KR100865159B1 - 화력발전소 전기집진기의 집진호퍼 내로의 가열공기 공급용에어레이션 스톤 - Google Patents

화력발전소 전기집진기의 집진호퍼 내로의 가열공기 공급용에어레이션 스톤 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화력 발전소의 전기집진기의 집진 호퍼에 수집되는 회분이 집진호퍼의 내벽에 부착되는 것을 억제시키기 위해 가열공기를 집진호퍼의 내부로 투과시킬 수 있게 집진호퍼에 설치되는 화력발전소 전기집진기의 집진호퍼 내로의 가열공기 공급용 에어레이션 스톤에 관한 것으로서, 에어레이션 스톤은 Al2O3 90중량%, 규조토 2중량%, TiO2 2.8중량%, Fe2O3 0.1중량%, SiO2 2.3중량%, MgO 1.3중량%, 일라이트 0.3중량%, 규회석 0.4중량%, 지르코니아 0.3중량%, 형석 0.3중량%, 산화리듐 0.2중량%의 성분비로 혼합된 조성물로 성형된다. 이러한 화력발전소용 에어레이션 스톤에 의하면, 고온으로 가열된 공기를 투과시킬 수 있으면서 회분의 역투과는 억제시킬 수 있고, 열적 안정성이 높은 장점을 제공한다.
Figure R1020080075672
화력발전소, 전기집진기, 집진호퍼, 회분, 가열공기

Description

화력발전소 전기집진기의 집진호퍼 내로의 가열공기 공급용 에어레이션 스톤{aeration stone for supplying heating air to hopper of electric precipitator of thermal power plant}
본 발명은 화력발전소용 에어레이션 스톤에 관한 것으로서, 상세하게는 가열공기를 투과시켜 전기집진기의 집진호퍼 내로 공급하는 화력발전소 전기집진기의 집진호퍼 내로의 가열공기 공급용 에어레이션 스톤에 관한 것이다.
석탄을 주원료로 이용하는 화력발전소는 미세하게 분말화된 석탄을 공기와 함께 공급하여 보일러에서 연소시키고, 보일러 내에 배관된 수관 속의 물을 증기화시켜 터어빈을 회전시킴으로써 발전할 수 있도록 되어 있다. 또한, 석탄을 주원료로 이용하는 화력발전소는 경유, 중유 또는 가스가 기동시나 저부하 운전시에 보조 연료로 사용된다.
이러한 화력발전소는 통상적으로 석탄을 미세한 크기의 미분탄으로 분쇄하여 미분탄 주공급관을 통해 공급하는 석탄 분쇄기와, 미분탄 주공급관을 통해 공기를 공급하는 송풍기, 미분탄 주공급관을 통해 이송되는 미분탄과 공기의 혼합물을 공급받아 연소시키는 보일러, 보일러에서 생성된 배기가스로부터 회분(flyash)을 수 집하는 전기집진기 및 전기집진기를 거친 배기가스로부터 황을 제거하는 탈황설비가 마련되어 있다.
이러한 화력발전설비의 전기집진기에서 수집된 회분은 콘크리트의 혼화재등으로 재활용된다. 전기집진기의 집진 호퍼에는 수집된 회분을 배출하기 위한 개폐기가 배출구에 설치되어 있다.
한편, 집진호퍼 내에 수집되는 회분에는 수분이 함유되어 있어 집진호퍼의 내벽에 고착되기 때문에 회분의 원활한 수거를 위하여 회분의 고착을 억제하기 위한 방안이 요구된다.
본 발명은 상기의 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 전기집진기의 집진호퍼의 내벽에 회분의 고착을 억제시킬 수 있도록 가열공기를 투과시켜 집진호퍼 내에 공급할 수 있는 화력발전소 전기집진기의 집진호퍼 내로의 가열공기 공급용 에어레이션 스톤을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 화력발전소 전기집진기의 집진호퍼 내로의 가열공기 공급용 에어레이션 스톤은 화력 발전소의 전기집진기의 집진 호퍼에 수집되는 회분이 집진호퍼의 내벽에 부착되는 것을 억제시키기 위해 가열공기를 집진호퍼의 내부로 투과시킬 수 있게 집진호퍼에 설치되는 화력발전소 전기집진기의 집진호퍼 내로의 가열공기 공급용 에어레이션 스톤에 있어서, 상기 에어레이션 스톤은 Al2O3 90중량%, 규조토 2중량%, TiO2 2.8중량%, Fe2O3 0.1중량%, SiO2 2.3중량%, MgO 1.3중량%, 일라이트 0.3중량%, 규회석 0.4중량%, 지르코니아 0.3중량%, 형성 0.3중량%, 산화리듐 0.2중량%의 성분비로 혼합된 조성물로 성형된다.
바람직하게는 상기 에어레이션 스톤은 상기 조성물을 진공분위기에서 소성하여 형성된다.
본 발명에 따른 화력발전소용 에어레이션 스톤에 의하면, 고온으로 가열된 공기를 투과시킬 수 있으면서 회분의 역투과는 억제시킬 수 있고, 열적 안정성이 높은 장점을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 화력발전소용 에어레이션 스톤을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 에어레이션 스톤이 적용되는 화력발전 설비를 개략적으로 나타내 보인 도면이고, 도 2는 도 1의 에어레이션 스톤이 장착되는 부분을 발췌하여 확대 도시한 분리사시도이고, 도 3은 도 2의 에어레이션 스톤 장착부분에 대한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 화력발전설비는 보일러(10), 전기 집진기(20), 탈황설비(70)를 구비한다. 참조부호 80은 배기가스 이송용 송풍기이다.
보일러(10)는 공기와 함께 공급된 미분탄을 연소시킨다.
전기 집진기(20)는 보일러(10)에서 생성된 배기가스로부터 회분(flyash)을 수집한다.
전기 집진기(20)는 본체(21) 내부에 방전판(미도시)과 방전판과 상반된 극성을 갖는 집진판(미도시)이 마련되어 인가된 전압에 의해 배기가스 내에 함유된 회분이 집진판에 집진될 수 있도록 되어 있고, 집진판에 집진된 회분은 집진판에 진동 또는 요동을 인가하는 수타장치(미도시)에 의해 분리되어 본체(21)와 연통되게 하부에 마련된 집진호퍼(22)로 수집된다.
이러한 전기 집진기(20)의 구조는 국내 등록특허 제0722528호 등 다양하게 공지되어 있어 상세한 설명은 생략한다.
집진호퍼(22)에 수집된 회분은 배출구(25)를 개폐하는 개폐기(30)의 작동에 의해 배출되어 이송 컨베이어(50)를 통해 이송된 후 저장호퍼(55)에 저장된다.
집진호퍼(22)는 고압으로 압축된 가열 공기를 투과시킬 수 있게 에어레이션 스톤(40)이 장착되어 있다. 도시된 예에서는 도면의 복잡성을 피하기 위하여 집진호퍼(22)상에 하나의 에어레이션 스톤(40)이 장착된 구조만 도시하였고, 집진호퍼(22)의 외주면을 따라 다수 개의 에어레이션 스톤(40)이 장착된다.
집진호퍼(22) 상에는 에어레이션 스톤(40)에 대응되는 수용홈(27)이 형성되어 있고, 수용홈 내에는 중앙에 관통공(28)이 형성되어 있으며 에어레이션 스톤(40)을 장착하기 위한 볼트(29)가 설치된 장착판이 마련되어 있다.
에어레이션 스톤(40)은 다공성 세라믹 소재로 형성되어 고압으로 공급되는 공기를 투과시킬 수 있는 공기투과형 다공질 세라믹판이다.
에어레이션 스톤(40)은 반원형형태로 형성되어 있고 외주면상에 볼트(29)가 삽입될 수 있는 장착홀(42)이 형성되어 있다.
에어레이션 스톤(40)의 형상은 도시된 예와 다르게 사각형 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.
에어레이션 스톤(40)의 전면에는 공급관(64)이 결합된다. 공급관(64)의 단부에는 볼트(29)가 삽입될 수 있는 아암형 플랜지(64a)가 마련되어 있다.
이러한 구조에서 공급관(64) 및 에어레이션 스톤(40)은 장착판에 수용되게 삽입된 상태에서 너트(44)로 고정하면 된다.
한편, 에어레이션 스톤(40)에 가열공기를 공급하는 공기공급기(61)는 고압의 공기를 공급관(64)을 통해 공급한다.
참조부호 63은 공기 공급기(61)에서 공급된 공기를 가열하여 공급관(64)을 통해 가열공기를 공급하는 가열기이다. 가열기(63)를 거쳐 공급되는 가열공기의 온도는 500℃ 정도로 공급한다.
한편, 에어레이션 스톤(40)은 공급관(64)을 통해 공급되는 공기의 진입방향을 가로막는 방향으로 장착되기 때문에 자체적으로 공기를 투과할 수 있는 다공성 소재로 형성되어야 하고, 회분의 역류를 억제할 수 있게 기공 사이즈가 작아야 되며 고압으로 인가되는 공기압에 대해서도 파손이 억제될 수 있는 특성이 요구된다.
또한, 에어레이션 스톤(40)은 3psi의 공기압으로 인가되는 가열공기에 대해 통과되는 공기흐름이 3CFM이상 되는 것이 바람직하다.
또한, 에어레이션 스톤(40)의 내측면은 회분 및 배기가스와 직접 접촉되기 때문에 황산화물에 의한 부식이 억제될 수 있어야 한다.
이러한 조건을 만족하는 에어레이션 스톤(40)은 Al2O3 90중량%, 규조토 2중량%, TiO2 2.8중량%, Fe2O3 0.1중량%, SiO2 2.3중량%, MgO 1.3중량%, 일라이트 0.3중량%, 규회석 0.4중량%, 지르코니아 0.3중량%, 형석 0.3중량%, 산화리듐 0.2중량%의 성분비로 혼합된 조성물로 성형된다.
상기 조성물 중 규조토는 기공 형성에 기여하고, TiO2는 열팽창을 억제하며, SiO2는 열팽창시 균열억제 및 내마모성을 증가시며, MgO 는 열충격에 의한 파손을 억제시키며, 일라이트는 다공성 형성에 기여한다. 또한, 상기 조성물 중 규회석은 소성 강도를 증가시키고 열충격에 대한 저항성을 높여주며, 지르코니아는 가열이나 냉각시 전이가 없어 용적변화를 억제시키며, 형석은 용제로서 작용하며, 산화리듐은 균열을 억제시킨다.
에어레이션 스톤(40)은 상기 조성물을 압축 성형하여 원하는 형상으로 가공한 다음 진공분위기에서 1600 내지 1700℃에서 소성한 것을 적용한다. 조성물의 압축 성형시 윤활제 예를 들면 올레인산을 세라믹 조성물 100중량부에 대해 1 내지 2중량부로 첨가하여 성형하는 것이 바람직하다.
한편, 공기공급기(61)로부터 토출되는 가압공기가 가열기(63)거쳐 에어레이션 스톤(40)을 투과하여 관통홀(28)을 통해 집진호퍼(22)내부로 가열공기가 공급되면 집진호퍼(22)의 내벽에 도달되는 회분은 내벽으로부터 멀어지는 방향으로 이동하게 되고 이 과정에서 함유된 수분이 증발됨으로써 집진호퍼(22)의 내벽에 회분이 고착되는 것이 억제된다.
도 1은 본 발명에 따른 에어레이션 스톤이 적용되는 화력발전 설비를 개략적으로 나타내 보인 도면이고,
도 2는 도 1의 에어레이션 스톤이 장착되는 부분을 발췌하여 확대 도시한 분리사시도이고,
도 3은 도 2의 에어레이션 스톤 장착부분에 대한 단면도이다.

Claims (2)

  1. 화력 발전소의 전기집진기의 집진 호퍼에 수집되는 회분이 집진호퍼의 내벽에 부착되는 것을 억제시키기 위해 가열공기를 집진호퍼의 내부로 투과시킬 수 있게 집진호퍼에 설치되는 화력발전소 전기집진기의 집진호퍼 내로의 가열공기 공급용 에어레이션 스톤에 있어서,
    상기 에어레이션 스톤은
    Al2O3 90중량%, 규조토 2중량%, TiO2 2.8중량%, Fe2O3 0.1중량%, SiO2 2.3중량%, MgO 1.3중량%, 일라이트 0.3중량%, 규회석 0.4중량%, 지르코니아 0.3중량%, 형석 0.3중량%, 산화리듐 0.2중량%의 성분비로 혼합된 조성물로 성형된 것을 특징으로 하는 화력발전소 전기집진기의 집진호퍼 내로의 가열공기 공급용 에어레이션 스톤.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조성물을 진공분위기에서 소성하여 형성된 것을 특징으로 하는 화력발전소 전기집진기의 집진호퍼 내로의 가열공기 공급용 에어레이션 스톤.
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