KR101294595B1

KR101294595B1 - 반응실

Info

Publication number: KR101294595B1
Application number: KR1020117018685A
Authority: KR
Inventors: 요시히로 나카타니
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2009-02-19
Filing date: 2010-02-18
Publication date: 2013-08-08
Also published as: SG174114A1; KR20110114646A; JP5053309B2; WO2010095689A1; JP2010190518A

Abstract

반응실은, 측벽이, 핀(fin)에 의하여 복수의 수벽(水壁)튜브가 결합됨으로써 형성되어 있고, 반응실의 상부영역에 있어서의 실질적으로 연직자세인 상부수벽 부분과, 반응실의 하부영역에 있어서의, 내화재 라이닝을 시공한 하부벽 부분과, 상부수벽 부분과, 내화재 라이닝을 시공한 하부벽 부분 사이의 중간수벽 부분을 가지고 있고, 중간수벽 부분에 있어서의 적어도 일부의 수벽튜브가, 연직면에 대하여 비스듬히, 하방이면서 외방을 향하여 절곡되어 있고, 내화재 라이닝의 상단면은, 수평면인 것을 특징으로 한다.

Description

반응실{Reaction chamber}

본 발명은, 유동상(流動床; fluidized bed) 반응로의 반응실에 관한 것이다.

종래, 이러한 분야의 기술로서, 하기 특허문헌 1에 기재된 반응실이 알려져 있다. 이 반응실에서는, 상하방향으로 뻗는 다수의 수벽(水壁; water wall)튜브가 배열되어 있고, 이 수벽튜브끼리가 평탄 플레이트 형상을 이루는 핀(fin)으로 결합됨으로써, 그 반응실을 구획하는 벽이 형성되어 있다. 이 벽의 상부는 실질적으로 연직자세를 이루고, 벽의 중간부는, 연직면에 대하여 비스듬히, 하방이면서 외방을 향하여 절곡되어 있다. 그리고, 굴곡부분의 아래로 이어지는 벽의 하부에는, 내측에 내화재 라이닝이 시공되고, 이 내화재 라이닝의 내면이, 벽 상부에 있어서의 핀과 동일 연직면 내에 위치하도록 형성되어 있다. 이 구성에 의하여, 반응실 내의 반응입자가 벽을 따라 강하할 때에, 방향변화를 생기게 하지 않고 연속적으로 강하시켜서, 반응입자에 의한 벽의 침식을 억제하는 것이 제안되고 있다.

일본 특허공표 평4-503243호 공보

그러나, 이 구성에서는, 내화재 라이닝의 상단이 벽의 굴곡을 따라서 위를 향할수록 서서히 얇아지는 형상을 이루고 있다. 이러한 내화재 라이닝 상단의 얇은 부분에는, 박리방지의 앵커를 내장시키는 것도 곤란하다. 그 결과, 반응실 내에서 벽을 따라 유동하는 반응입자가, 내화재 라이닝 상단에 마찰·충돌함으로써, 내화재 라이닝의 얇은 상단부분이 박리되어 결손되어 갈 우려도 있다. 내화재 라이닝의 결손이 발생하면, 벽 부근을 유동하는 반응입자가 결손부분에 고이기 쉬워지고, 그 결과, 수벽튜브가 반응입자에 접촉되어 손상될 가능성이 있다.

따라서, 본 발명은, 내화재 라이닝의 박리를 억제할 수 있는 반응실을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 반응실은, 반응실 바닥부의 격자체와, 수평방향에서 반응실을 구획하는 벽을 가지는 유동상 반응로의 반응실로서, 이 벽이, 핀 즉 평탄 플레이트에 의하여 복수의 수벽튜브가 결합됨으로써 형성되어 있고, 반응실의 상부영역에 있어서의 실질적으로 연직자세인 상부수벽 부분과, 반응실의 하부영역에 있어서의, 내화재 라이닝을 시공한 하부벽 부분과, 상부수벽 부분과, 내화재 라이닝을 시공한 하부벽 부분 사이의 중간수벽 부분을 가지고 있고, 중간수벽 부분에 있어서의 적어도 일부의 수벽이, 연직면에 대하여 비스듬히, 하방이면서 외방을 향하여 절곡되어 있고, 내화재 라이닝의 상단면은, 수평면인 것을 특징으로 한다.

이 반응실에서는, 상부수벽 부분을 따라 강하하는 반응입자가, 내화재 라이닝의 상단면에 충돌한 경우에도, 그 내화재 라이닝의 상단면이 수평면으로 되어 있으므로, 상기 반응입자의 충돌이, 그 내화재 라이닝을 박리시키는 힘으로 작용하기 어렵다. 또한, 내화재 라이닝의 상단면이 수평면이면, 상단부에 있어서의 내화재 라이닝의 두께를 확보하기 쉽고, 상단부의 두께를 확보함으로써 반응입자의 마찰·충돌에 의한 내화재 라이닝의 박리를 발생하기 어렵게 할 수 있다.

또한, 내화재 라이닝은, 상단면의 내측에 위치하여 내측을 향하여 내려가도록 형성된 경사면을 가지는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 상부수벽 부분을 따라 강하해 오는 반응입자가 경사면에 충돌한 경우에는, 반응실의 내측을 향하여 벽으로부터 멀어지는 방향으로 튄다. 따라서, 튄 후의 반응입자는, 다시 벽에 접촉하기 어렵고, 그 결과, 내화재 라이닝 및 수벽튜브의 손상을 억제할 수 있다.

또한, 내화재 라이닝의 상단면은, 상부수벽 부분에 있어서의 핀을 따르는 가상 연직면보다 외측에 위치하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 상단면은 상부수벽 부분보다 반응실 내부로부터 보아 깊숙한 쪽에 위치하게 되므로, 상부수벽 부분을 따라 하강하여 오는 반응입자가, 내화재 라이닝의 상단면에 충돌하기 어려워진다. 따라서, 내화재 라이닝의 박리를 더욱 억제할 수 있다.

본 발명의 반응실에 의하면, 내화재 라이닝의 박리를 억제할 수 있다.

도 1은, 본 발명에 관한 반응실의 제1 실시형태를 나타내는 단면도이다.
도 2는, 도 1에 나타내는 반응실의 내화재 라이닝의 상단부 부근을, 그 반응실 내부 쪽에서 본 형상을 나타내는 정면도이다.
도 3은, 도 2에 나타내는 내화재 라이닝의 상단부 부근을 측방에서 본 형상을 나타내는 단면도이다.
도 4는, 본 발명에 관한 반응실의 제2 실시형태에 있어서 내화재 라이닝의 상단부 부근을 측방에서 본 형상을 나타내는 단면도이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명에 관한 반응실의 적합한 실시형태에 대하여 상세히 설명한다.

(제1 실시형태)

도 1 내지 도 3에 나타내는 바와 같이, 유동상 반응로의 연소실(반응실)(1)은, 바닥부에 있어서 수평으로 설치된 격자 플레이트(3)와, 그 연소실(1)을 수평방향에서 구획하는 측벽(5)을 구비하고 있다. 측벽(5)은, 상하방향으로 뻗어 물을 유통시키는 다수의 수벽(水壁)튜브(51)와, 인접하는 수벽튜브(51)끼리를 연결하는 평탄 플레이트 형상(판 형상)의 다수의 핀(53; fin)을 구비하고 있다. 그리고, 측벽(5)은, 다수의 수벽튜브(51)와 다수의 핀(53)이 교대로 배열되고 연결되어 구성되어 있다. 또한, 측벽(5)은, 하부에 있어서 상기 수벽튜브(51) 및 핀(53)을 덮어 가리도록 내벽 측에 시공되어 이루어지는 내화재 라이닝(55)을 구비하고 있다.

이 연소실(1)에는, 그 연소실(1)의 하위에 있는 공기실(7)로부터 노즐(4)을 통하여 공기가 도입되고, 연소실(1) 내의 반응입자는 이 공기에 의하여 유동한다. 연소실의 반응입자를 유동화시키기 위하여 공기 이외의 가스를 사용하는 경우에는, 다른 입구(도시하지 않음)를 통하여 유동화를 위한 가스가 도입된다. 또한, 연소를 위한 연료, 첨가제, 기타 입자 재료나 2차 가스가, 다른 입구(도시하지 않음)를 통하여 연소실(燃燒室)(1)에 도입되는 경우도 있다.

측벽(5)은, 수벽튜브(51)와 핀(53)으로 구성되고, 실질적으로 연직자세를 이루고, 연소실(1)의 상부영역(1a)을 수평방향에서 구획하는 상부수벽 부분(5a)을 가지고 있다. 또한, 측벽(5)은, 상기의 내화재 라이닝(55)이 설치되고, 연소실(1)의 하부영역(1c)을 수평방향에서 구획하는 하부벽 부분(5c)을 가지고 있다. 또한, 측벽(5)은, 상부수벽 부분(5a)과 하부벽 부분(5c) 사이에 있고 연소실(1)의 중간부 영역(1b)을 수평방향에서 구획하는 중간수벽 부분(5b)을 가지고 있다. 측벽(5) 전체의 연직방향의 높이에 대한 하부벽 부분(5c)의 높이의 비는, 통상, 1:10에서 1:3의 범위이다.

도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 측벽(5)은, 중간수벽 부분(5b)의 굴곡위치(13)에 있어서, 하방이면서 외방을 향하여 각도(α)로 절곡되어 있다. 다만, 도 3에 나타나는 상태에 있어서, 측벽(5)의 좌측이 연소실(1)의 내부이고, 측벽(5)의 우측이 연소실(1)의 외부이다. 이 각도(α)는, 5~30°로 설정할 수 있고, 대부분의 경우, 각도(α)를 10~20°로 함으로써, 후술하는 바와 같은 굴곡의 효과를 충분히 얻을 수 있다. 또한, 중간수벽 부분(5b)으로부터 하부벽 부분(5c)에 이르는 재굴곡위치(15)에 있어서, 측벽(5)은, 다시 연직하방으로 뻗도록, 굴곡위치(13)에 있어서의 굴곡의 방향과는 반대의 방향으로 각도(α)로 절곡되어 있다. 따라서, 하부벽 부분(5c) 중 적어도 상부는, 대략 연직방향으로 뻗어 있다.

하부벽 부분(5c)에 있어서는, 내화재 라이닝(55)의 상단면(21)이, 수평면으로 형성되어 있다. 또한, 내화재 라이닝(55)의 상단부에는, 상단면(21)의 비스듬히 하방으로 연속하는 경사면(23)이 형성되어 있다. 이 경사면(23)은, 상단면(21)의 선단의 능선(21a)에서부터 연소실(1)의 내측을 향하여 내려가도록, 약 45° 경사져 뻗어 있다. 또한, 내화재 라이닝(55)은, 상기 경사면(23)의 하단으로부터 수벽튜브(51) 및 핀(53)을 따라 평행하게 하방으로 뻗는 내벽면(25)을 가지고 있다.

상부수벽 부분(5a)에 있어서의 핀(53)을 따른 가상 연직면을 도면에 나타내는 바와 같이 연직면 A라 하면, 상단면(21)은, 연직면 A보다 외측(즉, 연소실(1) 내부에서 보아 깊숙한 쪽)에 위치하고 있다. 즉, 상단면(21)의 선단의 능선(21a)은, 연직면(A)보다 외측에 위치하고 있다. 또한, 하부벽 부분(5c)에 있어서의 각 수벽튜브(51)의 외주면에 대하여 반응실(反應室)(1)의 내측으로부터 접하는 가상 연직면을 도면에 나타내는 바와 같이 연직면 B라 하면, 상단면(21)의 능선(21a)은, 연직면 B보다 내측(즉, 연소실(1) 내부에서 보아 앞쪽)에 위치하고 있다. 이 능선(21a)과 연직면 B 사이의 거리를 어느 정도 확보함으로써, 내화 라이닝(55)의 상단부 중 수벽튜브(51)에 부착하는 부분의 두께를 확보할 수 있다.

이상과 같은 연소실(1)에 의하면, 내화재 라이닝(55)의 상단면(21)이 수평면으로 되어 있으므로, 상부수벽 부분(5a)을 따라 강하하여 오는 반응입자가, 내화재 라이닝(55)의 상단면(21)에 충돌했을 경우에도, 이 충돌의 힘이, 그 내화재 라이닝(55)을 박리시키는 힘으로서 작용하기 어렵다.

또한, 내화재 라이닝(55)의 상단면(21)이 수평면이므로, 상단부에 있어서의 내화재 라이닝(55)의 두께를 확보하기 쉽고, 상단부의 두께를 확보함으로써 반응입자의 마찰·충돌에 의한 박리를 발생하기 어렵게 할 수 있다. 또한, 내화재 라이닝(55)의 상단부의 두께를 확보함으로써, 수벽튜브(51) 혹은 핀(53)의 표면에 앵커를 마련하여 내화재 라이닝(55) 상단부의 고착력을 강화하는 것도 가능하게 되어, 더욱 박리되기 어렵게 할 수도 있다. 또한, 상단면(21)과 내벽면(25)의 모서리부의 모따기로서 경사면(23)이 형성되어 있으므로, 내화재 라이닝(55)의 상단 모서리부의 파손을 억제할 수 있다. 또한, 상부수벽 부분(5a)을 따라 강하하여 온 반응입자가, 경사면(23)에 충돌했을 경우에도, 연소실(1)의 내측을 향하여 측벽(5)으로부터 멀어지는 방향으로 튄다. 따라서, 튄 후의 반응입자는, 다시 측벽(5)에 접촉하기 어렵고, 그 결과, 내화재 라이닝(55) 및 수벽튜브(51)의 손상을 억제할 수 있다.

나아가서는, 굴곡위치(13)에 있어서 측벽(5)이 하방이면서 외방으로 굴곡하고, 상단면(21)이, 연직면(A)보다 외측에 위치하므로, 상부수벽 부분(5a)의 핀(53)을 따라 (즉, 연직면(A)을 따라) 하강하여 오는 반응입자가, 상단면(21)에 충돌하기 어려워진다. 따라서, 내화재 라이닝(55)의 박리를 더욱 억제할 수 있다. 이러한 작용효과를 일으키게 하는 관점에서는, 굴곡위치(13)부터 상단면(21)까지의 높이방향의 거리를 작게 하는 것이 바람직하고, 또한, 연직면(A)부터 능선(21a)까지의 수평방향의 거리를 크게 하는 것이 바람직하다. 그리고, 이러한 구성을 실현하기 위하여, 내화재 라이닝(55)의 상단면(21)은 재굴곡위치(15)의 높이에 형성하는 것이 바람직하다.

다만, 내화재 라이닝(55)을 상하방향으로 이어치기(打繼)하면서 형성하는 경우를 생각하면, 비교적 강도가 낮은 이어치기면이, 상단면(21) 근방에 나타나지 않게 하는 것이, 내화재 라이닝(55)의 상단부의 박리를 억제하는 관점에서도 바람직하다.

(제2 실시형태)

계속하여, 도 4에 나타내는 바와 같이, 연소실(101)에 있어서의 내화재 라이닝(155)은, 상단면(121)이 수평면으로 되어 있다. 그리고, 내화재 라이닝(155)의 내벽면(125)은, 상단면(121)의 선단의 능선(121a)으로부터 연직하방으로 뻗어 있다. 상단면(121)과 내벽면(125) 사이에는 모따기 부분은 형성되어 있지 않다. 다만, 이 연소실(101)에 있어서, 앞에 서술한 연소실(1)과 동일 또는 동등한 구성요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 중복되는 설명을 생략한다.

이상과 같은 연소실(101)에 의해서도, 내화재 라이닝(155)의 상단면(121)이 수평면으로 되어 있으므로, 상부수벽 부분(5a)을 따라 강하하여 오는 반응입자가, 내화재 라이닝(155)의 상단면(121)에 충돌하였을 경우에, 이 충돌의 힘이, 그 내화재 라이닝(155)를 박리시키는 힘으로서 작용하기 어렵다.

또한, 내화재 라이닝(155)의 상단면(121)이 수평면이므로, 상단부에 있어서의 내화재 라이닝(155)의 두께를 확보하기 쉽고, 상단부의 두께를 확보함으로써 반응입자의 마찰·충돌에 의한 박리를 발생하기 어렵게 할 수 있다. 또한, 내화재 라이닝(155)의 상단부의 두께를 확보함으로써, 수벽튜브(51) 혹은 핀(53)의 표면에 앵커를 마련하여 내화재 라이닝(155) 상단부의 고착력을 강화하는 것도 가능하게 되어, 더욱 박리하기 어렵게 할 수도 있다.

본 발명은, 상기 서술한 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제1 실시형태에 있어서, 상단면(21)의 능선(21a)을, 연직면(B)보다 외측의 위치에 형성하여도 된다. 이 경우, 내화재 라이닝의 상단면(21)은, 인접하는 수벽튜브(51)끼리에 끼워진 각 영역에 나타나는 다수의 단속적인 수평면으로 구성된다. 또한, 상기 서술한 제1 및 제2 실시형태에서는, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 내화재 라이닝(55, 155)의 내벽면(25, 125)이 연직면(A)보다 내측에 위치하고 있지만, 내벽면(25, 125)이 연직면(A) 상에 위치하도록 하여도 된다. 이 경우, 상부수벽 부분(5a)의 핀(53)을 따라 (즉, 연직면(A)을 따라) 하강하여 오는 반응입자가, 방향을 바꾸지 않고 내화재 라이닝(55, 155)의 내벽면(25, 125)을 따라 연속하여 강하할 수 있으므로, 상단면(21, 121)에 충돌하는 반응입자가 더욱 적어진다.

1, 101…연소실(반응실), 1a…연소실의 상부영역, 1c…연소실의 하부영역, 3…격자 플레이트(격자체), 5…측벽, 5a…상부수벽 부분, 5b…중간수벽 부분, 5c…하부벽 부분, 21, 121…상단면, 23…경사면, 51…수벽튜브, 53…핀(평탄 플레이트), 55, 155…내화재 라이닝, A…가상 연직면.

Claims

반응실 바닥부의 격자체와, 수평방향에서 반응실을 구획하는 벽을 가지는 유동상(流動床) 반응로의 반응실로서,
이 벽이,
핀(fin) 즉 평탄 플레이트에 의하여 복수의 수벽(水壁)튜브가 결합됨으로써 형성되어 있고, 상기 반응실의 상부영역에 있어서의 실질적으로 연직자세인 상부수벽 부분과,
상기 반응실의 하부영역에 있어서의, 내화재 라이닝을 시공한 하부벽 부분과,
상기 상부수벽 부분과, 상기 내화재 라이닝을 시공한 상기 하부벽 부분 사이의 중간수벽 부분
을 가지고 있고,
상기 중간수벽 부분에 있어서의 적어도 일부의 수벽이, 연직면에 대하여 비스듬히, 하방이면서 외방을 향하여 절곡되어 있고,
상기 내화재 라이닝의 상단면은, 수평면이고,
상기 내화재 라이닝은,
상기 상단면의 내측에 위치하고 내측을 향하여 내려가도록 형성된 경사면을 가지고 있고,
상기 내화재 라이닝의 상기 상단면과 상기 경사면의 경계선을 이루는 능선은,
상기 상부수벽 부분에 있어서의 상기 핀을 따르는 제1 가상 연직면보다 외측에 위치함과 함께, 상기 하부벽 부분에 있어서의 상기 수벽튜브의 외주면에 대하여 내측으로부터 접하는 제2 가상 연직면보다 내측에 위치하는 것
을 특징으로 하는 반응실.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 내화재 라이닝의 상기 상단면은,
상기 상부수벽 부분에 있어서의 상기 핀을 따르는 가상 연직면보다 외측에 위치하는 것을 특징으로 하는 반응실.