회전식 가마가 갑자기 화염 안정성을 잃으면 일반적인 원인은 버너 자체가 아니라 버너에 공급하는 액체 연료입니다. 가열되지 않은 저장 탱크에 있는 중유, 첨가제 패키지가 변경된 디젤 또는 일관성 없는 점도의 폐기물 유래 오일 혼합물은 모두 잘 조정된 연소 시스템을 맥동, 탄소 축적 및 계획되지 않은 정지의 원인으로 변형시킬 수 있습니다. 산업용 액체 연료 버너가 실제로 이러한 문제를 어떻게 처리하는지 이해하는 것은 장비를 지정하는 것과 안정적인 연소 시스템을 구축하는 것의 차이입니다.
회전 가마 또는 가열로의 액체 연료 버너는 단순한 노즐과 스파크 조립이 아닙니다. 이는 연료 조절, 원자화, 화염 형성 및 안전 제어가 통합된 시스템입니다. 버너는 깨끗하게 연소되지 않는 액체를 깨끗하게 연소되는 미세한 스프레이로 바꿔야 합니다. 이를 위해서는 점도, 분무 품질, 연소 공기 혼합이라는 세 가지 요소에 주의가 필요합니다.
점도가 첫 번째 장애물입니다. 연료유는 상온에서 물처럼 흐르지 않습니다. 2호 경유는 상대적으로 가볍지만 중유, 원유 유래 잔유, 많은 폐기물 유래 액체 연료는 펌프가 힘들고 노즐이 막힐 정도로 두껍습니다. 버너는 연료의 점도가 분무기가 작동할 수 있는 범위(일반적으로 압력 분무의 경우 20센티스토크 미만, 사이펀 또는 2유체 분무의 경우 10센티스토크 미만)에 해당하는 온도로 연료를 가져오는 예열 시스템과 쌍을 이루어야 합니다.
원자화 품질은 불꽃 모양과 연소 효율에 직접적인 영향을 미칩니다. 제대로 분무되지 않은 연료 흐름은 내화물 벽에 닿기 전에 완전히 연소되지 않는 큰 물방울을 생성합니다. 이로 인해 국지적인 과열, 탄소 침전 및 일산화탄소 배출 증가가 발생합니다. 압력, 압축 공기 또는 증기를 통해 연료를 미세한 안개로 분해하는 분무기는 연료 증기가 연소 공기와 빠르게 혼합되어 제어된 양으로 열을 방출할 수 있도록 합니다.
많은 산업 운영자는 일년 내내 일관된 연료 등급을 연소할 여유가 없습니다. 니켈 제련소는 한 달 안에 중유를 사용하고 다음 달에는 더 가벼운 재활용 용제로 전환할 수 있습니다. 시멘트 가마는 액체 폐기물을 석탄이나 페트코크와 함께 연소할 수 있습니다. 하나의 사양만 처리하는 액체 연료 버너는 솔루션이 아닌 제약이 됩니다.
| 연료 종류 | 50°C에서의 일반적인 점도 | 예열 필요 | 일반적인 응용 |
|---|---|---|---|
| 2호 디젤 | 2.0~4.0cSt | 불이 켜지지 않음 | 창업, 경공업 난방 |
| 제6호 중유 | 180~400cSt | 예, 100~130°C | 로터리 가마, 산업용 보일러 |
| 폐기물 유래 액체연료 | 변수 | 예, 혼합 여부에 따라 다릅니다. | 시멘트 및 폐기물 가마에서의 공동 처리 |
| 원유/잔유 혼합유 | 50~300cSt | 예, 단계적 예열 | 제련로, 니켈 및 아연 생산 |
버너를 다시 종료하거나 노즐을 변경하지 않고 다양한 연료 유형을 처리해야 하는 필요성으로 인해 많은 제조업체가 다중 연료 설계를 선택하게 되었습니다. 잘 설계된 액체 연료 버너에는 턴다운 비율이 넓은 계량 밸브, 교체 가능한 분무 팁, 밀도와 인화점의 변화를 견딜 수 있는 연료 트레인이 포함되어 있습니다. 이것은 단지 편리함만이 아닙니다. 이는 연료 공급 변동성과 균열된 연료 부분에 대한 처리 비용 상승에 대한 보호 장치입니다.
화염의 모양은 화염 온도만큼 중요합니다. 회전식 가마에서 화염은 내화 라이닝에 영향을 주지 않고 재료 베드에 복사열을 제공해야 합니다. 길고 느린 화염은 소결 구역을 과열시키지 않을 수 있으며, 짧고 덥수룩한 화염은 노즈링을 과열시키거나 클링커 품질이나 금속 회수율을 저하시키는 환원 조건을 만들 수 있습니다.
액체 연료의 경우 불꽃 모양은 버너의 내부 공기 레지스터와 분무 매체의 운동량에 의해 제어됩니다. 조정 가능한 날개를 사용하면 작업자가 소용돌이 강도를 변경하여 화염 길이와 확산을 변경할 수 있습니다. 견고한 설계의 버너는 연소 엔지니어가 연료가 생성하는 모든 화염 패턴을 수용하도록 강요하며, 이는 종종 재료 품질과 내화 수명 간의 절충으로 이어집니다. 더 나은 접근 방식은 가마가 작동하는 동안 공기 속도와 소용돌이를 조정하여 공급 속도, 연료 품질 또는 통풍의 변화에 대응할 수 있는 버너입니다.
아스팔텐 함량이 높거나 중금속 잔류물이 있는 액체 연료를 연소할 경우 불완전 연소 위험이 증가합니다. 혼합 영역에서 화염이 너무 짧으면 연소되지 않은 탄소 입자가 남아 체인 시스템이나 예열기 사이클론에 침전됩니다. 따라서 산업용 액체 연료 버너는 노즐 근처에 높은 운동량의 혼합 구역을 생성한 다음 화염이 가마 내부로 점진적으로 확장되도록 해야 합니다. 여기서 버너의 내부 구조가 중요합니다. 열적으로 안정적인 쿼럼과 안정적인 불꽃 부착 지점을 갖춘 금속 본체는 난류 소용돌이를 예측할 수 있도록 보장합니다.
어떤 버너도 자급자족할 수 없습니다. 하드웨어는 화염 존재, 연료 압력, 분무 매체 압력 및 연소 공기 흐름을 모니터링하는 연소 관리 시스템과 쌍을 이루어야 합니다. 액체 연료의 경우 연소 후 연소되지 않은 연료가 가마에 축적될 위험이 심각하므로 안전 논리는 가스 연소보다 빠르게 반응해야 합니다. 최신 시스템은 기계적 연결에만 의존하지 않고 실시간으로 연료와 공기를 조정하는 자외선 또는 적외선 불꽃 감지기와 프로그래밍 가능한 논리 컨트롤러를 사용합니다.
종종 간과되는 측면 중 하나는 연료 트레인 자체입니다. 즉, 특정 연료에 대해 필터, 여과기, 차단 밸브 및 압력 조절기를 선택해야 합니다. 잔류물이 풍부한 액체 연료는 몇 시간 내에 표준 가스 트레인 필터를 막을 수 있습니다. 액체 연료 버너를 구입했지만 연료 준비 스키드를 간과한 운전자는 버너의 신뢰성이 연료에 도달하는 정도에 달려 있다는 사실을 금방 알게 됩니다. 여기에는 예열기 선택이 포함됩니다. 전기 침수식 히터는 소형 시스템에 일반적으로 사용되는 반면, 대형 가마에서는 더 빠른 응답과 더 균일한 온도 제어를 제공하는 증기 또는 열매체 열교환기를 사용하는 경우가 많습니다.
실질적인 요점은 액체 연료 버너가 독립형 기기가 아닌 연료 공급 및 연소 제어 패키지의 일부로 평가되어야 한다는 것입니다. 가장 진보된 버너 팁은 크기가 좋지 않은 연료 펌프나 연료 라인의 저온 경보 누락을 보상할 수 없습니다. 유능한 제조업체는 특정 모델을 추천하기 전에 연료 분석, 사용 가능한 유틸리티 및 기존 제어 아키텍처에 대해 질문할 것입니다.
"다중 연료"로 판매되는 대부분의 액체 연료 버너는 실제로 디젤과 일부 관련 등급 사이에서 조정될 수 있는 변형입니다. 그러나 표준 버너가 필요한 성능을 제공하지 못하는 경우가 있습니다. 이는 재활용 용제, 오염된 오일 또는 석유화학 산업에서 발생하는 무거운 잔류물을 소성하는 작업의 경우 특히 그렇습니다. 이러한 연료에는 다양한 원자화 각도, 다양한 노즐 야금 및 보다 강력한 화염 감지 시스템을 강제하는 고체, 물 유제 또는 반응성 화합물이 포함되어 있는 경우가 많습니다.
응용 분야별 경험이 있는 제조업체는 이 시점에서 가치를 제공합니다. 예를 들어, 리튬 생산 가마용으로 설계된 버너는 연소 공기 통로로 유입되어 연료-공기 비율을 방해할 수 있는 광물 공급물에서 생성된 미세 먼지를 고려해야 합니다. 반면, 니켈 제련로는 환원 분위기와 연료 내 황의 존재를 견딜 수 있는 버너가 필요할 수 있으며, 이는 버너 쟁반에서 내화 재료 선택에 영향을 미칩니다. 이러한 세부 정보는 브로셔에 거의 표시되지 않지만 버너가 수년 동안 작동하는지 또는 반복적인 가동 중지 시간이 발생하는지 여부를 결정합니다.
GENERALFLAME의 산업용 액체 연료 버너는 이러한 현장 조건에 따라 형성된 장비의 한 예입니다. 여기에는 일일 작동과 최대 부하 사이에 노즐을 교체할 필요 없이 경질액 연료와 중질 액체 연료를 모두 처리하는 단계적 분무 설계와 넓은 턴다운 비율이 포함됩니다. 이는 보편적인 기기는 아니지만, 정기적으로 다양한 회전식 가마 응용 분야를 살펴보는 제조업체가 어떻게 연료 유연성과 안정적인 화염 고정의 균형을 맞추는 제품에 도달했는지를 나타냅니다.
액체 연료는 항상 천연 가스보다 탄소 강도가 더 높지만 효율성이 덜 중요하지는 않습니다. 액체 연료 연소 가마의 열 손실은 흔히 4가지 원인에서 발생합니다. 과도한 공기, 먼지 속의 미연소 연료, 노출된 뜨거운 가마 껍질의 복사, 클링커나 소성으로 전달되는 열. 과잉 공기를 25%에서 10%로 줄이는 버너는 열 효율을 몇 퍼센트 포인트 향상시킬 수 있으며, 이는 대형 회전 가마에서 시간당 수백만 BTU를 절약하는 것과 같습니다.
배출가스 제어도 버너에서 시작됩니다. 많은 오일의 연료 결합 질소가 NOx 형성에 기여하기 때문에 액체 연료의 저NOx 작동은 가스보다 더 어렵습니다. 버너는 연료가 풍부한 1차 구역에서 질소 변환을 감소시키고 나머지 공기를 하류로 도입하도록 연소 공기를 단계화해야 합니다. 이를 위해서는 2차 공기 소용돌이의 정밀한 제어가 필요하며 이는 고정형 설계 설계보다 조정 가능한 베인이 있는 버너에서 더 쉽게 달성할 수 있습니다. 따라서 더 엄격한 환경 제한에 직면한 운영자는 가스 성능뿐만 아니라 액체 연료를 사용한 버너의 입증된 NOx 감소 기능에 대해 질문해야 합니다.
일산화탄소는 연소 품질을 나타내는 유용한 지표입니다. 잘 조정된 액체 연료 버너는 정상 부하에서 CO를 50ppm 미만으로 유지해야 하며, 과잉 산소와 CO 상승 사이에는 명확한 상관관계가 있습니다. 산소가 3%를 초과하는 동안 CO가 상승하면 연료 온도가 떨어지거나 노즐이 마모되어 분무 품질이 저하될 수 있습니다. 이는 일상적인 유지 관리가 가동 시간에 직접적인 영향을 미치는 부분입니다. 분무기 팁을 청소하고 매주 연료 예열기 온도를 확인하는 것은 더 비싼 버너 모델을 구입하는 것보다 신뢰성을 높이는 데 도움이 됩니다.
액체 연료 버너 공급업체를 선택하는 것은 가격 비교 그 이상을 포함하는 결정입니다. 구매자는 제조업체가 연료 예열, 원자화 매체 선택, 제어 통합 및 시운전 지원과 같은 지원 시스템을 어떻게 처리하는지 조사해야 합니다. GENERALFLAME이 납품한 중유 시스템 등 해외 프로젝트에 대형 연소 시스템을 납품한 회사는 프로젝트 현장에 필요한 물류, 설치 감독, 운영자 교육을 처리할 수 있음을 보여줍니다.
제조업체의 경험 기반은 또 다른 방식으로 중요합니다. 액체 연료의 연소 거동은 가마 직경, 내화 프로필 및 처리되는 재료의 유형에 민감합니다. 시멘트 가마에서 잘 작동하는 버너는 흡열 반응으로 인해 더 길고 부드러운 화염이 필요한 리튬 추출 가마에서는 예기치 않게 작동할 수 있습니다. 동일한 산업 부문의 사례 연구를 요청하고 세부 사항(각 작동 부하에서의 화염 길이, 달성된 초과 공기 창, 1년 후 내화물 상태)을 비교하십시오. 이는 미래의 성과를 예측하는 숫자입니다.
마지막으로 대체 연료에 대한 제조업체의 입장을 고려하십시오. 더 많은 가마 운영자가 천연 화석 연료에 대한 의존도를 줄이는 방법을 모색함에 따라 버너는 화학 공정이나 폐기물 처리에서 회수된 액체 부분을 견뎌야 합니다. 이러한 연료의 가용성이 증가한다는 것은 현재 구입한 버너가 작업자를 좁은 연료 사양에 가둬서는 안 된다는 것을 의미합니다. 구매 전 대표적인 연료 샘플로 테스트를 실행하는 것은 공급업체가 연료 변동의 결과를 이해하고 있다는 신호입니다.
