Journal of the Korean Institute of Gas (한국가스학회지)

The Korean Institute of GAS (한국가스학회)
권호 표지

The Study on the Optimization of Premixed Gas Burner and Heat Exchanger

예혼합 가스버너와 열교환기의 최적화 연구

  • Lee Kang Ju (Inha Technical College, Department of Mechanical Engineering) ;
  • Jang Gi Hyun (Inha University Graduate School, Department of Mechanical Engineering) ;
  • Lee Chang Eon (Inha University, Department of Mechanical Engineering)
  • 이강주 (인하공업 전문대학 기계과) ;
  • 장기현 (인하대학교 기계공학과) ;
  • 이창언 (인하대학교 기계공학과 대학원)
  • Published : 2003.12.01
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Abstract

This study was carried out to optimize premixed burner and heat exchanger of the condensing gas boiler which can save energy by utilizing latent heat of combustion gas and reduce pollutant in exhaust gas. The heat exchanger of the gas boiler was composed of three parts, which were an upper, lower, and coil heat exchanger. The upper heat exchanger was placed outside of the premixed burner and a lower heat exchanger was located under the upper heat exchanger. And, coil heat exchanger rounded the outer surface of an upper and lower heat exchanger. The boiler designed by this research reaches turn-down ratio 4:1 in the domain of equivalence ratio 0.75${\~}$0.8 and thermal efficiency of $97\%$. Emission of NOx and CO concentration was under 20ppm and 140ppm at equivalence ratio 0.8. When diameter of the burner is replaced from 60mm to 50mm, emission of CO was reduced about 50ppm remarkably.

본 연구에서는 연소가스의 잠열을 활용함으로서 에너지를 절약하고 배기가스 속의 오염 물질을 저감할 수 있는 콘덴싱 가스보일러의 예혼합버너와 열교환기를 최적화하기 위한 실험을 수행하였다. 본 연구에서 사용된 가스보일러의 열교환기는 상부, 하부 및 코일 열교환기 3개부분으로 구성되어 있다. 상부 열교환기는 예혼합버너를 둘러싸고 있으며 하부 열교환기는 상부열교환기 하단에 설치되어 있다. 그리고, 코일형 열교환기는 상부와 하부열교환기의 바깥 표면을 감싸고 있는 구조로 되어 있다. 본 연구를 통하여 설계된 보일러의 TDR은 당량비 0.75${\~}$0.80 부근에서 약 4:1이며 열효율이 $97\%$로 나타났다. 또한, NOx 및 CO 배출농도는 당량비 0.8 부근에서 각각 20ppm과 140ppm의 낮은 수치를 보였으며 버너의 직경을 기존의 60mm에서 50mm로 변경한 결과, CO의 배출농도가 50ppm까지 현저히 낮아짐을 알 수 있었다.

Keywords