복수의 버너를 제어하는, 노.
제1항에 있어서, 상기 적어도 1개의 버너는, 수평 방향을 따라 배치되는 복수의 버너를 포함하고, 상기 복수의 버너는, 수평 방향에 있어서 서로 교호적으로 배치되는 제1 버너 및 제2 버너로 나뉘고, 상기 제어 장치는, 상기 제2 제어를 개시할 때, 상기 제1 버너로부터 상기 제2 연료를 최초로 분사하도록, 상기 복수의 버너를 제어하는, 노.

Description

노 본 개시는, 노(furnace)에 관한 것이다. 본 출원은 2024년 1월 30일에 제출된 일본국 특허출원 제2024-11637호에 기초하는 우선권의 이익을 주장하는 것이며, 그 내용은 본 출원에 원용된다. 노는 연료로서 암모니아를 사용하는 경우가 있다. 예를 들면, 특허문헌 1은 암모니아 및 오일 연료를 사용하는 보일러를 개시한다. 예를 들면, 암모니아 연료의 전소(專燒) 시에는, 먼저, 오일 연료가 화로 내에 분사되고, 화염이 형성된다. 소정 온도까지 화로 내가 승온되어 기동이 종료되면, 오일 연료의 공급이 정지되어, 액체 암모니아가 공급된다. 기동 후는, 액체 암모니아에 의한 화염만이 형성된다. [도 1] 도 1은, 실시형태에 관련된 노를 구비하는 보일러의 개략적인 단면도(斷面圖)이다. [도 2] 도 2는, 버너의 일례를 나타내는 개략적인 단면도이다. [도 3] 도 3은, 도 1 중의 III-III선을 따라 얻어지는 개략적인 단면도이다. [도 4] 도 4는, 노의 동작의 예를 나타내는 플로우차트다. [도 5] 도 5는, 버너의 다른 예를 나타내는 개략적인 단면도이다. 이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 개시의 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 이러한 실시형태에 나타내는 구체적인 치수, 재료 및 수치 등은 이해를 용이하게 하기 위한 예시에 지나지 않고, 특별히 언급이 있는 경우를 제외하고, 본 개시를 한정하는 것은 아니다. 그리고, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능, 구성을 가지는 요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙이는 것에 의해 중복 설명을 생략하고, 또한 본 개시에 직접 관계가 없는 요소는 도시를 생략한다. 도 1은, 실시형태에 관련된 노(1)를 구비하는 보일러(100)의 개략적인 단면도이다. 본 실시형태에서는, 노(1)는 보일러(100)에 적용된다. 다른 실시형태에서는, 예를 들면, 노(1)는 나프타 분해로 등의 다른 설비에 적용되어도 된다. 예를 들면, 보일러(100)는 노(1)와 연도(煙道)(2)를 구비한다. 노(1)는 복수의 버너(10)와, 제어 장치(90)를 구비한다. 보일러(100) 및 노(1)는 다른 구성 요소를 더 구비해도 된다. 노(1)는 연직 방향으로 연장된다. 노(1)는 연소 공간(S)을 획정한다. 본 개시에 있어서, 연소 공간이란, 연료가 연소되는 공간을 의미한다. 본 실시형태에서는, 노(1)는 상면에서 볼 때, 직사각형 형상을 가진다. 예를 들면, 노(1)의 바닥부에는, 배출구가 형성된다. 배출구는 연소에 의해 발생하는 회분을 외부로 배출한다. 노(1)는 제1 연료(F1) 및 제2 연료(F2)를 연소시킨다. 노(1)는 제1 연료(F1)를 공급하는 제1 공급원(3) 및 제2 연료(F2)를 공급하는 제2 공급원(4)에 접속된다. 예를 들면, 제1 공급원(3)은 제1 연료(F1)를 저류(貯留)하는 탱크 및 컴프레서 등을 포함해도 된다. 예를 들면, 제2 공급원(4)은 제2 연료(F2)를 저류하는 탱크 및 컴프레서 등을 포함해도 된다. 제1 연료(F1)는 암모니아보다 타기 쉽다. 예를 들면, 제1 연료(F1)는 화석 연료를 포함해도 된다. 예를 들면, 본 실시형태에서는, 제1 연료(F1)는 메탄 또는 프로판이다(CnHm). 제1 연료(F1)는 이들에 한정되지 않는다. 제2 연료(F2)는 암모니아를 포함한다. 예를 들면, 제2 연료(F2)는 기체 암모니아 또는 액체 암모니아라도 된다. 예를 들면, 제2 공급원(4)은 액체 암모니아를 저류해도 된다. 기체 암모니아가 제2 연료(F2)로서 사용되는 경우, 제2 공급원(4)을 복수의 버너(10)에 접속하는 배관 상에, 도시하지 않은 기화기가 설치되어도 된다. 다른 실시형태에서는, 암모니아 제조 장치가 제2 공급원(4)으로서 사용되어도 된다. 연소 공간(S)에서는, 연소에 의해, 화염(FL)이 생긴다. 예를 들면, 보일러(100)는 노(1)의 상부에 설치되는 도시하지 않은 과열기를 구비한다. 과열기는, 노(1)에 의해 발생된 연소 가스와, 물 사이에서 열교환한다. 이로써, 수증기가 생성된다. 또한, 예를 들면, 보일러(100)는 재열기, 절탄기 또는 공기 예열기 등의 도시하지 않은 구성 요소를 더 구비해도 된다. 연도(2)는, 노(1)에 의해 발생된 배기 가스를 외부에 안내하는 통로이다. 연도(2)는 노(1)의 상부와 접속된다. 예를 들면, 연도(2)는 제1 연도(2a)와, 제2 연도(2b)를 포함한다. 제1 연도(2a)는 노(1)의 상부로부터 수평 방향으로 연장된다. 제2 연도(2b)는 제1 연도(2a)의 단부(端部)로부터 하방으로 연장된다. 예를 들면, 제2 연도(2b)는 배기 가스를 외부에 인도하는 도시하지 않은 배관에 접속된다. 버너(10)는 노(1)의 측벽에 설치된다. 본 실시형태에서는, 노(1)는 전벽(前壁)(1A), 후벽(1B), 우벽 및 좌벽을 포함하는, 4개의 측벽을 포함한다. 측벽의 각각은 연직 방향 및 수평 방향으로 연장된다. 도 1의 단면도에는, 전벽(1A) 및 후벽(1B)이 나타내어져 있고, 복수의 버너(10)는 전벽(1A) 및 후벽(1B)의 각각에 배치된다. 그리고, 우벽 및 좌벽은 도시하지 않는다. 복수의 버너(10)의 배치에 대해서는, 상세하게는 후술한다. 버너(10)는 연소 공간(S)에, 제1 연료(F1) 및 제2 연료(F2)를 선택적으로 분사한다. 각 버너(10)는 제1 공급원(3) 및 제2 공급원(4)에 접속된다. 각 버너(10)를 제1 공급원(3)에 접속하는 배관(P1)에는, 제1 연료(F1)의 유량을 조정하는 밸브(V1)가 설치된다. 예를 들면, 밸브(V1)는 컨트롤 밸브라도 된다. 밸브(V1)는 제어 장치(90)와 유선 또는 무선으로 통신 가능하게 접속되고, 제어 장치(90)에 의해 제어된다. 제어 장치(90)는 밸브(V1)의 개도(開度)를 제어함으로써, 버너(10)에 공급되는 제1 연료(F1)의 유량을 조정한다. 각 버너(10)를 제2 공급원(4)에 접속하는 배관(P2)에는, 제2 연료(F2)의 유량을 조정하는 밸브(V2)가 설치된다. 예를 들면, 밸브(V2)는 컨트롤 밸브라도 된다. 밸브(V2)는 제어 장치(90)와 유선 또는 무선으로 통신 가능하게 접속되고, 제어 장치(90)에 의해 제어된다. 제어 장치(90)는 밸브(V2)의 개도를 제어함으로써, 버너(10)에 공급되는 제2 연료(F2)의 유량을 조정한다. 본 실시형태에서는, 배관(P1)은 배관(P2)에 합류한다. 예를 들면, 배관(P2)에는, 버너(10)로부터의 역류를 방지하는 밸브(V3)가 설치된다. 예를 들면, 밸브(V3)는 게이트 밸브 또는 체크 밸브라도 된다. 밸브(V3)는 제어 장치(90)와 유선 또는 무선으로 통신 가능하게 접속되어도 되고, 제어 장치(90)에 의해 개폐되어도 된다. 각 버너(10)는 컴프레서 등의 공기 공급원(5)에 접속된다. 예를 들면, 노(1)의 주변의 주위 공기가 버너(10)에 공급되어도 된다. 각 버너(10)를 공기 공급원(5)에 접속하는 배관(P3)에는, 공기의 유량을 조정하는 밸브(V4)가 설치된다. 예를 들면, 밸브(V4)는 컨트롤 밸브라도 된다. 밸브(V4)는 제어 장치(90)와 유선 또는 무선으로 통신 가능하게 접속되어도 되고, 제어 장치(90)에 의해 제어되어도 된다. 예를 들면, 제어 장치(90)는 밸브(V4)의 개도를 제어함으로써, 버너(10)에 공급되는 공기의 유량을 조정해도 된다. 본 실시형태에서는, 배관(P3)은 배관(P2)에 합류한다. 따라서, 본 실시형태에서는, 연료 및 공기는 미리 혼합된다(예혼합(premixed) 연소). 다른 실시형태에서는, 연료 및 공기는 따로따로 연소 공간(S)에 분사되어도 된다(확산 연소). 각 버너(10)에서는, 연료는 제1 연료(F1) 및 제2 연료(F2) 사이에서 전환된다. 바꾸어 말하면, 단일의 버너(10)를 보면, 제1 연료(F1) 및 제2 연료(F2)는 혼소(混燒)되지 않는다. 도 2는, 버너(10)의 일례를 나타내는 개략적인 단면도이다. 예를 들면, 버너(10)는 래디언트 버너라도 된다. 래디언트 버너는, 연료의 연소에 의해 버너 타일(11)의 표면(16)을 가열하고, 가열된 표면(16)으로부터의 복사열에 의해, 래디언트 버너로부터 이격하는 위치에 배치되는 도시하지 않은 대상물을 가열한다. 이 경우, 버너(10)는 버너 타일(11)과 노즐(12)을 구비한다. 버너(10)는 다른 구성 요소를 더 구비해도 된다. 버너 타일(11)은 예를 들면 세라믹을 포함하는 성형품 등의 내화재에 의해 형성된다. 본 실시형태에서는, 버너 타일(11)은 대략 직육면체 형상을 가진다. 버너 타일(11)은 이것에 한정되지 않고, 다른 형상을 가져도 된다. 버너 타일(11)은, 가열 대상물에 대향하도록 배치되는 전면(前面)(13)과, 전면(13)과는 반대측의 이면(14)을 포함한다. 본 실시형태에서는, 버너 타일(11)은 전면(13)에 오목부(15)를 포함한다. 오목부(15)는 전면(13)으로부터 이면(14)을 향하여 형성된다. 오목부(15)는 표면(16)에 의해 획정된다. 오목부(15)는 연소 공간(S)으로서 사용된다. 본 실시형태에서는, 오목부(15)는 반구 형상을 가진다. 다른 실시형태에서는, 오목부(15)는 예를 들면 원기둥 형상 또는 다각기둥 형상 등의 다른 형상을 가져도 된다. 본 실시형태에서는, 버너 타일(11)은 「래디언트 컵」이라고도 한다. 또한, 본 실시형태에서는, 버너(10)는 「래디언트 컵 버너」라고도 한다. 다른 실시형태에서는, 버너 타일(11)은 오목부(15)를 포함하지 않아도 된다. 노즐(12)은 버너 타일(11)로부터 연소 공간(S)을 향하여 돌출한다. 전면(13)에 수직한 방향으로부터 본 경우에, 노즐(12)은 오목부(15)의 중심에 위치한다. 노즐(12)은 적어도 1개의 분사공(12a)을 포함한다. 본 실시형태에서는, 노즐(12)은 단일의 분사공(12a)을 포함한다. 다른 실시형태에서는, 노즐(12)은 복수의 분사공(12a)을 포함해도 된다. 분사공(12a)은 연소 공간(S)에 대향한다. 예를 들면, 분사공(12a)은 노즐(12)의 축선에 평행한 방향으로 연소 공간(S)에 대향해도 되고, 또는, 축선에 수직한 방향으로 연소 공간(S)에 대향해도 된다. 각 분사공(12a)은 배관(P2)과 유