KR20020092789A - 벤츄리관클러스터와 이러한 클러스터를 사용하는 방법 및버너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 병렬로 흐르게 다수의 벤츄리관을 갖춘 벤츄리클러스터를 구비한 버너조립체에 관한 것으로, 유도유체가 공기를 유도하는 것과 마찬가지로 가압된 연료를 사용하는 다중벤츄리관조립체는 연료와 공기의 매우 연료가 희박한 예혼합물을 공급할 수 있으며, 주버너팁의 배출단을 지나 외부방향으로 뻗고 버너팁의 배출단으로부터 실제적인 거리로 비교적 소용량의 노즐을 장착한 중앙버너튜브는 매우 연료가 희박한 혼합물을 이의 선속도가 이격된 노즐의 화염에 의해 종래혼합물의 화염속도를 초과하지 않도록 팽창하고 감속하되, 전향장치(deflector)는 팽창 및 감속이 완전하게 이루어진 후에 화염의 안정화를 돕기 위해 노즐에 인접하게 위치된다.

Description

벤츄리관클러스터와 이러한 클러스터를 사용하는 방법 및 버너{Venturi cluster, and burners and methods employing such cluster}

본 발명은 다른 유체의 유도흐름이 벤츄리관을 통과할 때, 유체의 흐름을 유도하는 벤츄리관에 관한 것이다. 추가로, 본 발명은 산업용 버너와, 특히 가연성인 하나 이상의 물질로 된 혼합물의 흐름을 유발하여서, 연소구역으로 주입할 이러한 혼합물을 만드는 벤츄리관을 이용하는 버너에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 산소가 풍부한 가연성 혼합물을 만들고 조정할 수 있는 버너장치에 관한 것이다.

다른 유체(유도유체)의 흐름으로 하나의 유체(유도된 유체)의 흐름을 유도하는 벤츄리관장치는 공지되어 있다. 이들 장치는 전체적으로 주입단과 목영역 및 배출단을 갖춘 튜브로 구성된다. 일반적으로, 목은 이 목에서 낮은 압력영역을 제공하기 위해 주입단보다 더 작은 흐름영역을 가진다. 유도유체는 벤츄리관의 주입단에서 튜브를 통해 배출단으로 흐르고, 유도된 유체원은 유도유체의 흐름으로 목장치에서 만들어진 낮은 압력영역과 유체가 연통된다. 그러므로, 유도된 유체는 목으로 빨려들어가서 유도유체와 혼합한다.

벤츄리관장치는 유체연료의 흐름이 벤츄리관에서 연료와 공기의 혼합물을 만들기 위해서 공기의 흐름을 유도하는 버너에서 특히 유용하다. 한편, 연료의 흐름을 유도하기 위해 연소공기를 유용하게 사용한다. 다른 방안으로는, 벤츄리관을 통한 공기 혹은 연료의 흐름은 화염온도를 제어하는 재순환연도가스 혹은 다른 희석제의 흐름을 유발하도록 하여서 질소산화물의 생성에 영향을 미친다.

이렇듯 범용으로 사용됨에도 불구하고, 여전히 벤츄리관은 어떠한 한계성을 지닌다. 첫번째로, 유도된 유체의 흐름을 유도하는 벤츄리관의 수용능력은 유도유체의 사용가능한 압력과 주어진 용도에 필요한 유도유체의 품질로 제한된다. 더욱이, 전형적으로 효율적인 벤츄리관의 길이는 목의 직경에 직접 관계된다. 그러므로, 작업환경의 물리적 크기가 벤츄리관의 수용능력에 제한적 영향을 미친다.

더욱 일반적으로는, 산업용 버너에서 질소산화물의 감소와 경감은 항상 바람직한 목적으로 여겨져 왔다. 질소산화물의 약간의 경감은 가스연료의 일부를 단계별로 처리하여 결합된 연료가 희박한 가연성 연료와 공기혼합물을 사용함으로써 과거에는 성취되었다. 연료가 희박한 주혼합물은 과잉공기가 질소산화물을 줄이기 위해 화염온도를 낮추도록 제공되기 때문에 어떤 응용에서는 잠재적으로 바람직하다. 단계별로 처리된 가스는 버너의 원주 둘레로 배열된 가스팁으로부터 혹은 버너노즐의 하류단의 중심을 통해 돌출한 중앙가스팁에서부터 연소구역내로 주입된다. 제 2연료는 연도가스가 희석제로 사용되는 환경하에서 과잉공기로 연소된다. 이러한 조립체들은 바람직한 수준까지 질소산화물의 방출을 줄이는데 항상 성공적이지 못했다.

어떤 경우에, 연료가 희박한 주혼합물은 과잉공기로 공급된 과잉질량 때문에 상대적으로 고속으로 연소구역내로 주입된다. 종종 이러한 속도는 화염속도를 초과하게 고속으로 되어서 불안정한 화염환경을 제공한다.

본 발명의 원리와 개념에 따르면, 중요한 양상에서 다수의 벤츄리관으로 구성된 벤츄리관클러스터를 구비한 복합벤츄리관구조체를 제공하는 것이다. 그러므로, 명확하게 본 발명에 이러한 양상에 의하면, 복합벤츄리관구조체는 적어도 2개의 벤츄리관을 갖춘다. 바람직하기로는, 이 구조체는 적어도 3개, 종종 적어도 6개의 벤츄리관을 구비하며, 어떤 경우에는, 특별한 응용에서의 긴급한 사정에 따라 심지어 6개 이상의 벤츄리관을 구비한다. 본 발명의 중요한 목적은 현재 버너분야에서 제공되는 문제점, 특히 질소산화물의 과잉수준으로 유발되는 점을 실질적으로해결하는데 목적이 있다. 그러므로, 본 발명은 전술된 문제점들을 해결하고 경감시키는 구조체와 방법론을 제시한다. 더욱이, 본 발명은 일반적으로 벤츄리관과 관련된 문제점들을 해결한다. 다중벤츄리관으로 제공된 증가된 표면적 때문에, 주어진 유도유체의 용량은 유도된 물질의 더욱 큰 흐름을 이끌어낸다. 더욱이, 유도유체의 주어진 흐름에 의해서, 벤츄리관다발의 목은 더욱 좁은 목을 갖게 되므로 길이도 작아진다.

클러스터의 각각의 벤츄리관은 주입구와 목 및 배출구를 구비하며, 각 벤츄리관은 이를 통과한 유도유체의 경로로 유도된 물질의 흐름을 유발하도록 개조되어 배열된다. 각 벤츄리관에서의 이러한 작용이 각 유도된 물질과 유도유체의 혼합물을 만들되, 혼합물은 각 벤츄리관의 배출구로부터 배출된다. 또한, 이 구조체는 바람직하기로는 벤츄리관의 배출구와 유체를 연통하도록 연결되고 배열된 주입단을 갖춘 집결기를 구비한다. 그러므로, 배출구로부터 배출된 각 유도유체와 유도된 물질의 혼합물들이 집결기의 배출단에서부터 배출되고 단일혼합흐름이 존재하도록 모여져서 혼합된다. 대부분의 유도된 물질은 유체이나, 본 발명의 폭 넓은 양상과 관조(觀照)에 따르면, 유도된 물질은 유동성있는, 예컨대 가루 혹은 플레이크(flake)와 같은 고체이다.

본 발명의 복합벤츄리관구조체의 벤츄리관은 반드시 그럴 필요는 없지만 바람직하기로는 가늘고 긴, 본질적으로는 일직선 튜브의 형태로 되어 있다. 튜브는 반드시 그럴 필요는 없지만 바람직하게는 서로에 대해 본질적으로 평행구조로 배열된다. 또한, 벤츄리관은 본질적으로 동일한 물리적 수용능력을 갖는데, 이 또한 본발명의 필수적이거나 결정적인 것은 아니며, 실제로, 주어진 클러스터의 적어도 하나의 벤츄리관에 바람직한 많은 응용예들은 동일한 클러스터의 벤츄리관의 수용능력과 상이한 물리적 수용능력을 갖는다.

본 발명의 다른 중요한 양상에 있어서, 복합벤츄리관구조체는 새로운 버너조립체의 구성부재이다. 본 발명의 이러한 양상에 따른면, 벤츄리관클러스터와 집결기에 부가적으로, 버너조립체는 집결기의 배출단에 장착되어 유체를 연통하는 버너팁을 구비한다. 그러므로, 팁은 집결기로부터 유체의 단일혼합흐름을 수용하고 연소구역내로 유체의 단일혼합흐름의 방향을 설정하도록 배열된다.

본 발명의 중요한 한 실시예에서, 팁은 이 팁의 외부로 그리고 팁의 길이방향의 축에 대해서 전체적으로 방사상의 방향으로 연소구역내로 단일혼합흐름의 방향을 설정하도록 가늘고 길며 개조되어 배열된다. 바람직하기로 이러한 팁은 팁의 둘레로 둥글고 편평한 화염을 만들도록 되어 있다.

본 발명의 다른 중요한 실시예에 있어서, 팁은 이 팁의 외부로 그리고 팁의 길이방향의 축에 대해서 전체적으로 축방향으로 연소구역내로 단일혼합흐름의 방향을 설정하도록 가늘고 길며 개조되어 배열된다. 바람직하기로 이러한 팁은 축을 따라 뻗은 원주형상의 화염을 만들도록 되어 있다.

일반적으로, 가스연료 혹은 공기가 유도유체이지만, 바람직하게는 적어도 하나의 벤츄리관은 유도유체로서 가스연료에 의해 작동하도록 개조되고 배열된다. 가스연료가 유도유체로 사용되면, 공기 혹은 재순환된 연도가스가 유도된 유체이다. 바람직하기로는, 적어도 하나의 벤츄리관은 유도된 유체로서 공기로 작동하도록 개조되고 배열된다. 그러므로, 가스연료가 유도유체로 사용되고 공기가 유도된 유체로 사용될 때, 집결기내에서 만들어진 단일혼합흐름은 유체연료와 공기의 혼합물로 이루어진다. 유사하기로는, 가스연료가 유도유체로 사용되고 재순환된 연도가스가 유도된 유체로 사용될 때, 단일혼합흐름은 유체연료와 연도가스의 혼합물로 이루어진다. 몇몇 응용예에 있어서, 가스연료가 주어진 클러스터의 하나의 벤츄리관에서 공기의 흐름을 유도하고 클러스터의 다른 벤츄리관에서 연도가스의 흐름을 유도하는 유도유체로 사용된다. 그러므로, 이 단일혼합흐름은 유체연료와 공기 및 재순환된 연도가스의 혼합물로 이루어진다. 클러스터의 하나 이상의 벤츄리관은 유도된 유체로 희석제에 의해 작동하도록 개조되고 배열됨으로써, 단일혼합흐름은 유체연료와 희석제로 이루어진다. 희석제는 증기, 질소, 이산화탄소, 혹은 연소반응공정에 대해서 비활성인 다른 사용가능한 가스이다.

본 발명의 중요한 양상에 따르면, 바람직하기로 집결기는 그 끝들사이로 뻗은 중심축을 구비하도록 가늘고 길게 배열된다. 바람직하게는, 조립체는 중심축을 따라 집결기를 통해 뻗은 중앙연료튜브를 구비한다. 이상적으로, 중앙연료튜브는 버너팁을 통과해 뻗으며, 이는 버너팁의 하류단에서 중앙에 위치된 개구부를 통해 돌출한 하류단부를 구비한다. 본 발명의 바람직한 양상에 따르면, 조립체는 중앙연료튜브의 하류단부에 위치된 연료노즐을 구비한다.

이상적으로는, 집결기의 주입단은 클러스터의 각 벤츄리관용 개구부재를 구비하고, 벤츄리관의 배출구는은 각 개구부재에 연결된다. 혼합흐름이 집결기의 내부 주위로 균일하게 분배되도록 개구부재들은 중앙연료튜브 둘레로 일련되게 뻗도록 배열된다. 팁이 이 팁의 외부로 그리고 팁의 길이방향의 축에 대해서 전체적으로 방사상의 방향으로 연소구역내로 단일혼합흐름의 방향을 설정하도록 개조되고 배열된다면, 연료노즐은 바람직하게 연소구역으로 제 2연료를 제공하도록 개조되고 배열된다. 한편, 팁이 이 팁의 외부로 그리고 팁의 길이방향의 축에 대해서 전체적으로 축방향으로 연소구역내로 단일혼합흐름의 방향을 설정하도록 개조되고 배열된다면, 연료노즐은 바람직하게 팁의 하류단에서 축방향으로 이격된 구역내의 위치에서 지속적인 주화염을 제공하도록 개조되고 배열된다. 이상적으로는, 후자의 경우에서, 연료노즐은 단일혼합흐름이 팽창하고, 연료노즐에 인접해지면 화염유지속도보다 더 빠르지 않은 속도로 감속을 허용하는 연소구역의 팁의 하류단에서 충분히 이격된 지점에 위치된다.

다른 양상에서, 본 발명은 반드시 필요한 것은 아니지만 하나 이상의 벤츄리관튜브를 구비한 버너튜브조립체로 이루어진 버너조립체를 제공한다. 하지만, 버너튜브조립체는 이격된 주입단과 배출단을 갖는 가닐고 긴 버너도관을 구비한다. 이 도관은 벤츄리관튜브이다. 다른 방안으로는, 단순히 중공의 튜브 혹은 파이프부재이다. 도관은 전체적으로 주입단에서 배출단을 따라서, 바람직하게는 가스연료의 형태인 유체연료와 바람직하게는 공기의 형태인 산소로 이루어진 가연성 가스혼합물의 방향을 설정하도록 개조되고 배열된다. 본 발명의 양상에 따르면, 버너팁은 도관의 배출단에서 구비되며, 바람직하기로 이러한 버너팁은 중심축과 도관의 배출단에서 이격된 하류단을 구비한다. 전체적으로 팁은 도관으로부터 가연성 혼합물을 수용하고, 팁의 하류단에서 하나 이상의 구멍을 통하여 전체적으로 팁의 축을 따르는 방향으로 연소구역내로 이 가연성 혼합물의 방향을 설정하도록 개조되고 배열된다.

추가로, 본 발명의 이 양상을 따르는 조립체는 팁을 통과하고 축을 따라서 뻗은 가늘고 긴 중앙연료튜브를 구비한다. 이 연료튜브는 바람직하게 팁의 하류단을 통해 축방향으로 팁의 외부로 돌출되며, 연료튜브는 버너팁의 하류단에 대해서 이격된 연소구역내에 위치된 하류단부를 구비한다. 팁의 하류단에서 구멍은 연료튜브의 둘레로 배치되어서, 연소구역내로 방향설정된 혼합물은 전체적으로 연료튜브를 둘러싸고, 연료튜브의 하류단부로 향하는 축을 따라서 팁의 하류단의 외부방향으로 뻗는 원통형상으로 된다. 이상적으로, 조립체는 버너팁의 하류선단에서 충분히 떨어진 구역내의 지점에 위치된 연료튜브의 하류단부에 연료노즐을 구비하여서, 팁의 하류단을 떠난 후에 혼합물이 팽창하고 연료노즐에 근접하게 들어오기 전에 화염속도보다 느린 속도로 감속하게 한다. 본 발명의 이러한 형태에서, 버너조립체는 바람직하기로 가연성 혼합물이 연료와 공기의 매우 연료가 희박한 혼합물로 이루어진 상태로 사용된다.

추가로 본 발명의 개념과 원리에 따르면, 전체적으로 반구형상인 버너팁이 구비된다. 본 발명의 새로운 버너팁은 바람직하기로 중심축과, 축을 따르는 방향으로 뻗은 다수의 가늘고 길며 평행하게 원주형상으로 이격되어 길이방향으로 만곡된 리브(rib)를 구비한 전체적으로 고리형상의 기저부를 구비한다. 리브는 기저부에 장착된 제 1끝과 기저부로부터 이격된 제 2끝을 갖추되, 제 2끝이 제 1끝 보다 축에 더 가깝게 위치된다. 기저부와 리브는 공기와 유체연료로 된 혼합물의 흐름을수용하도록 개조된 팁 내부의 영역을 함께 한정하고, 리브만으로 팁내부의 영역으로부터 두개의 방사상의 방향과 축을 따라 뻗은 벡터(vector)를 구비한 방향으로 버너팁 외부에 바깥방향에서 연소구역내로 혼합물이 흐르게 하는 다수의 만곡된 슬롯을 한정한다. 본 발명에 따르면, 버너팁은 리브의 제 2끝에 연결된 왕관부(crown portion)를 구비하고, 이러한 왕관부는 다수의 축방향과 방사상의 방향으로 뻗은 각 슬롯들과 정렬된 불연속부를 구비하여서, 불연속부를 통해 흐르는 공기와 유체연료의 혼합물이 슬롯을 통해 흐르는 공기와 유체연료의 혼합물에 대해서 더욱 양상적인 축흐름방향을 가진다. 이 불연속부는 바람직하기로 연소구역의 외부에 미리 단계별로 처리시키는 혼합영역을 만들어 이를 통해 공기와 유체연료의 혼합물을 흐르게 하도록 위치된다. 또한, 왕관부는 그 안에 개구부를 수용하는 가스노즐을 축방향으로 정렬시킨다.

본 발명의 바람직한 한 실시예에서, 위의 문단에서 기술된 팁은 전술된 바와 같이 복합벤츄리관구조체로 구성된 버너조립체와 결합되어 사용된다.

또한, 본 발명은 제 1유체의 흐름이 장치를 통과하여 흐를 때에 제 1유체내로 제 2유체의 흐름을 유도하는 벤츄리관의 수용능력을 증대하는 방법을 제공한다. 이 방법은 적어도 2개, 바람직하게는 적어도 3개, 형편에 따라서는 적어도 6개 이상의 별개의 흐름부로 제 1유체를 분리하는 단계와, 제 1 및 제 2유체의 혼합물을 각각 분리하기 위해 각 흐름부내로 제 2유체의 흐름을 개별적으로 유도하도록 각 벤츄리관을 통과한 제 1유체의 각 별개의 흐름부를 통과시키는 단계, 단일벤츄리관을 통해 지나는 제 1유체의 전체 양을 통과시켜 가능한 것보다 더욱 고농도인 제 2유체를 함유한 제 1과 제 2유체의 혼합물을 만들도록 각 별개의 분리혼합물을 혼합하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 바람직하게 제 1유체는 가스연료이고 제 2연료는 공기이다.

추가로, 본 발명은 제 1유체의 흐름이 장치를 지나 통과할 때에 제 1유체내로 제 2유체의 흐름을 유도하도록 개조된 벤츄리관장치의 길이부를 감소하는 방법을 제공한다. 본 발명의 이 형태에서, 이 방법은 적어도 2개, 바람직하게는 적어도 3개, 또는 적어도 6개 이상의 별개의 흐름부로 제 1유체를 분리하는 단계와; 제 1과 제 2유체의 혼합물을 개별적으로 분리하기 위해서 제 1유체의 각 흐름부내에서 제 2유체의 흐름을 개별적으로 유도하는 각 벤츄리관을 통해 제 1유체의 각 별개의 흐름부를 통과하는 단계 및; 동일한 길이부의 단일벤츄리관을 통해 제 1유체의 전체 양을 통과시켜 가능한 것보다 더욱 고농도인 제 2유체를 함유한 제 1과 제 2유체의 혼합물을 만들도록 각 별개의 혼합물을 혼합하는 단계;를 포함한다.

더욱이, 본 발명은 벤츄리관장치를 작동하는 방법을 제공하는 바, 이는 각 벤츄리관이 주입구와 목 및 배출구로 구성되고서, 유도유체가 통과될 때에 유도된 물질과 유도유체의 개별적인 혼합물을 생성하기 위해서 유도된 물질의 흐름을 유도하고, 배출구로부터 혼합물을 배출하도록 작동할 수 있는 적어도 2개의 벤츄리관을 구비하는 단계와; 유도된 제 1물질의 흐름을 유도하고 제 1유도유체와 유도된 제 1물질로 이루어진 제 1혼합물을 생성하도록 제 1벤츄리관을 지나 제 1유도유체를 통과하고, 제 1벤츄리관의 배출구로부터 제 1혼합물을 배출하는 단계; 유도된 제 2물질의 흐름을 유도하고 제 2유도유체와 유도된 제 2물질로 이루어진 제 2혼합물을생성하도록 제 2벤츄리관을 지나 제 2유도유체를 통과하고, 제 2벤츄리관의 배출구로부터 제 2혼합물을 배출하는 단계 및; 유체와 물질의 단일혼합흐름을 만들도록 제 1과 제 2혼합물을 모으고 혼합하는 단계;를 포함한다.

덧붙여서, 본 발명은 버너노즐에 가연성 혼합물을 제공하는 벤츄리관장치에 설치된 버너를 작동하는 방법을 제공하는 바, 이는 각 벤츄리관이 주입구와 목 및 배출구로 구성되고서 유도유체가 이들을 통과될 때에 유도된 유체와 유도유체의 개별적인 혼합물을 생성하기 위해서 유도된 유체의 흐름을 유도하고, 배출구로부터 혼합물을 배출하도록 작동할 수 있는 적어도 2개의 벤츄리관을 구비하는 단계와; 유도된 제 1유체의 흐름을 유도하고 제 1유도유체와 유도된 제 1유체로 이루어진 제 1혼합물을 생성하도록 제 1벤츄리관을 지나 제 1유도유체를 통과하고, 제 1벤츄리관의 배출구로부터 제 1혼합물을 배출하는 단계; 유도된 제 2유체의 흐름을 유도하고 제 2유도유체와 유도된 제 2유체로 이루어진 제 2혼합물을 생산하여 제 2벤츄리관을 지나 제 2유도유체를 통과하고, 제 2벤츄리관의 배출구로부터 제 2혼합물을 배출하는 단계 및; 유체들의 가연성인 단일혼합흐름을 만들도록 제 1과 제 2혼합물을 모으고 혼합하는 단계;를 포함한다. 이상적으로는, 제 1과 제 2유도유체는 각 가스연료이며, 유도된 제 1과 제 2유체는 재순환된 연도가스 혹은 증기, 질소, 이산화탄소 혹은 다른 비활성기체와 같은 희석제이다.

도 1은 본 발명의 개념과 원리를 실현한 다중복합 벤츄리관클러스터를 구비한 버너조립체의 정면도이고,

도 2는 내부구성부재를 드러낸 조립체의 부분단면을 제외하곤 도 1과 유사한 도면,

도 3은 도 1에 도시된 버너조립체의 평면도,

도 4는 도 2의 4-4선 단면도,

도 5는 도 2의 5-5선 단면도,

도 6은 본 발명의 개념과 원리를 실현한 다른 다중복합 벤츄리관클러스터의 일부를 도해한 부분단면도,

도 7은 도 6의 다중복합 벤츄리관클러스터의 일부(7)를 도시한 확대상세도,

도 8은 본 발명의 개념과 원리를 실현하고 버너조립체에 있는 본 발명의 다중복합 벤츄리관클러스터와 결합되어 사용되는 버너팁의 실시예의 사시도,

도 9는 도 8에 도시된 버너팁의 평면도,

도 10은 본 발명의 개념과 원리를 실현하고 버너조립체에 있는 본 발명의 다중복합 벤츄리관클러스터와 결합되어 사용되는 버너팁의 다른 실시예의 사시도,

도 11은 본 발명의 개념과 원리를 실현한 버너조립체의 다른 실시예의 개략도,

도 11a는 도 11에 도시된 버너조립체의 다른 구조를 도해한 부분도,

도 12는 본 발명의 개념과 원리를 실현한 버너조립체의 또 다른 실시예의 개략도,

도 13은 본 발명의 개념과 원리를 실현한 또 다른 버너조립체의 하류부를 도해한 부분단면도,

도 14는 도 13에 도시된 버너조립체의 일부를 상세히 도해한 확대단면도,

도 15는 도 13에 도시된 버너조립체의 평면도,

도 16은 중앙벤츄리관다발이 주변의 벤츄리관다발로 둘러싸인 것을 제외하고, 도 11 및 도 11a의 버너조립체와 유사한 버너조립체의 개략도이다.

본 발명은 조합되거나 독립적으로 사용할 수 있는 여러 새로운 양상들을 제공한다. 특히 이러한 양상들은 유체연료를 연소하도록 개조된 버너 또는 버너조립체에 연결되어 사용된다. 유체연료는 연료오일 혹은 이와 유사한 물질이며, 바람직하게는 천연가스, 프로판, 부탄 혹은 수소, 또는 이와 유사한 가스연료이다.

본 발명의 개념과 원리를 실현한 한 버너조립체가 도 1 내지 도 5에 도해되되, 참조번호 20으로 나타낸다. 버너조립체(20)는 외부의, 전체적으로 원통형상인 덮개(22)와, 연료다기관(26)에 연결되어 둘레에 장착된 일련의 제 2연료노즐(24)을 구비한다. 도 2와 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 추가로 조립체(20)는 6개의 개별적으로 분리된 벤츄리관(32)으로 구성된 벤츄리관클러스터(30)을 도시한 바와 같이 갖춘 복합벤츄리관구조체(28)를 구비한다. 각각의 벤츄리관(32)은 (도 2로 도시된 바와 같이) 하부 혹은 상류단에 있는 주입구(34)와, 목(36) 및, 상부 혹은 하류단에 있는 배출구(38)를 갖춘다. 도 2와, 도 4, 도 6 및, 도 7에 도시된 바와 같이, 주입구(34)로부터 목(36)으로 뻗은 벤츄리관의 주입단부(35)는 외부로 벌어졌으며 본질적으로는 원뿔형상 혹은 종형상으로 되어 있다.

개별적으로는, 벤츄리관(32)은 버너기술에 기능공들에게 널리 알려진 종래의 벤츄리관유형의 구조체의 일종이며, 이 벤츄리관은 이를 관통하여 유도유체를 간단하게 통과하여 유도된 물질의 흐름을 유도하도록 개조되고 배열된다. 이러한 현상으로, 유도된 물질과 유도유체의 각 혼합물은 벤츄리관내에서 만들어지고 벤츄리관의 하류단에 배출구(38)를 통해 배출된다.

구조체(28)는 또한 벤츄리관(32)의 배출구(38)에 유체를 연통하도록 도 2로 도시된 바와 같이 연결되고 배열된 주입단(42)을 갖춘 집결기(40)를 구비한다. 당해분야의 숙련자들에게 명백하게 되듯이, 배출구(38)에 인접한 벤츄리관(32)의 상부단은 배출구(38)가 집결기(40)의 주입단(42)과 결합한 유연한 전이구역(41)을 구비하도록, 도 5에서 개략적으로 도시된 바와 같이 적당한 형상을 갖춘다. 이러한 배열의 장점으로, 벤츄리관의 하류단에서 배출구(38)를 떠나는 각 혼합물은 집결기(40)로 모여져 혼합되어서 단일혼합흐름을 형성한다. 혼합작용을 촉진하기 위해서, 집결기(40)는 도시된 바와 같이 방사상으로 확장된 확장부(43)를 구비한다.

벤츄리관클러스터는 도 2와 도 4 및 도 5로 도시된 개별적인 6개의 벤츄리관을 구비하지만, 당해분야의 숙련자들에게 명백하게 되듯이 클러스터는 병렬로 흐르도록 배열된 2개의 벤츄리관처럼 적은 갯수로 이루어질 수도 있다. 이와 반대로, 클러스터는 심지어 6개 이상, 예컨대 주어진 용도의 필요에 따라 12개 이상의 벤츄리관을 구비한다.

당해분야의 일반적인 숙련자들에게 명백하듯이, 벤츄리관용 유도유체는 상이하다. 또한, 유도된 물질은 모두 동일할 필요없다. 예컨대 버너인 경우에, 유도유체는 가스화석연료 혹은 수소와 같은 연료인 반면에, 유도된 물질은 예컨대 공기 혹은 예컨대 재순환된 연도가스, 증기, 이산화탄소 혹은 질소와 같은 연소-비활성희석제와 같은 유체이다. 다른 방안으로는, 유도유체는 공기인 한편, 유도된 물질은 유체연료 혹은 희석제를 사용한다. 어떤 경우에는, 각 벤츄리관(32)에서 생성된 각 혼합물들은 집결기(40)내에서 잘 혼합되어, 벤츄리관클러스터(30)가 버너에 사용될 때, 산화제와 유체연료 및 적당한 희석제를 함유한 단일혼합흐름을 생성한다.

버너에 연결하여 본 발명의 개념과 원리를 사용하기 위해, 바람직하기로 유도유체는 유체, 더 바람직하기로는 가스연료이며, 유도된 물질은 바람직하기로 가스를 함유한 산소, 더 바람직하기로는 공기이다. 이 때문에, 버너조립체(20)는 도면에 도시되지 않은 일반적인 연료원에 연결된 일련의 연료가스주입튜브(44)를 구비한다. 또한, 버너조립체(20)는 각 벤츄리관(32)에 하나씩, 일련의 제어핸들(46)을 구비한다. 이 핸들(46)은 대응하는 벤츄리관(32)의 주입구(34)로 향하거나 벗어나도록 종래방식으로 각 제어부재(48)를 이동하게 작동할 수 있어서, 주입튜브(44)를 지나 주입구(34)내로 흐르는 가압연료가스로 인해 주변 공기박스로부터 대응하는 벤츄리관(32)으로 끌어내어지는 공기의 양을 제어한다. 공기박스는 전체적으로 도 1에서 참조번호 50으로 나타낸다.

전술된 구조에 의하면, 연료가스가 대응튜브(44)를 지나 각 벤츄리관내로 배출될 때, 공기박스(50)로부터의 공기는 각 주입구(34)와 대응부재(48) 사이의 틈새(52)를 지나 주입구(34)로 끌어내어진다. 주입구(34)로 끌어낸 공기의 양은 대응핸들(46)을 사용하여 부재(48)를 높이거나 낮추므로 틈새(52)의 폭을 변화하여 제어된다. 튜브(44)를 지나 주입구(34)로 흐르는 연료가스로 인해 주입구(34)로 끌어낸 공기는 튜브(44)에서 배출된 연료가스와 결합하여서, 벤츄리관(32)를 통해 흐르는 연료가스와 공기의 혼합물을 만들고 벤츄리관(32)으로부터 배출구(38)를 지나 배출된다.

특히, 공기제어의 상세한 설명은 도 6 및 도 7에 매우 잘 도시되어 있는데, 3개의 벤츄리관버너조립체의 구성부재로 도시된다. 이와 관련하여, 도 6과 도 7의벤츄리관(32)과, 튜브(44), 핸들(46) 및, 제어부(48)는 본질적으로 도 1과 도 2의 조립체(20)의 대응하는 구성부재들과 동일하다. 그러므로, 핸들(46)이 정방향으로 돌려지면 틈새(52)가 벌이지고, 반대방향으로 돌려질 때 틈새(52)가 좁혀진다. 또한, 도 6 및 도 7의 구조는 아래에 기술될 목적을 얻기 위해서 중앙연료공급시스템을 구비한다.

벤츄리관(32)으로부터 독립적인 각각의 혼합물들이 집결기(40)로 모여지고 혼합되어 전체적으로 버너조립체(20)의 상부선단(58)을 둘러싼 연소구역(56)내로 분배하는 버너팁(54)으로 방향이 설정된 연료가스와 공기의 단일혼합흐름을 제공한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 집결기(40)는 바람직하게 버너조립체(20)의 길이방향의 중심축(60)을 따라 그 방향으로 가늘고 길게 되어 있으며, 이는 배출구 혹은 하류단(62)을 갖추며 그 위로 버너팁(54)이 위치된다.

바람직하기로, 벤츄리관(32)은 클러스터(30)에서 병렬로 흐르도록 배열되고, 벤츄리관에서 생성된 각각의 혼합물은 공기와 연료로 이루어진 가연성인 단일한 예혼합물을 함께 제공하도록 결합된 일반적인 집결기(40)로 공급된다. 이 예혼합물은 집결기의 하류단(62)에 장착된 일반적인 예혼합팁(54)으로 방향이 설정된다. 예혼합팁(54)은 본질적으로 단일벤츄리관만이 사용된다면 팁내부의 압력이 정상적으로 제공될 압력과 동일하게 하는 방식으로 되어 있다. 이는 가스의 속도와 관련된 압력강하가 단일벤츄리관에 관련되어 있다는 것을 확신케 한다. 다중벤츄리관의 사용은 동일한 속도로 단순한 가스분사에 교대로 공기를 분산시키는 다중가스스퍼드(인젝터)의 사용을 허용한다. 3개의 단일한 분사(또는 주어진 응용하에서 특별히 필요에 따라 그 이상)의 추가표면적은 이 분사로 분산시킨 공기의 증가를 감지할 수 있게 한다. 또한, 유도된 유체의 비말동반속도가 유도흐름의 표면적에 직접적으로 변화하기 때문에 분사의 운동량에 의해 벤츄리관의 개구부로 비말동반시킨다. 추가로 비말동반된 공기는 일단 공기가 스퍼드(인젝터)를 떠나면 사용된 가스분사의 갯수 뿐만 아니라 가스의 운동량의 함수이다.

본 발명의 한 실시예에 있어서, 도 1 내지 도 3에 관계되어 전술된 바와 같이, 벤츄리관클러스터(30)는 6개의 벤츄리관(32)을 구비한다. 다시 말하자면, 본 발명의 바람직한 형태로는, 클러스터(30)는 2개 이상, 3개 이상 혹은 심지어 6개 이상의 벤츄리관을 구비한다. 예컨대, 3개의 벤츄리관을 사용한 버너조립체는 도 6 및 도 7에 도해된다. 이와 관련하여, 유일한 한계로는 각 클러스터의 벤츄리관은 각 벤츄리관에서부터 독립적인 혼합물이 단일혼합흐름을 형성하도록 함께 혼합되는 일반적인 집결기(40)로 배출한다는 것이다. 전술된 실시예에서, 유도유체는 연료가스로 기술되며 유도된 유체는 공기로 기술된다.

본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 독립적인 벤츄리관의 각 수용능력은 동일하다. 하지만 본 발명의 폭 넓은 관조적인 면에 따르면, 주어진 클러스터의 독립된 벤츄리관은 동일할 필요는 없다. 즉, 주어진 클러스터의 하나 이상의 벤츄리관의 수용능력은 동일한 클러스터의 하나 이상의 다른 벤츄리관의 수용능력과 상이할 수 있다. 더욱이, 주어진 클러스터의 하나 이상의 벤츄리관의 유도유체는 동일한 클러스터의 하나 이상의 다른 벤츄리관의 유도유체와 상이하다. 덧붙여서, 주어진 클러스터의 하나 이상의 벤츄리관의 유도된 유체는 동일한 클러스터의 하나 이상의다른 벤츄리관의 유도된 유체와는 상이하다. 이러한 견지에서 단지 예로서, 주어진 클러스터의 하나의 벤츄리관의 유도된 유체가 공기인 반면에, 동일한 클러스터의 다른 벤츄리관의 유도된 유체는 연도가스 혹은, 질소나 증기와 같은 희석제이다. 추가로, 버너에 대한 다른 예와 같이, 유도유체는 공기이며 유도된 유체는 연료가스이다. 버너분야의 일반적인 숙련자들이 쉽사리 알 수 있는 바와 같이, 벤츄리관의 수용능력의 가능한 많은 조합과 유도유체 및 유도된 유체는 본 발명의 개념과 원리에 따른 단일한 벤츄리관클러스터에 유용하게 사용된다.

주어진 용도로 임의의 주어진 시간에 사용된 벤츄리관의 갯수는 버너의 열방출 뿐만 아니라 용도에 적합한 버너의 기하학적 구조로 결정된다. 질소산화물의 방출을 아주 낮게하려면, 하나 이상의 벤츄리관은 노로부터 연도가스를 끌어당기도록 사용되는 반면에, 잔여 벤츄리관은 가스와 공기용으로 사용된다. 노의 연도가스는 집결기(40)내에서 다른 벤츄리관으로부터의 연료와 공기의 혼합물과 혼합되므로, 전반적인 연소흐름에 질량이 추가된다. 반응속도의 감속에 따라서, 추가질량으로 야기된 화염의 추가적인 부하가 화염의 온도를 낮추고, 따라서 질소산화물의 방출을 줄인다. 다른 버너구조의 주연료부재와 같이 가스와 공기의 균일하게 예혼합된 혼합물의 사용에 따라, 이 개념은 버너의 다른 유형에서 질소산화물의 방출을 줄이도록 할 뿐만 아니라 광범위한 열방출을 제공할 수 있다.

연료와 공기의 예혼합물을 공급하는 다중의 벤츄리관을 사용함으로써 매우 연료가 희박한 예혼합물을 용이하게 제공한다. 이러한 매우 연료가 희박한 예혼합물은 바람직하기로 요구되는 총연료의 약 55% 정도만을 함유하고, 종종 그 이하로도 함유하는 반면에, 총연료를 연소하는데 필요한 산소를 모두 함유한다. 그 다음으로, 잔여연료는 단계별로 처리된 노즐을 지나서 제 2연료와 같이 공급된다. 낮은 연소한계치 위의 가스대 공기의 비율을 유지하는 매우 희박한 예혼합물의 개념은 주화염으로 생성된 열에 최대부하를 제공한다. 다중벤츄리관배열은 매우 희박한 예혼합물에 유용한 반면에, 단계별로 처리된 가스와 같이 처리되지 않은 풍부한 가스흐름을 단계처리하는 능력을 극대화한다. 단계화된 가스분사로 비말동반된 연도가스와 결합된 분산예혼합가스흐름은 질소산화물의 감소를 위한 새로운 기회를 제공한다. 이 버너의 구조에서 질소산화물의 방출성능은 단위부피당 3ppm 이나 낮게 관찰되었다.

도 2와, 도 4, 도 5 및, 도 6에 도해되어 전술된 바와 같이, 독립적으로 집중하는 종형상의 주입구(35)에 분리되어 포함된 다중분사의 표면적은 비말동반한 공기에서 더욱 효과적이다. 이는 추가적인 분사의 표면적과 하나의 커다란 분사를 다수의 작은 분사로 분리함으로써 창출된 직경의 감소 때문이다. 분사의 크기는 주변유체내에서 분사의 분기와 포트의 직경의 함수로 감소된다. 또한 가스포트의 구조의 함수인 분기각도가 분사의 표면적에 결정력을 가진다. 동일한 연료압으로 공급될 때, 분리된 가스포트와 다중벤츄리관을 사용하여 만들어진 각각의 분사는 동일속도로 공기를 비말동반하고 확산시킬 것이다. 이 확산/비말동반의 속도가 연료가 희박한 혹은 매우 희박한 예혼합물을 전달하는 버너의 능력을 증대시킬 것이다. 요구되진 않지만, 다중벤츄리관클러스터로부터의 예혼합물의 조성은 혼합물이 인화한계치 미만으로 조정될 수 있다. 발화된 연료의 인화한계치내에서 예혼합물의 조성을 유지함으로써, 공기의 질량은 가능한 최대로 하여 화염에 열적부하를 최대로 되게 한다. 추가적인 열적부하는 화염의 온도를 감소시켜서 열적인 질소산화물의 형성을 줄인다.

본 발명의 원리와 개념을 실현한 다른 버너조립체의 실시예는 도 11에서 개략적으로 도해되되, 참조번호 120으로 나타낸다. 도 11에서, 도 1 내지 도 5에 연결되어 나타낸 구성부재들과는 본질적으로 동일한 구성부재는 유사한 참조번호로 나타내진다. 도 11에서, 벤츄리관클러스터(30)는 오직 2개의 벤츄리관(32)을 갖는 것으로 도시되지만, 전술된 바와 같이 도 11의 클러스터(30)는 가용공간에 한계에 따라 3개 혹은 4개 혹은 그 이상의 벤츄리관을 가질 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이 벤츄리관(32)은 목(36)과 배출구(38) 사이로 뻗은 가늘고 긴, 본질적으로는 일직선인 튜브(64)를 구비한다. 그리고, 도시된 바와 같이, 튜브(64)는 서로에 대해서 본질적으로 평행하게 배열된다. 특히 튜브(64)는 유체의 흐름을 평행하게 흐르도록 배열된다. 이와 관련하여, 도 11에 도시된 구조는 클러스터(30)의 성능에 본질적이진 못하다. 더욱이, 당해분야의 숙련자들에게 공지되었듯이, 벤츄리관의 하류부(64)는 일직선일 필요가 없거니와 서로에 대해서 평행하게 위치될 필요도 없다.

바람직하기로, 도 10에서 더욱 상세히 도해된 도 11의 버너조립체의 버너팁(154)은 축(60)방향을 따라 가늘고 길게 되어 있고, 이 버너팁은 집결기(40)로부터 축(60)방향을 따라서 외부로 구역(56)에 수용된 연료와 공기의 단일혼합흐름의 방향을 설정하도록 개조되고 배열된다. 이 때문에, 팁(154)은 하류단내에 있는 다수의 개구부(66)를 구비하되, 이 개구부(66)는 도 11에 도시된 바와 같이 축(60)을 따라서 연료와 공기의 혼합흐름의 방향을 설정하도록 위치된다.

도 11에 도시된 바와 같이, 벤츄리관(32)은 주입파이프 혹은 스퍼드(68)를 매개로 연료가스의 공급을 제공하고, 공기흐름은 이동가능한 제어부재(48)를 사용하여 전술된 바와 같은 동일한 방식으로 제어된다(핸들(46)은 도 11에 도시되지 않음). 그러므로, 도 11의 실시예에서 연료가스는 유도유체이고 공기는 유도된 유체이다. 또한, 도 11의 조립체(120)는 도시된 바와 같이 조립체(120)의 중앙축(60)을 따라 뻗고 팁(154)의 하류단(67)내 구멍(69)을 통과하는 가늘고 긴 중앙의 주연료튜브(70)를 구비한다. 작은 벤츄리관(72)은 튜브(70)의 상류단(74)에 구비되며, 튜브(70)에 대한 주연료의 공급은 주입연료스퍼드 혹은 파이프(76)를 매개로 공급된다. 그러므로, 공기와 연료의 주혼합물은 연소구역(56)에 위치된 튜브(70)의 하류단부(80)의 정상에 위치된 주노즐(78)을 향하여 튜브(70)를 따라 흐르게 된다. 여기서, 본 발명에 따르면 노즐(78)에 공급된 물질이 바람직하게는 공기와 연료의 예혼합물인 한편, 천연연료가 안정화를 위해서는 노즐(78)에 공급될 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 개구부(66)는 튜브(70)에 대해 둘러싸듯이 배치된다. 그러므로, 연료와 공기의 가연성 혼합물은 팁(154)에서 개구부(66)를 지나 배출되고, 이 혼합물은 튜브(70)에 대해서 둘러싸듯이 노즐(78)을 향해서 뻗은 원통형상으로 되어 있다. 가연성 혼합물의 점화시, 축(60)을 따라 뻗은 전체적으로 원통형상의 화염이 만들어진다.

아래에 언급될 화염홀더(82)는 노즐(78)의 바로 아래에서 튜브(70)에 장착된다. 화염홀더(82)와 노즐(78)의 임의의 바람직한 실시예의 상세도는 도 13과 도 14로 도시된다. 하지만, 도 13으로 도해된 버너팁(254)은 도 11의 버너팁(154)과 상이하며, 버너팁(154)은 끝벽(156)에 다수의 개구부(66)를 구비하는 반면에, 간단하게 버너팁(254)은 하류단(256)에서 본질적으로 넓게 개구된 원통형상을 가진다.

도 13을 참조로 하여, 화염홀더(82)는 바람직하기로 노즐(78)로부터 이격된 지점에 최고점(84)을 갖는 원추형상으로 되어 있다. 바람직하게는, 최고점(84)은 팁(254)의 상부단에서 약 8in 정도 위로 위치된다. 특히 본 발명의 바람직한 형태에서, 튜브(70)가 1in 직경의 파이프로 형성되었을 때에 화염홀더(82)는 약 4in 정도의 외경을 가지며, 화염홀더는 가용접(tack weld) 혹은 멈춤나사(set screw) 혹은 이와 유사한 것으로 튜브(70)에 부착된 플레이트형상으로 형성된다. 축(60)과 화염홀더(82)의 원뿔의 스커트(83;skirt) 사이의 내각(α)은 바람직하게는 45°이다.

가장 바람직한 형태에서, 홀더(82)는 튜브(70)를 둘러싼 패턴으로 분산된 다수의 1/4in인 구멍(86)을 갖춘다. 이상적으로 구멍(86)은 개구영역이 홀더(82)의 표면적의 30%정도를 차지하는 충분한 크기와 갯수로 되어 있다. 하지만, 본 발명의 원리와 개념에 따르면, 개구영역은 홀더(82)의 표면적의 약 10%보다 적은 범위에서 약 75% 이상의 범위까지 걸쳐진다. 이에 대해 본 발명에 따르면, 홀더는 노내의 주버너개구부의 직경에 따라 다른 직경을 가진다. 그러므로 홀더(82)의 직경은 노내에 있는 주버너개구부의 직경의 1/4인 크기로부터 노내에 있는 주버너개구부와 동일한 크기까지 변화한다. 추가로, 각도(α)는 약 30°이하에서 약 80°이상의 범위로 걸쳐진다. 또한, 전술된 바와 관련하여, 홀더(82)의 형상은 한정되지 않으며, 홀더가 팁(154,254)을 떠나는 가연성 혼합물을 편향시킬 수 있고, 발화가 안정화되고 유지되는 정체된 저속구역내로 가연성 혼합물을 이끄는 화염홀더(82)의 하류에 있는 저압부(300)를 만들수 있는 한, 모든 임의의 형상이 사용된다.

바람직하기로 노즐(78)은 도 14로 도해된 형태로 되어 있되, 천공되고 기계처리된 육각형상의 막대기둥과 개구상부단(92)을 갖춘 원통형상의 상부컵부(90)로 구성된 기저부(88)로 이루어진다. 기저부(88)는 구멍(94)을 구비하고 컵부(90)는 구멍(96)을 구비하는데, 구멍(94,96)은 바람직한 주화염을 제공하는 노즐(78)에 적합한 결과를 성취하기 위해 필요한 크기로 위치된다. 컵부(90)는 주변가스흐름에 의해 기저부(88)의 개구선단(87)에서 분출하는 화염을 보호한다. 이러한 흐름이 없으면, 컵부(90)는 필요없게 된다.

도 11과 도 13 및 도 14로 개략적으로 도해된 구조는 매우 좋은 질소산화물의 성능을 구비한다. 전술된 바와 같이, 다중벤츄리관의 개념은 자체적으로 질소산화물의 방출을 줄이는 매우 연료가 희박한 예혼합물을 제공할 수 있다. 다중벤츄리관의 개념이 도 11과 도 13 및 도 14의 구조에 연결되면, 질소산화물의 낮은 방출이 매우 희박한 예혼합물의 저속구역의 안정화로 성취될 수 있다.

도 11을 다시 참조하자면, 종종 총연료의 10%보다 작은, 그리고 바람직하게는 2% 이하인 소규모부가 스퍼드(76)를 매개로 삽입되고 공기박스(50)에서 공기를 방출하는데 사용된다. 연료와 공기는 버너의 중앙을 통해 나타난 튜브(70)에서 예혼합된다. 전술된 바와 같이, 어떤 경우에는 튜브(70)를 매개로 천연연료를 공급하는 것이 바람직하다. 튜브(70)는 주예혼합가스팁(154)을 통과하고 주예혼합팁(154) 위로 어느 정도 거리를 두고 위치된 차폐된 노즐(78)에서 종결된다. 이 거리는 팁(154)을 떠나는 예혼합물의 속도와 압력 및 버너의 크기에 따라 약 3in 이하에서 15in 이상의 범위로 변화한다. 그러므로, 작은 주화염은 주예혼합물팁(154)의 상부선단(156) 위에 지점에서 상승된 노즐(78)에 설치된다. 천공된 플레이트로부터 제조된 원뿔형상의 화염홀더(82)는 상승된 노즐(78) 바로 아래에 위치되어서 팁(154)으로부터 주예혼합물이 노즐(78)에 인접하게 만들어진 안정한 주화염으로 끌여당겨지는 위치로 제공한다. 그러므로 원뿔(82)과 주노즐(78)은 팁(154)로부터 공급된 매우 희박한 연료예혼합물에 안정하게 화염을 유지하는 기계장치를 구비한다. 일단 화염이 안정화되면, 노즐(78)의 배출단(92)에서 생성된 주화염은 더욱 질소산화물의 방출을 줄이도록 소화된다.

주버너팁(154)의 배출구로부터 실제 거리에서 전술된 방법으로 주화염을 위치시키는 것은 주버너팁(154)을 빠져나온 후에 공기와 연료의 주혼합물이 팽창되고 감속되는 기회를 제공한다. 화염속도보다 느린 속도로 예혼합물을 감속하는 것은 매우 연료가 희박한 예혼합물의 화염을 안정화하게 한다. 매우 연료가 희박한 가연성 혼합물이 사용될 때에 발생하는 중요한 문제점은 화염속도가 연료의 함유량을 직접적으로 변화시킨다는 것이다. 그러므로, 화염속도는 매우 연료가 희박한 혼합물에서 매우 느리게 된다. 또한, 혼합물의 온도는 더 빠른 화염속도를 초래하는 더 높은 온도로 화염속도에 영향을 미치며, 반대의 경우도 마찬가지다. 다시 말하자면, 가연성 혼합물이 매우 연료가 희박할 때에, 과잉공기의 함유량이 많으면 주버너팁에서 빠져나가는 흐름의 속도는 화염속도를 초과하게 되는데, 이는 버너팁의 화염을 분출시키게 된다.

발화가 지연되어서, 연료와 공기의 주혼합물이 팁에서 배출되고 노의 공간내에서 팽창한 후에 속도를 감속하고 고온의 환경에서 복사열로 가열시킬 때까지, 화염속도가 흐름속도를 초과하는 상황을 연출함으로써, 화염은 상승된 노즐(78)과 홀더(82)로 구비된 안정화구역내에서 안정된 상태로 쉽게 유지된다. 주예혼합팁배출구에서 실제로 거리를 둔 저속구역 안정화방식으로 주가스의 발화와 연소는 종전에 성취하기 힘든 천연가스 중 약 5ppm, (예컨대, 수소 25%, 프로판 25%, 메탄 50%인) 정제혼합된 연료가스 중 3% 미만으로 질소산화물의 저방출상태로 생산한다. 전술한 바에 덧붙여서, 이미 묽은 연료가 희박한 예혼합물은, 주팁에서 빠져나간 후에 그리고 팽창하고 감속하는 동안에 노연도생산물을 비말동반하여서, 발화전에 더욱 묽게 된다. 이는 또한 질소산화물의 방출을 더욱 줄일 수 있다.

도 11에 도해된 구조에 따르면, 매우 희박하지만 안정한 화염한계치내에서 중심벤츄리관(72)을 작동시키고, 화염한계치 보다 아래에 있고 연료의 산화를 완전하도록 하는 노의 온도에 따라야 하는 매우 희박한 혼합물로 둘러싼 다중벤츄리관과 일반적인 집결기(140)를 구동가능하다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 튜브(70)의 연료와 공기의 혼합물은 다수의 벤츄리관(70)을 구비한 클러스터구조로 공급된다. 이러한 구조는 도 11a에 개략적으로 도해된다. 이 경우에, 전반적인 조립체는 바람직하기로 2개의 분리된 벤츄리관클러스터를 구비하되, 버너팁(154)에 공기와 연료의 예혼합물을 공급하는 외부의것과, 튜브(70)에 공기와 연료의 예혼합물을 공급하는 내부의 것을 구비한다. 내부의 다중벤츄리관다발이 완전하게 외부의 벤츄리관다발로 둘러싸인 다른 방안의 구조가 도 16에 개략적으로 도해된다. 도 16에 도시된 바와 같이, 외부벤츄리관다발은 벤츄리관(32)과 일반적인 집결기(140)를 구비하는 반면에, 내부벤츄리관은 벤츄리관(72)과 일반적인 집결기(340)를 구비한다. 이 경우에, 외부벤츄리관다발내에 위치된 내부벤츄리관다발을 구비한 구조에서, 내부클러스터는 안정한 화염한계치내에서 작동되며, 외부클러스터는 질소산화물의 방출을 줄이는데 필요한 조건을 최대화하도록 매우 연료가 희박한 공기와 연료의 예혼합물을 제공하게 작동된다. 이런 종류의 배열은 내부다발에 6개 이상의 벤츄리관을 갖추고 외부다발에 12개 이상의 벤츄리관을 갖춘 매우 큰 버너의 구조에 사용된다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 원리와 개념은 예혼합물이 팁(354)에서 방사상으로 방향을 설정하는 방사상의 버너에 사용된다. 이러한 관점에서, 2001년 3월 12일자로 출원되고 양도된 미국특허출원 제 09/803,808호를 참조하되, 이는 여기에 참조로 병합된다. 그러므로, 도 12에 개략적으로 도시된 버너조립체(320)는 버너조립체를 통해 축방향으로 뻗은 방향으로 가늘고 긴 버너팁(354)을 구비하고, 집결기(40)로부터 축(60)에 대해서 전체적으로 방사상의 방향으로 연소구역(56)내에 수용되는 단일혼합흐름의 방향을 설정하도록 개조되고 배열된다. 그러므로, 버너팁(354)은 팁(354)을 둘러싼 둥글고 편평한 화염을 만들기 위해 개조되고 배열된다. 도 12를 참조로 하면, 조립체(320)는 노즐(178)을 매개로 연소구역에 제 2연료를 공급하도록 중심튜브(170)를 구비한다.

특히, 본 발명의 바람직한 형태에서, 버너팁(354)은 도 8과 도 9로 도해된 형상으로 되어 있되, 이 도면들에서 팁(354)은 전체적으로 고리형상의 기저부(98)와 중심축(100)을 되어 있는 것을 볼 수 있다. 추가로, 팁(354)은 다수의 가늘고 길며 평행하고 원주방향으로 이격되어 길이방향으로 만곡된 리브(102)를 구비한다. 리브(102)는 기저부(98)에 장착된 개별적인 제 1끝(104)과 기저부(98)로부터 이격된 개별적인 제 2끝(106)을 구비한다. 도시된 바와 같이, 제 2끝(106)은 제 1끝(104)보다 축(60)에 근접하게 위치된다. 리브(102)와 기저부(98)는 집결기(40)로부터 연료와 공기의 단일혼합물의 흐름을 수용하게 개조된 팁(354)의 내부에 영역(108)을 한정한다. 리브(102)는 그 사이로 다수의 만곡된 슬롯(110)을 한정한다. 도 8 및 도 9로 도시되어 보는 바와 같이, 슬롯(110)은 영역(108)내에 혼합물이 영역(108)로부터 방사상의 방향과 축(60)을 따라 뻗은 벡터를 구비한 방향으로 팁(354) 외부에 바깥방향에서 연소구역(56)내로 흐르도록 한다.

도 8 및 도 9로 도해된 바람직한 형태에서, 팁(354)은 또한 팁(354)의 개별적인 제 2끝(106)에 연결된 왕관부(112)를 구비한다. 바람직하게는, 왕관부(112)는 일정한 슬롯(110)에 정렬된 다수의 축방향에 방사상으로 뻗은 불연속부(114)를 구비하여, 이 불연속부(114)를 지나 영역(108)을 떠나는 혼합물은 슬롯(110)을 지나 영역(108)을 떠나는 혼합물보다 축방향으로 흐름의 방향을 설정한다. 이상적으로는, 불연속부(114)는 불연속부(114)를 지나 흐르는 공기와 연료의 혼합물이 연소되는 연속구역으로 복귀하기 전에 연도가스를 묽게 하도록 화살표(115)로 지시된 방향에 영역(116) 둘레로 순환하는 지점인 연소구역(56) 외부에 있는 미리 단계화된혼합영역(116;도 12에 도시함)을 만들어 이를 통해 축방향으로 방향이 설정된 혼합물을 흐르게 유발하도록 위치된다. 비교하면, 슬롯(110)으로부터 흐르는 예혼합물의 흐름방향은 화살표(117)로써 개략적으로 도해된다. 특히 본 발명의 바람직한 형태에서, 팁(354)의 왕관부(112)는 개구부(118)를 수용하는 축방향으로 정렬된 중심가스노즐을 구비한다.

한 양상에서, 본 발명은 복합벤츄리관클러스터를 구비한 방사상의 벽을 갖춘 버너를 구비하고 100%의 예혼합물과 함께 고열방출을 성취할 수 있다. 이는 본 발명의 앞선 기술에선 가능하지 못하였다. 종래에는, 고열방출은 제 2공기와 1.7MMBTU/h로 성취되었다. 한편, 전형적으로 제 2공기는 모든 공기가 벤츄리관부에 공기와 연료의 예혼합물로 공급될 때보다는 더 많은 질소산화물을 방출한다. 이러한 문제점은 유체를 평행하게 흐르도록 단일클러스터에 배열된 다수의 벤츄리관으로 구성된 복합벤츄리관클러스터를 구비하도록 기술된 새로운 구조로 극복되었다.

본 발명은 단계화된 연료로 질소산화물의 방출의 감소와, 몇몇 구조에서 소음의 감소, 단계화된 가스분사가 버너 외부로 연도가스의 비말동반, 신속하게 질소산화물의 경감, 제 2공기의 작용없이 작동의 단순화, 짧은 화염프로파일, 추가된 예혼합팁속도에 높은 턴다운(turn down)비, 높은 안정성, 이산화탄소의 방출의 최소화, (질량흐름을 추가하고 더 높은 열전달로) 예혼합팁의 냉각 및, 추가된 팁속도로 화염의 역류의 최소화를 제공한다.

본 발명은 무엇보다도 설계중에서도 다중벤츄리관의 구조에 관한 것으로, 예혼합물을 응용하는 매우 희박한 연료혼합물에 과잉공기를 제공한다. 특히, 본 발명은 방사상의 벽을 갖춘 버너 혹은 축방향으로 화염을 제공하는 버너에 연결되어 사용된다. 또한 본 발명은 질소산화물의 방출을 줄이는 기계장치로 100% 혹은 일부인 예혼합물로 이루어진 가연성 예혼합물로 버너를 가열하는 큰 공정에 연결되어 사용된다. 본 발명의 다중벤츄리관의 구조는 일반적인 응용예를 가지며 벤츄리관이 사용될 때마다 일반적으로 사용하도록 할 수 있다. 특히 본 발명의 다중벤츄리관구조는 종래에는 질량전달과 확산의 증가보다는 공기를 더 비말동반하도록 작동한다. 더욱이, 본 발명의 다중벤츄리관구조는 종전의 탱크에 대한 응용 그리고 용기의 배출과, 공기의 조정, 고체의 이송 및, 고체의 조정에 유익하며, 짧은 벤츄리관이 물질의 많은 질량을 이송하는데 필요한 어느 곳에서도 유용하다.

과거에는, 방사상의 벽을 갖춘 버너는 다른 공기원의 사용없이 1.5MMBtu/h를 초과하여 열방출을 성취할 수 없다. 평행한 다중벤츄리관의 사용으로, 10MMBtu/h를 초과한 열방출이 옮바른 기학적 구조와 최소화된 벤츄리관들 사이에 내부반응을 확실히 되게 함으로써 성취될 수 있다.

본 발명에 따르는 한 구조적 형상에 있어서, 본 발명은 벤츄리관 배출장치(eductor)가 수용능력을 증가하거나 질소산화물의 방출을 줄이도록 추가되는 버너의 모듈화에 사용될 수 있다. 이러한 개념에서, 버너는 다중벤츄리관에 설치되고 수용능력을 증가하거나, 증기 혹은 연도가스 혹은 비활성가스를 추가하고, 질소산화물의 방출을 줄이도록 추가 벤츄리관을 추후에 개량할 수 있다. 다른 구조적 형상에 있어서, 본 발명은 질소산화물의 방출을 줄이는 희석제와 같은 연도가스를 사용함에 있어서 제한을 두지 않으나, 화염을 소화하도록 질량을 추가한 임의의다른 희석제를 사용할 수 있다. 이러한 희석제들은 질소와 같은 임의의 비활성가스 혹은, 증기 또는 정제된 PSA가스와 같은 연료로 BTU를 낮춘 이산화탄소 또는, 다른 희박한 연료증기 혹은 가연성 가스가 일부 함유된 가스증기까지 쓰인다.

다른 구조적 형상에 있어서, 본 발명은 측벽 대신에 노의 바닥 혹은 지붕에 장착된 가열버너의 공정상에 많은 상이한 구조를 사용할 수 있다. 솟아오르면서 둥글거나 편평 혹은 다른 형상인 화염을 만든다. 이는 화염으로 가열된 벽에 필요치 않은 노에서 작용한다.

또 다른 구조적 형상에 있어서, 하나 이상의 배출장치에서 이동하는 유체와 같이 사용되는 연료대신에, 위에서 양상을 기술한 바와 같은 증기 혹은 다른 압축된 묽은 가스들이 이동하는 유체로 사용된다.

전형적인 방사상의 벽을 갖춘 버너는 대기중으로부터 공기를 비말동반하는 단일한 가스스퍼드의 기동력을 사용한다. 다중벤츄리관 혹은 평행한 배출장치를 사용하는 새로운 개념은 연소산업에 새로운 양상을 추가한다. 버너기술에 사용될 때에 본 발명에서,

(1) 가스와 공기의 균질성에 기인한 짧은 화염과;

(2) 가능한한 큰 턴다운비율(종래기술의 장치가 3:1에 반해서 10:1);

(3) 버너 주위에 저소음;

(4) 타일을 관통한 연소분사로 만들어진 열점에 영향을 받지 않는 타일;

(5) 제 2레지스터(register)가 필요없는 100% 예혼합물;

(6) 매우 안정한 버너의 작동;

(7) 화염의 역류없이 부가적인 화학량론으로 운전가능한 버너;

(8) 연도가스의 주입과 혼합으로 신속하고 열적 방법으로 질소산화물을 낮출 수 있는 능력;

(9) 단일 내부 혹은 다중방사팁으로 쉽게 성취되는 연료의 단계별 처리;

(10) 빠른 팁속도를 최소화시키는 휘발성연료에 역류 및;

(11) 종전보다 더 크게 성취될 수 있는 열방출;들이 중요한 점이다.

본 발명의 개념과 원리에 따르면, 새로운 복합벤츄리관클러스터를 구비한 버너는 위로, 아래로 혹은, 수평방향으로 연소하도록 설계되었다. 더우기, 본 발명의 다중벤츄리관버너는 연료오일과 같은 가연성 액체를 연소하여 사용된다. 따라서, 불편을 최소화하고 물리적 변화를 최소화시킨 버너는 연소하는 배열을 조합하여 사용된다. 또한, 본 발명의 버너는 다양한 형상으로 용이하게 개조할 수 있도록 되어 있다. 예컨대, 버너는 전술된 둥근 화염구조를 대신하는 직사각형 혹은 다른 바람직한 형상과 같이 되어 있다.

또한, 본 발명이 중앙의 주화염노즐에 연료와 공기의 혼합물 혹은 연소구역에 제 2연료를 공급하는 중앙노즐에 순수연료를 제공하는 중앙노즐튜브와 조합하여 벤츄리관클러스터가 사용될 수 있는 것으로 기대된다.

또한, 본 발명의 개념과 원리는 외부다중벤츄리관클러스터내에 위치된 내부다중벤츄리관클러스터를 구비한 큰 버너배열을 제공하도록 사용된다.

본 발명은 유체연료를 연소하기에 적합한 버너 혹은 버너조립체와 단독으로 혹은 조합되어 사용되는 다수의 새로운 양상들을 제공한다. 유체연료는 연료오일혹은 이와 유사한 것을 사용하며, 바람직하기로는 천연가스, 프로판, 부탄 혹은 수소 혹은 이와 유사한 가스와 같은 가스연료를 사용한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 본 버너조립체는 다수의 벤츄리관을 갖춘 벤츄리클러스터를 구비하여서, 유체를 평행하게 흐르도록 함으로써 기존의 버너에서 가지고 있는 여러 문제점, 특히 질소산화물의 방출을 줄이며, 연료혼합물의 속도를 상당히 감속시켜서 안정화된 화염을 생성하게 된다.

Claims (133)

1. 적어도 2개의 벤츄리관을 구비하되, 각각의 상기 벤츄리관은 주입구와 목 및 배출구를 구비하며 이를 통해 유도유체를 통과하여 유도된 물질의 흐름을 유도하도록 개조되고 배열되어서, 유도된 물질과 유도물질의 개별적인 혼합물이 상기 배출구로부터 배출시키는 벤츄리관클러스터와;

   주입단이 상기 벤츄리관의 배출구로 유체를 상호연통하게 연결되고 배열되어서, 상기 배출구로부터 배출된 유도물질과 유도된 물질의 개별적인 혼합물이 상기 유체와 물질의 단일혼합흐름을 제공하도록 모여지고 혼합되는 집결기;를 구비한 복합벤츄리관구조체.
2. 제 1항에 있어서, 상기 클러스터는 적어도 3개의 상기 벤츄리관을 구비한 복합벤츄리관구조체.
3. 제 2항에 있어서, 상기 클러스터는 적어도 3개의 상기 벤츄리관을 구비한 복합벤츄리관구조체.
4. 제 1항에 있어서, 각각의 상기 벤츄리관은 가늘고 긴 튜브로 되어 있으며, 이 벤츄리관의 주입단은 공형상으로 되어 있는 복합벤츄리관구조체.
5. 제 4항에 있어서, 상기 튜브는 본질적으로 서로에 대해서 평행하게 배열된 복합벤츄리관구조체.
6. 제 2항에 있어서, 각각의 상기 벤츄리관은 가늘고 긴 튜브로 되어 있으며, 이 벤츄리관의 주입단은 공형상으로 되어 있는 복합벤츄리관구조체.
7. 제 6항에 있어서, 상기 튜브는 본질적으로 서로에 대해서 평행하게 배열된 복합벤츄리관구조체.
8. 제 3항에 있어서, 각각의 상기 벤츄리관은 가늘고 긴 튜브로 되어 있으며, 이 벤츄리관의 주입단은 공형상으로 되어 있는 복합벤츄리관구조체.
9. 제 8항에 있어서, 상기 튜브는 본질적으로 서로에 대해서 평행하게 배열된 복합벤츄리관구조체.
10. 제 1항에 있어서, 각각의 상기 벤츄리관은 본질적으로 동일한 물리적 수용능력을 가지는 복합벤츄리관구조체.
11. 제 1항에 있어서, 적어도 하나의 상기 벤츄리관은 다른 상기 벤츄리관과는 다른 물리적 수용능력을 가지는 복합벤츄리관구조체.
12. 제 2항에 있어서, 각각의 상기 벤츄리관는 본질적으로 동일한 물리적 수용능력을 가지는 복합벤츄리관구조체.
13. 제 2항에 있어서, 적어도 하나의 상기 벤츄리관은 다른 상기 벤츄리관과는 다른 물리적 수용능력을 가지는 복합벤츄리관구조체.
14. 제 3항에 있어서, 각각의 상기 벤츄리관은 본질적으로 동일한 물리적 수용능력을 가지는 복합벤츄리관구조체.
15. 제 3항에 있어서, 적어도 하나의 상기 벤츄리관은 다른 상기 벤츄리관과는 다른 물리적 수용능력을 가지는 복합벤츄리관구조체.
16. 적어도 2개의 벤츄리관을 구비하되, 각각의 벤츄리관은 주입구와 목 및 배출구를 구비하며 이를 통해 유도유체를 통과하여 유도된 물질의 흐름을 유도하도록 개조되고 배열되어서, 유도된 물질과 유도물질의 개별적인 혼합물이 상기 배출구로부터 배출시키는 벤츄리관클러스터와;

    주입단이 상기 벤츄리관의 배출구로 유체를 상호연통하게 연결되고 배열되어서, 상기 배출구로부터 배출된 유도물질과 유도된 물질의 개별적인 혼합물이 상기 유체의 단일혼합흐름을 제공하도록 모여지고 혼합되는 집결기 및;

    상기 집결기의 배출선단에 유체를 상호연통하도록 부착되며, 상기 집결기로부터 유체의 상기 단일혼합흐름을 수용하고 연소구역내에 유체의 상기 단일혼합흐름의 방향을 설정하도록 배열된 버너팁;을 구비한 버너조립체.
17. 제 16항에 있어서, 상기 팁은 가늘고 긴 형상이며, 상기 팁의 길이방향의 축에 대해서 전체적으로 방사상의 방향에 상기 구역내로 그리고 상기 팁의 외부로 상기 단일혼합흐름의 방향을 설정하도록 개조되고 배열된 버너조립체.
18. 제 17항에 있어서, 상기 팁은 상기 팁을 둘러싼 둥글고 편평한 화염을 만들도록 개조되고 배열된 버너조립체.
19. 제 16항에 있어서, 상기 팁은 가늘고 긴 형상이며, 상기 팁의 길이방향의 축에 대해서 전체적으로 축방향에 상기 구역내로 그리고 상기 팁의 외부로 상기 단일혼합흐름의 방향을 설정하도록 개조되고 배열된 버너조립체.
20. 제 19항에 있어서, 상기 팁은 상기 축을 따라서 뻗은 원통형상의 화염을 만들도록 개조되고 배열된 버너조립체.
21. 제 16항에 있어서, 상기 클러스터는 적어도 3개의 상기 벤츄리관을 구비한 버너조립체.
22. 제 21항에 있어서, 상기 클러스터는 적어도 6개의 상기 벤츄리관을 구비한 버너조립체.
23. 제 16항에 있어서, 각각의 상기 벤츄리관은 가늘고 긴 튜브로 이루어지며, 이 벤츄리관의 주입단은 종형상으로 되어 있는 버너조립체.
24. 제 23항에 있어서, 상기 튜브는 본질적으로 서로에 대해서 평행하게 배열된 버너조립체.
25. 제 21항에 있어서, 각각의 상기 벤츄리관은 가늘고 긴 튜브로 이루어지며, 이 벤츄리관의 주입단은 공형상으로 되어 있는 버너조립체.
26. 제 25항에 있어서, 상기 튜브는 본질적으로 서로에 대해서 평행하게 배열된 버너조립체.
27. 제 22항에 있어서, 각각의 상기 벤츄리관은 가늘고 긴 튜브로 이루어지며, 이 벤츄리관의 주입단은 공형상으로 되어 있는 버너조립체.
28. 제 27항에 있어서, 상기 튜브는 본질적으로 서로에 대해서 평행하게 배열된버너조립체.
29. 제 16항에 있어서, 상기 벤츄리관은 본질적으로 동일한 물리적 수용능력을 가지는 버너조립체.
30. 제 16항에 있어서, 적어도 하나의 상기 벤츄리관은 다른 상기 벤츄리관과는 다른 물리적 수용능력을 가지는 버너조립체.
31. 제 21항에 있어서, 상기 벤츄리관은 본질적으로 동일한 물리적 수용능력을 가지는 버너조립체.
32. 제 21항에 있어서, 적어도 하나의 상기 벤츄리관은 다른 상기 벤츄리관과는 다른 물리적 수용능력을 가지는 버너조립체.
33. 제 22항에 있어서, 상기 벤츄리관은 본질적으로 동일한 물리적 수용능력을 가지는 버너조립체.
34. 제 22항에 있어서, 적어도 하나의 상기 벤츄리관은 다른 상기 벤츄리관과는 다른 물리적 수용능력을 가지는 버너조립체.
35. 제 30항에 있어서, 적어도 하나의 상기 벤츄리관은 가스연료를 유도유체로 사용하여 작동하도록 개조되고 배열된 버너조립체.
36. 제 35항에 있어서, 적어도 하나의 상기 벤츄리관은 공기를 유도된 유체로 사용하여 작동하도록 개조되고 배열되어서, 상기 단일혼합흐름은 유체연료와 공기로 이루어진 버너조립체.
37. 제 35항에 있어서, 상기 적어도 하나의 상기 벤츄리관은 재순환된 연도가스를 유도된 유체로 사용하여 작동하도록 개조되고 배열되어서, 상기 단일혼합흐름은 유체연료와 재순환된 연도가스로 이루어진 버너조립체.
38. 제 36항에 있어서, 상기 다른 상기 벤츄리관은 가스연료를 유도유체로 사용하고 재순환된 연도가스를 유도된 유체로 사용하여 작동하도록 개조되고 배열되어서, 상기 단일혼합흐름은 유체연료와 공기 및 재순환된 연도가스로 이루어진 버너조립체.
39. 제 35항에 있어서, 상기 적어도 하나의 상기 벤츄리관은 연소용 비활성 희석제를 유도된 유체로 사용하여 작동하도록 개조되고 배열되어서, 상기 단일혼합흐름은 유체연료와 상기 연소용 비활성 희석제로 이루어진 버너조립체.
40. 제 39항에 있어서, 상기 희석제는 증기로 되어 있는 버너조립체.
41. 제 39항에 있어서, 상기 희석제는 질소로 되어 있는 버너조립체.
42. 제 33항에 있어서, 상기 벤츄리관은 가스연료를 유도유체로 사용하고 공기를 유도된 유체로 사용하여 작동하도록 개조되고 배열되어서, 상기 단일혼합흐름은 가스연료와 공기로 이루어진 버너조립체.
43. 제 16항에 있어서, 상기 유도유체는 가스연료로 되어 있는 버너조립체.
44. 제 16항에 있어서, 상기 유도유체는 연료오일로 되어 있는 버너조립체.
45. 제 16항에 있어서, 상기 유도된 유체는 공기로 이루어져 있는 버너조립체.
46. 제 43항에 있어서, 상기 유도된 유체는 공기로 이루어져 있는 버너조립체.
47. 제 16항에 있어서, 상기 집결기는 가늘고 긴 형상이며 상기 집결기의 선단 사이로 뻗은 중심축을 구비한 버너조립체.
48. 제 47항에 있어서, 상기 집결기를 통과하여 상기 축을 따라 뻗은 중앙연료튜브를 구비한 버너조립체.
49. 제 48항에 있어서, 집결기의 개구선단은 적어도 2개의 개구부재를 구비하고 벤츄리관의 배출구는 각 부재에 각각 연결되는 버너조립체.
50. 제 21항에 있어서, 상기 집결기는 가늘고 긴 형상이며 상기 집결기의 선단 사이로 뻗은 중심축을 구비한 버너조립체.
51. 제 50항에 있어서, 상기 집결기를 통과하여 상기 축을 따라 뻗은 중앙연료튜브를 구비한 버너조립체.
52. 제 51항에 있어서, 집결기의 개구선단은 적어도 3개의 개구부재를 구비하고 벤츄리관의 배출구는 각 개구부재에 각각 연결되되, 상기 개구부재는 중앙연료튜브 둘레로 일련되게 뻗도록 배열된 버너조립체.
53. 제 22항에 있어서, 상기 집결기는 가늘고 긴 형상이며 상기 집결기의 선단 사이로 뻗은 중심축을 구비한 버너조립체.
54. 제 53항에 있어서, 상기 집결기를 통과하여 상기 축을 따라 뻗은 중앙연료튜브를 구비한 버너조립체.
55. 제 54항에 있어서, 집결기의 주입단은 적어도 6개의 개구부재를 구비하고 벤츄리관의 배출구는 각 개구부재에 각각 연결되되, 상기 개구부재는 중앙연료튜브 둘레로 일련되게 뻗도록 배열된 버너조립체.
56. 제 49항에 있어서, 상기 중앙연료튜브는 상기 버너팁을 통과하여 뻗으며 버너팁의 하류단에서 중심되게 위치된 개구부를 통과해 돌출한 하류단부를 구비한 버너조립체.
57. 제 56항에 있어서, 중앙연료튜브의 하류단부에 연료노즐을 구비한 버너조립체.
58. 제 52항에 있어서, 상기 중앙연료튜브는 상기 버너팁을 통과하여 뻗으며 버너팁의 하류단에서 중심되게 위치된 개구부를 통과해 돌출한 하류단부를 구비한 버너조립체.
59. 제 58항에 있어서, 중앙연료튜브의 하류단부에 연료노즐을 구비한 버너조립체.
60. 제 55항에 있어서, 상기 중앙연료튜브는 상기 버너팁을 통과하여 뻗으며 버너팁의 하류단에서 중심되게 위치된 개구부를 통과해 돌출한 하류단부를 구비한 버너조립체.
61. 제 60항에 있어서, 중앙연료튜브의 하류단부에 연료노즐을 구비한 버너조립체.
62. 제 56항에 있어서, 상기 팁은 가늘고 긴 형상이며, 상기 팁의 길이방향의 축에 대해서 전체적으로 방사상의 방향에 상기 구역내로 그리고 상기 팁의 외부로 상기 단일혼합흐름의 방향을 설정하도록 개조되고 배열된 버너조립체.
63. 제 62항에 있어서, 상기 팁은 상기 팁을 둘러싼 둥글고 편평한 화염을 만들도록 개조되고 배열된 버너조립체.
64. 제 56항에 있어서, 상기 팁은 가늘고 긴 형상이며, 상기 팁의 길이방향의 축에 대해서 전체적으로 축방향에 상기 구역내로 그리고 상기 팁의 외부로 상기 단일혼합흐름의 방향을 설정하도록 개조되고 배열된 버너조립체.
65. 제 64항에 있어서, 상기 팁은 상기 축을 따라 뻗은 원통형상의 화염을 만들도록 개조되고 배열된 버너조립체.
66. 제 58항에 있어서, 상기 팁은 가늘고 긴 형상이며, 상기 팁의 길이방향의 축에 대해서 전체적으로 방사상의 방향에 상기 구역내로 그리고 상기 팁의 외부로 상기 단일혼합흐름의 방향을 설정하도록 개조되고 배열된 버너조립체.
67. 제 66항에 있어서, 상기 팁은 상기 팁을 둘러싼 둥글고 편평한 화염을 만들도록 개조되고 배열된 버너조립체.
68. 제 58항에 있어서, 상기 팁은 가늘고 긴 형상이며, 상기 팁의 길이방향의 축에 대해서 전체적으로 축방향에 상기 구역내로 그리고 상기 팁의 외부로 상기 단일혼합흐름의 방향을 설정하도록 개조되고 배열된 버너조립체.
69. 제 68항에 있어서, 상기 팁은 상기 축을 따라 뻗은 원통형상의 화염을 만들도록 개조되고 배열된 버너조립체.
70. 제 60항에 있어서, 상기 팁은 가늘고 긴 형상이며, 상기 팁의 길이방향의 축에 대해서 전체적으로 방사상의 방향에 상기 구역내로 그리고 상기 팁의 외부로 상기 단일혼합흐름의 방향을 설정하도록 개조되고 배열된 버너조립체.
71. 제 70항에 있어서, 상기 팁은 상기 팁을 둘러싼 둥글고 편평한 화염을 만들도록 개조되고 배열된 버너조립체.
72. 제 60항에 있어서, 상기 팁은 가늘고 긴 형상이며, 상기 팁의 길이방향의 축에 대해서 전체적으로 축방향에 상기 구역내로 그리고 상기 팁의 외부로 상기 단일혼합흐름의 방향을 설정하도록 개조되고 배열된 버너조립체.
73. 제 72항에 있어서, 상기 팁은 상기 축을 따라 뻗은 원통형상의 화염을 만들도록 개조되어 배열된 버너조립체.
74. 제 63항에 있어서, 상기 연료노즐은 상기 연소구역에 제 2연료를 공급하도록 개조되고 배열된 버너조립체.
75. 제 67항에 있어서, 상기 연료노즐은 상기 연소구역에 제 2연료를 공급하도록 개조되고 배열된 버너조립체.
76. 제 71항에 있어서, 상기 연료노즐은 상기 연소구역에 제 2연료를 공급하도록 개조되고 배열된 버너조립체.
77. 제 65항에 있어서, 상기 연료노즐은 팁의 상기 하류단으로부터 축방향으로 이격된 구역에 위치로 연속화염을 제공하도록 개조되고 배열된 버너조립체.
78. 제 77항에 있어서, 상기 위치는 상기 구역내 상기 하류단으로부터 충분히 이격되어, 연료노즐에 인접한 팁의 외부로 방향이 설정된 단일혼합흐름의 속도가 화염유지속도보다 더 빠르지 않은 버너조립체.
79. 제 69항에 있어서, 상기 연료노즐은 팁의 상기 하류단으로부터 축방향으로 이격된 구역에 위치로 연속화염을 제공하도록 개조되고 배열된 버너조립체.
80. 제 79항에 있어서, 상기 위치는 상기 구역내 상기 하류단으로부터 충분히 이격되어, 연료노즐에 인접한 팁의 외부로 방향이 설정된 단일혼합흐름의 속도가 화염유지속도보다 더 빠르지 않은 버너조립체.
81. 제 73항에 있어서, 상기 연료노즐은 팁의 상기 하류단으로부터 축방향으로 이격된 구역에 위치로 연속화염을 제공하도록 개조되어 배열된 버너조립체.
82. 제 81항에 있어서, 상기 위치는 상기 구역내 상기 하류단으로부터 충분히 이격되어, 연료노즐에 인접한 팁의 외부로 방향이 설정된 단일혼합흐름의 속도가 화염유지속도보다 더 빠르지 않은 버너조립체.
83. 이격되게 주입단과 배출선단을 갖춘 가늘고 긴 버너도관을 구비하되, 상기 도관은 상기 주입단에서부터 상기 배출선단으로 통과하는 유체연료와 산소로 이루어진 가스혼합물의 방향을 설정하도록 개조되어 배열된 버너튜브구조체와;

    상기 도관의 배출선단에 위치하며, 중심축과 도관의 상기 배출선단으로부터 이격된 하류단을 구비하고, 도관으로부터 상기 혼합물을 수용하며 상기 하류단에 하나 이상의 틈새를 통과해 상기 축을 따르는 방향에 연소구역내로 상기 혼합물의 방향을 설정하도록 개조되고 배열된 버너팁;

    상기 축을 따라서 상기 팁을 통과해 뻗고, 상기 하류단을 통과해 축방향을 향해 상기 팁의 외부로 돌출하며, 버너팁의 상기 하류단에 대해서 이격된 상기 구역에 위치된 하류단부를 구비하는 연료튜브, 상기 하나 이상의 틈새가 연료튜브 둘레로 배치되어서, 상기 하나 이상의 틈새를 통하여 연소구역내로 방향이 설정된 혼합물은 전체적으로 연료튜브를 둘러싼 원통형상이며 연료튜브의 상기 하류단부를 향한 상기 축을 따라 팁의 하류단의 외부방향으로 뻗은 가늘고 긴 중앙연료튜브 및;

    연료튜브의 상기 하류단부 상에 위치한 연료노즐, 팁의 하류단을 떠난 후에 팽창하고 연료노즐에 근접하게 들어오는 화염속도보다 느린 속도로 감속한 혼합물을 허용하는 버너팁의 상기 하류단으로부터 충분히 떨어진 구역내에 지점에 위치된 연료노즐;를 구비한 버너조립체.
84. 제 83항에 있어서, 상기 혼합물은 가스연료와 공기의 혼합물로 이루어지고 상기 버너튜브구조체는 공기의 흐름을 유도하도록 상기 가스연료의 흐름을 사용하는 벤츄리관을 구비하여서, 상기 혼합물을 만드는 버너조립체.
85. 제 83항에 있어서, 상기 혼합물은 가스연료와 공기의 혼합물로 이루어지고 상기 버너튜브구조체는 병렬흐름을 위해 배열된 다수의 벤츄리관을 구비하며, 각각의 상기 벤츄리관은 공기의 흐름을 유도하도록 상기 가스연료의 흐름을 사용하게 개조되고 배열되어서, 연료와 공기의 매우 희박한 연료혼합물과 같은 상기 혼합물을 생성하는 버너조립체.
86. 제 83항에 있어서, 상기 버너팁은 이 버너팁의 상기 하류단에 선단벽을 구비하되, 상기 선단벽은 다수의 상기 틈새와 상기 연료튜브용 중앙개구부를 구비한 버너조립체.
87. 중심축을 갖춘 전체적으로 고리형상인 기저부와;

    상기 축을 따르는 방향을 뻗으며, 상기 기저부상에 장착된 제 1끝과 상기 기저부로부터 이격된 제 2끝을 갖추고, 상기 제 2끝은 상기 제 1끝보다 상기 축에 근접하게 위치되고서, 상기 기저부와 함께 공기와 유체연료의 혼합물의 흐름을 수용하도록 개조된 팁 내부의 영역을 한정하되, 상기 영역으로부터 방사사의 방향과 상기 축을 따라 뻗은 벡터(vector)를 구비한 방향으로 상기 버너팁 외부에 바깥방향에서 연소구역내로 흐르도록 상기 혼합물을 허용하는 다수의 만곡된 슬롯을 한정하는 다수의 가늘고 길며 평행하게 원주형상으로 이격되어 길이방향으로 만곡된 리브;를 구비한 전체적으로 반구형상인 버너팁.
88. 제 87항에 있어서, 상기 리브의 제 2끝에 연결된 왕관부를 구비한 버너팁.
89. 제 88항에 있어서, 상기 왕관부는 각각의 슬롯에 정렬된 축방향으로 그리고 방사상의 방향으로 뻗은 다수의 불연속부를 구비하여, 불연속부를 통해 흐르는 공기와 유체연료의 혼합물이 슬롯을 통해 흐르는 공기와 유체연료의 혼합물에 대해서 더욱 양상적인 축흐름방향을 가지는 버너팁.
90. 제 89항에 있어서, 상기 불연속부는 연소구역 외부에 미리 단계별로 처리시키는 혼합영역을 만들어 이를 통해 공기와 유체연료의 혼합물을 흐름을 유발하도록 위치된 버너팁.
91. 제 88항에 있어서, 상기 왕관부는 그 내로 개구부를 수용하는 가스노즐을 축방향으로 정렬시킨 버너팁.
92. 적어도 2개의 벤츄리관을 구비하되, 각각의 상기 벤츄리관은 주입구와 목 및 배출구를 갖추며 이를 통해 유도유체를 통과하여 유도된 유체의 흐름을 유도하도록 개조되고 배열되어서, 유도된 유체와 유도유체의 각각의 혼합물은 상기 배출구로부터 배출되는 벤츄리관클러스터와;

    상기 벤츄리관의 배출구로 유체를 상호연통하게 연결되고 배열된 상류선단을구비하여서, 유도유체와 유도된 유체의 각각의 혼합물은 상기 유체들의 단일혼합흐름을 제공하도록 모여지고 혼합되며, 상기 버너팁은 집결기의 배출선단에 유체를 상호연통하게 부착되고 상기 집결기로부터 유체들의 상기 단일혼합흐름을 수용하며 연소구역내로 상기 단일혼합흐름을 분배하도록 배열된 집결기;를 구비한 구조체에서, 상기 구조체의 하류단 위치된 제 87항의 버너팁과 복합벤츄리관구조체를 구비한 버너조립체.
93. 제 92항에 있어서, 유체들의 상기 단일혼합흐름은 유체연료와 공기로 이루어진 복합벤츄리관클러스터.
94. 제 93항에 있어서, 유체들의 상기 단일혼합흐름은 유체연료와 공기의 매우 희박한 연료혼합물로 이루어진 복합벤츄리관클러스터.
95. 적어도 2개의 분리된 흐름부내에서 상기 제 1유체를 분리하는 단계와;

    상기 유도된 물질과 상기 유도유체의 각각의 분리혼합물을 만들도록 각각의 벤츄리관을 통하여 상기 제 1유체가 각각의 상기 흐름부내에서 상기 유도된 물질의 흐름을 유도하게 각각의 분리흐름부를 통과하는 단계 및;

    단일벤츄리관을 통해 지나는 상기 유도유체의 전체양에서 가능한 것보다 더욱 고농도인 상기 유도된 물질을 함유한 상기 유도유체와 상기 유도된 물질의 혼합물을 만들도록 각각의 분리혼합물을 혼합하는 단계;를 포함하되, 유도유체의 흐름이 장치를 통해 지나갈 때 유도유체에서 유도된 물질의 흐름을 유도하는 벤츄리관장치의 수용능력을 증가시키는 방법.
96. 제 95항에 있어서, 상기 유도유체는 적어도 3개의 개별적인 흐름부내에서 분리되는 방법.
97. 제 95항에 있어서, 상기 유도유체는 적어도 6개의 개별적인 흐름부내에서 분리되는 방법.
98. 제 95항에 있어서, 상기 유도유체는 가스연료로 되어 있는 방법.
99. 제 98항에 있어서, 상기 유도된 물질은 공기로 되어 있는 방법.
100. 적어도 2개의 분리된 흐름부내에서 상기 유도유체를 분리하는 단계와;

     상기 유도된 물질과 상기 유도유체의 각각의 분리혼합물을 만들도록 각각의 벤츄리관을 통하여 상기 유도유체가 각각의 상기 흐름부내에서 상기 유도된 물질의 흐름을 유도하게 각각의 분리흐름부를 통과하는 단계 및;

     동일한 길이부의 단일벤츄리관을 통해 지나는 상기 유도유체의 전체양에서 가능한 것보다 더욱 고농도인 상기 유도된 물질을 함유한 상기 유도유체와 상기 유도된 물질의 혼합물을 만들도록 각각의 분리혼합물을 혼합하는 단계;를 포함하되,유도유체의 흐름이 장치를 통해 지나갈 때 유도유체에서 유도된 물질의 흐름을 유도하는 개조된 벤츄리관장치의 길이부를 감축하는 방법.
101. 주입구와 목 및 배출구를 구비하며, 유도유체가 이를 통과하여 지나갈 때 유도된 물질의 흐름을 유도하도록 작동할 수 있어서, 유도된 물질과 유도유체의 각각 혼합물을 생산하는 적어도 2개의 벤츄리관을 제공하며 배출구로부터 혼합물을 배출하는 단계와;

     유도된 제 1물질의 흐름을 유도하고, 제 1유도유체와 유도된 제 1물질로 이루어진 제 1혼합물을 생산하도록 제 1의 상기 벤츄리관을 통해 제 1유도유체를 지나가며 상기 제 1벤츄리관의 배출구로부터 상기 제 1혼합물을 배출하는 단계;

     유도된 제 2물질의 흐름을 유도하고, 제 2유도유체와 유도된 제 2물질로 이루어진 제 2혼합물을 생산하도록 제 2의 상기 벤츄리관을 통해 제 2유도유체를 지나가며 상기 제 2벤츄리관의 배출구로부터 상기 제 2혼합물을 배출하는 단계 및;

     상기 유체와 물질의 단일혼합흐름을 제공하기 위해 제 1 및 제 2혼합물을 모으고 혼합하는 단계;를 포함한 벤츄리관장치를 작동하는 방법.
102. 주입구와 목 및 배출구를 구비하며, 유도유체가 이를 통과하여 지나갈 때 유도된 유체의 흐름을 유도하도록 작동할 수 있어서, 유도된 유체와 유도유체의 각각 혼합물을 생산하는 적어도 2개의 벤츄리관을 제공하며 배출구로부터 혼합물을 배출하는 단계와;

     유도된 제 1유체의 흐름을 유도하고, 제 1유도유체와 유도된 제 1유체로 이루어진 제 1혼합물을 생산하도록 제 1의 상기 벤츄리관을 통해 제 1유도유체를 지나가며 상기 제 1벤츄리관의 배출구로부터 상기 제 1혼합물을 배출하는 단계;

     유도된 제 2유체의 흐름을 유도하고, 제 2유도유체와 유도된 제 2유체로 이루어진 제 2혼합물을 생산하도록 제 2의 상기 벤츄리관을 통해 제 2유도유체를 지나가며 상기 제 2벤츄리관의 배출구로부터 상기 제 2혼합물을 배출하는 단계 및;

     상기 유체의 단일가연성혼합흐름을 제공하기 위해 상기 제 1 및 제 2혼합물을 모으고 혼합하는 단계;를 포함하되, 버너노즐에 가연성 혼합물을 공급하는 벤츄리관장치에 구비된 버너를 작동하는 방법.
103. 제 102항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2유도유체는 각각 가스연료로 되어 있는 방법.
104. 제 103항에 있어서, 상기 유도된 제 1 및 제 2유체는 각각 공기로 되어 있는 방법.
105. 제 103항에 있어서, 상기 유도된 제 1유체는 공기로 되어 있고 상기 유도된 제 2유체는 재순환된 연도가스로 되어 있는 방법.
106. 제 102항에 있어서, 상기 유도된 유체중 하나는 희석제로 되어 있는 버너.
107. 제 106항에 있어서, 상기 희석제는 증기로 되어 있는 버너.
108. 제 106항에 있어서, 상기 희석제는 질소로 되어 있는 버너.
109. 노즐로부터 혼합물의 화염속도가 노즐을 떠나는 혼합물과 같은 혼합물의 속도보다 느려지는 지점에 연소구역으로 연료와 공기로 이루어진 가연성 혼합물의 흐름을 전달하는 단계와;

     혼합물을 팽창하여서 상기 화염속도보다 빠르지 않은 속도로 감소을 허용하는 단계 및;

     상기 속도가 이미 성취된 상기 화염속도보다 빠르지 않게 된 후에, 혼합물을 발화하는 단계;를 포함하는 버너를 작동하는 방법.
110. 제 109항에 있어서, 상기 혼합물은 매우 희박한 연료로 되어 있는 방법.
111. 제 104항에 있어서, 추가로 혼합흐름을 팽창하여서 상기 화염속도보다 빠르지 않은 속도로 감속을 허용하는 단계와;

     상기 속도가 이미 성취된 상기 화염속도보다 빠르지 않게 된 후에, 상기 혼합물을 발화하는 단계;를 포함하되, 상기 유체의 상기 단일가연성혼합흐름은 희박한 연료로 되어 있으며 혼합물의 화염속도를 초과한 속도로 연소구역으로 전달시키는 방법.
112. 제 1항에 있어서, 상기 물질은 유체로 되어 있는 복합벤츄리관구조체.
113. 제 1항에 있어서, 상기 물질은 유동상 고체로 되어 있는 복합벤츄리관구조체.
114. 제 95항에 있어서, 상기 물질은 유체로 되어 있는 방법.
115. 제 95항에 있어서, 상기 물질은 유동상 고체로 되어 있는 방법.
116. 제 100항에 있어서, 상기 물질은 유체로 되어 있는 방법.
117. 제 100항에 있어서, 상기 물질은 유동상 고체로 되어 있는 방법.
118. 제 101항에 있어서, 상기 물질은 유체로 되어 있는 방법.
119. 제 101항에 있어서, 상기 물질은 유동상 고체로 되어 있는 방법.
120. 제 39항에 있어서, 상기 희석제는 이산화탄소로 되어 있는 버너조립체.
121. 제 48항에 있어서, 상기 중앙연료튜브의 상류선단은 원료원에 연결할 수 있도록 개조된 버너조립체.
122. 제 48항에 있어서, 상기 중앙연료튜브의 상류선단은 공기와 연료의 예혼합물원에 연결할 수 있도록 개조된 버너조립체.
123. 제 122항에 있어서, 상기 버너조립체는 중앙연료튜브의 상기 상류선단에 연결된 벤츄리관을 구비한 버너조립체.
124. 제 122항에 있어서, 상기 버너조립체는 중앙연료튜브의 상기 상류선단에 연결된 다중벤츄리관클러스터를 구비한 버너조립체.
125. 제 54항에 있어서, 상기 중앙연료튜브의 상기 상류선단은 연료원에 연결할 수 있도록 개조된 버너조립체.
126. 제 54항에 있어서, 상기 중앙연료튜브의 상기 상류선단은 공기와 연료의 예혼합물원에 연결할 수 있도록 개조된 버너조립체.
127. 제 126항에 있어서, 상기 버너조립체는 중앙연료튜브의 상기 상류선단에 연결된 벤츄리관을 구비한 버너조립체.
128. 제 126항에 있어서, 상기 버너조립체는 중앙연료튜브의 상기 상류선단에 연결된 다중벤츄리관클러스터를 구비한 버너조립체.
129. 제 1항에 있어서, 상기 집결기는 가늘고 긴 형상이며, 이 집결기의 상기 선단들 사이로 뻗은 중심축을 구비한 복합벤츄리관구조체.
130. 제 129항에 있어서, 상기 집결기를 통과해 상기 축을 따라 뻗은 중앙튜브를 구비한 복합벤츄리관구조체.
131. 제 130항에 있어서, 상기 구조체는 중앙튜브의 상류선단에 연결된 벤츄리관을 구비한 복합벤츄리관구조체.
132. 제 130항에 있어서, 상기 구조체는 중앙튜브의 상류선단에 연결된 다중벤츄리관클러스터를 구비한 복합벤츄리관구조체.
133. 제 1 및 제 2벤츄리관클러스터배열을 구비하되, 각각의 상기 배열은 적어도 2개의 벤츄리관을 구비하고, 각각의 상기 벤츄리관은 주입구와 목 및 배출구를 구비하며 이를 통해 유도유체를 통과하여 유도된 물질의 흐름을 유도하도록 개조되고배열되어서, 유도된 물질과 유도유체의 각각의 혼합물이 상기 배출구로부터 배출시키는 벤츄리관클러스터와;

     주입단이 상기 벤츄리관의 배출구로 유체를 상호연통하게 연결되고 배열되어서, 상기 배출구로부터 배출된 유도된 물질과 유도유체의 각각 혼합물이 상기 유체와 물질의 단일혼합흐름을 제공하도록 모여지고 혼합되는 집결기;를 구비하고, 제 1벤츄리관클러스터의 벤츄리관은 이격되어 있고 이의 집결기는 중앙공간을 제공하도록 고리환형상이며, 상기 제 2클러스터배열은 상기 중앙공간에 배치되는 복합벤츄리관클러스터.