KR101393457B1

KR101393457B1 - Regenerative air preheater design to reduce cold end fouling

Info

Publication number: KR101393457B1
Application number: KR1020130089931A
Authority: KR
Inventors: 제임스 윌리암 버밍헴; 제임스 데이빗 비발드
Original assignee: 알스톰 테크놀러지 리미티드
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2014-05-13
Also published as: KR20130094272A

Abstract

저감된 보일러 부하 기간 동안 공기 입구(130)를 부분적으로 제한하는 공기 댐퍼 조립체(162)와 연도 가스 입구(124)를 부분적으로 제한하는 연도 가스 댐퍼 조립체(152)를 갖는 공기 예열기(100)를 제안한다. 상기 연도 가스 입구(124)를 제한함으로써, 상기 예열기의 유효 표면 영역을 감소시켜, 더 많은 열이 상기 공기 예열기(100)의 저온 단부를 통과하게 하고, 산성 응축 및 파울링을 감소시킨다. 상기 가스 입구(124)를 제한함으로써, 가스 속도를 증가시키고, 따라서 상기 공기 예열기(100)의 응축물을 침식시키고, 또한 파울링을 감소시킨다. 상기 공기 입구(130)를 제한함으로써, 상기 공기 예열기의 유효 열전달 표면 영역이 감소되고, 상기 공기 예열기의 저부 단부에서의 가스 온도가 상승하며, 따라서 산성 응축물과 파울링이 감소된다.An air damper assembly 162 partially limiting the air inlet 130 during the reduced boiler load period and an air preheater 100 having a flue gas damper assembly 152 that partially restricts the flue gas inlet 124 do. By limiting the flue gas inlet 124, the effective surface area of the preheater is reduced, allowing more heat to pass through the cold end of the air preheater 100 and reducing acid condensation and fouling. By limiting the gas inlet 124, it increases the gas velocity, thus eroding the condensate of the air preheater 100 and also reducing fouling. By limiting the air inlet 130, the effective heat transfer surface area of the air preheater is reduced and the gas temperature at the bottom end of the air preheater is raised, thus reducing acid condensate and fouling.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a regeneration air preheater design for reducing low-temperature end fouling,

본 발명은 화석 연료 연소식 보일러 및 재생 공기 예열기를 갖는 증기 발생 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 보일러 작동 레벨이 변화하는 동안 감소된 파울링을 나타내는 회전식 재생 공기 예열기 및 화석 연료 연소식 보일러를 갖는 증기 발생 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a steam generation system having a fossil fuel combustion boiler and a regeneration air preheater. In particular, the present invention relates to a steam generation system having a rotary regeneration air preheater and a fossil fuel combustion boiler that exhibits reduced fouling during changes in boiler operation level.

보일러에서의 연소 공정 동안, 연료 내의 황은 SO₂로 산화된다. 연소 공정 후에, SO₂의 일부량은 SO₃로 추가적으로 산화되며, 일반적으로 약 1 내지 2%의 양이 SO₃로 진행된다. 적당한 온도 범위에서 산화철, 바나듐 및 기타 금속들이 존재할 경우 이와 같은 산화를 발생시킨다. 선택적 촉매 환원법(SCR; Selective Catalytic Reduction)은 또한 연도 가스에서 SO₂의 일부를 SO₃로 산화시키는 것으로 널리 알려져 있다. 이러한 촉매 제형(주로 촉매에서의 바나듐의 양)은 0.5% 내지 1.5%에 이르는 비율로 산화량에 영향을 미친다. 가장 전형적인 것은 약 1%이다. 따라서, 새로운 SCR로 고유황 석탄을 연소시키는 시설은 SO₃ 배출을 크게 증가시켜, 가시적 연기 기둥, 국부적 산성 지표 문제 및 기타 환경적 논쟁을 발생하는 것을 볼 수 있다. During the combustion process in the boiler, the sulfur in the fuel is oxidized to SO ₂ . After the combustion process, some amount of SO ₂ is further oxidized to SO _3, is generally from about 1 to amounts of 2% goes to SO _3. The presence of iron oxides, vanadium and other metals in the appropriate temperature range causes such oxidation. Selective Catalytic Reduction (SCR) is also well known to oxidize a portion of SO ₂ to SO ₃ in flue gas. This catalyst formulation (mainly the amount of vanadium in the catalyst) affects the oxidation amount in a rate ranging from 0.5% to 1.5%. The most typical is about 1%. Thus, a facility that burns a unique sulfur coal with a new SCR can greatly increase SO ₃ emissions, resulting in visible smoke columns, local acid index problems, and other environmental controversies.

회전식 재생 열 교환기는 보통 고온 연도 가스로부터 보일러의 연소실에 제공되는 냉각기 유입 공기로 열을 전달하기 위한 대형 화석 연료 연소식 보일러 상에서 사용된다. 이와 같은 타입의 열 교환기는 일반적으로 공기 예열기로서 언급된다. 공기 예열기의 목적은 화석 연료식 보일러의 효율을 증가시키기 위한 것이다. 기본적으로, 회전식 재생 공기 예열기는 복수의 이격된 금속 시트들로 패키지된 대형 실린더로 구성된다. 이와 같은 시트들은 고온의 연도 가스를 실린더의 축과 평행한 각각의 플레이트 표면 위로 유동시키도록 서로로부터 분리되어, 그들을 가열한다. 그와 같은 고온의 시트들은 유입 공기를 가열하기 위해 냉각기 유입 공기 스트림 내로 회전된다. 연도 가스와 유입 공기는 일반적으로 공기 예열기를 통해 반대 방향으로 유동한다. 전체 실린더는 고온 가스와 냉각 공기가 동일한 금속 시트들 위로 교대로 유동하도록 그의 축 둘레로 연속 회전된다.Rotary regenerative heat exchangers are usually used on large fossil fuel fired boilers for transferring heat from the hot flue gas to the cooler inlet air provided in the combustion chamber of the boiler. A heat exchanger of this type is generally referred to as an air preheater. The purpose of the air preheater is to increase the efficiency of fossil fuel boilers. Basically, the rotary regeneration air preheater consists of a large cylinder packaged with a plurality of spaced apart metal sheets. Such sheets separate from each other to heat the hot flue gases to flow over the respective plate surfaces parallel to the axis of the cylinder and heat them. Such hot sheets are rotated into the cooler inlet air stream to heat the incoming air. The flue gas and inlet air generally flow in the opposite direction through the air preheater. The entire cylinder is continuously rotated about its axis so that hot gas and cooling air alternately flow over the same metal sheets.

화석 연료의 연소 생성물들은 종종, 배기 가스가 공기 예열기 내에서 충분한 정도로 냉각될 때 SO₃가 수증기와 혼합하고 액상 황산(H₂SO₄)으로 응축되도록, 삼산화황(SO₃)과 수증기(H₂O) 모두를 포함한다. 이는 공기 예열기의 열 교환 요소와 같은 표면들의 온도가 황산의 노점 이하일 때 발생한다. 애쉬(ash) 입자와 황산이 모두 공기 예열기 내의 금속 표면들 상에 퇴적될 때, 그들은 금속 표면들에 달라붙으며, 파울링(fouling)이라 불리는 현상을 발생시킨다. 파울링은 공기 예열기를 통해 유동하는 공기와 가스의 양을 제한함으로써 공기 예열기의 효율을 저하시킨다.The combustion products of fossil fuels are often, the exhaust gas is SO ₃ is mixed with water vapor when a sufficient cooling so within the air heater and to condense a liquid phase sulfuric acid (H ₂ SO _4), sulfur trioxide (SO ₃₎ and water vapor (H ₂ O ). This occurs when the temperature of the surfaces, such as the heat exchange element of the air preheater, is below the dew point of the sulfuric acid. When both the ash particles and the sulfuric acid are deposited on the metal surfaces in the air preheater, they attach to the metal surfaces and cause a phenomenon called fouling. Fouling reduces the efficiency of the air preheater by limiting the amount of air and gas flowing through the air preheater.

스팀 또는 공기의 고속 제트가 수트블로잉(sootblowing)이라 불리는 공정에서 애쉬/산성 퇴적물을 제거하기 위해 금속 표면들에 주기적으로 지향된다. 수트블로잉은 금속 시트들로부터 퇴적물의 전부는 아니지만 일부를 제거한다.High-speed jets of steam or air are periodically directed to metal surfaces to remove ash / acidic deposits in a process called sootblowing. The soot blowing removes some but not all of the deposits from the metal sheets.

재생 공기 예열기의 저온 단부(cold end)들은 종종 연도 가스에서 H₂SO₄의 노점 이하로 되며, H₂SO₄의 일부가 열 교환 요소들의 표면들 상에 응축되게 한다. 응축된 애쉬 및 H₂SO₄가 축적됨에 따라, 그들은 열 교환기(100)를 통한 유동시 압력 강하를 생성한다. 압력 강하는 애쉬와 같은 고체로서 크게 오버타임되거나 또는 연료의 연소로부터의 다른 고체 물질이 또한 열 교환 요소들 상에 퇴적된다. 만약 파울링이 엄격하게 충분할 경우, 금속 시트들 사이의 유동 통로들이 막히게 될 수 있다. 이 경우, 열 전달 표면 영역은 소실되며, 팬이 공기 예열기를 통해 필요한 양의 연소 공기를 이동시킬 수 없게 될 수 있다.The cold ends of the regeneration air preheater are often below the dew point of H ₂ SO ₄ in the flue gas and allow a portion of the H ₂ SO ₄ to condense on the surfaces of the heat exchange elements. As condensed ash and H ₂ SO ₄ accumulate, they produce a pressure drop upon flow through heat exchanger 100. The pressure drop is significantly over-time as a solid such as an ash, or other solid material from combustion of the fuel is also deposited on the heat exchange elements. If fouling is strictly sufficient, the flow passages between the metal sheets may become clogged. In this case, the heat transfer surface area is lost and the fan can not move the required amount of combustion air through the air preheater.

공기 예열기의 저온 단부는 낮은 가스 온도 성질에 의해 높은 가스 밀도 및 그에 따른 낮은 유속을 갖는다. 일반적으로, 저온 단부 유속은 오직 고온 단부 유속의 약 60%에 불과하다. 가스 속도가 낮을수록 더욱 많은 파울링이 유발된다.The low temperature end of the air preheater has a high gas density and hence a low flow rate due to its low gas temperature properties. Generally, the cold end flow rate is only about 60% of the hot end flow rate. The lower the gas velocity, the more fouling is induced.

낮은 보일러 부하와 같은 다른 인자들이 파울링에 추가된다. 낮은 보일러 부하는 그 속도를 고온 단부 최대 연속 정격(MCR; maximum continuous rating)의 25% 이하로 될 수 있는 정도의 속도로 저하시킨다.Other factors such as low boiler load are added to the foulings. Lower boiler loads reduce the speed to such an extent that it can be less than 25% of the maximum continuous end rating (MCR).

결론적으로, 변화하는 연소 상태 하에 파울링에 저항하는 공기 예열기에 대한 필요성이 대두된다.Consequently, there is a need for air preheaters that resist fouling under changing combustion conditions.

간략하게 상술하면, 적합한 형태의 본 발명은 변화하는 보일러 부하 하에서 '파울링'에 더욱 저항하는 공기 예열기에 관한 것이다.Briefly stated, the present invention in its preferred form relates to an air preheater which is more resistant to " fouling " under changing boiler loads.

본 발명의 목적은 부식에 더욱 저항하는 공기 예열기를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an air preheater which is more resistant to corrosion.

본 발명의 목적은 변화하는 보일러 부하를 조절하는 공기 예열기를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an air preheater for regulating a varying boiler load.

본 발명의 목적은 변화하는 보일러 부하 하에 연도 가스 속도를 조절하는 공기 예열기를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an air preheater that regulates the flue gas velocity under varying boiler loads.

본 발명의 기타 목적 및 장점들은 도면 및 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the drawings and detailed description.

본 발명은 산성 응축 문제와 속도 관련 파울링 문제 모두를 처리하기 위한 것으로, 공기 섹터 내의 열 전달 표면의 양을 감소시키는 작업으로 가스 섹터 내의 가스 온도를 상승시키도록 작용하여, 산성 응축을 감소시키고 따라서 파울링이 적게되며, 공기 예열기에 근접한 입구들에 댐퍼 조립체들이 포함되므로 유동 영역을 효과적으로 감소시키며, 따라서 유동 속도를 증가시키며, 공기 예열기 안으로 유입되는 냉각 공기가 금속 온도를 산의 노점 이상으로 유지시키기 위해 다른 열 교환기에 의해 가열될 경우, 공기 예열기의 공기 및 가스 측부 모두의 유동을 막아, 다른 열 교환기로부터 요구되는 열을 양이 감소되므로 에너지를 절약할 수 있다.The present invention is directed to treating both acidic condensation problems and rate related fouling problems by acting to raise the gas temperature in the gas sector in an operation to reduce the amount of heat transfer surface within the air sector thereby reducing acidic condensation The fouling is reduced and the damper assemblies are included at the inlets close to the air preheater, effectively reducing the flow area, thus increasing the flow rate and ensuring that the cooling air entering the air preheater keeps the metal temperature above the dew point of the acid It is possible to prevent the flow of both the air and gas sides of the air preheater and save energy by reducing the amount of heat required from the other heat exchangers.

첨부 도면들을 참고로 하여, 본 발명은 더욱 용이하게 이해될 것이며, 본 발명의 다수의 목적 및 장점들이 당업자에게 자명하게 될 것이다.
도 1은 종래의 회전식 재생 공기 예열기의 부분 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 재생 공기 예열기 장치를 갖는 증기 발생 시스템의 개략도.
도 3은 도 2의 댐퍼 매니폴드의 측면 입면도.
도 4는 도 3의 댐퍼 매니폴드의 평면도.
도 5는 도 3의 V-V 라인을 절취한 횡단면도.
도 6은 도 5의 Ⅵ 영역의 확대도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will be more readily understood with reference to the accompanying drawings, in which numerous objects and advantages of the invention will become apparent to those skilled in the art.
1 is a partial cross-sectional view of a conventional rotary regeneration air preheater.
2 is a schematic diagram of a steam generation system having a regeneration air preheater arrangement according to the present invention.
3 is a side elevational view of the damper manifold of Fig.
4 is a plan view of the damper manifold of Fig.
5 is a cross-sectional view taken on line VV of Fig. 3;
6 is an enlarged view of the region VI in Fig. 5;

대부분의 증기 발생 시스템은 보일러 효율을 증가시키기 위해 고정식 또는 회전식 재생 공기 예열기를 사용한다. 가장 일반적인 것으로는 회전식 재생 공기 예열기를 들 수 있다. 이와 같은 타입의 공기 예열기는 회전하는 열 교환 요소들을 특징으로 한다. 본 발명은 양쪽 타입의 재생 공기 예열기를 구비한 보일러 시스템에 관한 것이다. 논의를 용이하게 하기 위해, 본 발명의 장치는 회전식 재생 공기 예열기와의 결합과 관련하여 논의할 것이다.Most steam generation systems use a fixed or rotary regeneration air preheater to increase boiler efficiency. The most common one is a rotary regeneration air preheater. Air preheaters of this type are characterized by rotating heat exchange elements. The present invention relates to a boiler system with both types of regeneration air preheater. To facilitate discussion, the apparatus of the present invention will be discussed in connection with a rotary regeneration air preheater.

도 1에는 종래의 회전식 재생 예열기(100)가 도시되어 있다. 공기 예열기(100)는 하우징(114)에 회전 가능하게 장착된 회전자(112)를 갖는다. 회전자(112)는 회전자 포스트(118)로부터 상기 회전자(112)의 외주로 방사상으로 연장하는 다이아프램들 또는 파티션들(116)로 구성된다. 피티션들(116)은 그들 사이에 열 교환 요소 바스켓 조립체(122)를 포함하기 위한 구획부들(120)을 형성한다.FIG. 1 shows a conventional rotary regeneration pre-heater 100. The air preheater 100 has a rotor 112 that is rotatably mounted to the housing 114. The rotor 112 is comprised of diaphragms or partitions 116 that extend radially from the rotor post 118 to the outer periphery of the rotor 112. The components (116) form partitions (120) for containing the heat exchanger element basket assembly (122) therebetween.

대표적인 회전식 재생 열 교환기(100)에 있어서, 연도 가스 스트림(224)과 연소 공기 입구 스트림(230)은 반대측 단부들로부터 회전자(112)로 유입되고, 상기 열 교환 요소 바스켓 조립체(122) 내에 수용된 열 교환 요소들(142) 위의 반대 방향으로 통과한다. 결론적으로, 냉각 공기 입구(130)와 냉각된 연도 가스 출구(126)는 저온 단부(cold end; 144)로서 언급되는 열 교환기의 한 단부에 위치하며, 고온 연도 가스 입구(124)와 가열된 공기 출구(126)는 고온 단부(hot end; 146)로서 언급되는 공기 예열기(100)의 반대측 단부에 위치된다. 섹터 플레이트(136)가 회전자(112)의 상부면 및 하부면들에 인접한 하우징(114)을 가로질러 연장한다. 이 섹터 플레이트들(136)은 상기 공기 예열기(100)를 공기 섹터(138)와 연도 가스 섹터(140)로 분할한다.In a typical rotary regenerative heat exchanger 100, a flue gas stream 224 and a combustion air inlet stream 230 flow from opposite ends into the rotor 112 and are received in the heat exchange element basket assembly 122 And passes in the opposite direction over heat exchange elements 142. As a result, the cooling air inlet 130 and the cooled flue gas outlet 126 are located at one end of the heat exchanger, referred to as the cold end 144, and the hot flue gas inlet 124 and the heated air The outlet 126 is located at the opposite end of the air preheater 100, referred to as the hot end 146. A sector plate 136 extends across the housing 114 adjacent the top and bottom surfaces of the rotor 112. The sector plates 136 divide the air preheater 100 into an air sector 138 and a flue gas sector 140.

도 1의 화살표들은 회전자(112)를 통한 공기 스트림(230) 및 연도 가스 스트림(224)의 방향을 가리킨다. 연도 가스 입구(124)를 통해 유입되는 연도 가스 스트림(224)은 연도 가스 섹터(140)에 위치된 구획부들(120)에 장착된 열 교환 요소 바스켓 조립체(122)의 열 교환 요소들(142)로 열을 전달한다. 다음에 가열된 열 교환 요소들(142)은 공기 예열기(100)의 공기 섹터(138)로 회전된다. 그 후 열 교환 요소 바스켓 조립체(122)의 저장된 열은 공기 입구(130)를 통해 유입되는 공기 스트림(230)으로 전달된다. 냉각 연도 가스 출구 스트림(226)은 연도 가스 출구(126)를 통해 예열기(100)를 떠나고, 가열된 공기 출구 스트림(232)은 공기 출구(132)를 통해 예열기(100)를 떠난다.1 indicate the direction of the air stream 230 and the flue gas stream 224 through the rotor 112. The flue gas stream 224 flowing through the flue gas inlet 124 passes through the heat exchanging elements 142 of the heat exchange element basket assembly 122 mounted in the partitions 120 located in the flue gas sector 140, . The heated heat exchange elements 142 are then rotated to the air sector 138 of the air preheater 100. The stored heat of the heat exchange element basket assembly 122 is then transferred to the incoming air stream 230 through the air inlet 130. The cooled flue gas outlet stream 226 leaves the preheater 100 via the flue gas outlet 126 and the heated air outlet stream 232 leaves the preheater 100 via the air outlet 132.

상술된 바와 같이, 공기 예열기(100)의 저온 단부(144)의 추가적인 산성 파울링은 공기 예열기(100)를 가로지르는 큰 압력 강하를 초래한다. 연도 가스에서 운반되는 입자상 물질은 또한 시간이 지남에 따라 열 교환 요소들(142)의 표면 상에 퇴적되며, 이와 같은 퇴적물로 인해, 공기 예열기의 압력 강하는 촉진된다. 이와 같은 입자상 물질은 대부분 낮은 유동 속도의 국부적 영역에서 압도적으로 퇴적되는 경향을 갖는다.As noted above, additional acid fouling of the cold end 144 of the air preheater 100 results in a large pressure drop across the air preheater 100. [ The particulate matter carried in the flue gas is also deposited over time on the surface of the heat exchanging elements 142 and the pressure drop of the air preheater is promoted due to such deposits. Most of these particulate matter tend to be deposited overwhelmingly in the local region at low flow rates.

따라서, 파울링은 2가지 문제점에 기인한다:Thus, fouling is caused by two problems:

1) 플라이 애쉬 및 기타 미립자들을 퇴적시키는 산응축(condensation of acids); 및1) condensation of acids to deposit fly ash and other particulates; And

2) 낮은 보일러 하중에서 낮아지는 낮은 유속 영역.2) Low velocity area lowered at low boiler load.

상기 각각의 문제점들을 극복하기 위한 시도가 다양한 방식으로 진행되어 왔다. 하나의 장치는 오직 연도 가스 입구만을 부분적으로 차단하도록 기능한다. 이는 기대에 못미치는 결과를 초해한다. 그 때 파울링을 초래하는 모든 인자들이 인식되지 않거나 처리되지 않는다.Attempts to overcome the above problems have been made in various ways. One device functions to partially block only the flue gas inlet. This results in less than expected results. Then all the factors that cause fouling are not recognized or processed.

본 발명은 산성 응축 문제와 속도 관련 파울링 문제 모두를 처리한다. 미립자들의 고속 스트림은 샌드 블라스팅(sand blasting)과 유사한 공정에서 고체 물질들을 침식시킨다. 침식 속도는 1보다 큰 동력(Power)으로 상승된 속도에 비례한다. 우리의 경험으로는 플라이 애쉬 침식은 3.4 동력으로 상승된 유속에 비례한다.The present invention addresses both acidic condensation problems and rate related fouling problems. High velocity streams of particulates erode solid materials in a process similar to sandblasting. The erosion rate is proportional to the elevated speed with power greater than one. In our experience, fly ash erosion is proportional to the elevated flow rate with 3.4 power.

따라서, 열 교환 요소들(142) 상의 퇴적물의 양을 감소시키기 위해서는 가스 섹터에서의 유속을 증가시키는 것이 유리하다. 공기 섹터에서의 유속을 증가시키는 작업은, 상기 공기 섹터 내에 어떠한 입자상 물질도 거의 존재하지 않기 때문에, 퇴적물을 제거하는데 있어서 주목할만한 도움을 주지는 않는다. 그러나, 상기 공기 섹터 내의 열 전달 표면의 양을 감소시키는 작업은 가스 섹터 내의 가스 온도를 상승시키도록 작용하여, 산성 응축을 감소시키고 따라서 파울링이 적게 된다.Therefore, it is advantageous to increase the flow rate in the gas sector in order to reduce the amount of deposits on the heat exchange elements 142. The work of increasing the flow rate in the air sector does not give noticeable help in removing sediments, since there is little particulate matter in the air sector. However, the task of reducing the amount of heat transfer surface in the air sector acts to raise the gas temperature in the gas sector, thereby reducing acid condensation and thus less fouling.

보일러 내로의 공기 유동은 상기 보일러의 작업 레벨과 관련된다. 따라서, 최대 연속 정격(MCR)의 60%에서 작동하는 보일러는 90%의 MCR에서 작동하는 동일한 보일러보다 적은 양의 연소 공기를 요구하고 취하게 된다. 결과적으로, 60% MCR에서 작동하는 보일러는 90% MCR에서 작동하는 보일러에서보다 적은 연도 가스를 배출한다. 동일한 단면을 통해 빠져나가는 적은 양의 연도 가스는 거의 동일한 밀도를 가지며, 낮은 속도로 배출된다.The air flow into the boiler is related to the operating level of the boiler. Thus, a boiler operating at 60% of the maximum continuous rating (MCR) requires and consumes less combustion air than the same boiler operating at 90% of the MCR. As a result, boilers operating at 60% MCR emit less flue gas at boilers operating at 90% MCR. The small amount of flue gas exiting through the same cross section has almost the same density and is discharged at a lower rate.

또한, 보일러가 60% MCR 대 90% MCR에서 작동할 때, 낮은 온도로 배출하는 연도 가스를 생성한다. 따라서, 보일러 작동 레벨은 보일러 내로의 입력 공기 속도, 보일러를 빠져나가는 배기 연도 가스 유동 속도 및 배기 연도 가스의 온도에 영향을 미친다.In addition, when the boiler is operating at 60% MCR versus 90% MCR, it produces flue gases that discharge at low temperatures. Thus, the boiler operating level affects the input air velocity into the boiler, the exhaust flue gas flow rate exiting the boiler, and the temperature of the exhaust flue gas.

도 2에서, 본 발명은 공기 예열기(100)에 근접한 입구들에 댐퍼 조립체들(152, 162)을 포함한다. 이들은 댐퍼 조립체들(152, 162)과 공기 예열기(100) 사이에서의 누설을 감소시키기 위해 가능한 한 근접 부착된다. 감소된 보일러 부하 상태 기간 동안 댐퍼 조립체들(152, 162)을 부분적으로 막기 위해 제어기(158)가 사용된다. 이는 유동 영역을 효과적으로 감소시키며, 따라서 유동 속도를 증가시킨다.In FIG. 2, the present invention includes damper assemblies 152, 162 at the inlets proximate the air preheater 100. They are attached as close as possible to reduce leakage between the damper assemblies 152,162 and the air preheater 100. [ A controller 158 is used to partially prevent the damper assemblies 152, 162 during the reduced boiler load condition period. This effectively reduces the flow area and thus increases the flow rate.

공기 예열기의 공기 입구(130)와 연도 가스 입구(124) 안으로의 유동을 제한시킴으로써, 열 전달을 위한 유효 영역이 작아질수록 교환되는 열도 작아진다. 이는 금속 표면들의 큰 부분이 황산의 노점 이상의 온도를 갖게 하며, 따라서 금속 표면들의 파울링을 감소시킨다. 또한, 가스 섹터에서의 유속이 증가하여 어떠한 축적된 퇴적물의 침식도 용이하게 한다.By limiting the flow into the air inlet 130 of the air preheater and into the flue gas inlet 124, the smaller the effective area for heat transfer, the smaller the heat exchanged. This results in a large portion of the metal surfaces having a temperature above the dew point of the sulfuric acid, thus reducing fouling of the metal surfaces. In addition, the flow rate in the gas sector is increased to facilitate the erosion of any accumulated sediments.

또한, 만약 공기 예열기 안으로 유입되는 냉각 공기가 금속 온도를 산(acid)의 노점 이상으로 유지시키기 위해 다른 열 교환기에 의해 가열될 경우, 공기 예열기(100)의 공기 및 가스 측부 모두의 유동을 막아, 다른 열 교환기로부터 요구되는 열의 양은 감소될 것이다. 이는, 공기 측부 상의 금속 표면들의 일부를 막음으로써 충분한 정도로 냉각 공기를 가열시키기 위해 필요한 양과 비교할 때 무시할 정도로 작은 양의 에너지를 요하게 되므로, 전반적으로 에너지를 절약하게 된다.Also, if the cooling air entering the air preheater is heated by another heat exchanger to keep the metal temperature above the acid dew point, it prevents the flow of both air and gas sides of the air preheater 100, The amount of heat required from the other heat exchanger will be reduced. This saves energy overall because it requires negligible amount of energy compared to the amount needed to heat the cooling air to a sufficient degree by blocking some of the metal surfaces on the air side.

도 2는 본 발명에 따른 재생 공기 예열기 장치를 갖는 증기 발생 시스템의 개략도이다. 본 시스템은, 요소 브라켓 조립체들(122)의 면과 가능한 한 밀접하게, 고온 연도 가스 입구(124) 내부에 위치된 연도 가스 댐퍼 조립체(152)를 포함한다. 연도 가스 덕트(154)는 보일러(148)를 공기 예열기(100)에 연결한다. 연도 가스 댐퍼 조립체(152)의 댐퍼들(도 3의 도면부호 156)은 연도 가스 입구(124)의 유동 영역을 효과적으로 감소시키기 위해 감소된 부하 상태에서 차단될 수 있다. 이는 열 교환 요소들(142) 위로 유동하는 연도 가스의 속도를 증가시킨다. 이는 또한 연도 가스로부터의 열 전달을 위한 효과적인 표면 영역을 감소시킨다.2 is a schematic diagram of a steam generation system having a regeneration air preheater arrangement according to the present invention. The system includes a flue gas damper assembly 152 positioned within the hot flue gas inlet 124 as closely as possible to the face of the element bracket assemblies 122. The flue gas duct 154 connects the boiler 148 to the air preheater 100. The dampers (156 in FIG. 3) of the flue gas damper assembly 152 may be shut off in a reduced load condition to effectively reduce the flow area of the flue gas inlet 124. This increases the velocity of the flue gas flowing over the heat exchange elements 142. This also reduces the effective surface area for heat transfer from the flue gas.

댐퍼 시스템(50)은 또한, 공기 누설을 최소화시키기 위해 가능한 한 바스켓 조립체들(122)의 요소들의 면과 밀접하게, 예열기 냉각 공기 입구(130) 내부에 위치된 공기 댐퍼 조립체(162)를 포함한다. 공기 댐퍼 조립체(162)는 공기 입구(130)의 유동 영역을 효과적으로 감소시키기 위해 보일러(148)의 감소된 부하 상태에서 부분적으로 밀폐될 수 있으며, 따라서 공기 예열기(100) 내로 유입되는 공기로의 열 전달을 위한 효과적인 표면 영역을 감소시킨다. 이는 예열기(100)의 저온 단부(도 1의 도면부호 144)의 냉각이 적은 것을 의미한다.The damper system 50 also includes an air damper assembly 162 located within the preheater cooling air inlet 130, as closely as possible to the sides of the elements of the basket assemblies 122 to minimize air leakage . The air damper assembly 162 may be partially enclosed in a reduced load condition of the boiler 148 to effectively reduce the flow area of the air inlet 130, Thereby reducing the effective surface area for delivery. This means that the low temperature end of the preheater 100 (reference numeral 144 in FIG. 1) is less cooled.

연도 가스 셀렉터(도 1의 도면부호 140)에서의 증가된 유동 속도로 인해, 연도 가스에 운반된 플라이 애쉬는 공기 예열기(100)의 열 교환 요소들(142)의 표면 상의 퇴적물을 침식시킨다. 침식 속도는 침식제와 관련된 동력으로 상승된 속도에 비례한다. 그와 같은 플라이 애쉬에 대한 동력은 3.4이다.Due to the increased flow rate in the flue gas selector (numeral 140 in FIG. 1), the flue ash carried in the flue gas corrodes deposits on the surface of the heat exchange elements 142 of the air preheater 100. The rate of erosion is proportional to the rate of elevation of the power associated with the erosion agent. The power for such fly ash is 3.4.

또한, 상기 연도 가스로부터 열을 추출하기 위해 훨씬 작은 표면 영역이 사용되기 때문에, 공기 예열기를 통해 저온 단부로 관통하는 연도 가스는 훨씬 가열되고, 따라서 상기 저온 단부에 있는 큰 비율의 플레이트들은 H₂SO₄ 노점 이상으로 지속된다. 이는 열 교환 요소들(도 1의 도면부호 142) 상의 H₂SO₄ 응축을 덜 초래하게 된다.In addition, since much smaller surface areas are used to extract heat from the flue gas, the flue gas passing through the air preheater to the cold end is much heated, so that a large proportion of the plates at the cold end are H ₂ SO _It lasts more than ₄ dew point. This results in less H ₂ SO ₄ condensation on the heat exchanging elements (142 in FIG. 1).

제어기(158), 적합하게는 프로그램화된 제어 논리를 갖는 프로그램 가능 논리 제어기("PLC")는 보일러(148)의 부하를 감시하고 댐퍼 조립체들(152, 162)의 댐퍼 블레이드들의 작동을 제어한다.A controller 158, preferably a programmable logic controller ("PLC") with programmable control logic, monitors the load of the boiler 148 and controls the operation of the damper blades of the damper assemblies 152,162 .

적합한 실시예에 있어서, 제어기(158)는 기계설비 분산 제어 시스템(DCS)(160)으로부터 신호를 수신한다. DCS(160)는 보일러(148)의 작동 부하를 결정할 수 있으며, 감시된 파라미터들에 기초하여, 보일러 부하를 나타내는 신호를 제어기(158)로 보내기 위해 프로그램화 될 수 있다. 신호의 수신 하에, 제어기(158)는 보일러 부하를 산출하고 따라서 댐퍼 조립체들(152, 162)을 작동시킨다.In a preferred embodiment, the controller 158 receives a signal from the machine distribution control system (DCS) The DCS 160 may determine the operating load of the boiler 148 and may be programmed to send a signal indicative of the boiler load to the controller 158, based on the monitored parameters. Upon receipt of the signal, the controller 158 calculates the boiler load and thus actuates the damper assemblies 152,162.

대안적으로 도 1 및 도 2를 모두 참조하면, 공기 예열기 내의 다양한 위치들에서의 온도가 감시될 수 있다. 만약, 연도 가스 섹터(140) 내의 어떠한 구조체들이 연도 가스 내의 다양한 산(acid)들에 대한 노점 이하로 떨어질 경우, 액산(liquid acid)이 이들 구조체들 상에 응축된다. 이와 같은 액산은 축적되고, 공기 예열기의 파울링을 가속화하는 플라이 애쉬를 보유한다. 일반적으로, 연도 가스 입구(132)는 연도 가스 섹터(140)의 최저 온도를 가지며, 가장 산성 응축하기 쉽게 된다. 따라서, 제어기(158)는 온도 판독을 수신하여, 연도 가스 입구가 연도 가스 속도를 증가시킬 때보다 더 밀페되고 그에 따라 연도 가스에 노출되는 열 교환 요소(142)의 표면 영역을 감소시킬 것인지를 결정한다. 증가된 연도 가스 속도와 감소된 열 교환기 표면 영역의 조합은 상기 연도 가스로부터 취하는 열의 양을 감소시키고, 공기 예열기(100)를 빠져나가는 연도 가스 스트림(226)의 온도를 상승시킨다.Alternatively, referring to both Figures 1 and 2, the temperature at various locations within the air preheater can be monitored. If any structures in the flue gas sector 140 fall below the dew point for various acids in the flue gas, liquid acid condenses on these structures. This liquid acid accumulates and has a fly ash that accelerates the fouling of the air preheater. Generally, the flue gas inlet 132 has the lowest temperature of the flue gas sector 140, making it the most acidic to condense. Thus, the controller 158 receives a temperature reading to determine whether the flue gas inlet will be bifurcated as compared to increasing the flue gas velocity and thereby reducing the surface area of the heat exchange element 142 that is exposed to the flue gas do. The combination of the increased flue gas velocity and the reduced heat exchanger surface area reduces the amount of heat taken from the flue gas and raises the temperature of the flue gas stream 226 exiting the air preheater 100.

마찬가지로, 공기 댐퍼 조립체(162)가 공기 입구(130)로 더 접근함에 따라, 공기 입구 스트림(230)의 속도는 증가한다. 공기 입구(130)의 접근은 또한 공기 입구 스트림(230)에 노출되는 열 교환 요소들(142)의 표면 영역을 감소시킨다. 그 결과 공기 입구 스트림(230)에 의해 흡수되는 열이 작아져서, 연도 가스 출구 스트림(226)은 다시 공기 예열기를 빠져나가는 고온에 노출된다.Likewise, as air damper assembly 162 further approaches air inlet 130, the velocity of air inlet stream 230 increases. The approach of the air inlet 130 also reduces the surface area of the heat exchange elements 142 exposed to the air inlet stream 230. As a result, the heat absorbed by the air inlet stream 230 is reduced, and the flue gas outlet stream 226 is again exposed to the high temperature exiting the air preheater.

공기 예열기(100)를 통과하는 연도 가스의 증가된 속도는 3.4의 동력으로 상승된 속도에 기초하는 비율로 공기 예열기의 적층된 퇴적물을 침식하는 경향을 갖는다. 제어기는 축적물의 침식을 최대화하기 위해 연도 가스 댐퍼(152)와 공기 댐퍼(162)를 작동시킬 수 있으나, 댐퍼 조립체들은 배기 연도 가스가 최대 허용 가능한 온도를 초과하게 하는 정도로는 폐쇄될 수 없다. 이와 같은 온도는 하류측 장비가 예정된 안전 한계를 따라 안전하게 내성을 가질 수 있는 최대 온도에 기초하여 결정될 수 있다.The increased rate of flue gas passing through the air preheater 100 has a tendency to erode the stacked deposits of the air preheater at a rate based on the power elevated speed of 3.4. The controller can operate the flue gas damper 152 and the air damper 162 to maximize erosion of the accumulation, but the damper assemblies can not be closed to such an extent that the exhaust flue gas exceeds the maximum permissible temperature. Such a temperature can be determined based on the maximum temperature at which the downstream equipment can safely tolerate the predetermined safety margin.

도 3 내지 도 6을 참고로 하면, 공기 댐퍼 조립체(162)는 프레임(182)과 상기 프레임(182) 내에 위치한 다중 댐퍼들(156)을 포함한다. 적합하게도, 상기 댐퍼들(156)은 복수의 댐퍼 패널(163, 164)로 그룹화 된다. 관련 댐퍼들(156)에 추가하여, 각각의 댐퍼 패널(163, 164)은 액추에이터(166) 및 상기 액추에이터(166)를 각각의 댐퍼들(156)에 연결하는 드라이브(168)를 포함한다.Referring to Figures 3-6, the air damper assembly 162 includes a frame 182 and multiple dampers 156 located within the frame 182. Suitably, the dampers 156 are grouped into a plurality of damper panels 163, 164. In addition to the associated dampers 156, each damper panel 163, 164 includes a drive 168 that connects the actuator 166 and the actuator 166 to the respective dampers 156.

도 3에 도시된 바와 같이, 공기 댐퍼 조립체(162)는 연도 가스 입구(도 2의 도면부호 124)를 섹션들로 분할할 수 있다. 댐퍼 섹션들(163, 164)의 댐퍼들(156)은 연도 가스 입구(124) 내의 유동을 제어하도록 위치될 수 있다. 연도 가스 입구(124)의 다른 섹션(174)이 어떠한 댐퍼 조립체나 댐퍼들을 갖지 않고 좌측으로 개방된다.As shown in FIG. 3, the air damper assembly 162 may divide the flue gas inlet (reference numeral 124 in FIG. 2) into sections. The dampers 156 of the damper sections 163, 164 may be positioned to control the flow within the flue gas inlet 124. The other section 174 of the flue gas inlet 124 is left open without any damper assemblies or dampers.

연도 가스 댐퍼 조립체(152)는 동일한 부품들을 가지며, 공기 댐퍼 조립체(162)에 대해 설명된 것과 동일한 방식으로 작동한다. 따라서, 상술된 설명은 공기 입구 대신 연도 가스 입구에 적용하는 것과 같이 연도 가스 댐퍼 조립체(152)에 대해 동일하게 적용된다.The flue gas damper assembly 152 has the same components and operates in the same manner as described for the air damper assembly 162. Thus, the above description applies equally to the flue gas damper assembly 152 as applied to the flue gas inlet instead of the air inlet.

제어기(158)는 연도 가스 입구(도 2의 도면부호 124)의 특정 영역에서의 유동을 부분적으로 제한하기 위해 댐퍼 섹션들(163, 164)의 액추에이터(166)를 작동한다.The controller 158 actuates the actuators 166 of the damper sections 163, 164 to partially restrict the flow in a particular region of the flue gas inlet (124 in FIG. 2).

본 발명에 따른 재생 공기 예열기(100)는 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 더 많은 또는 더 적은 댐퍼 조립체들(152, 162)을 포함할 수도 있다는 사실을 인식할 수 있을 것이다. 또한, 연도 가스 입구(124)의 보다 작은 또는 보다 큰 부분이 그를 통한 유동을 제어하기 위한 어떠한 댐퍼 조립체 없이 존재할 수 있다.It will be appreciated that the regeneration air preheater 100 according to the present invention may include more or fewer damper assemblies 152, 162 as shown in FIGS. 3-6. In addition, smaller or larger portions of the flue gas inlet 124 may be present without any damper assembly to control flow through it.

도 6은 도 5의 일부에 대한 확대도이다. 여기서는 댐퍼(156)가 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 축(176)에 대해 회전 가능한 것을 도시한다. 평평한 바아 시일(178)이 각각의 댐퍼(156)의 양 측부에 장착된다. 바아 시일(178)은 오버랩되고 댐퍼들 사이의 연도 가스의 유동을 방지하기 위해 인접 댐퍼의 바아 시일(179)의 일부와 접촉한다. 프레임(182)에 가장 근접한 댐퍼의 바아 시일(178)은 프레임(182)과 댐퍼(156) 사이의 연도 가스의 유동을 방지하기 위해 프레임(182)의 일부와 접촉한다.6 is an enlarged view of part of Fig. It is shown here that the damper 156 is rotatable about the axis 176 between the open and closed positions. A flat bar seal 178 is mounted on each side of each damper 156. The bar seal 178 overlaps and contacts a portion of the bar seal 179 of the adjacent damper to prevent the flow of flue gas between the dampers. The bar seal 178 of the damper closest to the frame 182 contacts a portion of the frame 182 to prevent the flow of flue gas between the frame 182 and the damper 156.

도 3에 있어서, 수직 유동 공기 예열기에 대하여, 제어기(도 2의 도면부호 158)는 "밀폐된" 댐퍼 패널(163)의 댐퍼들(156)을 주기적으로 개방하도록 프로그램화될 수 있으며, 이 때 "개방" 댐퍼 조립체(164)의 댐퍼들(156)을 폐쇄하고, 대체로 일정한 유동 영역을 유지한다. 그와 같은 작동으로 인해, "밀폐된" 댐퍼 조립체(164)의 댐퍼들(156)은 상기 댐퍼들(156)의 상부 상에 축적될 수 있는 어떠한 애쉬 퇴적물도 떨어져 나가게 한다.In FIG. 3, for a vertical flow air preheater, the controller (numeral 158 in FIG. 2) may be programmed to periodically open the dampers 156 of the "enclosed" damper panel 163, To close the dampers 156 of the "open" damper assembly 164 and maintain a generally constant flow area. Due to such an operation, the dampers 156 of the "enclosed" damper assembly 164 cause any ash deposits that may accumulate on the top of the dampers 156 to fall off.

도 2에 있어서, 연도 가스 입구(124)의 유동 영역을 제한함으로써, 상기 연도 가스 유동 속도는 증가하며, 따라서 연도 가스에서 운반된 플라이 애쉬가 저온 단부 되적물을 침식시킨다. 그러나, 열전달을 위한 감소된 영역을 갖는 높은 속도로 인해 정상적인 연도 가스 출구 온도보다 높게 된다. 즉, 연도 가스 입구의 폐쇄부들은 설치된 열 교환 요소들(도 1의 도면부호 142)의 일부를 통한 연도 가스 유동을 효과적으로 방지하고, 유효 열전달 표면 영역을 감소시키고, 공기 예열기(100)를 빠져나가는 연도 가스 온도를 상승시킨다.In FIG. 2, by limiting the flow region of the flue gas inlet 124, the flue gas flow rate is increased, and thus the fly ash carried in the flue gas corrodes the low temperature end back load. However, it is higher than the normal flue gas outlet temperature due to the high velocity with reduced area for heat transfer. That is, the closures of the flue gas inlet effectively prevent flue gas flow through the installed heat exchange elements (reference numeral 142 in FIG. 1), reduce the effective heat transfer surface area, and exit the air preheater 100 Thereby raising the flue gas temperature.

또한, 100% 동력에서의 큰 압력 강하는 고압 공기 및 가스 팬들(188)에 대한 높은 자본 비용을 필요로 하게 되고, 그와 같이 큰 팬들(188)을 충족시키기 위한 대형 모터들을 구동하기 위해 작업 비용이 높아진다. 거의 저질 석탄에 대해, 기계설비 데이터 측정 시스템은 수트 블로잉(Soot Blowing) 사이클들 사이의 8 시간 이상에 걸친 전 부하에서 압력 강하가 증가하는 것을 보여주지 않는다. 관측된 파울링은 "팝콘(popcorn)"의 큰 미립자들이거나 또는 일부 더욱 고온의 상류 표면 상에 형성되고 연도 가스 스트림에 의해 분리되고 운반된 슬래그(slag)에 의한 고온 단부 파울링이거나, 또는 저속 및 저 난류성 영역에서 산성 파울링 및/또는 미립자 파울링일 수 있는 저온 단부 파울링 일 수 있다.In addition, a large pressure drop at 100% power will require high capital costs for high pressure air and gas fans 188, and the cost of operating the large motors 188 to accommodate such large fans 188 . For nearly low grade coal, the hardware data measurement system does not show an increase in pressure drop over full load over eight hours between sootblowing cycles. Observed fouling is either large particulates of "popcorn" or high temperature end fouling by slag formed and transported by a flue gas stream formed on some higher temperature upstream surface, And low temperature end fouling, which can be acidic fouling and / or particulate fouling in low turbulence regions.

그러나, 낮은 부하 상태에서, 가스 출구 온도는 항상 MCR 설계점(design point)에 대한 가스 출구 온도보다 낮다. 이는 2가지 인자들에 기인한다. 낮은 보일러 부하 상태에서, 공기 예열기(100)로 유입되는 연도 가스의 온도는 설계점에서보다 낮다. 공기 예열기(100)는 또한 더욱 효율적이며, 연도 가스 속도가 또한 낮고 그에 따른 열전달 계수의 감소가 기존의 표면 영역에 대한 유량 감소보다 덜 효과적이므로, 연도 가스 온도에서의 보다 큰 감소를 초래한다. 가끔 저 부하 상태에서 발생하는 낮은 온도는 황산의 응축을 초래할만큼 충분히 낮게 된다. 일부 기계설비는 입구 공기 온도 및 그에 따라 산이 응축하는 것을 방지하기 위한 배출 가스 온도 및 요소 플레이트 온도를 상승시키기 위해 가열된 증기 공기를 사용한다. 그러나, 감소된 속도에 따른 이물질의 축적은 이와 같은 절차에 의해 완화되지 않을 수도 있다.However, under low load conditions, the gas outlet temperature is always lower than the gas outlet temperature for the MCR design point. This is due to two factors. In the low boiler load condition, the temperature of the flue gas entering the air preheater 100 is lower than at the design point. The air preheater 100 is also more efficient and results in a greater reduction in flue gas temperature since the flue gas velocity is also lower and consequently the reduction of the heat transfer coefficient is less effective than the flow reduction to the existing surface area. Sometimes the low temperature that occurs under low load conditions is low enough to cause condensation of sulfuric acid. Some installations use heated steam air to raise the inlet air temperature and thus the outlet gas temperature to prevent condensation of the acid and the urea plate temperature. However, accumulation of foreign matter at a reduced speed may not be mitigated by such a procedure.

표 1은 30% 부하 상태, 70% 부하 상태 및 MCR 동안의 종래 공기 예열기에 대한 본 발명의 연도 가스 속도를 비교한다. 본 발명에 따른 댐퍼 조립체들(152, 162)은 연도 가스 유동 속도에 있어서 현격한 증가를 초래하기 위한 연도 가스 입구 유동 영역에서의 50% 감축 효과를 위해 사용된다. 볼 수 있는 바와 같이, 연도 가스의 입구 속도를 2배로 함으로써, 연도 가스의 출구 속도도 2배가 되며, 그에 비례하여 3.4 동력에 대한 연도 가스 출구 속도가 증가한다. 70% 동력 및 3.54의 MCR에서 3.4 동력에 대한 평균 연도 가스 출구 속도의 비는 종래 공기 예열기에 대한 0.32의 비와 비교하여 대상 발명으로 성취된다. 30% 동력 레벨에 대해, 대상 발명의 비는 종래 공기 예열기에 대한 0.04와 비교하여 0.43으로 된다. 댐퍼(156)의 추가적인 폐쇄는 30% 부하의 경우 훨씬 높은 저온 단부 속도와 세척 효과(3.4 동력에 대한 속도)를 제공한다. 이와 같은 예의 상태들은 반드시 최적의 상태를 의미하는 것은 아니며 단순히 본 발명의 원리를 설명하는 것에 불과하다.Table 1 compares the flue gas velocities of the present invention for a conventional air preheater during a 30% load state, a 70% load state and an MCR. The damper assemblies 152 and 162 according to the present invention are used for a 50% reduction effect in the flue gas inlet flow area to effect a significant increase in the flue gas flow rate. As can be seen, by doubling the inlet velocity of the flue gas, the outlet velocity of the flue gas is also doubled, increasing the flue gas outlet velocity to 3.4 power proportional thereto. The ratio of the average flue gas exit velocity for 3.4 power at 70% power and 3.54 MCR is achieved with the subject invention compared to a ratio of 0.32 for a conventional air preheater. For a 30% power level, the ratio of the subject invention is 0.43 compared to 0.04 for a conventional air preheater. The additional closure of the damper 156 provides a much higher cold end speed and cleaning effect (speed to 3.4 power) for a 30% load. Such exemplary states do not necessarily imply an optimal state, but merely illustrate the principles of the present invention.

다른 실시예들에서, 댐퍼들은 기어 드라이브, 벨트 드라이브, 체인 기구, 솔레노이드 또는 기타 액추에이터 기구들에 의해 작동될 수 있다. 이들 모두는 본 발명의 범위에 속하게 된다.In other embodiments, the dampers may be operated by gear drives, belt drives, chain mechanisms, solenoids or other actuator mechanisms. All of which fall within the scope of the present invention.

적합한 실시예들이 도시되고 설명되었으나, 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변경 및 대체가 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 제한적으로 의도되지 않은 단지 예시적 방식으로 설명되었음을 밝혀둔다.While suitable embodiments have been shown and described, various changes and substitutions may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Thus, it is to be understood that the invention has been described in an illustrative and non-limiting way only.

100 : 공기 예열기 124 : 연도 가스 입구
126 : 연도 가스 출구 130 : 냉각 공기 입구
132 : 공기 출구 152 : 연도 가스 댐퍼 조립체
158 : 제어기 160 : 분산 제어 시스템
162 ; 공기 댐퍼 조립체100: air preheater 124: flue gas inlet
126: flue gas outlet 130: cooling air inlet
132: air outlet 152: flue gas damper assembly
158: Controller 160: Distributed control system
162; Air damper assembly

Claims

A flue gas outlet for receiving the flue gas from the boiler, a flue gas outlet for discharging flue gas, an air inlet for receiving air for preheating, and an air outlet for providing preheated air to the boiler, An air preheater exhibiting reduced fouling under varying boiler operating levels,
a) an air damper assembly configured to adjust an opening of the air inlet, the air damper assembly being rigidly fitted to the air inlet to minimize air leakage between the air inlet and the air damper assembly;
b) a flue gas damper assembly configured to regulate the opening of the flue gas inlet, the flue gas damper assembly being rigidly mounted to the flue gas inlet to minimize air leakage between the flue gas inlet and the flue gas damper assembly, Assembly; And
and c) means connected to the air damper assembly and to the flue gas damper assembly and connected by a boiler through a dispersion control system to maintain a predetermined air and gas flow rate to reduce the amount of acid condensation in the fouling and the air pre- And a controller configured to operate the flue gas damper assembly and the air damper assembly while the boiler operation level is changed based on the provided signal,
The air damper assembly and the flue gas damper assembly reducing the flue gas inlet flow area to erode the fly ash deposited on the heat exchange element of the air preheater to produce a significant increase in the flue gas flow rate, An air preheater in which the erosion rate is proportional to the speed with respect to the power associated with the erosion agent.

The air preheater of claim 1, wherein the controller is configured to bidirectionally control at least one of the air damper assembly and the flue gas damper assembly based on the received input to receive input associated with the boiler operation level.

The system of claim 1, wherein the controller is configured to receive an input associated with the temperature of the flue gas exiting the flue gas outlet and to bidirectionally control at least one of the air damper assembly and the flue gas damper assembly based on the received input Air preheater configured.

2. The apparatus of claim 1 wherein the controller is configured to receive an input associated with the rate of flue gas exiting the flue gas outlet and to control at least one of the air damper assembly and the flue gas damper assembly based on the received input in both directions The air preheater comprising:

2. The apparatus of claim 1, wherein the controller comprises:
a. Receiving an input associated with a maximum allowable flue gas outlet temperature;
b. Measuring the temperature of the flue gas outlet stream;
c. And to control at least one of the air damper assembly and the flue gas damper assembly to maximize the velocity of the air entering the air inlet while maintaining the measured temperature of the flue gas outlet stream below the maximum permissible flue gas temperature Air preheater.

The air damper assembly of claim 1, wherein the air damper assembly comprises:
And a plurality of dampers configured to adjustably close at least a portion of the air inlet.

2. The flue gas damper assembly of claim 1, wherein the flue gas damper assembly comprises:
And a plurality of dampers configured to adjustably close at least a portion of the flue gas inlet.

7. The air preheater of claim 6, wherein the plurality of dampers are pivotable and pivotable by a drive bar attached to the plurality of dampers.

8. The air preheater of claim 7, wherein the plurality of dampers are pivotable and pivotable by a drive bar attached to the plurality of dampers.

The air preheater according to claim 8, wherein the actuator moves the drive bar so that the plurality of dampers pivot.

The air preheater according to claim 9, wherein the actuator moves the drive bar so that the plurality of dampers pivot.

12. A method for reducing fouling in an air preheater having an air inlet and a flue gas inlet during a reduced boiler operating period according to any one of claims 1 to 11,
a. Measuring the temperature of the flue gas outlet stream exiting the preheater;
b. Determining if the temperature of the measured flue gas outlet stream is below a predetermined threshold;
c. Calculating an amount to seal at least one of the flue gas inlet and the air inlet to increase the flue gas outlet stream temperature above the threshold temperature if the temperature of the measured flue gas outlet stream is below the predetermined threshold ; And
d. Closing the flue gas inlet and the air inlet by the calculated amount when the temperature of the measured flue gas outlet stream is below the predetermined threshold due to the increased flue gas outlet stream temperature, Reducing the ring and reducing the amount of acidic condensation in the air preheater,
The air damper assembly and the flue gas damper assembly reducing the flue gas inlet flow area to erode the fly ash deposited on the heat exchange element of the air preheater to produce a significant increase in the flue gas flow rate, Wherein the erosion rate is proportional to the speed with respect to the power associated with the erosion agent.

13. The method according to claim 12, wherein the predetermined threshold temperature is the condensation temperature of the acid present in the flue gas plus a safety margin.