KR101435422B1 - 가스 누설 저감 시스템 - Google Patents

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Abstract

발전소(10)를 위한 공기 침투 경감 시스템(300)은 재순환 연도 가스 소스(175)와, 재순환 연도 가스 소스(175)에 연결된 재순환 연도 가스 공급 라인(310) 및 발전소 구성요소를 포함한다. 발전소 구성요소는 재순환 연도 가스 공급 라인(310)과 유체 연통하는 누설 영역을 갖는다. 재순환 연도 가스 소스(175)는 발전소(10)의 산소 연소 보일러(20)로부터 연소 연도 가스(75)를 수용하고, 재순환 연도 가스 공급 라인(310)에 연소 연도 가스(75)를 제공한다. 재순환 연도 가스 공급 라인(310)은 발전소 구성요소의 누설 영역을 통해 산소 연소 보일러(20)에 재순환 연도 가스(330)로서 연소 연도 가스(75)를 공급한다.

Description

가스 누설 저감 시스템{GAS LEAKAGE REDUCTION SYSTEM}
본 발명은 일반적으로 산소 연소 보일러들, 더욱 구체적으로, 그를 위한 공기 침투 경감 시스템에 관한 것이다.
대기로의 CO2 및 기타 온실 가스들의 방출이 기후 변화 및 다른 아직 알려지지 않은 결과들을 초래한다는 것에 대한 관심이 증가하고 있다. 기존 화석 연료 연소 발전소들이 CO2 방출의 가장 큰 원인들 중에 포함되기 때문에, 이들 발전소들로부터의 연도 가스들 내의 CO2의 포획은 대기 CO2 방출들을 저감시키기 위한 중요한 수단으로서 인지되어 왔다. 이를 위해, 산소 연소는 기존 및 새로운 발전소들 양자 모두의 연도 가스들로부터 CO2를 포획하기 위해 개발된 유망한 보일러 기술이다.
산소 연소 발전소에서, 화석 연료(예로서, 석탄 같은)는 종래의, 예를 들어, 공기 연소 발전소와 유사한 방식으로 발전소의 노 내의 연소 프로세스에서 연소된다. 그러나, 산소 연소 발전소에서, 공기 대신 산소 및 재순환 연도 가스가 연소 프로세스 내의 산화제(oxidizer)로서 사용된다. 재순환 연도 가스는 주로 CO2 가스를 포함하며, 결과적으로, 노는 CO2 농후 연도 가스 스트림을 생성한다. CO2 농후 연도 가스는 가스 처리 시스템에 의해 처리되며, 이 가스 처리 시스템은 스택(stack)을 통해 대기로 연도 가스를 배출하기 이전에 연도 가스로부터 CO2를 포획한다. 통상적 산소 연소 발전소에서, 노를 벗어나는 연도 가스 내의 CO2 레벨들은 스택에 도달하기 이전에 90%(체적 백분율)보다 많은 양만큼 감소된다.
연도 가스로부터의 CO2의 포획에 추가로, 산소 연소 보일러의 가스 처리 시스템은 연도 가스에 고유한 불순물들, 주로, 물(H2O), 산소 가스(O2) 및 질소 가스(N2)를 부분적으로 제거함으로써 CO2를 정화한다. 연도 가스 내의 H2O는 불가피하며, 그 이유는 이것이 석탄 자체 내의 H2O 및 역시 석탄의 일부인 수소의 연소로부터 발생하기 때문이다. 그러나, H2O는 단계식 냉각/수증기 응축 프로세스 및/또는 건조제형 건조기 시스템을 사용하여 제거하기가 비교적 쉽다.
연도 가스 내의 O2 및 N2 중 일부도 마찬가지로 불가피하다. 예로서, 일부 잉여 O2는 일반적으로 석탄의 완전한 연소를 보증하기 위해 필요하며, 따라서, 잔류 O2 중 일부가 연도 가스 내에 존재한다. 추가적으로, 통상적으로 석탄 자체 내에 약간의 N2가 포함되어 있다. 또한, 특히, 산화제로서 사용되는 O2를 생성하기 위해 극저온형 공기 분리 유닛을 사용하는 발전소들 내에 산화제로서 공급되는 O2와 함께 잔류 N2가 종종 존재한다.
또한, 보일러 내로의 공기 누설은 O2 및 N2 같은 연도 가스 불순물에 기여한다. 공기는 통상적으로 수트블로어들 및 벽-블로어들의 둘레 같은 개구들을 통해 보일러 내로 누설되며, 여기서 이들은 예로서, 보일러 접근 도어들 둘레, 스캐너 및 점화기들을 위한 공기 냉각 시스템들로부터, 석탄 분쇄기들을 통해, 그리고, 펜트하우스들 및 백패스들 내의 보일러 튜브 관통부들을 거쳐 보일러에 침투된다. 예로서, 통상적 분쇄 석탄 보일러 내로의 공기 누설은 총 연소 공기의 대략 5% 같이 높을 수 있으며, 구형 보일러들은 매우 더 많은 공기 누설을 가질 수 있다.
상술한 불순물들의 결과로서, O2 및 N2는 함께 통상적 산소 연소 보일러 내의 연도 가스의 대략 4wt%(중량 백분율) 내지 15wt%를 구성한다. 이들 추가적 가스들은 가스 처리 시스템에 의해 저감되어야만하며, 따라서, 더 큰, 더욱 고가의 장비를 초래한다. 추가적으로, CO2 포획 프로세스를 위한 전력 소비를 증가시키며, 더 많은 팬 및/또는 압축기 파워가 소정량의 CO2를 포획하기 위해 요구되기 때문이다.
또한, 추가적 가스들은 CO2의 이슬점, 예를 들어, 연도 가스를 응축 및 제거하기 위한 CO2의 임계 온도에 영향을 준다. 더욱 구체적으로, 달성할 수 있는 CO2 회수는 온도 및 압력 양자 모두의 함수이다. 추가적 가스들과 연계된 분압들은 연도 가스의 총 압력을 증가시킴으로써, 가스 처리 시스템의 동작 온도 및/또는 압력을 상승시키지 않고서는 CO2의 응축을 더욱 어려워지게 하거나, 심지어 불가능하게 한다. 예로서, -60℉의 가스 처리 시스템 온도에서, 대략 300 psig의 압력에서 대략 4wt%의 추가적 가스들을 갖는 연도 가스로부터 95%의 CO2 회수율이 달성될 수 있다. 그러나, 동일 온도에서, 압력을 대략 1000 psig로 상승시키는 것에 의해 15wt%의 추가적 가스들을 갖는 연도 가스에 대해 동일한 CO2 회수율만이 달성될 수 있다. 따라서, 동일 회수율에 대해, 더 고가의, 더 큰 및/또는 더 강인한 장비, 예를 들어, 더 높은 압력을 취급할 수 있는 장비가 가스 처리 시스템에 사용되어야 한다. 동시에, 예로서, 더 높은 압력을 생성할 수 있는 더 큰 압축기들을 작동시키기 위해 더 많은 파워가 CO2 회수 시스템의 동작에 요구된다.
따라서, 상술한 문제점들을 극복하는 공기 침투 경감 시스템을 개발하는 것이 바람직하다.
본 명세서에 예시된 양태들에 따라서, 산소 연소 보일러를 갖는 발전소를 위한 공기 침투 경감 시스템이 제공된다. 공기 침투 경감 시스템은 재순환 연도 가스 소스, 재순환 연도 가스 소스에 연결된 재순환 연도 가스 공급 라인 및 발전소 구성요소를 포함한다. 발전소 구성요소는 재순환 연도 가스 공급 라인과 유체 연통하는 누설 영역을 갖는다. 재순환 연도 가스 소스는 산소 연소 보일러로부터 연소 연도 가스를 수용하고, 재순환 연도 가스 공급 라인에 연소 연도 가스를 제공한다. 재순환 연도 가스 공급 라인은 발전소 구성요소의 누설 영역을 통해 산소 연소 보일러에 재순환 연도 가스로서 연소 연도 가스를 공급한다.
본 명세에 예시된 다른 양태들에 따라서, 공기 침투 경감 시스템은 노, 노로부터 연소 연도 가스를 수용하는 재순환 연도 가스 소스, 재순환 연도 가스 소스에 연결되면서 재순환 연도 가스 소스로부터 연소 연도 가스를 수용하는 재순환 연도 가스 공급 라인과, 재순환 연도 가스 공급 라인에 연결된 보일러 펜트하우스를 포함한다. 보일러 펜트하우스는 재순환 연도 가스로서 재순환 연도 가스 공급 라인으로부터 연소 연도 가스를 수용하고 재순환 연도 가스를 노에 공급한다.
본 명세서에 예시된 또 다른 양태들에 따라서, 공기 침투 경감 시스템은 노, 노로부터 연소 연도 가스를 수용하는 재순환 연도 가스 소스, 재순환 연도 가스 소스에 연결되면서 재순환 연도 가스 소스로부터 연소 연도 가스를 수용하는 재순환 연도 가스 공급 라인 및 재순환 연도 가스 공급 라인에 연결된 밀봉 박스를 포함한다. 밀봉 박스는 재순환 연도 가스로서 재순환 연도 가스 공급 라인으로부터 재순환 연도 가스를 수용하고, 재순환 연도 가스를 노에 공급한다.
본 명세서에 예시된 또 다른 양태들에 따라서, 산소 연소 보일러를 갖는 발전소에서 공기 침투를 감소시키기 위한 방법은 산소 연소 보일러로부터 연소 연도 가스를 수용하는 단계와, 재순환 연도 가스로서 재순환 연도 가스 공급 라인에 연소 연도 가스를 제공하는 단계와, 재순환 연도 가스의 압력이 산소 연소 보일러의 압력보다 크도록 발전소의 구성요소와 유체 연통하는 누설 영역을 통해 산소 연소 보일러에 재순환 연도 가스를 공급하는 단계를 포함한다.
상술한 특징 및 다른 특징들은 이하의 도면들 및 상세한 설명에 의해 예시되어 있다.
이제, 예시적 실시예들인 도면들을 참조하며, 여기서, 유사 요소들은 유사한 참조 번호가 부여되어 있다.
도 1은 본 발명에 따른 산소 연소 보일러로부터의 공기 침투 경감 시스템의 예시적 실시예의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 예시적 실시예에 따른 공기 침투 경감 시스템을 갖는 산소 연소 보일러의 펜트하우스 영역의 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 예시적 실시예에 따른 공기 침투 경감 시스템의 밀봉 박스의 부분 단면도이다.
본 명세서에는 발전소를 위한 시스템이 개시되어 있으며, 더욱 구체적으로, 산소 연소 발전소의 보일러 내로의 공기 침투, 예를 들어, 공기 누설을 실질적으로 감소 및/또는 효과적으로 최소화하는 가스 누설 저감 시스템이 개시되어 있다. 도 1을 참조하면, 발전소(10)는 노(20)를 포함한다. 예시적 실시예에서, 노(20)는 산소 연소 보일러이지만, 이에 한정되지 않는다. 예로서, 노(20)는 종래의 보일러(미도시) 또는 CO2 포획 설비 보일러(미도시)일 수 있지만, 대안적 예시적 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 단지 예시의 목적으로, 이하의 설명은 도 1에 도시된 산소 연소 보일러(20)를 갖는 발전소(10)에 관한 것이다.
예시적 실시예에 따른 발전소(10)는 도 1에 도시된 바와 같은 산소 연소 보일러(20) 위에 위치된 보일러 펜트하우스(30)를 더 포함한다. 더 구체적으로, 보일러 펜트하우스(30)는 도 2를 참조로 추가로 후술된 바와 같이, 그를 통해 열 교환기 튜브(40)를 수용하도록 보일러 루프 튜브 패널(35)에 인접하게 위치되어 있다.
도 1을 계속 참조하면, 발전소(10)는 예로서, 외부 소스로부터 석탄(55) 같은 원료 연료(55)를 수용하고, 석탄(55)을 분쇄하고, 본 명세서의 연소 프로세스를 위해 산소 연소 보일러(20)에 분쇄 석탄(55) 및 혼합된 1차 연도 가스(65)의 혼합물(60)을 공급하는 분쇄기(50)를 더 포함한다. 연소 프로세스 동안, 저부 회(ash)(70)는 산소 연소 보일러(20)의 하부 부분을 벗어나 버려지거나 다른 방식으로 폐기되며, 연소 연도 가스(75)는 산소 연소 보일러(20)의 상부 부분을 벗어난다. 보일러(20)를 벗어난 이후, 연소 연도 가스(75)는 가열기(80)를 통과하며, 그에 의해, 추가로 후술된 바와 같이, 가열된 1차 연도 가스(90)를 생성하기 위해 일차 연도 가스(85)와 가열된 2차 연도 가스(100)를 생성하기 위해 2차 연도 가스(95)를 가열한다. 예시적 실시예에서, 가열기(80)는 3섹터 공기 가열기(80)이지만, 대안적으로 예시적 실시예들은 이에 한정되지 않는다.
공기 가열기(80)를 통과한 이후, 연소 연도 가스(75)는 공기 분리 유닛(115)으로부터 공급된 O2(110)를 가열하도록 산소(O2) 가열기(105)를 통과한다. 공기 분리 유닛(115)은 공기(117)를 일차적으로 O2(110)와 질소(N2)(118)로 분리한다. O2(110)가 산소 가열기(105) 내에서 가열된 이후, 가열된 O2(110)는 본 명세서의 연소 처리를 위한 산소 연소 보일러(20)에 공급된다.
예시적 실시예에서, 가열된 O2(120)는 도 1에 도시된 바와 같이 가열된 2차 연도 가스(100)와 함께 산소 연소 보일러(20)에 공급되지만, 대안적 예시적 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 예로서, 가열된 O2(120)는 직접적으로 산소 연소 보일러(20)에 공급될 수 있거나, 대안적으로, 예를 들어, 진입 이전에 공기 가열기(80)의 상류의 2차 연도 가스(95)에 추가될 수 있다.
O2 가열기(105)를 통과한 이후, 연소 연도 가스(75)는 연소 연도 가스(75)로부터 비산 회(130)를 분리하고 유도 드래프트 팬(140)을 통해 급수 가열기(135)에 연소 연도 가스(75)를 공급하는 정전 침전기(ESP)(125)를 통과한다. 예시적 실시예에서, 급수 가열기(135)는 병렬 통과형 열 교환기이지만, 대안적 예시적 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 급수 가열기(135)는 산소 연소 보일러(20)의 스팀 발생기 부분(미도시)에 급수를 공급하기 이전에 급수(미도시)를 가열한다.
연소 연도 가스(75)는 그후 연도 가스 탈황(FGD) 시스템(145)을 통과한다. FGD 시스템(145)은 외부 소스(미도시)로부터 석회(150)를 공급받고, 예로서, 연소 연도 가스(75)로부터 오염물들(155), 특히, 이산화황(SO2) 같은 황 함유 오염물들 오염물들(155)을 제거한다. 그후, 연소 연도 가스(75)는 부스터 팬(175)을 통해 가스 처리 시스템(170)에 공급되는 냉각된 연도 가스(165)를 생성하도록 연소 연도 가스(75)를 냉각시키는 예로서, 직접 접촉 가스 냉각기(160) 같은 가스 냉각기(160)를 통과한다. 예시적 실시예에서, 부스터 팬(175)은 더 상세히 후술되어 있는 바와 같이 재순환 연도 가스 소스(175)로서 기능한다. 또한, 예시적 실시예에 따른 가스 처리 시스템(170)은 이산화탄소(CO2) 압축 및 액화 시스템(170)이지만, 대안적 예시적 실시예들은 이에 한정되지 않는다. CO2 압축 및 액화 시스템(170)은 냉각된 연도 가스(165)로부터 CO2(180)를 제거한다. 결과적으로, 감소된 CO2 냉각 연도 가스(185)는 이에 의해 발전소(10)로부터 배기되도록 스택(190)에 공급된다.
도 1을 계속 참조하면, 가스 냉각기(160)로부터의 냉각된 연도 가스(165)의 일부가 1차 팬(192) 및 2차 팬(195)에 공급되며, 이는 그에 의해, 1차 연도 가스(85) 및 2차 연도 가스(95) 각각을 생성하고, 이는 상술된 바와 같이 발전소(20)의 다른 구성요소들에 공급된다. 더욱 구체적으로, 1차 팬(192)은 제1 스팀 코일 공기 가열기(SCAH)(200)를 통해 1차 연도 가스(85)를 통과시킨다. 제1 SCAH(200)를 통과한 이후, 1차 연도 가스(85)의 일부는 혼합된 1차 연도 가스(65)로서 분쇄기(50)에 공급도록 1차 연도 가스(85)의 잔여 부분과 혼합되기 이전에 공기 가열기(80)를 통해 안내된다. 동시에, 2차 팬(195)은 제2 SCAH(210)를 통해, 그리고, 그후, 공기 가열기(80)를 통해, 그리고, 가열된 O2(120)와 함께 산소 연소 노(20) 내로 2차 연도 가스(195)를 추진한다.
예시적 실시예에서, 발전소(10)는 재순환 연도 가스(RFG) 공급 라인(310) 및 밀봉 박스(320)를 갖는 공기 침투 경감 시스템(300)을 포함한다. RFG 공급 라인(310)은 재순환 연도 가스 소스(175)(예를 들어, 부스터 팬(175))로부터 재순환 연도 가스(330)를 수용하고, 재순환 연도 가스(330)를 발전소(10)의 다양한 구성요소들에, 그리고, 특히, 가스, 예를 들어, 공기가 산소 연소 보일러(20)에 침투할 수 있게 하는 발전소(10)의 구성요소들에 공급한다. 더 구체적으로, 도 1에 도시되고 도 2 및 도 3을 참조로 이하에 더 상세히 설명된 바와 같이, RFG 공급 라인(310)은 산소 연소 보일러(20) 및 보일러 펜트하우스(30)에 수트블로잉 스팀(350)을 공급하는 수트블로어(340) 같은 발전소(10)의 구성요소들에 RFG(330)를 공급하지만, 이에 한정되지는 않는다.
이제, 도 2를 참조하면, 보일러 펜트하우스(30)는 실질적으로 보일러 루프 튜브 패널(35)의 위에 배치되는 수납 공간이며, 열 교환기 튜브(40)는 헤더(400)에 연결된다. 더 구체적으로, 열 교환기 튜브(40)는 보일러 루프 튜브 패널(35) 내에 배치된 개구(410)를 통해 보일러 펜트하우스(30) 내로 전달된다. 보일러 펜트하우스(30) 내부에서, 헤더(400)는 스팀 파이프(420)에 연결된다. 결과적으로, 산소 연소 보일러(20)(도 1)의 내부 공간(440)으로부터의 스팀(430)은 열 교환기 튜브(40)를 통해, 헤더(400) 내로, 그리고, 스팀 파이프(420) 상으로 전달된다. 그후, 스팀(430)은 예로서, 공기 가열기(80) 또는 사이클론 분리기(미도시) 같은 발전소(10)의 다른 구성요소에 전달된다.
RFG 공급 라인(310)은 RFG(330)를 도 2에 도시된 바와 같은 보일러 펜트하우스(30)에 공급된다. 결과적으로, 예를 들어, 공기, O2 및 N2 같은 RFG(330) 이외의 가스들 같은 다른 가스들이 보일러 펜트하우스(30)로부터 효과적으로 변위됨으로써, 산소 연소 보일러(20)(도 1)의 내부 공간(440) 내로의 다른 가스들의 누설을 실질적으로 감소 및/또는 효과적으로 제거한다. 다른 방식으로, RFG(330)는 도 2에 도시된 바와 같이, 다른 가스들 대신에 내부 공간(440) 안으로 누설된다.
이제, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 예시적 실시예에 따른 공기 침투 시스템(300)은 RFG 공급 라인(310)을 통해 RFG(330)가 공급되는 밀봉 박스(320)를 더 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 밀봉 박스(320)는 연결 영역을 실질적으로 둘러싸며, 수트블로어(340)는 수트블로잉 스팀(350)을 그 내부 공간(440)으로 제공하도록 산소 연소 보일러(20)의 벽(445)을 관통한다. 더욱 구체적으로, 수트블로어(340)는 밀봉 박스(320)의 슬리브들(450)을 통과한다. RFG(330)는 RFG 공급 라인(310)으로부터 밀봉 박스(320)에 공급되며, 연결부 내의 다른 가스들(상세히 상술된 바와 같은)이 RFG(330)에 의해 대체된다. 결과적으로, 내부 공간(440) 내로의 다른 가스들의 누설은 실질적으로 감소 및/또는 효과적으로 최소화된다. 특히, 그리고, 도 2를 참조로 상술된 바와 유사한 방식으로, RFG(330)는 도 2에 도시된 바와 같이 다른 가스들 대신 내부 공간(440)으로 누설된다. 또한, 압력 감시 시스템(미도시)은 산소 연소 보일러(20)의 내부 공간(440) 내의 압력보다 커지도록 밀봉 박스(320) 내의 압력을 유지함으로써, 내부 공간(440)으로 다른 가스들의 누설의 감소를 개선시킨다.
예시적 실시예는 RFG 공급 라인(310)(도 1)에 위치된 압력 조정 부분(500)을 포함한다. 특히, 압력 조정 부분(500)은 밀봉 가스 팬(505), 압력 센서(510) 및 그 사이에 배치된 압력 조정 밸브(515)를 포함한다. 압력 센서(510)는 압력 조정 밸브(515)에 신호(520)를 제공하고, 압력 조정 밸브(515)는 신호(520)에 기초하여 RFG(330)의 압력을 조정한다. 결과적으로, RFG(330)가 다른 가스들 대신 내부 공간(440) 내로 유동하도록 하류 압력, 예를 들어, 밀봉 박스(320) 및/또는 보일러 펜트하우스(30) 내의 압력이 내부 공간(440) 내의 압력보다 커지게 압력 조정 부분(500)은 압력 센서(510)에서 RFG(330)의 압력을 효과적으로 제어한다. 또한, 압력 조정 부분(500)은 또한 밀봉 가스 팬(505)의 파워 요건들을 최소화하면서, 다른 가스들이 내부 공간(440) 내로 유동하는 것을 효과적으로 방지하는 밸브에서 내부 공간(440) 내의 압력과 하류 압력 사이의 압력차를 유지한다. 더욱 구체적으로, 예시적 실시예에 따른 압력 조정 부분(500)은 내부 공간(440) 내의 압력보다 대략 1% 높게 압력차를 유지하거나, 다른 경로로, 내부 공간(440) 내의 압력이 대략 대기압(예를 들어, 대략 14.7 pound/in2)일 때 대략 물 5 인치 해당 압력(inch of water)(계기압)이 되게 한다.
예시적 실시예에서, 신호(520)는 예로서, 지능형 및/또는 가변적 압력차 제어를 제공하도록 분산 제어 시스템(DCS), 제어기 또는 프로세서 같은 분리된 구성요소(미도시)로부터 압력 조정 밸브(515)에 제공될 수 있다. 예시적 실시예에서, 예로서, 내부 공간(440) 내의 압력의 값이 DCS에 제공되며, DCS는 원하는 값으로 압력차를 유지하도록 또는 대안적으로 소정 값들의 범위로 신호(520)를 출력한다. 바람직한 값 또는 범위는 고정되거나, 프로그램가능하거나 또는 조작자 조정가능할 수 있다.
본 명세서의 예시적 실시예들이 보일러 펜트하우스(30) 및/또는 밀봉 박스(320)에 RFG(330)를 공급하는 것을 기준으로 설명되었지만, 대안적 예시적 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 대신, RFG(330)는 임의의 발전소 구성요소 또는 공기 또는 다른 가스들이 산소 연소 보일러(20)에 침투하는 영역으로 공급될 수 있다. 예로서, 그러나, 비제한적으로, RFG(330)는 이하의 발전소 구성요소들의 임의의 조합에 또는 그 전부에 공급될 수 있다: 튜브 관통부들, 보일러 루프 튜브 관통부들, 튜브 뱅크 관통부들, 벽 블로우어들, 관찰 도어들, 억세스 도어들, 점화기들, 스캐너들, 연료 밀들(fuel mill), 연료통들, 연료 공급기들, 석탄 밀들, 석탄통들, 석탄 공급기들, 흡착제통들, 윈드박스 연결부들, 팽창 조인트들, 덕트 팽창 조인트들, 덕트 연결 팽창 조인트들, 샤프트들, 팬 샤프트들, 댐퍼 샤프트들, 회 호퍼들, 침전기들, 백하우스(baghouse), 연도 가스 탈황 흡수기 타워들 및 공기 가열기들.
또한, RFG(330)는 예로서, 점화기들을 냉각시키기 위해 사용되는 냉각 공기 같은 냉각 공기 대신 사용될 수 있으며, 이 경우, RFG(330)는 밀봉 박스(320)를 사용하여 또는 밀봉 박스를 사용하지 않고 공급될 수 있다.
추가적으로, 대안적 예시적 실시예들은 본 명세서에 설명된 바와 같은 산소 연소 보일러(20)와 함께 사용하는 것에 한정되지 않는다. 오히려, 공기 침투 경감 시스템(300)은 종래의, 예를 들어, 비산소 연소 보일러들 및 CO2 포획 설비 보일러들과 함께 사용될 수 있지만, 대안적 예시적 실시예들은 이에 한정되지 않는다.
대안적으로, 예시적 실시예들은 또한 예로서, 발전소에 대한 정비를 수행하기 위해 그로부터 RFG(330)를 정화하고, 발전소(10)의 다른 구성요소들로부터 공기 침투 격리 시스템(300)을 격리시키도록 배열된, 예를 들어, 팬들, 블로어들 및 밸브들을 포함하는 격리 및 정화 시스템(미도시)을 포함할 수도 있다.
따라서, 본 명세서에 설명된 예시적 실시예들에 따른 공기 침투 격리 시스템은 적어도 산소 연소 보일러 내로의 실질적으로 감소 및/또는 사실상 최소화된 공기 침투, 예를 들어, 공기 누설의 장점을 제공한다. 결과적으로, 산소 연소 보일러의 가스 처리 시스템의 구성요소들에 의해 필요한 크기 및/또는 전력 소비가 실질적으로 감소됨으로써, 가스 처리 시스템 및 그 동작의 구성요소들의 비용의 감소를 도출한다.
본 발명이 다양한 예시적 실시예들을 참조로 설명되었지만, 본 기술의 숙련자들은 다양한 변화들이 이루어질 수 있으며, 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 균등물들이 그 요소들을 대체할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 추가적으로, 그 본질적 범주로부터 벗어나지 않고 본 발명의 교시들에 특정 상황 또는 재료를 적응시키도록 다수의 변경들이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 발명의 실시를 위해 고려되는 최상의 모드로서 개시된 특정 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명은 첨부된 청구범위의 범주 내에 있는 모든 실시예들을 포함하는 것을 의도한다.

Claims (19)

  1. 산소 연소 보일러를 갖는 발전소(power plant)를 위한 공기 침투 경감 시스템(air infiltration abatement system)에 있어서,
    팬을 포함하는 재순환 연도 가스 소스와,
    상기 재순환 연도 가스 소스에 연결된 재순환 연도 가스 공급 라인과,
    상기 재순환 연도 가스 공급 라인과 유체 연통하는 누설 영역을 갖는 발전소 구성요소(component)를 포함하고,
    상기 재순환 연도 가스 소스는 상기 산소 연소 보일러로부터 연소 연도 가스를 수용하고, 상기 재순환 연도 가스 공급 라인에 상기 연소 연도 가스를 제공하며,
    상기 재순환 연도 가스 공급 라인은 상기 발전소 구성요소의 상기 누설 영역을 통해 상기 산소 연소 보일러에 재순환 연도 가스로서 상기 연소 연도 가스를 공급하며,
    상기 재순환 연도 가스 공급 라인은 밀봉 가스 팬(seal gas fan), 압력 센서 및 압력 조정 밸브를 갖는(with) 압력 조정 부분을 포함하며,
    상기 재순환 연도 가스 공급 라인은, 상기 보일러 안으로의 공기 침투를 최소화하는 압력에서, 상기 누설 영역의 유체 경로를 거쳐(via) 상기 발전소 구성요소로 재순환 연도 가스를 공급하는, 공기 침투 경감 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 발전소 구성요소 내의 압력은 상기 산소 연소 보일러 내의 압력보다 큰 공기 침투 경감 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 산소 연소 보일러는
    개구를 갖는 루프 튜브 패널과,
    열 교환기 튜브를 포함하고,
    상기 발전소 구성요소는 상기 루프 튜브 패널 위에 배치된 보일러 펜트하우스를 포함하고, 상기 개구를 통해 상기 열 교환기 튜브를 수용하는 공기 침투 경감 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 발전소 구성요소는 튜브 관통부, 보일러 루프 튜브 관통부, 튜브 뱅크 관통부, 수트블로어, 벽 블로어, 관찰 도어, 억세스 도어, 점화기, 스캐너, 연료 밀(mill), 연료통(fuel bin), 연료 공급기, 석탄 밀, 석탄통, 석탄 공급기, 흡착제 통(sorbent bin), 윈드박스 연결부, 팽창 조인트, 덕트 팽창 조인트, 덕트 연결 팽창 조인트, 샤프트, 팬 샤프트, 댐퍼 샤프트, 회 호퍼, 침전기, 백하우스, 연도 가스 탈황 흡수기 타워 및 공기 가열기 중 하나를 포함하는 공기 침투 경감 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 밀봉 박스를 더 포함하는 공기 침투 경감 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 밀봉 박스는 상기 발전소 구성요소의 상기 누설 영역과 유체 연통하는 슬리브를 포함하고,
    상기 재순환 연도 가스는 상기 밀봉 박스의 슬리브를 통해 상기 발전소 구성요소의 누설 영역을 통해 상기 산소 연소 보일러에 추가로 공급되는 공기 침투 경감 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 추가적 가스가 상기 산소 연소 보일러 내로 누설되는 것이 방지되도록, 상기 재순환 연도 가스가 상기 발전소 구성요소의 누설 영역내의 상기 추가적 가스를 대체하는 공기 침투 경감 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 추가적 가스는 공기, 산소 및 질소 중 적어도 하나를 포함하는 공기 침투 경감 시스템.
  9. 공기 침투 경감 시스템에 있어서,
    노(furnace)와,
    팬을 포함하며, 상기 노로부터 연소 연도 가스를 수용하는, 재순환 연도 가스 소스와,
    재순환 연도 가스 소스에 연결되고, 상기 재순환 연도 가스 소스로부터 상기 연소 연도 가스를 수용하는 재순환 연도 가스 공급 라인과,
    상기 재순환 연도 가스 공급 라인에 연결된 보일러 펜트하우스를 포함하며,
    상기 보일러 펜트하우스는 재순환 연도 가스로서 상기 재순환 연도 가스 공급 라인으로부터 상기 연소 연도 가스를 수용하고, 상기 재순환 연도 가스를 상기 노에 공급하며,
    상기 재순환 연도 가스 공급 라인은 밀봉 가스 팬, 압력 센서 및 압력 조정 밸브를 갖는(with) 압력 조정 부분을 포함하며,
    상기 재순환 연도 가스 공급 라인은, 상기 노(furnace) 안으로의 공기 침투를 최소화하는 압력에서, 상기 재순환 연도 가스 공급 라인과 유체 소통하는 누설 영역의 유체 경로를 거쳐(via) 상기 보일러 펜트하우스로 재순환 연도 가스를 공급하는, 공기 침투 경감 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 노는 산소 연소 보일러 및 CO2 포획 설비 보일러 중 하나를 포함하는 공기 침투 경감 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 노는
    개구를 갖는 루프 튜브 패널과,
    열 교환기 튜브를 포함하고,
    상기 보일러 펜트하우스는 상기 루프 튜브 패널 위에 배치되고 상기 개구를 통해 상기 열 교환기 튜브를 수용하며,
    상기 보일러 펜트하우스 내의 압력은 상기 노 내의 압력보다 큰 공기 침투 경감 시스템.
  12. 공기 침투 경감 시스템에 있어서,
    노와,
    팬을 포함하며, 상기 노로부터 연소 연도 가스를 수용하는 재순환 연도 가스 소스와,
    상기 재순환 연도 가스 소스에 연결되고 상기 재순환 연도 가스 소스로부터 상기 연소 연도 가스를 수용하는 재순환 연도 가스 공급 라인과,
    상기 재순환 연도 가스 공급 라인에 연결된 밀봉 박스를 포함하고,
    상기 밀봉 박스는 재순환 연도 가스로서 상기 재순환 연도 가스 공급 라인으로부터 상기 연소 연도 가스를 수용하고 상기 재순환 연도 가스를 상기 노에 공급하며,
    상기 재순환 연도 가스 공급 라인은 밀봉 가스 팬, 압력 센서 및 압력 조정 밸브를 갖는(with) 압력 조정 부분을 포함하며,
    상기 재순환 연도 가스 공급 라인은, 상기 노(furnace) 안으로의 공기 침투를 최소화하는 압력에서, 상기 재순환 연도 가스 공급 라인과 유체 소통하는 누설 영역의 유체 경로를 거쳐(via) 상기 밀봉 박스로 재순환 연도 가스를 공급하는, 공기 침투 경감 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 노는 산소 연소 보일러와 CO2 포획 설비 보일러 중 하나를 포함하는 공기 침투 경감 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 재순환 연도 가스 공급 라인과 유체 연통하는 누설 영역을 갖는 발전소 구성요소를 더 포함하는 공기 침투 경감 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 발전소 구성요소는 튜브 관통부, 보일러 루프 튜브 관통부, 튜브 뱅크 관통부, 수트블로어, 벽 블로어, 관찰 도어, 억세스 도어, 점화기, 스캐너, 연료 밀, 연료통, 연료 공급기, 석탄 밀, 석탄통, 석탄 공급기, 흡착제 통, 윈드박스 연결부, 팽창 조인트, 덕트 팽창 조인트, 덕트 연결 팽창 조인트, 샤프트, 팬 샤프트, 댐퍼 샤프트, 회 호퍼, 침전기, 백하우스, 연도 가스 탈황 흡수기 타워 및 공기 가열기 중 하나를 포함하는 공기 침투 경감 시스템.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 밀봉 박스는 상기 발전소 구성요소의 누설 영역과 유체 연통하는 슬리브를 포함하고,
    상기 밀봉 박스는 상기 슬리브를 통해 상기 노에 상기 재순환 연도 가스를 공급하는 공기 침투 경감 시스템.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 밀봉 박스 내의 압력은 상기 노 내의 압력보다 큰 공기 침투 경감 시스템.
  18. 산소 연소 보일러를 갖는 발전소 내의 공기 침투를 저감시키기 위한 방법에 있어서,
    상기 산소 연소 보일러로부터 팬을 포함하는 재순환 연도 가스 소스 안으로(into) 연소 연도 가스를 수용하는 단계와,
    상기 연소 연도 가스를 재순환 연도 가스로서 재순환 연도 가스 공급 라인에 제공하는 단계와,
    상기 재순환 연도 가스의 압력이 상기 산소 연소 보일러의 압력보다 크도록 상기 발전소의 구성요소와 유체 연통하는 누설 영역을 통해 상기 산소 연소 보일러에 상기 재순환 연도 가스를 공급하는 단계로서, 상기 공급하는 단계는 밀봉 가스 팬, 압력 센서 및 압력 조정 밸브를 갖는(with) 압력 조정 부분을 포함하는 상기 재순환 연도 가스 공급 라인을 통해 이루어지며, 상기 재순환 연도 가스 공급 라인은, 상기 보일러 안으로의 공기 침투를 최소화하는 압력에서, 상기 누설 영역의 유체 경로를 거쳐(via) 상기 발전소의 상기 구성요소로 재순환 연도 가스를 공급하는, 상기 공급하는 단계를 포함하는 공기 침투 저감 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 발전소 구성요소는 보일러 펜트하우스, 튜브 관통부, 보일러 루프 튜브 관통부, 튜브 뱅크 관통부, 수트블로어, 벽 블로어, 관찰 도어, 억세스 도어, 점화기, 스캐너, 연료 밀, 연료통, 연료 공급기, 석탄 밀, 석탄통, 석탄 공급기, 흡착제 통, 윈드박스 연결부, 팽창 조인트, 덕트 팽창 조인트, 덕트 연결 팽창 조인트, 샤프트, 팬 샤프트, 댐퍼 샤프트, 회 호퍼, 침전기, 백하우스, 연도 가스 탈황 흡수기 타워 및 공기 가열기 중 하나를 포함하는 공기 침투 저감 방법.
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