KR100850528B1 - 고형 연료(rdf,rpf) 연소용 순환 유동층 보일러의 연료투입 장치 및 그의 방법 - Google Patents

고형 연료(rdf,rpf) 연소용 순환 유동층 보일러의 연료투입 장치 및 그의 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폐플라스틱과 쓰레기부터 얻어진 고형연료인 알피에프(RPF) 또는 알디에프(RDF) 연료를 유동층 보일러 구조에 연료로 사용하기 위해서, 고열의 보일러 본체에 투입하는 고형 연료 공급 장치에 대한 것으로, 다시 말하면 유동층 보일러에 연료로 사용하는 고형 연료(RDF, RPF)는 주성분이 폐플라스틱으로 연료를 투입 시 투입구 내에서 보일러 내부의 고열에 의하여 녹아 붙어 연료의 공급을 방해하는 것을 방지하고 원활한 연속 연료 공급으로 안정된 플랜트 운전을 이룰 수 있도록 하는 고형연료 연료 연속 투입 장치에 대한 것이다.
지금까지는 고형연료인 알디에프 특히 알피에프 보일러를 가동하는 목적으로 연료를 보일러에 투입하는 장치에 있어서는 보일러 내부와 연결되어 관통되어져 있는 연료 투입구에 연료를 투입하는 경우에 내부에서 발생하는 열원인 고체 연료가 연소시 발생하는 로의 내부 열이 투입구내로 전달되어 플라스틱류가 녹으면서 인접 물체에 달아 붙음으로 인해 원활한 연료 투입이 어려웠다.
따라서 본 발명에서는 폐플라스틱 등 폐기물로 구성된 고형 연료를 스크루 컨베이어에 의하여 투입 호퍼에서 일정한 량으로 연료 주입구로 보내지며, 이는 고열을 방지하기 위하여 냉각수 자켓(Jacket) 속으로 통과하고, 연료의 이송을 원활하게하기 위하여 수개의 고압 공기가 내부로 연료의 투입 방향에 일정한 경사로 분사하게 함으로서 연료의 녹는 것을 방지하고 원활한 연료 투입이 이루어진다. 그리고 모래 호퍼에 의한 모래와 석회석이 조정 밸브에 의하여 필요시 일정량으로 연료 주입구 내로 투입되어 공해의 저감 효과와 유동층의 근원인 모래의 보충과 동시 연료의 투입이 더욱 원활해지는 효과를 가진다. 따라서 폐기물을 연소하여 스팀을 발생하여 이를 에너지 화하는 고형 연료(RDF,RPF) 보일러의 원활한 연료 투입장치를 제공하는 특징을 가지는 발명이다.
고체연료, 연료 투입, 플라스틱, 보일러

Description

고형 연료(RDF,RPF) 연소용 순환 유동층 보일러의 연료 투입 장치 및 그의 방법{A fuel injection device of Sand circulation fluid bed boiler for RDF(RPF) combustion form waste material}
도1 : 본 발명에 의한 연료 투입장치 주변 장치 도
도2 : 본 발명의 연료 투입장치 구성도
도3 : 알디에프 연소용 모래 순환 유동층 보일러 전체도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1. 연료 투입 본체 2. 모래 투입구
3. 순환수 입구 4. 냉각수 자켓
5. 순환수 출구 6. 압축 공기 투입구
7. 연료 호퍼 8. 스크루 컨베이어
9. 모래 호퍼 10. 석회석 호퍼
11. 모래 공급량 조절 밸브 12. 석회석 공급량 조절 밸브
13. 혼합 량 조절 밸브 14. 점검구
15. 닥트 버너 16. 연소로 본체
17. 증발기 드럼 18. 싸이클론
19. 보일러
본 발명은 폐기물인 슬러지와 폐 플라스틱을 혼합하고 고형화 하여 제조한 고체연료(RPF 또는 RDF)를 순환 유동층 열병합 보일러에 연소하여 에너지를 회수하고 폐기물을 안전하게 처리할 수 있는 알디에프 및 알피에프 연소용 모래 순환 유동층 보일러의 연료 투입 장치에 대한 것이다.
기존의 폐기물은 전용 소각로에서만 처리되어 소각장이 생활 지역이나 생산 지역으로부터 격리되어 발생열의 이용이 어렵고 작거나 불규칙한 열 부하로 인하여 발전에 의한 전기이용도가 실제로는 불가하였다.
최근에는 알디에프(RDF) 제조시 소석회 대신 석회석을 첨가하여 제조 단가 절감과 탈황효과를 얻음으로 폐기물 처리와 탈황 효과를 동시에 달성하고 있다. 그리고 정부에서는 이 고체연료를 2003년 이후부터 연료로서 인정하고 있는 추세이다.
따라서 알디에프(RDF)를 산업용 규모 보일러에서 연소시킬 경우 폐기물 직접 소각에 비하여 연소의 안정성과 저온 발열의 영향으로 다이옥신과 같은 공해가스 배출이 매우 적고 열효율도 알디에프(RDF) 혼소 시 많게는 90％정도의 고효율을 이룰 수 있는 장점을 가지는 고체 연료(RPF, RDF) 연소용 모래 순환 유동층 보일러에 사용되는 연료 투입 장치로 연료 투입 장치에 대한 필요성은 보다 증가되고 있었다. 지금까지 가동 초기 버너에 의하여 고체 연료의 발화 온도 이상으로 순환 층이 형성하게 하고, 이후 고체연료만으로 가동되는 것이 특징인, 유동층 보일러에 사용되는 고체 연료(RPF, RDF)는, 플라스틱을 주원료로 하고 있고, 이 플라스틱은 100℃ 이상의 온도에서 이미 변형이 시작되어 녹게 되며, 이 연료를 고온의 연소로에 투입할 때에는 연료가 운송(Feeding) 중 녹아서 투입관을 막아 연료의 공급을 원활하게 하지 못하여 가동이 중지되고, 보일러의 연소 효율을 저하하는 등 많은 문제점을 내포하고 있었다.
따라서 본 발명에서는 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로 연료가 연소실 즉 연소로 내에 투입 전까지는 알맹이 형태인 고체 상태로 유지되어야 하며, 별도의 공급 장치가 없는 보일러 연소 연소로 내에서의 연소열에 의하여 소실되는 모래, 석회석의 보충을 본 발명에서는 연료 투입구를 통하게 함으로서 비중이 낮은 고체 연료가 모래의 비중에 의하여 효과적으로 혼입하여 투입하고, 압축 공기에 의하여 연료의 공급을 가속하기 위한 압축 공기 공급과 또 각도를 가지는 공급관의 중력 효과 외 부가적인 효율 증대 효과를 가질 수 있는 고형 연료(RDF, RPF) 공급 장치를 제공 할 수 있는 것으로 요약하면, 주입관의 경사각, 스크루피더, 압축 공기에 의한 공기 수송 장치를 순차적으로 적용한 고유의 연료 투입 개념을 적용하여 운전 중 원활하고 관리가 쉬운 연료 투입 기술을 기초로 하는, 새로운 개념의 고형 연료(RDF, RPF) 투입 장치를 제공한다.
본 발명에서는 상기의 목적을 달성하기 위하여 일정한 각도를 가지는 바람직 하게는 53°의 각도를 가지는 고형연료 공급관과 모래 및 석회석(소석회)의 혼합 공급관과 연료 공급관 주위에 냉각수를 저장하고 순환하는 냉각수 쟈켓(Jacket)을 구비함으로서 고온의 연소로에 투입 할 때 투입이전 단계에서 녹는 것을 방지하고, 강제 이송을 함으로서 원활한 공급을 이루도록 하는 연료 공급 장치를 제공하게 된다.
이하 유첨된 도면에 의하여 본 발명의 실시 예를 설명하기로 한다. 이는 바람직한 실시 예로서 본 발명을 제한하거나, 국한하는 것은 아니다. 도1은 본 발명에 의한 연료 투입장치 주변 장치 도이고, 도2 본 발명의 연료 투입장치 구성도이며, 도3은 알디에프 연소용 모래 순환 유동층 보일러 전체도 이다. 먼저 도 2에 보이는 바와 같이 쓰레기 혹은 폐플라스틱 등으로부터 제조 되는 고형연료(RDF, RPF)를 연료 호퍼(7)에 적재하여 호퍼의 하부 출구를 통하여 중력에 의하여 하강하며, 이 하강된 고형연료가 일정량을 이송하기 위하여 스크루 컨베이어(8)를 통과하여 일정량이 경사각이 45°에서 90°사이 바람직하게는 53°각도로 설치된 연료 투입 본체(1)내로 투입된다. 연료 투입본체는 도 2에 보이는 바와 같이 일정한 경사각을 가지는, 실시 예에서는 15°인, 2개 이상의 압축 공기 투입구와 수직으로 설치된 모래 투입구(2)가 연결되어 있으며, 외부에는 냉각수 자켓(4)이 감싸고 있는 구조이며, 모래 투입구(2)는 모래 호퍼(9)와 모래 공급량 조절 밸브 (11)로 구성되는 모래 공급 장치와 석회석 호퍼 (10)와 석회석 공급량 조절 밸브(12)로 구성된 석회석(소석회) 공급 장치로 되어 혼합 량 조절 밸브(13)로 혼합 이동하는 구조이다. 이 모래와 석회의 혼합체는 점검구(14)를 포함하고 수직으로 설치된 모래 투입구 (2)를 통하여 연료투입 본체(1)에 일정량을 투입하게 되는 구조로 형성되어 있다.
연료투입 본체(1)에 일정량을 투입하기 위해서는 먼저 모래의 공급 필요 여부를 판단하는 감지 센스에 의하여 신호를 받은 모래 공급량 조절 밸브(11)가 모래 호퍼(9)에 있는 모래를 필요량만큼 흘려보내고, 동일한 방법으로 석회석 공급량 조절 밸브(12)가 석회석 호퍼(10)에 있는 석회석(소석회)을 필요에 의하여 중력으로 하강하며 밸브(12)를 통하여 투입된다. 다음은 고형연료(RDF, RPF)의 공급 경로에 따라 작동을 예를 들어 설명하기로 한다. 도2에서 상부 연료 호퍼에서 전술한 방법으로 고형연료(RDF, RPF)인 수cm 크기의 원통형 입자는 공급관내로 투입시, 플라스틱이 주성분인 고형연료는 100℃ 이하를 유지하도록 냉각수 자켓(4) 속으로 이동하면서 상기 일정온도 이하가 되도록 한다. 여기에서 냉각수 자켓(4)의 작용은 하부 순환수 입구(3)에서 냉각용 물이 들어오고 이것이 냉각수 자켓(4)에 만수되도록 하고 연료 투입 본체(1)에서 열을 전달받은 더워진 순환수는 상부의 순환수 출구(5)에서 외부로 배출하는 방법으로 연소로 본체(16)에서 전달되는 열기를 흡수 배출함으로서 연료 투입 본체(1)내의 고형연료의 온도를 온도 감지 센스에 의해 조정하게 된다. 그리고 또 연료 투입 본체(1)에서 연료의 원활한 공급을 위하여 경사각을 가지는 수개의 압축공기 투입구(6)를 통하여 압력 조절 밸브의 작동에 의하여 수 기압의 압축공기를 연료의 진행 방향으로 숫팅(Shooting) 함으로서 연료를 강제적으로 연소로 본체(16)에 공급시킨다. 결과적으로 연료 투입 본체(1) 내에서의 고형연료(RDF, RPF)는 온도 감지 센스의 콘트롤에 의해 일정 온도 이하를 유지하게 함으로서, 공급관의 경사각과 스크루피더와 공기 수송식을 순차적으로 적용한 고유의 연료 투입 개념을 적용함으로서 운전 중 원활하고 관리가 쉬운 연료 투입 기술을 기초로 하는, 고형연료(RDF, RPF) 투입 장치를 제공한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면 일정온도(100℃) 이상의 온도에서와 같이 변형이 시작하고 녹게 되는 현상을 방지하고, 고형연료(RDF, RPF)를 고온의 연소로에 투입 할 때, 연료가 운송(Feeding) 중 녹아서 투입관을 막아 연료의 공급을 원활하게 하지 못하여 가동이 중지되는 현상을 막음으로 고형연료(RDF, RPF)의 원활한 연료 공급으로 고형연료를 이용하는 보일러의 이용을 활성화하여, 날로 증가하는 쓰레기 및 폐비닐, 폐 플라스틱을 자원화 하여 환경 정화는 물론 폐기물을 이용하여 에너지를 얻을 수 있는 등 많은 장점을 가지게 된다.

Claims (6)

  1. 유동층 보일러 구조에 주로 폐플라스틱과 쓰레기부터 얻어진 고형연료인 알피에프(RPF) 또는 알디에프(RDF) 연료를 투입하는 장치에 대한 것으로, 고형 연료가 연료호퍼(7)에 투입되고 연소로 본체(16)에서 요구되는 일정량을 스크루 컨베이어(8)를 통하여 투입되는 연료 이동 장치와, 모래호퍼(9)와 모래공급량 조절 밸브(11)와 모래투입구(2)를 거치는 모래 공급 장치와 석회석 호퍼(10)과 석회석 공급량 조절밸브(12)로 구성되는 석회석 공급 장치와 상기 모래 공급 장치와 석회석 공급 장치로부터 연결되어 모래와 석회석을 동시 공급하며 량을 조절하는 혼합량 조절밸브(13)로 구성되어 순환 유동층에서 소실되는 모래와 석회석을 보충하기 위한 모래 및 석회석혼합 장치와, 강제적으로 연료를 연소로 본체에 공급하기 위하여 고압공기를 투입하기 위한 수개의 압축 공기 투입구(6)를 구성하고, 투입되는 연료의 고온화 하는 것을 방지하기 위하여 연료 투입 본체(1)를 감싸는 냉각수입구(3)와 냉각수 출구(5)를 포함하는 냉각수 자켓(4)이, 구성되어 고형연료가 원활한 공급을 이루는 것이 특징인 고형 연료(RDF,RPF) 연소용 순환 유동층 보일러의 연료 투입 장치
  2. 1항에 있어서 연료 투입 본체(1)의 경사 각도는 수평을 기준으로 45°이상과 90°이하의 각도를 가지는 것을 특징으로 하는 고형 연료(RDF, RPF) 연소용 순환 유동층 보일러의 연료 투입 장치
  3. 1항에 있어서 모래 및 석회석을 혼합하여 공급하는 모래투입구(2)가 수직으로 설치되는 것을 특징으로 하는 고형 연료(RDF,RPF) 연소용 순환 유동층 보일러의 연료 투입 장치
  4. 1항에 있어서 압축공기 투입구(6)의 설치 각도는 수평을 기준으로 0°이상과 30°이하의 각도를 가지는 파이프 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 고형 연료(RDF, RPF) 연소용 순환 유동층 보일러의 연료 투입 장치
  5. 삭제
  6. 유동층 보일러 구조에 주로 폐플라스틱과 쓰레기부터 얻어진 고형연료인 알피에프(RPF) 또는 알디에프(RDF) 연료를 투입하는 연료 공급 방법에 대한 것으로 모래 및 석회석 혼합장치를 공급하는 모래공급 장치가 고형연료 투입본체를 통과하 도록 하여 모래 혼합물과 고형 연료가 동시 보일러 본체에 투입되는 방법이 특징인 고형 연료(RDF,RPF) 연소용 순환 유동층 보일러의 연료 투입 방법
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