KR101470776B1 - 순환 유동층 보일러 - Google Patents

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Abstract

공기 분배판으로 둘러싸여 이루어지며, 수냉벽은 수냉벽 튜브로 앞,뒤벽과 좌우 측벽 (AJ,TK)을 형성하고 수냉벽 하부에는 2차 송풍구 (Y)가 설치되며 화덕 상부에는 화덕 연소 가스 출구 (AB,EF,IJ,KL,OP,ST)가 설치되는 화덕; 연소 가스 출구 (AB,EF,IJ,KL,OP,ST)와 상호 연결되는 적어도 두개의 사이클론 분리기; 사이클론 분리기 고체 출구 및 화덕 하부와 각각 상호 연결되는 연료 반송 장치; 및 사이클론 분리기 연소 가스 출구와 상호 연결되는 꼬리 부분 연도; 를 포함하고;그중 수냉벽의 수냉벽 튜브는 화덕 내부를 향하여 함입되는 적어도 하나의 수직 기둥 형상 오목부 (BCDE,FGHI,SRQP,ONML)를 형성하며, 상기 기둥 형상 오목부 (BCDE,FGHI,SRQP,ONML)는 수직 방향에서 화덕 높이의 적어도 15%까지 연장된다.

Description

순환 유동층 보일러{CIRCULATING FLUIDIZED BED BOILER}
본 발명은 대형 순환 유동층 보일러에 관한 것으로, 특히 순환 유동층 보일러 화덕에 관한 것이다.
순환 유동층 보일러의 대형화는 동시에 화덕 단면적과 공기 분배판 면적의 증가를 의미한다. 화덕 측벽에 설치된 2차 송풍구와 화덕 중앙 영역 사이의 거리가 멀어질수록, 또한 보일러 내의 파티클 농도가 증가함에 따라, 2차 바람이 보일러 내의 가로 방향에서의 침투 저항력이 커져서 화덕 중앙 영역까지 도달하기 어렵다. 2차 바람의 제한된 분사 거리 밖에서는, 물체의 가로 방향으로의 혼합에 의하여서만 산소를 가로 방향으로 이동시킬 수 있으나 이러한 이동은 아주 어렵다. 그러므로 2차 바람의 침투력이 부족한 것은 순환 유동층 보일러의 대형화를 방해하는 하나의 큰 문제가 되고 있다.
종래 기술 중에서는 이러한 문제를 해결하는 방법으로서 화덕을 2개의 밀집 상 영역(dense-phase zones), 예를 들면 Lurgi형 연소실 하부에서 사용되는 짧은 바지 형식, 및 Pyroflow형의 분열된 두개의 병행층으로 구획한다. 이러한 조치들은 일정한 정도에서 화덕 밑부분의 2차 바람의 침투 문제를 해결할 수 있지만 보일러의 운행, 특히는 보일러 내의 유동 균일성에 대하여 더욱 높은 요구를 제기한다.
중국 특허 ZL200710151813.0에서는 화덕 중앙에 수냉부를 설치하고 수냉부에 2차 바람 통로를 설치하는 방법으로 화덕 중앙으로부터 2차 바람을 주입하여 2차 바람의 침투 문제를 해결한다. 이 방법은 수냉부 에 대한 설계 요구가 높아 설계가 부당하면 화덕 및 사이클론 분리기 입구의 흐름장에 불리한 영향을 가져다 준다. 또한, 수냉부는 화덕 내부에 위치하므로 점검 및 유지 보수에 불편을 가져올 수 있다.
또한, 순환 유동층 보일러의 대형화 및 고규격화에 따라 화덕 용적과 표면적 비가 계속 증가하여 보일러 내의 연소와 열 전도가 매칭되기 더욱 어려워 진다. 화덕 층 온도와 화덕 출구 연소 가스(flue gas) 온도가 적절한 범위 내에 있도록 제어하기 위한 방법으로는 통상적으로 아래의 두가지가 있다. 첫번째 방법으로는 화덕 내부에 더욱 많은 전통 확장 수열면을 배치하여 화덕의 수열면을 증가하여 보일러 내의 과량의 열량을 흡수함으로써 층 온도와 화덕 출구 연소 가스 온도를 제어하는 목적을 실현한다. 그러나 보일러 내의 상부에 과량의 확장 수열면을 배치하면 화덕의 밀봉, 팽창, 및 마찰 방지가 어려워진다. 동시에 화덕의 상,하부의 열 흡수가 불균일하고 화덕 상부 온도 및 화덕 출구 연소 가스 온도가 비교적 낮은 문제점을 초래하기 쉽다. 다른 방법으로는 화덕 외부에 외장식 환열기와 같은 수열면을 배치하고 외장식 환열기 중에 수열면을 배치하여 순환 회가 화덕으로 돌아올 때의 온도를 낮춤으로써 층 온도를 제어하는 목적을 실현한다. 그러나 외장식 환열기의 투입은 전체 보일러 시스템의 제조, 운행, 및 유지 보수 비용을 증가시킴과 동시에 보일러에 대한 전체적인 배치와 운행 조절에 더욱 높은 요구를 제기한다.
종래 기술 중의 기술적 결함 중의 적어도 하나를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 2차 바람의 침투 효과 및/또는 화덕 내의 수냉벽 면적을 개선할 수 있는 순환 유동층 보일러를 개시한다.
본 발명의 일 방면에 따르면, 순환 유동층 보일러를 개시한다. 상기 순환 유동층 보일러는 수냉벽, 천장, 및 공기 분배판으로 둘러싸여 이루어지는 화덕; 연소 가스 출구와 상호 연결된 적어도 두개의 사이클론 분리기; 사이클론 분리기 고체 출구 및 화덕 하부와 각각 상호 연결된 연료 반송 장치; 및 사이클론 분리기 연소 가스 출구와 상호 연결된 꼬리 부분 연도; 를 포함하는데 여기서, 수냉벽은 수냉벽 튜브로 앞,뒤벽과 좌우 측벽을 형성하고 수냉벽 하부에는 2차 송풍구가 설치되며 화덕 상부에는 화덕 연소 가스 출구가 설치되고, 상기 수냉벽의 수냉벽 튜브은 화덕 내부를 향하여 함입되는 적어도 하나의 수직 기둥 형상 오목부를 형성하며, 상기 기둥 형상 오목부는 수직 방향에서 화덕 높이의 적어도 15%까지 연장된다.
선택 가능하게는, 상기 기둥 형상 오목부는 수직 방향에서 공기 분배판으로부터 화덕 연소 가스 출구보다는 낮고 2차 송풍구보다는 높은 위치까지 연장된다. 혹은 선택 가능하게, 상기 기둥 형상 오목부는 공기 분배판보다는 높고 화덕 2차 송풍구보다는 낮은 위치로부터 수직 방향에서 화덕 연소 가스 출구보다는 낮고 화덕 2차 송풍구보다는 높은 위치까지 연장된다. 바람직하게는, 상기 기둥 형상 오목부의 정부(頂部)는 화덕 내부를 향하여 경사진 평면이다. 더욱 구체적으로는, 상기 평면 혹은 상기 평면 윗부분에는 재연소 바람을 주입하기 위한 재연소 송풍구가 설치된다. 바람직하게는, 상기 기둥 형상 오목부가 좌우 측벽에 설치될 경우, 상기 기둥 형상 오목부에서 화덕 내부를 향하여 함입되는 부분의 깊이는 화덕 폭과 공기 분배판 폭의 차의 절반보다 크지 않다. 상기 기둥 형상 오목부가 앞,뒤벽에 설치될 경우, 상기 기둥 형상 오목부에서 화덕 내부를 향하여 함입되는 부분의 깊이는 화덕 깊이와 공기 분배판 깊이의 차의 절반보다 크지 않다.
선택 가능하게, 상기 기둥 형상 오목부의 횡단면은 반원형, 반타원형, 반 긴원형, 구형, 3각형, 등변 제형, 및 반8변형 중의 하나를 가진다.
선택 가능하게, 상기 기둥 형상 오목부는 수직 방향에서 공기 분배판으로부터 천장까지 연장되고, 기둥 형상 오목부는 화덕의 횡단면 상에서 인접한 화덕 연소 가스 출구 사이 및/또는 화덕 횡단면 상에서 화덕 연소 가스 출구 외측에 위치하며 화덕 연소 가스 출구와 중첩되지 않는다.
더욱 선택 가능하게, 상기 화덕은 뒤벽 상부에 설치되며 각각 3개의 사이클론 분리기에 연결되는 3개의 화덕 연소 가스 출구를 포함하고, 뒤벽에는 두개의 기둥 형상 오목부가 설치되는데 상기 두개의 기둥 형상 오목부는 각각 3개의 화덕 연도 가스 출구 중 한쌍의 인접한 화덕 연도 가스 출구 사이 및 다른 한쌍의 인접한 화덕 연도 가스 출구 사이에 배치된다. 바람직하게는, 상기 기둥 형상 오목부가 뒤벽에 설치될 경우, 상기 기둥 형상 오목부가 화덕 내부를 향하여 함입되는 부분의 깊이는 화덕 깊이와 공기 분배판 깊이의 차의 절반보다 크지 않다.
혹은 더욱 선택 가능하게, 상기 화덕은 좌측벽 상부에 설치되는 두개의 화덕 연소 가스 출구와 우측벽 상부에 설치되는 두개의 화덕 연소 가스 출구를 포함하는데 4개의 화덕 연소 가스 출구는 각각 4개의 사이클론 분리기와 연결되며; 좌측벽에는 좌측벽 상부의 두개의 화덕 연소 가스 출구 사이에 배치되는 하나의 기둥 형상 오목부가 설치되고, 우측벽에는 우측벽 상부의 두개 화덕 연소 가스 출구 사이에 배치되는 하나의 기둥 형상 오목부가 설치된다. 바람직하게는, 상기 기둥 형상 오목부가 좌우 측벽에 설치될 경우, 상기 기둥 형상 오목부가 화덕 내부를 향하여 함입되는 부분의 깊이는 화덕 폭과 공기 분배판 폭의 차의 절반보다 크지 않다.
혹은 더욱 선택 가능하게, 상기 화덕은 좌측벽 상부에 설치되는 3개의 화덕 연소 가스 출구와 우측벽 상부에 설치되는 3개의 화덕 연소 가스 출구를 포함하는데 6개의 화덕 연소 가스 출구는 각각 6개의 사이클론 분리기와 연결되며; 좌측벽에는 각각 좌측벽 상의 한쌍의 인접하는 화덕 연소 가스 출구 사이 및 다른 한쌍의 인접하는 화덕 연소 가스 출구 사이에 배치되는 두개의 기둥 형상 오목부가 설치되고, 우측벽에는 각각 우측벽 상의 한쌍의 인접하는 화덕 연소 가스 출구 사이 및 다른 한쌍의 인접하는 화덕 연소 가스 출구 사이에 배치되는 두개 기둥 형상 오목부가 설치된다. 바람직하게는, 상기 기둥 형상 오목부가 좌우 측벽에 설치될 경우, 상기 기둥 형상 오목부가 화덕 내부를 향하여 함입되는 부분의 깊이는 화덕 폭과 공기 분배판 폭의 차의 절반보다 크지 않다.
더욱 바람직하게는, 기둥 형상 오목부에는 2차 송풍구가 설치된다.
본 발명의 순환 유동층 보일러에서는 상기 수냉벽의 수냉벽 튜브로 화덕 내부를 향하여 함입되는 적어도 하나의 수직 기둥 형상 오목부를 형성하여 적어도 아래와 같은 기술 효과 중의 하나를 실현할 수 있다.
2차 바람이 더욱 용이하게 화덕 중앙 영역으로 도달하도록 하여, 2차 바람의 침투 문제를 해결하고 보일러 연소 특성과 배출 특성을 개선한다.
화덕 내에 더욱 많은 수열면을 배치하여 보일러 내의 연소로 인하여 방출되는 열량을 효과적으로 흡수하여 층 온도와 화덕 출구 연소 가스 온도를 더욱 잘 제어할 수 있다.
상기 수직 기둥 형상 오목부가 화덕 외측에 위치하여, 점검 및 유지 보수가 비교적 쉽다.
이하 도면을 참조하여 진행된 본 발명에 대한 설명은 본 발명의 기타 목적과 이점들이 더욱 선명해지도록 하며 또한 본 발명에 대해 전면적인 이해를 도울 수 있다.
도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 예시적인 실시예 1에 따른 순환 유동층 보일러의 정면도 및 평면도이다.
도 3, 도 4, 도 5는 각각 실시예 1의 선택 가능한 기술 방안의 평면도이다.
도 6 및 도 7은 각각 본 발명의 예시적인 실시예 2에 따른 순환 유동층 보일러의 평면도 및 좌측면도이다.
도 8, 도 9, 도 10은 각각 실시예 2의 선택 가능한 기술 방안의 좌측면도이다.
도 11, 도 12, 도 13, 도 14는 각각 실시예 2의 선택 가능한 기술 방안의 평면도이다.
도 15 및 도 16은 각각 본 발명의 예시적인 실시예 3에 따른 순환 유동층 보일러의 평면도 및 정면도이다.
도 17 및 도 18은 각각 본 발명의 예시적인 실시예 4에 따른 순환 유동층 보일러의 측면도 및 정면도이다.
도 19는 본 발명의 예시적인 실시예 5에 따른 순환 유동층 보일러의 평면도이다.
도 20은 본 발명의 예시적인 실시예 6에 따른 순환 유동층 보일러의 평면도이다.
상기 도면 중 정면도 및 평면도에는 화덕 및 분리기 입구 연도의 형상만 도시되고 분리기와 연료 반송 장치는 도시되지 않았다.
아래, 실시예를 참조하면서 도면과 결합하여 본 발명의 기술 방안에 대하여 더욱 구체적으로 설명하기로 한다. 명세서에서 동일 혹은 유사한 도면 부호는 동일 혹은 유사한 부재를 나타낸다. 아래에 도면을 참조하여 진행된 본 발명의 실시 형태에 대한 설명은 본 발명의 전체적인 발명의 구상에 대하여 해석하려는 것이지 본 발명을 제한하는 것으로 이해하여서는 안된다.
순환 유동층 보일러 화덕의 횡단면은 일반적으로 구형으로, 즉 2개씩 서로 대향하는 앞벽과 뒤벽, 및 좌측벽과 우측벽 4개의 수냉벽으로 둘러싸여 이루어진다. 수냉벽 하부에는 2차 송풍구가 설치되어 화덕 내부로 2차 바람을 주입한다. 사이클론 분리기가 1 ~ 3개 설치되어 있을 경우, 화덕 연소 가스 출구는 일반적으로 뒤벽 상부에 설치되고, 사이클론 분리기는 화덕 뒤벽과 꼬리 부분 연도 사이에 설치되며 화덕 앞,뒤벽의 하부는 일반적으로 내부를 향하여 휘어진 튜브로서 공기 분배판의 깊이가 화덕 중 상부의 깊이보다 얕도록 한다. 사이클론 분리기가 4개 이상 설치되어 있을 경우, 화덕 연소 가스 출구는 일반적으로 좌우 측벽 상부에 설치되고 사이클론 분리기는 화덕 좌우 측벽 외부에 설치되는데, 이때 화덕 좌우 측벽 하부는 일반적으로 내부로 휘어진 튜브로서 공기 분배판의 폭이 화덕 중 상부의 폭보다 작도록 한다.
본 발명에서 상기 수냉벽의 수냉벽 튜브는 화덕 내부를 향하여 함입된 적어도 하나의 수직 기둥 형상 오목부를 형성하는데, 상기 기둥 형상 오목부는 수직 방향에서 화덕 높이의 적어도 15%까지 연장된다. 수냉벽에는 하나 혹은 복수 개의 수직 기둥 형상 오목부가 설치되어 수냉벽의 일부가 화덕 내부로 함입되도록 함으로써 수냉벽의 면적을 증가시킨다. 이 기둥 형상 오목부도 수냉벽 튜브로 이루어지며 화덕 수냉벽의 일부이다. 기둥 형상 오목부의 횡단면은 예를 들면, 반원형, 반 타원형, 반 긴원형, 구형, 3각형, 등변 제형, 반8변형, 혹은 구형과 3각형의 조합, 등과 같은 여러가지 형상일 수 있다. 다시 말하면, 순환 유동층 보일러 화덕 횡단면이 구형인 경우, 기둥 형상 오목부를 가지는 화덕 횡단면 형상은 구형에 반원형, 반 타원형, 반 긴원형, 구형, 3각형, 등변 제형, 혹은 반8변형의 갭을 가지는 형상으로서, 갭이 가장 넓은 부위는 수냉벽이 함입되지 않은 부분이 위치하는 평면에서 나타난다.
상기 기둥 형상 오목부는 수직 방향에서 공기 분배판으로부터 화덕 연소 가스 출구보다는 낮고 2차 송풍구보다는 높은 위치까지 연장될 수 있다. 혹은 선택 가능하게, 상기 기둥 형상 오목부는 수직 방향에서 공기 분배판보다는 높고 화덕 2차 송풍구보다는 낮은 위치로부터 화덕 연소 가스 출구보다는 낮고 화덕 2차 송풍구보다는 높은 위치까지 연장될 수 있다. 구체적으로, 기둥 형상 오목부의 깊이가 화덕 중 상부의 깊이 (혹은 폭)와 공기 분배판 깊이 (혹은 폭) 사이의 차의 1/2과 같을 경우, 기둥 형상 오목부는 공기 분배판으로부터 시작되고; 기둥 형상 오목부의 깊이가 화덕 중 상부 깊이 (혹은 폭)와 공기 분배판 깊이 (혹은 폭) 사이의 차의 1/2보다 작을 경우, 기둥 형상 오목부는 공기 분배판 상부, 화덕 앞,뒤벽 (혹은 좌우 측벽) 하부가 내부로 휘어진 튜브의 경사면으로부터 시작되며 동시에 그 깊이는 기둥 형상 오목부 밑부분이 2차 송풍구보다 낮도록 하여야 한다. 이렇게 되면 상술한 두가지 경우에 기둥 형상 오목부의 정부(頂部)에서 수냉벽 튜브는 함입되지 않은 부분이 위치한 평면으로 다시 끌려오는데, 이는 보일러 헤더의 설치를 간소화 할 수 있다. 상술한 두가지 경우에 상기 기둥 형상 오목부가 좌우 측벽에 설치될 경우, 상기 기둥 형상 오목부가 화덕 내부를 향하여 함입된 깊이는 화덕 폭과 공기 분배판 폭의 차의 절반보다 크지 않고; 상기 기둥 형상 오목부가 앞,뒤벽에 설치될 경우, 상기 기둥 형상 오목부가 화덕 내부를 향하여 함입 된 깊이는 화덕 깊이와 공기 분배판 깊이의 차의 절반보다 크지 않다.
여기서 주의해야 할 점은, 본 명세서에 있어서 기둥 형상 오목부의 깊이는 기둥 형상 오목부에서 화덕 중앙과 가장 가까운 점과 그것이 위치한 화덕 수냉벽이 함입되지 않은 부분이 위치하는 평면 사이의 거리를 말한다.
바람직하게는, 상기 기둥 형상 오목부의 정부(頂部)는 화덕 내부를 향하여 경사진 평면이다. 더욱 상세하게는, 상기 평면 상 혹은 상기 평면 윗부분에는 재연소 바람을 불어넣기 위한 재연소 송풍구가 설치되는데 이는 연소 가스 중의 NOx 함량을 낮추고 기둥 형상 오목부 상부의 화덕 유동화 속도를 높이는 역할을 할 수 있다.
선택 가능한 실시예에 있어서, 상기 기둥 형상 오목부는 수직 방향에서 공기 분배판으로부터 천장까지 연장되고, 기둥 형상 오목부는 화덕의 횡단면 상에서 인접한 화덕 연소 가스 출구 사이 및/또는 화덕 연소 가스 출구 외측 (예를 들면, 화덕의 코너부) 에 위치하며 화덕 연소 가스 출구와 중첩되지 않는다. 기둥 형상 오목부의 정부(頂部)는 천장까지 연장되는데, 이렇게 하면 화덕 연소 가스 출구 부위에서 사이클론 분리기 입구부를 연장하는 것에 해당하는 통로를 형성하게 되는데 이는 분리기의 분리 효율을 높이는데 유리하다.
선택 가능한 실시예에 있어서, 상기 화덕은 뒤벽 상부에 설치되는 3개의 화덕 연소 가스 출구를 포함하는데, 3개의 화덕 연소 가스 출구는 각각 3개의 사이클론 분리기와 연결되고; 뒤벽에는 두개의 기둥 형상 오목부가 설치되는데 상기 두개의 기둥 형상 오목부는 각각 3개의 화덕 연소 가스 출구의 한쌍의 인접한 화덕 연소 가스 출구 사이와 다른 한쌍의 인접하는 화덕 연소 가스 출구 사이에 배치된다. 바람직하게는, 상기 기둥 형상 오목부가 뒤벽에 설치될 경우, 상기 기둥 형상 오목부가 화덕 내부를 향하여 함입되는 깊이는 화덕 깊이와 공기 분배판 깊이의 차의 절반보다 크지 않다.
선택 가능한 실시예에 있어서, 상기 화덕은 좌측벽 상부에 설치되는 두개의 화덕 연소 가스 출구와 우측벽 상부에 설치되는 두개의 화덕 연소 가스 출구를 포함하는데, 4개의 화덕 연소 가스 출구는 각각 4개의 사이클론 분리기에 연결되고, 좌측벽에는 좌측벽 상부의 두개의 화덕 연소 가스 출구 사이에 배치되는 하나의 기둥 형상 오목부가 설치되고, 우측벽에는 우측벽 상부의 두개의 화덕 연소 가스 출구 사이에 배치된 하나의 기둥 형상 오목부가 설치된다. 바람직하게는, 상기 기둥 형상 오목부가 좌우 측벽에 설치될 경우, 상기 기둥 형상 오목부가 화덕 내부를 향하여 함입되는 깊이는 화덕 폭과 공기 분배판 폭의 차의 절반보다 크지 않다.
선택 가능한 실시예에 있어서, 상기 화덕은 좌측벽 상부에 설치된 3개의 화덕 연소 가스 출구와 우측벽 상부에 설치된 3개의 화덕 연소 가스 출구를 포함하는데, 3개의 화덕 연소 가스 출구는 각각 3개의 사이클론 분리기와 연결되고; 좌측벽에는 좌측벽 상의 한쌍의 인접한 화덕 연소 가스 출구 사이 및 다른 한쌍의 인접한 화덕 연소 가스 출구 사이에 각각 배치되는 두개의 기둥 형상 오목부가 설치되고; 우측벽에는 우측벽 상의 한쌍의 인접한 화덕 연소 가스 출구 사이 및 다른 한쌍의 인접한 화덕 연소 가스 출구 사이에 각각 배치되는 두개의 기둥 형상 오목부가 설치된다. 바람직하게는, 상기 기둥 형상 오목부가 좌우 측벽에 설치될 경우, 상기 기둥 형상 오목부가 화덕 내부를 향하여 함입되는 깊이는 화덕 폭과 공기 분배판 폭의 차의 절반보다 크지 않다.
선택 가능한 실시예에 있어서, 상기 기둥 형상 오목부에는 단층 혹은 다층의 2차 송풍구가 설치된다. 송풍구는 가까운 거리에서 화덕 중앙 영역으로 주입하고 혼합을 강화시키는 목적을 이루도록, 기둥 형상 오목부의 평면 부분에 설치될 수도 있고 기둥 형상 오목부의 코너부에 설치될 수도 있다. 동시에 화덕 측벽의 비 오목부에는 여전히 전통 2차 송풍구가 설치될 수 있다.
화덕 중앙을 향하는 일 측이 평면인 기둥 형상 오목부에 있어서, 예를 들어 횡단면이 반 긴원형, 구형, 등변 제형 혹은 반6변형인 경우, 보일러 내부를 향하는 일 측에 스크린 형태의 수열면을 설치할 수 있다. 기둥 형상 오목부가 화덕 코너부에 위치하는 경우에 있어서, 측벽이 사이클론 분리기로 진입하는 기류에 의해 마모(wear)되지 않기에 화덕 연소 가스 출구를 가지지 않는 화덕 측벽에 스크린 형태의 수열면을 더 설치할 수도 있다.
아래, 도면과 실시예를 결합하여 본 발명에 대해 더욱 구체적으로 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 순환 유동층 보일러를 참조하면, 6개의 사이클론 분리기는 각각 화덕의 좌우 측벽 외측에 설치된다. 좌우 측벽에는 각각 공기 분배판으로부터 화덕 천장까지 연장된 두개의 수직 기둥 형상 오목부가 구비되어, 화덕 횡단면이 다변형 ABCDEFGHIJKLMNOPQRST을 이루도록 하고 측벽과 기둥 형상 오목부 모두가 수직 수냉벽으로 구성되도록 한다. 좌측벽(AJ) 상부에는 3개의 화덕 연소 가스 출구(AB, EF, 및 IJ)가 설치되고, 두개의 기둥 형상 오목부는 화덕 연소 가스 출구 사이에 설치되며, 화덕 횡단면으로부터 보면 구형 갭 (BCDE, 및 FGHI) 형상이고, 갭 폭 즉 기둥 형상 오목부 폭과 화덕 연소 가스 출구 사이의 순거리(???)가 동일하다. 즉 CD=BE, GH=FI이다. 우측벽 (TK)에는 두개의 구형 갭 (SRQP, 및 ONML)이 구비되는데 좌측벽의 설계와 일치한다. 기둥 형상 오목부의 깊이 (d)는 화덕 중 상부의 폭 (AT)과 화덕 공기 분배판 폭 (U.X)의 차의 절반과 같다. 이로써 갭의 변 (CD, GH) 및 변 (RQ, NM)이 공기 분배판 상에서의 투영이 각각 공기 분배판 (UVWX)의 좌측 변 및 우측 변과 알맞게 서로 중첩된다.
갭 (BCDE)의 변 (CD)은 좌측벽 (AJ)과 평행되고, 변 (CD) 상에는 2차 송풍구 (Y)가 설치되며, 2차 바람의 주입 방향은 변 (CD)에 수직된다. 나머지 3개의 갭 (FGHI, SRQP, 및 ONML)과 갭 (BCDE)은 그 설계가 동일하다. 동시에 화덕 좌우 측벽의 함입되지 않은 부분에도 2차 송풍구 (Y)가 설치된다. 갭 (BCDE)의 코너 (C)와 코너 (D), 및 나머지 3개의 갭 (FGHI, SRQP, 및 ONML)의 코너 부분에는 선택 가능하게 2차 송풍구 (Y)가 설치되며 2차 바람을 β = 60°~ 120°로 화덕에 주입한다. 동시에 화덕 측벽의 비 오목부에는 여전히 전통 2차 송풍구가 설치된다.
실제 응용에 있어서, 갭의 코너부는 2차 송풍구를 용이하게 설치기 위하여 2 ~ 4개의 수냉벽 튜브로 이루어진 절단각으로 설계될 수도 있다.
본 실시예 중의 갭은 반 긴원형, 등변 제형 혹은 반8변형 등 기타 형상일 수도 있는데 도 3 ~ 5는 상기 3가지 경우를 도시한 평면도이다.
도 6 및 도 7에 도시된 순환 유동층 보일러에 있어서, 화덕 뒤벽 상부에는 두개의 화덕 연소 가스 출구 (AB, EF)가 설치되어 있는데 이들은 각각 두개의 사이클론 분리기와 상호 연결된다. 사이클론 분리기 고체 출구는 하나의 연료 반송 장치 (미도시)와 연결되는데, 연료 반송 장치는 화덕 하부와 연결되고, 사이클론 분리기 기체 출구는 꼬리 연도 (미도시)와 서로 연결된다.
화덕 뒤벽 (AF)에는 하나의 수직 기둥 형상 오목부 (BCDE)가 구비되어 화덕 횡단면이 하나의 구형 갭을 구지는 구형을 이루도록 한다. 이 갭은 두개의 화덕 연소 가스 출구 (AB, EF) 사이에 위치하는데, 그 폭은 두개의 화덕 연소 가스 출구 사이의 순간격(???)과 같고, 그 깊이는 화덕 중 상부의 폭 (AT)과 화덕 공기 분배판 폭 (UX)의 차의 절반과 같으며, 그 높이는 화덕 높이와 같다. 즉, 이 기둥 형상 오목부는 공기 분배판으로부터 천장까지 연장된다.
기둥 형상 오목부에서 뒤벽에 평행되는 기둥 면에는 복수 개의 높이가 동일한 2차 송풍구 (Y), 즉, 단층 2차 송풍구가 설치된다. 동시에, 2차 송풍구는 앞벽과 뒤벽의 함입되지 않은 평면에 설치될 수도 있다.
동시에, 기둥 형상 오목부의 높이는 화덕 높이보다 작을 수도 있는데 이때 :
기둥 형상 오목부의 깊이 (d)가 화덕 중 상부의 폭 (AT)과 화덕 공기 분배판 폭 (UX)의 차의 절반과 같을 경우, 기둥 형상 오목부는 일정한 길이의 경사면으로 화덕 연소 가스 출구의 밑부분을 혹은 그 아래에서 끝날 수 있다. 예를 들면, 도 8 중의 C'C"A"와 같이 배열 절곡 각도는 90°< θ < 165°를 이루고, 기둥 형상 오목부 높이는 화덕 전체 높이의 50%보다 클 수 있다.
기둥 형상 오목부의 깊이 (d)가 화덕 중 상부의 폭 (AT)과 화덕 공기 분배판 폭 (UX)의 차의 절반보다 작을 경우, 기둥 형상 오목부는 공기 분배판 상부, 화덕 측벽 하부의 경사면의 모 부위로부터 위로 연장되나 그 기점은 최하층 2차 송풍구보다 낮다. 기둥 형상 오목부의 정부(頂部)는 화덕 천장까지 연장될 수도 있고, 화덕 연소 가스 출구 밑부분 AA'와 TT' 혹은 그 하부 (예를 들면 도 9 및 도 10을 참조)에서 끝날 수 있다.
또한, 갭은 반원형, 반타원형, 반6각형, 혹은 3각형 형상일 수도 있다. 도 11 ~ 14에 도시된 바와 같이, 2차 송풍구는 갭이 위치하는 기둥 면에 설치될 수 있다.
도 15 및 도 16에 도시된 순환 유동층 보일러를 참조하면, 화덕 좌우 측벽 상부에는 각각 두개의 화덕 연소 가스 출구가 설치되는데, 각각 4개의 사이클론 분리기와 상호 연결된다. 화덕 좌우 측벽에는 각각 수직 기둥 형상 오목부가 구비되어 화덕 연소 가스 출구 부위의 횡단면이 두개의 대칭되는 구형 갭을 가지는 구형, 즉 "工"자 형태를 이루도록 한다. 갭은 동일 측에 위치한 두개의 화덕 연소 가스 출구 사이에 위치하는데, 그 폭은 두개 화덕 연소 가스 출구 사이의 순간격과 같고, 그 깊이는 화덕 중 상부 깊이와 공기 분배판 깊이의 차의 1/2보다 작으며, 그 높이는 화덕 높이의 90%와 같다. 기둥 형상 오목부는 공기 분배판 상부, 아래 층 2차 송풍구 하부로부터 화덕 천장까지 연장된다.
기둥 형상 오목부에서 좌우 측벽과 평행되는 기둥 면에는 2층 2차 송풍구 (Y)가 설치된다. 기둥 형상 오목부에서 좌우 측벽과 평행되는 기둥 면 중 상부에는 스크린 형태의 수열면이 더 배치된다.
도 17과 도 18에 도시된 순환 유동층 보일러를 참조하면, 화덕 좌우 측벽 상부에는 각각 두개의 화덕 연소 가스 출구가 설치되어 각각 4개의 사이클론 분리기와 상호 연결된다. 화덕 좌우 측벽에는 각각 수직 기둥 형상 오목부가 설치되며, 동시에 화덕의 4개 코너에는 각각 수직 기둥 형상 오목부가 구비되어 화덕 연소 가스 출구 부위의 횡단면이 6개의 대칭되는 구형 갭을 가지는 구형, 즉 "
Figure 112013046157652-pct00001
"자 형상을 이루도록 한다. 갭은 각각 동일 측의 두개의 화덕 연소 가스 출구 사이와 화덕의 4개 코너에 위치하는데, 그중 갭 (BCDE)과 갭 (ONML)의 폭은 동일한 측벽 상의 두개 화덕 연소 가스 출구 사이의 순간격과 같고, 갭 (RSA, QPT, IJK, 및 FGH)의 폭은 두개의 화덕 연소 가스 출구 사이의 순간격의 2/3이며, 6개의 갭의 깊이는 모두 화덕 중 상부 깊이와 공기 분배판 깊이 의 차의 1/2과 같고, 그 높이는 화덕 높이의 60%와 같으며, 6개의 기둥 형상 오목부는 모두 공기 분배판으로부터 상층 2차 송풍구 상부, 화덕 연소 가스 출구 하부까지 연장된다.
기둥 형상 오목부에서 좌우 측벽에 평행되는 기둥 면, 및 기둥 면 코너부에는 2층 2차 송풍구 (Y)가 설치된다. 화덕 앞,뒤벽 중 상부에는 스크린 형태의 수열면이 더 배치된다.
도 19에 도시된 순환 유동층 보일러를 참조하면, 화덕 좌우 측벽 상부에는 각각 두개 화덕 연소 가스 출구가 설치되어 각각 4개의 사이클론 분리기와 상호 연결된다. 화덕의 4개 코너에는 각각 수직 기둥 형상 오목부가 구비되어, 화덕 연소 가스 출구 부위의 횡단면이 4개의 구형 갭을 가지는 구형, 즉 ??자 형상을 이루도록 한다. 갭은 동일한 측의 두개의 화덕 연소 가스 출구 외측, 즉 화덕의 4개 코너에 위치한다. 갭 폭은 동일한 측벽 상의 두개의 화덕 연소 가스 출구 사이의 순간격의 2배, 즉 SR=GH=2EB, IJ=PQ=2LO 이다. 갭의 깊이는 화덕 중 상부 깊이와 공기 분배판 깊이의 차의 1/2과 같고, 그 높이는 화덕 높이와 같다. 기둥 형상 오목부에서 좌우 측벽에 평행되는 기둥 면, 및 기둥 면 코너부에는 2층 2차 송풍구가 설치된다. 화덕 앞,뒤벽 중 상부에는 스크린 형태의 수열면이 더 설치된다.
도 20에 도시된 순환 유동층 보일러를 참조하면, 화덕 뒤벽 상부에는 두개의 화덕 연소 가스 출구가 설치되어 두개의 사이클론 분리기와 상호 연결된다. 화덕 앞벽 정중앙에는 수직 기둥 형상 오목부가 구비되어 화덕 연소 가스 출구 부위의 횡단면이 하나의 구형 갭을 가지는 구형을 이루도록 한다. 갭은 화덕 연소 가스 출구와 대향하는 면에 위치한다. 갭 폭은 화덕 연소 가스 출구 사이의 순간격의 4배이고, 갭 깊이는 화덕 중 상부 깊이와 공기 분배판 깊이의 차의 1/2과 동일하며, 그 높이는 화덕 높이와 동일하다. 기둥 형상 오목부에서 앞벽과 평행되는 기둥 면에는 단층 2차 송풍구가 설치된다. 화덕 앞,뒤벽 중 하부의 비 오목부에는 전통 2차 송풍구가 설치된다.
이상 본 발명의 실시예에 대하여 도시 및 설명하였으나 당업자들은 본 발명의 원리와 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 이러한 실시예들에 대하여 변경을 가할 수 있으며 본 발명의 범위는 특허 청구의 범위 및 그 균등물에 의하여 한정된다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (18)

  1. 수냉벽, 천장, 및 공기 분배판으로 둘러싸여 이루어지며, 수냉벽은 수냉벽 튜브로 앞,뒤벽과 좌,우 측벽을 형성하고 수냉벽 하부에는 2차 송풍구가 설치되며 화덕 상부에는 화덕 연소 가스 출구가 설치되어 있는 화덕;
    상기 화덕 연소 가스 출구와 상호 연결되는 적어도 두개의 사이클론 분리기;
    사이클론 분리기 고체 출구 및 화덕 하부와 각각 상호 연결되는 연료 반송 장치; 및
    사이클론 분리기 연소 가스 출구와 상호 연결되는 꼬리 부분 연도; 를 포함하는 순환 유동층 보일러에 있어서,
    상기 수냉벽의 수냉벽 튜브는 화덕 내부를 향하여 함입되는 적어도 하나의 수직의 기둥 형상 오목부를 형성하며,
    상기 기둥 형상 오목부는 수직 방향에서 공기 분배판으로부터 천장까지 연장되고, 상기 기둥 형상 오목부는 화덕의 횡단면 상에서 인접한 화덕 연소 가스 출구 사이 또는 상기 화덕 연소 가스 출구 외측에 위치하며 상기 화덕 연소 가스 출구와 중첩되지 않으며,
    상기 기둥 형상 오목부는 화덕 연소 가스 출구 부위에, 사이클론 분리기 입구부를 연장하는 것에 해당하는 연도(duct)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기둥 형상 오목부가 좌우 측벽에 설치될 경우, 상기 기둥 형상 오목부가 화덕 내부를 향하여 함입되는 부분의 깊이는 화덕 폭과 공기 분배판 폭의 차의 절반보다 크지 않으며,
    상기 기둥 형상 오목부가 앞,뒤벽에 설치될 경우, 상기 기둥 형상 오목부가 화덕 내부를 향하여 함입되는 부분의 깊이는 화덕 깊이와 공기 분배판 깊이의 차의 절반보다 크지 않는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기둥 형상 오목부의 횡단면의 형상은 반원형, 반타원형, 반 긴원형, 구형, 3각형, 등변 제형, 및 반8변형 중의 하나인 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 화덕은,
    뒤벽 상부에 설치되며 각각 3개의 사이클론 분리기에 연결되는 3개의 화덕 연소 가스 출구를 포함하고,
    뒤벽에는 두개의 기둥 형상 오목부가 설치되는데 상기 두개의 기둥 형상 오목부는 각각 3개의 화덕 연소 가스 출구 중 한쌍의 인접한 화덕 연소 가스 출구 사이 및 다른 한쌍의 인접한 화덕 연소 가스 출구 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기둥 형상 오목부가 뒤벽에 설치될 경우, 상기 기둥 형상 오목부가 화덕 내부를 향하여 함입되는 부분의 깊이는 화덕 깊이와 공기 분배판 깊이의 차의 절반보다 크지 않는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 화덕은 좌측벽 상부에 설치되는 두개의 화덕 연소 가스 출구 및 우측벽 상부에 설치되는 두개의 화덕 연소 가스 출구를 포함하고 4개의 화덕 연소 가스 출구는 각각 4개의 사이클론 분리기와 연결되며,
    좌측벽에는 좌측벽 상부의 두개의 화덕 연소 가스 출구 사이에 배치되는 하나의 기둥 형상 오목부가 설치되고, 우측벽에는 우측벽 상부의 두개 화덕 연소 가스 출구 사이에 배치되는 하나의 기둥 형상 오목부가 설치되는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 기둥 형상 오목부가 좌우 측벽에 설치될 경우, 상기 기둥 형상 오목부가 화덕 내부를 향하여 함입되는 부분의 깊이는 화덕 폭과 공기 분배판 폭의 차의 절반보다 크지 않는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 화덕은, 좌측벽 상부에 설치되는 3개의 화덕 연소 가스 출구와 우측벽 상부에 설치되는 3개의 화덕 연소 가스 출구를 포함하고 6개의 화덕 연소 가스 출구는 각각 6개의 사이클론 분리기와 연결되며;
    좌측벽에는 각각 좌측벽 상의 한쌍의 인접하는 화덕 연소 가스 출구 사이 및 다른 한쌍의 인접하는 화덕 연소 가스 출구 사이에 배치되는 두개의 기둥 형상 오목부가 설치되고;
    우측벽에는 각각 우측벽 상의 한쌍의 인접하는 화덕 연소 가스 출구 사이 및 다른 한쌍의 인접하는 화덕 연소 가스 출구 사이에 배치되는 두개 기둥 형상 오목부가 설치되는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 기둥 형상 오목부가 좌우 측벽에 설치될 경우, 상기 기둥 형상 오목부가 화덕 내부를 향하여 함입되는 부분의 깊이는 화덕 폭과 공기 분배판 폭의 차의 절반보다 크지 않는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러.
  15. 제 1 항, 제 7 항, 제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기둥 형상 오목부에는 2차 송풍구가 설치되는 것을 특징으로 하는 순환 유동층 보일러.
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  17. 삭제
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