KR100544238B1 - The device for detecting slagging factor of a boiler of electric power generator - Google Patents
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Abstract
본 발명은 보일러 내 노벽과 동일 조건을 갖는 측정장치를 통해 실시간으로 수집된 냉각매체 입,출 온도차와 유량 데이터를 분석하여 슬래그 발생정도를 지수화함으로써 슬래그 발생으로 인한 보일러 효율저하와 설비의 파손 등을 사전에 예방하여 보일러를 최적의 효율로 운용할 수 있도록 하는 발전용 보일러의 슬래그 발생도 측정장치를 제공하는데 있다. The present invention analyzes the cooling medium inlet / outlet temperature difference and flow rate data collected in real time through a measuring device having the same conditions as the furnace wall in the boiler to index the degree of slag generation, thereby reducing boiler efficiency and equipment damage due to slag generation. The present invention provides an apparatus for measuring slag generation of a boiler for power generation, which prevents the boiler to be operated at an optimum efficiency in advance.
본 발명은 보일러 내부 노벽에 노벽과 동일 조건으로 설치되어 슬래그가 용융 부착되는 슬래그 판넬과, 슬래그 판넬의 온도를 일정하게 유지하기 위한 냉각매체 유관과, 슬래그 판넬의 온도와 냉각매체의 유입,유출 온도를 각각 감지하는 제 1, 제 2 및 제 3 온도센서와, 슬래그 판넬의 온도에 따라 냉각매체의 유량을 제어하는 맹각내체 유량제어장치와, 냉각매체의 유입,유출 온도 및 유량 데이터를 수집하는 데이터 수집장치와, 수집된 데이터를 분석하여 슬래그 발생정도를 모니터링하는 데이터 처리 및 모니터링부로 구성된다. The present invention is installed on the furnace inner furnace wall in the same conditions as the furnace wall slag panel is the slag is melt attached to the cooling medium to maintain a constant temperature of the slag panel, the slag panel temperature and the inflow, outflow temperature of the slag panel First, second and third temperature sensors respectively detecting the temperature, a blind body flow control device for controlling the flow rate of the cooling medium according to the temperature of the slag panel, and data for collecting inflow, outflow temperature and flow rate data of the cooling medium. It is composed of a collection device and a data processing and monitoring unit for monitoring the degree of slag generation by analyzing the collected data.
슬래그, 발전용 보일러, Soot blower, 열전대, 크링커, 수관벽Slag, Power Generation Boiler, Soot blower, Thermocouple, Clinker, Water Pipe Wall
Description
도 1은 본 발명에 따른 슬래그 측정 및 모니터링 시스템에 대한 개략적 구성도. 1 is a schematic diagram of a slag measurement and monitoring system according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 슬래그 측정 시스템이 보일러에 다수 설치된 상태도. Figure 2 is a state diagram installed a number of slag measuring system according to the present invention the boiler.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
101: 슬래그 판넬 102: 제 1열전대101: slag panel 102: the first thermocouple
103: 제 2열전대 104: 제 3열전대103: second thermocouple 104: third thermocouple
110: 데이터 수집장치 120: 냉각매체 유량제어장치110: data acquisition device 120: cooling medium flow control device
130: 데이터 처리 및 모니터링 시스템130: data processing and monitoring system
본 발명은 발전용 보일러의 슬래그 측정장치에 관한 것이며, 보다 상세히는 대용량 발전소의 보일러 내에서 석탄 연소시 보일러 내부의 수관벽에 부착되어 열전달을 방해하고 보일러 효율을 떨어뜨리는 슬래그 현상을 감시하는 발전용 보일러의 슬래그 발생도 측정장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for measuring slag of a power plant boiler, and more particularly, for generating power to monitor a slag phenomenon that is attached to a water pipe wall inside a boiler when coal is burned in a boiler of a large-scale power plant to hinder heat transfer and reduce boiler efficiency. Slag generation of the boiler relates to a measuring device.
석탄 화력발전소 등의 보일러의 경우, 석탄연소 시 회분이 고온의 보일러 온도에 의해 용융되어 노 벽면에 부착되고 열전달을 방해하게 된다. 또한, 시간이 지남에 따라 일부 부착된 회분은 대형으로 성장하여 크링커를 생성하다 부착력 이상의 무게로 성장할 경우 보일러 하부로 추락하여 보일러 튜브 등을 손상시키게 된다. In the case of boilers such as coal-fired power plants, the ash during coal combustion is melted by the high temperature of the boiler, attaches to the furnace wall and hinders heat transfer. In addition, over time, some attached ash grows in a large size to produce clinker. If it grows to a weight greater than the adhesion force, the ash falls to the bottom of the boiler and damages the boiler tube.
이러한 슬래그로 인해 보일러가 손상되지 않도록 하기 위해서는, 보일러 내 슬래그 축적정도를 사전에 예측하여 적절한 시점에 Soot blower를 운영할 필요가 있다. In order to prevent the slag from being damaged by such slag, it is necessary to predict the degree of slag accumulation in the boiler in advance and operate the soot blower at an appropriate time.
하지만, 종래의 경우, 대용량 보일러의 Soot blower는 슬래그 축적정도와 무관하게 단지 규칙적인 주기로 운전하거나 보일러 내 스팀온도의 저하 및 배기가스 온도 상승 등과 같이 주로 회분의 부착량 증가 시 발생하는 석탄 연소열의 보일러 수관으로의 흡수율 감소에 따라 운용하고 있는 실정이다. However, in the conventional case, the Soot blower of a large-capacity boiler is operated only at regular intervals regardless of the degree of slag accumulation, or the boiler water pipe of the coal combustion heat generated mainly from the increase in the amount of ash attached, such as a decrease in steam temperature and an increase in exhaust gas temperature. It is operating in accordance with the decrease in absorption rate.
이와 같은 종래의 슬래그 조치는 다소 사후 대응방식이거나 불필요한 과잉 대응 방식으로써 보일러를 최적으로 운용하는데 단점으로 작용하고 있다. Such conventional slag measures are disadvantageous in the optimal operation of the boiler as a somewhat post-response or unnecessary over-response.
또한, 종래 개발된 슬래그 측정장비들은 실험실적 규모에서 개발 적용된 수준이며 대용량 발전소에서 적용되지 못하고 있는 실정이다. In addition, conventionally developed slag measuring equipment has been developed and applied on a laboratory scale and is not applied in a large capacity power plant.
따라서, 슬래그 부착량 증가에 따른 미세한 열적 변화를 사전에 미리 감지하여 배기가스 상승 등과 같은 결과가 상당시간 진행되기 이전에 적절한 soot blowing 등과 같은 예방적 조치를 취하도록 함으로써 최적의 보일러 운용시스템의 개발할 필요가 있다. Therefore, it is necessary to develop an optimal boiler operating system by detecting in advance the minute thermal changes caused by the increase in the amount of slag deposition and taking precautionary measures such as soot blowing before the result of the exhaust gas rise. have.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 보일러 내 노벽과 동일 조건을 갖는 측정장치의 냉각매체 입,출 온도차와 유량 데이터를 실시간으로 측정하고 이를 분석하여 슬래그 발생정도를 지수화함으로써, 슬래그 발생으로 인한 보일러 효율저하와 성장한 슬래그의 추락에 의한 설비의 파손 등을 사전에 예방하여 보일러를 효율적 운용하고 안정성을 확보할 수 있도록 하는 발전용 보일러의 슬래그 발생도 측정장치를 제공하는데 있다. The present invention is to solve the above-mentioned problems, the object of the present invention is to measure the temperature and flow data of the cooling medium inlet and outlet of the measuring device having the same conditions as the furnace wall in the boiler in real time to analyze the degree of slag generation Providing the slag generation rate measuring device of power generation boiler to prevent boiler from lowering efficiency due to slag generation and equipment damage caused by falling slag in advance and to efficiently operate the boiler and ensure stability. It is.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 발전용 보일러의 슬래그 발생도 측정장치는, 보일러 내부 노벽에 설치되어 슬래그가 용융 부착되는 슬래그 판넬; 상기 슬래그 판넬의 온도를 일정하게 유지하기 위한 냉각매체 유관; 상기 냉각매체 유관의 유입 및 유출부에서의 냉각매체 온도를 각각 감지하는 제 1 및 제 2 온도 센서; 소정의 주기로 상기 센싱된 냉각매체의 유입 및 유출 온도를 수집하는 데이터 수집장치; 및 상기 수집된 냉각매체의 유입 온도와 유출 온도차 데이터를 통해 슬래그 발생정도를 분석하고 이를 실시간으로 출력 표시하는 데이터 처리 및 모니터링부;로 구성된다. Slag generation degree measuring apparatus of the power generation boiler for achieving the object of the present invention, the slag panel is installed on the furnace inner furnace wall melt attached; Cooling medium pipe for maintaining a constant temperature of the slag panel; First and second temperature sensors respectively sensing the temperature of the cooling medium at the inlet and the outlet of the cooling medium oil pipe; A data collection device collecting inlet and outlet temperatures of the sensed cooling medium at predetermined intervals; And a data processing and monitoring unit for analyzing the degree of occurrence of slag through the inflow temperature and the outflow temperature difference data of the collected cooling medium and displaying the output in real time.
또한, 상기 슬래그 판넬의 온도를 감지하는 제 3 온도센서와, 상기 감지된 슬래그 판넬의 온도 변화에 따라 냉각매체의 유입량을 조절하고, 냉각매체 유량정보를 상기 데이터 수집장치로 제공하는 냉각매체 유량제어장치를 더 포함하는 것이 바람직하다. In addition, the third temperature sensor for sensing the temperature of the slag panel, the cooling medium flow rate control to adjust the flow rate of the cooling medium in accordance with the detected temperature change of the slag panel, and provides the cooling medium flow rate information to the data collection device It is preferable to further include a device.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명에 대해 개략적으로 살펴보도록 한다. First, a brief look at the present invention.
즉, 본 발명은 보일러내 복사 전열면과 동일한 위치에 동일한 재질의 측정장치를 설치하고, 측정 장치의 센서부분(즉, 슬래그 판넬)을 공기 또는 냉각수를 사용하여 보일러의 복사전열면 내 수관벽의 평균온도인 약 400°C로 유지시킨다. That is, the present invention is to install the measuring device of the same material at the same position as the radiant heat transfer surface in the boiler, the sensor portion of the measuring device (that is, slag panel) by using air or cooling water of the water pipe wall in the radiant heat transfer surface of the boiler Maintain an average temperature of about 400 ° C.
이때, 측정장치로 들어가는 냉각 매체의 온도와 출구의 온도를 연속적으로 측정하여 측정장치 단위면적을 통해 전달되는 복사열을 지속적으로 측정한다. 시간이 지남에 따라 측정장치 센서부분에는 슬래그 및 회분이 부착하게 되고 이는 열전달 현상을 방해하게 된다. 이로 인해 냉각매체의 입,출구 온도차는 줄어들게 되고, 또한 실험이 진행되는 동안 측정장치의 센서부분의 온도를 일정하게 유지시키기 위해 필요한 냉각매체의 양도 줄어들게 된다. At this time, the temperature of the cooling medium entering the measuring device and the temperature of the outlet are continuously measured to continuously measure the radiant heat transmitted through the measuring device unit area. Over time, slag and ash adhere to the measuring device sensor, which interferes with heat transfer. As a result, the temperature difference between the inlet and outlet of the cooling medium is reduced, and the amount of cooling medium required to keep the temperature of the sensor portion of the measuring device constant during the experiment is also reduced.
따라서, 본 발명은 측정장치로부터 냉각매체의 입,출구 온도차 및 유량 변화를 지속적으로 수집하고 이를 분석함으로써, 보일러내의 슬래그 발생정도(slagging factor)를 용이하게 모니터링할 수 있게 된다. Therefore, the present invention can easily monitor the slag generation factor (slagging factor) in the boiler by continuously collecting and analyzing the change in the inlet, outlet temperature and flow rate of the cooling medium from the measuring device.
도 1은 본 발명에 따른 슬래그 측정시스템의 일 실시예를 개략적으로 도시한 것이다. 1 schematically shows an embodiment of a slag measurement system according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 슬래그 측정시스템은 크게 냉각매체 유관 및 온도센서들(102,103,104)과, 슬래그 판넬(101), 데이터 수집장치(110), 냉각매체 유량제어장치(120), 및 데이터 처리 및 모니터링 시스템(130)으로 구성된다. Referring to Figure 1, the slag measuring system of the present invention is largely related to the cooling medium flow and temperature sensors (102, 103, 104),
여기에서, 슬래그 판넬(101)은 보일러 노벽 또는 복사 전열면과 동일한 위치에 설치되며, 그 일면에는 보일러 내부 온도에 의해 슬래그가 생성 부착되고 그 다른 면은 냉각매체의 유관과 접촉 또는 그 일부가 된다. 또한, 그 다른 면에는 제 1 열전대(102)가 설치되어 슬래그 판넬의 온도를 센싱한다. Here, the
이러한 상기 슬래그 판넬(101)은, 보일러의 다른 부분들과 동일한 슬래그 생성조건을 유지하도록 하기 위하여, 보일러의 노벽 또는 복사 전열면과 동일한 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 제 1 열전대(102)를 통해 센싱된 온도에 따라 적절한 양의 냉각매체를 유동시킴으로써 슬래그 판넬(101)의 온도를 보일러의 다른 부분들(동일한 높이)과 동일한 온도로 유지되도록 할 필요가 있다. The
한편, 상기 냉각매체 유관에는 상기 슬래그 판넬(101)의 온도를 일정하게 유지 또는 보일러의 다른 부분과 동일한 온도 조건을 갖도록 하기 위하여 적절한 양의 공기 또는 냉각수 등의 냉각매체가 흐르게 되며, 이를 위해 냉각매체 유량 제어장치(120)는 상기 제 1 열전대(102)의 센싱 온도에 따라 냉각매체의 유량을 제어하게 되고, 그 유량 정보는 데이터 수집장치(110)로 전달된다. Meanwhile, in order to maintain the temperature of the
또한, 상기 냉각매체 유관의 유입 및 유출부에는 제 2 열전대(103)와 제 3 열전대(104)가 설치되어 각각 냉각매체의 유입 온도와 유출 온도를 측정하게 된다. In addition, the
이러한 슬래그 판넬(101) 및 냉각매체 유관은 도 1에 도시되거나 상시 설명된 바에 한정되지 않으며, 당업자로서는 보일러의 용도, 크기, 주변조건, 및 보일러 노벽의 구성 재질 및 형태 등에 따라 적절한 재질, 크기, 형태로 용이하게 변경 실시할 수 있다. The
한편, 데이터 수집장치(110)는, 소정의 주기(예; 10분)로 상기 측정된, 제 1, 제 2, 제 3 열전대(102,103,104)로부터의 온도 데이터와 유량 데이터를 수집하고 이를 데이터 처리 및 모니터링 시스템(130)으로 전달한다. Meanwhile, the
상기 슬래그 판넬, 냉각매체 유관, 및 열전대들로 구성된 측정장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 보일러 노 벽면에 다수 개로 설치될 수 있으며, 이 경우 상기 데이터 수집장치(110)는 각 설치 위치별로 데이터를 수집하여 전달한다. The slag panel, the cooling medium conduit, and the thermocouple is composed of a plurality of measuring devices, as shown in Figure 2, can be installed in the boiler furnace wall surface, in this case, the
상기 데이터 처리 및 모니터링 시스템(130)은 컴퓨터 시스템으로서 상기 수집된 데이터들을 분석하여 슬래그 발생정도를 예측한다. The data processing and
이러한 슬래그 발생정도(Slagging factor)는 아래의 수식 (1)에 근거하여 예측한다. 여기에서, Slagging factor의 열역학적 의미는 상기 슬래그 판넬 표면에 부착된 회분의 단열 작용으로 인한 열 전달량 감소를 통해 회분의 부착 정도를 지수화(index)한 것이다. This slagging factor (Slagging factor) is estimated based on the following equation (1). Here, the thermodynamic meaning of the slagging factor is to index the degree of adhesion of the ash by reducing the heat transfer amount due to the adiabatic action of the ash attached to the slag panel surface.
수식 (1)에서 Slagging factor(Sf)값은 회분 부착시의 Slagging Factor(Sf·Ash)값에서 초기 회분이 부착되지 않은 상태의 Slagging Factor(Sf·Ash free)값을 뺀 값이다. In Equation (1), the Slagging Factor (S f ) value is obtained by subtracting the Slagging Factor (S f · Ash free) value without the initial ash attached to the Slagging Factor (S f · Ash) value when the ash is attached.
한편, 도 2는 본 발명에 따른 슬래그 측정시스템이 다수의 지점에 설치된 예를 보여주는 도면이다. On the other hand, Figure 2 is a view showing an example in which the slag measurement system according to the present invention is installed at a plurality of points.
이와 같이, 측정 장치를 여러 지점에 설치할 경우 보일러 내의 국부적인 슬래그 퇴적상태를 판별할 수 있게 된다. As such, when the measuring device is installed at various points, it is possible to determine the local slag deposition state in the boiler.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 보일러 내부의 적정 위치에 CC 카메라를 설치하고 그 촬영 데이터를 상기 데이터 처리 및 모니터링 시스템(130)에 전달하도록 함으로써, 보일러 내부의 슬래그 부착정도를 시각적으로 확인할 수 있도록 한다. In addition, as shown in Figure 2, by installing a CC camera at a suitable position inside the boiler and to transmit the shooting data to the data processing and
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 발전용 보일러의 슬래그 발생도 측정장치는, 보일러 내부 노벽에 슬래그의 대량 발생으로 인한 보일러 효율저하와 그 성장 슬래그의 추락에 의한 설비의 파손 등을 사전에 예방함으로써 보일러를 최적의 효율로 운용할 수 있도록 하고 보일러의 안정성을 확보할 수 있게 한다. As described above, the apparatus for measuring slag generation of a boiler for power generation according to the present invention prevents the boiler from lowering the efficiency of the boiler due to the large amount of slag generated in the furnace inner furnace wall and preventing damage to the equipment due to the fall of the growth slag in advance. It is possible to operate at the optimum efficiency and to ensure the stability of the boiler.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 발전용 보일러의 슬래그 발생도 측정장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is just one embodiment for performing the slag generation degree measuring apparatus of the power plant boiler according to the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiment, which is claimed in the claims Without departing from the gist of the present invention, anyone of ordinary skill in the art will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.
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| KR20050041229A (en) | 2005-05-04 |
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