Development of the Catalytic Combustion Condensing Boiler of Lower Emission Type for Domestic Use

저공해형 촉매연소식 소형 콘덴싱보일러 개발

Catalytic combustion is the environmental-friendly technology, which has been applied to a variety of areas for industrial and domestic use in recent years. Accordingly, this study performed the development of the catalytic manufacturing technology for the high temperature and of the catalytic combustor in priority, which were aimed to be aimed to a commercialized condensing boiler. Palladium(Pd) of a noble meta] was used as a catalyst for the high temperature and supported on $alumina(Al_{2}O_{3})\;and\;zirconia(ZrO_2)$ in constant weight ratio. Activity of Pd catalysts is compared and analysed in the catalytic combustion of natural gas. The ratio of $Pd/Al_{2}O_{3}\;=\;4$ was found to be better than any other weight ratios in activity and durability. The performance examination of catalysts and of combustion through the plate-type combustor made it possible to be developed the cylindrical-type combustor which has increased combustion area. Catalytic combustion condensing boiler of 25,000 kcal/hr class was also developed, which had the optimum combustion condition at the no221e of 5.95mm and the orifice of 21mm. This condition was determined through the performance experiments of catalytic combustion condensing boiler to which the cylindrical-type catalytic combustor was applied.

촉매연소는 근래 들어 산업용 및 가정용의 다양한 분야에 적용되고 있는 환경친화적인 기술로서 본 연구는 고온용 촉매제조기술과 촉매연소기 개발을 중점적으로 수행하여 이를 상용화된 콘덴싱 보일러에 적용하는 데 그 목표를 두었다. 고온용 촉매로는 귀금속 팔라듐(Pd)을 사용하여 담체인 알루미나$(Al_{2}O_{3})$와 지르코니아$(ZTO_{2})$에 일정 중량비로 담지하였고, 천연가스 연소시 촉매의 활성을 비긴 분석하였다. 그 결과 $Pd/Al_{2}O_{3}\;=\;4$가 활성이나 내구성에서 우수한 것으로 나타났다. 그리고 기존의 콘덴싱 보일러에 적용되고 있는 판형 연소기(Plate-type combustor)를 시험모델로 촉매성능 및 연소성능을 파악하였고, 이를 토대로 연소면적을 증가시킨 원통형 촉매연소기(Cylindrical-type catalyst combustor)를 개발하였다. 또한, 원통형 촉매연소기를 적용한 콘덴싱 보일러의 촉매연소 성능실험을 통하여 결정한 노즐 5.95mm와 오리피스 21mm로 최적의 연소상태를 갖는 25,000 kcal/hr 촉매연소식 콘덴싱 보일러를 개발하였다.