KR100637618B1 - 증기 발생기를 위한 흡착제 조절 및 직접 공급 장치와 이장치로 상기 증기 발생기를 개장하기 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

조절된 고체 흡착제를 연소기(12)로 직접 공급하기 위해 흡착제 조절 및 직접 공급 장치가 제공된다. 상기 흡착제 조절 및 직접 공급 장치는 미가공 고체 흡착제의 저장 수단(102); 그에 공급되는 고체 흡착제의 입자 크기를 상대적으로 크고 거친 입자 크기에서 상대적으로 작고 미세한 입자 크기로 감소시키기 위한 입자 크기 감소 수단(112); 상기 미가공 고체 흡착제의 저장 수단에서 상기 입자 크기 감소 수단(112)로 미가공 고체 흡착제의 공급량을 계측하기 위한 계측 수단(108); 및 입자 크기 감소 수단(112)에 의해서 조절된 고체 흡착제를 연소기(112)로 운송하고, 그에 의해서 조절된 고체 흡착제가 미가공 고체 흡착제의 저장 수단(102)과 운송 수단(118) 사이의 고체 흡착제의 중간 생성물의 저장 없이 연소기(12)로 공급되는 운송 수단을 포함한다.
흡착제 조절 및 직접 공급 장치, 미가공 고체 흡착제의 저장 수단, 입자 크기 감소 수단; 운송 수단

Description

증기 발생기를 위한 흡착제 조절 및 직접 공급 장치와 이 장치로 상기 증기 발생기를 개장하기 위한 방법{A sorbent conditioning and direct feed apparatus for a steam generator and a method for retrofitting a steam generator with same}
본 발명은 특히 기존 설비 유닛의 갱신 적용 또는 새로운 설비 유닛 적용의 순환 유동층 증기 발생기를 포함하는 화석 연료 발화 증기 발생기와 결합하여 사용하기에 적합한 흡착제 조절 및 직접 공급 장치에 관한 것이다.
석회석은 주로 탄산칼슘 CaCO3으로 구성된 천연 미네랄이고, 석회석은 유동층 연소 유닛에서 탈황 또는 제거 매체(scrubbing medium)로 사용된다. 상기 유닛에서, 석탄 등과 같은 연소 물질은 상향유동의 고온 가스와 접촉함으로써 연소 용기에서 유동하여 연소된다. 석회석은 결합된 연료-흡착제 혼합물을 유닛에 공급하기 이전에 연소 물질과 혼합될 수 있고 연소 동안 탈황 공정이 발생한다.
제거 또는 탈황 공정은 화학 반응이므로, 연도 가스에 대한 탄산칼슘을 함유하는 석회석의 적당한 화학량론 비는 가장 효과적인 반응을 일으킨다. 탈황 반응 에 대해서 최소의 낭비로써 효율적으로 실행하기 위하여, 석회석은 사용하기 전에 규정된 입자 크기를 생성하도록 연마에 의해서 조절되어야 하고 석회석 입자 크기 분포를 제어하고 그에 의해서 효율적인 탈황 공정을 보장하는 것은 유동층 연소 공정에서 특히 중요하다. 만약, 입자들이 너무 크다면, 연도 가스와 반응하는 석회석 입자 표면적이 불충분하기 때문에, 탈황 공정이 효율적이지 않다. 한편, 입자들이 너무 작다면, 유황을 제거하기 전에 석회석이 연도 가스와 함께 용기로부터 벗어나게 운반된다.
종래의 석회석 조제 시스템은 종종 사이클론(cyclone) 또는 백하우스(baghouse)를 구비한 건조 시스템을 포함하고 통상적으로 저장 호퍼(storage hopper), 컨베이어, 분쇄 및 연마기로 구성되고 일부 구성에서는, 진동 스크린을 포함한다. 이러한 종래 시스템은 개별 단계들에서 석회석의 입자 크기 감소를 실행하고, 상기 개별 단계들은, 예를 들어, 석회석 입자들이 크기 감소 유닛을 다중으로 통과하는 단계를 포함하고, 상기 크기 감소 유닛은 통상적으로 입자 크기를 상대적으로 크거나 또는 거친 크기에서 연소 용기로 도입하기에 적합한 상대적으로 작은 또는 미세한 입자 크기로 점진적으로 감소시키도록 실행된다. 따라서, 상기 종래 석회석 조제 시스템은 일반적으로 그 비용을 크게 증가시키는 복잡성을 가지며 여러 부품들 사이의 이송 경로 및 처리 동작의 수는 그러한 시스템의 작동 복잡성과 유지 비용을 부가시킨다.
종래의 석회석 저장 및 공급 시스템은 통상적으로 가공되지 않은 흡착제를 위한 개별적인 조제 및 저장 설비를 필요로 하고 상기 장비는 설비 유닛의 자본 비 용을 증가시킨다. 또한, 이러한 장비는 설비 유닛의 연소기로부터 수백 미터에 걸쳐 위치하므로, 설비 유닛에 대한 전체 필요 공간을 증가시킨다.
따라서, 요약하자면, 종래 기술에서는, 특히 순환 유동층 증기 발생기를 포함하는 증기 발생기로 직접 공급되고, 예를 들어, 석회석과 같은 흡착제 물질의 분쇄작업을 실행할 때 사용하기에 특히 적합한 흡착제 조절 및 직접 공급 장치에 대한 필요성이 상존하는 것이 입증되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 특히 순환 유동층 증기 발생기를 포함하는 증기 발생기로 직접 공급되고, 예를 들어, 석회석과 같은 흡착제 물질의 분쇄작업을 실행할 때 사용하기에 특히 적합한 새롭고 개선된 흡착제 조절 및 직접 공급 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 특히 순환 유동층 증기 발생기 장비를 포함하는 새로운 증기 발생기 장비에 설치되기에 적합한 그러한 개선된 흡착제 조절 및 직접 공급 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 특히 순환 유동층 증기 발생기 장비를 포함하는 기존의 증기 발생기 장비와 결합하여 개장될 수 있는 그러한 개선된 흡착제 조절 및 직접 공급 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 형태에 따른, 본 발명의 상기 및 기타 목적들은 특히 순환 유동층 증기 발생기 장비를 포함하는 새로운 증기 발생기 장비에 설치되기에 적합하 고 특히 순환 유동층 증기 발생기 장비를 포함하는 기존의 증기 발생기 장비와 결합하여 개장될 수 있는 개선된 흡착제 조절 및 직접 공급 장치에 의해서 달성된다.
본 발명에 따라서, 조절된 고체 흡착제를 연소기로 직접 공급하도록 작동할 수 잇는 흡착제 조절 및 직접 공급 장치가 제공된다. 이 흡착제 조절 및 직접 공급 장치는 미가공 고체 흡착제의 저장 수단; 상기 미가공 고체 흡착제의 저장 수단으로부터 그에 공급되는 고체 흡착제의 입자 크기를 상대적으로 크고 거친 입자 크기에서 상대적으로 작고 미세한 입자 크기로 감소시키기 위한 입자 크기 감소 수단을 포함한다.
또한, 상기 흡착제 조절 및 직접 공급 장치는 평균적으로, 적어도 90퍼센트(90%)의 조절된 고체 흡착제가 상기 입자 크기 감소 수단에서 연소기로 30분 이하 동안 전달되고 그후에 그 크기가 감소되는 방식으로, 입자 크기 감소 수단에 의해서 조절된 고체 흡착제를 연소기로 운송하고, 그에 의해서 조절된 고체 흡착제가 미가공 고체 흡착제의 저장 수단과 운송 수단 사이의 실질적인 고체 흡착제의 중간 생성물의 저장 없이 연소기로 공급되는 운송 수단을 포함한다.
본 발명의 양호한 실시예의 한 형태에 따른, 상기 연소기는 유동층 연소기이다. 본 발명의 다른 형태에 따른, 상기 운송 수단은 마찬가지로 조절된 고체 화석연료를 유동층 연소기로 운송하고 그에 의해서 조절된 고체 흡착제 및 조절된 고체 화석 연료가 혼합물로써 유동층 연소기로 공급되도록 작동가능한 연료 공급 운송 수단이다. 추가로, 흡착제 조절 및 직접 공급 장치는 양호하게는, 소정의 흡착제 공급 기간에 따라서 유동층 연소기로의 조절된 고체 흡착제의 공급을 제어하기 위 하여, 상기 미가공 고체 흡착제의 저장 수단과, 입자 크기 감소 수단 및 운송 수단에 작동식으로 결합된 제어 수단을 포함한다.
본 발명의 양호한 실시예의 또 다른 형태에 따른, 흡착제 조절 및 직접 공급 장치는 상기 제어 수단과 작동식으로 결합된 유동층 연소기의 작동 상태를 감지하기 위한 수단을 추가로 포함하고, 상기 제어 수단은 유동층 연소기의 감지된 작동 상태에 반응하여 유동층 연소기로의 조절된 고체 흡착제의 공급을 제어하도록 작동한다. 상기 유동층 연소기의 작동 상태를 감지하기 위한 수단은 유동층 연소기에서의 유황 농도를 감지하도록 작동할 수 있다.
본 발명의 양호한 실시예의 또 다른 형태에 따른, 상기 입자 크기 감소 수단은 롤러 밀(roller mill)이다. 다른 방안으로, 상기 입자 크기 감소 수단은 롤러 분쇄기이다. 또한, 본 발명의 양호한 실시예의 보충 형태에 따른, 상기 조절된 고체 화석 연료는 상기 운송 수단으로의 공급 이전에 분리된 입자 크기 감소 처리되고 상기 유동층 연소기는 상기 운송 수단에 의해서 조절된 고체 화석 연료와 조절된 고체 흡착제의 혼합물을 공급받는다. 상기 운송 수단은 다른 방안으로는, 조절된 흡착제를 공기 청소 분쇄장치(air swept mill) 또는 분쇄기로부터 증기 발생기로 공기압력으로 운송하도록 작동할 수 있는 공압 운송 조립체 또는 기계식 운송 조립체로 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 흡착제 조절 및 직접 공급 장치가 그에 대한 공급 조절된 흡착제와 연관하여 작동할 수 있는 유형의 순환 유동층 증기 발생기의 입면도.
도 2는 본 발명의 흡착제 조절 및 직접 공급 장치의 일실시예의 개략 측면도.
도 3은 도 2에 도시된 흡착제 조절 및 직접 공급 장치의 일실시예의 중량식 공급 장치를 부분 단면으로 확대 도시한 측면도.
도 4는 도 1에 도시된 흡착제 조절 및 직접 공급 장치의 일 실시예에서 사용되는 롤 분쇄기의 확대 측면도.
도 5a는 도 4에 도시된 롤 분쇄기를 갖는 본 발명의 흡착제 조절 및 직접 공급 장치의 일실시예의 한 변화 형태의 개략 측면도.
도 5b는 도 4에 도시된 롤 분쇄기를 갖는 본 발명의 흡착제 조절 및 직접 공급 장치의 일실시예의 다른 변화 형태의 개략 측면도.
도 6은 직접 연소된 분쇄탄 연소기와 함께 사용하기 위한 본 발명의 흡착제 조절 및 직접 공급 장치의 다른 실시예의 개략 측면도.
도 1에는, 통상적인 순환 유동층 증기 발생기가 도시되어 있으며, 본 발명의 흡착제 조절 및 직접 공급 장치는 상기 유동층 증기 발생기에 대해서 특수한 적용분야를 가진다. 분쇄된 연료 및 흡착제는 일반적으로 연소기(12)의 하부로 공급된다. 통상적으로 연료 및 흡착제 물질은 수평에서 약 60도 각도로 배치된 슈트(chute;도시생략)로 공급된다. 따라서, 연료 및 흡착제는 슈트를 따라서 연소기(12) 안으로 통과한다. 제 1 공기는 연소기의 하부에서 직립하는 하나 이상의 공기 포트를 통해서 공급된 제 2 차 공기와 함께 공기 분배기(14)를 통과하여 연소기의 하단으로 공급된다. 유동층 물질로 충전된 연소기(12)를 통해서 연소가 일어난다. 연도 가스 및 동반된 고체들은 연소기(12)를 떠나서 고체들이 분리되어 밀봉 포트(18)로 떨어지는 하나 이상의 사이클론(16) 안으로 들어간다. 상기 밀봉 포트(18)로부터, 고체들은 연소기(12)로 재순환된다. 선택적으로, 일부 고체는 애쉬 제어 밸브(ash control valve;20)를 통해서 유동층의 열교환기(22)로 우회된다. 사이클론(16)을 떠나는 연도 가스는 대류 통과부(24)를 통과하고 그 다음 공기 히터, 백 하우스 또는 전기 집진기(electrostatic precipitator) 및 팬(도시생략)으로 간다. 연소기(12)의 고체들은 상기 뜨거운 고체들을 애쉬 냉각기(30)를 통해서 배출시킴으로써, 연소기(12)로부터 통과하도록 주기적으로 허용되거나 또는 애쉬 냉각기(30) 대신에, 애쉬 스크류가 뜨거운 고체들을 주기적으로 제거하기 위하여 제공될 수 있다.
본 발명의 흡착제 조절 및 직접 공급 장치의 한 양호한 실시예는 도 2의 개략적인 구성으로 도시되고, 상기 도 2에서, 아직 입자 크기 감소 처리를 받지 않은 석회석은 조절된 석회석이 증기 발생기로 공급될 수 있는 미세한 입자 크기 분포로 조절(condition)된다. 증기 발생기는, 예를 들어, 연소기(12)를 구비한 도 1에 도시된 것과 같은 순환 유동층 증기 발생기일 수 있다. 석회석은 종래의 석회석 저장 장비(102)로부터 공급 호퍼(104)로 공급된다. 석회석은 중량식 공급 장치(gravimetric feeder device;108)의 일부인 중량 저울 벨트(weight scale belt;106) 상으로 공급 호퍼(104)에 의해서 공급되고 그에 의해서 슈트(110)를 통해서, 예를 들어, 롤러 밀 또는 롤 분쇄기로 구성될 수 있는 선택 크기 입자 감소 장치(112) 안으로 떨어진다. 입자 크기 감소 장치(112)는 하기에 기술되는 바와 같이 제어가능한 종래 원동기(도시생략)에 의해서 구동된다.
종래의 회전식 밸브(114)는 출구(116)를 경유하여 입자 크기 감소 장치(112)를 빠져나온 소정 크기 미만의 크기를 가지는 조절된 석회석의 공급량의 제어한다. 회전식 밸브(114)는 조절된 석회석을 연소기(12)의 공급 입구로 운송하는 공압 운송 조립체(118)로의 조절된 석회석의 공급량을 제어한다. 양호하게는, 회전식 밸브(114), 출구(116) 및 공압 운송 조립체(118)를 포함하는 유형의 운송 장치를 이용할 수 있는 입자 크기 감소 장치(112)의 한 구성은, 예를 들어, 롤 분쇄기일 수 있다. 다른 방안으로, 본 발명의 흡착제 조절 및 직접 공급 장치의 변화 형태에 따라서, 종래 형태를 가지는 공기 청소 장치(air swept arrangement)는 입자 크기 감소 장치(112)에서 연소기(12)로의 조절된 흡착제의 운송 작업을 실행하기 위하여, 회전식 밸브(114), 출구(116) 및 공압 운송 조립체(118)를 대신하여 배치될 수 있다. 유리하게는, 공기 청소 장치를 포함하는 유형의 운송 장치를 이용할 수 있는 입자 크기 감소 장치(112)의 한 구성은, 예를 들어, 롤러 밀일 수 있다. 이 공기 청소 장치는, 예를 들어, 가열된 공기를 연소기(12)에서 입자 크기 감소 장치(112)로 운반하는 적당한 종래의 가열 공기의 추출 덕트 조립체(take-off duct assembly)와 그에 동반된 조절된 흡착제와 함께 가열 공기를 입자 크기 감소 장치(112)에서 연소기(12)로 운반하는 적당한 종래의 귀환 덕트 조립체일 수 있다.
예를 들어, 분쇄탄과 같이 조절된 고체 연료는 고체 연료 공급부(120)에서 개별적으로 연소기(12)로 공급된다.
석회석 공급 시스템의 제어 유닛(122)은 최종 공급 상태의 석회석에 대해서 언급된 여러 조립체를 통하여 순환 유동층 증기 발생기에 대한 석회석 공급 동작을 제어한다. 석회석 공급 시스템의 제어 유닛(122)은 중량식 공급 장치(108)에 의하여 입자 크기 감소 장치(112)로 공급되는 석회석의 양(중량당 체적)과 출력속도에 대한 신호를 커넥터(124,126)로부터 수신하기 위하여, 커넥터(124)를 통해서 중량식 공급 장치(108)의 중량 저울 벨트(106)를 구동하는 구동 모터에 결합되고 커넥터(126)를 통해서 중량식 공급 장치(108)의 중량 측정 하위 조립체에 연결된다.
커넥터(128)는 석회석 공급 시스템의 제어 유닛(122)을 입자 크기 감소 장치(112)의 구동 모터에 연결하고 커넥터(130)는 석회석 공급 시스템의 제어 유닛을 선택적인 회전식 밸브(114)에 연결한다. 석회석 공급 시스템의 제어 유닛은 그에 따라 선택된 입자 크기 감소 시나리오와 연결되어서 입자 크기 감소 장치(112)의 동작과 회전식 밸브(114)의 공급 속도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 하나의 통상적인 제어 기간에 따라서, 석회석 공급 시스템의 제어 유닛(122)은 입자 크기 감소 장치(112)의 속도를 제어하고 그에 의해서 조절된 석회석의 출력을 증가시키기 때문에, 회전식 밸브(114)는 연료 공급 운송장치(118)로의 조절된 석회석의 공급 속도를 증가시키도록 제어된다.
종래의 유황 수준 감지 장치(132)는 연도 가스의 유황 수준을 연속적으로 감지하거나 또는 모니터하기 위하여 연소기(12)에 대해서 배치되고, 그에 의해서, 유 황 수준 감지 장치(132)는, 예를 들어, 연도 가스의 출구 스택 상에 위치할 수 있다. 유황 수준 감지 장치(132)는 연도 가스에서 감지된 유황 수준에 관한 신호를 제공하기 위하여 커넥터(134)를 통해서 석회석 공급 시스템의 제어 유닛(122)에 결합된다. 습기 제어 조립체(136)는 조절된 석회석의 습기 성분을 원하는 수준로 제어하기 위하여 제공된다. 습기 제어 조립체(136)는 양호하게는, 연소기(12)로 공급된 조절된 석회석이 원하는 습기 성분을 가지도록, 예를 들어, 석회석 저장 장비(102)에 저장된 미가공 석회석을 말하자면, 1 내지 10의 소정의 공급 습도로 건조시킴으로써, 입자 크기 감소 장치(112)의 상류에 있는 미가공 석회석의 건조작업을 선택적으로 실행한다. 습기 제어 조립체(136)는 그 건조작업을 실행하기 위하여 가열 공기를 미가공 석회석에 인가하는, 예를 들어, 가스 발화식 건조 장치와 같이 종래의 외부 동력의 건조 장치 또는 연료공급의 건조 장치로 구성될 수 있다. 양호하게는, 그러나, 습기 제어 조립체(136)는 증기 발생기의 동작과 연관되어 발생된 공정의 열을 이용하도록 구성되고 이 목적을 위하여, 습기 제어 조립체(136)는 연소기(12)로부터의 공정 열이 건조작업을 실행하기 위하여 입자 크기 감소 장치(112)의 석회석에 선택적으로 적용될 수 있도록, 입자 크기 감소 장치(112)를 연소기(12)에 교통시키는 덕트 및 댐퍼 하위조립체 또는 선택적인 외부 동력의 히터(138)를 포함할 수 있다. 본 발명의 흡착제 조절 및 직접 공급 장치는 이 흡착제 조절 및 직접 공급 장치가 공정 열이 입자 크기 감소 장치(112)로 비용 절감 방식으로 이송되는 것을 허용하기 위하여, 연소기(12)에 충분히 인접하게 즉, 통상적으로, 그로부터 50 미터 이하로 위치할 수 있다는 점에서, 상기 유형 장치의 공정 열 이 비용 절약 방식으로 사용될 수 있게 허용한다. 대조적으로, 종래의 석회석 저장 및 조절 장치에서, 석회석 저장 장비(102)의 석회석 저장 기능을 실행하는 석회석 저장 장비는 통상적으로 연소기로부터 수백 미터 이격되게 위치하므로 수백 미터 거리에 대해서 연소기로부터 공정 열을 전달하는 것은 비용상 합리적이지 않다.
석회석의 크기 감소를 실행하는 입자 크기 감소 장치(112)의 동작은 그에 결합된 여러 부품들로부터 석회석 공급 시스템의 제어 유닛(122)에 의해서 수신된 어떤 신호에 따라서 제어된다. 그러므로, 예를 들어, 한 예시적인 석회석 공급 제어 기간에 따라서, 석회석 공급 시스템의 제어 유닛(122)은 연도 가스의 감지된 유황 수준에 관한 유황 수준 감지 장치(132)로부터의 신호를 수신하고 석회석 공급 시스템의 제어 유닛(122)은 석회석을 연소기로 공급할 필요성을 결정하기 위하여 상기 신호를 평가한다. 석회석 공급 시스템의 제어 유닛(122)이 조제된 석회석 입자들을 연소기(12)로 공급할 필요량을 결정할 때, 석회석 공급 시스템의 제어 유닛(122)은 자유로운 미가공 석회석을 중량식 공급 장치(108) 상으로 공급하기 위하여, 공급 호퍼(104)를 제어한다. 중량식 공급 장치(108)의 동작은 소정 용적(중량당)의 자유로운 미가공 석회석을 입자 크기 감소 장치(112)로 공급하는 것을 실행하기 위하여 석회석 공급 시스템의 제어 유닛(122)에 의해서 제어된다. 입자 크기 감소 장치(112)는 그때 그에 공급된 석회석에서의 크기 감소를 실행하고 그에 따라서 조절된 석회석 입자들은 입자 크기 감소 장치(112)를 나와서 공압 운송 조립체(118) 안으로 들어간다. 만약, 입자 크기 감소 장치(112)가 예를 들어, 종래의 롤러 밀로 구성된다면, 선택적인 회전식 밸브(114)는 제외되고 조절된 석회석 입자들은 롤러 밀의 분류 작용으로써 롤러 밀을 빠져나와서 공압 운송 조립체(118)로 직접 이동한다. 그에 따라서 공급된 석회석 입자들은 연소기(12)로 이송된다. 연소기(12)에서의 원하는 유황 수준이 달성되었다는 것을 표시하는 유황 수준 감지 장치(132)에 의한 감지 동작과 연관하여, 석회석 공급 시스템의 제어 유닛(122)은 조제된 석회석의 공급량을 감소시키거나 또는 증가시키기 위하여 시스템을 제어한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 중량식 공급 장치(108)는 양호하게는 흡착제에 대한 단일 벨트 공급기(240)로 구성된다. 제 1 벨트 스케일(belt scale;242)은 벨트 공급기(240)를 따라서 이격된 간격으로 배치된다. 흡착제를 벨트 공급기(240)로 공급하는 공급 호퍼(104)는 벨트 스케일(242)로부터 각각 상류에 배치된다. 프로그램가능한 논리 제어기(250)는 제 1 벨트 스케일(242)로부터 입력을 받는다. 흡착제는 벨트 공급기(240)의 우측편(도면에 도시된 바와 같이)의 벨트 공급기(240)에서 쏟아진다. 벨트 스케일(242)로부터의 입력값이 공급되는 프로그램가능한 논리 제어기(250)가 선택적으로 공급된다. 공급 호퍼(104)로부터 벨트 공급기(240)로의 흡착제의 공급량은 회전식 밸브(254)에 의해서 제어된다.
회전식 밸브(254)는 프로그램가능한 논리 제어기(250)에 의해서 교대로 제어되는 모터(256)에 의해서 제어된다. 회전식 밸브(254)를 구동하는 모터(256)를 제어하면, 벨트 공급기(240)로 전달되는 흡착제의 실제량을 결정할 수 있다. 프로그램가능한 논리 제어기(250)는 실제 공급 속도를 의도된 또는 원하는 중량 공급 속도와 비교한다. 모터(260)는 연속적인 벨트 공급기(240)를 구동시키기 위하여 제공되고 상기 모터(260)는 석회석 조절 동작의 석회석의 원하는 전달 속도에 대응하 는 시간 주기 및/또는 속도에서 그로부터 순환 유동층 증기 발생기의 연소 공정으로 구동된다는 것을 이해할 수 있다. 특히, 벨트 스케일(242)은 신호를 모터(260)로 전송하고 그에 따라서 모터(260)를 제어한다. 프로그램가능한 논리 제어기(250)에서 모터(260)로의 신호는 단위 시간당 벨트 공급기(240)에 부가된 흡착제의 하중의 함수이다. 흡착제 공급의 상대 속도는 밸브(254)를 제어하는 모터(256)에 의해서 제어되고 상기 제어는 프로그램가능한 논리 제어기(250)에 의해서 달성된다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 일부 형태에 있어서, 프로그램가능한 논리 제어기(250)는 전용 프로그램가능한 논리 제어기일 수 있다. 프로그램가능한 논리 제어기(250)는 상업적인 범용 필수품이면서 통상적인 전용 프로그램가능한 논리 제어기이다. 본 발명의 다른 형태에서, 프로그램가능한 논리 제어기(250)는 유동층 증기 발생기가 위치하는 공장(plant)의 분포 제어 시스템의 일부일 수 있다.
따라서, 도 2에 도시된 흡착제 조절 및 직접 공급 장치의 일 실시예는 연소기(12)로의 조절된 고체 흡착제의 직접적인 공급을 실행하도록 작동가능하다. 상기 흡착제 조절 및 직접 공급 장치는 석회석 저장 장비(102) 형태의 미가공 고체 흡착제의 저장 수단과 상기 미가공 고체 흡착제의 저장 수단으로부터 그에 공급되는 고체 흡착제의 입자 크기를 상대적으로 크고 거친 입자 크기에서 상대적으로 작고 미세한 입자 크기로 감소시키기 위한 입자 크기 감소 장치(112) 형태의 입자 크기 감소 수단을 포함한다. 또한, 상기 흡착제 조절 및 직접 공급 장치는 평균적으로, 적어도 90퍼센트(90%)의 조절된 고체 흡착제가 상기 입자 크기 감소 수단에서 연소기로 30분 이하 동안 전달되고 그후에 그 크기가 감소되는 방식으로, 입자 크기 감소 수단에 의해서 조절된 고체 흡착제를 연소기로 운송하고, 그에 의해서 조절된 고체 흡착제가 미가공 고체 흡착제의 저장 수단과 운송 수단 사이의 실질적인 고체 흡착제의 중간 생성물의 저장 없이 연소기로 공급되는 연료 공급 운송기(118) 형태의 운송 수단을 포함한다. 따라서, 본 발명은 조절된 고체 흡착제의 일부의 어떤 경로 변경(diversion enroute) 없이 전체 조절된 고체 흡착제를 직접 연소기로 전달하도록 구성된 상기 재료 공급 장치(a)와; 입자 크기 감소 수단과 연소기 사이에서 이동하는 동안 조절된 고체 흡착제의 비실질적인 경로 변경을 허용하도록 구성된 상기 재료 공급 장치(b)를 포함하는 것으로 예상할 수 있다. 조절된 고체 흡착제의 비실질적인 경로 변경의 보기는 제거된 샘플 크기 부분 상에서 시험 또는 품질 제어 조치가 실행되는 것을 허용하기 위하여 조절된 고체 흡착제의 샘플 크기 부분을 제거하는 것이다. 조절된 고체 흡착제의 비실질적인 경로 변경의 다른 보기는 조절된 고체 흡착제의 질량 유동에서 인라인 공급 변화(inline feed variation)를 수용하도록 설계된 조절 고체 흡착제의 작동 유지량을 생성하는 것이고, 상기 작동 유지량의 용적은 종래의 조절된 고체 흡착제 조제 및 공급 장치와 연합하여 통상적으로 전용 대용량 사일로(silo) 또는 다른 구조체에 저장되는 조절 고체 흡착제의 저장 용적 보다 상당히 작은 것이라 생각된다.
각각 도 5a와 도 5b와 연관되어 도 4에 도시된 바와 같이, 롤 분쇄기는 석회석 입자들의 크기 감소를 실행하기 위하여, 입자 크기 감소 장치(112)의 양호한 구성으로 제공될 수 있다. 도 5a에 도시된 상기 롤 분쇄기의 한 변형 형태에서 알 수 있는 바와 같이, 흡착제 조절 및 직접 공급 장치의 한 실시예의 상기 변형 형태는 석회석의 입자 크기 감소를 실행하기 위하여 롤 분쇄기(412)를 포함한다. 도 4에 더욱 상세하게 도시된 롤 분쇄기(412)는 미가공 재료 공급 장치(416)로부터 자유로운 미가공(raw untrammeled) 석회석을 공급하기 위한 공급 영역(414), 제 1 쌍의 연마 롤(418,420) 및 제 2 쌍의 연마 롤(422,424)을 포함한다. 제 1 쌍의 연마 롤(418,420)과 제 2 쌍의 연마 롤(422,424)은 전기 모터와 같은 독립적인 구동 수단(도시생략)에 의해서 각각 구동된다. 자유로운 미가공 석회석은 중력에 의해서 공급 영역(414)으로부터 공급된다. 제 1 쌍의 연마 롤(418,420)은 다른 연마 롤에 대향하는 각 회전 방향으로 회전 축선에 대해서 각각 회전하는 대향 회전 롤(418,420)을 포함한다. 롤(418,420)은 그 사이에 제 1 닙(nip;430)을 형성하고, 상기 제 1 닙(430)은 자유로운 미가공 석회석 입자 크기에 따라서 조정가능하거나 또는 고정식으로 세팅된다.
제 2 쌍의 연마 롤(422,424)은 다른 연마 롤에 대향하는 각 회전 방향으로 회전 축선 주위에서 각각 회전하는 대향 회전 롤을 포함한다. 제 2 쌍의 연마 롤(422,424)은 원하는 최종 생성물 입자 크기 분포에 기초하는 제 2 닙(434)에 의해서 분리된다. 양호한 입자 크기 분포는 2mm 보다 작은 입자 그리고 일반적으로 1mm 보다 작은 입자로 구성되며 약 300 미크론의 중간 크기를 가진다. 양호하게는, 입자 크기 분포는 약 2 내지 3mm의 범위에서 제 2 쌍의 연마 롤(422,424) 사이의 닙(434)로 생성된다.
각 제 1 쌍의 연마 롤(418,420)과 제 2 쌍의 연마 롤(422,424)은 닙(430,434)을 통과할 때, 입자에서 전단응력을 생성하기 위하여 그 대향 연마 롤에 대해서 다른 속도로 회전한다. 자유로운 미가공 석회석은 미가공 재료 공급 장치(416)에 의해서 공급 영역(414)으로 공급된다. 석회석은 그때 제 1 쌍의 연마 롤(418,420)의 닙 영역(430) 안으로 떨어진다. 석회석 입자들의 연마는 닙(430)에서 발생하고, 석회석이 그를 통해서 이동할 때, 제 1 쌍의 연마 롤(418,420)에 의해서 석회석 상에 부여된 압축 및 전단응력은 입자들이 서로에 대해서 작용하고 그에 의해서 결정 구조를 파괴 또는 분열시키도록 유발한다. 생성물의 입자 크기 분포는 닙이 클수록, 석회석 입자 상에 행해지는 작업은 작아지고, 닙이 작을수록, 석회석 입자들 상에 행해진 작업은 많아진다는 점에서 제어된다. 석회석이 제 1 닙(430)을 지나서 통과할 때, 제 2 쌍의 연마 롤(422,424)에 의해서 크기가 추가로 감소되는 제 2 닙(434) 안으로 떨어진다. 도 4와 도 5a에 도시된 흡착제 조절 및 직접 공급 장치의 롤 분쇄기의 한 변형 형태는 도 2에 대해서 기재된 공압 운송 조립체(118) 대신에, 예를 들어, 고체 연료 공급부로부터 공급되는 자유로운 미가공 석탄 또는 분쇄탄과 같은 미가공 또는 조절된 고체 연료와 함께 조절된 서고히석을 순환 유동층 증기 발생기로 공급하기 위한 연료 공급 운송기(436)를 포함한다. 연료 공급 운송기(436)는, 예를 들어, 순환 벨트 컨베이어 형태의 종래 기계식 운송기로 구성될 수 있다. 따라서 원하는 입자 크기 분포를 달성하기 위하여 크기가 감소된 제 2 쌍의 연마 롤(422,424)을 빠져나오는 조절된 석회석은 그때 예를 들어, 종래의 회전식 밸브 장치에 의해서 계측 방식으로 공압 운송 조립체(436)의 공압 운송 증기로 방출되고 그에 의해서 고체 연료를 공급받아서 순환 유동층 증기 발생기로 제공된다.
도 5b에 도시된 상기 롤 분쇄기의 다른 변형 형태에서 알 수 있는 바와 같이, 흡착제 조절 및 직접 공급 장치의 한 실시예의 상기 변형 형태는 도 5a에 도시된 하나의 롤 분쇄기 실시예 변형 형태의 모든 형태를 포함하고, 롤 분쇄기로 공급되기 이전에 미가공 석회석의 습기 성분에서 적어도 일부의 감소를 실행하기 위한 건조 장치(438)의 상기 다른 변형 형태의 추가 구성을 포함한다. 건조 장치(438)는, 예를 들어, 종래의 템퍼링 공기 건조 장치(tempered air drying arrangement)로 구성되고, 상기 공기 건조 장치는 순환 유동층 증기 발생기에서 가열된 공기의 일부를 변환시키고 냉각기의 가열 공기는 귀환 루프를 경유하여 증기 발생기로 복귀하는 상태에서 종래의 회전식 건조기에 의해서 가열된 공기를 통과시켜서 미가공 석회석과 접촉시킨다.
본 발명의 흡착제 조절 및 직접 공급 장치의 다른 양호한 실시예는 도 6의 개략적인 구성으로 도시되고, 도 6에서, 아직 입자 크기 감소 처리를 받지 않은 석회석은 최종 입자 크기 분포로 조절되고, 최종 입자 크기 분포에서, 조절된 석회석은 분쇄탄 및 조절된 석회석을 연소기 안으로 직접 분사하기 위한 모서리 장착식 또는 벽 장착식 버너를 가지는 분쇄탄 연소기와 같은 직접 발화 증기 발생기 안으로 공급될 수 있다. 도 6에 도시된 증기 발생기는 종래의 분쇄탄 직접 발화 보일러(500)로 예시적으로 도시된다.
석회석은 종래의 석회석 저장 장비(502)로부터 공급 호퍼(504)로 공급된다. 석회석은 그때 공급 호퍼(504)에 의해서 중량 저울 벨트(506) 상으로 공급되고, 상 기 중량 저울 벨트(506)는 중량식 공급 장치(508)의 일부이고 이동함으로써 슈트(510)를 통해서, 예를 들어, 롤러 밀(512)와 같은 선택된 석회석 크기 조절 장치 안으로 떨어진다. 롤러 밀(512)은 하기에 기재된 바와 같이, 제어가능한 종래의 원동기(도시생략)에 의해서 구동된다.
롤러 밀(512)은 이 롤러 밀에 의해서 조절된 석회석 입자들을 분류하기 위하여 동적 분류기 또는 정적 분류기를 선택적으로 포함할 수 있다. 단지 상기 선택 사항을 도시할 목적으로, 도 6에 도시된 흡착제 조절 및 직접 공급 장치는 그 회전 속도가 본원에 기재된 바와 같이 제어가능한 동적 분류기(514)를 구비하고, 상기 동적 분류기는 소정 미만의 크기를 가지는 조절된 석회석의 일부는 출구(516)를 경유하여 롤러 밀(512)을 빠져나오도록 허용되고 반면에 소정 이상의 크기를 가지는 석회석의 다른 부분은 추가 크기 감소를 위하여 롤러 밀(512)의 연마 영역으로 복귀하도록, 롤러 밀(512)에서 석회석을 분류한다. 출구(516)는 롤러 밀(512)에서 복수의 버너로 조절된 석회석을 공기압력으로 운송하도록 작동가능한 종래의 공압 운송 조립체(518)와 교통하고, 상기 복수의 버너에서, 조절된 석회석은 그 직접적인 발화공정 동안 분쇄탄과 혼합하여 분쇄탄의 직접 발화 보일러(500) 안으로 들어간다. 조절된 석회석은 출구(516)에서 공압 운송 조립체(518)를 경유하여 분쇄탄 직접 발화 보일러(500)로 이동하고, 상기 분쇄탄 직접 발화 보일러(500)에서, 석회석은 예를 들어, 고체 연료 공급부(520)로부터 공급된 분쇄탄과 같은 분쇄된 고체 연료와 결합한다. 분쇄탄은, 예를 들어, 종래 분쇄기(521)에서 자유로운 미가공 석탄의 크기 감소를 포함할 수 있는 분리된 고체 화석 연료 분리 공정에서 고체 연료 공급부(520)로 공급된다. 종래의 분쇄기(521)는 고체 연료를 특수한 입자 크기로 감소시키기 위하여 타격, 마찰 및 분쇄의 일부 복합작업을 사용한다. 여러 유형의 분쇄기 밀은 예를 들어, 석탄일 수 있는 고체 연료를 노에서 발화하기에 적합한 특수 크기로 분쇄하기 위하여 사용될 수 있다. 이것은 볼 튜브 밀, 타격 밀, 마찰 밀, 볼 레이스 밀(ball race mill) 및 링 롤 또는 보울 밀(bowl mill)을 포함할 수 있다. 가장 통상적으로, 그러나, 보울 밀들은 공기 스트림에 동반된 분쇄된 연료의 직접 발화를 허용하기 위하여 고체 연료의 분쇄작업에 사용된다.
석회석 공급 시스템의 제어 유닛(522)은 조절된 석회석을 분쇄탄 직접 발화 보일러(500)로 최종으로 공급하도록, 표시된 여러 조립체를 통해서 석회석 공급 동작을 제어한다. 석회석 공급 시스템의 제어 유닛은 커넥터(524)를 통해서 중량식 공급 장치(508)의 중량 저울 벨트(506)의 벨트를 구동하는 구동 모터에 연결되고 중량식 공급 장치(508)에 의해서 롤러 밀(512)로 공급되는 석회석의 출력 속도 및 양(즉, 중량당 용적)에 대한 신호를 커넥터(524,526)으로부터 수신하기 위하여 중량식 공급 장치(508)의 하중 측정 하위 조립체에 커넥터(526)를 통해서 접속된다.
커넥터(528)는 석회석 공급 시스템의 제어 유닛(522)을 롤러 밀(512)의 연마 보울 구동 모터에 연결하고 커넥터(530)는 석회석 공급 시스템의 제어 유닛을 동적 분류기(514)에 연결한다. 석회석 공급 시스템의 제어 유닛은 그에 따라서 롤러 밀(512)의 속도와 동적 분류기(514)의 속도를 제어한다. 예를 들어, 한 통상적인 제어 방식에 따라서, 석회석 공급 시스템의 제어 유닛은 롤러 밀(512)의 속도를 제어하고 그에 의해서 석회석의 연마 용량을 증가시키기 때문에, 동적 분류기(514)의 속도는 감소한다.
도 2에 도시된 흡착제 조절 및 직접 공급 장치의 일 실시예에 대해서 기재된 유황 수준 감지 장치(132)에 의해서 실행된 유황 수준 감지 동작을 대신하여, 도 6에 도시된 흡착제 조절 및 직접 공급 장치의 다른 실시예는 어떤 실시간 유황 감지동작을 실행하지 않지만, 대신에 미리 프로그램된 석회석 공급 기간에 따라서, 조절된 석회석을 분쇄탄 직접 발화 보일러(500)에 공급하는 동작을 제어하도록 작동한다. 석회석 공급 시스템의 제어 유닛(522)은 석회석 공급 시스템의 제어 동작에 저장된 석회석 공급 프로그램에 따라서 분쇄탄 직접 발화 보일러(500)에 대한 조절된 석회석의 공급 속도를 증가, 감소 또는 유지하도록 구성된다. 저장된 석회석 공급 프로그램은 적당한 석회석 공급 속도에 관한 경험 데이터에 기초하여 구성된다.
석회석을 연마하기 위한 롤러 밀(512)의 동작은 그에 연결된 여러 부품으로부터 석회석 공급 시스템의 제어 유닛(522)에 의해서 수신된 어떤 신호의 영향을 받는다. 그러므로, 예를 들어, 한 예시적인 석회석 공급 제어 기간에 따라서, 저장된 석회석 공급 프로그램에 따른 석회석 공급 시스템의 제어 유닛(122)은 소정 공급 속도에서 중량식 공급 장치(108)로 자유로운 미가공 석회석을 공급하기 위하여 공급 호퍼(104)를 제어한다. 중량식 공급 장치(108)의 동작은 소정 용적(중량당)의 자유로운 미가공 석회석을 롤러 밀(512)에 공급하는 동작을 실행하기 위하여 석회석 공급 시스템의 제어 유닛(122)에 의해서 제어된다. 롤러 밀(512)은 그에 공급된 석회석에 크기 감소 동작을 실행하고 반면에 석회석 공급 시스템의 제어 유닛(122)은 롤러 밀(512)에서 공압 운송 조립체(518) 상으로 빠져나온 석회석 입자들이 원하는 입자 크기 분포에 적합하다는 것을 보장하기 위하여, 분류기(514)의 동작을 제어한다. 그에 따라서 공급된 석회석 입자들은 공압 운송 조립체(518)에 의해서 분쇄탄 직접 발화 보일러(500)으로 이송된다. 저장된 석회석 공급 프로그램으로부터의 출력과 결합하여, 석회석 공급 시스템의 제어 유닛(522)은 조제된 석회석의 공급을 감소 또는 중단시키도록, 시스템을 제어한다.
본 발명의 실시예 및 변형 형태를 도시하였지만, 상기 언급된 그 일부 수정 형태는 당기술에 숙련된 기술자에게 용이하게 제조될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 진정한 정신 및 범주 내에 있는 다른 수정 형태 뿐 아니라 본원에 언급된 수정 형태를 모두 커버하는 것으로 고안되었다.

Claims (13)

  1. 조절된 고체 흡착제를 유동층 연소기로 직접 공급하기 위한 흡착제 조절 및 직접 공급 장치에 있어서,
    미가공 고체 흡착제의 저장 수단;
    상기 미가공 고체 흡착제의 저장 수단으로부터 그에 공급되는 고체 흡착제의 입자 크기를 상대적으로 크고 거친 입자 크기에서 상대적으로 작고 미세한 입자 크기로 감소시키기 위한 입자 크기 감소 수단;
    90퍼센트(90%)의 조절된 고체 흡착제가 상기 입자 크기 감소 수단에서 연소기로 30분 이하 동안 전달되고 그후에 그 크기가 감소되는 방식으로, 운송 수단으로 공급되기 이전의 개별적인 입자 크기 감소 동작에서, 입자 크기 감소 수단에 의해서 조절된 고체 흡착제를 연소기로 운송하고, 그에 의해서 조절된 고체 흡착제가 미가공 고체 흡착제의 저장 수단과 운송 수단 사이의 실질적인 고체 흡착제의 중간 생성물의 저장 없이 연소기로 공급되는 운송 수단;
    소정 흡착제 공급 기간에 따라서 조절된 고체 흡착제가 유동층 연소기로의 조절된 고체 흡착제의 공급을 제어하도록, 상기 미가공 고체 흡착제의 저장 수단, 입자 크기 감소 수단 및 운송 수단에 작동식으로 결합된 제어 수단;
    상기 유동층 연소기에서의 유황 농도를 감지하기 위하여 상기 제어 수단에 작동식으로 결합된 수단을 포함하고,
    상기 운송 수단은 마찬가지로 조절된 고체 화석연료를 유동층 연소기로 운송하고 그에 의해서 조절된 고체 흡착제 및 조절된 고체 화석 연료가 혼합물로써 유동층 연소기로 공급되도록 작동가능한 연료 공급 운송 수단이고,
    상기 제어 수단은 유동층 연소기의 감지된 유황 농도에 반응하여 유동층 연소기로의 조절된 고체 흡착제의 공급을 제어하도록 작동하는 흡착제 조절 및 직접 공급 장치.
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  7. 제 1 항에 있어서, 상기 입자 크기 감소 수단은 롤러 밀(roller mill)인 흡착제 조절 및 직접 공급 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 입자 크기 감소 수단은 롤러 분쇄기인 흡착제 조절 및 직접 공급 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 입자 크기 감소 수단은 타격식 밀(impact mill)인 흡착제 조절 및 직접 공급 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 입자 크기 감소 수단은 로드 밀(rod mill)인 흡착제 조절 및 직접 공급 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 입자 크기 감소 수단은 해머 분쇄기인 흡착제 조절 및 직접 공급 장치.
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  13. 제 1 항에 있어서, 상기 운송 수단은 기계식 운송 조립체를 포함하고 상기 조절된 고체 흡착제는 단지 기계적인 운송에 의해서만 유동층 연소기로 운송되는 흡착제 조절 및 직접 공급 장치.
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