KR100334686B1 - 다중 로구간과 재순환구간을 가지는 유동층 연소시스템 및 그 작동방법 - Google Patents

다중 로구간과 재순환구간을 가지는 유동층 연소시스템 및 그 작동방법

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Abstract

본 발명은 다중의 로 구간과 재순환 구간을 가지는 유동층 연소 시스템 및 그 작동방법에 관한 것으로 로 구간 및 집적 재순환 구간을 가지는 각각은 공동벽을 사용하여 결합되고 개구부가 인접하거나 대향하는 로 구간 사이 및 인접한 재순환 구간 사이에서 유동층 물질이 흐르게 하기 위해 공동벽의 하부내에 구비되고 또한 인접하거나 대향하는 로 구간 사이에서 기체 압력을 같게 하기위해 공동벽의 상부에 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

다중 로 구간과 재순환 구간을 가지는 유동층 연소 시스템 및 그 작동 방법
본 발명은 연소 시스템 및 그 작동 방법에 관한 것이고, 특히 로 구간과 재순환 구간을 포함하는 복수의 인접하고 대향하는 인클로우져들이 유동층을 수용하기 위해 제공되는 그러한 시스템 및 그 작동 방법에 관한 것이다.
유동층 연소 시스템은 잘 알려져 있으며, 공기가 석탄과 같은 화석 연료와 석탄의 연소 결과로서 생성되는 황산화물용 흡착제를 포함하는 미립자 물질층을 통과함으로써 층을 유동화시키고 비교적 저온에서 연료의 연소를 촉진하는 로 구간을 포함한다. 이러한 유형의 연소 시스템은 물이 유동층에 대해 열교환 관계로 통과함으로써 증기를 생성하고 고 연소 효율, 연료 유연성, 높은 황흡착 및 낮은 질소산화물 배출을 허용하는 증기 발생기에서 종종 사용된다.
이러한 유형의 시스템의 로 구간에 사용되는 전형적인 유동층은 통상적으로 미립자 물질층이 비교적 높은 밀도와 명확한 또는 불연속의 상부면을 가지는 "발포" 유동층을 가리킨다. 기타 유형의 시스템은 유동층 밀도가 전형적인 발포 유동층보다 낮고, 유동 공기 속도가 발포층에 비해 같거나 크며, 층을 통과하는 연도 기체가 충분히 포화될 수 있을 정도로 충분한 양의 미립자 고체를 비말동반하는 "순환" 유동층을 사용한다.
순환 유동층은 연료의 열방출 패턴에 영향을 받지 않게 하는 비교적 높은 내부 및 외부의 고체 재순환을 특징으로 함으로써 온도 변화를 최소화하고 황 배출을 낮은 수준으로 안정화한다. 외부 고체 재순환은 연도 기체와 그에 의해 유동층으로부터 비말동반되는 고체를 수용하기 위해 로 구간 배출구에 사이클론 분리기를 배치함으로써 달성된다. 고체는 분리기에서 연도 기체로부터 분리되며, 연도 기체는 열회수 구간으로 넘겨지고, 고체는 로 구간으로 되돌아가 재순환된다. 이러한 재순환은 분리기의 효율을 향상시키며, 그 결과 황 흡착제의 효율적인 사용 및 연료 체류 시간이 증대되어 흡착제와 연료의 소비를 감소시킨다. 본 출원과 같은 양수인에게 양도된 미국 특허 제5,040,492호 및 제5,054,436호는 분리된 고체가 로에 되돌아가 재순환되는 시스템을 개시하고 있다.
본 출원과 같은 양수인에게 양도된 미국 특허 제4,609,623호 및 제 4,809,625호는 농밀층 또는 발포층은 로의 하부에 유지되고, 그렇지 않으면 그 층이 순환층으로 작동되는 유동층 반응기를 개시하고 있다. 이러한 혼성 배열은 비교적 큰 입자 크기 범위를 넘어서는 연료 및 흡착제를 이용하는 능력의 적지 않은 두드러진 몇몇 장점으로 귀착한다.
상기 유형의 유동층 연소 시스템을 설계함에 있어서 소정 설계로부터 로 용량의 증대는 보통 로 벽의 높이를 증대함으로써 수행된다. 그러나, 이것은 비용이 비싸고, 벽의 높이에는 어떠한 한계가 존재한다. 그러므로, " 평면도" 에서의 로의 크기, 다시 말하면 로의 넓이 및/또는 깊이를 증대시킴으로써 로의 크기, 즉 그 용량을 증대시키는 것이 제안되어 왔다. 그러나, 이것은 보통 개개의 작동 조절 장치를 요구하는 비싼 2개 이상의 유동층으로 영역을 분할하기 위해 로 구간 내에 위치되어야 할 공통벽을 요구한다. 또한, 공통벽은 특히 다중층이 다르게 작동될 때나 한 층이 장치 고장 때문에 작동 불능 상태로 될 때는 가로하중을 받는다. 이 가로 하중은 벽을 손상시키고 작동 및 효율의 감소를 수반할 수 있다.
로 용량의 증가는 또한 대형 사이클론 분리기의 사용을 유발시키며 이 분리기는 분리된 연도 기체와 함께 유출하는 미세한 불연소 연료 입자의 양을 증대시킨다. 이러한 불연소 연료 입자의 유출은 연료 효율을 감소시킴으로써 연료 소비를 증대시킨다.
따라서 본 발명의 목적은 로 벽 높이의 증대없이 증대된 용량을 가지는 유동층 연소 시스템 및 그 작동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 로 구간을 구비한 2개 이상의 별개의 인클로우져가 제공되는 상기 유형의 유동층 연소 시스템 및 그 작동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 로 구간과 일체형 재순환 구간을 구비한 2개 이상의 인클로우져가 제공되는 상기 유형의 연소 시스템 및 그 작동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 인클로우져가 공통벽에 의해 결합되는 상기 유형의 유동층 연소 시스템 및 그 작동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 개개의 로 구간이 개개의 제어 장치에 대한 필요없이 작동될 수 있는 상기 유형의 유동층 연소 시스템 및 그 작동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 개개의 일체형 재순환 구간이 개개의 제어 장치에대한 필요없이 작동될 수 있는 상기 유형의 유동층 연소 시스템 및 그 작동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 공통벽이 벽에 걸친 압력을 균등하게 하기 위해 통기됨으로써 가로 하중을 최소화하거나 제거하고, 각 로 구간의 유동층들이 같은 높이로 유지할 수 있게 해주는 상기 유형의 유동층 연소 시스템 및 그 작동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 공통벽이 통기됨으로써 일체형의 재순환 구간내 유동층들이 같은 높이로 유지될 수 있게 해주는 상기 유형의 유동층 연소 시스템 및 그 작동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 미세한 불연소 연료 입자의 손실을 감소시킴으로써 연료 효율이 증대되는 상기 유형의 유동층 연소 시스템 및 그 작동 방법을 제공하는 것이다.
상기 및 기타 목적의 실현을 위해서, 본 발명의 시스템 및 그 작동 방법에 따르면 각각이 로 구간과 재순환 구간을 구비한 복수의 인클로우져는 공통벽을 사용해서 결합된다. 미립자 물질의 유동층은 각각의 로 구간과 재순환 구간에서 형성되며, 각 로 구간의 연도 기체는 미립자 물질의 일부를 비말동반하고 사이클론 분리기 등으로 배출되기 전에 각 로 구간에서 상방으로 부상한다. 공통벽의 상부와 하부는 통기됨으로써 벽에 걸친 압력을 균등하게 하고, 로 구간의 농밀층 높이와 재순환 구간의 농밀층 높이를 실질적으로 동일하게 유지시킨다.
기타 목적 뿐만 아니라 본 발명의 상기 간단한 설명, 특징 및 이점은 첨부도면과 관련해서 취해진 본 발명에 따른 바람직하지만 예시적인 것에 불과한 실시예에 대한 하기 상세한 설명을 참조함으로써 보다 충분하게 이해될 수 있을 것이다.
제 1 도와 제 2 도를 참조하면, 본 발명의 유동층 연소 시스템은 일반적으로 참조 번호 "10" 으로 참조된다. 시스템(10)은 실질적으로 동일한 두 개의 직립 수냉 인클로우져(12a)(12b)를 포함한다. 설명의 편의를 위해서 인클로져 "12a" 만 상세하게 설명되어질 것이다.
인클로우져(12a)는 정면벽(14a), 배면벽(16a) 및 2개의 측벽을 구비하며, 이들 측벽들 중 하나는 참조 번호 "17" 로 참조되고 또 다른 하나는 이후에 상세히 설명할 인클로우져(12a)(12b)들 사이로 연장된 공통벽에 의해 형성된다. 인클로우져(12a)의 상부는 지붕(18a)에 의해 폐쇄되고, 하부는 바닥(20a)을 포함한다. 분배판 또는 화격자(22a)는 인클로우져(12a)의 하부를 횡단해서 연장된다. 분배판(22a)은 바닥(20a)으로부터 이격되어 외부 공급원(도시되지 않음)으로부터 공기와 같은 산소 함유 기체를 수용하도록 되어 있는, 바닥(20a)과 분배판(22a) 사이의 플리넘 영역(plenum area)을 형성한다.
격벽(24a)은 인클로우져(12a) 내에 배치되며, 측벽 "17a" 를 포함한 측벽들 사이로 연장된다. 격벽(24a)은 바닥(20a)으로부터 분배판(22a)을 통하여 인클로우져(12a) 안으로 상방으로 연장된 하부의 실질적으로 수직인 격벽 부분(24a')을 포함한다. 격벽 부분(24a')은 정면벽(14a)과 배면벽(16a)에 대해 평행하게 배치된다. 격벽(24a)은 또한 하부 격벽 부분(24a')으로부터 배면벽(16a)을 향해 후방 상부로연장된 상부 격벽 부분(24")을 포함한다. 이에 의해 격벽(24a)은 플리넘 영역을 플리넘 챔버(26a)(28a)로 분할하고, 또 인클로우져(12a)를 플리넘 챔버(26a) 위에 배치된 로 구간(30a)과 플리넘 챔버(28a) 위에 배치된 재순환 구간(32a)으로 분할한다. 최소한 한 개의 개구부(34a)가 후술되어질 이유로 수직 격벽 부분(24a')의 하부에 제공된다. 복수의 공기 분배 노즐(36a)이 후술되어질 이유로, 로 구간(30a)의 하부에서 연장된 분배판(22a)의 부분에 형성된 대응 개구부에 장착되어 분배판(22a)을 통해 공기를 지나가게 한다.
공급계(38a)는 정면벽(14a)에 인접해서 제공되어 로 구간(30a) 내로 미립자 물질을 도입한다. 미립자 물질은 연료를 포함하고, 또한 석회석 같은 흡착제를 포함한 다른 성분들을 포함할 수 있다.
미립자 물질은 플리넘(26a)으로부터의 공기가 분배판(22a)을 통해 상방으로 지나갈 때 그 공기에 의해 로 구간(3Oa)에서 유동화된다. 이 공기는 연료의 연소를 촉진시켜서, 로 구간(30a)에서 대류에 의해 부상되고 후술되어지는 것처럼 미립자 물질의 일부를 비말동반하는 연도 기체를 형성하도록 공기와 결합되는 연소기체를 발생시킨다.
사이클론 분리기(40a)는 인클로우져(12a)에 인접해서 연장된다. 제 1 도에 도시된 바와 같이 덕트(42a)가 인클로우져(12a)의 배면벽(16a)에 제공되는 배출 개구부로부터 분리기(40a)의 벽을 통해 제공되는 유입 개구부까지 연장된다. 분리기(40a)는 후술되어질 방식으로 로 구간(30a)으로부터 미립자 물질을 비말동반하는 연도기체를 수용하며, 종래의 방식으로 작동하여 연도 기체로부터 미립자 물질을 유리시킨다. 실질적으로 고체가 없는 분리기 내의 분리된 연도 기체는 분리기 바로 위에 위치된 덕트(44a)를 경유하여 열회수 구간(48) 내로 그리고 벽을 통해 제공된 유입구를 거쳐 지나간다.
열회수 구간(48)은 기체가 열회수 구간(48)을 통과할 때 기체의 경로 내에 연장된 복수의 열교환 튜브에 의해 형성되는 가열기, 재열기, 과열기 및 절탄기로 사용될 수 있는 복수의 열교환 표면(50)을 포함한다. 기체는 열교환 표면(50)을 가로질러 통과한 후에 배출구(52)를 통해 열회수 구간(48)을 빠져 나간다. 부가적인 인클로우져와 관련한 다수의 분리기가 단일 열회수 구간(48)에 연결되는 것이 바람직하다. 다수의 다른 실시예의 열회수 구간이 사용될 수 있다는 것이 이해되어질 것이다. 열회수 구간의 바람직한 실시예의 보다 상세한 논의를 위해서는 본 발명의 양수인에게 양도된 미국 특허 제5,040,492호 및 제5,054,436호를 참조하라. 이러한 참조 문헌의 개시는 참조로 여기에 수록되어 있다.
제 1 도에 도시된 바와 같이, 분리기(40a)의 하부는 원추형으로 형상화되고 디프 레그(54a)에 연결되며, 디프 레그는 J형 밸브(56a)에 연결된다. 도관(58a)은 J형 밸브(56a)의 유출구를 재순환 구간(32a)에 연결함으로써 분리된 미립자 물질을 분리기(40a)로부터 재순환 구간(32a)으로 전달한다. J형 밸브(56a)는 종래의 방식으로 기능함으로써 로 구간(30a) 및 재순환 구간(32a)으로부터 분리기(40a)로의 고체의 역류를 방지한다. 실질적으로 동등한 분리기, 디프 레그, J형 밸브 및 유입 도관이 각 인클로우져에 결합되고, 이들 모두는 실질적으로 동등한 형태로 기능한다는 것이 이해될 것이다. 다른 유형의 분리기가 사용될 수 있고, 분리기는 임의의종래 방식으로 분리된 미립자 물질을 재순환 구간으로 지나게 할 수 있다는 것 또한 이해될 것이다.
제 2 도에 도시된 바와 같이, 인클로우져(12a)(12b)는 서로 인접해서 배치되며, 정면벽(14a)(14b)으로부터 배면벽(16a)(16b)까지 연장되고 인클로우져 바닥(20a)(20b)으로부터 지붕(18a)을 포함한 인클로우져 지붕까지 연장된 측벽 또는 공통벽(60)을 공유한다. 로 구간 "30b"는 인클로우져(12b) 내에 형성되고 로 구간 "30a"에 인접해서 배치되며, 재순환 구간 "32b"는 로 구간 "30b"에 인접해서 위치되고 재순환 구간 "32a"에 인접해서 배치된다.
제 3 도에 도시된 바와 같이, 복수의 개구부(62)가 공통벽(60)의 상부에 제공되고, 복수의 개구부(64)(66)가 후술되어질 이유로 공통벽(60)의 하부에 제공된다.
제 2 도와 제 4도는 인접한 재순환 구간(32a)(32b)을 보다 상세하게 도시하고 있다. 설명의 편의를 위해서 재순환 구간(32a)이 보다 상세히 설명되어질 것이고, 그 설명은 제 5 도와 제 6 도에서와 같은 부가적인 재순환 구간뿐만 아니라 재순환 구간(32b)에도 적용된다는 것이 이해될 것이다.
격벽(68a)은 재순환 구간(32a) 내에 배치되고, 측벽(17a)과 공통벽(60)의 사이에서 수직 격벽 부분(24a')에 평행하게 연장된다. 격벽(68a)은 또한 분배판(22a)으로부터 격벽(24a)의 각진 격벽 부분(24a")까지 연장됨으로써 격벽(24a)(68a) 사이에 채널(70a)을 형성한다. 복수의 개구부가 후술되어질 이유로 격벽(68a)의 상부에 제공된다.
정면벽(14a), 배면벽(16a), 측벽, 지붕(18a), 격벽(24a)(68a) 및 분리기(40a)와 열회수 구간(48)의 벽은 모두 인접 튜브들이 길이 방향을 따라 연속 핀(fin)(74)에 의해 연결된 복수의 수직으로 연장된 이격된 평행 튜브(72)에 의해 형성됨으로써 기밀 구조를 형성한다. 제 1 도에 개략적으로 도시된 바와 같이, 배면벽(16a)을 형성하는 튜브(72)의 일부분이 배면벽의 평면으로부터 격벽 부분(24a")을 향해 굴곡됨으로써 격벽(76a)을 형성하고, 다시 배면벽(16a)을 향해 굴곡됨으로써 격벽(78a)을 형성한다. 따라서, 격벽(76a)(78a)은 격벽 부분(24a')을 지지하는데 도움이 된다.
한쌍의 수직 이격된 제 2 공기 유입구(80a)(82a)는 배면벽(16a)의 개구부와 연계되어 두 개의 높이, 즉 하나는 배면벽(16a)과 격벽(76a)(78a)의 교점 사이의 높이, 또 다른 하나는 배면벽(16a)과 격벽(78a)의 교점 위에 있는 높이에서 공기와 같은 제 2 산소 함유 기체를 인클로우져(12a) 내로 도입한다. 도면으로부터 명백하지는 않지만, 격벽(76a)을 형성하는 튜브(72)가 핀(fin)을 가지지 않음으로써 유입구(80a)로부터의 제 2 공기가 통과할 수 있는 반면에, 격벽(78a)을 형성하는 튜브(72)는 공기의 통과를 방지하기 위해 핀처리되어 있고 이에 따라 재순환 구간(32a)용 지붕을 형성한다.
제 1 도에 도시된 바와 같이, 격벽(78a) 위에 위치된 2열 및 격벽(78a)의 아래에 위치된 2열로 된 4열의 노즐(84a)이 격벽 부분(24a")을 통하여 연장된다. 결과적으로, 유입구(80a)로부터의 제 2 공기는 하부의 2열 노즐(84a)을 통하여 방향 지워지고, 유입구(82a)로부터의 제 2 공기는 상부의 2열 노즐(84a)을 통해 방향지워진다.
제 2 도 및 제 4도에 가장 잘 도시된 바와 같이, 격벽(88a)(90a)은 재순환 구간(32a) 내에 배치되고, 실질적으로 측벽(17a) 및 공통벽(60)과 평행으로 배면벽(16a)과 격벽(68a) 사이에 연장된다. 격벽(88a)(90a)은 분배판(22a)으로부터 재순환 구간(32a) 내의 소정 높이까지 상방으로 연장된다. 제 4도를 참조하면, 격벽(88a)(90a)은 재순환 구간(32a)의 하부를 세 개의 구획실(92a)(94a)(96a)로 분할한다. 제 2 도에 도시된 바와 같이, 유입 도관(58a)은 구획실(94a)과 연통하는 배면벽(16a)의 개구부와 연계된다.
재순환 구간(32a) 내에서 복수 열의 노즐(98a)은 플리넘 챔버(28a) 위의 분배판(22a) 내의 개구부를 통해 연장된다. 각각의 노즐(98a)은 개구부를 통해 연장된 중앙부와, 수직부와 연계되는 수평 배출부로 구성된다. 구획실(92a)(96a)의 노즐(98a)은 이들의 배출부가 구획실(94a)로부터 멀어지는 쪽으로 향하는 방식으로 평행 열로 배치된다. 2개의 평행 열의 노즐(98a)이 이들의 배출부가 각각 격벽(88a)(90a)을 향하는 방식으로 구획실(94a)에서 제공된다. 단일 열의 노즐(100a)이 또한 구획실(94a) 내에 위치되며, 2열의 노즐(98a) 사이로 연장된다. 노즐(100a)은 후술되어질 이유로 인해 노즐(98a)보다 크다. 매니폴드(102a)가 플리넘(28a) 내에 위치되며, 플리넘(28a)으로부터 분배판(22a)을 통해 노즐(98a)에 이르는 공기의 흐름과는 독립적으로 노즐(100a)에 공기를 공급하기 위해 노즐(100a)에 연결된다.
제 4도에 도시된 바와 같이, 한층의 열교환 튜브(104a)가 구획실(92a)(96a)각각에 배치된다. 튜브(104a)는 꾸불꾸불한 형태로 굴곡되어 있고, 종래의 방식으로 튜브(104a)를 통해 유체를 순환시키기 위해 헤더들 사이로 연장된다.
3개의 수평으로 이격된 신장형 홈 또는 개구부(106a)(108a)(110a)(제 4도 참조)는 각각 구획실(92a)(94a)(96a)을 형성하는 격벽(68a)의 일부를 통해서 제공된다. 개구부(108a)는 후술되어질 이유로 개구부(106a)(110a)보다 높은 위치에서 연장된다. 개구부가 설명의 편의를 위해 제 4도에서는 개략적으로 도시되었지만, 실제로 개구부는 핀(74)을 잘라내거나 격벽(68a) 평면으로부터 튜브(72)를 굴곡시킴으로써 형성된다는 것이 이해될 것이다. 복수의 개구부(112a)(114a)가 각각 격벽(88a)(90a)의 하부에 형성됨으로써 챔버(92a)(96a)를 챔버(94a)와 연통시킨다. 제 2 도에 도시된 바와 같이, 공통벽(60)이 배면벽(16a)까지 연장되어 재순환 구간(32a)(32b)을 분리하고 복수의 개구부(66)가 후술되어질 이유로 공통벽(60)의 연장부에 제공된다.
재순환 구간(32a)(32b)의 특정 설계는 단지 보기로써 도시되었다는 것과 재순환 구간의 다수의 다른 실시예가 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 본 출원의 양수인에게 양도된 미국 특허 제5,054,436호와 제5,040,492호는 본 발명에서 채택될 수 있는 다수의 다른 재순환 구간 외형을 개시하고 있다. 이러한 참조 문헌의 개시는 참조로써 여기에 수록되어 있다.
인클로우져(12a)의 상기 설명은 인클로우져(12b)에 동일하게 적용될 수 있으며, 후자의 실시예에서의 동등한 구조는 "a"대신 "b"를 끝에 붙인 동일 참조 번호로 표시된다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 인클로우져(12b)는 상세하게 설명되지않을 것이다.
증기 드럼(116)(제 1 도 참조)은 시스템(10) 위에 위치되며, 도면에 도시되지는 않았지만 복수의 헤더가 상술한 다양한 수관벽 단부에 배치되어진다는 것이 이해될 것이다. 일반적으로, 참조 번호 "18"로 도시된 것처럼, 복수의 다운커머(downcomer), 파이프 등이 상기 헤더, 증기 드럼(116) 및 다양한 관벽을 통해서 물 또는 증기 또는 물과 증기의 혼합물과 같은 냉각 유체를 순환시키기 위한 유동 순환 회로를 구성하기 위해 사용되며, 공급기, 상승기, 헤더에 연결된 격벽 및 열교환 표면이 필요에 따라 제공된다. 따라서, 물이 상기 유동 순환 회로를 통해 소정의 순서로 지남에 따라 물을 증기로 전환하며, 미립자 연료 물질의 연소에 의해 발생되는 열에 의해 증기를 가열한다.
설명의 편의를 위해서 본 시스템의 작동은 인클로우져(12a)를 참조하여 설명되어질 것이다. 작동 중에 연료와 흡착 물질을 포함하는 미립자 물질은 공급계(38a)를 통해 로 구간(30a) 내로 도입된다. 대안으로, 흡착제는 또한 하나 이상의 인클로우져 벽을 통해 형성된 개구부를 통해 독립적으로 도입될 수 있다. 외부 공급원으로부터의 공기는 충분한 압력으로 로 구간(30a) 아래로 연장된 플리넘(26a) 내로 도입되며, 공기는 로 구간(30a)의 미립자 물질을 유동화시키기에 충분한 양과 속도로 로 구간(30a)에 배치된 노즐(36a)을 통과한다. 각각의 노즐(36a)은 배출되는 공기의 속도가 제 1 도에서 보았을 때 우측에서 좌측으로 증가하도록 조정되는데, 즉 정면,벽(14a)에 가장 근접한 노즐(36a)은 상대적으로 고속으로 공기를 배출하는 반면에, 격벽(24a)에 가장 근접한 노즐(36a)은 상대적으로 저속으로공기를 배출하도록 조정된다.
점화 버너(도시되지 않음)가 연료 물질을 발화시키기 위해 제공되며, 그후 연료 물질은 로 구간(30a)의 열에 의해 자동 연소된다. 연료 물질의 연소는 분배판(22a)을 통해 도입되는 공기와 혼합하는 연소 기체를 생성하며, 이 혼합물은 이하연도 기체(flue gases)로 불리워진다. 연도 기체는 로 구간(30a)을 통해 상방으로 통과하며, 미립자 물질의 일부를 비말동반하거나 걸러낸다.
로 구간(30a) 내로 도입되는 미립자 물질의 양과 공기 플리넘(26a)을 경유하고 노즐(36a)을 통해 로 구간(30a)의 내부로 도입되는 공기의 양은 농밀층이 로 구간(30a)의 하부에 형성되고 순환 유동층이 상부에 형성되도록 미립자 물질의 크기와 관련하여 결정된다. 즉, 미립자 물질은 실질적인 비말동반 또는 여과가 달성될 정도로 유동화된다. 상기 방식으로 작동되면 미립자 물질의 밀도는 로 구간(30a) 하부에서 상대적으로 높고, 로 구간(30a)의 길이 전반에 걸쳐 높이를 따라 감소하며, 로 구간(30a)의 상부에서 실질적으로 일정하면서 상대적으로 낮다. 인클로우져(12b)의 작동은 인클로우져(12a)와 동등하기 때문에 전자는 자세히 설명되지 않는다.
제 3 도와 제 4도에 도시된 바와 같이, 공통벽(60) 하부의 개구부(64)가 로 구간(30a)(30b) 사이의 미립자 물질의 충분한 유동을 허용할 정도로 크기 설정됨으로써 로 구간(30a)(30b)의 고체의 각각의 높이는 실질적으로 동일하다.
제 1 도를 재참조하면, 로 구간(30a)의 상부 내로 지나는 연도 기체는 실질적으로 미립자 물질로 포화되고, 배면벽(16a) 상부의 배출 개구부를 거쳐 사이클론분리기(40a) 안으로 지나간다, 공통벽(60) 상부의 개구부(62)(제 3 도 참조)는 로 구간(30a)(30b)의 기체 압력을 균등하게 함으로써 공통벽(60)에 걸친 어떠한 압력강하도 제거한다.
분리기(40a)에서 미립자 물질은 연도 기체로부터 분리되며, 순수한 연도 기체는 열교환 표면(50)을 걸쳐 통과하는 열회수 구간(48)으로 지나간다. 분리된 미립자 물질은 디프 레그(54a), J형 밸브(56a), 도관(58a)을 통해 분리기(40a)로부터 상술한 재순환 구간(32a) 내로 지나간다.
제 2 도와 제 4도를 참조하면, 도관(58a)으로부터의 분리된 고체는 재순환 구간(32a)의 구획실(94a)로 들어간다. 통상의 작동을 상정하면, 플리넘 챔버(26a)(28a)는 각각 노즐(36a)(98a)을 통해 로 구간(30a)과 재순환 구간(32a)으로 선택적으로 공기를 분배한다. 각각의 노즐(36a)(98a)은 종래의 설계이고, 노즐을 통과하는 공기의 속도를 조절되게 하는 조절 장치를 포함한다. 그러한 통상의 작동 중에 유동화 공기는 플리넘(28a)을 거쳐 재순환 구간(32a)의 구획실(92a)(94a)(96a) 내의 노즐(98a)로 도입되는 반면, 공기는 매니폴드(102a)로 흘러서 노즐(100a)로 흐르고, 이후에 멎게 된다. 구획실(94a)의 2열의 노즐(98a)이 격벽(88a)(90a)으로 향해지기 때문에 미립자 물질은 구획실(94a)로부터 구획실(92a)(96a) 내로 지나간다.
미립자 물질은 구획실(92a)(95a)에서 혼합되고 축적되며, 해당 구획실 튜브(104a)의 물/증기에 열을 제공한다. 다음에, 냉각된 미립자 물질은 격벽(68a)의 개구부(106a)(110a)를 통과하고, 채널(70a)(제 1 도 참조)을 통과하며,격벽(24a)내의 개구부(34a)를 통과하여 로 구간(30a) 내로 되돌아간다.
제 3 도와 제 4도에 도시된 바와 같이, 공통벽(60)의 개구부(66)는 각각의 재순환 구간(32a)(32b)의 구획실(96a)(92b) 사이의 미립자 물질의 충분한 유동을 허용할 정도로 크기 설정됨으로써 구획실(92a)(96a)(92b)(96b)내 미립자 물질의 각각의 높이가 실질적으로 동일하게 유지된다.
상기 작동 중에 구획실(94a)의 노즐(100a) 내로 도입되는 공기는 없지만, 만약 있다고 하더라도 아주 약간만 도입되는데, 미립자 물질의 유동은 구획실(94a)과 개구부(108a)를 통해 발생된다. 초기 시동과 저부하 조건 중에, 플리넘(28a)으로의 유동화 공기 유동이 차단되고, 매니폴드(102a)로의 공기 유동 및 그에 따른 노즐(100a)로의 공기 유동이 허용된다. 결과적으로 구획실(92a)(96a)내 미립자 물질의 부피가 급감하고 그에 따라 추가 유동으로부터 이들 구획실을 밀봉하게 된다. 따라서, 도관(58a)으로부터 분리된 미립자 물질이 곧바로 구획실(94a)을 통과하며, 개구부(108a)의 높이까지 축적된 후에, 개구부(108a)를 통과하고 채널(70a)을 통과하며 격벽(24a)의 개구부(34a)를 통과하여 로 구간(30a) 내로 되돌아간다. 구획실(94a)이 열교환 튜브(104a)를 포함하지 않기 때문에 시동과 저부하 작동은 한층의 튜브(104a)를 고온의 재순환 미립자 물질에 노출시키지 않고도 수행될 수 있다.
필요에 따라, 제 2 공기가 유입구(80a)(82a)를 거쳐 인클로우져(12a) 내로 도입될 수 있으며, 유입구(80a)로부터의 제 2 공기는 격벽(76a)내 공간을 통과하고, 로 구간(30a) 내로 유도되는 하부의 2열 노즐(84a)을 통해 빠져 나가기 전에재순환 구간(32a)을 통과한다. 유입구(82a)로부터의 제 2 공기는 격벽(78a)에 의해 재순환 구간(32a) 안으로 통과되는 것이 방지됨으로써 로 구간(30a) 내로 유도되는 상부 2열의 노즐(84a)을 통과한다. 재순환 구간(32a) 내로 도입되는 유동화 공기는 재순환 구간내 미세한 연료 입자를 비말동반하도록 조절된다. 이러한 방식으로 지름이 대략 1 내지 10 마이크로미터의 미세한 연료 입자가 제 2 공기 유입구(80a)로부터의 제 2 공기에 노출되며, 제 2 공기와 함께 노즐(84a)을 통해 로 구간(32a) 내로 흐른다. 제 2 공기의 높은 산소 함유량은 연료 입자가 재순환 구간(32a)으로부터 하부의 2열 노즐(84a)을 통해서 로 구간(30a) 내로 흐름에 따라 비말동반된 미세 연료 입자의 연소를 촉진한다.
공급수가 상술한 유동 회로 내로 도입되며, 이 유동 회로를 통해서 소정의 순서로 순환됨에 따라 공급수를 증기로 전환하고 증기를 재가열하고 과열한다.
또한, 종래의 방식으로 사용된 미립자 물질을 배출하기 위해 배수관(도시되지 않음)이 로 구간(30a)과 재순환 구간(32a)에 제공되고, 필요에 따라 각각의 로 구간과 재순환 구간에 제공될 수 있다.
본 발명의 시스템과 그 방법은 몇 가지 장점을 갖는다. 예를 들면, 제 1 도 내지 제 4도의 실시예에서 공통벽(60)을 공유하는 2개의 인접한 인클로우져 구간(12a)(12b)의 사용은 시스템의 높이를 증대시키기 않고도 시스템(10)의 크기 즉 부하 용량을 증대시킬 수 있게 해준다. 더욱이, 공통벽(60)의 하부에 제공된 개구부(64)(66)는 로 구간(30a)(30b)과 재순환 구간(32a)(32b)의 각각의 농밀층 높이를 균등하게 함으로써, 공급계(38a)(38b)로부터의 연료 공급의 불균형을 바로 잡는다. 더욱이, 인접한 인클로우져(12a)(12b)가 실질적으로 같기 때문에 하나의 조정 시스템이 양 인클로우져의 작동을 조절하는데에 사용될 수 있다. 더욱이, 공통벽(60) 상부의 개구부(62)의 제공은 로 구간(30a)(30b)의 각각의 기체 압력이 균등해질 수 있게 해줌으로써, 공통벽(60)에 걸친 임의의 가로 하중과 가능한 손상을 최소화하거나 제거할 수 있다. 또한, 개구부(62)는 소정의 기체 압력 강하가 로 구간(30a)(30b)에 걸쳐 설정될 있게 해주며, 비말동반과 순환이 각 로 구간(30a)(30b)에서 실질적으로 동일해질 수 있게 해준다. 또한, 개구부(62)의 제공은 실질적으로 같은 연소 환경이 양 로 구간(30a)(30b)내 농밀층 위에서 성립될 수 있게 해준다.
상술한 실시예는 2개의 동일한 인클로우져(12a)(12b) 사이를 공유하는 하나의 공통벽(60)을 사용하지만 다중 공통벽이 부가적인 인클로우져들을 결합하도록 유사한 방식으로 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이의 보기로써 제 5 도 및 제 6 도는 인접 대향하는 인클로우져가 공통벽에 의해 결합되는 본 발명의 다른 실시예를 도시하고 있다.
제 5 도의 실시예에 따르면, 인클로우져(12a)(12b)와 실질적으로 유사한 부가적인 두개의 인클로우져(12c)(12d)가 인클로우져(12a)(12b)와 결합된다. 인클로우져(12c)는 인클로우져(12a)에 대향하고 인클로우져(12d)에 인접해서 배치되고, 인클로우져(12d)는 인클로우져(12b)에 대향하여 배치된다. 인클로우져(12a)와 인클로우져(12c)는 정면벽 또는 공통벽(120)을 공유하며, 인클로우져(12b)와 인클로우져(12d)는 실질적으로 동일한 정면벽 또는 공통벽(122)을 공유한다. 제 7 도에 도시된 바와 같이, 공통벽(122)(및 공통벽(120))은 연도 기체를 서로 결합된 로 구간 사이로 지나도록 하기 위해 상부에 복수의 개구부(124)를 구비한다. 개구부(124)는 결합된 로 구간내 기체 압력을 균등하게 함으로써 공통벽(122)에 걸친 임의의 압력 강하를 제거한다. 공통벽(122)(및 공통벽(120)은 또한 미립자 물질을 서로 결합된 로 구간 사이에서 흐르게 하기 위해 하부에 복수의 개구부(126)를 구비한다. 개구부(126)는 서로 결합된 로 구간 사이로의 미립자 물질의 충분한 유동을 허용할 수 있을 정도로 크기 설정됨으로써 로 구간내 농밀층들의 각각의 높이가 실질적으로 같아진다. 인클로우져(12c)와 인클로우져(12d) 사이의 측벽 또는 공통벽(128)은 실질적으로 공통벽(60)과 동일하다. 상기에서 상세하게 설명된 실시예에서 분리기(40a)가 인클로우져(12a)와 결합되는 것처럼 분리기(40a)(40b)(40c)(40d)는 실질적으로 같은 형태로 각각의 인클로우져(12a)(12b)(12c)(12d)와 결합된다. 상기에 상세히 설명된 실시예의 분리기(40a)처럼 분리기(40a)(40b)(40c)(40d)는 실질적으로 같은 방식으로 기능한다. 따라서, 제 5 도의 실시예는 제 1 도 및 제 4도와 관련해서 상술한 바와 동일한 방식으로 기능하고, 부가적인 인클로우져의 부가적인 용량과 유연성을 누릴 수 있다.
제 6 도의 실시예에 따르면, 인클로우져(12a)(12b)(12c)(12d)와 실질적으로 유사한 2개의 부가적인 인클로우져(12e)(12f)는 인클로우져(12a)(12b)(12c)(12d)와 결합된다. 인클로우져(12e)는 인클로우져(12b)에 인접하고 인클로우져(12f)에 대향하여 배치되며, 인클로우져(12f)는 인클로우져(12d)에 인접 배치된다. 인클로우져(12e)로부터 인클로우져(12b)를 그리고 인클로우져(12f)로부터 인클로우져(12d)를 분할하는 측벽 또는 공통벽(130)(132)의 각각은 공통벽(60)(128)과 실질적으로 동일하다. 마찬가지로, 인클로우져(12f)로부터 인클로우져(12e)를 분할하는 공통벽(134)은 공통벽(120)(122)과 실질적으로 동일하다. 분리기(40a) (40b) (40c) (40d) (40e) (40f)는 각각 인클로우져(12a) (12b) (12c) (12d) (12e) (12f)에 결합된다. 제 6 도의 실시예는 제 1 도 내지 제 4 도의 실시예 및 제 5 도의 실시예에 관련하여 상술한 것과 동일한 방식으로 기능하고, 부가적인 인클로우져의 부가적인 용량과 유연성을 누릴 수 있다.
본 발명의 다른 변형, 변경 및 치환이 전술한 개시에서 의도될 수 있고, 몇몇 예에서는 본 발명의 몇몇 특징이 대응하는 다른 특징의 사용없이 채택될 것이다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 범주와 일관성이 있는 방식으로 광범위하게 해석되는 것이 적절하다.
제 1 도는 본 발명의 시스템을 도시한 개략도,
제 2 도는 제 1 도의 선 2-2를 따라 취해진 확대 단면도,
제 3 도는 제 2도의 선 3-3을 따라 취해진 확대 단면도,
제 4 도는 제 2 도의 선 4-4를 따라 취해진 단면도, 및
제 5 도 및 제 6 도는 제 2 도와 유사하지만 본 발명의 시스템의 다른 실시예를 도시한 확대 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 시스템 12a,12b : 인클로우져(enclosure)
22a : 화격자(분배판) 24a,68a : 격벽
30a,30b : 로(爐) 구간 32a,32b : 재순환 구간
42a,42b : 덕트 54a : 디프 레그(dip-leg)
56a : J형 밸브 58a : 도관
60 : 공통벽 70a : 채널
74a : 핀(fin) 80a,82a : 채널
84a,98a,100a : 노즐 92a,94a,96a : 구획실
102a : 매니폴드(manifold)

Claims (29)

  1. 정면벽(14a), 배면벽(16a), 정면벽과 배면벽 사이에 연장된 제 1 측벽(60), 및 정면벽파 배면벽 사이에 연장된 제 2 측벽(72)을 가진 인클로우져(12a),
    상기 측벽들 사이에 연장되고, 상기 인클로우져를 로 구간(30a) 및 재순환 구간(32a)으로 분할하는 격벽(24a,24b),
    상기 로 구간 내로 연료를 포함한 미립자 물질을 도입하기 위한 수단(38a),
    상기 재순환 구간 내로 미립자 물질을 도입하기 위한 수단(40a,54a),
    상기 재순환 구간으로부터 상기 로 구간으로 미립자 물질을 통과시키기 위한 수단(106a, 110a),
    상기 인클로우져의 하부에 배치되어 상기 로 구간 및 상기 재순환 구간내 상기 미립자 물질을 지지하기 위한 화격자(22a), 및
    상기 화격자를 통해 상기 로 구간 내로 산소 함유 기체를 도입해서 상기 로 구간내 상기 미립자 물질을 유동화시키기 위한 수단(36a)을 포함하고,
    상기 제 1 측벽(60)은 이 측벽의 하부에 상기 재순환 구간(32a)과 연계되는 적어도 하나의 개구부(66)을 구비함으로써 상기 재순환 구간내 미립자 물질이 상기 개구부를 통과할 수 있으며,
    제 2 로 구간(30b) 및 제 2 재순환 구간(32b)을 구비한 제 2 인클로우져(12b)를 더 포함하고,
    상기 제 1 인클로우져는 상기 인클로우져(12a)에 인접해서 배치되어 상기 제1 측벽을 공유함으로써 상기 제 2 로 구간이 상기 로 구간(30a)에 인접해서 배치되고 상기 제 2 재순환 구간이 상기 재순환 구간(32b)에 인접해서 배치되도록 하며,
    상기 측벽의 하부에서 상기 재순환 구간과 연계되는 상기 적어도 하나의 개구부(66)는 또한 상기 제 2 재순환 구간과 연계됨으로써 미립자 물질이 상기 재순환 구간과 상기 제 2 재순환 구간 사이를 통과할 수 있게 해주는 것을 특징으로 하는 유동층 연소 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 측벽(60)은 이 측벽의 하부에 상기 로 구간(30a)과 연계되는 적어도 하나의 개구부(64)을 구비함으로써 상기 로 구간내 상기 미립자 물질이 상기 개구부를 통과할 수 있으며,
    상기 제 1 측벽(60)은 이 측벽의 상부에 상기 로 구간(30a)과 연계되는 적어도 하나의 개구부(62)을 구비함으로써 상기 로 구간의 상부에 있는 기체가 상기 개구부를 통과할 수 있는 것을 특징으로 하는 유동층 연소 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 측벽은 이 측벽의 하부에 상기 로 구간과 연계되는 적어도 하나의 개구부를 구비함으로써 상기 로 구간내 상기 미립자 물질이 상기 개구부를 통과할 수 있고,
    상기 제 2 측벽은 이 측벽의 하부에 상기 재순환 구간과 연계되는 적어도 하나의 개구부를 구비함으로써 상기 재순환 구간내 상기 미립자 물질이 상기 개구부를 통과할 수 있으며,
    상기 제 2 측벽은 이 측벽의 상부에 적어도 하나의 개구부를 구비함으로써 상기 로 구간의 상부에 있는 기체가 상기 개구부를 통과할 수 있는 것을 특징으로 하는 유동층 연소 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 정면벽은 이 정면벽의 하부에 상기 로 구간과 연계되는 적어도 하나의 개구부를 구비함으로써 상기 로 구간내 미립자 물질이 상기 개구부를 통과할 수 있고,
    상기 정면벽은 이 정면벽의 상부에 적어도 하나의 개구부를 구비함으로써 상기 로 구간의 상부에 있는 기체가 상기 개구부를 통과할 수 있는 것을 특징으로 하는 유동층 연소 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 측벽은 기밀 구조를 형성하도록 연속 핀에 의해 연결된 복수의 이격된 냉각 튜브에 의해 형성되고, 상기 제 1 측벽내 개구부들은 상기 이격된 튜브의 부분들 사이로부터 상기 핀을 제거함으로써 제공되는 것을 특징으로 하는 유동층 연소 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 측벽의 하부에서 상기 로 구간과 연계되는 상기 적어도 하나의 개구부는 또한 상기 제 2 로 구간과 연계됨으로써 미립자 물질이 상기 로 구간과 상기 제 2 로 구간 사이를 통과할 수 있게 해주며,
    상기 측벽의 상부에서 상기 로 구간과 연계되는 상기 적어도 하나의 개구부는
    또한 상기 제 2 로 구간과 연계됨으로써 기체가 상기 로 구간과 상기 제 2 로 구간 사이를 통과할 수 있게 해주는 것을 특징으로 하는 유동층 연소 시스템.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 인클로우져에 인접해서 배치되어 기체로부터 미립자 물질을 분리하기 위한 분리기 및
    상기 로 구간의 상부로부터 상기 분리기로 미립자 물질을 통과시키기 위한 수단을 더 포함하고,
    상기 재순환 구간 내로 미립자 물질을 도입하기 위한 수단은 상기 분리기로부터 상기 재순환 구간으로 분리된 미립자 물질을 통과시키기 위한 도관을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동층 연소 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 격벽은 상기 화격자로부터 수직으로 연장되는 제 1 부분 및 상기 제 1부분으로부터 후방 상부로 기울어져 상기 배면벽으로 연장되는 제 2 부분을 구비하는 것을 특징으로 하는 유동층 연소 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 재순환 구간으로부터 상기 로 구간으로 미립자 물질을 통과시키기 위한 수단은
    상기 재순환 구간내 상기 측벽들 사이에 배치되고 상기 화격자로부터 상기 격벽의 상기 제 2 부분으로 연장되는 제 2 격벽을 포함하고,
    상기 제2 격벽은 상기 격벽과 더불어 채널을 형성하며,
    상기 제 2 격벽의 상부는 미립자 물질이 상기 재순환 구간으로부터 상기 채널로 통과할 수 있게 해주는 개구부를 구비하고,
    상기 격벽의 하부는 미립자 물질이 상기 채널로부터 상기 로 구간으로 통과할 수 있게 해주는 개구부를 구비하는 것을 특징으로 하는 유동층 연소 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 격벽은 기밀 구조를 형성하도록 연속 핀에 의해 연결된 복수의 이격된 냉각 튜브에 의해 형성되고, 상기 격벽내 개구부는 상기 이격된 튜브의 부분들 사이로부터 상기 핀을 제거함으로써 제공되는 것을 특징으로 하는 유동층 연소 시스템.
  11. 제 1 로 구간을 구비한 제 1 인클로우져,
    상기 제 1 로 구간과 인접하는 제 1 재순환 구간,
    상기 제 1 로 구간 내에 연료를 포함한 미립자 물질의 유동층을 형성하기 위한 수단,
    상기 제 1 재순환 구간 내에 미립자 물질의 유동층을 형성하기 위한 수단,
    상기 제 1 재순환 구간으로부터 상기 제 1 로 구간으로 미립자 물질을 통과시키기 위한 수단,
    제 2 로 구간을 구비한 제 2 인클로우져,
    상기 제 2로 구간과 인접하는 제 2 재순환 구간,
    상기 제 2 로 구간 내에 연료를 포함한 미립자 물질의 유동층을 형성하기 위한 수단,
    상기 제 2 재순환 구간 내에 미립자 물질의 유동층을 형성하기 위한 수단을 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 인클로우져는 인접해서 배치되고 상기 제 1 로 구간 및 상기 제 1 재순환 구간을 상기 제 2 로 구간 및 상기 제 2 재순환 구간으로부터 분할하는 공통벽을 공유하고, 상기 제 1 로 구간은 상기 제 2 로간에 인접해서 배치되고 상기 제 1 재순환 구간은 상기 제 2 재순환 구간에 인접해서 배치되며,
    상기 공통벽은 이 공통벽의 상부를 통해 연장되어 제 1 및 제 2 로 구간과 연계됨으로써 기체가 상기 제 1 로 구간 및 제 2 로 구간 사이를 통과할 수 있게 해주어 상기 로 구간내 압력을 균등하게 하기 위한 적어도 하나의 개구부를 구비하며,
    상기 공통벽은 이 공통벽의 하부를 통해 연장되어 상기 제 1 로 구간 및 제 2 로 구간과 연계됨으로써 미립자 물질이 상기 제 1 로 구간과 제 2 로 구간 사이를 통과할 수 있게 해주는 적어도 하나의 개구부를 구비하며,
    상기 공통벽은 이 공통벽의 하부를 통해 연장되어 상기 제 1 및 제 2 재순환 구간과 연계됨으로써 미립자 물질이 상기 제 1 재순환 구간과 상기 제 2 재순환 구간 사이를 통과할 수 있게 해주는 적어도 하나의 개구부를 구비하는 것을 특징으로 하는 유동층 연소 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 공통벽은 기밀 구조를 형성하도록 연속 핀에 의해 연결된 복수의 이격된 냉각 튜브에 의해 형성되고, 상기 공통벽내 개구부의 각각은 상기 이격된 튜브의 부분들 사이로부터 상기 핀을 제거함으로써 제공되는 것을 특징으로 하는 유동층 연소 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 인클로우져에 인접해서 배치되어 기체로부터 미립자 물질을 분리하기 위한 제 1 분리기,
    상기 제 1 로 구간으로부터 상기 제 1 분리기로 미립자 물질 및 기체를 통과시키기 위한 수단,
    상기 제 1 분리기로부터 상기 제 1 재순환 구간으로 분리된 미립자 물질을 통과시키기 위한 수단,
    상기 제 2 인클로우져에 인접해서 배치되어 기체로부터 미립자 물질을 분리하기 위한 제 2 분리기,
    상기 제 2 로 구간으로부터 상기 제 2 분리기로 미립자 물질 및 기체를 통과시키기 위한 수단, 및
    상기 제 2 분리기로부터 상기 제 2 재순환 구간으로 분리된 미립자 물질을 통과시키기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유동층 연소 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 분리기 및 제 2 분리기는 사이클론 분리기인 것을 특징으로 하는 유동층 연소 시스템.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 재순환 구간은 상기 제 1 인클로우져 내에 위치되고, 상기 제 2 재순환 구간은 상기 제 2 인클로우져 내에 위치되는 것을 특징으로 하는 유동층 연소 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 인클로우져는 상기 제 1 유동층 및 제 2 유동층을 지지하기 위한정면벽, 배면벽, 두 개의 측벽 및 제 1 화격자를 포함하고, 상기 제 1 재순환 구간은 제 1 격벽에 의해 상기 제 1 로 구간으로부터 분리되고, 상기 제 1 격벽은 상기 제 1 인클로우져의 상기 측벽들 사이에 배치되며, 상기 제 1 격벽의 제 1 부분이 상기 제 1 화격자로부터 수직으로 연장되고, 상기 제 1 격벽의 제 2 부분이 상기 제 1 부분으로부터 후방 상부로 기울어져 상기 제 1 배면벽으로 연장되며,
    상기 제 2 인클로우져는 상기 제 3 유동층 및 제 4 유동층을 지지하기 위한 정면벽, 배면벽, 두 개의 측벽 및 제 2 화격자를 포함하고, 상기 제 2 재순환 구간은 제 2 격벽에 의해 상기 제 2 로 구간으로부터 분리되며, 상기 제 2 격벽은 상기 제 2 인클로우져의 상기 측벽들 사이에 배치되고, 상기 제 2 격벽의 제 1 부분이 상기 제 2 화격자로부터 수직으로 연장되며, 상기 제 2 격벽의 제 2 부분이 상기 제 1 부분으로부터 후방 상부로 기울어져 상기 제 2 배면벽으로 연장되는 것을 특징으로 하는 유동층 연소 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 격벽 및 상기 제 2 격벽은 기밀 구조를 형성하도록 연속 핀에 의해 연결된 복수의 이격된 냉각 튜브에 의해 형성되고, 상기 제 1 격벽 및 상기 제 2 격벽내 개구부의 각각은 상기 이격된 튜브의 부분들 사이로부터 상기 핀을 제거함으로써 제공되는 것을 특징으로 하는 유동층 연소 시스템.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 재순환 구간으로부터 상기 제 1 로 구간으로 미립자 물질을 통과시키기 위한 수단은 상기 제 1 인클로우져의 상기 측벽들 사이에 배치되고 상기 제 1 재순환 구간 내에서 상기 제 1 화격자로부터 상기 제 1 격벽의 상기 제 2 부분으로 연장되어 상기 제 1 격벽 및 제 3 격벽 사이에 제 1 채널을 형성하는 제 3 격벽을 포함하고,
    상기 제 3 격벽의 상부는 미립자 물질이 상기 제 1 재순환 구간으로부터 상기 제 1 채널로 통과할 수 있게 해주는 적어도 하나의 개구부를 구비하며, 상기 제 1 격벽의 하부는 미립자 물질이 상기 제 1 채널로부터 상기 제 1 로 구간으로 통과할 수 있게 해주는 적어도 하나의 개구부를 구비하며,
    상기 제 2 재순환 구간으로부터 상기 제 2 로 구간으로 미립자 물질을 통과시키기 위한 수단은 상기 제 2 인클로우져의 상기 측벽들 사이에 배치되고 상기 제 2 재순환 구간 내에서 상기 제 2 화격자로부터 상기 제 2 격벽의 상기 제 2 부분으로 연장되어 상기 제 2 격벽과 제 4 격벽 사이에 제 2 채널을 형성하는 제 4 격벽을 포함하고, 상기 제 4 격벽의 상부는 미립자 물질이 상기 제 2 재순환 구간으로부터 상기 제 2 채널로 통과할 수 있게 해주는 적어도 하나의 개구부를 구비하며, 상기 제 2 격벽의 하부는 미립자 물질이 상기 제 2 채널로부터 상기 제 2 로 구간으로 통과할 수 있게 해주는 적어도 하나의 개구부를 구비하는 것을 특징으로 하는 유동층 연소 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 인클로우져의 상기 측벽들 사이에 배치된 제 5 격벽을 더 포함하고,
    상기 제 5 격벽의 하부는 상기 제 1 배면벽으로부터 상기 제 1 격벽의 상기 제 2 부분을 향해 상기 제 1 재순환 구간 내로 상방으로 기울어지며, 상기 제 5 격벽의 상부는 상기 제 1 격벽의 상기 제 2 부분으로부터 상기 제 2 배면벽을 향해 후방 상부로 기울어지고, 상기 제 5 격벽의 상기 하부는 적어도 하나의 개구부를 구비하고,
    상기 제 2 인클로우져의 상기 측벽들 사이에 배치된 제 6 격벽을 더 포함하고,
    상기 제 6 격벽의 하부는 상기 제 2 배면벽으로부터 상기 제 2 격벽의 상기 제 2 부분을 향해 상기 제 2 재순환 구간 내로 상방으로 기울어지며, 상기 제 6 격벽의 상부는 상기 제 2 격벽의 상기 제 2 부분으로부터 상기 제 2 배면벽을 향해 후방 상부로 기울어지고, 상기 제 6 격벽의 상기 하부는 적어도 하나의 개구부를 구비하는 것을 특징으로 하는 유동층 연소 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 격벽의 상기 제 2 부분을 통해서 그리고 상기 제 1 격벽의 상기 제 2 부분과 상기 제 5 격벽의 교점 아래에서 상기 제 1 재순환 구간 내로 연장되는 복수의 제 1 노즐,
    상기 제 2 격벽의 상기 제 2 부분을 통해서 그리고 상기 제 2 격벽의 상기제 2 부분과 상기 제 6 격벽의 교점 아래에서 상기 제 2 재순환 구간 내로 연장되는 복수의 제 2 노즐,
    상기 제 1 배면벽을 통해서 그리고 상기 제 1 배면벽과 상기 제 5 격벽의 상기 상부 및 하부의 교점들 사이에서 상기 제 1 재순환 구간 내로 산소 함유 기체를 도입함으로써 상기 기체가 상기 제 1 노즐 내에 산화조건을 생성시켜 상기 제 1 노즐을 통과하는 미립자 물질을 연소시키기 위한 수단,
    상기 제 2 배면벽을 통해서 그리고 상기 제 2 배면벽과 상기 제 6 격벽의 상기 상부 및 하부의 교점들 사이에서 상기 제 2 재순환 구간 내로 산소 함유 기체를 도입함으로써 상기 기체가 상기 제 2 노즐 내에 산화 조건을 생성시켜 상기 제 2 노즐을 통과하는 미립자 물질을 연소시키기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유동층 연소 시스템.
  21. 제 11 항에 있어서,
    제 3 로 구간을 구비한 제 3 인클로우져,
    상기 제 2 로 구간과 인접하는 제 3 재순환 구간,
    상기 제 3 로 구간 내에 연료를 포함한 미립자 물질의 유동층을 형성하기 위한 수단,
    상기 제 3 재순환 구간내에 미립자 물질의 유동층을 형성하기 위한 수단,
    상기 제 3 재순환 구간으로부터 상기 제 3 로 구간으로 미립자 물질을 통과시키기 위한 수단,
    제 4 로 구간을 구비한 제 4 인클로우져,
    상기 제 4 로 구간과 인접하는 제 4 재순환 구간,
    상기 제 4 로 구간 내에 연료를 포함한 미립자 물질의 유동층을 형성하기 위한 수단, 및
    상기 제 4 재순환 구간내에 미립자 물질의 유동층을 형성하기 위한 수단을 더 포함하고,
    상기 제 3 인클로우져는 상기 제 1 인클로우져와 대향해서 배치되어 이것과 제 2 공통벽을 공유하며,
    상기 제 4 인클로우져는 상기 제 2 인클로우져와 대향해서 배치되어 이것과 제 3 공통벽을 공유하고, 제 3 인클로우져와 인접해서 배치되어 이것과 제 4 공통벽을 공유하며,
    상기 제 2 공통벽은 이 벽의 하부를 통해 연장되어 상기 제 1 로 구간 및 제 3 로 구간과 연계됨으로써 미립자 물질이 상기 제 1 로 구간과 제 3 로 구간 사이를 통과할 수 있게 해주는 적어도 하나의 개구부를 구비하고, 상기 제 2 공통벽은 상기 벽의 상부를 통해 연장되어 상기 제 1 로 구간과 상기 제 3 로 구간과 연계됨으로써 기체가 상기 제 1 로 구간과 제 3 로 구간 사이를 통과할 수 있게 해주는 적어도 하나의 개구부를 구비하며,
    상기 제 3 공통벽은 이 벽의 하부를 통해 연장되어 상기 제 2 로 구간 및 제 4 로 구간과 연계됨으로써 미립자 물질이 상기 제 2 로 구간과 제 4 로 구간 사이를 통과할 수 있게 해주는 적어도 하나의 개구부를 구비하고, 상기 제 3 공통벽은이 벽의 상부를 통해 연장되어 상기 제 2 로 구간 및 상기 제 4 로 구간과 연계됨으로써 기체가 상기 제 2 로 구간과 제 4 로 구간 사이를 통과할 수 있게 해주는 적어도 하나의 개구부를 구비하며,
    상기 제 4 공통벽은 이 벽의 하부를 통해 연장되어 상기 제 3 로 구간 및 제 4 로 구간과 연계됨으로써 미립자 물질이 상기 제 3 로 구간과 제 4 로 구간 사이를 통과할 수 있게 해주는 적어도 하나의 개구부를 구비하고, 상기 제 4 공통벽은 이 벽의 하부에서 상기 제 3 재순환 구간 및 상기 제 4 재순환 구간과 연계되는 적어도 하나의 개구부를 구비함으로써 미립자 물질이 상기 제 3 재순환 구간과 제 4 재순환 구간 사이를 통과할 수 있게 해주며, 상기 제 4 공통벽은 이 벽의 상부에서 상기 제 3 로 구간 및 상기 제 4 로 구간과 연계되는 적어도 하나의 개구부를 구비함으로써 기체가 상기 제 3 로 구간과 제 4 로 구간 사이를 통과할 수 있게 해주는 것을 특징으로 하는 유동층 연소 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 재순환 구간은 상기 제 1 인클로우져 내에 배치되고, 상기 제 2 재순환 구간은 상기 제 2 인클로우져 내에 배치되며, 상기 제 3 재순환 구간은 상기 제 3 인클로우져 내에 배치되고, 상기 제 4 재순환 구간은 상기 제 4 인클로우져 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 유동층 연소 시스템.
  23. 제 21 항에 있어서,
    제 5 로 구간을 구비한 제 5 인클로우져,
    제 5 로 구간과 인접하는 제 5 재순환 구간,
    상기 제 5 로 구간 내에 연료를 포함한 미립자 물질의 유동층을 형성하기 위한 수단,
    상기 제 5 재순환 구간 내에 미립자 물질의 유동층을 형성하기 위한 수단,
    상기 제 5 재순환 구간으로부터 상기 제 5 로 구간으로 미립자 물질을 통과시키기 위한 수단,
    제 6 로 구간을 구비한 제 6 인클로우져,
    상기 제 6 로 구간과 인접하는 제 6 재순환 구간,
    상기 제 6 로 구간 내에 연료를 포함한 미립자 물질의 유동층을 형성하기 위한 수단, 및
    상기 제 6 재순환 구간 내에 미립자 물질의 유동층을 형성하기 위한 수단을 더 포함하고,
    상기 제 5 인클로우져는 상기 제 1 인클로우져에 대향한 쪽에서 상기 제 2 인클로우져에 인접해서 배치되고, 상기 제 2 인클로우져와 제 5 공통벽을 공유하며,
    상기 제 6 인클로우져는 상기 제 5 인클로우져에 대향하고 상기 제 4 인클로우져에 인접해서 배치되고, 상기 제 6 인클로우져는 상기 제 5 인클로우져와 제 6 공통벽을 공유하고 상기 제 4 인클로우져와 제 7 공통벽을 공유하며,
    상기 제 5 공통벽은 이 벽의 하부에 상기 제 2 로 구간 및 제 5 로 구간과연계되는 적어도 하나의 개구부를 구비함으로써 미립자 물질이 상기 제 2 로 구간과 제 5 로 구간 사이를 통과할 수 있게 해주고, 상기 제 5 공통벽은 이 벽의 하부에 상기 제 2 재순환 구간 및 상기 제 5 재순환 구간과 연계되는 적어도 하나의 개구부를 구비함으로써 미립자 물질이 상기 제 2 재순환 구간과 제 5 재순환 구간 사이를 통과할 수 있게 해주며, 상기 제 5 공통벽은 이 벽의 상부에 상기 제 2 로 구간 및 상기 제 5 로 구간과 연계되는 적어도 하나의 개구부를 구비함으로써 기체가 상기 제 2 로 구간과 제 5 로 구간 사이를 통과할 수 있게 해주며,
    상기 제 6 공통벽은 이 벽의 하부에 상기 제 5 로 구간 및 제 6 로 구간과 연계되는 적어도 하나의 개구부를 구비함으로써 미립자 물질이 상기 제 5 로 구간과 제 6 로 구간 사이를 통과할 수 있게 해주고, 상기 제 6 공통벽은 이 벽의 상부에 상기 제 5 로 구간 및 상기 제 6 로 구간과 연계되는 적어도 하나의 개구부를 구비함으로써 기체가 상기 제 5 로 구간과 제 6 로 구간 사이를 통과할 수 있게 해주며,
    상기 제 7 공통벽은 이 벽의 하부에 상기 제 4 로 구간 및 제 6 로 구간과 연계되는 적어도 하나의 개구부를 구비함으로써 미립자 물질이 상기 제 4 로 구간과 제 6 로 구간 사이를 통과할 수 있게 해주고, 상기 제 7 공통벽은 이 벽의 하부에 상기 제 4 재순환 구간 및 상기 제 6 재순환 구간과 연계되는 적어도 하나의 개구부를 구비함으로써 미립자 물질이 상기 제 4 재순환 구간과 제 6 재순환 구간 사이를 통과할 수 있게 해주며, 상기 제 7 공통벽은 이 벽의 상부에 상기 제 4 로 구간 및 상기 제 6 로 구간과 연계되는 적어도 하나의 개구부를 구비함으로써 기체가상기 제 4 로 구간과 제 6 로 구간 사이를 통과할 수 있게 해주는 것을 특징으로 하는 유동층 연소시스템.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 1 재순환 구간은 상기 제 1 인클로우져 내에 배치되고,
    상기 제 2 재순환 구간은 상기 제 2 인클로우져 내에 배치되고,
    상기 제 3 재순환 구간은 상기 제 3 인클로우져 내에 배치되고,
    상기 제 4 재순환 구간은 상기 제 4 인클로우져 내에 배치되고,
    상기 제 5 재순환 구간은 상기 제 5 인클로우져 내에 배치되고,
    상기 제 6 재순환 구간은 상기 제 6 인클로우져 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 유동층 연소 시스템.
  25. 각각이 로 구간 및 재순환 구간을 갖는 복수의 인클로우져를 제공하는 단계,
    상기 로 구간 내로 연료를 포함한 미립자 물질을 도입하는 단계,
    상기 재순환 구간으로 미립자 물질을 도입하는 단계,
    상기 로 구간내 상기 미립자 물질을 유동시키고 상기 로 구간내 연소 기체를 발생시키도록 상기 연료의 연소를 촉진시키기 위하여 상기 로 구간 내로 산소 함유 기체를 도입시킴으로써 일정 높이를 가진 미립자 물질의 농밀층이 상기 로 구간 내에 형성되고 상기 유동 기체가 상기 연소 기체와 결합해서 상기 로 구간내 상기 미립자 물질의 일부를 비말 동반하는 연도 기체를 형성하는 단계,
    상기 재순환 구간내 상기 미립자 물질을 유동시키기 위해 상기 재순환 구간내로 산소 함유 기체를 도입시킴으로써 일정 높이를 가진 미립자 물질의 농밀층이 상기 재순환 구간 내에 형성되는 단계,
    상기 로 구간들 내의 상기 농밀층들의 높이를 균등하게 하는 단계(관통개구(64), 도2),
    상기 로 구간들 내의 압력을 균등하게 하는 단계(관통 개구(62), 도 2),
    상기 재순환 구간들 내의 상기 농밀층들의 높이를 균등하게 하는 단계(관통 개구(66), 도 2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동층 연소 시스템 작동 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 로 구간들 내의 상기 농밀층들의 높이를 균등하게 하는 단계는 미립자 물질이 상기 로 구간들 사이를 흐를 수 있게 해주는 단계를 포함하고,
    상기 로 구간들 내의 상기 압력을 균등하게 하는 단계는 상기 연도 기체가 상기 로 구간들 사이를 흐를 수 있게 해주는 단계를 포함하며,
    상기 재순환 구간들 내의 상기 농밀층들의 높이를 균등하게 하는 단계는 미립자 물질이 상기 재순환 구간들 사이를 흐를 수 있게 해주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동층 연소 시스템 작동 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 로 구간들로부터 상기 연도 기체 및 상기 비말동반된 미립자 물질의 일부를 통과시키는 단계,
    상기 연도 기체로부터 상기 통과된 비밀동반 미립자 물질을 분리하는 단계를 더 포함하고,
    상기 재순환 구간 내로 미립자 물질을 도입하는 단계는 상기 재순환 구간 내로 상기 분리된 미립자 물질을 통과시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동층 연소 시스템 작동 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 재순환 구간내 상기 분리된 미립자 물질로부터 열을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유동층 연소 시스템 작동 방법.
  29. 제 27 항에 있어서,
    상기 재순환 구간내 상기 미립자 물질은 미세한 연료 입자들을 포함하고,
    상기 재순환 구간의 농밀층 내의 상기 미세 연료 입자들을 비말동반하기 위해 상기 재순환 구간 내로 도입되는 유동 기체를 조절하는 단계,
    상기 재순환 구간으로부터 상기 로 구간으로 상기 비말동반된 미세 연료 입자들의 일부를 통과시키는 단계,
    상기 농밀층 위의 상기 재순환 구간 내로 제 2 산소 함유 기체를 도입시킴으로써 상기 비말동반된 미세 연료 입자가 상기 재순환 구간으로부터 상기 로 구간으로 통과할 때 상기 제 2 기체가 산화 조건을 생성시켜 상기 비말동반된 미세 연료입자들을 연소시키는 단계를 더 포함하는 특징으로 하는 유동층 연소 시스템 작동 방법.
KR1019930024156A 1992-11-13 1993-11-13 다중 로구간과 재순환구간을 가지는 유동층 연소시스템 및 그 작동방법 KR100334686B1 (ko)

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