일반기술

저 NOx 축열식 복사관 버너 시스템

최근 연소설비의 에너지절약기술로서 연소가스의 현열을 회수하여 연소용공기를 고온으로 예열하는 축열연소가 각광을 받고 있으며 이의 적용을 위한 노력이 활발하게 진행되고 있다. 축열연소 버너는 버너 2대가 1쌍으로 교대로 운전되면서 각각 연소(재생)모드와 축열모드가 교대로 반복되므로 연소용공기의 고온예열(800℃ 이상)에 따른 연료사용량 절감 이외에도 온도분포의 균일화 측면에서 유리한 면이 많다. 축열연소의 경우 고온공기의 사용에 따른 연소온도의 고온화로 인한 NOx 발생량의 증가가 실용화의 장애요인으로 작용하여 왔으나, 그간의 많은 노력으로 직화식 버너에 대하여는 고속공기 분사에 의한 노내가스의 흡인으로 연소공기중의 산소농도를 희박하게 함으로서 첨두온도와 NOx 발생을 억제하는 기술을 중심으로 한 저NOx 축열연소기술이 정립된 상태이다. 그러나 간접가열식의 복사관 버너에 고온공기 연소기술을 적용시에는 직화식 버너가 사용되는 가열로 등의 설비보다 복사관의 연소공간이 좁고 상대적으로 고부하연소가 이루어지기 때문에 저NOx 연소가 상대적으로 곤란하여 에너지절약형 축열연소기술의 적용에 제약이 되고 있다. 저NOx 축열식 복사관 버너는 세계적으로 개발경쟁 중에 있는 기술이며, 복사관을 사용하는 간접가열 설비에 널리 적용될 수 있는 것이다. 국내는 POSCO를 포함하여 약 6,000 set의 복사관 버너가 사용중 (POSCO 약 4,000 set)이며 국외의 제철소 등에도 제철소별 규모에 따라 수백 ~ 수천 대씩의 버너가 사용중에 있음. 현재까지 일본에 1,000여 set, 미국에 1,500여 set가 적용된 것으로 파악되고 있음. 향후는 에너지절약 차원에서 축열식 버너로 이행될 것으로 예상되어 성장성은 매우 큰 것으로 판단됨.경쟁사로는 일본의 Tokyo Gas, NFK(일본로공업), 미국의 North American Mfg., 독일의 WS 등이 있으며 각자 시장확대를 위한 노력중에 있음.버너 및 연소제어 시스템을 포함하여 복사관 버너 1set당 현재 약 3,000만원 이상의 수준으로서 본격적인 적용을 위해서는 저가격화가 필요하나 국산화시 수입 대비 가격의 경쟁력이 있음. 향후 천연가스등의 사용확대에 따라 적용성이 증대될 것으로 기대되고 있음.축열식 복사관버너의 국내 시장은 1,000억원 이상이며 타 연소설비 시장에의 참여도 가능함.개발된 버너는 상용온도에서 150 ppm(11% O2) 이하의 저NOx 연소와 종래의 버너 대비 20%의 연료절약이 가능하다. 개발된 버너는 연료를 분할하여 분사하고 연료노즐과 공기노즐의 분사위치를 편심시키며 공기를 고속으로 분사하여 NOx 저감을 도모하는 것을 특징으로 한다. 또한 주연료 노즐과 파일럿 버너를 일체화하는 등 버너의 구조를 단순화하였다. 본 버너의 적용에 의해 에너지절약과 공해저감이 동시에 가능하며, 동종 버너에 대해서 세계 최고수준의 성능을 가지고 있다.