KR100736919B1 - 화력발전소용 석탄미분기의 저널 헤드 라이너 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 급송공기와 분쇄된 미분탄에 의해 마모되는 것을 억제하기 위해 분쇄롤러의 저널의 하부를 일부 감싸도록 설치되는 화력발전소용 석탄미분기의 저널 헤드 라이너에 관한 것으로서, 분쇄롤러의 저널 하부를 감싸는 반원통형 형상으로 형성된 반원부와, 반원부의 일단에서 하방으로 연장되는 수직부로 되어 저널에 지지되게 설치되는 브라켓과, 브라켓의 외측면에 세라믹 접착제에 의해 부착된 다수의 세라믹 라인닝을 구비하고, 세라믹 라인닝은 Al2O3 92중량%, TiO2 1중량%, BaO 1중량%, Na2O3 0.5중량%, 규회석 1중량%, ZrO2 1중량%, Li2O 1중량%, SiC 1중량%, P2O5 0.5중량%, CaO 1 중량%의 성분비로 혼합된 세라믹 조성물을 성형 및 소성하여 형성되고, 세라믹 접착제는 Al2O3 67중량%, TiO2 10중량%, CaO 4중량%, 점토 3중량%, 벤토나이트 3중량%, ZrO2 7중량%, Na2O 2중량%, B2O3 4중량퍼센트의 성분비로 혼합된 혼합물 100중량부에 대해 5 내지 10중량부의 물을 투입하여 슬러리 형태로 형성된 것을 브라켓에 도포한 후 세라믹 라인닝을 접착하고 경화시킨다. 이러한, 화력발전소용 석탄미분기의 저널 헤드 라이너에 의하면, 세라믹 라인닝의 단독 분리를 억제시킬 수 있고, 마모 및 진동에 의한 분리를 억제할 수 있어 내구성 및 열적 안정성을 향상시킬 수 있고 제조가 용이한 장점을 제공한다.

Description

화력발전소용 석탄미분기의 저널 헤드 라이너{journal head liner of bowl pulverizer}
도 1은 본 발명에 따른 저널 헤드 라이너가 적용되는 석탄 미분기를 나타내 보인 단면도이고,
도 2는 도 1의 저널 헤드 라이너가 장착된 부분의 일부를 발췌하여 확대도시한 도면이고,
도 3은 도 2의 저널 헤드 라이너 부분의 일부를 분리하여 나타내 보인 사시도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110: 하우징 150: 분쇄롤러
200: 저널헤드 라이너 210: 브라켓
211: 메인 브라켓 220: 서브 브라켓
230: 세라믹 라인닝 236: 접착층
본 발명은 화력발전소용 석탄미분기의 저널 헤드 라이너에 관한 것으로서, 상세하게는 가속되는 미분탄의 충돌에 의한 마모 및 박리를 억제할 수 있도록 구조된 화력발전소용 석탄미분기의 저널 헤드 라이너에 관한 것이다.
석탄을 주원료로 이용하는 화력발전소는 미세하게 분말화된 석탄(이하 미분탄이라 한다)을 공기와 함께 공급하여 보일러에서 연소시키고, 보일러 내에 배관된 수관속의 물을 증기화시켜 터어빈을 회전시킴으로써 발전할 수 있도록 되어 있다.
이러한 화력발전소는 통상적으로 석탄을 미세한 크기의 미분탄으로 분쇄하여 연료 공급관을 통해 공급하는 석탄 미분기는 하우징 내에 회전되는 분쇄테이블 상면에서 복수개의 분쇄롤러가 가압상태로 회전하면서 석탄공급관을 통해 분쇄테이블 중앙으로 투입된 석탄을 미세하게 분쇄할 수 있도록 되어 있다. 또한, 석탄 미분기는 분쇄테이블의 회전에 의해 분쇄테이블의 원주방향으로 밀려나가면서 분쇄롤러에 의해 분쇄된 미분탄을 상부에 마련된 배출구로 송출하기 위해 분쇄테이블 하부에서 분쇄롤러의 저널부분을 통해 상방으로 공기를 공급한다.
이러한 구조의 석탄 분쇄기는 급송공기와 미분탄이 분쇄롤러의 저널에 충돌 됨으로써 저널을 빠른 속도로 마모시키기 때문에 저널을 보호하기 위한 저널 헤드 라이너가 설치되어 있다.
이러한 저널헤드 라이너의 구조에 대해 국내 등록실용신안 제0371479호에 개시되어 있다.
상기 저널 헤드 라이너는 초경합금소재로 형성되어 있고, 초경합금의 마모에 의한 교체 및 유지 보수의 편리성을 위해 결합구조가 개선된 구조로 되어 있다.
이와 같이 초경합금소재로 형성된 경우에도 마모 속도가 빠르기 때문에 마모 를 더욱 억제할 수 있는 구조가 요구된다.
또한, 석탄미분기 내에서 오작동에 의한 화재가 발생하는 경우가 있고, 이 경우 화재에 의해서도 쉽게 변형이 억제될 수 있는 구조가 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 미분탄의 충돌에 의한 마모를 억제시킬 수 있고, 진동에 의한 박리를 억제시킬 수 있으면서도 열적 안정성을 갖는 화력발전소용 석탄미분기의 저널 헤드 라이너를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 화력발전소용 석탄미분기의 저널 헤드 라이너는 석탄 미분기의 하우징 내에서 회전되는 분쇄테이블의 상면에 면접촉되어 회전될 수 있게 설치되는 분쇄롤러의 저널이 공기 공급장치로부터 상방으로 공급되는 급송공기와 분쇄된 미분탄에 의해 마모되는 것을 억제하기 위해 상기 저널의 하부를 일부 감싸도록 설치되는 화력발전소용 석탄미분기의 저널 헤드 라이너에 있어서, 상기 분쇄롤러의 저널 하부를 감싸는 반원통형 형상으로 형성된 반원부와, 상기 반원부의 일단에서 하방으로 연장되는 수직부로 되어 상기 저널에 지지되게 설치되는 브라켓과; 상기 브라켓의 외측면에 세라믹 접착제에 의해 부착된 다수의 세라믹 라인닝;을 구비하고, 상기 세라믹 라인닝은 Al2O3 92중량%, TiO2 1중량%, BaO 1중량%, Na2O3 0.5중량%, 규회석 1중량%, ZrO2 1중량%, Li2O 1중량%, SiC 1중량%, P2O5 0.5중량%, CaO 1 중량%의 성분비로 혼합된 세라믹 조성물을 성형 및 소성하여 형성되고, 상기 세라믹 접착제는 Al2O3 67중량%, TiO2 10중량%, CaO 4중량%, 점토 3중량%, 벤토나이트 3중량%, ZrO2 7중량%, Na2O 2중량%, B2O3 4중량퍼센트의 성분비로 혼합된 혼합물 100중량부에 대해 5 내지 10중량부의 물을 투입하여 슬러리 형태로 형성된 것을 상기 브라켓에 도포한 후 상기 세라믹 라인닝을 접착하고 경화시킨다.
바람직하게는 상기 브라켓은 상기 반원부와 수직부가 일체로 된 메인 브라켓과; 상기 브라켓의 외측면을 다수의 섹터로 분할한 섹터영역들에 대응되게 형성되어 상기 브라켓과 결합되는 복수개의 서브 브라켓;을 구비하고, 상기 세라믹 라인닝은 상기 서브 브라켓에 상기 세라믹 접착제에 의해 접합된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 화력발전소용 석탄미분기의 저널 헤드 라이너를 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 저널 헤드 라이너가 적용되는 석탄 미분기를 나타내 보인 단면도이다.
도면을 참조하면, 석탄 미분기(100)는 하우징(110)과, 원탄 공급부(120), 분쇄테이블(130), 보울(140), 분쇄롤러(150), 공기공급장치(160) 및 저널 헤드 라이너(200)를 구비한다.
원탄공급부(120)는 하우징(110) 상부에서 분쇄 테이블(130)의 중앙으로 원탄을 공급할 수 있도록 설치되어 있다.
분쇄테이블(130)은 보울(140)에 지지되어 구동원인 모터(145)에 의해 회전하면서 원탄 공급부(120)로부터 공급되는 원탄을 회전에 의해 외곽으로 분산되게 처리한다.
분쇄롤러(150)는 분쇄테이블(130)의 상면 외곽에서 분쇄테이블(130)과 면접촉되게 설치되어 저널(152)을 중심으로 회전하면서 분쇄테이블(130)과의 사이로 진입된 원탄을 가압에 의해 미분화 시킨다.
분쇄롤러(150)는 복수개가 원주상으로 상호 이격되게 배치되며 통상 3개가 적용된다.
공기공급장치(160) 보울(140) 하부에서 하우징(110)과 분쇄테이블(130) 사이의 이송로를 통해 공기를 송출하여 분쇄된 미분탄을 상부로 불어준다.
참조부호 170은 상부로 급송되는 미분탄을 선별하여 보일러(미도시)의 버너로 이어지는 공급관을 통해 공급하는 미분탄 분리기이다.
저널 헤드 라이너(200)는 저널(152) 하부에 설치되어 있고, 도 2 및 도 3을 함께 참조하여 설명한다.
저널 헤드 라이너(200)는 브라켓(210)과 세라믹 라인닝(230)을 구비한다.
바람직하게는 브라켓(210)은 부분적 유지 보수를 용이하게 하기 위해 메인 브라켓(211) 및 서브 브라켓(220)을 적용한다.
메인 브라켓(210)은 금속소재 예를 들면 스테인레스 스틸소재로 형성되며 저널(152)의 하부를 감쌀 수 있도록 분쇄롤러(150)의 저널(152) 하부를 감싸는 반원통형 형상으로 형성된 반원부(213)와, 반원부(213)의 일단에서 수평 및 하방으로 연장되는 수직부(215)로 되어 저널(152)에 지지되게 설치된다.
서브 브라켓(220)도 금속소재 예를 들면 스테인레스 스틸소재로 형성된다.
서브 브라켓(220)은 메인 브라켓(211)의 외측면을 다수의 섹터로 분할한 섹터영역들에 대응되게 형성되어 메인 브라켓(211)과 결합된다. 도시된 예에서는 반원부(213)을 두 개로 구획한 제1 및 제2서브 브라켓(220a)(220b)과 수직부(215)를 4개로 구획한 제3 내지 제6서브 브라켓(220c)(220d)이 적용되었다. 제5 및 제6서브 브라켓은 가려져 있어 참조부호를 생략하였다.
서브 브라켓(220a 내지 220d)의 배면에는 외주면에 나사선이 형성된 결합부재(225)가 용접에 의해 일체로 결합되어 있고, 메인 브라켓(211)은 결합부재(225)가 관통되는 홀(226)을 형성하여 너트(228)에 의해 서브 브라켓(220a 내지 220d)을 결합할 수 있는 구조가 적용되었다.
서브 브라켓(220a 내지 220d)의 적용 개수는 도시된 예와 다르게 적절하게 적용할 수 있음은 물론이다.
세라믹 라인닝(230)은 서브 브라켓(220a 내지 220d)에 세라믹 접착제에 의해 접합되어 있다.
바람직하게는 세라믹 라인닝(230) 상호간은 일부가 겹치면서 상호 끼움결합되도록 형성하여 상호 조립되는 것이 바람직하다.
도시된 예에서 세라믹 라인닝은 계단형태로 2단으로 단차진 결합부분(230a)을 갖도록 형성하여 상호 뒤집었을 때 조합될 수 있도록 된 구조가 적용되었고, 도시된 예와 다르게 돌기와 홈을 상호 끼움 결합할 수 있는 구조가 적용될 수 있음은 물로이다.
세라믹 라인닝(230) 들은 서브 브라켓(220a 내지 220d)의 외측면의 형상에 대응되게 판형 또는 곡률을 갖는 형상으로 각각 형상된 것을 적용한다.
이러한 세라믹 라인닝(230)들은 서브 브라켓(220a 내지 220d)의 외측면을 따라 세라믹 접착제에 의해 접합된다.
세라믹 라인닝(230)은 원하는 곡률형태로 성형된 이후 소성하였을 때 수축에 의한 형상의 변화가 억제될 수 있는 세라믹 조성물로 형성된다. 또한 세라믹 라인닝(230)은 열팽창율이 적고, 진동 및 마모에 대한 저항력이 높은 소재로 형성된다.
이러한 조건을 만족하는 세라믹 라인닝(230)용 세라믹 조성물은 Al2O3 92중량%, TiO2 1중량%, BaO 1중량%, Na2O3 0.5중량%, 규회석 1중량%, ZrO2 1중량%, Li2O 1중량%, SiC 1중량%, P2O5 0.5중량%, CaO 1 중량%의 성분비로 혼합된 것을 적용한다.
여기서, 산화티타늄(TiO2) 및 산화바륨(BaO)는 세라믹 라인닝(230)의 열팽창계수를 작게 하는 기능을 하고, 산화나트륨(Na2O3)은 성형 강도를 증가시키는 기능을 한다. 또한, 규회석은 소성시 강도를 증가시키고 열충격에 대한 저항성을 증가시키며, 지르코니아(ZrO2)는 수축을 억제시키고, 온도상승 및 냉각시의 급격한 열적변화에 의한 체적 변화를 억제시키는 기능을 한다. 리듐(Li2O)은 열팽창시 제품의 균열을 억제시키고, 탄화규소(SiC)는 수축율 및 열적변형을 감쇠시키는 기능을 한 다. 산화티탄(P2O5)은 열팽창을 억제시키는 기능을 하며, 산화칼슘(CaO)는 제품의 성형강도를 증가시킨다.
세라믹 라인닝(230)은 이러한 세라믹 조성물을 압축 성형하여 원하는 형상으로 가공한 다음 1700℃에서 소성한 것을 적용한다. 세라믹 조성물의 압축 성형시 윤활제 예를 들면 올레인산을 세라믹 조성물 100중량부에 대해 1 내지 2중량부로 첨가하여 성형하는 것이 바람직하다.
이러한 세라믹 라인닝(230)은 성형된 상태에서 소성후의 수축율이 4 내지 5% 이내로 억제되기 때문에 곡률을 갖는 형상을 원하는 형태로 큰 편차 없이 제조가 가능한 장점이 있다.
한편, 상기 세라믹 라인닝(230)과 서브 브라켓(220a 내지 220d) 사이에는 세라믹 라인닝(230)을 서브 브라켓(220a 내지 220d)에 접합하기 위해 적용된 세라믹 접착제로 형성된 접착층(236)이 형성되어 있다.
접착층(236)에 적용되는 세라믹 접착제는 1300℃의 고온에서도 열적 변형이 없이 세라믹 라인닝(230)과 서브 브라켓(220a 내지 220d) 사이의 결합력을 유지할 수 있는 것이 적용된다. 또한 세라믹 라인닝(230)과 열팽창계수가 유사한 성분으로 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 요구사항을 만족시키기 위해 적용되는 세라믹 접착제는 Al2O3 67중량%, TiO2 10중량%, CaO 4중량%, 점토 3중량%, 벤토나이트 3중량%, ZrO2 7중량%, Na2O 2중량%, B2O3 4중량%의 성분비로 혼합된 혼합물 100중량부에 대해 5 내지 10 중량부의 물을 투입하여 슬러리 형태로 형성된 것을 적용한다.
이러한 슬러리 형태로 된 세라믹 접착제는 상온에서 일정시간 예를 들면 24시간 정도 지나면 경화된다.
세라믹 접착제는 사용시 상기 혼합물 100중량부에 대해 1 내지 3중량부의 경화제가 투입될 수 있다.
이러한 세라믹 접착제는 서브 브라켓(220a 내지 220d)의 외측면에 도포한 후 세라믹 라인닝(230)을 접착하고 경화시키면 된다.
지금까지 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 화력발전소용 석탄미분기의 저널 헤드 라이너에 의하면, 세라믹 라인닝의 단독 분리를 억제시킬 수 있고, 마모 및 진동에 의한 분리를 억제할 수 있어 내구성 및 열적 안정성을 향상시킬 수 있고 제조가 용이한 장점을 제공한다.

Claims (2)

  1. 석탄 미분기의 하우징 내에서 회전되는 분쇄테이블의 상면에 면접촉되어 회전될 수 있게 설치되는 분쇄롤러의 저널이 공기 공급장치로부터 상방으로 공급되는 급송공기와 분쇄된 미분탄에 의해 마모되는 것을 억제하기 위해 상기 저널의 하부를 일부 감싸도록 설치되는 화력발전소용 석탄미분기의 저널 헤드 라이너에 있어서,
    상기 분쇄롤러의 저널 하부를 감싸는 반원통형 형상으로 형성된 반원부와, 상기 반원부의 일단에서 하방으로 연장되는 수직부로 되어 상기 저널에 지지되게 설치되는 브라켓과;
    상기 브라켓의 외측면에 세라믹 접착제에 의해 부착된 다수의 세라믹 라인닝;을 구비하고,
    상기 세라믹 라인닝은
    Al2O3 92중량%, TiO2 1중량%, BaO 1중량%, Na2O3 0.5중량%, 규회석 1중량%, ZrO2 1중량%, Li2O 1중량%, SiC 1중량%, P2O5 0.5중량%, CaO 1 중량%의 성분비로 혼합된 세라믹 조성물을 성형 및 소성하여 형성되고,
    상기 세라믹 접착제는
    Al2O3 67중량%, TiO2 10중량%, CaO 4중량%, 점토 3중량%, 벤토나이트 3중량%, ZrO2 7중량%, Na2O 2중량%, B2O3 4중량퍼센트의 성분비로 혼합된 혼합물 100중량 부에 대해 5 내지 10중량부의 물을 투입하여 슬러리 형태로 형성된 것을 상기 브라켓에 도포한 후 상기 세라믹 라인닝을 접착하고 경화시킨 것을 특징으로 하는 화력발전소용 석탄 미분기의 저널 헤드 라이너.
  2. 제1항에 있어서, 상기 브라켓은
    상기 반원부와 수직부가 일체로 된 메인 브라켓과;
    상기 브라켓의 외측면을 다수의 섹터로 분할한 섹터영역들에 대응되게 형성되어 상기 브라켓과 결합되는 복수개의 서브 브라켓;을 구비하고,
    상기 세라믹 라인닝은 상기 서브 브라켓에 상기 세라믹 접착제에 의해 접합된 것을 특징으로 하는 화력발전소용 석탄미분기의 저널 헤드 라이너.
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