KR100988384B1 - 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘 방지 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화력발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘을 방지하기 위해 미세 석탄 입자의 함량과, 석탄 표면의 수분 함량 및 강우에 의해 수분이 함유된 젖은탄에 대한 각각의 인자를 막힘 지수(PI: Plugging Index)에 의해 산출하여 상기한 석탄 사일로의 막힘에 의한 출력감발을 예방함으로써, 불필요한 비용 발생을 최소화할 수 있으며, 안정적인 발전 수익이 이루어질 수 있는 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘 방지 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

막힘 지수, 인자, 석탄 사일로

Description

화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘 방지 방법{Method for Preventing a Thermal Power Plant Coal Silo Plugging}

본 발명은 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘 방지 방법에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로 말하자면 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘을 방지하기 위해 석탄 사일로의 막힘을 유발하는 인자를 입력받아 막힘 지수를 산출하여 상기한 석탄 사일로의 막힘에 의한 출력감발을 예방하기 위한 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘 방지 방법에 관한 것이다.

일반적으로 화력발전소의 보일러는, 석탄 벙커에서 공급된 석탄을 미분기에서 분쇄하고, 분쇄된 미분탄은 미분기로 공급하는 1 차 공기에 의해 4 개의 급탄관을 통해 버너로 공급되는 반면, 2 차 공기는 공기예열기를 통해 버너로 들어가 미분탄과 혼합되어 연소가 이루어지게 된다.

이러한 화력발전소의 미분탄 설비인 미분기에 괴상의 석탄을 공급하는 급탄관은 스텐레스 스틸로 이루어져 있으며, 석탄벙커와 미분기를 연결하고, 미분기 급탄관의 내경을 축소하기 위해 축관부를 다수개 형성된 형태로 이루어져 있다.

또한 상기 축관부 사이에는 상부 배출플랜지와 하부 배출플랜지가 연결되어 구성된다. 그러나, 상기와 같은 미분기 급탄관은 태풍이나 장마, 집중호우 시에는 폭우로 인해 다량의 수분을 함유한 젖은탄(죽탄)이 공급되기 때문에, 탄의 점성과 수분으로 인해 급탄관 막힘 현상(Plugging)이 발생하는 문제점이 있다.

다시 말해 젖은탄이 유입되는 경우에 미분기 급탄관의 내측 표면 특히 축관부 주위에 탄의 부착이 발생 된다. 이와 같이 부착된 탄은 성장핵이라 하며, 이러한 성장핵은 미분기 내의 건조 공기에 의해 건조되어 계속 방치할 경우 해머(hammer)를 이용하여 추타 하여도 쉽게 제거되지 않을 정도로 단단해 지며, 결국 성장핵 주변에 계속적으로 탄이 부착되어 결국 미분기 급탄관이 막히게 되는 문제점이 유발되었다.

이러한 미분기 급탄관의 막힘 현상을 제거하기 위한 작업은 수시간 정도 소요되어 결국 출력 감발로 발전수익이 저하되고, 경유 버너운전 등 설비 안정운영의 저해 및 기동정지 등의 문제점이 발생되어 이에 대한 시급한 대책을 필요로 하였다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘을 방지하여 출력감발에 의한 손실을 최소화하여, 효율적인 화력 발전소의 운영을 가능하게 하는 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘 방지 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘 방지 방법은, 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘을 방지하기 위해 상기한 석탄 사일로의 막힘을 유발하는 인자를 입력받는 인자 입력 단계와; 상기 입력된 인자를 통해 석탄 사일로의 막힘이 방지되도록 막힘 지수를 산출하는 막힘 지수(PI: Plugging Index) 산출 단계; 및 산출된 막힘 지수를 토대로 화력 발전소의 운전을 조정하는 운전 조정 단계를 포함하여 구성된다.

본 발명에 의한 인자 입력 단계의 인자는,

미세 석탄 입자의 함량, 석탄 표면의 수분 함량 및 강우에 의해 수분이 함유된 젖은탄이 인자로 적용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 인자 입력 단계의 인자 중 미세 석탄 입자의 함량은 2mm 이하인 석탄입자와, 1.18mm 이하인 석탄입자가 동시에 입력되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 막힘 지수(PI: Plugging Index) 산출 단계의 막힘 지수(PI)는,

에 의해 산출되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 의한 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘 방지 방법의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 1은 본 발명에 의한 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘 방지 방법을 도시한 순서도이고, 도 2 내지 도 3은 본 발명에 의한 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘 방지 방법에 인자로 적용되는 석탄 입자의 함량분석을 도시한 도면이며, 도 4 내지 도 5는 본 발명에 의한 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘 방지 방법에 인자로 적용되는 강우에 의한 연관성을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 의한 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘 방지 방법에서 석탄 입자의 함량에 따른 점수를 도표화한 도면이며, 도 7은 본 발명에 의한 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘 방지 방법에서 막힘 지수(PI)가 적용되어 도출된 결과를 도표화한 도면이고, 도 8은 본 발명에 의한 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘 방지 방법에서 막힘 지수(PI)가 적용되기 전, 후의 막힘 발생 상태를 도표화한 도면이다.

첨부된 도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘 방지 방법은, 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘을 방지하기 위해 상기한 석탄 사일로의 막힘을 유발하는 인자를 입력받는 인자 입력 단계(ST100)와; 상기 입력된 인자를 통해 석탄 사일로의 막힘이 방지되도록 막힘 지수를 산출하는 막힘 지수(PI: Plugging Index) 산출 단계(ST200); 및 산출된 막힘 지수를 토대로 화력 발전소의 운전을 조정하는 운전 조정 단계(ST300)를 포함하여 구성된다.

본 발명에 의한 인자 입력 단계(ST100)의 인자는,

미세 석탄 입자의 함량, 석탄 표면의 수분 함량 및 강우에 의해 수분이 함유된 젖은탄이 인자로 적용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 인자 입력 단계(ST100)의 인자 중 미세 석탄 입자의 함량은 2mm 이하인 석탄입자와, 1.18mm 이하인 석탄입자가 동시에 입력되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 막힘 지수(PI: Plugging Index) 산출 단계(ST200)의 막힘 지수(PI)는,

에 의해 산출되는 것을 특징으로 한다.

여기서 분모에 기재된 숫자 10은 상수이고,

분자에 기재된 숫자 25, 5.5 및 표면수분(%)에 곱해진 숫자 4는 각 항목의 가중치에 해당된다.

상기한 PI에 기재된 숫자 25는 분모를 10으로 한 상태에서 3개 변수(숫자 25, 숫자 5.5, 숫자 4)에 대한 수백가지 조합의 식을 만든 후 그 식에 과거 막힘이 발생했던 석탄의 Data(각 변수값)에 해당하는 점수를 대입한 결과를 비교해서 가장 근접한 식을 도출한 것이다.

상기한 석탄 사일로의 막힘을 유발하는 인자는 콘트롤러(미도시)에 입력되고, 상기한 콘트롤러에 구비된 연산부에 의해 연산 되어 막힘 지수(PI: Plugging Index)에 대한 산출이 이루어지도록 구성된다.

본 발명에 의한 인자 입력 단계(ST100)의 인자 중,

미세 석탄 입자의 함량은 2mm 이하인 석탄입자와, 1.18mm 이하인 석탄입자가 인자로서 콘트롤러(미도시)에 입력되는 이유는 석탄 사일로의 막힘을 유발하는 미세 석탄 입자의 크기 중 상기한 2mm 이하인 석탄입자와, 1.18mm 이하인 석탄입자가 주요 인자로 작용하기 때문이며, 자세한 내용은 도면을 참조하여 후술하기로 한다.

본 발명의 석탄 표면의 수분 함량은 7 ~ 22% 범위이며, 상기한 수분은 표면 수분과 고유 수분으로 이루어지도록 구성된다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘 방지 방법에 의해 석탄의 입도 관리에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘 방지 방법에서는 우선적으로 콘트롤러에 해당 인자를 입력 받기 이전에 석탄의 입도 관리에 대한 세분화를 실시하여야 한다.

첨부된 도 2에 도시된 바와 같이, 2mm 미만의 미세 석탄 입자는 석탄 사일로가 정상적으로 운행될 때와 막힘이 발생 될 경우로 구분할 수 있다.

석탄 사일로가 정상적으로 운전이 이루어질 경우에는 2mm 미만의 미세 석탄 입자는 최대 44.3%에서 최소 12.7%에 해당되는 범위에 걸쳐서 분포되는 것을 알 수 있고, 석탄 사일로에 막힘이 발생 될 경우에는 최대 41.4%에서 최소 27.3%의 범위에 걸쳐서 분포되는 것을 알 수 있다. 또한, 각각의 평균은 24.3%와 35.6%에 분포되는 것을 알 수 있으며, 석탄 사일로에 막힘 형상이 발생 될 때 27.3% 이상의 범위에 집중 분포되는 것을 알 수 있다.

첨부된 도 3을 참조하면, 1.18mm 미만의 미세 석탄 입자는 석탄 사일로가 정상적으로 운행될 때와 막힘이 발생 될 경우로 구분할 수 있다.

석탄 사일로가 정상적으로 운전이 이루어질 경우에는 최대 44.3%에서 최소 12.7%에 해당되는 범위에 걸쳐서 분포되는 것을 알 수 있고, 석탄 사일로에 막힘이 발생 될 경우에는 최대 41.4%에서 최소 27.3%의 범위에 걸쳐서 분포되는 것을 알 수 있다. 또한, 각각의 평균은 24.3%와 35.6%에 분포되는 것을 알 수 있으며, 석탄 사일로에 막힘 형상이 발생 될 때 20.3% 이상의 범위에 집중 분포되는 것을 알 수 있으며, 석탄 사일로에 막힘이 발생 될 때 정상 운전시와 중복되는 탄종이 14개로 분포되어 2mm 이하인 석탄입자에 비해 적음을 알 수 있다.

첨부된 도 4 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 의한 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘 방지 방법에서 인자로 적용되는 강우에 의한 석탄의 수분 함량을 살펴보면, 석탄 입자의 함량이 2mm 이하의 경우에 비하여 1.18mm 이하의 경우에 막힘 발생이 적은 것을 알 수 있어 막힘 지수를 산출하기 위한 인자로 수분이 함유된 젖은탄이 주요 인자로 입력되는 것을 알 수 있다.

이와 같이 석탄 사일로의 막힘을 유발하는 인자(미세 석탄 입자의 함량, 석탄 표면의 수분 함량 및 강우에 의해 수분이 함유된 젖은탄)는 콘트롤러에 입 력(ST100) 되고, 상기한 콘트롤러는 막힘 지수(PI: Plugging Index)를 산출(ST200)한다.

상기한 막힘 지수(PI)는,

에 의해 계산되며, 시행착오법에 의해 다수회 반복 연산되어 결과값이 계산된다.

첨부된 도 6을 참조하면, 미세 석탄 입자의 함량이 2mm 이하인 석탄입자와, 1.18mm 이하인 석탄입자와, 석탄 표면의 수분 함량에 대해 상기한 막힘 지수(PI)에 입력하여 점수화 하게 되면 첨부된 도 6과 같은 결과값이 계산된다.

첨부된 도 7을 참조하면, 막힘 지수(PI)에 의해 계산된 결과값을 토대로 정상일 때와 강우일 때를 각각 구분하여 보면, 상기한 막힘 지수(PI)가 정상일 때에는 8 이하일 때 까지는 안정적인 가동이 가능해지고, 막힘 지수(PI)가 8 이상일 경우에는 석탄 사일로의 막힘을 유발할 수 있게 된다.

또한, 강우시에는 막힘 지수(PI)가 6.5 이하일 경우에는 석탄 사일로의 안정적인 가동이 가능해지고, 6.5 이상일 경우에는 석탄 사일로의 막힘을 유발하게 된다.

이와 같은 막힘 지수(PI)는 화력 발전소의 석탄 사일로의 막힘 유무를 사전에 파악하여 화력 발전소의 안정적인 운전을 조정(ST300)하게 되는데, 위에서 설명한 바와 같이 석탄 사일로의 막힘이 유발될 경우에는 상기한 석탄 사일로를 정비하 여 막힘을 방지하도록 조취를 취할 수 있게 된다.

첨부된 도 8을 참조하면, 본 발명에 의한 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘 방지 방법에 의해 석탄 사일로의 막힘 발생을 비교해본 결과, 막힘 지수(PI) 적용전에는 49회의 석탄 사일로의 막힘이 발생하였으나, 막힘 지수(PI) 적용 후에는 발생하지 않아 본 발명에 의한 막힘 지수(PI) 적용에 의해 출력감발의 문제점을 사전에 예방할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에서 청구된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘 방지 방법은 화력 발전소의 출력 감발을 방지하여 불필요한 손실을 최소화할 수 있어 비용 절감의 효과가 있으며, 화력 발전 설비의 안정적인 운영과 함께 작업자의 불필요한 작업 투입을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘 방지 방법을 도시한 순서도이다.

도 2 내지 도 3은 본 발명에 의한 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘 방지 방법에 인자로 적용되는 석탄 입자의 함량분석을 도시한 도면이다.

도 4 내지 도 5는 본 발명에 의한 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘 방지 방법에 인자로 적용되는 강우에 의한 연관성을 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명에 의한 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘 방지 방법에서 석탄 입자의 함량에 따른 점수를 도표화한 도면이다.

도 7은 본 발명에 의한 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘 방지 방법에서 막힘 지수(PI)가 적용되어 도출된 결과를 도표화한 도면이다.

도 8은 본 발명에 의한 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘 방지 방법에서 막힘 지수(PI)가 적용되기 전, 후의 막힘 발생 상태를 도표화한 도면이다.

Claims (4)

1. 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘을 방지하기 위해 상기한 석탄 사일로의 막힘을 유발하는 인자를 입력받는 인자 입력 단계;

   상기 입력된 인자를 통해 석탄 사일로의 막힘이 방지되도록 막힘 지수를 산출하는 막힘 지수(PI: Plugging Index) 산출 단계; 및

   산출된 막힘 지수를 토대로 화력 발전소의 운전을 조정하는 운전 조정 단계를 포함하여 이루어지며,

   상기 막힘 지수(PI: Plugging Index) 산출 단계의 막힘 지수(PI)는,

   

   에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘 방지 방법.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 인자 입력 단계의 인자는,

   미세 석탄 입자의 함량, 석탄 표면의 수분 함량 및 강우에 의해 수분이 함유된 젖은탄이 인자로 적용되는 것을 특징으로 하는 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘 방지 방법.
3. 제2 항에 있어서,

   상기 인자 입력 단계의 인자 중 미세 석탄 입자의 함량은 2mm 이하인 석탄입자와, 1.18mm 이하인 석탄입자가 동시에 입력되는 것을 특징으로 하는 화력 발전소에 구비된 석탄 사일로의 막힘 방지 방법.
4. 삭제

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