KR100564525B1 - 회의 축적을 방지할 수 있는 보일러의 연소로 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 석탄 등 고체연료를 주 원료로 사용하는 화력발전소나 산업용 보일러에 있어서, 보일러의 연소로 내부의 수관벽에 회가 침적하는 것을 방지하여, 수관벽에 침적된 다량의 회가 일시에 추락함에 따른 수관벽의 파손이나 저회 처리조 냉각수와 접촉에 따른 수증기의 급속한 발생을 방지한 회의 축적을 방지할 수 있는 보일러의 연소로 구조에 관한 것이다.

본 발명에서는, 연소로의 벽면을 구성하는 수관벽과, 연소로에서 발생한 연소가스를 대류 열교환 영역으로 이동시키는 통로역할을 하는 연소로 목부 경사면과, 연소로 하부의 저회 처리조를 가지는 연소로에서, 상기 목부 경사면에 가라앉는 회를 점진적으로 연소로 하부로 유도하기 위한 구조로서, 상기 연소로의 목부 경사면의 벽면을 이루는 수관벽 외부에 유동화 기체 주입용 덕트가 구비되고, 상기 유동화 기체 주입용 덕트의 일측에는 상기 덕트에 유동화 기체를 공급하기 위한 인입 포트가 구비되며, 상기 수관벽의 수관과 수관을 연결하는 연결부에, 상기 덕트에 공급된 유동화 기체가 상기 구멍을 통해 연소로 내부로 유입되도록 하기 위한 다수개의 구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 회의 축적을 방지할 수 있는 보일러의 연소로 구조가 제공된다.

보일러, 연소로, 회, 유동화, 경사면, 수관벽, 덕트

Description

회의 축적을 방지할 수 있는 보일러의 연소로 구조{Furnace structure of boiler able to prevent deposition of ash}

도 1은 일반적인 보일러의 회처리 계통을 나타내는 모식도이다.

도 2는 도 1에서 연로만을 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 연소로 구조를 보여주는 개략도이다.

도 4는 도 3의 유동화 장치를 상세하게 보여주는 단면 사시도이다.

도 5는 도 3의 A-A 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 보일러 13 : 목부 경사면

100 : 유동화 장치 111 : 인입 포트

200 : 수관벽 210 : 수관

220 : 연결부 221 : 구멍

본 발명은 석탄 등 고체연료를 주 원료로 사용하는 화력발전소나 산업용 보일러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보일러의 연소로 내부의 수관벽에 회가 침적하는 것을 방지하여, 수관벽에 침적된 다량의 회가 일시에 추락함에 따른 수관벽의 파손이나 저회 처리조 냉각수와 접촉에 따른 수증기의 급속한 발생을 방지한 회의 축적을 방지할 수 있는 보일러의 연소로 구조에 관한 것이다.

화력 발전소나 산업용 보일러는, 수관벽으로 밀폐된 연소로 안에서 연료를 연소시킴에 따라 얻어지는 열에 의해 높은 온도와 압력의 증기를 발생시키게 된다.

이러한 보일러에는 주로 석탄연료가 사용되는데, 이 석탄연료는 연소시 회(Ash)를 발생시키므로, 발생된 회를 연소가스 순환 경로에서 단계별로 포집하여 회사장으로 배출하는 회처리설비를 갖추게 된다.

보일러를 연소가스 이동 경로를 기준하여 설명하면, 첨부도면 도 1에 도시된 것과 같이, 연소로(10)에서 미분탄이 연소되어 발생하는 연소가스는 연소로(10)의 출구로 빠져나가 절탄기(20), 공기예열기(30) 및 전기 집진기(40)를 거쳐 연돌(도시생략)로 배출된다.

상기 연소로(10)에서 석탄 연료가 연소하면서 발샹하는 회(Ash)는 포집장소에 따라 저회(Bottom ash)와 비회(Fly ash)로 구분된다.

이중 저회는 연소로(10)내의 연소영역인 수관벽 등의 열흡수 표면에 형성된 슬래그(Slag) 또는 클링커(Clinker)가 자중이나 급격한 출력변화, 수트 블로잉(Soot blowing)에 의하여 연소로(10) 하부의 호퍼(50)로 낙하되어 저회 처리조(60) 에서 포집되는 회를 말한다. 상기 저회 처리조(60) 내부에는 해수가 일정 수위로 차있어 회가 낙하하는 회를 냉각시킴과 더불어 저회 처리조(60) 내벽이 고온에 의해 열화되는 것을 방지하게 된다. 한편, 상기 비회는, 회성분 입자가 연소가스와 섞여 흐르다가 연소로(10) 상부를 통과하여 상기 절탄기(20), 공기예열기(30) 및 전기 집진기(40)에서 포집되는 회를 말한다.

첨부도면 도 2에는 상술한 연소로(10)를 보다 상세하게 보여주고 있는데, 연소로(10)는 연소로 벽면을 구성하는 수관벽(11)과 뜨거운 연소가스를 대류방식 열교환 영역(12)으로 이동시키는 통로역할을 하는 연소로 목부 경사면(13)과 바닥으로 떨어지는 석탄회를 모아 외부로 배출해 주는 역할을 하는 하부 상술한 저회 처리조(60) 등으로 구성되어 있다.

고체연료가 연소로(10) 내부에서 연소된 후에 남게되는 회 중에, 굵은 입자는 중력에 의해 저회 처리조(60)로 낙하하게 되고, 미세한 입자는 연소가스와 함께 연소로(10) 상부로 날려 올라가 연소가스에 실려 이동하게 된다. 연소로(10) 상부로 날려간 미세한 회 입자는 연소가스의 속도의 변화에 민감하여, 연소가스의 속도가 떨어지면 곧장 입자 크기 순서대로 중력에 의해 가라 앉게 된다. 이렇게 연소가스 속도변화에 따른 회의 침강현상이나, 수관벽(11)에 부착된 회의 탈락으로 인한 비교적 큰 회 입자의 침강 현상은 연소로(10) 내부에서 항상 일어나고 있다. 이러한 회 입자의 침강현상이 연소로(10)의 수직한 부분에서 발생하였을 경우에는 큰 문제없이 연소로(10) 하부에 설치된 저회 처리조(60)로 낙하하게 되나, 연소로(10) 목 부위(13)에서는 침강하는 회가 연소로 목부 경사면(13)에서 축적되게 된다. 그 러면, 회의 양이 증가함에 따라 축적된 회의 표면은 고온에 노출되어 표면이 용융되고 응집됨으로써 커다란 회 덩어리를 형성하게 된다. 그러나, 시간이 지날수록 축적된 회 덩어리는 연소로(10)의 다른 충격에 의해 연소로(10) 목부 경사면(13)의 경사면을 따라 조금씩 하부로 미끄러져서 내려와 결국은 눈사태와 같은 형태로 수직한 연소로 내부로 추락하게 된다. 그러면 낙하하는 회 덩어리에 의해 수관벽(11)이 파손되고, 많은 양의 회 덩어리가 한꺼번에 저회 처리조(60)의 해수에 떨어짐에 따라 수증기가 과도하게 발생하고, 그로 인해 연소로(10) 내부의 급격한 압력 상승이나 폭발 등을 유발함으로써 보일러의 파손, 운전정지 등 많은 문제점을 발생시키고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상세하게는 보일러의 연소로 내부의 수관벽에 회가 축적되는 것을 방지하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 연소로의 벽면을 구성하는 수관벽과, 연소로에서 발생한 연소가스를 대류 열교환 영역으로 이동시키는 통로역할을 하는 연소로 목부 경사면과, 연소로 하부의 저회 처리조를 가지는 연소로에서, 상기 목부 경사면에 가라앉는 회를 연소로 하부로 유도하기 위한 구조로서, 상기 연소로의 목부 경사면의 벽면을 이루는 수관벽 외부에 유동화 기체 주입용 덕트 가 구비되고, 상기 유동화 기체 주입용 덕트의 일측에는 상기 덕트에 유동화 기체를 공급하기 위한 인입 포트가 구비되며, 상기 수관벽의 수관과 수관을 연결하는 연결부에, 상기 덕트에 공급된 유동화 기체가 상기 구멍을 통해 연소로 내부로 유입되도록 하기 위한 다수개의 구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 회의 축적을 방지할 수 있는 보일러의 연소로 구조가 제공된다.

여기서, 상기 구멍은 그의 직경이 3∼10mm으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 유동화 기체로서는, 연소가스, 연소용 공기, 또는 별도의 압축공기 중 하나, 또는 하나 이상이 혼합된 것을 사용할 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

첨부도면 도 3 내지 도 4에는 본 발명에 따른 연소로 구조를 보여주는 도면이 도시되어 있다. 종래와 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조부호를 부여하며, 그 반복되는 설명은 생략한다.

먼저, 도 3에 도시된 것과 같이, 본 발명은 연소로(10)의 목부 경사면(13)에 유동화 장치(100)를 구비한 구조를 가진다.

상기 유동화 장치(100)는, 외부로부터 상기 연소로(10)의 목부 경사면(13) 내부로 유동화 공기를 분사함으로써 침강하는 회가 목부 경사면(13)에 내려앉거나 부착되지 못하도록 하는 역할을 한다.

상기 유동화 장치(100)의 구체적인 구성은 첨부도면 도 4 및 도 5에 도시된 것과 같다.

즉, 연소로(10)의 목부 경사면(13)의 벽면을 구성하는 수관벽(200)의 외부에 유동화 기체 주입용 덕트(110)가 구비되고, 이 유동화 기체 주입용 덕트(110)의 일측에는 상기 덕트(110)에 유동화 기체를 공급하기 위한 인입 포트(111)가 구비된다.

상기 수관벽(200)은 물이 흐르는 다수개의 수관(210)이 연결부(220)에 의해 연결된 구조를 가지는데, 본 발명에서는 상기 수관벽(200)의 수관(210)과 수관(210)을 연결하는 연결부(220)에 다수개의 구멍(221)이 형성됨으로써, 상기 덕트(110)에 공급된 유동화 기체가 상기 구멍(221)을 통해 연소로(10) 내부로 유입되도록 한 구조를 가진다.

상기 구멍(221)은, 그의 크기에 특별한 제한은 없으나, 직경 3∼10mm 정도면 적당하다 할 것이다.

상기 유동화 기체로서는, 연소가스, 연소용 공기, 또는 별도의 압축공기 중 하나를 사용할 수 있으며, 그들 중 하나 이상을 혼합한 것을 사용할 수도 있다.

예컨대, 상기 연소가스는 상기 절탄기(20) 이후의 연소 가스 통로 일측을 분기하여 상기 유동화 장치(100)의 인입포트(111)에 연결하는 것으로 구현가능하다. 상기 연소용 공기는 상기 연소로(10)에 미분탄을 연소시키기 위해 공급되는 연소용 공기 통로 일측을 분기하여 상기 유동화 장치(100)의 인입포트(111)에 연결하는 것으로 구현가능하다. 상기 압축공기는 별도의 압축기를 구비하여 이 압축기의 토출관을 상기 유동화 장치(100)의 인입포트(111)에 연결하는 것으로 구현가능하다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은, 연소로(10)의 목부 경사면(13)의 벽면을 구성하는 수관벽(200)에 다수개의 구멍(221)을 형성하고, 상기 구멍(221)에 덕트(110)를 연결하여 유동화 기체를 공급한다.

따라서, 상기 구멍(221)을 통해서 상기 연소실(10)의 목부 경사면(13)으로 유동화 공기가 분출된다. 그러면 이 유동화 공기에 의해 상기 연소로(10)의 목부 경사면(13)으로 침강하는 회를 유동화시키게 되고, 그에 따라 침강하는 회가 목부 경사면(13)에 내려앉아 두껍게 쌓이는 일이 없이 연소로(10)의 수직부측으로 천천히 이동하게 된다. 따라서, 회가 수관벽에 쌓여 표면이 용융되거나, 용융으로 인해 응집되는 현상이 발생하지 않게 되고, 그에 따라 회 덩어리가 한꺼번에 떨어져서 발생하는 수관벽의 손상, 보일러 운전 정지 등의 위험이 방지되고 안정적인 운전이 가능하게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 연소로의 목부위에 다량의 회가 축적되는 것이 방지되므로, 회 덩어리가 한꺼번에 떨어져서 수관벽의 손상되거나, 보일러 운전이 정지되는 등, 종래에 발생하였던 위험이 방지되고 안정적인 운전이 가능하게 된다.

Claims (3)

1. 연소로의 벽면을 구성하는 수관벽과, 연소로에서 발생한 연소가스를 대류 열교환 영역으로 이동시키는 통로역할을 하는 연소로 목부 경사면과, 연소로 하부의 저회 처리조를 가지는 연소로에서, 상기 목부 경사면에 가라앉는 회를 연소로 하부로 유도하기 위한 구조로서,

   상기 연소로의 목부 경사면의 벽면을 이루는 수관벽 외부에 유동화 기체 주입용 덕트가 구비되고,

   상기 유동화 기체 주입용 덕트의 일측에는 상기 덕트에 유동화 기체를 공급하기 위한 인입 포트가 구비되며,

   상기 수관벽의 수관과 수관을 연결하는 연결부에, 상기 덕트에 공급된 유동화 기체가 상기 구멍을 통해 연소로 내부로 유입되도록 하기 위한 다수개의 구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 회의 축적을 방지할 수 있는 보일러의 연소로 구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 구멍은 그의 직경이 3∼10mm인 것을 특징으로 하는 회의 축적을 방지할 수 있는 보일러의 연소로 구조.
3. 제1항에 있어서,

   상기 유동화 기체로서는, 연소가스, 연소용 공기, 또는 별도의 압축공기 중 하나, 또는 하나 이상이 혼합된 것임을 특징으로 하는 회의 축적을 방지할 수 있는 보일러의 연소로 구조.

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