KR101235271B1 - 유동층 연소형 보일러 - Google Patents

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Abstract

생활폐기물 고형연료(RDF)를 전용으로 사용하는 순환 유동층 보일러에 있어서 연소로와 싸이클론의 사이에 배치되는 연결덕트를 통해 입자들이 연소로에서 싸이클론으로 향함에 있어 그 흐름을 촉진시키고 연결덕트 하면에 입자들의 퇴적을 방지하고 추가 열회수를 할 수 있는 유동층 보일러를 제공한다. 유동층 보일러는 장입된 생활폐기물 고형연료(RDF)를 유동시키면서 연소시키는 연소로, 연소로로부터 배출되는 연소가스에 포함된 분진을 포집하여 연소로로 리턴시키도록 연소로와 연결되는 싸이클론, 싸이클론과 연결되고, 연소가스에 의해 물을 증기로 변환하는 보일러, 및 연소로와 싸이클론을 상호 연결하는 연결덕트를 포함하며, 연결덕트는 길이방향을 따라 양단이 개구된 통로 형상을 가지며, 상호 마주하는 제1 측면 및 제2 측면을 포함하고, 제1 측면 및 제2 측면과 상호 연결된 상면 및 하면을 포함하며, 제1 측면의 내부 및 제2 측면의 내부에 설치되는 수관 및 상면에 설치되는 복수의 반응물 공급관들을 포함한다.

Description

유동층 연소형 보일러{FLUIDIZED COMBUSTION BOILER}
본 발명은 연결덕트를 개선한 유동층 연소형 보일러에 관한 것이다.
유동층 연소형 보일러는 모래 등의 유동 매체, 연료 및 공기를 함께 주입하여 혼합 연소시키고, 연소에 의해 발생하는 연소열을 이용하여 물 등의 피가열 매체를 가열하는 장치이다. 유동층 보일러에서는 다양한 원료들을 사용할 수 있으며, 그 조업 온도는 석탄화력 또는 일반 소각로의 조업 온도보다 낮다. 따라서 질소산화물이 잘 발생하지 않고 쉽게 탈황 작업이 이루어질 수 있다.
종래의 생활폐기물 고형연료(RDF ; Refuse Derived Fuel) 전용 순환 유동층 보일러는 폐기물내 함유되어 있는 다량의 염소성분과 알칼리염에 의해 벽면 전열관 부식에 매우 취약하다. 또한 부식에 대응하기 위해 일반적으로 전열관을 제거하고 단열벽면으로 구성하는 경우가 많다. 이와 같이 단순 단열벽면으로 연소로를 구성할 경우 열회수 효율이 저감되어 보일러에서 다수의 전열관 및 증발기를 설치하여야 한다.
이러한 경우 보일러 전단에서 연소가스의 온도가 고온으로 남아있어 보일러 내부의 전열관 부식이 문제가 된다. 또한 보일러내 다수의 전열관으로 인한 보일러 설치 공간이 많이 필요하게 되고 보일러 제조가격 상승의 문제점이 발생한다.
생활폐기물 고형연료(RDF)를 전용으로 사용하는 순환 유동층 보일러에 있어서 연소로와 싸이클론의 사이에 배치되는 연결덕트를 통해 입자들이 연소로에서 싸이클론으로 향함에 있어 그 흐름을 촉진시키고 연결덕트 하면에 입자들의 퇴적을 방지하고 추가 열회수를 할 수 있는 유동층 연소형 보일러를 제공한다.
유동층 연소형 보일러는 장입된 생활폐기물 고형연료(RDF)를 유동시키면서 연소시키는 연소로, 연소로로부터 배출되는 연소가스에 포함된 분진을 포집하여 연소로로 리턴시키도록 연소로와 연결되는 싸이클론, 싸이클론과 연결되고, 연소가스에 의해 물을 증기로 변환하는 보일러, 및 연소로와 싸이클론을 상호 연결하는 연결덕트를 포함하며, 연결덕트는 길이방향을 따라 양단이 개구된 통로 형상을 가지며, 상호 마주하는 제1 측면 및 제2 측면을 포함하고, 제1 측면 및 제2 측면과 상호 연결된 상면 및 하면을 포함하며, 제1 측면의 내부 및 제2 측면의 내부에 각각 설치되는 수관 및 상면에서 서로 이격되도록 설치되는 복수의 반응물 공급관들을 포함한다.
수관은 제1 측면 및 제2 측면의 내부 하면에 각각 배치되며, 한쪽 측면은 밀폐되고 다른쪽 측면은 개구되며, 길이방향을 따라 상향으로 개구된 복수의 수로 연결형 제1 개구부를 갖는 제1 헤더, 제1 측면 및 제2 측면의 내부 상면에 각각 배치되며, 한쪽 측면은 밀폐되고 다른쪽 측면은 개구되며, 길이방향을 따라 하향으로 개구된 복수의 수로 연결형 제2 개구부를 갖는 제2 헤더 및 제1 헤더의 제1 개구부들과 제2 헤더의 제2 개구부들을 각각 연결하여 수로를 형성하는 복수의 냉각관들을 포함할 수 있다.
복수의 냉각관들은 연결덕트의 길이방향에 각각 수직하게 뻗은 상태로 배치될 수 있다. 연소로의 벽면에 매몰되는 제1 수관 및 싸이클론의 벽면에 매몰되는 제2 수관을 더 포함하며, 제1 헤더는 제2 수관에 연결되고, 제2 헤더는 제1 수관에 연결될 수 있다.
복수의 반응물 공급관들의 출구는 각각 연결덕트의 내부로 각각 돌출될 수 있다. 복수의 반응물 공급관들을 통해 연결덕트 내부로 투입되는 반응물은 암모니아(NH3) 또는 요소(urea)일 수 있다.
연결덕트는 길이방향을 따라 어느 한 방향으로 경사질 수 있으며, 연결덕트의 하면이 경사질 수 있다. 연결덕트의 경사 각도는 15도 내지 20도로 이루어질 수 있다. 연결덕트에서 연소로측 입구의 크기는 싸이클론측 출구의 크기보다 크게 형성될 수 있다.
수관은 연결덕트의 싸이클론측 출구에 배치되며, 상부가 밀폐되고 하부가 개구되며, 상부와 하부 사이에서 복수의 수로 연결형 제1 개구부들을 갖는 제1 헤더, 연결덕트의 연소로측 입구에 배치되며, 상부가 개구되고 하부가 밀폐되며, 상부와 하부 사이에서 제1 개구부들과 각각 대응되는 복수의 수로 연결형 제2 개구부들을 갖는 제2 헤더, 및 제1 헤더의 제1 개구부들과 제2 헤더의 제2 개구부들을 각각 연결하여 수로를 형성하는 복수의 냉각관들을 포함할 수 있다.
복수의 냉각관들은 연결덕트의 길이방향에 각각 나란하게 뻗을 수 있으며, 복수의 냉각관들은 연결덕트의 길이방향에 각각 경사지게 뻗을 수 있다.
유동층 연소형 보일러의 연소로와 싸이클론 사이에 배치되는 연결덕트의 내부식성 강화 및 열회수율 향상을 할 수 있다.
또한 연결덕트 내에서의 유동을 촉진시킴으로써 집집효율 향상 및 덕트 막힘 현상 방지 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유동층 연소형 보일러를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 연결덕트에 수관과 반응물 공급관이 배치된 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수관을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수관으로 공급되는 냉각제의 유동경로를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반응물 공급관으로 공급되는 반응물의 유동경로를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수관과 반응물 공급관을 통해 각각 유동되는 냉각제와 반응물의 유동경로를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 수관으로 공급되는 냉각제의 유동경로를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 수관으로 공급되는 냉각제의 유동경로를 도시한 도면이다.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서 사용하는 생활폐기물 고형연료(RDF)는 공장 등에서 배출되는 모든 형태의 부산물을 가공한 연료로 해석된다. 예를 들면, 생활폐기물 고형연료로는 생활쓰레기, 음식물, 미분탄, 오니, 슬러지, 철계 폐기물 등 모든 유형의 소재가 가능하다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유동층 연소형 보일러를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1의 유동층 연소형 보일러의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 유동층 연소형 보일러의 구조를 다른 형태로 다양하게 변형할 수 있다.
도 1을 참조하면, 유동층 연소형 보일러는 연소로(10), 싸이클론(20), 보일러(30), 연결덕트(40)를 포함한다. 이외에, 유동층 연소형 보일러는 1차 공기 공급관(14), 2차 공기 공급관(16), 가스재순환관, 증기 드럼, 절탄기, 과열기, 루프씰 및 열교환기를 더 포함할 수 있다. 이외에, 필요에 따라 유동층 연소형 보일러는 다른 장치들을 더 포함할 수 있다. 한편, 유동층 연소형 보일러의 외부에는 집진기, 연돌, 증기터빈, 발전기 및 회수빈이 설치된다. 집진기는 보일러로부터 배출되는 배가스를 포집하여 배가스내에 포함된 분진을 제거한다. 집진기는 습식형 집진기 또는 건식형 집진기를 모두 사용할 수 있다. 집진기에 의해 분진이 제거된 배가스만 연돌을 통해 외부로 배출되므로 환경 오염을 방지할 수 있다. 한편, 증기터빈은 열교환기와 연결되어 열교환기로부터 고온 증기를 공급받아 회전한다. 증기터빈과 동일축으로 연결된 발전기는 함께 회전하면서 전력을 생산한다. 한편, 증기터빈에 공급된 고온 증기는 증기터빈을 회전시킨 후 물로 회수빈에서 회수되어 다시 절탄기로 공급된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 연소로(10)는 그 내부로 장입된 생활폐기물 고형연료(RDF)를 유동시키면서 연소시킨다. 연소로(10)의 하부에는 분산판이 설치되며, 분산판에는 1차 공기 공급관(14)이 구비된다. 1차 공기 공급관(14)은 연소로(10)의 하부에 설치되어 연소로(10)의 내부에 1차 공기를 분사한다. 따라서 1차 공기가 연소로(10) 내부에서 순환 유동하면서 유동사 등의 고온 매체에 의해 생활폐기물 고형연료를 연소시킨다. 여기서, 생활폐기물 고형연료(RDF)가 완전 연소되지 않는 경우, 다이옥신이 생성되어 유동층 연소형 보일러로부터 배출되는 배가스에 혼입되므로 인체에 매우 유해하다. 따라서 재순환가스관을 통하여 유동층 연소형 보일러로부터 배출되는 배가스를 재공급하거나 1차 공기 공급관(14) 위에 위치한 2차 공기 공급관(16)을 통하여 2차 공기를 공급함으로써 생활폐기물 고형연료를 재연소시킨다.
싸이클론(20)은 연소로(10)와 연결되고, 연소로(10)로부터 배출되는 연소가스에 포함된 분진을 포집하여 연소로(10)로 리턴시킨다. 싸이클론(20)은 연소로(10)로부터 배출되는 미분과 연소가스를 상호 분리시킨다. 즉, 깔때기 형상을 가지는 싸이클론(20)의 내벽을 따라 미분을 포함하는 연소가스가 인입되므로, 미분은 싸이클론(20)의 내벽과 충돌하면서 중력에 의해 하부로 낙하되고, 미분의 비중보다 낮은 비중을 가지는 연소가스는 보일러(30)로 배출된다. 이러한 방법을 사용하여 싸이클론(20)은 연소가스와 분리시킨 미분을 연소로(10)에 리턴시킨다. 루프씰 및 열교환기 각각의 상세한 내부 구조는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있으므로, 그 상세한 설명을 생략한다.
보일러(30)는 싸이클론(20)과 연결되고, 연소가스에 의해 물을 증기로 변환시키는 기능을 한다. 싸이클론(20)으로부터 보일러(30)로 공급되는 연소가스의 온도가 매우 높으므로, 고온의 연소가스가 복수의 수관들을 포함하는 절탄기 또는 과열기와 직접 접촉하는 경우, 연소가스내 입자들이 용융되어 절탄기 또는 과열기가 표면에 흡착되어 부식을 일으킬 수 있다. 따라서 보일러(30)를 구획벽에 의해 구획함으로써 연소가스온도를 저감하여 부식을 방지하고 대류열에 의해 절탄기 또는 과열기를 통과하는 물을 가열한다.
연결덕트(40)는 연소로(10)와 싸이클론(20)을 상호 연결한다. 연결덕트(40)는 길이방향을 따라 양단이 개구된 통로 형상을 가지며, 상호 마주하는 제1 측면(42) 및 제2 측면(42)을 포함하고, 제1 측면(42) 및 제2 측면(42)과 상호 연결된 상면(44)과 하면(46)을 포함한다. 여기서, 제1 측면(42) 및 제2 측면(42)은 서로 동일 형상으로 형성되며, 상호 대치될 수 있다. 따라서, 연결덕트(40)의 제1 측면(42)과 제2 측면(42)을 별도로 구분하지 않고 측면(42)으로 기재한다. 연결덕트(40)의 상면(44)과 하면(46)은 서로 대향되는 위치에 배치된다. 연결덕트(40)에는 각각의 측면(42) 내부에 각각 수관(50)이 설치된다. 수관(50)은 연결덕트(40)의 내부를 유동하는 연소가스의 흐름 방향에 수직으로 뻗은 상태 또는 나란하게 뻗은 상태 또는 어느 한 방향으로 경사진 상태로 각각 설치된다. 그리고 연결덕트(40)의 상면(44)에는 복수의 반응물 공급관(60)들이 설치된다.
먼저, 연결덕트(40)의 수관(50)은 증기드럼에 병렬 연결되어 연결덕트(40)의 내부 측면(42)에서 수관(50)을 통해 증기를 제조할 수 있다. 연결덕트(40)는 내부 측면(42)에만 수관(50)을 형성한다. 연결덕트(40)의 측면(42)에만 수관(50)을 형성하는 경우 연결덕트(40)의 상면(44)과 하면(46)에는 수관(50)을 형성하지 않는다.
연결덕트(40)의 상면(44)에는 반응물 공급관(60)이 설치된다. 반응물 공급관(60)은 연결덕트(40) 내로 반응물이 유입되도록 안내하는 파이프(pipe)이다. 따라서, 반응물 공급관(60)의 출구는 연결덕트(40)의 내부로 돌출된다. 반응물 공급관(60)을 통해 연결덕트(40) 내부로 투입되는 반응물은 암모니아(NH3) 또는 요소(urea)를 포함한다. 암모니아(NH3) 또는 요소(urea)는 반응물 공급관(60)을 통해 연결덕트(40) 내에 공급되어 질소산화물(NOx)과 반응함으로써 질소(N2)를 생성한다. 즉 질소산화물(NOx)을 저감시킬 수 있다. 또한, 연결덕트(40)의 측벽에만 수관(50)을 형성하므로써 연결덕트(40)의 상면(44)에 설치되는 반응물 공급관(60)과 서로 간섭되는 문제를 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 연결덕트에 수관과 반응물 공급관이 배치된 상태를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수관을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 수관(50)은 냉각제를 공급하기 위한 통로 기능을 하며 제1 헤더(52), 제2 헤더(56), 복수의 냉각관(54)들을 포함한다. 수관(50)을 통해 공급되는 냉각제는 물을 포함할 수 있다.
제1 헤더(52)는 연결덕트(40)의 하면에 배치되며, 냉각제의 저장소 기능을 한다. 제1 헤더(52)는 한쪽 측면은 밀폐되고 다른쪽 측면은 개구되어 냉각제의 입구 기능을 한다.
제2 헤더(56)는 연결덕트(40)의 상면에 배치되며, 증기의 저장소 기능을 한다. 제2 헤더(56)는 한쪽 측면은 밀폐되고 다른쪽 측면은 개구되어 증기의 출구 기능을 한다.
복수의 냉각관(54)들은 제1 헤더(52)의 제1 개구부들과 제2 헤더(56)의 제2 개구부들을 각각 연결하여 냉각제의 통로를 형성한다. 복수의 냉각관(54)들은 연결덕트(40)의 길이방향에 각각 수직한 상태로 배치되도록 각각 측면(42)의 내부에 설치된다. 따라서, 복수의 냉각관(54)들은 연결덕트(40)의 내부를 유동하는 연소가스의 흐름 방향에 각각 수직하게 뻗은 상태로 배치될 수 있다.
도 2와 도 3을 참조하면, 제1 헤더(52)와 제2 헤더(56)는 복수의 냉각관(54)들과 수직하게 배치된다. 한편, 연소로(10)의 벽면에 매몰되는 제1 수관(12) 및 싸이클론(20)의 벽면에 매몰되는 제2 수관(22)이 배치될 수 있다. 이러한 경우, 제1 헤더(52)는 제2 수관(22)에 연결되고, 제2 헤더(56)는 제1 수관(12)에 연결될 수 있다. 따라서, 연결덕트(40)의 주변을 냉각하기 위한 냉각제 유로를 형성함에 있어서, 별도로 냉각제를 저장하거나 리턴시키는 유로를 형성할 필요가 없다. 또한, 연소로(10)와 싸이클론(20)의 냉각설비와 연결덕트(40)의 냉각설비를 일부 공유함으로써 연결덕트(40)의 냉각제를 유동시키기 위해 설치되는 구성에서 연소로(10) 및 싸이클론(20)의 냉각설비와 중복되는 설비를 감소시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수관으로공급되는 냉각제의 유동경로를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 냉각제는 제1 헤더(52)의 개구된 측면으로 유입되어 복수의 냉각관(54)들을 통해 제2 헤더(56)로 흐른다. 복수의 냉각관(54)들은 연결덕트(40)의 내부를 유동하는 연소가스의 흐름 방향에 수직하게 뻗은 상태로 각각 설치되어 열을 회수한다. 제2 헤더(56)로 유입된 냉각제는 제2 헤더(56)의 개구된 측면을 통해 외부로 배출된다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반응물 공급관으로 공급되는 반응물의 유동경로를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 연결덕트(40)의 상면(44)에는 복수의 반응물 공급관(60)들이 설치된다. 복수의 반응물 공급관(60)들은 각각 출구를 포함하고, 출구는 연결덕트(40)의 상면(44) 내부로 돌출된다. 출구는 직선형으로 형성되어 연결덕트(40) 내부로 돌출될 수 있다. 또한, 출구는 연소가스의 흐름 방향에 나란한 방향을 향하도록 형성될 수 있다. 복수의 반응물 공급관(60)들은 각각의 출구를 통하여 암모니아(NH3) 또는 요소(urea)가 배출되는 형상이면 직선형 또는 굴곡형 이외의 형상으로도 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수관과 반응물 공급관을통해 각각 공급되는 냉각제와 반응물의 유동경로를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 연결덕트(40)는 길이방향을 따라 양단이 개구된 통로 형상을 가지며, 상호 마주하는 각각의 측면(42)을 포함한다. 연결덕트(40)의 측면(42) 내부에는 수관(50)이 설치된다. 그리고 연결덕트(40)의 상면(44)에는 반응물 공급관(60)이 설치된다. 반응물 공급관(60)의 출구는 연결덕트(40)의 내부로 돌출되며, 반응물 공급관(60)을 통해 연결덕트(40) 내부로 투입되는 반응물은 암모니아(NH3) 또는 요소(urea)이다.
연결덕트(40)의 하면(46)은 길이방향을 따라 어느 한 방향으로 경사질 수 있다. 도 2와 도 3을 참조하면, 연결덕트(40)에서 연소로(10)측 입구의 크기는 싸이클론(20)측 출구의 크기보다크게 형성될 수 있다. 도 6을 참조하면, 연결덕트(40)의 하면(46)은 길이방향을 따라 연결덕트(40)의 연소로(10)측 입구에서 싸이클론(20)측 출구로 갈수록 점점 경사지게 형성된다. 연결덕트의 하면 경사 각도는 15도 내지 20도로 이루어질 수 있다. 연결덕트의 하면 경사 각도는 입자들의 퇴적을 방지하는 구조이면 가감될 수 있다. 또한, 연결덕트는 하면 경사 각도를 조절하는 가변형 구조로도 형성할 수 있다. 한편, 연결덕트(40)는 연소로(10)측 입구로부터 싸이클론(20)측 출구로 향할수록 단면적이 점점 작게 형성된다. 여기서 단면적은 연결덕트(40)의 길이방향을 따라 수직한 방향으로 자른 부분의 면적을 말하며, 연결덕트(40)의 개구된 부분의 크기를 나타낸다. 즉, 연결덕트(40)에서 연소로(10)측 입구로 갈수록 개구된 크기는 싸이클론(20)측 출구의 개구된 크기보다 크게 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 수관으로 공급되는 냉각제의 유동경로를 도시한 도면이며, 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 수관으로 공급되는 냉각제의 유동경로를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 수관(50)은 연결덕트(40)의 내부를 유동하는 연소가스의 흐름 방향에 나란하게 뻗은 상태로 각각 설치된다.
제1 헤더(52)는 연결덕트(40)의 싸이클론(20)측 출구에 배치되며, 냉각제의 공급통로 기능을 한다. 제1 헤더(52)는 상부가 밀폐되고 하부가 개구되며, 상부와 하부 사이에 복수의 수로 연결형 제1 개구부(미도시)들을 갖는다.
제2 헤더(56)는 연결덕트(40)의 연소로(10)측 입구에 배치되며, 증기의 배출통로 기능을 한다. 제2 헤더(56)는 상부가 개구되고 하부가 밀폐되며, 상부와 하부 사이에서 제1 개구부들과 각각 대응되는 복수의 수로 연결형 제2 개구부(미도시)들을 갖는다.
복수의 냉각관(54)들은 제1 헤더(52)의 제1 개구부들과 제2 헤더(56)의 제2 개구부들을 각각 연결하여 냉각제의 통로를 형성한다. 복수의 냉각관(54)들은 연결덕트(40)의 길이방향에 각각 나란하게 뻗은 상태로 배치되도록 각각 측면(42)의 내부에 설치된다. 따라서, 복수의 냉각관(54)들은 연결덕트(40)의 내부를 유동하는 연소가스의 흐름 방향에 각각 나란하게 뻗은 상태로 배치될 수 있다.
도 7에 도시한 바와 같이 냉각제는 제1 헤더(52a)의 하부로 유입되어 복수의 냉각관(54a)들을 통해 제2 헤더(56)로 흐른다. 복수의 냉각관(54a)들은 연결덕트(40)의 내부를 유동하는 연소가스의 흐름 방향에 나란하게 뻗은 상태로 각각 설치되어 열을 회수한다. 제2 헤더(56a)로 유입된 냉각제는 제2 헤더(56a)의 상부를 통해 외부로 배출된다. 제1 헤더(52a)는 제2 수관(22)에 연결되고, 제2 헤더(56a)는 제1 수관(12)에 연결될 수 있다.
도 8을 참조하면, 복수의 냉각관(54b)들은 연결덕트(40)의 길이방향에 각각 경사지게 뻗은 상태로 배치되도록 각각 측면(42)의 내부에 설치된다. 따라서, 복수의 냉각관(54b)들은 연결덕트(40)의 내부를 유동하는 연소가스의 흐름 방향에 각각 경사지게 뻗은 상태로 배치될 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에따른 유동층 연소형 보일러는 생활폐기물 고형연료(RDF)를 전용으로 사용하는 순환 유동층 보일러에 있어서 연소로(10)와 싸이클론(20)의 사이에 배치되는 연결덕트(40)를 포함한다. 연결덕트(40)를 통해 입자들이 연소로(10)에서 싸이클론(20)으로 향함에 있어 그 흐름을 촉진시키고 연결덕트(40) 하면(46)에 입자들의 퇴적을 방지하고 추가 열회수를 할 수 있다.
연소로(10)와 싸이클론(20)의 연결덕트(40)에서의 연소가스 온도가 매우 높아 부식에 대한 대응이 필요하다. 또한, 전열관으로 연결덕트(40)를 구성하면 부식에 매우 취약함을 보인다. 또한, 연결덕트(40)의 단면적이 일정하고 연결덕트(40) 하면이 수평하게 형성되면, 연결덕트(40) 내부에는 퇴적물이 쌓이는 현상이 발생한다. 본 발명의 실시예는 이러한 문제점을 해결하고자 연결덕트(40)의 내부 일부분에만 수관(50)을 배치하고, 반응물 공급관(60)을 별도로 연결한다. 그리고 연결덕트(40)를 경사지게 배치하여 연결덕트(40) 내부에 퇴적물이 쌓이는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예는 고온, 염소, 알칼리염에 대한 부식에 대응하기 위해서 연소로(10)와 싸이클론(20)을 연결하는 연결덕트(40)를 내화재로 구성할 수 있다. 그리고 내화재 외부에 전열관을 구성하거나, 내화재에 전열관을 매몰하여 모듈화하는 방법으로 부식에 강하며 추가 열회수가 가능한 연소로(10)를 형성할 수 있다.
또한, 연결덕트(40)의 입구와 출구의 크기를 서로 상이하게 할 수 있다. 즉, 연결덕트(40)의 단면적은 연소로(10)측 입구에서 싸이클론(20)측 출구로 갈수록 각각의 크기가 서로 상이하게 할 수 있다. 예를 들어, 연결덕트(40)에서 연소로(10)측 입구의 크기보다 싸이클론(20)측 출구의 크기를 더 작게할 수 있다. 이렇게 연결덕트(40)의 연소로(10)측 입구의 크기보다 싸이클론(20)측 출구의 크기를 더 작게 형성함으로써 싸이클론(20)에서 유동속도를 향상시킬수 있다. 또한, 싸이클론(20) 내부에서 원심력을 강화시킬 수도 있다.
한편, 연결덕트(40)의 하면(46)에는 입자의 퇴적을 방지하기 위한 경사면을 두어 연소가스의 유동을 촉진시킬 수 있다. 또한, 연결덕트(40)의 상면(44)에서는 반응물 공급관(60)을 통해 암모니아(NH3) 또는 요소(Urea)가 공급되며, 연결덕트(40) 내부로 공급되는 암모니아(NH3) 또는 요소(Urea)를 통해 질소산화물을 저감시킬수도 있다. 한편, 연결덕트(40)에 설치된 수관(50)은 연소로(10)의 제1 수관(12) 및 싸이클론(20)의 제2 수관(22)과는 별도로 연결덕트(40) 내부 측면(42)에만 병렬로 설치됨으로써 시공 및 교체가 용이하다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 여기에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 다양하게 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이것도 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10 ; 연소로 20 ; 싸이클론
30 ; 보일러 40 ; 연결덕트
50 ; 수관 60 ; 반응물 공급관

Claims (12)

  1. 장입된 생활폐기물 고형연료(RDF)를 유동시키면서 연소시키는 연소로;
    상기 연소로로부터 배출되는 연소가스에 포함된 분진을 포집하여 상기 연소로로 리턴시키도록 상기 연소로와 연결되는 싸이클론;
    상기 싸이클론과 연결되고, 연소가스에 의해 물을 증기로 변환하는 보일러, 및
    상기 연소로와 상기 싸이클론을 상호 연결하는 연결덕트를 포함하며,
    상기 연결덕트는 길이방향을 따라 양단이 개구된 통로 형상을 가지며, 상호 마주하는 제1 측면 및 제2 측면과, 상기 제1 측면 및 제2 측면과 상호 연결된 상면 및 하면을 포함하며,
    상기 제1 측면의 내부 및 상기 제2 측면의 내부에 각각 설치된 수관 및 상기 상면에서 서로 이격되도록 설치되는 복수의 반응물 공급관들을 포함하며,
    상기 수관은 상기 연결덕트의 싸이클론측 출구에 배치되며, 상부가 밀폐되고 하부가 개구되며, 상기 상부와 하부 사이에서 복수의 수로 연결형 제1 개구부들을 갖는 제1 헤더;
    상기 연결덕트의 연소로측 입구에 배치되며, 상부가 개구되고 하부가 밀폐되며, 상기 상부와 하부 사이에서 상기 제1 개구부들과 각각 대응되는 복수의 수로 연결형 제2 개구부들을 갖는 제2 헤더, 및
    상기 제1 헤더의 제1 개구부들과 상기 제2 헤더의 제2 개구부들을 각각 연결하여 수로를 형성하는 복수의 냉각관들을 포함하는 유동층 연소형 보일러.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연소로의벽면에 매몰되는 제1 수관 및
    상기 싸이클론의 벽면에 매몰되는 제2 수관
    을 더 포함하며,
    상기 제1 헤더는 상기 제2 수관에 연결되고, 상기 제2 헤더는 상기 제1 수관에 연결되는 유동층 연소형 보일러.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 반응물 공급관들의 출구는 상기 연결덕트의 내부로 각각 돌출된 유동층 연소형 보일러.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 반응물 공급관들을 통해 상기 연결덕트 내부로 투입되는 반응물은 암모니아(NH3) 또는 요소(urea)인 유동층 연소형 보일러.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 연결덕트는 길이방향을 따라 어느 한 방향으로 경사지며, 그 경사 각도는 15도 내지 20도인 유동층 연소형 보일러.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연결덕트의 하면이 경사진 유동층 연소형 보일러.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 연결덕트에서 상기 연소로측 입구의 크기는 상기 싸이클론측 출구의 크기보다 큰 유동층 연소형 보일러.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 냉각관들은 상기 연결덕트의 길이방향에 각각 나란하게 뻗은 유동층 연소형 보일러.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 냉각관들은 상기 연결덕트의 길이방향에 각각 경사지게 뻗은 유동층 연소형 보일러.
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