KR101562186B1 - 페트로코크를 이용한 소각 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 페트로코크를 이용한 소각 보일러에 관한 것으로서, 연료를 투입하는 호퍼와, 호퍼의 배출구를 개폐하는 개폐밸브와, 호퍼로부터 배출구를 통해 유입되는 연료가 일시 저장되는 수용공간을 갖으며 하부에 마련된 노즐을 통해 연료를 분출할 수 있도록 된 연료 주입 챔버와, 연료 주입 챔버에 고압공기를 주입할 수 있도록 된 고압공기 공급기와, 노즐을 포함한 연료 주입 챔버와 결합되어 노즐로부터 분출되는 연료를 연소시킬 수 있도록 연소실과, 연소실내에 유입된 연료를 연소시키는 연소부와, 연소실 내의 연료의 연소에 의해 발생되는 열과 열교환이 될 수 있도록 연소실 내를 경유하여 연소실 외부로 연장되며 내부에 열매체가 수용되는 열교환관과, 연소실의 배기구와 접속되어 배출되는 연소가스 내의 오염물질을 여과하여 배출시키는 집진부를 구비하고, 연료는 페트로코크 분말에 물을 혼합한 것이 적용된다. 이러한 페트로코크를 이용한 소각 보일러에 의하면, 페트로코크 분말에 물을 혼합한 혼합물을 연소용 연료로 적용함으로써, 연료의 공급으로부터 연소과정을 거친 이후 까지 미세 분말의 외부로의 누출을 억제시켜 환경오염을 방지할 수 있고, 연소효율도 증가시킬 수 있다.

Description

페트로코크를 이용한 소각 보일러{boiler using petro coke}

본 발명은 소각 보일러에 관한 것으로서, 상세하게는 페트로코크를 원료로 하는 소각보일러에 관한 것이다.

일반적으로 화력발전소, 열병합발전소 등에 이용되는 보일러는 대부분 벙커-C유와 같은 중질유나 석탄 등을 사용한다.

벙커-C유는 석탄에 비해 열량이 높으나 가격이 비싸다는 단점이 있으며, 석탄은 벙커-C유에 비해 열량이 낮으나 가격이 싸다는 장점이 있다.

최근에는 가격이 저렴하고 열량도 높은 페트로 코크(Petro Coke)를 이용하여 보일러를 운용하는 기술이 개시된 바 있다. 저급 연료인 페트로 코크는 원유 정제과정에서 증류를 거치고 남은 잔사유를 고온 열분해하여 경질 유분을 만들고 남은 부산물이다.

이러한 페트로 코크를 분말 상태로 원료로서 이용하는 보일러가 국내 등록번호 제10-0305444호에 게시되어 있다.

그런데, 상기 보일러는 페트로 코크 분말을 그대로 적용함으로써 연료 공급과정에서 외부로 비산될 수 있어 환경문제를 야기할 수 있고 완전 연소가 될 수 있게 연소효율을 최적화하기 어려운 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 페트로코크의 외부로의 누출도 억제하여 환경오염을 줄일 수 있으면서 연소 효율을 향상시킬 수 있는 페트로코크를 이용한 소각 보일러를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 페트로코크를 이용한 소각 보일러는 연료를 투입하는 호퍼와; 상기 호퍼의 배출구를 개폐하는 개폐밸브와; 상기 호퍼로부터 상기 배출구를 통해 유입되는 연료가 일시 저장되는 수용공간을 갖으며 하부에 마련된 노즐을 통해 연료를 분출할 수 있도록 된 연료 주입 챔버와; 상기 연료 주입 챔버에 고압공기를 주입할 수 있도록 된 고압공기 공급기와; 상기 노즐을 포함한 상기 연료 주입 챔버와 결합되어 상기 노즐로부터 분출되는 연료를 연소시킬 수 있도록 연소실과; 상기 연소실내에 유입된 상기 연료를 연소시키는 연소부와; 상기 연소실 내의 상기 연료의 연소에 의해 발생되는 열과 열교환이 될 수 있도록 상기 연소실 내를 경유하여 상기 연소실 외부로 연장되며 내부에 열매체가 수용되는 열교환관과; 상기 연소실의 배기구와 접속되어 배출되는 연소가스 내의 오염물질을 여과하여 배출시키는 집진부;를 구비하고, 상기 연료는 페트로코크 분말에 물을 혼합한 것이 적용된다.

바람직하게는 상기 연소실 내의 온도를 검출하는 온도 검출기와; 상기 연소부의 가동을 제어하며 상기 연소부의 가동 이후 상기 온도 검출기로부터 검출된 온도가 연료주입 온도 이상이 되면 상기 연료주입 챔버에 저장된 연료가 상기 노즐을 통해 분사되도록 상기 고압공기 공급기가 가동되게 제어하는 제어부;를 더 구비한다.

또한, 상기 연료는 페트로코크 분말 70중량퍼센트에 물30중량 퍼센트로 혼합된 것을 적용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 페트로코크를 이용한 소각 보일러에 의하면, 페트로코크 분말에 물을 혼합한 혼합물을 연소용 연료로 적용함으로써, 연료의 공급으로부터 연소과정을 거친 이후 까지 미세 분말의 외부로의 누출을 억제시켜 환경오염을 방지할 수 있고, 연소효율도 증가시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 페트로코크를 이용한 소각 보일러를 나타내 보인 도면이고,
도 2는 도 1의 소각 보일러의 제어과정을 나타내 보인 플로우도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 페트로코크를 이용한 소각 보일러를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 페트로코크를 이용한 소각 보일러를 나타내 보인 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 페트로코크를 이용한 소각 보일러(100)는 연료공급부(110), 호퍼(121), 개폐밸브(123), 연료주입 챔버(131), 연소실(141), 고압공기 공급기(151), 연소부(160), 열교환관(171), 집진부(180) 및 제어유니트(190)를 구비한다.

연료 공급부(110)는 페트로코크 분말에 물을 혼합한 것을 공급한다.

연료는 페트로코크 분말 67 내지 73중량퍼센트에 물27 내지 33중량 퍼센트로 혼합된 것을 적용한다.

페트로크크 분말을 기준으로 물의 함유량이 상기 범위를 벗어나면 불완전 연소가 될 수 있고, 상기 범위 미만이 되면 페트로코크 분말이 원료 공급과정에서 일부 비산될 수 있다.

바람직하게는 연료는 페트로코크 분말 70중량퍼센트에 물30중량 퍼센트로 혼합된 것을 적용한다.

페트로코크에 물은 혼합한 혼합물은 반죽 슬러리 형태로 공급하면 된다.

호퍼(121)는 연료를 투입할 수 있도록 상부가 넓고 하부가 좁은 통상의 구조로 형성되어 있고, 하부의 배출구는 후술되는 연료 주입 챔버(131)로 이어지는 연결관(124)을 통해 접속되어 있다.

호퍼(121)의 배출구를 형성하는 연결관(124)에는 자중에 의해 연료를 공급 또는 차단할 수 있게 배출구를 개폐하는 개폐밸브(123)가 설치되어 있다.

개폐밸브(123)는 후술되는 제어부(195)에 의해 제어되며, 도시된 예와 다르게 수동으로 조작하도록 구축될 수 있음은 물론이다.

연료주입 챔버(131)는 호퍼(121)의 배출구와 연결된 연결관(124)을 통해 유입되는 연료가 일시 저장되는 수용공간을 갖으며 하부에 마련된 노즐(135)을 통해 연료를 분출할 수 있도록 되어 있다.

연료주입 챔버(131)는 폐쇄된 수용공간을 갖으며 일측 상부에는 자중에 의해 호퍼(121)로부터 연료가 투입될 수 있게 연결관(124)이 연결되어 있고, 연결관(124) 접속 부분 맞은편에는 후술되는 고압공기 공급기(151)로부터 고압공기가 공급될 수 있게 공기 공급관(127)이 마련되어 있다.

또한, 연료주입 챔버(131)의 하부에는 수용공간에 수용된 연료를 연소실(141)내로 공급할 수 있도록 연소실(141) 내로 연장된 연장관(133)이 마련되어 있고, 연장관(133)의 종단에 노즐(135)이 장착되어 있다.

이러한 연료주입 챔버(131)는 수용공간에 수용된 연료가 고압공기 공급기(151)의 가동에 의해 공급되는 고압공기에 의해 연료를 노즐을 통해 분출한다.

고압공기 공급기(151)는 제어부(195)에 의해 가동이 제어되며 연료 주입 챔버(131)의 공기 공급관(127)을 통해 고압공기를 주입할 수 있도록 설치되어 있다.

연소실(141)은 노즐(135)을 포함한 연료 주입 챔버(131)의 하부측과 결합되어 연소공간을 형성하며, 노즐(135)로부터 분출되는 연료를 연소시킬 수 있도록 되어 있다.

연소부(160)는 연소실(141) 내에 마련되어 연료를 연소시키며 버너가 적용될 수 있다.

열교환관(171)은 연소실(141) 내의 연료의 연소에 의해 발생되는 열과 열교환이 될 수 있도록 연소실(141) 내를 경유하여 연소실(141) 외부로 연장되며 내부에 열매체가 수용되어 이송될 수 있게 되어 있다.

열교환관(171)에 공급되는 열매체는 물이 적용될 수 있고, 인입라인(171a)을 통해 물을 공급하고, 열교환에 의해 생성된 온수 또는 스팀을 배출라인(171b)을 통해 공급대상체로 이송할 수 있도록 접속되면 된다.

집진부(180)는 연소실(141)의 배기구(145)와 접속되어 배출되는 연소가스 내의 오염물질을 여과하여 배출시킬 수 있도록 되어 있다.

집진부(180)는 사이클론 방식으로 오염물질을 수거하도록 사이클론 하우징(182)과, 사이클론 하우징(185) 상부에 마련된 배출관(185) 상에 미세입자를 여과하는 필터(185)가 마련된 구조가 예시되어 있고, 도시된 예와 다른 집진구조가 적용될 수 있음은 물론이다.

온도 검출기(155)는 연소실(141) 내의 온도를 검출하여 제어부(195)에 제공한다.

제어유니트(190)는 조작부(192), 표시부(193) 및 제어부(195)를 구비한다.

조작부(192)는 제어부(195)에 의해 지원되는 기능을 설정할 수 있도록 되어 있고, 표시부(193)는 제어부(195)에 제어되어 표시정보를 표시한다.

제어부(195)는 조작부(192)에 의해 설정된 가동조건에 따라 개폐밸브(123), 고압공기 공급기(151), 연소부9160)의 가동을 제어한다.

바람직하게는 제어부(195)는 조작부(192)를 통해 가동온이 설정되면, 연소부(160)가 가동되게 제어하고, 연소부(160)의 가동 이후 온도 검출기(155)로부터 검출된 연소실(141) 내의 온도가 연료주입 온도 이상이 되면 연료주입 챔버(131)에 저장된 연료가 노즐(135)을 통해 분사되도록 고압공기 공급기(151)가 가동되게 제어하여 연소과정을 수행하도록 구축된다.

여기서, 연료주입온도는 500℃로 설정되는 것이 바람직하다.

이러한 과정을 도 2를 참조하여 설명하면, 원료인 페트로코크와 물을 혼합하여 연료를 생성하고(단계 210), 연료 주입챔버(131)까지 투입한다(단계 220).

이후, 연소부(160)를 가동하고(단계 230), 연소실(141)의 현재 온도가 연료주입온도 이상이 되는 지를 판단한다(단계 240).

단계 240에서 연소실(141)의 현재 온도가 연료주입온도 이상이 된 것으로 판단되면 연료 주입챔버(131) 내의 연료가 연소실(141)로 주입되게 고압공기 공급기(151)를 가동한다(단계 250).

페트로 코크와 물을 혼합하여 생성되는 연료를 별도의 제조공정을 통해 제조한 후 호퍼(21)로 투입하여도 된다.

또 다르게는 연료 공급부(110)는 페트로코크 분말이 저장된 제1원료탱크와, 물이 저장된 제2원료탱크 각각으로부터 제어부(195)에 제어되어 페트로코크와 물을 중량비로 7: 3으로 혼합하여 호퍼(121)로 공급하도록 구축될 수 있고, 이 경우 제어부(195)는 설정된 연료 공급패턴에 따라 개폐밸브(123)가 폐쇄된 상태에서 제1연료공급부(110)로부터 호퍼(121)로 1차 연료를 설정된 양만큼 공급되게 하고, 연료공급부(110)의 공급을 중단한 상태에서 개폐밸브(124)를 폐쇄하고, 호퍼(121)에 저장된 연료가 연료주입챔버(131)내로 투입되게 한 후 이후 앞서 설명된 방식으로 연소모드시 연료를 연소실(141)로 공급되도록 구축될 수 있다.

이러한 소각 보일러(100)는 페트로코크와 물이 혼합된 젤 상태의 연료를 공급하기 때문에 연료 공급과정에서 비산의 염려가 전혀 없고, 연소과정에서도 적절한 함수율에 의해 완전연소가 이루어질 수 있는 연소지속시간을 확보함으로써 연소효율이 향상된다.

110: 연료공급부 121: 호퍼
123: 개폐밸브 131: 연료주입 챔버
141: 연소실 151: 고압공기 공급기
160: 연소부 171: 열교환관
180: 집진부 190: 제어유니트

Claims (3)

1. 연료를 투입하는 호퍼와;
   상기 호퍼의 배출구를 개폐하는 개폐밸브와;
   상기 호퍼로부터 상기 배출구를 통해 유입되는 연료가 일시 저장되는 수용공간을 갖으며 하부에 마련된 노즐을 통해 연료를 분출할 수 있도록 된 연료 주입 챔버와;
   상기 연료 주입 챔버에 고압공기를 주입할 수 있도록 된 고압공기 공급기와;
   상기 노즐을 포함한 상기 연료 주입 챔버와 결합되어 상기 노즐로부터 분출되는 연료를 연소시킬 수 있도록 된 연소실과;
   상기 연소실내에 유입된 상기 연료를 연소시키는 연소부와;
   상기 연소실 내의 상기 연료의 연소에 의해 발생되는 열과 열교환이 될 수 있도록 상기 연소실 내를 경유하여 상기 연소실 외부로 연장되며 내부에 열매체가 수용되는 열교환관과;
   상기 연소실의 배기구와 접속되어 배출되는 연소가스 내의 오염물질을 여과하여 배출시키는 집진부;를 구비하고,
   상기 연료는 페트로코크 분말에 물을 혼합한 것이 적용된 것을 특징으로 하는 소각 보일러.
2. 제1항에 있어서, 상기 연소실 내의 온도를 검출하는 온도 검출기와;
   상기 연소부의 가동을 제어하며 상기 연소부의 가동 이후 상기 온도 검출기로부터 검출된 온도가 연료주입 온도 이상이 되면 상기 연료주입 챔버에 저장된 연료가 상기 노즐을 통해 분사되도록 상기 고압공기 공급기가 가동되게 제어하는 제어부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 소각 보일러.
3. 제2항에 있어서, 상기 연료는 페트로코크 분말 70중량퍼센트에 물30중량 퍼센트로 혼합된 것을 적용하는 것을 특징으로 하는 소각 보일러.

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