KR100659136B1

KR100659136B1 - 스러스트 화격자 소각로용 냉각식 화격자 봉

Info

Publication number: KR100659136B1
Application number: KR1020020079524A
Authority: KR
Inventors: 짐머만베른하르트; 만취크리스티안
Original assignee: 피시아 밥콕 엔비론멘트 게엠베하
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2002-12-13
Publication date: 2006-12-18
Also published as: ATE403111T1; KR20030052987A; DE50212566D1; JP4135898B2; EP1321711B1; EP1321711A1; JP2003232513A; DE10163670A1

Abstract

본 발명은 화격자 봉(1)이 등부(5)와 2개의 측부 플랭크(6)를 구비한 단면의 프로파일이 U형이고, 그 하측에 공기가 통과하여 흐르는 냉각 시스템을 구비하고 있고, 그 냉각 시스템이 화격자 봉(1)의 하측에 공기의 유출구를 구비한 스러스트 화격자 소각로용 화격자 봉에 관한 것이다. 상기 냉각 시스템은 화격자 봉(1)의 종 방향으로, 그리고 측부 플랭크(6) 사이에서 화격자 봉(1)의 전 폭에 걸쳐 연장되는 냉각 갭(9)으로 이뤄진다. 냉각 갭(9)의 높이는 화격자 봉(1)의 높이보다 수배만큼 더 낮다. 냉각 갭(9)은 화격자 봉(1)의 하측에 배치된 유출 갭(10)에서 종료되고, 유출 갭(10)은 냉각 갭(9)의 폭과 일치하게 된다.

스러스트 화격자 소각로, 화격자 봉, 등부, 측부 플랭크, 냉각 갭, 유출 갭

Description

스러스트 화격자 소각로용 냉각식 화격자 봉{COOLED FIRE-BAR FOR THRUST GRATE FIRING FURNACE}

도 1은 연소 화격자의 개략적인 측면도,

도 2는 개별 화격자 봉의 종단면도,

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따른 단면도,

도 4는 다른 실시예에 따른 개별 화격자 봉의 종단면도

도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ 선을 따른 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 화격자 봉 2 : 화격자 봉 지지체

3 : 호퍼 4 : 주 공기 도관

5 : 등부 6 : 측부 플랭크

9 : 냉각 갭 10 : 유출 갭

13 : 공기 도관

본 발명은 청구항 1의 전제부의 특징을 갖는 스러스트 화격자 소각로(thrust grate firing furnace)용 냉각식 화격자 봉(cooled fire-bar)에 관한 것이다.

소위 1차 공기로서 연소 화격자를 통해 그 위에 놓여진 연료 층으로 송풍되는 연소 공기가 연소 화격자의 화격자 봉을 냉각시키는 역할을 한다. 그러한 1차 공기 흐름에 의한 냉각 효과는 화격자 봉 사이의 갭의 크기 또는 정해진 유출 개구부에 의해, 그리고 그 지점에서의 연료 층을 통한 1차 공기의 흐름 저항에 의해 결정된다. 예컨대, 갭을 막거나 유출 개구부를 폐색하는 액상 슬래그에 의해 1차 공기가 차단될 경우에는 해당 화격자 봉이 사실상 냉각되지 않게 된다.

1차 공기에 의한 화격자 봉의 냉각을 개선시키기 위해, 화격자 봉은 그 하측에 1차 공기가 송풍되는 냉각 리브를 구비할 수 있다. DE 41 05 330 C1로부터는 중공 박스형 횡단면을 구비한 화격자 봉이 공지되어 있다. 그러한 화격자 봉의 상측과 하측 사이에는 배후 측으로부터 공기가 추진되는 2개의 챔버가 중간 리브에 의해 형성된다. 공기는 챔버를 통해 흐름으로써 화격자 봉의 전방 측에 있는 슬릿 노즐을 통해 연소실로 유출된다. 그러한 형식으로 냉각시킬 경우에도 역시 슬릿 노즐이 폐색될 위험이 있고, 그에 따라 공기가 화격자 봉으로부터 유출되지 못하여 화격자 봉을 냉각시킬 수 없게 된다.

또한, EP 0 924 464 A1로부터는 화격자 봉 하측에 공기가 통과하여 흐르는 상세한 설명을 생략한 형식으로 사행 형태로 구부러진 파이프 코일이 고정된 냉각식 화격자 봉이 공지되어 있다. 공기는 파이프 코일을 통해 흐른 후에 화격자 봉의 하측에서 측방에 배치된 유출 개구부를 통해 화격자 봉으로부터 유출된다. 파이프 코일이 충분하지 못하게 고정된 경우에는 화격자 봉으로부터 파이프 코일에 의해 냉각 공기로의 열 전달이 현격히 저하되게 된다. 사행 형태로 부설된 파이프 코일은 근본적으로 화격자 봉에서 비대칭적 온도 분포를 가져온다. 그 결과, 화격자 봉이 일그러지면서 서로 나란히 놓인 화격자 봉 사이에 원하지 않는 갭의 형성을 동반하게 된다. 측방 유출 개구부로부터 유출되는 공기는 그 배후에 놓인 화격자 봉 쪽으로만 흐르고, 그로 인해 해당 화격자 봉에서 다시 비대칭적 온도 분포가 생기게 된다. 냉각 공기가 단 하나의 채널만을 통해 흐르기 때문에, 가능한 냉각 공기 양이 매우 한정되어 냉각 작용이 단지 미미한 정도에 지나지 않게 된다.

본 발명의 목적은 화격자 소각로용 화격자 봉을 공기에 의해 확실하고도 균일하게 냉각되도록 구성하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 전제된 바의 화격자 봉은 본 발명에 따라 청구항 1에 특정화된 특징에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 구성은 종속 청구항들의 주제이다.

화격자 봉의 균일한 냉각을 배려하기 위해, 화격자 봉의 종 방향 축에 대해 대칭적으로 연장되는 냉각 갭 및 화격자 봉의 전 폭에 걸쳐 연장되는 유출 갭이 마련된다. 화격자 봉의 하측에 부설되는 유출 갭은 연소 화격자 위에 놓인 연료 층에 의해 폐색되지 않아서 냉각 공기가 항상 화격자 봉을 통해 흐를 수 있게 된다.

첨부 도면에는 본 발명의 다수의 실시예가 도시되어 있는 바, 이후로 그에 관해 더욱 상세히 설명하기로 한다.

스러스트 연소 화격자로서 형성되어 위쪽으로 정향된 스러스트 화격자 소각로의 연소 화격자는 서로 나란히 배치된 화격자 봉(1)의 다수의 봉 열로 이뤄진다. 스러스트 화격자 소각로는 연료 층으로서 연소 화격자 상에 놓여진 연료 또는 바람직하게는 폐기물을 소각시키는 역할을 한다.

봉 열의 화격자 봉(1)은 화격자 봉 지지체(2) 상에 지지된다. 각각의 화격자 봉 지지체(2)에는 해당 봉 열을 왕복 이동시키는 도시를 생략한 구동 장치가 작용한다. 개별 봉 열의 화격자 봉(1)은 기와의 형태로 서로 포개어져 놓인다.

연소 화격자의 아래에는 화격자를 빠져나와 떨어지는 물질을 반출하는 호퍼(3)가 위치된다. 그러한 호퍼(3)에는 주 공기 도관(4)이 연통되고, 그 주 공기 도관(4)을 경유하여 연료의 연소에 사용할 연소 공기의 1차 공기분이 공급되게 된다. 그러한 1차 공기는 개별 화격자 봉(1) 사이의 갭을 통해 연소 화격자 위에 놓인 연료 층으로 유출된다. 도 1에서 화살표는 1차 공기의 흐름 방향을 지시하고 있다.

바람직하게 주물로 이루어진 화격자 봉(1)은 등부(5) 및 서로 대향하는 2개의 측부 플랭크(6)를 구비한 U형 프로파일을 보인다. 화격자 봉(1)은 폐쇄된 헤드 부재(7) 및 단부 부재(8)를 구비한다. 하나의 봉 열의 화격자 봉(1)의 헤드 부재(7)는 각각의 다음 봉 열의 화격자 봉(1)의 등부(5) 상에 슬라이딩이 가능하게 놓여진다. 단부 부재(8)는 화격자 봉 지지체(2) 상에 지지된다.

화격자 봉(1)은 그 하측에, 즉 연료 층으로부터 떨어져있고 호퍼(3)에 대향한 측에 냉각 갭(9)을 구비한다. 그러한 냉각 갭(9)은 화격자 봉(1)의 길이방향으로 뻗어있고 측부 플랭크(6) 사이에서 화격자 봉(1)의 전 폭에 걸쳐 연장되어 냉각 갭(9)의 폭과 일치하는 유출 갭(10)에서 종료된다. 냉각 갭(9)의 높이는 화격자 봉(1)의 높이보다는 수배나 더 낮게하는 것이 바람직하다.

등부(5), 및 냉각 갭(9)의 높이에 상응하는 간격을 두고 화격자 봉(1)에 고정되는 냉각 갭(9)은 측부 플랭크(6), 차폐 판(11)으로 한정된다. 화격자 봉(1)의 등부(5)의 하측은 홈(12)의 형태를 보이는 표면 구조를 구비하는 것이 바람직하다. 홈(12)은 화격자 봉(1)의 종방향으로 단부(8)에서 헤드 부재(7)까지 뻗어있다. 홈(12)의 정확한 연장 길이는 다양할 수 있고, 열 기술적으로 최적화된다. 본 실시예에서는 차폐 판(11)이 홈(12)의 이빨부분의 선단 부분에 맞닿게 된다.

부분흐름으로서 연소 화격자에 공급된 1차 공기로부터 분기된 냉각 공기가 냉각 갭(9)을 흐르게 된다. 이를 위하여, 주 공기 도관(4)으로부터 공기 도관(13)이 분기된다. 그러한 공기 도관(13)에는 스로틀 밸브(14)가 배열설치된다. 공기 도관(13)은 분배 도관(15)으로 안내된다. 분배 도관(15)은 가요성 분기 도관(16)을 경유하여 화격자 봉 지지체(2)에 접속되는데, 그 화격자 봉 지지체(2)는 냉각 공기의 안내를 위해 중공으로 형성되고 단부에서 폐쇄된다. 화격자 봉 지지체(2)로부터는 가요성 파이프 섹션(17)이 개별 화격자 봉(1)으로 안내된다. 차폐판(11)은 각각의 파이프 섹션(17)과 연통된 공급 개구부(18)를 구비한다.

도 2에 도시된 화격자 봉(1)에서는 공급 개구부(18)가 단부 부재(8)의 부근에, 그리고 유출 갭(10)이 헤드 부재(7)의 부근에 각각 위치된다. 차폐판(11)은 냉각 갭(9)을 지속시키기 위해 헤드 부재(7)의 형태를 따르는데, 차폐판(11)의 하부 에지와 헤드 부재(7)의 쇼울더 사이에는 유출 갭(10)을 형성하는 수평 섹션이 형성된다. 화격자 봉(1)에 공급된 냉각 공기는 화격자 봉(1)의 종 방향으로 화격자 봉의 전 폭에 걸쳐 냉각 갭(9)을 통해 헤드 부재(7)까지 흐르고, 유출 갭(10)으로부터 수평 대칭적으로 유출된다. 가열된 냉각 공기는 호퍼(3)로부터 나오는 1차 공기와 혼합되고, 그 때에 화격자 봉(1)의 등부(5)의 하측이 냉각되게 된다. 이어서, 냉각 공기와 혼합된 1차 공기는 화격자 봉(1) 사이의 갭을 통해 연소 화격자의 위에 놓인 연소실로 흐르고, 그 때에 화격자 봉(1)의 측부 플랭크(6)가 냉각되게 된다.

도 4에 도시된 화격자 봉(1)에서 공급 개구부(18)가 헤드 부재(7)의 부근에, 그리고 유출 갭(10)이 단부 부재(8)의 부근에 각각 위치된다. 차폐 판(11)은 단부 부재(8)로부터 일정 간격을 둔 채로 종료되어 본 경우에는 수직으로 위쪽을 향하도록 유출 갭(10)을 형성한다. 화격자 봉(1)에 공급되는 냉각 공기는 화격자 봉(1)의 가장 뜨거운 섹션으로서의 헤드 부재(7)로부터 출발하여 화격자 봉(1)의 종 방향으로 화격자 봉의 전 폭에 걸쳐 냉각 갭(9)을 통해 흐르고, 단부 부재(8)의 부근에서 유출 갭(10)으로부터 수직 아래쪽으로 대칭적으로 유출된다. 그러한 변형례는 도 2에 도시된 실시예보다 열 기술적으로 더 양호한데, 왜냐하면 전자의 경우에는 차가운 냉각 공기가 화격자 봉(1)의 뜨거운 구역에 직접 안내되어 그 지점에서의 높은 온도 차에 의거하여 개선된 냉각이 구현될 수 있기 때문이다. 가열된 냉각 공기는 호퍼(3)로부터 나오는 1차 공기와 혼합되어 균일한 혼합 온도로 되게 된다. 이어서, 가열된 냉각 공기와 1차 공기로 이뤄진 공기 혼합물은 화격자 봉(1) 사이의 갭을 통해 연소 화격자의 위에 놓인 연소실로 흐르고, 그 때에 화격자 봉(1)의 측부 플랭크가 냉각되게 된다.

화격자 봉(1)에 공급되는, 총 1차 공기의 부분양으로서 냉각 공기의 양은 공기 도관(13)에 있는 스로틀 밸브(14)에 의해 조절된다. 그럼으로써, 화격자 봉의 냉각을 소각하려는 폐기물의 발열량 변동에 맞춰 조절하는 것이 간단하게 이뤄질 수 있게 된다. 마찬가지로, 화격자 봉의 냉각을 여러 화격자 구역에 맞춰, 즉 연소 화격자에서의 열 전환의 진전에 맞춰 간단하게 조절할 수 있게 된다. 그것은 오늘날 폭넓은 가열치 대역과 관련하여 요구되는 폐기물 소각 설비의 요건에 있어 결정적인 역할을 하게 된다.

본 발명에 따른 스러스트 화격자 소각로용 냉각식 화격자 봉에서는 화격자 봉의 균일한 냉각을 배려하기 위해, 화격자 봉의 종 방향 축에 대해 대칭적으로 연장되는 냉각 갭 및 화격자 봉의 전 폭에 걸쳐 연장되는 유출 갭이 마련되고, 그에 의해 화격자 봉의 하측에 부설되는 유출 갭이 연소 화격자 위에 놓인 연료 층에 의해 폐색되지 않아서 냉각 공기가 항상 화격자 봉을 통해 흐를 수 있게 된다. 따라서, 종래에 냉각 공기가 폐색으로 인해 화격자 봉으로부터 유출되지 못하여 그것을 냉각시킬 수 없었던 문제점이 해소된다. 또한, 냉각 공기의 양이 공기 도관에 있는 스로틀 밸브에 의해 조절됨으로써, 화격자 봉의 냉각을 소각 대상 폐기물의 변동 발열량에 맞춰 간단하게 조절하는 것이 이뤄질 수 있게 된다.

Claims

등부(5)와 2개의 측부 플랭크(6)를 구비한 단면의 프로파일이 U형이고, 하측에 공기가 통과하여 흐르는 냉각 시스템을 구비하고 있고, 그 냉각 시스템이 화격자 봉(1)의 하측에 공기의 유출구를 구비한 스러스트 화격자 소각로용 화격자 봉에 있어서,

냉각 시스템은 화격자 봉(1)의 종 방향으로 뻗어있고 측부 플랭크(6) 사이에서 화격자 봉(1)의 전 폭에 걸쳐 연장되는 냉각갭(9)으로 이뤄지고, 냉각 갭(9)의 높이는 화격자 봉(1)의 높이보다 수배만큼 더 낮으며, 냉각 갭(9)은 화격자 봉(1)의 하측에 배치된 유출 갭(10)에서 종료되고, 유출 갭(10)은 냉각 갭(9)의 폭과 일치하는 것을 특징으로 하는 스러스트 화격자 소각로용 화격자 봉.
제 1 항에 있어서, 냉각 갭(9)은 화격자 봉(1)의 등부(5)의 하측 및 화격자 봉(1)에 고정된 차폐 판(11)에 의해 한정되는 것을 특징으로 하는 스러스트 화격자 소각로용 화격자 봉.
제 2 항에 있어서, 화격자 봉(1)의 등부(5)는 하측에 화격자 봉(1)의 종 방향으로 연장되는 복수의 홈(12)으로 이루어지는 빗의 형태의 표면 구조를 구비하고, 그 홈(12)의 표면구조에 차폐 판(11)이 맞닿는 것을 특징으로 하는 스러스트 화격자 소각로용 화격자 봉.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 냉각 갭(9)으로의 공기 공급구가 화격자 봉(1)의 단부에, 그리고 유출 갭(10)이 화격자 봉(1)의 헤드에 각각 제공되고, 유출 갭(10)은 수평으로 개구하여 있는 것을 특징으로 하는 스러스트 화격자 소각로용 화격자 봉.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 냉각 갭(9)으로의 공기 공급구가 화격자 봉(1)의 헤드에, 그리고 유출 갭(10)이 화격자 봉(1)의 단부에 각각 제공되고, 유출 갭(10)은 아래쪽으로 개구하여 있는 것을 특징으로 하는 스러스트 화격자 소각로용 화격자 봉.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 화격자 봉(1)은 화격자 봉(1)의 열에 공통되는 폐쇄된 중공 화격자 봉 지지체(2) 상에 지지되고, 상기 화격자 봉 지지체(2)는 한편으로 파이프 섹션(17)을 경유하여 화격자 봉(1)의 냉각 갭(9)에, 그리고 다른 한편으로 공기 도관(13)에 각각 접속되며, 상기 공기 도관(13)은 스러스트 화격자 소각로에 연소 공기를 공급하는 주 공기 도관(4)으로부터 분기되고, 상기 공기 도관(13)에는 스로틀 밸브(14)가 배치되는 것을 특징으로 하는 스러스트 화격자 소각로용 화격자 봉.