KR101209557B1 - 석탄화력 보일러 ｐｍ 버너의 미분탄 능동형 분배기 - Google Patents

석탄화력 보일러 ｐｍ 버너의 미분탄 능동형 분배기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 석탄화력 보일러 PM 버너의 미분탄 능동형 분배기를 개시한다. 본 발명의 일 측면에 따른 석탄화력 보일러 PM 버너의 미분탄 능동형 분배기는, 공기 및 미분탄이 혼합되어 유동하고, 분배되는 분배기바디부와, 배기부에 배치되어 배출되는 오염물질의 농도를 측정하는 측정부와, 상기 분배기바디부에 체결되는 코너조절막과, 상기 코너조절막에 체결되어 상기 코너조절막의 길이를 가변시키는 길이조절부와, 상기 코너조절막에 접촉하여 상기 측정부에서 측정된 오염물질의 농도에 따라 실시간으로 상기 코너조절막의 꺽인 각도를 조절하는 각도조절부를 포함한다.

Description

석탄화력 보일러 ＰＭ 버너의 미분탄 능동형 분배기{Pollution minimum burner pulverized coal dynamic distributor for coal fired boiler}
본 발명은 미분탄 분배기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 석탄화력 보일러 PM 버너의 미분탄 능동형 분배기에 관한 것이다.
석탄화력 보일러에서 사용되고 있는 저 NOx 버너시스템 중 특히 접선연소식(Tangential firing) 버너에 적용되어 큰 효과를 보고 있는 PM(Pollution minimum) 버너에는 설계 당시 기준으로 하는 탄종 범위만을 고려하여 그 형상을 설계하여 근래와 같이 다양한 탄종, 더나아가 설계탄 범위를 넘어서는 탄종을 혼탄하여 사용할 때, 원래 취지의 설계 개념을 적용하기 곤란한 상태가 되고 있다.
또한, 기존 국내 표준화력에서는 PM버너를 사용하여 NOx를 저감시키고 있다. PM버너는 두 개의 버너가 하나의 쌍으로 이루어져 있어 각각의 버너는 Fuel Lean과 Fuel Rich 상태로 연소가 일어나서 다단 연소를 실현하는 것이다. 두 쌍의 버너 중 Fuel Rich 상태에서 연소가 일어난 쪽을 CONC 버너라 하고 반대쪽을 WEAK 버너라 한다.
한편, 미분기에서 나온 미분탄과 공기가 혼합되어 두 개의 버너로 들어가기 전에 분배기에서 Fuel Lean과 Fuel Rich한 상태로 분리가 이루어진다. 이때, 분배기바디부는 미분탄의 관성이 상대적으로 공기보다 크다는 점을 사용하여 공기와 미분탄을 분리시킨다.
그러나 종래의 PM버너의 분배기바디부는 경사부의 경사각이 고정 되어 있어 미분탄의 성상 즉 미분탄 입도 분포 변화에 대하여 능동적으로 대처할 수 없어 본래 PM버너의 기능인 Fuel Rich 및 Lean으로 분리하여 다단연소를 수행함으로써 NOx 생성 억제를 원활히 수행할 수 없게 되었다. 따라서 연소성능이 저감되고, 오염물질이 다량 발생하였다.
본 발명의 실시예들은 연소 성능을 향상시키는 석탄화력 보일러 PM 버너의 미분탄 능동형 분배기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면은, 공기 및 미분탄이 혼합되어 유동하고, 분배되는 분배기바디부와, 배기부에 배치되어 배출되는 오염물질의 농도를 측정하는 측정부와, 상기 분배기바디부에 체결되는 코너조절막과, 상기 코너조절막에 체결되어 상기 코너조절막의 길이를 가변시키는 길이조절부와, 상기 코너조절막에 접촉하여 상기 측정부에서 측정된 오염물질의 농도에 따라 실시간으로 상기 코너조절막의 꺽인 각도를 조절하는 각도조절부를 포함하는 석탄화력 보일러 PM 버너의 미분탄 능동형 분배기를 제공할 수 있다.
또한, 상기 코너조절막은 내면이 세라믹 코팅된 메쉬구조로 형성될 수 있다.
또한, 상기 코너조절막은 외면이 내열 부직포 또는 내마모 부직포 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
또한, 상기 코너조절막은 형태가 가변하도록 플렉서블(Flexible)하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 길이조절부는, 상기 코너조절막에 감기도록 형성되는 롤러와, 상기 롤러를 회전시키는 유압펌프 또는 스프링을 포함할 수 있다.
또한, 상기 각도조절부는, 구동부와, 상기 구동부에 체결되어 길이가 가변하는 로드와, 상기 로드에 체결되어 상기 코너조절막과 접촉하는 접촉부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 코너조절막의 외면에 배치되어 상기 분배기바디부와 체결될 수 있다.
또한, 상기 코너조절막과 상기 커버 사이에 공기를 주입하는 공기주입부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 탄종 또는 운전조건에 적합한 석탄화력 보일러 PM 버너의 미분탄 능동형 분배기의 형태를 제공함으로써 연소성능을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 탄종 또는 운전조건에 따라 발생하는 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄화력 보일러 PM 버너의 미분탄 능동형 분배기를 보여주는 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 형상조절부의 일 실시예를 보여주는 개념도이다.
도 3은 도 1에 도시된 길이조절부의 일 실시예를 보여주는 개념도이다.
도 4는 도 1에 도시된 석탄화력 보일러 PM 버너의 미분탄 능동형 분배기의 작동을 보여주는 작동상태도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄화력 보일러 PM 버너의 미분탄 능동형 분배기(100)를 보여주는 개념도이다.
도 1을 참고하면, 석탄화력 보일러 PM 버너의 미분탄 능동형 분배기(100)는 공기 및 미분탄이 혼합되어 유동하고, 분배되는 분배기바디부(110)를 포함한다. 분배기바디부(110)는 공기 및 미분탄이 혼합되어 제 1 PM 버너(미도시)로 공급하는 제 1 분지부(110a)를 포함한다. 또한, 분배기바디부(110)는 상기 공기 및 상기 미분탄이 혼합되어 제 2 PM버너(미도시)로 공급하는 제 2 분지부(110b)를 포함할 수 있다.
석탄화력 보일러 PM 버너의 미분탄 능동형 분배기(100)는 분배기바디부(110)에 체결되는 코너조절막(120)을 포함한다. 이때, 코너조절막(120)은 플렉서블(flexible)하게 형성될 수 있다.
코너조절막(120)은 분배기바디부(110) 내측에 형성되는 제 1 코너조절막(121)을 포함할 수 있다. 또한, 코너조절막(120)은 분배기바디부(110) 외측에 형성되는 제 2 코너조절막(120)을 포함할 수 있다.
이때, 제 1 코너조절막(121)은 메쉬(mesh) 형태로 형성될 수 있다. 또한, 제 1 코너조절막(121)은 세라믹 코팅으로 형성될 수 있다. 이때, 제 1 코너조절막(121)은 유연하게 형성되어 형상이 다양하게 변형될 수 있다.
제 2 코너조절막(122)은 내열 부직포 또는 내마모 부직포로 형성될 수 있다. 이때, 제 2 코너조절막(122)은 내열 부직포이면서 내마모 부직포로 형성될 수 있다. 또한, 제 2 코너조절막(122)은 형태가 가변하도록 유연하게 형성될 수 있다.
한편, 석탄화력 보일러 PM 버너의 미분탄 능동형 분배기(100)는 코너조절막(120)의 길이를 가변시키는 길이조절부(130)를 포함한다. 이때, 길이조절부(130)는 길이가 가변하여 코너조절막(120)이 꺾일 때 길이를 조절할 수 있다.
석탄화력 보일러 PM 버너의 미분탄 능동형 분배기(100)는 코너조절막(120)에 접촉하여 코너조절막(120)의 꺾인 각도를 조절하는 각도조절부(140)를 포함한다. 각도조절부(140)는 길이가 가변하여 코너조절막(120)의 꺾인 각도를 조절할 수 있다.
석탄화력 보일러 PM 버너의 미분탄 능동형 분배기(100)는 코너조절막(120)의 외측에 배치되는 커버(150)를 포함할 수 있다. 커버(150)는 분배기바디부(110)에 체결되어 코너조절막(120)을 외기로부터 차단할 수 있다. 또한, 커버(150)는 상기 미분탄이 코너조절막(120)을 통과하여 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
석탄화력 보일러 PM 버너의 미분탄 능동형 분배기(100)는 커버(150)와 코너조절막(120) 사이에 공기를 주입하는 공기주입부(170)를 포함할 수 있다. 이때, 공기주입부(170)에서 공급하는 공기의 압력은 적어도 분배기바디부(110) 내부의 압력 이상으로 설정될 수 있다. 따라서 공기주입부(170)는 공기를 주입하여 코너조절막(120)이 분배기바디부(110) 내부의 압력에 의하여 형상이 가변하는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 길이조절부(130) 및 각도조절부(140)에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 도 1에 도시된 각도조절부(140)의 일 실시예를 보여주는 개념도이다.
도 2를 참고하면, 각도조절부(140)는 구동부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 구동부는 다양하게 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 구동부는 모터(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 구동부는 공압엑추에이터(미도시) 또는 유압엑추에이터(미도시)를 포함할 수 있다.
각도조절부(140)는 상기 구동부에 체결되어 길이가 가변하는 로드(141)를 포함할 수 있다. 로드(141)는 상기 구동부의 작동에 따라 길이가 늘어나거나 줄어들 수 있다.
각도조절부(140)는 로드(141)와 체결되는 접촉부(142)를 포함할 수 있다. 접촉부(142)는 코너조절막(120)과 접촉하여 코너조절막(120)에 힘을 가할 수 있다. 또한, 접촉부(142)는 코너조절막(120)의 폭 방향으로 길게 형성될 수 있다.
따라서 각도조절부(140)는 필요에 따라 길이가 가변하여 코너조절막(120)의 꺾인 각도를 조절할 수 있다. 또한, 각도조절부(140)는 미분탄이 연소할 때 발생하는 오염물질을 감소시키도록 코너조절막(120)의 형태를 용이하게 가변시킬 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 길이조절부(130)의 일 실시예를 보여주는 개념도이다.
도 3을 참고하면, 길이조절부(130)는 코너조절막(120)에 감기도록 형성되는 롤러(131)를 포함할 수 있다. 이때, 롤러(131)는 원기둥 형태로 형성될 수 있다.
롤러(131)는 복수개를 포함할 수 있다. 복수개의 롤러들(131)은 제 1 롤러(131a)와 제 1 롤러(131a)와 대향하도록 배치되는 제 2 롤러(미도시)를 포함할 수 있다.
이때, 제 1 롤러(131a)는 코너조절막(120)의 일단에 감기도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 2 롤러는 코너조절막(120)의 타단에 감기도록 배치될 수 있다.
한편, 길이조절부(130)는 롤러(131)에 구동력을 제공하는 유압펌프(미도시) 또는 스프링(미도시)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 유압펌프는 유압을 통하여 제 1 롤러(131a) 및 상기 제 2 롤러를 회전시킬 수 있다. 또한, 상기 스프링은 제 1 롤러(131a) 및 상기 제 2 롤러가 코너조절막(120)의 길이가 줄어드는 방향으로 회전하도록 탄성력을 제공할 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여 길이조절부(130)가 상기 스프링을 포함하는 경우를 중심으로 설명한다.
도 4는 도 1에 도시된 석탄화력 보일러 PM 버너의 미분탄 능동형 분배기(100)의 작동을 보여주는 작동상태도이다.
도 4를 참고하면, 사용자가 석탄화력 보일러(미도시)를 작동시키면, 석탄화력 보일러 PM 버너의 미분탄 능동형 분배기(100)에 상기 미분탄 및 상기 공기가 유입된다. 이때, 상기 미분탄 및 상기 공기는 분배기바디부(110)를 유동하여 제 1 분지부(110a) 및 제 2 분지부(110b)를 통하여 유동할 수 있다.
상기 미분탄 및 상기 공기는 제 1 분지부(110a) 및 제 2 분지부(110b)를 통하여 상기 제 1 PM버너 및 상기 제 2 PM버너로 유동할 수 있다.
상기 제 1 PM버너 및 상기 제 2 PM버너는 상기 미분탄 및 상기 공기를 연소하여 에너지를 생성한다. 상기 제 1 PM버너 및 상기 제 2 PM버너에서 연소되어 배출되는 배기에는 상기 오염물질이 포함될 수 있다.
이때, 오염물질은 다양한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 오염물질은 NOx, CO 및 그을음(Soot) 등을 포함할 수 있다.
한편, 상기 제 1 PM버너 및 상기 제 2 PM버너의 배기가 배출되는 제 1 배기부(미도시) 및 제 2 배기부(미도시)에는 상기 오염물질의 농도를 측정할 수 있는 제 1 측정부(미도시) 및 제 2 측정부(미도시)가 배치될 수 있다.
상기 제 1 측정부 및 상기 제 2 측정부는 각각 상기 오염물질의 농도를 측정하여 중앙제어실(미도시)로 전송할 수 있다. 이때, 상기 중앙제어실은 상기 오염물질의 농도를 외부의 사용자가 인식하도록 표시할 수 있다.
사용자는 상기 오염물질의 농도에 따라 상기 구동부를 작동시킬 수 있다. 상기 구동부가 작동되면, 로드(141)의 길이가 가변할 수 있다.
예를 들면, 상기 오염물질의 농도가 증가하는 경우 상기 구동부는 로드(141)의 길이가 늘어나도록 작동할 수 있다. 반면, 상기 오염물질의 농도가 감소하는 경우 상기 구동부는 로드(141)의 길이가 작아지도록 작동할 수 있다.
반대로, 상기 오염물질의 농도가 증가하는 경우 상기 구동부는 로드(141)의 길이가 작아지도록 작동할 수 있다. 또한, 상기 오염물질의 농도가 감소하는 경우 상기 구동부는 로드(141)의 길이가 늘어나도록 작동할 수 있다.
따라서 상기 구동부는 로드(141)의 길이를 가변시킴으로써 상기 오염물질의 농도에 따라 코너조절막(120)의 각도를 상기 오염물질을 저감시키도록 조절할 수 있다. 또한, 상기 구동부는 상기에 한정되지 않고, 상기 오염물질의 농도에 따라 다양하게 작동할 수 있다.
한편, 사용자가 로드(141)의 길이를 가변시키면, 접촉부(142)가 코너조절막(120)에 접촉하여 움직인다. 이때, 상기에서 설명한 바와 같이 로드(141)의 길이가 길어지는 경우, 코너조절막(120)은 분배기바디부(110)의 내측으로 더욱 인입될 수 있다. 반면, 로드(141)의 길이가 작아지는 경우 코너조절막(120)은 분배기바디부(110)의 내측으로 조금 인입될 수 있다.
따라서 분배기바디부(110)를 유동하는 상기 미분탄 및 상기 공기의 양은 코너조절막(120)의 형태 및 꺾인 각도에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 코너조절막(120)이 분배기바디부(110) 내측으로 계속해서 인입되는 동안, 제 1 롤러(131a)는 상기 도 4의 시계방향으로 회전하고, 상기 제 2 롤러는 상기 도 4의 반시계방향으로 회전하여 코너조절막(120)의 길이를 늘릴 수 있다.
반면, 코너조절막(120)이 분배기바디부(110) 내측으로부터 외측으로 이동하는 동안, 제 1 롤러(131a)는 상기 도 4의 반시계방향으로 회전하고, 상기 제 2 롤러는 상기 도 4의 시계방향으로 회전하여 코너조절막(120)의 길이를 감소시킬 수 있다.
따라서 석탄화력 보일러 PM 버너의 미분탄 능동형 분배기(100)는 탄종 또는 운전조건에 적합한 분배기바디부(110)의 형태를 제공함으로써 연소성능을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 석탄화력 보일러 PM 버너의 미분탄 능동형 분배기(100)는 탄종 또는 운전조건에 따라 발생하는 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100 : 석탄화력 보일러 PM 버너의 미분탄 능동형 분배기
110 : 분배기바디부
111 : 제 1 분지부
112 : 제 2 분지부
120 : 코너조절막
121 : 제 1 코너조절막
122 : 제 2 코너조절막
130 : 길이조절부
140 : 각도조절부
141 : 로드
142 : 접촉부
150 : 커버
170 : 공기주입부

Claims (8)

  1. 공기 및 미분탄이 혼합되어 유동하고, 분배되는 분배기바디부와,
    배기부에 배치되어 배출되는 오염물질의 농도를 측정하는 측정부와,
    상기 분배기바디부에 체결되는 코너조절막과,
    상기 코너조절막에 체결되어 상기 코너조절막의 길이를 가변시키는 길이조절부와,
    상기 코너조절막에 접촉하여 상기 측정부에서 측정된 오염물질의 농도에 따라 실시간으로 상기 코너조절막의 꺽인 각도를 조절하는 각도조절부를 포함하는 석탄화력 보일러 PM 버너의 미분탄 능동형 분배기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 코너조절막은 내면이 세라믹 코팅된 메쉬구조로 형성되는 석탄화력 보일러 PM 버너의 미분탄 능동형 분배기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 코너조절막은 외면이 내열 부직포 또는 내마모 부직포 중 적어도 하나로 형성되는 석탄화력 보일러 PM 버너의 미분탄 능동형 분배기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 코너조절막은 형태가 가변하도록 플렉서블(Flexible)하게 형성되는 석탄화력 보일러 PM 버너의 미분탄 능동형 분배기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 길이조절부는,
    상기 코너조절막에 감기도록 형성되는 롤러와,
    상기 롤러를 회전시키는 유압펌프 또는 스프링을 포함하는 석탄화력 보일러 PM 버너의 미분탄 능동형 분배기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 각도조절부는
    구동부와,
    상기 구동부에 체결되어 길이가 가변하는 로드와,
    상기 로드에 체결되어 상기 코너조절막과 접촉하는 접촉부를 포함하는 석탄화력 보일러 PM 버너의 미분탄 능동형 분배기.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 코너조절막의 외면에 배치되어 상기 분배기바디부와 체결되는 커버를 포함하는 석탄화력 보일러 PM 버너의 미분탄 능동형 분배기.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 코너조절막과 상기 커버 사이에 공기를 주입하는 공기주입부를 더 포함하는 석탄화력 보일러 PM 버너의 미분탄 능동형 분배기.
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