KR101314297B1 - 보일러 집진기용 더스트 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보일러의 전기 집진기에서 배출되는 연소가스에 포함되는 더스트를 측정하고, 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 보일러 집진기용 더스트 측정장치에 관한 것으로, 보일러의 배기가스가 배출되는 덕트와, 하단부가 지지부재를 통해 상기 덕트의 내부 바닥면에 지지되고 상단부가 상기 덕트의 외부로 노출되며, 상기 덕트로 배출되는 애시 입자의 접촉에 따라 신호를 발생하는 센서부재와, 상기 덕트에 고정되는 연결부를 통해 상기 센서부재와 연결되도록 상기 덕트의 외부에 설치되는 센서 연장부재와, 상기 덕트의 외부에서 상기 센서 연장부재에 이물질이 접촉하는 것이 방지되도록 상기 센서 연장부재를 커버하는 보호부를 포함한다.

Description

보일러 집진기용 더스트 측정장치{MEASURING DEVICE FOR POWER PLANT DUST COLLECTING APPARATUS}

본 발명은 보일러 집진기용 더스트 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보일러의 전기 집진기에서 배출되는 연소가스에 포함되는 더스트를 측정하고, 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 보일러 집진기용 더스트 측정장치에 관한 것이다.

최근에 건설되는 화력 발전소에서 많이 채택되고 있는 순환 유동층(Fluidized Bed) 연소 기술은 석탄을 적당한 크기로 분쇄하여 만든 석탄 입자들과 석회석 및 모래와 같은 유동 매체에 적정속도의 공기를 불어넣어 부유 유동층(Suspended FluidIzed Bed)상태로 만들어 보일러로 공급하여 연소시키는 방법이다.

이러한, 순환 유동층 연소는 고체 입자에 의한 직접 열전달로 열전달 효율이 매우 높고 노 내의 연소온도는 미분탄 연소방식의 노내 온도보다 훨씬 적어 수관 및 과열기관 등의 고온부식, 스케일 등의 설비 파손이 적은 장점이 있다.

또한 순환 유동층 연소 기술은 그 독특한 연소 특성상 유동매체가 완전 연소될 때까지 순환시키기 때문에 미분탄 연소식과는 달리 낮은 발열량과 다량의 수분을 함유한 저질탄 연소가 가능하고, 비교적 낮은 온도(900℃ 이하)에서 연소가 일어나기 때문에 질소산화물의 발생이 현저하게 감소된다. 이로 인하여, 질소산화물 배출 규제치 준수를 위한 별도의 탈질설비(SCR or SNCR)를 필요로 하지 않는 이점도 있다.

예를 들어, 기존의 미분탄 연소방식의 경우 보일러 설계의 한계로 인하여, 현재의 대기환경 배출규제기준을 만족시키기 위해서는 필수적으로 촉매식 탈질설비(SCR-De NOx System) 및 탈황설비를 설치된다. 반면, 유동층 연소방식의 경우 탈질설비 및 탈황설비의 설치를 생략하거나 선택적으로 채용이 가능하게 된다.

한편, 순환 유동층 연소 기술에 사용되는 석탄 연소보일러는 비회(Fly Ash)등의 분진이 다량 발생하기 때문에 보일러 후단에 집진설비를 설치하게 되며, 집진설비로 전기 집진기가 많이 적용된다.

전기 집진기는 크게 하전장치, 추타장치, 분진배출장치를 포함하며, 보일러에서 배출되는 배기가스가 입구측의 정류판을 통해 그 분포가 균일화되면서 내부를 통과하게 된다. 그리고 배기가스에 포함되는 애쉬가 방전극과 집진극을 포함하는 전극판에 의해 포집되고, 포진된 분진이 추타장치에 의해 호퍼로 낙하되어 처리된다.

이와 같은 종래의 선행기술로는 국내 등록실용신안공보 제20-031741호의 "자동 재생형 전기집진기" 및 국내 등록특허공보 제10-293353호의 "전기집진기를 제어하는 장치 및 방법"에 개시되어 있다.

상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.

상기와 같이 종래의 보일러의 집진장치는 집진기에서 배출되는 배기가스의 오염 정도를 측정할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 개발된 것으로, 전기 집진기를 통해 배출되는 보일러의 배기가스에 포함되는 더스트를 측정하고, 그 설치를 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 보일러의 배기가스 더스트 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 보일러의 집진기를 통과한 보일러의 배기가스가 이동되는 덕트; 하단부가 지지부재를 통해 상기 덕트의 내부 바닥면에 지지되고 상단부가 상기 덕트의 외부로 노출되며, 상기 덕트로 배출되는 애시 입자의 접촉에 따라 신호를 발생하는 센서부재; 상기 덕트에 고정되는 연결부를 통해 상기 센서부재와 연결되도록 상기 덕트의 외부에 설치되는 센서 연장부재; 및 상기 덕트의 외부에서 상기 센서 연장부재에 이물질이 접촉하는 것이 방지되도록 상기 센서 연장부재를 커버하는 보호부를 포함하는 보일러 집진기용 더스트 측정장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 센서부재가 관통하도록 중앙부에 관통구멍이 형성되어 상기 덕트에 결합되는 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트에 고정되며, 상기 센서부재가 삽입되어 지지되는 제1 절연부재; 및 상기 제1 절연부재에 결합되어 상기 센서부재를 상기 제1 절연부재에 고정하는 제1 센서 고정부재로 이루어진 연결부를 포함하는 보일러 집진기용 더스트 측정장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 센서 연장부재가 내부에 위치하도록 하단부가 상기 연결부에 결합되는 보호관 부재; 상기 보호관 부재의 상단부에 결합되며, 상기 센서 연장부재의 상단부가 내부에 위치하는 보호 케이스; 상기 센서 연장부재를 절연하도록 상기 보호 케이스에 결합되는 제2 절연부재; 및 상기 제2 절연부재에 결합되어 상기 센서 연장부재를 상기 제2 절연부재에 고정하는 제2 센서 고정부재로 이루어진 보호부를 포함하는 보일러 집진기용 더스트 측정장치를 제공한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 보일러 집진기용 더스트 측정장치에 의하면, 전기 집진기를 통해 배출되는 보일러의 배기가스에 포함되는 더스트를 측정하고, 그 설치를 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 내구성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 보일러 집진기용 더스트 측정장치가 적용된 보일러 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 보일러 집진기용 더스트 측정장치를 나타낸 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 지지부재의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 연결부의 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 결합사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 보호부의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 보호부의 구성을 나타낸 사시도이다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 보일러 집진기용 더스트 측정장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에 따른 더스트 측정장치(100)가 적용되는 미분탄 연소방식의 보일러 설비는 원료가 투입되어 연소되는 연소로(10)와, 이 연소로(10)에서 배출되는 연소가스에 포함된 오염물질을 제거하기 위한 전기집진기(EP; Electrostatic Precipitator)(20) 및 탈황장치(30)를 포함한다.

연소로(10)는 원료인 석탄의 연소율이 향상될 수 있도록 석탄이 잘게 분쇄되어 미분탄 형태로 석회석 등과 함께 공기에 의해 내부로 공급되며, 연소를 통해 발생되는 연소가스가 전기집진기(20)로 배출된다. 이때, 연소로(10)에서 배출되는 연소가스에는 분진과 수은 및 황산화물 등 공기오염물질이 포함되어 있다.

유동층 노는 미분탄과 석회석을 공급받는 포트(port)를 구비함이 바람직하고, 이 포트는 개폐 단속됨이 바람직하다.

그리고 연소로(10)에서 배출되는 연소가스는 전기집진기(20) 및 탈황장치(30)를 거치면서 정화된다.

전기집진기(20)는 연소로(10)에서 발생된 큰 유량의 연소가스에서 발생되는 비교적 큰 입경(2.5㎛ 이상)의 애쉬가 다량으로 1차 제거하게 된다. 이때, 전기집진기(20)는 내부에 마련되는 집진판(도시생략)에서 발생되는 전자기장을 통해 연소가스에 포함된 애쉬(분진)가 상기 집진판에 부착된다. 즉, 전기집진기(20)는 상기 집진판에 생성되는 정전기력에 의해 연소가스에 포함된 분진이 집진판에 부착된다.

전기집진기(20)에서 1차 여과과정을 거친 연소가스는 탈황장치(30)에서 2차적으로 탈황 처리된다.

또한, 전기집진기(20)는 보일러의 배기가스에 함유되는 비회를 측정하기 위한 더스트 측정장치(100)가 설치된다.

이러한, 본 발명의 실시 예에 따른 보일러 집진기용 더스트 측정장치(100)를 도 2 내지 도 7을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에 따른 보일러 집진기용 더스트 측정장치(100)는 배기가스가 이동되는 덕트(110), 이 덕트(110)의 내부에 설치되는 센서부재(120), 연결부(130)를 통해 센서부재(120)와 연결되는 센서 연장부재(140) 및 이 센서 연장부재(140)를 보호하기 위한 보호부(150)를 포함한다.

이때, 본 실시 예에 따른 센서부재(120)는 텅스텐 합금 재질의 ECT(Electric Charge Transfer) 센서를 사용할 수 있으며, 덕트(110)의 내부 바닥까지 설치되도록 복수개 연결된다. 이러한, 센서부재(120)는 애시 입자의 접촉이나 충돌에 따라 교류신호를 발생한다.

이와 같이 센서부재(120)를 텅스텐 합금으로 제작하는 것은 배기가스가 배출될 때 내부 온도가 400도씨까지 상승하는 덕트(110) 내부에서의 내구성 및 마모성을 확보하기 위함이다. 즉, 텅스텐 합금은 온도에 강하고 마모가 적을 뿐만 아니라, 녹이 슬지 잘 발생하지 않으므로, 내부 온도가 400도 이상으로 상승하는 덕트(110)에서 충분한 내구성을 확보할 수 있다.

또한, 센서부재(120)는 하단부가 지지부재(121)를 통해 덕트(110)의 내부 바닥면에 지지되고 상단부가 상기 덕트의 외부로 노출되어 센서 연장부재(140)와 연결된다. 이러한, 센서부재(120)는 커플러(123)를 통해 2개 이상이 결합되며, 커플러(123)와 용접을 통해 결합된다. 이때, 커플러(123)는 관 형태로 형성된다.

지지부재(121)는 용접을 통해 덕트(110)에 용이하게 접합하기 위한 금속재의 지지관체(121a)와, 이 지지관체(121a)와 센서부재(120)를 절연시키기 위한 절연관체(121b)로 구성된다. 절연관체(121b)는 선세부재(120)의 하단부가 삽입되며, 지지관체(121a)에 삽입되어 지지된다.

지지관체(121a)는 하단이 용접을 통해 덕트(110)에 접합되고, 상단에 절연관체(121b)가 삽입되는 결합구멍이 형성된다.

한편, 센서부재(120)와 연결되는 센서 연장부재(140)는 연결부(130)를 통해 센서부재(120)와 연결되며, 보호부(150)에 의해 커버된다.

이러한, 센서 연장부재(140)는 내약품성, 내열성이 우수한 SUS 304를 사용하며, 그 하단이 연결부(130)를 통해 센서부재(120)와 접촉되고, 상단이 보호부(150)에 안정되게 지지된다.

연결부(130)는 보호관 부재(151)의 내부에 위치되어 센서 연장부재(140)와 센서부재(120)를 연결한다.

이를 위하여, 연결부(130)는 센서부재(120)가 관통하도록 중앙부에 관통구멍이 형성되어 덕트(110)에 결합되는 베이스 플레이트(131), 이 베이스 플레이트(131)에 고정되어 센서부재(120)를 지지하는 제1 절연부재(133), 센서부재(120)의 유동을 방지하는 센서 고정부재(135) 및 센서부재(120)와 센서 연장부재(140)를 접합시키는 접합고정부재(137)를 포함한다.

베이스 플레이트(131)는 볼트나 나사를 통해 덕트(110)에 결합되고 내열성 및 내마모성이 우수한 SUS 304에 의해 형성된다. 이러한, 베이스 플레이트(131)는 제1 절연부재(133)가 견고하고 안정되게 고정되도록 밀착고정판 부재(131a)를 더 포함한다.

밀착고정판 부재(131a)는 볼트나 나사를 통해 베이스 플레이트(131)에 결합되며, 제1 절연부재(133)의 움직임을 완전하게 구속한다.

제1 절연부재(133)는 덕트(110)와 베이스 플레이트(131)를 관통하는 센서부재(120)를 덕트(110) 및 베이스 플레이트(131)와 절연시킨다.

이를 위하여 제1 절연부재(133)는 중앙부에 센서부재(120)가 관통하는 관통구멍(133a)이 형성되고, 상단에 제1 센서 고정부재(135)를 결합하기 위한 나사부가 형성된다.

또한, 제1 절연부재(133)는 하단부가 베이스 플레이트(131) 및 덕트(110)에 삽입되고, 중앙부에 지지단턱(133b)이 형성된다. 지지단턱(133b)은 밀착고정판 부재(131a)를 통해 베이스 플레이트(131)에 밀착 고정된다.

제1 센서 고정부재(135)는 제1 절연부재(133)를 관통한 센서부재(120)가 유동되는 것이 방지되도록 센서부재(120) 및 제1 절연부재(133)와 견고하게 결합된다.

이러한, 제1 센서 고정부재(135)는 중앙부에 센서부재(120)가 관통되는 관통구멍(135a)이 형성되고, 관통구멍(135a)으로 센서부재(120)의 삽입이 용이하도록 일측으로 개방된 확장슬롯(135b)이 관통구멍(135a)과 연통되게 형성된다.

이와 같은 제1 센서 고정부재(135)는 관통구멍(135a)의 내경이 센서부재(120)의 외경보다 작게 형성되며, 확장슬롯(135b)을 관통하여 조임부재(도시생략)가 체결된다.

그리고 제1 센서 고정부재(135)는 상기 조임부재의 체결을 통해 관통구멍(135a)에 삽입되는 센서부재(120)를 견고하게 고정한다. 그리고 제1 센서 고정부(135)의 하단부에는 제1 절연부제(133)의 나사부와 결합되는 암나사부가 형성된다.

접합고정부재(137)는 상단부로 센서 연장부재(140)가 삽입되고 하단부로 센서부재(120)가 삽입되어 상호 접촉된다. 그리고 접합고정부재(137)는 센서 연장부재(140) 및 센서부재(120)의 접합된 상태를 유지하도록 센서 연장부재(140) 및 센서부재(120)를 고정하는 조임부재가 각각 체결된다.

센서 연장부재(140)를 보호하기 위한 보호부(150)는 센서 연장부재(140)를 커버하도록 베이스 플레이트(131)에 결합되는 보호관 부재(151), 이 보호관 부재(151)의 상단에 결합되는 보호 케이스(153), 센서 연장부재(140)를 절연하도록 보호 케이스(153)에 결합되는 제2 절연부재(155) 및 제2 센서 고정부재(157)를 포함한다.

보호관 부재(151)는 상단 및 하단이 용접을 통해 베이스 플레이트(131) 및 보호 케이스(153)에 각각 접합되며, 내부로 센서 연장부재(140)가 관통한다.

보호 케이스(153)는 제2 절연부재(155)가 삽입되어 지지되도록 결합구멍(153a)이 형성된다. 이러한, 보호 케이스(153)는 센서부재(120)에서 발생하는 신호를 외부의 제어장치로 전송하기 위한 케이블을 센서 연장부재(140)에 용이하게 접지할 수 있도록 도어가 구비되어 개폐 가능하게 형성된다.

제2 절연부재(155)는 센서 연장부재(140)와 보호 케이스(153)를 절연하도록 보호 케이스(153)의 결합구멍(153a)에 삽입되어 고정되며, 중앙부에 센서 연장부재(140)가 관통하는 관통구멍(155a)이 형성된다.

그리고, 제2 절연부재(155)는 제2 센서 고정부재(157)를 결합하기 위한 나사부가 상단부에 형성되고, 중앙부에 결합구멍(153a)에 걸리도록 걸림턱(155b)이 형성된다.

제2 센서 고정부재(157)는 제2 절연부재(155)를 관통한 센서 연장부재(140)가 유동되는 것이 방지되도록 센서 연장부재(140) 및 제2 절연부재(155)와 견고하게 결합된다.

이를 위하여, 제2 센서 고정부재(157)는 중앙부에 센서 연장부재(140)가 관통되는 관통구멍(157a)이 형성되고, 관통구멍(157a)으로 센서 연장부재(140)의 삽입이 용이하도록 일측으로 개방된 확장슬롯(157b)이 관통구멍(157a)과 연통되게 형성된다.

이러한, 제2 센서 고정부재(157)는 관통구멍(157a)의 내경이 센서 연장부재(140)의 외경보다 작게 형성되며, 확장슬롯(157b)을 관통하여 조임부재(도시생략)가 체결됨으로 인하여, 관통구멍(157a)으로 삽입된 센서 연장부재(140)를 견고하게 고정하게 된다.

또한, 제2 센서 고정부(157)의 하단부에는 제2 절연부제(155)의 나사부와 결합되는 암나사부가 형성된다.

이상에서 설명한 것은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

100 : 더스트 측정장치 110 : 덕트
120 : 센서부재 130 : 연결부재
131 : 베이스 플레이트 133 : 제1 절연부재
135 : 제1 센서 고정부재 140 : 센서 연장부재
150 : 보호부 151 : 보호관 부재
153 : 보호 케이스 155 : 제2 절연부재
157 : 제2 센서 고정부재

Claims (3)

1. 보일러의 배기가스가 배출되는 덕트(110);
   하단부가 지지부재를 통해 상기 덕트의 내부 바닥면에 지지되고 상단부가 상기 덕트의 외부로 노출되며, 상기 덕트로 배출되는 애시 입자의 접촉에 따라 신호를 발생하는 센서부재(120);
   상기 덕트에 고정되는 연결부(130)를 통해 상기 센서부재와 연결되도록 상기 덕트의 외부에 설치되는 센서 연장부재(140); 및
   상기 덕트의 외부에서 상기 센서 연장부재에 이물질이 접촉하는 것이 방지되도록 상기 센서 연장부재를 커버하는 보호부(150);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 집진기용 더스트 측정장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 연결부는
   상기 센서부재가 관통하도록 중앙부에 관통구멍이 형성되어 상기 덕트에 결합되는 베이스 플레이트(131);
   상기 베이스 플레이트에 고정되며, 상기 센서부재가 삽입되어 지지되는 제1 절연부재(133);
   상기 제1 절연부재에 결합되어 상기 센서부재를 상기 제1 절연부재에 고정하는 제1 센서 고정부재(135); 및
   상기 센서부재와 상기 센서 연장부재를 접합시키는 접합고정부재(137);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 집진기용 더스트 측정장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 보호부는
   상기 센서 연장부재가 내부에 위치하도록 하단부가 상기 연결부에 결합되는 보호관 부재(151);
   상기 보호관 부재의 상단부에 결합되며, 상기 센서 연장부재의 상단부가 내부에 위치하는 보호 케이스(153);
   상기 센서 연장부재를 절연하도록 상기 보호 케이스에 결합되는 제2 절연부재(155); 및
   상기 제2 절연부재에 결합되어 상기 센서 연장부재를 상기 제2 절연부재에 고정하는 제2 센서 고정부재(157);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 집진기용 더스트 측정장치.

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