KR101560715B1

KR101560715B1 - 유동층보일러용 공기분배 매니폴드

Info

Publication number: KR101560715B1
Application number: KR1020150085010A
Authority: KR
Inventors: 박도원
Original assignee: 지이큐솔루션 주식회사
Priority date: 2015-06-16
Filing date: 2015-06-16
Publication date: 2015-10-16

Abstract

본 발명은 유동층보일러용 공기분배 매니폴드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유동층연소(fluidized bed combustion, 流動層燃燒)를 이용하는 유동층보일러의 운전시, 유동층 내에서의 공기분사가 효율적으로 이루어질 수 있도록 한 유동층보일러용 공기분배 매니폴드에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 유동층연소로 내부에 설치된 분산판의 각 관통공에 장착된 상태로, 공급 외기의 상승 이동 흐름을 안내하게 된 노즐관; 및, 상기 노즐관 상부에 연계조립된 상태로, 상기 노즐관을 지나는 기체가 상기 유동층연소로 내 유동층 안에서 유동공기로 분산배출되도록 하는 기체 이동방향의 전환 및 이동 흐름을 안내하는 노즐캡;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유동층보일러용 공기분배 매니폴드{AIR DISTRIBUTION-MANIFOLD FOR FLUIDZED BED BOILER}

본 발명은 유동층보일러용 공기분배 매니폴드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유동층연소(fluidized bed combustion, 流動層燃燒)를 이용하는 유동층보일러의 운전시, 유동층 내에서의 공기분사가 효율적으로 이루어질 수 있도록 한 유동층보일러용 공기분배 매니폴드에 관한 것이다.

현재, 기존의 에너지 다소비 국가뿐만 아니라 중국, 인도를 포함한 아시아 지역, 아프리카 및 중남미 등에서도 에너지 사용이 지속적으로 증가하고 있어 각국의 자원확보경쟁이 갈수록 심화되고 있으며, 이러한 세계적 에너지 수요 증가로 연료비 원가는 지속적으로 상승할 전망이다.

아울러, 1997년 12월 교토의정서(Kyoto protocol) 채택으로 CO2 배출량 감소의 중요성이 크게 부각되면서, 각국의 발전사(發電事)들은 석탄가격 상승에 따른 경제적 이유뿐만 아니라 연료 사용량, 회(灰 : 타고 남은 재) 발생량 및 오염물질 배출을 줄이기 위한 고효율의 발전소 건설을 목표로 하고 있다. 이런 목적달성을 위해 초임계압보일러(supercritical pressure boiler) 기술이 활용되어졌으며, 지난 10년간 유럽의 화력발전소들은 석탄이나 갈탄(lignite, 褐炭)을 연료로 하는 미분탄연소보일러(pulverized coal firing boiler) 기술을 이용하였다.

그러나, 최근 유동층(Fluidized Bed; CFB) 기술이 전통적인 미분탄연소보일러의 강력한 경쟁자로 등장하였는바, 유동층보일러(fluidzed bed boiler)는 연소로 내에서 연료 연소에 의해 가열된 입자(석탄, 석회석, 회 등)의 유동을 통해 스팀을 생산하는 발전방식으로써, 뛰어난 연료 적응성으로 다양한 저급 연료(저급탄, 바이오매스, 폐기물에너지 등)를 활용할 수 있는 장점과 무연탄을 포함한 저급탄의 소비에 최적으로 활용할 수 있어 국내 에너지 생산 및 이용 기술의 최적 해답으로 부상 중에 있다.

또한, 값싼 수입 저급탄 및 폐기물고형연료(Refuse Derived Fuel; RDF) 등의 재생에너지 활용으로 인하여, 연간 에너지생산비용을 60% 정도로 낮출 수 있어 국가 경제기반이 되는 전력에너지 비용을 낮추는데 최적의 이용기술로 주목받고 있다.

더불어, 높은 열전달(heat transfer, 熱傳達) 및 열용량(heat capacity, 熱容量), 균일한 온도분포 및 높은 효율, 석회석(CaCO3)을 이용한 연소 중 탈황(desulfurization, 脫黃) 방식이며, 900℃ 이하의 낮은 운전 온도로 인해 질소산화물(NOx)의 발생이 적어 별도의 탈황, 탈질(denitrification, 脫窒) 설비가 필요없다는 장점이 있어, 환경오염물질의 배출허용기준(排出許容基準)을 유지하기 위해 미분탄 연소시 필요한 습식탈황설비와 선택적 환원촉매(Selective Catalytic Reduction; SCR) 공사비를 고려하지 않아도 됨으로써 보일러 건설을 위한 총 공사비가 저렴하다.

또한, 유동층 기술과 고효율 폐열회수시스템(Advance flue gas heat recovery system)을 적용하는 유동층 발전소의 경우는, 미분탄 연소 발전소보다 발전효율이 0.3% 더 높고, 연료 사용범위가 넓어 대안연료의 활용이 가능하여 향후 연료공급에 대한 제약이 비교적 낮아 신규 보일러 건설시 상술한 유동층보일러가 우선순위로 고려되고 있으며, 현재 국내에서도 발전건설·운영노하우 활용과 운영비용 절감형 발전설비의 건설을 목표로 이러한 장점을 가진 유동층보일러가 건설 및 운영 중에 있다.

여기서, 상기 유동층보일러의 구조를 개략적으로 설명하자면, 도 1에 도시된 바와 같이, 유동매체의 충전으로 유동층(810a)이 내부에 형성되고, 연료의 연소로 가열된 상기 유동매체(이하 "유동사"라 함)가 열을 전달하여 스팀에너지를 생산하도록 된 유동층연소로(fluidized-bed combustor, 810)와, 연소가스와 함께 비산하는 재를 분리 및 포집하게 된 회분리장치(cyclone, 820)와, 상기 회분리장치(820)에 의해 포집된 연료입자를 상기 유동층연소로(810)로 되돌리는 입자순환장치(loopseal, 830)로 구성된다.

이와 함께, 상기 유동층연소로(810) 내부 하측에는, 외부로부터 공급되는 기체의 분산주입을 위한 다공질의 분산판(840)이 설치되되, 상기 분산판(840)의 각 구멍(이하 "관통공"이라 함)들에는 상기 유동층(810a)의 효율적 유동화(flow, 流動化) 및 그에 따른 연료 연소 성능의 향상을 위한 유동성 공기(이하 "유동공기"라 함)를 다방향으로 분산배출시키는 공기분배용 매니폴드(manifold, 850)가 기립장착된다.

아울러, 상기 유동층연소로(810)에는, 외부 기체(유동공기)의 주입을 위한 공기주입구(811), 타고 남은 재의 외부배출을 위한 회배출구(812), 연료/층물질(유동사) 저장고로부터 연료 또는 층물질을 공급받을 수 있는 물질공급구(813)가 연통연결되어 있다.

한편, 상기 매니폴드(850)는, 상기 분산판(840)의 관통공을 통과하는 유동공기의 상승 이동 흐름을 안내하는 노즐관(851)과, 상기 노즐관(851) 상단부를 둘러 덮어 마감하도록 구비조립된 상태로 상기한 노즐관(851)을 통과하는 유동공기가 한쪽으로 편중(偏重)되지 않고 다방향으로 분산배출되도록 하기 위한 적어도 둘 이상의 토출구(852-1)가 둘레부에 관통형성된 노즐캡(852)으로 구성된다.

상술한 구조로 된 종래의 상기 유동층보일러에 따르면, 팬(fan, 도시하지 않음)으로부터 발생한 외부 기체가 상기 유동층연소로(810) 하부의 공기주입구(811)로 유입되고 분산판(840)에 장착된 매니폴드(850)를 통해 유동공기로 다방향으로 분사되는바, 상기 매니폴드(850)의 총 단면적이 유동층연소로(810)의 단면적에 비해 매우 협소한 관계로 압력강하(pressure drop)가 발생됨으로써 상기 매니폴드(850)에서 배출되는 유동공기는 매우 빠른 속도로 유동층연소로(810)에 유입된다.

이후, 상기 유동층연소로(810) 내부로 유입된 공기는 유동층(810a)의 유동화와 함께 연료를 연소시키게 되며, 이러한 연료 연소과정에서 발생한 연소가스는 미세 연료입자와 함께 상승하여 회분리장치(820)로 진입하게 되는바, 상기 회분리장치(820)에 의해 미세 연료입자는 포집되고 연료가스는 상기 가스배출구(821)를 통해 배기가스처리시스템(도시하지 않음)을 거쳐 대기로 방출되는 것이다.

한편, 상기 분산판(840)을 지나 유동층연소로(810) 내부로 유동공기로서 공급되는 기체는 상기한 매니폴드(850)에 의해 다방향으로 분산배출되는데, 상기 노즐관(851)을 따라 상승 이동 후 상기 노즐캡(852)에 의해 하방으로 방향전환이 이루어진 상태로 흐르다가 상기 노즐캡(852) 둘레부에 관통된 복수의 토출구(852-1)들을 통해 유동층연소로(810) 내부로 분산배출되어 유동층(810a)을 형성하고 있는 유동사를 유동화시킴과 동시에 연료를 연소시키는 역할을 담당하게 되는 것이다.

그러나, 상기 매니폴드(850)는, 유동층(810a)의 유동화를 위해 상기 노즐캡(852)이 유동층(810a) 안으로 완전히 파묻힌 상태인바, 이에 따라 보일러 운전종료 이후의 유동사 유입을 완전히 차단함이 불가하여 유동사 유입에 따른 상기 토출구(852-1)의 막힘 및 그로 인한 배출체적의 협소로 유동공기의 배출손실이 유발되어 왔다.

더욱이, 상기 노즐관(851)으로부터 노즐캡(852)의 토출구(852-1)까지 이어지는 공기배출라인의 구조적 문제, 다시 말해 상기 노즐캡(852)의 밀폐 상단부와 둘레부가 서로 만나는 부위가 직각으로 꺾여있어, 결국 유동공기가 상기 노즐관(851)의 막다른 곳에서 부딪히게 되고 이로 인한 차압(differential pressure, 差壓) 상승의 현상으로 상기 노즐관(851) 통과 직후의 유동공기 이동효율이 크게 떨어지는 배출손실이 반복된다.

또한, 상기 노즐관(851)과 노즐캡(852) 사이 공간의 공기유입경로 확보를 위해, 노즐관(851) 끝단과 상기 노즐캡(852) 밀폐 상단 간 이격(거리간격)을 잘 맞춰놓고 용접해야만 하는 제작상의 불편함이 있어 왔다.

대한민국공개특허 제10-2009-0019377호(공개일자 : 2009. 02. 25.)

본 발명의 목적은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유동층연소로 내 분산판에 장착되는 노즐관의 개구 상단을 둘러 덮은 상태로 유동층 내에서 공기를 분산배출시키게 된 노즐캡을 구비하되, 상기 노즐캡의 구조개선을 통해 상기 노즐관과 노즐캡을 차례로 통과하는 유동공기의 이동 흐름이 원활 수 있도록 하는 유동층보일러용 공기분배 매니폴드를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 노즐캡에 공기의 분산배출을 위한 복수의 토출공을 형성하되, 둘레부 외측으로 향할수록 하향 경사각을 갖도록 함으로써 보일러 운전종료 이후의 내부압력 평준화에 따른 매니폴드 내부로의 유동사 유입을 원천봉쇄할 수 있도록 하는 유동층보일러용 공기분배 매니폴드를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 유동층연소로 내부에 설치된 분산판의 각 관통공에 장착된 상태로, 공급 외기의 상승 이동 흐름을 안내하게 된 노즐관; 및, 상기 노즐관 상부에 연계조립된 상태로, 상기 노즐관을 지나는 기체가 상기 유동층연소로 내 유동층 안에서 유동공기로 분산배출되도록 하는 기체 이동방향의 전환 및 이동 흐름을 안내하는 노즐캡;을 포함한다.

또한, 상기 노즐캡은, 상기 노즐관 상부의 끼워 맞춤이 가능한 하단 개구형의 삽입홀이 내부 하측에 마련되고, 상기 삽입홀 상측으로 연이어지되, 상기 삽입홀보다 큰 직경을 가짐에 따라 상기 노즐관의 끼워 맞춤시 상기 노즐관 둘레 외측으로 기체가 흘러들 수 있는 확장홀이 더 마련되며, 상기 확장홀이 끝나는 밀폐 상단 내면에는, 상기 노즐관을 지나는 기체의 분산 흐름 유도를 위한 반구형 돔 형태의 아치부가 중앙에 돌출형성되고, 상기 아치부로부터 웨이브 형태로 연이어짐으로써, 상기 아치부에 의해 분산된 기체가 압력손실 없이 하방으로 방향전환의 흐름을 이어가도록 하는 만곡부가 내향형성되며, 상기 노즐관과 상기 노즐캡 사이 공간에는, 상기 아치부 주변 기체의 이동 흐름을 원활히 함과 동시에 공기층의 형성으로 일정한 기체 분배압력이 만들어지도록 하는 흐름안내부가 마련되고, 상기 노즐캡의 수직 둘레부에는, 상기 확장홀과 연통됨으로써 상기 흐름안내부를 통과하는 공급 외기가 상기 유동층 안에서 유동공기로 분산배출되도록 하기 위한 적어도 둘 이상의 토출공이 방사형으로 관통형성된다.

더하여, 상기 노즐캡의 밀폐 상단 내면에는, 상기 아치부와 동일 높이상태로 상기 확장홀의 수직 내벽면까지 이어짐에 따라, 상기 노즐관의 진입이 제한되도록 하는 제지턱이 돌출형성된다.

또한, 상기 흐름안내부는, 상기 노즐관을 통과한 기체가 분산유입될 수 있는 환형공간과, 상기 환형공간 안으로 분산유입된 기체가 상기 토출공 측으로 하강하는 방향전환의 이동 흐름을 이어갈 수 있도록 하는 배출로로 이루어진다.

더하여, 상기 토출공은, 유동사의 유입방지를 목적하여 외측으로 하향 경사각을 갖되, 상기 경사각은 10 내지 25°각 이내에서 형성된다.

이상의 설명에서 분명히 알 수 있듯이, 본 발명의 유동층보일러용 공기분배 매니폴드는, 노즐캡의 밀폐 상단 내면에 연이어 형성된 웨이브형의 아치부와 만곡부 그리고 이들에 의한 환형공간의 마련으로, 노즐관을 지나 상기 노즐캡의 토출공을 통해 분산배출되는 유동공기의 압력손실이 유발되지 않고 원활한 이동 흐름이 유지됨으로써, 유동화 효율의 주요 인자인 유동매체(유동사)의 유동화속도 향상의 효과를 가져다준다.

이와 함께, 유동공기 배출을 위한 토출구가 하향 경사각을 가짐에 따라, 보일러 운전 종료시 내부압력 평준화로 유발될 수 있는 매니폴드 내부로의 유동사 유입을 원천봉쇄가 가능함으로써, 상기 토출구 막힘으로 인한 유동공기 배출체적의 협소로 발생할 수 있는 연료의 불완전 연소와 배출효율 저하로 인한 장치고장률을 감소시켜 발전설비 운영의 안정성을 도모하고 운용시간 장기화의 달성을 통한 경제적 이익추구에 따른 관련산업의 발전은 물론이거니와 환경오염을 예방하는 등의 친환경산업을 선도하는데 크게 기여할 수 있는 아주 유용한 발명이다.

도 1은 종래 기술에 따른 유동층보일러 및 그 내부 분산판에 설치되는 공기분배 매니폴드의 구조를 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 유동층보일러용 공기분배 매니폴드의 구성관계 및 내부구조를 나타낸 정단면도.
도 3은 도 2의 B-B선 단면도.
도 4의 (a)(b)(c)는 본 발명에 따른 유동층보일러용 공기분배 매니폴드에 있어서, 토출공의 다양한 실시 예를 나타낸 노즐캡의 평단면도.
도 5의 (a)(b)는 본 발명에 따른 유동층보일러용 공기분배 매니폴드에 있어서, 제지턱의 다양한 실시 예를 나타낸 노즐캡의 평단면도.
도 6은 본 발명에 따른 유동층보일러용 공기분배 매니폴드의 사용상태를 나타낸 예시단면도.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선, 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

첨부도면 중 도 2는 본 발명에 따른 유동층보일러용 공기분배 매니폴드의 구성관계 및 내부구조를 나타낸 정단면도이고, 도 3은 도 2의 B-B선 단면도이며, 도 4의 (a)(b)(c)는 본 발명에 따른 유동층보일러용 공기분배 매니폴드에 있어서 토출공의 다양한 실시 예를 나타낸 노즐캡의 평단면도이고, 도 5의 (a)(b)는 본 발명에 따른 유동층보일러용 공기분배 매니폴드에 있어서 제지턱의 다양한 실시 예를 나타낸 노즐캡의 평단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 유동층보일러용 공기분배 매니폴드의 사용상태를 나타낸 예시단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유동층보일러용 공기분배 매니폴드(A)는, 유동층연소로 내부에 설치된 분산판(840)의 각 관통공에 장착된 상태로 공급 외기의 상승 이동 흐름을 안내하게 된 노즐관(1)과, 상기 노즐관(1) 상부에 연계조립된 상태로 노즐관(1)을 지나는 기체가 유동층 안에서 유동공기로 분산배출되도록 하는 기체 이동방향의 전환 및 그 이동 흐름을 안내하는 노즐캡(2)을 포함한다.

노즐관(1)은, 유동사 충진으로 유동층연소로 내에 형성된 유동층의 유동화 및 유동층 상에 올려진 연료의 연소에 필요한 기체의 이동 흐름 안내를 위한 것으로, 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 분산판(840)의 관통공에 하부가 끼워 맞춤 조립됨에 따라, 기립상태로 공급 외기의 상승 이동 안내가 가능케 된 내부가 빈 파이프(pipe)이다.

노즐캡(2)은, 상기 노즐관(1)의 개구 상단을 둘러 덮어 마감하도록 연계결합된 상태로 상기한 노즐관(1)을 통과하는 공급 외기가 유동층 안에서 유동공기로 분산배출되도록 하는 기체의 방향전환 및 그 이동 흐름 안내를 위한 것으로, 상기 노즐관(1) 상부의 끼워 맞춤이 가능한 하단 개구형의 삽입홀(21)이 내부 하측에 마련되고, 상기 삽입홀(21) 상측으로 연이어지되 상기 삽입홀(21)보다 큰 직경을 가짐에 따라 상기 노즐관(1)의 끼워 맞춤시 그 둘레 외측으로 기체가 흘러들 수 있는 확장홀(22)이 더 마련된다.

또한, 상기 확장홀(22)이 끝나는 노즐캡(2)의 밀폐 상단 내면에는, 상기 노즐관(1)을 지나는 기체의 분산 흐름 유도를 위한 반구형 돔(dome) 형태의 아치부(25)가 중앙에 돌출형성되고, 상기 아치부(25)로부터 웨이브(wave) 형태로 연이어짐으로써 아치부(25)에 의해 분산된 기체가 압력손실 없이 하방으로 방향전환의 흐름을 이어가도록 하는 만곡부(24)가 내향형성된다.

이에 따라, 상기 노즐관(1)과 노즐캡(2) 사이 공간에는, 상기 아치부(25)를 중심으로 그 주변에 기체의 이동 흐름을 원활히 함과 동시에 공기층의 형성으로 일정한 기체 분배압력이 만들어지도록 하는 흐름안내부(25)가 더 마련된다. 이로써, 상기 노즐관(1)을 통과한 기체의 압력손실이 최소화(약 250 내지 300mmH2O)되는 것뿐만 아니라, 상기 토출공(26)으로 분사배출되는 유동공기의 분배압력 또한 균등한 압력을 가질 수 있게 되는 것이다.

그리고, 상기 노즐캡(2)의 수직 둘레부에는, 상기한 확장홀(22)과 연통됨으로써 상기 흐름안내부(25)를 통과하는 공급 외기가 상기 유동층(810a) 안에서 유동공기로 분산배출되도록 하기 위한 적어도 둘 이상의 토출공(26)이 방사형으로 관통형성된다.

이와 더불어, 상기 노즐관(1)의 진입제한을 위한 제지턱(27)이 돌출형성되는바, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 아치부(24)와 동일 높이상태로 상기 확장홀(22) 내벽면까지 이어진다. 이는, 노즐관(1)의 상끝단과 노즐캡(2)의 밀폐 상단 내면 상호 간 간격조정의 생략을 통해 제품의 조립과정을 수월케 하기 위함이다.

상기 흐름안내부(25)는, 도 4의 (a)(b)(c)에서와 같이, 상기 노즐관(1)을 통과한 기체가 분산유입될 수 있는 환형공간(251)과, 상기 환형공간(251) 안으로 분산유입된 기체가 상기 토출공(26) 측으로 하강하는 방향전환의 이동 흐름을 이어갈 수 있도록 하는 배출로(252)로 이루어진다.

상기 토출공(26)은, 유동사의 유입방지를 목적하여 외측으로 임의의 하향 경사각(θ)을 갖도록 한다. 이때의 상기 경사각(θ)은 약 10 내지 25°각인 것이 바람직하다. 아울러, 본 발명에 따른 매니폴드(A) 규격 또는 유동공기의 분사량에 따라 적어도 둘 이상으로 형성될 수 있음이 바람직한바, 예컨대, 도 4의 (a)(b)(c)에서와 같이, 6구, 8구, 10구 타입으로 분류될 수 있다.

상기 제지턱(27) 역시, 도 5의 (a)(b)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 매니폴드(A) 규격 및 유동공기 분사특성에 따라 적어도 둘 이상으로 형성될 수도 있음이 바람직하다.

상기와 같은 구성으로 되는 본 발명에 따른 유동층보일러용 공기분배 매니폴드(A)의 작용을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 지금까지 설명한 바에 따른 구조로 된 본 발명의 상기 매니폴드(A)를 구비하는바, 상기 노즐관(1)을 노즐캡(2)의 삽입홀(21) 안으로 밀어넣어 상기 제지턱(27)에 의해 상기한 노즐관(1)이 더 이상 삽입되지 않게 되면, 상호 밀착하게 된 상기 노즐관(1) 외면과 상기 노즐캡(2)의 삽입홀(21) 하끝단 부위를 용접공정을 통해 일체로 접합시켜 일체화된 단일제품으로 구성하여 준비한다.

이후, 전술한 구성에 의한 상기 매니폴드(A)를 순환유동층보일러(800) 내 분산판(840)에 형성된 각각의 관통공에 장착시켜 기립상태가 유지되도록 함으로써, 공급 외기가 상기 노즐관(1)을 따라 상승 이동 후 상기 노즐캡(2)에 의해 하강 이동하는 방향전환의 흐름을 이어간 다음 상기 토출구(852-1)들을 통해 유동층 안에서 유동공기로 분산배출되도록 하는 기능을 수행한다.

다시 말해, 도 6에 도시된 바와 같이, 외기가 상기 노즐관(1)을 통과하는 과정에서 상기 노즐캡(2)의 밀폐 상단 내면 중앙에 돔 형태로 돌출된 상기 아치부(23)에 의해 상기 환형공간(251) 안으로 분산유입되고, 이후 상기 만곡부(24)에 의해 하측으로 방향전환되되, 그 과정에서의 압력손실이 유발되지 않은 상태로 상기 배출로(252)를 따라 하강 이동 흐름을 이어간 다음 복수의 상기 토출공(26)들을 통해 분배된 상태의 유동공기로써 효율적인 분산배출을 이루며, 이렇게 분산배출되는 유동공기에 의해 상기 유동층(810a)이 유동화되고, 그에 따라 연료의 연소 성능이 크게 향상될 수 있다.

한편, 전술한 바와 같은 보일러 운전(운용)이 종료되고 나면, 상기 유동층연소로(810)와 본 발명의 매니폴드(A) 내 압력평준화에 따라 상기 토출구(852-1)를 통해 노즐캡(2) 안으로 유동사가 유입될 수 있는데, 이는 상기 배출로(22-1)가 임의의 경사각(θ)을 형성하고 있음으로써 완벽히 차단될 수 있다.

정리하자면, 상기 노즐캡(2)의 밀폐 상단 내면에 형성된 아치부(23)와 만곡부(24) 및 흐름안내부(25)에 의해 노즐관(1)을 지나는 기체의 이동 흐름이 원활히 유지되는 것이며, 유동공기의 압력손실 또한 발생하지 않게 되는 효과를 거둘 수 있다.

또한, 상기 토출공(26)이 임의의 경사각(θ)을 형성하고 있음에 따라, 유동사의 내부유입으로 인한 토출공(26)의 막힘을 방지하여 기체 배출체적이 유지되도록 함으로써, 유동공기의 분산배출 흐름의 능력이 저하되지 않게 되는 효과를 더불어 거둘 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 유동층보일러용 공기분배 매니폴드(A)를 이용한 유동층의 유동화는 물론 연료의 연소 성능을 크게 향상시킬 수 있게 됨으로써, 연료 연소로 생산되는 스팀에너지로의 전환 생산성을 극대화함과 더불어 연료의 국부적인 불완전 연소로 인한 배기가스 내 환경오염물질의 발생 또한 극소화의 실현이 가능케 되는 효과를 거둘 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정과 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

A : 매니폴드, 1 : 노즐관, 2 : 노즐캡
21 : 삽입홀, 22 : 확장홀, 23: 아치부
24 : 만곡부, 25 : 흐름안내부, 26 : 토출공
27 : 제지턱, 251 : 환형공간, 252 : 배출로

Claims

유동층연소로 내부에 설치된 분산판의 각 관통공에 장착된 상태로, 공급 외기의 상승 이동 흐름을 안내하게 된 노즐관; 및,
상기 노즐관 상부에 연계조립된 상태로, 상기 노즐관을 지나는 기체가 상기 유동층연소로 내 유동층 안에서 유동공기로 분산배출되도록 하는 기체 이동방향의 전환 및 이동 흐름을 안내하는 노즐캡;을 포함하고,
상기 노즐캡은, 상기 노즐관 상부의 끼워 맞춤이 가능한 하단 개구형의 삽입홀이 내부 하측에 마련되고,
상기 삽입홀 상측으로 연이어지되, 상기 삽입홀보다 큰 직경을 가짐에 따라 상기 노즐관의 끼워 맞춤시 상기 노즐관 둘레 외측으로 기체가 흘러들 수 있는 확장홀이 더 마련되며,
상기 확장홀이 끝나는 밀폐 상단 내면에는, 상기 노즐관을 지나는 기체의 분산 흐름 유도를 위한 반구형 돔 형태의 아치부가 중앙에 돌출형성되고,
상기 아치부로부터 웨이브 형태로 연이어짐으로써, 상기 아치부에 의해 분산된 기체가 압력손실 없이 하방으로 방향전환의 흐름을 이어가도록 하는 만곡부가 내향형성되며,
상기 노즐관과 상기 노즐캡 사이 공간에는, 상기 아치부 주변 기체의 이동 흐름을 원활히 함과 동시에 공기층의 형성으로 일정한 기체 분배압력이 만들어지도록 하는 흐름안내부가 마련되고,
상기 노즐캡의 수직 둘레부에는, 상기 확장홀과 연통됨으로써 상기 흐름안내부를 통과하는 공급 외기가 상기 유동층 안에서 유동공기로 분산배출되도록 하기 위한 적어도 둘 이상의 토출공이 방사형으로 관통형성됨을 특징으로 하는 유동층보일러용 공기분배 매니폴드.
삭제
제1항에 있어서,
상기 노즐캡의 밀폐 상단 내면에는, 상기 아치부와 동일 높이상태로 상기 확장홀의 수직 내벽면까지 이어짐에 따라, 상기 노즐관의 진입이 제한되도록 하는 제지턱이 돌출형성됨을 특징으로 하는 유동층보일러용 공기분배 매니폴드.
제1항에 있어서,
상기 흐름안내부는, 상기 노즐관을 통과한 기체가 분산유입될 수 있는 환형공간과,
상기 환형공간 안으로 분산유입된 기체가 상기 토출공 측으로 하강하는 방향전환의 이동 흐름을 이어갈 수 있도록 하는 배출로로 이루어짐을 특징으로 하는 유동층보일러용 공기분배 매니폴드.
제1항에 있어서,
상기 토출공은, 유동사의 유입방지를 목적하여 외측으로 하향 경사각을 갖되,
상기 경사각은 10 내지 25°각 이내에서 형성됨을 특징으로 하는 유동층보일러용 공기분배 매니폴드.