KR101368399B1 - 미분탄 연소 보일러 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미분탄 연소 보일러에 관한 것으로서, 미분탄과 순산소를 함께 연소시키는 제1모드로 운전가능한 보일러 본체; 석탄을 미리 설정된 입도로 분쇄하여 보일러 본체에 제공하는 미분기; 제1모드 운전시 보일러 본체에서 배출된 배가스를 미리 설정된 압력으로 가압한 제1가압유체를 미분기에 제공하는 가압유체 송풍기; 제1모드 운전시 상기 보일러 본체에서 배출된 배가스에서 이산화탄소를 회수하는 이산화탄소회수설비; 및 미분기의 내부에 구비되어 가압유체 송풍기에서 제공된 가압유체를 분사하는 분사부;를 구비하여 구성된다. 이에 의해, 미분기의 내부에 제공되는 가압유체의 유입에 기인하여 이산화탄소 포집율이 저하되는 것을 억제할 수 있다.

Description

미분탄 연소 보일러{PULVERIZED COAL BOILER}
본 발명은, 미분탄 연소 보일러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 미분기내 가압유체의 유입에 기인한 이산화탄소 포집율이 저하되는 것을 억제할 수 있도록 한 미분탄 연소 보일러에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 보일러는 연료의 연소 또는 전기 발열에 의해 물 또는 열 매개물을 가열하여 증기 또는 온수를 발생시키는 장치이다.
발전용 보일러 중에는 비교적 가격이 저렴한 석탄을 미분쇄기 또는 미분기(이하, '미분기'로 표기함)로 소정의 입도를 분쇄한 미분탄을 공기 또는 순산소와 함께 연소시키는 미분탄 연소 보일러가 이용된다.
상기 미분탄 연소 보일러는, 공기용, 순산소용 또는 공기와 순산소 겸용으로 구성될 수 있다.
도 1은 종래의 공기와 순산소 겸용 미분탄 연소 보일러의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 미분탄 연소 보일러는, 공기와 미분탄 또는 순산소와 미분탄을 연소시키는 보일러 본체(10)와, 상기 보일러 본체(10)에 미리 설정된 입도로 분쇄된 미분탄을 공급하는 미분기(140)와, 상기 보일러 본체(10) 및 미분기(140)에 공급되는 가스를 혼합하는 가스혼합기(90)와, 상기 보일러 본체(10)로부터 배출된 연소가스(20)의 열을 이용하여 가스를 예열하는 가스예열기(30)를 구비한다.
상기 미분기(140)는, 도면에는 구체적으로 도시하지 아니하였으나, 내부에 수용공간을 형성하는 케이스와, 상기 케이스의 내부에 석탄(130)을 소정의 입도(예를 들면 200메시 이하)로 분쇄하기 위해 배치되는 테이블 및 롤러를 구비한다.
상기 가스예열기(30)의 일 측에는 상기 보일러 본체(10) 및 상기 미분기(140)로 각각 제공되는 가스를 혼합하는 가스혼합기(90)가 마련된다.
상기 가스혼합기(90)는 공기(100)를 흡입하여 상기 보일러 본체(10) 및 상기 미분기(140)에 각각 제공한다. 또한, 상기 가스혼합기(90)는 상기 보일러 본체(10)에서 배출된 연소가스(20)와 순산소(110)를 혼합하여 상기 보일러 본체(10) 및 상기 미분기(140)에 각각 제공한다.
상기 가스혼합기(90)에서 유출된 공기 또는 혼합가스는 상기 가스예열기(30)를 경유하여 상기 보일러 본체(10)에서 배출된 연소가스(20)와 서로 혼합되지 아니하면서 열교환될 수 있다.
상기 가스예열기(30)에서 예열된 가열가스의 일부(120)는 상기 보일러 본체(10)에 2차연소유체(가스)(120)로 직접 제공되고, 다른 일부는 상기 미분기(140)를 경유하여 미분탄과 함께 상기 보일러 본체(10)에 제공되어 연소될 수 있다.
상기 가스예열기(30)의 일 유출 측에는 연소가스에 포함된 입자상 물질을 포집하는 건식집진기(40)가 배치된다. 상기 건식집진기(40)의 일 측에는 가스를 분배하는 제1가스분배기(50) 및 제2가스분배기(60)가 각각 구비된다.
제2가스분배기(60)의 일 측에는 보일러 본체(10)에서 배출된 연소가스 또는 배가스(exhaust gas) 중의 황성분을 제거하여 대기 중에 방출할 수 있게 탈황장치(70) 및 연돌(80)이 각각 마련된다.
한편, 상기 제2가스분배기(60)의 다른 일 측에는 연소가스 중에 포함된 미세한 입자를 포집하는 습식집진기(150)가 구비되며, 상기 습식집진기(150)의 일 측에는 가스 중의 수분(180)을 응축하여 제거하는 응축기(160)가 배치된다.
상기 응축기(160)의 일 유출 측에는 가스를 분배하는 제3가스분배기(170)가 구비되고, 상기 제3가스분배기(170)의 일 유출 측에는 이산화탄소를 회수(포집)하는 이산화탄소회수설비(210)가 마련된다.
상기 응축기(160)의 다른 유출 측에는 상기 응축기(160)에서 회수된 열을 이용하여 상기 제3가스분배기(170)를 경유한 가스를 가열하는 가열기(200)가 연결된다.
상기 가열기(200)에서 가열된 가스는 상기 미분기(140)의 유입측으로 1차 연소 유체(가스)로 제공된다.
그런데, 이러한 종래의 미분탄 연소 보일러에 있어서는, 상기 미분기(140)의 내부는 1차 연소 유체(가스)의 유입에 기인하여 대기압보다 높은 압력이 유지되므로 상기 미분기(140)의 내부 및 외부의 압차에 의해 상기 미분기(140)의 내부의 분진이 상기 미분기(140)의 외부로 유출될 수 있다.
또한, 상기 미분기(140)의 내부 구성요소의 특정영역(예를 들면 마찰운동영역)이 분진에 의해 손상이 촉진될 수 있다.
따라서, 본 발명은, 미분기의 가스 누설을 억제함과 아울러 이산화탄소 포집율이 저하되는 것을 억제할 수 있는 미분탄 연소 보일러를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 분진에 의한 미분기 구성 부품의 손상을 억제할 수 있고 이산화탄소 포집율이 저하되는 것을 억제할 수 있는 미분탄 연소 보일러를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 미분탄과 순산소를 함께 연소시키는 제1모드로 운전가능한 보일러 본체; 석탄을 미리 설정된 입도로 분쇄하여 상기 보일러 본체에 제공하는 미분기; 상기 제1모드 운전시 상기 보일러 본체에서 배출된 배가스(exhaust gas)를 미리 설정된 압력으로 가압한 제1가압유체를 상기 미분기에 제공하는 가압유체 송풍기; 상기 제1모드 운전시 상기 보일러 본체에서 배출된 배가스에서 이산화탄소를 회수하는 이산화탄소회수설비; 및 상기 미분기의 내부에 구비되어 상기 가압유체 송풍기에서 제공된 가압유체를 분사하는 분사부;를 포함하는 미분탄 연소 보일러를 제공한다.
여기서, 유체 중의 수분이 응축되어 제거되는 응축기를 더 포함하고, 상기 제1가압유체는 상기 가압유체 송풍기의 유입 전에 상기 응축기를 경유하여 수분이 감소된 후 상기 가압유체 송풍기로 유입되게 구성될 수 있다.
상기 미분기는, 내부에 수용공간을 형성하는 케이스, 상기 케이스의 내부에 회전 가능하게 배치되는 회전테이블, 상기 회전테이블의 상측에 회전 가능하게 구비되는 분쇄롤러를 구비하고, 상기 분사부는 상기 케이스의 내부의 누설 가능영역에 배치되게 구성될 수 있다.
상기 분사부는 상기 회전테이블 또는 상기 분쇄롤러에 구비되게 구성될 수 있다.
상기 보일러 본체는 미분탄이 공기와 함께 연소되는 제2모드를 구비하며, 상기 가압유체 송풍기는 상기 제2모드 운전시 공기를 미리 설정된 압력으로 가압한 제2가압유체를 상기 분사부에 공급하게 구성될 수 있다.
상기 제2가압유체는 상기 가압유체 송풍기의 유입 전에 예열기를 경유하여 미리 설정된 온도로 승온된 후 상기 가압유체 송풍기로 유입되게 구성될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 미분탄과 순산소를 연소시키는 제1모드로 운전시, 보일러 본체에서 배출된 배가스를 미리 설정된 압력으로 가압하여 미분기에 제공하는 가압유체 송풍기 및 상기 미분기의 내부에 상기 가압유체를 분사하는 분사부를 구비하도록 함으로써, 가압유체의 유입에 기인한 이산화 탄소의 포집율이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상기 미분기 케이스의 내부 누설 가능영역에 분사부를 배치하여 상기 분사부 주변에 상기 케이스의 내부 압력보다 높은 고압영역을 형성함으로써, 상기 미분기의 내부 분진이 상기 누설 가능영역을 통해 외부로 누설되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 회전테이블 및 분쇄롤러의 주변에 분사부를 배치하여 상기 분사부의 주변에 상기 케이스의 내부 압력보다 높은 고압영역을 형성함으로써, 상기 미분기의 내부의 분진이 회전테이블 및 분쇄롤러의 분사부 설치영역에 접근하는 것을 억제할 수 있어 분진에 의해 회전테이블 및/또는 분쇄롤러의 구성부품이 손상되는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 종래의 공기와 순산소 겸용 미분탄 연소 보일러의 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미분탄 연소 보일러의 구성도,
도 3은 도 2의 미분기의 내부를 예시한 도면,
도 4는 도 3의 분사부의 다른 예를 도시한 도면,
도 5는 도 2의 미분탄 연소 보일러의 제2모드시 작용을 설명하기 위한 도면,
도 6은 도 2의 미분탄 연소 보일러의 제1모드시 작용을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 미분탄 연소 보일러는, 미분탄과 순산소를 함께 연소시키는 제1모드로 운전가능한 보일러 본체(300); 석탄(301)을 미리 설정된 입도로 분쇄하여 상기 보일러 본체(300)에 제공하는 미분기(310); 상기 제1모드 운전시 상기 보일러 본체(300)에서 배출된 배가스를 미리 설정된 압력으로 가압한 제1가압유체를 상기 미분기(310)에 제공하는 가압유체 송풍기(400); 상기 제1모드 운전시 상기 보일러 본체(300)에서 배출된 배가스에서 이산화탄소를 회수하는 이산화탄소회수설비(431); 및 상기 미분기(310)의 내부에 구비되어 상기 가압유체 송풍기(400)에서 제공된 가압유체를 분사하는 분사부(690);를 구비할 수 있다.
상기 보일러 본체(300)는 미분탄을 순산소와 함께 연소시키게 구성될 수 있다.
상기 보일러 본체(300)는 미분탄을 공기와 함께 연소시키게 구성될 수 있다.
상기 보일러 본체(300)는 미분탄을 순산소와 함께 연소시키는 제1모드와, 미분탄을 공기와 함께 연소시키는 제2모드 중 어느 하나로 운전할 수 있는 소위 공기와 순산소 겸용 미분탄 연소 보일러로 구성될 수 있다.
상기 보일러 본체(300)의 일 측에는 상기 보일러 본체(300)에 소정의 입도로 분쇄된 미분탄을 공급하는 미분기(310)가 구비될 수 있다.
상기 보일러 본체(300)의 배출구 측에는 2차연소유체예열기(320) 및 1차연소유체예열기(330)가 각각 구비될 수 있다. 이에 의해, 상기 보일러 본체(300)로부터 배출되는 연소가스의 열을 이용하여 상기 보일러 본체(300)로 유입되는 2차연소유체(2차공기 또는 2차 재순환가스) 및 상기 미분기(310)로 유입되는 1차연소유체(1차공기 또는 1차 재순환가스)를 각각 가열할 수 있다. 여기서, 2차연소유체는 상기 보일러 본체(300)로 직접 제공되어 연소되는 연소유체(공기 또는 순산소를 포함한 유체(혼합가스)를 의미하며, 1차연소유체는 상기 미분기(310)를 경유하여 미분탄과 함께 상기 보일러 본체(300)로 제공되어 연소되는 연소유체(공기 또는 순산소를 포함한 유체(혼합가스))를 의미한다.
상기 2차연소유체예열기(320)의 유출 측 및 상기 미분기(310)의 유입측에는 상기 보일러 본체(300) 및 상기 미분기(310)에 순산소를 공급할 수 있게 순산소공급장치(322,332)가 각각 구비될 수 있다.
상기 각 순산소공급장치(322,332)에서 공급된 순산소는 재순환가스들과 혼합되어 상기 보일러 본체(300) 또는 상기 미분기(310)에 각각 제공될 수 있다.
상기 보일러 본체(300)로부터 배출되는 연소가스 중의 이물질을 포집하는 전기집진기(370)가 구비될 수 있다.
상기 전기집진기(370)의 유출 측에는 연소가스를 흡인하여 배출하는 유인송풍기(380)가 구비될 수 있다. 이에 의해, 연소가스의 이동이 촉진될 수 있다.
상기 유인송풍기(380)의 유출 측에는 연소가스 중의 황(성분)을 제거하는 탈황장치(390)가 배치될 수 있다.
상기 탈황장치(390)의 유출측은 연소가스를 대기중으로 방출하는 연돌(500)이 연결될 수 있다.
상기 유인송풍기(380)의 유출측에는 1차재순환가스를 가열하는 재순환가스가열기(410)가 구비될 수 있다.
상기 재순환가스가열기(410)의 유출측에는 응축기(420)가 설치될 수 있다. 이에 의해, 1차재순환가스 중의 수분을 응축시켜 제거할 수 있다.
상기 응축기(420)의 유출측에는 1차재순환가스 중의 미세 입자를 제거하는 습식집진기(430)가 배치될 수 있다.
상기 습식집진기(430)의 유출측에는 1차재순환가스 중의 이산화탄소를 포집하는 이산화탄소회수설비(431)가 구비될 수 있다. 상기 이산화탄소회수설비(431)는 예를 들면, 재순환가스 중 이산화탄소를 압축하여 포집하는 이산화탄소압축기로 구현될 수 있다.
상기 응축기(420)를 경유한 1차재순환가스 중 일부는 상기 재순환가스가열기(410)를 경유하여 가열될 수 있다.
한편, 본 실시예의 미분탄 연소 보일러는 상기 보일러 본체(300) 및 상기 미분기(310)에 각각 2차연소유체(또는 2차공기) 및 1차연소유체(또는 1차공기)를 각각 공급하는 2차연소유체송풍기(350) 및 1차연소유체송풍기(360)를 각각 구비할 수 있다.
상기 2차연소유체송풍기(350)는 상기 유인송풍기(380)를 경유한 연소가스 또는 2차재순환가스가 유입되는 제1유입부(351) 및 공기(외기)가 유입되는 제2유입부(352)를 구비할 수 있다.
상기 2차연소유체송풍기(350)의 유출부(353)는 상기 2차연소유체예열기(320)의 유입측에 연결될 수 있다. 이에 의해, 상기 유인송풍기(380)를 경유한 2차재순환가스 또는 공기가 상기 2차연소유체예열기(320)를 경유하면서 가열된 후 상기 보일러 본체(300)에 제공될 수 있다.
상기 1차연소유체송풍기(360)는 상기 재순환가스가열기(410)를 경유한 1차재순환가스가 유입되는 제1유입부(361) 및 외부의 공기가 유입되는 제2유입부(362)를 구비할 수 있다.
상기 1차연소유체송풍기(360)의 유출부(363)에는 예열기(340)가 마련될 수 있다. 이에 의해, 제1유입부(361)로 유입된 재순환가스 또는 제2유입부(362)로 유입된 공기가 1차 가열될 수 있다.
상기 예열기(340)의 유출측은 1차연소유체예열기(330)의 유입측에 연결될 수 있다.
상기 예열기(340)의 유출측에는 상기 예열기(340)를 경유한 1차연소유체 중 일부가 상기 1차연소유체예열기(330)를 우회할 수 있게 우회유로(331)가 마련될 수 있다.
한편, 상기 미분기(310)의 일 측에는 상기 미분기(310)의 내부에 미리 설정된 압력으로 가압된 가압유체를 제공하는 가압유체 송풍기(400)가 구비될 수 있다. 여기서, 상기 가압유체 송풍기(400)는 상기 미분기(310)의 내부 압력(PL)보다 높은 압력(PH)을 가지는 가압유체를 상기 미분기(310)로 제공할 수 있게 구성될 수 있다.
상기 가압유체 송풍기(400)는 상기 보일러 본체(300)의 제1모드 운전시 상기 보일러 본체(300)로부터 배출된 배가스를 가압한 제1가압유체를 상기 미분기(310)로 제공할 수 있게 구성될 수 있다. 이에 의해, 상기 보일러 본체(300)로부터 배출된 연소가스 중 이산화탄소 몰 분율이 높아지게 되어 이산화탄소 포집율이 제고될 수 있다. 여기서, 상기 가압유체 송풍기(400)는 제1모드 운전시 미리 설정된 압력으로 공기를 가압한 가압유체를 상기 미분기(310)로 제공할 수 있으나, 이 경우 상기 보일러 본체(300)의 연소 가스 중의 공기 몰 분율이 상대적으로 높아지게 되고 이산화탄소 몰 분율이 상대적으로 낮아지게 되어 결국 이산화탄소 포집율이 낮아질 수 있다.
상기 가압유체 송풍기(400)는 상기 보일러 본체(300)의 제2모드 운전시 공기를 미리 설정된 압력으로 가압한 제2가압유체를 상기 미분기(310)로 제공할 수 있게 구성될 수 있다.
상기 가압유체 송풍기(400)는 상기 배가스(실제로는 1차재순환가스)를 흡입할 수 있게 제1흡입부(401)가 구비될 수 있다. 상기 제1흡입부(401)에는 일 단이 상기 응축기(420)의 유출축에 연통되게 연결된 재순환가스공급관(421)의 타 단이 연결될 수 있다.
상기 가압유체 송풍기(400)는 상기 공기를 흡입할 수 있게 제2흡입부(402)를 구비할 수 있다.
상기 제2흡입부(402)에는 일 단이 상기 예열기(340)의 유출측에 상호 연통되게 연결된 공기공급관(422)의 타 단이 연결될 수 있다. 이에 의해, 소정 온도로 가열된 공기를 압축하여 상기 미분기(310)로 제공할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 공기공급관(422)은 상기 우회유로(331)에 상호 연통되게 연결된 경우를 예시하고 있다.
한편, 상기 미분기(310)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 내부에 수용공간을 형성하는 케이스(620)와, 상기 케이스(620)의 내부에 회전 가능하게 배치되는 회전테이블(630)과, 상기 회전테이블(630)의 상면에 회전 가능하게 배치되는 분쇄롤러(640)를 구비할 수 있다.
상기 케이스(620)의 하측에는 프레임(610)이 구비될 수 있다.
상기 케이스(620)의 내부 저부에는 상기 회전테이블(630)이 회전 가능하게 배치될 수 있다.
상기 회전테이블(630)의 상측에는 분쇄롤러(640)가 구비될 수 있다.
상기 분쇄롤러(640)는 복수 개로 구성될 수 있다.
상기 분쇄롤러(640)는, 예를 들면 3개로 구성되어 상기 회전테이블(630)의 원주방향을 따라 서로 이격되게 배치될 수 있다.
상기 프레임(610)의 일 측에는 상기 회전테이블(630)을 회전 구동시키는 구동모터(660)가 배치될 수 있다.
상기 회전테이블(630)의 저부에는 회전축(632)이 구비되고, 상기 회전축(632)과 상기 구동모터(660) 사이에는 상기 구동모터(660)의 회전력을 상기 회전축(632)에 전달하는 동력전달부(670)가 마련될 수 있다. 상기 동력전달부(670)는, 예를 들면, 서로 동력전달 가능하게 맞물림되어 회전하는 복수의 기어(미도시)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 케이스(620)의 상부영역에는 분쇄될 석탄(301)이 유입되는 석탄유입부(622)가 구비될 수 있다.
상기 석탄유입부(622)는, 예를 들면, 상기 케이스(620)의 중앙영역으로 유입되어 상기 회전테이블(630)의 상측에 소정 높이까지 하향 연장되게 구성될 수 있다.
상기 케이스(620)의 상부영역에는 상기 회전테이블(630) 및 분쇄롤러(640)에 의해 분쇄된 미분탄이 유출되는 미분탄유출부(624)가 형성될 수 있다.
상기 케이스(620)의 내부 상부영역에는 분쇄된 미분탄이 설정된 입도(예를 들면 200메시(mesh) 이하)를 초과하는 입도의 미분탄을 분류하는 미분탄분류기(650)가 구비될 수 있다. 이에 의해, 미리 설정된 입도를 초과하는 미분탄은 상기 케이스(620)의 내부에 잔류하고, 상기 미분탄분류기(650)를 통과한 미분탄은 상기 미분탄유출부(624)를 따라서 상기 보일러 본체(300)로 제공될 수 있다.
상기 케이스(620)의 저부영역에는 상기 케이스(620)의 내부로 1차연소유체(1차공기 또는 1차가스)가 유입될 수 있게 1차연소유체유입부(680)가 형성될 수 있다. 이에 의해, 상기 회전테이블(630) 및 분쇄롤러(640)에 의해 소정의 입도로 분쇄된 미분탄은 상기 케이스(620)의 상부영역으로 이동되는 상기 1차공기 또는 1차가스(혼합가스)와 함께 상기 케이스(620)의 상부영역의 미분탄분류기(650)로 이동될 수 있다.
상기 미분탄분류기(650)는 설정 입도 이하의 미분탄은 통과시키고 상기 설정 입도를 초과한 미분탄은 상기 케이스(620)의 내부에 잔류될 수 있도록 한다.
상기 미분탄분류기(650)를 통과한 설정 입도 이하의 미분탄은 1차가스 또는 1차공기와 함께 상기 미분탄유출부(624)를 통해 상기 보일러 본체(300)로 제공되어 연소될 수 있다.
한편, 상기 미분기(310)의 내부에는 상기 가압유체 송풍기(400)에서 제공된 제1가압유체 또는 제2가압유체가 분사되는 분사부(690)가 구비될 수 있다.
상기 분사부(690)는, 예를 들면, 내부에 제1가압유체 또는 제2가압유체의 유로를 형성하는 바디(691)와, 상기 제1가압유체 또는 제2가압유체를 분사할 수 있게 형성되는 노즐(693)(분사공)을 구비할 수 있다.
상기 노즐(693)은, 예를 들면, 상기 바디(691)의 전 둘레방향을 따라 가압유체가 분사될 수 있게 구성될 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 분사부(695)는 내부에 가압유체의 유로가 형성되는 바디(691)와, 상기 바디(691)를 관통하여 형성되는 노즐(693)을 구비하되, 상기 바디(691)는 상기 노즐(693)이 형성되어 가압유체가 분사되는 분사구간(696a)과, 노즐(693)이 형성되지 아니하여 가압유체가 분사되지 아니하는 비분사구간(696b)을 구비하게 구성될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 바디(691)가 원형 단면의 파이프로 구성된 경우를 예시하고 있으나, 반원 단면 형상 또는 다각형 단면 형상을 구비하게 적절히 구성될 수도 있다.
여기서, 상기 제1가압유체 및 제2가압유체는 상기 케이스(620)의 내부 압력(PL)보다 높은 압력을 구비하므로 상기 분사부(690,695)의 전 둘레 영역 또는 둘레 일부 영역에는 상기 케이스(620)의 내부 압력(PL)보다 높은 고압영역(PH)이 형성될 수 있다. 이에 의해, 상기 고압영역(PH)에는 상기 케이스(620)의 내부의 1차공기 또는 1차가스 및 분진의 접근이 억제될 수 있다.
상기 분사부(690)는, 예를 들면, 상기 케이스(620)의 내부의 1차공기 또는 1차가스의 누설 가능성이 있는 영역에 설치될 수 있다. 이에 의해, 상기 케이스(620)의 내부의 분진이 1차공기 또는 1차가스와 함께 상기 케이스(620)의 외부로 누설되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상기 분사부(690)는, 예를 들면, 상기 회전테이블(630)의 회전축(632)이 인출되는 영역에 구비될 수 있다. 이에 의해, 상기 회전테이블(630)의 회전축(632)의 인출 영역에 고압영역을 형성함으로써 회전축(632)의 인출 영역에 분진의 접근을 억제하여 상기 회전축(632)의 인출 영역을 통해 상기 케이스(620)의 내부의 분진이 외부로 누설되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상기 분사부(690)는, 예를 들면, 상기 회전테이블(630) 및/또는 상기 분쇄롤러(640)의 일부(특정) 영역에 설치될 수 있다. 보다 구체적으로 예를 들면, 상기 분사부(690)는 상기 분쇄롤러(640)의 베어링(또는 베어링의 설치영역)에 설치될 수도 있다. 이에 의해, 상기 분쇄롤러(640)의 베어링의 주변에 고압영역을 형성함으로써 베어링에 분진이 접근하는 것을 억제하여 베어링이 분진에 의해 손상되는 것을 억제할 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 상기 보일러 본체(300)의 제2모드 (운전)시에는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 미분기(310)에 의해 분쇄된 미분탄은 1차공기와 함께 상기 보일러 본체(300)로 공급될 수 있다.
상기 보일러 본체(300)에는 상기 2차연소유체송풍기(350)에 의해 2차연소유체예열기(320)를 경유한 2차공기가 공급될 수 있다.
상기 보일러 본체(300)에서 연소되어 배출된 연소가스는 2차연소유체예열기(320) 및 1차연소유체예열기(330)를 각각 경유하여 2차공기 및 1차공기를 각각 가열한 후 상기 전기집진기(370)로 유입된다. 상기 전기집진기(370)에서 이물질이 포집된 연소가스는 유인송풍기(380)를 경유하여 탈황장치(390)로 유입된다. 상기 탈황장치(390)에서 황성분이 감소된 연소가스는 상기 연돌(500)을 통해 대기 중으로 방출된다.
1차연소유체송풍기(360)에 의해 송풍된 공기는 예열기(340) 및 1차연소유체예열기(330)를 경유하면서 온도가 상승되어 상기 미분기(310)의 1차연소유체유입부(680)를 통해 상기 미분기(310)의 케이스(620)의 내부로 유입된다. 상기 미분기(310)의 케이스(620)의 내부로 유입된 1차공기는 상기 케이스(620)의 상부영역으로 이동된다. 이때, 상기 회전테이블(630) 및 분쇄롤러(640)에 의해 분쇄된 미분탄은 상기 1차공기와 함께 상기 케이스(620)의 상부영역으로 이동된다.
상기 케이스(620)의 상부영역으로 이동된 미분탄은 상기 미분탄분류기(650)에 의해 설정된 입도 이하의 미분탄만이 상기 미분탄유출부(624)를 통해 상기 보일러 본체(300)로 제공된다.
상기 가압유체 송풍기(400)는 상기 예열기(340)를 경유하면서 승온된 1차공기를 흡입하여 미리 설정된 압력으로 가압한 2차가압유체(공기)를 상기 미분기(310)로 제공할 수 있다.
상기 미분기(310)로 제공된 2차가압유체는 상기 분사부(690)를 통해 분사될 수 있다. 이때, 분사부(690)에 의해 분사된 가압유체는 분사부(690) 주변에 상기 케이스(620)의 내부 압력(PL) 보다 높은 압력의 고압영역(PH)을 형성함으로써 분사부(690) 주변으로 상기 회전테이블(630) 및 분쇄롤러(640)에 의해 분쇄된 미분탄이 접근하는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 상기 케이스(620)의 내부의 분진이 상기 케이스(620)의 외부로 누설되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상기 케이스(620)의 내부의 분진이 상기 회전테이블(630)의 회전축(632)의 인출영역에 접근하는 것을 억제하여 상기 회전테이블(630)의 회전축(632)의 인출영역을 통해 외부로 분진이 누설되는 것을 억제함가 아울러 상기 분쇄롤러(640)의 베어링에 접근되는 것을 억제하여 분진에 의해 상기 분쇄롤러(640)의 베어링이 손상되는 것을 억제할 수 있다.
한편, 상기 보일러 본체(300)의 제1모드 (운전)시, 상기 보일러 본체(300) 및 상기 미분기(310)에는 순산소가 각각 공급될 수 있다.
상기 1차연소유체송풍기(360) 및 2차연소유체송풍기(350)는 상기 유인송풍기(380)를 경유한 1차재순환가스 및 2차재순환가스를 각각 흡입하여 송풍할 수 있다.
상기 2차연소유체송풍기(350)에서 토출된 재순환가스는 2차연소유체예열기(320)를 경유하여 예열된 후 상기 산소공급장치(322)에서 공급된 순산소와 함께 상기 보일러 본체(300)로 공급될 수 있다.
상기 1차연소유체송풍기(360)에서 토출된 재순환가스는 예열기(340) 및 1차연소유체예열기(330)를 경유하면서 가열되고 상기 순산소공급장치(332)에서 공급된 순산소와 함께 상기 미분기(310)의 1차연소유체유입부(680)를 통해 상기 미분기(310)의 케이스(620)의 내부로 유입된다.
상기 케이스(620)의 내부로 유입된 1차유체(재순환가스와 순산소의 혼합유체)는 상기 케이스(620)의 상부영역으로 이동되고, 이때 상기 회전테이블(630) 및 분쇄롤러(640)에 의해 분쇄된 미분탄이 상기 1차유체와 함께 상기 케이스(620)의 상부영역으로 이동된다.
상기 케이스(620)의 상부영역으로 이동된 미분탄은 상기 미분탄분류기(650)에 의해 미리 설정된 입도 이하의 미분탄과 설정 입도를 초과한 미분탄으로 분류된다. 상기 미분탄분류기(650)에 의해 분류된 설정 입도 이하의 미분탄은 상기 미분탄유출부(624)를 통해 상기 1차유체와 함께 상기 보일러 본체(300)로 제공되어 연소된다.
한편, 가압유체 송풍기(400)는 상기 보일러 본체(300)에서 배출된 배가스를 흡입하여 미리 설정된 압력으로 가압한 제1가압유체를 상기 미분기(310)로 제공할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 보일러 본체(300)에서 배출된 배가스는 상기 2차연소유체예열기(320) 및 1차연소유체예열기(330)를 각각 경유한 후 상기 전기집진기(370)에서 이물질이 제거된 후 상기 유인송풍기(380)로 흡인될 수 있다.
상기 유인송풍기(380)에서 토출된 배가스 중 일부는 재순환가스예열기(410)를 경유하여 응축기(420)로 유입되어 수분이 제거될 수 있다. 상기 응축기(420)를 경유한 재순환가스 중 일부는 상기 가압유체 송풍기(400)로 흡입되고, 다른 일부는 상기 습식집진기(430)를 경유하면서 이물질이 제거되고 상기 이산화탄소회수설비(431)에서 이산화탄소가 포집 및 회수된다.
상기 미분기(310)로 제공된 제1가압유체는 상기 분사부(690)를 통해 분사될 수 있다.
상기 분사부(690) 주변에는 상기 분사부(690)를 통해 분사된 가압유체(제1가압유체)에 의해 상기 케이스(620)의 내부 압력(PL) 보다 높은 고압영역(PH)이 형성될 수 있다. 이에 의해, 상기 케이스(620)의 내부의 분진이 상기 분사부(690) 주변에 접근하는 것을 억제할 수 있다.
상기 분사부(690)에 의해 분사된 제1가압유체는 상기 1차연소유체유입부(680)를 통해 유입된 1차연소유체 및 미분탄과 함께 상기 보일러 본체(300)로 제공될 수 있다.
상기 케이스(620)의 누설 가능영역에 구비된 분사부(690)는 상기 분사부(690) 주변에 상기 케이스(620)의 내부 압력(PL)보다 높은 고압영역(PH)을 형성하여 상기 분사부(690) 주변에 상기 케이스(620)의 분진이 접근하는 것을 억제함으로써 상기 누설 가능영역을 통해 상기 케이스(620)의 외부로 상기 케이스(620)의 내부의 분진이 누설되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상기 회전테이블(630) 및 상기 분쇄롤러(640)의 베어링의 주변에 구비된 분사부(690)는 상기 베어링의 주변에 상기 케이스(620)의 내부 압력(PL)보다 높은 고압영역(PH)을 형성함으로써 상기 케이스(620)의 내부의 분진이 상기 베어링의 주변으로 접근하는 것을 억제할 수 있어 상기 베어링이 분진에 의해 손상되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시예의 미분탄 연소 보일러는, 순산소를 이용하여 미분탄을 연소하는 제1모드시, 상기 가압유체 송풍기(400)가 상기 보일러 본체(300)에서 배출된 배가스를 흡입 및 압축하여 상기 미분기(310)에 제공함으로써, 가압유체에 유입에 기인하여 이산화탄소 포집율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었다. 그러나, 본 발명은, 그 사상 또는 본질적인 특징에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 형태로 실시될 수 있으므로, 위에서 설명된 실시예는 그 상세한 설명의 내용에 의해 제한되지 않아야 한다.
또한, 앞서 기술한 상세한 설명에서 일일이 나열되지 않은 실시예라 하더라도 첨부된 특허청구범위에서 정의된 그 기술 사상의 범위 내에서 넓게 해석되어야 할 것이다. 그리고, 상기 특허청구범위의 기술적 범위와 그 균등범위 내에 포함되는 모든 변경 및 변형은 첨부된 특허청구범위에 의해 포섭되어야 할 것이다.
300 : 보일러 본체 310 : 미분기
320 : 2차연소유체예열기 322,332 : 산소공급장치
330 : 1차연소유체예열기 340 : 예열기
350 : 2차연소유체송풍기 351,361 : 제1유입부
352,362 : 제2유입부 353,363 : 유출부
360 : 1차연소유체송풍기 370 : 전기집진기
380 : 유인송풍기 390 : 탈황장치
400 : 가압유체 송풍기 410 : 재순환가스가열기
420 : 응축기 421 : 재순환가스공급관
422 : 공기공급관 430 : 습식집진기
431 : 이산화탄소회수설비 500 : 연돌
610 : 프레임 620 : 케이스
630 : 회전테이블 640 : 분쇄롤러
650 : 미분탄분류기 660 : 구동모터
670 : 동력전달부 680 : 1차연소유체유입부
690,695 : 분사부 691 : 바디
693 : 노즐 696a : 분사구간
696b : 비분사구간

Claims (6)

  1. 미분탄과 순산소를 함께 연소시키는 제1모드로 운전가능한 보일러 본체;
    석탄을 미리 설정된 입도로 분쇄하여 상기 보일러 본체에 제공하는 미분기;
    상기 제1모드 운전시 상기 보일러 본체에서 배출된 배가스(exhaust gas)를 미리 설정된 압력으로 가압한 제1가압유체를 상기 미분기에 제공하는 가압유체 송풍기;
    상기 제1모드 운전시 상기 보일러 본체에서 배출된 배가스에서 이산화탄소를 회수하는 이산화탄소회수설비; 및
    상기 미분기의 내부에 구비되어 상기 가압유체 송풍기에서 제공된 가압유체를 분사하는 분사부;
    를 포함하는 미분탄 연소 보일러.
  2. 제1항에 있어서,
    유체 중의 수분이 응축되어 제거되는 응축기를 더 포함하고,
    상기 제1가압유체는 상기 가압유체 송풍기의 유입 전에 상기 응축기를 경유하여 수분이 감소된 후 상기 가압유체 송풍기로 유입되는 것을 특징으로 하는 미분탄 연소 보일러.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 미분기는, 내부에 수용공간을 형성하는 케이스, 상기 케이스의 내부에 회전 가능하게 배치되는 회전테이블, 상기 회전테이블의 상측에 회전 가능하게 구비되는 분쇄롤러를 구비하고,
    상기 분사부는 상기 케이스의 내부의 누설 가능영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 미분탄 연소 보일러.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 분사부는 상기 회전테이블 또는 상기 분쇄롤러에 구비되는 것을 특징으로 하는 미분탄 연소 보일러.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 보일러 본체는 미분탄이 공기와 함께 연소되는 제2모드를 구비하며,
    상기 가압유체 송풍기는 상기 제2모드 운전시 공기를 미리 설정된 압력으로 가압한 제2가압유체를 상기 분사부에 공급하는 것을 특징으로 하는 미분탄 연소 보일러.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2가압유체는 상기 가압유체 송풍기의 유입 전에 예열기를 경유하여 미리 설정된 온도로 승온된 후 상기 가압유체 송풍기로 유입되는 것을 특징으로 하는 미분탄 연소 보일러.
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