The Optimization of Cylindrical Perforated Burner for Condensing Gas Boiler

The objective of performing this study is to develop low emission condensing gas boiler. To reduce NOx and CO, three reasonable distances between burner and heat exchanger were decided through the experiments of model plane burner. Three burners with different diameter were made and then emission characteristics were examined. The optimum burner geometry was determined from flame stability, pollutant emission characteristics and applicability to the practical boiler system. In the domain of equivalence ratio 0.68~0.85, turn-down ratio of the burner designed by this research was extended to a wider range of 5 : 1. Thermal efficiency of the boiler developed by this study reached to 97% (LHV basis) of heating water efficiency at heating load of 20,000 kcal/hr when fueled by both of LNG or LPG. Emission ($O_2$=0%, wet basis) of NOx and CO concentration was 26 ppm and 85 ppm when fueled by LNG, 41 ppm and 113 ppm when fueled by LPG respectively.

콘덴싱 가스보일러용 원통형 다공버너의 최적화 연구

본 연구에서는 콘덴싱 가스보일러의 NOx와 CO 배출농도를 줄이기 위한 방안으로 원통형 버너와 열교환기를 평면으로 모사한 평면 버너와 열교환기를 제작하여 버너와 열교환기 거리에 따른 배기 특성을 검토하였다. 그리고 평면 버너 실험에서 도출한 거리에 따라 직경이 다른 3종류의 원통형 버너를 제작하여 각각의 화염 안정성과 배기 특성, 효율 등을 검토하였다. 위와 같은 연구결과에 의해 최적화된 버너를 응축 가스 보일러에 장착히여 LNG와 LPG를 연료로 사용하여 보일러에 대한 종합성능, 즉 화염 안정성, 난방효율 및 배기 특성 등을 검토하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 난방부하 20,000kca/hr에 적합한 다공 예혼합 원통형 버너의 최적 제원을 결정하였으며, 이 버너는 당량비 0.68~0.85부근에서 turn-down ratio가 약 5 : 1 정도로 비례제어에 적합하였다. 그리고 보일러의 종합성능을 검토한 결과 난방부하 20,000 kcal/hr로 운전할 경우 LNG, LPG 모두 난방효율 97%(저위 발열량 기준)를 달성할 수 있었고 NOx와 CO 배출농도(O$_2$=0%, wet basis)는 LNG의 경우 각각 26 ppm과 85 ppm, LPG의 경우 각각 41 ppm과 113 ppm 정도로 매우 양호하였다.